技術記事
2025.10.28
技術記事
Oリングとは?｜Oリング種類・材質・用途・選定ポイント｜Katon
(本記事は英語版からの翻訳です。)
Oリングとは?
Oリング は、流体やガスの漏れを防止するために広く使用されている円形断面のエラストマー製シールです。エンジンやポンプ、半導体製造装置、航空機のジェットエンジンに至るまで、Oリングは多様な産業システムの中核部品として機能し、極めて高い密封性能を発揮します。
その構造は非常にシンプルですが、背後には高度なエンジニアリング技術が隠されています。Oリングは2つの接合面の間で圧縮されることにより、柔軟かつ弾性的な密封バリアを形成します。断面が完全な円形であるため、あらゆる方向に均等な応力が分布し、安定した接触圧力を維持できる点が大きな特徴です。
このシンプルな形状が、Oリングを最も効率的かつ長寿命なシーリング技術の一つとして確立させました。Oリングが優れている理由は、圧力下で弾性的に変形しながらも密封力を維持できる点にあります。システムの温度・圧力・機械的負荷が変動しても、シール力を安定して保つことができ、油圧機器のオイル保持、化学反応槽の薬液封止、半導体プロセスチャンバーの超高純度ガス管理など、あらゆる産業分野に適応可能な汎用シーリング構造として利用されています。
Oリングは日常生活から産業設備まであらゆる場所に存在します。
工場内のポンプやバルブ、自動車のセンサー、さらには水筒のフタにも使用されており、目立たないながらも、漏れを防ぎ、システムを確実に機能させる不可欠な部品です。標準化され、設置が容易であるため、Oリングは「シーリングの共通言語」として世界中で信頼されています。
正しく選定・設計されたOリングは、高圧・高温・化学的劣化・熱サイクルにも耐え、長期間にわたって安定した密封性能を発揮します。それはまさに、現代のあらゆる産業における「見えない進歩と安全性の象徴」です。
Oリングの主な材質
Oリングの性能は、その材質（コンパウンド）によって大きく左右されます。
各種エラストマーにはそれぞれ異なる耐薬品性・耐熱性・機械的特性があり、
使用環境に最適な材料を選定することで、長期安定性を確保し、メンテナンス頻度やダウンタイムを最小限に抑えることができます。
以下では、代表的なOリング材質とその特徴を紹介します。
ニトリルゴム（NBR）
産業分野で最も広く使用されている標準的なOリング材質です。耐油性・耐燃料性に優れ、油圧機器や燃料系統などで汎用的に使用されます。
コストパフォーマンスが高く、100°C程度までの温度環境に適しています。
ただし、極性溶剤やオゾン、屋外環境下での耐候性には弱く、屋外用途や化学薬品接触には不向きです。
エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）
フッ素を含まないエラストマーで、耐水性・耐スチーム性・耐候性に優れています。冷却水系、ブレーキフルード、給水設備、HVACシステムなどに最適です。
一方で、炭化水素系オイルや鉱物油とは相性が悪く、そうした用途では使用できません。
シリコーンゴム（VMQ）
−60°C〜+200°Cの広い温度範囲で柔軟性と密封性を維持できる、耐寒・耐熱性に優れたゴムです。食品、医療機器、家庭用品、低温環境の静的シールに多く使用されます。
ただし、燃料や強酸への耐性は低く、動的用途（摺動部）には不向きです。
フッ素ゴム（FKM / Viton™）
代表的な高性能フッ素系エラストマーで、200°Cまでの高温や燃料・酸・潤滑油などに高い耐性を示します。航空宇宙、自動車、化学装置分野など、長期耐久性と圧縮永久ひずみ特性が求められる環境に最適です。
その性能バランスの良さから、現在最も広く採用されている高機能Oリング材質の一つです。
アフラス（FEPM）
FKMとFFKMの中間に位置する特殊エラストマーで、アミン・アルカリ・スチームへの耐性に優れています。特に油田・化学プロセス・発電設備など、過酷な流体環境で高い信頼性を発揮します。
