異物混入（14%）と潤滑不良（36%）を合わせると、軸受の早期故障原因の半数を占めます（SKF／STLE、2019年）。0.50米ドルの金属シールドと0.80米ドルのゴムシールの違いが、粉塵の多いコンベヤで軸受が6か月で故障するか、2年以上使えるかを左右することがあります。ただし、シール形が常に優れるわけではありません。保護性能と引き換えに、最大許容回転速度が約40%低下します。
本ガイドでは、シール形とシールド形を、回転速度の低減係数、シール材質別の温度限界、摩擦係数、用途別の選定表で比較します。まだ軸受形式を決めていない場合は、先に形式を選定してください。本記事は、深溝玉軸受を使用し、密封形式を決める段階を対象としています。
要点まとめ
- シールド形（ZZ）は非接触のためカタログ記載の回転速度で使用でき、0.1〜0.3 mmのすきまから再給脂できます。清浄な高速環境に適します。
- シール形（2RS）は潤滑剤の種類を問わず許容回転速度が約40%低下しますが、異物の多い環境では寿命が最大4倍になります（SMB Bearings、2025年）。
- 標準NBRシールは100°Cを超える用途に適しません。200°Cまでの用途にはFKM（Viton）を指定します（SKF、2025年）。
- SKFの故障原因4分類は、潤滑36%、疲労34%、取付け16%、異物混入14%です。シールで抑えられる2分類の合計は、早期故障の半数に達します（SKF／STLE、2019年）。
シールド形軸受とシール形軸受の構造的な違い
シールド（ZZまたは2Z）は、外輪溝にはめ込むプレス鋼板製の円板で、内縁と内輪の間に0.1〜0.3 mmの半径方向すきまがあります。シール（メーカーにより2RS、2RSR、LLU、DDU）は、内輪に接触するゴムまたは合成エラストマー製のリップ、もしくは内輪とのすきまをほぼゼロにしたリップで、ほぼ気密な遮断構造を形成します。
この非接触と接触の違いが、異物侵入防止、摩擦、回転速度、再給脂性を左右します。
| 特性 | シールド（ZZ / 2Z） | シール付き（2RS / 2RSR） |
|---|---|---|
| 材質 | プレス鋼板（SPCC） | 鋼製補強環付きゴムリップ（NBR、HNBR、FKM） |
| 接触 | 非接触（半径方向すきま） | 接触式または微小すきまラビリンス |
| 異物遮断 | 粗い異物を遮断、微粉は通過 | 異物、水分、ほとんどの液体を遮断 |
| 追加摩擦 | ほぼゼロ | あり（シールリップの抵抗） |
| 許容回転速度の低下 | なし（非接触で摩擦増加なし） | 潤滑剤を問わず約40%低下 |
| 再給脂 | 可能 — すきまからグリースを注入 | 寿命まで無給脂で使う設計 |
| 代表的呼び番号 | 6205-ZZ、6305-2Z | 6205-2RS、6305-2RSR |
記号はメーカーにより異なります。SKFは「2RS1」「2Z」、NSKは「DDU」（接触シール）と「ZZ」（シールド）、NTNは「LLU」と「ZZ」、FAG／シェフラーは「2RSR」と「2Z」を使います。補助記号が異なっても、すきまのある金属円板か、接触するゴムリップかという原理は同じです。あるメーカーの補助記号を別のメーカーの記号に読み替えるのはそれ自体が別の作業で、軸受の型番対照の記事では文字ではなく機能で対応させる方法を扱っています。
シール形軸受の許容回転速度はどれだけ低下するか？
SMB Bearingsが2025年に公表した速度低減係数では、接触シールにより最大許容回転速度が約40%低下します。非接触シールド（ZZ）は回転輪に触れないため、速度低下はありません（SMB Bearings）。接触シールでは、回転する内輪とゴムリップの摺動によって発熱し、シール材と内部グリースの劣化が早まります。
上限はシールリップの周速で決まります。Machine Designによれば、接触シールのリップ周速が8〜10 m/sを超えると熱損傷が生じます（Machine Design）。例えば6205軸受の内輪シール摺動部径を約32 mmとすると、V = π・d・n/60から、8〜10 m/sは約4,800〜6,000 rpmに相当します。この領域ではシール自体が寿命を制限します。
