JPH0272943A - 耐熱パッキン及びその製造法 - 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、原子力用、火力発電用等の弁、ポンプなど、
耐放射線被照射性や耐高温高圧水性に優れた耐熱パツキ
ン及びその製造法に関する。

（従来の技術） 従来、上記のような用途に用いられるパツキンの実用方
法は１石綿等の繊維を基材とし、その空隙をゴム、油脂
等の補助材で埋めてシール性を保持させた石綿系パツキ
ンを単独で使用する方法。

例えば第４図に示すように膨張黒鉛製パツキン４を数段
重ね、その両端から石綿及び耐熱減摩剤を混和成形した
芯の外周をモネル線入シ石綿糸で二重袋編みし表面に黒
鉛を焼付処理した石綿編組パツキン９で挾み込む方法が
知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、近年世界的な規模で石綿の発癌性が問題となっ
てきておシ、パツキンについても非石綿化を早急に図る
必要があるほか１石綿系パツキンは、高温になると前記
補助材の体積減少が生じ。

応力緩和やシール性の低下として現われ、増給等のメン
テナンスが必要であ〕、結局耐熱性が不充分で使用中に
油脂分かにじみ出ることがある。又油脂分が抜けた後は
固くなってしまい、交換時にパツキンをスタッフィング
ボックスや軸から取りはずし難くなるという問題がある
。父９石綿系パツキンは、　　ＣＺ等のハロゲンが使用
中に溶出するため、原子力用グランドパツキンとして使
用する上の問題点となっている。

一方第４図に示される方法によれば流体の洩れは膨張黒
鉛製パツキン４の良好なシール性で無くすことが可能で
あるが１石綿編組パツキンを用い。

膨張黒鉛製パツキン単独で使用されないのは、パツキン
をセットする際にパツキン押え（グランドとも言う）に
よる締込みにより、膨張黒鉛が変形自在なため締付圧力
が高い場合には、グランドと相手材の軸あるいはパツキ
ンブースとの僅かな間隙からにじみ出易いという欠点が
あり、又膨張黒鉛製パツキンは軸に付着し易いほか、交
換時にばらばらになったシ引きちぎられたシするためス
タッフィングボックスの清掃に手間がかかシ、特に原子
力の用途では交換作業時に放射線被爆の危険がある等の
欠点をもっているからである。

本発明は上記した問題を解消し９石綿を用いない耐熱パ
ツキンの製造法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、炭素繊維及び膨張黒鉛を用い。

石綿系パツキンに代替でき、油脂分等の流出がなく交換
し易い耐熱パツキンの製造法を見出した。

本発明は、膨張黒鉛と炭素繊維からなる成形体の周囲に
炭素繊維の編組体を設けてなる耐熱パツキン及びその製
造法に関する。

本発明において、＃張黒鉛の種類即ち出発原料。

製造法等に制限はない。膨張黒鉛に加える炭素繊維は軟
質のものが好ましく、黒鉛ＮＩｔｍも含まれ。

有機繊維を多少の有機物が残る程度に炭化した繊維（半
炭化繊維とする）でもよく、短繊維、長繊維、布、メツ
シュ、フェルト等の状態で加える。

成形体は、膨張黒鉛粒子に炭素繊維の短繊維を加えて混
合後成形する。膨張黒鉛シートと炭素繊維の長臘維、布
、メツシュ　フェルトを積層し成形する等の手段により
棒状体とされ、その断面形状は角形９円形、攬円形等特
に制限はない。

成形体の周囲に設ける編組体用の炭素臘維は。

黒鉛繊維及び前記した半炭化繊維を含み、長繊維である
。編組の方法は袋編み等により行うが特に制限はなく、
二重編み、三重編み等にしてもよい。

全炭素質を要求されないパツキン用にはモネル線やＳＵ
Ｓ線を混入させて補強してもよい。

パツキン材は１本の成形体又は複数本の成形体を束ねて
その周囲に炭素繊維を編組して得られる。

耐熱パツキンは、上記パツキン材を金型に入れて公知の
方法により所望の形状寸法に成形して得られる。棒状の
成形体をＰＡＮ繊維、フェノール樹脂峨雑のような炭化
して炭素繊維となる有機繊維で編組しこれを金型に入れ
て成形した後焼成して有機繊維を炭素繊維とするか又は
編組体を焼成した後成形する方法でもよい。パツキンは
、四フッ化エチレン樹脂のような潤滑剤を含浸すれば摺
動特性を向上できて好ましい。又炭化率の高い熱硬化性
樹脂、タールピッチ等の有機物を含浸し。

