JPH08121599A - サニタリ配管用ガスケット及びその製作方法 - Google Patents
サニタリ配管用ガスケット及びその製作方法Info
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Abstract
タリ配管用ガスケットにおいて、その材質上宿命的な欠
点である浸透洩れを、多孔質ポリテトラフルオルエチレ
ンを構成材としたことによる特性,意義を消失させるこ
となく、確実に防止する。 【構成】 被密封流体に直接触れるガスケット内周部分
1cの表面層を、これを溶融固化させた無孔質の溶融固
化層1´cとなす。溶融固化層1´cは、ガスケット1
の厚み方向における中央部分で厚く且つ両端部分で薄く
なっている。
Description
装置におけるサニタリ配管の継手部分に使用される多孔
質ポリテトラフルオロエチレン製のサニタリ配管用ガス
ケット及びその製作方法に関するものである。
般に、シリコンゴム等からなるゴム製の環状ガスケット
やポリテトラフルオロエチレン製の環状ガスケットがあ
る。しかし、ゴム製のものは、長期使用のうちに可塑剤
が溶出し易く、高度のクリーン度が要求されるサニタリ
配管には適用し難い。また、サニタリ配管においては、
近時、蒸気滅菌処理を行う頻度が高くなっているが、か
かる処理を行う場合、ガスケットが高温条件下で使用さ
れるため劣化し易く、耐久性に問題がある。特に、劣化
切断した場合には、漏れが生じて、所定のシール機能を
発揮できない。一方、ポリテトラフルオロエチレン製の
ものは、ポリテトラフルオロエチレンの特性から、上記
したような問題は生じないが、その反面、硬質であるた
め柔軟性,馴染み性,復元性等に劣る。したがって、所
定のシール機能を発揮させるためには、極めて大きな締
付トルクが必要となったり、頻繁な増締め作業が必要と
なり、また再度の締付けによるシール機能回復も困難で
ある。
ガスケットやポリテトラフルオロエチレン製ガスケット
における問題を解決したものとして、多孔質ポリテトラ
フルオロエチレンつまり延伸により多孔質化させたポリ
テトラフルオロエチレンを構成素材とした環状のサニタ
リ配管用ガスケット(以下「従来ガスケット」という)
が提案されている(例えば、特開平5−99343号参
照)。かかる従来ガスケットは、軟質材である多孔質ポ
リテトラフルオロエチレンを構成材とするものであるこ
とから、耐久性,クリーン性,耐薬品性等に優れるとい
ったポリテトラフルオロエチレン本来の特性を担保しつ
つ、通常のポリテトラフルオロエチレン製のガスケット
では得ることのできない優れた柔軟性,馴染み性,復元
性等を有するものであり、サニタリ配管における厳しい
シール条件下でも好適に使用することができるものであ
る。
トにあっては、それが多孔質材で構成されているため、
被密封流体に直接触れるガスケット内周部分から被密封
流体が浸透して、所謂浸透洩れを生じる虞れがある。か
かる浸透洩れは、被密封流体が液体である場合はさほど
生じないが、ガスシールとして使用する場合や真空保持
シールとして使用した場合には甚だしい。浸透洩れを防
止するために、ガスケットの成形密度を高めておくこと
も考えられるが、成形密度を高めるにも限度があり、浸
透洩れはこれを確実には阻止することは不可能である。
また、成形密度を必要以上に高めると、多孔質ポリテト
ラフルオロエチレン本来の特性(柔軟性等)が損なわれ
ることになり、多孔質ポリテトラフルオロエチレンを構
成材として使用したことの意義が消失することになる。
このように、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製の環
状ガスケットにあって、浸透洩れは材質上宿命的な欠点
であり、そのために用途が大幅に制限されているのが実
情である。
で、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケットに
おける材質上の宿命的な欠点である浸透洩れを、多孔質
ポリテトラフルオロエチレンを構成材としたことによる
特性,意義を消失させることなく、確実に防止すること
ができるサニタリ配管用ガスケットを提供すると共に、
かかるサニタリ配管用ガスケットを好適に製作しうる方
