JPH03249482A - パッキンおよびその製造方法 - 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、流体機器の軸封部に用いるグランドパツキン
などに好適なパツキンおよびその製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば流体機器の軸封部などに用いられるグラン
ドパツキンとして、テープ状のパツキン材料を渦巻き状
または同心円状に巻き重ねたのち、金型内で加圧してリ
ング状に成形するグイモールド式もしくはシート状のパ
ツキン材料をリング状に打ち抜いたのち、これを多数枚
積層して成形するラミネート式、または細幅に切断した
テープを編み糸として編組することによって紐状体に形
成する編組パツキンなどが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記従来のパツキンにおいて、グイモールド式
によって製造されたパツキンでは、軸径の異なるものに
使用できないので汎用性に乏しくしたがって、異なる軸
径に対応する多種類のパツキンをあらかじめ用意してお
かなくてはならない難点がある。

また、径方向に層状を呈する構成であるため、各層間に
おいて軸方向のすべりを生じやすいので、例えば軸とパ
ツキンボックスの間、軸とパツキン押えの間およびパツ
キンボックスとパツキン押えの間などの隙間にはみ出し
、体積減少による応力緩和を招いてシール性を低下させ
、流体の漏れ量を増大させる欠点につながる。

さらに、層間に例えば潤滑剤を含浸させた特性の異なる
テープ状の材料を配置して潤滑性を高めようとしても、
この材料を軸と摺接させるために内周面に露出させるこ
とができないので、高い潤滑性を確保できない。

また、ラミネート式によって製造されたパツキンは、軸
方向に層状を呈する構成であるため、グイモールド式に
よって製造されたパツキンのような、軸方向のすべりに
よって隙間にはみだす不都合を生じないので、体積減少
による応力緩和が回避され、したがってシール性が低下
しない利点と、居間に配置した特性の異なる材料を軸と
摺接させるために内周面に露出させることができるので
、高い潤滑性を確保できるなどの利点を有してはいるも
のの、グイモールド式によって製造されたパツキンと同
様、軸径の異るものにｊ±使用できないので汎用性に乏
しく、したがって、異なる軸径に対応する多種類のパツ
キンをあらかじめ用意しておかなくてはならない難点が
あり、しかも軸に摺接する内周面（内周部）摩耗時の追
随性が悪くこれが経時的なシール破壊につながるなどの
問題点を有している。

さらに、編組パツキンは、軸径に合せて所定長さに切断
したのち、この切断されたものを軸外周に巻回して使用
することができるので、汎用性が向上する利点を有して
いるけれども、編組そのものが比較的煩雑で多工数を必
要とするから、生産性が悪い上に、引張り強さと靭性の
高い編み糸を使用しなければならいので、使用可能な編
み糸材料が大幅に制限される難点を有している。

さらにまた、前述の各パツキンは、軸との摺動部におい
て発生する摺動熱の放熱機能が低く、熱劣化に伴なうシ
ール性の低下や、焼付きなどを招くおそれを有している
。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、軸径
に合せて所定長さに切断したのちに、軸外周に巻回して
使用することを可能にして汎用性の向上が図られ、また
層間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接を可能に
して性能の向上を図り、軸方向のすべりによって隙間に
はみだす不都合をなくして、体積減少による応力緩和お
よびこれに伴なうシール性の低下を防止し、さらに摩耗
時の追随性を向上させて、経時的なシール破壊を防止し
、かつ生産性の向上を実現するとともに、摺動熱の放熱
機能を高めて熱劣化に伴なうシール性の低下および焼付
きなどの発生を確実に防止することができるパツキンお
よびその製造方法の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、テープ状パツキ
ン材料の少なくとも一層を、厚さ方向に山折り、各折り
の繰りかえしでジグザグ状に折りたたんで紐状体に形成
したものおよびこの紐状体を芯材としてその周囲を被覆
編組することで形成したものである。

また、前記紐状体を折りたたみ方向に直交して加圧して
もよい。

そして、前記各折り繰りかえし部を締縛部材によって固
定することもできる。

また、前記折りたたまれて互いに対向している面の一部
を接着剤によって接着してもよい。

さらに、テープ状パツキン材料の少なくとも−層を、厚
さ方向に山折り、谷折りの繰りかえしてジグザグ状に折
りたたんで紐状体に形成したのち、該紐状体に対して折
りたたみ方向に直交する加圧、谷折り繰りかえし部の締
縛部材による固定、および折りたたまれて互いに対向し
ている面の一部の接着剤による接着の中から１つを選択
して保形する製造方法がある。

