2017年

春号

No.32 Spring 2017

【創業90周年特集】● ご挨拶・
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代表取締役社長

兼

CEO 瀧澤利一● 創業90周年特集号の発行によせて・
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常務執行役員 研究開発本部長 青木睦郎● 90周年特集号発刊にあたって・
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バルカーテクノロジーニュース創業90周年特集編集委員会● バルカーの技術と顧客価値の変遷・
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シニアフェロー 西田

● 寄稿

隆仁

日本バルカｰ工業創業90周年特集号に寄せて・
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広島大学名誉教授 澤 俊行

● 寄稿

進化するガスケット及びシーリング技術・
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沼津工業高等専門学校 機械工学科 小林 隆志● 寄稿

バルカー創業90周年おめでとうございます・
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孝夫

日本バルカー工業株式会社 元取締役技術本部長 岩根● 寄稿

バルカーテクノロジーニュース90周年特集号の発刊によせて・
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嘉昭

日本バルカー工業株式会社 元常務取締役（技術・事業開発担当） 森● 寄稿

CTO時代の思い出・
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博之

日本バルカー工業株式会社 元CTO 黒田● 技術論文PTFEに充填材を添加した材料の種類と用途の紹介・
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研究開発本部 開発部 機能樹脂製品開発グループ 和田 陽一郎● 技術論文PTFE加工品の精度と成型品の方向性の解説・
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研究開発本部 開発部 機能樹脂製品開発グループ 樹脂第３チーム 川井 成子
研究開発本部 開発部 機能樹脂製品開発グループ 樹脂第３チーム 太田 伸幸● 技術論文シール・クイック・サーチャー（SQS）の紹介と活用方法（ガスケット編）・
・・22
営業本部 テクニカルソリューショングループ 江西 俊彦● 技術論文シリンダ用ピストンシールシステムの鳴きトラブルの原因と解決方法・
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研究開発本部 開発部 高橋 謙一● 技術論文Ｏリングの固着トラブル要因と解決法・
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研究開発本部 開発部 岡﨑 雅則● 技術論文PTFE系ガスケット付きボルトフランジ締結体の高温・長期特性評価・・・33
研究開発本部 開発部 佐藤 広嗣● 技術年表・
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● テクノロジーニュース 直近のバックナンバー・
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ご挨拶
日本バルカー工業株式会社
代表取締役社長 兼 CEO

瀧澤利一

読者の皆さまには日頃から本誌をご愛読頂き、厚く御礼申し上げます。さて、皆さまに支えられ当社は本年を持ちまして創業90周年を迎えることができました。今後も、これまでの歴史のなかで培ってきたシールエンジニアリングを更に発展させ、革新的な技術創造による新たな価値提供に果敢にチャレンジし、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。この90周年を記念して、今号ではこのような当社の技術に対する取り組みを、読者の皆さまにより良
バルカー技術誌

くご理解いただけるための企画も盛り込んでおりますので、是非お楽しみいただきたいと思います。
昨年は英国のEU離脱、米国大統領選挙といった世界政治における大きな動きや、石油や天然ガスなどに代表される資源価格にも大きな変動がありました。その影響により、為替相場や各市場での株価は非常にダイナ
ミックな動きを示し、ビジネス環境に対する先への見通しを立てることが難しい年でした。このような世界情勢

Spring 2017の中、日本市場においては半導体製造装置産業を中心とした好調な産業に支えられ、年末にかけて緩やかな市場環境の回復があった反面、燃費不正問題、福岡道路陥没事故に見られるように、企業の社会的責任やリスクマネジメントの重要性が改めて浮き彫りになりました。また、その一方で自動運転技術、幅広い産業におけるAIの導入など、未来に向けた技術の進歩が加速した年でもありました。
こうした事業環境下、バルカーグループは第7次中期経営計画「New Valqua Stage Seven（NV・S7）
」にて、

No.32

多様化するグローバルリスクへのマネジメント強化を掲げて事業体制の整備を進めております。そして、その中においてシールエンジニアリングを基軸とした技術開発の推進を経営課題として捉え、H&S※企業への脱皮に向けたストーリーの中で、H&Sの両輪となる製品とサービスについて、グローバル市場での新たな価値創造を目指した活動の強化を進めております。
このような、価値創造を目指した具体的な取り組みとして、シールエンジニアリングによって実現される「安全・安心」を、製品と共にサービスとして提供するトレーニングの場を世界の市場にて展開しており、多数のお客さ
まのご好評をいただいております。今号のテクノロジーニュースでは、このような顧客視点に立ったソリューション
を提供させていただいている実例として、幅広い分野でのトラブル・お困りごとに対する解決事例を紹介させていただく内容で構成してお届けすることといたしました。
90周年を無事迎えることが出来たのも、お客さま各位のお引き立てがあればこそと心より御礼申し上げます。
今後とも一層のご鞭撻を賜りますようお願い申し上げますとともに、皆さまの益々のご発展を祈念いたします。
※『H&S』とは、H（ハード＝製品）とS（シールエンジニアリング･サービス）を通じて顧客価値の最大化を図ることを指します。
1

創業 90 周年特集号の発行によせて読者の皆さまには、常日頃から本誌を、当社の技術に対する取り組みをご理解いただく有効なメディアとしてご活用いただき、誠に有難うございます。
当社は本年を持ちまして創業90周年を迎えましたが、創業以来、基盤技術であるシール技術とふっ素樹脂
及、エネルギー分野では低炭素社会の実現に向けた水素エネルギーの利用、また情報通信分野では人工知
能や自動運転など、様々な分野において技術革新が行われております。当社におきましても、シール技術や素材加工技術をもとにこのような産業と深く係り、時代の変化に適合した技術開発活動を推進することにより、お客さまが求める製品価値を提供できるように努力してまいりました。

ての現在における当社の技術について、当社の技術分野を育てていただいている皆さまからの寄稿文を掲載
いたしております。更に、技術特集といたしましては、当社の主力製品であるふっ素樹脂やシール製品のお客さまへの製品価値提供、ソリューション提供を通して築き上げてまいりました技術成果を、前号に引き続きおSpring 2017

さて、今春号では90周年を記念する企画として、過去からの当社技術の変遷、またその過程及び結果としバルカー技術誌

加工技術で産業の発展に貢献してまいりました。今日では、半導体分野では更なる高集積化・高性能化の追客さまの問題を解決させていただくという視点を中心としてご紹介させていただいております。

No.32
特に、コア技術となるシール製品では、シールエンジニアリングのパイオニアとしていち早く石綿問題に着手し、全製品をノンアス製品（石綿代替製品）に切り替えました。そして、ノンアス製品をより安全・安心にご使用いただくための信頼性評価技術・寿命予測技術についても業界を先導してまいりましたが、更にこのような取り組みの中で獲得した技術・知識・ノウハウをもとに、H&S企業としてシールエンジニアリングサービスによる新たな価値をお客さまへ提供しております。今号では、そのようなサービスの一つとして展開しております“シール・クイック・サーチャー（SQS）”についてご紹介させていただきますと共に、シール製品をより安全・安心にご使用いただくための信頼性評価の一つとして「PTFE系ガスケット付き締結体の高温・長期特性評
価」についてもご紹介させていただきます。また、ふっ素樹脂加工やシール技術によるソリューション事例に関するテーマも取り上げましたので、是非、本誌をご一読いただき、ご活用いただければ幸いです。
当社は、これからもお客さまから当社製品とサービスを求め続けられる存在になるべく、時代の変化を捉えた独創的技術の開発を行ってまいります。読者の皆さまにおかれましては、引き続き、当社製品とサービスをご愛顧いただけるようお願い申し上げます。
常務執行役員

研究開発本部長

青木睦郎
2

90 周年特集号発刊にあたって期です。当時はふっ素樹脂の勃興期であり、産業はじめに界への普及は後のこととなります。

バルカー技術誌

当社の技術情報誌としての、バルカーテクノロ

一方、産業界におけるシールへの認識は低く、

ジーニュースは、その前身のバルカーレビューから

当時の記録では「広く各種生産工場において、各通算で60 年を迎えます。長年にわたってご協力、

種機器類の固定部分や運動部分の気密を保ち、ご援助をいただきました需要家各位、愛読者の処理流体の漏洩を防止する重要な機械要素のパッ

方々に誌上をかりて、厚く御礼申し上げます。当社

キン類は、とかく目立ちにくい裏方的存在であるた

90 周年特集号の発刊にあたり、その歴史を振り返め軽視されがちであった。
」と記録されています。
このような時代を背景として、創業 30 周年を迎えり、ご紹介いたします。

るにあたり、記念事業として技術情報誌を創刊する

Spring 2017

１．バルカーレビュー創刊に至る時代背景

ことが企画されました。

日本バルカー工業は、第一次大戦以来の日本のキンが「緊塞」と呼ばれていた時代に、これの講座

各種工業の興隆期にあたり、各種工業用品の国を大学、工業高校に設置してもらう」ために、バル産化の機運に乗じ、シールの国産化を企画して設カーとしては「理論的でアカデミックな技術誌を発行

立され、当時日本で最初のシール専門メーカーとしして、学校関係者を啓蒙」することが論議されまして誕生しました。

た。そして1957 年 12月に月刊技術情報誌「バルその頃の日本では石油化学工業が動きだした時

No.32

企画にあたっては、「ふっ素樹脂の普及」と、「パッ

カーレビュー」
として第 1 号が発刊されました。

期でもありましたが、主要なシール製品は欧米からの輸入に依存し、国産技術はなく、関連する技術情報が皆無といっても過言ではない状況にありました。そのため、海外製品に学びつつも、社名の由

2. バルカーレビュー
2-1）バルカーレビュー創刊

来となる「Value & Quality」の精神にのっとり、当

バルカーレビュー創刊の目的について、当時の社時からシールの使用者と製造者の一体化により、製長の瀧澤利壽は以下のように述べています。
「需要品に対する使用者の信頼感を増すことを基本姿勢

家各位との連絡を一層緊密にし、日頃のご愛顧にとして、産業界の復興に取り組んでいました。

報ゆるとともに、製品に対する忌憚ない御判断を仰

当時の国産技術確立に向けて、当社は「高温・ぎ、その進歩と改善の資料と致したいのでありま

高圧蒸気用パッキンの研究」「工業用パッキン（石す。かつまた広く学会、業界の諸権威に御寄稿を

綿ジョイントシート）の研究」「珪素ゴム、テフロン を煩わし、御意見を御紹介し御参考に供したいと思主材とする航空機用パッキンの性能研究」「四ふっいます。さらには当社製品の説明、新製品の案内

化エチレン樹脂の製造加工方法」などを、当時のなどを掲載することにします。
」®

通産省当局から研究開発が命じられ、多くの成果も上げつつありました。
当社が弗素樹脂研究会を設立したのもその時
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また、創刊における時代背景と、バルカーレ
ビューの役割については、「わが日本バルカーは、
パッキンメーカーとして発足し、30 有余年の歴史を

有し、その間パッキンを中心とし、これに関連する
各種工業用品の生産に発展し、皆様に親しまれて今日に至りました。戦後はいち早く弗素樹脂をパッキ
ンをはじめ、各種化学用品として供給して参りましたが、この樹脂の優秀な電気特性を応用し、耐熱耐高周波の絶縁材料の分野に進出することになりました。従って本誌に取りあげられる課題は機械、化学、電気などの広範な工業用製品に及ぶものと思考されます。」と述べています。
以降、この創刊の精神にのっとり、バルカーレ
ビューは運営されてきました。まず、月刊誌とするこ
取得すること、配布はシール技術の啓蒙活動を目的として顧客、大学、研究機関、図書館とするこれを体系的にまとめる必要性が生まれはじめた頃でと、社内誌ではないので社外からの投稿を積極的あり、バルカーレビューもこの期待に応えようとするに取り込むこと、などが創刊から44 年余りにわたり機運が高まっていたものと思われます。

創刊に際しては、当時の工業技術院長黒川真
武博士、東京大学工学部長山県昌夫博士、機械

2-2）バルカーレビューの記事の変遷（1957 年
12 月〜2000 年 6 月）

学会会長橋本宇一博士、東京工業大学内田俊一

創刊から1960 年代にかけては、啓蒙を目的とし博士など多くの諸賢より相次いでご賛同、激励のた記事が掲載されることになります。ふっ素樹脂の玉稿をいただけたことも、時代の期待の大きさを物基礎研究、海外技術の紹介、シールのユーザー視

語っています。

点からの寄稿などの記事が多く掲載されていまし

当時の工業技術院長黒川真武博士は、創刊にた。シールに関しては「シールの正しい使い方と選よせて「パッキンや絶縁材料に関する期刊刊行物

定法」などを主体に、内容面では実績に基づく記の少ない現状においては適切な企画だと思う。由載から、次第に自社データに基づく論文も増加して

来パッキンや絶縁材料は工業的にみて、極めて重いたことが見てとれます。

要な材料であるが、金属、無機物、有機物の各分

この時期のシールに対する要求は、
「 緊塞」
と呼

野に跨り、特に合成樹脂系材料の発展と共に極めばれていた時代から変化し、処理する流体が高て多種多様となりつつあり、その性質を知悉して的温・高圧化し、多種多様となってきたことに伴い、漏確に使いこなすことは仲々容易ではない。本誌に

洩は、単なるエネルギーのロスにとどまらず、生産

よってこの欠点をカバーされてゆくことを期待すると環境の保全も期しがたい状態の原因となるとの認共に、また喜びとする次第である。」と期待を語って識に変化つつありました。漏洩防止対策としてのおられました。

パッキン類に対する関心が高まり、次第にこれらトラ創刊された1957 年は、ちょうど「石油化学工業
懇話会」（ 石油化学工業会の前身）がスタートしたブルの解決をシールメーカーに要望されるようになっていくことになります。

時期であり、前年に油圧機器工業会（日本フルード

1960 年代は世界的に基礎研究が盛んであり、

パワー工業会の前身）が発足していた時期でもあり

1970 年代には多くの高分子が合成された時代でもました。当時はシール技術に対する認識は薄く、こありました。ふっ素樹脂、合成ゴムにおいても新材
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Spring 2017

一貫されてきました。

バルカー技術誌と、科学技術情報誌として第三種郵便物の認可を

No.32

料が次々と出現し、バルカーレビューの記事も、新「新春放談─80 年代はどの様な時内に」（1980 年1

材料を新たなニーズに適用したシステムを確立する

月）、「 新春放談 80 年代の中国の展望」（1981 年 1ためのアプローチが盛んに行われるようになっていき

月）など時代の展望にまで拡大していました。

ます。
1970 年代に入り、日本経済は、ニクソンショック、「閑中閑話」のシリーズ（井本立也氏）は1977 年4月

石油ショック、高度成長期などに代表される、好景から2000 年 5月まで連載され、技術情報誌におけ

気と不景気の大きな変動期を体験し、過去の高度る技術者のひとり言として多くの愛読層を獲得し、成長から転じて安定成長への道が模索されていく

バルカーレビューを楽しみにされたもう一つの要素ことになります。自動車、船舶、鉄鋼といった輸出だったと思われます。全 188 話は2 冊の単行本とし産業が目覚ましく発展し、原子力、宇宙、情報産て出版されました。

