メカニカルシール材料選定ガイド

セラミック

セラミック、特に酸化アルミナ (Al2O3) は、優れた耐薬品性、耐摩耗性、高い熱伝導性を備えているため、シール面の材料としてよく使用されます。セラミックは、幅広いクリーン用途に適しており、1,800°F (982°C) までの極端な温度に耐えることができます。ただし、セラミックは脆く、熱衝撃の影響を受けやすいため、急激な温度変化や機械的衝撃を受ける用途には適していません。

炭素

カーボンは、自己潤滑特性と幅広いプロセス流体との適合性で知られる多用途のシール面材料です。ほとんどの芳香族炭化水素、溶剤、酸に対して優れた耐薬品性を発揮します。樹脂含浸カーボンなどのカーボングレードは、機械的強度と耐摩耗性が向上しています。ただし、カーボンの耐摩耗性には限界があり、研磨性の高いプロセス流体や極度の圧力条件での使用は推奨されません。

シリコンカーバイド

シリコンカーバイド (SiC) は、その優れた硬度、耐摩耗性、化学的不活性により、過酷な環境に最適なシール面材料です。優れた熱伝導性と寸法安定性を備えているため、最高 1,000°F (538°C) の高温用途に適しています。シリコンカーバイドは、要求の厳しい用途で最適なパフォーマンスを得るために、それ自体またはタングステンカーバイドなどの他の硬質面材料と組み合わせて使用されることがよくあります。

タングステンカーバイド

タングステンは硬くて密度の高い材料で、耐摩耗性と化学的適合性に優れています。研磨や高圧用途のメカニカルシールによく使用されます。タングステンは、それ自体または他の硬質表面材料と組み合わせることで、耐久性と性能を高めることができます。ただし、熱膨張係数が比較的高いため、極端な温度条件では熱変形を引き起こす可能性があります。

ニレジスト

Ni-Resist は、優れた耐腐食性と中程度の耐摩耗性で知られるニッケルクロム合金です。低圧用途で、攻撃的な化学物質や粘性流体を密封するのに適しています。Ni-Resist は熱伝導性に優れ、最高 1,000°F (538°C) の温度に耐えることができます。ただし、耐摩耗性には限界があり、研磨性の高いプロセス流体には適さない場合があります。

GFPTFE

ガラス充填 PTFE (GFPTFE) は、酸、アルカリ、溶剤など、さまざまな化学物質に対して優れた耐薬品性を備えた、自己潤滑性の非金属シール面材料です。摩擦係数が低く、耐摩耗性に優れているため、低圧用途やクリーンな流体に適しています。GFPTFE は -400°F ～ 500°F (-240°C ～ 260°C) の温度範囲で動作できますが、金属材料に比べると機械的強度が限られています。

シール面材質の違い

材料	耐薬品性	耐摩耗性	温度範囲	熱伝導率	機械的強度	耐摩耗性	適切なアプリケーション
セラミック（Al2O3）	素晴らしい	素晴らしい	最高1,800°F（982°C）	高い	脆く、熱衝撃に弱い	素晴らしい	クリーンなアプリケーション、高温
炭素	炭化水素、溶剤、酸に対する優れた耐性	適度	学年により異なる	適度	限定的だが、樹脂含浸により改善	限定	幅広いプロセス流体に対応、研磨性流体や極度の圧力を避ける
シリコンカーバイド（SiC）	素晴らしい	素晴らしい	最高1,000°F（538°C）	素晴らしい	高い	素晴らしい	過酷な環境、要求の厳しいアプリケーション
タングステンカーバイド	素晴らしい	素晴らしい	学年により異なる	適度	高い	素晴らしい	研磨および高圧用途
ニレジスト	優れた耐腐食性、中程度の耐摩耗性	適度	最高1,000°F（538°C）	良い	適度	限定	強力な化学物質、粘性流体、低圧用途
GFPTFE	酸、アルカリ、溶剤に対する優れた耐性	良い	-400°F ～ 500°F (-240°C ～ 260°C)	低い	限定	適度	低圧アプリケーション、クリーンな流体

