JPH06664B2

JPH06664B2 - 可撓性黒鉛環状シールリングとその製造方法

Info

Publication number: JPH06664B2
Application number: JP1069120A
Authority: JP
Inventors: ロナルド、アルフレッド、グレインケ; ロナルド、アルバート、ハワード
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: EP0334589A2; CA1340440C; JPH0222171A; DE68909980T2; EP0334589B1; DE68909980D1; EP0334589A3

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、往復動弁軸およびポンプ軸回りのシールを成
す可撓性炭素シールリングに関するものである。

（従来技術と問題点）ポンプおよび弁などの流体操作装置において往復動軸が
装置の中に入る箇所のシールを成すパッキン材料として
可撓性黒鉛が効果的に使用されている。一般に可撓性黒
鉛は予形成された環状リングを成し、これらのリングが
パッキン（スタッフィング）ボックスの中において軸の
周囲に配置されて圧縮される。米国特許第４１９０２５
７号は可撓性黒鉛粒子をシールリング状に相互に圧着し
て得られるパッキンリングを開示している。又可撓性黒
鉛のパッキンシールリングは、可撓性黒鉛テープを軸の
回りに巻き付けて環状製品を形成しこの製品を金型の中
で圧縮する事によって製造する事もできる。

可撓性黒鉛シールリングは本質的に純粋炭素であるか
ら、科学的に不活性であり、高温で安定である。さらに
可撓性黒鉛はその弾性の故に非常に効果的なシールを成
す。これらの特性の故に、可撓性黒鉛は高温−腐食性環
境において好ましいパッキン材料である。

しかし、可撓性黒鉛シールリングを備えたパッキンは、
往復動弁軸のシールとして使用された場合に、特に約１
１００゜F（６００℃）以下の温度において、「がたつ
き」（チャッタリング）を生じる傾向がある。チャッタ
リングは、軸がパッキンの中を通過する際の不安定な滑
り−固着運動である。これはパッキン中を軸を移動させ
るために点応力が使用される場合、または正確な制御が
必要とされる場合に一般的な現象である。このような用
途は、ダイヤフラムまたはピストンが往復動軸を差動す
る方式の空気制御弁を含む。このような弁の正確な制御
はチャッタリングの故に困難または不可能である。

軸の表面に、水、石油誘導体などの潤滑性物質を被着す
る事によってチャッタリングを低減させる事ができる。
しかしこれらの物質は、特に弁に対して高温と高圧が加
えられる時に揮発しまたは劣化するので、一時的解決法
に過ぎない。その場合、潤滑物質が欠乏すると、再び軸
のチャッタリングを生じる。

〔発明の目的および効果〕

本発明の目的は、通常のパッキンボックス中において使
用された時に効果的にチャッタリングを減少させる可撓
性黒鉛シールリングを提供するにある。

本発明の他の目的は、通常のパッキンボックス中におい
て使用した時にチャッタリングを減少させ高温において
劣化または発揮しない永久面をシールリングに備えるに
ある。

本発明の他の目的は、シールリングの化学的不活性と高
温安定性が妥協できない通常型のパッキンボックスの中
においてチャッタリングを減少させる可撓性黒鉛シール
リングを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の１つの実施態様は、表面に連続無定形炭素相を
備えた可撓性黒鉛からなる製品であって、無定形炭素相
が前記表面から製品内部まで延在する製品に関するもの
である。無定形炭素相面、すなわち無定形炭素相を備え
た面がチャッタリングなしのシールを形成するために可
動軸に当接する。好ましい実施態様において、無定形炭
素相面の上に潤滑剤が被着される。

本発明の他の実施態様は、無定形炭素相面を有する可撓
性黒鉛製品の製造方法において、 (a)いも虫状黒鉛片を０．０５ｇ／cm³乃至２．０ｇ／cm
³、好ましくは０．０５〜１．５ｇ／cm³、さらに好まし
くは０．１〜０．５ｇ／cm³の密度を有する製品状に圧
縮する段階と、 (b)前記製品の面上にコークス形成有機材料を被着する
段階と、 (c)前記有機材料をコークス化するに十分な温度を前記
製品に加えて、製品表面上に無定形炭素相を形成する段
階とを含む方法にある。

