油圧シール用途に適したゴム材料の選び方
NBR、FKM、EPDM、および信頼性の高いシール性能を決定する運転条件
品質管理における材料選定の重要性が高まっている
新しいISOプロジェクトにより、長年の購買上の問題が再び議題に上がった。2025年7月に登録されたISO/AWI TR 26033は、油圧Oリング用エラストマーの選択、受入検査、および受入管理を中心に開発されている。このタイミングは適切だ。いまだに、サイズ、硬度、そして「オイル」という言葉以外に情報がほとんどない問い合わせが多すぎる。
試験の分野でも動きが見られます。往復動油圧作動油用ロッドシール試験を規定するISO 7986の第2版は、2026年7月に最終草案段階に達しました。これら2つのプロジェクトを総合すると、実用的な点が明らかになります。材料証明書に記載されている3文字は、選定方法ではありません。作動油、作動温度、圧力、シール動作、試験条件を総合的に考慮する必要があります。
鉱物油は今でも多くの機械で日常的に使用されている作動油です。しかし、供給業者が扱う作動油はもはや鉱物油だけではありません。現代の油圧機器には、水グリコール混合物、リン酸エステル、生分解性エステル、合成油など、様々な種類の作動油が使用されています。これらのシステムのいずれかに不適切な化合物を使用すると、膨張が生じる可能性があります。また、別のシステムでは、収縮、軟化、あるいは予定された交換時期よりもはるかに早くシールが硬化してしまうといった問題が発生する可能性があります。
流体から始め、エラストマーから始めない
まず最初に問うべきは、「システム内を循環しているのは一体何なのか？」ということです。ISO 11158:2023は、HH、HL、HM、高電圧、HGの5つの鉱物油系作動油のカテゴリーを規定しており、より広範なISO 6743-4分類と併用することを想定しています。この情報は、可能な限り購入仕様書に記載されるべきです。「作動油」といった曖昧な記述では、信頼性の高いシール材の選定や、確実な油圧シールの実現には不十分です。
流体適合性は、目に見える膨張だけでなく、それ以上の影響を及ぼします。エラストマーは、長期間の暴露により、硬度、引張強度、または弾性を失う可能性があります。添加剤によっても結果が変わる可能性があるため、あるメーカーのオイルとの適合性が、同じカテゴリーのすべての製品との適合性を自動的に証明するわけではありません。重要な油圧シールについては、購入者は流体の名称、仕様、濃度、および予想される交換間隔を提供する必要があります。
温度は流体とともに評価する必要があります。ある材料は乾燥空気中では120℃に耐えられるかもしれませんが、高温の油中で数百時間経過すると性能が異なる場合があります。連続的な温度変化、短時間のピーク温度、低温始動条件はすべて同じ評価項目に含めるべきです。
NBR：鉱物油システムにおける実用的な選択肢
一般的な鉱物油回路の場合、NBRシールは通常、最初に検討する価値のある選択肢です。NBRシールは入手しやすく、十分な機械的強度を備えており、不必要に価格が高騰することもありません。多くの標準コンパウンドは、-30℃～100℃の範囲にあります。油圧グレードは一般的にショアA硬度70～90の範囲にあり、圧力と押出クリアランスが要求される場合は、より硬いグレードが使用されます。これらの数値は出発点であり、包括的な評価ではありません。
メンテナンス担当者にとって、これらの弱点はよく知られています。熱、オゾン、そして特定の難燃性液体です。NBRはオイル充填シリンダー内部では全く問題ないかもしれませんが、同じ機械の露出したシールとしては不適切な選択となる可能性があります。また、リン酸エステル系液体にも適さない場合があります。古い部品を見ても問題は解決しません。NBR、FKM、EPDMのシールはすべて黒色で届く可能性があるからです。
HNBRは、多くの油性流体との適合性を維持しながら、耐熱性、耐酸化性、機械的強度を向上させる必要がある場合に検討できます。一般的に標準的なNBRよりも高価なため、その利点は自動的に加算されるのではなく、実際の使用条件に基づいて判断する必要があります。
FKM：高温環境では有効だが、万能ではない
FKMが真価を発揮するのは、高温油を使用する場面が一般的です。特定のグレードは200℃前後の耐熱性を持ち、屋外でのオゾン暴露は、この種類のFKMにとって大きな懸念事項となることはほとんどありません。これらの2つの利点が、要求の厳しい移動機器や産業機器におけるFKMの採用の大きな理由となっています。
冬季の始動では状況が異なります。低温時の柔軟性はFKMのグレードによって異なり、場合によっては大きな差が生じます。温水、蒸気、およびいくつかのアミン類も、単純な温度表では示されないギャップを露呈させます。したがって、見積依頼書には「FKMが必要」とだけ記載するのではなく、使用する流体と最低始動温度を明記する必要があります。
回路が中程度の温度で通常の鉱物油を輸送する場合、NBRは既にサービス目標を満たしている可能性があります。FKMシールは、用途に応じて必要とされる場合に購入するのが良いでしょう。ただし、運転データの確認に代わるものではありません。
EPDM：水性およびリン酸エステル系流体に最適な素材
