JPH0575794B2 - - Google Patents

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られる膨張
黒鉛を主体としたパツキンおよびその製造方法に
関する。

［従来の技術］ 流体がポンプやバルブなどの流体機器の軸封部
から機外に漏洩するのを防止するために、軸封部
を構成しているパツキンボツクス（スタフインボ
ツクス）に装入されるグランドパツキンとして、
テーブ状のパツキン素材をうず巻き状に巻回した
のち、金型で加圧成形するダイモールド方式によ
つて製造されるものが知られており、この種のパ
ツキンとして、膨張黒鉛テープをうず巻き状に
巻回したのち、金型で加圧成形したもの、膨張
黒鉛テープの少なくとも片面の幅方向略全域に、
例えば金網などの網状構造体を添接したのちうず
巻き状に巻回し、これを金型によつて加圧成形す
ることで、膨張黒鉛テープの巻回層間に網状構造
体を配置したもの、真直の炭素繊維を膨張黒鉛
テープの長手方向に沿つて少なくとも片面の幅方
向略全域に対応させて接着したのち、うず巻き状
に巻回し、これを金型によつて加圧成形すること
で、膨張黒鉛テープの巻回層間に複数の炭素繊維
を配置したものなどがある。

そして、これらのパツキンは、パツキンボツク
スへの装入時の作業を容易にするためや、或い
は、保守点検等において、引掛け工具によつて引
掛けてパツキンボツクスから取り出す作業性を容
易にするために、円周方向の１箇所で切断した非
無端状でパツキンボツクスに装入されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記で述べた従来のパツキンは、
比較的脆い性質の膨張黒鉛単味によつて構成され
ているから、引掛け工具を用いてパツキンボツク
スから取り出す場合に折損し易く、取出作業性が
きわめて悪い問題点を有している。

また、前記で述べた従来のパツキンは、膨張
黒鉛テープの脆性を金網などの網状構造体によつ
て補うことができるので、パツキンボツクスから
取り出す場合の折損が避けられ、取出作業性を向
上させることができる利点を有してはいるもの
の、パツキンの寸法が変るのに応じて、メツシユ
などの仕様の異なる網状構造体を使用しなければ
ならない製作上の煩わしさが有る。しかも金網の
ような不燃性材料の網状構造体が使用されている
と、廃棄処分のために焼却しても金網が残存する
ので、処分後の処理が煩雑になるなどの問題点を
有している。

さらに、前記で述べた従来のパツキンは、膨
張黒鉛テープの脆性を複数の炭素繊維によつて補
うことができるので、前記で述べたパツキンと
同様にパツキンボツクスから取り出す場合の折損
が避けられ、取出作業性を向上させることができ
る利点を有している。しかし、比較的可撓性に劣
る性質を有している炭素繊維を真直状態で膨張黒
鉛テープの少なくとも片面の幅方向全域に接着し
ているため、うず巻き状の巻回曲率の小さい小径
パツキンを製造する場合の巻回作業が困難である
問題点を有している。

また、前記およびで述べたパツキンでは、
膨張黒鉛と比較して弾性度の低い金網や真直状態
の炭素繊維を膨張黒鉛テープの少なくとも片面の
幅方向全域に添接または接着した複合構造になつ
ているので、パツキンの弾性度を低下させること
になり、シール性を悪くしている。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもの
で、膨張黒鉛の脆性を補つてパツキンボツクスか
らの取出作業性の容易化を図り、パツキン寸法が
変ることによつて生じる製作上の煩わしさおよび
可撓性の低下が避けられ、しかも膨張黒鉛の保有
している高弾性度と相乗して非常に高い復元率を
発揮させて、シール性の著しい向上を図ることが
できる炭素繊維複合膨張黒鉛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、本発明にかかる第
１の発明は、幅狭膨張黒鉛テープの表面を炭素繊
維の織りもしくは編組体で被覆してなる芯材が、
うず巻き状に巻回して加圧成形された膨張黒鉛テ
ープ環状体の巻回層間で、かつ該膨張黒鉛テープ
環状体の内部に配置されているものである。

