JP2018529055A - 渦巻形ｐｔｆｅガスケットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】【解決手段】 渦巻形ＰＴＦＥガスケットの製造方法は、ガスケット内径に一致する外径を有する軸（３０５）の周りに積層ＰＴＦＥテープ（３００）を巻き付けて、ガスケット外径に一致する外径を有するＰＴＦＥシリンダ（３１５）を作製することと、該ＰＴＦＥシリンダ（３１５）を焼結することと、ＰＴＦＥシリンダ（３１５）の半径方向の部分を取り外して、ガスケット（１００）を形成することとを含み、取り外される半径方向の部分はガスケットの厚さに一致する厚さを有する。【選択図】 図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に援用される、２０１５年９月１７日出願の米国特許出願第６２／２２０，１１２号の出願日における恩恵並びに優先権を主張する。

本出願は、ポリテトラフルオロエチレンガスケットおよびその製造方法に関する。特に、本出願は、渦巻形ポリテトラフルオロエチレンガスケットおよびその製造方法に関する。

ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ガスケットは、多くの媒体製品における耐薬品性、並びに電気絶縁性、非付着性、耐衝撃性、低摩擦係数などの機械特性の故に、産業用途におけるフランジ継手の密閉に一般的に使用される。ＰＴＦＥガスケットの製造方法は、一般的に、ＰＴＦＥシートから目的サイズの円形ガスケットを打ち抜く工程を含んでいる。該ＰＴＦＥシートから円形ガスケットを取り外したのち、該ＰＴＦＥシートの残りは廃棄物となり、該廃棄物は、該ＰＴＦＥシートの約４０〜６０％に至る場合がある。斯かる製造方法によって製造されるガスケットは、使用される機械によってサイズが制限されており、大きいガスケット内に形成される継ぎ合わせのために脆弱であり得る。更に、斯かる製造方法は大量のＰＴＦＥシート廃棄物を生み出し、その結果、製造原価が増大する。

本開示は、ガスケット厚さと、ガスケット内径と、ガスケット外径とを有するガスケットの製造方法を提供するものであり、当該方法は、ガスケット内径に一致する外径を有する軸の周りに積層ＰＴＦＥテープを巻いて、ガスケット外径に一致する外径を有するＰＴＦＥシリンダを作製する工程と、ＰＴＦＥシリンダを焼結する工程と、ＰＴＦＥシリンダの半径方向の部分を取り外してガスケットを形成する工程であって、半径方向の部分はガスケットの厚さに一致する厚さを有する工程とを含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、ＰＴＦＥシリンダを乾燥する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、ＰＴＦＥシリンダを鋳型内で圧縮する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、軸の周りに１つ以上のポリマーテープを巻き付ける工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、積層ＰＴＦＥテープを延伸する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、ＰＴＦＥビレットを積層にして積層ＰＴＦＥテープを形成する工程も含む。

本開示は、ガスケット厚さと、ガスケット内径と、ガスケット外径とを有するガスケットの製造方法を提供するものであり、当該方法は、ガスケット内径に一致する外径を有する軸の周りに積層ＰＴＦＥストリップを巻いて、ガスケット外径に一致する外径を有するＰＴＦＥディスクを作製する工程と、ＰＴＦＥディスクを焼結する工程とを含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、鋳型内でＰＴＦＥディスクを圧縮する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、軸の周りに１つ以上のポリマーストリップを巻き付ける工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、軸の周りに金属製ストリップを巻き付ける工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、ＰＴＦＥビレットを積層にして積層ＰＴＦＥテープを形成する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、積層ＰＴＦＥテープを乾燥させる工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、積層ＰＴＦＥテープを切断して積層ＰＴＦＥストリップを形成する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、積層ＰＴＦＥテープを焼結する工程も含む。１つの例示的実施形態において、当該方法は、積層ＰＴＦＥテープを延伸する工程も含む。１つの例示的実施形態において、積層ＰＴＦＥストリップはガスケット厚さに一致する幅を有する。１つの例示的実施形態において、ポリマーストリップはガスケット厚さに一致する幅を有する。１つの例示的実施形態において、金属製ストリップは積層ＰＴＦＥストリップの幅未満の幅を有する。

図１は、本開示の例示的実施形態による、渦巻形ＰＴＦＥガスケットの斜視図である。 図２は、例示的実施形態による、図１のガスケットの製造方法を示すフローチャートである。 図３は、例示的実施形態による、図２の方法の工程中におけるＰＴＦＥシリンダおよび軸の斜視図である。 図４は、例示的実施形態による、図２の方法の工程中における、図３の軸およびＰＴＦＥシリンダの断面図を示す。 図５は、別の例示的実施形態による、図３の軸およびＰＴＦＥシリンダの断面図を示す。 図６は、例示的実施形態による、図３の鋳型、軸およびＰＴＦＥシリンダの分解立体図である。 図７は。例示的実施形態による、図１のガスケットの別の製造方法を示すフローチャートである。 図８は、例示的実施形態による、図１のガスケットの別の例示的実施形態の斜視図を示す。 図９は、例示的実施形態による、図８のガスケットの製造方法を示すフローチャートである。 図１０ａは、例示的実施形態による、図９の方法の工程中における軸およびディスクの断面図を示す。 図１０ｂは、例示的実施形態による、図１０ａのディスクの拡大部分を示す。 図１１は、別の例示的実施形態による、図１０ａの軸およびディスクの断面図を示す。 図１２は、更に別の例示的実施形態による、図１０ａの軸およびディスクの断面図を示す。 図１３は、更に別の例示的実施形態による、図１０ａの軸およびディスクの断面図を示す。 図１４は、更に別の例示的実施形態による、図１０ａの軸およびディスクの断面図を示す。 図１５は、更に別の例示的実施形態による、図１０ａの軸およびディスクの断面図を示す。 図１６は、例示的実施形態による、図１０ａの鋳型、軸およびディスクの分解立体図である。 図１７は、図１のガスケットの第一実験実施形態および従来のＰＴＦＥガスケットの密閉性試験の結果を示すチャートである。 図１８は、図１のガスケットの第一実験実施形態および従来のＰＴＦＥガスケットの密閉性試験の結果を示す別のチャートである。 図１９は、図１のガスケットの第一実験実施形態および図１のガスケットの第二実験実施形態の密閉性試験の結果を示すチャートである。 図２０は、図１のガスケットの第一実験実施形態および図１のガスケットの第三実験実施形態の密閉性試験の結果を示すチャートである。 図２１は、図１のガスケットの第一実験実施形態および図１のガスケットの第三実験実施形態の密閉性試験の結果を示す別のチャートである。 図２２は、例示的実施形態による、マンウェイカバー内の溝内に取り付けられた図１のガスケットの部分断面図を示す。

