JP6725303B2

JP6725303B2 - パッキン

Info

Publication number: JP6725303B2
Application number: JP2016082080A
Authority: JP
Inventors: 誠一人見; 剛 ▲高▼田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: JP2017190850A

Description

本発明は、パッキンに関する。

従来、例えば特許文献１に示すようなポリオレフィン（ＰＯ）系樹脂を含む管等の熱可塑性樹脂管としては、耐震性、柔軟性、耐蝕性を有することから、ガス管、用水管、排水管等に広く使用されているものが知られている。そのような熱可塑性樹脂管では、金属製の締結フランジを備え、管軸方向の一方の端面に接続フランジを有する樹脂製の接続管同士をそれぞれの接続フランジ間に挟持させて密閉接続するためのパッキンを有している。接続管同士の間で対向する面に当接して配置可能とされ、接続管の内部を通る媒体（以下、単に媒体という）が通過可能な孔部が形成されたパッキン本体は、一方の端面に当接して配置可能とされ、前記接続管の内部を通る媒体が通過可能な孔部が形成された薄板状をなしている。

特開２００１−３５５７６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のパイプ、取付部品、または成形品同士を、例えば６０℃に達するような高温下においてパッキンを介して締め付けて接合すると、締め付け圧によって樹脂製の接続フランジの端面や側面およびパッキンが変形する場合があることが分かった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、例えば高温下で使用しても変形抑制可能であるパッキンを提供する。

本発明に係るパッキンは、金属製の締結フランジを備え、管軸方向の一方の端面に接続フランジを有する樹脂製の接続管同士をそれぞれの前記接続フランジ間に挟持させて密閉接続するためのパッキンであって、前記一方の端面に当接して配置可能とされ、前記接続管の内部を通る媒体が通過可能な孔部が形成された薄板状のパッキン本体と、前記パッキン本体の外周縁の全周から前記パッキン本体の厚み方向の両側に延出し、前記接続フランジの外周面に当接される外縁補強壁と、を備え、前記外縁補強壁の内周面で前記パッキン本体の前記厚み方向の両側に、前記パッキン本体の径方向中心に向かって突出する第一封止リブが全周にわたって設けられ、前記パッキン本体における前記孔部と前記外縁補強壁との間に前記パッキン本体の厚み方向に突出する２つの第二封止リブが全周にわたって設けられている。

上述の構成によれば、外縁補強壁が接続フランジの外周面の全周にわたって当接することで、パッキン本体が径方向外側で支持され、これによってパッキン本体及びこのパッキンによって補強されるので、高温下での締め付けや冷熱の繰り返しが発生しても変形抑制可能となる。これにより、パッキン本体と接続フランジとの隙間が生じることがない。
また、上述の構成では、第一封止リブ及び第二封止リブが接続フランジの端面を押圧するので、接続管の媒体の流通部分の全周にわたってさらに強く封止されるため、媒体の漏れ防止機能が高まる。

上述のパッキンでは、前記パッキン本体の厚み寸法が２ｍｍよりも大きく、且つ前記外縁補強壁の厚み寸法が１ｍｍ以上であることが好ましい。

上述の構成によれば、パッキン本体の強度が得られるので、冷熱の繰り返しが発生してもより確実にパッキンにより変形抑制可能となる。

上述のパッキンでは、前記パッキン本体及び前記外縁補強壁のＪＩＳＫ６２５３：１９９７に準拠して測定される硬さが５０以上９０以下であることが好ましい。

上述の構成によれば、パッキンの全体の硬さが得られるので、パッキンの変形抑制機能がさらに高まる。
上述のパッキンでは、前記パッキン本体及び前記外縁補強壁の圧縮永久歪が０％以上７０％以下であることが好ましい。

上述の構成によれば、パッキンの全体の耐水圧性能が得られるので、媒体が水等である場合に媒体の漏れ防止機能がさらに高まる。

本発明に係るパッキンによれば、例えば高温下で使用しても変形を抑制することができる。

本発明を適用した第一実施形態のパッキンを用いて接合される接続管及びパッキンの構成をそれぞれ分解して示した断面図である。本発明を適用した第一実施形態のパッキンを用いて接合された接続管及びパッキンの構成を示した断面図である。本発明を適用した第一実施形態のパッキンの図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で矢視した断面図である。本発明を適用した第二実施形態のパッキンの図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線で矢視した断面図である。本発明を適用した第二実施形態のパッキンを用いて接合された接続管及びパッキンの構成を示した断面図である。

