JP2015535911A - 渦巻形ガスケット - Google Patents

Abstract

渦巻形ガスケットは、金属バンドと、所定量の繊維および結合材を伴うかなりの量のタルクを組み込む巻回充填材料との渦巻状に巻回される交互層を含む。外側ガイドリングおよび内側ガイドリングの一方または両方がシール要素の外周面および内周面から延びてもよい。ガスケットの実施形態は、シール要素の一方または両方の軸方向面上に、所定量の繊維および結合材を伴うかなりの量のタルクを組み込む表面仕上げ材料の層が重なり合う。【選択図】図２

Description

（関連特許出願の相互参照）
[0001]この特許出願は、２０１１年１０月４日に出願された“Extreme Temperature Gasket and Method of Making the Same”と題される米国特許出願第１３／２５２，７１８号の一部継続出願、および、２０１１年１０月４日に出願された“Extreme Temperature Gasket and Method of Making the Same”と題される米国特許出願第１３／２５２，７８８号の一部継続出願である２０１２年１０月４日に出願された“Spiral Wound Gasket”と題される米国特許出願第１３／６４５，３２０号の優先権を主張するとともに、２０１０年１０月２０日に出願された“Extreme Temperature Gasket and Method of Making the Same”と題される米国仮特許出願第６１／４０５，０３８号および２０１２年９月１９日に出願された“Spiral Wound Gasket”と題される米国仮特許出願第６１／７０３，１２１号の利益を主張する。これらの出願の内容は、参照することによりそれらの全体が本願に組み入れられる。

[0002]渦巻形ガスケットは、一般に、様々な圧力および温度の様々な液体および気体を輸送するために用いられるアセンブリ内の対向するパイプフランジ間にシールをもたらすべく使用される。渦巻形ガスケットは、金属バンドと巻回充填材料との交互層から形成される弾性シール要素を含む。様々な用途では、一般にカーボンスチールから形成される外側ガイドリングが、シール要素から径方向に延びて、シール要素の過剰圧縮を防止するように寸法付けられる。しばしば、一般にカーボンスチールから形成される内側ガイドリングが、座屈を防止するために内周から径方向内側に延びる。

[0003]渦巻形ガスケットの間で共通する差別化因子は、異なる用途のために使用される巻回充填材料のタイプである。比較的柔軟な巻回充填材料は、通常、特に印加温度が上昇するにつれて、ガスケット内の“最弱”リンクである。高温巻回充填材料の例としては、アスベスト、マイカ、蛭石、および、化学的または熱的に剥離される蛭石（ＴＨＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥなど）が挙げられる。一般に、これらの巻回充填材料は、より粘性があって互いに固着する傾向があるがより大きなシール特性およびシール完全性を与えることができる低温シール材料の弾性特性を与えるべく、それらが有機物を欠くという事実に起因して、脆弱であり、あるいは、埃まみれである。

[0004]低温巻回充填材料が金属の交互層と共に巻回されると、低温巻回充填材料は、時として、対向するフランジ面に対してシールするのに役立つ圧縮材料の層を形成するために、金属層間から押し出る。渦巻形ガスケット用の一般的な低温充填材料はグラファイトである。グラファイトは、約８５０°Ｆまでの温度における一般的な用途においてうまく機能し、約８５０°Ｆのポイントで酸化して質量を連続的に失う傾向がある。また、グラファイトは、融解塩などの強酸化剤として分類される媒体中で使用することもできない。これは、ガスケットのシール能力に悪影響を及ぼす。したがって、グラファイト渦巻形は、酸化雰囲気中での８５０°Ｆを超える連続温度の用途または９００°Ｆを超える長期温度侵略の用途に適さない。

[0005]高温巻回充填材料が巻回される場合、高温巻回充填材料は、低温充填材と同様の態様で押し出る。現在の高温巻回充填材料に関しては２つの主要な問題が存在する。押し出された巻回充填材料が一般に良好なシール層を形成することなく薄片状に剥離する、あるいは、充填材配合が媒体を効果的にシールするというよりもむしろガスケットの一体性を保つように設計される。繊維含有量が高い巻回充填材料は、一体性が高い材料の一例であるが、充填材配合に起因してシール能力が低い。したがって、大部分の高温シール材料は、標的媒体を効果的にシールするというそれらの主要な機能が不十分である。この問題を悪化させるべく、渦巻形ガスケットは、高温充填材の低いシール能力に起因して、高い漏れ率で作用し、また、これは、システム効率を低下させて、ホットスポットをもたらし、また、潜在的には、用途に基づいて健康問題となる。シール効果における費用効率が高い改善は、高温用途で渦巻形ガスケットを利用する数多くの産業によって望まれる。

[0006]この概要は、以下の詳細な説明に更に記載される概念の選択を簡略的形態でもたらすべく与えられる。この概要および前述した背景はいずれも、特許請求の範囲に記載される主題の重要な態様または本質的な態様を特定するように意図されていない。また、この概要は、特許請求の範囲に記載される主題の範囲を決定するのに役立つように用いるべく意図されていない。

[0007]渦巻形ガスケットの実施形態は、金属バンドと巻回充填材料との渦巻状に巻回される交互層を含む弾性シール要素を含む。幾つかの用途において、渦巻形ガスケットは、シール要素のみを含むように設けられる。他の用途において、渦巻形ガスケットの実施形態は、シール要素の外周から径方向外側に延びる外側ガイドリングを含む。渦巻形ガスケットの幾つかの実施形態は、シール要素の内周から径方向内側に延びる内側ガイドリングを含む。渦巻形ガスケットの様々な用途が外側ガイドリングおよび内側ガイドリングの一方または両方の使用を必要としてもよい。

[0008]シール要素は弾性渦巻コアを含み、弾性渦巻コアは、巻回部を積み重ねて成る渦巻状に巻回される長尺な金属バンドにより形成される。幾つかの実施形態において、金属バンドの渦巻巻線は、金属バンドの側部間に隙間を形成するように金属バンドの隣接する巻回部を互いに離間関係を成して位置させる。様々な実施形態において、隙間には、少なくとも実質的に弾性巻回充填材料が金属バンドと交互の重合関係を成して充填される。

[0009]巻回充填材料の幾つかの実施形態は、無機充填材としてタルクを重量で６０％〜９０％の範囲で使用する。巻回充填材料の幾つかのそのような実施形態における無機繊維含有量は、重量で１％〜１４％である。同様に、巻回充填材料の実施形態における有機結合材含有量は、重量で１％〜８％である。

[0010]他の実施形態において、巻回充填材料は、巻回充填材料の７５％〜９０ｗｔ％を占めるサブミクロンサイズのタルク粒子を含む。無機繊維は、巻回充填材料１６の５〜２０ｗｔ％であってもよく、ケイ酸繊維を含むことができる。結合材は、ラテックスエマルジョンであってもよく、巻回充填材料の１〜５ｗｔ％の範囲で充填材料中に存在し得る。また、巻回充填材料は、凝集剤や消泡剤などの添加剤を含むこともできる。幾つかの実施形態において、巻回充填材料中に存在する有機材料の量は、巻回充填材料の５ｗｔ％未満に制限される。

[0011]幾つかの実施形態において、前述した巻回充填材料を製造するための方法は、一般に、タルクスラリーを形成するステップと、タルクスラリーを使用してシートスラリーを形成するステップと、シートスラリーから事前緻密化ガスケットシートを形成するステップと、ガスケットシートを緻密化して巻回充填材料を形成するステップとを含む。巻回充填材料を製造する他の方法も本明細書中に開示される。

[0012]渦巻形ガスケットの様々な実施形態は、シール要素の軸方向面の一方または両方に固定されてもよい表面仕上げ材料の１つ以上の層を含む。様々な実施形態において、表面仕上げ材料の層は、様々な市販のスプレー接着剤のうちの１つなどの有機結合材を用いて軸方向面と固定されてもよい。しかしながら、機械的な圧入および封入を含む他の固定方法が考えられる。幾つかの実施形態は、前述した充填材料と同じ材料から形成される表面仕上げ材料の層を使用する。

