JP2017187087A - 編組パッキン - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性に優れ、且つ高熱環境下でも編組パッキンが収縮すること、及び繊維が劣化することを抑制した編組パッキンを提供する。
【解決手段】編組パッキン１０は、複数のストランド２０、３０が編組されて形成される。編組パッキン１０は、内部に位置する第１部１１と、第１部１１の周囲に配置され、編組パッキン１０の表面を構成する第２部１２と、を備える。第２部１２は、複数の金属線混ストランド３０を含む複数のストランドが編組されて構成されている。金属線混ストランド３０は、複数のシリカ繊維糸２２と、金属線ワイヤー２３と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、優れた耐熱性を有する編組パッキンに関する。

高温域の電気炉や火力発電所、乾燥炉で使用される編組パッキンには、優れた耐熱性が要求される。耐熱性に優れた編組パッキンとしては、従来、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）とシリカ（ＳｉＯ_２）を主成分とした人造鉱物繊維であるリフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）を用いた編組パッキンが使用されてきた。

しかしながら、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）は、粉じん障害を誘発する虞があるとして、厚生労働省により管理第二類物質に指定された。そのため、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）に代わる高耐熱性の編組パッキンの材料が求められている。

リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）に代わる編組パッキンの材料としては、例えば、シリカ−マグネシア−カルシア系のアルカリアースシリケートウール（ＡＥＳ繊維、生体溶解性繊維）が注目されている。また、特許文献１には、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）に代わる紡績糸として、綿繊維の紡績糸を芯糸とし、この芯糸の周囲に少なくともシリカ繊維を含むステープル繊維を被覆し加撚した耐熱性複合紡績糸が開示されている。

特開２０１３−５３３８１号公報

しかしながら、本発明者は、アルカリアースシリケートウール（ＡＥＳ繊維）を用いた編組パッキンでは、８００℃程度の高温環境下では繊維が劣化し、繊維屑等が発生する問題を見いだした。

本発明は、高温環境下においても優れた耐久性を有すると共に、熱による収縮を抑制した編組パッキンを提供することを目的とする。

本発明の複数のストランドが編組されて形成された編組パッキンは、内部に位置する第１部と、第１部の周囲に配置され、編組パッキンの表面を構成する第２部と、を備える。第２部は、複数の金属線混ストランドを含む複数のストランドが編組されて構成されている。金属線混ストランドは、複数のシリカ繊維糸と、金属線ワイヤーと、を含む。

本発明の編組パッキンによれば、高温環境下においても優れた耐久性が得られると共に、熱による収縮を抑制することができる。

図１は、実施形態１の編組パッキンの斜視図である。 図２は、実施形態１の第１編組部の分解図である。 図３は、実施形態１のストランドの分解図である。 図４は、実施形態１の編組パッキンのうち第２編組部を分解して示した図である。 図５は、実施形態２の編組パッキンの斜視図である。 図６は、実施例１の編組パッキンの加熱後の状態を示す写真である。 図７は、実施例３の編組パッキンの加熱後の状態を示す写真である。 図８は、比較例２の編組パッキンの加熱後の状態を示す写真である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な部材を示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

＜実施形態１＞
図１を用いて、実施形態１の編組パッキン１０について説明する。編組パッキン１０は、例えば、工業炉の蓋のシールとして用いられ、特に、８００℃程度の高温環境下で好適に用いることができる。編組パッキン１０は、ロープ状の形状を有する。編組パッキン１０の太さ（図１に示す断面の矩形形状における縦または横方向の長さ）は、一例として、１５〜３０ｍｍ程度である。

編組パッキン１０は、第１編組部１１と、第２編組部１２と、で構成されている。第１編組部１１は、図１に示すように、編組パッキン１０の切断面における中心部分を構成する。第２編組部１２は、第１編組部１１を囲むように形成され、編組パッキン１０の表面を構成している。なお、第１編組部１１が本発明の第１部に、第２編組部１２が本発明の第２部に相当する。

第１編組部１１は、図２に示すように、複数のストランド２０が編組されて構成されている。第１編組部１１は、例えば、２〜１０本のストランド２０が八編みされることにより構成されている。つまり、第１編組部１１は、２〜１０本のストランド２０が束ねられることにより円柱状の部材として構成されている。第１編組部１１の断面形状は、丸形である。複数のストランド２０は、編組パッキン１０の強度の観点から、芯材１３の回りに編組されていることが好ましい。