業などが新分野として発展が予測された時代でバルカー技術誌

Spring 2017No.32

バルカーレビューの名物エッセー「忙中閑話」からす。

1980 年代に入り、産業界は効率化、制御性・操作性の向上、安全性の向上、環境保全・災害防産業界が製品開発からシステム化、情報化を止、JIS/ISO 国内規格／国際規格の標準化を重キーワードとした方向に舵を切る中で、当時の問題

点課題とするようになります。また、バイオテクノロ

意識は、漏洩管理という立場から、シールエンジニ

ジーや宇宙産業、半導体／エレクトロニクス、新エアリングともいうべき機械要素技術としてのシールを

ネルギーの開発など、次代の経済社会を支える先体系化することと、多角化を伴うシール周辺製品の端技術の開発が模索され始めた頃でもあります。

導入によるソリューション拡大にあったことが見て取

バルカーレビューの記事では、シール講座がスれます。社外からの多くの投稿にも支えられ、バルタートした他、当時の新エネルギー関連としての原

カーレビューの記事は要素技術ごとに逐次技術資

子力やLNG 低温用途、半導体関連では薬液用途料としてまとめられるようになりました。自社技術だけの動向に対応したふっ素樹脂、ふっ素ゴムに関すでなく業界横断的なコンソーシアムの形成にも取りる報告が増加していきます。

組まれていました。その成果は成書として発刊され一方では、環境規制の強化が始まり、化学物質ていきます。
「Oリング」（1969 年、Oリング研究会）、の新規登録要件が強化されたこともあり新材料の「ガスケット」（1974 年、ガスケット研究会）、「空気圧

出現は急速に鈍化し、製品開発に使用する材料も用シール」（1977 年、空気圧シール研究会）などが制約がかかるようになり始めました。バルカーレ

この頃に近代編集社から発刊されました。これらのビューの記事も、非石綿化、ポリマーアロイや複合

成果は、業界の規格化・標準化に大きく貢献しまし

化、配合技術の高度化に関する研究が増えていき

た。

ました。

また、ふっ素樹脂を用いた電気絶縁材料、ベ1990 年代に入り、産業はグローバル化時代へとローズ等の真空シール、ガラス繊維を用いた建材な移っていきます。主要産業に成長した半導体／エ

ど、記事が広範囲な分野にわたり多様化され、特レクトロニクス産業は、デジタル革命を経てすそ野を色のある技術情報誌として育ち、関係方面から技広げるとともに、その変動は景気に大きく影響するよ術文献として高い評価を受けるようになりました。

うになりました。環境面では、地球温暖化対策に伴このような活動に伴い、創刊当初には皆無でありうフロン規制や、廃棄物焼却に伴うダイオキシンやましたセールスエンジニアが当社にも育成されてきた

環境ホルモン問題がクローズアップされ、欧州ではのもこの頃でした。

世界に先駆けて石綿規制が法制化されました。

創刊当時から旺盛に行われていました社外の権

バルカーレビューの記事は、1990 年代前半は、エ威を交えた対談記事も、技術動向の展望に加え、ラストマー関連の論文が多数報告されています。

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油圧シールやトライボロジーの特集があり、中でも「ゴム材料科学序論」（粷谷信三／京都大学教授（当時））
は5 年にわたり連載され、1995 年に当社から出版されました、シールにおいては、ばね入りCリ
ングメタルシールを加えた真空シール、半導体向けにはタンクライニングに関する研究が系統的に報告されています。
ニーズが多様化し、グローバル化する中で、1990
年代後半には新規分野への取り組みや個別ニーズに関連した技術報告へと変化してきました。論文が多様化し専門的になるにつれ、紙面の統一観はるNew Valqua Stage 1の初年度にあたり、経営
理念（The Valqua Way）の刷新とともにバルカーレ
をより明確にしたものにリニューアルすることを目的と承する形態として、「バルカーテクノロジーニュース」

し、論文を絞った季刊誌として2001 年秋に創刊さとして再出発することになります。

れました。創刊にあたり、社長の瀧澤利一は「シーバルカーレビューは通算 488 巻、1707 件の報告

ルと言うコアコンピタンスを中心に、バルカーの優れがあり、内技術論文は1061 報にのぼりました。社

た技術を分かりやすく解説し、更にお客様へのソ

外からは延べ 824 名（内、大学 280 名）の方々からリューション提供に努めていきたいと考えておりま

ご執筆賜り、幅広くご愛顧いただきましたこと感謝す。
」と述べています。

の念に堪えません。ここに改めて厚く御礼申し上げます。

今日までに本誌を含め、通算 32 号、182 件の報告があり、その内79 報の技術論文を掲載してきました。自社技術に絞ったこともあり、社外からのご寄

3. バルカーテクノロジーニュース（2001年秋〜現在）
バルカーテクノロジーニュースは、自社技術のＰＲ

Spring 2017

ビューのあり方を見直す機運が高まり、発展的に継バルカー技術誌

薄れつつありました。そのため、新規中期計画とな稿は減少しましたが、延べ 15 名
（内、大学 9 名）の方々からご執筆をいただいております。
2000 年代は、世界的な環境問題への対応やグ
ローバル調達／分業化が大きな変化点を迎えた時

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No.32

バルカー技術誌

Spring 2017
No.32

代でした。産業面では、半導体の微細化、液晶のその中でシールエンジニアリングメーカーならでは

大面積化、情報通信の大容量化、クリーンエネルの当社の存在価値を模索する記事が増えてきましギー化が進行し、ライフサイエンスやナノテクノロ

た。多岐にわたるシール寿命を実験データを基にジーの勃興した時期でもありました。

統 合 的に解 析 するFEA（FINITE ELEMENT

バルカーテクノロジーニュースの記事では、当時

ANALYSIS）技術の進展は、可視化により顧客の様々な種類が提案された「ノンアス」ガスケット製品

直感的理解を可能とし、多くの論文で活用されてきの性能評価に関する研究や、半導体装置の微細ました。また、それらの技術を総合したソリューショ化に対応した高機能エラストマーシリーズの開発、ンを、ユーザーのシステムの理解に基づいて提供すナノ開発環境を下支えする真空技術の開発など、る特集も試みられているとともに、時代の要請により当社の方向性を鮮明にした報告がされています。

ハードとソフトを融合したテクニカルトレーニングやト

また、当時は社 会 への提 供 価 値の拡 大を、モラブルの予防診断にも進出しようとしています。

ジュール化、コンポーネント化に求めていた時代であり、真空コンポーネント、次世代動力源としての水圧システム、メンブレンフィルター、ミリ波対応製品、廃液リサイクルシステム、レチクル自動搬送システムな
ど、多様な取り組みも報告されました。

4. おわりに
バルカー創業 90 周年を機に、バルカーレビューからバルカーテクノロジーニュースに至る歴史を振り2010 年代から現在をどのように表現するのかは返ってきましたが、創刊当初に掲げた産業界への定かではありませんが、急速な社会の発展に伴う貢献の精神は、今も発展的に受け継がれていると環境問題、資源問題、都市化など、社会の直面感じていただければこの上ない喜びです。そして、する課題が世界規模で連動するようになり、そのブご愛読いただいております諸賢の皆様のご要望にレイクスルーには、産学／異業種連携でのオープン

お応えすべく技術情報を発信して参りますので、今イノベーションが求められる時代になったことは確か

後ともご期待いただきたくお願い申し上げます。

だと思われます。

バルカーテクノロジーニュース創業９０周年特集編集委員会

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バルカーの技術と顧客価値の変遷

当社は、技術のバルカーとして、1927年（昭和2年）の創業以来、シール製品及びそれに関わる材料の研究開発と普及に力を注いでまいりました。
シール製品は、明治以降、高級品のほとんどを輸入品に頼っていましたが、当社はその国産化に努め、油圧系統作動油の鉱物油転換に対応した合成ゴムの国産化においても、ゴム配合技術の確立に努力し、戦前
そして、戦後すぐに、ふっ素樹脂の存在を知って、民生用途におけるその耐薬品性の高さに注目し、ふっ
素樹脂成形の国産化を目指し、1951年には原料パウダーを輸入し、その加工研究と試作を開始しました。全
てがバルカーの独自技術であり、日本最初の技術でした。こうして、1950年代にはふっ素樹脂製品は化学工業に広く利用されるようになり、その後の我国半導体産業の成長を支えて来た、との自負を持っています。
戦後急速に拡大していきますが、その使われているところを実際に眼にする機会は極めて限られています。しかし、我国工業の発展のためには、その技術が寄与するところを広く社会に知っていただき、関係各方面の関心を高める必要がありました。

Spring 2017

こうしたバルカーの製品は、機械や部品を構成する機械要素もしくはその素材であり、使用される領域は、

バルカー技術誌から、一貫して国内産業の底辺を支えてまいりました。

こうして、1957年（昭和32年）、創業30周年を記念して、バルカーレビューを創刊いたしました。
バルカーレビューは、当社の技術を広く普及させ、社会の発展に貢献することを目的とし、顧客の方々をはじめ広く各研究機関の諸先生方にも執筆いただき、シール技術、ふっ素樹脂、エラストマーなどの各種材料の紹介に努めてまいりました。なかでも、戦後の産業復興を牽引した石油化学を主体としたプラント技術者の方々からは、バルカーレビューに多大な関心と高い評価をいただくことになりました。
その後、各種産業の発展に伴い、多様な材料が生み出され、産業用途に応じた様々な製品が開発されていきます。1970年代に入ると、膨張黒鉛が登場します。当初はグランドパッキン用の素材でしたが、その後、
うず巻形ガスケット用フィラーとして、ふっ素樹脂フィラーとともに広く用いられるようになります。また、石油化学に次いで、半導体産業が発展したことで、高温でのベーキングが可能なふっ素ゴムOリングが半導体製
造プロセスに使われるようになっていきます。
こうして材料が高級化していくのと同時に、ゴムの配合技術は一般化し、ガスケットなどのシールでは、基本的な構成が確立するようになっていきます。ある意味、技術の成熟とも言える状況になっていきます。
そのため、継続的に更なる発展を続けていくためには、成長市場への展開を加速する必要があり、新たな技術コンセプトの獲得が重要になってまいりました。
半導体製造プロセスでは、装置の高性能化に伴い、放出ガスが少なく、かつ各種のプラズマにも耐えるふっ素ゴムが求められるようになり、1998年（平成10年）、アーマークリスタル®
（ARMOR CRYSTAL®）が開発
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No.32

されました。
また、この時期は石綿規制に代表されるような、環境規制に対応した材料技術の大きな変化が起こりつつある時期にもあたります。
このため、半導体市場、各種機器の発展などの新分野及び新市場に関わる技術情報、及び社会環境変化に伴う技術対応情報をより一層充実させ、より多くの顧客の方々に参考にしていただく技術誌への転換を図る
ため、2002年度（平成14年度）春、従来のバルカーレビューに代えて、新たに季刊誌バルカーテクノロジー
ニュースを刊行することといたしました。
こうした技術変化に対しては、従来のような材料技術の紹介にとどまらず、新しい技術動向に対応した新機能の評価技術が不可欠なものとなっていきます。すなわち、新分野及び新市場で使っていただくための信頼性保障技術が求められるようになってきます。
バルカー技術誌

特に、石綿規制のように、主要構成材料が根本的に置き換わる、と言った変化に対しては、従来技術を前提とした、使用実績に基づいて製品を社会に供給する、ということは出来ません。全く実績のない製品を社会的に、かつ技術的に認知していただく必要が出て来たのです。すなわち、実績に代わる信頼性評価技術が求められるようになります。こうした評価技術は、製品が本来必要とする機能を明確にし、その機能を評価して長期信頼性を保証するものでなくてはなりません。

Spring 2017

バルカーは、2006年（平成18年）、汎用ノンアスシートGF300を世に出しましたが、その開発の基礎には、長年培ったふっ素樹脂材料加工技術とともに、原子力や航空宇宙と言った先端技術分野で開発を進めてきた
信頼性評価技術が背景にあります。
また、近年は、こうした製品開発、機能評価にとどまらず、安全･安心な社会への転換が急速に進んでいます。こうした状況においては、信頼性の高い製品を社会に供給する、ということだけでは十分とは言えませNo.32

ん。顧客の方々に対して、製品の選定や使い方についても、より技術的に明確な見解を示していくことが必要になってきています。そのためには、従来のような技術･技能伝承だけに頼るのでなく、より体系的な研修シ
ステムを確立し、当社の持つ基盤技術の更なる普及と活用を図って行く必要があります。長期の信頼性評価についても、今後は、その対象領域を拡大し、より積極的に解析的な手法を適用することも必要になってきます。
そのため、バルカーは、今後の成長のドライビングホースとして、H&S企業を目指すことを決めました。H&SのHはハードのHで当社の既存製品・商品であり、Sはソフトを含むサービスのことで、シールエンジニアリン
グを表すものでもあります。
H&S企業への脱皮は、顧客価値の最大化を目指すことを基本方針とするもので、単なるハードでの技術優位でなく、製品の周辺にはじまり、そのライフサイクルの隅々にいたるまで業態を広げた、より全体的なシール
エンジニアリング企業への脱皮を目指すことです。
その一つの事例が、2014年（平成26年）に奈良事業所と町田のMRTセンターに開設した、シールトレーニ
ングセンター（STC）です。
フランジ締結体でのガスケットの選定やボルト締付けにおける不具合は、近年においてもいまだ収束する様子はありません。また、世代交代が進んでいく中での熟練技術者や熟練技能者からの技術･技能継承の問題
9

も顕在化しつつあります。各プラントでもこうしたことに対する取り組みは進みつつありますが、そのための教育や研修を各企業内で個別に行うことにも様々な課題が存在しています。
これらの問題を解決するためには、シール製品の機能を最大限に発揮できる技術環境の整備と、人材育成のために施工作業者から施工管理･監督者までを系統的に教育し、実技研修を含む講習によって、適正な技
術･技能水準の維持･向上を図る必要があります。
こうした考えは、既に欧米においては一般的なものとなりつつあります。ガスケット締結に関する規格として、ヨーロッパではEN1591-4が、アメリカではASME PCC-1が制定され、それら規格に基づく締結作業の技術認証制度が始まりつつあります。
当社のシールトレーニングセンター（STC）は、こうした規格にも準拠し、更には内外の新たな技術的知見をとりいれた体験型のシール施工教育センターです。
も高い評価をいただいています。
すなわち、これからの当社の使命は、新しい製品を開発して市場に供給するだけにとどまらず、お使いいただく上での様々なソリューションを提供していくことであると考えています。
また、バルカーテクノロジーニュースは、これからも、こうした顧客の皆さまの要望に応えた技術情報の発シニアフェロー西田隆仁