[0013]少なくとも１つの実施形態において、渦巻形ガスケットは弾性シール要素を含み、この弾性シール要素は、弾性渦巻コアを規定するために金属バンドの渦巻状に巻回される交互層を含む。しかしながら、金属バンドの層間に巻回充填材料は配置されない。様々な用途において、渦巻形ガスケットの実施形態は、外側ガイドリングおよび内側ガイドリングの一方または両方を使用してもよくあるいはいずれも使用しなくてもよい。表面仕上げ材料の層は、シール要素の軸方向面の一方または両方に固定されてもよい。

[0014]本システムおよび方法のこれらの態様および他の態様は、本明細書中の詳細な説明および図面の考慮の後に明らかとなる。

[0015]以下の図を参照して、好ましい実施形態を含む本発明の非限定的で非包括的な実施形態について説明する。この場合、別段に明記されなければ、同様の参照数字は、様々な図の全体にわたって同様の部分を示す。

[0016]
表面仕上げ材料が配置される、本技術の渦巻形ガスケットの１つの実施形態の斜視図を描く。 図１に描かれる渦巻形ガスケットの断面図を描く。 内側リングおよび外側リングがガスケット巻線の内周面および外周面に配置されない、本技術の渦巻形ガスケットの他の実施形態の斜視図である。 表面仕上げ材料がガスケット巻線の両側の軸方向面に配置されない、本技術の渦巻形ガスケットの更なる他の実施形態の斜視図を描く。 ガスケットの金属巻線間に充填材料が使用されない、本技術の渦巻形ガスケットの他の実施形態の断面図を描く。 動作温度における異なる渦巻形ガスケットのシール能力に関する比較試験結果を描く。 本技術の表面仕上げ材料の１つの実施形態における配合中の繊維含有量に応じた引張強度およびシール能力を示すサンプルデータを描く。

[0023]以下、実施形態の一部を形成するとともに特定の典型的な実施形態を例示として示す添付図面を参照して、実施形態を更に十分に説明する。これらの実施形態は、当業者が発明を実施できるようにするために十分に詳しく開示される。しかしながら、実施形態は、多くの異なる形態で実施されてもよく、また、本明細書中に記載される実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきでない。

[0024]図１−図４を参照すると、渦巻形ガスケット１０の実施形態が描かれる。渦巻形ガスケット１０の様々な実施形態は弾性シール要素１２を含み、弾性シール要素１２は、金属バンド１４と巻回充填材料１６との渦巻状に巻回される交互層を含む。例えば図３に描かれる幾つかの用途において、渦巻形ガスケット１０の実施形態は、シール要素１２のみを含むように設けられる。他の用途において、渦巻形ガスケット１０の実施形態は、シール要素１２の外周から径方向外側に延びる外側ガイドリング１８を含む。渦巻形ガスケット１０の幾つかの実施形態は、シール要素１２の内周から径方向内側に延びる内側ガイドリング２０を含む。渦巻形ガスケットの様々な用途が外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０の一方または両方の使用を必要としてもよいと考えられる。構成要素にかかわらず、本技術の渦巻形ガスケットは、特定の用途に望ましいほぼ任意のサイズおよび形状を成して設けられてもよい。

[0025]シール要素１２の様々な実施形態は弾性渦巻コア１５を含み、弾性渦巻コア１５は、巻回部を積み重ねて成る渦巻状に巻回される長尺な金属バンド１４により形成される。幾つかの実施形態において、金属バンド１４は、金属バンド１４に稜部を規定する中央頂部２２を両側部２６間に含むように形成される。金属バンド１４の渦巻巻線は、金属バンド１４の側部２６間に隙間２４を形成するように金属バンド１４の隣接する巻回部を互いに離間関係を成して位置させる。図１および図２に描かれる実施形態では、金属バンド１４の厚さが約０．００７インチであるが、金属バンド１４の厚さは約０．００６インチ厚〜約０．００８インチ厚の範囲であってもよい。金属バンド１４の幅は用途にしたがって変わる。様々な実施形態は、３１６ステンレス鋼から形成される金属バンド１４を使用する。しかしながら、所望の用途および製造コスト制限に応じて、インコネルなどの他の金属材料、または、より高い耐熱性または耐薬品性を有する他の冶金材料が使用されてもよい。

[0026]様々な実施形態において、隙間２４には、少なくとも実質的に弾性巻回充填材料１６が金属バンドと交互の重合関係を成して充填される。渦巻形ガスケット１０にとって望ましい用途に応じて、巻回充填材料１６には様々な割合の充填材、繊維、および、結合材が与えられてもよい。

[0027]一般に、巻回充填材料１６の実施形態は、無機充填材としてタルクを重量で６０％〜９０％の範囲で使用する。巻回充填材料１６の幾つかのそのような実施形態における無機繊維含有量は、重量で１％〜１４％である。同様に、巻回充填材料１６の実施形態における有機結合材含有量は、重量で１％〜８％である。巻回充填材料１６の幾つかの実施形態は、重量で６０％を超えるタルク、重量で２０％未満の無機繊維、および、重量で５％未満の有機結合材を含むように与えられてもよい。巻回充填材料１６の他の実施形態は、７５％〜９０ｗｔ％の無機充填材、５％〜２０ｗｔ％の無機繊維、および、１％〜５ｗｔ％有機結合材を含む。少なくとも１つの実施形態において、巻回充填材料１６は、重量で約９０％のタルク、重量で７％の無機繊維、および、重量で３％の有機結合材を含むように形成される。巻回充填材料は、渦巻形ガスケット１０を競争力のある価格に維持するべく費用効率が高い製造と合致する態様で操作され得る。原材料の組成および比率は、渦巻形プロセスのために必要とされるストリップを製造できるようにするべく十分に釣り合わされてもよい。

[0028]巻回充填材料１６は、８５０°Ｆを超える温度に耐えることができる。巻回充填材料１６は、無機繊維および無機充填材の使用と有機結合材の最小使用量とに起因して、少なくとも一部分において８５０°Ｆを超える温度に対処できる。その際、巻回充填材料１６は、有機材料が極端な温度で焼失するときに巻回充填材料１６中に生じる傾向がある漏れ通路を最小限に抑える。巻回充填材料１６は、高い充填材含有量（一般に繊維含有量を犠牲にして与えられる）に起因して向上された密封特性も有する。充填材料は繊維材料よりも良好な封止材であり、したがって、本明細書中に記載される巻回充填材料１６は向上されたシール能力を有する。

[0029]無機充填材料は、様々な実施形態では、７５〜９０ｗｔ％の範囲で巻回充填材料１６中に存在する。前述したように、この高い充填材含有量は、低い充填材含有量を有する既に知られた巻回充填材料を上回って、巻回充填材料１６のシール特性を向上させる。幾つかの実施形態では、無機充填材が疎水性充填材料である。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した典型的な疎水性充填材料は、タルクを含むが、これに限定されない。タルクは、必然的に、水をはじくとともに、良好な封止材をもたらすが、タルクの使用は、巻回充填材料の形成を更に困難にする可能性もある。また、タルクは、成形プロセスの最中に薄層中でそれ自体を方向付けて良好な封止特性を与える板状充填材料であるため、本明細書中に記載される巻回充填材料１６にとって有用な充填材料でもある。本明細書中に記載される実施形態で使用されるタルクは、一般に、天然無機材料であり、合成材料ではない。

[0030]幾つかの実施形態において、疎水性無機充填材は、巻回充填材料１６中に存在する唯一の充填材である。他の実施形態では、疎水性充填材と併せて１つ以上の親水性充填材が使用される。親水性充填材が疎水性充填材と併せて使用されるときには、充填材全体が実質的に疎水性の充填材となることが好ましい。疎水性充填材と共に使用され得る典型的な親水性充填材としては、マイカ、フッ素化マイカ、蛭石、および、窒化ホウ素が挙げられるが、これらに限定されない。親水性充填材の使用は、巻回充填材料１６を形成する更に容易なプロセスをもたらし得るが、これらの無機充填材の親水性は、結果として得られる巻回充填材料１６が、水への親和性を有する、したがって、疎水性充填材のみにより形成される巻回充填材料１６よりも劣るシール特性を有することも意味する。

[0031]幾つかの実施形態において、充填材料は、サブミクロンサイズの充填材粒子などの粒径が小さい充填材であることが好ましい。幾つかの実施形態では、無機充填材料の粒径が０．２ミクロン〜１．５ミクロンの範囲である。粒径が小さい充填材は、非常に僅かな間隙を有する巻回充填材料を形成するのに役立ち得る。幾つかの実施形態では、無機充填材料が２．７〜２．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の比重を有する。

