JPH01224571A - うず巻形ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、断面波形状の金属帯板と帯状のフィラー材と
を互いに重ね合せた状態で複数回うず巻状に巻回してな
り、例えば自動車用排気管の管接続部において、各端管
に形成されたフランジ間ｉこ挟持されることにより管内
外をシールするのに用いられる等、水、油、蒸気等の流
体を封止する各種配管継手に適用されるうず巻形ガスケ
ットに関するものである。

［従来の技術］ 従来におけるこの種のうず巻形ガスケットは、断面波形
状の金属帯板とアスベスト繊維とを重ねて捲回したもの
が一般的であった。

すなわち、上記アスベスト繊維は他の無機繊維に比べて
紙に抄造し易く、形態保持力に優れたフィラーとなるた
め、これを用いたうず巻き形ガスケットは機械的物性、
柔軟性、復元性においてきわめて優れたものとなり、良
好な耐熱性、シール性を備えるものとして広（用いられ
ていたのである。

ところが近時、上記アスベスト繊維は、取扱い時に発生
する多量の粉塵を吸うことによって肺がんを起こしたり
、前記粉塵が皮膚等に沈着するアスベスト病を起こす原
因となるものであることが判明し、その使用が控えられ
るようになっている。

このため、上記アスベスト繊維以外の無機繊維を基材と
するフィラー材の開発が要望されるようになり、例えば
　特開昭６１−２２５３９９号公報には。

アスベスト繊維以外の無機繊維を基材として、セビオラ
イトを配合させたフィラー材をうず巻形ガスケットに使
用することが開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記特開昭６１−２２５３９９号に開示されるフィラー
材を用いたうず巻形ガスケット（以下、従来品という）
は、前記公報中においても明らかにされているように、
−射的な２００ｋｇｆ／ｃｒｎ２程度の締付面圧に対し
ては常温〜８００℃迄のあらゆる温度条件下で、アスベ
スト繊維をフィラーとするものに比べて優れた圧縮率、
復元率を呈するもので、アスベストフィラーを用いたう
ず巻形ガスケットに代わるものとして注目されるもので
ある。

しかしながら、上記従来品は、　１０００　ｋｇｆ／ｃ
ｒｒｒ″程度の異常な締付面圧がかけられると、座屈に
より圧縮率、復元率共、アスベストフィラーを用いたも
のにくらべて低下するようになり、また、長時間（例え
ば２４時間連続）加熱された後においても、アスベスト
フィラーを用いたものに比べ封止力が著しく低下するこ
とが確認されている。

このように上記従来品は必ずしもすべての面でアスベス
トフィラーを用いたうず巻形ガスケットよりも優れてい
るわけではなく、用途が限られてくるという問題があっ
た。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであって
、耐熱性、封止性等においてアスベストフィラーを用い
たものよりもあらゆる面でバランス良く優れた渦巻形ガ
スケットを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるうず巻形ガスケットは上記目的を達成する
ために、うず巻形に保持された前記フィラーの内周形成
部と外周形成部が、アスベストを除く無機質材を基材と
する無機質フィラーでなり、前記フィラーの内周形成部
と外周形成部を除く中間形成部が、膨張黒鉛フィラーで
なるとともに、少なくとも一周以上の巻回部を備え、前
記フィラー中における膨張黒鉛フィラーの体積含有率が
５０％以下であり、且つ前記無機質フィラーと前記金属
帯板間の摩擦係数が０６２５以上であることを特徴とす
るものである。

［作用］ 上記のようにしてなるうず巻形ガスケットは、うず巻形
のフィラーの内周形成部と外周形成部をなす無機質フィ
ラーが、自身の弾性と金属帯体との間の０６２５以上と
いう摩擦係数とにより、締付による座屈を阻止する。さ
らに、無機質フィラーにより、うず巻形のフィラーの中
間形成部をなす膨張黒鉛フィラーは直接雰囲気に晒され
ないから、高温時にも膨張黒鉛が酸化してしまうことが
ない。膨張黒鉛フィラーは、このうず巻ガスケットのシ
ールゾーンとなり、高い耐熱性と封止性により、密封す
べき気体等を確実に封止する。

［実施例］ 以下、本発明を図を参照しながら説明する。

第１図は本発明によろうず巻形ガスケットの正面図であ
って、金属帯板１でフィラー２をうず巻形に保持してな
る。

金属帯板ｌは、第２図に示すように、断面波形状を呈し
ている。

一方、フィラー２は、外周形成部２Ａ、中間形成部２Ｂ
、内周形成部２Ｃからなり、これら各形成部は連続して
うず巻形をなしている。

外周形成部２Ａと内周形成部２Ｃは共に、アスベストを
除く無機質材を基材とする無機質フィラーでなる。すな
わち、この無機質フィラーは、無機繊維、無機粉体、結
合剤等を配合してなる。

