JP5531885B2 - 球帯状シール体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
濃度98%の濃硫酸を攪拌しながら、酸化剤として過酸化水素の60%水溶液を加え、これを反応液とする。この反応液を冷却して10℃の温度に保持し、該反応液に粒度30〜80メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末を添加して30分間反応を行う。反応後、吸引濾過して酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を水で10分間撹拌して吸引濾過するという洗浄作業を2回繰り返し、酸処理黒鉛粉末から硫酸分を充分除去する。ついで、硫酸分を充分除去した酸処理黒鉛粉末を110℃の温度に保持した乾燥炉で3時間乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。
補強材には、鉄系としてオーステナイト系のSUS304、SUS310S、SUS316、フェライト系のSUS430などのステンレス鋼線、鉄線(JISG3532)もしくは亜鉛メッキ鋼線(JISG3547)又は銅系として銅−ニッケル合金(白銅)線、銅−ニッケル−亜鉛合金(洋白)線、黄銅線、ベリリウム銅線からなる金属細線を一本又は二本以上を使用して織ったり、編んだりして形成される織組金網又は編組金網が使用される。
被覆層(滑り層)を形成する溶融ふっ素樹脂組成物は、(1)FEP粉末11.5〜45質量%と粒子径が0.01〜1μmのh−BN粉末11.5〜45質量%と界面活性剤0.01〜13.5質量%と残部水とからなる水性ディスパージョン、(2)FEP粉末11.5〜45質量%と粒子径が0.01〜1μmのh−BN粉末11.5〜45質量%と黒鉛粉末0.5〜8質量%と界面活性剤0.01〜13.5質量%と残部水とからなる水性ディスパージョン、(3)FEP粉末11.5〜45質量%と粒子径が0.01〜1μmのh−BN粉末11.5〜45質量%と界面活性剤0.01〜13.5質量%と水溶性有機溶剤0.1〜22.5質量%と残部水とからなる水性ディスパージョン、(4)FEP粉末11.5〜45質量%と粒子径が0.01〜1μmのh−BN粉末11.5〜45質量%と黒鉛粉末0.5〜8質量%と界面活性剤0.01〜13.5質量%と水溶性有機溶剤0.1〜22.5質量%と残部水とからなる水性ディスパージョンの形態で適用される。
<第一の方法> 線径が0.15〜0.32mm、好ましくは0.15〜0.28mmの金属細線を編み機(図示せず)で連続的に編んで得られる円筒状編組金網からなる外層用の補強材15の内部に外層用の耐熱材14を連続的に挿入(図9参照)し、該耐熱材14を挿入した補強材15をその挿入開始端から平滑な円筒状の外周面を有する円筒ローラ16と軸方向に沿って複数個の環状凹溝17をもった円筒状の外周面を有したローラ18(図9及び図10参照)との間の隙間Δ1に供給して該耐熱材14の厚さ方向に加圧(図9、図11、図12、図13及び図14参照)し、さらに別の平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ19及び20間の隙間Δ2に供給(図9及び図15参照)して加圧し、外層用の補強材15の金網の網目に外層用の耐熱材14を密に充填すると共に該外層用の耐熱材14中に外層用の補強材15の一部が該耐熱材14の表面に露出し、その他の部位が埋設するように互いに圧着して、外層用の耐熱材14の表面と外層用の補強材15の表面とを面一に形成すると共に耐熱材14の表面と補強材15の表面とが露出した扁平状の複合シート材21(図16参照)を形成し、これを筒状母材13の外周面を一巻きできる程度の長さに切断する。
金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して網目の目幅が縦4mm、横5mmの円筒状編組金網を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網とし、これを球帯状基体用の補強材とした。球帯状基体用の耐熱材として、密度1.12Mg/m3、厚さ0.38mmの膨張黒鉛シートを使用した。球帯状基体用の耐熱材をうず巻き状に一周分捲回したのち、球帯状基体用の耐熱材の内側に球帯状基体用の補強材を重ね合わせ、うず巻き状に捲回して最外周に球帯状基体用の耐熱材を位置させた筒状母材を作製した。この筒状母材においては、球帯状基体用の耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ球帯状基体用の補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