Spring 2017

信に心がけてまいる所存です。

バルカー技術誌

こうした取り組みは、多くのユーザーからも注目され、プラントオーナーやエンジニアリング関係者などから

No.32

10

【寄稿】日本バルカｰ工業創業 90 周年特集号に寄せて
創業 90 周年特集号の発刊にお祝い申し上げます。1993 年ごろ当時勤務していた
山梨大学に欧米のガスケット及びシーリング技術の動向を聞きたいと来訪されたバルカーとの接触から、名称は変遷していますがバルカーテクノロジーニュース（VTN）
を頂戴しています。その後、何回か VTNに投稿する機会もいただきました。当時の米国、カナダ、英国及びフランスではガスケットの非石綿化が進み研究開発担当者、しかも作
動流体が気体の場合には微小漏えいが発生し、新ガスケット係数の導入とデータの収集、及びこれを用いた漏えい量基準のフランジ締結体設計法の確立が急がれていました。たまたま1989 年から
米国機械学会（ASME）圧力容器配管部門（PVP）の会議で論文を毎年発表していたことと、更に同時に米国
圧力容器研究委員会（Pressure Vessel Research Council）の中にボルトフランジ締結体委員会（BoltedFlange Connection Committee略称BFC）にも参加していましたので、世界の研究状況と方向性は把握できてバルカー技術誌

いました。BFCの委員長はK. H. Hsu博士で彼の書いたレジュメ（OHP用紙にまとめられていた）を貰いましたので、同担当者にそのまま手渡しました。何回かの情報交換後、1994 年のPVP 会議の時に同担当者の質問事項をBFCの締結体設計研究の中心人物でおられたJim Paynne 氏に尋ね、回答を貰いそのまま担当者に回答した記憶があります。2008 年の非石綿化まで、当時は依然国内では石綿ガスケット全盛で、研究開発状況は詳
しくは記憶しておりませんが多分鎖国状態にあり、欧米との差異は歴然としていたと思います。しかし、同担当者

Spring 2017に渡した米国の新技術に関する情報を元に勉強され、日本のこの分野の新展開へ準備されていたと感じました。
1997 年ごろから日本高圧力技術協会のフランジガスケット委員会委員長を仰せつかってガスケット及び締結体の密封性能に関する研究に接する機会が増えました。1996、1998 及び 2000 年のPVP 会議にバルカーの技術者が論文を発表に参加され、米国のJim Paynne 氏にもガスケット技術で相当期待もされていました。山梨大及No.32

び広島大在職中からいくつかの共同研究もやらせていただき、最近ではPTFE系ガスケットを用いた締結体の力学的特性解析と密封性能評価及び大口径フランジ締結体の応力解析と密封性能などについてPVP 会議で論文を発表され、米国石油メジャーの研究者からも注目されています。
現在の主たる欧米の研究潮流は、10－7 ～10－9 Pa m3/ｓレベルの微小漏えい量の検出技術の開発と環境問
題から、このレベルでのフランジ締結体設計施工法確立であると思われます。更に高温及び複合外荷重作用下での締結体設計とガスケットの開発及び効率的かつ信頼性の高い多数本数のボルト締付け法、大口径フランジ
締結体の漏えい防止設計施工など、ガスケットのみではなく締結体全体の研究と技術確立が要求されています。
すなわち漏えい量基準のより信頼性の高いボルト締付け法を含めた締結体設計と施工法の確立です。バルカーの世界の最前線でのシーリング技術の開発発展への継続的貢献を期待いたします。
広島大学名誉教授

11

澤

俊行

【寄稿】
進化するガスケット及びシーリング技術
このたび日本バルカー工業株式会社が創業90 周年を迎えられたことをお祝い申し上げます。90 年の長きにわたり、シール製品の開発・製造を通して産業界を支えてこられたご関係の皆さまのご努力に心より敬意を表します。会社の長い歴史はガスケットを中心とするシール製品が産業界でいかに重要であるかということを物語っています。
私がガスケットの研究に取り組んだのは、今から20 年ほど前に沼津高専に赴任してからです。当時は北米の圧力容器研究委員会（Pressure Vessels Research Council）
を中心にガスケットの微
少漏えいの研究及び規格化が進められていました。この頃から現シニアフェロー西田氏、現執行役員朝比奈氏
ほか、多くの方々のご支援を得て、ガスケットの漏えい特性に関する共同研究を始めました。研究を進める中で、ガスケットの漏えい量がガスケットの圧縮量と極めてよい相関があることを見出しました。ガスケットは圧縮時と除スケットの圧縮量で一意に整理できることを見出したのは、ガスケットの漏えい特性を評価する上で大きな成果でした。この成果は国内外の学会で発表するとともに、2005 年のバルカーテクノロジーニュースにも掲載していただ
きました。漏えい量をガスケットの圧縮量で整理する方法は、2008 年にはJIS B 2490「管フランジ用ガスケットの密封特性試験方法」にも取り入れられました。共同研究の成果を規格に反映させることができて、多少なりとも社

ガスケットに石綿繊維が使われていたのは過去のこととなり、最近では耐熱性に優れたふっ素樹脂を主成分とするガスケットが広く用いられています。このガスケットの密封性能は非常に高く、ジョイントシートガスケットと比較

Spring 2017

会に貢献できたのではないかと思っています。

バルカー技術誌

荷時では、同じガスケット面圧であっても漏えい量が異なることが知られていましたが、ガスケットの漏えい量がガして漏れを極めて小さくできます。化学プラントなどの工場の配管系フランジ継手から環境中に放出されるガスを大幅に削減でき、環境保全への貢献が期待できます。フランジ継手設計法に関しては、1940 年頃に開発され、問題を指摘されながらも今なお主流であるガスケット係数（m,y）に基づく設計法から、ガスケットの漏えい特性を適切に考慮した、より合理的なフランジ設計法に移り変わる時期に来ています。
次なる記念すべき節目の創立 100 周年に向けて、一層高性能なガスケット開発に取り組むとともに、フランジ継手に関する総合的シーリング技術を提供する会社としても、益々発展されることを願っています。
沼津工業高等専門学校

機械工学科

小林

隆志

12

No.32

【寄稿】バルカー創業 90 周年おめでとうございます昭和 32 年に創刊された技術 PR 誌「バルカーレビュー」の中で、また会社名バルカー、VALUE and QUALITY（価値と品質）で示されておりますように、バルカーグ
ループでは、技術のバルカーとして他社に先駆けて、色々なシール製品を世に出してきました。
以下、開発しました製品についての概略を記述します。
私が入社しました昭和 33 年は日本が戦後の時期を乗り越え、これから発展する時期でもありました。石炭時代から石油の時代に大きく変貌する時期であり、各地にコンビナートが建設され、石油誘導体が生産され出しました。此れにより新しいシール製品の要求が出てまいりました。
◎ふっ素樹脂製品
バルカー技術誌

米国で開発されたふっ素樹脂は耐熱性、耐薬品性にて、従来にない特性を持ち、その特性に目を付けバル
カー製品群に取り入れるべく、バルカーでは昭和 31 年に社員を米国に派遣し加工技術の研修を行い、日本で初めて厚木工場で加工を開始し、耐薬品用ふっ素樹脂ライニングパイプ、ライニング容器などの開発、販売を開始しました。また、電気的特性、特に高周波特性を生かした電気部品の生産販売も開始しました。
しかし、ふっ素樹脂は樹脂であるためシール製品としてそのまま使い辛く、ゴム、フェルト、金属と合わせたり、ふっ素樹脂の形状を考案し、シール製品として製作、販売しました（包みガスケット他）。また、ふっ素樹脂製

Spring 2017

品で顕著な製品の開発にデュポン社よりプランケット賞が与えられておりますが、此れも２回ほど受賞しております。
◎ゴム製品の品揃え
一方、シールの材料であるゴムも新しいゴム材料が次々開発され市場に提供されました。開発されたゴム及びNo.32

ゴムの添加物の説明会が開催され、色々な大学の講師による講習会に参加が許され、ゴムの技術を勉強す
ることが出来ました。これら各種のゴム材料がシール材の使用条件に適するかどうかを徹底的に調べるため、各ゴム原料を配合、加硫して各薬液に浸漬して膨潤率、物性の変化を調べ使用の適否の一覧表を作成しました。
◎石綿代替製品
シール材料の主流は、戦前から石綿が使われておりました。石綿は耐熱性、耐薬品、価格の安さで多くのシール材としてのみならず建築材として使用されておりましたが、呼吸器に障害を与えることが判明し、使用禁止の動きが出てまいり、シールの業界でも使用禁止の動きとなり、非石綿製品の開発の進行が必要になりました。当社の製品ではジョイントシート、バルカタイト（渦巻き型ガスケット）、グランドパッキンetc. なかなか適当な材料が見つからず、開発部門では色々苦労しましたが、カーボン繊維、膨張黒鉛、アラミド繊維その他の代替材料を見つけ出し、開発を重ね、ラインアップが終了しました。
◎原子力関連製品
昭和 45 年当時エネルギー政策の1 つとして原子力発電所が各地で建設され、シール材も次々と製品開発が行われました。金属ベローズ、フレクター、ラバーブーツ、膨張黒鉛製品、インフラシールなどが開発され此れが他の分野へも使用され出し、また、フレクターは脱硫、脱硝装置のダクトのフレキシブ継ぎ手として多く使用されました。
13

◎自動車産業
産業用ブレーキは創業当初より生産を行っておりましたが、これに続き当社では自動車用クラッチフエーシング、
電装封口用ゴム製品（ハーネス用シール）、オイルシートガスケットなど、自動車技術の変化に合わせ、時代に先駆けた開発にて、独自製品を生み出してきました。
◎メカニカルシール
産業用メカニカルシールについても、国産のパイオニアとして、開発、生産を行ってきました。自動車クーラ用
メカニカルシールのシール材など、その基幹となるシール材の開発にも力を入れ、グランドパッキンシールに替わる高いシール性能を持つシール材を世に送り出して来ました。
◎バルブ生産業その他を対象にふっ素樹脂をシール材としたボールバルブの開発を行い生産を開始、多くの化学会社に採用をいただきました。また、腐食性の高い薬液用としてふっ素樹脂の各種ライニングバルブの開発も行ってきました。更に、高速にて開閉ができ、長寿命に優れたシリンダー形式の独自バルブの開発を行い、製鉄関係やガス発生装置などに多く採用いただきました。

シール材は常に金属と接しており、接触面の金属腐食の問題が各地で発生したことで、耐食性シール材の要
求があり、大学などの協力を得て耐食性ガスケット、耐食性パッキンの開発を行いましたが、シール材に含まれる腐蝕性成分の特定と配合成分量とシール性能の最適化は、他社に先駆けて開発され、その後の耐食シー

Spring 2017

◎耐食シール材の開発

バルカー技術誌

昔からパッキンをシール材としたピストンバルブの生産を行っていましたが、ふっ素樹脂を生産し始め、化学産

ル材のあり方に大きな影響を与えました。

No.32◎建機用シールの開発
建設ブームが訪れ、建築用建機が続々製造され出しました。殆どは油圧駆動であり油圧用シールが使われておりました。それらのシールは従来ゴムを帆布などで補強した布入りパッキンが使用されておりましたが高圧に耐えうるウレタンゴムが開発され、ウレタン製 Uパッキンが主流になってまいりました。ウレタンゴムは極めて強靱
な機械的強度と耐摩耗性を持ち、高圧油圧パッキンには最適な材料であり、布入りパッキンの代替製品としてウレタンパッキンの機能試験を行い、生産販売することになりました。この時期ウレタン原料を製造する日本エラ
ストラン株式会社を設立してウレタン原料を製造することになりました。このウレタンゴムはゴム弾性を持ちながら、射出、押出成型が可能であり、運動靴、機械部品などの材料として、様々な用途で活用され始めました。
昭和 30 年代のシール開発には新しいプラントにも経験が無くシール材開発に当たり機能試験、実証試験が必要でした。しかし、プラントを作って試験するわけには行かず試験機を作って基礎試験を行いますが最終的には実際のプラントでの確認試験が必要です。当時の客先にて最終試験に協力していただけたからこそ、有効なデータを取ることができ、シール製品の確立を図れたものと存じ、これまでのご愛顧に今尚、感謝申し上げる次第です。
以上 30 年代当時からのシール製品と開発について述べてみました。
日本バルカー工業株式会社

元取締役技術本部長

岩根

孝夫
14

【寄稿】バルカーテクノロジーニュース
90 周年特集号の発刊によせて
日本バルカー工業株式会社

技術開発部門の皆さま、「テクノロジーニュース90 周年特集号」の発行おめでとうございます。
私も少なからずバルカーの技術開発部門でお世話になった一人として本当に嬉しく思います。
私はバルカーのシール事業製品の素材の一つとして導入されたふっ素樹脂にかかわる研究開発部門に従事しました。基礎研究もさることながら、どちらかというと応用研究、用途開発に費やす
時間が長かったような気がします。
その用途開発経験の中から思い出話をお話したいと思います。

バルカー技術誌

ふっ素樹脂は、その卓越した特性から、半導体製造装置、化学プラント、自動車関連、電子部品等々あらゆる産業分野で使用されていることはいうまでもありませんが、新エネルギーのひとつである地熱発電の場所の探査にも国産のふっ素樹脂電線（バルフロン電線）が使用されました。
地熱発電開発調査のためには地下探査ケーブルが必要になります。場所は火山地帯ゆえに、探査には地下の高温に耐えるため、当然優れた耐熱性が要求され、当時四ふっ化エチレン樹脂電線（ケーブル）に勝るものはSpring 2017

ありませんでした。
しかし、この樹脂は卓越した性能を持つ反面、加工性には難点があり、数千メートルに及ぶ長さを確保するには、それなりの工夫が必要となり、苦労の末、テープ巻電線での対応となりました。
この先端に各種のセンサーを付けたケーブルを引っ提げて、業者の方と火山帯山中の道なき道を車で迷走、無事発電予定地で地質調査所の方と一緒に数千メートル地下の高温熱水計測を泥まみれになりながら終えたもNo.32のでした。今は遠いむかし（約 40 年前？）のお話です。
また、現代のＩＴ社会のベースを築いた大手の半導体メーカーの製造ラインでの、耐薬品ヒーターなどの部品開発と不具合対応？も兼ねた立ち会い、製鉄現場での耐薬品ふっ素樹脂ライニングタンク、同ライニング配管検査など強酸・強アルカリに囲まれて冷や汗を流しながらの過酷な現場での開発体験は、懐かしい思い出として残っています。
そして多くの技術開発陣により様々の用途開発が進められた結果、ふっ素樹脂の元祖のメーカーである米国
デュポン社より、優れた用途開発の功績が称えられるプランケット賞を、四度も受賞できたことは優秀な研究開発
メンバーをはじめ、関係各位のたゆまない努力の結果と技術力の高さを証明できたことではないかと、喜ばしく感じたことでした。
今年は栄えある90 周年ですが、更に輝かしい100 周年に向けて、会社発展の原動力となる技術開発部門の更なる飛躍を祈念いたします。
日本バルカー工業株式会社
15

