JP2001165324A - グランドパッキンおよびその製造方法 - Google Patents

グランドパッキンおよびその製造方法

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JP2001165324A
JP2001165324A JP34745199A JP34745199A JP2001165324A JP 2001165324 A JP2001165324 A JP 2001165324A JP 34745199 A JP34745199 A JP 34745199A JP 34745199 A JP34745199 A JP 34745199A JP 2001165324 A JP2001165324 A JP 2001165324A
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paraffin
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Katsumi Watanabe
勝美 渡辺
Jiro Yamanaka
二朗 山中
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Nichias Corp
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Nichias Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸の摺動(または回転)が連続かつ長時間に
及ぶような特別な使用条件下においても摺動抵抗が小さ
くフローも少ない膨張黒鉛系パッキンを提供する。 【解決手段】 膨張黒鉛製テープ1を渦巻き状に巻回
し、これを加圧成形する。この成形品にパラフィンエマ
ルジョンとポリエチレングリコールの混合処理液1aの
含浸により、パラフィンとポリエチレングリコールが合
量で0.2〜8重量%付着させたリング状グランドパッ
キンAとする。

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グランドパッキンおよびその製造
方法の改良に関する。
【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った、いわゆる編組パ
ッキンが知られている。かかるパッキンは、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
の高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)が多用されるようになっ
てきている。
【0003】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、テープモールド式とい
われ、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。
【0004】別の成形方法としてはラミネート式といわ
れ、膨張黒鉛製シートをリング状に打ち抜いたリング状
素材を成形用金型内に所定枚数積層し、これを縦方向に
加圧成形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
ープ状素材にテープ状の金網を一緒に渦巻き状に巻き込
み加圧成形したタイプや、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積層した後、周囲を
金属線で被覆したタイプ等、パッキンの取り出し性や補
強性を高めたものもある。
【0006】さらに別の構造の膨張黒鉛系パッキンとし
ては、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にしたタイプもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な膨張黒鉛系パッキンは、石綿等の編組パッキンに比
べ、シール性は格段に優れているものの、鱗片状の膨張
黒鉛粉末が金属からなる相手軸材に対して付着し易い傾
向があり、その使用により軸の摺動抵抗が増加するとい
う問題がある。このため、既存のプラントで使用されて
いるバルブのパッキンを編組パッキンから膨張黒鉛系パ
ッキンに変更しようとする際に、摺動抵抗が増加し軸が
回らなくなるのを防ぐために、金属製のスリーブを用い
て膨張黒鉛系パッキンの使用量を少なくする必要があ
り、操作が煩雑であること等が指摘されている。
【0008】この対策として、一般的に膨張黒鉛系パッ
