パーフェクトマッチ:素材の耐薬品性、流体適合性をどう評価するか
Oリングの性能を最大限に引き出し、早期故障を防ぐには、用途に適したエラストマーを選ぶことが重要です。特に重要なのは、プロセス液に対する耐性です。エラストマーの種類によって、さまざまな流体に対する耐性が異なるため、シール設計において材料の選択は非常に重要です。シール材が特定の媒体に適合しない場合、シールが膨潤したり、硬度の変化、引張強度や伸びなどの物理的特性の劣化などの影響を受け、シールが早期に破損する可能性があります。
温度は、エラストマーの耐薬品性にも影響します。温度が上がると、エラストマーがプロセス液中でその特性を維持する能力が低下する可能性があります。低温では優れた耐薬品性を示すエラストマーも、高温になるとその性能が低下する可能性があります。そのため、流体中で特性を維持できるような材料を選ぶには、温度の影響を考慮することが重要です。
特定の温度と時間での浸漬試験は、特定の材料がある種の液体に対してどの程度の耐性を持つかを評価するために行われます。特定の素材が温水環境でどのように機能するかを理解するための試験手順の例は、次のようになります:
214のOリングの物性を測定し、250°Fの蒸留水に3日間浸す。容器から取り出した後、Oリングの測定を行い、材料が熱水にさらされる間にどのように変化したかを把握します。一般的には、次のような特性の変化を測定します:
- 硬度
- 引張強度
- エロンゲーション
- 体積変化
エラストマーの耐薬品性を評価する一つの慣例として、体積変化率を測定し、その変化率に基づき評価を行う方法があります。この方法では、暴露後の体積変化が10%以下であれば、その材料はその温度でその流体での使用に適していると見なされます。体積膨張の測定値が10〜20パーセントのものが一般的に適しています。20~40パーセントの材料も状況によっては適している場合がありますが、材料を選択する前にアプリケーションエンジニアと相談するのがよいでしょう。40%以上の膨潤を示すエラストマーは、その流体では良い材料候補とはみなされないでしょう。
また、耐薬品性を判断する方法として、体積膨潤に加え、引張強さの変化を考慮する方法もあります。この場合、体積膨潤が15%以下、引張強度の変化が15%以下のエラストマーは、試験した流体との相溶性に優れていると判断されるでしょう。体積膨張と引張強度の変化が15%以上30%未満の場合は、エラストマーが浸漬液との化学反応性が穏やかであることを示します。体積または引張強度の変化が30%を超える場合は、中程度のケミカルアタックが発生したことを示しています。
温度による影響も含め、特定のプロセス液中でのエラストマーの物性変化を検討することで、最適なシール性能を確保するための適切な材料を提案することができます。