元常務取締役（技術・事業開発担当） 森嘉昭

【寄稿】CTO 時代の思い出
私は2003 年 11月に製商品開発担当の執行役員として採用いただいて以降、直近の2 年強にわたる技術顧問期間を含め、15 年以上の長きにわたりバルカーで勤務させていただいております。その間、2010 年 4月から4 年半、CTOを務めさせていただきました。前任者の五十嵐氏は、基礎領域から応用まで広く化学の知識と見識をお持ちで、実用的な技術を重視してきた私にとって、CTO 在任中も貴重なアドバイスをいただ
けるありがたい存在でした。CTOに任命いただいたときの緊張感を経験して初めて、CTO 在任中の飄々とした五十嵐氏の風韻に感心したものです。
ところで、私がもっとも印象に残っているひとつに、バルカーに入社した当日の奈良研究所出張があります。社
長のご指示で、入社初日に当時の城谷常務にご案内いただいて、奈良の研究所員全員を対象に、謂わば、所のR&Dは企業収益に貢献すべしという考え方は当然になっていますが、当時は、バルカーに限らず、企業でのR&Dの中にも公的な研究機関並みの中長期的なR&Dという考え方が底流にあって、企業収益に貢献する
R&Dを強調すると、それが生々しすぎて、当時の研究者には受け入れにくい面もあったようです。ところで、この出張は、日帰りでしたが、京都で近鉄線に乗り換え、田園地帯に立地する研究所へ行くのですが、その後、割に、残念ながら、橿原神宮以外には近隣に足を運んでいないので、改めて、旅行してみたいと思っています。
R&Dにおいては、人材育成と共に社外との人的ネットワーク作りは大きな課題です。特に中国など海外で研Spring 2017

CTO 時代を通して、幾度、この地を訪れたことか。それにしても遠かった（上海の方が時間的には近い）。そのバルカー技術誌

信表明をしました。私は、企業収益に貢献するR&Dの必要性を強調したと記憶しています。昨今は、企業で究・開発活動をするには、大学の先生方との適切な協業は不可欠です。当時、私も日本の大学や欧米諸国の大学との共同研究といったことには経験がありましたが、中国の先生方との共同研究は経験がありませんでした。
大学などの公的機関の研究者の社会的な貢献について、日本では社会的にかなりの議論がありましたので、共同研究の求める成果については、かなり具体的に事前に規定するようになっていました。一方、中国では、こうした経緯がなかったので、中国の先生方に、期待する成果を説明し、R&D Programの目標を設定するというやりかたには、当時、かなりの反発がありました。社会的・文化的な背景には、相当の配慮が必要だと痛感させられたケースです。
最近は、まったく異なる分野から、適用性の広い技術シーズが生まれている可能性が以前より高まっているように思いますので、研究の門戸を広く開け、他社あるいは他の研究開発機関との交流を深めることが益々、重要になっています。それらを通して研究者の目線を世界レベルに高めることで、研究所をより高度な価値を生み出す
組織へ変革し続けることが今後とも重要な課題だと思います。
日本バルカー工業株式会社

元 CTO

黒田

博之

16

No.32

PTFEに充填材を添加した材料の種類と用途の紹介

バルカー技術誌

1. はじめに

純 PTFEと比較して圧縮クリープ抵抗が約 2 倍、耐摩

PTFEは他のプラスチック系材料と比較して、耐熱性、耐は最適。また白色であるため、利用しやすい。ただし、薬品性、絶縁性、非粘着性や低摩擦性などの様々な特性を軸受けとして使用した場合、相手シャフトを破損してしま有している。その応用範囲は半導体装置や化学プラント分う恐れがある。

野、自動車、OA 機器から家庭用品といった各分野で幅広く用いられている。

耗性が約 1000 倍改善されるため、耐摩耗性の向上に・グラファイト：耐クリープ性を向上させ、初期摩耗、始動抵抗を小さく

一方で、PTFEは耐摩耗性や耐クリープ特性に関してはする。熱伝導性、耐薬品性も良好である。相手材を摩十分な性能を持たないため、軸受けのような摺動部品に利耗させづらいため、耐摩耗性は劣るが経済性に優れる。

Spring 2017

用する際には自身が激しく損傷したり、荷重がかかる部分で・カーボンファイバー：の利用では変形が大きいという問題がある。そこでPTFEに圧縮強度、クリープ特性、耐摩耗性に優れ、200℃以上

異材料である充填材を混ぜることでこれらの問題点を改善の高温領域で大幅に改善する。また、水中での摺動特することができる。

性が優れており耐薬品性も良好であるので、酸・アルカリ

本報では、代表的な充填材についてその種類や特長、用途などを説明していく。

などの低潤滑性流体においても優れた摺動特性を保つ。
・二硫化モリブデン：

No.32

2. 特長
２-1）改善できる特性
充填材を添加することで改質できる特性として、耐摩耗性

耐クリープ性、潤滑性が向上する。電気絶縁性を損なうことがないため、電気的用途に用いられる。ただし、単独で充填材として用いられることはほとんどなく、グラスファイバーやブロンズとともに使用される。

や耐クリープ性、熱伝導率、熱膨張係数などが挙げられる。
純 PTFEと比較して、耐摩耗性は最高約 1000 倍、耐クリー
プ性は約２倍、熱伝導率は最高２倍に増加といった効果がある。どの特性を改質するかによって適切な充填材を選択する必要がある。
２-2）充填材の種類
充填材としては、グラスファイバー、グラファイト、二硫化モ
リブデン、ブロンズなどの無機充填材が一般的である。また、
有機系の充填材も用いられている。
各充填材入りPTFEについて、その特長を述べる。
○無機系充填材
・グラスファイバー：化 学的、電気的性質にはほとんど影響を及ぼさない。
17

Table1

充填材の種類と特長３）

技術論文

Table2

充填材入りPTFE の物性一覧３）

バルカー技術誌

耐摩耗性・圧縮強さ・耐クリープ性・硬さ・寸法安定性

3. おわりにが著しく改良される。摺動面に油を保持しやすいことや

PTFEは優れた化学的特性を持っており、すべりや粘着

油潤滑下において耐摩耗性が優れており、油潤滑用性も優れているため、軸受けや摺動部品として用いるのに適途にも用いられる。ただし、電気的・化学的用途に不向している。更に充填材を添加することで摩擦特性やクリープきである点は注意する必要がある。

性が向上し、機械的用途に適したものとなる。

○有機系充填材
・ポリイミド系樹脂：

充填材の種類によって改善される特性が変わってくるた
め、材料選定する上での一助になれば幸いである。

摩擦係数が低く、カーボンやグラファイトでは傷つけてしまう軟質金属可動部材を相手材として接触する場合に有効である。
・ポリフェニレンサルファイド樹脂：
耐クリープ性、寸法安定性を付与する。
・芳香族ポリエステル系樹脂：

4. 参考文献
１）池田 隆治：バルカーレビュー，1No.35，1（1991）２）里川 考麻績：ふっ素樹脂ハンドブック
３）
バルカーハンドブック

圧縮・曲げなどの機械的特性を改良し、安定した摺動特性を付与する。
このように充填材には様々な種類があるが、荷重、摺動速
度、寿命、摩擦環境、相手材、線膨脹、耐食性、電気的性質などの使用条件から、適切な充填材を選定する必要がある。
また、純PTFEは白色であるが充填材を添加することで外観が黒色や黒褐色などに着色されるものもあるので、使用する箇所や用途によっては考慮すべき点である。

和田 陽一郎研究開発本部 開発部
機能樹脂製品開発グループ
18

Spring 2017

・ブロンズ：

No.32

PTFE加工品の精度と成型品の方向性の解説

PTFEの加工精度を求める際には、本質的特性を考慮す

1. はじめにバルカー技術誌

Spring 2017
No.32

る必要があり、その項目を下記に示す。

PTFEは熱膨張係数が金属に比較して大きく、かつ室温１．熱伝導率が小さい。

転移点が20℃付近にあり体積変化約1～２％を生じる。また、

２．熱膨張率が大きい。

柔軟性や弾力性があり、薄肉のものは切削しにくく寸法精度

３．23℃付近で大きな体積変化（約 1％～2％）がある。

が出しにくい。成形加工の残留応力を残存する素材は、切４．弾力性がある。

削加工時の摩擦熱、または切削後の経時変化により変形を

５．残留ひずみが存在する場合がある。

起こすことがあり、寸法精度への影響を及ぼすことがある。
このような性質を持ち、加工精度は金属材料と同等の寸以上、加工精度は大きさや形状にもよるが、最小公差は±

法許容差を要求される場合があり、使用者と製作者とのトラ

0.05 程度、またはJIS K6884 規定値（1 級）の約 1/2と考えら

ブル要因の一つと考えられる。よってPTFEの加工精度につれる。

いて解説する。

ただし、弾性を持つため寸法測定のときに測定器端部を強く押し付けると正しい値が得られない。例えば、マイクロ

2. 普通寸法許容差についてメーターの押し付け方によっては0.1mm 以上の差を生じる場

Table1にJIS K6884-1971に規定されている「四ふっ化エる。

合もある。使用者と製作者には、この点のご留意も必要とな

チレン樹脂普通寸法許容差（削り加工）」を示す。
Table1

四ふっ化エチレン樹脂普通寸法許容差（削り加工）

単位 mm

呼び寸法の区分

許容差
１級

2級

1 以上

16 以下

±0.1

±0.3

16をこえ

40 以下

±0.2

±0.6

40をこえ

63 以下

±0.3

±0.8

PTFEは通常、圧縮成型した後フリーシンタ（焼成）を行う
ので、コイニング（金型に入れてシンターし、加圧冷却）
した
り、外層が急冷された成形品に比べ内部応力は小さい。
ただし、高い寸法精度を要求する場合や、形状が複雑な場合は、素材のアニール処理（アニーリング）
を行う。

63をこえ

100 以下±0.4±1.0

100をこえ160 以下±0.5±1.2

素材成形時のストレスを解消することによって、寸法精度

160をこえ250 以下±0.6±1.4を向上させ、また、経時変化を抑えるには有効的な手法とな250をこえ400 以下±0.7±1.7

400をこえ630 以下

±1.0

±2.0

る。

630をこえ1000 以下

±1.5

±2.5

本規格は圧縮成形または押出成形によりPTFE 成形品の素材を機械加工する場合について、1mm 以上 1000mm 以下の寸法に対して定めたものである。この規格の「・・普通・・」の意味は、図面に数値または記号で指示されていない場合に適用することを意味する。
19

3. アニール（アニーリング）処理効果

・アニーリング：熱または機械的な応力によって生じた成形品の内部歪を除去するために、一定の温度を保持した後、徐冷する操
作を言う。

技術論文

4. 表面粗さ
加工精度は表面粗さにもいえることであり、普通寸法許容差同様に材料特性を考慮した数値設定が必要である。
樹脂は加工表面の切削熱の影響を受け、弾性体である
ため、金属加工表面の要求は厳しいと考える。
一般的に表面粗さは、加工機の回転速度と送り速度の関係性と、加工切削工具（刃物）による仕上りの違いが発生す

Figure2

表面粗さの種類：最大高さ（Rmax）る。
Table2：PTFE 表面粗さの加工目安を表記
Figure1：算出平均粗さ（Ra）

バルカー技術誌

Figure2：最大高さ（Rmax）
Figure3：丸棒、スリーブ材から加工方法
Figure4：シート
（板材）
の加工方法
Table2

粗さの区分け外径加工

Figure4

面加工

Spring 2017

Figure3（単位：μm）

2 種類（新・旧）の相互関係は便宜上を表したもので厳密性はない。現在でも古いJIS（旧）表記を使用している企業も少なくない。

No.32

この旧表示は約 60 年前程に制定され、古くから慣れ親しんでおり、製作側の末端まで浸透するには時間がかかることに加え、機能部品であれば既存の技術に準じる傾向がある

5. 成型品の方向性
PTFE 成型品は成型方法から方向性があり、方向によりためと言える。
そのため新・旧の相対関係を知っておくことも大事である。

物性が異なる。PTFEの一般的な成型方法として圧縮成型法がある。
Figure5に圧縮成型方法の工程を示す。

Figure1

表面粗さの種類：算出平均粗さ（Ra）

Figure5

圧縮成型方法の工程
20

PTFE 加工品の精度と成型品の方向性の解説

圧縮成型方法は原料を金型内に投入し上下方向から押し固めていくため、方向性が生じる。成型時に圧縮方向に成型する方向をＭＤ：molding direction、その直角方向を
ＣＤ：crossectional direction と呼んでいる。

6. おわりに
PTFEは化学的に不活性であり耐薬品性に優れており、広い温度範囲においても使用出来る点や固体物質中で最ＰＴＦＥの材料の中で充填材をＰＴＦＥ原料に混ぜ合わせ

小の摩擦係数を持っていることから多くの用途で使用されてた充填材入りＰＴＦＥがあるが、繊維状の充填材は成型中にきた。また、金属に比べると遥かに機械加工しやすい材料で配向するため物性が著しくことなるので、設計・使用にあたっあり、樹脂材料の中でも比較的柔らかく、組み合せて使用しては注意する必要がある。

た場合は馴染みやすい特徴のある材料でもある。

変化する特性としては、

近年、精密機械の分野でも多くのPTFE 加工品が使用さ

圧縮クリープ性：MD 方向の値が CDに比べが高い
引張り強度、伸び：CD 方向の値が MDに比べ高く、れ、それに伴い寸法精度の要求も高くなってきている。工作
機械や工具の進化とともに加工技術の加速に対応していく。
なお、ご使用用途に合わせた寸法精度の要求と許容値をご

伸びやすい

バルカー技術誌

線 膨 張 係 数：MD 方向の値が CDに比べ大きい
素材がスリーブ状のものや丸棒状のものは見た目で成型方向を確認し加工することが可能であるが、板状のもので複使用者と製作者で確認する必要がある。

7. 参考文献

雑な加工が必要となる場合は初期の加工段階で印を付ける

１）
バルカーハンドブック 技術編などすることで方向性を付けて置く必要がある。

２）三井・デュポンフロロケミカル株式会社

平成 22 年 9月

Spring 2017

ふっ素樹脂 デュポンTM テフロン実用ハンドブック３）JIS K 6884-1971

No.32

川井 成子

太田 伸幸

研究開発本部 開発部
機能樹脂製品開発グループ
樹脂第３チーム

研究開発本部 開発部
機能樹脂製品開発グループ
樹脂第３チーム

訂正とお詫び バルカーテクノロジーニュース夏号 №31に掲載いたしました、“PTFE線膨張係数解説”
3. 寸法補正計算例において誤記がございましたので、ここに訂正しお詫び申し上げます。
誤：寸法変化＝1000×（100－0）×20×10−5＝20
正：寸法変化＝1000×（0－25）
×20×10−5＝−5
よって、0℃での長さは995mm（収縮）
となる。

21

技術論文

シール・クイック・サーチャー（SQS）の紹介と活用方法（ガスケット編）
1. はじめに当社ホームページにて、お客さまの工業用シール製品の選定、課題解決にお応えするためシール製品検索ウェブサイ

3. シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の活用方法①（流体、温度、圧力による検索）
シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の特筆すべき機能として「仕様条件に合ったシール製品の推奨製品の検索」があ

平成 26 年（2014 年）より公開した。本検索ウェブサイトは、おる。この機能を活用することで「流体、温度、圧力」によるガ

客さまが必要としている技術情報をガスケットの専門知識のスケット選定がどなたでも可能となる。以下に「推奨製品の検無い関連技術者の方などが、簡便に検索出来るよう設計し索」方法について説明する。

ている。また、技術情報をご希望される形式にて提供することも可能なサイトである。
いており、現在は日本語に加えて、英語・中国語にも対応し当社ホームページより『Seal Quick Searcher® 』
をクリック
する。

