JP3899302B2 - グランドパッキン材料 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、グランドパッキンの製造に用いられるグランドパッキン材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、グランドパッキンの製造に用いられるグランドパッキン材料として、図15および図16に示すものが知られている。図15のグランドパッキン材料50は、膨張黒鉛テープ51を長手方向に折りたたんで形成した紐状体52を、ステンレス、インコネル、モネルなどの金属線の編組体よりなる補強材53で被覆した外補強構造のもので(例えば、特許文献1参照)、図16のグランドパッキン材料50は、膨張黒鉛テープ51の紐状体52を前記金属線の編組体よりなる補強材53で被覆した外補強構造のものを、長手方向にV字状に折りたたんだものである(例えば、特許文献2参照)。
【0003】
グランドパッキン材料50には、前記金属線の編組体よりなる補強材53によって高い引張り強さが付与されるので、編組またはひねり加工することができる。したがって、このグランドパッキン材料50を複数本集束して、編組またはひねり加工することによりグラントパッキンを製造することできる。たとえば、グランドパッキン材料50を8本集束して8打角編みすることで、図17(a),(b)に示すように編組したグラントパッキン54を製造することができ、また、グランドパッキン材料50を6本集束してひねり加工することで、図18(a),(b)に示すようにひねり加工したグラントパッキン54を製造することができる。
図17および図18のグラントパッキン54には、膨張黒鉛テープ51によってパッキンとして不可欠な耐熱性、圧縮性、復元性などの封止上好ましい特性が付与されるので、高い封止性を有して流体機器の軸封部を封止することができる。
【0004】
一方、グランドパッキンの製造に用いられるグランドパッキン材料として、図19または図20に示すものが知られている(例えば、特許文献3)。図19のグランドパッキン材料50は、炭素繊維よりなる補強材53の表面を膨張黒鉛51で被覆した内補強構造のもので、図20のグランドパッキン材料50は、複数本の炭素繊維よりなる補強材53の両面を膨張黒鉛51で被覆した内補強構造のものである。
【0005】
図19および図20のグランドパッキン材料50には、前記炭素繊維よりなる補強材53によって高い引張り強さが付与されるので、編組またはひねり加工することができる。したがって、このグランドパッキン材料50を複数本集束して、編組またはひねり加工することによりグラントパッキンを製造することできる。たとえば、グランドパッキン材料50を8本集束して8打角編みすることで、図17(a),(b)に示すように編組したグラントパッキン54を製造することができ、また、グランドパッキン材料50を6本集束してひねり加工することで、図18(a),(b)に示すようにひねり加工したグラントパッキン54を製造することができる。
【0006】
図17および図18のグラントパッキン54には、膨張黒鉛51によってパッキンとして不可欠な圧縮性、復元性などの封止上好ましい特性が付与されるので、高い封止性を有して流体機器の軸封部を封止することができる。
【0007】
【特許文献1】
特公平6−27546号公報
【特許文献2】
特許第2583176号公報
【特許文献3】
特許第3101916号公報(図2 図8)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図15,図16に示す外補強構造のグランドパッキン材料50は、膨張黒鉛テープ51の紐状体52を補強材53で被覆してあるので、優れた保形性を得ることができる反面、シール性に劣る欠点があり、図19,図20に示す内補強構造のグランドパッキン材料50は、補強材53の表面を膨張黒鉛51で被覆してあるので、優れたシール性を得ることができる反面、保形性に劣る欠点がある。このように、シール性に劣るグランドパッキン材料50を複数本集束して、編組またはひねり加工することで製造されたグラントパッキン53では、高いシール性を期待することができない。また、保形性に劣るグランドパッキン材料50を複数本集束して、編組またはひねり加工することで製造されたグラントパッキン53では、編組時またはひねり加工時に膨張黒鉛52に脱落が生じて、グラントパッキン53の弾力性が低下し、圧縮性、復元性などの封止上好ましい特性が失われて、グラントパッキン53のシール性が低下することになる。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、補強材により高い引張り強さが付与されて、容易に編組またはひねり加工することができるばかりか、外補強構造のグランドパッキン材料が保有している優れた保形性と、内補強構造のグランドパッキン材料が保有している優れたシール性の両者を兼ね備えているグランドパッキン材料を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係るグランドパッキン材料は、繊維材料よりなるシート状の補強材を該シート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛の少なくとも片面に設けた基材が、前記繊維材料よりなるシート状の補強材を外側にして該シート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られていることを特徴としている。
【0011】
請求項2に記載の発明に係るグランドパッキン材料は、繊維材料よりなるシート状の補強材を該シート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛の少なくとも片面に設けた基材が、前記繊維材料よりなるシート状の補強材を外側にして該シート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて巻かれて撚られていることを特徴としている。
【0012】
請求項3に記載の発明のように、帯状膨張黒鉛の片面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けることが好ましい。
【0013】
請求項4に記載の発明のように、帯状膨張黒鉛の両面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けてもよい。