法を提供することを目的とするものである。
明のサニタリ配管用ガスケットは、多孔質ポリテトラフ
ルオロエチレン製の環状ガスケットであって、上記の目
的を達成すべく、特に、被密封流体に直接触れるガスケ
ット内周部分の表面層を無孔質の溶融固化層となしたも
のである。なお、この溶融固化層は、均一な厚みのもの
とする他、ガスケットの厚み方向における中央部分で厚
く且つ両端部分で薄くなっているものとすることができ
る。
製作するための本発明の方法は、多孔質ポリテトラフル
オロエチレン製の環状ガスケットにおける、被密封流体
に直接触れるガスケット内周部分の表面層を、加熱溶融
させた上、冷却固化させることによって、無孔質の溶融
固化層となすようにするものである。かかる方法にあっ
ては、前記表面層の溶融固化処理を420〜460℃で
10〜30秒の条件で行うようにすることが好ましい。
また、前記表面層の加熱溶融処理は、具体的には、加熱
された金属部材を該表面層に全面的に接触させることに
より行うようにすることが好ましい。
無孔質の溶融固化層が形成されているから、該部分から
の浸透洩れは、ガスケットが多孔質材で構成されている
にも拘わらず、確実に防止される。しかも、この溶融固
化層はガスケット内周部分の表面層のみにすぎないか
ら、ガスケット全体として柔軟性,馴染み性等の多孔質
ポリテトラフルオロエチレン本来の特性は何ら損なわれ
ず、これをガスケット構成材として使用することの意義
は消失しない。
例に基づいて具体的に説明する。
は、図1に示す如く、多孔質ポリテトラフルオロエチレ
ン製のシート材から打抜いた環状素材を金型により加圧
成形することによって得られたもので、両面に環状の突
条1a,1bを突設してなる円環状板形状をなす。な
お、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート材とし
ては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン素材を加圧
ロールにより結晶配向処理した上、ゴム被覆ピンチロー
ルにより、327℃未満の温度条件下において延伸率1
10〜300%で延伸させてなる空隙率40〜86%の
ものが使用される。
如く、サニタリ配管2a,2bの端部に形成したフェル
ール3a,3b間に挟圧状態で介挿することによって、
サニタリ配管2a,2bの継手部分をシールさせるべく
機能するものである。すなわち、ガスケット1を、フェ
ルール3a,3b間の所定位置つまり配管2a,2bと
同心となる位置に位置させる。この位置決めは、フェル
ール3a,3bの対向面に形成した円環状の凹部4a,
4bに、ガスケット1の突条1a,1bを係合させるこ
とによって行われる。そして、フェルール3a,3b間
をクランプバンド5により締付けて、ガスケット1をフ
ェルール3a,3b間に挟圧させるのである。なお、こ
のクランプバンド5は、一般に、環状に連結された2〜
3個の円弧状セグメント5a…からなる二つ割り又は三
つ割り構造のものであり、セグメント5a,5a間の連
結ネジを締付けて環形状を縮径変形させることにより、
フェルール3a,3b間を締付けうるようになってい
る。
ガスケット1の締付面圧つまりクランプバンド5の締付
トルクを適当としておくことによって、フェルール3
a,3b間がガスケット1によりシールされることにな
るが、フェルール3a,3bによる拘束を何ら受けずに
配管2a,2b内の被密封流体に直接触れることになる
ガスケット内周部分1cからは、前述した如く、ガスケ
ット1が多孔質ポリテトラフルオロエチレンを構成材と
するものであることから浸透洩れが生ずる虞れがある。
この実施例では、ガスケット内周部分1cを次のような
浸透洩れ防止構造となすことによって、かかる浸透洩れ
を効果的に防止している。
層を、図1〜図3に示す如く、内周部分1cの全面に亘
って、無孔質の溶融固化層1´cとなしてある。
配管用ガスケット1の製作は、ガスケット内周部分1c
の表面層を加熱溶融させた上、冷却固化させることによ
って行われる。かかる熱処理は種々の手法によって行う
ことができるが、この実施例では、ガスケット1が円環
状であることに鑑み、内部にヒータを装填した円筒状の
金属部材を使用して、溶融固化層1´cを形成するよう