［作用］ 本発明によれば、紐状体を軸径に合せて所定長さに切断
したのちに、幅方向を経内外に指向させるかまたは厚さ
方向、つまり山折り、谷折りの方向を径内外に指向させ
て軸外周に巻回して使用することができる。

紐状体はテープ状パツキン材料の少なくとも一部を、厚
さ方向に山折り、谷折りの繰りかえしでジグザグ状に折
りたたんで形成されているので、幅方向を径内外に指向
させるがまたは厚さ方向を径内外に指向させて軸外周に
巻回して使用してもパツキン自体に軸方向のすべりを生
じないので、隙間にはみだすことがない。

２層以上のテープ状パツキン材料を厚さ方向に山折り、
谷折りの繰りかえしでジグザグ状に折りたたむことで、
居間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接が可能に
なる。

三次元的な折り曲げ形状で軸面に対応するので、摩耗時
の追随性が向上する。

軸外周に＠口することで、折りたたまれて互いに対向し
ている面の対向間隔が径内部よりも径外部で大きくなる
から、径内部において発生する摺動熱の放熱機能が向上
する。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明第１実施例の一部を示す斜視図であり、
図において、パツキン１はテープ状パツキン材料２Ａ、
２Ｂ、２Ｃの３枚重ね三層構造を、厚さ方向に山折りと
谷折りの繰りかえしてジグザグ状に折りたたまれて山折
り部３Ａと谷折り部３Ｂが形成されるとともに、折りた
たみ方向、つまり厚さ方向に直交して加圧することで、
く字状に曲げて保形された紐状体４を形成することによ
って製造される。

テープ状パツキン材料２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、厚さ０．３
８ｍｍ、輻１２．５ｍｉ＋、密度１．０ｇ／ｃｍ３の膨
張黒鉛によってなり、前述の加圧によって密度が１゜３
１ｇ／Ｃｌ１３に高められて保形性を向上させている。

このような構成であれば、紐状体４を例えば第２図の軸
５の軸径に合せて所定長さに切断したのち、第３図のよ
うに、幅方向を径内外に指向させてリング状に曲成して
軸５の外周に巻回することによって使用できるから、異
なる軸径に対応する多種類のパツキンをあらかじめ用意
しておく必要がなく、汎用性が向上する。

また、パツキンｌの幅方向を径内外に指向させて軸５の
外周に巻回して使用しても、径方向に層が形成されない
ので、パッキンエの居間に軸方向のすべりを生じない、
そのために第２図の軸５とパツキンボックス６の間に形
成されている隙間７ａ、軸５とパツキン押え８の間に形
成されている隙間７ｂおよびパツキンボックス６とパツ
キン押え８の間に形成されている隙間７０などにパツキ
ン１がはみださないので、体積減少にともなう応力緩和
が避けられ、シール性の低下を防止することができる。

そして、紐状体４は厚さ方向に山折りと谷折りの繰りか
えしでジグザグ状に折りたたまれ、かつ厚さ方向に直交
して加圧して〈字状に曲げられることで、三次元的な折
り曲げ形状で軸５の外周面に対応するので、摩耗時の追
随性が向上しシール面圧を低下させないから、経時的な
シール破壊を確実に防止できる。

第４図は本発明の第２実施例を示し、パツキン１は、テ
ープ状パツキン材料２Ａ　、　２Ｂ　、の２枚を重ねた
二層構造のものが、厚さ方向に山折りと谷折りの繰りか
えしてジグザグ状に折りたたまれて山折り部３Ａと谷折
り部３Ｂが形成されるとともに、山折りと谷折りの繰り
かえし方向への剪断力負荷によって、山折り部３Ａと谷
折り部３Ｂを縦軸線Ｃ１に対して同一平面で交差する横
軸線Ｃ２の交差角９０度よりも大きい交差角で−旦傾斜
させたのちに、折りたたみ方向に直交して加圧すること
で保形された紐状体４を形成することによって製造され
る。したがって、紐状体４を例えば第２図の軸５の軸経
に合せて所定長さに切断したのち、ｔｓ５図のように、
幅方向を径内外に指向させてリング状に曲成して軸５の
外周に巻回することによって使用できるから、第１実施
例と同様の作用効果を奏する。

