CN101473010A - 密封材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的密封材料用于密封高压气体供给设备中所使用的阀或配管，由含有磁性粒子的高分子材料形成。另外，判定本发明的密封材料的劣化、损伤的方法中，使用上述密封材料作为用于密封高压气体供给设备中的阀或配管的密封材料，测定该密封材料的磁力，由此判定密封材料的劣化、损伤。

Description

密封材料
技术领域
本发明涉及用于阀、配管等的密封材料。另外，本发明涉及使用该密封材料，由磁性粒子的磁力变化判定该密封材料的因热造成的劣化或损伤的方法。
本申请基于2006年6月20日在日本申请的日本专利申请2006-169901号主张优先权，将其内容合并于此。
背景技术
用于高压气体供给设备的阀、配管的密封材料，如果长期使用则有可能产生由于阀的开关产生的磨损或因绝热压缩等引起的配管内气体温度上升而造成的劣化、损伤。为此，如日本特开平11-344119号公报所公开，正在开发使用热劣化少的金属性无纺布的耐热性垫圈等。
另一方面，聚四氟乙烯(PTFE)或聚三氟氯乙烯(PCTFE)等高分子材料类密封材料由于与金属密封材料相比，具有弹性并富有复原性，密封性良好，被广泛用于该用途中。
然而，这些高分子材料类密封材料如果用于高压气体供给设备的阀、配管，则由于因阀的急剧开关时的绝热压缩引起的配管内气体温度上升而受到热劣化、热损伤。这种热劣化、热损伤在高压气体为氮气、稀有气体等惰性气体时也产生，但特别是在操作氧气、氟气、氯气、N2O、NF3等助燃性气体的高压气体供给设备的阀、配管中产生的可能性高。
作为检查高分子材料类密封材料的因热造成的劣化、损伤的方法，定期地拆卸检查进行确认或者利用基于操作者经验的方法来确认阀的转矩异常或阀中的漏气。利用这种方法时，不仅检查花费时间，而且对密封材料的因热造成的劣化、损伤的发现几率也低，很难说是有效的。
专利文献1：日本特开平11-344119号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于，得到一种不用拆卸阀、配管就可以简单且有效地判定劣化、损伤的密封材料，以及使用该密封材料判定劣化、损伤的方法及高压气体供给设备。
为了解决上述问题：
本发明的第一方式为一种密封材料，用于密封高压气体供给设备中所使用的阀或配管，由含有磁性粒子的高分子材料形成。
本发明的第二方式为一种判定密封材料的劣化、损伤的方法，其中，使用上述第一方式的密封材料作为用于密封高压气体供给设备中的阀或配管的密封材料，测定该密封材料的磁力，由此判定密封材料劣化、损伤。本发明中，所述阀或配管的材质优选为非磁性金属。
本发明的第三方式为一种高压气体供给设备，其中，阀或配管的材质为非磁性金属，对这些阀或配管使用上述第一方式的密封材料。
根据本发明，对于用于阀、配管的密封材料的劣化、损伤，预先对密封材料施加磁场使磁性粒子磁化，测定该密封材料中的磁性粒子的磁力变化，由此不用拆卸阀、配管就可以确认密封材料有无劣化、损伤。
附图说明
图1为表示本发明的判定方法中使用的装置的概略结构图。
符号说明
1、阀    3、磁性线圈体    4、磁性测定器
具体实施方式
本发明的密封材料为将磁性粒子添加、分散到高分子材料中而形成的材料。作为这里的高分子材料，为耐热性、机械性强度、耐化学品性优异的热塑性聚合物，具体地说，使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、尼龙66、四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯·六氟丙烯共聚物、四氟乙烯·乙烯共聚物、氟橡胶等。
另外，作为本发明所使用的磁性粒子，可以使用金属或氧化物的铁酸盐、铬铁矿、水锰矿、石榴石型氧化物、六方晶磁铁铅矿类氧化物(含有Fe3+离子和2价金属离子Mn2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+等的氧化物，根据结构有M型、W型、Y型、Z型等)、或者金属互化物(金属元素之间以整数比的比例键合的化合物)等磁性体。磁性体的平均粒径通常为10nm～100μm，优选为10nm～10μm，更优选为100nm～10μm。
该磁性粒子相对于高分子材料的配合量若为维持作为密封材料的功能且用后述的检测方法可以测定密封材料的磁场强度的范围即可。作为具体的配合量范围，相对于高分子材料100重量份，为5～50重量份，优选为10～25重量份。通过在该配合量的范围内使用磁性粒子，可以充分地测定密封材料的磁场强度。
密封材料的制造通过下述方法等进行，该方法为：在粒状或粉末状的高分子材料中混合规定量的磁性粒子，将该混合物通过注射成型法等成型法成型为例如环状等形状的密封材料。另外，为了提高机械性强度，也可以将玻璃纤维、碳纤维等增强纤维分散、存在于密封材料中。
通常，磁性体具有如果被加热到某温度以上则失去磁性的特性，将该温度称为“居里温度”。
本发明利用该磁性体的特性。即，若密封材料含有磁性粒子则因为密封材料受到居里温度以上的热时、磁场强度就会降低，通过在常温下测定该磁场强度，可以判定密封材料是否受到居里温度以上的热，是否受到热劣化或热损伤。
表1至表7中，表示了各种金属、铁酸盐、金属互化物等的居里温度。由这些表可知，存在有居里温度为120℃附近的磁性粒子到居里温度超过500℃的磁性粒子。因为高分子材料的燃点通常为500℃以下，所以有必要选择居里温度为高分子材料的燃点以下的磁性粒子。
[表1]
 