[0032]７５〜９０ｗｔ％の範囲の無機充填材を有する巻回充填材料１６を設けることは、本明細書中に開示される巻回充填材料１６を幾つかの既に知られた巻回充填材料から区別する。出願人は、高いパーセンテージの無機充填材を巻回充填材料に含めることが一般に当業者に直観で分かるものではないと考える。例えば、より多くの量の充填材を巻回充填材料に含めることは、一般に、巻回充填材料で使用される繊維の量を犠牲にする。また、充填材料がタルクの場合などの疎水性充填材料であると、より多くの量の充填材が使用されるため、巻回充填材料を製造するプロセスが更に困難になる。本明細書中で言及されたように、疎水性タルク充填材料は、湿潤してシート材料の状態へ処理され得るスラリーに変わることが難しい。これらの処理の困難を避けるため、当業者は、一般に、多量の疎水性充填材料を使用することを避けてきた。

[0033]無機繊維材料は、一般に、５〜２０ｗｔ％の範囲で巻回充填材料１６中に存在する。幾つかの実施形態では、無機繊維材料がケイ酸繊維である。

[0034]本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販の無機繊維の例としては、ニューヨーク州のウィルズボロのＮｙｃｏ Ｍｉｎｅｒａｌｓによって製造されるＮｙａｄ Ｇ、ミネソタ州のセントポールの３Ｍにより製造される３Ｍ Ｎｅｘｔｅｌ Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ、および、ニューヨーク州のナイアガラフォールズのＵｎｉＦｒａｘにより製造されるＩｓｏｆｒａｘが挙げられるが、これらに限定されない。無機繊維は珪灰石または海泡石であってもよい。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のケイ酸繊維の例は、ドイツのフライブルクのｂｅｌＣｈｍにより製造されるＢｅｌｃｏｔｅｘ ２２５ ＳＣ ６ｍｍを含むが、これに限定されない。

[0035]幾つかの実施形態において、無機繊維は、多くのセラミック繊維の製造プロセス中に形成される望ましくない非繊維スクラップ副生成物である“ショット”を有さない繊維であることが好ましい。

[0036]幾つかの実施形態において、無機繊維材料は、小さい寸法を有する個々のセグメントの形態を成して設けられる。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した無機繊維材料は、１ｍｍ〜６ｍｍの長さと、３ミクロン〜１２ミクロンの直径とを有することができる。この範囲を下回る長さを有する繊維セグメントは、不適切に低い引張強度と低いシール特性とを有する。この範囲を上回る長さを有する繊維セグメントは、向上された引張強度を有する場合があるが、結果として得られるガスケットは、満足できない漏洩率を有する場合がある。３ミクロン〜１２ミクロン範囲を下回る直径を有する繊維の使用は、繊維の吸入を可能にするなど、安全性の問題を与える。

[0037]巻回充填材料１６で使用され得る別の無機繊維は、耐火セラミック繊維（ＲＣＦ）およびアルカリ土類ケイ酸塩を含む。ＲＣＦは、金属酸化物を伴うシリカとアルミナとのカオリン粘土系混合物と、シリカとアルミナとの高純度混合物とを含む。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のＲＣＦの一例は、ニューヨーク州のナイアガラフォールズのＵｎｉＦｒａｘにより製造されるＦｉｂｅｒｆｒａｘバルク繊維である。高温グラスウールとしても知られるアルカリ土類ケイ酸塩は、ＣａＯ−，ＭｇＯ−，ＳｉＯ２，ＺｒＯ_２の溶融組み合わせによって形成される非晶質繊維を含む。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のアルカリ土類ケイ酸塩の一例は、ジョージア州のオーガストのＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓにより製造されるＳｕｐｅｒｗｏｏｌバルク繊維である。

[0038]有機結合材は、一般に、１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲内で巻回充填材料１６中に存在する。幾つかの実施形態では、有機結合材がラテックスである。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した典型的なラテックスエマルジョンは、アクリル、ニトリルエラストマー、スチレンブタジエンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、および、ポリ塩化ビニリデンを含む。幾つかの実施形態では、ニトリルエラストマーが好ましい。適したニトリルエラストマーは、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）またはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のニトリルエラストマーの一例は、オハイオ州のカイホーガフォールズのＥｍｅｒａｌｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｒｉａｌｓによって製造されるＮｙｃｈｅｍである。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のＮＢＲの一例は、オハイオ州のウィックリフのＬｕｂｒｉｚｏｌによって製造されるＨｙｃａｒ １５７２である。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販のＳＢＲの一例は、オハイオ州のフェアローンのＯｍｎｏｖａによって製造されるＧｅｎＦｌｏである。

[0039]前述したように、結合材は有機材料であり、また、巻回充填材料１６中の有機材料の量は、極端な温度での有機材料の焼失と漏れ経路のその後の形成とを制限するために制限される。したがって、幾つかの実施形態では、巻回充填材料１６中に存在する有機材料の量は、５ｗｔ％以下、ある場合には３ｗｔ％以下に制限される。他の既に知られた巻回充填材料は、この同じ問題の認識において、有機材料の量を制限してきたが、出願人は、本明細書中に開示される巻回充填材料１６の場合のように低い量の有機材料を含む任意の巻回充填材料に気付いていない。

[0040]幾つかの実施形態では、巻回充填材料１６が凝集剤を更に含む。凝集剤は、個々の粒子から凝集体を形成するのに役立つ。凝集剤は、一般に、様々な分子量のアニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、または、カチオン性ポリマーを含む。凝集剤は、個々の粒子の電荷を相殺する電荷を伴う活性基を担持する。凝集剤は、粒子上に吸着して、架橋または電荷中和のいずれかによって不安定化を引き起こす。幾つかの実施形態において、本明細書中に記載される巻回充填材料１６で使用される凝集剤は、結合材および充填材がアニオン性であるため、カチオン性である。

[0041]本明細書中に記載される巻回充填材料１６で使用される凝集剤は、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、または、ポリアミン基から形成され得る。幾つかの実施形態では、好ましい凝集剤が高分子量のポリアミンである。これは、固有の凝集力が分子量に伴って増大するからである。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した市販の凝集剤の一例は、ニュージャージー州のウッドランドパークのＣｙｔｅｃにより製造されるＳｉｐｅｒｆｌｏｃである。

[0042]本明細書中に記載される巻回充填材料１６に含まれ得る他の添加物は消泡剤である。消泡剤は、結合材、充填材、および、繊維を互いに混合させた後であるが巻回充填材料シートが形成される前に形成される泡を制御するために使用される。消泡剤がなければ、泡が存在する際にスラリーの密度が一貫しないため、一貫性がないシートが生じ得る。幾つかの実施形態では、消泡剤が水性エマルジョン消泡剤である。本明細書中に記載される巻回充填材料１６で用いるのに適した消泡剤の一例としては、ワシントン州のファーンデールのＣｈｅｍｃｏにより製造されるＤＥ−４５０、および、イリノイ州のＮａｐｅｒｖｉｌｌｅのＮａｌｃｏにより製造されるＮａｌｃｏ ６０００９６ ＡＮＴＩＦＯＡＭが挙げられる。

[0043]前述した巻回充填材料１６は、使用される構成要素と使用される特定の構成要素の量とに起因して、形成することが困難となり得る。したがって、幾つかの実施形態では、前述した巻回充填材料１６を製造するための方法が提供される。この方法は、一般に、タルクスラリーを形成するステップと、タルクスラリーを使用してシートスラリーを形成するステップと、シートスラリーから事前緻密化ガスケットシートを形成するステップと、ガスケットシートを緻密化して巻回充填材料１６を形成するステップとを含む。

[0044]タルクスラリーを形成する最初のステップは、疎水性充填材（例えばタルク）を湿潤させることが困難となり得るため、少なくとも部分的に行なわれる。例えば、シートスラリーを前処理するときに乾燥タルクが結合材および繊維と共に加えられる場合には、タルクがシートスラリー中で完全に湿潤しない場合があり、また、タルクがシートスラリー中へ完全に混入されない場合がある。タルクスラリーを最初に形成することにより、その後、シートスラリーを形成するときにタルクが結合材および繊維と十分に混合する。

