Ptfeシールの種類にはどのようなものがありますか？用途に合ったシールを選びましょう

基本的に、PTFEシールはその形状と機能によって分類され、最も一般的には静的ガスケットやワッシャー、または動的ピストンシールやリップシールとして分類されます。これらの設計は、PTFEの独自の特性を活用して、静止したパイプから高速回転するシャフトまで、非常に幅広い産業用途での漏れを防止します。

PTFEシールの形状は「何であるか」を示しますが、その材料組成（バージン、充填材入り）と設計上の特徴（ばね付勢など）は「どのように機能するか」を示します。真の選定には、シールの設計と材料を、温度、圧力、動作という特定の運転要件に合わせる必要があります。

基礎：シーリングにPTFEを選ぶ理由

シールの種類に入る前に、なぜPTFEがそれほど求められるシーリング材料なのかを理解することが重要です。その性能は、独自の化学的・物理的特性の組み合わせに根ざしています。

優れた温度範囲

PTFEシールは、通常-200°C（-328°F）の極低温から260°C（500°F）までの非常に広い熱スペクトルで効果的に機能します。

比類のない耐薬品性

PTFEは事実上不活性であり、ほぼすべての工業用化学薬品、溶剤、腐食性物質に耐性があります。これにより、攻撃性の高い流体を取り扱う用途では、PTFEが標準的な選択肢となります。

極めて低い摩擦係数

滑りやすく、非粘着性の表面で知られるPTFEは、固体材料の中で最も摩擦係数が低いものの一つです。この特性は、摩耗を減らし、発熱を最小限に抑え、エネルギー消費を抑えるため、動的シールにとって不可欠です。

機能と形状によるシールの分類

PTFEシールを分類する最も基本的な方法は、静的用途向けか動的用途向けかによるものです。

静的シール：ガスケットとワッシャー

静的シールは、互いに相対的に動かない2つの部品の間で使用されます。

PTFEガスケット：これらは、配管、タンク、機械ハウジングなど、2つの静止したフランジ面の間の微細な隙間を埋めるために設計された平らなシールです。その役割はバリアを作り、流体やガスの漏れを防ぐことです。
PTFEワッシャー：これらは、ボルトやネジの頭の下などに使用され、表面に対して密着したシールを確保するための、単純なリング状のシールです。

動的シール：ピストンシールとリップシール

動的シールは、一方のシール面が他方に対して移動する場所で使用されます。

PTFEピストンシール：油圧および空圧シリンダーで使用され、ピストンが往復運動する際に流体がバイパスするのを防ぎます。効率的なシリンダー動作を保証するために、高圧および低摩擦向けに設計されています。
PTFEリップシール：これらは回転軸の流体を封じ込め、汚染物質の侵入を防ぐように設計された回転シールです。柔軟な「リップ」が軸との接触を維持し、摩擦と摩耗を最小限に抑える動的シールを形成するため、モーター、ギアボックス、ポンプで一般的です。

高度な設計：ばね付勢の役割

過酷な動的用途では、特に低圧時や低温で材料が収縮する場合、標準的なPTFEリップシールでは十分なシール力を提供できないことがあります。ここでばね付勢シールが真価を発揮します。

ばね付勢シールとは？

ばね付勢シールとは、金属製のばねをその被覆材に組み込んだPTFEシールです。このばねは、シールリップに一定の復元力を与え、システムの圧力、温度変動、軽微なハードウェアのずれに関係なく、シール面との一貫した接触を保証します。

主要なばねの種類

使用されるばねの種類は、シールの性能に直接影響します。一般的な選択肢には、片持ちばね（V字ばね）と傾斜コイルばねがあります。それぞれが、用途のニーズに合わせて調整された異なる負荷特性を提供します。

ばね負荷と用途のマッチング

ばねの力はカスタマイズできます。高負荷ばねは、ある程度の摩擦が許容される場合に非常に密なシールを提供します。対照的に、低負荷ばねは、摩擦を減らし、摩耗と軸の両方の耐用年数を延ばすために、高速または高感度の用途で使用されます。

トレードオフの理解：材料の選択

「PTFE」という用語は、単一の物質ではなく、材料のファミリーを表します。PTFEグレードの選択は、純度、コスト、機械的性能の間の重要なトレードオフです。

バージンPTFE

これは純粋な未充填のポリテトラフルオロエチレンです。最高の耐薬品性を提供し、食品、医療、半導体用途で要求されることがよくあります。ただし、充填材入りグレードと比較して、耐摩耗性とクリープ（負荷下での変形）に対する耐性は低くなります。

充填材入りPTFE

機械的特性を向上させるために、PTFEは充填材と混合することができます。

ガラス繊維は耐摩耗性と剛性を高めます。
カーボンは圧縮強度、硬度、耐摩耗性を向上させます。
青銅は圧縮強度と熱伝導率を大幅に向上させますが、腐食性流体との使用は避けるべきです。

充填材入りグレードを選択すると、シールの耐久性と耐圧定格は向上しますが、耐薬品性がわずかに低下する可能性があります。

延伸PTFE（ePTFE）

この材料は、バージンPTFEを延伸することによって作られ、柔らかく、非常に順応性の高い構造になります。負荷の下で薄く強いシールに容易に圧縮されるため、損傷したフランジや不規則なフランジに使用されるガスケットに優れています。

用途に合った正しい選択をする

正しいシールを選択するには、主要な運転目標を明確に理解する必要があります。

主な焦点が静止フランジ間の漏れ防止である場合：PTFEガスケットが解決策となります。古くなったフランジ面や不完全なフランジ面には、延伸PTFE（ePTFE）ガスケットを検討してください。
主な焦点が攻撃性の高い化学薬品中で回転軸をシールすることである場合：ばね付勢PTFEリップシールが必要です。耐久性のために充填材入りPTFE材料を選択し、充填材が流体と適合することを確認してください。
主な焦点が高圧シリンダー内の往復ピストンをシールすることである場合：耐摩耗性と低摩擦向けに設計された充填材入りPTFEピストンシールが業界標準です。
主な焦点が高速の動的用途での摩擦を最小限に抑えることである場合：低負荷ばねを備えたばね付勢シールが理想的であり、摩耗と発熱を低減します。

シールの設計と材料を意図された機能に合わせることで、最適な性能、信頼性、耐用年数を保証できます。

要約表：

シールタイプ	主な機能	主な特徴	一般的な用途
静的ガスケットとワッシャー	静止面のシール	フランジ、ボルト間の漏れ防止	配管、タンク、機械ハウジング
動的ピストンシール	往復運動のシール	高圧、低摩擦	油圧/空圧シリンダー
動的リップシール	回転軸のシール	低摩擦、汚染物質の排除	モーター、ギアボックス、ポンプ
ばね付勢シール	強化された動的シーリング	一定のシール力、ずれへの対応	過酷な/低圧の回転・往復用途

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