物质 居里温度[℃]
Fe:铁Co:钴Ni:镍 7671122355
[表2]
 
铁酸盐(MFe2O4) M2+ 居里温度[℃]
铁酸锰铁酸镁铁酸铜(急冷)铁酸钴伽马·铁酸盐铁酸镍铁酸锂 MnMgCuCoγ-Fe2O3NiLi 300440455520575585670
[表3]
 
金属R3+ 居里温度[℃]
Y:钇Sm:钐Eu:铕Gd:钆Tb:铽Dy:镝Ho:钬Er:铒Tm:铥Yb:镱Lu:镥 287305293291295290294283276275266
[表4]
 
种类 物质 居里温度[℃]
M型M＝BaFe12O19 BaMPbMSrMCaMNa0.5La0.5MAg0.5La0.5M 450452460445440±10435
W型W＝BaM’2Fe16O27(M’＝M2+:2价金属离子) Mn2WFe2WNiFeWZnFeWNi0.5Zn0.5FeW 415455520430450
Y型Y＝BaM’2Fe12O22(M’＝M2+:2价金属离子) Mn2YCo2YNi2YMg2Y 290340390280
Z型Z＝Ba3M’2Fe24O41(M’＝M2+:2价金属离子) Co2ZCu2ZZn2Z 410440360
[表5]
 
物质 居里温度[℃]
Zr3Fe2HfFe2FeBe2YFe2CeFe2SmFe2GdFe2DyFe2HoFe2ErFe2TmFe2 315318550277605401540390335200340
YCo5LaCo5CeCo5FrCo5SmCo5Sm2Co17Gd2Co17Th2Co17ThCo5Th2Fe7ThFe3 648567374612724647657780142297152
Ni13MnFeCoNi13FeCrPt3FePdFePd3Fe3PtFePt 4771117710414476256157477
[表6]
 
种类 物质 居里温度[℃]
硼化物 Co3BCo2BFe2BMnBFeBCo20Al3B6Co21Ge2B6Mn3SiB2 474160742305325133238125
碳化物 Fe3CFe2C(晶体结构：六方晶)Fe2C(晶体结构：斜方晶)Co2Mn2C 210380247460
硅化物 Fe3SiCo2Mn2Si 550712
氮化物 Mn4NFe4NFe8NMn4N0.75C0.25Mn4N0.5C0.5Fe3NiNFe3PtNFe2N0.78 465488300577626760367125
磷化物 Fe2.4Mn0.6PFe3PFe2.25Ni0.75PFe2.4Mn0.6P 407443252397
[表7]
 
