JP3563884B2

JP3563884B2 - Packing

Info

Publication number: JP3563884B2
Application number: JP24268696A
Authority: JP
Inventors: 秀史柴田; 勝美渡辺
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1060411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ等の機器のスタフィングボックス内に装填し、バルブステムからの流体の漏れを防止する繊維、ゴム、充填材からなり、押出し後にリング状に成形したプラスチックパッキンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
青銅弁や鋳鉄弁等の汎用バルブには、生産性が高く、比較的安価なプラスチックパッキンと称されるタイプのパッキンが一般的に使用される。例えば従来このタイプのパッキンとしては、石綿繊維と黒鉛と溶剤で膨潤させたゴムをヘンシェルミキサー等を用いて混練させたものをエクストルーダーを用いて円筒状に押出し、この円筒状成形体を切断し溶剤の乾燥、加硫工程を経た後、所望形状に金型成形するものなどがよく知られていた。
【０００３】
ここで用いられる石綿繊維は無機物でありながら非常に柔軟で高度にフィブリル化しているため、ミキサーでの混練性が良く押し出される円筒状成形体のグリーン強度が大きく、次工程の作業性も良好であった。また性能的にも優れた耐熱性を利用して熱油、熱水や蒸気等のラインにも使用されてきた。
【０００４】
また別のタイプのパッキンとしては、いわゆる編組パッキンと言われる石綿繊維やカーボン繊維等の耐熱繊維を八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組し、潤滑剤等を含浸させるか表面処理を行ったパッキンが使用されていた。かかるパッキンは、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性等がプラスチックパッキンに比べて優れているため、特に鋳鉄弁等のより厳しい使用条件で用いられるバルブで広く使用されており、特に近年では環境問題に対する意識の高まり等から微小な漏れも問題とされるようになり、さらにシール性の高い膨張黒鉛を加工した後、編組するタイプも使用されるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来プラスチックパッキンに用いられてきた石綿繊維は天然鉱物であり資源の枯渇が心配されることや、石綿繊維が原因と推測されている健康障害が社会的問題となって世界的に石綿の使用が制限される傾向となってきた。そこで最近、石綿の代替材料としてフィブリル化したアラミド繊維が使用されるようになってきたが、アラミド繊維は耐蒸気性が良くないことやバインダーとして用いられるＮＢＲの耐熱性が低いことなどから、石綿を用いないプラスチックパッキンは青銅弁等の比較的温度が低く低圧の蒸気ラインへの使用に限定されていることが現状である。
また編組パッキンは編組した後に潤滑剤を含浸、乾燥させリング成形する工程があるために価格が高くなるということに加えて、比較的高温で使用していると含浸している潤滑剤が流出し易く、増締め等を行わなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するため、鋳鉄弁等の比較的高温高圧となる汎用バルブで使用可能なプラスチックパッキンを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、繊維と充填材とバインダーからなるパッキンにおいて、上記バインダーとして用いるフッ素ゴムと、上記繊維として用いる石綿以外のフィブリル化した繊維の重量比が１０：２〜１０：７、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％であり、粘着付与剤を添加したことを要旨とする。
【０００８】
請求項２の発明のパッキンは、請求項１の発明において、前記充填材が鱗状黒鉛および／または土状黒鉛を含み、その合計量が充填材全体の５０重量％以上で、なおかつ鱗状黒鉛が土状黒鉛より多いことを要旨とする。
【０００９】
請求項３の発明のパッキンは、請求項１または２の発明において、前記充填材がカーボンブラックおよび／またはホワイトカーボンをを含み、その添加量が０．５〜１０重量％であることを要旨とする。
【００１０】
請求項４の発明のパッキンは、請求項１または２の発明において、粘着付与剤がアルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、石油樹脂、ポリブテンおよびポリテルペンのいずれかであることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としては、繊維と充填材とバインダーからなり、押出しによって製造されるいわゆるプラスチックパッキンに対し好適に適用される。即ち上記バインダーとして用いるフッ素ゴムと、繊維として用いる石綿以外のフィブリル化した繊維との重量比が１０：２〜１０：７、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％とし、特にフィブリル化した繊維が２〜８％、フッ素ゴムが８〜１６％の範囲とするのが望ましい。さらに、好ましい実施の形態としては上記構成素材に粘着付与剤を添加する。
【００１２】
