リフトシリンダーシールシステム
NBR・PTFE・ポリウレタン
選択ガイド

ロッドシール
動的・外部

リフトシリンダのロッド表面に沿って作動油が外部環境に漏れるのを防ぎます。ロッドシールは最も視認性の高いシールであり、故障すると目に見える外部漏れが発生します。伸長時にはシステム全体の圧力がかかり、何十万回もの動的サイクル後も漏れがゼロでなければなりません。主な摩耗メカニズムは、ロッド表面によってシールリップに引きずられる微粒子汚染による摩耗です。

ワイパーシール
動的・汚染

最も外側のシールは、ロッドがグランドに進入する位置にあり、ロッドが後退する際に、ロッド表面の汚れがロッドシールに到達する前に、その汚れを除去する役割を果たします。リフトシリンダーワイパーは油圧に対してシールするのではなく、外部からの異物の侵入を防ぐ役割を果たします。ワイパーが故障しても目に見える漏れは発生しませんが、その背後にあるロッドシールを急速に損傷させます。ロッドシールの早期故障の多くは、実際にはワイパーの故障によって砂利が侵入したことが原因です。

ピストンシール
動的・内部

シリンダーボアに密着して作動油がピストンを迂回してキャップ側からロッド側に漏れるのを防ぎます。リフトシリンダーのピストンシールが故障しても外部漏れは発生せず、内部バイパスが発生します。その結果、負荷がかかった状態でのリフト速度の低下、位置保持能力の低下、ポンプの運転時間の延長といった症状が現れます。ピストンシールは常にオイル潤滑された状態で作動するため、ほとんどの用途においてロッドシールよりも長寿命です。

静的シール
Oリング・ポートシール

ポート接続部、グランドリテーナーのねじ部、エンドキャップジョイントにはOリングが使用されます。リフトシリンダ内の静的シールは摺動運動を伴わず、連続的な圧縮下で固定面間のシールとして機能します。静的シールは4つの位置の中で最も長寿命であり、単独で故障することは稀です。故障する場合、通常は熱サイクルによる圧縮永久歪み、または化学的不適合による膨張や亀裂が原因です。

優れた鉱物油耐性。 NBRは、ほとんどのリフトシリンダーシステムで使用される石油系作動油に対する耐性を高めるために特別に開発されました。ISO 46またはISO 68の作動油に長期間浸漬しても、膨潤や劣化は最小限に抑えられます。膨潤率は通常、体積比で5%未満であり、シールグランドの設計で漏れなく対応できる範囲内です。

優れた圧縮性と適合性。 NBRは適度な硬度（ショアA硬度70～90）を持つため、ロッドやボアの表面のわずかな凹凸にも適合し、より硬いシール材では漏れの原因となるような、ロッドやボアの表面にわずかな機械加工痕や初期の摩耗パターンがあっても、シール性を維持することができます。

100℃を超える温度での制限。 シール界面温度（流体温度＋摩擦熱）が100℃を超えると、NBRは加速劣化を起こし始めます。エラストマーが酸化し、弾性を失い、表面に亀裂が生じます。ロッドシールでの摩擦熱によって流体温度が20～40℃上昇するような高サイクル用途では、リザーバー温度が正常に見えるシステムでも、NBRの有効温度上限に達する可能性があります。

根本的な原因： ワイパーシールが不良または仕様を満たしていないため、研磨性の汚染物質がロッドシールに到達してしまう。多くの場合、ロッドの清掃が不十分なことが原因となる。 修理： ワイパーを金属製スクレーパー付きのダブルリップPUにアップグレードする。ロッドの毎日の拭き取り手順を実施する。ロッドシールを耐摩耗性向上のため、PU 92～95ショアAに変更する。

根本的な原因： ピストンとシリンダーボア間の直径方向のクリアランスが、作動圧力におけるシール材の硬度に対して大きすぎるため、シールが隙間に押し出されてしまう。これは、シリンダーボアの摩耗によってクリアランスが大きくなった古いシリンダーや、NBRシールを定格圧力以上で使用した場合によく見られる現象である。 修理： クリアランスを測定し、シールメーカーの押出成形定格と比較してください。より硬いポリウレタンにアップグレードするか、PTFEバックアップリングを追加してください。

根本的な原因： シール材の定格最高温度を超える運転温度が持続的に発生する。ロッドシール界面での摩擦熱は、流体温度を20～40℃上回ることが多く、つまり「90℃」で運転されているシステムでも、NBRロッドシールは110～130℃で損傷する可能性がある。 修理： ロッドの温度をグランド入口で直接測定してください。常に100℃を超える場合は、FKMに交換するか、冷却能力を増強してください。