無定形炭素相はその表面が連続的である。すなわち無定
形炭素相の表面全体が中断されない通路を成す。しかし
連続無定形炭素相は、その表面全体に分散された単数ま
たは複数の圧縮された可撓性黒鉛片の小島を含む事がで
きる。従ってその表面は連続無定形炭素相と可撓性黒鉛
とを含み、または可撓性黒鉛を含まない連続無定形炭素
相とする事ができる。簡単に言えば、「無定形炭素相
面」とは、その面上に可撓性黒鉛が存在するかいなかに
関わらず、表面に無定形炭素相を有する本発明の製品面
を言う。

無定形炭素相は表面から可撓性黒鉛製品の内部まで延在
する。表面において無定形炭素相の割合が最大であり、
無定形炭素相が製品内部に入るに従って減少し、無定形
炭素相と可撓性黒鉛との間には明確な相界は存在しな
い。代表的には無定形炭素相は可撓性黒鉛製品内部に約
５ミル（０．１３mm）延在するが、その程度はコークス
形成有機材料の滲透度に依存し、この滲透度はコークス
形成有機物質の湿潤特性および粘性、可撓性黒鉛の密度
およびその他のファクタによって影響される。

製品内部への無定形炭素相の浸透の故に、無定形炭素相
表面が摩耗または摩損しても、表面に新しい無定形炭素
相を提出するので、表面上には常に無定形炭素相が存在
しつづける。従って本発明の製品は、使用によって急速
に摩耗しまたは劣化する事のない無定形炭素相面を提供
する。往復動軸用のシールリングの場合、表面上の無定
形炭素相は使用中に剥離または顕著に劣化する事なく、
また従来のシールリングよりはるかに長い期間、チャッ
タリングなしの動作を生じる。無定形炭素相は往復動軸
に対して本質的にチャッタリングなしの耐摩耗性軸支面
を与えるが、可撓性黒鉛の弾性は流体通過に対するシー
ルを形成する。

無定形炭素相は有機材料の炭化またはコークス化によっ
て形成された実質的に非結晶質の炭素である。しかし、
無定形炭素相は部分的に結晶質であって、部分的に秩序
構造または黒鉛質の分子構造を有すると理解されてい
る。

無定形炭素相面を有する本発明の製品を形成するには、
まずいも虫状黒鉛片を可撓性黒鉛製品状に、好ましくは
シート状に、０．０５〜２．０ｇ／cm³の密度に圧縮す
る。この密度は、製品の操作に適当な強度を与えるが、
好ましくは有機材料を被着した時にその浸透を助長する
程度に低くなければならない。好ましい密度範囲は１．
５ｇ／cm³以下、さらに好ましくは０．１〜０．５ｇ／c
m³とする。

本発明の可撓性黒鉛製品の製造材料としてのいも虫状黒
鉛片は、硫酸と硝酸の混合物などのインターカレーショ
ン剤によって処理され、例えば１０００℃の高温に露出
されてｃ−方向に膨脹された黒鉛片である。可撓性黒鉛
は、剥離黒鉛片を一体的形状または製品状に、好ましく
はシート状に圧縮する事によって形成された黒鉛から成
る材料である。いも虫状黒鉛片の製造法とこれから可撓
性黒鉛を製造する方法は米国特許第３４０４０６１号に
開示され、これを引例として加える。

可撓性黒鉛製品の製造後に、その表面にコークス形成有
機材料を被着する。「コークス形成」とは、高温処理さ
れた時に無定形炭素相を形成する性能を言う。この有機
材料が表面に被着された時に、表面から製品内部に浸透
しなければならない。つぎにこの有機材料がコークス化
される時、表面から物体内部まで延在する無定形炭素相
が形成され、無定形炭素相の連続相を備えた表面を成
す。

可撓性黒鉛製品の表面の内部まで有機材料を滲透させる
事は、有機材料を十分に低い粘度の液体として被着する
事によって達成される。あるいは有機材料を固体または
粘性液として被着し、加熱しまたは溶媒処理して有機材
料を軟化または液化させ、表面内部に浸透させる事がで
きる。

