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シール寿命を向上させる超低温フッ素ゴム

2019 / 12 / 13
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近年、自動車の排出ガス規制により、GDI(Gasoline Direct Injection/ガソリン直噴)技術を使用する自動車エンジンが増えてきています。GDI技術は燃料効率を改善し、NOx排出量を削減できますが、燃焼室に噴射される燃料の圧力がはるかに高くなります。

圧力が上昇すると、分子の自由体積が減少し、エラストマー材料のガラス転移温度(Tg)が上昇します。ガラス転移温度の増加は、圧力が52bar(750psi)増加するごとに約1ºC(1.8ºF)の変化します。

低温使用条件下でのエラストマー材料は、ガラス転移温度に近づくと、ゴム状からガラス状に相変化し、弾性を失い、圧力に対してもろくなり、性能を発揮する事が出来なくなります。Oリングの故障によって引き起こされた最も顕著な事件は、1986年のスペースシャトル「チャレンジャー号」の事故です。FKMであるOリングシールは、シャトル打ち上げ時の非常に低い温度条件に耐えるように設計されていませんでした。

低温シーリング用途に適したエラストマーを選択することが重要です。GMORSでは、パーフルオロモノマーをベースにした超低温FKMエラストマーの詳細な研究開発を行っています。ただし、ゴムシール部品は温度、圧力、流体媒体にさらされることが多く、その性能に影響を及ぼす可能性があるため、低圧縮永久歪、低体積膨らみ、化学媒体への耐性、その他の機械的特性などの他の要件も考慮しなければなりません。

下記の表1に示すように、弊社では色、硬度、耐低温性などのお客様のご要望に応じた配合を開発しています。中でも、最低耐熱性はTR10(-45°C(-49°F)および硬度はHA 60~90の範囲でご提供が可能です。

当社のシールは、お客様の低温要求特性を満たすだけでなく、急速ガス減圧(RGD)、化学媒体に対する高い耐性を備えており、耐久性に優れています。石油関連市場では、NORSOK M710 RGD認定化合物V9181AA(-40°C)およびV9194AA(-45°C)を強くお勧めしております。

TR10 TR10:  -35˚C (-31˚F) TR10:  -40˚C (-40˚F) TR10:  -45˚C (-49˚F)
ゴム配合 V7084AA V8084AC V8184AA V9084AA V6081AA V7081AA V7581AA V9181AA V7094AA V9194AA
⬤黒 ⬤茶 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒 ⬤黒
硬度範囲、ショアA 72 83 83 88 63 73 79 91 71 89.5
低温弾性回復試験 TR10 -35.9˚C -36.2˚C -35.4˚C -36.4˚C -40.6˚C -40.4˚C -40˚C -40˚C -44.5˚C -44.7˚C
NORSOK M-710およびISO 23936-2RGD試験証明書 X X X X X X X X

(表1)

市場における低温耐性シールの適用は、特に自動車、航空宇宙、石油関連市場で今後ますます普及すると考えられます。ゴム素材の開発から金型の設計、製品の最終製造まで、GMORSでは「One Seal Fits All(1つのシールで全ての用途に適合)」のコンセプトを重視しています。(表2)

長期シーリング 化学的適合性 低温
  • 圧縮永久ひずみ
  • CSR(Compression Stress Relaxation/圧縮応力緩和)
  • セーフガード
  • エタノール
  • メタノール
  • ディーゼル
  • バイオディーゼル
.安全性の確保
.より高い圧力耐性
.動的シール耐性

(表2.One Seal Fits All(1つのシールですべての用途に適合)の設計コンセプト)

当社の製品は、低温耐性に加えて、メタノール/エタノールを含む燃料やバイオマス燃料などの使用環境下でのシール用途の要求にも対応できます。(表3)同時に、当社では、最適なシールソリューションを提供するために、ユーザーが最も懸念している製品の安全性と製品のサービス寿命を考慮しています。

超低温FKMは、燃料浸漬時の圧縮歪抵抗と低温性能の改善を実現しました。
ultra-low-fkm-arrow
(表3)