キンに潤滑剤を含浸あるいは表面処理することが行われ
ており、潤滑剤としてはタービン油等の鉱油系潤滑剤や
シリコーンオイル、フッ素オイル、パラフィンワックス
等が使用されているが、これらの潤滑剤は量が少ないと
効果がなく、量が多いとパッキンがフローして隙間から
はみ出し応力緩和が大きくなるという問題がある。
【0009】そこで、本発明者らは、摺動抵抗が小さく
フローも少ない膨張黒鉛系パッキンについて鋭意検討を
行ったところ、膨張黒鉛系パッキンにパラフィンエマル
ジョンを含浸させることにより、良好なシール性を維持
しながら摺動抵抗が低減し、フローが少なくなることを
見出し、その知見に基づく改良発明(特願平9−191
807号、特開平11−21542号)を提案してい
る。これは、タービン油、シリコーンオイル、フッ素オ
イル等の液体の潤滑剤に比べ、パラフィン等の常温で固
体の潤滑剤はパッキンを締め付けた時に潤滑剤が流れ出
たり、パッキンをフローさせたりすることが少ないこと
よるものと考えられる。
【0010】しかし、このようなパラフィンエマルジョ
ンを含浸した膨張黒鉛系パッキンにおいても、例えば、
軸の摺動(または回転)が連続かつ長時間に及ぶような
特別な使用条件下においては、摺動抵抗が増加するとい
った問題が発生する場合があり、さらなる改良が求めら
れている。
【0011】本発明の目的は、以上の問題点に鑑みてな
されたもので、パラフィンエマルジョンの優れた効果を
維持しながら、軸の摺動(または回転)が連続かつ長時
間に及ぶような特別な使用条件下においては、摺動抵抗
が小さくフローも少ない膨張黒鉛系パッキンおよびその
製造方法を提供することにある。
【0012】
【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、膨張黒鉛単体あるいは膨張黒鉛
と金属線等を複合させた膨張黒鉛系パッキンに、パラフ
ィンエマルジョンとポリエチレングリコールの混合処理
液の含浸によりパラフィンとポリエチレングリコールが
付着していることを要旨としている。
【0013】請求項2の発明は、請求項1において、膨
張黒鉛製テープを渦巻き状または同心円状に配置し、こ
れを縦方向に加圧成形して得られる膨張黒鉛製グランド
パッキンに、パラフィンエマルジョンとポリエチレング
リコールの混合処理液の含浸により、パラフィンとポリ
エチレングリコールが合量で0.2〜8重量%付着して
いることを要旨としている。
【0014】請求項3の発明は、請求項1において、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
数本用いて編組して得られる膨張黒鉛製グランドパッキ
ンに、パラフィンエマルジョンとポリエチレングリコー
ルの混合処理液の含浸により、パラフィンとポリエチレ
ングリコールが合量で3〜15重量%付着していること
を要旨としている。
【0015】請求項4の発明は、膨張黒鉛単体あるいは
膨張黒鉛と金属線等を複合させた膨張黒鉛系パッキンま
たは上記パッキン素材に、パラフィンエマルジョン10
0重量部に対して125〜1000重量部のポリエチレ
ングリコールを混合した処理液を含浸させた後、低温で
長時間乾燥させることにより、パラフィンとポリエチレ
ングリコールを含ませることを要旨としている。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態としては、例
えば、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に配置した後、
これを縦方向に加圧成形して得られたリング状の膨張黒
鉛系パッキンを作製し、これをパラフィンエマルジョン
100重量部に対して125〜1000重量部、好まし
くは170〜500重量部で混合した処理液中に含浸さ
せた後、低温で長時間乾燥させることにより、パラフィ
ンとポリエチレングリコールを合量で0.2〜8重量%
付着させたグランドパッキンである。
【0017】また、本発明の他の実施の形態としては、
例えば、膨張黒鉛製テープの周囲を金属線等の補強繊維
で被覆した編み糸を作製し、この編み糸複数本を用い
て、棒状の中芯材の周りを編組した紐状体を作製した
後、所定長さで切断して成形用金型内に配置した後、こ
れを縦方向に加圧成形しえ得られたリング状の膨張黒鉛
系パッキンを作製し、パラフィンエマルジョン100重
量部に対して125〜1000重量部、好ましくは17
0〜500重量部で混合した処理液中に含浸させた後、
低温で長時間乾燥させることにより、パラフィンとポリ
エチレングリコールを合量で3〜15重量%付着させた
