JP3971060B2

JP3971060B2 - グランドパッキン

Info

Publication number: JP3971060B2
Application number: JP20430999A
Authority: JP
Inventors: 直也九澤; 勝美渡辺
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2019-07-19
Also published as: JP2001032944A

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等の用途に使用されるグランドパッキンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バルブステムあるいは回転軸（以下、軸と称する）からの漏れを防止するために使用するパッキンとしては、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うかした、いわゆる編組パッキンが多く使用されている。
【０００３】
上記編組パッキンは、耐熱性・耐薬品性・耐摩耗性等が優れているために現在でも広く使用されているが、近時、環境問題に対する意識の高まり等から微少な漏れも問題とされるようになり、シール性の良い膨張黒鉛を主原料として用いるパッキン（以下、膨張黒鉛系パッキンと称する）が使用されるようになってきている。
【０００４】
前記膨張黒鉛系パッキンには種々のタイプがあるが、最も一般的なものは、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材を成形用金型内に渦巻き状または同心円状に配置した後、これを縦方向に圧縮成形加工して得られたリング状グランドパッキンである。
【０００５】
また、別の構造の膨張黒鉛系パッキンとして、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材の周囲を補強繊維で袋編みするなどの方法で、膨張黒鉛と補強繊維とを複合させた編み糸を作り、これを八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組して紐状体を構成することで、様々な軸径に合わせて所定の長さに切断して使用できるような編組タイプも最近使われている。
【０００６】
そして、上記タイプの膨張黒鉛系編組パッキンの場合、パッキンを装着するスタフィングボックスの大きさに合わせて、種々の寸法の紐が用意されているが、寸法の大きなものは、中芯部材の周囲を膨張黒鉛と補強繊維とを複合させた編み糸で袋編みする方法で製造されるものが多用されている。
【０００７】
上記中芯部材としては、膨張黒鉛と補強繊維からなる編み糸を束ねたものや編組したもの、あるいは無機繊維や有機繊維を束ねたものや編組したものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記中芯部材は弾力性がないことから、中芯部材と編み糸との間に隙間が生じ易く、パッキンのシール性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、膨張黒鉛系パッキンからの漏れを有効に防止でき、製造が容易で安価に製造できる膨張黒鉛系パッキンを提供することにある。
【００１０】
【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、中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組するグランドパッキンにおいて、前記中芯部材がフィブリル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材が８０重量％以上を含む混練物を押し出し加工して得た棒状成形物よりなることを要旨としている。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記充填材として鱗状黒鉛が４０〜７０重量％含まれることを要旨としている。
【００１３】
請求項３の発明は、フィブリル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材が８０重量％以上含む混練物を押し出し加工して得た棒状成形物よりなる中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、紐状としたものをリング状に加圧成形加工したことを要旨としている。
【００１４】
本発明の中芯部材を用いたグランドパッキンにおいて、繊維としてフィブリル化したアラミド繊維を用い、ゴム、充填材を上記範囲にすることにより、２００℃以上の高温で使用する場合でも、その他の繊維を使用した時と比較して、中芯部材と編み糸の間に隙間が発生しなくなり、加熱後のシール性が低下するということもなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な実施の形態としては、例えば図１に示すように、中芯部材１は、繊維、ゴム、充填材等で構成される。さらに好ましい実施の形態としては、フィブリル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、鱗状黒鉛が４０〜７０重量％、その他の充填材が４０〜１０重量％以上含まれる混練物を押し出し加工して得た棒状成形物からなる中芯部材１の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸２を複数本用いて編組して紐状グランドパッキン３を構成する。
【００１６】
ここで用いる繊維としてはフィブリル化したアラミド繊維以外に、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、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、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有機繊維を用いることができる。
【００１７】
ゴムとしては、、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、フッ素ゴム、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、イソプレンゴム等がある。
【００１８】
充填材としては、鱗状黒鉛のほかに、土状黒鉛、膨張黒鉛、バーミキュライト、タルク、マイカ等がある。
