- ▸カーボングラファイトのグレードは「基材グラファイトコード＋含浸コード」で構成される。F＝フェノール樹脂、H＝エポキシ樹脂、K＝フラン樹脂、D＝アンチモン。例えばM106DはM106基材にアンチモン含浸を施したもの。
- ▸M106Dの測定値：密度2.20 g/cm³、圧縮強度190 MPa、曲げ強度72 MPa、ショア硬度92 HS、耐熱温度500℃。高温シールの主力材料。
- ▸M106H（エポキシ含浸）は約180℃まで対応、圧縮強度92 MPa、熱伝導率45 W/(m·K)、水、油、弱酸・弱アルカリに適用。
- ▸M191Tは炭化グレードで、金属含浸なしで600℃耐熱、圧縮強度100 MPa。溶融塩ポンプなど極端な高温用途向け。
- ▸グレード選定は4段階：まず媒体適合性、次に温度上限、次に圧力に基づく構造と強度、最後にP-V値による摩耗チェック。
- ▸迷ったらサービス条件と媒体組成表をメーカーに送付し、単なるグレード表だけで選定しないこと。
1. カーボングラファイトグレードの構成
カーボングラファイトのシーリンググレードは通常、基材グラファイトと含浸コードの2つの要素から成ります。例えばM106Dの場合、M106は微細粒カーボングラファイト基材、Dはアンチモン含浸を示します。焼結グラファイトは炉から出た時点で10～20％の多孔質を持ち、シール材として使用する前に含浸処理を行い（含浸後は2％以下の多孔率）、孔を塞ぐ必要があります。したがって含浸材がグレードの耐熱性、耐腐食性、強度クラスを大きく決定します。
Huahao Sealingの含浸コードの規則：
- F＝フェノール樹脂：一般的な耐腐食性、コスト最小、約180℃まで対応
- H＝エポキシ樹脂：フェノール樹脂と同等クラスで水、油、弱酸・弱アルカリに耐性、約180℃まで対応
- K＝フラン樹脂：より広範な酸・アルカリ耐性。食品グレード樹脂含浸（例：M106K）はFDA関連の衛生用途に適し、約220℃まで対応
- D＝アンチモン：金属含浸、耐熱温度500℃、強度と硬度が著しく向上
同じ基材でも含浸材が異なればグレードも異なります。M106HとM106Dの違いはグラファイト自体ではなく、孔を埋める含浸材の違いです。
2. 実際のグレードと性能データ
以下のデータはHuahao Sealingの技術パラメータ表からのもので、選定比較に直接使用可能です。
2.1 M106H（エポキシ樹脂含浸）
- 耐熱温度180℃、最大媒体圧力1.5 MPa、最大周速25 m/s
- 圧縮強度92 MPa、曲げ強度38 MPa、熱伝導率45 W/(m·K)
- 用途：遠心ポンプ、化学ポンプ、清水ポンプのメカニカルシールリングおよびブッシュ。水、油、弱酸・弱アルカリで180℃以下。
2.2 M106D（アンチモン含浸）
- 耐熱温度500℃、最大媒体圧力2.0 MPa、最大周速25 m/s
- 測定密度2.20 g/cm³、圧縮強度190 MPa、曲げ強度72 MPa、ショア硬度92 HS（第三者試験）、熱伝導率70 W/(m·K)
- 用途：高温熱油ポンプ、溶融塩ポンプ、蒸気バルブ、高温炉コンベヤーブッシュ、220～500℃の高温サービス
2.3 M106K（食品グレード樹脂含浸）
- 耐熱温度220℃、最大媒体圧力1.5 MPa、最大周速20 m/s
- 圧縮強度90 MPa、曲げ強度36 MPa、熱伝導率42 W/(m·K)
- FDAおよびEU食品接触適合、完全無油の自己潤滑性。チョコレートミキサー、充填機、医薬品撹拌軸に使用。
2.4 M191T（炭化グレード）
- 耐熱温度600℃、最大媒体圧力2.5 MPa、最大周速20 m/s
- 圧縮強度100 MPa、曲げ強度40 MPa、熱伝導率55 W/(m·K)
- 金属含浸なしで500～600℃で使用可能。太陽熱溶融塩ポンプや冶金炉軸受に適用。
2.5 204Bおよび59U
- 204B：特殊耐腐食含浸、海水のガルバニック腐食に耐性、DNV認証取得、200℃、圧縮強度95 MPa。船舶の船尾軸シールや海水冷却ポンプブッシュに使用。
- 59U：バビット埋め込み構造で軸振れ補正、180℃、圧縮強度88 MPa、最大速度15 m/s。化学ポンプや撹拌機の圧力変動下のシールに適用。
一般的なカーボングラファイト基材の参考値：炭素含有率99.9％、バルク密度1.75～1.85 g/cm³、ショア硬度78～82 HS、灰分0.002％、熱膨張率4.0～5.0×10⁻⁶/℃、含浸前多孔率10～15％、600℃不活性雰囲気下。
3. サービス条件による4段階選定方法
3.1 ステップ1：媒体の化学適合性
まず、含浸材とグラファイトの両方を侵す媒体を除外します。強い酸化剤（濃硝酸、クロム酸、発煙硫酸）は従来の樹脂・金属含浸グレードを使用不可にします。海水や塩化物含有媒体は204Bを選択。H₂S含有炭化水素ガスではグラファイト基材は影響を受けませんが、含浸材は個別に確認が必要です。食品・医薬品接触面はM106Kなどの食品グレードを選びます。
3.2 ステップ2：温度上限
- ～180℃：M106Hで十分
- 180～220℃：M106Kまたは耐腐食含浸グレード
- 220～500℃：M106D
- 500～600℃：M191T
- 空気雰囲気と不活性雰囲気は区別すること。カーボングラファイトは約450℃から空気中で酸化が始まり、グレードの耐熱温度は非酸化媒体または保護雰囲気下の値です。
3.3 ステップ3：媒体圧力と構造
グレードの最大媒体圧力（1.0～2.5 MPa）は面圧から計算される境界値です。1.5 MPaを超える場合はバランスドメカニカルシールで面圧を下げること。より高圧や強い圧力変動（撹拌機、往復圧縮機）には、59Uのような軸振れ補正構造が望ましいです。
3.4 ステップ4：P-V値の確認
面圧P（MPa）と滑動速度V（m/s）の積が摩擦熱負荷を決定します。グレードの最大速度（15～25 m/s）と最大圧力は連動しており、両方を同時に最大にできません。高熱負荷の場合は熱伝導率の高いグレードを選びます。例えばM106Dの70 W/(m·K)はM106Hの45 W/(m·K)より優れ、フラッシュやクエンチ冷却と併用されます。
4. まとめ
グレードを読み解く鍵は後半の含浸コードにあり、温度と耐腐食クラスを決定します。F/H/K樹脂系は180～220℃以下の一般化学サービスに対応し、D（アンチモン）は220～500℃の高温高強度サービスをカバー。特殊処理（M191T炭化、204B海水耐性含浸）は両端を補い、600℃の極限熱や海洋腐食に対応します。選定順序は固定で、媒体→温度→圧力→P-V値の4段階をすべてクリアして初めてグレードが適合します。グレード表は典型値を示すに過ぎず、実際のプロジェクトでは媒体組成表、温度、圧力、軸径、速度をメーカーに送付して確認を受けることが、単なる表の数字合わせより信頼性が高いです。