JP2013224389A

JP2013224389A - パッキン材料及びこの材料を用いたグランドパッキン

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Publication number: JP2013224389A
Application number: JP2012098094A
Authority: JP
Inventors: Katsuro Tsukamoto; 勝朗塚本; Hiroaki Tsukamoto; 浩晃塚本; Kazunori Baba; 和憲馬場
Original assignee: Japan Matex KK
Current assignee: Japan Matex KK
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: JP5979780B2; KR101191084B1

Abstract

【課題】低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるとともに、使用時においてメンテナンスの手間を省くことができ、高いシール性を長期間にわたって維持することができるパッキン材料及びこれを用いたグランドパッキンを提供すること。
【解決手段】中芯材と、この中芯材の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材とから構成された編み糸からなり、前記中芯材は、ゴム材料から形成されていることを特徴とするパッキン材料に関する。ゴム材料としては、フッ素ゴム又はシリコーンゴムが好適に使用される。
【選択図】図１

Description

本発明はパッキン材料及びこの材料を用いたグランドパッキンに関し、より詳しくは、低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるパッキン材料及びこの材料を用いたグランドパッキンに関する。

従来、例えばポンプやバルブ等の流体機器の軸封を行うためにグランドパッキンが使用されている。
このようなグランドパッキンを構成するためのパッキン材料としては、例えば特許文献１に開示されたような、中芯材と、この中芯材の外面を被覆するように編まれた被覆材とから構成された編み糸からなるものが知られている。

特許文献１に開示されたパッキン材料は、膨張黒鉛からなる基材（中芯材）と、この基材の外面を被覆する補強材（被覆材）から構成されており、基材（中芯材）としては膨張黒鉛が使用され、補強材（被覆材）としては天然繊維、有機繊維、無機繊維、金属繊維等が使用されている。

しかしながら、このパッキン材料により得られるグランドパッキンは、使用時において締め付け面圧を高くしないと、高いシール性が得られないという問題があった。また、長期間の使用に伴って経時的に締め付け面圧が低下するおそれがあるため、定期的に増し締め等のメンテナンスを行う必要があり、高いシール性を長期間にわたって維持することが困難であった。

特開平６−２７９７５２号公報

本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるとともに、使用時においてメンテナンスの手間を省くことができ、高いシール性を長期間にわたって維持することができるパッキン材料及びこれを用いたグランドパッキンを提供するものである。

請求項１に係る発明は、中芯材と、この中芯材の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材とから構成された編み糸からなり、前記中芯材は、ゴム材料から形成されていることを特徴とするパッキン材料に関する。

請求項２に係る発明は、前記ゴム材料が、フッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料に関する。

請求項３に係る発明は、前記ゴム材料が、シリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料に関する。

請求項４に係る発明は、前記被覆材が、アラミド繊維、炭化繊維、炭素繊維、ＰＴＦＥ繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維から選択される繊維、又はこれら繊維の複合材からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のパッキン材料に関する。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれかに記載のパッキン材料を編組し、この編組体を所定形状に加圧成形してなることを特徴とするグランドパッキンに関する。

請求項１に係る発明によれば、中芯材と、この中芯材の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材とから構成された編み糸からなり、前記中芯材は、ゴム材料から形成されていることを特徴とするパッキン材料であるから、この材料から得られるグランドパッキンは、低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるとともに、使用時においてメンテナンスの手間を省くことができ、高いシール性を長期間にわたって維持することができるグランドパッキンとなる。

請求項２に係る発明によれば、前記ゴム材料がフッ素ゴムからなるパッキン材料であるから、この材料から得られるグランドパッキンは、耐熱性、耐薬品性、耐油性等に優れたグランドパッキンとなる。

請求項３に係る発明によれば、前記ゴム材料がシリコーンゴムからなるパッキン材料であるから、この材料から得られるグランドパッキンは、耐熱性、耐薬品性、耐油性等に優れたグランドパッキンとなる。

請求項４に係る発明によれば、前記被覆材が、アラミド繊維、炭化繊維、炭素繊維、ＰＴＦＥ繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維から選択される繊維、又はこれら繊維の複合材からなるパッキン材料であるから、この材料から得られるグランドパッキンは、耐摩耗性に優れたグランドパッキンとなる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１乃至４いずれかに記載のパッキン材料を編組し、この編組体を所定形状に加圧成形してなるグランドパッキンであるから、低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるとともに、使用時においてメンテナンスの手間を省くことができ、高いシール性を長期間にわたって維持することができるグランドパッキンとなる。

本発明に係るパッキン材料を示す斜視図である。本発明に係るパッキン材料の製造方法を示す図である。本発明に係るパッキン材料を編組することにより得られる紐体の一例を示す図である。本発明に係るグランドパッキンを示す斜視図である。実施例試料及び比較例試料の紐体を示す斜視図である。試験方法を示す説明図である。