【0014】
請求項5に記載の発明のように、繊維材料が炭素繊維であればよい。
【0015】
請求項6に記載の発明のように、繊維材料が脆性繊維材料であってもよい。
【0016】
請求項7に記載の発明のように、繊維材料が靭性繊維材料であってもよい。
【0017】
請求項1に記載の発明によれば、繊維材料よりなるシート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られていることにより、前記シート状の補強材によって優れた保形性を確保し、また前記帯状膨張黒鉛によって優れたシール性を確保して、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0018】
請求項2に記載の発明によれば、繊維材料よりなるシート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて巻いて撚られていることにより、前記シート状の補強材によって優れた保形性を確保し、また前記帯状膨張黒鉛によって優れたシール性を確保して、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0019】
請求項3に記載の発明のように、帯状膨張黒鉛の片面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けても、繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができる。
【0020】
請求項4に記載の発明のように、帯状膨張黒鉛の両面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けても、繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができるとともに、補強材を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、グランドパッキン材料の引張強度がより向上する。
【0021】
請求項5に記載の発明によれば、炭素繊維は、撚りをかけてもあるいは巻いて撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、炭素繊維よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができる。
【0022】
請求項6に記載の発明によれば、脆性繊維材料は、撚りをかけてもあるいは巻いて撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、脆性繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができる。また、脆性繊維材料は、金属線と比較して相手側部材に大きな傷を付けない。しかも、脆性繊維材料は、摺動抵抗が小さいために相手側部材の回転性能または軸方向の摺動性能を向上させることができ、優れた耐熱性を得ることができる。
【0023】
請求項7に記載の発明によれば、靭性繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができる。また、靭性繊維材料は、屈曲性がよいので、基材に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけてグランドパッキン材料を構成するための製造が容易になるとともに、耐久性を向上させることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、請求項1に記載の発明に係るグランドパッキン材料の実施の形態を示す斜視図であり、この図において、グランドパッキン材料1は、極細で長尺の多数本の炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を、該シート状の補強材20と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛3の片面に設け、このようにした基材4を前記炭素繊維2よりなるシート状の補強材20が外向きになるように端から長手方向に順次に撚りをかけることによって、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されて撚られた構造になっている。
【0025】
炭素繊維2は、撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られたグランドパッキン材料1を得ることができる。
【0026】
前記構成のように、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られていることにより、シート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるので、グランドパッキン材料1は、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0027】
一方、極細で長尺の多数本の炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を、該シート状の補強材20と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛3の片面に設け、このようにした基材4を前記炭素繊維2よりなるシート状の補強材20が外向きになるように端から長手方向に順次に巻いて撚りをかけることによっても、図1に示すように、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまり、請求項2に記載の発明に係るグランドパッキン材料1を得ることができ、その結果、炭素繊維2よりなる補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られていることにより、補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるので、グランドパッキン材料1は、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0028】
炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を備えたグランドパッキン材料1は、たとえば、以下の手順によって構成することができる。
まず、図2に示すように、1本の直径が7μmの炭素繊維2を12000本集束したマルチフィラメント糸を使用して、幅W=4.00mm、厚さT=0.20mmの偏平状に集束した炭素繊維束2Aを設け、この炭素繊維束2Aを幅方向に拡展して、図3に示す幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmの展延シート2B、すなわちシート状の補強材20を形成する。
【0029】
つぎに、図4に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面に該帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20(W1=1/2W4)を重ね、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を構成することができる。
【0030】
一方、図5に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面にエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系またはフェノール樹脂系の接着剤6をスポット状に設けた状態で、図4のようにシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に接着して設けた基材4を形成し、この基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1を構成してもよい。このような構成によって、接着剤4の使用量を極少量に制限して、接着剤硬化による帯状膨張黒鉛3の特性(親和性、圧縮復元性など)の低下を抑制した図1のグランドパッキン材料1を得ることができる。
【0031】
図6に示すように、幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmの炭素繊維よりなるシート状の補強材20を金型7内に配置し、その上に膨張黒鉛3粉末3Aを重ねて、図7のように押型8で圧縮成形することで、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の片面に炭素繊維よりなるシート状の補強材20を設けて基材4を形成してもよい。
【0032】
また、図8に示すように、帯状膨張黒鉛3の片面に該帯状膨張黒鉛3よりも幅広の炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を重ねて基材4を形成してもよい。
【0033】
なお、図9に示すように、帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭の炭素繊維よりなるシート状の補強材20を該帯状膨張黒鉛3の表裏で対向して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図10に示すように、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0034】
一方、図11に示すように、帯状膨張黒鉛3の両面に帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の表裏で齟齬して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることによっても、図10に示すように、炭素繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまり補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0035】
さらに、図12に示すように、シート状の補強材20の両面に該シート状の補強材20よりも幅狭の帯状膨張黒鉛3,3を重ねて基材4を形成してもよい。
【0036】
炭素繊維2としては、1本の直径が3μm〜15μmのものが好ましい。直径が3μm未満であると撚りをかける時に折損するおそれがあり、直径が15μmを超えると撚りをかけ難くなる。ただし、炭素繊維2の直径が小さいほどシール性がよくなるので、5μm〜9μmの範囲が最適である。
【0037】
また、シート状の補強材20の厚さT1は、10μm〜300μmの範囲が好ましい。さらに好ましくは30μm〜100μmの範囲である。厚さT1が10μm未満であると、補強効果が低下し、しかも均一な補強材20の製作が難しい。また、厚さTが300μmを超えると、補強効果を高めることができる反面撚りをかけ難くなり、しかも、補強材部分からの漏れが発生する。
【0038】
前記実施の形態では、極細で長尺の複数本の炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1で説明しているが、炭素繊維2に代えて、Eガラス,Tガラス,Cガラス,Sガラスなどのガラスもしくはシリカまたはアルミナ,アルミナシリカなどのセラミックのいずれかの極細で長尺の複数本の脆性繊維材料よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1であってもよい。
【0039】
前記脆性繊維材料は、撚りをかけてもあるいは巻いて撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、脆性繊維材料よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料1を得ることができる。また、脆性繊維材料は、金属線と比較して相手側部材に大きな傷を付けない。しかも、脆性繊維材料は、摺動抵抗が小さいために相手側部材の回転性能または軸方向の摺動性能を向上させることができ、優れた耐熱性を得ることができる。
【0040】
前記脆性繊維材料におけるガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を備えたグランドパッキン材料1は、たとえば、以下の手順によって構成することができる。