[0045]後述する混合ステップの様々なパラメータは、本明細書中に記載される方法で用いるのに適したタルクスラリーを形成するために調整され得る。幾つかの実施形態において、特定のパラメータは、例えば使用される特定の混合機器に基づいて調整することを必要とする。調整され得るパラメータの例としては、混合ボウルの形状およびサイズ、混合ブレードの数、形状、および、サイズ、混合ボウル内のバッフルの数、形状、および、サイズ、混合速度、混合時間、混合形態（例えば、ケトル、タンブル、バッチ）、並びに、混合ステップで使用される水の量が挙げられる。したがって、先に挙げられたパラメータなどのパラメータに関して本明細書中で与えられる特定の詳細は、典型的なものであって、適したタルクスラリーを形成するために更なる変更および調整が可能であると理解されるべきである。

[0046]幾つかの実施形態において、タルクスラリーを形成するステップは、一般に、タルクを段階的に水に加えてタルクと水とを混合させることを含む。例えば、必要とされるタルクの総量を２つの量に分けることができる。この場合、第１の量は、所定量の水に加えられて所定期間にわたって混合され、その後、第１の量のタルクと水とから形成された混合物に対して第２の量のタルクを加える。

[0047]幾つかの実施形態において、タルクは、例えば混合ブレードの使用により、混合中に水に対して加えられる。したがって、先の例では、混合ブレードが水を混合する間、第１の量のタルクが水に加えられ、また、水と第１の量のタルクとから形成される混合物に対し、該混合物を混合ブレードが混合する間に第２の量のタルクが加えられる。バッチ処理として記載されるが、混合は、完全な混合を可能にするのに十分な割合で持続的な量のタルクを供給することによって行なわれてもよい。

[0048]水とタルクとの混合は、工業用ミキサーなどの任意の適した混合装置で行なわれ得る。幾つかの実施形態では、所定量の水が工業用ミキサーの混合ボウルに加えられて、混合ブレードがＯＮにされる。その後、第１の量のタルクが混合ボウル内へ加えられ、その間に、混合ブレードは、混合ボウル内へ加えられるタルクと水とを混合させるように動作する。第１の量のタルクの混合は、約１分程度の短い時間にわたってもよい所定の時間にわたって行なわれ、その後、更なる量のタルクが加えられて、更に混合される。幾つかの実施形態において、混合は、タルクの全てが加えられるまで低速で行なわれ、タルクの全てが加えられた時点で混合速度が増大される。

[0049]所望量のタルクが水に加えられて混合が始まった後、混合ボウルまたは混合ブレードの側面に付着する乾燥したタルクを湿潤させるために更なるステップがとられてもよい。幾つかの実施形態において、混合装置は、混合ボウルまたは混合ブレードの側面に付着する任意の乾燥タルクを洗い落として混合ボウル内で形成するスラリーにタルクを加えるために混合ボウルまたは混合ブレードの側面に水を噴射できる噴霧器を含む。幾つかの実施形態において、これらの噴射ステップは、混合が起こり続ける間に行なわれる。例えば、第１の噴射ステップは、タルクの全てが混合ボウルに加えられた後に行なうことができ、その後、所定期間、例えば３０分〜１時間にわたる混合が行なわれた後、更なる期間、例えば４５分〜９０分にわたってスラリーを混合する前に、他の噴射ステップを行なうことができる。幾つかの実施形態では、第２の噴射ステップ後に混合ブレードの速度が減少され、それにより、第２の噴射ステップ後に起こる混合は、より遅い混合速度で行なわれた後、第１の噴射ステップ後の混合速度で行なわれる。本明細書中で与えられる時間が、限定的に見なされるべきではなく、むしろ典型的と見なされるべきあることに留意されたい。

[0050]一般的に言えば、先のステップで形成されるタルクスラリーは、１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％のタルクおよび６０ｗｔ％〜９０ｗｔ％の水であってもよい。全体の混合プロセスは、例えば５〜１５０分の範囲の期間にわたって行なうことができる。最も長い期間の混合は、噴射ステップ間および最後の噴射ステップの後に行なわれる。混合ブレードは、一般に、半分の速度で開始され、タルクの全てが混合ボウルに加えられた後に半分の速度から全速まで増大する。その後、速度は、最後の噴射ステップが行なわれた後に、全速から半分の速度まで減少されてもよい。混合が行なわれてタルクスラリーが形成された時点で、混合ブレードをＯＦＦにして、タルクスラリーを混合装置から除去することができる。

[0051]他のあまり好ましくない実施形態では、繊維および結合材をスラリー中へ導入する前に、別個のタルクスラリーが形成されない。むしろ、タルク、繊維、および、結合材の全てが所定量の水を用いて互いに即座に混合される。幾つかの実施形態において、スラリーは、９７％〜９９．８％の水および０．２％〜３％の固体材料であり、この場合、スラリーの固体材料成分は、８５％〜９５％のタルク、６％〜９％の繊維、および、２％〜５％の結合材である。タルク、繊維、および、結合材の単一のスラリーを形成する利点としては、タルクスラリーを１つのタンクから他のタンクへ移送する必要がないため、一組の混合器具と僅かな移送機器とを有するだけで済むことが挙げられ、一方、不都合としては、スラリーの一貫性のない混合（疎水性タルクを混合するために積極的な混合が必要とされるが、積極的な混合は繊維を凝集させる）が挙げられる。

[0052]巻回充填材料１６を形成するプロセスの次のステップでは、タルクスラリーと巻回充填材料１６の他の構成要素とを使用して、シートスラリーが形成される。一般的に言えば、シートスラリーは、繊維を水に加えて所定期間にわたって混合し、水と繊維との混合物にタルクスラリーを加えて、その混合物に結合材を加えるとともに、随意的に凝集剤や消泡剤などの任意の添加剤を加えることによって形成される。前述したように、適切な混合を確保するために様々な混合パラメータの調整を行なうことができる。

[0053]シートスラリーの形成は、一般に、繊維と水とを混合させることによって始まる。このステップは最初に行なわれる。これは、他の固体（結合材など）が水中に存在しないときには繊維がより良好に分散するからである。繊維と水との混合は、前述したタルクと水との混合と同様な態様で行なうことができる。工業用ミキサーを使用することができ、その場合には、水が混合ボウルに加えられて、混合ブレードが始動されるとともに、混合ブレードが動作しながら繊維が水と混ぜ合わされる。幾つかの実施形態では、繊維が水と混合するために混合ボウルに加えられるときに混合ブレードが全速（例えば４０Ｈｚ）で動作される。繊維と水との混合は、比較的短い時間にわたって、例えば約３０秒〜１０分にわたって行なうことができる。繊維と水との混合物は、一般に、０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％の繊維と９５ｗｔ％〜９９．９９ｗｔ％の水とを含む。幾つかの実施形態では、混合物が０．０３ｗｔ％の繊維および９９．９７ｗｔ％の水である。

[0054]幾つかの実施形態において、混合は、繊維と水との最初の混合後に一時的に停止される。これは、最初の混合ステップ中に起こる繊維の凝集に起因してもよい。したがって、混合は、繊維を分散させるために停止され得る。水噴射の使用など、繊維を分散させるのに適した任意の技術を使用できる。分散が行なわれた後、混合ブレードを再び始動させて更なる時間にわたって作動させることができる。幾つかの実施形態では、混合を再び始めた後に、混合が全速まで戻され、繊維と水との分散後混合が約１〜１０分間にわたって行なわれる。繊維と水との混合の後、繊維と水との混合物に対してタルクスラリーが加えられる。タルクスラリーは、全速で混合が継続する間に混合物に加えられるが、全速を下回る混合も想定し得る。タルクスラリーが加えられた時点で、混合が約３〜２０分間にわたって行なわれてもよい。幾つかの実施形態では、スラリーが加えられた後に混合ブレードの高さを上昇させることが有益な場合がある。

[0055]次のステップでは、混合物に結合材が加えられる。結合材を混合物に加える前に、混合ブレードの速度が例えば約半分の速度（例えば２０Ｈｚ）まで減少されてもよい。一般的に言えば、混合ブレード速度は３０Ｈｚ以下まで減少されるべきである。結合材が加えられるときに混合が全速で続けば、あるいは更には、約３０Ｈｚを超える速度で続けば、結合材が泡立つ傾向がある。したがって、結合材が混合物中へ混入されるのではなく混合物にうまく溶け込むように混合ブレードの速度を減速することにより、泡立ちを防止できる。幾つかの実施形態において、水、繊維、タルクスラリー、および、結合材の混合物は、シートスラリーの次の構成要素を加える前に、比較的短い時間にわたって、例えば約１０〜９０秒間にわたって混合される。