第６図は本発明の第３実施例を示し、パツキン１は、テ
ープ状パツキン材料２Ａ、２Ｂの２枚を重ねた二層構造
のものが、厚さ方向に山折りと谷折りの繰りかえしてジ
グザグ状に折りたたまれて山折り部３Ａと谷折り部３Ｂ
が形成されるとともに、谷折りの繰りかえし部が有機繊
維、無機繊維、金属細線などによってなる締縛部材９に
よって固定して保形された紐状体４を形成することによ
って製造されるので、紐状体４を例えば第２図の軸５の
軸経に合せて所定長さに切断したのち、第７図のように
、厚さ方向を経内外に指向させてリング状に曲成して軸
５の外周に巻回することによって使用できる。

また、パツキンｌの厚さ方向を径内外に指向させて軸５
の外周に巻回して使用しても、径方向に層が形成されな
いので、パフキン１の居間に軸方向のすベリを生じない
、そのために前述の隙間７ａ、７ｂおよび７ｃなどにパ
ツキンｌがはみださないので、体積減少にともなう応力
緩和が避けられ、シール性の低下を防止することができ
る。

そして、紐状体４は厚さ方向に山折りと谷折りの繰りか
えしでジグザグ状に折りたたまれ、がっ締縛部材９によ
って固定されることで、三次元的な折り曲げ形状で軸５
の外周面に対応するので、摩耗時の追随性が向上しシー
ル面圧を低下させないから、経時的なシール破壊を確実
に防止できる、即ち、前記各実施例と同様の作用効果を
奏する第８図は本発明のＪ１ｇ４実施例を示し、パツキ
ンｌは、１枚のテープ状パツキン材料２Ａのみを用いた
一層構造を、厚さ方向に山折りと谷折りの繰りかえしで
ジグザグ状に折りたた丈れて山折り部３Ａと谷折り部３
Ｂが形成されるとともに、折りたたまれて互いに対向し
ている面の一部、つまり、谷折り＠３Ｂの繰りかえし方
向で対向している面３ｂを接着剤によって接着して保形
された紐状体４を形成することによって製造されるので
、紐状体４を例えば第２図の軸５の軸経に合せて所定長
さに切断したのち、第９図のように、厚さ方向を径内外
に指向させてリング状に曲成して軸５の外周に巻回する
ことＫよって使用できるから、第３実施例と同様の作用
効果を奏する。

第１０図は本発明の第５実施例を示し、パツキン１は、
第１１図に示すテープ状パツキン材料２Ａ　、２Ｂ　、
２Ｃの３枚重ね三層構造を、厚さ方向に山折りと谷折り
の繰りかえしでジグザグ状に折りたたまれて山折り部３
Ａと谷折り部３Ｂが形成されるとともに、特に中間層の
テープ状パツキン材料２Ｂを：潤滑剤を含浸させた膨張
黒鉛テープで構成している。このように構成することで
、前記各実施例と同様の作用効果を奏するとともに、中
間層のテープ状パツキン材料２Ｂを軸５と摺接させるた
めに内周面に露出できるので、高い潤滑性を確保するこ
とが可能になる。

さらに、第１２図に示すように、テープ状パツキン材料
２Ａ　、２Ｂ　、２Ｇの層間に補強糸ｌＯを複数本配置
して、第１３図に示すパツキン１を製造することで、高
強度パツキンを得ることができる。このような高強度パ
ツキンは、第１４図のように、テープ状パツキン材料２
Ａ　、２Ｂ　、２Ｃの居間に補強のための網状体１１を
配置したり、第１５図のように、テープ状パツキン材Ｎ
２Ａの外周を編組またはニット編みにより被覆すること
で行なう、この補強のために使用する材料は炭素繊維、
ガラス繊維、セラミックｍ＃Ｉなどの無機ａｍ、木綿、
ＰＴＦＥ　、アラミド、高強度ポリエチレン、高強度ビ
ニロン、ＰＰＳ　、ＰＥＥＫ　、ボリアリレートなどの
有機繊維、インコネル、モネル。