焼成すれば膨張黒鉛と炭素繊維との密着性が向上できて
好ましい。

（実施例） 以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１ ４２メツシユにピークをもつマダガスカル産天然鱗状黒
鉛粉末を濃硫酸と濃硝酸との混合液中に１時間浸漬後ろ
過して水洗後、１３０℃で乾燥した。次にこの粉末を１
０００℃で１０秒間急熱して黒鉛のＣ軸が２００倍１ｃ
膨張した膨張黒鉛粒子を得た。炭素繊維（東し製、トレ
カＴ３００）を長さ３閣に切断したものを前記膨張黒鉛
粒子に対して１５重ｉｔ％加えてＶ形混合機で２０分混
合後。

混合粉を金型に入れて加圧成形し、厚さＸ幅Ｘ長さが５
ｘ８ｘ１８０　（■）の棒状の成形体を得た。

第１図に示すようにこの成形体１の周囲に、低弾性炭素
繊維（日本カイノール株式会社製、ＣＦＹ０２０４−３
）を二重に袋編みして編組体２を設はパツキン材を得た
。パツキン材を金型に入れて加圧成形し、外径Ｘ内径×
高さが４８Ｘ３０Ｘ９（ｍ辺）の第２図に示すグランド
パツキン３を得た。

第３図に示すように軸封部材における軸５の周囲に膨張
黒鉛製パンキン（日本ビラー工業株式会社製、す６６１
０）４を３段重ね、その上下に当グランドパツキン３を
配し、上側のグラントノ（ツキン３の上からグランド６
で押さえ、グランド６をネジ７によりパンキンブース８
に固定して軸封した。漏洩試験をしたところ流体の洩れ
はなく良好なシール性を保持できた。又グランドパツキ
ン３は軸５及びパンキンブース８に固着したり軸と）く
ツキンケースとの間隙からにじみ出ることがなく。

パンキンブースからの抜き出しも容易であった。

実施例２ 実施例１における膨張黒鉛粒子を加圧成形してかさ密度
”　３９／ｃｍ’、厚さ０１９ＩｎＩ１１の膨張黒鉛シ
ートを得た。この膨張黒鉛シートを２０ｃｍ平万に切断
し、この上に炭２Ｍ維（日本カイノール株式会社ｐ、ｃ
Ｆ−ｘｓｏｘ）を２０ｃｍの長さに切断したものを隙間
なく縦方向に均一に揃えて並べ、この上に前記膨張黒鉛
シー１４重ね、更にこの上に前記炭素繊維を今度は横方
向に揃えて並べ、以下同様にして膨張黒鉛シートの間に
炭素繊維を交互に５ノー、夕ｉ、　Ｃ！＋１が必ず膨張
黒鉛シートになるように合計で１１／［積重ね、圧縮成
形して厚さ８　ｍ＋ｏの成形体を得た。これを幅８ＩＩ
］ｌｆｉに切断して棒状とし。

この棒状成形体の周囲に実施例１と同様にして炭素繊維
ＣＦＹＯ２０４−３を二重に袋編みしてパツキン材を得
た。このパツキン材を実施例１と同様にして成形して実
施例１と同じ大きさのグランドパツキンを得た。このグ
ランドパツキンを実施例１と同じように試験したところ
、ンール、交換の容易さ、保形秋況のいずれも良好であ
った。

実施例３ 実施例２における炭素繊維ＣＦ−１６０１の代シに炭素
繊維の布（東し製、トレカクロス＋６３４１）を用いた
以外は実施例２と全く同様にしてグランドパツキンを得
た。試験結果は実施例２と同様に良好であった。

実施例４ 実施例３により得られたグランドパツキンに四フフ化エ
チレン樹脂の分散液（ダイキン工業製。

ダイフロンデイスパージョンＤ−３０Ｐ）を含＋！した
。このパツキンは、耐熱性が若干劣るが編組部分による
摺動特性が向上できる。

実施例５ 実施例２における炭素繊維ＣＦ−１６０１にフルフリル
アルコール初期縮合物（日立化成工業株式会社製、ヒタ
フランＶＦ−３０２）を含浸した以外は実施例２と同様
にしてグランドパツキンを得２次いでこれを窒素気流中
で８００℃まで加熱してＶＦ−３０２を炭化させ九。こ
の焼成処理により膨張黒鉛と炭素繊維との密着性が向上
し、交換が一層容易で耐熱性の良いパツキンが得られた
。

