JPH04296382A - 膨張黒鉛製パッキン及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、回転軸やバルブステムな
どの密封に使用される膨張黒鉛製パッキン及びその製造
方法に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】膨張黒鉛製パッキンは、石綿製編
組パッキンと比較して応力緩和特性、耐熱性、耐薬品性
などの物性面で優れているため広く使用されている。

【０００３】このような膨張黒鉛製パッキンは、例えば
、膨張黒鉛からなるテープ状の薄葉体を金型内にうず巻
状あるいは同芯円状に立てて配置し、このテープを縦方
向に圧縮成形することによりリング状に形成されている
。あるいは、膨張黒鉛シートをリング状に打抜いた薄葉
体を積層し、得られた積層物を圧縮成形することにより
リング状に成形されている。これらのパッキンは、バル
ブ等のスタフィングボックス内のステムに３〜５個連接
して装着され、ステムからの流体漏洩を防止している。

【０００４】しかしながら、流体の漏洩を防止するため
に、この膨張黒鉛製パッキンのみを単独で使用すると、
密封されている高圧流体の押圧により、このパッキンが
スタフィングボックスからはみだしてくる虞がある。そ
こで、従来では膨張黒鉛パッキンを使用する際には、通
常、このパッキンの上下両端面に、硬質リングを配置し
て、パッキンのはみだしを防止している。すなわち、膨
張黒鉛製パッキンを使用する際には、スタフィングボッ
クス内のステムに先ず硬質リングを装着し、次いで膨張
黒鉛パッキンを３〜５個連接し、最後に硬質リングを更
に装着するという方法が採られている。

【０００５】しかしながら、パッキンを装着する際に硬
質リングをその都度装着するには手間がかかり、作業性
に問題がある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題点を解消しようとするものであって、簡便に装着す
ることができるなど、取り付け作業性に優れ、しかも高
圧流体などの押圧を受けてもスタフィングボックスなど
からはみだすことがないような膨張黒鉛製パッキン及び
その製造方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【発明の概要】本発明に係る膨張黒鉛製パッキンは、膨
張黒鉛製の薄葉体を圧縮積層してなるパッキン本体の上
下両端面の少なくとも一方の面に、硬質層が設けられて
いることを特徴としている。また、本発明の好ましい態
様においては、上記硬質層はタールピッチの炭化物から
なる層である。

【０００８】本発明の膨張黒鉛製パッキンの製造方法は
、膨張黒鉛製の薄葉体を渦巻状あるいは同心円状に配置
してなるリング状物を中心軸方向に積層したのち、この
軸方向に加圧圧縮し、得られたパッキン本体の上下両端
面の少なくとも一方の面にタールピッチを付着させ、次
いで、このタールピッチを加熱硬化させることによりパ
ッキン本体に硬質層を形成することを特徴としている。

【０００９】本発明に係る膨張黒鉛製パッキンは、簡便
に装着することができるなど、作業性に優れ、しかも高
圧流体などの押圧を受けてもスタフィングボックスなど
からはみだすことがない。

【００１０】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係る膨張黒鉛製パ
ッキン並びにその製造方法について、添付第１図〜第３
図を参照しつつ具体的に説明する。

【００１１】本発明に係る膨張黒鉛製パッキン１は、第
１図に示すように、膨張黒鉛製の薄葉体を圧縮積層して
なるパッキン本体５の上下両端面の少なくとも一方の面
に、硬質層７が設けられている。

【００１２】第１図（イ）および（ロ）は、本発明に係
る膨張黒鉛製パッキン１の１例を示す縦断面図である。 第１図（イ）には、パッキン本体５の一方の端面にのみ
硬質層７が設けられた、高さの低い、本発明に係る膨張
黒鉛製パッキン（パッキンリング）の１態様が示されて
いる。このように一端面のみに硬質層７が設けられた膨
張黒鉛製パッキンは、例えば、後述する第３図に示すよ
うに、従来より公知の、硬質層が設けられていないパッ
キン５、５（換言すれば、本発明の膨張黒鉛製パッキン
１の構成要素であるパッキン本体５）等を介して２個用
い、その内の１個はパッキン押え１３側に硬質層７が向
くように配置し、また他の１個はパッキンボックスの底
部１０側に硬質層７が向くように配置して用いられる。

【００１３】また、第１図（ロ）は、本発明に係る膨張
黒鉛製パッキン１の１例を示す縦断面図である。第１図
（ロ）には、パッキン本体５の上下両端面に硬質層７が
設けられた、高さの高い、本発明に係る膨張黒鉛製パッ
キン（円筒状パッキン）の１態様が示されている。この
ように両端面に硬質層７が設けられた膨張黒鉛製パッキ
ン１は、例えば、パッキンボックスの深さに応じた設計
をすることにより、従来より公知の、硬質層が設けられ
ていないパッキン５、５（換言すれば、本発明の膨張黒
鉛製パッキン１の構成要素であるパッキン本体５）等を
介することなく、そのままパッキンボックス内に配置し
て用いられる。