前記実施例1と同様の構成材料を使用し、実施例1と同様にして筒状母材を作製した。この筒状母材においては、耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
前記実施例1と同様の構成材料を使用し、実施例1と同様にして筒状母材を作製した。この筒状母材においては、耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
前記実施例1と同様の構成材料を使用し、実施例1と同様にして筒状母材を作製した。この筒状母材においては、耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
前記実施例1と同様の構成材料を使用し、実施例1と同様にして筒状母材を作製した。この筒状母材においては、耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
金属細線として線径0.28mmのオーステナイト系ステンレス鋼線(SUS304)を一本使用して網目の目幅が縦4mm、横5mmの円筒状編組金網を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網とし、これを球帯状基体用の補強材とした。球帯状基体用の耐熱材として、密度1.12Mg/m3、厚さ0.38mmの膨張黒鉛シートを使用した。球帯状基体用の耐熱材をうず巻き状に一周分捲回したのち、球帯状基体用の耐熱材の内側に球帯状基体用の補強材を重ね合わせ、うず巻き状に捲回して最外周に球帯状基体用の耐熱材を位置させた筒状母材を作製した。この筒状母材においては、球帯状基体用の耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ球帯状基体用の補強材の幅方向に突出(はみ出し)している。
前記比較例1と同様の材料及び方法により筒状母材を作製した。上記比較例1と同様にして内部に耐熱材を挿入保持した帯状金網を作製し、これを外層用の補強材とした。上記と同様の耐熱材を別途準備し、該耐熱材の一方の表面にPTFEの水性ディスパージョン(PTFE60質量%、界面活性剤5質量%及び水分35質量%)をローラ塗りし、乾燥してPTFEの被覆層をもった耐熱材を形成したのち、これを加熱炉内においてPTFEの融点(327℃)以上の340℃の温度で20分間焼成し、耐熱材の一方の表面に焼成されたPTFEの被覆層を形成した。
前記比較例1と同様の材料及び方法により筒状母材を作製した。上記比較例1と同様にして内部に耐熱材を挿入保持した帯状金網を作製し、これを外層用の補強材とした。
<試験条件>
コイルばねによる押圧力(スプリングセット荷重:面圧):3.2N/mm2
加振振幅:±0.12mm
加振周波数:22Hz
温度(図24に示す凹球面部201の外表面温度):室温(25℃)〜500℃
相手材(図24に示す径拡大部203の材質):SUS304
室温(25℃)から22Hzの加振周波数で±0.12mmの振幅で加振を開始し、加振後10分間で相手材表面(図24に示す凹球面部201の外表面温度)の温度が500℃に到達した時点で当該温度に10分間保持し、ついで20分間かけて室温まで降下するという40分間の温度履歴を1サイクルとして、9サイクル繰返し、降温時の摩擦異常音を測定する。測定サイクルは、1サイクル、3サイクル、6サイクル及び9サイクルで、各サイクルの測定温度は、500℃、400℃、300℃、200℃及び100℃とした。
記号:0 摩擦異常音の発生なし。
記号:0.2 集音パイプで摩擦異常音の発生を確認できる。
記号:1 排気管球面継手の摺動部位から約0.2m離れた位置で摩擦異常音の発
生を確認できる。
記号:1.5 排気管球面継手の摺動部位から約0.5m離れた位置で摩擦異常音の発
生を確認できる。