以下、本発明に係るパッキン材料及びこの材料を用いたグランドパッキンの好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るパッキン材料を示す斜視図である。
本発明に係るパッキン材料は、中芯材（１）と、この中芯材（１）の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材（２）とから構成された編み糸からなる。

中芯材（１）は、ゴム材料から形成されている。
ゴム材料としては、特に限定されないが、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、合成ゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ，ＥＰＴ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が好適に使用される。
上記ゴム材料のうち、フッ素ゴム又はシリコーンゴムが特に好適に使用される。
ゴム材料がフッ素ゴム又はシリコーンゴムからなるパッキン材料であることにより、耐熱性、耐薬品性、耐油性等に優れたグランドパッキンを得ることができる。

フッ素ゴムとしては、特に限定されないが、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン‐プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン‐パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）のものが好適に使用される。
より具体的には、バイトン（Viton）（登録商標）、ＰＴＦＥからなるフッ素ゴム、ＰＦＡからなるフッ素ゴム等が好適に使用される。

中芯材（１）の太さは、特に限定されないが、０．５〜５０ｍｍの範囲のものが好適に使用され、０．５〜１０ｍｍのものがより好適に使用される。
中芯材の（１）の長さは、特に限定されないが、１〜１０００ｍの範囲のものが好適に使用される。
中芯材（１）の硬度（ブリネル硬度）は、４５〜８５の範囲のものが好適に使用される。

被覆材（２）の材質は特に限定されないが、アラミド繊維、炭化繊維、炭素繊維、ＰＴＦＥ繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維から選択される繊維、又はこれら繊維の複合材が好適に使用される。
ＰＴＦＥ繊維としては、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）を含むＰＴＦＥ繊維を使用することもできる。二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）を含むＰＴＦＥ繊維を使用すると、熱放散性が大きい為、高速回転特性が向上するという点で好ましい。
フェノール樹脂繊維としては、ノボロイド繊維（例えばカイノール（登録商標））等が好適に使用される。
被覆材（２）として、これらいずれかの材料（又は複合材）を使用したパッキン材料によれば、耐摩耗性に優れたグランドパッキンを得ることができる。

被覆材（２）の太さは、具体的には０．０５〜２．５ｍｍとすることが好ましい。
その理由は、０．０５ｍｍ未満であると編み加工時に破断するおそれがあり、２．５ｍｍを超えると編み機による編み加工が困難となるため、いずれの場合も好ましくないためである。

被覆材（２）の編み方（編み組織）については、特に限定されないが、メリヤス編（出ミスター編）、天竺編、丸編、角編、平編、ゴム編、パール編、タック編、浮き編、片畦編、両畦編、両面編、レース編、添糸編、平織、スギ織等の形態を採用することが可能である。

被覆材（２）の編み本数についても特に限定されず、単糸で使用してもよいし、双糸として使用してもよい。

本発明に係るパッキン材料においては、上記した種類（素材）からなる中芯材（１）と被覆材（２）とを製造時において用途に応じて任意に組み合わせることができる。即ち、中芯材（１）の素材と被覆材（２）の素材との組み合わせを任意なものとすることにより、使用用途に適した優れた性質を有するパッキン材料を得ることができる。また、用途幅が拡がり、経済的である。
好ましい組み合わせとしては、例えば、中芯材（１）の素材をフッ素ゴム（例えばバイトン（Viton）（登録商標）等）とし、被覆材（２）の素材をＭＯＳ_２を含むＰＴＦＥとする組み合わせを例示することができる。この組み合わせによれば、高速回転に適しているという点で優れたものとなる。
別の好ましい組み合わせとしては、中芯材（１）の素材をシリコーンゴムとし、被覆材（２）の素材をアラミド繊維（例えばケブラー（登録商標）等）とする組み合わせを例示することができる。この組み合わせによれば、耐圧力性が向上するという点で優れたものとなる。

図２は本発明に係るパッキン材料の製造方法を示す図である。
本発明に係るパッキン材料は、図示のように、ボビンに巻回された中芯材（１）と被覆材（２）とを同時に連続的に巻き出しながら、中芯材（１）を中心としてその周囲を被覆するように被覆材（２）を筒状に編んでいくことにより、編み糸（３）として形成される。形成された編み糸（３）は別のボビンに連続的に巻き取られる。