高温下でも膨潤や分解が少なく、オイル＆ガス分野での重要な選択肢です。
パーフルオロエラストマー（FFKM / パーフロ, カルレッツ® ）
シーリング材料の最高峰として知られるエラストマーです。フルオロカーボン骨格の全ての水素をフッ素に置換した完全フッ素化構造を持ち、ほぼあらゆる化学薬品に対して安定した耐性を示します。特定グレードでは325°Cまでの耐熱性を持ち、強酸・アミン・溶剤・酸化剤などの過酷な薬品にも侵されません。
そのため、半導体製造・化学プラント・医薬品製造など、無停止運転と高純度環境が求められる産業で不可欠な存在となっています。
Oリングの種類
Oリングは基本的に円形断面のシンプルな構造を持ちますが、用途や作動条件に応じて、材質・設計・補助構造が異なります。
Oリングの機能を最大化するためには、環境条件（圧力・温度・流体特性）に合わせた
最適なタイプを選定することが重要です。
以下では、代表的なOリングタイプとその特長を紹介します。
一般用Oリング
最も汎用的に使用されるOリングで、静的用途（固定シール）に最適です。フランジ、カバー、配管接続部などで、液体やガスの漏れを確実に防止します。主にNBRやFKM（Viton™）が使用され、コストと性能のバランスが取れたスタンダードタイプです。高圧用Oリング
高圧環境では、Oリングが隙間（クリアランスギャップ）に押し出される。「エクストルージョン（押し出し変形）」が発生することがあります。この問題を防ぐため、高硬度材質（高デュロメータ）を使用したり、バックアップリング（Back-Up Ring）を併用する設計が採用されます。
代表的な用途は、油田機器、油圧アクチュエータ、産業用ポンプなど、極めて高い圧力下でのシーリングです。
動的Oリング
ピストン、シャフト、バルブなど、摺動や回転を伴う部位で使用されるOリングです。このタイプでは、摩擦・摩耗を低減するために潤滑剤配合や表面処理が行われ、「スティックスリップ（Stick-Slip）」現象を防止します。
適切な潤滑により、寿命を延ばし、安定した動作を確保します。
高純度Oリング
半導体製造装置や医薬品製造設備など、極めて高い清浄度が求められる環境で使用されます。抽出物・イオン成分を最小化した高純度コンパウンドで製造され、プラズマエッチング、CVD、ウェットプロセスなどでも粒子発生を抑制します。
代表的な材質は、FFKM（パーフロ / カルレッツ®）および高純度FKMです。これらのOリングは、超高真空・プラズマ・薬液洗浄環境においても優れた耐薬品性と密封性能を発揮します。
特殊・カスタムOリング
特定の法規制や環境条件に対応するために設計された特殊タイプのOリングです。代表的な例として以下が挙げられます。
- FDA認証対応シリコーンOリング（食品・医療用途）
- 耐爆発減圧性FFKM（オイル＆ガス用途）
- 導電性エラストマーOリング（静電気対策用）
- 低温柔軟タイプFKM / FFKM（極低温システム用）
これらのカスタム設計Oリングは、材料特性と構造の最適化により、標準品では対応できない条件下での安定したシーリングを実現します。
Oリングの主な用途
Oリングシールは、目立たない存在でありながら、あらゆる産業の信頼性と安全性を支える重要部品です。その汎用性と適応性により、化学プラントから宇宙機器まで幅広く使用されています。以下では、主要な産業分野における代表的なOリングの用途を紹介します。
自動車産業
Oリングは、エンジン、燃料システム、トランスミッション、エアコンなどのシステムにおいて、液体・ガス漏れ防止の役割を担っています。高温のエンジンオイルや燃料に長期間さらされる環境では、フッ素ゴム（FKM, Viton™）Oリングが一般的に採用されています。また、EV（電気自動車）やHV（ハイブリッド車）の普及に伴い、冷媒、潤滑剤、導電性液体などへの耐性を持つ新しいFKMおよびFFKM材質のニーズが高まっています。化学プラント・プロセス産業
