自動車用シリコーンシール：外装、エンジン、ドライブトレイン

自動車は、300 °Cを超える温度範囲、継続的な振動、そして道路用融雪剤、紫外線、油、燃料との接触下においても、密閉性を維持しなければならない何千もの接合部から構成されています。シール不良は依然として保証請求の最も一般的な原因の一つであり、その多くは、明確に定義されたものではなく、従来から引き継がれた仕様に起因しています。 シリコーンゴムは、こうした接合部において最も広く指定されるエラストマーの一つとなっています。それは、シリコーンゴムが最も安価なゴムだからではなく、その性能範囲が、他のほとんどの代替材料では対応できない条件をカバーしているからです。.

自動車用シリコーンシールは、シリコーンゴム（VMQとも呼ばれる）を成形または押出成形して製造されたエラストマー製のシール部品であり、以下の3つの車両領域で仕様が定められています。すなわち、天候、水、紫外線にさらされる外部のシール、熱、熱サイクル、および流体との接触にさらされるエンジンルームのシール、そしてトランスミッション、アクスル、電動駆動ユニットにおけるドライブトレインのシールです。 シリコーンは、他のゴムの耐温度範囲、耐候性、または誘電特性が不十分な場合に採用され、また、 シリコーンシールメーカー これらの部品を、成形シール、押出成形プロファイル、Oリング、ガスケット、シーラント、およびオーバーモールドアセンブリとして製造しています。.

これら3つのゾーンでは、同じベースポリマーに対してそれぞれ異なる要件が求められます。.

自動車用シリコーンシールとは？

自動車用シリコーンシールは、シリコーンゴムを素材とするシール部品です。シリコーンゴムは、他のほとんどのゴムが持つ炭素-炭素骨格ではなく、シリコン-酸素骨格を基盤とする合成エラストマーです。 この骨格構造により、エンジニアが信頼を寄せる一連の特性がもたらされます。具体的には、およそ-60 °Cから250 °Cまでの温度範囲での柔軟性、オゾンや紫外線による劣化に対する耐性、予測可能な圧縮回復性、そして高い絶縁耐力です。 これらの部品には、成形シール、押出成形されたストリップやプロファイル、Oリング、フラットガスケット、常温加硫型シーラント、オーバーモールドアセンブリなど、さまざまな形態があります。.

シリコーンは耐熱性の範囲ではトップクラスであり、耐候性においても上位に位置しますが、その一方で機械的強度や耐薬品性では劣ります。こうしたトレードオフは、仕様書に記載すべきものであり、発注書に記載すべきものではありません。.

シリコーンとその他の自動車用エラストマーの比較

自動車用シール材の仕様の大部分は、4種類のエラストマーで占められており、これらは互いに代替可能ではありません。.

プロパティ	シリコーン（VMQ）	EPDM	NBR	FKM
使用温度範囲	-60～250 °C	-50～150 °C	-30～100 °C	-20～200 °C
耐候性、耐オゾン性、耐紫外線性	素晴らしい	素晴らしい	貧しい	良い
エンジンオイルおよび燃料に対する耐性	フェア	貧しい	素晴らしい	素晴らしい
絶縁耐力	素晴らしい	良い	フェア	良い
引張強度および引裂強度	低～中程度	高い	高い	中程度
相対的な材料費	高い	低	低	非常に高い
車両での一般的な使用例	外装および高温エンジン用シール	ドア・窓用ウェザーストリップ	燃料・オイルシステムのシール	燃料システムおよび高温用オイルシール

率直に言えば、シリコーンは温度、耐候性、電気絶縁性では優れているが、油や燃料への浸漬には劣る。 高温の炭化水素系流体との連続的な接触には通常、NBR、HNBR、またはFKMが用いられる一方、熱、日光、オゾン、あるいは電圧ストレスが主要な負荷条件となる箇所にはシリコーンが採用される。この区分を無視した仕様は、後にシールの膨潤という形で現れることがよくある。.

