JP2010511846A - 圧縮ガスケット材料 - Google Patents

Abstract

高いエラストマー含有率と高い膨潤媒体含有率とを合わせて有する圧縮シートガスケット材料を提供する。一態様において、この膨潤媒体は、ベントナイト粘土を含んでよく、３０から６０％で変化する重量パーセントで提供され得る。別の態様においては、２０から３０％で変化するゴム含有率重量パーセントにより、比較的高い圧縮性が提供される。圧縮シートガスケット材料は、高圧シート配合物に一般に用いられる１種又は複数の様々な繊維をさらに含んでもよい。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願の相互参照〕
本発明は、２００６年１２月７日出願のＩＭＰＲＯＶＥＤ ＣＯＭＰＲＥＳＳＥＤ ＧＡＳＫＥＴＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬと題した米国特許仮出願第６０／８７３３９０号明細書からの優先権を主張し、この特許仮出願の全体は参照により本明細書に組み込まれる。

〔背景〕
ガスケット材料として用いられる高圧シートは、もともと、繊維の基剤をゴムバインダーと混合し、生成した混合物を圧力及び高温にあてることにより調製されてきた。高圧シートの標準的な製造方法は、別々の成分の２つのドウを混合することを含み、その両者ともに、高圧シート製品を製造するときの不可欠な成分であった。素地ドウと呼ぶ主成分は、例えば、大型のドラムミキサーで混ぜられてきたが、任意の様々な異なる型のミキサーで混ぜられることが知られている。このドウの成分には、例えば、ゴム材料等のエラストマー、繊維、粘土等の充填剤、並びにゴム配合技術の分野における当業者に既知の、硬化成分、酸化防止剤及び／又は着色剤等の少量の他の材料が一般的に挙げられている。

一般に、高圧シートは、トレステルマシン（Ｔｒｏｅｓｔｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ）等の一対のロールを有し一方が他方の上側にあるツーロールシート成形機で製造されてきた。下側ロールは、一般に、より大きい加熱されるロールとして提供されてきたが、上側ロールは、より小さい、通常は加熱されないロールとして提供されてきた。この種類の装置による従来のシートのためには、まず、ある量のスターター化合物をこの熱ロールの上に堆積させる。次いで、ある量の素地化合物を、この２つの回転するロールの間隙の中に加える。高圧シート材料を、この熱ロールの上で所望の厚さに形成し、次いで、取り外し、テーブル又は他の支持体の上に置くことができる。

高圧シートは、例えばパイプ接続のフランジの間に置くことができるガスケットを形成して、フランジ面の間の密封を提供するために用いられてきた。一般的なガスケット材料は、約１０〜１５重量％のある程度少量のゴムバインダーと、約２０％以下の充填剤として主に機能するある量の粘土と、この材料をまとめるためのある量の繊維とにより形成されてきた。圧縮シートガスケット材料は、概して、流動体に対する確実な密封を提供してきたが、良好な条件にあるフランジとともに使用されたとき、十分な圧力がかけられて完全な密封を確保したときのみのことである。従来のシートガスケット材料の短所は、十分な密封を提供するために比較的大きな締付力を要したことであった。しかし、このようなシートガスケット材料は、一般に、必要な締付圧力に耐えるほど強くなかった。

この配合中に約２０％のベントナイトを含有するシートガスケット材料は、油の中で膨潤するので、ポンプ及びエンジン等の用途における密封を提供することが知られているが、向上された密封を水の中で提供することは示されていない。さらに、いくつかのシートガスケット材料は、油又は水等の膨潤媒体を注入したときに優れた密封を提供したが、始動と停止のサイクルが頻繁な操作は、非常に膨潤性の高いシート配合物に関連する性能向上を抑制すると示されることがあった。したがって、工程ラインがドライであるときだけでなく、油及び水の媒体の中でも有効に機能するように特に適合された、改良された圧縮シートガスケット材料が現在、必要とされている。

〔概要〕
この概要は、以下の詳細な説明においてさらに記載する選択した概念を、単純化した形で紹介するために提供する。この概要は、特許請求の範囲の主題の重要な態様又は本質的な態様を特定することを意図するものではない。さらに、この概要は、特許請求の範囲の主題の範囲を決定するときの助けとして用いることを意図するものではない。