化学プラントや分析装置、反応器、ポンプ、バルブ、攪拌機などでは、Oリングは腐食性流体や高温蒸気に常時さらされています。酸化剤・溶剤・酸・アルカリなどに対して安定した性能を発揮することが求められます。
このような環境では、フッ素ゴム（FKM）およびパーフルオロエラストマー（FFKM）Oリングが最も信頼性の高い選択肢です。
FFKM（カルレッツ®など）は、硝酸・硫酸・フッ酸などの強酸や有機溶剤に対しても膨潤や劣化を起こさず、長期にわたり弾性と密封性を維持します。
特にKatonのFFKM Oリングは、溶剤回収装置、酸転送ライン、触媒システムなどで高い耐久性とプロセス純度を実現し、不純物混入のリスクを最小限に抑えます。
結果として、メンテナンス頻度の低減・設備稼働率の向上・製品品質の安定化につながります。
航空宇宙産業
航空機やロケットエンジンの燃料系統、油圧システム、環境制御装置において、Oリングは極限環境での密封を担います。高高度での急激な圧力変化、極低温、燃焼温度に耐えることが求められるため、
高性能FKMまたはFFKM Oリングが不可欠です。
1986年のスペースシャトル・チャレンジャー号事故では、Oリングが低温環境で弾性を失い、悲劇的な結果を招きました。
この教訓を経て、現在の航空宇宙分野では温度変動下でも弾性を維持できる高信頼性材料が採用されています。
KatonのFFKMシリーズは、−40°C〜+325°Cの温度範囲でも安定した性能を発揮し、離陸から軌道投入まで確実なシーリングを保証します。
半導体製造
超高純度環境では、わずかな粒子やイオン汚染が製品歩留まりに影響します。プラズマエッチング、CVD（化学気相成長）、ウェットクリーニング、アッシングなどのプロセスでは、Oリングが反応性ガス・酸・高真空などの厳しい条件に直接さらされます。
高純度FFKM Oリング（パーフロ・カルレッツ®相当）は、プラズマ耐性、低アウトガス性、耐食性に優れ、長期運転でも粒子発生や形状変化を最小限に抑えます。
これにより、装置の稼働安定化・保守間隔の延長・ウェーハ収率の向上が実現します。
KatonのCグレードFFKMは、非金属フィラーを採用し、金属イオン汚染を排除。真空・プラズマ・高純度薬液環境における理想的なOリングソリューションです。
医薬・バイオプロセス
医薬品・食品・バイオプロセス設備では、CIP/SIP（定置洗浄／定置滅菌）環境下での耐薬品性と清浄性が求められます。水蒸気、過酸化水素、洗浄剤にさらされても分解や汚染を起こさないOリング材質として、高グレードEPDMやFFKM Oリングが採用されています。
FDAやUSP Class VIなどの国際基準に準拠した素材が使用され、衛生・安全・耐久性のすべてを両立します。
エネルギー・石油・ガス産業
油田・海底採掘などのエネルギー分野では、Oリングは極めて過酷な圧力・温度・化学条件に晒されます。特にH₂Sを含むサワーガス環境や急速減圧（RGD）条件では、アフラス（FEPM）およびFFKM Oリングが選ばれます。
これらの材質は、アミン・スチーム・高温油に対して優れた耐性を持ち、膨潤・破裂・爆裂脱気（Explosive Decompression）を防止します。
また、LNG・石油化学・水素燃料分野でも、高圧・低温・高速サイクルに対応する新世代FKM／FFKMが注目されています。
Katonでは、これらの過酷条件に特化した高化学グレードFKMおよびカスタムFFKM配合を提供し、掘削から水素インフラまで、持続的かつ安全なシーリング性能を支えています。
Oリングの選定方法
最適なOリングを選定することは、設計・化学特性・性能要件のバランスを取ることに他なりません。適切な材質と設計を選ぶことで、漏れの防止だけでなく、メンテナンス頻度や総運用コストの削減にもつながります。以下は、Oリング選定時に考慮すべき主要なポイントです。
使用条件の明確化