無機繊維としてはガラス繊維、セラミックス繊維等が一
種または複数種用いられる。この無機繊維の含有量は、
無機質フィラー全体の５〜４０重量％とすることが望ま
しい。すなわち、無機繊維の含有量を５重量％未満とす
ると、うず巻形ガスケットのフィラーとして必要な復元
性を得ることが難しくなる。また、含有量が４０重量％
を越えると、フィラーの空隙率が高くなるため、シール
性が低下するとともに、締付時に繊維が折れ易くフィラ
ーの強度が低下する。

無機粉体としては、タルク、力ｉリン、セビオライト、
バーミキュライト、マイカ、ウオラスナイト等が単独で
、もしくは混合して用いられる。

この無機粉体の含有量は、無機質フィラー全体の３５〜
９５重量％とすることが望ましい。すなわち、無機粉体
の含有量が３５重量％未満では、この無機粉体による目
詰め効果が低下し、フィラーが締付に対して弱くなる。

また、含有量が９５重量％を越えると、フィラーの可撓
性が低下し封止力が悪くなる。

結合剤としては、天然ゴム、合成ゴム、ラテックス及び
各種バイブ類が用いられる。この結合剤の含有量は、無
機質フィラー全体の２５重量％以下とすることが望まし
い。すなわち、この結合剤が２５重量％を越えて含有さ
れると、無機質フィラーの耐熱性が著しく低下してしま
う。

上記のような、無機繊維、無機粉体、結合剤を配合して
なる無機質フィラーの厚みは、０．１〜）、２ｍｍとす
るのが好ましい。無機質フィラーの厚みが０．１ｍｍ未
満の薄さであると、この無機質フィラーの組成に拘らず
、フィラーの可撓性や弾性が生かされなくなってしまう
。また、前記厚みが１．２　ｎｕｎを越える厚い無機質
フィラーとすると、前記金属帯板ｌの持つ圧縮剛性や復
元性が阻害され、フィラーとして適当な圧縮剛性や復元
性、あるいは強度が得られない。

上記無機質フィラーはまた、その嵩密度を０．６〜１．
　Ｉｇ／ｃｒｎ’の範囲のものとすることが好ましい。

すなわち、嵩密度が０．６ｇ／ｃｒｎ’未満であると、
無機質フィラーとして適切な圧縮剛性や復元性が得られ
ず、この面における無機質フィラーの存在価値が薄れる
。また、嵩密度が１．１ｇ／ｃｒｒ？を越える無機質フ
ィラーとすると、圧縮剛性が高くなりすぎ、シール性が
低下してしまう。

さらに、上記無機質フィラーは、前記金属帯板との間の
摩擦係数力司、２５以上となるように組成されている必
要がある。すなわち、前記摩擦係数が０．２５未満であ
ると、うず巻形ガスケットに締付圧がかけられたとき、
金属帯体ｌと無機質フィラーで形成されたフィラー２の
外周形成部２Ａもしくは内周形成部２Ｃとの間にすべり
が生じ、うず巻形ガスケット全体の偏平化、すなわち、
異常圧縮が可能となってしまう。したがって、前記摩擦
係数が０．２５未満であると、うず巻形ガスケットが、
締付時、殊に異常な締付圧を伴う締付時に異常に圧縮さ
れて復元不能となる恐れがある。このような状態になる
と、金属帯体ｌとフィラー２間に生じた隙間を介して密
封体がうず巻状の軌跡を描いて漏れてしまう。

次に、前記フィラー２の中間形成部２Ｂについて説明す
る。

この中間形成部２Ｂは膨張黒鉛フィラーでなり、第１図
に示す実施例の場合、六周巻回されたうず巻状のフィラ
ー２のうちの二層分の巻回部占めている。尚、本考案に
おけるうず巻形ガスケットにおいそば、前記中間形成部
２Ｂは、複数回巻回されたフィラー２のうち少なくとも
一周以上の巻回部を占めていればよい。このように、中
間形成部２Ｂが一周以上の巻回部を占めるようにするの
は、うず巻形ガスケットにおける軸方向への漏れを膨張
黒鉛フィラーによって全周に亘って確実に防止するため
である。

また、同時に、前記中間形成部２Ｂ、すなわち膨張黒鉛
フィラーの占める体積含有率は、フィラー２全体の５０
％以下とされている。これは膨張黒鉛フィラーの体積含
有率が５０％を越えると、フィラー２の他の部分を上述
したような無機質フィラーで構成したとしても、うず巻
ガスケット全体としての十分な圧縮剛性が得られないた
めである。