油及び水の媒体の中で非常に高い膨潤特性を有し、油及び水の媒体の中で有効に機能するように特に適合された、改良された圧縮シートガスケット材料を提供することが、本技術の特徴及び長所である。

工程ラインがドライであるときにも有効に機能する高い圧縮性を有する、改良された圧縮シートガスケット材料を提供することが、本技術のさらなる目的及び特徴である。

上記の、及び他の特徴、長所及び目的を達成するために、本技術の実施形態により、高いエラストマー含有率及びベントナイト等の、高い膨潤媒体含有率の組合せを利用して、膨潤媒体が注入されたときに優れた密封を与える高い膨潤性と、工程ラインがドライであるときに優れた密封を与える高い圧縮性との両方を提供する、改良された圧縮シートガスケット材料が提供される。本技術の一態様において、水中及び油中の両方において膨潤するベントナイト粘土等の成分を高い含有率で有するシート材料が製造され、別の態様において、このシートは、低ボルト荷重下での密封を容易にするための高い圧縮性をもたらす高いエラストマー含有率も有する。

油及び水の中で高い程度の膨潤性を維持するために、ベントナイト粘土等の膨潤媒体成分の含有率は、３０から６０％で変化させることができる。高い圧縮性を維持するために、ゴム含有率は、２０から３０％で変化させることができる。本技術の実施形態についてのシートガスケット材料の残りの成分に関しては、任意の新しい又は再生したポリアミド、１００％のパラ−アラミド、或いはメタ−アラミド、グラファイト若しくは炭素繊維、鉱物繊維、ポリアクリレート、セルロース系材料、ナイロン、セラミック繊維、セピオライト、アスベスト又はガラス繊維を含む混合物等の高圧シート配合物中で一般に用いられる任意の繊維を用いることができる。

本技術のさらなる目的、長所及び新規な特徴は、部分的には以下の説明の中に記載され、部分的には以下を調査すると当業者にはより明らかとなるか本技術の実施から学習され得る。

〔詳細な説明〕
実施形態を、当業者がこの系及び方法を実施することを可能にするだけ十分詳細に以下にさらに十分に記載する。しかし、実施形態は、多くの異なる形で実施することができ、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。そのため、以下の詳細な説明は、限定的な意味で理解すべきではない。

本技術の実施形態は、高いエラストマー含有率及び高い膨潤媒体含有率の組合せを用いて、改良された圧縮シートガスケット材料を提供する。水の供給及びいくつかの油の供給に関して、本技術の実施形態は、フランジを一緒に締め付けるときの比較的低いボルト荷重下で密封を促進するために、水及び／又は油の中で膨潤することを可能にする。水の中及び油の中で非常によく膨潤するベントナイト粘土は、従来、シートガスケット材料中で約２０重量％以下の比較的低い比率で用いられてきたが、本技術の実施形態では、ベントナイト粘土等の膨潤媒体を、２０重量％を超える、好ましくは４５重量％の範囲の比較的多い比率で用いる。一態様において、シートガスケット材料中の膨潤媒体の比率が高いことにより、隣接するフランジ面に対する力が与えられるので、より緊密な密封が提供される。

ベントナイト粘土等の膨潤媒体の含有率が高い圧縮シートガスケット材料は、水及び／又は油の繰返し投入等の特定の状況下で、膨潤媒体を比較的低い比率で有する従来のシートガスケット材料よりはるかに良好に機能することが見出されているが、本技術の実施形態についての高い膨潤媒体含有率の溶液は一般により低ロバストである。この点で、水及び／又は油の投入が、軽減される又はないときに、ガスケット材料の膨潤が低減されると判断されている。その後この系に水及び／又は油が満たされたとき、このガスケット材料は、初めは膨潤状態にはなく、その結果、より漏れのない密封に関係するフランジ面に対する強い力を初めは提供しない。したがって、日又は週の基準等の定期的な基準で系からの抜き取りをして乾燥させる必要があり得る給水又は発電等の用途において、系が再充填された後に、ガスケット材料が十分に膨潤してフランジに適合する前に、潜在的な漏れが生じ得る期間がある。こうした状況下でのシートガスケット材料の性能を改善するために、本技術の実施形態は、シートガスケット配合物の中にゴムを比較的多い比率で組み入れて、ガスケット材料の圧縮性を改善することができ、それにより、油及び／又は水の媒体により系が充填されない状況等の低投入条件下でさえ十分な密閉を達成する。