にしている。すなわち、この金属部材はその外径寸法を
ガスケット1の内径寸法に略一致させた円筒状のもの
で、ヒータにより金属部材を多孔質ポリテトラフルオロ
エチレンの融点以上の適当温度に加熱した上、ガスケッ
ト1を金属部材に外嵌保持させて、ガスケット内周部1
aをその全周に亘って金属部材の外周部に均等に接触さ
せる。そして、金属部材の外周部に接触しているガスケ
ット内周部分1cの表面層を、その全周に亘って同時に
且つ均一に溶融させた後、ヒータによる金属部材の加熱
を除去して、溶融部分を冷却固化させ、ガスケット内周
部分1cの表面層を無孔質の溶融固化層1´cとなすの
である。かくして形成された溶融固化層1´cは、図3
に示す如く、ガスケット1の厚み方向における中央部分
で厚く且つ両端部分で薄くなっている(以下、かかる層
断面形状を「中高形状」という)。なお、ヒータは温度
制御が可能なものを使用することが好ましい。
層を無孔質の溶融固化層1´cとなしておくと、ガスケ
ット1が多孔質材からなるものであっても、ガスケット
内周部分1cからの浸透洩れは溶融固化層1´cによっ
て効果的に防止される。また、溶融固化されたガスケッ
ト内周部分1cの表面層1´cは硬質となっているが、
この溶融固化層1´cは極く薄いものであり且つ被密封
流体が直接触れる部分にのみ形成されたにすぎないもの
であるから、溶融固化層1´cの存在によっては、ガス
ケット1全体として多孔質ポリテトラフルオロエチレン
本来の特性(柔軟性,馴染み性,復元性等)は何ら損な
われることがない。すなわち、浸透洩れを防止できる点
を除いては、従来ガスケットと同一の機能を有する。特
に、溶融固化層1´cを前記した中高形状としておく
と、ガスケット1を厚み方向に圧縮(フェルール2a,
2bにより挟圧)した場合、溶融固化層1´cの両端薄
肉部は中央厚肉部に比して容易に変形することから、溶
融固化層1´cの存在がガスケット1の弾性特性(柔軟
性,馴染み性等)に与える悪影響を充分に排除し得るこ
とになる。
表面層を溶融固化層1´cとなしたサニタリ配管用ガス
ケット1が、浸透洩れを効果的に防止でき、ガスシール
性,気密保持性に優れたものであることは、以下に述べ
る実験によって確認されている。
個の多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケットI
〜VIを、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シートを
原材料として、同一条件で製作した。各ガスケットI〜
VIは、同一形状のものであり、図1に示すサニタリ配管
用ガスケット形状をなす、内径23.2mm,外径5
0.5mm,厚さ2mmの円環状板形状のものである。
〜Vについては、上記した熱処理条件の範囲ではある
が、異なる熱処理条件でガスケット内周部分に溶融固化
層を形成した。すなわち、ガスケットIについては42
0℃,10秒の条件で、ガスケットIIについては440
℃,10秒の条件で、ガスケット IIIについては440
℃,20秒の条件で、ガスケットIVについては440
℃,30秒の条件で、ガスケットVについては460
℃,10秒の条件で、夫々、上記実施例におけると同様
の方法(内部に温度調節可能なヒータを装備した金属製
の薄肉円筒を使用)により、ガスケット内周部分に中高
形状の溶融固化層を形成した。なお、ガスケットVIは上
記熱処理を一切行わないもの、つまり溶融固化層が全く
形成されていない従来ガスケットである。
について、次のような確認実験を行った。実験装置は、
図2に示すサニタリ配管継手構造において配管2a,2
bを盲栓により閉塞したものと同様構造をなすもので、
閉塞された配管2a,2b内を当該ガスケットによりシ
ールされた密閉空間(以下「検査空間」という)とした
ものである。なお、説明の便宜上、実験装置の各部材に
ついては、図2に示すサニタリ配管継手構造において対
応部材に付した符号をそのまま使用することとする。
I〜VIを、図2に示すサニタリ配管継手構造におけると
同様に、フェルール1a,1b間に挟圧保持させた上、
検査空間に圧縮空気を供給,封入して、検査空間内の圧
力を2.0Kgf/cm2 とし、一定時間経過時におけ