自動車用シリコーンの用途

その答えは、単にガスケットだけにとどまりません。シリコーンゴム製のシールには、次のようなものがあります：

自動車にシリコーンが指定される理由

シリコン-酸素骨格は炭素骨格よりも熱的に安定しており、これが広い使用温度範囲を実現しています。 これには4つの利点があります。低温環境下でもシールに永久変形が生じない低温柔軟性、屋外部品にひび割れや白化が生じないオゾンおよび紫外線に対する安定性、10年間圧縮されていても依然として相手面に対して押し返す力を維持できる圧縮永久歪みの回復性、そして絶縁とシール機能を兼ね備える絶縁耐力です。.

外装用シリコーンシール：耐候性、防水性、耐紫外線性

外装用シリコーンシールは、車両の耐用期間を通じて、雨、雪、道路からの飛沫、オゾン、直射日光にさらされる接合部を保護しますが、その主な破損原因は機械的摩耗ではなく、環境による経年劣化です。 シリコーンは、他のどの標準的なエラストマーよりもこの経年劣化に強く、そのため、ひび割れ、硬化、または変色によって目に見える漏れや外観上の欠陥が生じる恐れがある箇所には、シリコーンが指定されます。.

車両における外部シールが取り付けられる位置

屋外ロケ地	代表的なシール形状	シリコーンが指定されている理由
フロントガラスの周囲とワイパーブレード	押出成形プロファイル、成形ブレード	紫外線およびオゾンへの曝露、温度変動
ドアおよび窓の開口部	押出成形中空プロファイル	開閉サイクルに伴う圧縮回復
ラゲッジルームとテールゲート	押出成形ストリップ、成形コーナー	コーナー接合部の耐水性
ランプおよびセンサーのハウジング	成形ガスケット、グロメット	シールと誘電体絶縁
充電ポートおよび高電圧カバー	成形シール	誘電特性の要件および耐候性

ワイパーは、外装ケースの特性をよく表しています。というのも、この部品は、耐候性シールであると同時に、可動式の接点要素でもあるからです。. シリコン製自動車用ワイパーブレード 静電プロファイルの密閉性を維持するのと同じ、低温での柔軟性と耐オゾン性に依存しています。.

屋外での使用において、シリコーンが他のゴムよりも優れた性能を発揮する理由

EPDMは、業界で最も生産量の多い外装用ウェザーストリップ素材であり、その地位はコスト面と十分な耐候性によって確立されています。 シリコーンを採用する判断を後押しする条件は3つあります。それは、EPDMが耐えられない温度範囲、カーボンブラック配合材の使用を排除する色に関する要件、そして1つの部品でシールと断熱を同時に果たさなければならない接合部です。シリコーンは紫外線安定性のためにカーボンブラック充填剤に依存しないため、淡色や半透明のシール材も安定性を維持します。.

水の浸入とコネクタのシーリング

屋外での電気接続部は、通常、浸水防止対策において最も脆弱な箇所となります。ハウジング部分では再密閉されるものの、導体周囲では密閉されないコネクタの場合、ケーブルに沿って湿気が侵入してしまいます。シリコン製のワイヤーシール、グロメット、ブーツを使用することで、その経路を遮断すると同時に、回路の絶縁も確保できます。.

エンジンルーム用シリコーンシール：耐熱性、耐油性、耐液性

エンジンルームのシリコーンシールは、車両に作用する最も過酷な負荷の組み合わせ――輻射熱および伝導熱、急激な温度変化、振動、そしてオイル、冷却液、ブローバイガスへの曝露――に対処しています。シリコーンの耐温度範囲と圧縮回復性はこれらの接合部に適していますが、高温の炭化水素系流体に対する耐性は中程度にとどまるため、流体との接触に関しては選定に条件が付きます。.

高温領域とシールが破損する箇所

エンジンルーム内の温度は、その範囲全体で1桁ほども異なります。.

ゾーン	おおよその被ばく量	シーリングの含意
バルブカバーとシリンダーヘッド	長時間にわたる高温	耐油性と熱安定性
オイルパンとタイミングカバー	油に接触した状態でのサイクリング	ボルト荷重下における圧縮永久ひずみの回復
サーモスタットハウジングとウォーターポンプ	冷却液との接触および循環	耐冷却液性と耐熱性を兼ね備えている
ターボチャージャーおよび過給空気配管	最高気温	高温用グレードが必要
スパークプラグとイグニッションブーツ	熱と電圧	耐熱性に加え、絶縁耐力

この部分のシールが故障する原因は、たいてい1つではありません。熱によってコンパウンドが劣化し、圧縮永久ひずみによってシール力が低下し、その結果、振動によって、以前はかろうじて密閉できていた隙間が開いてしまうのです。.

