JP2015055317A - Ball seat and ball valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノチューブを用いたボールシート及び該ボールシートを用いたボールバルブである。 The present invention relates to a ball seat using carbon nanotubes and a ball valve using the ball seat.
従来、ボールバルブは、流体抵抗が小さく、バルブ形状が球状でコンパクトであり、構造が比較的単純で部品点数が少なくメンテナンスも容易であるため、一般家庭の上下水道から電力業界及び天然ガスパイプラインに至るまで幅広く採用されている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, ball valves have a low fluid resistance, a spherical shape and a compact shape, and a relatively simple structure with few parts and easy maintenance. From the water and sewage systems of households to the power industry and natural gas pipelines. Widely used (see, for example, Non-Patent Document 1).
フローティング型ボールバルブやトラニオン型ボールバルブにおいては、ボデー内に形成された流路上に回動自在に配置され、流路と連通する貫通孔が形成されて貫通孔により流路を開閉するボールと、ボールにおける流体の少なくとも流入側または流出側に設けられ、ボールの外周面に接するボールシートと、を有している。ボールは、高真球度に精密加工された金属製である。ボールシートは、環状に形成され、ボールの外周面に接して流路とボデー内のキャビティとの間をシールする。 In the floating type ball valve and the trunnion type ball valve, a ball that is rotatably disposed on a flow path formed in the body, a through hole communicating with the flow path is formed, and the flow path is opened and closed by the through hole; A ball seat provided on at least the inflow side or the outflow side of the fluid in the ball and in contact with the outer peripheral surface of the ball. The ball is made of metal that is precisely processed to a high sphericity. The ball sheet is formed in an annular shape, and is in contact with the outer peripheral surface of the ball to seal between the flow path and the cavity in the body.
ボールシートの材質としては、PCTFF、PTFE、変性PTFE(PFA+PTFE)、充填材入りPTFE、PFA、ポリエーテル系、ナイロン系などの樹脂が用いられている(例えば、特許文献1参照)。 As the material for the ball sheet, PCTFF, PTFE, modified PTFE (PFA + PTFE), filled PTFE, PFA, polyether-based, nylon-based or the like resin is used (for example, see Patent Document 1).
特に、ボールバルブの使用環境によっては、耐熱性及び耐薬品性に優れた特徴を有するフッ素樹脂製のボールシートでなければ対応できない配管用途がある。例えば、化学プラントにおける配管用途である。 In particular, depending on the use environment of the ball valve, there is a piping application that can be handled only by a fluororesin ball sheet having excellent heat resistance and chemical resistance. For example, piping use in a chemical plant.
フッ素樹脂製のボールシートは、材料自体も高価であるのに加えて、成形加工における制約が多く、加工コストの低減が求められている。成形加工における制約としては、フッ素樹脂製のボールシートは、射出成形などの量産加工ができないため、加熱圧縮成形しなければならないことが挙げられる。例えば、PTFEは粉末を予備成形した後に焼結しなければならないことは知られているが、射出成形などの一般的な溶融成形が可能とされているPFAであってもPFA粒子の粒界におけるボイドやクラックをなくすために溶融温度まで加熱した金型内で粉末圧縮成形している。このようなフッ素樹脂の加熱圧縮成形は、金型内で圧縮した状態のままゆっくり冷却するため、生産効率が上がらないという問題がある。また、フッ素樹脂製のボールシートは、長い円筒状の一次成形品から複数のリングを切り出し、さらにそのリングを切削加工しているため、顧客からの受注数に合わせて生産することが困難であった。さらに、フッ素樹脂は溶融温度以上で成形加工を行うと、熱分解によってガスが発生する。そのガスによって金型が腐食するため、金型の劣化が早いという問題がある。 In addition to the expensive material itself, the fluororesin ball sheet has many restrictions in molding processing, and a reduction in processing cost is required. A limitation in the molding process is that a fluororesin ball sheet cannot be mass-produced such as injection molding and must be heat-compressed. For example, PTFE is known to have to be sintered after preforming the powder, but even PFA that is capable of general melt molding, such as injection molding, at the grain boundaries of PFA particles In order to eliminate voids and cracks, powder compression molding is performed in a mold heated to the melting temperature. Such heat compression molding of fluororesin has a problem that the production efficiency does not increase because it is cooled slowly while being compressed in the mold. In addition, a ball sheet made of fluororesin is difficult to produce in accordance with the number of orders received from customers because a plurality of rings are cut out from a long cylindrical primary molded product and further cut. It was. Further, when the fluororesin is molded at a temperature higher than the melting temperature, gas is generated by thermal decomposition. Since the mold is corroded by the gas, there is a problem that the mold is rapidly deteriorated.
また、フッ素樹脂成形品の機械的特性などを改善するために、各種の充填剤を配合することが提案されている。例えば、フッ素樹脂に含フッ素エラストマー粒子とナノフィラーなどの無機フィラーとを配合した樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この樹脂組成物によれば、フッ素樹脂の物質透過遮断性、機械的物性、耐熱性、難燃性、導電性などが改善される。しかしながら、フッ素樹脂の成形加工性は、依然として改善されていない。 In addition, in order to improve the mechanical characteristics of the fluororesin molded product, it has been proposed to add various fillers. For example, a resin composition in which fluorine-containing elastomer particles and an inorganic filler such as a nano filler are blended with a fluororesin has been proposed (for example, see Patent Document 2). According to this resin composition, the material permeation blocking properties, mechanical properties, heat resistance, flame retardancy, conductivity, etc. of the fluororesin are improved. However, the moldability of the fluororesin has not been improved yet.
一方で、含フッ素エラストマーにカーボンナノチューブを配合した炭素繊維複合材料や
シール部材が提案されている(例えば、特許文献3、特許文献4参照)。また、パーフルオロエラストマー(FFKM)にカーボンナノチューブを配合したシール部材が提案されている(例えば、特許文献5)。このような含フッ素エラストマーの複合材料は、高い体積固有抵抗値や耐パーフルオロポリエーテル性を改善できるが、フッ素樹脂製品の代替品としての応用は考えられていない。
On the other hand, carbon fiber composite materials and seal members in which carbon nanotubes are blended with fluorine-containing elastomers have been proposed (see, for example,
本発明は、フッ素樹脂製ボールシートに代替可能な成形加工性に優れたボールシート及び該ボールシートを用いたボールバルブを提供する。 The present invention provides a ball sheet excellent in moldability that can be replaced with a fluororesin ball sheet, and a ball valve using the ball sheet.
本発明に係るボールシートは、
貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に装着するボールバルブにおいて該ボールの外表面に接触させてシールする無端状のボールシートであって、
パーフルオロエラストマー(FFKM)のマトリックスに、平均直径が2nm〜100nmのカーボンナノチューブと、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系フッ素樹脂(PFA)と、を含むことを特徴とする。
The ball seat according to the present invention is
An endless ball seat that contacts and seals with the outer surface of a ball valve in which a ball having a through hole is rotatably mounted in the body,
The perfluoroelastomer (FFKM) matrix contains carbon nanotubes having an average diameter of 2 nm to 100 nm and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA).
本発明に係るボールシートによれば、パーフルオロエラストマー(FFKM)の成形加工方法によってボールシートを製造することができるため、フッ素樹脂を溶融加工することなく製造でき、ボールシートの生産性が向上する。また、本発明に係るボールシートによれば、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系フッ素樹脂(PFA)の粒界をカーボンナノチューブによって補強されたパーフルオロエラストマー(FFKM)で緻密にしているので、ボールシートのシール性が向上すると共に、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系フッ素樹脂(PFA)を含むことによってボールバルブの開閉トルクの増大を抑制する。 According to the ball sheet of the present invention, since the ball sheet can be manufactured by a perfluoroelastomer (FFKM) molding method, it can be manufactured without melting the fluororesin, and the productivity of the ball sheet is improved. . Further, according to the ball sheet of the present invention, the grain boundaries of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether-based fluororesin (PFA) are made dense with perfluoroelastomer (FFKM) reinforced with carbon nanotubes. The sealing performance of the seat is improved and the increase in the opening / closing torque of the ball valve is suppressed by including a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA).
本発明に係るボールシートにおいて、
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系フッ素樹脂(PFA)は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して、5質量部〜150質量部であることができる。
In the ball seat according to the present invention,
Tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) can be 5 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM).
本発明に係るボールシートによれば、切削加工可能であるため、高い寸法精度が要求されるボールバルブに対しても対応が可能である。また、本発明に係るボールシートによれば、エラストマーの混練加工によって製造することができるため生産性に優れる。 Since the ball seat according to the present invention can be cut, it can be applied to a ball valve that requires high dimensional accuracy. Moreover, according to the ball sheet concerning this invention, since it can manufacture by the kneading | mixing process of an elastomer, it is excellent in productivity.
本発明に係るボールシートにおいて、
カーボンナノチューブの配合量は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部であって、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系フッ素樹脂(PFA)とパーフルオロエラストマー(FFKM)とを合わせたマトリックス100質量部に対して0.2質量部〜47.6質量部であることができる。
In the ball seat according to the present invention,
The compounding amount of the carbon nanotube is 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the perfluoroelastomer (FFKM). Tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) and perfluoroelastomer It can be 0.2 to 47.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the matrix combined with (FFKM).
