CN100376826C - 压盖填料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压盖填料，其特征在于水溶胀矿物质是粘附或浸渍入压盖填料基底材料的表面内或是内部部分。水溶胀矿物质优选水溶胀云母。即使在滑动表面上起润滑作用的内部流体或喷射流体的泄漏量比常规实例少时，该压盖填料也很难引起胶住，并能呈现出良好的密封性能。

Description

压盖填料
技术领域
本发明涉及一种压盖填料，尤其涉及一种用于密封旋转和往复式装置诸如泵的轴部分的压盖填料。
发明背景
用于密封旋转和往复式装置诸如泵的轴部分的压盖填料需要具有良好的密封性能。
在旋转和往复式装置中，当轴在运转时，轴和压盖填料的接触部分是滑动的，而且接触面必须要保持润滑性能。仅用润滑油或浸渍在压盖填料中的类似物不足以保持润滑性能。因此，通常是通过调节填料箱紧固螺栓的紧固压力，产生的内部流体或喷射液体适当地漏泄至轴和压盖填料的接触面上，使液体流至接触面上，从而保持润滑性能。
考虑到密封性能，泄漏量最好应是减少的。但是，如果泄漏量太少了，压盖填料的附着部分会产生热量而使摩擦力迅速增加。
当压盖填料和轴的摩擦力大于装置的功率时，轴的运转会停止。
当装置的功率大于摩擦力时，会出现一种现象，即，由于摩擦力使压盖填料产生异常摩擦，或由于热量的产生使浸渍在压盖填料中的润滑油粘度降低，从而使润滑油大量流出，导致泄漏量的异常增加。(本发明中将该现象称为“胶住”)。
因此，要求用于旋转和往复式装置的压盖填料当泄漏量较小时应很难引起胶住，而且还应具有良好的密封性能。
用于旋转和往复式装置的压盖填料的已有技术，已知的是可通过编织石棉、碳纤维、无机纤维、有机纤维或类似物，以及通过使用氟树脂粒子、不同的石蜡、固体润滑剂诸如石墨或云母来获得压盖填料，此外，用低粘度的含油量来作为浸渍剂(浸渍材料)。
当使用油型润滑油、氟树脂或类似物的压盖填料被用作水型液封时，会产生一个问题，即由于拒水性从而很难在接触面上形成均匀的润滑油膜，而且必须增加泄漏量以保持润滑性能。
日本专利公开发布号57-103974发表了一种用于密封水型流体时摩擦系数会降低的压盖填料，通过利用亲水树脂和润滑保持材料的混合物作为用于压盖填料的浸渍材料，用聚乙二醇、聚丙烯酸树脂或类似物作为亲水树脂，用氟树脂粒子、石蜡或类似物作为润滑保持材料，
但是，这些亲水树脂会洗脱进水中。因此，在使用较长一段时间后，会产生压盖填料的亲水性恶化这个问题。
美国专利号4,256,806规范发表了一种用于形成压盖填料所用的纱线的技术，纱线通过用作浸渍和润滑材料的氟树脂、石墨和润滑油的混合物来形成，而不是通过由纤维材料诸如石墨组成的纱线与浸渍材料和润滑材料一起浸渍来形成。通过编织纱线而形成的压盖填料具有良好的柔软性和润滑性能，而且接触面上所产生的热量可以通过石墨的导热性而迅速扩散至外界，因此很难引起胶住，并能呈现出非常良好的密封性能。
此外，在使用中还进行了改进，用石墨来防止易于流出。
可是，当有损耗产生时，石墨仍有可能会流出。因此，会出现一个问题，即在不希望流体污染的情况下，压盖填料的应用会有一定的难度。
发明目的
本发明是为了解决上面所描述的各问题，并提供一种用于旋转和往复式装置的、能长期保持良好密封性能的，以及可以防止内部流体被污染的压盖填料，即使在它用作水型流体的轴封部分时也不会被污染。
发明内容
本发明所涉及的压盖填料的特征在于水溶胀矿物质粘附或浸渍入压盖填料基底材料的表面或内部部分。
本发明中，水溶胀矿物质优选应当粘附到至少压盖填料基底材料的表面且粘附量应当等于或大于0.01μg/cm2。
本发明中，水溶胀矿物质应优选水溶胀云母。