まず、使用温度範囲・圧力条件・動作形態（静的／往復動／回転）を明確にします。高温・高圧または動的条件下では、耐摩耗性や弾性保持性の高い材質を選ぶ必要があります。また、真空や高純度環境では、低アウトガス性および耐プラズマ性を持つFFKM Oリングが推奨されます。化学的適合性の確認
シール材質が接触する薬液・ガス・洗浄剤・副生成物との化学的相性を確認します。特に酸化剤・強酸・アミン・溶剤を扱う環境では、パーフルオロエラストマー（FFKM, パーフロ／カルレッツ®相当）が最も安定した性能を発揮します。Katonでは、各材質の化学耐性を一覧化した「マテリアル耐薬品性インデックス」を提供しており、エンジニアが最適な材質を簡単に選定できるよう支援しています。
Katon耐薬品性インデックスを見る
機械的負荷と設計
圧縮率・溝寸法・面圧などの機械的設計条件を適切に設定することが重要です。過剰な圧縮や隙間があると、Oリングの押し出し（エクストルージョン）や永久変形を引き起こします。高圧環境では、バックアップリングや高硬度材質（90 Shore A以上）を併用することで寿命を延ばすことができます。
寸法と標準規格の確認
Oリングは、国際的な寸法規格に基づいて設計・供給されています。代表的な規格には以下のものがあります：
- AS568（インチサイズ）
- ISO 3601（国際標準）
- JIS B 2401（日本規格）
- Metric
取付け・組立条件の考慮
取付時の潤滑・清浄度・組立手順もOリング寿命に大きく影響します。Oリングのねじれ、過度な引き伸ばし、異物混入は初期破損の主な原因です。
クリーンルーム環境や精密機器への組立てでは、無塵・無潤滑組立方法も推奨されます。
規制・清浄度要件の確認
食品、医薬、半導体などの産業では、法規制や清浄度の基準を満たすことが必須です。たとえば：
- FDA／USP Class VI （医薬・食品グレード）
- NORSOK M710 and NACE
- 低アウトガス・非金属フィラー仕様（半導体用途）
Katonでは、これらの要件に適合する高純度FFKM Oリングおよび特殊FKM配合を提供しています。
Oリングの代表的な不具合と対策
どんなに高性能なOリングでも、誤った選定・設計・取付けが原因で性能が低下することがあります。不具合の原因を理解し、適切な対策を講じることで、シール寿命を大幅に延ばすことが可能です。
以下では、代表的なOリングのトラブルとその防止策を紹介します。
押し出し・切れ（Extrusion and Nicks）
発生原因：高圧下でOリングがクリアランスギャップに押し出され、
エッジ部で切断（ニック）や削れを起こす現象です。
主な対策：
- 高硬度（90 ShA以上）の材質を選定
- バックアップリングを併用
- 隙間（クリアランス）を最小限に設計
- 圧力変動が大きい場合はFFKMまたは強化FKM材質を使用
化学的劣化（Chemical Attack）
発生原因：Oリングが非適合の化学薬品や溶剤と接触することで、膨潤・軟化・亀裂を起こします。
この劣化は密封力の低下や漏れ、さらには破損の原因となります。
主な対策：
- 使用流体の化学特性を確認
- 耐薬品性の高い材質（FKMまたはFFKM）を選定
- 強酸・アミン・酸化剤環境では、Katon FFKMシリーズ（カルレッツ®相当）を推奨
熱劣化（Thermal Degradation）
発生原因：
高温環境で長時間使用されると、Oリングの分子構造が分解し、
硬化・亀裂・圧縮永久ひずみが発生します。
主な対策：
使用温度に適した材質を選定
- （FKM：200°C程度まで、FFKM：最大325°Cまで対応）
- 温度サイクルが頻繁な装置では高温グレードFFKMを採用
- 放熱設計・断熱設計を最適化
組立時の損傷（Installation Damage）
発生原因：取付け時にOリングをねじったり、引き伸ばしすぎたり、異物を挟み込むことで発生。
初期破損や早期リークの原因となります。
