ショア硬度ガイド：シーリングに適したゴム硬度の選び方

これらは一般的な基準点であり、固定されたルールではありません。実際の感触や性能は、特定のコンパウンドによって異なります。硬度はデータポイントの1つであり、全体像ではありません。圧縮永久歪み、温度範囲、および化学的適合性も同様に重要であり、場合によってはそれ以上に重要です。2つのコンパウンドが同じショアA値であっても、繰り返し圧縮された後の永久変形量や、特定のオイルや洗浄剤に対する耐性を考慮すると、挙動は大きく異なる場合があります。70Aシリコーン（SIL）、70A NBR、および70A EPDMは、店頭ではどれも似たような感触ですが、熱、オイル、またはオゾンにさらされるとすぐに違いが生じます。シリコーンは極端な温度範囲でより優れた耐性を示し、NBRはオイルに対する耐性がより効果的であり、EPDMは風化とオゾンに対する耐性が優れています。FKMは独自のカテゴリーに属し、一般的に硬く（60A以上）、柔軟性よりも耐薬品性と耐高温性が主に評価されています。だからこそ、硬度は最終的な答えではなく、出発点となるフィルターとして扱うべきなのです。材料の種類は、数値と同じくらい重要です。

シールにおいて硬度が実際に重要な場合

圧縮力とシール力。柔らかい化合物は表面の凹凸を容易に埋めることができるため、低圧静的シールは柔らかいもの（30A～50A）が一般的です。しかし、高圧下で過度に圧縮すると、シールすべき隙間に材料が押し出されてしまいます。硬い化合物は圧力下でも形状を維持しますが、適切に密着させるにはより大きな圧縮力が必要です。90Aのシールを十分に圧縮しないと、シールが全く機能しない可能性があります。

摩耗と耐用年数。往復ピストンや回転軸などの動的シールは、常に摩擦にさらされます。このような環境では、軟質材料の摩耗が速くなります。ほとんどの動的シールは60A～80Aの範囲に収まり、耐用年数を延ばすために多少の柔軟性を犠牲にしています。

実際に取り付けるのがどれほど難しいか。これは見落とされがちです。非常に柔らかいOリングは組み立て中にねじれたり挟まれたりして、後々不良品や現場での故障につながります。非常に硬いシールは十分に柔軟性がなく、きれいに装着できず、挿入時に相手面を傷つけてしまう可能性があります。仕様書だけでなく、実際の組み立て手順と照らし合わせて確認する価値があります。

温度と媒体への曝露。部品が使用開始されると、硬度は固定値ではなくなります。低温ではゴムが硬化し、弾性が低下します。高温ではゴムが軟化し、圧縮永久歪みが速くなります。油や溶剤に長時間さらされると、定格硬度よりも軟化してしまうこともあります。データシートに記載されている硬度は通常、室温で測定されています。使用環境がその範囲を大きく超える場合や、腐食性の高い媒体を使用する場合は、標準仕様だけに頼るのではなく、実際の使用温度で硬度と圧縮永久歪みのデータを確認することをお勧めします。

用途別硬度ピッキング

静的シール（フランジガスケット、動かないOリングなど）の場合、通常は適合性が優先されるため、40A～70Aが妥当な開始範囲となります。動的シール（往復運動または回転運動するもの）の場合は、耐摩耗性と柔軟性のバランスを取る必要があり、60A～80Aがより一般的な範囲です。知っておくと良い業界の傾向をいくつかご紹介します。

• 自動車用シール熱や油にさらされる場所（エンジン、流体システムなど）では、70A～90Aの電流が流れることが多い。
• 医療機器において、人体や体液と接触するシール材は、適用される認証に加え、柔軟性と生体適合性を優先し、30A～60Aの硬度が一般的である。
• 電子機器や防水ガスケットには、通常、20A～50Aの軟質シリコーンが使用されます。これは、シールが圧力に抵抗するのではなく、穏やかで一定の圧縮に依存するためです。ゼロから始める場合は、まず動作条件（静的か動的か、圧力、温度、媒体）を明確にし、次に材料ファミリーを選択し、部品の組み立て方や圧縮方法に基づいてそのファミリー内で硬度を微調整します。また、溝やハウジングの設計が特定の硬度を前提として設計されているかどうかを確認することも重要です。圧縮比や溝の充填率を調整せずに、より柔らかいまたはより硬いコンパウンドに交換すると、そもそも得ようとしていた利点が失われる可能性があります。

避けるべきいくつかの間違い

硬ければ硬いほどシール性能が良いと考えるのは間違いです。シール性能は圧縮、適合、反発が一体となって働くことで決まるのであって、硬度だけによるものではありません。同じ硬度の数値を材料間で同等とみなすのも間違いです。70Aのシリコーンと70AのFKMは、同じ定格であっても、負荷や熱の下では挙動が大きく異なります。NBRとEPDMも同様で、同じ硬度であっても、一方は耐油性、もう一方は耐候性を目的として設計されているため、挙動が異なります。データシートのみに基づいて選択するのも間違いです。室温硬度は基準点にすぎません。シールが実際に使用中に経験する熱、寒さ、化学物質への曝露などによって、実際の挙動が大きく変化する可能性があります。

FAQ

1.ショア硬度が高いほど、耐久性も高くなるのでしょうか？

自動的にそうなるわけではありません。押し出しに対する耐性は向上しますが、適合性は低下し、耐久性は圧力、動き、シールがさらされる環境など、具体的な用途によって大きく左右されます。

2. Oリングにはどのくらいの硬度が最適ですか？

70Aは一般的な用途における妥当なデフォルト値です。低圧の静的シールでは、50A～60A程度の低めの電流の方が適している場合があり、高圧の動的シールでは80A～90Aが必要になる場合があります。

3. シールの硬度は使用期間中に変化しますか？

はい。圧縮永久歪み、熱による経年劣化、化学物質への曝露などによって、シールの有効硬度は時間とともに変化します。これが、シール力が徐々に弱まる理由の一つです。

4. 硬度値が同じ2つの材料でも、異なる挙動を示すことはあり得るか？

確かにそうです。硬度は数ある特性の一つに過ぎません。NBR、EPDM、シリコーン、FKMはすべて同じショアA硬度で製造できますが、弾性、圧縮永久歪み、耐薬品性は大きく異なります。多くの場合、硬度の数値そのものよりも、材料の種類の方が重要になります。

5.自分のプロジェクトに適した硬度をどのように判断すればよいですか？

圧力範囲、温度範囲、媒体の種類、そしてシールが静的シールか動的シールかをお知らせください。通常、これらの情報があれば、エンジニアは範囲を絞り込み、テスト用のサンプルを提案できます。

結論

硬度の選定は、シールが実際にどのように使用されるか（静的か動的か、どのような圧力下で使用されるか、どのように取り付けられるかなど）に基づいて行うべきであり、「硬いほど良い」という単純な思い込みは避けるべきです。同じ硬度値でも、異なる材質では性能が異なり、実際の使用条件によってシールの挙動はデータシートの値から大きく変化します。そのため、適切なマージンを確保することが重要です。

硬度は単独で選択されることはほとんどなく、化合物の選択、金型設計、部品の組み立て方法と併せて考慮されます。 LTラバーお客様の使用圧力、温度、媒体条件を弊社チームが検討し、最適な材料と硬度範囲をご提案いたします。また、本格的な量産開始前に、検証用の小ロットサンプルを作成することも可能です。どの硬度がお客様の用途に適しているかご不明な場合は、弊社のエンジニアリングチームまでお気軽にお問い合わせください。材料に関する無料相談を承っております。