本開示の特定の実施形態を示す図面を以下に参照する。本開示は図面に示された実施形態に限定されるものでないことは理解されるべきである。

図１は、符号１００で一般的に参照される渦巻形ＰＴＦＥ（またはＴｅｆｌｏｎ（商標登録））ガスケットの斜視図を示す。ガスケット１００は、内径１００ａ、外径１００ｂ、およびガスケット厚さ１００ｃを画成する。ガスケット１００は、任意数の機械要素、例えば、マンウェイやプロセスパイプなどの要素のフランジ継手を密閉するのにしばしば使用される。

図２はガスケット１００の製造方法を示すものであり、一般的に符号２００で参照される。図２を参照すると、ガスケット１００の製造方法２００は、工程２０５におけるＰＴＦＥロッドの形成、工程２１０におけるＰＴＦＥロッドを積層する(laminate)ことによるＰＴＦＥテープの形成、工程２１５におけるＰＴＦＥテープを渦巻状に成形することによるＰＴＦＥシリンダの形成、工程２２０におけるＰＴＦＥシリンダの圧縮、工程２２５におけるＰＴＦＥシリンダの乾燥、工程２３０におけるＰＴＦＥシリンダの焼結、および工程２３５におけるＰＴＦＥシリンダの半径方向の切断を含む。

工程２０５において、粉末状ＰＴＦＥおよび潤滑剤を混合し圧縮することにより、ＰＴＦＥビレットを形成する。いくつかの実施形態において、任意数の充填材が粉末ＰＴＦＥと潤滑剤の混合物に添加される。充填材は、中空ガラスマイクロスフィア、バライト、無機シリカ、グラファイトなどの無機充填材であってもよいが、無機充填材以外の充填材であってもよい。ＰＴＦＥビレットは、次に、一軸、二軸、または多軸的に押し出され、ＰＴＦＥロッドが形成される。

工程２１０においてＰＴＦＥロッドは積層され、ＰＴＦＥテープが形成される。一般的に、ＰＴＦＥロッドを積層してＰＴＦＥテープを形成するのに、従来の方法が使用される。

図３に示されるように、工程２１５において、ＰＴＦＥテープ３００は中心軸または軸３０５の周りに渦巻状に形成される。軸３０５は、ガスケットの所望の内径に一致する（すなわちそれに等しい）すなわちガスケット１００の内径１００ａに一致する外径３０５ａを有する。低多孔性または高密度ＰＴＦＥ、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロ共重合体（ＴＦＭ）、およびフルオロエチレンプロピレン（ＦＥＰ）素材などの１つ以上のポリマー素材を含む１つ以上のポリマーテープ３１０を、ＰＴＦＥテープ３００および軸３０５の周りに渦巻状に巻いてもよい。例えば、１つ以上のポリマーテープ３１０は、低多孔性または高密度の積層ＰＴＦＥテープであってもよい。一般的に、１つ以上のポリマーテープ３１０は、ＰＴＦＥテープ３００よりも低多孔性の素材を含む。例示的な実施形態において、１つ以上のポリマーテープ３１０は不透水性のポリマーテープを含む。１つ以上のポリマーテープ３１０、例えば高密度ＰＴＦＥから成るポリマーテープは、媒体漏れに対するバリアを提供することによりガスケット１００の密閉性を増大させる。ＰＴＦＥテープ３００および１つ以上のポリマーテープ３１０は複合ＰＴＦＥシリンダ３１５を形成する。テープ３００および３１０は、種々のパターンで、軸３０５の周りに交互に巻いてもよい。あるいは、１つ以上のポリマーテープ３１０を省いて、均一のＰＴＦＥシリンダ（図示しない）を製造してもよい。いずれにせよ、テープは軸３０５の周りに巻いてガスケット１００の内径１００ａに一致する内径３１５ａを有するＰＴＦＥシリンダを形成するが、その巻き付けは、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５（または均一なＰＴＦＥシリンダ）が、ガスケットの所望の幅に一致するすなわちガスケット１００の外径１００ｂに一致する外径３１５ｂを有するまで継続する。軸３０５の断面図並びに符号４００で参照される複合ＰＴＦＥシリンダ３１５の１つの実施形態が図４に示される。図４を参照すると、ＰＴＦＥテープ３００の第一層が軸３０５に取り付けられ、または接続され、シリンダ４００の内径を形成する。ＰＴＦＥシリンダ４００の内径から半径方向に外側に向けて１つ以上のポリマーテープ３１０およびＰＴＦＥテープ３００が交互に並べられ、ポリマー層およびＰＴＦＥテープ層を形成する。ポリマー層４０５、４１０、４１５等の各々が、２つのＰＴＦＥテープ層の間、ＰＴＦＥテープ層と内径との間、および／またはＰＴＦＥテープ層と外径との間にバリアを形成する。別の実施形態では、１つ以上のポリマーテープ３１０を軸３０５に付着し、または取り付け、それを軸３０５の周りに巻いてもよい。軸３０５および複合ＰＴＦＥシリンダ３１５の別の実施形態５００が図５にしてある。図５を参照すると、１つ以上のポリマーテープ３１０が軸３０５に付着してある。１つ以上のポリマーテープ３１０を軸３０５の周りに巻いたのち、軸３０５の周りに巻かれた当該１つ以上のポリマーテープ３１０にＰＴＦＥテープ３００を付着する、または取り付ける。この場合、軸３０５とＰＴＦＥテープ３００との間に位置する１つ以上のポリマーテープ３１０の層が、軸３０５とＰＴＦＥテープ層５１０との間のバリアであるポリマー層５０５を形成する。複数のバリアまたは１つ以上のポリマーテープ３１０の層を斯かる方法で作製し、軸３０５から半径方向に間隔を置いて並べられた複数のバリア、すなわちＰＴＦＥテープ３００の層間に並べられた複数のバリアを提供してよい。