主な対策：
- 組立専用工具の使用
- 適切な潤滑剤（またはドライ組立方式）の採用
- 清浄な環境での組立て
- 自動化ラインではクリーンルーム対応包装Oリングの使用を推奨
特にFFKM Oリング（カルレッツ®・Katonシリーズ）は、熱・化学・機械的ストレスに強く、ミッションクリティカルな装置での信頼性を保証します。
Katon Oリング製品ラインアップ
KatonのOリング製品ラインは、最高水準の性能と精度を満たすよう設計されています。
それぞれのシリーズは、一般産業用途から極限環境まで、特定の要求に合わせて配合・設計されています。
Katon FKM シリーズ（フッ素ゴム）
|
シリーズ名 |
タイプ |
相当グレード |
主な特長 |
主な用途 |
|
Katon 1000 シリーズ |
FKM | Viton™ A（一般グレード） | 優れた耐油・耐燃料性と耐熱性を持つ汎用フッ素ゴム | 自動車部品、一般産業用シール |
|
Katon 2000 シリーズ |
FKM | Viton™ B / F | 酸・燃料・溶剤への高い耐性を備えた化学耐性グレード | 化学プラント、オイル＆ガス、エネルギー装置 |
|
Katon 3000 シリーズ |
FKM | Viton™ GFLT | 低温柔軟性を強化し、寒冷環境でもシール性を維持 | 航空宇宙、屋外設備、低温ライン |
|
Katon 5000 シリーズ |
FKM | Viton™ ETP（Viton Extreme） | 広範な化学薬品と温度範囲に対応した特別配合 | 半導体、分析装置、混合化学系プロセス |
Katon FFKM シリーズ（パーフルオロエラストマー / パーフロ）
Katon の FFKM シリーズ は、極限環境下における密封性能を最大化するよう設計されたハイエンドラインです。高温、強酸、プラズマ、真空、スチームなどの厳しい条件下で、長期間の安定したシーリングを実現します。
| シリーズ名 | タイプ | 主な特長 | 主な用途 |
| Katon 7100 シリーズ | FFKM | 汎用グレード。優れた耐薬品性・耐熱性を両立 | 半導体製造、化学プロセス、真空システム |
| Katon 7200 シリーズ | FFKM | 汎用改良型。高温安定性と薬品耐性を強化 | 半導体、薬品設備、分析装置 |
| Katon 7900 シリーズ | FFKM | 酸化剤・強酸・H₂S・湿式環境に強い高耐薬品仕様。RGD耐性あり | オイル＆ガス、化学プラント、半導体ウェット工程 |
| Katon 8000 シリーズ | FFKM | 高温スチーム・熱水に耐える蒸気耐性グレード | CIP/SIP 滅菌装置、製薬・食品プロセス |
| Katon 9000 シリーズ | FFKM | 325°C 超の高温環境に耐える超高耐熱グレード | 拡散炉、熱処理プロセス、プラズマ装置 |
| Katon C コンパウンド（7175C / 8175C / 9075C） | FFKM | プラズマ・ドライ環境対応の超高純度グレード。イオン汚染を最小化 | 半導体前工程、真空・クリーンルーム用途 |
最高レベルのシーリング性能を提供します。
Oリングはシステム内で最も小さな部品のひとつですが、その重要性は計り知れません。
有害化学物質の封止から半導体製造の清浄度維持まで、Oリングの性能がシステム全体の信頼性を左右します。
化学的にも熱的にも限界に挑むエンジニアにとって、FFKM Oリングは究極の選択肢です。それはエラストマーの柔軟性と、テフロン（PTFE）に匹敵する耐薬品性を兼ね備えています。
Katonのシーリングソリューションは、産業用から航空宇宙、超クリーン製造環境まで、一貫した性能・長寿命・高精度を実現します。
「漏れを許さない現場」で、Katonは信頼されるシールブランドです。
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