表１は、本技術の実施形態についての改良された圧縮ガスケット材料のための膨潤媒体成分としてのベントナイト並びにエラストマー成分としての天然ゴム及びスチレン−ブタジエンゴムを含む成分の比率の例を示す。

膨潤媒体としてのベントナイト並びにエラストマーとしての天然ゴム及びスチレン−ブタジエンゴムの具体的な比率についての例を示したが、高い程度の膨潤性を油及び／又は水の中で維持しつつ、本技術の実施形態のためのベントナイト粘土の含有率を約３０から６０％で変化させることができ、エラストマー含有率を２０から３０％で変化させ得ることを理解されたい。好ましい実施形態では膨潤媒体としてベントナイトを用いるが、モンモリロナイトを含む他の粘土又は類似の材料等の任意の他の適切な膨潤剤も使用できることも理解されたい。本技術の実施形態についてのガスケット材料は、新しい又は再生したポリアミド、１００％のパラ−アラミド、或いはメタ−アラミド、グラファイト若しくは炭素繊維、鉱物繊維、ポリアクリレート、セルロース系材料、ナイロン、セラミック繊維、セピオライト、アスベスト又はガラス繊維を含む混合物等の高圧シート配合物中で一般に用いられる任意の繊維を含み得ることをさらに理解されたい。

表２は、好ましい配合の試験結果の例を、２種のガスケット製品と比較して示す。２種の標準的なシートガスケット製品と比較すると、ベントナイト粘土は、本技術の好ましい実施形態の膨潤挙動に著しい改善がもたらす。

図１に、現下の技術により製造されるシートガスケット材料の挙動を、２種の成品と比較して示す。この実験において、ガスケット材料は、２つの平滑なフランジの間に２０ポンドの圧力で置かれる。次いで、この系を、３００°Ｆの一般的な油の中に浸漬し、フランジ上の力を時間の関数として測定する。本技術において説明されるガスケット材料は油中で膨潤し、密封力の著しい改善をもたらした。密封力の改善は、他の２種の場合における最高水準の６５及び２５ポンドと比べて、１００ポンドを超える水準に達した。好ましい実施形態についての密封力は、２週間にわたり９０ポンドを上回る水準を維持したが、競合他社の製品は、同一期間にわたり３０ポンド未満に低下した。

特定の構造、要素、組成及び方法論的ステップに特有な言葉で、上記の実施形態を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義される技術は、説明された特定の構造、要素、組成及び／又はステップに必ずしも限定されないことを理解されたい。逆に、特定の態様及びステップを、特許請求の技術を実施する形として説明する。本技術の多くの実施形態は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく実施され得るので、本発明は、添付の特許請求の範囲に帰するのである。

図１に、現下の技術により製造されるシートガスケット材料の挙動を、２種の成品と比較して示す。

Claims (13)

1. 素地を含む圧縮シートガスケット材料であって、前記素地の約３０重量％から６０重量％の膨潤媒体と、前記素地の約２０重量％から３０重量％のエラストマーと、繊維基剤とを含む圧縮シートガスケット材料。
2. 前記膨潤媒体が粘土材料から構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
3. 前記膨潤媒体がベントナイト粘土から構成される、請求項２に記載の圧縮シートガスケット材料。
4. 前記膨潤媒体がモンモリロナイトから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
5. 前記繊維がポリアミドから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
6. 前記繊維が再生ポリアミドから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
7. 前記繊維がパラ−アラミドから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
8. 前記繊維が、メタ−アラミド、グラファイト又は炭素繊維、鉱物繊維、ポリアクリレート、セルロース系材料、ナイロン、セラミック繊維、セピオライト、アスベスト及びガラス繊維からなる群から選択される１種又は複数の材料から構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
9. 前記エラストマーが天然ゴムから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
10. 前記エラストマーがスチレン−ブタジエンゴムから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
11. 前記エラストマーが、天然ゴムとスチレン−ブタジエンゴムとの混合物から構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
12. 前記エラストマーがニトリルゴムから構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。
13. 前記エラストマーが、天然ゴムとニトリルゴムとの混合物から構成される、請求項１に記載の圧縮シートガスケット材料。

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