る検査空間内の圧力を測定した。この実験は、クランプ
バンド5の締付トルクを25Kgf・cmとした場合及
び100Kgf・cmとした場合について行い、前者の
場合は1時間経過時の圧力を測定し、後者の場合には1
時間経過時の圧力及び18時間経過時の圧力を夫々測定
した。 その結果は表1に示す通りであった。なお、従
来ガスケットVIについては、18時間経過時の圧力測定
を行い得なかった。これは、18時間経過前において検
査空間内圧力が完全に消失したためである。
ガスケットI〜Vについては、締付トルクに拘らず、検
査空間内圧力が殆ど降下せず、浸透洩れが効果的に防止
されていることが確認された。一方、溶融固化層を形成
しない従来ガスケットVIについては、締付トルクに拘ら
ず、時間の経過と共に圧力が大きく降下しており、浸透
洩れが生じていることが理解される。したがって、溶融
固化層を被密封流体接触部分に形成しておくことによっ
て、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケットの
ガスシール特性を大幅に向上させ得ることが理解され
る。
査空間内をバキュームポンプにより−700mmHgの
真空状態とした上、各ガスケットI〜VIについて、締付
トルクを25Kgf・cmとした場合には1時間経過時
の検査空間内圧力を、また締付トルクを100Kgf・
cmとした場合には1時間経過時の検査空間内圧力及び
2時間経過時の検査空間内圧力を、夫々測定した。その
結果は、表2に示す通りであった。なお、従来ガスケッ
トVIについては2時間経過時の測定値が示されていない
が、これは2時間経過前に真空状態が完全に解消されて
しまったことによる。
ガスケットI〜Vについては、締付トルクが大きい(1
00Kgf・cm)場合には完全な気密保持機能を発揮
し、浸透洩れを確実に防止しうることが確認された。ま
た、締付トルクが小さい(25Kgf・cm)場合に
も、浸透洩れが効果的に防止され、優れた気密保持機能
が発揮されることが理解される。一方、従来ガスケット
VIについては、締付トルクを大きくしても、気密保持機
能が充分に発揮されず、浸透洩れが甚だしいことが理解
される。したがって、溶融固化層を被密封流体接触部分
に形成しておくことによって、多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレン製ガスケットの気密保持特性を大幅に向上さ
せ得ることが理解される。
て、配管2a,2bの蒸気滅菌処理を3回繰り返した後
に、上記各実験と同様の圧力測定を行ったものであり、
その結果は表3に示す通りであった。
固化層を形成したガスケットI〜Vについては、このよ
うな過酷な条件下においても、優れたガスシール性及び
気密保持性を発揮しうるものであることが理解される。
したがって、本発明の浸透洩れ防止構造を適用すること
によって、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケ
ットを、蒸気滅菌処理を行うことが法的に義務付けられ
ているサニタリ配管においても好適に実用できるものと
なしうることが理解される。
について、上記実験装置を配管軸線が水平となる状態で
水槽中に浸漬させた上、検査空間内に窒素ガスを供給し
て、該検査空間内を常時一定圧力に保持し、水面上に浮
上してくる気泡をメスシリンダにより捕集することによ
って、気泡量つまりガスケットからの窒素ガス漏洩量を
測定した。この実験では、締付トルクを25Kgf・c
m及び40Kgf・cmとした場合において、検査空間
内圧力を2Kgf/cm2 に保持したときの漏洩量、3
Kgf/cm2 に保持したときの漏洩量、及び検査空間
内圧力を4Kgf/cm2 に保持したときの漏洩量を夫
々測定した。また、ガスケットIII については、締付ト
ルクを100Kgf・cmとし且つ検査空間内圧力を4
Kgf/cm2 に保持した場合についても、漏洩量を測
定した。さらに、ガスケット IIIのうち、締付トルクを
25Kgf・cmとして上記実験を行ったものについて
は、これを実験後実験装置から回収し、その回収したガ
スケット(以下「ガスケット iii」という)を、再度、
締付トルクを100Kgf・cmとして実験装置に組込