シリコーンシーラントとRTV、および既製ガスケットの比較

エンジンに最適なシール材はどれかという問いには、唯一の正解はありません。なぜなら、自動車用途のシリコーンガスケットは、製品カテゴリーではなく、接合部の設計に合わせて選定する必要があるからです。室温加硫型シリコーン製の現場成形ガスケットは、多くの最新式の接合部において工場仕様に採用されていますが、その他の接合部では、あらかじめカットされたガスケットを使用しなければならない場合もあります。.

メーカーが指定している場合は、その箇所に現場成形されたシリコーンガスケットを使用してください。通常、以下の場合です：

1. 鋳造面にあるオイルパンおよびオイルパンカバー
2. シール面が平らで、損傷のないバルブカバー
3. タイミングカバーおよびウォーターポンプハウジング
4. サーモスタットハウジングおよびこれと同様の小型で単純なシール面

以下の箇所では、シーラントの代わりに、あらかじめカットされたガスケットまたは多層ガスケットを使用してください：

1. 燃焼圧に耐えなければならないシリンダーヘッドの接合部
2. 燃焼ガスの温度にさらされる排気マニホールドの接合部
3. インテークマニホールドの接合部。真空、冷却水、空気の各通路を一度に密閉する

これに伴い、2つの制約事項があります。 クランクケース換気システムに接続される接合部に使用するシリコーンシーラントは、中性硬化型で、酸素センサーに安全なグレードでなければなりません。これは、酸性硬化型の配合から発生する蒸気が酸素センサーに浸透し、センサーを劣化させる可能性があるためです。また、現場で成形された接合部は、室温で24時間近くかけて硬化する必要があります。シール形状、硬度、および配合の選択については、 シリコーンシール仕様ガイド.

エンジンルームにおけるシリコーンの流体適合性の限界

この点において、シリコーンはしばしば過大評価されがちです。シリコーンゴムはエンジンオイルに対してはまずまずの性能を発揮しますが、一部の炭化水素系液体や芳香族溶剤では顕著に膨潤します。シールが高温のオイルや燃料に浸漬されることが主な使用条件となる場合、NBR、HNBR、またはFKMの方がより適切な材料となります。 シリコーンは、耐熱性、耐候性、圧縮回復性、絶縁耐力といった特長により、エンジンルームでの使用に適しており、油中に浸かっているシールよりも、高温かつ乾燥した状態で動作する接合部により適しています。.

駆動系用シリコーンシール：トランスミッション、アクスル、電気駆動システム

ドライブトレイン用のシリコーンシールは、トランスミッション、ディファレンシャル、トランスファーケース、および電動駆動ユニットの接合部を密閉します。これらの部位では、動的シール性能、耐振動性、そしてアセンブリの耐用年数に見合った寿命が最優先されます。シリコーンはここで振動減衰性と熱安定性を発揮しますが、シール形状や接合部の設計も、コンパウンドと同様に、性能に少なからず影響を与えます。.

トランスミッションおよびディファレンシャルのシール

ドライブトレインハウジングは、機械加工されたフランジ、回転シャフト、および電子アクチュエータを1つのアセンブリに統合したもので、それぞれに異なる種類のシールが必要です。.

接合部タイプ	シール法	動作原理
機械加工されたハウジングフランジ	成形ガスケット	ボルトの荷重がかかると、柔軟なフィルムが表面の凹凸を埋める
回転軸	Oリングまたはシールリング	軸が回転する際、ラジアル干渉によって接触が維持される
アクチュエータとソレノイドのインターフェース	成形シール、グロメット	防振機能を備えた静的シール
速度・位置センサー用ポート	成形シールとワイヤーシール	1つのインターフェースで密閉と電気絶縁を両立

最新のトランスミッションにおけるセンサーおよびアクチュエーター用ポートでは、導体がハウジングの壁を貫通しているため、シールは流体の漏れ防止と電気的絶縁の両方を同時に果たさなければならない。. 自動車用シリコーンワイヤーシール その重なり部分には、個々の導体の周囲を密閉しつつ、回路と筐体を絶縁するためのものが設けられている。.