記号:2 排気管球面継手の摺動部位から約1m離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号:2.5 排気管球面継手の摺動部位から約2m離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号:3 排気管球面継手の摺動部位から約3m離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号:3.5 排気管球面継手の摺動部位から約5m離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号:4 排気管球面継手の摺動部位から約10m離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
記号:4.5 排気管球面継手の摺動部位から約15m離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
記号:5 排気管球面継手の摺動部位から約20m離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
以上の判定レベルの総合判定において、記号:0から記号:2.5までを摩擦異常音の発生なし(OK)と判定し、記号3から記号5までを摩擦異常音の発生あり(NG)とした。
<試験条件>
コイルばねによる押圧力(スプリングセットフォース):980N
加振角度:±2.5°
加振周波数(揺動速度):5Hz
温度(図24に示す凹球面部201の外表面温度):室温(25℃)〜500℃)
揺動回数:100万回
相手材(図24に示す径拡大部203の材質):SUS304
室温(25℃)において5Hzの加振周波数で±2.5°の揺動運動を継続しながら温度を500℃まで昇温し、その温度を保持した状態で揺動運動を継続し、揺動回数が100万回に到達した時点でのガス漏れ量を測定した。
図24に示す排気管球面継手の一方の上流側排気管100の開口部を閉塞し、他方の下流側排気管200側から、0.049MPa(0.5kgf/cm2)の圧力で乾燥空気を流入し、継手部分(球帯状シール体39の面45と径拡大部203との摺接部、球帯状シール体39の円筒内面33と上流側排気管100の管端部101との嵌合部及び環状端面35と上流側排気管100に立設されたフランジ102との当接部)からのガス漏れ量を流量計にて、(1)試験初期(試験開始前)、(2)揺動回数25万回後、(3)揺動回数50万回後及び(4)揺動回数100万回後の4回測定した。
5 補強材
6 耐熱材
12 重合体
13 筒状母材
23 外層形成部材
24 予備円筒成形体
31 金型
33 円筒内面
34 部分凸球面状面
35 大径側の環状端面
36 小径側の環状端面
37 球帯状基体
38 外層
39 球帯状シール体
40 滑り層
42 外層中間層面
46 基層
Claims (6)
- 円筒内面、部分凸球面状面並びに部分凸球面状面の大径側及び小径側の環状端面によって規定された球帯状基体と、この球帯状基体の部分凸球面状面に一体的に形成された外層とを備えており、球帯状基体は、金網からなる補強材と、補強材の金網の網目を充填し、かつこの補強材と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材とを具備しており、外層は、金網からなると共に圧縮された補強材及びこの補強材の金網の網目を充填し、かつ当該補強材に密に圧着されていると共に当該補強材の表面と共に外層中間層面を形成する表面を有して圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材を含み、かつ部分凸球面状面に一体的に形成された基層と、該外層中間層面で基層に一体的に被着形成されていると共に少なくとも溶融ふっ素樹脂を含んだ溶融ふっ素樹脂組成物からなる焼成滑り層とを具備しており、外部に露出する外層の表面は、焼成滑り層の平滑な面からなっており、溶融ふっ素樹脂組成物は、六方晶窒化硼素23〜75質量%と溶融ふっ素樹脂23〜75質量%とを含有しており、溶融ふっ素樹脂は、380℃における溶融粘度が1×10 3 〜1×10 4 Pa・s(ポアズ)であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなっていることを特徴とする球帯状シール体。
- 外層における補強材と耐熱材とで形成された基層の外層中間層面の表面は、算術平均粗さRaで5〜30μmをもって形成されている請求項1に記載の球帯状シール体。
- 溶融ふっ素樹脂組成物は、黒鉛を16質量%以下の割合で含有する請求項1又は2に記載の球帯状シール体。