尚、無機フィラーと膨張黒鉛フィラーの接ぎ目は、第１
図に示すように互いに重なり合う部分を備えるようにし
てもよいし、互いの端部な突き合わせるような状態とし
ても良い。

以上のようにしてなるうず巻形ガスケットは、フィラー
２の外周形成部２Ａと内周形成部２Ｃをなす無機質フィ
ラーと金属帯板ｌにより、必要な圧縮剛性や復元性を確
保して、うず巻ガスケットとしての形態を保持している
。すなわち、これによって、フィラー２の中間形成部２
Ｂをなす膨張黒鉛フィラーも常に必要な形態を保持して
いる。したがって、このうず巻形ガスケットは、例えば
第３図に示すように、管Ａと管Ｂの各フランジＡ１．　
Ｂ１間に挟持されて、これらの管Ａ、Ｂの接続部を封止
する場合に、ボルトＣの締め付けが強くなりすぎても座
屈により形態を崩すことなく、膨張黒鉛フィラーの耐熱
性と封止性能を生かして確実な封止能力を発揮する。尚
、Ｄはうず巻ガスケットに外嵌されてその形態を保持す
るのに奇与する金属製の外輪である。

また、前記膨張黒鉛フィラーは、外周形成部２Ａと内周
形成部２Ｃの無機質フィラーにより外気との直接の接触
を断たれているから、前記第３図における管Ａ、Ｂ中に
高温高圧で酸素含有量の多い気体を通過させたような場
合でも、酸化により封止力を低下させてしまうようなこ
とがない。

次に、本発明にようるうず巻形ガスケットの実施品と、
フィラーに無機フィラーのみを用いた比較品ｌ、さらに
フィラーにアスベスト繊維を基体としたものを用いた比
較品２の圧縮・復元試験結果及び封止試験結果を示す。

本発明の実施品は、フィラーにおける外周形成部と内周
形成部をなす無機質フィラーと中間形成部をなす膨張黒
鉛フィラーの比率が３：１である。

すなわち膨張黒鉛フィラーの体積含有率はフィラー全体
の２５％である。また、残り７５％を占める前記無機質
フィラーの配合物及び配合比率は下記第１表の通りであ
る。

第１表 第１表に示す無機質フィラーの厚さは０．４ｍｍ、嵩密
度は０．７ｇ／ｃｍ’、金属帯体との摩擦係数は０．２
６である。一方、膨張黒鉛フィラーの厚さは０．４ｍｍ
、嵩密度は１．１　ｇ／ｒｒ？である。

次に、比較品ｌのフィラー（無機質フィラー）の配合物
及び配合比率は下記第２表の通りである。

第２表 第２表に示すフィラーの厚さは０．４ｍｍ　、嵩密度は
０．７　ｇ／ｒｎ’金属帯体との摩擦係数は０．２１で
ある。

次に、比較品２のフィラー（アスベストフィラー）の配
合物及び配合比率を第３表に示す。

（以下余白） 第３表 第３表に示すフィラーの厚さは０．４ｍｍ、嵩密度は０
“、９　ｇ／ｒｎ’、金属帯体との摩擦係数は０．２１
である。

以上に示すような実施品、比較品１、比較品２を用いて
以下のような圧縮・復元試験を行なった。

第４図は圧縮・復元試験装置を示す正面図であって、■
が実施品あるいは比較品１．２等の試験試料である。試
料Ｉは２つのフランジＦ、Ｆ間に挟まれた状態で油圧プ
レス機Ｐにセットされ、締付力をかけられるようになっ
ている。Ｇは圧縮量、復元量を測定するダイヤルケージ
である。この試験装置を用いて、締付面圧３５０ｋｇｆ
／ｃｔｎ’及び１００１００Ｏ／ｃｒｒ？をかけた状態
でそれぞれ１分間保持し。

その後ダイヤルゲージＧで測定した各試料の圧縮変形率
を第４表に示す。また、この第４表に、締付面圧１００
０　ｋｇｆ／ｃｒｎ”をかけた後の各試料の復元率、及
び試験前後においてノギスで測定した各試料（うず巻形
ガスケット）の内径゛の変化の様子と変形量を合わせて
示す。