工程２２０において、図６に示されるように、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５は鋳型６００内で圧縮される。図６を参照すると、１つの実施形態においては、ＰＴＦＥシリンダおよび軸３０５は、鋳型６００の下部６１０に形成された空洞６０５に配置してよい。複合ＰＴＦＥシリンダ３１５は、次に、鋳型６００の上部６１５と下部６１０との間で圧縮される。例示的実施形態において、鋳型６００は１ＭＰａから７０ＭＰａの間の圧力で複合ＰＴＦＥシリンダ３１５を圧縮する。

工程２２５において、潤滑剤を除去するため、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５をオーブン内で乾燥する。一般的に、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５は、オーブン内で乾燥される間、軸３０５に係合したままである。例示的実施形態では、工程２２５は、オーブン内でＰＴＦＥを乾燥させる従来の方法を含む。

工程２３０において、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５は焼結される。

工程２３５において、ガスケット１００を形成するため、複合ＰＴＦＥシリンダ３１５はガスケット厚さ１００ｃに一致する増分で半径方向に切断される。すなわち、ガスケット厚さ１００ｃに等しい厚さを有する半径方向の部分がＰＴＦＥシリンダ３１５から取り外され、ガスケット１００が形成される。

方法２００を用いることにより、不透水性のポリマー層または不透水性に近い性質のポリマー層を有するガスケット、すなわち（１つ以上のポリマーテープ３１０の故に）改善された密閉性を有するガスケット１００が形成される。

いくつかの例示的実施形態において、方法２００の操作工程のうち１つ以上の工程を省いてもよい。例えば、工程２２０を省き、ＰＴＦＥシリンダ３１５を圧縮しないようにしてもよい。ＰＴＦＥシリンダ３１５は、鋳型６００内で圧縮する代わりに、工程２２５においてオーブン内で乾燥され、工程２３０において焼結され、次に工程２３５において半径方向に切断される。
図７はガスケット１００の別の製造方法を示すものであり、一般的に符号７００で参照される。方法７００は、工程７０５におけるＰＴＦＥロッドの形成工程、工程７１０におけるＰＴＦＥロッドを積層する(laminate)ことによるＰＴＦＥテープ３００の形成工程、工程７１５におけるＰＴＦＥテープ３００の乾燥工程、工程７２０におけるＰＴＦＥテープ３００の延伸工程、工程７２５におけるＰＴＦＥテープ３００を渦巻状に成形することによるＰＴＦＥシリンダ３１５の形成工程、工程７３０におけるＰＴＦＥシリンダ３１５の圧縮工程、工程７３５におけるＰＴＦＥシリンダ３１５の焼結工程、および工程７４０におけるＰＴＦＥシリンダ３１５を半径方向に切断する工程を含む。

工程７０５においてＰＴＦＥロッドが形成される。工程７０５は工程２０５と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程７１０において、ＰＴＦＥが積層され、ＰＴＦＥテープ３００が形成される。工程７１０は工程２１０と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程７１５において、ＰＴＦＥテープ３００がオーブンで乾燥され、潤滑剤が除去される。例示的実施形態において、工程７１５はオーブンでＰＴＦＥを乾燥させる従来の方法を含む。

工程７２０においてＰＴＦＥテープ３００は延伸される。例示的実施形態において、ＰＴＦＥテープ３００は種々の加熱ロールおよび非加熱ロールを用いて延伸される。例示的実施形態において、工程７２０は加熱ロール上でＰＴＦＥテープ３００を延伸する従来の方法を含む。

工程７２５において、ＰＴＦＥテープ３００は渦巻状に巻かれ、ＰＴＦＥシリンダ３１５が形成される。工程７２５は工程２１５と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程７３０においてＰＴＦＥシリンダ３１５が圧縮される。工程７３０は工程２２０と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程７３５においてＰＴＦＥシリンダ３１５が焼結される。工程７３５は工程２３０と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程７４０においてＰＴＦＥシリンダ３１５が半径方向に切断される。工程７４０は工程２３５と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

方法７００を用いることにより、不透水性のポリマー層または不透水性に近い性質のポリマー層を有するガスケット、すなわち（１つ以上のポリマーテープ３１０の故に）改善された密閉性を有するガスケット１００が形成される。

いくつかの例示的実施形態において、方法７００の操作工程のうち１つ以上の工程を省いてもよい。例えば、工程７３０を省き、ＰＴＦＥシリンダ３１５を圧縮しないようにしてもよい。ＰＴＦＥシリンダ３１５は、鋳型６００内で圧縮されることなく工程７３５で焼結され、次に工程７４０で半径方向に切断される。更に、工程７２０を省いて、ＰＴＦＥテープ７３０を延伸しないようにしてもよい。

方法７００を用いる工程は、ＰＴＦＥテープ３００を渦巻状に巻いてＰＴＦＥシリンダ３１５を形成する前にＰＴＦＥテープ３００を乾燥させる工程を含むものであり、ＰＴＦＥテープ３００を渦巻状に巻いてＰＴＦＥシリンダ３１５を形成してからＰＴＦＥシリンダ３１５を乾燥させる方法２００とは異なる。加えて、方法７００はＰＴＦＥテープ３００を延伸する工程を含んでもよい。

