JP2001032944A - グランドパッキン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張黒鉛系編組パッキンからの漏れを有効
に防止し、良好なシール性を保持することができる膨張
黒鉛系グランドパッキンを提供する。 【解決手段】 中芯部材１の周りを、膨張黒鉛製テー
プの周囲を補強繊維で被覆した編み糸２を複数本用いて
編組はい紐状体３とするグランドパッキンにおいて、前
記中芯部材１を繊維、ゴム、充填材を含む混合物で形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブ等の機器の
スタフィングボックス内に装填し、バルブステムからの
流体の漏れを防止する等の用途に使用されるグランドパ
ッキンの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、バルブステムあるいは回転軸（以
下、軸と称する）からの漏れを防止するために使用する
パッキンとしては、石綿繊維やカーボン繊維等の耐熱繊
維を八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組し、潤滑
剤等を含浸させるか表面処理を行うかした、いわゆる編
組パッキンが多く使用されている。

【０００３】上記編組パッキンは、耐熱性・耐薬品性・
耐摩耗性等が優れているために現在でも広く使用されて
いるが、近時、環境問題に対する意識の高まり等から微
少な漏れも問題とされるようになり、シール性の良い膨
張黒鉛を主原料として用いるパッキン（以下、膨張黒鉛
系パッキンと称する）が使用されるようになってきてい
る。

【０００４】前記膨張黒鉛系パッキンには種々のタイプ
があるが、最も一般的なものは、膨張黒鉛製シートを所
定の幅にスリットして得たテープ状素材を成形用金型内
に渦巻き状または同心円状に配置した後、これを縦方向
に圧縮成形加工して得られたリング状グランドパッキン
である。

【０００５】また、別の構造の膨張黒鉛系パッキンとし
て、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテ
ープ状素材の周囲を補強繊維で袋編みするなどの方法
で、膨張黒鉛と補強繊維とを複合させた編み糸を作り、
これを八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組して紐
状体を構成することで、様々な軸径に合わせて所定の長
さに切断して使用できるような編組タイプも最近使われ
ている。

【０００６】そして、上記タイプの膨張黒鉛系編組パッ
キンの場合、パッキンを装着するスタフィングボックス
の大きさに合わせて、種々の寸法の紐が用意されている
が、寸法の大きなものは、中芯部材の周囲を膨張黒鉛と
補強繊維とを複合させた編み糸で袋編みする方法で製造
されるものが多用されている。

【０００７】上記中芯部材としては、膨張黒鉛と補強繊
維からなる編み糸を束ねたものや編組したもの、あるい
は無機繊維や有機繊維を束ねたものや編組したものがあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記中
芯部材は弾力性がないことから、中芯部材と編み糸との
間に隙間が生じ易く、パッキンのシール性が低下すると
いう問題がある。

【０００９】本発明の目的は、以上の問題点に鑑みてな
されたもので、膨張黒鉛系パッキンからの漏れを有効に
防止でき、製造が容易で安価に製造できる膨張黒鉛系パ
ッキンを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、中芯部材の周りを、膨張黒鉛製
テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用い
て編組するグランドパッキンにおいて、前記中芯部材が
繊維、ゴム、充填材を含む混練物よりなることを要旨と
している。

【００１１】請求項２の発明は、上記中芯部材がフィブ
リル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１
０重量％、充填材が８０重量％以上を含む混合物よりな
ることを要旨としている。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記充填材として鱗状黒鉛が４０〜７０重量％含ま
れることを要旨としている。

【００１３】請求項４の発明は、フィブリル化したアラ
ミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填
材が８０重量％以上含まれる、繊維、ゴム、充填材等で
構成された棒状成形物からなる中芯部材の周りを、膨張
黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数
本用いて編組し、紐状としたものをリング状に加圧成形
加工したことを要旨としている。