本発明に係るボールシートによれば、シール性に優れながらボールバルブの開閉時の低トルク性を維持することができる。 The ball seat according to the present invention can maintain low torque when the ball valve is opened and closed while being excellent in sealing performance.
本発明に係るボールシートにおいて、
カーボンナノチューブは、平均直径が9nm〜20nmの多層カーボンナノチューブであり、
多層カーボンナノチューブは、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部含み、
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系フッ素樹脂(PFA)は、含硫黄化合物及びアミン系化合物からなる膨潤抑制剤を含むことができる。
In the ball seat according to the present invention,
The carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube having an average diameter of 9 nm to 20 nm,
The multi-walled carbon nanotube contains 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM),
The tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) can contain a swelling inhibitor composed of a sulfur-containing compound and an amine compound.
本発明に係るボールシートによれば、耐モノマー性に優れることができる。特に、本発明に係るボールシートによれば、ブタジエンガスによる膨潤が少ない。 The ball sheet according to the present invention can be excellent in monomer resistance. In particular, according to the ball sheet of the present invention, there is little swelling due to butadiene gas.
本発明に係るボールバルブは、
前記ボールシートを用いたボールバルブであることを特徴とする。
The ball valve according to the present invention is
It is a ball valve using the ball seat.
本発明に係るボールバルブによれば、ボールシートの生産性が向上して加工コストを削減することでボールバルブの価格競争力を高めることができる。また、本発明に係るボールバルブによれば、シール性が向上しながらも、ボールバルブの開閉トルクの増大を抑制することができる。 According to the ball valve according to the present invention, it is possible to increase the price competitiveness of the ball valve by improving the productivity of the ball seat and reducing the processing cost. Further, according to the ball valve of the present invention, an increase in the opening / closing torque of the ball valve can be suppressed while the sealing performance is improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の一実施の形態にかかるボールシートは、貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に装着するボールバルブにおいて該ボールの外表面に接触させてシールする無端状のボールシートであって、パーフルオロエラストマー(FFKM)のマトリックスに、平均直径が2nm〜100nmのカーボンナノチューブと、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系フッ素樹脂(PFA)と、を含むことを特徴とする。 A ball seat according to an embodiment of the present invention is an endless ball seat that contacts and seals the outer surface of a ball valve in which a ball having a through hole is rotatably mounted in the body, The perfluoroelastomer (FFKM) matrix contains carbon nanotubes having an average diameter of 2 nm to 100 nm and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA).
本発明の一実施の形態にかかる前記ボールシートを用いたボールバルブであることを特徴とする。 It is a ball valve using the ball seat concerning one embodiment of the present invention.
(I)パーフルオロエラストマー(FFKM)
本実施の形態に用いられるパーフルオロエラストマー(FFKM)は、主鎖炭素(C)−炭素(C)結合を構成する炭素原子に結合している水素原子(H)が完全にフッ素化されているフッ素ゴムである。パーフルオロエラストマーとしては、例えば、テトラフルオロエチレン(TFE)/パーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)系共重合体などを挙げることができ、ここで用いることができるパーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)としては、例えば、パーフルオロメトキシビニルエーテル(PMOVE)、パーフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)、パーフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、パーフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)およびその他の同様の化合物を挙げることができる。
(I) Perfluoroelastomer (FFKM)
In the perfluoroelastomer (FFKM) used in the present embodiment, the hydrogen atom (H) bonded to the carbon atom constituting the main chain carbon (C) -carbon (C) bond is completely fluorinated. Fluoro rubber. Examples of the perfluoroelastomer include tetrafluoroethylene (TFE) / perfluoroalkyl vinyl ether (PAVE) copolymer, and examples of the perfluoroalkyl vinyl ether (PAVE) that can be used here include , Perfluoromethoxyvinyl ether (PMOVE), perfluoromethyl vinyl ether (PMVE), perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), perfluoropropyl vinyl ether (PPVE) and other similar compounds.
一般的に、パーフルオロエラストマー(FFKM)は耐熱性と耐薬品性に優れているが、低温特性に劣っており、例えばJIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が通常0℃付近であるが、パーフルオロエラストマー(FFKM)として、低温特性に優れ、JIS K6261に準じた低温弾性回復試験(TR試験)におけるTR−10値が−10℃以下であり、さらにTR−10値が−15℃以下であることができ、特にTR−10値が−20℃以下であることができる。 In general, perfluoroelastomer (FFKM) is excellent in heat resistance and chemical resistance, but is inferior in low temperature characteristics. For example, TR-10 value in a low temperature elastic recovery test (TR test) according to JIS K6261 Although it is usually around 0 ° C., as a perfluoroelastomer (FFKM), it has excellent low temperature characteristics, has a TR-10 value of −10 ° C. or less in a low temperature elastic recovery test (TR test) according to JIS K6261, and TR- The 10 value can be −15 ° C. or less, and in particular, the TR-10 value can be −20 ° C. or less.
パーフルオロエラストマー(FFKM)としては、例えば、デュポン社製の商品名カルレッツ(登録商標)、ソルベイ社製の商品名テクノフロン(登録商標)、ダイキン工業社製の商品名パーフロ(登録商標)などをあげることができる。 Examples of the perfluoroelastomer (FFKM) include Du Pont's trade name Kalrez (registered trademark), Solvay's trade name Technoflon (registered trademark), Daikin Industries, Ltd. trade name Perflo (registered trademark), and the like. I can give you.
パーフルオロエラストマー(FFKM)は、公知の架橋剤を用いることができ、例えば、ポリアミン加硫、ポリオール加硫、またはパーオキサイド加硫することができる。パーフルオロエラストマー(FFKM)を架橋剤で架橋することによって、耐熱性や耐薬品性に優れたボールシートを製造することができる。 For the perfluoroelastomer (FFKM), a known crosslinking agent can be used, and for example, polyamine vulcanization, polyol vulcanization, or peroxide vulcanization can be performed. By cross-linking perfluoroelastomer (FFKM) with a cross-linking agent, a ball sheet excellent in heat resistance and chemical resistance can be produced.
また、パーフルオロエラストマー(FFKM)に対して、ゴムの一般的な配合剤として用いられているホワイトカーボン等の補強剤、タルク、クレー、グラファイト、けい酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、パルミチン酸、パラフィンワックス等の加工助剤、老化防止剤、可塑剤等を必要に応じて適宜添加して用いることができる。 Also, for perfluoroelastomer (FFKM), reinforcing agents such as white carbon used as a general compounding agent for rubber, fillers such as talc, clay, graphite, calcium silicate, stearic acid, palmitic acid Further, processing aids such as paraffin wax, anti-aging agents, plasticizers, and the like can be appropriately added and used as necessary.
パーフルオロエラストマー(FFKM)は、カーボンナノチューブ、特にその末端のラジカルに対して親和性を有するハロゲン基を有する。カーボンナノチューブは、通常、側面は炭素原子の6員環で構成され、先端は5員環が導入されて閉じた構造となっているが、構造的に無理があるため、実際上は欠陥を生じやすく、その部分にラジカルや官能基を生成しやすくなっている。また、パーフルオロエラストマー(FFKM)の主鎖、側鎖お
よび末端鎖の少なくともひとつに、カーボンナノチューブのラジカルと親和性(反応性または極性)が高いハロゲン基を有することにより、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとを結合することができる。このことにより、カーボンナノチューブの凝集力にうち勝ってその分散を容易にすることができる。
Perfluoroelastomer (FFKM) has a halogen group having an affinity for a carbon nanotube, particularly a radical at its end. Carbon nanotubes usually have a six-membered ring of carbon atoms and a closed end with a five-membered ring introduced at the tip, but they are structurally unreasonable and cause defects in practice. It is easy to generate radicals and functional groups in the part. Further, at least one of the main chain, side chain and terminal chain of perfluoroelastomer (FFKM) has a halogen group having high affinity (reactivity or polarity) with the radical of carbon nanotube, so that perfluoroelastomer (FFKM) Can be bonded to the carbon nanotube. This makes it easier to disperse the carbon nanotubes than the cohesive force.
パーフルオロエラストマー(FFKM)は、未架橋体のままカーボンナノチューブと混練することができる。 Perfluoroelastomer (FFKM) can be kneaded with carbon nanotubes in an uncrosslinked form.