ている。

2. シール・クイック・サーチャー（SQS）とは
シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）
は、工業用シール製

No.32

品の選定条件である流体・温度・圧力による検索の他、キーワード、産業分野など多様な切り口で、当社推奨シール製品
を幅広く検索できる。また、当社が培ったノウハウを、よくある質問（ＦＡＱ）形式で提供、ボルト締結力計算、圧力レーティ
ング選定、他社相当品検索、カタログ、バルカーハンドブック
もリアルタイムで検索することが可能である。

①ボタンをクリックする。

更に、実際の使用条件に対してのガスケット選定が可能であり、現場でのお困りごとをシール・クイック・サーチャーにて確認していただければ、問題解決方法をご提案することが可能なシステムである。また、産業分野を問わず製品・条件

Spring 2017

ホームページ掲載以降、お客さまより非常に好評をいただ

3-1）
シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）へのアクセス

バルカー技術誌

ト『Seal Quick Searcher 』（シール・クイック・サーチャー）
を®

3-2）ガスケット検索へのアクセス
シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の画面から「ガスケット検索」
をクリックする。

を切り口としてお問合せの対応を充実したシステムでもある。
以下にシール・クイック・サーチャーの基本的な活用方法を示すので、是非、当社ホームページへアクセスしていただき当システムの活用をお願いしたい。

②ボタンをクリックする。

22

シール・クイック・サーチャー（SQS）の紹介と活用方法（ガスケット編）

3-3）「流体・温度・圧力から検索」へのアクセス
ガスケット検索の画面から「流体・温度・圧力から検索」
を「検索」
をクリックした後、グラフの下部に製品選定結果が表示される。

クリックする。

③ ボタン3-5）選定結果の確認をクリックする。

バルカー技術誌

3-4）検索条件を入力「推奨ガスケットを探す」の画面から流体の選択、温度、圧力を入力する。
これにより、直感的な操作によりマウス操作だけで繰り返し検索を実施することが可能である。

⑦結果をPDFでダウンロード可能である。
⑧選定条件を表示している。
⑨選定区分に基づく推奨ガスケットおよび上位区分・下位区分を表示している。

Spring 2017

上位区分・下位区分は以下の解説をご覧いただきたい。
検索結果に表示された「製品番号」
をクリックすると製品の詳細画面に移ることが可能である。

解説「上位区分」とは、指定された条件により選定した推奨ガ
スケットよりも温度・圧力の適用範囲が広いガスケットを示してNo.32

いる。指定条件が推奨ガスケットの使用可能範囲の限界に近い場合、性能面で余裕を持ちたい場合などの参考としていただきたい。
④流体区分を選択する。
なお赤い反転色が流体区分の選択状態を表す。

スケットよりも温度・圧力の低い範囲をカバーするガスケットを⑤温度・圧力の値を入力する。
なお、グラフ内をクリックしても温度・圧力が自動的に入力される。
⑥最後に「検索ボタン」「下位区分」とは、指定された条件により選定した推奨ガをクリックする。

示している。このため指定条件では一般的には使用を推奨しないガスケットである。ただし、限定された条件下では使用できる可能性もあるため、試験運用など短期間での使用や条件を変更する際の参考としていただきたい。

23

技術論文

4. シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の活用方法②（他社の製品番号から相当品を探す）

5. シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の活用方法③（ガスケット締付力の計算）

他社の製品からバルカーガスケットの相当品を探すことがシール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）には、当社製品のご可能である。

使用に際しお役立ていただけるよう様々な情報やツールを用意している。ここでは、締付力を計算していただけるツールの4-1）「相当品検索」へのアクセス

使用方法に関して紹介する。

ガスケット検索の画面から「相当品検索」
をクリックする。
5-1）サポートツールへのアクセス
シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）
の画面から
「サポート
ツール」
をクリックする。

バルカー技術誌①ボタンをクリックする。

4-2）検索条件の入力

Spring 2017

「他社の製品からバルカーガスケット相当品を探す」の画面から検索条件を入力する。
「フリーワード」
または「他社製品番号」から検索することが可能である。

①ボタン

No.32

をクリックする。

5-2）「締付力計算機」へのアクセス
サポートツールの画面から「締付力計算機」
をクリックする。
② フリーワード（一部でも可）にて検索できる。
③ 他社メーカー名と製品番号による検索もできる。

なお、検索結果は「推奨品」と「提案品」が提示され、それぞれ以下のような趣旨で提案されている。
推奨品：構成材料が類似し、使用範囲もほぼ等しい製品
提案品：色調や使用範囲が一部異なるが、使用の対象となる可能性が高い製品②ボタンをクリックする。

24

シール・クイック・サーチャー（SQS）の紹介と活用方法（ガスケット編）

5-5）計算結果の表示

5-3）計算条件を入力①「締付力計算機」の上部画面で製品の選定と寸法を入力

締付計算結果は以下のように表示される。

する。

また、ＰＤＦでの結果のダウンロードも可能である。

バルカー技術誌③計算対象となる製品の製品番号を選択する。
④図を参考に接触部内径と接触部外径を入力する。
特にうず巻形ガスケットの本体外径寸法位置にご注意いただきSpring 2017

たい。
⑦ JIS B8265によるWm1とWm2を比較し、より大きい値を示して5-4）計算条件の入力②「締付力計算機」の下部画面で計算対象となる圧力とボルト条件を入力する。
その後、「計算」
をクリックする。

いる。
⑧液体シールを対象とした当社推奨ガスケット応力による値を示している。
⑨ガス体シールを対象とした当社推奨ガスケット応力による値を示している。
⑩対象ガスケットの許容ガスケット応力による値を示している。

No.32⑪JISによる計算結果と当社推奨応力とを比較し、より大きな値を最終計算結果としている。

6. おわりに⑤計算対象圧力とボルトの呼び径、本数を入力する。
⑥最後にボタンをクリックする。

本報では、当社シール・クイック・サーチャー（ＳＱＳ）の機能の一部を紹介させていただいた。
ぜひご活用いただき、皆さまの業務の一助となれば幸いである。また、今後とも、お客さまのご要望にお応えするため、順次機能を向上させてまいる所存である。

江西 俊彦
営業本部 テクニカルソリューショングループ
25

技術論文

シリンダ用ピストンシールシステムの鳴きトラブルの原因と解決方法
1. はじめに

２-1）ロッド部のシールシステム構造

近年、油圧機器への要求として、油圧システムの効率化要視される外部漏れ防止に対し、重要な役割を担っている。

に伴う高圧化、高温化、小型・軽量化など、多様な使用条

ロッド部のシールシステム構造をFigure2に、構成部品の概件への対応がある。そのため油圧シリンダをはじめ、油圧シ

要をTable1に示す。

ロッド部に使用されるパッキンは、シリンダの性能として重パッキンの性能向上のため改良が行われている。
当社においても、建設機械市場向けに油圧ショベル用シリ
ンダのメインテナンスキットとして、高圧シリンダ用シールシステ

Spring 2017

ムを開発している。この開発段階の実機評価において、ある

バルカー技術誌

リンダ用パッキンに求められる性能も多種多様となり、各種

特定の条件でシリンダに鳴き（スティックスリップ現象）が発生することがわかった。シリンダの鳴きとは、シリンダ動作時に往復動パッキンの接触部にてスティックスリップ現象が生じ、異音や振動などを発生させることを言い、油圧シリンダにおける問題として認識されている。
今回の鳴きトラブルでは、パッキンと相手面との接触部に油膜成形不良が生じたことが要因と判断し、パッキンの設計

No.32

Figure2 ロッド部のシールシステム構成

により油膜の吸い込み特性を向上させ、改善した事例について紹介する。
Table1 ロッド部のシールシステム構成部品概要

2. 油圧シリンダ用パッキンの構成例（１）
バッファリング
初期の高圧を受けて、Uパッキンへの負荷軽減用のパッキン。高強度樹脂材のバックアップリングを併用させることで耐圧性を確保。

油圧ショベル用シリンダのような高圧用シリンダには、一般
的にFigure1で示すような複数のパッキンと部品が使用されている。1）（２）Uパッキン
外部への油漏れ防止のためのメインシール。
高強度樹脂材のバックアップリングを併用させることで耐圧性を確保。
（３）
ダストシール
外部からの異物、土砂などの侵入防止用のパッキン。
Uパッキンからの微小な漏れを防止する機能も備えている

Figure1

油圧シリンダの構成
26

シリンダ用ピストンシールシステムの鳴きトラブルの原因と解決方法

２-2）
ピストン部のシールシステム構成
ピストン部に使用されるパッキンは、油圧を保持し、ピストンに適正な推力と荷重保持能力を与え、シリンダを作動させる
２）

4. 鳴き評価
当社で開発した高圧シリンダ用シールシステムを、実機の役割を担っている。 ピストン部のシールシステム構造を

油圧ショベルのシリンダに搭載し、シリンダ動作テストを実施しFigure3に、構成部品の概要をTable2に示す。

た。その結果、低速作動、及び油温が高い場合においてシ
リンダに鳴き（スティックスリップ現象）が発生した。開発段階での社内評価では、鳴きが発生しないことを確認していたことから、実機での動作状況を再現出来ておらず、鳴き評価の難しさを再認識した。
4-1）社内評価
当社で高圧シリンダ用シールシステムの、開発段階に実施

バルカー技術誌

した社内評価（スティックスリップ試験）の内容を以下に示す。
試験の結果、鳴きは発生せず、スティックスリップ現象は確認出来なかった。
Figure3 ピストン部のシールシステム構成
Table2 ピストン部のシールシステム構成部品概要（４）
ピストンシール

使用状況、環境を的確に再現して、パッキンの特性を十分にSpring 2017

把握した上で、試験の計画、実施が必要であることは認識
シリンダ動作時の圧力を保持させるためのメインシー
ル。以下の複数の部品から構成されている。
①：摺動特性向上用の摺動リング②：シール性確保のためのゴム製バックリング③：耐圧性を補うためのバックアップリング

４）
していた。
しかし、社内評価では、シリンダの横荷重、及び油温が高いことによる油の粘度の低下など、実運用を再現出来ていなかった。
Table3 スティックスリップ試験条件（５）
ウェアリング

No.32

スティックスリップ現象においては、定量的な評価が難しく、シリンダ動作時のピストンの軸受機能を果たす。主に材料は布入りフェノール樹脂が使用されている。

（６）
スライドリング

項目

試験条件

油温

常温
（成り行き温度、約 40℃）

速度0.01m/sec

重り

25kg

潤滑油

油圧作動油
（動粘度
（40℃）
：46.0mm2/sec）

確認方法

シリンダが上下に移動する際の加速度計の波形から判断する

油中に含まれる異物などがピストンシールへ侵入するのを防止する。主に材料はPTFE（四ふっ化エチレン樹脂）が使用されている。

3. 鳴き（スティックスリップ現象）
スティックスリップは、パッキンと相手面との接触する面に働く静止摩擦力と動摩擦力が深く関与しており、静止摩擦力（起動抵抗）が作用するスティック（固着）状態と、動摩擦力（摺動抵抗）
が作用するスリップ（滑り）状態が、接触面に瞬２）３）
間的に、かつ周期的に発生する現象である。

この現象は、油圧シリンダの使用条件によって、主に低速域で生じ、発音現象・振動発生などの問題になるケースがあ２）
４）る。この発音現象が、鳴きと呼ばれている。

27

Figure 4 スティックスリップ試験装置

技術論文

0.04

加速度(G)

0.02
0
-0.02
-0.04
0

50
摺動距離(mm)100

Figure5 スティックスリップ試験結果

5. パッキンのスティックスリップと油膜の関係
バルカー技術誌

パッキンのスティックスリップ現象は、接触面の潤滑不良による摩擦抵抗の影響が関係しており、接触面の固着と、滑りの周期的な繰り返しにより発生するものである。このときパッキンは、固着状態では自身が変形して留まろうとし、外力などによって強制的に滑らされると元の形状に戻ろうとする。パッキ

Figure6

開発品における油膜吸い込み技術

さ、作動油の粘度、油性などの因子の影響を受けるが、定量的に究明されていない。しかし、定性的には、高圧・低速作動のとき、潤滑剤が不十分なとき、作動油の粘度が低く
５）

潤滑幕の破断が生じやすいときなどがある。

いると考えた。
実機の鳴き評価の結果から、鳴きは油温が高いことにより油の粘度が低い状態で、かつ、ピストンシールシステムに横パッキンでスティックスリップ現象を改善させる対策は、摩荷重が負荷されている場合に発生していた。横荷重が負荷

擦抵抗全体を小さくすることがある。パッキンの摩擦抵抗をされると、軸受けのウェアリングが相手面に強く押し付けら小さくする手段としては、相手面との摺動面に介在している

れ、接触面にピーク面圧が発生し、圧力分布の圧力勾配も２）
油膜を適正に確保することによる改善がある。

大きくなると推定する。以上により、鳴きはウェアリングが油膜を掻き取り、摩擦抵抗が高くなったことで発生したと推定され

5-1）パッキンの油膜形成る。

一般的な往復動用パッキンが摺動面に適正な油膜を維持

本事象を検証するため、FEAによりウェアリングの面圧分するには、パッキンの流体入口側、及び大気側の面圧分布

布を確認した結果、両端部のC 面取り部にピーク面圧、及６）の圧力勾配が大きく関係している。 圧力勾配の大小で、油膜を吸い込むか、または油膜を掻き取るかが決まり、油膜厚
さとシール性に影響を与える。

び圧力勾配が大きいことが確認された。
この対策として、開発品のUパッキンで確認出来ている油膜の掻き取り、及び油膜の吸い込み特性を応用することにし当社では、高圧用ロッドシール（Uパッキン）開発時にヒールた。分析結果とその対策品検討結果をTable4に示す。

側の形状とヒール部の面圧分布の圧力勾配にも着目し、これらを最適値に設定することで吸い込み特性の良いシールが１）

開発可能であることが検証出来た。

ウェアリングの両端部の形状は、Uパッキンの吸い込み特性を応用し、摺動面に適切な油膜を形成させるため、R状とした。
このウェアリングにて、実機での鳴き評価をした結果、鳴き

5-2）
ピストンシールシステムへの油膜形成手段の展開
鳴きが発生したシリンダのロッドシールシステムには、前述が発生しなかった。この結果から、適切に油膜が維持出来ていると判断する。

の当社が開発したUパッキンを採用しており、適切な油膜が維持されていることから、ピストンシールシステムにて発生して28

Spring 2017

ンのスティックスリップ現象は、温度、速度、圧力、表面粗No.32

シリンダ用ピストンシールシステムの鳴きトラブルの原因と解決方法

Table4 ウェアリングの分析結果、及び対策品検証結果
項目

分析結果
C 面取り
（エッジ）

対策品検討結果
R 形状

端部形状

端部のC 面取り部に面圧の 端部をR状にすることで、圧力局所的なピークが発生してい 勾配を小さくする。
る。

摺動面の
面圧分布

バルカー技術誌

Figure7 シリンダの鳴き評価結果

ことで、鳴きの改善につながることが検証出来た。適切な油膜を維持するには、油膜の掻き取り、及び油膜の吸い込み特性が、必要不可欠な要素である。この特性を把握するこ

Spring 2017

材料特性

製品材質は、ガラス繊維入り 材料は、コスト上の問題からナイロンである。
変更しない。
代表的な材料であるPTFEや
布入りフェノール樹脂より安価で、高強度。摩擦特性は、PTFEと比較し劣るため摺動面にローレット加工が施してあ
２）る製品もある。

6. 実機シリンダでの鳴き評価
No.32

前項で述べた対策前と対策後において、実機の油圧ショベルで鳴き評価を実施し、鳴きの音を周波数で可視化してとで、他の製品での鳴き改善や摩擦抵抗低減に展開できる技術となる。ただし、使用条件や製品別の適切な油膜厚さなど、数値的な把握にまでは至っておらず、いくつもの課題があり、今後の製品開発で検証していく必要がある。

8. 参考文献１）
山下純一，バルカー技術誌，№ 30，3-8，（2016）．
２）安藤忠，油空圧技術，2003 年 5月号，28-33．
３）中 野 健，日本ゴム協 会 誌，第 80 巻，第 4 号，134-139，

確認した図をFigure7に示す。対策後の鳴き評価の結果、（2007）.