有機材料が熱硬化性材料である場合、この有機材料を硬
化させる条件を加える。有機材料の炭化の結果として満
足な無定形炭素相が得られるならば、硬化処理は必要な
い。

有機材料の被着の後に、製品をさらに高密度まで圧縮し
て製品強度を増大し、製品の操作を容易にする事ができ
る。

つぎにこの製品を有機材料のコークス化と無定形炭素相
の形成に十分な温度まで加熱する。多くの用途におい
て、有機材料は製品が使用中にうける温度より高い温度
で炭化されなければならない。多くの有機材料の場合、
非酸化性ガス中での４５０℃乃至１０００℃の炭化温度
が適当である。

本発明の好ましい実施態様において、無定形炭素相の上
に潤滑剤が被着される。潤滑剤は、可撓性黒鉛および無
定形炭素相と相容性の潤滑特性を有する任意物質とする
事ができる。ほとんどすべての液体がある程度の潤滑性
を示すが、好ましい潤滑剤は製品の受ける周囲条件のも
とに安定なものである。又潤滑剤は使用中に著しく劣化
しないものが好ましい。適当な潤滑剤は液状の有機およ
び無機潤滑剤を含む。

好ましくは本発明の製品は、可撓性黒鉛の環状シールリ
ングであって、その円筒形内側面に無定形炭素相を備
え、この無定形炭素相面が軸に当接して流体漏れ防止シ
ールを成す。シールリングは任意適当な方法によって製
造され、例えば可撓性黒鉛シートの無定形炭素相面を軸
の方に向けて軸の回りに巻き付け、得られた環状製品を
軸の方に圧縮する事によって製造される。

本発明のシールリングを使用する際に、チャッタリング
が大幅に低下しまたは防止される。潤滑剤で処理された
無定形炭素相面を有する本発明のシールリングは、チャ
ッタリングの低下にもっとも有効であり、すり合わせ運
転期間を必要としない。通常、潤滑剤によって処理され
ていない無定形炭素相面は、すり合わせ運転期間後にチ
ャッタリングが完全には除去されていないが、チャッタ
リングを著しく低下させる。

本発明のシールリングの無定形炭素相面は可撓性黒鉛と
同様に炭素であるから、高温においてもそのチャッタリ
ング防止特性を保持する。従って本発明のシールリング
は、防火用水弁、すなわち高温をうけた後に差動する弁
に使用する事ができる。無定形炭素相面にオプションと
して被着される潤滑剤は一般に高温で消失するので、潤
滑剤で処理された無定形炭素相面の場合、高温でチャッ
タリング防止特性が少し失われる。一般に潤滑剤は、そ
の降伏温度すなわち発揮温度まで、ステアリン酸第２鉄
の場合は約２２５℃まで、ポリテトラフルオロエチレン
の場合は約２５０℃までチャッタリングの防止に役立
つ。無定形炭素相面は、空気中で４５０℃、悲酸化性ガ
ス中で３０００℃の温度に露出された後にもチャッタリ
ング減少特性を有する。

製品が潤滑剤を消失させる温度を受ける場合にも、無定
形炭素相面を潤滑剤によって処理する事が好ましい。潤
滑剤による無定形炭素相面の処理は表面のすり合わせ時
間を著しく減少させる事が発見された。潤滑剤によって
処理されていない本発明のシールリングの新製品は、軽
度のチャッタリングを生じ、このチャッタリングは消失
するまで数１００サイクル継続する。これと対称的に、
潤滑剤によって処理された新製品の無定形炭素相面は第
１サイクルからチャッタリングが防止される。約１００
サイクルのすり合わせ後に、潤滑剤が発揮して無定形炭
素相面のみが残されていてもシールリングは一般にチャ
ッタリングを生じない。

無定形炭素相面を備えた本発明の製品は、チャッタリン
グまたは関連の現象が問題となる場合に使用する事がで
きる。その可能な用途は、制御弁、往復動計量のポンプ
など、正確な制御を必要とするパッキン中のシールリン
グである。