(II)カーボンナノチューブ
本実施の形態に用いるカーボンナノチューブは、平均直径が2nmを超え100nm以下である。さらに、カーボンナノチューブは、平均直径が9nmを超え100nm以下であることができ、特に、平均直径が9nmを超え20nm以下であることができる。平均直径が9nm以下のカーボンナノチューブは、少量であっても凝集体を解繊し、ボールシートの全体に均一に分散させることによって、優れた常態物性を得ることができるが、一般に高価である。また、一般に10nm級のカーボンナノチューブとして入手可能なカーボンナノチューブの平均直径は9nmを超え20nm以下であり、ボールシートの常態物性における引張強さ(TS)の向上に優れている。平均直径が20nmを超え100nm以下のカーボンナノチューブは、価格競争力に優れ、ボールシートの常態物性における破断伸び(Eb)に優れ、高い柔軟性を有することができる。カーボンナノチューブの平均直径及び平均長さは、走査型電子顕微鏡による例えば5,000倍の撮像(カーボンナノチューブのサイズによって適宜倍率は変更できる)から200箇所以上の直径及び平均長さを計測し、その算術平均値として計算して得ることができる。
(II) Carbon nanotube The carbon nanotube used in the present embodiment has an average diameter of more than 2 nm and not more than 100 nm. Furthermore, the carbon nanotubes can have an average diameter of more than 9 nm and not more than 100 nm, in particular, the average diameter can be more than 9 nm and not more than 20 nm. Carbon nanotubes having an average diameter of 9 nm or less can obtain excellent normal physical properties by disaggregating aggregates and evenly dispersing them throughout the ball sheet even in a small amount, but are generally expensive. Moreover, the average diameter of carbon nanotubes generally available as 10 nm class carbon nanotubes is more than 9 nm and not more than 20 nm, and is excellent in improving the tensile strength (TS) in the normal physical properties of the ball sheet. Carbon nanotubes having an average diameter of more than 20 nm and not more than 100 nm are excellent in price competitiveness, excellent in elongation at break (Eb) in normal properties of the ball sheet, and can have high flexibility. The average diameter and average length of the carbon nanotubes are measured by measuring diameters and average lengths of 200 or more locations from, for example, 5,000 times imaging with a scanning electron microscope (the magnification can be changed as appropriate depending on the size of the carbon nanotubes). It can be obtained by calculating as an arithmetic average value.
ボールシートにおけるカーボンナノチューブの配合量は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部であって、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系フッ素樹脂(PFA)とパーフルオロエラストマー(FFKM)とを合わせたマトリックス100質量部に対して0.2質量部〜47.6質量部であることができる。さらに、ボールシートは、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して、カーボンナノチューブを0.5質量部〜50質量部含むことができ、特に、カーボンナノチューブを2質量部〜40質量部含むことができる。カーボンナノチューブは凝集しやすく、一般に凝集体のままマトリックスに分散させることが多いが、ボールシートの第1相におけるカーボンナノチューブは凝集体ではなく、解繊された状態でパーフルオロエラストマー(FFKM)マトリックス中に分散して存在する。カーボンナノチューブの配合量は、ボールシートの用途に応じてフッ素樹脂粒子の配合量と共に調整することができる。カーボンナノチューブが0.5質量部以上であると耐熱性と耐薬品性を向上させることができ、カーボンナノチューブがパーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して50質量部以下であれば柔軟性と圧縮特性を向上させることができる。 The compounding amount of the carbon nanotube in the ball sheet is 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the perfluoroelastomer (FFKM), and includes tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) and It can be 0.2 mass part-47.6 mass parts with respect to 100 mass parts of matrices which combined the perfluoroelastomer (FFKM). Furthermore, the ball sheet can contain 0.5 to 50 parts by mass of carbon nanotubes, and particularly 2 to 40 parts by mass of carbon nanotubes with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM). Can do. Carbon nanotubes tend to aggregate and are generally dispersed in a matrix in the form of aggregates, but the carbon nanotubes in the first phase of the ball sheet are not aggregates but in a perfluoroelastomer (FFKM) matrix in a fibrillated state. Exist in a distributed manner. The compounding quantity of a carbon nanotube can be adjusted with the compounding quantity of a fluororesin particle according to the use of a ball sheet. Heat resistance and chemical resistance can be improved if the carbon nanotubes are 0.5 parts by mass or more, and if the carbon nanotubes are 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM), flexibility and Compression characteristics can be improved.
カーボンナノチューブは、炭素六角網面のグラファイトの1枚面(グラフェンシート)を巻いて筒状にした形状を有する単層構造または多層構造を有し、多層構造のものは多層カーボンナノチューブ(MWNT:マルチウォールカーボンナノチューブ)、気相成長炭素繊維などと呼ばれる。 The carbon nanotube has a single-layer structure or a multi-layer structure in which one surface (graphene sheet) of graphite having a carbon hexagonal mesh surface is wound into a cylindrical shape, and a multi-layer structure has a multi-layer carbon nanotube (MWNT: multi-wall structure). Wall carbon nanotube), vapor-grown carbon fiber, and the like.
このようなカーボンナノチューブは、各種気相成長法により製造することができる。気相成長法は、ベンゼンやトルエン等の炭化水素を気相で熱分解し、カーボンナノチューブを合成するもので、より具体的には、流動触媒法やゼオライト担持触媒法などが例示できる。カーボンナノチューブは、例えばベンゼン、トルエン、天然ガス等の有機化合物を原料に、フェロセン等の遷移金属触媒の存在下で、水素ガスとともに800℃〜1300℃で熱分解反応させることによって得ることができる。また、カーボンナノチューブは、ホ
ウ素、炭化ホウ素、ベリリウム、アルミニウム、ケイ素等の黒鉛化触媒と共に例えば2300℃〜3200℃で黒鉛化処理することができる。
Such carbon nanotubes can be produced by various vapor phase growth methods. The vapor phase growth method is a method in which hydrocarbons such as benzene and toluene are thermally decomposed in the gas phase to synthesize carbon nanotubes. More specifically, a fluid catalyst method, a zeolite supported catalyst method, and the like can be exemplified. The carbon nanotubes can be obtained, for example, by subjecting an organic compound such as benzene, toluene or natural gas as a raw material to a thermal decomposition reaction at 800 ° C. to 1300 ° C. with hydrogen gas in the presence of a transition metal catalyst such as ferrocene. The carbon nanotubes can be graphitized at 2300 ° C. to 3200 ° C., for example, together with a graphitization catalyst such as boron, boron carbide, beryllium, aluminum, and silicon.
カーボンナノチューブは、エラストマーと混練される前に、あらかじめ表面処理、例えば、イオン注入処理、スパッタエッチング処理、プラズマ処理などを行うことによって、エラストマーとの接着性やぬれ性を改善することができる。 The carbon nanotubes can be improved in adhesion and wettability with the elastomer by performing a surface treatment such as ion implantation treatment, sputter etching treatment, or plasma treatment in advance before being kneaded with the elastomer.
(III)フッ素樹脂
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系フッ素樹脂(PFA)は、粒子状であることができ、その平均粒径が10nm〜500μmであることができる。フッ素樹脂の平均粒径が500μm以下であれば混練工程における加工が可能であり、10nm以上であれば市場で入手可能である。
(III) Fluororesin The tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether-based fluororesin (PFA) can be in the form of particles, and the average particle diameter thereof can be 10 nm to 500 μm. If the average particle size of the fluororesin is 500 μm or less, processing in the kneading step is possible, and if it is 10 nm or more, it is commercially available.
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系フッ素樹脂(PFA)は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して、5質量部〜150質量部であることができる。パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して、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系フッ素樹脂(PFA)が5質量部以上であることで切削加工が可能であり、150質量部以下であることでカーボンナノチューブと共に混練加工が可能である。 Tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) can be 5 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM). Cutting work is possible because tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) is 5 parts by mass or more per 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM), and 150 parts by mass or less. And kneading with carbon nanotubes.
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系フッ素樹脂(PFA)は、膨潤抑制剤を含むことができる。フッ素樹脂を膨潤し得る低分子の有機化合物としては、重合反応における重合性モノマー、反応性(重合性)オリゴマーなどが挙げられる。特に、ボールバルブは、合成ゴムや合成樹脂などの重合反応炉の配管に用いられることがあり、重合反応炉に導入される重合性モノマーや反応性オリゴマーがフッ素樹脂製のボールシートを膨潤することによって開閉トルクの変化、ボールシート内の微細なクラックの発生及びボールシートの摩耗によるシール性に与える影響として問題となる。 The tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) can contain a swelling inhibitor. Examples of the low molecular weight organic compound that can swell the fluororesin include polymerizable monomers and reactive (polymerizable) oligomers in the polymerization reaction. In particular, the ball valve may be used for piping of a polymerization reactor such as synthetic rubber or synthetic resin, and the polymerizable monomer or reactive oligomer introduced into the polymerization reactor may swell the fluororesin ball sheet. As a result, a change in the opening / closing torque, the occurrence of fine cracks in the ball sheet, and the influence on the sealing performance due to wear of the ball sheet are problematic.
重合性モノマーとしては、たとえばブタジエン、クロロプレンなどのジエン系モノマー;スチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系モノマー;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化エチレン性不飽和モノマー:アクリロニトリルなどのアクリロニトリル系モノマー;アクリル酸、アクリル酸エステルなどのアクリル酸系モノマー:メタクリル酸、メタクリル酸エステルなどのメタクリル酸系モノマー;マレイン酸などの不飽和カルボン酸系モノマー;オレフィン系モノマー:ビニルエステル系モノマー;ビニルエーテル系モノマー;アセチレン系モノマー;ビニルケトン系モノマー;ビニルアミド系モノマー;マレイミド系モノマー;アクリルアミド系モノマー;開環重合性モノマー;フェノール誘導体系モノマーなどがあげられる。 Examples of the polymerizable monomer include diene monomers such as butadiene and chloroprene; styrene monomers such as styrene and α-methylstyrene; halogenated ethylenically unsaturated monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride: acrylonitrile monomers such as acrylonitrile; Acrylic acid monomers such as acrylic acid and acrylate esters: Methacrylic acid monomers such as methacrylic acid and methacrylate esters; Unsaturated carboxylic acid monomers such as maleic acid; Olefin monomers: Vinyl ester monomers; Vinyl ether monomers; Acetylene monomers; vinyl ketone monomers; vinyl amide monomers; maleimide monomers; acrylamide monomers; ring-opening polymerizable monomers; phenol derivative monomers It is.