図８はガスケット１００の別の例示的実施形態を示す。図８は渦巻状に巻いた鋸歯状ＰＴＦＥガスケット（一般的に符号８００で参照される）の斜視図である。ガスケット８００は、内径８００ａ、外径８００ｂ、およびガスケット厚さ８００ｃを画成する。１つの実施形態において、ガスケット８００はセレーション（鋸歯状の縁）８００ｄを含んでいてもよい。

図９に示されるように、ガスケット８００の製造方法は一般的に符号９００で参照される。図９を参照すると、方法９００は、工程９０５におけるＰＴＦＥロッドの形成工程、工程９１０におけるＰＴＦＥロッドを積層する(laminate)ことによるＰＴＦＥテープ３００の形成工程、工程９１５におけるＰＴＦＥテープ３００の乾燥工程、工程９２０におけるＰＴＦＥテープ３００の延伸工程、工程９２５におけるＰＴＦＥテープ３００を切断することによるＰＴＦＥストリップの生成工程、工程９３０におけるＰＴＦＥストリップを渦巻状に巻くことによるＰＴＦＥディスクの形成工程、工程９３５におけるＰＴＦＥディスクの圧縮工程、および工程９４０におけるＰＴＦＥディスクの焼結工程を含む。

工程９０５においてＰＴＦＥロッドが形成される。工程９０５は工程２０５と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程９１０において、ＰＴＦＥロッドが積層され、ＰＴＦＥテープ３００が形成される。工程９１０は工程２１０と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程９１５において、ＰＴＦＥテープ３００がオーブンで乾燥され、潤滑剤が除去される。工程９１５は工程７１５と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程９２０においてＰＴＦＥテープ３００が延伸される。工程９２０は工程７２０と同一であるか実質的に同様であるので、ここでは説明を省く。

工程９２５において、ＰＴＦＥテープ３００はガスケット８００の厚さ８００ｃに一致する幅を有するＰＴＦＥストリップに切断される。

工程９３０において、ＰＴＦＥストリップは軸３０５の周りに渦巻状に巻かれ、ＰＴＦＥディスクが形成される。工程９３０は、ＰＴＦＥテープ３００を軸３０５の周りに巻いてＰＴＦＥシリンダ３１５を形成する代わりにＰＴＦＥストリップを軸３０５の周りに巻いてＰＴＦＥディスクを形成するという点を除き、方法２００の工程２１５と同様である。図１０ａは軸３０５およびＰＴＦＥディスク１０００の断面図を示しており、該ディスクは、内径８００ａに一致する内径１０００ａと、外径８００ｂに一致する外径１０００ｂと、ガスケット厚さ８００ｃに一致する厚さ１０００ｃを有している。図１０ａを参照すると、ＰＴＦＥストリップは軸の周りに渦巻状に巻かれて内部層（第一層）１００５を形成する。次に、例示的実施形態において、ガスケット厚さ８００ｃに等しい幅を有する１つ以上のポリマーテープ３１０、すなわち１つ以上のポリマーストリップが、第一層１００５の周りに渦巻状に巻かれ、その結果、第二層１０１０が形成される。追加のＰＴＦＥストリップおよび１つ以上のポリマーストリップを用いることにより、追加の層１０１５、１０２０、１０２５、１０３０、１０３５、１０４０、１０４５、および１０５０が形成される。１つ以上のポリマーテープ３１０（例えば高密度ＰＴＦＥから成るポリマーテープ）は、媒体漏れに対するバリアを提供することによりガスケット８００の密閉性を増大させる。金属製のストリップを層１０５０の周りに渦巻状に巻いて金属層１０５５を形成してもよい。次に、ＰＴＦＥストリップあるいは１つ以上のポリマーストリップを金属層の周りに巻いて層１０６０を形成してもよい。一般的に、金属製のストリップの幅は、ＰＴＦＥストリップおよび１つ以上のポリマーストリップの幅よりも小さい。従って、金属製のストリップを渦巻状に巻いて層１０５５を形成すると、金属層に隣接する層である１０５０と１０６０との間には、間隔１０５５ａ（図１０ｂに示される）が形成される。間隔１０５５ａはセレーション８００ｄを画成する。図１１および図１２にディスク１０００の代替実施形態として示されるように、ＰＴＦＥストリップ、１つ以上のポリマーストリップ、および金属製のストリップは、種々のパターンで軸３０５の周りに巻かれ、異なる厚さの層を形成してもよい。図１１および図１２に関して言えば、ＰＴＦＥストリップ、１つ以上のポリマーストリップ、および金属製のストリップは、ディスク１１００およびディスク１２００が外径８００ｄに一致する外径を有するまで、軸３０５の周りに巻かれる。いくつかの実施形態において、１つ以上のポリマーストリップが軸３０５に付着され、あるいは取り付けられ、それから軸３０５の周りに巻かれる。１つ以上のポリマーストリップが軸３０５に付着しているディスクの例が図１２に示してある。図１２を参照すると、１つ以上のポリマーストリップが軸３０５の周りに巻かれてポリマー層１００５が形成されたのち、軸３０５の周りに巻かれた該１つ以上のポリマーストリップにＰＴＦＥストリップが付着され、あるいは取り付けられ、その結果、ＰＴＦＥ層１０１０等が形成される。別の実施形態では、１つ以上のポリマーストリップは省いてもよい。例えば、図１３の符号１３００によってディスク１０００の別の例示的実施形態として示されているように、１つ以上のポリマーストリップはディスク１３００から省かれてもよい。金属製ストリップをディスク１３００の内径近くに配置し、複数の金属層１３０５、１３１０、１３１５、および１３２０を、ＰＴＦＥ層１３２５、１３３０、１３３５、および１３４０の間に間隔を置いて形成してもよい。図１４の符号１４００によって示されるディスク１０００の別の実施形態において、金属製のストリップは単一の金属層１４０５を形成してもよく、この場合、該金属層は、ＰＴＦＥ層１４１０によってディスク１４００の内径から離間され、ＰＴＦＥ層１４１５によって外径から離間されている。例示的実施形態において、金属層１４０５は、図１４に示されるような均一で対称な断面を有していてもよく、あるいはＶ字またはＷ字の断面形状を有していてもよい。いくつかの実施形態において、金属層をスポット溶接することにより、ガスケット８００の内径８００ａまたは外径８００ｂを画成する基礎構造体を形成してもよい。例示的実施形態において、金属製の基礎構造体は破裂現象が発生する可能性を減少させる。図１５の符号１５００によって示される別の例示的実施形態においては、金属製ストリップ１５０５はディスク１５００から省かれている。従って、ディスク１５００はポリマー層１５０５およびＰＴＦＥ層１５１０を含む。ディスク１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、および１５００の各々は、内径８００ａに一致する内径と、外径８００ｂに一致する外径と、厚さ８００ｃに一致する厚さとを有している。