[0056]スラリーを形成するために繊維、タルクスラリー、および、結合材が一緒に加えられた後、凝集剤や消泡剤などの添加物をスラリーに加えることができる。添加物は任意の順序で加えることができる。幾つかの実施形態では、凝集剤が消泡剤の前に加えられる。添加物は、混合ブレードが半分の速度で動作する間に加えられる。各添加物の付加の後に比較的短い時間が続く。例えば、凝集剤の付加の後に０．５分の混合が続き、また、消泡剤の付加の後に０．５分の混合が続く。

[0057]シートスラリーの形成後、事前緻密化ガスケットシートがシートスラリーから形成される。事前緻密化ガスケットシートは、特に前述したシートスラリーからシートを形成するように設計された不織布シート成形機を使用して形成され得る。不織布シート成形機は、一般に、３つのセクション、すなわち、上側セクションと、フィルタ媒体と、下側セクションとを含むことができる。上側セクションおよび下側セクションは一般にフィルタ媒体を収容し、また、幾つかの実施形態では、下側セクションが静止する一方で、上側セクションが例えばフィルタ媒体に近づくために下側セクションから離間され得る。不織布シート成形機の全体の形状およびサイズは、限定されず、不織布シート成形機により形成されるべきシートの所望のサイズおよび形状に基づいて変えることができる。幾つかの実施形態では、不織布シート成形機の形状が長方形であり、それにより、長方形のシートを形成する。

[0058]幾つかの実施形態では、シートスラリーを加える前に、水が不織布シート成形機へ導入される。例えば約３〜４インチ高の水などの水は、不織布シート成形機内へ送出されるスラリーのためのクッションとしての機能を果たすことができる。水クッションがなければ、スラリーがフィルタ媒体と接触するときに繊維塊が生じ得る。幾つかの実施形態では、不織布シート成形機内の水の高さがフィルタ媒体よりも高い。シートスラリーは水面上にある可能性があり、水が不織布シート成形機から排出されると、シートスラリーがフィルタ媒体上に下がる。

[0059]不織布シート成形機の上部と下部との間の収容空間内に配置されるフィルタ媒体は、一般に、スクリーンと該スクリーン上に配置される濾紙とを含むことができる。フィルタ媒体は、収容空間を上部と下部とに分割する。不織布シート成形機内へ堆積されるスラリーはスクリーンおよび濾紙の上にある。これは、スラリーが厚すぎて通過できないからである。幾つかの実施形態において、濾紙は、不織布シート成形機内に形成される事前緻密化シートと共に残存し、それにより、事前緻密化シートに対してそれが不織布シート成形機から除去されるときに更なる構造的支持を与える。フィルタ媒体のメッシュサイズは、水がフィルタ媒体を通過できるようにするがフィルタ媒体を通じたシートスラリーの通過を防止するべく選択され得る。フィルタ媒体のメッシュサイズが充填材の通過を可能にするようになっている場合、フィルタ媒体上に形成される事前緻密化シートの繊維含有量は非常に高い。

[0060]不織布シート成形機の下部は、固定されてもよく、また、一般に、収容空間の上部内に配置される水を引き下げてフィルタ媒体に通して不織布シート成形機から出すために、排水管と真空ポンプとを含む。真空ポンプの使用による排水管を通じた水の除去は、事前緻密化ガスケットシートの形成をもたらす。

[0061]下部の排水管を通じて水を除去する前に、フィルタ媒体上に堆積されるシートスラリーがフィルタ媒体上に均一に分散される。これを達成するために分散パドルを使用でき、また、その結果は、フィルタ媒体上に均一に分配されるシートスラリーの層である。幾つかの実施形態では、分散パドルがプランジャである。不織布シート成形機へ移送されるシートスラリーは、渦巻き態様で不織布シート成形機内へ入る傾向がある。堆積されたスラリー中へプランジャを押し込むことにより、渦巻き作用が停止され、スラリーがフィルタ媒体上に均一に分散する。

[0062]シートスラリーが不織布シート成形機内に均一に分散された後、不織布シート成形機の内側からの水の除去を始めるために下側セクション内の排水管が開放される。フィルタ媒体よりも上側の水はフィルタ媒体を通過することができ、したがって、排水管の開放により、フィルタ媒体よりも上側の水は、フィルタ媒体を通って、不織布シート成形機の下側セクション内の排水管から出る。幾つかの実施形態において、排水管は、水が下側セクションから流出できるようにするために比較的短い時間にわたって、例えば０．５分間にわたって開放される。水の排出後、水を不織布シート成形機の内側から更に除去して事前緻密化シートを形成するために、真空ポンプをＯＮにすることができる。幾つかの実施形態では、真空ポンプが約４分間にわたって動作される。

[0063]水が不織布シート成形機から十分に除去されて、事前緻密化シートが形成された後、事前緻密化シートを不織布シート成形機から除去することができる。事前緻密化シートを除去できるようにするために上部を上昇させることができる。前述したように、事前緻密化シートは、該事前緻密化シートに対して支持を与えるために、シートに依然として取り付けられる濾紙と共に除去することができる。

[0064]前述した事前緻密化シート形成ステップの様々な特徴は、使用される特定の材料や前の処理ステップなどの様々な因子に基づいて調整され得る。調整され得る事前緻密化シート形成ステップの部分の例としては、使用されるフィルタ媒体のタイプ、スラリーを不織布シート成形機内へ加える方法、スラリーを不織布シート成形機内に分散する方法、および、事前緻密化シートを除去する前に不織布シート成形機から除去される水の量が挙げられるが、これらに限定されない。

[0065]巻回充填材料１６を形成する方法における最終ステップは、シートを緻密化することを伴う。緻密化は、一般に、事前緻密化シートに熱および圧力を加えることを含む。幾つかの実施形態では、シートを緻密化するために液圧プレスが使用される。熱を３００〜４００°Ｆの範囲で加えることができ、また、圧力を７００ｐｓｉ〜８００ｐｓｉの範囲で加えることができる。熱および圧力の印加を約７〜１０分間にわたって行なうことができ、また、仕上がった緻密化生成物は８５〜９５ｆｔ／ｌｂ^２の範囲の密度を有することができる。幾つかの実施形態では、緻密化前にシートの上端および／または下端に解放膜が配置される。解放膜は、例えば、シリコンでコーティングされたＰＥＴであってもよい。また、緻密化をカレンダリングによって行なうこともできる。緻密化を連続的にあるいはバッチ形式で行なうことができる。

[0066]幾つかの実施形態において、巻回充填材料１６を製造するプロセスは、連続ウェットレイプロセスなどの連続プロセスである。連続ウェットレイプロセスは、フォードリニアマシンを使用する伝統的な製紙プロセスに類似する。

[0067]連続ウェットレイプロセスは、シートスラリーの形成から始まることができる。ガスケットシートスラリーの形成は、より詳しく先に説明したシートスラリー形成ステップに類似してもよくあるいは同一であってもよい。幾つかの実施形態では、最初にタルクスラリーを形成し、その後、シートスラリーを生成するべく繊維および結合材をタルクスラリーに加えることにより、シートスラリーを形成することができる。あるいは、タルク、繊維、および、結合材を一緒に水を用いて同時に混合してシートスラリーを形成する。

[0068]より詳しく先に説明したようにシートスラリーが形成される実施形態を含む幾つかの実施形態では、連続ウェットレイプロセスの初めにもたらされるシートスラリーが２％〜５％の固体材料を含む。そのような実施形態において、シートスラリーを希釈する最初のステップは、シートスラリーの固体含有量を０．５％〜３％の範囲内まで減少させるために行なわれる。シートスラリーの希釈は、更なる量の水をシートスラリーに加えることによって行なうことができる。幾つかの実施形態では、この希釈ステップがフォードリニアマシンのヘッドボックス内で行なわれ得る。過剰な固体含有量は非常に湿った厚い巻回充填材料１６をもたらすため、シートスラリーを固体材料のこの範囲内まで希釈することが好ましい。また、非常に高い含水量は薄くて脆弱な巻回充填材料１６をもたらすため、シートスラリーを０．５％固体材料未満に希釈することが好ましい。