(IV)ボールシート
ボールシートは、貫通孔を有するボールをボデー内に回転自在に装着するボールバルブにおいて該ボールの外表面に接触させてシールする無端状のボールシートであって、パーフルオロエラストマー(FFKM)のマトリックスに、平均直径が2nm〜100nmのカーボンナノチューブと、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系フッ素樹脂(PFA)と、を含むことを特徴とする。
(IV) Ball Sheet A ball sheet is an endless ball sheet that is brought into contact with the outer surface of a ball valve in which a ball having a through-hole is rotatably mounted in the body and sealed, and a perfluoroelastomer ( The FFKM) matrix contains carbon nanotubes having an average diameter of 2 nm to 100 nm and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA).
また、ボールシートは、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとを含む連続相である第1相と、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系フッ素樹脂(PFA)からなる第2相と、を有することができる。カーボンナノチューブは、パーフルオロエラストマー(FFKM)中に解繊されて存在することができる。第1相は、分散相である第2相を覆うように形成されることができる。 Further, the ball sheet has a first phase that is a continuous phase containing perfluoroelastomer (FFKM) and carbon nanotubes, and a second phase made of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA). be able to. Carbon nanotubes can be defibrated and present in perfluoroelastomer (FFKM). The first phase can be formed to cover the second phase that is the dispersed phase.
ボールシートは、図7〜図10に示すような中央に貫通孔を有する無端状の成形品である。 The ball sheet is an endless molded product having a through hole in the center as shown in FIGS.
第1相は、パーフルオロエラストマー(FFKM)のマトリックス中にカーボンナノチューブが1本1本解れるように解繊されて存在し、カーボンナノチューブの凝集体を有しない。このことは、ボールシートの凍結割断面を走査型電子顕微鏡で観察することによって確認することができる。カーボンナノチューブが解繊されていないと、走査型電子顕微鏡による観察によって1μm〜50μmほどの黒い塊としてカーボンナノチューブの凝集体が確認される。しかしながら、本実施の形態にかかる第1相は、走査型電子顕微鏡による観察によってカーボンナノチューブの凝集体を観察することができない。したがって、第1相は、走査型電子顕微鏡による観察によって解繊したカーボンナノチューブの一部がパーフルオロエラストマー(FFKM)の全体に均質に点在するように現れる。 The first phase exists in a perfluoroelastomer (FFKM) matrix so that the carbon nanotubes are defibrated so that each carbon nanotube can be unwound one by one, and does not have an aggregate of carbon nanotubes. This can be confirmed by observing the frozen section of the ball sheet with a scanning electron microscope. If the carbon nanotubes are not defibrated, an aggregate of carbon nanotubes is confirmed as a black mass of about 1 μm to 50 μm by observation with a scanning electron microscope. However, in the first phase according to the present embodiment, an aggregate of carbon nanotubes cannot be observed by observation with a scanning electron microscope. Therefore, the first phase appears such that a part of the carbon nanotubes defibrated by observation with a scanning electron microscope is evenly scattered throughout the perfluoroelastomer (FFKM).
第2相は、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系フッ素樹脂(PFA)によって形成され、加工に用いるPFA粒子は成形加工によって大きな変形を伴うが、走査型電子顕微鏡による観察によって第1相のマトリックスに点在して海−島状に形成されていることが確認できる。 The second phase is formed of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA), and the PFA particles used for processing are greatly deformed by molding, but the first phase matrix is observed by observation with a scanning electron microscope. It can be confirmed that the islands are scattered in a sea-island shape.
ボールシートは、第1相に覆われた第2相を有することによって、摩擦係数が小さく、耐熱性に優れることができる。また、ボールシートは、第1相に覆われた第2相を有することによって、残留ひずみを小さくすることができる。さらに、ボールシートは、第1相に覆われた第2相を有することによって、重合性モノマーなどによる膨潤を抑制することができる。 By having the second phase covered with the first phase, the ball sheet has a small coefficient of friction and excellent heat resistance. Further, the ball sheet can reduce the residual strain by having the second phase covered by the first phase. Furthermore, since the ball sheet has the second phase covered with the first phase, the swelling due to the polymerizable monomer or the like can be suppressed.
ボールシートは、例えば、カーボンナノチューブが平均直径9nm〜20nmの多層カーボンナノチューブであり、多層カーボンナノチューブがパーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部含み、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系フッ素樹脂(PFA)が含硫黄化合物及びアミン系化合物からなる膨潤抑制剤を含むことができる。 The ball sheet is, for example, a multi-walled carbon nanotube having an average diameter of 9 nm to 20 nm, and the multi-walled carbon nanotube includes 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM). The ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) can contain a swelling inhibitor comprising a sulfur-containing compound and an amine compound.
(V)ボールシートの製造方法
本実施の形態では、ボールシートの製造方法として、図1〜図7を用いた例について述べる。ボールシートの製造方法は、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとを混練して第1混合物を得る第1混練工程と、第1混合物に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系フッ素樹脂粒子(以下、PFA粒子)を加えて混練してボールシートを得る第2混練工程と、を含む。
(V) Ball Sheet Manufacturing Method In this embodiment, an example using FIGS. 1 to 7 will be described as a ball sheet manufacturing method. The ball sheet manufacturing method includes a first kneading step in which perfluoroelastomer (FFKM) and carbon nanotubes are kneaded to obtain a first mixture, and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether-based fluororesin particles (hereinafter referred to as the first mixture). , PFA particles) and kneading to obtain a ball sheet.
図1〜図4は、2本のロールのオープンロール2を用いたオープンロール法を模式的に示す図である。図1〜図4において、符号10は第1のロールを示し、符号20は第2のロールを示す。第1のロール10と第2のロール20とは、所定の間隔dで配置されている。第1および第2のロール10,20は、正転あるいは逆転で回転する。図示の例では、第1のロール10および第2のロール20は、矢印で示す方向に回転している。
1-4 is a figure which shows typically the open roll method using the
まず、図1〜図3を用いて、第1混練工程について説明する。 First, a 1st kneading process is demonstrated using FIGS. 1-3.
図1に示すように、第1,第2のロール10,20が回転した状態で、第1のロール10に、パーフルオロエラストマー(FFKM)30を巻き付け、素練りを行う。第1のロール10と第2のロール20の間隔dは、例えば1.5mmに設定されている。
As shown in FIG. 1, in a state where the first and
図2に示すように、ロール10,20間にはパーフルオロエラストマー(FFKM)30がたまった、いわゆるバンク34が形成される。このバンク34内にカーボンナノチューブ80を加えて、第1、第2のロール10,20を回転させると、パーフルオロエラストマー(FFKM)30とカーボンナノチューブ80の混合物が得られる。この混合物をオープンロール2から取り出す。
As shown in FIG. 2, a so-called
図3に示すように、さらに、第1のロール10と第2のロール20の間隔dを、例えば0.5mm以下、より好ましくは0.1mmないし0.5mmの間隔に設定し、得られた混合物36をオープンロール2に投入して第1薄通し工程として薄通しを行なう。薄通しの回数は、例えば3回〜10回程度行なうことができる。第1のロール10の表面速度をV1、第2のロール20の表面速度をV2とすると、薄通しにおける両者の表面速度比(V1/V2)は、1.05ないし3.00であることができ、さらに1.05ないし1.2であることができる。このような表面速度比を用いることにより、所望の剪断力を得ることができる。
As shown in FIG. 3, the distance d between the
このようにして得られた剪断力により、パーフルオロエラストマー(FFKM)30に高い剪断力が作用し、凝集していたカーボンナノチューブ80がパーフルオロエラストマー(FFKM)分子に1本ずつ引き抜かれるように相互に分離して解繊され、パーフルオロエラストマー(FFKM)30中にカーボンナノチューブ80が分散した第1混合物50が得られる。
The shearing force thus obtained causes a high shearing force to act on the perfluoroelastomer (FFKM) 30 so that the aggregated
この工程では、できるだけ高い剪断力を得るために、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとの混合は、0℃ないし50℃で行うことができ、さらに、5℃ないし30℃の比較的低い温度で行うことができる。このような低温での薄通しは、パーフルオロエラストマー(FFKM)がゴム弾性を有しているので、カーボンナノチューブを効率よく解繊し、かつ、マトリックス中に分散することができる。 In this process, in order to obtain as high a shearing force as possible, the perfluoroelastomer (FFKM) and the carbon nanotubes can be mixed at 0 ° C. to 50 ° C., and further at a relatively low temperature of 5 ° C. to 30 ° C. Can be done. Such thinness at low temperature allows the carbon nanotubes to be efficiently defibrated and dispersed in the matrix because perfluoroelastomer (FFKM) has rubber elasticity.