以下、本発明を適用したパッキンの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

（第一実施形態）
図１及び図２に示すように、第一実施形態のパッキン１Ａは、管軸方向Ｊの一方の端面１０ｐに接続フランジ１４を有する樹脂製の接続管１０Ａ，１０Ｂを密閉接続するために用いられるパッキンであって、端面１０ｐに当接して配置可能とされ、接続管１０Ａ，１０Ｂの中空部（内部）Ｓを通る媒体が通過可能な孔部６が形成された薄板状のパッキン本体２と、パッキン本体２の外周縁２ｅの全周からパッキン本体２の厚み方向Ｔの両側に延出し、接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４の外周面１４ｒに当接される外縁補強壁４と、を備えている。

接続管１０Ａ，１０Ｂは、接続対象の所謂フランジ管であって、管本体１２と、管本体１２の端部１２ａ，１２ｂから管本体１２の周方向外側に拡がる接続フランジ１４と、を備えている。接続管１０Ａ，１０Ｂの管軸方向Ｊにおいて管本体１２と接続フランジ１４との間には、管本体１２から接続フランジ１４へ向かうに従い厚み寸法が増大する厚肉部１６が設けられている。

管本体１２、厚肉部１６及び接続フランジ１４は、不図示の多層構造を有している。
該多層構造は、内層と、中間層と、外層と、接着層と、ガスバリア層が接続管１０Ａ，１０Ｂの内側から外側に向って積層されることで、構成されている。
内層は、接続管１０Ａ，１０Ｂ内を流通するガス等の媒体（即ち、流体）が接する管状の層である。内層の材料としては、例えばポリオレフィン系樹脂が挙げられる。
中間層は、例えばポリオレフィン系樹脂と、ガラス繊維と、相溶化剤と、を含み、ポリオレフィン系樹脂とガラス繊維と相溶化剤とを含むポリオレフィン系樹脂組成物を用いた成形体である。
外層の材料としては、例えばポリオレフィン系樹脂が挙げられる。

接着層は、外層とガスバリア層とを良好に接着するために設けられている。接着層の材料としては、例えばゴム系ホットメルト接着剤、変性ポリエチレン及び変性ポリプロピレン等が挙げられる。
ガスバリア層は、外部環境に晒され、該外部環境から内層と、中間層及び外層を保護するために設けられている。ガスバリア層の材料としては、例えばポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン樹脂及びポリアクリロニトリル等が挙げられる。
なお、上述の内層、中間層、外層、接着層、ガスバリア層の材料や厚み寸法（即ち、接続管１０Ａ，１０Ｂの径方向の寸法）は、各層が接続管１０Ａ，１０Ｂの径方向において隣接する物質及びその物質との相互作用等を勘案して、適宜選択されることが好ましい。

接続管１０Ａ，１０Ｂの厚肉部１６には、接続管１０Ａ，１０Ｂ同士を接続するためのステンレス（ＳＵＳ）等の金属製の締結フランジ２０Ａ，２０Ｂが外嵌されている。また、締結フランジ２０Ａ，２０Ｂは、接続管１０Ａ，１０Ｂの管本体１２側から接続フランジ１４に当接するように配置されている。
締結フランジ２０Ａ，２０Ｂの径寸法は、少なくとも接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４の径寸法よりも大きい。これにより、締結フランジ２０Ａ，２０Ｂにおいて接続フランジ１４からはみ出ている部分に、フランジ接合用のボルト２２の軸部２４を挿通させるための挿通孔２８が形成されている。挿通孔２８は、締結フランジ２０Ａ，２０Ｂの周方向において、少なくとも四個形成されており、六個又は八個形成されていることが好ましい。