これが実用上何を意味するかを以下に示します。下表は、SMBの低減係数を典型的な6205のカタログ限界速度（グリース潤滑、開放形で約14,000 rpm）に適用した例です。
| 構成 | 速度係数（内輪回転） | 6205の推定限界速度 |
|---|---|---|
| 開放形（密封装置なし） | 1.0（基準） | 約14,000 rpm（グリース） |
| シールド形ZZ | 1.0（非接触で摩擦増加なし） | 約14,000 rpm |
| シール形2RS（潤滑剤を問わず） | 0.6 | 約8,400 rpm |
カタログ限界に近い回転速度が必要なら、シールド形が有利です。1,200 rpmのコンベヤなど、限界速度を大きく下回る用途では、40%の低下は実用上問題になりません。
シール形軸受はどの温度まで使えるか？
SKFが2025年に公表した仕様では、標準NBR（ニトリル）シールの使用温度範囲は−40°C～+100°Cで、短時間なら120°Cまでです。高温用のHNBRは150°C、FKM（Viton）は200°C、短時間なら230°Cまで対応します（SKF）。一方、金属シールドには材料自体の温度限界がなく、グリースだけが使用温度の上限を決めます。
この違いが重要な理由は、高温用途ではシールが最初に故障する部品となることが多いからです。NBRゴムは100°Cを超えると硬化し、弾性を失い、亀裂が生じ、シール機能を喪失します。その時点で「シール付き」軸受は、劣化したゴム片が内部に残った開放形軸受と同等になります。
| シール材質 | 最低温度 | 最高連続使用温度 | 短時間暴露 | 代表的用途 |
|---|---|---|---|---|
| NBR（ニトリル） | −40°C | +100°C | +120°C | 汎用、屋内 |
| HNBR（水素化ニトリル） | −40°C | +150°C | +170°C | 自動車、中程度の発熱 |
| FKM / Viton | −20°C | +200°C | +230°C | オーブン、キルン、エンジンルーム |
| 金属シールド（SPCC鋼） | −60°C | +250°C以上 | グリースに依存 | 高温ファン、乾燥機 |
実用上のポイント：使用温度が80°C以下であれば、標準NBRシールで十分であり、最も安価です。80〜130°Cの範囲ではHNBRを指定してください。130°Cを超える場合は、FKMシール（高価）を使用するか、高温グリースを充填したシールド軸受に切り替えます。後者の方が経済的な場合が多いです。
シール形軸受はどれだけ長持ちするか？
異物の多い環境では、シール形はシールド形より4倍以上長く使えることがあります。粉塵の多い搬送設備では、シールド形のコンベヤ軸受が6か月ごとに故障していたのに対し、ほかの設備条件を変えずシール形へ交換しただけで2年以上稼働する例があります。微細な研磨性粒子がシールドの0.1〜0.3 mmのすきまから入り、グリースに混入して軌道面を摩耗させ、最終的にはく離を生じさせるためです。
2019年のSKF軸受損傷分析では、早期故障の原因を潤滑36%、疲労34%、取付け・取扱い16%、異物混入14%に分類しています（SKF／STLE）。異物は潤滑剤の劣化も早めるため、潤滑と異物混入を合わせると早期故障の50%になります。グリース充填率、再給脂間隔、油膜比については軸受の潤滑をご覧ください。
シールは異物の侵入を防ぎながら潤滑剤を保持します。シールドは異物侵入の一部にしか対応せず、潤滑剤の保持にはまったく対応しません。
水分の影響は特に大きく、Cantley（1977年）は円すいころ軸受を水分量25、100、400 ppmで試験し、水分量が増えるほど疲労寿命が低下することを示しました。100〜300 ppmでは、乾燥した潤滑剤に比べて寿命がおよそ半分になりました（Cantley「潤滑剤中の水分が軸受疲労寿命に及ぼす影響」、『ASLE Transactions』第20巻第3号、1977年）。シールドでは水の侵入を防げませんが、シールは侵入を防止します。
ただし、長寿命は自動的に保証されるわけではありません。シール形軸受の潤滑剤は有限であり、通常は軸受内部空間の25〜35%を工場で充填しています。そのグリースが熱、酸化、時間経過によって劣化すると、シールを外さない限り容易に再給脂できません。清浄で適切に保守され、定期的に確実な再給脂を行える環境では、潤滑剤を常に新しく保てるシールド形軸受が、シール形軸受と同等かそれ以上の寿命に達することもあります。