[0069]連続ウェットレイプロセスの次のステップでは、希釈されたシートスラリーが連続的に延びるワイヤメッシュコンベアベルト上へ連続的に移送される。希釈されたシートスラリーをワイヤメッシュコンベアベルト上へ移送する任意の適した態様を使用できるが、希釈されたシートスラリーを移送する態様が、ワイヤメッシュコンベアベルト上への希釈されたシートスラリーの略均一な分配をもたらすことが好ましい。幾つかの実施形態において、フォードリニアマシンは、希釈されたシートスラリーをヘッドボックスからワイヤメッシュコンベアベルトへ移送するのに適した機構を含む。

[0070]ワイヤメッシュコンベアベルトのメッシュサイズは、連続ウェットレイプロセスにより生成されるガスケット材料の特性を変えるように調整され得るプロセスのパラメータである。幾つかの実施形態では、ワイヤメッシュコンベアベルトのメッシュサイズが２４〜３２（垂直方向および水平方向の両方における１平方インチ当たりの開口の数）の範囲内である。メッシュサイズがこれよりも大きいと、スラリーがコンベアベルトを通じて落下し得る場合がある。メッシュサイズがこれよりも小さいと、その後の処理ステップでスラリーからの水の除去が妨げられる場合がある。

[0071]コンベアベルトが移動する速度は、連続ウェットレイプロセスにより生成されるガスケット材料の特性を変えるように調整され得るプロセスのパラメータである。幾つかの実施形態では、コンベアベルトが２ｆｔ／分〜５ｆｔ／分の範囲内の速度で動作される。この範囲外の速度は、過剰な量の水をスラリーから除去する場合があり（例えば、速度がこの範囲よりも低いとき）、あるいは、不十分な量の水をスラリーから除去する場合がある（例えば、速度がこの範囲よりも高いとき）。

[0072]ワイヤメッシュコンベアベルトは、コンベアベルトにより運ばれる希釈されたシートスラリーから水を下方へ引き出すように作用する１つ以上の吸引ボックス上にわたって移動する。任意の吸引ボックスは、ワイヤメッシュコンベアベルトを通じて水を引き下げるために軽度な真空度を使用する。任意の適した数の吸引ボックスを使用することができ、また、コンベアベルトの全長の下側に吸引ボックスを配置することができる。

[0073]コンベアベルトが希釈されたシートスラリーを吸引ボックスに晒した後または晒す間、コンベアベルトはシートスラリーをプレスセクションに通し、該プレスセクションは、更なる水をスラリーから除去する一方でスラリーを平坦化して滑らかにもするように作用する。プレスセクションは１つ以上のローラを含むことができ、該ローラをコンベアベルトが通過する。フォードリニアマシンが使用されるときには、ダンディーロールを用いてプレスが達成され得る。

[0074]プレスステップの後、スラリーは、コンベアベルトによって運ばれて、スラリーの含水量を約５％まで減少させることを目的とする乾燥域を通る。乾燥域は、蒸気加熱されたローラを含んでもよい。幾つかの実施形態では、蒸気加熱されたローラが４００〜５００°Ｆの温度まで加熱される。

[0075]プレスステップの後、スラリーは、十分に乾燥されて、巻回充填材料１６が形成されるように改変されてもよい。巻回充填材料１６の形成を更に仕上げるために様々な更なる処理ステップを行なうことができる。１つのそのような処理ステップは、ワイヤメッシュコンベアベルト上の材料のカレンダリングである。カレンダリングは、シート材料がその上に配置されたコンベアベルトを一連のローラに通し、それにより、材料を滑らかにして、より均一な厚さを材料に与えることを含むことができる。

[0076]幾つかの実施形態において、前述したワイヤメッシュコンベアは、スラリーからの水の除去を増進させるために１５°〜３５°傾けて配置される。コンベアが傾けて配置されると、スラリー材料を吸引ボックスと加熱ローラとによって乾燥させてプレスすることを含む前述した様々なプロセスステップに晒されるようにスラリーが上方へ移動する間、スラリーの含水物の一部が背後にとどまる。

[0077]シートスラリーの特別な特性に適応するべく、前述したウェットレイプロセスの幾つかの変形を行なうことができる。例えば、伝統的に印加される真空圧を増大させるなどして、排水ステップを促進させることができる。幾つかの実施形態において、ワイヤメッシュコンベアは、事前緻密化シートの通常よりも低い湿潤引張強度に起因して、伝統的な不織紙製造プロセスで与えられるよりも大きな支持を与える。また、キャニスタードライヤーの代わりにスループットドライヤーを使用することができる。スループットドライヤーは、事前緻密化シートの通常よりも低い湿潤引張強度に起因して好ましい可能性がある。

[0078]巻回充填材料１６を製造するための更なる他の実施形態において、ディスクリート方法は、様々な形状およびサイズのシートを形成するために金型を使用する。ディスクリート方法は、製紙産業で使用される伝統的なパルプ成形プロセスに類似し得る。前述したシートスラリーを様々な形状および形態を有する微細メッシュスクリーン中へ吸い込み、その後、スクリーンにより形作られるスラリーを除去して乾燥させることができる。幾つかの実施形態では、ディスクリート方法が使用されるときにシートスラリーが僅かに改質される。例えば、ラテックス結合材を溶媒系エラストマーと置き換えることができる。

[0079]本明細書中に記載される巻回充填材料１６を製造するために押し出し成形処理を使用することもできる。そのようなプロセスでは、シートスラリーをダイに押し通して成形された巻回充填材料１６を形成するために、セラミックで使用される伝統的な押し出し成形装置が使用される。ディスクリート方法と同様、巻回充填材料１６を形成するために押し出し成形プロセスを使用するときには、シートスラリー中のラテックス結合材を溶媒系エラストマーと置き換えることができる。

[0080]幾つかの実施形態において、巻回充填材料１６は、シルクスクリーンプロセスと類似するあるいは同一のプロセスを使用して形成される。一般的に言えば、プロセスは、シートスラリーを用意して、特定の形状を有する穴を覆ってシートスラリーを広げることを伴う。スラリーは、形を成す穴を満たした後、穴の形状を有するガスケットを形成するべく更に処理され得る。

[0081]幾つかの実施形態において、巻回充填材料１６は、射出成形プロセスに類似するプロセスを使用して形成される。別個の巻回充填材料１６は、スラリーの代わりにペーストを形成することにより製造される。一般に、ペーストは、前述したスラリー形成ステップにおいてより少ない水を使用することによって形成され得る。ペーストは加熱されたバレル内へ押し込まれ、その後、例えばスクリュータイプのプランジャを使用して、加熱された金型内へ導入される。金型のキャビティが充填されると、水の蒸発を補償するために、保持圧が維持される。

[0082]幾つかの実施形態では、巻回充填材料１６が圧縮成形プロセスから形成される。そのようなプロセスにおいて、シートスラリーは、ダイの負圧セクション内に詰め込まれて、炉内で加熱された後、ダイの正圧セクションを使用して高い温度および圧力で押圧される。結果は、圧縮成形プロセスで使用されるダイの形状を有する巻回充填材料１６である。

[0083]ダイの負圧セクション内に詰め込まれたスラリーは、より詳しく先に説明したシートスラリーと類似し得るあるいは同一となり得るとともに、先に与えられたスラリー形成ステップにしたがって形成することもできる。幾つかの実施形態において、スラリーは、ダイの負圧セクション内に配置される前に水抜きされる。スラリーの水抜きは、水が所定時間にわたってスラリーから下方へ流出できるようにするべくスラリーをメッシュスクリーン上に配置することを含むことができる。水がスクリーンを通じて落下できるようにするがスラリーが落下できないようにし得る任意のメッシュスクリーンを使用することができる。

[0084]スラリー材料をダイの負圧セクション内へ配置する態様は、限定されず、圧縮ステップまたは詰め込みステップを伴わずにスラリーをダイへ注入すること、あるいは、スラリーをダイへ注入した後にスラリーを下方へ押し固めて随意的に更なるスラリーをダイの負圧セクション内へ加えることを含むことができる。幾つかの実施形態において、ダイの負圧セクション内に配置されるスラリーの量は、ダイの負圧セクションのキャビティ全体を満たすであろうよりも少ない量である。