また本発明で用いられるフィブリル化した繊維としてはアラミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、セルロース系繊維等のパルプ状の繊維が挙げられる。またこれ以外に、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維、セピオライト、セラミック繊維、溶融石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウォラストナイト、ウィスカー、ボロン繊維、金属繊維等の無機繊維や、芳香族ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊維等のパルプ状をしていない有機繊維を併用して用いることもできる。
【００１３】
ゴムはフッ素ゴム以外に、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレン、塩化ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルイソプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムを一部ブレンドして用いても差し支えない。
【００１４】
ゴム薬品としては、過酸化物、ポリアミン系化合物、ポリオール系化合物等の加硫剤、ホスホニウム塩、第４級アンモニウム塩等の加硫促進剤や、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ステアリン酸等の加硫促進助剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤、着色剤等の従来のフッ素ゴムあるいはその他のゴム用として公知のゴム薬品が広く用いられる。
【００１５】
充填材としては、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の黒鉛系充填材量が全充填材量の５０重量％以上、望ましくは７０重量％以上であり、そのうち鱗状黒鉛が半分以上すなわち、鱗状黒鉛が２５重量％以上、望ましくは３５重量％以上含まれるようにすることがよい。
さらに、このとき充填材として補強効果のあるカーボンブラック、ホワイトカーボンを使用し、その添加量が０．５〜１０％とするシール性が良好となる。
これら以外の充填材としては、クレー、タルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、マイカ、カオリナイト、セリサイト、ウォラストナイト、焼成クレー等を加えることができる。
【００１６】
またこれに加えて、アルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、石油樹脂、ポリブテン、ポリテルペン、ゴム等の粘着付与剤を添加すると混練、押出し性が良好となる。さらに通常パッキンに使われるシリコングリース、シリコン油、ジエステル油等の潤滑剤、二硫化モリブテン、窒化ホウ素、銅粉末、ポリエチレングリコール等の焼き付き防止剤、難燃剤等を用いてもよい。
【００１７】
本発明者らは従来のフィブリル化したアラミド繊維とＮＢＲとからなるプラスチックパッキンの耐熱性を上げるために、ゴムの種類をＮＢＲからフッ素ゴムに変更することを検討したが、フッ素ゴムは溶剤に膨潤しにくく、溶解力の高い溶剤を用いた場合でもフッ素ゴムの粘着性が低いため、ミキシングした後の混練物が柔らかく、押出しの円筒状成形体のグリーン強度が弱く、作業性が悪い上に製品のシール性も良くなかった。そこで本発明者らは鋭意検討を行った結果、フィブリル化した繊維の配合量が少ないとグリーン強度が低く、多いと耐蒸気性に問題があり、ゴムの量が少なければグリーン強度が低く、多いと加熱後の漏洩量が増加するということが判明し、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％のときにパッキンの生産性とシール性のバランスが優れていることが判った。またこのとき配合剤に前記粘着付与剤を加えると、円筒状成形体のグリーン強度が向上し、生産性が一層良くなることが判明した。
【００１８】
そして、このような配合中の充填材としては鱗状黒鉛や土状黒鉛を用いると他の充填材を用いたときに比べて、著しく混練状態が良好になり、特に鱗状黒鉛を多く添加した配合は同じパッキン締付面圧でもステムトルクが小さくなることが判った。
また通常ゴム用補強材として用いられるカーボンブラック、ホワイトカーボンを加えて、プラスチックパッキンとして成形すると、得られたパッキンのシール性が著しく向上することも見出した。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
ゴム素練りロールにより薄出し処理したフッ素ゴムを所定量計量した後、メチルエチルケトン中で膨潤させ、表１の実施例１に示すアラミド繊維、鱗状黒鉛、ゴム薬品とともにヘンシェルミキサーにて３０分間混練した。これによって得られた混練材料物を、エクストルーダーでチューブ状に押出し、風乾、切断して得られたリングをオーブンにより１７０℃で３０分間加硫した。これをクランクプレスにて加圧成形し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
［実施例２，３］
表１の実施例２，３に示す配合の材料で実施例１と同様に製造し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
［比較例１〜３］
表１の比較例１〜３に示す配合の材料で実施例１と同様に製造し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
【００２０】
そしてこれらのパッキン５リングを用いて、ＪＩＳ鋳鉄弁製１０Ｋ用ねじ込み玉形弁の弁棒用パッキンとして組み込み、弁の開放時のハンドルトルク（ｋｇｆ・ｃｍ）を測定することによって摺動特性を調べた。また、この弁の両端を閉じ、窒素ガス７ｋｇｆ／ｃｍ^２を１０分間負荷したときの弁棒部分からの漏れを水上置換で測定することにより漏れ量を調べた。これを常温時と２００℃の飽和蒸気の通気後について測定した。
表２より判るように、実施例は何れも比較例と比べて、加熱後のシール性が優れていることが判る。
【００２１】
【表１】