このとき、本実施の形態のパーフルオロエラストマー(FFKM)は、上述した特徴、すなわち、パーフルオロエラストマー(FFKM)の分子形態(分子長)や分子運動によって表される弾性と、粘性と、カーボンナノチューブとの化学的相互作用と、を有することによってカーボンナノチューブの分散を容易にするので、分散性および分散安定性(カーボンナノチューブが再凝集しにくいこと)に優れたボールシートのマトリックス材を得ることができる。より具体的には、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとを混合すると、粘性を有するパーフルオロエラストマー(FFKM)がカーボンナノチューブの相互に侵入し、かつ、パーフルオロエラストマー(FFKM)の特定の部分が化学的相互作用によってカーボンナノチューブの活性の高い部分と結合する。この状態で、分子長が適度に長く、分子運動性の高い(弾性を有する)パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブとの混合物に強い剪断力が作用すると、パーフルオロエラストマー(FFKM)の移動に伴ってカーボンナノチューブも移動し、さらに剪断後の弾性によるパーフルオロエラストマー(FFKM)の復元力によって、凝集していたカーボンナノチューブが分離されて解繊し、パーフルオロエラストマー(FFKM)中に分散されることになる。 At this time, the perfluoroelastomer (FFKM) of the present embodiment has the above-described characteristics, that is, the elasticity, viscosity, and carbon nanotubes expressed by the molecular form (molecular length) and molecular motion of the perfluoroelastomer (FFKM). Can easily disperse carbon nanotubes by having a chemical interaction with them, so that it is possible to obtain a ball sheet matrix material with excellent dispersibility and dispersion stability (that carbon nanotubes are difficult to re-aggregate) it can. More specifically, when perfluoroelastomer (FFKM) and carbon nanotubes are mixed, viscous perfluoroelastomer (FFKM) penetrates into each other of carbon nanotubes, and a specific part of perfluoroelastomer (FFKM) Bind to the highly active part of the carbon nanotubes by chemical interaction. In this state, if a strong shearing force acts on a mixture of perfluoroelastomer (FFKM) having a relatively long molecular length and high molecular mobility (elasticity) and carbon nanotube, the movement of perfluoroelastomer (FFKM) is affected. At the same time, the carbon nanotubes move, and the aggregated carbon nanotubes are separated and defibrated by the restoring force of the perfluoroelastomer (FFKM) due to elasticity after shearing and dispersed in the perfluoroelastomer (FFKM). It will be.
図3に示すように、薄通しによって混合物36が狭いロール間から押し出された際に、パーフルオロエラストマー(FFKM)の弾性による復元力で第1混合物50はロール間隔dより厚く変形する。その変形は、強い剪断力の作用した混合物をさらに複雑に流動させ、カーボンナノチューブを解繊しながらパーフルオロエラストマー(FFKM)中に分散させると推測できる。そして、一旦分散したカーボンナノチューブは、パーフルオロエラストマー(FFKM)との化学的相互作用によって再凝集することが防止され、良好な分散安定性を有することができる。
As shown in FIG. 3, when the
パーフルオロエラストマー(FFKM)にカーボンナノチューブを剪断力によって分散させる工程は、上記オープンロール法に限定されず、密閉式混練法あるいは多軸押出し混練法を用いることもできる。要するに、この工程では、凝集したカーボンナノチューブを分離できる剪断力をパーフルオロエラストマー(FFKM)に与えることができればよい。 The step of dispersing carbon nanotubes in perfluoroelastomer (FFKM) by a shearing force is not limited to the open roll method, and a closed kneading method or a multiaxial extrusion kneading method can also be used. In short, in this step, it is only necessary to give a perfluoroelastomer (FFKM) with a shearing force capable of separating the aggregated carbon nanotubes.
次に、図4を用いて、第2混練工程について説明する。 Next, the second kneading step will be described with reference to FIG.
図4に示すように、第1,第2のロール10,20が回転した状態で、第1のロール10に、第1混合物50を巻き付ける。第1のロール10と第2のロール20の間隔dは、例えば1.5mmに設定されている。ロール10,20間にはバンク54が形成される。このバンク54内にPFA粒子90を加えて、第1、第2のロール10,20を回転させると、パーフルオロエラストマー(FFKM)とカーボンナノチューブの第1相の中にPFAの第2相が海−島状に分散した炭素繊維複合材料が得られる。この炭素繊維複合材料をオープンロール2から分出しする。オープンロール2から取り出した時点において、炭素繊維複合材料は未架橋体である。
As shown in FIG. 4, the
第2混練工程の後、さらにオープンロール2を用いて炭素繊維複合材料に架橋剤を配合することができる。架橋剤を配合する時期は、第1混練工程中であってもよいし、第2混練行程中であってもよいが、各混練工程の間に架橋が開始しないように、第2混練工程後に架橋剤を配合することができる。
After the second kneading step, a cross-linking agent can be added to the carbon fiber composite material using the
また、第2混練工程は、0℃〜50℃でロール間隔が0.5mm以下のオープンロールで行う第2薄通し工程をさらに含むことができる。第2薄通し工程は、第1混練工程において図3を用いて説明した第1薄通し工程と同様に行うことができる。第2薄通し工程を行うことによって、PFA粒子をさらに細分化して、炭素繊維複合材料中に分散することができる。PFA粒子を細分化することによって、炭素繊維複合材料中における比較的大きめのPFA粒子が構造上の欠陥として破壊開始点になることを防止する効果がある。 Moreover, a 2nd kneading | mixing process can further include the 2nd penetration process performed with an open roll whose roll space | interval is 0.5 mm or less at 0 to 50 degreeC. The second threading process can be performed in the same manner as the first threading process described with reference to FIG. 3 in the first kneading process. By performing the second thinning step, the PFA particles can be further subdivided and dispersed in the carbon fiber composite material. By subdividing the PFA particles, there is an effect of preventing a relatively large PFA particle in the carbon fiber composite material from becoming a fracture starting point as a structural defect.
本実施の形態においては、第1薄通し工程及び第2薄通し工程を行う例について説明したが、これに限らず、PFA粒子の配合量によっては、第1薄通し工程を省略して、第2薄通し工程を行うことによってカーボンナノチューブを解繊させ、かつ、炭素繊維複合材料中に均一に分散することができる。PFA粒子の配合量が多い場合(例えば、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して150質量部を超える配合量の場合など)には、第2薄通し工程だけではカーボンナノチューブが十分に解繊されないので、第1薄通し工程によってあらかじめパーフルオロエラストマー(FFKM)中でカーボンナノチューブを解繊することが望ましい。 In the present embodiment, an example in which the first thinning process and the second thinning process are performed has been described. However, the present invention is not limited to this, and depending on the amount of PFA particles, the first thinning process may be omitted, The carbon nanotubes can be defibrated and dispersed uniformly in the carbon fiber composite material by performing two thinning steps. When the blending amount of PFA particles is large (for example, blending amount exceeding 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM)), the carbon nanotubes are sufficiently solved only by the second thinning process. Since the fibers are not fibered, it is desirable to defibrate the carbon nanotubes in perfluoroelastomer (FFKM) in advance by the first thinning process.
最後に、図5〜図7を用いて、成形工程について説明する。 Finally, the molding process will be described with reference to FIGS.
図5に示すように、オープンロール2から分出しした架橋剤が適量配合された炭素繊維複合材料を所望の形状例えばリング状に切り出して、圧縮成形金型70内に配置する。圧縮成形金型70は、下型74と上型72とを有し、下型74と上型72との間に形成されるキャビティ内にリング状に切り出した炭素繊維複合材料60を配置することができる。圧縮成形金型70は図示しない真空プレス機に取り付けられて、キャビティを含む成形領域を真空状態とすることができる。
As shown in FIG. 5, a carbon fiber composite material containing an appropriate amount of the crosslinking agent dispensed from the
下型74に対して上型72を近接移動させて炭素繊維複合材料60を圧縮すると共に、下型74と上型72を一次加硫温度に加熱して、所定時間の間、炭素繊維複合材料60を
加硫することができる。下型74と上型72によって形成されるキャビティ形状は、成形後の収縮を考慮したボールシートの形状である。
The
次に、図6に示すように、圧縮成形金型70内から取り出した一次加硫された成形品62をオーブン100内のテーブル104上に配置して、二次加硫温度に加熱することができる。オーブン100内の炉内102は二次加硫温度に設定され、所定時間の間、成形品62を二次加硫することができる。一次加硫温度、二次加硫温度及び加硫時間は、パーフルオロエラストマー(FFKM)の種類に応じて設定することができる。
Next, as shown in FIG. 6, the primary vulcanized molded
図7に示すように、二次加硫後、オーブンから取り出された二次加硫された成形品(ボールシート30A)を得ることができる。なお、このように所定形状に成形されたボールシート30Aをさらに切削加工や研磨加工を施すことにより、高精度の成形品に加工することもできる。
As shown in FIG. 7, after the secondary vulcanization, a secondary vulcanized molded product (
このようにして得られたボールシート30Aは、摩擦係数が小さく、耐熱性に優れ、耐薬品性に優れることができる。特に、ボールシートの製造方法においては、従来の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系フッ素樹脂(PFA)の溶融成形のような高温を用いないため、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系フッ素樹脂(PFA)の熱分解による腐食性のガスが発生することがない。そのため、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系フッ素樹脂(PFA)の溶融成形に比べて、成形加工性に優れ、加工コストの削減が可能である。しかも、このようにして得られたボールシート30Aは、PFA粒子の間には第1相(マトリックス)が存在するため、緻密で空隙も存在しない。
The
(VI)ボールバルブ
ボールバルブとしては、例えば、図8及び図9に示す第1及び第2の実施の形態におけるフローティング型ボールバルブ及び図10に示す第2の実施の形態におけるトラニオン型ボールバルブがある。
(VI) Ball Valve Examples of the ball valve include the floating ball valve in the first and second embodiments shown in FIGS. 8 and 9 and the trunnion type ball valve in the second embodiment shown in FIG. is there.