パッキン１Ａのパッキン本体２における孔部６と外縁補強壁４との間にパッキン本体２の厚み方向Ｔに突出する第二封止リブ（封止リブ）７が全周にわたって設けられている。接続管１０Ａ，１０Ｂの端面１０ｐを確実に押圧し、接続管１０Ａ，１０Ｂの媒体の流通部分を全周にわたってより強く封止する目的から、第二封止リブ７は、パッキン１Ａの周方向において二つ設けられている。

ＪＩＳＫ６２５３：１９９７準拠のタイプＡデュロメータで測定されるパッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さは、５０以上９０以下であることが好ましい。パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さが５０より低いと、外縁補強壁４の補強機能が低下し、パッキン本体２及び外縁補強壁４の変形が抑制されない。一方、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さが９０より高いと、パッキン１Ａが硬すぎて中空部Ｓ及び孔部６の密閉性がなくなり、媒体の漏れを防止することができない。
また、７０±１℃条件下でＪＩＳＫ６２６２：２０１３に準拠して測定されるパッキン本体２及び外縁補強壁４の圧縮永久歪が０％以上７０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、パッキン１Ａのパッキン本体２の厚み寸法ｔ２は、２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、外縁補強壁４の厚み寸法ｔ４は、１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。パッキン本体２の厚み寸法ｔ２が２ｍｍより小さいと、パッキン１Ａの変形抑制機能がやや低下し、パッキン１Ａの変形により隙間が生じた際に媒体が隙間から漏れる虞がある。

パッキン１Ａは、射出成形又は圧縮成形によって製造された成形体である。上述の構成及び特性を有するパッキン１Ａの材料としては、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が好適であるが、ゴム弾性を有するもの、或いはウレタン系エラストマー、アミド系エラストマーやテフロン（登録商標）系エラストマーであってもよい。

上述の構成において、図１に示すように、締結フランジ２０Ａのボルト孔２８に管本体１２側からボルト２２の軸部２４を挿入し、締結フランジ２０Ｂ側から突出したボルト２２の軸部２４にナット３０を嵌め込む。この際、接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４の外周面１４ｒの全周にわたって外縁補強壁４が当接される。これにより、図２に示すように、接続管１０Ａ，１０Ｂがフランジ接合された状態となっている。

図２に示すように、接続管１０Ａ，１０Ｂがフランジ接合された状態では、接続フランジ１４の外周面１４ｒの少なくとも端面１０ｐ側が外縁補強壁４によって被覆されている。このようにパッキン本体２の板面方向Ｐにおいて外縁補強壁４で係止されていることから、パッキン１Ａは外縁補強壁４によって補強されている。
また、接続管１０Ａ，１０Ｂがフランジ接合された状態では、パッキン１Ａの第二封止リブ７が接続管１０Ａ，１０Ｂの管軸方向Ｌ及びパッキン本体２の厚み方向Ｔに押し潰されている。これにより、第二封止リブ７の形成位置では、第二封止リブ７と接続管１０Ａ，１０Ｂの端面１０ｐとが互いに強く押圧し合っており、中空部Ｓ及び孔部６は密閉されている。

以上説明した第一実施形態のパッキン１Ａによれば、上述のように外縁補強壁４が接続フランジ１４の外周面１４ｒの全周にわたって当接することで、パッキン本体２が径方向外側で支持され、これによってパッキン本体２が補強されるので、高温下での締め付けや冷熱の繰り返しが発生してもパッキン１Ａの変形を抑制することができる。これにより、パッキン本体２と接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４との隙間が生じることもなく、中空部Ｓ及び孔部６の密閉性を保つことができる。

また、第一実施形態のパッキン１Ａによれば、外縁補強壁４の厚み寸法ｔ４が１ｍｍ以上であるため、外縁補強壁４の強度が確保され、パッキン本体２の変形が抑制される。これにより、パッキン本体２の板面方向Ｐにおける外縁補強壁４の係止力を確実に保持し、パッキン１Ａの変形抑制機能をより一層高くすることができる。

また、第一実施形態のパッキン１Ａによれば、パッキン本体２における孔部６と外縁補強壁４との間にパッキン本体２の厚み方向Ｔに突出する第二封止リブ７が全周にわたって設けられているので、第二封止リブ７と接続管１０Ａ，１０Ｂの端面１０ｐ（即ち、接続フランジ１４の端面）とを互いに強く押圧させ、接続管１０Ａ，１０Ｂの媒体の流通部分が全周にわたってさらに強く封止することができる。