工程９３５において、ＰＴＦＥディスク１０００は図１６に示される鋳型１６００内で圧縮される。図１６を参照すると、１つの実施形態において、ＰＴＦＥディスク１０００および軸３０５は、鋳型１６００の下板１６１０および外輪１６１２によって形成される空洞１６０５に配置されてもよい。次に、複合ＰＴＦＥディスク１０００は鋳型１６００の上部１６１５によって圧縮してよい。例示的実施形態において、鋳型１６００は１ＭＰａから７０ＭＰａの間の圧力で複合ＰＴＦＥディスク１０００を圧縮する。１つ以上の実施形態において、鋳型１６００は軸３０５を含んでいてもよい。軸３０５は、上部１６１５と下板１６１０との間の圧縮中、内側半径方向へのディスク１０００の拡張（内径１０００ａの縮小）を防止し、更に、冷却中、ディスク１０００の半径方向への縮小を防止できる。一般的に、軸３０５および外輪１６１２が内径１０００ａおよび外径１０００ｂを画成しつつ、上部１６１５および下板１６１０がディスク１０００を軸方向に圧縮する。例示的実施形態において、鋳型１６００は取外し可能な鋳型であり、ＰＴＦＥディスク１０００の冷却中、ＰＴＦＥディスク１０００の外側面の一定不変性を保証するものである。鋳型１６００は、十分な機械強度および温度抵抗性を有し埃および酸化生成物によってディスク１０００を汚染することのない任意の素材製であってよい。鋳型の素材は、例えば、ステンレス鋼および非鉄合金である。１つの実施形態において、鋳型１６００を使用する代わりに、ディスク１０００を２つの金属板の間で焼結あるいは圧縮してもよい。工程９３５中、鋳型１６００は１ＭＰａから７０ＭＰａの間の接触圧をディスク１０００に提供する。１つの例示的実施形態において、鋳型１６００は３ＭＰａから１０ＭＰａの間の接触圧を提供する。

工程９４０において、ＰＴＦＥディスク１０００は焼結され、ガスケット８００を形成する。ＰＴＦＥディスク１０００は、軸３０５に係合し鋳型１６００内で圧縮される状態で焼結してもよい。軸３０５は、焼結中、内側半径方向へのディスク１０００の拡張（内径１０００ａの縮小）を防止し、更に、冷却中、ディスク１０００の半径方向への縮小を防止できる。例示的実施形態において、ＰＴＦＥディスク１０００は３２０℃から３９０℃の温度に加熱される。別の例示的実施形態では、ＰＴＦＥディスク１０００は、１０分から１６時間、あるいは３分から４時間、３５０℃から３８０℃の温度に加熱される。

いくつかの例示的実施形態において、１つ以上の操作工程を省いてもよい。例えば、工程９３５を省き、ディスク１０００を鋳型１６００内で圧縮しないようにしてもよい。圧縮することなくディスク１０００を工程９４０で焼結してもよい。更に、工程９２０を省き、ＰＴＦＥテープ３００を延伸しないようにしてもよい。例示的実施形態において、工程９２０を省く場合、上記方法は、工程９１５の後および工程９２５の前に、ＰＴＦＥテープ３００の焼結工程を含むようにしてもよい。

いくつかの例示的実施形態において、工程７２０および／または工程９２０におけるＰＴＦＥテープ３００の延伸工程の結果、拡張したＰＴＦＥテープ３００が形成される。例示的実施形態において、ＰＴＦＥテープ３００は一軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープ、二軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープ、または多軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープである。

方法９００を用いることにより、不透水性のポリマー層または不透水性に近い性質のポリマー層を有するガスケット、すなわち（１つ以上のポリマーストリップの故に）改善された密閉性を有するガスケット８００が形成される。例示的実施形態において、１つ以上の金属層を有しセレーション８００ｄを形成するガスケット８００は、破裂現象が発生する可能性を減少させる。

方法２００、７００および／または９００を使用することにより、製造工程中に排出される廃棄物の量が減少する。長方形または正方形のＰＴＦＥシートから円形のガスケットを切断する従来のガスケット製造技術においては、ＰＴＦＥシートの４０％から６０％が廃棄物となり得る。ＰＴＦＥは太陽光線に晒されても他の環境要因よっても時間と共に品質が低下することがない点を考えれば、製造工程におけるＰＴＦＥシートの廃棄物の減少は望ましいものである。方法２００、７００および／または９００を使用すれば、ＰＴＦＥシートの廃棄物を排出することなしにガスケット１００および８００が製造される。一般的に、方法２００、７００および／または９００は、従来のＰＴＦＥガスケット製造方法と比べて生産原価が節約できる。

