バルブシールの選択: 5 つの迷信と精密ゴムのソリューション

バルブ材料の選択において、ほとんどの企業は「耐熱温度範囲」を優先指標としていますが、媒体の特性を無視して耐熱温度のみに焦点を当てると、ゴム製品の急速な老化、腐食、破損につながることがよくあります。ゴム材料の耐熱性能は媒体に適合する必要があります。媒体が異なれば、ゴムに対する膨張や浸食の影響も大きく異なります。たとえ温度耐性が要件を満たしていても、互換性のない媒体によりシール漏れが発生する可能性があります。たとえば、ファインケミカルの分野では、医薬品中間反応容器の出口バルブを 180°C の高温条件に適合させる必要があることがよくあります。多くのシナリオでは、従来のフッ素ゴム (FKM) シールが直接選択され、その温度抵抗インジケーターは要件を完全に満たしています。しかし、そのような条件では媒体に高濃度のアセトン（強極性溶媒）が含まれることが多く、たとえ耐熱性が要件を満たしていても、シール部分は膨潤不良を起こしやすいです。実際の使用では、従来のFKMシールはわずか72時間の使用で大幅な膨潤変形を起こし、硬度がショアA 78から52に急激に低下し、直接バルブ漏れの原因となり、反応容器の停止と洗浄を引き起こし、バッチの生産の進行に影響を及ぼします。この条件に合わせて材料選定を最適化し、パーフルオロエーテルゴム（FFKM）シールに置き換えたところ、調達コストは若干高くなりましたが、アセトン媒体と180℃の高温にも同時に対応でき、実際に3ヶ月連続使用しても異常はなく、シールの安定性が大幅に向上しました。避けるべきポイント： 材質を選定する際には、使用条件の温度範囲や媒体の組成（酸・アルカリの濃度、溶剤の種類、油性物質、ガス成分など）を明確にする必要があり、「耐熱性＋中抵抗性」のダブル適応の精密ゴム材質を選択することが望ましいです。一般的な材料では、ニトリルゴム (NBR) は油性媒体に適していますが、耐熱性が限られています (-40°C ～ 120°C)。フッ素ゴム (FKM) はほとんどの腐食性媒体および高温に適しています。シリコーンゴム (VMQ) は高温および低温耐性に優れていますが、油性物質には適していません。メディアの特性に合わせて正確に合わせる必要があります。

ゴムの硬度は、硬度が高いほどシールがしっかりしていると考えられ、「シール性能の中心的な指標」と誤ってみなされることがよくあります。しかし、実際には、バルブのシールは、硬度だけではなく、ゴムの弾性回復力、つまり、圧縮された後に元の状態に戻る能力に依存しています。硬度を追求しすぎると、ゴム製品の柔軟性が不足し、弾性回復ができず、バルブシール面の微小な変形に追従できず、シール隙間が発生する場合があります。一方、硬度が不十分でも弾性回復力に優れた材料はシール面へのなじみが良く、長期シールが可能です。油圧システムの精密方向制御弁や空圧バルブなどのシナリオでは、コアのシールは小型の精密ゴムシール（バルブコアシール、バルブシートシールリングなど）に依存しており、このシナリオは「硬度のみを重視し、弾性回復を無視する」という誤解に陥ることがよくあります。一部のお客様は、シール面の耐摩耗性を追求するため、硬度が高いほど作動油の衝撃や摩擦に耐えられると考え、硬度 90 のショア A のニトリルゴム (NBR) 精密シールを使用することを好みます。しかし、精密バルブのバルブコアとバルブシートのシール面は非常に精密であり、硬度が高すぎるとシール部の柔軟性が不足し、バルブコアの動きの微小な変位や微細なうねりに適応できず、かえって高圧漏れが発生したり、シール部の摩耗が促進され、油圧システムの圧力の安定性に影響を及ぼします。この問題に関して、当社は硬度 75 ショア A、弾性率 82% の 3 成分エチレン・プロピレンジエン・モノマー (EPDM) ゴム精密シールをカスタマイズしました。配合の最適化により耐摩耗性を向上させながら、優れた弾性を確保し精密なシール面に密着します。このシールは、作動油媒体およびバルブコアの動的動作条件に適しています。純正高硬度シールに比べシール寿命が2倍あり、漏れの心配もありません。避けるべきポイント：選ぶ際には、硬度と弾性性能のバランスが必要です。バルブの種類 (ゲート バルブ、ボール バルブ、バタフライ バルブなど) とシール圧力に基づいて、適切な硬度範囲 (通常はショア A 60 ～ 85) を選択します。同時に、弾性率や圧縮永久歪みなどのゴム材料の重要な指標を優先的にテストします。圧縮永久歪みが小さいほど、弾性が安定し、シール寿命が長くなります。

