ゴムOリングの知識とゴムシール材配合設計
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公開日時:
2025-07-25
ゴムOリングの知識：
1．ゴムOリングの紹介：
Oリングは、断面が円形であるゴム製のリングで、断面がO字型であることからOリングと呼ばれています。Oリングとも呼ばれます。19世紀半ばに登場し、当時は蒸気機関のシリンダーのシール部品として使用されていました。油圧および空気圧伝動システムで最も広く使用されているものの1つです。台湾企業や日本企業では通常、Oリングと呼ばれています。
Oリングは、円形断面を持つ環状のゴム製シールリングです。主に機械部品の静止状態において、液体や気体の媒体の漏れを防ぐために使用されます。場合によっては、Oリングは軸方向の往復運動や低速回転運動の動的シール要素としても使用できます。条件に応じて、異なる材料を選択して対応させることができます。
Oリングを選択する際は、できるだけ大きな断面のOリングを選択する必要があります。同じ隙間の場合、Oリングが隙間に入り込む体積は、最大許容値以下である必要があります。
様々な種類の固定シールまたは動的シール用途において、Oリングは設計者にとって効果的で経済的なシール要素を提供します。Oリングは双方向作用のシール要素です。取り付け時の径方向または軸方向の初期圧縮により、Oリング自体に初期シール能力が与えられます。システム圧力によって生じるシール力は、初期シール力と合成されて総シール力を形成し、システム圧力の増加とともに増加します。Oリングは静的シール用途で優れた効果を発揮します。しかし、適切な動的用途でもOリングはよく使用されますが、シール部の速度と圧力の制限を受けます。
2．以下の利点があります。
1）構造がコンパクトで、取り付けと取り外しが簡単です。
2）静的シールと動的シールの両方に使用できます。
3）動摩擦抵抗が比較的低いです。
4）単一のOリングを使用することで、2方向へのシール効果が得られます。
3．Oリングの仕様と規格：
Oリングの仕様と型式には、UHSOリング規格、UHPOリング規格、UNOリング規格、DHOリング規格、ピストンロッドOリング規格、耐熱Oリング、耐高圧Oリング、耐腐食Oリング、耐摩耗Oリングなどがあります。
Oリングは優れたシール性能と長い寿命を備えています。動的圧力シールでの寿命は、従来のゴム製シール製品の5～10倍、最大数十倍にも及び、条件によってはシール基体と同じ寿命を実現できます。
Oリングの摩擦抵抗は小さく、動摩擦と静摩擦は等しく、「0」形ゴムリングの摩擦力の1/2～1/4です。低速・低圧での運動における「クリープ」現象を解消できます。
Oリングは高い耐摩耗性を持ち、シール面の摩耗後も自動的な弾性補償機能を備えています。
Oリングは優れた自己潤滑性を持ち、無油潤滑シールとして使用できます。
Oリングは構造がシンプルで、取り付けが簡単です。
Oリングの作動圧力：0～300MPa；作動速度：≤15m/s；作動温度：-55～250度。
Oリングの適用媒体：作動油、空気、水、泥漿、原油、乳化液、水-エチレングリコール、酸。
4．Oリングの適用範囲：
Oリングは、様々な機械設備に装着され、規定の温度、圧力、および様々な液体や気体の媒体中で、静止状態または運動状態においてシール機能を果たします。工作機械、船舶、自動車、航空宇宙機器、冶金機械、化学機械、建設機械、鉱山機械、石油機械、プラスチック機械、農業機械、および各種計器類において、様々な種類のシール要素が大量に使用されています。Oリングは主に静的シールと往復運動シールに使用されます。回転運動シールに使用される場合、低速回転シール装置に限定されます。Oリングは通常、外径または内径に矩形断面の溝を設けて取り付け、シール機能を果たします。 耐油性、耐酸アルカリ性、耐摩耗性、耐薬品性などの環境下でも、優れたシール性と減衰効果を発揮します。そのため、Oリングは油圧および空気圧伝動システムで最も広く使用されているシール部品の1つです。