グランドパッキンである。
【0018】〔作用〕本発明者らは、パラフィンエマル
ジョンを含浸した膨張黒鉛系パッキンの摺動抵抗をさら
に小さく、かつ軸の摺動(または回転)が連続かつ長時
間に及ぶような特別な使用条件下においても効果を発揮
できる潤滑剤について鋭意検討を行った結果、パラフィ
ンエマルジョンにポリエチレングリコールを適量混合す
ることによって、上記した特別な使用条件下における軸
トルクが変化することを知り得た。
【0019】これは、一般にリング状グランドパッキン
と軸との摺動(または回転)は、図5に示すように、リ
ング状グランドパッキンPと軸9との接触境界面に存在
する極く僅かな潤滑剤層7の流動によって起こってお
り、この流動に潤滑剤の粘度が複雑な影響を与えている
ために、軸トルクが変化するものと推定している。
【0020】すなわち、リング状の膨張黒鉛系パッキン
にパラフィンエマルジョンを含浸すると、軸とパッキン
の接触境界面で流動しているパラフィンの粘度によっ
て、脆性材料である膨張黒鉛系パッキンの内径表面が削
られ、この摩耗粉がパラフィンと混ざり合いながらさら
に粘度が増加する結果、軸トルクが大きくなる場合があ
ると考えられる。
【0021】そこで、処理液としてパラフィンエマルジ
ョンにポリエチレングリコールを混合して使用すると、
パラフィンエマルジョン100重量部に対して125重
量部未満では、上記したような特別な使用条件下におい
て軸トルクの増加傾向が見られたが、125重量部以上
では軸トルクの増加はほとんど見られなくなる。しか
し、ポリエチレングリコールの混合量が1000重量部
を越えると、パラフィンの効果が見られなくなり、軸ト
ルクの増加傾向はないものの、軸トルクの絶対値自体が
大きくなってしまう。
【0022】したがって、リング状の膨張黒鉛系パッキ
ンまたは上記パッキン素材に、パラフィンエマルジョン
100重量部に対して125〜1000重量部のポリエ
チレングリコールを混合した処理液を含浸させることに
より、パラフィンエマルジョンを使用した場合の良好な
シール性と小さい摺動抵抗を維持しながら、軸の摺動
(または回転)数に関係なく安定した効果が得られる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 〔実施例1〕図1に示すように、厚さ0.38mm、密
度1.0g/cm3の膨張黒鉛製シートを16mm幅に
スリットしたテープ1を渦巻き状に巻回し、これをクラ
ンクプレスで加圧成形した膨張黒鉛系パッキンAを、パ
ラフィンエマルジョン(東邦化学工業(株)製パラック
ス40K−3)100重量部に対して250重量部のポ
リエチレングリコール(三洋化成工業(株)製PEG−
400)を混合調整した液中に30分間浸漬し、これを
60℃で8時間以上乾燥させ、合量で4重量%のパラフ
ィンとポリエチレングリコール1aが含まれるリング状
(内径26mm、外径42mm、高さ8mm)のグラン
ドパッキンを得た。
【0024】〔実施例2〕図2に示すように、厚さ0.
60mmの膨張黒鉛製シートを5.2mm幅にスリット
したテープ2の周囲を直径0.08mmのステンレス線
3で袋編みした編み糸4を16本と、図3の中芯材5を
用いて紐状体6となし、この紐状体6を図4に示すよう
に、リング状に圧縮成形加工して得られた膨張黒鉛系パ
ッキンBを上記処理液中に30分間浸漬し、これを60
℃で8時間以上乾燥させ、合量で10重量%のパラフィ
ンとポリエチレングリコールが含まれるリング状(内径
26mm、外径42mm、高さ8mm)のグランドパッ
キンを得た。
【0025】〔比較例1〕上記膨張黒鉛系パッキンAを
固形分濃度が20重量%になるように調整したパラフィ
ンエマルジョン溶液中に30分間浸漬し、これを60℃
で8時間以上乾燥させ、1重量%のパラフィンが含浸し
たリング状(内径26mm、外径42mm、高さ8m
m)のグランドパッキンを得た。
【0026】〔比較例2〕上記膨張黒鉛系パッキンAを
ポリエチレングリコール中に30分間浸漬し、これを8
時間以上風乾して、7重量%のポリエチレングリコール
が含浸したリング状(内径26mm、外径42mm、高
さ8mm)のグランドパッキンを得た。
【0027】〔比較例3〕上記膨張黒鉛系パッキンBを
上記パラフィンエマルジョン溶液中に30分間浸漬し、
これを60℃で8時間以上乾燥させ、3重量%のパラフ
ィンが含浸したリング状(内径26mm、外径42m
m、高さ8mm)のグランドパッキンを得た。
【0028】上記実施例1,2および比較例1〜3のリ
ング状グランドパッキンを供試体Pとし、これを図6に