加えて、方法２００、７００および／または９００を使用すれば、ガスケット１００の外径１００ｂおよびガスケット８００の外径８００ｂがＰＴＦＥシートのサイズによって制限されることはない。従来のガスケットでは、大きいサイズのガスケットを形成するには互いに継ぎ合わせる必要があるが、ガスケット１００および／または８００は継ぎ合わせる必要がない。一般的に、継ぎ合わせを含むガスケットの領域は脆弱であり漏れまたは破裂を引き起こす可能性があるので、継ぎ合わせはガスケットの性能にとって不利益である。方法２００、７００および／または９００を使用すれば、継ぎ合わせのない大型ガスケットが生産できる。

方法２００、７００および／または９００の使用中、層は１つのテープから成っていてもよいし、複数のテープから成っていてもよい。すなわち、１つのＰＴＦＥテープが層を形成してもよいし、あるいは２つの連続したＰＴＦＥテープが層を形成してもよい。同様に、層は１つのストリップから成っていてもよいし、複数のストリップから成っていてもよい。方法２００、７００および／または９００の使用中、１つ以上のポリマーテープ３１０は、ＰＴＦＥシリンダ３１５またはディスク１０００の長手軸に沿って「積み重ねられた」２つのポリマー素材を含んでいてもよいし、あるいは相互に連続的に巻かれて２つのポリマー素材がＰＴＦＥシリンダ３１５またはディスク１０００に沿って半径方向に間隔を空けて配置されるようにしてもよい。１つの実施形態においては、方法２００、７００および／または９００の使用中、少なくとも１つのテープまたはストリップが軸の周りに複数回巻かれる。すなわち別のテープまたはストリップが軸の周りに巻かれる前に、そのテープまたはストリップがそれ自身の周りに巻かれるようにする。１つ以上の例示的実施形態において、少なくとも１つのテープまたはストリップは、ガスケット１００または８００の円周よりも長い長さを有している。しかし、別の例示的実施形態においては、軸の周りに巻かれるテープまたはストリップはそれ自身の周りには巻かれない。すなわち、テープまたはストリップは、別のテープまたはストリップが追加される前に一度だけ軸の周りに巻かれる。

いくつかの実験的な例示的実施形態において、従来のＰＴＦＥガスケットおよびガスケット１００の第一実験実施形態に関して実験的な密閉性分析が行われた。従来のＰＴＦＥガスケットは、中空のガラスマイクロスフィアを充填し、ＨＳ−１０法で製造したＰＴＦＥシートを切断することにより得た。ガスケット１００の第一実験実施形態は、積層ＰＴＦＥストリップから形成された１つのポリマー層を含んでいた（すなわち１つのポリマー層を形成する１つ以上のポリマーテープ３１０は、高密度または低多孔性の積層ＰＴＦＥストリップである）。試験は、試験流体として流体圧３０ｐｓｉの窒素を用い、ＤＮ３クラス１５０全面座ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）フランジに関して室温で行われた。この例では、ガスケット締付圧５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）が、従来のＰＴＦＥガスケットおよびガスケット１００の第一実験実施形態の両方に用いられた。

図１７は、ガスケット１００の第一実験実施形態および従来のＰＴＦＥガスケットの密閉性試験結果を示したチャートである。図１７に示されるように、従来のＰＴＦＥガスケットの漏れは３３．３３ｍｌ／ｓであり、ガスケット１００の第一実験実施形態の漏れは１４．２８ｍｌ／ｓである。従って、ガスケット１００の第一実験実施形態は、従来のＨＳ−１０法で製造した従来のＰＴＦＥガスケットと比べ、改善された密閉性を有している。

図１８は、ガスケット１００の第一実験実施形態および従来のＰＴＦＥガスケットに関する追加の密閉性試験結果を示したチャートである。試験条件は、ガスケットの締付圧が５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）ではなく１０００ｐｓｉ（６．８９ＭＰａ）であるという点を除き、図１７に関連する試験条件と同一であった。図１８に示されるように、従来のＰＴＦＥガスケットの漏れは２．６０ｍｌ／ｓであり、ガスケット１００の第一実験実施形態の漏れは１．１０ｍｌ／ｓである。従って、ガスケット１００の第一実験実施形態は、従来のＨＳ−１０法で製造した従来のＰＴＦＥガスケットと比べ、改善された密閉性を有している。

ガスケット１００の第一実験実施形態における改善された密閉性は予期せぬ結果であった。方法２００、７００、および９００は従来のＰＴＦＥガスケットの製造方法と比べ製造原価の節約になるだけでない。方法２００、７００、および９００を用いて製造されるガスケット１００および８００は、従来のガスケットと比べて改善された密閉性も有している。

いくつかの例示的実施形態において、ガスケット１００の第一実験実施形態およびガスケット１００の第二実験実施形態（ポリマー層を含まない均一なガスケット）に関して、実験的密閉性分析が行われた。試験は、試験流体として流体圧２１８ｐｓｉの窒素を用い、ＤＮ３クラス１５０平面座ＳＡ１０５鍛造フランジに関して室温で行われた。この例では、フランジの潜在的欠陥をシミュレートするため、フランジの１つの密閉面に深さ０．５ｍｍの溝を機械的に加工した。ガスケット締付圧５００ｐｓｉ、１０００ｐｓｉ、２０００ｐｓｉ、３０００ｐｓｉ、４０００ｐｓｉ、および５０００ｐｓｉが、第一実験実施形態および第二実験実施形態の両方に用いられた。図１９は、第一実験実施形態および第二実験実施形態に関する密閉性試験結果を示したチャートである。図１９に示されるように、第二実験実施形態の漏れは５００ｐｓｉ、１０００ｐｓｉ、および２０００ｐｓｉに関して２００ｍｌ／ｓであり、残りのガスケット締付圧においてはほとんどゼロである。第一実験実施形態の漏れは５００ｐｓｉのガスケット締付圧に関しては２００ｍｌ／ｓであり、残りのガスケット締付圧においてはほとんどゼロである。従って、第一実験実施形態はガスケット締付圧１０００ｐｓｉで極めて低い漏出率に達したが、第二実験実施形態ではガスケット締付圧３０００ｐｓｉで同じ値に達したのであるから、第一実験実施形態は第二実験実施形態と比べて改善された密閉性を有していることになる。