電気自動車の駆動系におけるシール

電気駆動ユニットは、負荷を軽減するのではなく、負荷条件そのものを変化させます。バッテリーパックのカバーには、水や粉塵の侵入を防ぐための長期的なシール性能が求められます。インバータやパワーエレクトロニクスには、筐体のシール性と絶縁性が同時に必要とされます。熱管理回路には、繰り返し加熱・冷却されても圧縮力を失わないシールが必要です。シリコーンの広い使用温度範囲と絶縁耐力は、これら3つの要件すべてに適しています。.

振動、位置ずれ、および耐用年数

駆動系用シールに、完璧な形状を維持することが求められることはほとんどありません。ハウジングはたわみ、シャフトは動き、動作温度の変化によってクリアランスも変化します。シリコーンはこうした範囲全体で弾性を保ち、振動エネルギーを伝達するのではなく吸収するため、硬度値だけでは予測できないほどシールの寿命を延ばすことができます。.

シリコーンガスケットとゴムガスケット：用途に応じてどちらが適しているか？

どちらの素材も一概に優れているわけではなく、まず問い自体を修正する必要があります。シリコーンはゴムの一種であるため、実用的な比較対象は、EPDM、NBR、FKMなどの他のゴム化合物となります。答えは、最高使用温度と最低使用温度、シールが接触する流体、そして接合部が静止状態か可動状態かという3つの変数によって決まります。 これら3つの条件を照らし合わせれば、候補は通常2つの材料に絞られます。.

適用条件	推奨エラストマー	理由
高温、ドライ接点	シリコーン	油浸なしでの最も広い温度範囲
屋外での天候への曝露、大量使用	EPDM	低コストで十分な風化処理を実現
連続的な高温油浸漬	NBR または HNBR	耐油性が最も重要な要件である
密閉性と電気絶縁性	シリコーン	標準的なエラストマーの中で最も高い絶縁耐力
寒冷地における外装の目地	シリコーン	低温下でも柔軟性が維持される

ASTM D2000およびそれに相当するSAE規格では、ゴムコンパウンドを耐熱性および耐液性クラスごとに分類しているため、サプライヤーには説明文ではなく、1つの仕様ラインを提示することができます。詳しくは、 ASTM D2000規格 分類の基準および SAE J200規格 自動車業界における同等のものについては。.

自動車用シリコーンシールの仕様および認定

シール部の不具合の多くは、材料そのものではなく仕様書に起因しています。なぜなら、技術的には適したコンパウンドであっても、硬度、温度クラス、硬化システム、あるいは公差が明確に定義されていない場合、やはり不具合が生じるからです。 完全な仕様書には、動作範囲、接触する流体、要求される圧縮永久ひずみ、および部品に求められる寸法公差が明記されており、自動車用シリコーンシールメーカーには、この文書に基づいて製造を行うよう依頼すべきです。.

重要な仕様パラメータ

リスクの大部分は、以下の6つのパラメータに起因しています：

1. 使用温度範囲（連続使用時および短時間のピーク値として記載）
2. ショアA硬度（通常30～80）は、接合部にかかる圧縮力に応じて選定される。
3. 所定の時間および温度後の圧縮永久ひずみ。これにより、シール力の保持度を予測できる。
4. シールが伸びたり、縁が薄くなったりする部分において重要な引張強度および引裂強度
5. キュアシステム。このシステムは、その部分がセンサーに対して安全であるかどうか、および基板に対してどのように振る舞うかを判断する。
6. 寸法公差とバリ許容値。寸法が不均一なシールは断続的に漏れが生じるため

試験、規格、および文書化

認定試験には、コンパウンド試験と部品試験が含まれます。コンパウンド試験には、熱老化試験、液体浸漬試験、圧縮永久ひずみ試験が含まれます。部品試験には、寸法検査および、所定の圧力下または水浸入条件下でのシール性能試験が含まれます。購入者は、コンパウンドの指定、材料証明書、およびロット追跡可能性が提供されることを期待すべきであり、それが理由です。 シリコーン製造に関する認証 これらは、単なる形式的なものではなく、実用的な選別基準となる質問です。.