[0085]巻回充填材料１６スラリーの圧縮成形で用いるのに適した任意のダイを使用することができる。ダイを例えばステンレス鋼から形成することができる。ダイの形状は限定されず、また、ダイの形状は、結果として得られるガスケットと共に使用される機器に基づいて選択され得る。幾つかの実施形態では、ダイが長尺な形態を有し、それにより、ストリップ形状のガスケットが形成される。

[0086]スラリーがダイの負圧セクション内に配置された後、加熱ステップが行なわれる。ダイは、炉であってもよく、また、所定期間にわたって高温に晒され得る。幾つかの実施形態では、高温が２００°〜２５０°Ｆの範囲内である（好ましくは２１２°Ｆ）。幾つかの実施形態では、ダイが１〜３時間（好ましくは２時間）の期間にわたって炉内にある。加熱ステップは、水をスラリーから更に除去してガスケットシート材料の形成へ向かうように作用する。

[0087]加熱ステップ後、ダイの負圧セクションの内側の巻回充填材料１６に作用する圧力を印加するために、ダイの正圧セクションがダイの負圧セクション内へ挿入され得る。正圧セクションにより印加される圧力は７００ｐｓｉ〜９００ｐｓｉの範囲内（好ましくは７５０ｐｓｉ）となり得る。このステップ中には、ダイの正圧セクションによって熱を与えることによることを含めて、高温を印加することもできる。幾つかの実施形態では、圧力の印加が２５０°〜３５０°Ｆの範囲（好ましくは３００°Ｆ）の温度で行なわれる。

[0088]圧力および熱の印加の後、ダイの形状を成す巻回充填材料１６が形成される。巻回充填材料１６は、予め成形された材料の密度のほぼ倍である密度を有する。巻回充填材料１６は、ダイから除去されて、巻回充填材料１６の更なる成形または平滑化などの任意の最終的な処理ステップに晒され得る。

[0089]１つの組み立て方法では、巻回充填材料のシートが長尺なストリップの状態へ細長く切られる（あるいはさもなければ前述したように形成される）。ストリップは、所望の渦巻形ガスケット１０の特定のパラメータを受け入れるように寸法付けられてもよい。１つの特定の実施形態において、巻回充填材料１６は、約８フィート長の０．１２インチストリップの状態に形成される。巻回充填材料１６のストリップは、金属バンド１４の長さに当接して配置される。少なくとも１つの実施形態において、金属バンド１４の厚さは約０．００７インチであるが、金属バンド１４の厚さは、約０．００６インチ〜約０．００８インチ厚の範囲であってもよい。金属バンド１４の幅は用途にしたがって変わる。金属バンド１４および巻回充填材料１６は、弾性渦巻コア１５の重合巻回部に所望の直径の渦巻をもたらすように寸法付けられるフォームまたはマンドレルの周囲に巻回される。様々な実施形態において、２つの第１の巻線が外周にわたってスポット溶接される。幾つかの実施形態は、３インチを超えて離間されない最小限の３つのスポット溶接を使用する。同様に、外径が３つの溶接を用いてスポット溶接されてもよい。最後の溶接は終端溶接である。終端溶接から第１の溶接までの距離は、幾つかの実施形態では、１．５インチ以下である。

[0090]渦巻形ガスケット１０の様々な実施形態には、外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０のいずれか一方または両方が設けられてもよい。図２を参照すると、渦巻形ガスケット１０の実施形態は、外側ガイドリング１８とシール要素１２の外周とを結合する。幾つかの実施形態では、構造体が締まり嵌めによって結合されてもよい。他の実施形態において、構造体は、すり割り付き継ぎ手を含む他の機械的な接続方法を使用して互いに結合されてもよい。内側ガイドリング２０は、シール要素１２の内周から径方向内側に延びるように設けられて、外側ガイドリング１８とシール要素１２の外周との間の接続と同様の態様でシール要素と結合されてもよい。図１および図２に描かれる実施形態などの実施形態において、外側ガイドリングの厚さは一般に約０．１１７インチ〜０．１３１インチの間で与えられるが、外側ガイドリング１８の厚さは、選択された用途のパラメータにしたがって与えられてもよい。同様に、描かれた渦巻形ガスケット１０は、約０．１１７インチ〜０．１３１インチの厚さを有する内側ガイドリング２０を含むが、厚さは、選択された用途のパラメータにしたがって与えられてもよい。外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０のいずれか一方または両方の厚さは、金属バンド１４の厚さと望まれる過剰圧縮防御の度合いとによって決定付けられる。外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０のいずれか一方または両方の幅は、渦巻形ガスケット１０の望まれる用途と渦巻形ガスケット１０を間に挟む対向面の寸法とによって決定付けられる。様々な実施形態は、３１６ステンレス鋼から形成される外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０を使用する。しかしながら、所望の用途と製造コスト制限とに応じて、インコネルまたは他の高温冶金などの他の材料が使用されてもよい。

[0091]高温での減成に耐性がある巻回充填材料は、一般に、互いに付着して結合する可能性が低い。シール面が、渦巻形金属バンド１４間から押し出される巻回充填材料１６によって形成されてもよい。しかしながら、押し出された巻回充填材料１６が対向するシール面を形成するべく付着できる固有の能力を有さないときには、シールが低下する。押し出されたシール面は、高温充填材の材料特性に起因して、高温巻回充填材料を使用するときに質が低下する傾向がある。グラファイトなどの更に標準的な工業用充填材料は、有効なシール面である押し出しシール面を形成するように押し出る。しかしながら、グラファイトは、酸化雰囲気で８５０°Ｆを超える連続温度の印加または９００°Ｆを超える長期温度侵略に適さない。したがって、渦巻形ガスケットの様々な実施形態は、表面仕上げ材料３０の１つ以上の層を含む。図２を参照すると、表面仕上げ材料３０の１つの層がシール要素１２の軸方向面３２の一方または両方に固定されてもよい。様々な実施形態において、表面仕上げ材料の層は、様々な市販のスプレー接着剤のうちの１つなどの結合材を用いて軸方向面と固定されてもよい。しかしながら、機械的な圧入および封入を含む他の固定方法が考えられる。図２に描かれる実施形態において、表面仕上げ材料３０の層の厚さは約０．０１０インチであるが、表面仕上げ材料３０の層の厚さは約０．００４インチ〜約０．０２０インチ厚の範囲であってもよい。表面仕上げ材料３０の層の幅は、一般に、ガスケット幅によって決定付けられる。

[0092]様々な実施形態は、巻回充填材料１６と同じあるいは類似する製造プロセスで同じ材料から形成される表面仕上げ材料３０の層を使用する。したがって、幾つかの実施形態では、無機充填材、無機繊維、および、有機結合材の様々な割合を使用して表面仕上げ材料３０の層が設けられてもよい。一般に、表面仕上げ材料３０の層の実施形態は、無機充填材としてタルクを重量で６０％〜９０％の範囲で使用する。表面仕上げ材料３０の層の幾つかのそのような実施形態における無機繊維含有量は、重量で１％〜１４％である。同様に、表面仕上げ材料３０の層の実施形態における有機結合材含有量は、重量で１％〜８％である。表面仕上げ材料３０の層の幾つかの実施形態は、重量で６０％を超えるタルク、重量で２０％未満の無機繊維、および、重量で５％未満の有機結合材を含むように与えられてもよい。表面仕上げ材料３０の層の他の実施形態は、７５〜９０ｗｔ％の無機充填材、５〜２０ｗｔ％の無機繊維、および、１〜５ｗｔ％有機結合材を含む。少なくとも１つの実施形態において、表面仕上げ材料３０の層は、重量で約９０％のタルク、重量で７％の無機繊維、および、重量で３％の有機結合材を含むように形成される。

[0093]描かれた実施形態において、表面仕上げ材料３０の層は、当該産業界において知られる様々な既知の切断方法のうちの１つで圧縮シートからカットされる一対の環状リングとして形成される。表面仕上げ材料３０の層の最終形態を作り上げるために、前述した形成方法を含むがこれに限定されない他の形成方法（連続ウェットレイプロセス、押し出し成形、射出成形、ディスクリート成形方法、および、シルクスクリーンプロセスと同様のプロセスなど）が使用されてもよい。幾つかの実施形態において、シール材料３０の層は、ほぼ均一な厚さおよび密度を有するように形成される。表面仕上げ材料の層がリング形状を成すように描かれるが、層は、シール要素１２の軸方向面３２を受け入れるようにほぼ任意の形状に形成されてもよい。

