本質的に、主な違いは用途によって決まります。PTFEリップシールは、従来のゴムシールが故障するような極端な動作条件のために設計されています。PTFEは、その優れた材料特性と、高速、極端な温度、腐食性の高い化学物質に適した明確な設計により優れていますが、エラストマーシールは、より標準的な用途向けの多用途で費用対効果の高いソリューションです。
PTFEシールとエラストマーシールの選択は、どちらが普遍的に優れているかではなく、シールの基本的な設計と材料能力を、動作環境の特定の要求に合わせることにかかっています。
基本的な設計と構造の違い
これら2種類のシールの性能差は、その材料特性、製造方法、および結果として生じるシーリングメカニズムに由来します。
材料特性
PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）は、極めて低い摩擦係数、優れた耐薬品性、非常に広い動作温度範囲で知られる高性能熱可塑性樹脂です。
エラストマー（NBRやFKMなどのゴム化合物）は、その柔軟性、弾力性、および成形性により高く評価されており、幅広い一般用途のシーリング作業に適しています。
製造プロセス
エラストマーリップシールは通常、単一の効率的なプロセスで金属ケーシングに直接成形されます。これにより、大量生産にとって費用対効果の高いソリューションとなります。
PTFEリップはこのようには成形できません。それは、材料の固体ビレットから機械加工され、その後金属ケーシングに圧入される必要があります。この多段階プロセスには高い精度が必要であり、単価が高くなる一因となります。
シーリング機構と接触
エラストマーシールは通常、バネで加圧された狭いリップを使用し、シャフトとの高圧の接触線を作り出して漏れを防ぎます。
PTFEシールは動作が異なります。それらは延長バネを使用せず、代わりに材料の復元力、シールの固有の弾性、および精密に設計されたケーシングに依存します。これらは、摩擦と摩耗を高速で管理するために、より広いリップ接触パターンとより軽い単位荷重を特徴としています。
動作条件下の性能
これらの設計の違いは、選択において最も重要な要素である、明確な性能能力に直接反映されます。
温度範囲
PTFEシールは、劣化したり脆くなったりすることなく、通常-53°Cから232°C（-63°Fから450°F）の極端な温度で動作できます。
エラストマーシールは、コンパウンドによって異なりますが、はるかに狭い温度範囲を持っています。これらの限界を超えると、硬化、ひび割れ、またはシーリング能力の喪失を引き起こす可能性があります。
回転速度と圧力
PTFEの低摩擦特性により、エラストマーシールがすぐに過熱して故障するような、35 m/s（7,000 ft/min）を優に超える大幅に高いシャフト速度に対応できます。
PTFEシールは、標準的なリップシールとより複雑なメカニカルシールとの間のギャップを埋め、ほとんどのエラストマー設計が耐えられるよりも高いシステム圧力で効果的に動作します。
化学物質および媒体への耐性
PTFEはほぼ化学的に不活性であり、ほとんどのゴム化合物を急速に劣化させる攻撃的な溶剤、酸、またはその他の腐食性媒体を含む用途の標準的な選択肢となります。
トレードオフの理解
適切なシールを選択するには、各設計に内在する妥協点を認識する必要があります。
コストと複雑さ
エラストマーシールの主な利点は、効率的な大量成形プロセスによってもたらされる低コストです。
PTFEシールは大幅に高価です。これは、原材料コストの高さと、製造に必要な精密機械加工の結果です。
取り付けの感度
どちらのシールも慎重な取り付けが必要ですが、シーリング力のために正確な圧入とケーシングのジオメトリに依存するPTFEシールの設計は、取り付けエラーやシャフトの不完全さに対して許容度が低い場合があります。
摩耗特性
PTFEシールのより広く、低圧のフットプリントは、高速アプリケーションでの摩耗を管理するために特別に設計されています。ただし、研磨性の媒体では性能が異なる場合があり、適切な材料選択が重要です。
用途に最適な選択をする
正しいシールを選択することは、特定の操作ニーズに合わせてその能力を調整することの問題です。
- 極端な条件（高いシャフト速度、広い温度範囲、または腐食性の高い化学物質）が主な焦点である場合：エラストマーシールは信頼できる耐用年数を提供しないため、PTFEが不可欠な選択肢です。
- 標準的でコストに敏感なアプリケーション（中程度の速度、温度、一般的な潤滑剤）が主な焦点である場合：エラストマーシールが最も実用的で経済的な解決策です。
- アプリケーションが境界線上にある場合（高性能エラストマーの限界に挑んでいる場合）：より堅牢な代替品としてPTFEを評価することで、信頼性とシール寿命の大幅な向上が得られる可能性があります。
結局のところ、十分な情報に基づいたシールの選択は、機器の信頼性と性能を確保するための基本的なステップです。
概要表：
| 特徴 | PTFEリップシール | エラストマーリップシール |
|---|---|---|
| 主な用途 | 極端な条件（高温、高速、化学物質） | 標準的、コストに敏感なアプリケーション |
| 温度範囲 | -53°C～232°C（-63°F～450°F） | 狭い、コンパウンド依存 |
| 最大表面速度 | > 35 m/s (7,000 ft/min) | 低め、過熱しやすい |
| 耐薬品性 | 優れている（ほぼ不活性） | 変動する、一般的に低い |
| コストと製造 | 高コスト、精密機械加工 | 低コスト、大量成形 |
| シーリング機構 | 広いリップ、軽い単位荷重 | 狭いリップ、バネ加圧 |
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