鳴きの波形が認めらなかったことを確認した。

4）高牟禮辰雄，辻和明，村松晃，吉田勉，油空圧技術，
2003
年 5月号，34-37.

7. おわりに5）赤井英夫，油空圧技術，2003 年 5月号，13-20．

油圧シリンダ用パッキンにおいて、適切な油膜を維持する（1999）．

6）兼 田禎宏，日本ゴム協会誌，第 72 巻，第 4 号，194-201，

高橋 謙一
研究開発本部 開発部

29

技術論文

Ｏリングの固着トラブル要因と解決法

1. はじめにが、Oリング交換の際にフランジの開放に非常に大きな力がゴム製Oリングは静的シール（ガスケット）、動的シール（パッ

面積が大きく、相当な固着力となるためフランジの開放ができ

キン）の両方に適用できるシール材である。また、材質が軟質ない状態に陥ることもある。また、フランジ開放の際に固着しな弾性体であるため、相手面となじみやすく、小さな締付力たゴムが破断して溝や相手面に付着して清掃が困難になるでシールすることができるなど、その他にも以下に示すようななどのメンテナンス上の問題が生じることもある。
一方、動的シールの場合では固着により、Oリングが溝から脱落することによるシール性能自体への影響や、動作の遅・装着部分の省スペース化が可能。

れ、異音や異常振動などの機器の動作不具合の要因とな・装着部の構造が簡単であり装着作業が容易。

り、使用されている機器の不具合へ直結する。

・規格化されており、入手が容易で低コスト。
そのため、最も汎用性があるシール製品として、自動車、

２-2）固着メカニズム

油空圧、工作機械、食品、半導体、航空宇宙などをはじめ固着現象はゴムが相手面に接触することにより、ゴムセグとする様々な産業分野の各種装置、機器で使用されている。

メント分子が相手面へ拡散、吸着することによる二次結合ゴムは本来、もとの形に戻るという弾性の他に、滑りにくい、（水素結合やファンデルワールス力など）
によって界面を形成

くっつきやすいという性状を有している材料であり、動きを止し、まず、初期固着（物理固着）が発生すると考えられてい

める、抜けにくいなどの性質をうまく生かしてタイヤ、ホース、る。明確な区分はなく諸説あるようだが、固着の程度が小さ

ベルトなど様々な機器部品に使用されている。その反面、そい場合は粘着と呼ばれることもある。また、初期固着には投れらの性質は製品を取り扱う際の事象として装着しにくい、

錨効果や負圧効果などが影響している場合もある。続いて外しにくいなどの不具合として問題となることがある。ゴム製

その界面において一次結合（化学結合など）が生成し始める

Oリングの場合では、製品同士がくっついたり、相手面に固とともに、固着強度が徐々に増加し、強固な固着（化学固着

着するというトラブルに発展する場合がある。

＋物理固着）へと発展していくと考えられている。1）2）

本報では、Oリングの固着要因とその解決法について述
べ、固着低減を目的として開発された当社製品を紹介する。

２-3）固着に影響を与える因子
ゴムの種類や相手材の材質により固着強度は異なるが、

2. 固着現象と要因
２-1）Oリングの固着

それ以外に固着強度に影響を与える主な因子としてはゴムの硬さ、使用される温度や湿度、ゴムや相手面の表面粗さなどがあげられる。これら因子の固着強度への影響につい

ゴムOリングは加圧された状態で金属などの相手面に接触

3）ては他の因子も含めて詳細が報告されているが、その報告させると、相手面に固着する現象が発生することがある。こを元に代表的な因子を一部抜粋して以下のようにまとめられの現象は程度が小さい場合は粘着と呼ばれていることもあている。4）

る。使用環境によっては、剥がす際にゴムの材料破壊が起こ

・ゴムは硬度が高いほど固着強度が小さい。

るほど強固に固着する場合もある。静的シールの場合、シー・温度は高いほど固着しやすい傾向があるが一概には言ル性能自体は固着が発生しても問題にならないことが多い

えない。
30

Spring 2017

・低圧から高圧までの広範囲で使用可能。

バルカー技術誌

数多くの利点を有している。

必要となったり、大口径 Oリングの場合では相手面との接触

No.32

Ｏリングの固着トラブル要因と解決法

・湿度の影響はゴムと相手材との組み合わせによって異なる。

は固 着 が 少ないとされており、 側 鎖 や 末 端 基（ 例えば・表面粗さはゴム、金属とも粗いほど固着強度が小さくな－COOH、－OH、＞ COなど）が少ない方が固着低減を図る。これは接触面積が関係する。

れると考えられている。また、分子鎖の運動を抑制するような構造、例えばガラス転移点の高い構造の付与なども考えられ

3. 固着対策る。ただ、ゴムの弾性を保持しつつ固着低減を発現するよう固着を防止する方法として、簡易的にはグリスや潤滑剤

るが、今後、新規構造をもったポリマーやポリマーアロイなどの塗布などが行われているが、製品や装着部の汚染の要因

による分子設計レベルでの検討に期待したいところである。

となりやすく、また、作業時間の短縮などの観点から、Oリン

当社では様々な固着防止手法を駆使して固着低減を図っ

グそのものに固着防止対策を施した製品が求められている。

た製品をラインアップしており、その中でも代表的な製品をい

Oリングの代表的な固着防止手法をFigure1に示した。

くつか紹介する。

4. ニューラバフロン

バルカー技術誌

Spring 2017
No.32

な構造を合わせ持たせることは一筋縄ではいかないようであ

固着防止に効果がある当社製品の一例としてニューラバ
フロン（ラバフロンは当社の登録商標）を紹介する。
Figure1

固着防止手法の分類

３-1）配合による手法

ニューラバフロンは表面改質手法を用いた製品であり、単なるコーティングではなく、反応性処理であるため、ゴム母材との密着性に優れ剥離を起こしにくい。また、ゴム母材の物

ゴム混練り時にオイル、PTFEなどの固体潤滑剤、あるい性に影響を及ぼさず、ニトリルゴムやふっ素ゴムなど、シリコー

は潤滑成分、離型成分などの内部添加剤を練り込むなど、ンゴムを除くほとんどのゴム材料へ処理が可能である。ニュー配合薬品を選定して固着低減を図る手法である。一般的にラバフロンは低固着性と同時に低摩擦性も合わせて有していこれらの配合薬品はゴムの物性や圧縮永久ひずみなどに影ることから製品同士や相手面への固着防止はもちろんのこ

響を及ぼすことが多く、諸特性のバランスを考慮する必要がと、円筒面シールなどのOリング装着時の挿入抵抗の低減も

ある。

５）
６）
図ることができる。
ニューラバフロンの固着力測定結果をFigure2に示し、摩擦係数測定結果をFigure3に示した。
３-2）表面改質による手法

ニューラバフロン処理をOリングに施すことにより、次のようゴムの表面に固着しにくい性質を付与させて固着低減をな効果が期待できる。

図る手法である。ゴム表面に固着しにくい薄膜を形成させる・Oリング同士の固着防止

コーティングによる手法と、薬液などに浸漬したり、プラズマや・相手面への固着防止

放射線を照射して表面処理をする手法がある。コーティング

・Oリングの装着性改善（グリースレス）には物理的に融着させているタイプとゴム母材との密着性を・Oリングのねじれ現象や損傷の防止向上させるためにゴム表面と反応した薄膜を形成させるタイプがあり、薄膜がゴム母材との追随性を有していることも重要である。表面処理では加硫剤を含む薬液にゴムを浸漬、加熱して表面を硬化させる手法がよく知られている。しかし、表面改質による改質範囲は表面近傍のみにとどまり、摩耗により改質層がなくなると効力がなくなってしまうため、動的シー
ルへ適用には注意が必要である。
３-3）ポリマー設計による手法
Ｏリングの原料となるポリマー自体を改良することにより固着低減を図る手法である。一般的に分子量の高いポリマー
31

Figure2 ニューラバフロン処理ゴムの固着力

技術論文

D2370 は、一般的なふっ素ゴムO リングを使用しているド
アシール、ゲートバルブシールなど各種バルブにおいて、一
般的なふっ素ゴムの代替材料としてシール材の固着現象を低減することにより開閉個所の動作不具合の改善に役立つと考えられる。また、フランジなど相手面への固着対策としても効果が期待される。

試験方法：ボール圧子試験機、試験速度：60mm/min
試験片：厚さ 2mm ゴムシート、荷重：200gf、ボール圧子：SUS（Φ 6）
SBR：スチレンブタジエンゴム、NBR：ニトリルゴム、FKM：ふっ素ゴム、IIR：ブチルゴム
EPDM：エチレンプロピレンゴム、CR：クロロプレンゴム、ACM：アクリルゴム、U：ウレタンゴム

Figure3 ニューラバフロン処理ゴムの動摩擦係数

6. おわりに
O リングの固着現象について、固着要因と固着防止手法について説明し、当社の固着対策製品を紹介した。
静的シールの場合、固着現象はメンテナンス性を著しく悪ふっ素ゴムは耐熱性、耐薬品性などに優れることから幅広

リングが固着しているためにシール性を保持し、延命されていい分野で使用されている。一般的に「ふっ素」と言えば、くっる場合などもあり、単に固着改善だけではなく、様々な使用つきにくい、滑りやすいというイメージがあるかもしれない。し状況を加味した上で対策を進める必要があると考えている。

かし、ふっ素ゴムは予想に反して相手面への固着現象が発

また、固着現象は使用環境、条件など様々な因子が影響生することが多々あり、決して固着しにくい材料ではない。

するため、シール材料だけで解決するのはなかなか困難なの大きく使用不可と判断されるような領域での使用において、O

D2370 は当社独自の配合手法を用いて従来のふっ素ゴも事実である。そのため、Ｏリングが使用されている状況を適

ムの耐熱性や物性などの特性を維持したまま、固着低減を切に把握する必要が重要であり、ユーザーの皆さまの生の図った材料である。

ご意見、情報をいただきながら、ゴム材料の特性を十分に生かした付加価値の高い製品を開発し、ご紹介していきたいとTable1 にD2370 の物性一覧を示し、Figure4 にD2370

考えている。

の固着力測定結果を示した。
Table1

非粘着用ふっ素ゴムD2370 の物性一覧

No.32

7. 参考文献

D2370
非粘着用ふっ素ゴム

D0270
当社標準ふっ素ゴム

硬さ（Shore A)

70

71

引張り強さ
（MPa）

14.0

13.9

２）
日本ゴム協会編、ゴム工業便覧第四版（1994）

伸び
（％）

190

230

３）森邦夫ら、ゴム協会誌、第 60 巻 第 4 号（1987）

14

16

4）
目功、バルカーレビュー、第 38 巻 第 8 号（1994）

圧縮永久ひずみ率（％）＊）

200℃ /70hrs、25％圧縮、Φ 29ディスク＊）

表中の値はすべて測定値の一例であり、規格値ではありません。

試験方法：試験片に相手材を所定条件で接触させ、温室で 4 時間冷却した後引き離す際の力を測定
試験片：厚さ 2mm ゴムシート、接触面圧：5.88MPa、加熱条件 120℃：× 20hrs
相手材：Φ 25 ×Φ 19 のリング状（SUS304）、引き上げ速度：50mm/min

Figure4 D2370 の固着力測定結果

Spring 2017

化させる要因の一つである。しかし一方では、永久変形がバルカー技術誌

5. 非粘着用ふっ素ゴム D2370

１）森邦夫ら、ゴム協会誌、第 60 巻

第 7 号（1987）

5）目功 岡崎雅則、バルカーレビュー、第 41 巻 第 1 号（1997）
6）
目功、月刊トライボロジー、1998.3（1998）

岡﨑 雅則
研究開発本部 開発部
32

PTFE系ガスケット付きボルトフランジ
締結体の高温・長期特性評価
1. はじめに
ガスケット付き管フランジ締結体は石油精製プラント、化学

バルカー技術誌

Spring 2017No.32

プラント、発電プラントなどで高温及び長期条件で使用される

密封性能がかなり優れていることが示されている8）が、しかし高温下における特性は不明瞭な部分が多い。8）そのため、高温下におけるクリープ及び密封性能などの締結体の力学的特性の研究が必要とされている。

ことが多い。日本ではその高い耐熱性、シール性、強度、取本報では、実験とFEM 解析によって高温下における扱性、低コスト性から、2008 年の規制まで多くの石綿ガスケッ

PTFE 系ガスケット付き管フランジ締結体のクリープ特性とそトが使用されていた。これまでに石綿ガスケットに関する研の影響を含むボルト軸力挙動及び密封性能などの力学的特究1）─ 5）は多くなされ、石綿ガスケット付き締結体の密封性能な性を評価することを目的としている。まずはPTFE 系ガスケッ

どの特性が明らかにされている。日本では2008 年からの石トの応力－ひずみ特性、線膨張率及び基本漏れ特性などの綿製品の使用の禁止に基づき非石綿製品の使用が義務づ

基礎特性を測定し、高温下のクリープ特性も測定する。有6）

けられ 、これに伴い非石綿ガスケット製品の開発改良が進限要素（FEM）解析では、PTFE 系ガスケット付きフランジ締んでいる。

結体のボルト軸力変動、フランジハブ応力及びガスケット接従来の石綿ガスケットは大別すると、石綿フィラーを含むう触応力分布を算出し、各温度における漏れ量をガスケット接

ず巻形ガスケット、石綿ジョイントシートガスケットの2 種類で触応力分布及び基本漏れ特性を用いて推測する。実験かあった。石綿代替においては、うず巻形ガスケットでは膨張ら得られたボルト軸力、フランジハブ応力及び漏れ量と比較

黒鉛に置き換えることにより大きな問題は生じなかったが、石も行うことによりFEM 解析の妥当性も確認する。

綿ジョイントシートガスケットでは非石綿ジョイントシートガスケッ
ト、膨張黒鉛シートガスケットとPTFE 系シートガスケットの改7）実験ではPTFE系ガスケット付き締結体の密封特性、ハブ
応力及びボルト軸力の変化を測定する。