(第1の実施の形態)
図8は、第1の実施の形態に係るボールバルブ10Aの縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the
ボールバルブ10Aは、弁体であるボール4と、ボール4を収容するボデー1,2と、ボール4を回転させるステム3と、ボール4の外周面4Aと接触する無端状のシート30Aと、を有する。ボールバルブ10Aは、いわゆるフローティング型ボールバルブである。
The
ボール4は、流路12の一部を形成する貫通孔4Bを有する。
The
ボデー1,2は、ボール4を回転自在に収容するキャビティ1Aと、例えば重合性モノマーガスのような流体が流入する流入口12Aと、その流体が排出される流出口12Bと、を有する。流路12は、中心軸Pを中心とした略円形の外周面を有し、流入口12Aから流出口12Bへ略一直線上に延びるように形成される。ボデー1,2は、2つの部材からなり、キャビティ1Aのほぼ全体を構成するボデー1と、一般にボデーキャップと呼ばれるボデー2とから構成される。ボデー1とボデー2との連結部分には、Oリング形状の無端状シール部材45Aが組込まれている。無端状シール部材45Aは、静的シール部材として用いられ、流体が流路12に導入された後も、流路12からボデー1,2の外部へ流体が流出することを防止できる。流出口12Bと流入口12Aとの間に流路12よりも大きな径を有するキャビティ1Aが形成されている。
The
ボールシート30Aは、無端状であって、ボール4の外周面4Aと接触して流路12とキャビティ1Aとを液密にシールする。ボールシート30Aは、少なくともボール4の流入口12A側と流出口12B側の少なくともいずれか一方に設けることができる。本実施の形態では外周面4Aの流入口12A側及び流出口12B側の両側に、円形の外形を有するボールシート30A,30Aが設けられている。図7及び図8に示すように、ボールシート30A,30Aは、その一端面31Aがキャビティ1Aに臨んでボール4の外周面4Aに当接し、他端面32Aがボデー1またはボデー2に当接して配設されている。端面31Aは、ボール4の外周面4Aの形状に合うように縦断面が円弧状に形成されている。端面32Aは、ボデー1,2のボールシート収容部分の形状に合わせて平坦面に形成されている。ボールシート30Aは、中心部に流入口12A及び流出口12Bと連通する連通孔33Aが形成され中心軸Pに沿って貫通する。
The
ボールシート30Aは、前記(V)で説明した製造方法によって得られたボールシート30Aを用いることができる。ボールシート30Aは、流体が重合性モノマー例えばブタジエンガスであっても、膨潤が少なく、ボデー1,2とボール4との間のシール性を維持することができる。
As the
ボール4は、流路12の中心軸Pに沿って一方の面から他方の面へと貫通する貫通孔4Bが形成された略球体である。ボール4の外周面4Aには、貫通孔4Bの両端部が開口した一対の開口部が形成され、その開口部の半径方向外側となる位置に環状のボールシート30A,30Aが外周面4Aに沿ってそれぞれ当接して配置される。図8は、ボール4の貫通孔4Bが流入口12A及び流出口12Bと一直線上に配置された弁開状態を示している。
The
ボール4の頂部には、凹部4Cが形成され、凹部4Cには、ステム3の端部が挿入されている。この凹部4Cは、貫通孔4Bの中心軸線と直交する方向に延在している。
A
ハンドル9は、ボール4の頂部に連結されたステム3の上端部に連結される。
The handle 9 is connected to the upper end of the
ステム3は、ボデー1を貫通して回転自在に支持され、その下端部がキャビティ1A内においてボール4の凹部4Cに挿入される。ハンドル9を回転軸Qの周りに回転させることでステム3及びボール4をキャビティ1A内で回転させ、流入口12Aと流出口12Bとの連通状態/非連通状態を切り替えることができる。すなわち、ハンドル9を回転させることでボール4によって流路12を開閉することができる。
The
ハンドル9を回して図8に示す状態からボール4が回転軸Qの周りに回転すると、貫通孔4Bが流路12と直交して流入口12Aと流出口12Bとの間を閉鎖する。ボール4とボデー1,2との間は、ボールボールシート30Aが流路12とキャビティ1Aとの間をシールする。
When the handle 9 is turned and the
(第2の実施の形態)
図9は、第2の実施の形態に係るボールバルブ10Bの縦断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a
ボールバルブ10Bは、弁体であるボール4と、ボール4を収容するボデー1,2と、ボール4を回転させるステム3と、ボール4の外周面4Aと接触する無端状のボールシート30Bと、ボールシート30Bを保持する無端状のシートリテーナ150と、を有する。ボールバルブ10Bは、いわゆるフローティング型ボールバルブである。ボールバルブ10Bは、シートリテーナ150以外の基本的な構成はボールバルブ10Aとほぼ同様であるので、同じ部材には同じ符号を付して説明し、重複する説明はここでは省略する。
The
ボールシート30B,30Bは、その一端面31Bがキャビティ1Aに臨んでボール4の外周面4Aに当接し、他端面32Bがシートリテーナ150に当接して配設されている。ボールシート30Bは、中心部に流入口12A及び流出口12Bと連通する連通孔33Bが形成され中心軸Pに沿って貫通する。
The ball seats 30B and 30B are disposed such that one
無端状のシートリテーナ150,150は、ボールシート30B,30Bをキャビティ1A内の所定位置に保持する。シートリテーナ150,150は、その外周面をキャビティ1Aの内周面に当接し、内周面を流路12の一部として形成する。シートリテーナ150,150は、ボール4の流入口12A側と流出口12B側に配置され、ボール4側にボールシート30B,30Bをそれぞれ保持し、その反対側にボデー1,2との間に介装された弾性部材であるシートスプリング143,143によってボールシート30B,30Bを常にボール4側に向かって付勢している。
シートリテーナ150,150とキャビティ1Aとの間には、無端状シール部材45B,45Bを備える。無端状シール部材45B,45Bは、外形が円形で縦断面が円形のOリングであることができる。無端状シール部材45B,45Bは、シートリテーナ150,150の外周面に沿って形成された溝部内に装着され、その外周面がキャビティ1Aの内周面に接触してシールすることができる。無端状シール部材45B,45Bは、動的シール部材として用いられ、流体が流路12に導入された後も、シートリテーナ150,150が流路12に沿った方向に移動する際にもキャビティ1Aの内周面とのシール性を維持することができる。
ボールシート30Bは、流体が重合性モノマー例えばブタジエンガスであっても、膨潤が少なく、ボデー1,2とボール4との間のシール性を維持することができる。
Even if the fluid is a polymerizable monomer such as butadiene gas, the
(第3の実施の形態)
図10は、第3の実施の形態に係るボールバルブ10Cの一部を切り欠いた斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a perspective view in which a part of a ball valve 10C according to the third embodiment is cut away.
ボールバルブ10Cは、弁体であるボール4と、ボール4を収容するボデー1,2と、ボール4を回転させるステム3と、ボール4の外周面4Aと接触する無端状のボールシート30Aと、ボールシート30Cを保持する無端状のシートリテーナ150と、を有する。ボールバルブ10Cは、いわゆるトラニオン型ボールバルブである。ボールバルブ10Cは、基本的な構成はボールバルブ10Bとほぼ同様であるので、同じ部材には同じ符号を付して説明し、重複する説明はここでは省略する。
The ball valve 10C includes a
ボール4は、ボール4の回転軸に沿って上下にステム3,3を配置している点でボールバルブ10Bと異なる。ボール4の下方に配置されたステム3はステムベアリング3Bの中心側にあって図示されていない。また、ボール4は、上下に配置されたステムベアリング3A,3Bを介してキャビティ1Aに対して回転自在である。
The
上方のステム3の外周面には、ボデー1との間に無端状シール部材45C,45Cを備える。また、シートリテーナ150,150とキャビティ1Aとの間には、無端状シール部材45E,45Eを備える。
Endless seal members 45 </ b> C and 45 </ b> C are provided on the outer peripheral surface of the
ボールシート30Cは、流体が重合性モノマー例えばブタジエンガスであっても、膨潤が少なく、ボデー1,2とボール4との間のシール性を維持することができる。
Even if the fluid is a polymerizable monomer such as butadiene gas, the
上記のように、第1〜第3の実施の形態に係るボールバルブ10A,10B,10Cによれば、ボールシート30A,30B,30Cの加工コストを削減することでボールバル
ブ10A,10B,10Cの価格競争力を高めることができる。また、第1〜第3の実施の形態に係るボールバルブ10A,10B,10Cによれば、ボデー1,2とボール4との間のシール性が向上しながらも、ボールバルブ10A,10B,10Cの開閉トルクの増大を抑制することができる。
As described above, according to the
(VII)耐モノマー性の評価試験
図11は、本発明の一実施形態に係るボールシートの耐モノマー性を評価する評価装置の概略構成図である。図12は、本発明の一実施形態に係るボールバルブの耐モノマー性を評価する評価装置の概略構成図である。
(VII) Monomer Resistance Evaluation Test FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an evaluation apparatus for evaluating the monomer resistance of a ball sheet according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an evaluation apparatus for evaluating the monomer resistance of a ball valve according to an embodiment of the present invention.