ゴム製シールリングのゴム配合設計：
（一）配合設計の原則：
ゴム配合は、一般的に生ゴム、加硫剤、老化防止剤、補強剤系、保護系、補強系、軟化系で構成されています。配合設計の目的は、様々な配合成分の最適な配合比を見つけることで、優れた総合性能を得ることです。配合設計の最終的な目的は以下の通りです。
1．シールリングの使用性能要件を満たすこと。
2．ゴムの加工性が良好であること。
3．製品品質を確保した上で、価格が安く、供給が豊富で、無毒または低毒で、性能が安定した原材料を選択すること。
ゴム配合は、用途に応じて試験配合と実用配合に分類されます。前者は、ある種の原材料と加硫ゴムおよび混練ゴムの性能の関係を研究または確認するためのもので、組成はできるだけシンプルです。実用配合は、加硫ゴムの性能と製品の実際の使用性能および混練ゴムの加工性能の関係を主に研究します。実用配合の策定手順は次のとおりです。製品の使用環境条件、製造工程分析→ゴムの種類と配合成分を選択し、試験配合を構成→性能評価試験→成分調整と改良→拡大試験を行い、実用配合を決定する。
（二）シールリングのゴム配合設計：
ゴム製のシールは、複雑で多様な作業環境で使用されるため、ゴム材料には特定の特性が求められます。油圧システムでは、優れた耐油性、耐熱性、低い圧縮永久歪み、そして一定の引張強度が求められます。動的シールとして、これらの特性に加え、優れた耐摩耗性と耐引裂性も求められます。特殊な媒体に使用されるシールには、媒体中での体積変化と硬度変化が小さいゴム材料が求められます。つまり、配合設計は、具体的な作業条件、媒体の種類、使用温度、作業圧力、用途などを総合的に考慮する必要があります。
（三）シール用ゴム材料の加工
ゴム製シールは主にプレス成形法で製造されており、その加硫方法は、平板プレス、トランスファー成形、射出成形などがあります。平板プレス法は最も歴史が古いです。トランスファー成形は約1950年代頃から使用され始め、射出成形は1960年代からプラスチック工業からゴム工業へと徐々に導入されました。現在の傾向としては、射出成形法が徐々に発展していますが、それぞれの適用範囲が異なるため、3つの方法が共存して発展しているのが現状です。シールは、その特性から、平板プレスが主要な成形方法となっています。プレス加硫工程では、加硫温度、時間、圧力を厳密に正確に制御し、加硫工程中の温度などのパラメータの変化状況に常に注意を払い、適切な処理を行う必要があります。そうでなければ、製品の加硫不足や過加硫が発生する可能性があります。自動制御システムを使用する場合は、加硫プロセス全体が自動的に記録および制御され、製品が適切な加硫度になることが保証されます。
加硫温度は、ゴム製シールが加硫反応を起こすための基本条件の1つであり、加硫速度と製品品質に直接影響します。加硫温度が高いほど、加硫速度が速くなり、生産効率が高まります。加硫温度が低いほど、加硫速度が遅くなります。加硫温度は配合によって決定され、最も重要なのはゴムの種類と使用される加硫系です。天然ゴムの最適な加硫温度は一般的に143℃～150℃、合成ゴムは一般的に150℃～180℃です。加硫時間は、決定された加硫温度に基づいて、試験によって決定されます。
加硫工程で加圧する目的は、ゴム材料の流動性を高め、型を満たし、加硫工程で気泡が発生するのを防ぎ、製品の緻密性を高めることです。加硫圧力は、ゴム材料の硬度と金型のサイズによって異なります。ゴム材料の硬度が高く、金型のサイズが大きいほど、圧力を高くすることができます。逆に、圧力を適切に下げる必要があります。
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