まず、図2に示すように、1本の直径が5μmのガラス繊維2を10,000本集束したマルチフィラメント糸を使用して、幅W=4.00mm、厚さT=0.20mmの偏平状に集束したガラス繊維束2Aを設け、このガラス繊維束2Aを幅方向に拡展して、図3に示す幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmの展延シート2B、すなわちシート状の補強材20を形成する。
【0041】
つぎに、図4に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面に該帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20(W1=1/2W4)を重ね、ガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を構成することができる。
【0042】
一方、図5に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面にエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系またはフェノール樹脂系の接着剤6をスポット状に設けた状態で、図4のようにガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に接着して設けた基材4を形成し、この基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1を構成してもよい。このような構成によって、接着剤4の使用量を極少量に制限して、接着剤硬化による帯状膨張黒鉛3の特性(親和性、圧縮復元性など)の低下を抑制した図1のグランドパッキン材料1を得ることができる。
【0043】
図6に示すように、幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmのガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を金型7内に配置し、その上に膨張黒鉛3粉末3Aを重ねて、図7のように押型8で圧縮成形することで、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の片面にガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を設けて基材4を形成してもよい。
【0044】
また、図8に示すように、帯状膨張黒鉛3の片面に該帯状膨張黒鉛3よりも幅広のガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を重ねて基材4を形成してもよい。
【0045】
なお、図9に示すように、帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20を該帯状膨張黒鉛3の表裏で対向して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図10に示すように、ガラス繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0046】
一方、図11に示すように、帯状膨張黒鉛3の両面に帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の表裏で齟齬して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることによっても、図10に示すように、ガラス繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまり補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0047】
さらに、図12に示すように、ガラス繊維2よりなるシート状の補強材20の両面に該シート状の補強材20よりも幅狭の帯状膨張黒鉛3,3を重ねて基材4を形成してもよい。
【0048】
ガラス繊維2としては、1本の直径が3μm〜15μmのものが好ましい。直径が3μm未満であると撚りをかける時に折損するおそれがあり、直径が15μmを超えると撚りをかけ難くなる。ただし、ガラス繊維2の直径が小さいほどシール性がよくなるので、5μm〜10μmの範囲が最適である。
【0049】
また、シート状の補強材20の厚さT1は、10μm〜200μmの範囲が好ましい。厚さT1が10μm未満であると、補強効果が低下し、しかも均一な補強材20の製作が難しい。また、厚さT1が200μmを超えると、補強効果を高めることができる反面撚りをかけ難くなり、しかも、補強材部分からの漏れが発生する。
【0050】
前記第1実施の形態では、極細で長尺の複数本の炭素繊維2よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1で説明し、第2実施の形態では、極細で長尺の複数本のガラス繊維2よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1で説明しているが、炭素繊維2やガラス繊維2に代えて、ステンレスなどの金属、アラミド、PBOのいずれかの極細で長尺の複数本の靭性繊維材料よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1であってもよい。
【0051】
このように、靭性繊維材料よりなるシート状の補強材20を、帯状膨張黒鉛3の片面あるいは両面に設けた構造の基材4を、撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけた構造のグランドパッキン材料1であれば、靭性繊維材料は、屈曲性がよいので、基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけてグランドパッキン材料1を構成するための製造が容易になるので、生産性が向上し、したがって安価なグランドパッキン材料1を提供することができる。また、前記第1および第2実施の形態のグランドパッキン材料1よりも耐久性を向上させることができる。
【0052】
前記靭性繊維材料におけるステンレスなどの金属繊維2よりなるシート状の補強材20を備えたグランドパッキン材料1は、たとえば、以下の手順によって構成することができる。