図11に示す耐モノマー性の評価装置を用いて、ボールシートまたはボールシートの成形条件で成形されたダンベル状試験片(以下、単に「試験片126」という)を恒温槽115内に配置して、所定時間、重合性モノマーのガスに暴露することで耐モノマー性の評価試験を行うことができる。
Using a monomer resistance evaluation apparatus shown in FIG. 11, a ball sheet or a dumbbell-shaped test piece (hereinafter simply referred to as “
ガスボンベ110は、流量調整バルブ112及びフローメータ114を介してエアパージした恒温槽115に配管で接続され、恒温槽115内の配管は熱交換機116を介して複数の試験片126が配置された耐圧ステンレス容器118の下端に接続される。耐圧ステンレス容器118の上端に接続された配管は、恒温槽115の外の排気ライン124に接続される。排気ライン124には、圧力計120及び流量調整バルブ122が設けられている。
The
耐モノマー性の評価試験を具体的に例示する。まず、試験片126の評価試験前の比重(g/cm3)、体積(cm3)、質量(g)を測定する。試験片126は、ボールシートに成形したものであっても良いし、またはボールシートと同じ加工条件で成形した短冊形の試験片であっても良い。例えば、重合性モノマーとして液化ブタジエンガス(ブタジエン100vol%)をガスボンベ110に収容し、流量調整バルブ112を開いて恒温槽115へ導く。恒温槽115内の熱交換機116によって80℃に加熱されたブタジエンガスは、耐圧ステンレス容器118内を満たす。耐圧ステンレス容器118内の圧力は、圧力計120で確認しながら0.2MPa〜0.3MPaに設定する。暴露する期間は、360時間(2週間)と720時間(4週間)とし、それぞれの期間経過後の試験片126の比重(g/cm3)、体積(cm3)、質量(g)を測定し、評価試験前の各測定値からの変化率(%)を求める。80℃のブタジエンガスに暴露された試験片126は、耐モノマー性(ここでは耐ブタジエン性)に優れていれば膨潤による変化率が小さい。
A monomer resistance evaluation test is specifically exemplified. First, the specific gravity (g / cm 3 ), volume (cm 3 ), and mass (g) of the
図12に示す耐モノマー性評価装置を用いて、ボールバルブ128を恒温槽115内に配置して、所定時間、重合性モノマーのガスに暴露することでボールシートの耐モノマー性の評価試験を行うことができる。
Using the monomer resistance evaluation apparatus shown in FIG. 12, the
評価装置の基本的な構成は図11と同じである。恒温槽115内には耐圧ステンレス容器118の代わりに複数のボールバルブ128が配管に接続されて配置されている。ボールバルブ128は図8〜図10で説明したボールバルブを用いることができ、ボールバルブ128内にはボールシートが所定位置に取り付けられている。
The basic configuration of the evaluation apparatus is the same as that shown in FIG. In the
評価試験の各種条件は、図11を用いて説明した評価試験装置と同じである。ボールバルブ128は全て開弁状態であり、すべてのボールバルブ128内のボールシートが重合性モノマー例えば80℃のブタジエンガスに暴露される。
Various conditions of the evaluation test are the same as those of the evaluation test apparatus described with reference to FIG. All the
評価試験開始から所定期間経過後、恒温槽115を開けて、ボールバルブ128の開閉時のトルクを測定し、閉弁したボールバルブ128のエア漏れを確認する。ボールバルブ
128のエア漏れは、ボールバルブ128内に圧縮エアを封入後閉弁し、ボールバルブ128の流入口(流入口の試験後に流出口の試験を行う)に水を張り、ボールバルブ128のキャビティ内に封入された圧縮エアが漏れてこないかを確認する。ボールシートが耐モノマー性に優れていれば、評価試験後のボールバルブ128の開閉トルクがほとんど大きくならず、圧縮エアのエア漏れも発生しない。
After a predetermined period from the start of the evaluation test, the
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。したがって、このような変形例はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
以下、本発明の実施形態による耐モノマー性を確認するために行った実験とその結果について説明する。 Hereinafter, the experiment and the result conducted in order to confirm the monomer resistance by embodiment of this invention are demonstrated.
(1)実験1〜実験4のサンプルの作製
実験1〜実験4に用いるサンプルは、以下の工程によって作製した。
(1) Production of Samples for Experiments 1 to 4 Samples used for Experiments 1 to 4 were produced by the following steps.
混練工程:ロール径が6インチのオープンロール(ロール温度10〜20℃)に、表1に示す100質量部(phr)のエラストマーを投入して、ロールに巻き付かせた(図1参照)。 Kneading step: 100 parts by mass (phr) of the elastomer shown in Table 1 was put into an open roll having a roll diameter of 6 inches (roll temperature: 10 to 20 ° C.) and wound around the roll (see FIG. 1).
次に、フッ素樹脂、カーボンブラック(各表では「CB」と記載した)またはカーボンナノチューブ(各表では「CNT」と記載した)をエラストマーに投入した(図2参照)。このとき、ロール間隙dを1.5mmとした。また、これらの架橋剤としての有機過酸化物(パーオキサイド)等の配合剤も投入し、混練した。 Next, fluororesin, carbon black (described as “CB” in each table) or carbon nanotube (described as “CNT” in each table) was added to the elastomer (see FIG. 2). At this time, the roll gap d was set to 1.5 mm. Further, a compounding agent such as an organic peroxide (peroxide) as a crosslinking agent was also added and kneaded.
薄通し工程:カーボンナノチューブ等が混合されたエラストマーの混合物をロールから取り出し、ロール間隙dを1.5mmから0.3mmと狭くして、混合物を投入して薄通しをし、混合物を得た(図3参照)。このとき、2本のロールの表面速度比を1.1とした。薄通しは繰り返し5回行った。 Thinning step: The elastomer mixture mixed with carbon nanotubes and the like is taken out from the roll, the roll gap d is narrowed from 1.5 mm to 0.3 mm, and the mixture is put into thinning to obtain a mixture ( (See FIG. 3). At this time, the surface speed ratio of the two rolls was set to 1.1. Thinning was repeated 5 times.
さらに、ロールを所定の間隙(1.1mm)にセットして、未架橋のサンプルを分出しした。 Furthermore, the roll was set to a predetermined gap (1.1 mm) to dispense an uncrosslinked sample.
成形工程:未架橋のサンプルを真空プレス機に投入し、160℃、10分間プレス成形(1次加硫)した(図5参照)。 Molding step: An uncrosslinked sample was put into a vacuum press and press-molded (primary vulcanization) at 160 ° C. for 10 minutes (see FIG. 5).
さらに、そのサンプルをオーブンに移して、200℃、6時間2次加硫して、実験1〜実験4のパーオキサイド架橋したシート状のサンプルを得た(図6参照)。 Further, the sample was transferred to an oven and subjected to secondary vulcanization at 200 ° C. for 6 hours to obtain a peroxide-crosslinked sheet-like sample of Experiments 1 to 4 (see FIG. 6).
各サンプルは、図11に示した耐モノマー性評価装置を用いて耐ブタジエン性評価試験を行った。評価試験の各条件は、
ブタジエンガス:100vol%、
恒温槽及びブタジエンガスの温度:80℃、
耐圧ステンレス容器内の雰囲気圧力:0.2MPa〜0.3MPa、
暴露時間:360時間、
であった。
Each sample was subjected to a butadiene resistance evaluation test using the monomer resistance evaluation apparatus shown in FIG. Each condition of the evaluation test is
Butadiene gas: 100 vol%,
Temperature chamber and butadiene gas temperature: 80 ° C.
Atmospheric pressure in a pressure resistant stainless steel container: 0.2 MPa to 0.3 MPa,
Exposure time: 360 hours,
Met.
耐ブタジエン性の評価は、評価試験前と暴露時間経過後のサンプルの比重(g/cm3)、体積(cm3)、質量(g)を測定し、その変化率((試験後−試験前)/試験前×100)(%)を計算し、各表に記載した。 The butadiene resistance was evaluated by measuring the specific gravity (g / cm 3 ), volume (cm 3 ), and mass (g) of the sample before the evaluation test and after the elapse of the exposure time, and the rate of change ((after test-before test). ) / Before test × 100) (%) was calculated and listed in each table.