- 円筒内面、部分凸球面状面並びに部分凸球面状面の大径側及び小径側の環状端面によって規定される球帯状基体と、この球帯状基体の部分凸球面状面に一体的に形成された外層とを備えている球帯状シール体の製造方法であって、
(a)密度がαMg/m 3 の膨張黒鉛シートからなる球帯状基体用の耐熱材を準備する工程と、
(b)金属細線を織ったり編んだりして得られる金網からなる球帯状基体用の補強材を準備し、この球帯状基体用の補強材を前記球帯状基体用の耐熱材に重ね合わせて重合体を形成した後、この重合体を円筒状に捲回して筒状母材を形成する工程と、
(c)金属細線を織ったり編んだりして得られる金網からなる外層用の補強材の二つの層間に、密度が0.3α〜0.6αMg/m 3 の膨張黒鉛シートからなる外層用の耐熱材を挿入し、当該外層用の耐熱材を挿入した外層用の補強材を当該補強材の厚さ方向に加圧し、外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材を密に充填すると共に該外層用の耐熱材中に外層用の補強材が一部を露出させて埋設するように互いに圧着して、外層用の耐熱材と外層用の補強材とが圧縮されていると共に外層用の耐熱材の表面と外層用の補強材の表面とが面一となっている表面を有した扁平状の複合シート材を形成する工程と、
(d)溶融ふっ素樹脂粉末と六方晶窒化硼素粉末と界面活性剤と水とを含有する溶融ふっ素樹脂組成物の水性ディスパージョンを準備する工程と、
(e)複合シート材の外層用の耐熱材の表面と外層用の補強材の表面とが互いに面一とされた表面に、該水性ディスパージョンを適用して、当該水性ディスパージョンを乾燥させて該溶融ふっ素樹脂組成物の被覆層を当該表面に形成する工程と、
(f)該複合シートの表面に形成された溶融ふっ素樹脂組成物の被覆層を溶融ふっ素樹脂の融点以上の温度で焼成し、該複合シートの一方の表面に溶融ふっ素樹脂組成物の焼成被覆層を備えた扁平状の外層形成部材を形成する工程と、
(g)前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材をその焼成被覆層を外側にして捲回し、予備円筒成形体を形成する工程と、
(h)該予備円筒成形体を金型のコア外周面に挿入し、該コアを金型内に配置すると共に該金型内において予備円筒成形体をコア軸方向に圧縮成形する工程と、
を具備しており、溶融ふっ素樹脂組成物の水性ディスパージョンは、溶融ふっ素樹脂粉末11.5〜45質量%と六方晶窒化硼素粉末11.5〜45質量%と界面活性剤0.01〜13.5質量%と水25〜45質量%とを含んでおり、溶融ふっ素樹脂粉末は、380℃における溶融粘度が1×10 3 〜1×10 4 Pa・s(ポアズ)であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)粉末からなっており、球帯状基体は、膨張黒鉛を含む球帯状基体用の耐熱材と金網からなる球帯状基体用の補強材とが互いに圧縮され、互いに絡み合って構造的一体性を有するように構成されており、外層は、金網からなると共に圧縮された補強材及びこの補強材の金網の網目を充填し、かつ当該補強材に密に圧着されていると共に当該補強材が点在した補強材の表面と面一であって当該表面と共に外層中間層面を形成する表面を有して圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材を含んでおり、かつ部分凸球面状面に一体的に形成された基層と、該外層中間層面で基層に一体に被着形成されていると共に溶融ふっ素樹脂組成物の焼成された焼成滑り層とを具備しており、外部に露出する外層の表面は、焼成滑り層の平滑な面からなっており、溶融ふっ素樹脂組成物は、六方晶窒化硼素23〜75質量%と溶融ふっ素樹脂23〜75質量%とを含有しており、溶融ふっ素樹脂は、380℃における溶融粘度が1×10 3 〜1×10 4 Pa・s(ポアズ)であるテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなっていることを特徴とする球帯状シール体の製造方法。 - 球帯状基体用の耐熱材の密度αは、1.0〜1.5Mg/m 3 である請求項4に記載の球帯状シール体の製造方法。
- 溶融ふっ素樹脂組成物の水性ディスパージョンは、黒鉛粉末を0.5〜8質量%の割合で含有する請求項4又は5に記載の球帯状シール体の製造方法。
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