「材質が高いほど性能が保証される」というのは、バルブの材質選択におけるよくある誤解です。多くの企業は、労働条件の実際のニーズを無視して、盲目的に輸入された高級ゴム材料を追求しており、その結果、コストが大幅に増加しますが、それに見合った性能の向上は見られません。ハイエンドの材料は、多くの場合、特殊な極端な作業条件 (超高温、強い腐食、超高圧など) 向けに設計されています。作業条件が穏やかであれば、通常の材料で使用要件を十分に満たすことができます。エアコンプレッサーのバルブ部品は、ほとんどが常温常圧の状態で、媒体は乾燥空気です。作業条件は穏やかで、バルブシール材料の要件は比較的基本的です。ただし、選択シナリオによっては、輸入された高級素材を盲目的に追求し、輸入されたパーフルオロエーテル (FFKM) ゴム シールを選択する場合があります。このシールの調達コストは、従来のEPDMゴムシールの6倍となります。実際の設置テストでは、この使用条件で両方の材料のシール寿命が 8,000 時間以上に達し、性能は基本的に同じであることが示されています。輸入された材料のプレミアムは何の価値ももたらすことができず、一括購入コストの無駄になります。逆に、高温、高圧、硫黄含有媒体を使用するシナリオでは、コストを抑えるために通常のフッ素ゴム (FKM) シールを選択した場合、シール コンポーネントは腐食と経年劣化により 1 か月以内に故障し、その後のダウンタイムとメンテナンスのコストが材料の価格差をはるかに上回ります。避けるべき重要なポイント: 作業条件パラメータ (温度、圧力、媒体、耐用年数の要件) に基づいて材料を選択します。やみくもに高級素材を追い求める必要はありません。精密ゴム製品メーカーとのコミュニケーションを通じて、作業条件の中核要件を明確にし、性能要件を満たしながら最もコスト効率の高い材料ソリューションを選択します。必要に応じて、材料の変更（強化剤の充填、配合の最適化など）を実行して、通常の材料を特定の作業条件に適応させ、コストを削減できます。

バルブは、食品、医薬品、飲料水、電子機器などの規制を受ける業界で広く使用されています。材料の選択が FDA (食品接触材料基準)、ROHS (電子および電気有害物質制限)、および REACH 要件を無視した場合、製品が準拠してリストに掲載できなくなり、さらには市場リコールのリスクに直面する可能性があります。特に輸出入業務においては、バルブシール材の法規制遵守は必須の前提条件となります。乳製品業界の無菌冷水ユニットのバルブ コンポーネントは、食品と接触する材料の規制に厳密に準拠する必要があります。コンプライアンスを考慮せず、シール性のみを重視して通常のゴムシールを選択する場合もあります。第三者によるテスト中に、FDA 21 CFR Part 177.2600 基準を満たさない過剰なフタル酸エステル系可塑剤などの問題がしばしば発見されるため、製品は受け入れテストに合格できず、生産中止のリスクに直面します。当社は、この業界のニーズに準拠したフォーミュラシリコーンゴム (VMQ) シールを完全な FDA 認証レポートと REACH SVHC リスト審査文書とともに提供し、シーリングコンポーネントが有害物質を放出せず、無菌乳製品条件に適していることを保証し、製品が準拠テストに合格し、安定して生産されるのに役立ちます。回避のヒント: バルブの適用業界に基づいて、対応する規制基準を明確に定義します。材料を選択する場合は、精密ゴム製品メーカーに適合性試験報告書（FDA 認証、ROHS 試験報告書、REACH 高懸念物質 (SVHC) リスト審査報告書など）の提出を要求してください。同時に、準拠した生産能力を持つメーカーを優先的に選択し、材料が配合設計、生産処理から最終納品までのプロセス全体を通じて規制要件に完全に準拠していることを確認します。

ほとんどの精密バルブには、バルブコアの往復運動や高周波スイッチングなどの動的な動作条件があります。しかし、バルブシール材料を選択する場合、多くの場合、静的シール性能、引張強度、その他の静的指標のみがテストされ、動的応力下での材料の耐摩耗性、疲労耐性、およびシール安定性が無視されます。その結果、実際の動作条件下で精密ゴムシールが急速に摩耗および破損し、シール不良が発生します。精密シール部品は小型で適応性が高い。動的な動作条件下での性能の欠点はさらに拡大し、バルブの全体的な動作への影響はさらに大きくなります。油圧システムの高周波逆転バルブのシールシナリオでは、一部の顧客は静的シール性能に優れた通常のシリコーンゴム (VMQ) 精密シールを選択しており、静圧耐性とシール性能テストはすべて標準に達しています。しかし、実際の設置後は、バルブコアが1秒間に1～2回の往復運動を行うため、シール部品には常に動摩擦と圧縮が加わり、1000時間後には表面が摩耗したり、エッジが破れたりして作動油が漏れたり、システムの反転精度が低下したりする。当社は、この動的動作条件に合わせてシーリング コンポーネントの配合と構造を最適化し、強力な耐疲労性を備えたフルオロシリコーン ゴム (FVMQ) 材料を選択し、特殊な潤滑コーティングと組み合わせて、動的耐摩耗性と耐引き裂き性を向上させました。また、シーリング コンポーネントの実際の耐用年数は 5000 時間以上に延長され、高周波の動的動作条件に完全に適応します。回避のヒント: 選択する際には、バルブの動的動作条件パラメータ (動作周波数、応力適用方法、摩擦振幅など) を組み合わせ、動摩擦係数、疲労寿命、引裂抵抗強度などの材料の動的性能指標のテストを補足する必要があります。高周波数の動的シナリオでは、材料の変更 (耐摩耗性フィラーの追加など)、シール部品の構造の最適化 (リップシールの設計など)、潤滑保護の追加などを通じて、動的適応性が向上します。精密ゴムシールの性能を向上させることができ、長期にわたる動的な動作条件でも安定した動作を保証します。

DOITラバーは、世界のヘルスケア、自動車、エレクトロニクス、産業分野向けの精密ゴムシール部品を専門とするハイテク企業です。 ISO 13485 認証と 20 以上の中核特許に裏付けられた当社は、体外診断 (IVD) 機器付属品の厳しい要件に適合する医療グレードのシリコーン シール、IVD シール、診断装置ガスケットの製造に優れています。当社のポートフォリオには、自動車エレクトロニクス、ポンプ、バルブ、産業機械用のカスタム シールも含まれており、優れた生体適合性、耐食性、安定性を実現しています。当社はグローバルな供給能力を備えた OEM/ODM サービスを提供し、アジア、ヨーロッパ、南北アメリカの顧客にサービスを提供しています。連絡先: jack_pan@doitrubber.com; Whatsapp: +86 15976889589