いくつかの例示的実施形態において、ガスケット１００の第一実験実施形態およびガスケット１００の第三実験実施形態（積層ＰＴＦＥストリップから形成された二つのポリマー層を含んでいる。すなわち二つのポリマー層を形成する１つ以上のポリマーテープ３１０は高密度または低多孔性の積層ＰＴＦＥストリップである）に関して、実験的密閉性分析が行われた。試験は、試験流体として流体圧３０ｐｓｉの窒素を用い、ＤＮ３クラス１５０全面座ＦＲＰフランジに関して室温で行われた。ガスケット締付圧５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）が第一実験実施形態および第三実験実施形態の両方に用いられた。図２０は、第一実験実施形態および第三実験実施形態の密閉性試験結果を示したチャートである。図２０に示されるように、第一実験実施形態の漏れは１４．２８ｍｌ／ｓであり、第三実験実施形態の漏れは５．７１ｍｌ／ｓである。従って、第三実験実施形態は、第一実験実施形態と比べて、改善された密閉性（すなわち漏れが６０％減少）を有している。図２１は、第一実験実施形態および第三実験実施形態に関して追加の密閉性試験結果を示したチャートである。試験条件は、ガスケットの締付圧が５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）ではなく１０００ｐｓｉ（６．８９ＭＰａ）であるという点を除き、図２０に関連する試験条件と同一であった。図２１に示されるように、第一実験実施形態の漏れは１．１０ｍｌ／ｓであり、第三実験実施形態の漏れは０．００２２ｍｌ／ｓである。従って、第三実験実施形態は、第一実験実施形態と比べて、改善された密閉性（すなわち漏れが９９．８％減少）を有している。

第二ポリマー層の追加は、ガスケット締付圧５００ｐｓｉで試験した場合に漏れを６０％減少させ、ガスケット締付圧１０００Ｐｐｓｉで試験した場合に漏れを９９．８％減少させたが、これは予期しない結果である。

ＡＳＴＭ Ｆ３６−１５： Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｇａｓｋｅｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓは、ガスケット素材の圧縮および回復の試験方法を明記している。試験方法Ｆ３６の手順Ｍはフルオロカーボンポリマー（シート、流し込みガスケット）ガスケット素材の試験に関連している。従来のＰＴＦＥガスケットおよび拡張ＰＴＦＥテープ３００を含むガスケット１００の第四実験的実施形態に関し、６−Ｂｏｌｔ ＡＡＲ−１ Ｒａｉｌｒｏａｄ Ｃａｒ Ｔａｎｋ Ｍａｎｗａｙ Ｃｏｖｅｒにおいて、５０ｐｓｉの圧縮空気を用いて実地試験を行った。第四実験実施形態の漏れは０．００３ｍｇ／ｓ．ｍ．であり、従来のＰＴＦＥガスケットの漏れは０．０１６ｍｇ／ｓ．ｍ．であった。従って、第四実験実施形態は、従来のＰＴＦＥガスケットと比べ、改善された密閉性（漏れが８１．２５％減少）を有している。加えて、ＡＳＴＭ Ｆ３６手順Ｍに基づく第四実験実施形態の圧縮性試験結果は、約１０％と約７０％との間、好ましくは約２０％と約５０％との間であった。標準のＰＴＦＥガスケット素材の圧縮性は、一般的に最高約１２％であるが、通常は約１０％未満である。従って、第四実験実施形態は、従来のＰＴＦＥガスケットと比べ、増大した圧縮性または改善された圧縮性を有している。圧縮性が増大しているので、第四実験実施形態の設置は、低い圧縮性を有する従来のＰＴＦＥガスケットの設置よりも容易である場合が多い。例えば、第四実験実施形態は、表面が不規則なフランジ密閉面に取り付けるのが容易なので、改善された密閉性が保証される。加えて、最終密閉位置に設置する前に第四実験実施形態を変形させなければならない場合があるが、その場合も、（圧縮性が増大しているので）第四実験実施形態の柔軟性は従来のＰＴＦＥガスケットのそれよりも大きい。例えば、図２２に示されるように、ガスケット１００の第四実験実施形態が、マンウェイカバー２１２０内に形成されたガスケット座２１１５の開口部２１１０に関する寸法２１０５以上の第一寸法２１００を有している場合、開口部２１１０を通過しガスケット座２１１５に設置するには、第四実験実施形態を変形させなければならない。第四実験実施形態は、柔軟性が増大しているので、容易に開口部２１１０を通ってガスケット座２１１５内に滑り込ませることができ、従って、第四実験実施形態の設置は従来のＰＴＦＥガスケットの設置よりも迅速である。その結果、第四実験実施形態をガスケット座２１１５に設置するのに必要な時間は約３０秒である。一方、 従来のＰＴＦＥガスケットを設置するのに必要な時間は最高５分の場合もある。従って、第四実験実施形態をガスケット座２１１５に設置するのに必要な時間は、従来のＰＴＦＥガスケットを設置するのに必要な時間よりも短い。

いくつかの例示的実施形態において、図示された種々の例示的実施形態の要素および教示は、図示された例示的実施形態の一部または全部において、全体的または部分的に組み合わせてもよい。加えて、図示された種々の例示的実施形態の要素および教示の１つ以上を少なくとも部分的に省いてもよいし、および／または少なくとも部分的に、図示された種々の例示的実施形態の他の要素および教示の１つ以上とそれらを組み合わせてもよい。

