なぜ低温シールは硬化・漏れを起こすか
温度低下でモジュラスが上がり、接触面への追従性が下がる。
長期圧縮後の回復不足により低温隙間を補償できない。
金属、樹脂、シリコーンゴムの熱収縮差で構造が変わる。
予圧、溝寸法、組付け公差が不適切。
低温媒体による膨潤、収縮、抽出、物性変化。
冷間始動で摩擦が増え、リップが運動面に追従しない。
加硫不足・過加硫、充填剤分散、バリ、内部欠陥。
IOTA公開資料ではシリコーンゴムの低温柔軟性が示されていますが、一般材と特殊材の範囲は異なります。「シリコーンゴム」という名称だけで、配合・製品検証を代替できません。
漏れが始まる段階を先に特定する
表1参照。最低温度だけで初回漏れの段階を記録しないと、材料原因と構造原因を切り分けにくくなります。
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不具合段階
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原因候補
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優先確認
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冷却中
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収縮、モジュラス上昇、予圧不足
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温度曲線、溝、圧縮率
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低温保持後
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回復不足、応力緩和
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保持時間、接触圧、永久ひずみ
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冷間始動
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摩擦増加、追従不足
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起動力、速度、粗さ
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昇温後も未回復
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長期変形、媒体、損傷
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昇温時間、残留変形、体積
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複数サイクル後
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疲労、界面摩耗、緩み
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回数、摩耗位置、構造
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局部亀裂・損傷
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応力集中、脆化、成形欠陥
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亀裂位置、成形、組付け
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ショア硬度を下げても解決しない理由
室温ショア硬度は規定条件の押込み硬さであり、低温シール能力全体を示さない。
軟らかい配合が低温でよく回復するとは限らない。
低硬度化で押出し、裂け、組付け変形が増える場合がある。
溝、予圧、隙間が不適切なら軟質材でも漏れる。
動的シールでは摩擦、摩耗、リップ追従性も必要。
媒体による膨潤・収縮は硬度だけでは解決できない。
低温モジュラス、反発、圧縮永久ひずみ、応力緩和、実シール性能を併せて評価する。
VMQとPMVQの比較
表2参照。IOTAが公開するPMVQ製品は良好な低温柔軟性を要する製品向けで、当該製品の温度情報を示しています。ただし、他ブランド、配合、成形品の保証範囲には転用できません。
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材料
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重点評価ニーズ
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注意境界
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VMQ
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一般的な高低温シール、成熟工程
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極低温の回復・接触圧を確認
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PMVQ
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厳しい低温柔軟性、広い温度範囲
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フェニル構造、配合、加硫、機械特性を確認
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フロロシリコーン
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燃料、油、一部薬品
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低温、媒体、強度を総合比較
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他の低温エラストマー
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特定媒体、摩擦、気密、コスト
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分類だけでなく実部品検証
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選定前に確認する条件
表3参照。情報不足のままPMVQ品番、硬度、最低使用温度を指定しないでください。
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条件
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必要情報
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温度
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最低・連続、冷却速度、保持、回数
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シール
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Oリング、ガスケット、膜、リップ、ベローズ等
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動作
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静止、往復、回転、振動、冷間始動
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圧縮
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初期圧縮率、隙間、接触圧、公差
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媒体
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空気、水分、燃料、潤滑油、冷媒等
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圧力
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常圧、正圧、負圧、変動、ピーク
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不具合
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硬化、漏れ、回復不足、亀裂、押出し、摩耗
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製造
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配合、加硫、二次加硫、寸法
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評価
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低温気密、回復、起動力、寿命、媒体老化
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検証すべき低温特性
表4参照。ISO 815-2:2019は低温圧縮永久ひずみを規定し、ガラス状硬化や結晶化の影響を示します。2024年再確認済みです。
ASTM D1329-16(2021)は低温収縮回復で結晶化と粘弾性を評価しますが、実シール試験の代替にはなりません。
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検証
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目的
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代替できない内容
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室温硬度
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基本硬度・組付け感
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低温弾性
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低温回縮/TR
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粘弾性・結晶化傾向
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実部品使用下限
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低温圧縮永久ひずみ
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圧縮後の回復
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完全なシール構造試験
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低温脆性/衝撃
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規定衝撃での破壊
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静的シール性能
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媒体浸漬
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質量・体積・物性変化
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実媒体・実温度
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温度サイクル気密
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実構造の漏れ変化
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実圧力・組付け
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動的摩耗/起動力
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摩擦・追従性
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静的試験片
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比較試験の設計
同一構造・寸法・表面品質のシールを使う。
現行材、低硬度材、PMVQ候補を比較する。
溝、圧縮率、組付け、接触面を固定する。
実際の冷却速度、最低温度、保持時間を使う。
冷却、低温保持、冷間始動、昇温の漏れを分けて記録する。
試験前後の硬度、寸法、回復、亀裂、媒体変化を比較する。
動的シールは起動力、摩擦、摩耗、表面も記録する。
1回ではなく複数温度サイクルを行う。
よくある誤り
室温硬度が低いほど低温シールが確実と考える。
低温で割れなければ漏れないと考える。
低温数値を試験法なしで使用下限にする。
PMVQが溝、予圧、媒体不適合、組付け損傷も解決すると考える。
標準試験片だけで実構造、圧力、サイクルを試験しない。
推奨選定手順
最低温度、時間、サイクルを確定する。
漏れ段階を特定する。
溝、圧縮率、公差、接触面を確認する。
媒体、圧力、運動を確認する。
VMQ、PMVQ、他のエラストマーを比較する。
低温回復、媒体老化、実部品気密を試験する。
複数ロットとサイクル結果で材料・製品を決める。
IOTA Silicone Oil (Anhui) Co., Ltd.は有機シリコーン総合ソリューション提供者として、フェニル生ゴム、PMVQ、VMQおよび関連材料の候補選定を支援します。最終案は最低温度、構造、媒体、圧力、加硫、検証条件に基づきます。
FAQ
低硬度材に替えれば有効ですか？
必ずしも有効ではありません。回復、隙間、熱収縮、媒体も原因になります。
なぜPMVQを評価しますか？
一部配合は低温柔軟性に優れますが、範囲は配合、製品、検証で決まります。
脆性温度は最低使用温度ですか？
同一ではありません。衝撃破壊を示す値で、接触圧と回復を示しません。
なぜ低温圧縮永久ひずみを測りますか？
回復できないと冷却で生じた隙間を閉じられないためです。
低温性と耐油性を同時に満たせますか？
媒体ごとの確認が必要です。低温柔軟性は燃料・油・溶剤耐性を保証しません。
昇温後に復帰すれば使用継続できますか？
1回の復帰だけでは判断できません。サイクルで緩和、摩耗、永久変形が進む可能性があります。
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