JP2009505030A - 低シール応力のePTFEガスケット材料 - Google Patents
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Abstract
Description
シール性能試験手順
シール性能は三つの異なるガスケット応力レベルで漏れ流量を測定することによって実証された。漏れ流量は圧力低下法に基づいて計算された。実質的に図12に示されているものと同様な試験器具が用いられた。シール性能試験の間、ガスケットには圧縮荷重と内部圧力が加えられた。試験流体は620 kPa (90 psi)の空気であった。シール性能試験に選ばれたガスケットサイズは、約192 mmの内径、約230 mmの外径、及び約6 mmの公称厚さであった。漏れ流量は、試験器具中の空気の初期質量と最終質量の差から次の式によって計算された。
漏れ流量(mg/メートル/秒)=(mf - mi)/(平均周長、単位メートル)/tdwell
ここで:mf = 最終質量 = PfV/RTf
Pf = 最終圧力
Tf = 最終温度
mi = 初期質量 = PiV/RTi
Pi = 初期圧力
Ti = 初期温度
平均周長=平均直径に基づくガスケットの平均周長=Π x [(OD + ID)/2]
=0.663 メートル
tdwell = 試験滞留時間(秒)
ここで:m = 質量(mg)
P = 圧力(kPa)
V = 体積(ml又はcm3)
R = 気体定数、(空気では0.2869 kPa・ml/mg・K)
T = 温度(K)
V = 45.15 ml + [Π x (ID/2)2 x t]
ここで:V = 試験システムの全システム体積、(ml又はcm3)
Π = pi、すなわち3.141
ID = ガスケット内径 (cm)
t = 圧縮されたガスケット厚さ (cm)
ガスケット荷重(kN)=平均ガスケット応力(MPa) x ガスケット面積(m2)/(1 x 103)
ここで:ガスケット面積=Π x [(OD/2)2 - (ID/2)2]=12,595 mm2=0.0126 m2
ここで:Π=pi、すなわち3.141
OD=ガスケット外径=230 mm
ID=ガスケット内径=192 mm
実質的に例1、2及び16−19及び比較例3−8に従って作られたガスケットの漏れ挙動が、図10に示されているものと実質的に同様のガラス内張スチールフランジ試験器具を用いて試験された。ガラス内張スチールフランジの内径及び外径はそれぞれおよそ305 mm及び368 mmであった。現場成形型ガスケット101がMills et al.への米国特許No. 5,964,465で教示されているスカイブカット重ね合わせ法によって下方フランジ103に取り付けられた。ガスケットサンプルの前端は約40 mmのスカイブ長さで斜めにスカイブカットされた。現場成形サンプルの接着剤から剥離紙が取り除かれた。下方フランジのまわりでテープを形成しつつ、接着剤層がテープを所定位置に保持した。ガスケットの後端がテープの前端のスカイブカット上に配置された。第二のスカイブカットが後端で行われ、両端のオーバーラップの厚さが、ガスケット厚さを超えてその超える量が20%以下であるように、オーバーラップが作り出された。リングガスケット型の試験ガスケットが、下方フランジにフランジの内径と外径に対して中心を合わせて定位された。ガスケットの上に上方フランジ102が配置され、下方フランジと整列された。各テストで上方フランジと下方フランジの一貫した整列を可能にするように、上方及び下方フランジには整列マークが刻まれた。フランジは12個のM20ボルトを用いて締め付けられた。ボルトは、トルクレンチを用いて、図15に示されているようにボルト1からスタートして十字パターンで、20.3 N-m (15 フィート−ポンド)、40.7 N-m (30 フィート−ポンド)、61 N-m (45 フィート−ポンド)、及び80 N-m (59 フィート−ポンド)という刻みステップで、80 N-m (59 フィート−ポンド)というトルクまで締め付けられた。80 N-mの最終パスの後、ボルトはトルクを80 N-mに設定して円形パスで締め付けられた。最初のトルクから10分後、ボルトは再度円形パスで80 N-m (59 フィート−ポンド)に締め付けられた。
漏れ流量(kPa/メートル/分)= (Pf - Pi)/(平均周長、メートル)/(経過時間、分)
ここで:Pf = 最終内部圧力 (kPa)
Pi = 初期内部圧力 (kPa)
平均周長、メートル (m)=3.14 x (外径+内径)/2 = 1.057 メートル
実質的に例20及び比較例21に従って作られたガスケットの漏れ挙動が、各ガスケットの漏れがボルトトルク値で約106 N-m (78 フィート−ポンド)及び約134 N-m (99 フィート−ポンド)に対応する二つの応力レベルで測定されたことを除き、実質的に漏れ試験手順1と同様の試験手順に従って試験された。フランジは12個のM20ボルトを用いて締め付けられた。漏れ流量が106.6 N-mという最終ボルトトルクで測定された試験の第一パートでは、ボルトは、トルクレンチを用いて、図15に示されているようにボルト1からスタートして十字パターンで、27 N-m (20 フィート−ポンド)、54 N-m (40 フィート−ポンド)、81 N-m (60 フィート−ポンド)、及び106 N-m (78 フィート−ポンド)という刻みステップで締め付けられた。各トルク刻みでの各十字パスの後、反時計回りの円形パスが行われた。最初のトルクから10分後、ボルトは再度円形パスで106 N-m (78 フィート−ポンド)に締め付けられた。
本発明のePTFE/FEP複合ガスケットが以下のように4層のテープを有するように製造された。
2層のテープを有する本発明のePTFE/FEP複合ガスケットが次のように作成された。