（実施例）無定形炭素相の前駆体として適当なコークス形成有機材
料はコークス化されうる有機材料、または高温処理をう
けた時に無定形炭素を形成する事のできる材料である。
その例は、フェノール樹脂、予重合されたフルフリルア
ルコールおよびピッチなどの熱硬化性および熱可塑性樹
脂である。好ましい材料は、下記の実施例において使用
されるフェノールベース熱可塑性樹脂および多核炭素水
素を含有するピッチなど、約４０重量％以上の高コーク
ス収率を示す材料である。一般に、有機材料は可撓性黒
鉛材料の表面上に任意適当な方法で被着できこの表面に
浸透できるものでなければならない。又有機材料は液体
として被着され、あるいは浸透のために加熱によりまた
は溶媒によって軟化または液化される固体粒子として被
着され、あるいは液体溶媒中に溶解して被着された後に
溶媒を蒸発させる事ができる。

有機材料を被着する好ましい方法は、フェノール樹脂な
どの固体粒子を表面上に振りかけつぎに溶媒を噴霧して
固体粒子を軟化し部分的に液化させる方法である。好ま
しくは、可撓性黒鉛製品の表面は、この表面上の固体粒
子の分散を助長するため小くぼみを備える。これは可撓
性黒鉛製品の製造中に、粗い織布面を有する圧縮装置に
よって、いも虫状黒鉛薄片を圧縮して黒鉛表面に均一な
くぼみを形成する事によって実施される。

有機材料が熱硬化性物質であれば、場合によってはコー
クス化段階前に樹脂を硬化処理する事ができる。しかし
満足な無定形炭素を得るためには硬化処理は必ずしも必
要でない。

可撓性黒鉛製品は、その処理のために強度を増大するた
め、有機材料の被着後にまた熱硬化性樹脂を使用する場
合には硬化処理後に、好ましくは２．０ｇ／cm³の密度
まで圧縮する事ができる。つぎに有機材料をコークス化
処理し任意の潤滑材を被着した後に、好ましくはこの可
撓性製品をさらに約０．５ｇ／cm³〜２．０ｇ／cm³好ま
しくは約０．８ｇ／cm³〜１．５ｇ／cm³の最終密度まで
圧縮する。

本発明の製品中において、無定形炭素相は、可撓性黒鉛
と無定形炭素との合計量の約０．１重量％〜７５重量％
の量存在する。正確な重量は、製品の厚さと、無定形炭
素面と製品の全表面積の比率とに依存している。無定形
炭素相の量が少なすぎれば、適度のチャッタリング防止
特性を生じるに十分無定形炭素相を備える事ができな
い。無定形炭素相の量が過大であれば、シールに適した
弾性を有する製品を成すには可撓性黒鉛の量が不十分と
なる。無定形炭素相の量は、有機材料の量と型を変更す
る事によって変動させる事ができる。１層の無定形炭素
相を有し厚さ約２０ミル（０．５mm）以下の複数の可撓
性黒鉛層から成る製品の場合、可撓性黒鉛の量は代表的
には全重量の１０〜２５重量％の範囲内にある。

適当な潤滑剤は、有機潤滑剤、特に水酸基含有重合耐な
どの潤滑特性を有する材料とする事ができる。適当な潤
滑剤の例は、ドデカノールなどの長鎖アルコール、脂肪
酸およびその鉄誘導体、例えばステアリン酸、アラキン
酸、ステアリン酸第２鉄およびアラキン酸鉄、ポリエー
テル、ポリエチレングリコール、シリコーン油（すなわ
ちシリコーン）、例えばポリジメチルジフェニルシロキ
サン、およびフッ素化炭化水素重合体、例えばポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。好ましい潤滑
剤はＰＴＦＥおよびステアリン酸第２鉄である。

液状潤滑剤は塗装、噴霧、または任意適当に技術によっ
て被着する事ができる。固体潤滑剤は粉末として製品表
面上に吹きかけ加熱して溶融または融解する事により、
あるいは固体潤滑剤を溶媒中に溶解し、噴霧または塗装
し溶媒を発揮させる事に寄り被着する事ができる。例え
ば、ステアリン酸第２鉄は、表面上に振りかけ、１００
℃またはこれ以上に加熱して溶融し、あるいはステアリ
ン酸第２鉄をトルエンまたは四塩化炭素の中に溶解しこ
の溶液を表面上に塗装または噴霧する事によって被着す
る事ができる。一般に適度に均一な層を生じる事のでき
る任意の被覆法を使用する事ができる。