実施例６ 編組する繊維としてフェノール樹脂繊維（日本カイノー
ル株式会社製、カイノール繊維）を用いる以外は実施例
１と全く同様にしてパツキン材を得、実施例１と同様に
して金型に入れて成形後炉に入れ、非酸化性雰囲気下栓
々に昇温し１０００℃で焼成炭化させてグランドパツキ
ンを得た。得られたグランドパツキンを用いて実施例１
と同様にして漏洩試験をしたところ実施例１と同様に良
好な結果を得だ。

本発明の耐熱パツキンの耐熱性、荷重安定性及び水への
溶出性を確認するため、実施例１で得たパツキンと石綿
パツキンについて次の試験を実施した。

（１）耐熱性試験 上記パツキンを大気中で４００℃に加熱し２時間の経過
と重量減少率との関係を求めた。その結果は第５図に示
すとおりで実施例１のパツキンは重量が殆んど減少しな
い。

（２）荷重安定性試験 第３図におけるグランド６による締付荷重を面圧４０　
ｏ　ｋａ／ａｍ”とし、ロードセルにより常温における
時間の経過による締付面圧の変化を調査した。

結果は第６図に示すように実施例１のパツキンは最初の
締付面圧を１００時間にわたり維持できた。

（３）溶出性試験 パツキンを純水中に常温で２４時間浸漬した場合（Ａ法
）及び９０℃の純水中に３０分に浸漬した場合における
塩素イオン等の溶出ｚ（ｐｐｍ）を測定した。結果を第
１表に示す。

第１表から実施例１のパツキンは塩素イオン等の溶出が
全く見られない。

（発明の効果） 本発明の耐熱パツキンは、膨張黒鉛単独のパツキンのよ
うな軸への付着や変形がなく、交換も容易である。又石
綿パツキンのように油脂分の流出やそれによる同化がな
く、耐熱性が高く、増給等のメンテナンスが不要となる
。

更に本発明によれば全炭素質のパツキンは耐放射化性を
有するから、交換作業における危険性が小さく原子力用
に極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるパツキン材の構造を説
明する断面図、第２図は本発明の実施例によって得られ
るグランドパツキンの斜視図、第３図は本発明によって
得られる耐熱パツキンの使用法を示す断面図及び第４図
は従来のパツキンの使用法を示す断面図、第５図及び第
６図は重量減少率と時間との関係及び締付面圧と時間と
の関係を示すグラフである。 符号の説明 １・・・成形体　　　　　　２・・・４組体３・・・グ
ランドパツキン　４・・・膨張黒鉛製パツキン５・・・
軸　　　　　　　　６・・・グランド７・・・ネジ　　
　　　　　８・・・パツキンケース持許出廟人　工業技
術院長　飯塚幸ゴ 第　５　Σ 枦号　２口　（ｌン 箭　〆　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．膨張黒鉛及び炭素繊維からなる成形体の周囲に炭素
   繊維の編組体を設けてなる耐熱パッキン。
2. ２．膨張黒鉛に炭素繊維を加えて成形した棒状の成形体
   の周囲に炭素繊維を編組した後成形することを特徴とす
   る耐熱パッキンの製造法。
3. ３．膨張黒鉛に炭素繊維を加えて成形した棒状の成形体
   の周囲に炭素繊維を編組した後成形し，次いで潤滑剤を
   含浸することを特徴とする耐熱パッキンの製造法。
4. ４．膨張黒鉛に炭素繊維を加えて成形した棒状の成形体
   の周囲に炭素繊維を編組した後成形し，該成形物に有機
   物を含浸し，次いで焼成して有機物を炭化することを特
   徴とする耐熱パッキンの製造法。
5. ５．膨張黒鉛に炭素繊維を加えて成形した棒状の成形体
   の周囲に有機繊維を編組した後，成形次いで焼成するか
   又は焼成次いで成形することを特徴とする耐熱パッキン
   の製造法。