根本的な原因： シール材と作動油の相性が悪い場合、作動油の交換や添加剤の添加直後にシールが急速に破損するのが典型的な症状です。NBRはリン酸エステル系作動油に、PUは水グリコール系作動油に対して特に脆弱です。 修理： シール材が実際の流体仕様に適合していることを確認してください。汎用性の高い流体に対応するには、PTFEまたはFKMに切り替えてください。

Q01

以前NBRシールが使用されていたシリンダーに、ポリウレタン製シールキットを取り付けることはできますか？

はい、グランド寸法がPUシールの製造公差範囲内であれば可能です。これは、ほとんどの標準的なリフトシリンダーのグランド設計に当てはまります。PUリフトシリンダーシールは、NBRシールと同じ公称断面寸法で入手可能で、同じグランド溝に直接交換できます。考慮すべき点はグランドクリアランスです。PUはNBRよりもわずかに硬く、「圧縮」がわずかに少ないため、グランド溝が最大摩耗公差に達している場合、PUシールは同じ溝でNBRシールが達成する完全なシール接触圧力を達成できない可能性があります。アップグレードする前に、グランドボアを測定し、シールメーカーの寸法仕様と比較してください。ボアまたはロッドの摩耗がわかっているリフトシリンダーの場合は、交換キットのシール材料を指定する前に寸法評価を行うことをお勧めします。

Q02

リフトシリンダーの外部漏れは、オイル交換後は止まるのに、数週間後にまた再発するのはなぜですか？

オイル交換後に漏れが止まり、その後再び漏れるというこのパターンは、元のシール材と古いオイルに蓄積された添加剤または汚染物質との間の化学的不適合を示す典型的な兆候です。オイルを交換すると、汚染物質が除去され、シールは一時的に機能サイズまで膨張します。しかし、新しいオイルがリザーバー壁、回路、およびコンポーネント表面から同じ汚染物質を吸収すると、劣化が再開します。適切な診断方法は、オイル交換の前後にオイルサンプルを採取し、添加剤パッケージの組成と汚染の種類を分析することです。古いオイルにリン酸エステル添加剤（メンテナンスが不十分なシステムで錆を防ぐためによく添加される）が含まれていた場合、NBRシールは交換頻度に関係なく劣化します。FKMまたはPTFEシールにアップグレードしてください。

Q03

シールを予防的に交換すべきか、それとも漏れが発生するまで待つべきか、どのように判断すればよいですか？

リフトシリンダーのシール交換を予防的に行うか事後的に行うかの判断は、予期せぬ故障が発生した場合の結果によって決まります。作業員がプラットフォーム上またはプラットフォーム下で作業しているリフトシリンダーの場合、一定間隔での予防的交換が唯一許容される方法です。目に見える漏れが発生するまで待つということは、シールがすでに故障しており、次の段階は圧力低下による故障で、プラットフォームが制御不能な状態で下降することになります。人員を伴わない機器のリフトシリンダーの場合、予防的交換と計画的なダウンタイム、および緊急修理と計画外のダウンタイムのコスト比較では、通常、シールの推定耐用年数の70～80%で予防的交換を行う方が有利です。経験則として、シールキットのコストが機械のダウンタイム2時間分の価値よりも低い場合は、一定間隔で予防的に交換する方が常に経済的です。

Q04

PTFEシールが正しく機能するためには、ロッドとボアにどのような表面仕上げが必要ですか？

PTFE リフトシリンダーシールは、PTFE が表面の凹凸に弾性的に適合できないため、エラストマーシールよりも厳しい表面仕上げ公差が求められます。PTFE ロッドシールと接触するロッド表面については、Ra 0.1～0.4 μm (4～16 μin) で、最低 45 HRC の硬質クロム表面仕上げが必要です。レイ方向は軸方向ではなく、円周方向である必要があります。PTFE ピストンシールと接触するボアについては、Ra 0.2～0.8 μm (8～32 μin) で、潤滑のためにオイルを保持するクロスハッチパターンを持つホーニング仕上げが必要です。ロッドまたはボア表面がこれらの範囲を超える Ra 値に劣化している場合 (これは、スコアリング、ピット、またはクロム摩耗によって発生します)、シールの品質に関係なく、PTFE シールでは漏れゼロを達成できません。その場合は、ロッドを再クロムメッキして再研磨するか、ポリウレタンシール (より粗い表面を許容する) に切り替えることが現実的な解決策となります。