本発明による製品は、好ましくは環状シールリングであ
って、軸と接触するその内側面が無定形炭素相の面であ
る。シールリングは、本発明により少なくとも片面に無
定形炭素相を配備した可撓性黒鉛シートから形成する事
ができる。好ましくはこの面を潤滑剤によって処理す
る。シールリングの製造に際して、シートからテープを
切り出しこのテープを軸の周囲に螺旋状に巻き付けて環
状のリングを成す。テープの巻付けを容易にするため、
好ましくはシートを予め約１５ミル（０．３８mm）また
はこれ以下の厚さに圧縮する。リングの内側面が無定形
炭素相面を成すように無定形炭素相を備えたテープ面を
軸に当接させる。このリングを金型の中に配置し、圧縮
して好ましくは１．３ｇ／cm³〜１．６ｇ／cm³の密度シ
ールリングを得る。

第１ａ図と第１ｂ図は前記のようにして得られた本発明
のシールリングを示す。第１ａ図において、可撓性黒鉛
テープ１１を軸１３上に螺旋状に巻き付けて環状製品１
４を成す。可撓性黒鉛テープ１１は無定形炭素相面１５
を備え、この無定形炭素相面が軸１３に隣接するように
軸１３に巻き付けられる。可撓性黒鉛テープ１１の無定
形炭素相面１５は軸１３に隣接する部分にのみ配置され
る事ができ、あるいは無定形炭素相面１５がテープの全
長に沿って延在し、この無定形炭素相面が図示のように
環状製品１４全体に螺旋１７状に延在する事ができる。

第１ｂ図に図示のように、環状リングが金型の中で圧縮
されて、無定形炭素相の円筒面１５３を有する環状シー
ルリング１５１を形成する。

第２図は、往復動軸のパッキンとして本発明のシールリ
ングを利用する場合を示す。往復動軸１０１（矢印１０
３方向に移動）が制御弁などの流体制御装置１０７の外
側壁体１０５の第１アパチュア１１１を通して、格納手
段またはパッキンボックス１０９の中に入り、第２アパ
チュア１１３を通してパッキンボックス１０９から出
る。パッキンボックス１０９は本発明による単数または
複数のシールリングを含むパッキン１１５を収容してい
る。ネジを切られたパッキン押えナット１１９として構
成された圧縮手段がねじ込まれてパッキン材料１１５を
圧縮しパッキンボックス１０９の内部スペースと一致さ
せる。またこの圧縮力がシールリングの無定形炭素相面
１２１を軸１０１の面に対して圧着して、流体通過に対
するシールを成す。パッキン１１５の圧縮の結果として
軸１０１とアパチュア１１１，１１３の縁との間隙１２
３を通してシールリング１１６が押し出される事を防止
するため、オプションとしてパッキン材料１１５と各ア
パチュア１１１，１１３との間において軸１０１の周囲
に環状エンドリング１１７を配置する事ができる。これ
らのエンドリングは、編組炭素繊維または黒鉛繊維のエ
ンドリングなど通常設計のものとし、または１９８８年
２月９日出願の米国特許第１５４０３４号に記載のよう
なエンドリングとする事ができる。

実施例Ｉこの実施例は本発明によるシールリングの製造法を示
す。

いも虫状黒鉛片を通常の手法で約０．１ｇ／cm³の密度
まで圧縮する事によって可撓性黒鉛シートを製造する。
圧縮装置の表面を粗い布で被覆して、シート表面に均一
なくぼみを打ち出す。粉末フェノール樹脂をシートの表
面に加え、くぼみの中に入っていない余分の樹脂をゴム
ローラで除去する。くぼみが樹脂で満たされ、これはシ
ート上の樹脂の均一な分散に役立つ。この樹脂はユニオ
ンカーバイド社、ダンベリ、ＣＴから商標ＢＲＰ−５９
８０で市販されているフエノール樹脂である。

