低温に曝されたO-RINGの性能低下

質問

フロロカーボン系のO-RINGを水密の目的で機器の蓋のシールとして使用しています。
機器の保管温度がO-RINGの最低使用温度(-26℃：カタログ値)を10℃ほど下回る可能性があり、保管後使用する場合のリスクを検討しています。

質問は、以下の２点です。

(1)低温環境に曝されたO-RINGにはどのような性能低下あるいは欠陥が生じる可能性があるのか。それとも常温に戻れば問題ないのでしょうか。
・・・・割れやヒビ、弾力の低下、などを思いつきますが・・・

(2) O-RINGとしての性能低下あるいは欠陥の発生を検証するための試験を実施する場合、どのようなデータを取得すべきか。
・・・・弾性、反発力、引張り強さなどを思いつきますが、有意差を確認するための有効なデータとなり得るのか分かりません。

O-RINGの材料特性などに詳しい方など、経験がある方、回答よろしくお願いします。
質問の主旨と違っても、一般的なゴム特性としての見識など示していただけると助かります。

回答No.2

noname#230359

使ったことのない、材質なので判りませんが
Oリングを使った、もので-40度まで評価していましたので

仕様温度以下になると、凍ります

-30度あたりで、特殊な材質のものに変えないと凍ります

まあ、凍ったときの欠陥は、想像が付くと思います
弾性がない、ひび割れる、欠損など

評価としては
低温度時の評価より（これも、大切ですが）
どちらかと言うとこちらの評価より、熱衝撃の評価をするべきです

まず、ずーーーと低温に低温になっているわけでないと思います

常温に戻ると溶けます

凍ったり、溶けたり繰り返すと
組織が壊れます

メカニズムは、高野豆腐と同等？

壊れ方のイメージ的は文字通り高野豆腐です

中の水分が凍り、水は凍ると膨らむので、そこに小さな亀裂が入る
溶けると、見た目には元に戻るが
その小さな亀裂に水分が入る

また低温になると水分が凍り
↓
膨張
↓
亀裂
という感じで　組織が壊れて行きます

>>あと、温度は急激に上がる（温度衝撃）のと、徐々に上がるのとではダーメージに差があるものなんでしょうか？

このメカニズムで壊れていくと思われるので
衝撃と書きましたが、その辺はあまり関係ないと思います

やっていたのは、水ではなかったので
（ＬＬＣとシリコンなので）凍らず漏れてきました

そのため機械特性はとっていません
シール性を見るためだけ

機械特性とともに永久ひずみの評価もした方がよいのかもしれません

もれてきたメカニズムとして当時考えられていたのは、
組織が壊れる
　→弾性力がなくなる
　　→歪んだままになる
　　　→シール性が弱くなる
　　　　→漏れる

と考えていました

最終的に採用したのは
エチレンプロピレンゴム EPDM 120℃～ -40℃

お礼

はははさん。回答ありがとうございます。
おっしゃる通り、ずーっと凍っているわけではなく、保管時にその温度になるかも？ということです。

なので、マイナス温度環境での水密性能の低下は気にしていません（水は凍ってしまうので）。どちらかと言うと低温から常温へ戻った後の欠陥を気にしています。
はははさんの言う温度衝撃や温度サイクル試験をやってみようと思います。

問題は試験の評価方法です。引っ張り強さや伸びと言った機械的特性と外観検査で比較評価するのでしょうか？そのほかにも（できれば）定量的に評価する方法があれば教えて下さい。

あと、温度は急激に上がる（温度衝撃）のと、徐々に上がるのとではダーメージに差があるものなんでしょうか？

回答No.1

noname#230359

フロロカーボンのOリングにも色々あるようですがパーフロですか？
一番有名なのはデュポンのデータシートで
http://www.dupontelastomers.com/Japanese/products/viton/viton05.pdf#search='%E3%83%90%E3%82%A4%E3%83%88%E3%83%B3%20O%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0'
メーカー限定しなければ
http://www.packing.co.jp/
でしらべて見てください。

パッキングランドで調べるとMIL-R-83248は低圧縮ひずみの耐高温、耐燃料用のフッ素ゴムですね。それなのに低温に曝されるところに使われる?低温とは何℃ぐらいですか？一般にふっ素ゴムはそこそこ低温でもOKですが。よくバイトンといわれるフッ素ゴムでもいろいろグレードがあって低圧縮ひずみ、対溶剤、耐熱、耐寒によってバイトンの種類を決めます。前述の「パーフロ」は通称バイトン（フッ化ビニリデン系）のなかにあるH水素がFフッ素になったもので（パーフロロメチルビニルエーテル系）耐溶剤性がアップしています。低温にもよりますがバイトンの一般カタログによればバイトンGLTかGFLKが低温用とうたわれています。ロールスロイス級だとカルレッツ（商品名）がありますがとても高価ですし、輸出規制を調べないといけません。
まずはデュポンエアストマーのカタログを参照して下さい。
http://www.dupontelastomers.co.jp/Products/viton/VitonGeneralInfo_05-Jul.pdf

お礼

イディオットさん、ご回答ありがとうございます。
該当の機器は輸入品でO-RINGはフロロカーボン(MIL-R-83248)に準拠しているということくらいしか分からず、パーフロ(商品名？)かどうかは分かりません。

packing.co.jpに低温での試験等の記述がありヒントになりそうです。
勉強してみます。

ありがとうございました。