密封締結部品とねじ用シール剤

1. 油漏れした油圧バルブブロック

2020 年、油圧システムのインテグレータがパワーユニットを納入しましたが、試運転時にバルブブロックの圧力試験ポートから漏れが発生しました。顧客は 24 時間以内の対応を要求しました。原因は、密封機能をまったくもたない普通の M10×1 六角プラグでした。

16 MPa では、油はらせん状のすきまを通って 1 日約 200 mL にじみ出しました。PTFE テープで遅くはなりましたが、3 日後には再び滲みました。O リング密封プラグで解決しました。

教訓は古典的なものです。設計者は「締まっていれば密封」と考えますが、ねじの組合せはすきまばめです。本稿は ISO 16092、GB/T 3452.1 および現場の実務に準拠します。

2. ねじが漏れる理由

通常の M、G、R ねじは機械的な嵌合であり、密封のための嵌合ではありません。

• 組立てられるよう、フランク間にすきまがあります。
• 外径と内径にもすきまがあります。
• これらが連続したらせん状の流路を形成し、液体や気体がそこを抜けます。

密封とは、その流路をどこかで塞ぐことです。4 つの方式は塞ぐ位置が異なります。

• O リング： ねじ先端のゴムリングが圧縮されて流路を閉じます。
• 嫌気性シール剤： ねじに塗布すると、空気が遮断された時点で硬化し、すきまを充填します。
• PTFE テープ： ねじに巻いた薄いフィルムがすきまに押し込まれます。
• 接着ワッシャ： 頭部下面のゴムリングが座面を密封します。

3. 4 方式の比較

方式	密封位置	耐圧	分解性	相対コスト
O リング密封ねじ	ねじ先端	高、30 MPa	可、リングは交換	約 2〜3×
嫌気性シール剤（中強度）	ねじ全体	中〜高、10 MPa	可、工具を使用	約 0.3×
嫌気性シール剤（高強度）	ねじ全体	高、20 MPa	不可、加熱が必要	約 0.5×
PTFE テープ	ねじ全体	低、1〜2 MPa	可	約 0.1×
接着ワッシャ	頭部下面	中、5 MPa	可、ワッシャは交換	約 0.5×

4. O リング密封ねじ

4.1 構造

先端または頭部下面の環状溝に標準の O リングを装着します。締付けるとリングは 15〜25% 圧縮され、ねじ先端とめねじ底の間のすきまを埋めます。

4.2 O リングの材質

材質	温度	適合流体	不適
NBR	-30〜120 °C	鉱物油、水	強酸、ケトン
EPDM	-40〜150 °C	水、蒸気、ブレーキフルード	鉱物油
FKM	-20〜200 °C	燃料、薬品	ケトン、アミン
シリコーン VMQ	-60〜200 °C	食品、温水	高圧油

4.3 注意点

• O リングは消耗品です。分解のたびに交換してください。
• 溝の深さと幅は GB/T 3452.2 に従います。独自に測って決めないでください。
• 過大トルクはリングを押し出します。締付トルクは普通ねじより低く設定します。

5. 嫌気性シール剤

5.1 原理

液状のまま空気に触れている間は硬化しません。締付けるとねじのすきまから空気が排除され、金属イオンが触媒となって硬化し、固体の樹脂としてらせん状の経路を埋めます。

5.2 強度グレード

グレード	分解方法	用途	代表的な負荷
低強度	手で分解可	M6 未満のねじ	電子機器、計測器
中強度	通常のレンチ	一般的な油圧・空圧	整備を行う結合部
高強度	200 °C に加熱	永久密封	整備アクセスのない箇所

5.3 塗布

• ねじ山の 2〜3 山に塗布し、全長には塗りません。
• ねじは清浄である必要があります。油、水、錆はいずれも硬化を阻害します。
• 固定時間は 10〜30 分、24 時間で完全強度に達します。
• 0.15 mm を超えるすきまには、すきま充填グレードを使用します。

6. PTFE テープと接着ワッシャ

6.1 PTFE テープ

最も安価で馴染みのある選択肢ですが、低圧（2 MPa 未満）専用です。締付け方向に 3〜5 回巻きます。

欠点：破片が流体を汚染するため油圧には不適、圧力で押し出され、酸素系では PTFE が発火し得るため絶対に使用できません。

6.2 接着ワッシャ

金属ワッシャにゴムの密封ビードを加硫接着したもので、頭部下面に装着します。ねじではなく座面を密封する方式で、ドレンプラグやポート継手に適します。

7. 流体と温度

流体	推奨	避けるべき
作動油（鉱物系）	NBR の O リング、または中強度嫌気性	PTFE テープ（破片が発生）
水・温水	EPDM の O リング	NBR（温水に耐えない）
燃料	FKM の O リング	NBR（膨潤する）
150 °C 超の蒸気	EPDM またはスパイラルガスケット	標準的な嫌気性シール剤
食品接触	シリコーンまたは FDA 適合の嫌気性	一般工業用シール剤
酸素	金属ガスケット	PTFE テープと嫌気性シール剤

8. 5 ステップの判断フロー

ステップ 1 — 圧力はどのくらいか

2 MPa 未満なら PTFE テープ。2〜10 MPa なら中強度嫌気性または接着ワッシャ。10 MPa 超なら O リング密封ねじです。

ステップ 2 — 整備するか

定期整備があるなら O リングか中強度嫌気性。永久結合なら高強度嫌気性です。

ステップ 3 — 流体は何か

上の表に従い、油なら NBR、水なら EPDM、燃料なら FKM を選びます。

ステップ 4 — 温度は

150 °C 超では通常の嫌気性シール剤もゴムリングも使えず、金属シールを使用します。

ステップ 5 — 清浄性の要求は

油圧、食品、医療用途では破片の発生から PTFE テープを使いません。

9. よくある質問

Q1. O リング密封ねじは再使用できますか

ねじは可能ですが、O リングは不可です。圧縮永久ひずみがあるため、分解のたびに交換してください。

Q2. シール剤の適量は

ねじ山 2〜3 山です。多いと流体側へはみ出し、少ないとすきまが埋まりません。

Q3. 油圧で PTFE テープが推奨されないのはなぜですか

PTFE の破片が油中を流れ、バルブのオリフィスやフィルタを詰まらせます。バルブが固着する損失は、シール剤の節約分をはるかに上回ります。

Q4. 嫌気性シール剤の硬化時間は

10〜30 分で固定し、24 時間で完全強度になります。耐圧試験を行う場合は 24 時間待ってください。

Q5. トルクは普通ねじと同じですか

同じではありません。O リングは摩擦を増やすため、トルクを 10〜20% 下げないとリングが損傷します。

Q6. ねじの密封だけで IP67 の筐体になりますか

なりません。ねじの密封は局所的で、筐体の合わせ目にはガスケットが必要であり、組立全体として IP67 を検証する必要があります。

Q7. ねじ用シール剤とねじロック剤は同じですか

違います。シール剤はすきまを埋めて漏れを止める処方、ねじロック剤は摩擦を加えてゆるみを止める処方です。互換使用はできません。

Q8. 嫌気性シール剤は樹脂に使えますか

樹脂の種類によります。PC や ABS を侵すことがあるため、事前に試験してください。