第４表 第４表から明らかなように、本発明実施品は、”ＪＩＳ
８２４３圧力容器の構造”に示されているＹ値に対応す
る締付面圧３５０ｋｇｆ／ｃｍ”においてさえも他の比
較界ｌ、２よりも圧縮率が小さい。そして、異常圧力と
いえる締付面圧１０００　ｋｇｆ／ｃｒｒｌ″において
は、圧縮率は比較界ｌ、２に比べて格段に小さく押えら
れている。また、締付圧力１０００　ｋｇｆ／ｃｒｎ”
における復元率では実施品は比較界ｌ、２、のいずれと
比べてもはるかに大きい。さらに、各試料の試験前後の
内径の変化量も本発明実施品は比較界１．２と比べて小
さなものとなっている。すなわち、本発明実施品は、１
０００　ｋｇｆ／ｃｒｒｆという異常に大きい締付面圧
をかけられた場合にも、比較界ｌ、２に比べて座屈がほ
とんど生じていないことが分る。

第５図は封止試験装置を示す構成図であって、Ｆはフラ
ンジ、Ｓは締付ボルトナツト、ＰＭは圧力計、■はバル
ブ、ＷＰは水圧ポンプである。そして、締結ボルトナツ
トＳにより試料■を締付面圧３５０ｋｇｆ／ｃｒｎ’で
締め付けたのち、水圧ポンプＷＰから送り出した水を下
側のフランジＦを貫通して設けた送入路Ｆｌを介して試
料Ｉの内周側に送り込むことにより、試料■に圧力を負
荷するようにしている。尚、締付ボルトナツトＳは、予
め、締付トルクと発生するボルト軸力の関係を測定して
おく。

以上のような第５図の装置を用いて、実施品及び比較界
ｌ、２を、加熱前及び３５０℃で２４時間加熱後にそれ
ぞれ封止試験を行なった。その結果を第５表に示す６ 第５表 第５表から明らかなように、加熱前においては各試料と
も１４０ｋｇｆ／ｃｒｎ”で封止可能であったのが、加
熱後においては各試料間において著しい封止能力の差が
生じている。本発明実施品は、特にフィラーとして無機
質フィラーのみを用いた比較界ｌと比べ、加熱後におい
て著しく高い封止能力を保持している。これは、前述し
たように膨張黒鉛フィラーの持つ高い耐熱性によるとこ
ろが大きいが、さらには前記第１表と第２表を比較すれ
ば分かるように、本発明実施品では、無機質フィラーに
有機材でなる目詰材を使用していないことも原因の一つ
と考えられるものである。また、本発明実施品はアスベ
ストフィラーを用いた比較界２と比べても加熱後におい
てより高い封止能力を発揮しており、耐熱性においても
比較界２を上回っていることがわかる。

以上のように本発明実施品は、過剰な締付面圧を与えら
れた場合の強度においても、長時間の加熱の後の封止能
力においても、無機質フィラーのみを用いた比較界１ば
かりか、アスベストフィラーを用いた比較界２とくらべ
てもより高い性能を有していることがわかる。

尚、上記実施品ばかりでなく本発明に係る他のうず巻形
ガスケットにおいても同様の効果が期待できる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によるうず巻形
ガスケットは、強度及び耐熱性とも、従来あるアスベス
ト以外の無機質材を基材とする無機質フィラーを用いた
ものはもちろんのこと、アスベストフィラーを用いたも
のと比べても広範囲の条件で高い能力を発揮することが
できるものであり、アスベストフィラーを用いたうず巻
形ガスケットに真に代用しつるものとしてきわめて有用
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のうず巻形ガスケットの正面図、第２図
は第１図のＩＩ　−ＩＩ拡大断面図、第３図は使用状態
説明図、第４図は圧縮・復元試験装置の正面図、第５図
は封止試験装置の正面図である。 ■　・・・　金属帯板 ２　・・・　フィラー ２Ａ　　・・・　外周形成部 ２Ｂ　　・・・　中間形成部 ２Ｃ・・・　内周形成部 特許出願人　　日本ビラー工業株式会社代　理　人　弁
理士　鈴江孝− 第４図 第５￥！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）断面波形状の金属帯板でフィラーをうず巻形に保
   持してなるうず巻形ガスケットにおいて、うず巻形に保
   持された前記フィラーの内周形成部と外周形成部が、ア
   スベストを除く無機質材を基材とする無機質フィラーで
   なり、 前記フィラーの内周形成部と外周形成部を除く中間形成
   部が、膨張黒鉛フィラーでなるとともに、少なくとも一
   周以上の巻回部を備え、 前記フィラー中における膨張黒鉛フィラーの体積含有率
   が５０％以下であり、 且つ前記無機質フィラーと前記金属帯板間の摩擦係数が
   ０．２５以上である ことを特徴とするうず巻形ガスケット。