【００１４】本発明の中芯部材を用いたグランドパッキ
ンにおいて、繊維としてフィブリル化したアラミド繊維
を用い、ゴム、充填材を上記範囲にすることにより、２
００℃以上の高温で使用する場合でも、その他の繊維を
使用した時と比較して、中芯部材と編み糸の間に隙間が
発生しなくなり、加熱後のシール性が低下するというこ
ともなくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の基本的な実施の形態とし
ては、例えば図１に示すように、中芯部材１は、繊維、
ゴム、充填材等で構成される。さらに好ましい実施の形
態としては、フィブリル化したアラミド繊維が２〜６重
量％、ゴムが３〜１０重量％、鱗状黒鉛が４０〜７０重
量％、その他の充填材が４０〜１０重量％以上含まれる
混練物を押し出し加工して得た棒状成形物からなる中芯
部材１の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で
被覆した編み糸２を複数本用いて編組して紐状グランド
パッキン３を構成する。

【００１６】ここで用いる繊維としてはフィブリル化し
たアラミド繊維以外に、ロックウール、カーボン繊維、
ガラス繊維、セピオライト、セラミック繊維、溶融石英
繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、
アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素
繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウォラストナイト、ウィ
スカー、ボロン繊維、金属繊維等の無機繊維や芳香族ポ
リアミド繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊
維、ポリエステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊
維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊
維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオ
ロカーボン系繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊
維等の有機繊維を用いることができる。

【００１７】ゴムとしては、、アクリロニトリルブタジ
エンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、ア
クリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジ
エンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチル
ゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン
化ポリエチレン、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレ
ン、塩化ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリ
ルイソプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等があ
る。

【００１８】充填材としては、鱗状黒鉛のほかに、土状
黒鉛、膨張黒鉛、バーミキュライト、タルク、マイカ等
がある。なお、製造性を向上させるために、クマロン樹
脂、フェノールペンテル樹脂、石油系炭化水素、ロジン
誘導体、ポリエチレングリコール、水ガラス等の粘着付
与剤を添加することも有効である。

【００１９】本発明者等は、中芯部材を用いた膨張黒鉛
系編組パッキンの性能を更に改善するために検討を行っ
た結果、中芯部材に含まれるフィブリル化したアラミド
繊維の量を２〜６重量％、ゴムを３〜１０重量％、充填
材を８０重量％以上にすることで、加熱時のシール性が
向上することを見いだした。これは、中芯部材の応力緩
和が、中芯部材と編み糸の熱膨張係数の違いによる応力
の発生およびゴム材料の硬化劣化に起因していることを
解明し、常温および加熱後のシール性ならびに製造性の
良い配合比率を決定した。

【００２０】この時、押し出し機による押し出し性を上
げるために、パッキンの潤滑剤としての効果もあるポリ
エチレングリコール（ＰＥＧ）等の粘着付与剤を用いる
ことも効果的であるが、押し出し条件等を調整すること
によってこのような添加剤を使用しなくても十分成形可
能である。

【００２１】さらに、上記充填材の中に鱗状黒鉛を４０
〜７０重量％含めると、鱗状黒鉛の持つ流動性のために
中芯部材の押し出し加工が容易になり製造性が向上する
とともに、鱗状黒鉛の弾力性のためにパッキンの圧縮・
復元性が良好となる効果がある。ここで鱗状黒鉛が４０
重量％以下では上記の効果が発揮されず、鱗状黒鉛が７
０重量％以上になると、逆に押し出し加工が非常に困難
になり、最悪の場合中芯材料が成形できないという問題
も見られた。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明は実施例に限定されるものではない。