また、前記目的を達成するために、本発明にか
かる第２の発明は、幅狭膨張黒鉛テープの表面を
炭素繊維の織りもしくは編組体で被覆して芯材を
製造する工程と、 この芯材の長手方向を上記幅狭膨張黒鉛テープ
の長手方向に対応させて該膨張黒鉛テープの少な
くとも片面に添接させる工程と、 互いに添接している芯材と膨張黒鉛テープをう
ず巻き状に巻回して、膨張黒鉛テープの巻回層間
で、かつ内部に芯材を介在させた膨張黒鉛テープ
環状体を形成する工程と、 この膨張黒鉛テープ環状体を型込めして加圧成
形する工程とからなるものである。

［作用］ 第１の発明にかかる炭素繊維複合膨張黒鉛パツ
キンによれば、芯材を構成する幅狭膨張黒鉛テー
プの表面を炭素繊維の織りもしくは編組体で被覆
させることによつて、この芯材を内部に配置した
膨張黒鉛テープ環状体の脆性を補い、パツキンボ
ツクスからの取出作業性の向上が図れる。

また、寸法の異なるパツキンの製造に際して芯
材の仕様を変更する必要がなく、製作上の煩わし
さを解消することが可能である。しかも、幅狭に
切断した膨張黒鉛テープを主体とする芯材を用い
ることによつて、膨張黒鉛テープ環状体の可撓性
が向上し、さらに、弾性に富む炭素繊維を利用し
た芯材を膨張黒鉛テープ環状体の内部に配置する
ことで、パツキン内部に炭素繊維からなるスプリ
ング骨格を構成することが可能となり、膨張黒鉛
の有する高弾性度と相俟つて、高い復元率を確保
することができる。

また、第２の発明にかかる炭素繊維複合膨張黒
鉛パツキンの製造方法によれば、幅狭膨張黒鉛テ
ープの表面を炭素繊維の織りもしくは編組体で被
覆した芯材を、うず巻き状に巻回して加圧成形さ
れた膨張黒鉛テープ環状体の巻回層間で、かつそ
の内部に配置することにより、膨張黒鉛テープ環
状体の脆性を補い、パツキンボツクスからの取出
作業性の向上が図れるとともに、パツキン寸法の
変更にかかわらず、同一の使用の芯材を使用する
ことができる。また、幅狭の膨張黒鉛テープを主
体とする芯材を用いることによつて、可撓性に優
れ、さらに、内部に炭素繊維からなるスプリング
骨格を構成させて高い復元率を確保した膨張黒鉛
パツキンを容易に製造することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明にかかる炭素繊維複合膨張黒鉛
パツキンの一実施例の一部を断面にて示す斜視図
であり、図において炭素繊維複合膨張黒鉛パツキ
ン１は、うず巻き状に巻回して所定の内径寸法Ｄ
１、外径寸法Ｄ２および高さ寸法ｈに加圧成形さ
れた膨張黒鉛テープ環状体１０と、この膨張黒鉛
テープ環状体１０の巻回層間で、かつ該膨張黒鉛
テープ環状体１０の内部に配置された複数の芯材
２０によつて構成されている。

膨張黒鉛テープ環状体１０は、その高さ寸法ｈ
よりも幾分大き目の寸法を幅寸法とし、厚さが例
えば0.38mmの膨張黒鉛、多孔質PTFE、バーミキ
ユライトなどのテープ１０Ａを所定の長さに切断
してうず巻き状に巻回したのち、後述の金型に型
込めして加圧成形することによつて製造される。

膨張黒鉛テープ環状体１０の巻回層間で、かつ
該膨張黒鉛テープ環状体１０の内部に配置される
芯材２０は、第２図に示すように、幅３mm×厚さ
0.38mmの膨張黒鉛、多孔質PTFE、バーミキユラ
イトなどのテープ２１を、例えば３枚重ね合せた
ものによつてなり、その表面を炭素繊維糸の八編
みによつて編組体２２で被覆した構成になつてい
る。