【００１４】第２図は、本発明に係るこれらの膨張黒鉛
製パッキンの平面図である。本発明で、パッキン本体５
を形成するために用いられる膨張黒鉛製の薄葉体は、膨
脹黒鉛粒子を圧縮して得られたものであるか、あるいは
膨張黒鉛粒子を必要に応じて酸化黒鉛、ホウ酸、または
ケイ素と炭素を主な骨格成分とする有機ケイ素高分子化
合物などのバインダ―とともに圧縮して得られたもので
ある。

【００１５】この薄葉体の形状は、通常、テ―プ状であ
るが、鱗片状、円環薄葉状などテープ状以外の形状であ
ってもよい。たとえば、テープ状の薄葉体は、通常、切
断され、短尺状にされて本発明で用いられる。このテ―
プの形状は、完成後のパッキンの大きさに応じて適宜決
定されるが、好ましくは長さ２０〜１００ｃｍ、幅５ｍ
ｍ〜２０ｍｍ、かさ比重０．３〜１．８であることが望
ましい。

【００１６】このようなテープ状の膨張黒鉛製薄葉体を
用いて、本発明に係るパッキン１を製造するには、まず
パッキン本体５を製造する。パッキン本体５の製造方法
としては、例えば特願昭６０−３９７２１号明細書に記
載の方法など公知の方法を採用することができる。

【００１７】具体的には、まず初めに、上記のような膨
脹黒鉛製薄葉体を、リング成形用金型に形成されたリン
グ状の凹部内に、うず巻き状あるいは同心円状に、好ま
しくは１．５〜５周程度巻き付けるように圧縮方向に立
てて配置する。

【００１８】次いで、得られた膨張黒鉛の巻回物の上に
順次、膨張黒鉛の巻回物を積層・配置する。次に金型の
凹部に凸状金型を挿入して、金型凹部内に積層・配置さ
れた膨脹黒鉛製巻回物を押しつぶすよう加圧圧縮すれば
、各層が一体的に接合されたパッキン本体５が形成され
る。

【００１９】この際、前記テ―プ状の膨張黒鉛製薄葉体
を金型内に５周を越えて巻き付けると、得られるパッキ
ンを装置内に着装した後の増し締め時あるいは使用中の
温度上昇時に、軸などに対して大きなトルクがかかると
いうトルクオ―バ―現象が生じやすいため好ましくない
。また、積層・配置された前記テ―プを加圧圧縮する際
の圧力は、パッキンの寸法によっても変化するが、好ま
しくは１５０〜３００ｋｇｆ　／ｃｍ２　である。

【００２０】なお、本発明では、各層を構成している膨
張黒鉛製巻回物を各層ごとに逐次圧縮した後、得られた
圧縮物をさらに積層圧縮して各層を一体的に接合しても
よい。

【００２１】また、円環薄葉状（リング状）の膨張黒鉛
の場合には、例えば、シート状の膨張黒鉛を円環薄葉状
に打ち抜き、得られた膨張黒鉛の円環薄葉状物を薄葉平
面に垂直な加圧方向に積層し、この薄葉平面に垂直な方
向に、前記と同様な条件下に加圧・圧縮すればよい。こ
のように加圧・圧縮すると、積層された各層が一体的に
接合されたパッキン本体５が得られる。

【００２２】前記の積層工程数は、得られる膨張黒鉛製
パッキン１の用途に応じて広範囲に変化させることがで
き、適宜積層工程数を選択することによって、パッキン
の一断面の幅寸法Ｗと高さ寸法Ｈをほぼ同一寸法にした
り（図示せず）、また第１図（イ）に示すような円環板
状すなわちＷ＞Ｈにしたり、また、第１図（ロ）に示す
ような円筒状すなわちＷ＜Ｈに成形することができる。

【００２３】本発明では、上記のようにして得られるパ
ッキン本体５の上下端面の少なくとも一方の面、すなわ
ちパッキン本体の上面６ａまたは下面６ｂ、あるいは両
面すなわち上面６ａおよび下面６ｂに硬質層７が形成さ
れている。

【００２４】硬質層を形成する際に用いられる材料とし
ては、タールピッチ、コールタール、熱硬化性プラスチ
ックス（例：エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹
脂など）などを挙げることができる。これらの内では、
タールピッチが好ましく用いられる。

【００２５】このような硬質層形成用材料の内で、例え
ばタールピッチまたはコールタールを用いて硬質層を形
成する際には、パッキン本体の上下両端面の内の少なく
とも１端面にタールピッチなどを０．１〜５ｍｍ程度の
厚さに塗布して、２００〜４００℃程度の温度で熱処理
し、炭化硬化せしめればよい。

【００２６】また、熱硬化性樹脂を用いて硬質層を形成
する際には、樹脂酸化が生じないように、真空中または
不活性ガス中で熱処理をして樹脂を硬化せしめればよい
。このようにしてなる硬化層７は、パッキン本体５と一
体に接合される。また、この硬化層の厚さは、特に限定
されないが、通常、０．０５〜３ｍｍ程度である。