接着剤を含むGORE-TEX(登録商標) Series 600ガスケットテープのサンプルがW.L. Gore & Associates, Inc., Newark, DEから取得された。テープは複数層の多孔質ePTFE膜で構成され、厚さは約6.8 mm (0.267インチ)、公称幅は約30 mm、長さは約1.5メートルであった。
それぞれ内径約305 mm (12インチ)、外径約368.3 mm (14.5インチ)、厚さが約5.2 mm (0.205インチ)のGORE Universal Pipe Gasket を三つ、W.L. Gore & Associates, Inc., Newark, DEから取得した。
本発明のePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが、実質的に例2に記載された方法に従って作成されたが、ただし、ePTFEテープの初期幅は約60 mm、初期長さは約3.4メートル(11フィート)であり、約50 mmの幅のFEP層がテープの二つの外側の縁の間で中央に配置された。積層されたテープは最終幅約20 mm (0.787インチ)に切りそろえられた。積層されたテープの厚さは約5.5 mm (0.218インチ)であった。公称幅が約9.6 mm (0.375インチ)の感圧接着剤がテープの片面に適用された。感圧接着剤は、片側に剥離紙を有するポリエステルキャリアフィルムを備えたスチレンブタジエンゴム(SBR)系接着剤であった。
本発明のePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが2層のテープを有する形で作成された。
2層のテープを有し、多孔質のガスケット上面及び下面を有する本発明のePTFE/FEP複合ガスケットが作成された。
本発明のePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが、実質的に例11に記載された方法に従って作成されたが、ただし、二つのePTFEテープの一方10はトップ及びボトムテープ表面の両方がFEPで被覆されて、ガスケット上面及び下面の一方が非多孔質であり、他方のガスケット表面が多孔質であるガスケットが形成された。第二のePTFEテープ11はトップテープ表面だけがFEPで被覆された。カレンダ加工されたePTFE/FEP複合テープは、トップテープ表面のFEP層を隣接させて積層され、そのFEP層が二つのテープの界面12を形成した。積層されたテープは約20mm (0.787インチ)の最終幅に切りそろえられた。積層されたテープ93の厚さは約5.5 mm (0.218インチ)であった。公称幅約9.6 mm (0.375インチ)の感圧接着剤が、テープのガスケット下面に対応する多孔質複合テープ表面に適用された。感圧接着剤は、片側に剥離紙を有するポリエステルキャリアフィルムを備えたスチレンブタジエンゴム(SBR)系接着剤であった。
接着剤を備えたGORE-TEX(登録商標) Series 600ガスケットテープのサンプルがW.L. Gore & Associates, Inc., Newark, DEから取得された。テープは多層のePTFE膜で構成され、厚さが約6.7 mm (0.262インチ)、公称幅が約20 mm、長さが約1メートルであった。
本発明のePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが、実質的に例11に記載された方法に従って作成されたが、ただし、カレンダ加工工程で加えられる空気圧は約483 kPa (70 psi)に設定された。積層されたテープは約32mm (1.25インチ)の最終幅に切りそろえられた。積層されたテープの厚さは約5.6 mm (0.22インチ)であった。公称幅約19 mm (0.75インチ)の感圧接着剤が、テープのガスケット下面に対応する複合テープの多孔質表面に適用された。感圧接着剤は、片側に剥離紙を有するポリエステルキャリアフィルムを備えたスチレンブタジエンゴム(SBR)系接着剤であった。
4層のテープと多孔質のガスケット上面及び下面を有する本発明の延伸PTFE/FEP複合ガスケットが以下のように作成された。
3層のテープを有し、非多孔質のガスケット上面と多孔質のガスケット下面を有する本発明のePTFE/FEP複合ガスケットが作成された。
4つのテープ層を有する本発明のePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが作成された。
従来技術によるePTFE/FEP複合現場成形ガスケットが次のように形成された。
Claims (54)
- ガスケット上面及び下面、及び
少なくとも二つのテープ層を含む、多層現場成形ガスケットであって、各テープ層が、
トップテープ表面とボトムテープ表面を有する、ある長さの多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)テープであって、ここで該PTFEはx-軸に沿って高密度化されて、該PTFEテープの長さに延在する多孔質領域の間に配設された少なくとも一つの実質的に非多孔質の領域を形成する、多孔質PTFEテープ、及び
該多孔質PTFEテープの該トップテープ表面に配設された実質的に空気不透過性の層を含み、