良が進められた。 アラミド繊維を含んだジョイントシートガス

本研究では、評価ガスケットを当社製品No.GF300とする。

ケットは多くのゴム成分を含有するために耐熱性がより低く、No.GF300は耐熱性が高くゴム分を一切含まないために熱や膨張黒鉛シートガスケットは傷がつきやすいという課題が残さ

時間の劣化がなく、力学的な検討では精度良い評価が可能れていた。そこで、日本ではPTFE 系ガスケットが新しく改良である。

され、広く使用されている。新しく開発されたPTFE 系ガス
ケットは、課題であったクリープ特性が大きく改善されたと認
識されているが、ガスケットの応力―ひずみ線図、基本漏れ

2. 実験装置

特性（文献、JIS B 2490）及びクリープ特性などの機械的特Figure1は締結体試験装置を示し、この試験装置を用い性の詳細は明らかにされていない。更に従来の石綿ガスケッて締結体からのヘリウムガスの漏れ量、ボルト軸力及びフラント付き締結体の密封性能に対してこのPTFE 系ガスケット付

ジハブ応力を測定する。SUS304 製のフランジで、寸法はき締結体の密封性能が良好なのかどうかも十分示されていASME/ANSI class300 2inchとしている。締結体にはヒーない。

ターが埋め込まれており、3℃/minの速度で加熱される。熱これまでの研究で常温におけるPTFE 系ガスケット付き締

電対を用いて温度を測定及び制御し、ひずみゲージによって結体の密封性能、フランジのハブ応力、ボルト軸力変動（内フランジハブ応力を測定する。各ボルトにもひずみゲージが貼力係数）及びガスケット接触応力分布などの力学的特性はり付けられており、ボルト軸力の測定を行う。ボルト締付けは研究され、石綿ジョイントシートガスケット付き締結体に比べて“JIS B 2251-2008 フランジ継手締付け方法”に準拠して行っ33

技術論文ることによりガスケット材料が軟化したためだと考える。

た。
漏れ量は圧力降下法を用いて測定し、式（1）
を用いて算
出する。
⑴

、M：モル質量［kg］、V：
ここで、L：漏れ率［Pa･m3/s］
装置内容積［mm3］、t：測定時間［s］、R：気体定数［J/kg･K］、T1：測定開始時温度［℃］、T2：測定時間後温度［℃］、P1：測定開始時内圧［MPa］、P2：測定時間後内圧

Figure2 プ
 ラテンによるガスケットの漏れ量測定装置、
JIS B 2490）［MPa］としている。

バルカー技術誌

ガスケット寸法はASME/ANSI class300 2inchに準拠し、厚さは1.5mmとしている。作用内圧は2MPa、管温度が常温、100℃及び 200℃としている。ボルト初期締付けは平均ガ
スケット応力35MPaに相当するボルト軸力が一様に16.4kNになるように締付け作業を行っている。

Spring 2017

Figure3測定されたガスケットの応力－ひずみ関係

３-2）密封特性
JIS B 249011）に準拠した常温漏れ量測定と、200℃における除荷過程での漏れ量測定を行う。試験装置は圧縮試験
同様にFigure2に示すものを用い、試験ガスは2MPaのヘリ
ウムガスとしている。
Figure4は実験から得られた常温基本漏れ率（単位時間
Figure1

締結体試験装置

あたりの漏れ率、Pa･m3/s）を示している。ガスケット接触応
力が 20MPa 以上の場合は漏れ率が定測下限値 5×10−5

3.ガスケット特性測定

Pa･m3/s 以下であったため測定できなかった。

FEM 解析に用いるガスケット圧縮特性、基本漏れ特性、線膨張係率、及びクリープ特性を測定する。
３-1）ガスケット応力－ひずみ特性
Figure2に示す装置を用いて常温、50℃、100℃、200℃
及び 300℃におけるガスケット応力－ひずみ関係を測定する。
装置はJIS 10K50Aに基づいた寸法とし、フランジに埋め込まれたヒーターにより管内壁（Figure1）を加熱する。
Figure3は各温度におけるガスケット接触応力とひずみの測定結果を示している。温度がより高いほどひずみが大きくなっており、温度依存性が示されている。これは、高温にな

Figure4 プ
 ラテン試験による常温下の漏れ率－ガスケット接触応
力関係
34

No.32

PTFE 系ガスケット付きボルトフランジ締結体の高温・長期特性評価

Figure5は 初 期ガスケット接 触 応 力を198、25.5 及 び
35.0MPaとした場合の200℃における除荷時の基本漏れ率を示している。結果より、高温の場合のほうが密封特性は高いことが分かる。これは、高温時にガスケット材料が軟化する
ことにより、フランジの微小隙間をより密に埋められたからだと推測される。
３-3）線膨張率
Figure6にTMA（Thermal Mechanical Analysis）
を用いて測定して線膨張率を示す。温度が高くなるほど線膨張

Figure6 ガスケットの線膨張率率は高くなることがわかる。

バルカー技術誌

３-4）
クリープ特性
長期使用を想定し、Figure7に示す装置を用いてガスケッ
トのクリープ特性を測定する。ガスケット寸法はφ22−φ58とし、ガスケット応力は12.5、25.0 及び 35.0MPa、温度は200℃としている。Figure8は測定されたガスケットのクリープひずみを示している。横軸は測定時間、縦軸はクリープひずみを表

Spring 2017している。時間経過とともにクリープひずみが増加していることが示されている。また、ガスケット応力がより高いほどクリー
プひずみが大きくなり、応力依存性も確認できた。これらの実験結果を式（2）で同定し、有限要素（FEM）解析に入力する。

Figure7 ガスケットのクリープ試験装置

（2）

No.32

ここで、 :クリープひずみ速度［/s］、σ : 応力［MPa］、t: 測定時間［s］、a 、n 、j 実験から得られる定数 a =1.61×
10−5［/MPa］、n =1.25、j =−0.915。

Figure8測定されたガスケットのクリープひずみ

4. 有限要素（FEM）解析
有限要素
（FEM）
解析は汎用コードABAQUS（Ver.6.13.4）を用いる。Figure9はFEM解析モデルを示す。対称性を考
慮し、軸方向に1/2、周方向に1/16としている。ボルトとナッ
トは一体とし、ねじは省略している。また、ナットは六角形かFigure5 プラテン試験による常温と200℃下の除荷過程における
ガスケット接触応力が漏れ率に及ぼす影響
35

ら円形に簡略化している。
Figure10は境界条件を示している。ボルトの対称面に各技術論文

ボルト応力を負荷している。Step2では容器内側に温度と内Figure11 及び12より、ボルト軸力は締結体の温度に大きく圧を作用させている。フランジ及びボルト・ナットは弾性 - 伝熱影響を受けていることが分かる。初期の加熱時には、ガス

要素、ガスケットは弾塑性 - 伝熱 - 粘性要素でモデリングしてケットの剛性低下により、ガスケットひずみの増加、すなわちガいる。Table1は各材料の材料定数を示している。

スケット厚さが減少することによりボルト軸力が比較的大きく
低下している。熱サイクルの温度増減とともにボルト軸力も増減するのは、各部材の熱膨張の差によるものである。ボルト
軸力の変化については、加熱温度が 100℃の場合よりも200℃の場合の方が大きいことからも温度の影響が大きいことが分かる。200℃の場合、ガスケット接触応力が 4.3MPaに相当する2kNまでボルト軸力が低下したが、漏れは確認されなかった。

バルカー技術誌

Figure9

FEM 解析モデル

Figure10
Table1
縦弾性係数
［GPa］
ポアソン比

No.32

各部材の材料定数

フランジ

ボルト

ガスケット

200

200

Fig.3
0.45

0.3

0.3
1.09
E-05
1.1
E-02

比熱
［J/kg・K］

500

500

1000

密度 ( 常温 ［) kg/m ］

7800

7800

2.3

熱伝導率
［W/m・K］

3

100℃での締結体のボルト軸力変化の比較

境界条件

1.12
E-05
4.4
E-02

線膨張率
［/K］

Spring 2017

Figure11

Fig.6
2.5
E-05

Figure12200℃での締結体のボルト軸力変化の比較

5. 実験及びFEM解析結果
５-1）ボルト軸力変化

５-2）
フランジハブ応力

Figure11 及び 12はFEM 解析から得られた100℃及びFigure13は初期ボルト締付け時及び、その後に加熱した

200℃条件下におけるボルト軸力変化を示す。実線はFEM

時のフランジハブ応力の値を示している。同図にはASME

解析結果、破線は実験結果を表している。なお、同図にはBoiler & Pressure Vessel Code Section Ⅷ Division 114）

フランジ温度も示している。初期ボルト軸力は16.4kNである。

に基いて計算した結果も併記している。フランジハブ応力のフランジを100℃まで加熱し24 時間保持、その後に24 時間毎

値についても、実験結果と解析結果はかなり良く一致しておに室温まで冷却する熱サイクルを4 回行っている。

り、FEM 解析の妥当性が示されている。
36

PTFE 系ガスケット付きボルトフランジ締結体の高温・長期特性評価

Figure13 フランジハブ応力
Figure14

FEM 解析によるガスケット接触応力分布５-3）ガスケット接触応力分布と漏れ率

バルカー技術誌

Figure14は初期ボルト締付け時、100℃加熱時及び200℃
加熱時の締結体中のガスケット接触応力分布を表したコンター図である。外径側はフランジ座と接触していないために接触応力はゼロである。接触部においては、フランジロー
テーションに起因して外径側になるほどガスケット接触応力が大きく、円周方向においては分布がかなり小さいことが確認

Spring 2017

できる。加熱時にはボルトとの接触で外径側の一部が変形していることも認められる。
Figure15はガスケット接触応力の半径方向の平均値とFigure15

実験から得られた締結体の漏れ率とFEM 解析から推測された漏れ率の比較

Figure16

FEM 解析から推測した10 年間の締結体のガスケット
接触応力挙動Figure4 及び 5に示す密封特性を用いて漏れ量を推測した
結果を示している。縦軸は漏れ率を接触外径で除した単位
長さ当たりの漏れ率、横軸はガスケット接触応力としている。

No.32

FEM 解析結果と実験結果はかなり良く一致しており、FEM
解析を用いた漏れ率推測の妥当性が示されている。
５-4）締結体の高温・長期特性予測
ガスケット締結体は高温・長期条件で使用されるため、高温・長期条件で密封性能を評価することが必要である。
Figure16はFEM解析を用いて推測した10 年間のガスケット
接触応力挙動を示している。同図には密封限界応力（1.7×
10−4Pa･m3/s 以上の漏れ率が生じる応力）も記載しており、
ガスケット接触応力がこの値を下回ると漏れが生じるとする。

6. おわりに

締 結 体 条 件はこれまでの評 価と同 様で寸 法はASME/ANSI class 300 2inch、流体（管内壁）温度は200℃として

本研究では実験とFEM 解析を用いてPTFE 系ガスケット

いる。2 年毎にシャットダウンがあり、FEM 解析でも考慮して（No.GF300）付き2インチフランジ締結体の高温・長期特性をいる。初期ガスケット応力が 25MPaの場合、シャットダウンの評価し、締結体の常温及び 200℃での長期健全性に関して際にシール限界面圧を下回り、漏れが生じるおそれがあると良好な性能を示すことを明らかにした。得られた結論は以下いう結果となった。それに対し、初期ガスケット応力を35MPaの通りである。

とした場合、ガスケット面圧は密封限界応力以上を保持し、⑴ PTFE 系ガスケット（No.GF300）の圧縮特性や基本密シール性も保持されると考えられる。増締めを行った場合も封特性における温度依存性、クリープ特性の応力依存性

同様で、密封特性の保持が可能である。

など示した。その結果、常温では本 PTFE 系ガスケット付

37

技術論文

き締結体の密封性能が良好であることを示した。

ASME PVP Vol.457,（2003）, pp.111-118.

⑵ PTFE 系ガスケット付き締結体におけるボルト軸力が熱5）KOBAYASHI, T., NISHIDA, T., YAMANAKA, Y.,

サイクルに大きな影響を受けることを示し、更に200℃にお“Consideration on the Representations of Sealing

ける締結体の密封性能も良好であることを示した。なお、

Behavior of Gaskets: Effects of the Internal Pressure

ハブ応力はASME Codeの計算値よりも小さいことを確認

and the Gasket Width”, ASME PVP Vol.457,（2003）,

した。

pp.133-138.

⑶ FEM から算出したガスケット接触応力分布と実験から得られた漏れ率－ガスケット接触応力関係を用いて締結体からの漏れ率を予測した。また、その予測値が実験値と6）労働安全衛生法令第 318 号（2008）7）
日本バルカー工業株式会社“ノ, ンアスガスケット”,カタログ
No.ZY03,（2011）.

比較することで漏れ量予測手法の妥当性を確認した。常8）SATO, K., MURAMATSU, A., KOBAYASHI, T.,

温では密封限界応力が 10MPa 程度、200℃では35MPa

SAWA, T.,“FEM Stress Analysis and Sealing

程度まで良好な密封特性が得られることを示した。

Performance of Bolted Flanged Connections using
PTFE Blended Gaskets under Internal Pressure”,

体の高温・長期条件の挙動を予測する手法を提案した。

PVP2015-45268, Proceeding of ASME PVP 2015

その結果、本研究の場合には初期ガスケット接触応力がConference,m（2015）.

35MPaとすれば10 年間の長期にわたり健全性が確保できることを示し、増締めを行えば更に健全性が良好となること

9）ANSI/ASME B 16.5,“Pipe Flanges and Flanged
Fittings”（1996）,.
10）日本工業規格 . JIS B 2251“フランジ継手締付け方法”,

を示した。

11）
日本工業規格 . JIS B 2490“管フランジ用ガスケットの密7. 参考文献

封特性試験方法”（2008）,.

１）TAKAKI, T., SATOU, K., YAMANAKA, Y., FUKUOKA

12）OMIYA, Y., SAWA, T., TAKAGI, Y.,“Stress Analysis

T.,“Effects of Flange Rotation on the Sealing

and Design of Bolted Flange Connections under

Performance of Pipe Flange Connections”, ASME

Internal Pressure”, PVP2014-28606, Proceeding of

PVP Vol.478,（2004）, pp.121-128.

ASME PVP 2014 Conference,（2014）.

２）高木知弘 , 福岡俊道 , 山中幸 ,“FEMによる管フランジの

13）OMIYA, Y., SAWA, T.,“Stress Analysis and Sealing

ボルト締 付けシミュレーション”, Valqua Technology

Performance Evaluation of Bolted Pipe Flange

News, No.2,（2002）, pp5-13

Connections with Smaller and Larger Nominal３）澤俊行, 尾方尚文, 西田隆仁,“内圧を受ける渦巻き型ガス

Diameter under Repeated Temperature Changes”,

ケット付き管フランジ締結体の応力解析と密封性能評価”,

PVP2014-28730, Proceeding of ASME PVP 2014

日 本 機 械 学 会 論 文 集（A 編 ）, 68 巻 671 号（2002）,

Conference,（2014）.
14）ASME Boiler & Pressure Vessel Code Section Ⅷ

pp.1120-1128.
4）KOBAYASHI, T., NISHIDA, T., YAMANAKA, Y.,

Division 1“Rules for construction of Pressure“Effect of Creep-Relaxation Characteristics ofVessels”App.2,（2004）.