また、第一実施形態のパッキン１Ａによれば、パッキン本体２の厚み寸法ｔ２が２ｍｍ以上であるため、パッキン本体２の強度が確保され、例えば０℃に達するような低温下或いは６０℃に達するような高温下や、冷熱の繰り返し及び環境の激しい温度変化等が発生しても、より確実にパッキン本体２の変形を抑制することができ、媒体が水等である場合には、パッキン１Ａにおける媒体の漏れ防止機能をさらに高くすることができる。

また、第一実施形態のパッキン１Ａによれば、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さが５０以上９０以下であるため、パッキン１Ａの硬さが確保され、パッキンの変形抑制機能をさらに高くすることができる。
さらに、第一実施形態のパッキン１Ａによれば、パッキン本体２及び外縁補強壁４の圧縮永久歪が０％以上７０％以下であるため、パッキン１Ａの全体の耐水圧性能を高めることができる。

（第二実施形態）
次いで、第二実施形態のパッキン１Ｂについて説明する。なお、パッキン１Ｂの構成要素において、第一実施形態のパッキン１Ａの構成要素と同一のものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、第二実施形態のパッキン１Ｂでは、外縁補強壁４におけるパッキン本体２側の内面（内周面）４ｎの全周にわたって第一封止リブ５が設けられている。従って、図５に示すように、接続管１０Ａ，１０Ｂがフランジ接合された状態では、パッキン１Ｂの第一封止リブ５がパッキン本体２の板面方向Ｐに押し潰されている。これにより、第一封止リブ５の形成位置では、第一封止リブ５と接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４の外周面１４ｒとが互いに強く押圧し合っており、中空部Ｓ及び孔部６は密閉されている。

上述のように、第二実施形態のパッキン１Ｂによれば、第一封止リブ５と接続管１０Ａ，１０Ｂの接続フランジ１４の外周面１４ｒと互いに強く押圧させ、外周面１４ｒの全周にわたってより強く封止することができる。これにより、パッキン１Ｂにおける媒体の漏れ防止機能をより一層高くすることができる。

（他の実施形態）
第一、第二の実施形態においては、外縁補強壁４がパッキン本体２の外周縁２ｅに設けられていたが、板面方向Ｐにおいてパッキン本体２の外周縁２ｅが締結フランジ２０Ａ，２０Ｂの外周縁まで延設され、このようなパッキン１Ｃの孔部６から外周縁２ｅの間のパッキン本体２から外縁補強壁４が厚み方向Ｔの両側に突出するよう設けられていてもよい。この場合、延設されたパッキン本体２にはボルト２２の軸部２４を挿通させるための挿通孔が形成される。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

次いで、上述した本発明を適用した実施形態のパッキン１Ａ，１Ｂのパッキン本体２の厚み寸法ｔ２の効果及び外縁補強壁４の効果を裏付けるために行った実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
図４（ａ），（ｂ）に示した第二実施形態のパッキン１Ｂ及び図５に示す接続構造を形成した。パッキン１Ｂの材料は、ＰＵ系とした。パッキン本体２の中空部Ｓの口径は１００ｍｍとし、外縁補強壁４の孔部６の口径も１００ｍｍとした。パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さは、ＪＩＳＫ６２５３：１９９７準拠のタイプＡデュロメータで７５であった。パッキン本体２及び外縁補強壁４の圧縮永久歪みは６５％とし、パッキン本体２の厚み寸法ｔ２は、２ｍｍとした。
上述の接続構造を０℃から６０℃の環境下で冷熱繰り返した後、水圧試験を行った。この水圧試験では、一時間ごとの冷熱の繰り返しとし、水圧は４．０ＭＰａ×５分とし、２０００回行った。媒体を水としたときの漏水有無を調べた結果、合格であった。

（実施例２）
実施例１において、パッキン１Ｂの材料をＳＢＲとし、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さを５０に変更し、圧縮永久歪みを６５％に変更し、パッキン本体２の厚み寸法ｔ２を５ｍｍに変更すること以外は、実施例１と同様にして、第二実施形態のパッキン１Ｂ及び接続構造を形成した。
実施例１と同じ条件で漏水有無を調べた結果、合格であった。
また、接続フランジ１４に変形は見られなかった。