つぎに表面にイソプロピルアルコールを軽く噴霧して部
分的に樹脂を液化し樹脂を表面内部に滲透させる。つぎ
にシートを２５℃から１７５℃まで１０℃／時の速度で
加熱し、１７５℃に１時間保持する事によって樹脂を硬
化させる。つぎにシートをさらに１ｇ／cm³の密度と１
６〜１７ミル（０．４１〜０．４３mm）の厚さまで圧縮
する。硬化した樹脂を窒素ガス中で５０℃から５２０℃
まで６０℃／時の速度で加熱し５２０℃に１時間保持す
る事によって炭化して無定形炭素相を形成する。このシ
ートは全重量の約１５重量％の無定形炭素を含有する。
つぎにこのシートを１５ミル（０．３８mm）の厚さと約
１．１ｇ／cm³の密度まで圧縮する。

前記シートをストリップ状に切断してテープを形成し、
このテープを軸の周囲に螺旋状に巻き付けてリングを形
成する。このリングの内側面が無定形炭素相面を成すよ
うに、ストリップの無定形炭素相面を軸に当接させる。
つぎにこの製品を金型中に配置し、約１．４５ｇ／cm³
の密度まで圧縮してシールリングを形成する。

実施例II この実施例は、無定形炭素相面に対してステアリン酸第
２鉄潤滑剤を塗布する事によって本発明のシールリング
を製造する場合を示す。

いも虫状黒鉛片を通常の手法で約０．１ｇ／cm³の密度
まで圧縮する事によって可撓性黒鉛シートを製造する。
圧縮装置の表面を粗い布で被覆して、シート表面に均一
なくぼみを打ち出す。粉末フェノール樹脂をシートの表
面に加え、くぼみの中に入っていない余分の樹脂をゴム
ローラで除去する。くぼみが樹脂で満たされ、これはシ
ート上の樹脂の均一な分散に役立つ。この樹脂はユニオ
ンカーバイド社、ダンベリ、ＣＴから商標ＢＲＰ−５９
８０で市販されているフェノール樹脂である。

つぎに表面にイソプロピルアルコールを軽く噴霧して部
分的に樹脂を液化し樹脂を表面内部に滲透させる。つぎ
にシートを２５℃から１７５℃まで１０℃／時の速度で
加熱し、１７５℃に１時間保持する事によって樹脂を硬
化させる。つぎにシートをさらに１ｇ／cm³の密度と１
６〜１７ミル（０．４１〜０．４３mm）の厚さまで圧縮
する。硬化した樹脂を窒素ガス中で５０℃から５２０℃
まで６０℃／時の速度で加熱し５２０℃に１時間保持す
る事によって炭化して無定形炭素相を形成する。このシ
ートは全重量の約１５重量％の無定形炭素を含有する。

シート重量の約０．０１〜５０重量％、好ましくは１５
重量％の量のステアリン酸第２鉄をシート表面に被着す
る。シート表面にステアリン酸第２鉄を振りかけ、１０
０℃に加熱して溶融させシート面全体に均一に拡張させ
た。

このようにして無定形炭素相の表面にステアリン酸第２
鉄層を被覆された可撓性黒鉛シートを１５ミル（０．３
８mm）の厚さと約１．１ｇ／cm³の密度まで圧縮した。

これらのシートから実施例Ｉに記載のようにしてシール
リングを形成した。

実施例III この実施例は、無定形炭素相面に対してポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）潤滑剤を被着した本発明のシ
ールリングの製造例である。

ＰＴＦＥ（デュポンドヌムール社、ウィルミングトン、
デラウェアからTeflonとして市販）の懸濁液をＰＴＦ
Ｅと製品の全重量に対して０．１〜５０重量％、好まし
くは５重量％ＰＴＦＥの割合で噴霧する事によって被着
する。噴霧された製品を急速に５００゜F（２６０℃）に
加熱してＰＴＦＥを溶融する。