なお、製造性を向上させるために、クマロン樹脂、フェノールペンテル樹脂、石油系炭化水素、ロジン誘導体、ポリエチレングリコール、水ガラス等の粘着付与剤を添加することも有効である。
【００１９】
本発明者等は、中芯部材を用いた膨張黒鉛系編組パッキンの性能を更に改善するために検討を行った結果、中芯部材に含まれるフィブリル化したアラミド繊維の量を２〜６重量％、ゴムを３〜１０重量％、充填材を８０重量％以上にすることで、加熱時のシール性が向上することを見いだした。これは、中芯部材の応力緩和が、中芯部材と編み糸の熱膨張係数の違いによる応力の発生およびゴム材料の硬化劣化に起因していることを解明し、常温および加熱後のシール性ならびに製造性の良い配合比率を決定した。
【００２０】
この時、押し出し機による押し出し性を上げるために、パッキンの潤滑剤としての効果もあるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の粘着付与剤を用いることも効果的であるが、押し出し条件等を調整することによってこのような添加剤を使用しなくても十分成形可能である。
【００２１】
さらに、上記充填材の中に鱗状黒鉛を４０〜７０重量％含めると、鱗状黒鉛の持つ流動性のために中芯部材の押し出し加工が容易になり製造性が向上するとともに、鱗状黒鉛の弾力性のためにパッキンの圧縮・復元性が良好となる効果がある。ここで鱗状黒鉛が４０重量％以下では上記の効果が発揮されず、鱗状黒鉛が７０重量％以上になると、逆に押し出し加工が非常に困難になり、最悪の場合中芯材料が成形できないという問題も見られた。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２３】
〔実施例１〕
まず、図１に示すように、下記表１の実施例１の配合に従って、フィブリル化したアラミド繊維（日本アラミド社製トワロン１０９５）、溶剤で膨潤させたゴム（三井石油化学社製＃１０７０Ｈ）、鱗状黒鉛粉末（中越黒鉛社製ＣＰＢ６）、土状黒鉛粉末（日本黒鉛工業社製Ｐ＃Ｓ）、ポリエチレングリコール（三洋化成社製Ｎｏ．４００）を混練し、棒状に押し出した後溶剤を乾燥させた棒状成形物からなる中芯部材１を作り、その周りを厚さ０．６ｍｍ、密度１．０ｇ／ｃｍ³の膨張黒鉛製シートを５．２ｍｍ幅にスリットし、その周囲を線径０．０８ｍｍのステンレス線で袋編みしたものを編み糸２とし、この編み糸２を１６本用いて中芯部材１の外周を袋編みして紐状体３とする。
そして、図２に示すように、上記紐状体３を所定の寸法で切断してリング状に加圧成形することでリング状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッキン４を得た。
【００２４】
〔実施例２〕
表１の実施例２の配合に従って、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リング状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッキン４を得た。
【００２５】
〔実施例３〕
表１の実施例３の配合に従って、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リング状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッキン４を得た。
【００２６】
〔比較例１〕
表１の比較例１の配合に従って、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リング状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッキン４を得た。
【００２７】
〔比較例２〕
表１の比較例２の配合に従って、中芯部材１を作り、実施例１と同様に製造し、リング状（内径２６ｍｍ、外径４２ｍｍ、高さ８ｍｍ）のグランドパッキン４を得た。
【００２８】
上記実施例１〜３および比較例１，２のリング状グランドパッキンＰを図３に示すシール試験機（ステム径２６ｍｍ、スタフィングボックス内径４２ｍｍ、スタフィングボックス深さ１５０ｍｍ）にそれぞれ７リングを装着して面圧３００ｋｇｆ／ｃｍ²で締め付け、その状態で圧力２０ｋｇｆ／ｃｍ²のＮ₂ガスを負荷したときの漏洩量を測定した。そして、この試験機を３００℃で１６時間加熱し、常温まで放冷した後、再度２０ｋｇｆ／ｃｍ²のＮ₂ガスを負荷したときの漏洩量を測定した。なお、図３において、５は試験機本体、６は軸（ステム）、７はパッキン押さえ、８は締め付けボルト、９はランタンリング、１０はガス加圧口、１１はガス出口である。
【００２９】
常温時および加熱後における漏洩量の変化を下記表２に示す。
表２に示す如く、本発明による実施例１〜３で得られた膨張黒鉛系パッキンは、比較例１，２の膨張黒鉛系パッキンに比べて常温時、加熱後ともにシール性が優れていることが確認された。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、従来の膨張黒鉛系編組パッキンと比較して、更に良好なシール性を保持することができる膨張黒鉛系グランドパッキンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紐状グランドパッキンの実施例の断面斜視図である。
【図２】本発明のリング状グランドパッキンの実施例の断面斜視図である。
【図３】シール試験機の断面図である。
【符号の説明】
１中芯部材
２膨張黒鉛製編み糸
３本発明の紐状グランドパッキン
４本発明のリング状グランドパッキン
Ｐ供試用グランドパッキン
５試験機本体
６軸（ステム）
７パッキン押さえ
８締め付けボルト
９ランタンリング
１０ガス加圧口
１１ガス出口

Claims

中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組するグランドパッキンにおいて、前記中芯部材がフィブリル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材が８０重量％以上を含む混練物を押し出し加工して得た棒状成形物よりなることを特徴とするグランドパッキン。
上記充填材として鱗状黒鉛が４０〜７０重量％含まれている請求項１に記載のグランドパッキン。
フィブリル化したアラミド繊維が２〜６重量％、ゴムが３〜１０重量％、充填材が８０重量％以上含む混練物を押し出し加工して得た棒状成形物よりなる中芯部材の周りを、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、紐状としたものをリング状に加圧成形加工したことを特徴とするグランドパッキン。