示す出願人規格の試験機8(軸径26mm、スタフィン
グボックス内径42mm、スタフィングボックス深さ1
50mm)にそれぞれ6リング装着して面圧500kg
f/cm2で締め付け、この試験機8を常温にて軸を連
続して回転させたときの軸トルクを測定した。なお、図
6において、9は軸、10はパッキン押さえ、11は締
め付けボルト、12はランタンリング、13はNガス加
圧口、14はガス出口である。
【0029】上記試験機において、パッキン締め付け後
および軸の連続回転後の軸トルクの変化を測定した結果
を下記表1に示す。表1に示す如く、本発明による実施
例1,2で得られたリング状グランドパッキンは、比較
例1〜3のグランドパッキンに比べて締め付け直後と軸
を連続回転した後の軸トルクの変化が少ないことが確認
された。
【0030】なお、今回の実施例はいずれもリング状グ
ランドパッキンを成形した後、処理液を含浸したものを
供試体としたものであるが、あらかじめ処理液で処理し
た膨張黒鉛粉末あるいは膨張黒鉛製テープを用いてグラ
ンドパッキンを製造しても差し支えない。また、膨張黒
鉛製テープ間に金属製メッシュをはさみ、取り出し性を
向上させたものが本発明に含まれることは言うまでもな
い。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来の膨張黒鉛系パッキンのシール性を維持しながら、軸
の摺動(または回転)が連続かつ長時間に及ぶような特
別な使用条件下においても軸トルクが安定しており、し
かも製造が容易で安価に製造できるリング状グランドパ
ッキンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のグランドパッキンの一実施例を示す概
略図である。
【図2】本発明のグランドパッキンに用いる編み糸の構
成を示す斜視図である。
【図3】上記編み糸を用いた紐状体を示す斜視図であ
る。
【図4】上記紐状体からなる本発明のグランドパッキン
の他の実施例を示す斜視図である。
【図5】本発明および従来のグランドパッキンと軸との
接触境界面を示す概略図である。
【図6】本発明および従来のグランドパッキンの性能試
験機を示す断面図である。
【符号の説明】
1 膨張黒鉛製テープ 1a 潤滑剤 2 膨張黒鉛製テープ 3 ステンレス線 4 編み糸 5 中芯材 6 紐状体 A 膨張黒鉛系パッキン B 膨張黒鉛系パッキン P リング状グランドパッキン 7 潤滑剤層 8 試験機 9 軸 10 パッキン押さえ 11 締め付けボルト 12 ランタンリング 13 ガス加圧口 14 ガス出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 膨張黒鉛単体あるいは膨張黒鉛と金属線
    等を複合させた膨張黒鉛系パッキンに、パラフィンエマ
    ルジョンとポリエチレングリコールの混合処理液の含浸
    により、パラフィンとポリエチレングリコールが付着し
    ていることを特徴とするグランドパッキン。
  2. 【請求項2】 膨張黒鉛製テープを渦巻き状または同心
    円状に配置し、これを縦方向に加圧成形して得られる膨
    張黒鉛製グランドパッキンに、パラフィンエマルジョン
    とポリエチレングリコールの混合処理液の含浸により、
    パラフィンとポリエチレングリコールが合量で0.2〜
    8重量%付着している請求項1に記載のグランドパッキ
    ン。
  3. 【請求項3】 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て得られる膨張黒鉛
    製グランドパッキンに、パラフィンエマルジョンとポリ
    エチレングリコールの混合処理液の含浸により、パラフ
    ィンとポリエチレングリコールが合量で3〜15重量%
    付着している請求項1に記載のグランドパッキン。
  4. 【請求項4】 膨張黒鉛単体あるいは膨張黒鉛と金属線
    等を複合させた膨張黒鉛系パッキンまたは上記パッキン
    素材に、パラフィンエマルジョン100重量部に対して
    125〜1000重量部のポリエチレングリコールを混
    合した処理液を含浸させた後、低温で長時間乾燥させる
    ことによりパラフィンとポリエチレングリコールを含ま
    せることを特徴とするグランドパッキンおよびその製造
    方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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