【表２】

【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるパッキンは、従来のプラスチックパッキンと比較して比較的高温高圧となる汎用バルブに使用する場合に優れたパッキン性能を発揮するものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a plastic packing which is loaded into a stuffing box of a device such as a valve and is made of a fiber, rubber, or a filler for preventing leakage of a fluid from a valve stem, and is formed into a ring shape after extrusion.
[0002]
[Prior art]
For general-purpose valves such as a bronze valve and a cast iron valve, a type of packing called a plastic packing which has high productivity and is relatively inexpensive is generally used. For example, as a conventional packing of this type, a rubber obtained by swelling asbestos fiber, graphite and a solvent is kneaded using a Henschel mixer or the like, and extruded into a cylindrical shape using an extruder, and the cylindrical molded body is cut. After drying and vulcanization of a solvent, a metal mold is formed into a desired shape.
[0003]
The asbestos fiber used here is very flexible and highly fibrillated while being an inorganic substance, so the kneadability in the mixer is good, the green strength of the extruded cylindrical molded body is large, and the workability in the next step is also good. there were. It has also been used in hot oil, hot water, steam, etc. lines utilizing its excellent heat resistance.
[0004]
As another type of packing, heat-resistant fiber such as asbestos fiber or carbon fiber, which is a so-called braided packing, is braided into eight knits, bag knits or lattice knits, and is impregnated with a lubricant or subjected to surface treatment. Packing was used. Such packing is superior in heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance, and the like as compared with plastic packing, and is therefore widely used particularly in valves used under stricter use conditions such as cast iron valves. Due to the increased awareness of the problem and the like, minute leakage has become a problem, and a type in which expanded graphite having a high sealing property is processed and then braided has been used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, asbestos fibers conventionally used in plastic packing are natural minerals, and there is concern about resource depletion, and health problems that are presumed to be due to asbestos fibers have become a social problem and the use of asbestos worldwide Is becoming more limited. Therefore, recently, fibrillated aramid fibers have been used as an alternative to asbestos. However, aramid fibers have poor steam resistance and NBR used as a binder has low heat resistance. At present, plastic packings that do not use are limited to use in low-pressure steam lines with relatively low temperatures such as bronze valves.
In addition, the braided packing has a process of impregnating and drying the lubricant after braiding and then forming the ring, which increases the price.In addition, when used at a relatively high temperature, the impregnated lubricant flows out. There is a problem that it is easy to perform additional tightening and the like.
[0006]
An object of the present invention is to provide a plastic packing that can be used in a general-purpose valve having a relatively high temperature and a high pressure, such as a cast iron valve, in order to solve the above problems.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a packing comprising a fiber, a filler and a binder, wherein the weight ratio of the fluororubber used as the binder and the fibrillated fiber other than asbestos used as the fiber is 10: 2-10: 7, the total amount of fibrillated fiber and fluorine rubber Ri 5 to 20 wt% der in the overall formulation, and summarized in that the addition of tackifier.
[0008]
A packing according to a second aspect of the present invention is the packing according to the first aspect, wherein the filler contains scale graphite and / or earth graphite, the total amount of which is 50% by weight or more of the whole filler, and the scale graphite is soil. The point is that the number is greater than that of graphite.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the packing according to the first or second aspect, the filler contains carbon black and / or white carbon, and the amount of the filler is 0.5 to 10% by weight. I do.
[0010]