なお、複数のストランド２０を八編みで編組して第１編組部１１とする他、例えば、格子編み、袋編みによって第１編組部１１を形成してもよい。また、第１編組部１１の断面形状が角型となるように複数本のストランド２０を編組してもよい。

第１編組部１１を構成するストランド２０のそれぞれは、複数の混撚糸２１（例えば、３〜１０本）が撚り合わされて構成されている。

ストランド２０を構成する混撚糸２１のそれぞれは、図３に示すように、例えば、複数本のシリカ繊維糸２２及びステンレス線２３で構成されている。混撚糸２１を構成するシリカ繊維糸２２は、シリカ繊維を紡績して得られる。シリカ繊維糸２２の径は、例えば、１〜２ｍｍである。ストランド２０を構成するシリカ繊維糸２２の数は、例えば、２〜５本である。ステンレス線２３は、糸状に加工されたステンレスであり、径の大きさは例えば０．０５〜０．２ｍｍである。ステンレス線２３の混撚糸２１に対する割合は、例えば、２〜１０重量％である。ステンレス線２３の本数は、混撚糸２１に対する割合が２〜１０重量％となるように決定され、例えば、１本である。

なお、混撚糸２１を構成するステンレス線２３の代わりに、インコネル線、鉄クロム線等の金属線ワイヤーを用いてもよい。

芯材１３は、例えば、複数のシリカ繊維糸が束ねられて形成されている。芯材１３は、束ねられた複数のシリカ繊維糸に撚りがかけられていてもよく、無撚糸であってもよい。また、芯材１３は、シリカ繊維糸の他、複数の生体溶解性繊維（ＡＥＳ繊維）糸が束ねられて形成されていてもよい。さらに、芯材１３は、シリカ繊維糸または生体溶解性繊維糸に加えてステンレス線が束ねられて形成されていてもよい。

また、図１において、４本の芯材１３が設けられた状態を示しているが、芯材１３の本数はこれに限定されず、１本であっても複数本であってもよい。芯材１３の配置も、図１の配置に限定されない。なお、芯材１３は本発明にとって必須の構成ではない。

図４に示すように、第２編組部１２は、第１編組部１１を覆うように形成されている。第２編組部１２は、複数のストランド３０が編組されて構成されている。第２編組部１２は、複数のストランド３０が、例えば格子編みされている。第２編組部１２は、編組パッキン１０の断面形状が角型となるように形成されている。第２編組部１２を構成するストランド３０は、第１編組部１１を構成する複数のストランド２０のそれぞれと同一の構成を有する。つまり、第２編組部１２を構成するストランド３０は、複数の混撚糸２１が撚り合わされて構成され、混撚糸２１は、複数本のシリカ繊維糸２２及びステンレス線２３で構成されている。

なお、複数のストランド３０を格子編みで編組して第２編組部１２とする他、例えば、八編み、袋編みによって第２編組部１２を形成してもよい。また、第２編組部１２の断面形状が丸型となるように複数本のストランド３０を編組してもよい。

第２編組部１２は、第１編組部１１に加え、図１に示すように、芯材１４の回りに編組されていてもよい。芯材１４は、第１編組部１１の芯である芯材１３と同一の構成とすることができる。

なお、図１において、４本の芯材１４が設けられた状態を示しているが、芯材１４の本数はこれに限定されず、１本であっても複数本であってもよい。芯材１４の配置も、図１の配置に限定されない。

以上説明した編組パッキン１０は、従来公知の構造の編組機を用いて、例えば以下の方法で製造することができる。まず、ストランド２０が巻きかけられた複数のボビンを編組機にセットすると共に、編組機に芯材１３をセットする。そして、編組機を駆動して各ボビンに巻きかけられたストランド２０を芯材１３の回りに編組し、第１編組部１１を作製する。

続いて、ストランド３０が巻きかけられた複数のボビンを編組機にセットすると共に、編組機に第１編組部１１及び芯材１４をセットする。そして、編組機を駆動して各ボビンに巻きかけられたストランド３０を第１編組部１１及び芯材１４の回りに編組し、第２編組部１１を作製する。こうして、編組パッキン１０が得られる。