本発明に係るグランドパッキンは、上記したパッキン材料を編組し、この編組体を所定形状に加圧成形することにより得られる。
より具体的には、上記したパッキン材料を編組することにより、丸編紐、角編紐、丸角複合編紐等の編紐や、丸打紐、角打紐等の打紐などの形態をなす紐体を構成することができる。その他、袋状紐や固着紐等の形態をなす紐体を構成することもできる。なお、打紐は、四つ打ち、八つ打ち、十六打ち、十八打ち、二十四打ち、三十二打ち等、任意の打ち方が可能である。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るパッキン材料を編組することにより得られる紐体（４）の一例を示す図である。
図３（ａ）は芯材（６）の周囲を編み糸（３）で被覆した丸打編の編紐である。芯材（６）としては、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ＰＴＦＥ繊維、炭素繊維、炭化繊維、セラミック繊維等の高強度繊維が好適に使用される。図３（ｂ）は編み糸（３）を角編みした角編紐である。図３（ｃ）は編み糸（３）を打紐として芯材とし、その周囲を角形に編んだ編み糸（３）で被覆した丸角複合編紐である。

本発明に係るグランドパッキン（５）は、上記した紐体（４）を加圧成形して得られるものであり、例えば図４に示すようにリング状に形成される。
このようなグランドパッキン（５）は、スタフィングボックス内に詰め込まれ、例えば流体機器の軸封のために使用することができる。

このグランドパッキン（５）は、ゴム材料からなる中芯材（１）と、この中芯材（１）の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材とから構成された編み糸（３）から構成されているものであるため、低い締め付け面圧で高いシール性を得ることができるとともに、使用時においてメンテナンスの手間を省くことができ、高いシール性を長期間にわたって維持することができるグランドパッキンとなる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確化する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（Ａ）試料
（Ａ−１）実施例試料
中芯材（１）と、この中芯材（１）の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材（２）とから構成された編み糸（図１参照）を使用し、この編み糸を編み組んで図５（ａ）に示すような紐体（４）とし、この紐体（４）を加圧成形することにより、図４に示すようなグランドパッキン（５）（内径：φ６０ｍｍ、外径：φ８２ｍｍ、厚さ：１１ｍｍ）を製作した。
中芯材（１）としてはフッ素ゴム（バイトン（Viton）（登録商標））の丸紐を使用し、被覆材（２）としては２０００デニールのアラミド繊維（ケブラー（登録商標））の糸を使用した。
（Ａ−２）比較例試料
炭化繊維のみからなる編み糸を使用し、この編み糸を編み組んで図５（ｂ）に示すような紐体（４）とし、この紐体（４）を加圧成形することにより、実施例と同形状のグランドパッキンを製作した。

（Ｂ）圧縮復元率の測定
アムスラー式試験機（マルタニ試工株式会社製）を使用し、実施例試料及び比較例試料のグランドパッキン（５）に上方から圧力（２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）を加えた（図６矢印参照）後、圧力を除去することにより、圧縮復元率を測定した。
実施例試料と比較例試料について３個ずつ試験し、各試料について圧縮復元率の平均値を算出した。
実施例試料、比較例試料ともに、試験前の断面形状は縦（厚み）１１ｍｍ×横（幅）１１ｍｍの正方形であったが、試験後（圧縮・復元後）の厚みは、実施例試料が２．８ｍｍ（復元率：約２５％）、比較例試料が０．７ｍｍ（復元率：約６％）であった。

試験結果より、実施例試料、即ち本発明に係るパッキン材料からなるグランドパッキンは、従来のものに比べて、圧縮復元率が格段に優れていることが確認された。
このことから、本発明に係るパッキン材料からなるグランドパッキンは、小さい締め付け力で高いシール性が保持できるという優れた効果を得ることができると言える。
そのため、繰り返し開け締めをするマンホール等のシールに最適である、流体の種類に関わらず高いシール性を確保できる、１つのパッキンのみで高いシール性が得られるため経済的である、様々な大きさ（例えばφ３〜１００ｍｍ又は□３〜１００ｍｍ）のものを製作できる、等の様々な利点がある。

本発明は、例えば、ポンプ（回転又は往復）、バルブ、熱交換器、タンクローリー（マンホール）、ケミカルタンカー（ハッチカバー）などの様々な用途において、グランドパッキン又はガスケットの材料として好適に利用することができる。

１中芯材
２被覆材
３編み糸（パッキン材料）
４紐体
５グランドパッキン

Claims

中芯材と、この中芯材の外面を被覆するように筒状に編まれた被覆材とから構成された編み糸からなり、
前記中芯材は、ゴム材料から形成されていることを特徴とするパッキン材料。
前記ゴム材料が、フッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料。
前記ゴム材料が、シリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料。
前記被覆材が、アラミド繊維、炭化繊維、炭素繊維、ＰＴＦＥ繊維、フェノール樹脂繊維、ポリイミド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維から選択される繊維、又はこれら繊維の複合材からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のパッキン材料。
請求項１乃至４いずれかに記載のパッキン材料を編組し、この編組体を所定形状に加圧成形してなることを特徴とするグランドパッキン。