自動車用シリコーンシールに関するカスタムソリューション

シール製品のカタログは、図面通りに部品を製造できる場合にのみ有用であるため、購入者にとっての実務上の課題は、どの材料が理論上優れているかではなく、どの自動車用シリコーンシールメーカーが、その仕様を量産レベルで満たせるかという点にある。カスタム開発には、コンパウンドの選定、金型製作、成形または押出成形、二次加工、および合意された試験計画に基づく検証が含まれる。.

自動車用シリコーンシールメーカーは通常、以下の範囲の製品を取り扱っています：

• 図面に基づいて製作される特注成形品およびシリコーン押出成形プロファイル
• 用途に応じた流体および温度範囲に対して検証済みの化合物選定
• さまざまな硬度および公差グレードの自動車用Oリング、ガスケット、シールリング
• コネクタおよびセンサーのインターフェース用シリコーン製ワイヤーシール、ブーツ、グロメット
• バリ取り、ボンディング、金属へのオーバーモールドなどの二次加工
• コンセプト段階から量産に至るまでのOEMおよびODMプログラム

コンパウンドの選定は通常、プロトタイプ製作の段階で決定されます。この段階では、データシートではなく実際の接合部を用いて、硬度、圧縮永久ひずみ、および硬化システムを試験することができます。公差重視の部品では、以下の点が有利に働きます。 精密シリコーン部品メーカー, 一方、コンセプトから量産に至るプログラムは、以下の下で実施されており ODM・OEM向けシリコーン・LSRソリューション.

よくある質問

自動車用シリコーンシールには、どの硬度のものが推奨されますか？

その多くは、ショアA硬度スケールで40～70の範囲に指定されています。30～50の範囲のより柔らかいコンパウンドは、圧縮力が小さい接合部や、形状に追従しやすい外形状に適しており、60～80の範囲は、より高いボルト荷重がかかる静的接合部に適しています。決定的な数値は単なる好みではなく、接合部の形状が耐えうる圧縮力です。.

自動車用シリコーンシールは、燃料やエンジンオイルに耐性がありますか？

偶発的な接触には耐えますが、継続的な浸漬には適していません。シリコーンは多くの炭化水素系流体で膨潤し、NBR、HNBR、FKMと比較すると耐油性は中程度です。シールが通常、燃料や高温の油中に浸漬される状態にある場合は、代わりにこれらの材料のいずれかを指定する必要があります。.

自動車用シリコーンシールは、どの程度の低温になると機能しなくなるのでしょうか？

標準的なコンパウンドは、通常の車両の走行環境の範囲を下回る約-60 °Cまで柔軟性を維持します。低温時の性能は、ひび割れというよりは硬化によって制限されます。寒冷地における実際的なリスクは、走行中の柔軟性の喪失ではなく、長期間の荷重負荷後に生じる圧縮永久ひずみです。.

シリコーン製シールとゴム製シールの違いは何ですか？

シリコーン自体はゴムの一種であるため、その違いは分類上のものというよりは化学的なものです。 シリコーンはシリコン-酸素の主鎖を採用しているのに対し、EPDM、NBR、FKMは、それぞれ異なる側鎖を持つ炭素主鎖を採用しています。この一点の違いが、各素材の順位を決定づけています。シリコーンは最も広い温度範囲に対応し、耐候性および誘電特性に優れている一方、炭素主鎖を持つゴムは、一般的に耐油性や機械的強度において優れています。.

シリコン製のシールは電気自動車に適していますか？

これらは、電気自動車を構成する接合部、特にバッテリーパックや筐体のシール、インバーターやパワーエレクトロニクスのハウジング、および熱管理回路に適しています。絶縁耐力、熱安定性、低温での柔軟性はいずれも要件を満たしています。 ただし、通常通りの注意点があります。シールが通常状態で冷却液や油と接触する場合、そのコンパウンドは「機能する」と想定するのではなく、その流体に対して耐性があるものを選定する必要があります。.