まず、図2に示すように、1本の直径が7μmの金属繊維2を多数本集束したマルチフィラメント糸を使用して、幅W=4.00mm、厚さT=0.20mmの偏平状に集束した金属繊維束2Aを設け、この金属繊維束2Aを幅方向に拡展して、図3に示す幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmの展延シート2B、すなわちシート状の補強材20を形成する。
【0053】
つぎに、図3の展延シート2Bを幅方向に複数分割(たとえば3分割)して、図4に示すように、幅W3=4.00mm、厚さT=0.06mmの補強材20を3本形成する。
【0054】
つぎに、図4に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面に該帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20(W1=1/2W4)を重ね、金属繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を構成することができる。
【0055】
一方、図5に示すように、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の上面にエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系またはフェノール樹脂系の接着剤6をスポット状に設けた状態で、図4のように金属繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の片面に接着して設けた基材4を形成し、この基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図1のグランドパッキン材料1を構成してもよい。このような構成によって、接着剤4の使用量を極少量に制限して、接着剤硬化による帯状膨張黒鉛3の特性(親和性、圧縮復元性など)の低下を抑制した図1のグランドパッキン材料1を得ることができる。
【0056】
図6に示すように、幅W1=12.00mm、厚さT1=0.06mmの金属繊維2よりなるシート状の補強材20を金型7内に配置し、その上に膨張黒鉛3粉末3Aを重ねて、図7のように押型8で圧縮成形することで、幅W4=24.00mm、厚さT4=0.25mmの帯状膨張黒鉛3の片面に金属繊維2よりなるシート状の補強材20を設けて基材4を形成してもよい。
【0057】
また、図8に示すように、帯状膨張黒鉛3の片面に該帯状膨張黒鉛3よりも幅広の金属繊維2よりなるシート状の補強材20を重ねて基材4を形成してもよい。
【0058】
なお、図9に示すように、帯状膨張黒鉛3の幅W4方向の一方側に偏らせて、帯状膨張黒鉛3よりも幅狭のシート状の補強材20を該帯状膨張黒鉛3の表裏で対向して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることで、図10に示すように、金属繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまりシート状の補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0059】
一方、図11に示すように、帯状膨張黒鉛3の両面に帯状膨張黒鉛3よりも幅狭の金属繊維2よりなるシート状の補強材20を帯状膨張黒鉛3の表裏で齟齬して重ねて、シート状の補強材20,20を帯状膨張黒鉛3の両面に設けた基材4を形成し、このようにした基材4に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけることによっても、図10に示すように、金属繊維2よりなるシート状の補強材20と帯状膨張黒鉛3が軸方向で交互に配置されてスパイラル状に撚られた構造のグランドパッキン材料1、つまり補強材20によって優れた保形性を確保し、また帯状膨張黒鉛3によって優れたシール性を確保することができるグランドパッキン材料1を得ることができるとともに、このような構造のグランドパッキン材料1であれば、図9の帯状膨張黒鉛3の裏側(図面では下側)に重ねてあるシート状の補強材20を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、図1のグランドパッキン材料1よりも引張強度をより向上させることができる。
【0060】
さらに、図12に示すように、金属繊維2よりなるシート状の補強材20の両面に該シート状の補強材20よりも幅狭の帯状膨張黒鉛3,3を重ねて基材4を形成してもよい。
【0061】
金属繊維2としては、1本の直径が3μm〜50μmのものが好ましい。直径が3μm未満であると撚りをかける時に切断しやすく、直径が50μmを超えると撚りをかけ難くなる。ただし、金属繊維2の直径が小さいほどシール性がよくなるので、5μm〜15μmの範囲が最適である。
【0062】
また、補強材20の厚さT1は、10μm〜300μmの範囲が好ましい。厚さT1が10μm未満であると、補強効果が低下し、しかも均一な補強材20の製作が難しい。また、厚さT1が300μmを超えると、補強効果を高めることができる反面撚りをかけ難くなり、しかも、補強材部分からの漏れが発生する。
【0063】
以上説明した各実施の形態のグランドパッキン材料1を複数本用意し、これら複数本を編組機により集束して編組することで、たとえば、図13のような紐状のグランドパッキン5を製造することができる。なお、図13では、8本のグランドパッキン材料1を集束して、8打角編みしたグランドパッキン5を示している。また、前記のグランドパッキン材料1を複数本用意し、これら複数本を集束してひねり加工することで、たとえば、図14のような紐状のグランドパッキン5を製造することができる。なお、図14では、6本のグランドパッキン材料1を集束してひねり加工を施しながらロール成形を行なったものである。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように、グランドパッキン材料は構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【0065】
請求項1または請求項2の発明によれば、繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られているかまたは巻いて撚られていることにより、前記補強材によって優れた保形性を確保し、また前記帯状膨張黒鉛によって優れたシール性を確保することができるので、グランドパッキン材料は、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0066】