The packing according to claim 4 is the packing according to claim 1 or 2, wherein the tackifier is any one of an alkylphenol acetylene resin, a coumarone indene resin, a rosin, a rosin derivative, a petroleum resin, polybutene, and a polyterpene. Make a summary.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, it is suitably applied to a so-called plastic packing made of fiber, filler, and binder and manufactured by extrusion. That is, the weight ratio of the fluororubber used as the binder to the fibrillated fibers other than the asbestos used as the fibers is 10: 2 to 10: 7, and the total amount of the fibrillated fibers and the fluororubber is 5 to 5% in the whole compounding. The content is preferably 20% by weight, and particularly preferably, the content of the fibrillated fiber is in the range of 2 to 8% and the content of the fluororubber is in the range of 8 to 16% . Further, as a preferred embodiment, a tackifier is added to the above constituent material.
[0012]
The fibrillated fibers used in the present invention include pulp-like fibers such as aramid fibers, polyolefin fibers, polyacrylonitrile fibers, and cellulosic fibers. In addition, rock wool, carbon fiber, glass fiber, sepiolite, ceramic fiber, fused silica fiber, chemically treated high silica fiber, fused alumina silicate fiber, continuous alumina fiber, stabilized zirconia fiber, boron nitride fiber, alkali titanate Inorganic fiber such as fiber, wollastonite, whisker, boron fiber, metal fiber, aromatic polyamide fiber, polyolefin fiber, polyester fiber, polyacrylonitrile fiber, polyvinyl alcohol fiber, polyvinyl chloride fiber, polyurea fiber Non-pulp-like organic fibers such as polyurethane fibers, polyfluorocarbon fibers, phenol fibers, and cellulose fibers can also be used in combination.
[0013]
Rubber is fluorinated rubber, acrylonitrile butadiene rubber, hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber, acrylic rubber, ethylene propylene rubber, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, butadiene rubber, butyl rubber, silicone rubber, chlorosulfonated polyethylene, ethylene acetate rubber, polyethylene chloride A rubber such as butyl chloride rubber, epichlorohydrin rubber, nitrile isoprene rubber, natural rubber, and isoprene rubber may be partially blended and used.
[0014]
As rubber chemicals, vulcanizing agents such as peroxides, polyamine compounds and polyol compounds, vulcanization accelerators such as phosphonium salts and quaternary ammonium salts, and vulcanizing agents such as zinc oxide, magnesium oxide and stearic acid Conventional rubber rubbers such as accelerating aids, anti-aging agents, anti-scorch agents, plasticizers, coloring agents and the like for rubber or other rubbers are widely used.
[0015]
As the filler, the amount of graphite-based filler such as flaky graphite and earthy graphite is 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more of the total filler amount. % By weight, preferably 35% by weight or more.
Further, at this time, carbon black or white carbon having a reinforcing effect is used as a filler, and the amount of addition thereof is 0.5 to 10%, so that the sealing property is improved.
Other fillers include clay, talc, barium sulfate, sodium bicarbonate, mica, kaolinite, sericite, wollastonite, calcined clay and the like.
[0016]
In addition, if a tackifier such as an alkylphenol acetylene resin, a coumarone indene resin, a rosin, a rosin derivative, a petroleum resin, polybutene, a polyterpene, or a rubber is added, kneading and extrudability are improved. Further, lubricants such as silicon grease, silicone oil, diester oil and the like which are usually used for packing, anti-seizing agents such as molybdenum disulfide, boron nitride, copper powder, polyethylene glycol and the like, flame retardants and the like may be used.
[0017]