【００２３】〔実施例１〕まず、図１に示すように、下
記表１の実施例１の配合に従って、フィブリル化したア
ラミド繊維（日本アラミド社製トワロン１０９５）、溶
剤で膨潤させたゴム（三井石油化学社製＃１０７０
Ｈ）、鱗状黒鉛粉末（中越黒鉛社製ＣＰＢ６）、土状黒
鉛粉末（日本黒鉛工業社製Ｐ＃Ｓ）、ポリエチレングリ
コール（三洋化成社製Ｎｏ．４００）を混練し、棒状に
押し出した後溶剤を乾燥させた棒状成形物からなる中芯
部材１を作り、その周りを厚さ０．６ｍｍ、密度１．０
ｇ／ｃｍ ³の膨張黒鉛製シートを５．２ｍｍ幅にスリッ
トし、その周囲を線径０．０８ｍｍのステンレス線で袋
編みしたものを編み糸２とし、この編み糸２を１６本用
いて中芯部材１の外周を袋編みして紐状体３とする。そ
して、図２に示すように、上記紐状体３を所定の寸法で
切断してリング状に加圧成形することでリング状（内径
２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッ
キン４を得た。

【００２４】〔実施例２〕表１の実施例２の配合に従っ
て、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リン
グ状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグ
ランドパッキン４を得た。

【００２５】〔実施例３〕表１の実施例３の配合に従っ
て、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リン
グ状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグ
ランドパッキン４を得た。

【００２６】〔比較例１〕表１の比較例１の配合に従っ
て、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リン
グ状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグ
ランドパッキン４を得た。

【００２７】〔比較例２〕表１の比較例２の配合に従っ
て、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リン
グ状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグ
ランドパッキン４を得た。

【００２８】上記実施例１〜３および比較例１，２のリ
ング状グランドパッキンＰを図３に示すシール試験機
（ステム径２６ｍｍ、スタフィングボックス内径４２ｍ
ｍ、スタフィングボックス深さ１５０ｍｍ）にそれぞれ
７リングを装着して面圧３００ｋｇｆ／ｃｍ²で締め付
け、その状態で圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ²のＮ₂ガスを負荷
したときの漏洩量を測定した。そして、この試験機を３
００℃で１６時間加熱し、常温まで放冷した後、再度２
０ｋｇｆ／ｃｍ²のＮ₂ガスを負荷したときの漏洩量を測
定した。なお、図３において、５は試験機本体、６は軸
（ステム）、７はパッキン押さえ、８は締め付けボル
ト、９はランタンリング、１０はガス加圧口、１１はガ
ス出口である。

【００２９】常温時および加熱後における漏洩量の変化
を下記表２に示す。表２に示す如く、本発明による実施
例１〜３で得られた膨張黒鉛系パッキンは、比較例１，
２の膨張黒鉛系パッキンに比べて常温時、加熱後ともに
シール性が優れていることが確認された。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の膨張黒鉛系編組パッキンと比較して、更に良好なシ
ール性を保持することができる膨張黒鉛系グランドパッ
キンが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紐状グランドパッキンの実施例の断面
斜視図である。

【図２】本発明のリング状グランドパッキンの実施例の
断面斜視図である。

【図３】シール試験機の断面図である。

【符号の説明】 １ 中芯部材 ２ 膨張黒鉛製編み糸 ３ 本発明の紐状グランドパッキン ４ 本発明のリング状グランドパッキン Ｐ 供試用グランドパッキン ５ 試験機本体 ６ 軸（ステム） ７ パッキン押さえ ８ 締め付けボルト ９ ランタンリング １０ ガス加圧口 １１ ガス出口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの
   周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組す
   るグランドパッキンにおいて、前記中芯部材が繊維、ゴ
   ム、充填材を含む混合物よりなることを特徴とするグラ
   ンドパッキン。
2. 【請求項２】 上記中芯部材がフィブリル化したアラミ
   ド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材
   が８０重量％以上を含む混合物よりなる請求項１に記載
   の紐状グランドパッキン。
3. 【請求項３】 上記充填材として鱗状黒鉛が４０〜７０
   重量％含まれている請求項２に記載のグランドパッキ
   ン。
4. 【請求項４】 フィブリル化したアラミド繊維が２〜６
   重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材が８０重量％以
   上含まれる、繊維、ゴム、充填材等で構成された棒状成
   形物からなる中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの周
   囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、
   紐状としたものをリング状に加圧成形加工したことを特
   徴とするグランドパッキン。