請求項3に記載の発明によれば、帯状膨張黒鉛の片面に繊維材料よりなるシート状の補強材を設けても、繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができるので、グランドパッキン材料は、保形性とシール性の両作用を発揮することができる。
【0067】
請求項4に記載の発明によれば、帯状膨張黒鉛の両面に繊維材料よりなるシート状の補強材を設けても、繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料を得ることができるので、グランドパッキン材料は、保形性とシール性の両作用を発揮することができるとともに、シート状の補強材を内部に巻き込む巻き込み量が多くなって、内補強することができるので、グランドパッキン材料の引張強度がより向上する。
【0068】
請求項5に記載の発明によれば、炭素繊維は、撚りをかけてもあるいは巻いて撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、炭素繊維よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料、つまり保形性とシール性の両作用を発揮できるグランドパッキン材料を得ることができる。
【0069】
請求項6に記載の発明によれば、脆性繊維材料は、撚りをかけてもあるいは巻いて撚りをかけても折損し難い特性を有しているので、脆性繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料、つまり保形性とシール性の両作用を発揮できるグランドパッキン材料を得ることができる。また、脆性繊維材料は、金属線と比較して相手側部材に大きな傷を付けない。しかも、脆性繊維材料は、摺動抵抗が小さいために相手側部材の回転性能または軸方向の摺動性能を向上させることができ、優れた耐熱性を得ることができる。
【0070】
請求項7に記載の発明によれば、靭性繊維材料よりなるシート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られるかあるいは巻いて撚られたグランドパッキン材料、つまり保形性とシール性の両作用を発揮できるグランドパッキン材料を得ることができる。また、靭性繊維材料は、屈曲性がよいので、基材に撚りをかけるかあるいは巻いて撚りをかけてグランドパッキン材料を構成するための製造が容易になるので、生産性が向上し、したがって安価なグランドパッキン材料を提供することができるとともに、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1または請求項2に記載の発明に係るグランドパッキン材料の実施の形態を示す斜視図である。
【図2】繊維束の一例を示す斜視図である。
【図3】シート状の補強材の一例を示す斜視図である。
【図4】基材の一実施の形態を示す斜視図である。
【図5】少量接着剤の使用状態の一例を示す斜視図である。
【図6】他の実施の形態の基材の形成手順の第1工程を示す断面図である。
【図7】他の実施の形態の基材の形成手順の第2工程を示す断面図である。
【図8】基材の他の実施の形態を示す断面図である。
【図9】基材の異なる実施の形態を示す断面図である。
【図10】請求項4に記載のグランドパッキン材料の実施の形態を示す斜視図である。
【図11】図9に示す基材の第1変形例を示す断面図である。
【図12】図9に示す基材の第2変形例を示す断面図である。
【図13】本発明に係るグランドパッキン材料で製造されたグランドパッキンの一実施の形態を示す斜視図である。
【図14】本発明に係るグランドパッキン材料で製造されたグランドパッキンの他の実施の形態を示す斜視図である。
【図15】グランドパッキン材料の第1従来例を示す斜視図である。
【図16】グランドパッキン材料の第2従来例を示す斜視図である。
【図17】従来のグランドパッキン材料で製造されたグランドパッキンの一例を示す斜視図である。
【図18】従来のグランドパッキン材料で製造されたグランドパッキンの他の例を示す斜視図である。
【図19】グランドパッキン材料の第3従来例を示す斜視図である。
【図20】グランドパッキン材料の第4従来例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 グランドパッキン材料
2 極細の炭素繊維(繊維材料)
3 帯状膨張黒鉛
4 基材
20 炭素繊維(繊維材料)よりなる補強材
Claims (7)
- 繊維材料よりなるシート状の補強材を該シート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛の少なくとも片面に設けた基材が、前記繊維材料よりなるシート状の補強材を外側にして該シート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて撚られていることを特徴とするグランドパッキン材料。
- 繊維材料よりなるシート状の補強材を該シート状の補強材と幅方向の大きさが異なる帯状膨張黒鉛の少なくとも片面に設けた基材が、前記繊維材料よりなるシート状の補強材を外側にして該シート状の補強材と帯状膨張黒鉛が軸方向で交互に配置されて巻かれて撚られていることを特徴とするグランドパッキン材料。
- 帯状膨張黒鉛の片面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けた請求項1または請求項2のいずれかに記載のグランドパッキン材料。
- 帯状膨張黒鉛の両面に幅方向の大きさが異なる繊維材料よりなるシート状の補強材を設けた請求項1、請求項2のいずれかに記載のグランドパッキン材料。
- 繊維材料が炭素繊維である請求項1、請求項2、請求項3、請求項4のいずれかに記載のグランドパッキン材料。
- 繊維材料が脆性繊維材料である請求項1、請求項2、請求項3、請求項4のいずれかに記載のグランドパッキン材料。
- 繊維材料が靭性繊維材料である請求項1、請求項2、請求項3、請求項4のいずれかに記載のグランドパッキン材料。
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