摩擦と動力損失：接触シールの損失はどの程度か？
深溝玉軸受の摩擦係数の目安はμ = 0.0010〜0.0015です（Koyo／JTEKT「軸受技術データ」第8章）。すべり軸受のμ = 0.05〜0.20より大幅に低い値です。これは密封装置がない状態の転動体と軌道面の値です。非接触の金属シールドによる摩擦増加はごくわずかですが、ゴム接触シールでは、リップの締め代、回転速度、潤滑状態に応じて通常μ = 0.001〜0.003が加わります。
これが問題になるかどうかは用途によります。
- 電動機やスピンドル — 摩擦による損失はすべてハウジング内で熱に変換されます。6205軸受を10,000 rpmで回転させると、シール摩擦による動力損失が5〜15ワット増える可能性があります。この熱は運転温度を上げ、グリースの劣化を早め、寿命を短くします。シールド形、または外部シールを備えた開放形軸受が標準です。
- コンベヤのアイドラローラ — 内径20 mmで600 rpm運転の場合、シール摩擦による追加損失は1ワット未満で、無視できます。動力損失より保護性能が重要です。
- スケートボードホイールやホビー用途 — 愛好家は「フリースピン」時間にこだわりますが、実際の転がり抵抗はホイールの変形が支配的であり、軸受摩擦ではありません。問題になりません。
接触シールによる動力損失は確かにありますが、その値は小さく、熱管理が課題となる高速用途や精密用途でのみ設計上の制限因子となります。
保守：シール形軸受に再給脂できるか？
シールド形は、分解せずにシールドと内輪のすきまから再給脂できます。グリースニップルから注入した潤滑剤がシールドのすきまを通って軸受内部に入るため、産業用電動機、ポンプ、減速機など、定期給脂を行う設備に適します。
シール形は寿命まで無給脂で使う設計です。工場で内部空間の25〜35%を目安にグリースを封入し、シールで保持します。給脂口からグリースを押し込めるすきまはありません。
シールを取り外せば再給脂は可能です。薄刃で片側のシールを外し、新しいグリースを充填してから、シールを再装着します。ただし、次の3つのリスクが生じます。
- 開放中の汚染侵入
- こじ開けによるシール損傷（リップの変形 = シール性能の低下）
- 過充填 — グリースが多すぎると内部温度が上昇し、劣化を加速
ほとんどの用途では、シール形軸受を寿命末期まで使用してから交換するのが適切です。新品軸受の総コストは、慎重に再給脂する作業コストより安い場合が多いためです。
「寿命まで無給脂」が軸受自体の寿命までを意味しない場合もあります。グリースの使用寿命が軸受寿命より短い場合です。70°Cで使用するシール形軸受内の標準リチウムグリースは、20,000〜30,000時間使用できる可能性があります。機械が年間8,000時間稼働する場合、約2.5〜3.7年です。軸受の計算上のL₁₀疲労寿命が10年であれば、グリースが先に劣化します。その場合、軸受を早期交換するか、グリース補給サイクルを計画する必要があります。
シール形とシールド形の選定表
選定の原則は、密封形式を使用環境に合わせることです。クリーンルームでシール形を使えば、不要な保護に費用をかけ、回転速度と摩擦で不利になります。屋外コンベヤでシールド形を使えば、異物混入により数か月で故障するおそれがあります。
| 環境 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
| 清浄・乾燥・屋内（電動機、空調ファン、事務機器） | シールド形（ZZ） | 異物侵入のおそれがなく、全回転速度域を使用でき、再給脂も容易 |
| 中程度の粉塵（倉庫コンベヤ、包装機械） | シール形（2RS） | シールドでは防げない微細粉塵があり、4倍の寿命改善が報告されている |
| 重度の汚染（鉱業、セメント、骨材、食品加工） | FKMまたは特殊シールを備えたシール形（2RS） | 異物侵入を最大限に防ぎ、FDA準拠には食品用FKMを指定できる |
| 高水分・洗浄環境（ポンプ、屋外機器、船舶） | シール形（2RS） | シールドは水を防げず、シールは軸受寿命を半減させる水の侵入を防ぐ |
