圧縮永久ひずみ｜Oリングのへたりで漏れる原因と寿命

先に結論｜漏れの主因は「硬度」ではなく“圧縮永久ひずみ（へたり）”

へたりが進むと何が起きる？（締め付け力低下→密封線が消える）

Oリングの密封は、相手面に押し付けて作る「面圧（接触圧）」で成立します。ところが、締結しているうちにゴムが永久変形して戻らなくなると、初期に確保していた面圧が下がり、密封が成立しなくなります。

典型的には、次の順で進みます。

• 初期：圧縮率（スクイーズ）により十分な面圧がある
• 経時：材料が“戻らない”方向に変形（圧縮永久ひずみが進む）
• 結果：面圧が不足し、微小な漏れ→脈動や熱サイクルで漏れが顕在化
• さらに：媒体・温度で劣化が加速し、漏れが安定して止まらない

つまり、漏れの本質は「硬い／柔らかい」ではなく、時間の経過で面圧を維持できるか（へたりにくいか）です。

「硬度が高い＝漏れない」が危険な理由（硬いほど追従しないケース）

硬度を上げると初期の押し付けは強くなりやすい一方、次のリスクが増えます。

• 相手面の微小なうねり・傷に追従しにくい（初期から漏れる）
• 低温でさらに硬くなり、追従性が落ちる
• 圧縮率を上げないと面圧が出ず、溝設計が苦しくなる
• 条件によっては「硬いのにへたる」ケースもある（高温・長時間・媒体）

硬度は重要な指標ですが、漏れ寿命を決める支配因子になりやすいのは圧縮永久ひずみです。硬度は“入口”、圧縮永久ひずみは“寿命”と捉えると判断がブレません。

圧縮永久ひずみとは？Oリングの“へたり”を数値化する指標

定義を一言で（どれだけ戻らないか＝永久変形）

圧縮永久ひずみは、簡単に言えば一定条件で圧縮した後、解放しても元に戻らない変形の割合です。
数字が大きいほど「戻らない＝へたりが大きい」ため、締結面圧が落ちやすく、シール寿命が短くなりやすい――という読み方になります。

圧縮永久ひずみが大きいと、シール寿命はどう縮む？

圧縮永久ひずみが大きいと、初期に確保した面圧が時間とともに低下し、次の問題が起きます。

• 低圧では問題が出ないのに、圧力脈動で漏れが出る
• 熱サイクル（温度の上がり下がり）で漏れが出る
• 組付け直後は止まるが、数日〜数ヶ月で再発する
• 同じ設計でも、ロット・サプライヤー変更で寿命が変わる

現場では「なぜか止まらない微漏れ」「再発する漏れ」が多く、ここに圧縮永久ひずみが絡んでいるケースが非常に多いです。

圧縮永久ひずみと「圧縮率（スクイーズ）」の関係

圧縮率（スクイーズ）は、Oリングをどれだけ潰して使うかです。圧縮率は初期面圧の源泉ですが、同時にへたりの進行にも影響します。

• 圧縮率が高いほど、初期は漏れにくくなりやすい
• しかし圧縮率が高いほど、材料への負担が増え、へたりが進みやすい条件にもなりやすい
• 結果として「初期は止まるが寿命が短い」というトラブルが起きる

ここが設計の核心で、初期密封と寿命のトレードオフをどう取るかが勝負になります。

ここでズレる｜測定条件が違うと数値が変わる（比較不能の落とし穴）

温度×時間×圧縮率で結果が変わる（同じ材料名でも違う）

圧縮永久ひずみは、測定条件が変わると結果が大きく変わります。特に影響が大きいのは次の3つです。

• 温度：高いほど劣化やへたりが進みやすい
• 時間：短時間では差が出ず、長時間で差が顕在化する
• 圧縮率：潰し量が違えば当然、戻り方も変わる

つまり、カタログ上の数値だけで「A社が良い」「B社が悪い」とは言えません。同じ条件で比較できていないデータは、比較対象にならないのが実務の鉄則です。

試験片と実部品で差が出る理由（形状・熱履歴・表面）

データシートは多くの場合、標準試験片で取られています。しかし実部品は以下が違います。

• 形状：断面形状・寸法・表面積が違う
• 熱履歴：成形条件や二次加硫、後工程で履歴が変わる
• 表面：離型剤・洗浄・保管の影響が出ることがある
• 組付：締結面・溝・クリアランスの影響を受ける

結果、実機では「数値は良いのに漏れる」「数値は普通でも長持ちする」ことが起きます。ここを埋めるには、条件定義（RFQ）と短期評価が必要です。

メーカー資料の見方（“条件付きデータ”として読む）

メーカー資料は貴重ですが、読み方を間違えると危険です。

• 数値は「その条件での結果」でしかない
• 温度・時間・圧縮率の前提を必ず確認する
• “同等品”比較は、同条件で評価したデータが無いと成立しない
• 自社条件に寄せた試験条件で、最低限の比較を取る

失敗パターン3つ｜温度・媒体・圧力（隙間）を落とすと漏れる

温度だけ見て選ぶ（ピーク温度ではなく“累積時間”が支配する）

「ピーク200℃だからFKM」など、ピーク温度だけで決めると失敗します。実際のへたりは、ピークよりも「常用温度×累積時間」で効くことが多いからです。

• 高温が短時間なら耐えるが、常用が高いとへたりが進む
• 熱サイクルがあると、へたりと漏れが顕在化しやすい
• 低温でも硬化して追従できず、別の漏れモードが出る