Gaskets on the Bolt Loads of Gasketed Joints”,

佐藤 広嗣
研究開発本部 開発部
38

Spring 2017（2008）.

バルカー技術誌⑷ PTFE 系ガスケット（No.GF300）付きボルトフランジ締結

No.32

西暦

年号

当社技術事項

1927

昭和 2

1929

昭和 4

石綿ジョイントシート及び各種パッキンの研究を開始

1930

昭和 5

クラッチフェーシングの生産を開始

1931

昭和 6

自動車及び各種高速機械用ブレーキライニングの製造を目的として日本ブレーキライニング製作所を設立

石綿ブレードパッキンの生産を開始
ハイテストライニングの生産を開始

1932

昭和 7

石綿スパイラルパッキンの生産を開始
布入りゴムモールドの研究試作を開始
積層式ジョイントシートの生産を開始

1933

昭和 8

1934

昭和 9

海軍艦政本部より特殊高温・高圧用金属パッキンの研究を依頼される積層式石綿ジョイントシート（No.９０２，
３０５，
１０００）の生産を開始特殊高温・高圧用パッキン（No.1250）の研究を完了特殊高温・高圧用パッキンが「海軍購買名簿」に登録される

1935

昭和 10

日本初の大型石綿ジョイントシート製造装置（１２０インチ用）を設置
圧搾大型石綿ジョイントシートの試作を開始

バルカー技術誌

1936

昭和 11

合成ゴム加工の研究を開始

1937

昭和 12

合成ゴムパッキンが日本最初の製品として世界一周の神風号に装備される

1939

昭和 14

を入手、耐油性パッキンの研究を開始
多硫化系合成ゴム「ヒタコール＊1」

1941

昭和 16

航空機用合成ゴムパッキン、石綿ジョイントシートの生産を開始

1943

昭和 18

陸軍燃料廠より「製油装置用パッキン」の研究を委嘱される

シール用潤滑剤（第一号）の生産を開始航空機用パッキンの生産を開始

Spring 2017

国家総動員法第２５条の規定により、「発電用高温・高圧パッキン」の研究試験を命ぜられる
燃料工業用金属ガスケットの製造を開始
1947

昭和 22

ピストンバルブの製造を開始

1949

昭和 24

塩化ビニール樹脂の成型加工法を完成、販売を開始
石綿モールブレードパッキンの新編組法の研究に着手
通商産業より「高温・高圧・過蒸気用パッキン」の研究を委嘱される

No.32

1950

昭和 25

新組編法の研究に成功、モールブレード（格子編）
パッキンの生産を開始
通商産業委嘱の「高温・高圧・過蒸気用パッキン」の研究を完了

1951

昭和 26

軸承油止めの合成ゴム製オイルシールの研究を完了
珪素ゴムの加工研究を開始
テフロン＊2 パウダーをアメリカより輸入、テフロン成型加工法の研究を開始
Oリングの研究を開始

1952

昭和 27

テフロンの加工技術に関する研究を完了、「バルフロン ®」として加工、販売を開始
合成ゴム製オイルシールの生産を開始
金属片うず巻ガスケットの研究を完了、「バルカタイト」
として生産、販売を開始

1953

昭和 28

回転機用「メカニカルシール」
を完成し、生産、販売を開始「珪素ゴム、テフロンを主材とする航空機用パッキンの性能研究」
に関して通商産業省より補助金を交付される

1954

昭和 29

1955

昭和 30 「ポリ四ふっ化エチレン加工製造技術」
に関し、通商産業省より補助金を交付されるOリングの生産、販売を開始

1956

昭和 31

テフロン表面処理接着性テープの生産、販売を開始
テフロン押し出し機を輸入、薄肉チューブ、ホース及び被覆電線の研究を開始
ふっ素ゴム製品の生産、販売を開始
ジェット戦闘機（F－８６）
用合成ゴムパッキンが、我が国ではじめて採用される

1957

昭和 32

通商産業省により「ポリ四ふっ化エチレン加工製造法」
に関する工業化試験の完了を認定される

1958

昭和 33

コンバインドリップリングパッキン（No.2800）の生産、販売を開始

技術 PR 誌「バルカーレビュー」創刊

39

技術年表
西暦

年号

当社技術事項

1959

昭和 34

ねじ継手用シール「テープシール」の生産、販売を開始

1960

昭和 35

バルフロン ®ガラスクロス（No.7920)の生産、販売を開始
ボールバルブの生産、販売を開始

1962

昭和 37

製品の生産、販売を開始、商品名「バルレン」
超高分子量ポリエチレン（ホスターレンGUR＊3）

1963

昭和 38

テフロン潤滑剤「スプレーワックス」（「ユノンS」）の生産、販売を開始

1964

昭和 39

日本で最初のテフロン繊維を開発し、生産、販売を開始
世界最大（400mm）のバルフロン ®大口径パイプが完成

1965

昭和 40

独国エラストマーAGとの合弁による日本エラストン㈱設立、熱可塑性ポリウレタン  エラストラン＊4 の生産、販売を開始「バルフロン ®コードシール ®」の生産、販売を開始

1966

昭和 41

米国デュラメタリック社との技術提携、デュラシールの生産、販売を開始

1967

昭和 42

新開発の耐火被覆材「リフライト」
が建設省の認定を受ける
米国ディナー社とバルブシールに関する技術提携を結ぶ
高温用金属被覆「バルフロン ®ベローズ」の生産、販売を開始

1968

昭和 43

カーボン繊維ブレードパッキン（No.97-CT、現 No.6232）の生産、販売を開始

1969

昭和 44 「純バルフロン ®ペースト」の生産、販売を開始

1970

昭和 45

メタル中空 Oリングの生産、販売を開始

1971

昭和 46

バルフロン ®粉末パッキン「フロロタイト」の生産、販売を開始

攪拌機用メカニカルシールの標準化が終了し、生産、販売を開始

バルカー技術誌

ダクト用フレキシブルコネクター「フレクター®」の生産、販売を開始

米国石油協会標準APIstandard 6Dに該当するボールバルブ API 認定マークの表示を許可される

バルフロン ®ライニングボールバルブの生産、販売を開始

Spring 2017

DOH 式及び MS 式ガス除害装置の販売を開始
熱交用枝付うず巻きガスケット「熱交用枝付バルカタイト」の生産、販売を開始
ファイアセーフボールバルブの生産、販売を開始
1972

昭和 47

空調機用フレキシブルチューブ「バルフレキ」の販売を開始
エラストランラミネートフィルムの生産、販売を開始
新デザインのガスケットカッターの生産、販売を開始「バルフロン ®フローレスガスケット」の生産、販売を開始

1973

昭和 48

No.32

完全湿式吹付「バルカウエット」
を開発し、受注施工を実施
新デザインのパッキンツールの販売を開始「バルフロン ®熱収縮チューブ」の生産、販売を開始

1974

昭和 49

カーボン繊維を編組したグランドパッキン「ケミシール ®」の生産販売を開始
防音工事材料「ノイズダンパー」の生産、販売を開始

1975

昭和 50

日本初の完全無給油パッキン「ノルパック®」の生産、販売を開始「非接触シールに関する応用研研究」
について通商産業省工業技術院より開発補助金の交付を受ける
防食石綿ジョイントシート（NO.1500AC, No.1501AC, No.921AC）を開発し、生産、販売を開始
鹿島建設と共同でスチールファイバー混入軽量コンクリート板を開発「耐熱、耐アルカリ性ガラス繊維の製造技術」
について新技術開発事業団より開発委託を受ける

1976

昭和 51

白石綿製の耐酸石綿ジョイントシート（NO.1000）を開発し、生産、販売を開始「シラスのガラス繊維を用いる耐熱・耐火建材製造に関する工業化試験」
について通商産業省工業技術院より重要技術研究開発費補助金を交付される
英国 TBAインダストリアルプロダクツ社と「防じん処理石綿布」の技術提携契約を締結

1978

昭和 53

米国フロロウェア社とふっ素樹脂 PFA 射出成型技術、ふっ素樹脂トランスファー及び圧縮成型技術のクロスライセンス契約締結

1979

昭和 54

半導体製造用に溶融ふっ素樹脂 PFAのウエハキャリア容器・治具の生産、販売を開始

1982

昭和 57

ノンアスジョイントシート®の生産、販売を開始
スプリング入りメタル被覆ガスケット「トライパック®」の販売を開始

1983

昭和 58

バルカーオイルシートの販売を開始
40

技術年表
西暦

年号

当社技術事項

1983

昭和 58

1984

昭和 59 「バルフロンクリスタルラバー®」の販売を開始

1985

昭和 60

アラミド繊維製回転軸用グランドパッキンの販売を開始
石綿を使用しない製品を「ノンアス®」
として登録商標
各種ノンアス®製品の開発を促進「グリーンタイト」の販売を開始

1990

平成 2 「バルフロン ®セミリジット」同軸ケーブルの販売を開始

1993

平成 5 「オールふっ素樹脂バーコード」
が米国デュポン社よりプランケット賞受賞

1994

平成 6 「クリーンタイト®」の販売を開始

1995

平成 7 「複写機ロール用 PFAチューブ」
が米国デュポン社よりプランケット賞受賞

奈良県五條市に奈良工場を新設、高機能ゴム製品の製造を開始

大容量現場施工タイプ・バルフロン ®シートライニングタンクの販売を開始
1997

平成 9

現場施工タイプ・バルフロン ®ライニング大型タンクが米国デュポン社よりプランケット賞受賞

1998

平成 10

液晶・半導体装置向け高純度ふっ素ゴムシール「ARMOR®シリーズ」（4 種類）の販売を開始

1999

平成 11

半導体製造装置及び FPD 製造装置メーカー向け矩形ゲートバルブの販売を開始

平成 14

電気二重層キャパシタ電極膜が米国デュポン社よりプランケット賞受賞

2004

平成 16

耐熱型ノンアス®シートガスケット「ブラックハイパー®」の販売を開始

2005

平成 17

石綿含有製品の生産を全面中止

2006

平成 18

石綿含有製品の販売を中止

Spring 2017平成 13 「バルカーレビュー」
を発展的に継承する形態として、「バルカーテクノロジーニュース」
を季刊誌として創刊

バルカー技術誌

2001
2002

2008

平成 20 「ふっ素樹脂研究所（上海）」と「バルカーシール研究所（上海）」を「中国総合研究所（上海市に新設）
」
に統合

2010

平成 22

中国の上海市に「ふっ素樹脂研究所（上海）」、「バルカーシール研究所
（上海）
」
を設立

高温用バルフロン ®ジャケット形ガスケット「No.N７０３０（H）シリーズ」の販売を開始

No.32

延伸ふっ素樹脂（sa-PTFETM）
事業の強化を目的としてバルメイ株式会社
（本社

東京）
を設立

中国総合研究所管下に中国メンブレン研究所を設立
ダイキン工業株式会社と中国におけるふっ素樹脂事業で資本・業務提携
白色充填材入りPTFEシートガスケット「ブライトハイパー®」の販売を開始
2011

平成 23

技術拠点「中国機能樹脂技術センター」
を上海バルカーふっ素樹脂製品有限公司内に設立

2012

平成 24

環境対策として結晶性シリカを非結晶性シリカに代替した「結晶性シリカフリーシリーズ」の販売を開始

2013

平成 25

中国に伊国ガニフロン社との合弁会社アドバンスト フロン テクノロジーズ（上海）を設立
充填材入りPTFEシートガスケット「ユニバーサルハイパー®」の販売を開始
耐震対策ガスケット「No.６５９６A」の販売を開始

2015

平成 27

現代ガスケット概論発刊（著者：当社シニアフェロー 西田 隆仁）

2016

平成 28

環境対策としてセラミックファイバーを他材料に代替した「RCFフリーシリーズ」の販売を開始
韓国の平沢市に「韓国応用研究所」
を設立
発がん性の毒劇物を含有しない安全・環境に配慮した配合で非危険物に分類される「改良版シールペースト」の販売を開始＊1 ヒタコールは株式会社日立製作所の商品名です。
＊2 テフロンは、デュポン社が製造するふっ素樹脂の商品名です。
＊3 ホスターレンＧＵＲはヘキスト社の商品名です。
＊4 エラストランは、ビーエーエスエフ ポリウレタンズ ゲーエムベーハー社の登録商標です。

41

テクノロジーニュース 直近のバックナンバー
No.31 Summer 2016
【カスタマー・ソリューション特集】
●ご

挨

●解

拶
説

●技 術 論 文●寄稿

常務執行役員カスタマー・ソリューションと評価技術

研究開発本部長 青木睦郎

部長 池田隆治

研究開発本部

開発部

ガスケットの締付けトラブルとその対策研究開発本部

開発部 藤原隆寛

大口径グランドパッキンの装着トラブル事例と装着指針研究開発本部

開発部 濱出

真人

圖師

浩文

西

亮輔

高圧ガス、高揮発性液体によるブリスタートラブルの原因と解決方法 研究開発本部

開発部

O -リングの転動トラブル要因と解決法

開発部

研究開発本部

ライニング配管トラブル事例

研究開発本部 開発部 機能樹脂製品開発グループ 樹脂第１チーム

ＰＴＦＥ線膨張係数解説

研究開発本部

開発部

沓澤 義文

機能樹脂製品開発グループ 樹脂第３チーム 太田伸幸

一般産業機械用油圧シリンダの特徴と使用されるシールシステムのトラブル、 MRO 市場への対応

		

上田

利典

CEO 瀧澤利一

研究開発本部長 青木

睦郎㈱ＴＡＩＹＯ 油圧機器本部

技術統括部

No.30 Winter 2016
【日本の主要産業を支えるエラストマー製品特集号】
●ご

挨

拶

代表取締役社長●日本の主要産業を支えるエラストマー製品特集号の発行にあたり●技 術 論 文●製 品 の 紹 介

常務執行役員兼

高圧油圧用シールシステム

研究開発本部

開発部 山下純一

回転用低トルクシール

研究開発本部

開発部 永野晃広

耐放射線性エラストマー製品の展開

高機能 EPDM

H3070

H0880
研究開発本部

開発部

鈴木

憲

産業機器用エラストマー製品

研究開発本部

開発部

南暢

飲料市場用エラストマー製品

研究開発本部

開発部 岡﨑雅則

高機能パーフロロエラストマー製品

研究開発本部

開発部 大住直樹

研究開発本部長 青木睦郎

No.29 Summer 2015
【ソフトガスケット特集号】
●ご
●総

挨

拶
論

●技 術 論 文

常務執行役員ガスケットをとりまく社会環境の変化

シール営業本部

テクニカルソリューショングループ 野々垣

ガスケット締結体の面圧挙動と増締めの効果

肇

ソリューション開発部 栗原和也

有限要素解析を用いたふっ素樹脂ガスケットの長期特性予測		

研究開発本部

開発部

開発グループ 佐藤広嗣●製 品 の 紹 介

高機能シートガスケットの紹介と使い分け

研究開発本部

開発部

開発グループ 黒河真也●寄ジョイントシートガスケット付き管フランジ締結体の密封特性について
名誉教授

俊行

稿

		

広島大学

澤

42

西田隆仁

春号 No.32
Spring 20172017年3月10日