[0094]幾つかの実施形態において、表面仕上げ材料３０の層は、スプレー接着剤または渦巻形ガスケット１０のための予期される用途に適した他の接着剤を使用してシール要素１２の軸方向面に接着される。そのような実施形態において、接着剤は、シール材料３０の層またはシール要素１２の軸方向面のいずれかに塗布される。しかしながら、他の実施形態において、表面仕上げ材料３０の層は、表面仕上げ材料とシール要素の表面との間に機械的な結合を形成することにより、シール要素１２の軸方向面と機械的に結合されてもよい。これは、表面仕上げ材料をシールの軸方向面に圧入して材料をメッシュへ推し進めるとともに弱く結合することによって達成され得る。

[0095]図５を参照すると、渦巻形ガスケット１０は弾性シール要素１２を含み、弾性シール要素１２は、弾性渦巻コア１５を規定するために金属バンド１４の渦巻状に巻回される交互層を含む。しかしながら、金属バンド１４の層間に巻回充填材料１６は配置されない。様々な用途において、渦巻形ガスケット１０の実施形態は、シール要素１２の外周から径方向外側に延びる外側ガイドリング１８を含む。渦巻形ガスケット１０の幾つかの実施形態は、シール要素１２の内周から径方向内側に延びる内側ガイドリング２０を含む。渦巻形ガスケットの様々な用途が外側ガイドリング１８および内側ガイドリング２０の一方または両方の使用を必要としてもよいあるいはいずれの使用も必要としなくてもよいと考えられる。表面仕上げ材料３０の層は、シール要素１２の軸方向面３２の一方または両方に固定されてもよい。

[0096]図６を参照すると、２４時間１０００°Ｆベーク後の約６００°Ｆの動作温度におけるシール能力を決定するために異なる渦巻形ガスケットの比較試験が行なわれた。この試験は、主要な石油化学事業体によって行なわれる許容高温漏れ試験に良く似ている。具体的には、試験フランジにはそれぞれ異なる充填材および表面仕上げ材料を含んだ５つの異なる渦巻形ガスケットのうちの１つが取り付けられた。第１のガスケット（業界基準グラファイト）が標準的なグラファイト充填材料を含んだ。第２のガスケット（充填材＃１）は、重量で６０％〜９０％の範囲のタルク充填材、重量で１％〜１４％の繊維、および、重量で１％〜８％の結合材を配合した充填材料を含んだ本技術に係る充填材料を使用した。第３のガスケット（充填材＃２）は、充填材＃１のために使用される同じ材料から形成されるが０．０４インチの厚さが与えられる充填材料を含んだ。これに対し、充填材＃１のサンプルは０．２３インチの厚さを有した。第４のガスケット（競合サンプル）は、蛭石から主に形成される充填材料を含んだ。第５のガスケット（表面仕上げ材料を伴わない充填材＃１）は、第２のガスケットと類似する組成を有する充填材料を使用した。しかしながら、表面仕上げ材料は適用されなかった。サンプルには窒素が充填されて、サンプルが試験温度（６００°Ｆ〜１２００°Ｆ）に至らされたとともに、窒素漏れが監視されて記録された。タルク充填材と表面仕上げとを有する第２のガスケットが一貫して他のサンプルガスケットよりも性能が優れていたことが分かる。しかしながら、このガスケットの動作温度が１０００Ｃを超える場合があり境界付けられないことを理解すべきである。

[0097]図７を参照すると、表面仕上げ材料の１つの実施形態における配合中の繊維含有量に応じた引張強度およびシール能力を明らかにするサンプルデータが示される。特に、２５％以下の繊維を有する表面仕上げ材料の配合がより高いシール能力と同じであることを傾向線が示すのが分かる。

[0098]特定の構造、材料、および、方法ステップに特有の言語で本技術を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に規定される発明が必ずしも前述した特定の構造、材料、および／または、ステップに限定されないことは言うまでもない。むしろ、特定の態様およびステップは、特許請求の範囲に記載される発明を実施する形態として記載される。本発明の思想および範囲から逸脱することなく発明の多くの実施形態を実施できるため、発明は、添付した以下の特許請求の範囲内に存在する。別段に示唆されなければ、本明細書（特許請求の範囲以外）中で使用される全ての数値または表現、例えば寸法や物理特性等を表わす数値や表現は、全ての場合に“約”という用語により変えられるように理解される。最低限でも、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、“約”という用語により変えられる明細書中または特許請求の範囲の中で挙げられるそれぞれの数値パラメータは、少なくとも、挙げられた有効数字に照らして、また、通常の丸み付け技術を適用することによって解釈されるべきである。また、本明細書中に開示される全ての範囲は、任意の全ての部分範囲またはその範囲に含められる任意の全ての個々の値を包含するとともにこれらを列挙する特許請求項のためのサポートを与えるように理解されるべきである。例えば、１〜１０の述べられた範囲は、１の最小値と１０の最大値との間にあるおよび／または１の最小値と１０の最大値とを含める任意の全ての部分範囲または個々の値、すなわち、１以上の最小値から始まって１０以下の最大値で終わる全ての部分範囲（例えば、５．５〜１０、２．３４〜３．５６など）または１〜１０の任意の値（例えば、３、５．８、９．９９９４など）を含むとともにこれらを列挙する特許請求項のためのサポートを与えるように見なされるべきである。

Claims (13)

1. 渦巻形ガスケットであって、
   金属バンドと巻回充填材料との渦巻状に巻回される交互層を含むとともに、前記巻回充填材料がタルクを備える、弾性のシール要素と、
   前記渦巻形ガスケットの前記シール要素の少なくとも１つの軸方向面に接着される表面仕上げ材料の層と、
   を備える渦巻形ガスケット。
2. 前記シール要素の外周から径方向に延びる外側ガイドリングを更に備える、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
3. 前記シール要素の内周から径方向に延びる内側ガイドリングを更に備える、請求項２に記載の渦巻形ガスケット。
4. 前記シール要素の内周から径方向に延びる内側ガイドリングを更に備える、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
5. 前記巻回充填材料が繊維と結合材とを更に備える、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
6. 前記巻回充填材料は、重量で約６０％〜９０％のタルクと、重量で約１％〜１４％の繊維と、重量で約１％〜８％の結合材とを含む、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
7. 前記巻回充填材料は、重量で６０％を超えるタルクと、重量で２０％未満の繊維と、重量で５％未満の有機結合材とを含む、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
8. 前記巻回充填材料は、重量で約９０％のタルクと、重量で７％の繊維と、重量で３％の結合材とを備える、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
9. 表面仕上げ材料の環状層が前記渦巻形ガスケットの両側の前記軸方向面に接着される、請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
10. 渦巻形ガスケットであって、
    金属バンドと巻回充填材料との渦巻状に巻回される交互層を含む弾性のシール要素であり、前記巻回充填材料が重量で６０％を超えるタルクを含む、弾性のシール要素と、
    前記シール要素の外周から径方向に延びる外側ガイドリングと、
    前記渦巻形ガスケットの前記シール要素の少なくとも１つの軸方向面に接着される表面仕上げ材料の層であり、前記表面仕上げ材料が重量で６０％を超えるタルクを含む、表面仕上げ材料の層と、
    を備える渦巻形ガスケット。
11. 前記巻回充填材料は、重量で約６０％〜９０％のタルクと、重量で約１％〜１４％の繊維と、重量で約１％〜８％の結合材とを含む、請求項１０に記載の渦巻形ガスケット。
12. 前記巻回充填材料および前記表面仕上げ材料の層はいずれも、重量で約６０％〜９０％のタルクと、重量で約１％〜１４％の繊維と、重量で約１％〜８％の結合材とを含む、請求項１０に記載の渦巻形ガスケット。
13. 渦巻形ガスケットであって、
    金属バンドの渦巻状に巻回される交互層を含む弾性のシール要素と、
    前記渦巻形ガスケットの前記シール要素の少なくとも１つの軸方向面に接着される表面仕上げ材料の層と、
    を備え、
    前記表面仕上げ材料の層は、重量で約６０％〜９０％のタルクと、重量で約１％〜１４％の繊維と、重量で約１％〜８％の結合材とを含む、
    渦巻形ガスケット。

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