根据本发明，能容易地提供一种用于旋转和往复式装置的、能长期不会引起胶住的，并能保持良好密封性能和不会污染流体的压盖填料，即使当它用作水型流体的轴封部分时也不会污染流体。
优选的具体实施方式
下面对本发明所涉及的压盖填料进行了特别描述。
<压盖填料>
在本发明所涉及的压盖填料中，水溶胀矿物质是粘附或浸渍入压盖填料基底材料的表面或内部部分。
水溶胀矿物质所在的压盖填料部分尽管根据生产方法而有所不同即压盖填料与哪种水溶胀矿物质相混合，且不是无条件决定的，但它应位于压盖填料基底材料的表面或内部(即：基底材料的内部部分和基底材料表面的附近)。
如果本发明所涉及的加入了水溶胀矿物质的压盖填料被用作往复式装置的旋转和往复部分中的密封部分(密封部分)，往复式装置中用的是水型流体，当装置的轴和压盖填料之间产生滑动阻力(剪切力)时，由于水溶胀矿物质的触变性能，压盖填料表层的流度会增大。结果可能很难引起胶住，并能呈现出良好的密封性能，即使将内部流体的泄漏量或是用于降低滑动阻力或类似力的加入或喷射液体量设置得小于本发明的压盖填料的常规量。
<水溶胀矿物质>
本发明中，水溶胀矿物质的实施例包括水溶胀云母、绿土、蛭石、膨润土及类似物。
这些水溶胀矿物质可以单独使用或是两种或多种混合使用。
在这些水溶胀矿物质中，优选水溶胀云母(人造云母)，因为通过利用它的平滑性能和耐热性，从而能提高压盖填料滑动面内的润滑性能，并能改进压盖填料的耐热性。
本发明中，优选的水溶胀云母应具有刻度形状且其平均粒度(D50，测量方法和装置：激光衍射和散射法，MT3300EL，由Nikkiso有限公司制造)为2～10微米，散装比重(毛体积比重)为2～3。
水溶胀云母(人造云母)是高纯度的氟型云母，具有刻度形状，与天然云母有着相同的晶体结构，主要原料为滑石，并含有溶胀在水中的、作为有粘度的微晶分散溶液的“SOMASIF(ME100)”[由CO-OP化学有限公司制造，平均粒度为5～7微米，真比重为2.6，粘度(用Brookfield回转式粘度计在7％分散溶液中测量，每分钟转数值为6)]为4000～8000[mpa·s]和800～1600[mPa·s](类似地，每分钟转数值为60)。
水溶胀云母与普通云母间有如下各方面的差别。
1、水溶胀云母有胶体形成能力，而且当它分散到水中时呈现出触变性能。
2、通过使溶胶流入盘中并干燥溶胶而能形成薄膜。
在本发明中，当压盖填料是通过将水溶胀矿物质粘附至组成压盖填料的压盖填料基底材料的表面而获得时，水溶胀矿物质最好应粘附在基底材料的表面，数量为0.01μg/cm2或更多，更优选0.05μg/cm2或更多，因为压盖填料很难引起胶住并能呈现出良好的密封性能。
此外，当压盖填料是通过在以下述方法制造压盖填料的过程中加入水溶胀矿物质而获得时，例如，
压盖填料是这样制得的：将纱线(混纺纱)浸渍在浸渍溶液中，含有水溶胀矿物质的浸渍剂和润滑材料在浸渍溶液中熔融、溶解或分散，并将浸渍剂和润滑材料浸渍至纱线中(初次浸渍)，然后将它们编织形成编织绳，并，
进一步将含有浸渍剂和润滑材料的浸渍溶液浸渍并粘附(二次浸渍)在编织绳中，这样就获得了压盖填料，并工具需要将它们干燥。
这样获得的压盖填料中所含有的水溶胀矿物质量通常最好应为5～30重量％，优选10～15重量％。
在生产方法中，用在初次浸渍溶液中不含有水溶胀矿物质、而只在二次浸渍溶液中含有水溶胀矿物质的材料制得压盖填料，或是编织不进行初次浸渍而只经过二次浸渍的纱线而制得压盖填料。
这样获得的压盖填料中所含有的水溶胀矿物质量通常最好应为0.1～10重量％，优选0.5～5重量％。
此外，如果用于压盖填料形成物的纱线没有如所描述的那样处理成绳样而是处理成混合物样，纱线中混合有水溶胀矿物质，含有浸渍剂和润滑材料诸如膨胀石墨或聚四氟乙烯，并含有用于压盖填料基底材料(用于纱线)的纤维组分，根据需要直接模制并处理成环、粒子或类似物，由此而制得压盖填料。
