バタフライバルブのシート材選定：EPDM vs NBR vs FKM vs PTFE vs メタル
執筆者
アレン・チャン · シニアアプリケーションエンジニア、LAUX VALVE
シートは弾性バタフライバルブの中で実際にシールする唯一の部品であり、運用中の故障で最も多い原因は、流体に対してシート材が誤っていることです。EPDM は油で膨潤・崩壊し、ニトリルは熱水で硬化・亀裂を起こし、FKM は低分子量の酸や蒸気に侵され、PTFE は化学的にほぼ不活性ですがシールには弾性の裏当てが必要です。本ガイドは主要 4 種のエラストマーとメタルシートを、温度範囲・化学適合性・コストで比較し、バルブ出荷前にシートを媒体に合わせるための簡潔な意思決定フローを示します。
なぜシートがバルブ寿命を決めるのか
同心の弾性シートバルブでは、ディスク端が連続したエラストマーリングに食い込んで気密シールを作ります。このリングは最悪の場所にあり — 流体の化学的攻撃、温度変化の全幅、毎サイクルの拭うような機械的荷重をすべて受けます。本体とディスクは数十年もつ重い金属鋳物ですが、シートは消耗品で、その化学組成がバルブの温度上限・漏れ率・圧縮永久ひずみに至るまでのシール年数を決めます。これを正しく選ぶことが仕様全体で最も効果の大きい判断です。
シート材比較表
| シート | 温度範囲 | 得意 | 使用不可 | コスト |
|---|---|---|---|---|
| EPDM | −40～+120 °C（蒸気は約 150 °C まで） | 上水・温水、蒸気、希酸／希アルカリ | 鉱物油、炭化水素、燃料 | $ |
| NBR（ニトリル） | −30～+90 °C | 油、燃料、ガス、グリース、作動油 | 温水・蒸気、オゾン、日光、ケトン | $ |
| FKM（バイトン） | −20～+200 °C | 燃料、油、多くの酸、酸化剤、高温 | 蒸気、温水、低分子量酸（酢酸）、アミン | $$$ |
| PTFE 裏当て | −50～+200 °C | 強い薬品、酸、高純度、食品 | 強い研磨性スラリー、熱衝撃 | $$$ |
| メタル（RTFE/SS） | +400 °C 超まで（耐火） | 蒸気、高温油、摩耗、耐火用途 | 低圧水の完全気密（弾性を使用） | $$$$ |
シート選定の意思決定フロー
- 1
1. 流体は油・燃料・炭化水素か？
はいなら EPDM を即除外 — 膨潤して破損します。常温の油・燃料には NBR、油が高温（> 90 °C）または攻撃的なら FKM。
- 2
2. 強い薬品または高純度か？
強酸・強塩基・溶剤、または食品／医薬の純度？ PTFE（または PFA）ライニングシートを選定 — ほぼ不活性で汚染なし。弾力のため PTFE／RTFE 裏当てと組み合わせます。
- 3
3. 最高温度は？
約 200 °C を超えるとどのエラストマーも長持ちしません — メタルシートの三重偏心へ移行。120～200 °C は FKM か PTFE、120 °C 未満なら EPDM（水）または NBR（油）で十分かつ大幅に安価。
- 4
4. 配管は摩耗性または防火上重要か？
重いスラリー、または耐火要件（API 607/ISO 10497）？ 弾性シートは侵食または焼損します — メタルシートを選定し、低圧水での気密性がエラストマーより劣ることを受け入れます。
- 5
5. 飲料水・衛生認証を確認
飲料水や食品接触では、選んだエラストマーが適切な認証も持つ必要があります — NSF/ANSI 61 & 372、WRAS、ACS、FDA。化学的には問題なくても未認証の材料は、圧力試験ではなくプロジェクトの受入で不合格になります。
よくある質問
飲料水に最適なバタフライバルブのシート材は？
EPDM が飲料水・温水の標準的な選択です。水・オゾン・候候に強く、約 120 °C まで対応し、飲料水接触用に NSF/ANSI 61 & 372、WRAS、ACS 認証グレードが用意されています。基材ポリマーだけでなく、実際の配合が管轄で要求される認証を持つことを確認し、以前に油に触れた EPDM バルブは決して再使用しないでください。
なぜ EPDM は油に使えないのですか？
EPDM の無極性ポリマー骨格は、無極性の鉱物油や炭化水素を容易に吸収します。ゴムは大きく膨潤し — 体積で 50% 以上になることも多く — 形状・硬さ・シール形状を失います。膨潤したシートはディスクを締め付け、トルクを上げて停動させ、やがて裂けます。NBR（ニトリル）は逆で、極性のニトリル基が油の吸収に抵抗します。これがまさに燃料・潤滑用途の標準である理由です。
FKM ではなく PTFE を選ぶべきなのはいつ？
化学的な幅広さや清浄度が機械的弾力より重要なら PTFE を選びます。PTFE はほぼあらゆる薬品 — 強酸・強塩基・溶剤・酸化剤 — に耐え、化学プロセス・高純度・食品／医薬の定番です。FKM は化学的に守備範囲が狭い（アミン・低分子量酸・蒸気に侵される）ものの、回復性と耐摩耗に優れた本物のエラストマーです。要するに、最広の耐薬品性と清浄度なら PTFE、弾性の戻りも要る高温油・燃料・酸化剤なら FKM。
メタルシートのバタフライは弾性シートと同じくらい気密ですか？
低圧では同等ではありません。弾性の EPDM/FKM シートは、ゴムがディスクに馴染むため、数 bar でも初回から気密（ISO 5208 Rate A）です。メタルシートは精密加工と着座力に依存するため、低圧での漏れ等級は通常 Rate C～D で、ライン圧がシートを付勢して初めて確実な止め切りに近づきます。高温・耐火・耐摩耗と引き換えにこのトレードオフを受け入れます。低圧水で単に滴り無しが必要なら、弾性シートのままにします。