The present inventors considered changing the type of rubber from NBR to fluororubber in order to increase the heat resistance of the conventional plastic packing composed of fibrillated aramid fibers and NBR, but the fluororubber swelled in a solvent. Even if a solvent with high dissolving power is used, the adhesiveness of the fluororubber is low, so the kneaded product after mixing is soft, the green strength of the extruded cylindrical molded product is low, the workability is poor, and the product is poor. Also did not have good sealing properties. Thus, the present inventors have conducted intensive studies and found that the green strength is low when the amount of the fibrillated fiber is small, and there is a problem in steam resistance when the amount is large, and the green strength is low and large when the amount of rubber is small. It was found that the amount of leakage after heating increased, and when the total amount of the fibrillated fiber and the fluororubber was 5 to 20% by weight in the whole compounding, the balance between the packing productivity and the sealing property was excellent. It turned out that. In addition, it was found that when the tackifier was added to the compounding agent at this time, the green strength of the cylindrical molded body was improved, and the productivity was further improved.
[0018]
And, as a filler in such a composition, when using flaky graphite or earthy graphite, the kneading state becomes significantly better than when using other fillers. It was found that the stem torque was reduced even with the same packing tightening surface pressure.
It has also been found that when carbon black and white carbon, which are usually used as rubber reinforcing materials, are added to form a plastic packing, the sealing properties of the obtained packing are significantly improved.
[0019]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Example 1]
After weighing a predetermined amount of fluororubber thinned out by a rubber kneading roll, the fluororubber was swelled in methyl ethyl ketone, and kneaded with an aramid fiber, scale graphite and rubber chemicals shown in Example 1 in Table 1 for 30 minutes using a Henschel mixer. The resulting kneaded material was extruded into a tube with an extruder, air-dried and cut, and the resulting ring was vulcanized at 170 ° C. for 30 minutes in an oven. This was press-formed by a crank press to obtain a ring-shaped (inner diameter 20 mm, outer diameter 30 mm, height 5 mm) packing.
[Examples 2 and 3]
Manufacture was performed in the same manner as in Example 1 using the materials having the formulations shown in Examples 2 and 3 in Table 1 to obtain a ring-shaped (inner diameter 20 mm, outer diameter 30 mm, height 5 mm) packing.
[Comparative Examples 1 to 3]
A ring-shaped (inner diameter 20 mm, outer diameter 30 mm, height 5 mm) packing was obtained in the same manner as in Example 1 using the materials having the formulations shown in Comparative Examples 1 to 3 in Table 1.
[0020]
Then, using these five rings of packing, the sliding characteristics are examined by measuring the handle torque (kgf · cm) when the valve is opened by assembling it as a valve stem packing for a JIS cast iron valve 10K screw-in globe valve. Was. Further, both ends of the valve were closed, and the amount of leakage was examined by measuring the leakage from the valve stem portion when water of 7 kgf / cm ² was loaded for 10 minutes by water displacement. This was measured at room temperature and after aeration of saturated steam at 200 ° C.
As can be seen from Table 2, all of the examples have better sealing properties after heating than the comparative examples.
[0021]
[Table 1]

[Table 2]

[0022]
【The invention's effect】
As described above, the packing according to the present invention exerts excellent packing performance when used in general-purpose valves having a relatively high temperature and high pressure as compared with conventional plastic packing.

Claims

In a packing comprising fibers, a filler, and a binder, the weight ratio of the fluororubber used as the binder to the fibrillated fibers other than the asbestos used as the fibers is 10: 2 to 10: 7, and the fibrillated fibers and the fluororubber are used. packing total amount Ri 5 to 20 wt% der in the overall formulation, characterized in that the addition of tackifier.

The packing according to claim 1, wherein the filler contains scale graphite and / or earth graphite, the total amount of which is 50% by weight or more of the whole filler, and the scale graphite is larger than the earth graphite.

3. The packing according to claim 1, wherein the filler contains carbon black and / or white carbon , and the amount of the filler is 0.5 to 10% by weight .

3. The packing according to claim 1, wherein the tackifier is any one of an alkylphenol acetylene resin, a coumarone indene resin, a rosin, a rosin derivative, a petroleum resin, polybutene and a polyterpene .