| 高温（>100°C）（オーブン、乾燥機、キルン） | シールド形（ZZ）＋高温グリース、またはFKMシール付き | NBRシールは100°C超で使用できず、シールド＋ポリウレアグリースはFKMシールより安価な場合が多い |
| 高速（カタログ限界の70%超）（スピンドル、タービン、歯科用ハンドピース） | シールド形（ZZ）または開放形＋ラビリンス | シール摩擦による発熱が大きいため、外部シールが望ましい |
| 保守頻度が低い（遠隔機器、ソーラートラッカー、接近困難な位置） | シール形（2RS） | 再給脂できない場所でも、シールが軸受の有効寿命にわたってグリースを保持する |
カタログより： ANDEの6205-2RSは、100°Cまでの連続使用に対応するNBRシールを使用し、熱膨張によって普通すきまのシール形軸受に予圧がかかる用途向けにC3すきまも選択できます。C3仕様の価格はCNすきまに比べて約8〜12%高くなります。
よくある質問
Q：シール形軸受に再給脂できますか？
可能ですが、定期メンテナンスとしては推奨されません。片側のシールを外し、内部空間の25〜35%を目安にグリースを補充してから、シールを再装着します。リスクとして、作業中の異物侵入とシール損傷があります。ほとんどの用途では、軸受を交換する方が適切です。新品の6205-2RSは、慎重なグリース補給の作業時間コストより安価です。
Q：シールド形軸受は防水ですか？
いいえ。シールドと内輪の間にある0.1〜0.3 mmの半径方向すきまから水が侵入します。Cantleyの1977年の研究では、潤滑剤中の遊離水により軸受疲労寿命が約50%低下しました（Cantley、ASLE Transactions）。湿潤環境ではシール形（2RS）を指定するか、別のシールを備えた軸受箱内でシールド形を使用してください。
Q：シール形軸受はシールド形軸受より長持ちしますか？
異物の多い環境では、はい。4倍以上の改善が現場で広く報告されています。定期的に再給脂できる清浄環境では、シールド形軸受はグリースを更新できるため、シール形軸受と同等かそれ以上の寿命に達します。
Q：軸受呼び番号の2RSとZZは何が違いますか？
ZZ（または2Z）は、半径方向すきまのある2枚の非接触金属シールドを示します。2RS（または2RSR、DDU、LLU）は2枚のゴム接触シールを示します。補助記号はメーカー（SKF、NSK、NTN、FAG）により異なりますが、各区分の原理は同じです。密封形式の補助記号はABEC精度等級とは別であり、6205-2RSにはABEC 1もABEC 5もあります。シールによって公差等級は変わりません。
Q：食品加工にはシール形軸受とシールド形軸受のどちらを使うべきですか？
シール形、特にFDA 21 CFR 177.2600に準拠するFKM（Viton）シールを使用してください。シールは軸受への異物侵入と製品への潤滑剤漏出の両方を防ぎます。食品環境でシールド形軸受を使用すると、すきまからグリースが移動し、製造ラインを汚染するおそれがあります。
まとめ
シール形とシールド形の選定は、0.1〜0.3 mmのすきまがあっても問題ないほど使用環境が清浄かで判断できます。
- 粉塵、水分、またはプロセス流体が存在する場合 — シール形（2RS）を選択。40%の速度低下と有限のグリース寿命を受け入れる代わりに、最大4倍の長寿命を得ます。
- 環境が清浄で、回転速度が重要かつ定期給脂できる場合 — シールド形（ZZ）を選択。カタログ記載の回転速度を使用でき、摩擦増加が小さく、潤滑剤を更新できます。
- 温度が100°Cを超える場合 — FKMシールへ変更するか、高温グリースを封入したシールド形を選択。シールドと特殊グリースの組合せが安価な場合もあります。
清浄な用途に過剰な密封を施さず、異物の多い環境では保護不足を避けてください。密封形式は環境に合わせて選び、玉軸受の用途で実際に想定される粉塵、水分、温度、回転速度を仕様決定前に把握してください。
シール形またはシールド形の選定については、ANDE Bearingにお問い合わせください。深溝玉軸受の6000〜6300シリーズで、NBR、HNBR、FKMシール仕様とシールド仕様を供給しています。