少なくとも二つのテープ層の該実質的に非多孔質の領域がz-軸方向で整列していないことを特徴とするガスケット。 - 少なくとも一つの多孔質PTFEテープが延伸PTFE(ePTFE)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが単軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項2に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが二軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項2に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが多軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項2に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質テープがモノリシックePTFEであることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質テープが多層のePTFEを含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該ePTFEの層が、単軸、二軸、又は多軸延伸PTFE、又はそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項7に記載のガスケット。
- 該多孔質テープが多孔質マイクロセルPTFEであることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該少なくとも二つのテープの該少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層と該少なくとも一つの実質的に非多孔質の領域が、該ガスケット上面から該ガスケット下面まで連続した、該テープの長さに延在する実質的に空気不透過性のバリアを形成することを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該高密度化された領域が該トップテープ表面から該ボトムテープ表面まで延在することを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該高密度化された領域が、該ePTFEテープのトップ表面に沿って、チャンネル側面を有するチャンネルを画定し、該少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層が該チャンネル側面にさらに配設されることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該高密度化された領域が、該多孔質PTFEテープのトップ及びボトムテープ表面のそれぞれに、チャンネル側面を有するチャンネルを画定し、該少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層が該チャンネル側面にさらに配設されることを特徴とする、請求項12に記載のガスケット。
- 少なくとも二つのテープ層が少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層によって接合されていることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該少なくとも二つのテープ層が少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層によってトップテープ表面で接合されていることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの付加的なテープ層をさらに含む、請求項14に記載のガスケット。
- 少なくとも二つのテープ層が、第一のテープ層のトップテープ表面及び第二のテープ層の多孔質PTFEボトムテープ表面に配設された該実質的に空気不透過性の層によって接合されていることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該ガスケット上面と該ガスケット下面の少なくとも一つが実質的に多孔質であることを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該ガスケット上面が少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該ガスケット上面とガスケット下面が空気不透過性の層を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該少なくとも二つのテープ層の少なくとも一つが、該多孔質PTFEのトップ及びボトム表面に配設された少なくとも一つの実質的に空気不透過性の層を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- すべての該テープ層が、該多孔質PTFEのトップ及びボトムテープ表面に配設された実質的に空気不透過性の層を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも二つのテープ層がボトムテープ表面で接合されていることを特徴とする、請求項22に記載のガスケット。
- 少なくとも一つのテープ層のトップ表面に接合された少なくとも一つの付加的なテープ層をさらに含むことを特徴とする、請求項23に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層がテトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(FEP)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層がテトラフルオロエチレン/(パーフルオロアルキル)ビニルエーテルコポリマー(PFA)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層が、高密度化されたePTFEを含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも一つのテープ層が少なくとも二つの実質的に非多孔質の領域を含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 該少なくとも二つのテープ層の隣接する層における該実質的に非多孔質の領域が、z-軸方向で整列していないことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 多孔質PTFEが少なくとも一種の充填剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のガスケット。