水-グリコール系および一部のリン酸エステル系材料は、EPDMへの議論を導くことが多い。耐候性および耐オゾン性も利点である。配合にもよるが、-40℃～125℃付近の温度範囲が一般的である。
問題は鉱物油です。コンパウンド供給業者が具体的な適合性データを提供しない限り、EPDMシールを石油系オイル回路に取り付けるべきではありません。膨張や強度低下が生じる可能性があります。この場合、カタログに記載されている広い温度範囲よりも、流体の化学的性質の方が重要になります。
複数の部品が混在する車両群では、些細ながらも深刻な問題が生じます。それは、技術者が色でこれらの部品を識別できないことです。明確な部品番号、個別の保管場所、バッチラベルなどを設けることで、黒いOリングを一つ一つ区別しようとするよりも、信頼性の向上に大きく貢献します。
圧力、動き、溝の設計が決定を変える
材質の適合性は、油圧シール材の選定における重要な要素の一つに過ぎません。静的Oリングは所定の位置に固定されますが、ロッドシールは同じ表面を何千回も往復します。そのため、熱、摩擦、摩耗の程度が異なります。動的油圧シールでは、ゴム製エナジャイザーとポリウレタンまたはPTFEを組み合わせる場合があります。高圧下では、材質自体が適切であっても、バックアップリングが必要になることがあります。
ISO 5597:2018に規定されているコンパクトな160バールシリーズは、その好例と言えるでしょう。このシリーズは、シリンダー径25mm～200mm、ロッド径12mm～140mmを対象としており、シール部が小さいほどハウジングの公差は厳しくなります。このような形状では、後からNBRをFKMに変更しても修正することはできません。クリアランス、溝の寸法、硬度、形状、表面仕上げといった要素が、シールの限界を決定づけるのです。
購入者はシール計算を行う必要はありませんが、見積依頼書には計算の根拠となる条件を明記する必要があります。通常圧力とスパイク圧力を記載してください。ストローク速度、サイクルレート、ロッドまたはボアの仕上げ、横荷重、および想定される汚染についても記載してください。これらの情報があれば、「どのゴムを使うべきか？」という議論から、用途に必要な油圧シール材、バックアップリング、またはプロファイルへと議論を進めることができます。
農業伝染で何が起こったのか
パーカー・ハネフィン社の事例研究では、農業用油圧トランスミッションの底部カバーガスケットからの漏れについて説明している。このアセンブリは、-15°F～250°F（約-26℃～121℃）の温度範囲で、最大50psiの流体圧力で動作していた。元の設計では、10本のセルフタッピングねじで締め付ける固体ニトリルガスケットが使用されていた。圧縮リミッターがない場合、ガスケットが過度に圧縮されて元の形状とシール力を失う可能性があった。
交換部品には、エッジ接着されたFKM要素を備えたアルミニウム製リテーナーが使用されました。金属フレームが接合部の過度な圧縮を防ぎました。FKMは温度と暴露への対応に役立ちました。注目すべきは、変更された点が1つではなく2つあることです。それは、コンパウンドと圧縮制御方法です。これをFKM対NBRの結果と呼ぶだけでは、工学的な教訓の半分を見落としてしまうでしょう。
RFQに記載する情報
RFQの冒頭に、流体名またはISO規格の分類を記載してください。次に、通常運転時、短時間ピーク時、低温始動時の3つの温度を記載してください。圧力についても同様に、通常値にサージ値を加えた値を記載してください。可動シールの場合は、速度とサイクルレートも記載してください。溝の図面と表面仕上げの要件は、サプライヤーに推測を求めるのではなく、必ず添付してください。
故障した部品は貴重な証拠となります。写真と、膨張、硬化、亀裂、押し出し、不均一な摩耗など、どのような変化が生じたかを明記して送付してください。高圧油圧シール用途においては、こうした観察結果によって材料の検査時間を大幅に短縮できます。
適合性は、浸漬データ、硬度や体積の変化、圧縮永久歪み、引張特性の保持、または機能試験によって確認できます。ISO/FDIS 7986は、ロッドシール試験結果を比較するための共通の枠組みを提供しますが、選択する試験は用途を反映したものでなければなりません。
Yidaが油圧シール材の選定をどのようにサポートするか
大連宜達精密ゴム製品有限公司は、産業用途向けのOリング、ガスケット、カスタム成形ゴム部品に関して、お客様と協力して製品開発を行っています。油圧シール用途においては、一般的な材料推奨ではなく、まずお客様の運転データに基づいて検討を行います。
お客様は、図面またはサンプルと、流体、温度、圧力、硬度、数量に関する要件を併せて送付いただけます。提供された情報に基づき、YidaはNBR、HNBR、FKM、EPDMなどの選択肢について検討し、サンプルを作成し、量産前に測定可能な要件を確認します。寸法検査、硬度、外観基準、バッチ情報などは、検査計画の一部として合意することができます。
目的は、最も高価な化合物を推奨することではありません。流体と使用サイクルに適合する油圧シール材を選定し、承認された仕様を常に再現することです。材料の検討と見積もりについては、Yidaまで使用条件をすべてお送りください。