み、検査空間内圧力を4Kgf/cm2 に保持したとき
の漏洩量を、上記同様にして測定した。その結果は、表
4に示す通りであった。
固化層を形成したガスケットI〜Vについては、締付ト
ルク及び被密封流体圧力に拘らず、浸透洩れを確実に防
止できることが更に確認された。また、再使用ガスケッ
ト iiiについても、シール機能が充分に発揮されている
ことが確認され、溶融固化層を形成したことによっては
多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケット本来の
特性である復元性等に何らの悪影響も及ぼさないことが
理解される。
ガスケットの柔軟性への影響を調べるために、各ガスケ
ットI〜VIについて、ガスケット硬度を測定した。この
硬度測定はASKER社製のデュロメータ硬度計(C
型)を使用して、ガスケットにおける半径線上の3箇所
について行った。すなわち、溶融固化層が形成されてい
る内周側端部位置(図1に示すA位置)、突条近傍位置
(同B位置)及び外周側端部位置(同C位置)の3箇所
である。なお、硬度測定に際しては、予め、ガスケット
の突条1a,1bをカッタナイフで切除した。
り、溶融固化層を形成すると否とに拘らず、硬度は略同
程度であることが確認された。このことから、溶融固化
層を形成することによっては、多孔質ポリテトラフルオ
ロエチレン製ガスケット本来の特性である柔軟性を損な
うことがないことが理解される。
のではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲におい
て適宜に変更,改良することができる。例えば、ガスケ
ット密度は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン本来の
特性を失わない範囲でシール条件等に応じて適宜に設定
しておくことができる。また、浸透洩れ防止構造の製作
方法つまり溶融固化層を形成する手法も任意であり、例
えば、溶融固化層の形成は、ガスケットの成形時又はガ
スケット素材(シート素材等)の成形時に同時に行うよ
うにすることも可能である。
明のサニタリ配管用ガスケットによれば、多孔質ポリテ
トラフルオロエチレン製ガスケット本来の特性を損なう
ことなく、その宿命的な欠点であるガスケット内周部分
からの浸透洩れを確実に防止することができる。したが
って、多孔質ポリテトラフルオロエチレン製ガスケット
のシール特性(ガスシール性,気密保持性等)を、従来
ガスケットに比して、大幅に向上させ得て、当該ガスケ
ットの用途を大幅に拡大することができる。
れ防止構造を有するサニタリ配管用ガスケットを好適に
製作することができる。
施例を示す半截の斜視図である。
を示す縦断側面図である。
部分、1´c…溶融固化層。
Claims (5)
- 【請求項1】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン製の
環状ガスケットであって、被密封流体に直接触れるガス
ケット内周部分の表面層を無孔質の溶融固化層となした
ことを特徴とするサニタリ配管用ガスケット。 - 【請求項2】 溶融固化層が、ガスケットの厚み方向に
おける中央部分で厚く且つ両端部分で薄くなっているも
のであることを特徴とする、請求項1に記載するサニタ
リ配管用ガスケット。 - 【請求項3】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン製の
環状ガスケットにおける、被密封流体に直接触れるガス
ケット内周部分の表面層を、加熱溶融させた上、冷却固
化させることによって、無孔質の溶融固化層となすよう
にしたことを特徴とするサニタリ配管用ガスケットの製
作方法。 - 【請求項4】 前記表面層の溶融固化処理を420〜4
60℃で10〜30秒の条件で行うようにしたことを特
徴とする、請求項3に記載するサニタリ配管用ガスケッ
トの製作方法。 - 【請求項5】 前記表面層の加熱溶融処理を、加熱され
た金属部材を該表面層に全面的に接触させることにより
行うようにしたことを特徴とする、請求項3又は請求項
4に記載するサニタリ配管用ガスケットの製作方法。
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