温度は「常用・ピーク・サイクル」に分解し、寿命目標（何時間/何年）とセットで考えるのが必須です。

媒体無視（膨潤→軟化→押し出し→へたり加速の流れ）

媒体（油、溶剤、冷媒、ガスなど）を曖昧にすると、へたりを加速させる現象が起きます。典型的な流れはこうです。

1. 媒体で膨潤（体積が増える）
2. 軟化・硬度低下（面圧の維持が難しくなる）
3. 圧力があると押し出し（エクストルージョン）
4. 欠け・変形が進み、漏れが止まらない
5. さらに、へたりが加速して寿命が縮む

「材料名は合っているのに漏れる」原因の多くが、ここにあります。媒体は“油”ではなく、油種・添加剤・濃度・温度・接触形態まで落とす必要があります。

圧力・隙間無視（エクストルージョンで欠け→漏れ）

圧力条件だけでなく、隙間（クリアランス）があると、押し出し（エクストルージョン）が起きます。押し出しは、へたりとは別ルートで漏れに直結します。

• 圧力でゴムが隙間に流れ出す
• 欠け・ささくれが発生する
• 微小欠陥が成長し、漏れが顕在化する

この場合、材料選定よりも先に溝設計・隙間管理・バックアップリングが重要になります。条件が揃っていれば、へたりリスクは一次診断できます。

設計で効くポイント｜へたりを遅らせ、漏れを防ぐ5つの勘所

圧縮率を「やり過ぎない」（初期密封と寿命のトレードオフ）

圧縮率は高いほど初期漏れに強い一方、寿命には不利になりやすい。ここを設計で“適正化”するのが基本です。

• 初期面圧が足りないなら圧縮率だけでなく溝設計も見る
• 圧縮率を上げるほど、へたりや発熱のリスクも増える
• 「初期OK・寿命NG」を避けるため、寿命目標とセットで最適化する

溝設計（隙間管理・バックアップリングの使いどころ）

高圧・脈動・隙間がある条件では、押し出し対策が必須です。設計で効く代表打ち手は以下です。

• 隙間（クリアランス）の最悪値を把握する（温度変化も含む）
• 溝形状・面粗度・エッジ処理で損傷を抑える
• バックアップリングを適切に使う（材質・配置・厚み）

熱サイクル対策（温度変動でへたりが進む条件）

熱サイクルがあると、膨張収縮で面圧が変動する、繰返し変形でへたりが進む、低温側で追従不足が出るなど、漏れが顕在化しやすくなります。温度条件を「常用・ピーク・サイクル」で定義し、寿命目標と合わせて評価するのが最短です。

表面状態・外観不良（ベタつき等）が密封に与える影響（必要なら軽く）

外観不良（ベタつき・粉・変色）自体が直ちに漏れに繋がるとは限りません。ただし次のケースでは影響が出ます。

• 密封面に付着物が残り、面圧が局所的に抜ける
• 異物吸着で微小なリークパスができる
• 洗浄・離型剤の残留が摩擦や密着性に影響する

外観異常が出ている場合は、材料だけでなく工程・保管も含めて切り分けるべきです。

検査条件（初期は厚く→安定後に抜取へ）

へたり寿命に関わる部品は、立上げ初期に検査を厚くし、安定後に抜取へ移行するのが現実解です。

• 初期：CTQ（重要寸法）と外観を厚めに見る
• 安定後：AQLなど抜取で運用し、コストを抑える

重要なのは、測定方法・タイミングを揃えて比較可能にすることです。

材料選定の見方｜“時間×温度×媒体×圧力”でへたり速度を見積もる

FKM/EPDM/NBR/VMQなど「材料名だけ」では決まらない

材料名は大枠の性格を示すだけで、実際の寿命は配合・グレードで変わります。さらに、使用条件（媒体・温度・圧力・時間）で“効く弱点”が変わるため、材料名だけで決めると外れます。

• 高温に強くても媒体で膨潤する
• 低温で硬化して追従できない
• 圧力と隙間で押し出しが出る
• 熱サイクルでへたりが進む

だからこそ、T（温度）×t（時間）×M（媒体）×P（圧力）で選定します。

同等材切替で寿命が変わる理由（配合差・グレード差）

「材料名が同じ」「硬度が同じ」でも、寿命が変わるのは珍しくありません。理由は、へたりに効く要素が材料名の外側にあるからです。

• 充填材・可塑剤・添加剤の違い
• 加硫系・架橋密度の違い
• 二次加硫や工程条件の違い
• 表面状態（離型剤、洗浄、保管）の違い

同等品は“探す”のではなく、同等の定義（必要物性・評価条件）を作ることが重要です。

代替候補の絞り方（要求仕様→候補→評価の順）

最短ルートはこの順番です。

1. 要求仕様を整理（漏れNG条件、寿命、媒体、温度、圧力、隙間）
2. 候補材を広めに出す（材料名は仮置き）
3. へたりに効く物性を重視して絞る（圧縮永久ひずみ、硬度変化、膨潤など）
4. 自社条件に寄せた短期評価で比較する
5. 量産条件（検査・変更管理）をセットで固める

実務チェックリスト｜RFQに必ず入れるべき項目（見積比較が成立する）