（実施形態１の変形例）
上記の実施形態では、第１編組部１１がシリカ繊維糸２２及びステンレス線２３を含む混撚糸２１からなるストランド２０で形成されていると説明した。しかしながら、本発明の編組パッキンでは、少なくとも表面を構成する部分がステンレス線等の金属線ワイヤー及びシリカ繊維糸からなるストランドで形成されていればよいので、第１編組部１１がステンレス線２２を含むことは必須の構成ではない。具体的には、第１編組部１１がステンレス線２２を含まない材料で構成されていてもよい。ただし、高熱環境下における編組パッキン１０の収縮等を抑制する点からは、第１編組部１１がシリカ繊維糸２２及びステンレス線２３を含む混撚糸２１からなるストランド２０で形成されていることが好ましい。

また、上記の実施形態では、第２編組部１２を構成するストランド３０が全てシリカ繊維糸及びステンレス線を含む混撚糸２１からなると説明したが、ストランドのうち一部にシリカ繊維糸及びステンレス線を含む混撚糸２１が含まれていればよい。例えば、第２編組部１２を構成するストランドの一部に、シリカ繊維糸のみからなるストランドが含まれていてもよい。さらに、ストランド３０を構成する複数の混撚糸が全てシリカ繊維糸及びステンレス線を含むことは必須ではない。例えば、ストランド３０の一部に、シリカ繊維糸のみからなる混撚糸が含まれていてもよい。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２にかかる編組パッキン１０Ａについて説明する。実施形態１の編組パッキン１０が第１編組部１１及び第２編組部１２で構成されているのに対し、本実施形態の編組パッキン１０Ａは、芯材１５及び編組部１６で構成されている。編組パッキン１０Ａの直径は、一例として、１５〜３０ｍｍ程度である。なお、芯材１５が本発明の第１部に、編組部１６が本発明の第２部に相当する。

芯材１５は、図５に示すように、編組パッキン１０Ａの切断面における中心部分を構成する。芯材１５は、実施形態１の芯材１３と同様の材料で構成することができる。

編組部１６は、芯材１５を囲むように形成され、編組パッキン１０Ａの表面を構成している。また、編組部１６は、実施形態１の第１編組部１１及び第２編組部１２と同様、複数のストランドが編組されて構成されている。つまり、編組部１６を構成するストランドは、複数の混撚糸が撚り合わされて構成され、混撚糸は、複数本のシリカ繊維糸及びステンレス線で構成されている。編組部１６は、例えば、２〜５本のストランドが袋編みされている。

以上説明した編組パッキン１０は、従来公知の構造の編組機を用いて、例えば以下の方法で製造することができる。まず、ストランドが巻きかけられた複数のボビンを編組機にセットすると共に、編組機に芯材１５をセットする。そして、編組機を駆動して各ボビンに巻きかけられたストランドを芯材１５の回りに編組し、編組部１６を作製する。こうして、編組パッキン１０Ａが得られる。

（実施形態２の変形例）
上記の実施形態では、編組パッキン１０Ａが芯材１５及び編組部１６で構成されている場合について説明したが、芯材１５は、本発明の必須の構成ではない。編組パッキン１０Ａが編組部１６のみで構成されていてもよい。なお、この場合、編組部１６の内部が本発明の第１部を構成し、表面部分が本発明の第２部を構成する。つまり、本発明の第１部と第２部とは、一体の構成であっても構わない。

以下、本発明の実施例として作製した編組パッキンについて説明する。

（実施例１）
実施例１として、以下の構成の編組パッキンを作製した。具体的には、シリカ繊維糸及びステンレス線を含むストランドを準備し、このストランドを八編みで角型に編組し、第１編組部を形成した。ストランドにおけるステンレス線の割合は５重量％であった。このとき、１．４ｋｇのおもりを用いてストランドに張力を与えた。続いて、第１編組部に用いたのと同一のストランドを袋編みで角型に編組し、第２編組部を形成した。このとき、１．０ｋｇのおもりを用いてストランドに張力を与えた。

（実施例２）
実施例１として、以下の構成の編組パッキンを作製した。具体的には、シリカ繊維糸及びステンレス線を含むストランドを準備し、このストランドを八編みで角型に編組し、第１編組部を形成した。ストランドにおけるステンレス線の割合は５重量％であった。このとき、１．４ｋｇのおもりを用いてストランドに張力を与えた。続いて、第１編組部に用いたのと同一のストランドを袋編みで角型に編組し、第２編組部を形成した。このとき、６００ｇのおもりを用いてストランドに張力を与えた。つまり、実施例２では、実施例１と比べ、曲げに対して柔軟な編組パッキンが得られた。