这样获得的压盖填料中所含有的水溶胀矿物质量通常最好应为3～95重量％，优选5～40重量％。
通过编织由有机纤维、碳纤维、无机纤维、膨胀石墨、树脂膜或类似物组成的纱线，并将编织的纱线处理成绳状，而获得本发明所涉及的压盖填料，而且在绳状编织产物中，除了水溶胀矿物质之外，压盖填料还含有浸渍剂和润滑材料诸如聚氟乙烯粒子、石墨或润滑油。
此外，通过将浸渍剂和润滑材料诸如膨胀石墨、聚四氟乙烯或润滑油与水溶胀矿物质一起置入金属铸模和类似物种，并将它们模制和处理以形成环状或类似形状，而获得本发明所涉及的压盖填料。如果需要，还可以含有基底材料纤维或是类似物。
压盖填料基底材料指的是不含有水溶胀矿物质的常规的压盖填料或类似物，因此其生产方法没有特别限制。
发明效果
当本发明所涉及的压盖填料粘附在处理水型流体的旋转和往复式装置上并使用时，即使在滑动面上起润滑作用的内部流体或喷射流体的泄漏量比常规实例少时，也很难引起胶住，并能呈现出良好的密封性能。
实施例
特别根据实施例对本发明所涉及的压盖填料和制造方法进行描述，发明并不限于这些实施例。
实施例1
混纺纱[I](含有50重量％的石棉和50重量％的间位类型的芳族聚酰胺纤维)与聚四氟乙烯粒子的水分散体(“POLYFLON D-1”由DAIKIN工业公司制造)浸渍在一起，并将其干燥，这样获得含有70重量％的混纺纱和30重量％的聚四氟乙烯粒子(总量为100重量％)的纱线[I]。
将95重量份的水加入5重量份的水溶胀矿物质(“SOMASIF(ME100)”，由CO-OP化学有限公司制造)中，并搅拌，这样就获得了表面处理溶液[I]。
将纱线[I]编入8-导纱器的编织物中，这样获得了厚度大约为8毫米的绳状编织绞线[I]。
将编织绞线[I]浸入聚四氟乙烯粒子的水分散体(“POLYFLON D-1”，由DAIKIN工业公司制造)中，然后再进行干燥，这样获得了含有60重量％混纺纱和40重量％聚四氟乙烯粒子(总量为100重量％)的压盖填料基底材料，其散装密度为1.4克/米3。
将该压盖填料基底材料浸入表面处理溶液[I]中，然后再干燥，这样就获得了粘附在表面的含有0.05微克/厘米2(粘附量：2.6微克/米)的水溶胀矿物质的压盖填料。
剪切此压盖填料，并在金属模具中进行压缩和模制，这样就制成了一个内径35毫米、外径51毫米、高度8毫米的多孔盘状压模制品(模制产品)。
将这样制造出来的4个压模制品粘附在旋转泵的旋转轴主部分(旋转轴直径为35毫米，主部分的内径为51毫米)上，并在旋转速度为1800转/分钟、排放压力为0.4Mpa的条件下，水被泵送过泵时，测量最小泄漏量，该最小泄漏量不会产生胶住现象。随后所测得的最小泄漏量为2.0cc/分钟。
所测得的结果或类似值一起显示在表1中。
实施例2
将5重量份的水溶胀矿物质(“SOMASIF(ME100)”，由CO-OP化学有限公司制造)加入95重量份的聚四氟乙烯粒子的水分散体(“聚四氟乙烯树脂D-1”，由DAIKIN工业公司制造)中，并搅拌，这样就获得了浸渍溶液[I]。
将编织绞线[I]浸入浸渍溶液[I]中，然后再进行干燥，这样就获得了含有59.5重量％混纺纱、39.3重量％聚四氟乙烯粒子、1.2重量％水溶胀矿物质(总量为100重量％)的压盖填料，其散装密度为1.4克/米3。
剪切此压盖填料，并在金属模具中进行压模，这样就制成了一个内径35毫米、外径51毫米、高度8毫米的多孔盘状压缩和模制产物(模制的产品)。
将这样制造出来的4个压模产品粘附在旋转泵的旋转轴主要部分(旋转轴直径为35毫米，主要部分的内径为51毫米)上，并在旋转速度为1800转/分钟、排放压力为0.4Mpa条件下，水被泵送过泵时，测量最小泄漏量，该最小泄漏量不会产生胶住现象。随后所测得的最小泄漏量为2.0cc/分钟。