即ち、炭素繊維複合膨張黒鉛パツキン１は、
第２図の芯材２０を製造する。この芯材２０の
長手方向を、第３図に示すように、膨張黒鉛テー
プ１０Ａの長手方向に対応させて、その片面に所
定の間隔を有して２つの添接する。膨張黒鉛テ
ープ１０Ａと芯材２０をうず巻き状に巻回して、
膨張黒鉛テープ１０Ａの巻回層間で、かつその内
部に芯材２０を介在させた膨張黒鉛テープ環状体
１０を形成する（第４図参照）。膨張黒鉛テー
プ環状体１０を、第５図に示すように、金型２の
雌型２Ａ内に型込めしたのち雄型２Ｂで型締めす
ることで加圧成形する。以上ないしの工程に
よつて製造される。

前記構成によれば、膨張黒鉛テープ環状体１０
の脆性は、その巻回層間で、かつ該膨張黒鉛テー
プ環状体１０の内部に配置されている芯材２０の
表面を被覆している炭素繊維糸の八編みによつて
なる編組体２２によつて補われる。したがつて、
この炭素繊維複合膨張黒鉛パツキン１の円周方向
の１個所を切断した非無端状態でパツキンボツク
ス（図示せず）に装入してグランドパツキンとし
て使用した場合、例えば保守点検時において引掛
け工具によつて引掛けて引き出しても、パツキン
１が折損する不都合を回避できるので、パツキン
１の取出しが容易になり、取出作業性が向上す
る。

また、寸法の異なるパツキンを製造する場合で
も、芯材２０の仕様を変更することなく、単に使
用数量を変えるだけでよいから製作上の煩わしさ
が著しく軽減される。しかも、膨張黒鉛テープ
は、これを５mm以下の幅狭に切断することで、引
張強さと可撓性が向上する特性を有しているか
ら、幅狭に切断した膨張黒鉛テープ２１を主体と
した芯材２０の使用によつて、膨張黒鉛テープ環
状体１０の可撓性が向上するため、巻回曲率の小
さい小径パツキンを製造する場合の巻回作業が容
易になり、汎用性が向上する。このことは炭素繊
維糸の八編み編組体２２によつても助長される。
さらに、幅狭に切断した膨張黒鉛テープ２１を主
体とした芯材２０を使用しているから、つまり膨
張黒鉛テープ１０Ａと略同質の芯材２０を使用し
ているから、芯材２０を介在させることにともな
つて膨張黒鉛テープ環状体１０の弾性が損なわれ
ることがなく、むしろ芯材２０の表面を被覆して
いる弾性に富む炭素繊維による編組体２２が膨張
黒鉛テープ環状体１０の内部に配置されること
で、膨張黒鉛テープ環状体１０の内部に炭素繊維
からなるスプリング骨格を構成させて、非常に高
い復元率を付与することができて、パツキンとし
てのシール性の向上が図り得る。勿論、芯材２０
は可撓性のものであるから、廃棄処分のための焼
却が容易である。

第６図に、本発明にかかる炭素繊維複合膨張黒
鉛パツキン１と従来の膨張黒鉛パツキン（前記に
相当する）との圧縮−復元特性比較グラフを示
す。図において、本発明品の復元率が約50％であ
るのに対し、従来品では約30％程度にしか達しな
い。これにより、本発明品では高いシール性を得
られることが判る。

なお、前記実施では、芯材２０を膨張黒鉛テー
プ１０Ａの片面に添接して説明しているが、両面
に添接した構成であつてもよい。また、添接の数
も２つにのみ限定されるものではなく、膨張黒鉛
テープ１０Ａの幅寸法に応じて、１つまたは３つ
以上の数を選択して添接すればよい。さらに炭素
繊維糸の編組体２２に代えて、炭素繊維の織りに
よつて幅狭膨張黒鉛を被覆しても、前記実施例と
同様の作用効果を奏する。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。