ステンレスなどの金属細線または金属繊維を使用する。

前記各実施例で説明したパツキンｌは、その使用時にお
いて、折りたたまれて互いに対向してぃる面３ａの対向
間隔が第１７図に示すように、径内部よりも径外部で大
きくなるから、径内部において発生する摺動熱の放熱機
能が向上するので、熱劣化に伴なうシール性の低下およ
び焼付きなどの発生を確実に防止することができる。

また、テープ状パツキン材料２Ａ　、　２Ｂ　、　２Ｇ
としては、前述の膨張黒鉛以外に、マイカ、バーミキュ
ライトなどの無機テープ、ＰＴＦＥ、アラミド、ポリエ
チレンなどの樹脂テープ、銅、アルミ、鉛、ステンレス
などの金属箔テープ、ＰＴＦＥ繊維、アラミド繊維、ガ
ラス繊維、ＦＢＩ繊維ＰＥＥＫ繊維、ＰＰＳ繊維、金属
線などからなる織物もしくは不織布の中から選択された
一種、または二種以上を複合して使用することもできる
。

テープ状パツキン素材には、必要に応じて紐状となす前
または紐状とした後にＰＴＥＦ微粒子、ワックス、鉱油
などを含浸することもできる。

第１６図は本発明の第６実施例を示し、パツキン懇は実
施例１の紐状体４を中芯材として使用しその周囲に炭素
繊維よりなる被覆層１３を有する編組パツキンである。

被覆層１３を形成する編み糸１３Ａに使用する材料は炭
素繊維以外に、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機
繊維、木綿、ＰＴＦＥ　、アラミド、高強度ポリエチレ
ン、高強度ビニロン、ＰＰＳに 、　Ｐ　Ｅ　ＥＭボリアリレートなどの有機繊維、イン
コネル、モネル、ステンレスなどの金属細線、金属繊維
も使用できる。

なお、従来品と本発明品との比較データを下記の表１、
表２および表３に示す。

（以下余白） 表１ シール特性 （単位ｃｃｉ履ｉｎ） テスト条件 φ３２Ｘφ４８Ｘ　Ｂ’を４個使用。

流体と してＮ２ ガス （２１Ｋｇ／ Ｃ履２ ） を使用。

（以下余白） 表２ 応力緩和特性 テスト条件 内径φ３２Ｘ外径φ４８Ｘ８’のパツキンを使用。

表３ リ ング成形品の変形特性 テスト条件 内径φ３２×外径φ４８Ｘ８°のパツキンを使用。

［発明の効果コ 本発明は、前述のように構成されているので、つぎに記
載する効果を奏する。

請求項１のパツキンにおいては、紐状体を軸径に合わせ
て切断したのちに、軸方向を径内外に指向させるかまた
は厚さ方向、つまり山折り、谷折りの方向を径内外に指
向させて軸外周に巻回して使用することができるので汎
用性が向上する。

また、紐状体はテープ状パツキン材料の少なくとも一層
を、厚さ方向に山折り、谷折りの繰りかえしでジグザグ
状に折りたたんで形成されているので、幅方向を径内外
に指向させるかまたは厚さ方向を径内外に指向させて軸
外周に巻回して使用しても、パツキン自体に軸方向のす
べりを生じないにで隙間にはみださないから、体積減少
にともなう応力緩和が避けられ、シール性の低下を防止
することができる。また、この切断品を金型を使用して
リング成形したものは、容易に切り口の開口も可能であ
る。

そして、２層以上のテープ状パツキン材料を厚さ方向に
山折り、谷折りの繰りかえしてジグザグ状に折りたたむ
ことで、居間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接
が可能になるので少量の油含有にて潤滑性能を向上させ
ることができる（第１８図はこの関係を示したものであ
る）。

また、三次元的な折り曲げ形状で軸面に対応するので、
摩耗時の追随性が向上するからシール面圧を低下させな
いため、経時的なシール破壊を確実に防止できる。

さらに、軸外周に巻回することで、折りたたまれて互い
に対向している面の対向間隔が径内部よりも径外部で大
きくなるから、径内部において発生する摺動熱の放熱機
能が向上し、熱劣化に伴なうシール性の低下および焼付
きなどの発生を確実に防止することができる。