エラストマー材料

ブナ（ニトリル）

ニトリルゴムとしても知られるブナは、オイル、燃料、油圧作動油に対する優れた耐性を備えた合成ゴム共重合体です。動作温度範囲は -40°F ～ 250°F (-40°C ～ 121°C) と広く、優れた機械的特性を備えています。ブナは、汎用シーリング用途に適したコスト効率の高いエラストマーです。

EPDM

エチレンプロピレンジエンモノマー (EPDM) は、オゾン、風化、老化に対する優れた耐性を備えた多用途のエラストマー材料です。酸、アルカリ、ケトンなど、さまざまな化学物質に対して優れた耐薬品性を備えています。EPDM の動作温度範囲は -60°F ～ 300°F (-51°C ～ 149°C) と広く、屋外や高温の用途でよく使用されます。

バイトン

フルオロカーボンゴムとしても知られる Viton は、強力な化学薬品、油、溶剤に対して優れた耐薬品性を発揮する高性能エラストマーです。動作温度範囲は -20°F ～ 400°F (-29°C ～ 204°C) と広く、高温でも機械的特性を維持します。Viton は、化学処理、石油・ガス、自動車産業などの厳しい用途に最適です。

エラストマー材料の違い

エラストマー素材	温度範囲	耐薬品性	耐摩耗性	主なプロパティ
ブナ（ニトリル）	-40°F ～ 250°F (-40°C ～ 121°C)	オイル、燃料、油圧作動油に対する優れた耐性	適度	コスト効率は悪いが、オゾンや日光に対する耐性が低い
EPDM	-60°F ～ 300°F (-51°C ～ 149°C)	酸、アルカリ、蒸気に対する優れた耐性	適度	オゾン、日光、天候劣化に対する優れた耐性、油や燃料に対する限定的な耐性
バイトン（フッ素カーボン）	-20°F ～ 400°F (-29°C ～ 204°C)	芳香族炭化水素、塩素系溶剤、酸など、広範囲の強力な化学物質に対する優れた耐性	素晴らしい	高性能、高価、低温での柔軟性が限られる

適切なメカニカルシール材料の選択方法

化学的適合性

シール面とエラストマー材料は、化学腐食、膨張、または劣化を防ぐために、プロセス流体と互換性がなければなりません。 選択した材料が特定の化学環境に適していることを確認するには、互換性チェッカーを使用するか、材料メーカーに相談してください。

温度範囲

アプリケーションの動作温度範囲を考慮し、予想される極端な温度に耐えられる材料を選択してください。セラミックやシリコンカーバイドなどのシール面材料は高温に耐えることができ、一方、Viton や EPDM などのエラストマーは優れた高温性能を発揮します。

圧力条件

アプリケーションの圧力条件を評価し、予想される圧力範囲に耐えられる材料を選択します。タングステン カーバイドやシリコン カーバイドなどの硬いシール面材料は高圧アプリケーションに適していますが、ブナやバイトンなどの機械的強度に優れたエラストマーは中圧から高圧まで対応できます。

機械的強度

シール面とエラストマー材料の硬度、耐摩耗性、耐摩耗性などの機械的特性を考慮してください。長期的なシール性能を確保するには、アプリケーションの機械的ストレスと研磨条件に耐えられる材料を選択してください。

よくある質問

高圧用途に最も耐久性のある材料は何ですか?

高圧用途の場合、最も耐久性の高いシール面材料はタングステン カーバイドとシリコン カーバイドです。これらの材料は、優れた耐摩耗性、硬度、機械的強度を備えているため、厳しい環境に適しています。バイトンやブナなどの優れた機械的特性を持つエラストマーも、高圧条件に対応できます。

化学腐食に対して特に耐性のある材料はありますか?

酸化アルミニウムなどのセラミック材料や炭化ケイ素などの先進セラミックは、酸、アルカリ、溶剤など、さまざまな化学物質に対して優れた耐薬品性を発揮します。Viton などのフルオロカーボン エラストマーも、強力な化学物質に対して優れた耐薬品性を発揮し、化学処理業界の厳しい用途に適しています。

シールのすべての部分に同じ材料を使用できますか?

シールのすべての部分に同じ材料を使用することは推奨されません。コンポーネントごとに特定の要件があるためです。シール面は通常、セラミック、炭化物、カーボンなどの硬い材料で作られ、二次シール (エラストマー) はブナ、EPDM、バイトンなどの柔らかい材料で作られています。