- 少なくとも一種の充填剤が、金属、半金属、金属酸化物、ガラス、活性炭、カーボンブラック、及びポリマー樹脂から選択される少なくとも一種の物質を含むことを特徴とする、請求項30に記載のガスケット。
- 該少なくとも一種の充填剤が、シリカ、硫酸バリウム、グラファイト、及びガラスビーズから選択される少なくとも一種の物質を含むことを特徴とする、請求項30に記載のガスケット。
- 少なくとも二つのテープを含む、多層現場成形ガスケットであって、各テープが、
トップ及びボトムテープ表面を有する、ある長さの多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)、
該トップテープ表面に配設されて少なくとも一つの実質的に空気不透過性の表面を形成する、実質的に空気不透過性の層、
該トップテープ表面からの少なくとも一つの圧縮部であって、該圧縮部は該テープの長さに延在してePTFEの二つの多孔質領域の間に配設された実質的に非多孔質のePTFE領域を画定し、各領域はテープの長さに延在している、少なくとも一つの圧縮部を含み、
該少なくとも二つのテープはテープの長さに沿って整列され、少なくとも一つの実質的に空気不透過性の表面が該少なくとも二つのテープの界面であり、
該少なくとも二つのテープの非多孔質領域がz-軸方向で実質的に整列していないことを特徴とするガスケット。 - 該少なくとも二つのテープが、該界面を形成する該実質的に空気不透過性の層によって接合されていることを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一つのテープの該ボトムテープ表面が、多孔質のガスケット上面を形成することを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一つのテープの該ボトムテープ表面が、多孔質のガスケット下面を形成することを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該ガスケットが、多孔質のガスケット上面と多孔質のガスケット下面を含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一つのテープが、実質的に空気不透過性の層を該ボトムテープ表面にさらに含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- すべてのテープが、実質的に空気不透過性の層を該ボトムテープ表面にさらに含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- トップテープ表面に実質的に空気不透過性の層と、二つの多孔質領域を分離する高密度化された領域を画定する少なくとも一つの圧縮部とを有する多孔質ePTFEテープを含む、少なくとも一つの付加的なテープ層をさらに含んでなる、請求項33に記載のガスケット。
- トップテープ表面に実質的に空気不透過性の層と、二つの多孔質領域を分離する高密度化された領域を画定する少なくとも一つの圧縮部とを有する多孔質ePTFEテープを含む、少なくとも二つの付加的なテープ層をさらに含んでなる、請求項33に記載のガスケット。
- 該テープ層の圧縮部の少なくともいくつかがz-軸方向で整列していないことを特徴とする、請求項41に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが単軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが二軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一つの多孔質ePTFEテープが多軸延伸PTFEを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該多孔質ePTFEテープが、単軸延伸PTFEテープ、二軸延伸PTFEテープ、及び多軸延伸PTFEテープの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該多孔質ePTFEテープがモノリシックPTFEを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該多孔質ePTFEテープが多層ePTFEテープを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 多孔質ePTFEが少なくとも一種の充填剤をさらに含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 少なくとも一種の充填剤が、金属、半金属、金属酸化物、ガラス、活性炭、カーボンブラック、及びポリマー樹脂から選択される少なくとも一種の物質を含むことを特徴とする、請求項49に記載のガスケット。
- 該少なくとも一種の充填剤が、シリカ、硫酸バリウム、グラファイト、及びガラスビーズから選択される少なくとも一種の物質を含むことを特徴とする、請求項49に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層がFEPを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層がPFAを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
- 該実質的に空気不透過性の層が高密度化されたePTFEを含むことを特徴とする、請求項33に記載のガスケット。
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