請求項２のパツキンにおいては、紐状体を折りたたみ方
向に直交して加圧したことにより密度が高められるので
保形性が向上する。

請求項３のパツキンにおいては、谷折り繰りかえし部を
締縛部材によって固定したことにより保形性が向上する
。

請求項４のパツキンにおいては、折りたたまれて互いに
対向している面の一部を接着剤によって接着したことに
より保形性が向上する。

請求項６のパツキンにおいては、紐状体を軸＜＋に合せ
て所定長さに切断したのちに、軸外周に巻回して使用す
ることができるので汎用性が向上し、体積減少にともな
う応力緩和が避けられてシール性の低下を防止でき、居
間に配置した特性の異なる材料と軸との摺接を可能にし
て性能の向上を図り、かつ摩耗時の追随性を向上させる
ことでシール面圧の低下が避けられて経時的なシール破
壊を確実に防止できるとともに、径内部において発生す
る摺動熱の放熱機能を向上させて、熱劣化に伴なうシー
ル性の低下および焼付きなどの発生を確実に防止するこ
とができるパツキンを容易に製造することができる。

また、これら紐状体を中芯材とした請求項Ｓの一部パッ
キンを所定長さに切断したものは、容易に軸外周に巻回
した使用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１実施例の部
分斜視図、第２図は使用例の説明断面図、第３図は第１
実施例の紐状体を所定長さに切断してリング状に曲げた
状態を示す部分斜視図、第４図は第２実施例の部分斜視
図、第５図は第２実施例の紐状体を所定長さに切断して
リング状に曲げた状態を示す部分斜視図、第６図は第３
実施例の部分斜視図、第７図は第３実施例の紐状体を所
定長さに切断してリング状に曲げた状態を示す部分斜視
図、第８図は第４実施例の部分斜視図、第９図は第４実
施例の紐状体を所定長さに切断してリング状に曲げた状
態を示す部分斜視図、＄１０図は第５実施例の部分斜視
図１、第１１図は第５実施例に使用されるテープ状パツ
キン材料の部分斜視図、第１２図はテープ状パツキン材
料の変形例を示す部分斜視図、ｌ８１３図は９１２図の
テープ状パツキン材料によって形成された紐状体の部分
斜視図、第１４図および第１５図はそれぞれテープ状パ
ツキン材料の他の変形例を示す部分斜視図、第１６図は
第６実施例の部分斜視図、第１７図は第１実施例の放熱
状態を説明する部分斜視図、！１８図は油含有率と摺動
抵抗の関係を示すデー）に対応する。また、内径φ３８
×外径φ４８×８ｃ＋のパツキン４個に締付面圧４００
Ｋｇ／Ｃｍ２　を負荷してテストしている。 １・・・パツキン ２Ａ　、２Ｂ　、２Ｃ・・・テープ状のパツキン材料 ３Ａ・・・山折り部 ３Ｂ・・・谷折り部 ３ｂ・・・対向面 ４・・・紐状体 ９・・・締結部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）テープ状パッキン材料の少なくとも一層が、厚さ
   方向に山折り、谷折りの繰りかえしでジグザグ状に折り
   たたまれて紐状体に形成されていることを特徴とするパ
   ッキン。
2. （２）前記紐状体が折りたたみ方向に直交して加圧され
   ている請求項１記載のパッキン。
3. （３）前記谷折り繰りかえし部が締縛部材によって固定
   されている請求項１記載のパッキン。
4. （４）前記折りたたまれて互いに対向している面の一部
   が接着剤によって接着されている請求項１記載のパッキ
   ン。
5. （５）棒状の中芯とこの中芯の外周を被覆する編組体の
   被覆層からなる編組パッキンにおいて、前記中芯がテー
   プ状パッキン材料の少なくとも一層が、厚さ方向に山折
   り、谷折りの繰りかえしでジグザグ状に折りたたまれて
   紐状体に形成されていることを特徴とするパッキン。
6. （６）テープ状パッキン材料の少なくとも一層を、厚さ
   方向に山折り、谷折りの繰りかえしでジグザグ状に折り
   たたんで紐状体に形成したのち、該紐状体に対して折り
   たたみ方向に直交する加圧、谷折り繰りかえし部の締縛
   部材による固定、および折りたたまれて互いに対向して
   いる面の一部の接着剤による接着の中から１つを選択し
   て保形することを特徴とするパッキンの製造方法。