本開示の範囲から逸脱することなく前出の内容の変形が可能であることは理解されている。

空間に関する任意の言及、例えば、上部、下部、超、未満、間、底、縦的、横的、角のある、上方へ、下方へ、左右に、左から右へ、左、右、右から左へ、上から下へ、下から上へ、上、下、下から上まで、上から下まで等は、例示目的だけのものであり、上述の構造体の特定の方位または位置を限定するものではない。

いくつかの例示的実施形態において、異なる工程、プロセス、および手順が別個の行為と見なされるような記述になってはいるが、異なる順番で、または同時に、および／または順番に、１つ以上の工程、１つ以上のプロセス、および／または１つ以上の手順を実行してもよい。いくつかの例示的実施形態において、工程、プロセス、および／または手順は、１つ以上の工程、プロセス、および／または手順と融合させてもよい。いくつかの例示的実施形態において、各実施形態の操作工程の１つ以上を省いてもよい。更に、いくつかの例では、本開示のいくつかの特徴を、残りの特徴の対応する使用なしに用いてもよい。更に、上述の実施形態および／または変形の１つ以上を、それ以外の上述の実施形態および／または変形の１つ以上と全体的または部分的に組み合わせてもよい。

いくつかの例示的実施形態は上述において詳細に記述されてはいるが、上記実施形態は例示目的のみであり何ら制限的な意味を有しない。本開示の新規な教示および利点から大幅に逸脱することなく、多くの他の修正、変更、および／または代用が例示的実施形態において可能であることは、当業者であれば容易に想到するであろう。従って、斯かる修正、変更、および／または代用の全てが、以下の特許請求項の範囲に定義される本開示の範囲内に含まれることが意図されている。特許請求項の範囲のいずれのミーンズ・プラス・ファンクション節においても、上述の構造体は、引用された機能、並びに構造等価物のみならず等価構成をも実行するものとしてカバーされていることが意図されている。

Claims (30)

1. ガスケット厚さと、ガスケット内径と、ガスケット外径とを有するガスケットの製造方法であって、
   前記ガスケット内径に一致する外径を有する軸の周りに積層ＰＴＦＥテープを巻いて、前記ガスケット外径に一致する外径を有するＰＴＦＥシリンダを作製する工程と、
   前記ＰＴＦＥシリンダを焼結する工程と、
   前記ＰＴＦＥシリンダの半径方向の部分を取り外して前記ガスケットを形成する工程であって、前記半径方向の部分は前記ガスケットの厚さに一致する厚さを有する工程とを有するものである
   方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記ＰＴＦＥシリンダを乾燥させる工程を更に有するものである方法。
3. 請求項１記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを乾燥させる工程を更に有するものである方法。
4. 請求項１記載の方法において、前記ＰＴＦＥシリンダを鋳型内で圧縮する工程を更に有するものである方法。
5. 請求項１記載の方法において、ポリマーテープを前記軸の周りに巻き付ける工程を更に有するものである方法。
6. 請求項１記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを延伸させる工程を更に有するものである方法。
7. 請求項１記載の方法において、ＰＴＦＥビレットを積層して前記積層ＰＴＦＥテープを形成する工程を更に有するものである方法。
8. 請求項１記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープは、一軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープ、二軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープ、または多軸拡張させた積層ＰＴＦＥテープである方法。
9. 請求項１記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープは充填材を含むものである方法。
10. 請求項９記載の方法において、前記充填材は無機充填材である方法。
11. 請求項５記載の方法において、前記ポリマーテープは不透水性ポリマーテープである方法。
12. 請求項５記載の方法において、前記ポリマーテープは、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシ、テトラフルオロエチレン・パーフルオロ共重合体、およびフルオロエチレンプロピレンのうち少なくとも１つを有するものである方法。
13. 請求項１記載の方法によって製造されるガスケット。
14. ガスケット厚さと、ガスケット内径と、ガスケット外径とを有するガスケットの製造方法であって、
    前記ガスケット内径に一致する外径を有する軸の周りに積層ＰＴＦＥストリップを巻き付けて、前記ガスケット外径に一致する外径を有するＰＴＦＥディスクを作製する工程と、
    前記ＰＴＦＥディスクを焼結する工程とを有するものである
    方法。
15. 請求項１４記載の方法において、前記ＰＴＦＥディスクを圧縮する工程を更に有するものである方法。
16. 請求項１４記載の方法において、前記シャフトの周りにポリマーストリップを巻き付ける工程を更に有するものである方法。
17. 請求項１４記載の方法において、前記シャフトの周りに金属製ストリップを巻き付ける工程を更に有するものである方法。
18. 請求項１４記載の方法において、ＰＴＦＥビレットを積層にして積層ＰＴＦＥテープを形成する工程を更に有するものである方法。
19. 請求項１８記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを乾燥させる工程を更に有するものである方法。
20. 請求項１８記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを切断して前記積層ＰＴＦＥストリップを形成する工程を更に有するものである方法。
21. 請求項１９記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを焼結する工程を更に有するものである方法。
22. 請求項１９記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥテープを延伸させる工程を更に有するものである方法。
23. 請求項１４記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥストリップは前記ガスケット厚さに一致する幅を有するものである方法。
24. 請求項１６記載の方法において、前記ポリマーストリップは前記ガスケット厚さに一致する幅を有するものである方法。
25. 請求項１７記載の方法において、前記金属製ストリップは前記積層ＰＴＦＥストリップの幅未満の幅を有するものである方法。
26. 請求項１４記載の方法によって製造されるガスケット。
27. 請求項１４記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥストリップは、一軸拡張させた積層ＰＴＦＥストリップ、二軸拡張させた積層ＰＴＦＥストリップ、または多軸拡張させた積層ＰＴＦＥストリップである方法。
28. 請求項１４記載の方法において、前記積層ＰＴＦＥストリップは充填材を含むものである方法。
29. 請求項２８記載の方法において、前記充填材は無機充填材である方法。
30. 請求項１６記載の方法において、前記ポリマーストリップは不透水性ポリマーストリップである方法。

Images