（実施例３）
実施例３として、以下の構成の編組パッキンを作製した。具体的には、生体溶解性繊維（ＡＥＳ繊維）糸を束ねたものを芯材として準備し、この周囲にストランドを袋編みで編組した。ストランドとしては、シリカ繊維糸及びステンレス線を含むものを用いた。ストランドにおけるステンレス線の割合は５重量％であった。編組パッキンの断面形状は丸型とした。

（実施例４）
実施例４として、以下の構成の編組パッキンを作製した。具体的には、芯材を用いないでストランドを八編みで編組した。ストランドとしては、シリカ繊維糸及びステンレス線を含むものを用いた。ストランドにおけるステンレス線の割合は５重量％であった。編組パッキンの断面形状は丸型とした。

（比較例１）
次に、本発明の比較例として作製した編組パッキンについて説明する。ストランドとしてシリカ繊維糸からなるストランドを準備した。このストランドを袋編みして角型に編組し、比較例１の編組パッキンとした。比較例１の編組パッキンは、表面を構成する部分がステンレス線等の金属線ワイヤーを含まないストランドで構成されているので、本発明の編組パッキンには該当しない。

（比較例２）
ストランドとして生体溶解性繊維（ＡＥＳ繊維）糸及びステンレス線からなるストランドを準備した。このストランドを袋編みして角型に編組し、比較例２の編組パッキンとした。比較例２の編組パッキンは、表面を構成する部分がシリカ繊維糸を含まないストランドで構成されているので、本発明の編組パッキンには該当しない。

（評価試験）
上記の実施例１〜４及び比較例１〜３の編組パッキンのそれぞれを、８００℃で６０分間加熱し、加熱前と加熱後の状態について調べた。表１は、各編組パッキンの大きさの変化を測定した結果を示す。また、図６，図７及び図８は、それぞれ、実施例１，実施例３及び比較例２の編組パッキンを加熱した後の写真である。

表１によれば、本発明の実施例である実施例１〜実施例４は、長さ方向の大きさの変化及び太さ方向（縦方向、横方向または径方向）の大きさの変化全て６．８％以下であることが分かる。これに対し、ステンレス線を含まないシリカ繊維糸からなるストランドで形成された比較例１の編組パッキンは、長さ方向、縦方向、横方向のいずれも大きさも、加熱することにより７．４％以上変化した。このことから、シリカ繊維糸とステンレス線とが混撚されたストランドを用いて編組パッキンを形成することにより、高温環境下における編組パッキンの収縮を抑制することが分かる。

また、表１によれば、比較例２の編組パッキンの加熱後の大きさの変化は、長さ方向及び縦方向においては６．８％以下であるものの、横方向において８．０％の減少となっている。このことから、ストランドとして生体溶解性繊維糸ではなくシリカ繊維糸を選択した本発明は、高温環境下における編組パッキンの収縮が抑制されていると考えられる。

次に、実施例及び比較例の加熱後の編組パッキンの様子を観察したところ、実施例１〜実施例４及び比較例１では編組パッキンの表面に激しい劣化が見られなかった（図６の実施例１の写真及び図７の実施例３の写真を参照）。一方、図８に示すように、比較例２の編組パッキンは、加熱後、表面が激しく劣化し、多数の繊維屑が生じた。このことから、ストランドを構成する繊維糸としてシリカ繊維糸を選択した本発明は、８００程度の高温環境下で使用しても優れた耐久性を有することが分かった。

以上をまとめると、本発明の編組パッキンは、表面がシリカ繊維糸及びステンレス線を含むストランドを編組して形成されているので、高温環境下においても優れた耐久性が得られると共に、熱による収縮を抑制することができる。

以上、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１０ 編組パッキン
１２ 第２編組部（第２部）
３０ ストランド（金属線混ストランド）

Claims (3)

1. 複数のストランドが編組されて形成された編組パッキンであって、
   内部に位置する第１部と、
   前記第１部の周囲に配置され、編組パッキンの表面を構成する第２部と、
   を備え、
   前記第２部は、複数の金属線混ストランドを含む複数のストランドが編組されて構成され、
   前記金属線混ストランドは、
   複数のシリカ繊維糸と、
   金属線ワイヤーと、
   を含む、編組パッキン。
2. 請求項１に記載の編組パッキンにおいて、
   前記金属線ワイヤーは、ステンレス線である、編組パッキン。
3. 請求項１または２に記載の編組パッキンにおいて、
   前記金属線ワイヤーは、前記金属線混ストランドに対して２〜１０重量％の割合で含まれている、編組パッキン。