【００２７】本発明の膨張黒鉛製パッキンがスタフィン
グボックスからはみだすのを防止するためには、後述す
るような方法で本発明の膨張黒鉛製パッキンを使用する
場合には、硬質層７は、通常、パッキン本体５の一端面
のみに形成されているだけで充分であるが、本発明の膨
張黒鉛製パッキンをより硬質化するには、パッキン本体
５の上下両端面６ａおよび６ｂに硬質層７を形成すれば
よい。

【００２８】このような本発明に係る膨張黒鉛製パッキ
ン１を使用するには、下記のような方法が挙げられる。 例えば、一端面にのみ硬質層が設けられている、第１図
（イ）に示すような膨張黒鉛製パッキンでは、第３図に
示すように、パッキン箱（スタフィングボックス）８内
の回転軸（ステム）９に、硬質層７が形成されている端
面が圧力側すなわちボックスの底部１０側となるように
、本発明のパッキン１を装着する。次に、硬質層が形成
されていない膨張黒鉛性パッキン本体５、５（２個のリ
ング）を装着する。そして、最後に、硬質層７がパッキ
ン押え１３側（上部側）に向くように本発明のパッキン
１を再び装着する。次いでパッキン押え１３にて、１０
〜５０Ｋｇｆ／ｃｍ２程度の加圧下にパッキン全体を押
え保持すればよい。また、第１図（ロ）に示すような、
両端面に硬質層が設けられた膨張黒鉛製パッキンでは、
パッキン本体５の長さなどを適宜選択することによりそ
のまま用いることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る膨張黒鉛製パッキンは、膨
張黒鉛製の薄葉体を圧縮積層してなるパッキン本体の少
なくとも１側面に、硬質層が設けられているので、簡便
に装着することができるなど、取り付け作業性に優れ、
しかも高圧流体などの押圧を受けてもスタフィングボッ
クスなどからはみだすことがない。

【００３０】

【実施例】次に本発明の実施例を示して本発明をさらに
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限
定的に解釈されるべきではない。

【００３１】

【実施例１】膨張黒鉛のテープ状の薄葉体をうず巻き状
に立てて配置して、これを積層、圧縮成形してリング状
のパッキン本体（内径３０ｍｍ、外径４６ｍｍ、高さ８
ｍｍ）を得た。

【００３２】このパッキン本体の片側の平面に、６０〜
８０℃に加熱したタールピッチを０．３ｍｍの厚さで薄
く均一に塗布した。得られた塗膜付パッキンを、次いで
電気炉中で約３００℃〜４００℃に加熱してタールピッ
チを硬化せしめて、パッキン本体に、厚さ０．１ｍｍの
硬質層を形成した。

【００３３】上記のように硬質層が設けられた本発明に
係る膨張黒鉛製パッキン１について、ハミ出し量の試験
をした。試験方法は下記の通りである。 ［試験方法］第４図に模式的に示すような試験治具１５
に、硬質層が下になるように本発明に係る膨張黒鉛製パ
ッキン１を装着し、この試料に、締付面圧（Ｐ）１００
０Ｋｇｆ／ｃｍ２（１分間保持）をかけて、隙間Ａ部（
隙間０．３ｍｍ）からのパッキンのハミ出し量を測定し
た。

【００３４】本発明に係る膨張黒鉛製パッキンでは、そ
のはみ出し量は平均０．５ｍｍ以下であった。

【００３５】

【比較例１】実施例１において、本発明に係る膨張黒鉛
製パッキン１に代えて従来品（ＶＦ−１０：内径３０ｍ
ｍ×外径４６ｍｍ×高さ８ｍｍである、リング状の膨張
黒鉛製パッキン）を用いて実施例１と同様な試験を行な
った。

【００３６】従来品では、そのはみ出し量は平均２〜３
ｍｍであった。実施例１と比較例１とを対比すると、本
発明品では、硬質層が形成されているので、著しくパッ
キンのはみだし量が少ないことが解る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図（イ）および（ロ）は、本発明に係る膨
張黒鉛製パッキンの縦断面図である。

【図２】第２図は、本発明に係る膨張黒鉛製パッキンの
平面図である。

【図３】第３図は、本発明に係る膨張黒鉛製パッキンの
使用方法を示す説明図である。

【図４】第４図は、加圧時におけるパッキンのハミダシ
量の測定方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・膨張黒鉛製パッキン。 ５・・・パッキン本体。 ７・・・硬質層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　膨張黒鉛製の薄葉体を積層圧縮してな
   るパッキン本体の上下両端面の少なくとも一方の面に、
   硬質層が設けられていることを特徴とする膨張黒鉛製パ
   ッキン。
2. 【請求項２】　　前記硬質層がタールピッチの炭化物か
   らなることを特徴とする請求項１記載の膨張黒鉛製パッ
   キン。
3. 【請求項３】　　膨張黒鉛製の薄葉体を渦巻状あるいは
   同心円状に配置してなるリング状物を軸方向に積層した
   のち、この軸方向に加圧圧縮し、得られたパッキン本体
   の上下両端面の少なくとも一方の面にタールピッチを付
   着させ、次いで、このタールピッチを加熱硬化させるこ
   とによりパッキン本体に硬質層を形成することを特徴と
   する膨張黒鉛製パッキンの製造方法。