このようにして無定形炭素相層の表面にＰＴＦＥ層を被
着された可撓性黒鉛シートを１５ミル（０．３８mm）の
厚さと約１．１ｇ／cm³の密度まで圧縮した。

実施例Ｉと同様にしてこのシートからシールリングを製
造した。

実施例IV シールリングを実施例Ｉ，IIおよびIIIのようにして製
造しテストした。ステアリン酸第２鉄で処理されたシー
ルリングは１５重量％のステアリン酸第２鉄を含有し、
ＰＴＦＥで処理されたシールリングは５重量％のＰＴＦ
Ｅを含有していた。未処理の通常の可撓性黒鉛シート
（密度１．４ｇ／cm³）から切り出されたテープを軸の
周囲に巻き付け実施例Ｉと同様にして金型中で圧縮して
対照シールリングを製造した。

通常の弁組立体のようにパッキンボックス、軸および軸
アクチュエータを含むテスト装置で、これらのシールリ
ングをテストした。完全な弁組立体の代わりに、このテ
スト組立体を加圧容器に取り付けた。この加圧容器を乾
燥窒素ガスによって７５０psig（５．７mkpaゲージ）ま
で与圧し、アクチュエータが軸の一端からパッキンを通
して往復運動させ、軸の他端は加圧容器の中に配置され
た。パッキンは通常にようにパッキンボックスの中に配
置された６リングから成る。リングの寸法は、外径：１
−5/8インチ、内径：１−1/8インチ、また厚さ：1/4イ
ンチ（４１．３mm×２８．６mm×６．４mm）であった。
各テストを５時間周期で５０００サイクルずつ繰り返し
た。各テスト中に、チャッタリング、きしり音または軸
の回りの漏れを観察した。その結果を下表Ａに示す。

表Ａシールリングのチャッタリング特性シールリング観察結果対照非常に悪いチャッタリ
ング無定形炭素相(AC)面軽度のチャッタリングステアリン酸第２鉄被着AC面チャッタリングなし PTFE被着AC面チャッタリングなし前記の結果は、本発明を実施する事によって得られた劇
的なチャッタリング減少を示している。

実施例Ｖ種々の組成物を被着された可撓性黒鉛シールリングを製
造しチャッタリングの減少度についてテストした。被着
材料は潤滑面を成すと一般に認められている材料から選
定された。実施例IVと同様のサイズのシールリングを製
造し、実施例IVと同様にしてチャッタリングテストし
た。表面材料とテスト結果を下記の表Ｂに示す。ZnCl/B
Nおよび熱分解黒鉛被着リング（ＡおよびＢ）は、粉末
を可撓性黒鉛シートの表面上に圧着し、このシートのス
トリップを軸の回りに巻き付け前記のようにシールリン
グ状に圧縮する事によって形成された。

複合被覆リング（Ｃ，ＤおよびＥ）は、フェノール熱硬
化性樹脂結合剤のペーストと炭素繊維、コークフラワ
ー、またはランプブラックの充填剤とを可撓性黒鉛シー
トの表面上に被着し、樹脂を炭化する事によって形成さ
れる。このようにして得られた表面においては、個別の
炭素粒子が炭化したフェノール結合剤によって相互にま
たシートに対して固着され、無定形炭素相はシート内部
にわずかしか進入していない。つぎの前述のようにして
シートストリップを軸の回りに巻き付け、シールリング
状に圧縮する。

表Ｂ対照シールリング面リング表面材料観察結果Ａ酸化亜鉛＆窒化ホウ素劣悪チャッタリングＢ熱分解黒鉛劣悪チャッタリングＣ炭素繊維劣悪チャッタリングＤコークフラワー劣悪チャッタリングＥランプブラック劣悪チャッタリングまとめて言えば、テストされたシールリングによるチャ
ッタリングの減少は無視可能または不存在であった。劣
悪なチャッタリングのほか、ZnCl/BN面（Ａ）を有する
シールリングは軸上に腐食を生じ、コークフラワー面
（Ｄ）を有するシールリングはテスト中に漏洩を生じ
た。