（実施例３）
実施例２において、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さを５５に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、第二実施形態のパッキン１Ｂ及び接続構造を形成した。
実施例１と同じ条件で漏水有無を調べた結果、合格であった。
また、接続フランジ１４に変形は見られなかった。

（実施例４）
実施例２において、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さを６０に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、第二実施形態のパッキン１Ｂ及び接続構造を形成した。
実施例１と同じ条件で漏水有無を調べた結果、合格であった。
また、接続フランジ１４に変形は見られなかった。

（実施例５）
実施例１において、パッキン１Ｂの材料をＥＰＤＭとし、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さを５５に変更し、圧縮永久歪みを４０％に変更し、パッキン本体２の厚み寸法ｔ２を５ｍｍに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、第二実施形態のパッキン１Ｂ及び接続構造を形成した。
実施例１と同じ条件で漏水有無を調べた結果、合格であった。
また、接続フランジ１４に変形は見られなかった。

（比較例１）
実施例１において、パッキン本体２の外周縁２ｅに外縁補強壁４を設けないこと以外は、実施例１と同様にして、第二実施形態のパッキン１Ｂ及び接続構造を形成した。
また、実施例１と同じ条件で漏水有無を調べた結果、水が漏れず、合格であったが、接続フランジ１４に変形が見られた。

上述の実施例１から実施例５及び比較例１の条件及び試験結果を表１にまとめて示す。なお、表１の形状の項目において、「縁有り」はパッキン本体２の外周縁２ｅの全周にわたって外縁補強壁４が設けられていることを示し、「縁無し」はパッキン本体２に外縁補強壁４が設けられていないことを示す。

表１に示す条件及び試験結果からもわかるように、パッキン本体２及び外縁補強壁４の硬さ及び圧縮永久歪みを適切に設定することで、パッキン１Ｂの変形抑制機能及び、特に漏れ防止能力を高めることができる。特に、パッキン本体２及び外縁補強壁４の圧縮永久歪みを７０％以下とし、パッキン本体２の厚み寸法ｔ２を２ｍｍ以上にすると、パッキン１Ｂに充分な耐水性能を付与し、漏れ防止能力をより確実に高くすることができる。

１Ａ，１Ｂ…パッキン、２…パッキン本体、４…外縁補強壁、５…第一封止リブ、６…孔部、７…第二封止リブ（封止リブ）、１０Ａ，１０Ｂ…接続管、１０ｐ…端面、１４…接続フランジ、１４ｒ…外周面、２０Ａ，２０Ｂ…締結フランジ

Claims

金属製の締結フランジを備え、管軸方向の一方の端面に接続フランジを有する樹脂製の接続管同士をそれぞれの前記接続フランジ間に挟持させて密閉接続するためのパッキンであって、
前記一方の端面に当接して配置可能とされ、前記接続管の内部を通る媒体が通過可能な孔部が形成された薄板状のパッキン本体と、
前記パッキン本体の外周縁の全周から前記パッキン本体の厚み方向の両側に延出し、前記接続フランジの外周面に当接される外縁補強壁と、
を備え、
前記外縁補強壁の内周面で前記パッキン本体の前記厚み方向の両側に、前記パッキン本体の径方向中心に向かって突出する第一封止リブが全周にわたって設けられ、
前記パッキン本体における前記孔部と前記外縁補強壁との間に前記パッキン本体の厚み方向に突出する２つの第二封止リブが全周にわたって設けられている、
パッキン。
前記パッキン本体の厚み寸法が２ｍｍよりも大きく、且つ前記外縁補強壁の厚み寸法が１ｍｍ以上である、
請求項１に記載のパッキン。
前記パッキン本体及び前記外縁補強壁のＪＩＳＫ６２５３：１９９７に準拠して測定される硬さが５０以上９０以下である、
請求項１又は２に記載のパッキン。
前記パッキン本体及び前記外縁補強壁の圧縮永久歪が０％以上７０％以下である、
請求項１から３の何れか一項に記載のパッキン。