請求項１の炭素繊維複合膨張黒鉛パツキンにお
いては、芯材の外層、つまり幅狭膨張黒鉛テープ
の表面を被覆している炭素繊維の織りもしくは編
組体によつて、膨張黒鉛テープ環状体の脆性が補
われるので、取出作業性が向上する。

また、寸法の異なるパツキンの製造に際して芯
材の仕様を変更する必要がないので、製作上の煩
わしさを著しく制限することができる。しかも幅
狭に切断した膨張黒鉛テープを主体とした芯材の
使用によつて、膨張黒鉛テープ環状体の可撓性が
向上するので、巻回曲率の小さい小径パツキンを
製造する場合でも巻回作業が容易になり、汎用性
を向上させることができる。さらに、芯材の主体
がパツキンの主体である膨張黒鉛テープ環状体と
略同質であるので、パツキン主体の弾性が芯材に
よつて損なわれることがない上に、パツキン主体
の内部に弾性に富んだ炭素繊維からなるスプリン
グ骨格を構成させることが可能であるから、全体
として非常に高い復元率を確保して、パツキンと
してのシール性を著しく向上することができる。

また、請求項２の炭素繊維複合膨張黒鉛パツキ
ンの製造方法によれば、幅狭膨張黒鉛テープの表
面を炭素繊維の織りもしくは編組体で被覆した芯
材を、うず巻き状に巻回して加圧成形された膨張
黒鉛テープ環状体の巻回層間で、かつ膨張黒鉛テ
ープ環状体の内部に配置して、膨張黒鉛テープ環
状体の脆性が補われ、パツキンの寸法が変つても
仕様変更の不必要な芯材を使用でき、しかも幅狭
膨張黒鉛テープを主体とした芯材の使用により、
可撓性が向上し弾性の損なわれない膨張黒鉛テー
プ環状体からなる炭素繊維複合膨張黒鉛パツキ
ン、すなわちパツキンボツクスからの取出作業性
にすぐれ、製作上の煩わしさが著しく軽減され、
しかも、巻回作業が容易であり、高弾性で高い復
元率をもち、非常に優れたシール性を有する炭素
繊維複合膨張黒鉛パツキンを容易に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる炭素繊維複合膨張黒鉛
パツキンの一実施例の一部を断面にて示す斜視
図、第２図は芯材の一実施例を示す斜視図、第３
図は膨張黒鉛テープに芯材を添接させた状態の一
例を示す斜視図、第４図は膨張黒鉛テープ環状体
の縦断面図、第５図は加圧成形状態の説明断面
図、第６図は圧縮−復元特性の比較グラフであ
る。 １……炭素繊維複合膨張黒鉛パツキン、２……
金型、１０……膨張黒鉛テープ環状体、１０Ａ…
…膨張黒鉛テープ、２０……芯材、２１……幅狭
膨張黒鉛テープ、２２……炭素繊維の編組体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 幅狭膨張黒鉛テープの表面を炭素繊維の織り
   もしくは編組体で被覆してなる芯材が、うず巻き
   状に巻回して加圧成形された膨張黒鉛テープ環状
   体の巻回層間で、かつ該膨張黒鉛テープ環状体の
   内部に配置されていることを特徴とする炭素繊維
   複合膨張黒鉛パツキン。 ２ 幅狭膨張黒鉛テープの表面を炭素繊維の織り
   もしくは編組体で被覆して芯材を製造する工程
   と、 この芯材の長手方向を上記幅狭膨張黒鉛テープ
   の長手方向に対応させて該膨張黒鉛テープの少な
   くとも片面に添接させる工程と、 互いに添接している芯材と膨張黒鉛テープをう
   ず巻き状に巻回して、膨張黒鉛テープの巻回層間
   で、かつ内部に芯材を介在させた膨張黒鉛テープ
   環状体を形成する工程と、 この膨張黒鉛テープ環状体を型込めして加圧成
   形する工程とからなることを特徴とする炭素繊維
   複合膨張黒鉛パツキンの製造方法。