所测得的结果或类似值一起显示在表1中。
实施例3
将45重量份的液体石蜡和5重量份的水溶胀矿物质(“SOMASIF(ME100)”，由CO-OP化学有限公司制造)加入50重量份的聚四氟乙烯粒子的水分散体(“聚四氟乙烯D-1树脂”，由DAIKIN工业公司制造)中，并搅拌，这样就获得了浸渍溶液[II]。
将编织绞线[I]浸入浸渍溶液[II]中，然后再进行干燥，这样就获得了含有59.5重量％混纺纱、31.2重量％聚四氟乙烯粒子、8.4重量％液体石蜡和0.9重量％水溶胀矿物质(总量为100重量％)的压盖填料，其散装密度为1.4克/米3。
剪切此压盖填料，并在金属模具中进行压模，这样就制成了一个内径35毫米、外径51毫米、高度8毫米的多孔盘状压模产物(模制的产品)。
将按照与实施例1相同的方法而制得的模制产品粘附在旋转泵的旋转轴主要部分上，在不会产生胶住现象时测得的最小泄漏量为1.0cc/分钟。
结果一起显示在表1中。
对比实施例1
将编织绞线[I]浸入聚四氟乙烯粒子的水分散体(“聚四氟乙烯树脂D-1”，由DAIKIN工业公司制造)中，然后再进行干燥，这样就获得了含有59.5重量％混纺纱、40.5重量％聚四氟乙烯粒子(总量为100重量％)的压盖填料，其散装密度为1.4克/米3。
剪切此压盖填料，并在金属铸模中进行压缩和模制，这样就制成了一个内径35毫米、外径51毫米、高度8毫米的多孔盘状压缩和模制产物(模制的产品)。
将按照与实施例1相同的方法而制得的模制产品粘附在旋转泵的旋转轴主要部分上，在不会产生胶住现象时测得的最小泄漏量为7.5cc/分钟。
结果一起显示在表1中。
对比实施例2
将50重量份的液体石蜡加入50重量份的聚四氟乙烯粒子的水分散体(“聚四氟乙烯D-1树脂”，由DAIKIN工业公司制造)中，并搅拌，这样就获得了浸渍溶液[III]。
将编织绞线[I]浸入浸渍溶液[III]中，然后再进行干燥，这样就获得了含有59.5重量％混纺纱、31.2重量％聚四氟乙烯粒子和9.3重量％液体石蜡(总量为100重量％)的压盖填料。
剪切此压盖填料，并在金属铸模中进行压缩和模制，这样就制成了一个内径35毫米、外径51毫米、高度8毫米的多孔盘状压缩和模制产物(模制的产品)。
将按照与实施例1相同的方法而制得的模制产品粘附在旋转泵的旋转轴主要部分上，在不会产生胶住现象时测得的最小泄漏量为4.0cc/分钟。
结果一起显示在表1中。
表1
  最小泄漏量，cc/分钟   胶住时的情况   胶住后的情况
 实施例1   2.0   温度逐渐升高   在温度稳定后，泄漏量可以再调节。
 实施例2   2.0
 实施例3   1.0
 对比实施例1   7.5   温度骤然升高   泄漏量不会减少至胶住之前的量。
 对比实施例2   4.0
工业适用性
根据上面的详细描述，本发明所涉及的压盖填料有水溶胀矿物质粘附或浸渍在压盖填料基底材料的表面或内部，在长时期内不会引起胶住，能保持良好的密封性能，并且不会污染流体，即使当压盖填料用作水型流体的轴封部分时。因此，本发明的压盖填料可用于密封旋转和往复式装置诸如组成各种机器和工具及医疗器械的泵的轴部分。

Claims (2)

1.一种压盖填料，其中水溶胀矿物质粘附或是浸渍入压盖填料基底材料的表面或内部部分，
其中当所述的水溶胀矿物质粘附到至少压盖填料基底材料的表面时，粘附量等于或大于0.01μg/cm2。
2.如权利要求1所述的压盖填料，其中所述的水溶胀矿物质是水溶胀云母。
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