种类 物质 居里温度[℃]
Sb化合物 MnSbCoMnSbNiMnSbPdMnSbNi1.6MnSbNi2.0MnSbNiCoSb 313217477227197137557
Al化合物 Fe3AlCu2MnAl 477337
In化合物 Mn3InCu2MnIn 310227
Ge化合物 Fe3Ge(六方晶)Fe3Ge(立方晶)FeNiGeMn3.4Ge 367487497597
Sn化合物 Fe3SnFe1.67SnFe3Sn2NiCoSnCo2MnSn 470280339557538
硫化物 Fe7S8CuCr2S4Fe3S4 305147307
Se化合物 Fe7Se8CuCr2Se4 176187
[表8]
Figure A200780022693D00101
表8中表示了主要的高分子材料的燃点。根据该表8，即使是耐热性最高的聚四氟乙烯，也形成与居里温度为500℃以下的磁性粒子的组合。
上述高分子材料的热劣化温度例如为450℃时，使用添加有居里温度为450℃的磁性粒子的密封材料。于是，在密封材料的磁场强度降低时，密封材料受到450℃以上的受热过程，由此可以推定受到热劣化或热损伤。
另外，高分子材料的热劣化温度例如为350℃时，使用添加有居里温度为350℃的磁性粒子的密封材料。于是，在密封材料的磁力降低时，可以推定密封材料受到350℃以上的温度的受热过程。
判定本发明的密封材料的劣化、损伤的方法如下：使用上述密封材料作为用于密封高压气体供给设备中的阀或配管的密封材料，测定该密封材料的磁场强度，通过该磁场强度变化来判定密封材料的因热造成的劣化、损伤。
例如，将装配有上述密封材料的阀与高压气体供给设备的配管系统相连接，在供使用前预先测定并记录阀的密封材料的磁场强度。在供使用后定期检查高压气体供给设备时测定来源于阀的密封材料的磁场强度。在该测定时，有必要预先使测定位置相同。
而且，所测定的磁场强度大幅度地、具体地说降低至供使用前的测定值的1/2～1/10时，判断出密封材料受到添加在其中的磁性粒子的居里温度以上的温度的受热过程，从而推定密封材料有可能受到热劣化、热损伤。另外，如果完全不能检测出磁性，则推定密封材料本身功能消失。这种情况下，根据需要更换密封材料。
而且，即使在配管上装配上述密封材料时，进行同样处理也可以推定密封材料的热劣化、热损伤。
此判定方法中当然有必要使用由除了铁酸盐类不锈钢以外的不锈钢、铝合金、铜合金等非磁性金属形成的阀、配管，以不对来源于密封材料的磁性变化的检测产生不良影响。
这样，利用本发明的判定方法时，不用拆卸阀、配管就可以推定密封材料有无劣化、损伤。
图1表示该判定方法中使用的测定装置的一例。
图1中，符号1表示阀。该阀1为周知结构的开关阀、为铜合金制，作为该阀1的密封材料，使用本发明的密封材料。该阀1与配管2、2相连接，构成高压气体供给设备的一部分。
在该阀1的外部配置有与其接近并在阀1的下部的磁性线圈体3。该磁性线圈体3具有半圆筒状的底部31、设置在该底部31的长度方向两端位置上的一对半圆状可动臂部32、32和设置在所述底部31一侧部上的按压部34。
所述按压部34构成为通过未图示的弹簧在经常关闭方向上对可动臂部32、32施力，通过对其按压，可动臂部32、32打开。另外，夹入配管2、2，从而可以在底部31的中央部分固定阀1。另外，所述底部31内置有感应线圈和耦合线圈。
该磁性线圈体3与磁性测定器4相连接。该磁性测定器4具有用于使电流流通磁性线圈体3的感应线圈形成磁场的电源部，和用所述耦合线圈检测出在该形成的磁场内存在所述密封材料时产生的电动势、测定该感应电压的测定部。
而且，在阀1供使用前，如图1所示，将磁性线圈体3装配在阀1上，预先通过磁性测定器4测定因阀1内密封材料中的磁性粒子产生的磁场强度，并记录该值。
接着，在阀1供使用后的定期检查等时，将磁性线圈体3配置在阀1的相同位置上，通过磁性测定器4测定因磁性粒子产生的磁场强度。
而且，所测定的磁场强度大幅度地、具体地说降低至供使用前测定值的1/2～1/10时，判断出密封材料受到添加在其中的磁性粒子的居里温度以上的温度的受热过程，从而推定密封材料有可能受到热劣化、热损伤。
本发明的高压气体供给设备中，作为构成高压气体供给设备的阀、配管，使用由不锈钢、铝合金、铜合金等非磁性金属形成的阀、配管，作为阀、配管的密封材料，使用由分散有上述磁性粒子的高分子材料形成的密封材料。
产业上的可利用性
根据本发明，不用拆卸阀、配管就可以推定密封材料有无劣化、损伤，从而可以降低设备维护所需费用成本。因此，本发明在产业上是有用的。

Claims (4)

1、一种密封材料，用于密封高压气体供给设备中所使用的阀或配管，由含有磁性粒子的高分子材料形成。
2、一种判定密封材料的劣化、损伤的方法，其中，使用权利要求1所述的密封材料作为用于密封高压气体供给设备中的阀或配管的密封材料，测定该密封材料的磁力，由此判定密封材料的劣化、损伤。
3、根据权利要求2所述的判定密封材料的劣化、损伤的方法，其中，所述阀或配管的材质为非磁性金属。
4、一种高压气体供给设备，其中，阀或配管的材质为非磁性金属，对这些阀或配管使用权利要求1所述的密封材料。
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