まず、比較例1として、現行のボールシートと同じ材料のサンプルの耐ブタジエン性評価試験を行った。比較例1は、ダイキン社製の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系フッ素樹脂(PFA)であって、耐モノマー性に優れるAC5539であった。評価試験の結果は、表1に示した。 First, as Comparative Example 1, a butadiene resistance evaluation test was performed on a sample of the same material as the current ball sheet. Comparative Example 1 was a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) manufactured by Daikin Co., which was AC5539 having excellent monomer resistance. The results of the evaluation test are shown in Table 1.
実験1として、エラストマーとフッ素樹脂からなるサンプルについて耐ブタジエン性評価試験を行った。比較例1−1は、エラストマーがダイキン社製の3元系FKM(ビニリデンフロライド/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレンの共重合体)のG902であり、フッ素樹脂がダイキン社製のPFAのAC5600であった。比較例1−2は、エラストマーが同じくG902であり、フッ素樹脂がダイキン社製のPFAのAC5539であった。比較例1−3は、エラストマーがソルベイ社製のパーフルオロエラストマー(FFKM)のPFR95HTであり、フッ素樹脂がダイキン社製のPFAのAC5539であった。評価試験の結果は、表2に示した。なお、各材料の詳細は以下の通りであった。
As Experiment 1, a butadiene resistance evaluation test was performed on a sample made of an elastomer and a fluororesin. In Comparative Example 1-1, the elastomer is G902 of ternary FKM (vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer) manufactured by Daikin, and the fluororesin is PFA AC5600 manufactured by Daikin. there were. In Comparative Example 1-2, the elastomer was also G902, and the fluororesin was PFA AC5539 made by Daikin. In Comparative Example 1-3, the elastomer was PFR95HT of perfluoroelastomer (FFKM) manufactured by Solvay, and the fluororesin was AC5539 of PFA manufactured by Daikin. The results of the evaluation test are shown in Table 2. The details of each material were as follows.
G902:3元系FKM。ムーニー粘度ML(1+10)100℃(中心値)50、フッ素含有量70.5%、パーオキサイド架橋。
G902: Ternary FKM.
PFR95HT:FFKM。ASTM D1646のムーニー粘度ML(1+10)121℃(中心値)75、フッ素含有量72%超、パーオキサイド架橋。
PFR95HT: FFKM. ASTM D1646 Mooney viscosity ML (1 + 10) 121 ° C. (center value) 75,
AC-5600:PFAの微粉末。平均粒径(Laser diffraction)20〜60μm、融点(ASTM D3307)303〜313℃、溶融指数MFR(ASTM D3307)1〜30g/10min、見かけ密度(JISK6891)0.5〜0.9g/ml。 AC-5600: fine powder of PFA. Average particle diameter (Laser diffraction) 20-60 μm, melting point (ASTM D3307) 303-313 ° C., melt index MFR (ASTM D3307) 1-30 g / 10 min, apparent density (JIS K6891) 0.5-0.9 g / ml.
(実験2)
実験2として、実験1の比較例1−1のサンプルにおけるフッ素樹脂の配合量を変化させて、耐ブタジエン性評価試験におけるフッ素樹脂の配合量の影響を調べた。比較例2−1〜比較例2−4は、エラストマーがダイキン社製の3元系FKMのG902であり、フッ素樹脂がダイキン社製のPFAのAC5600であった。評価試験の結果は、表3に示した。
(Experiment 2)
As
(実験3)
実験3として、エラストマーにカーボンブラック又はカーボンナノチューブを配合したサンプルについて耐ブタジエン性評価試験を行った。比較例3−1〜比較例3−6におい
て、エラストマーがダイキン社製の3元系FKMのG902であり、カーボンブラックがHAFグレードであり、カーボンナノチューブが平均直径18.6nm、剛直度3.1の多層カーボンナノチューブであった。評価試験の結果は、表4に示した。
(Experiment 3)
As
(実験4)
実験4として、エラストマーとしてFFKMを用いて、カーボンブラック又はカーボンナノチューブを配合したサンプルについて耐ブタジエン性評価試験を行った。エラストマ
ーは、ソルベイ社製のパーフルオロエラストマー(FFKM)であって、ムーニー粘度(ML1+4100℃)の中心値が25、TR−10値が−30℃、損失正接(tanδ)のピーク値が−15℃であった。比較例4−2〜比較例4−4のカーボンブラックがFEFグレードであり、比較例4−5〜比較例4−7のカーボンナノチューブが平均直径68nmの多層カーボンナノチューブ、比較例4−8〜比較例4−10のカーボンナノチューブが平均直径18.6nm、剛直度3.1の多層カーボンナノチューブであった。評価試験の結果は、表5に示した。
(Experiment 4)
As
実験4の結果によれば、比較例4−1〜比較例4−10のサンプルは、3元系FKMを用いた実験3のサンプルよりも耐ブタジエン性評価試験の変化率が小さくなった。また、
比較例4−2〜比較例4−4のカーボンブラックを用いたサンプルよりも比較例4−5〜比較例4−7のカーボンナノチューブを用いたサンプルの方が耐ブタジエン性評価試験の変化率が小さくなった。さらに、比較例4−5〜比較例4−7のカーボンナノチューブを用いたサンプルよりも比較例4−8〜比較例4−10のカーボンナノチューブを用いたサンプルの方が耐ブタジエン性評価試験の変化率が小さくなった。最も耐ブタジエン性評価試験の変化率が小さかった比較例4−8のサンプルは、比較例1の現行品と同等の耐ブタジエン性評価試験の変化率であった。
According to the result of
The sample using the carbon nanotubes of Comparative Example 4-5 and Comparative Example 4-7 has a rate of change in the butadiene resistance evaluation test rather than the sample using the carbon black of Comparative Example 4-2 to Comparative Example 4-4. It has become smaller. Further, the samples using the carbon nanotubes of Comparative Examples 4-8 to 4-10 changed the butadiene resistance evaluation test more than the samples using the carbon nanotubes of Comparative Examples 4-5 to 4-7. The rate has decreased. The sample of Comparative Example 4-8, which had the smallest rate of change in the butadiene resistance evaluation test, had the same rate of change in the butadiene resistance evaluation test as the current product of Comparative Example 1.
1 ボデー、1A キャビティ、2 ボデー、3, ステム、3A,3B ステムベアリング、4 ボール、4A 外周面、4B 貫通孔、4C 凹部、10 第1のロール、10A,10B バルブ、12 流路、12A 流入口、12B 流出口、20 第2のロール、30 パーフルオロエラストマー(FFKM)、30A ボールシート、31A,31B,32A,32B 端面、33A,33B 連通孔、34 バンク、36 混合物、45A,45B,45C,45E 無端状シール部材、50 第1混合物、54 バンク、60 炭素繊維複合材料、62 1次加硫した成形品、70 金型、72 上型、74 下型、80 カーボンナノチューブ、90フッ素樹脂、100 オーブン、102
炉室、104 テーブル、143 シートスプリング、150 シートリテーナ、F 荷重、P 中心軸、Q 回転軸
1 body, 1A cavity, 2 body, 3, stem, 3A, 3B stem bearing, 4 ball, 4A outer peripheral surface, 4B through hole, 4C recess, 10 first roll, 10A, 10B valve, 12 flow path, 12A flow Inlet, 12B outlet, 20 second roll, 30 perfluoroelastomer (FFKM), 30A ball sheet, 31A, 31B, 32A, 32B end face, 33A, 33B communication hole, 34 bank, 36 mixture, 45A, 45B,
Furnace chamber, 104 table, 143 seat spring, 150 seat retainer, F load, P center axis, Q rotation axis
Claims (5)
パーフルオロエラストマー(FFKM)のマトリックスに、平均直径が2nm〜100nmのカーボンナノチューブと、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系フッ素樹脂(PFA)と、を含むことを特徴とする、ボールシート。 An endless ball seat that contacts and seals with the outer surface of a ball valve in which a ball having a through hole is rotatably mounted in the body,
A ball sheet comprising a perfluoroelastomer (FFKM) matrix containing carbon nanotubes having an average diameter of 2 nm to 100 nm and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA).
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系フッ素樹脂(PFA)は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して、5質量部〜150質量部であることを特徴とする、ボールシート。 In claim 1,
A tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) is 5 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM).
カーボンナノチューブの配合量は、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部であって、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系フッ素樹脂(PFA)とパーフルオロエラストマー(FFKM)とを合わせたマトリックス100質量部に対して0.2質量部〜47.6質量部であることを特徴とする、ボールシート。 In claim 1 or 2,
The compounding amount of the carbon nanotube is 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the perfluoroelastomer (FFKM). Tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) and perfluoroelastomer A ball sheet, which is 0.2 to 47.6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of a matrix combined with (FFKM).
カーボンナノチューブは、平均直径が9nm〜20nmの多層カーボンナノチューブであり、
多層カーボンナノチューブは、パーフルオロエラストマー(FFKM)100質量部に対して0.5質量部〜50質量部含み、
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系フッ素樹脂(PFA)は、含硫黄化合物及びアミン系化合物からなる膨潤抑制剤を含むことを特徴とする、ボールシート。 In any one of Claims 1-3,
The carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube having an average diameter of 9 nm to 20 nm,
The multi-walled carbon nanotube contains 0.5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of perfluoroelastomer (FFKM),
A tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether fluororesin (PFA) contains a swelling inhibitor comprising a sulfur-containing compound and an amine compound.
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