このテストは、低摩擦面と考えられる面をシールリング
に被着した場合でも、チャッタリングの減少がほとんど
またはまったく存在しない事を示している。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は無定形炭素相面を有する可撓性黒鉛フォイル
からシールリングを製造する方法を示す斜視図、第１ｂ
図は本発明のシールリングの斜視図、また第２図は本発
明のシールリングを格納したパッキンボックスの断面図
である。１１…可撓性黒鉛テープ、１３…軸、１４…環状体、１
５…無定形炭素相、１０１…往復動軸、１０７…制御
弁、１０９…パッキンボックス、１１５…パッキン、１
１６…シールリング、１１７…エンドリング、１５１…
シールリング、１５３…無定形炭素相。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸の回りをシールするための可撓性環状シ
ールリングであって、軸回りのシールをなすのに適切な
円筒形内側面を有する環状シールリングの形状を有し、
前記リングの内側面に無定形炭素相を備えた可撓性黒鉛
から成り、可撓性黒鉛と無定形炭素との全重量に対して０．１〜７
５重量％の無定形炭素を含み、０．５〜２．０ｇ／cm³
の密度を有し、前記リングの表面上に潤滑剤が無定形炭素相と共に存在
することを特徴とする可撓性黒鉛環状シールリング。
【請求項２】可撓性黒鉛と無定形炭素相との全重量に対
して１０〜２５重量％の無定形炭素を含むことを特徴と
する請求項１に記載のシールリング。
【請求項３】０．８〜１．５ｇ／cm³の密度を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項４】潤滑剤が有機潤滑剤であることを特徴とす
る請求項１に記載のシールリング。
【請求項５】有機潤滑剤が水酸基含有化合物であること
を特徴とする請求項４に記載のシールリング。
【請求項６】潤滑剤が長鎖アルコール、脂肪酸、脂肪酸
の鉄誘導体、ポリエーテル、ポリエチレングリコール、
シリコーン油およびフッ素化炭化水素重合体から成るグ
ループから選定されることを特徴とする請求項１に記載
のシールリング。
【請求項７】潤滑剤がステアリン酸第２鉄であることを
特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項８】潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンであ
ることを特徴とする請求項１に記載のシールリング。
【請求項９】軸の回りをシールするための可撓性環状シ
ールリングを製造する方法であって、 (a)いも虫状黒鉛を０．０５〜２．０ｇ／cm³の密度を有
する可撓性黒鉛シート状に圧縮する段階、 (b)前記可撓性黒鉛シートの面上にコークス形成有機材
料を被着する段階、 (c)前記有機材料をコークス化するに十分な温度を前記
シートに加えて、シート表面上に無定形炭素相を形成す
る段階、 (d)前記無定形炭素相面上に潤滑剤を被着する段階、 (e)前記無定形炭素相面の一部を軸に隣接配置した環状
製品を形成するように前記シートを軸の回りに巻き付け
る段階、 (f)前記無定形炭素相を有する円筒形内側面が軸回りの
シールをなすように環状部品を圧縮して環状シーリング
を形成する段階、とを含むことを特徴とする可撓性黒鉛環状シールリング
製造方法。
【請求項１０】前記段階(c)後に、さらに該無定形炭素
相を形成したシートを０．５〜２．０ｇ／cm³の密度ま
で圧縮することを特徴とする請求項９に記載のシールリ
ング製造方法。
【請求項１１】潤滑剤が有機潤滑剤であることを特徴と
する請求項９に記載のシールリング製造方法。
【請求項１２】有機潤滑剤が水酸基含有化合物であるこ
とを特徴とする請求項１１に記載のシールリング製造方
法。
【請求項１３】潤滑剤が長鎖アルコール、脂肪酸、脂肪
酸の鉄誘導体、ポリエーテル、ポリエチレングリコー
ル、シリコーン油およびフッ素化炭素水素重合体から成
るグループから選定されることを特徴とする請求項９に
記載のシールリング製造方法。
【請求項１４】潤滑剤がステアリン酸第２鉄であること
を特徴とする請求項９に記載のシールリング製造方法。
【請求項１５】潤滑剤がポリテトラフルオロエチレンで
あることを特徴とする請求項９に記載のシールリング製
造方法。
【請求項１６】前記段階(a)において、いも虫状黒鉛片
をシート状に圧縮し、前記段階(b)において、前記有機
材料を前記シートの少なくとも１面に被着することを特
徴とする請求項９に記載のシールリング製造方法。
【請求項１７】前記段階(f)において、環状部品が１．
３〜１．６ｇ／cm³の密度に圧縮されることを特徴とす
る請求項に記載のシールリング製造方法。