JPH0867868A - パッキング材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続したグラファイト箔のリボンから作られ
編組可能なパッキング材を提供することにある。 【構成】 本発明は、グラファイト箔から作られたグラ
ファイトリボンの連続ロールから作られたパッキング材
料に関する。リボンは、型押しされてその強度を増し、
その長さ方向に一定の間隔でストリップを押圧する装置
内での捻りおよび曲げに対する脆さを低減する。グラフ
ァイトリボンの複数のストランドを商業用オーバーラッ
プ機を使用してヤーンで包み、グラファイトまたはカー
ボン懸濁液で被覆し、ついで乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、グランドパッキング等
に使用されるシール材用編組グラファイト材料（ｂｒａ
ｉｄｅｄ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）に関
し、さらに詳しくは、エキスパンドグラファイト箔材料
（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｆｏｉｌ ｍ
ａｔｅｒｉａｌ）の連続フィラメントからなる編組グラ
ファイト包装材料およびそのような編組グラファイト材
料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軟質グラファイト（ｆｌｅｘｉｂｌｅ
ｇｒａｐｈｉｔｅ）製の種々のグランドパッキング材
は、通常液圧および空気圧装置の軸をシーリングするた
めのパッキングとして使用されてきた。これらのグラン
ドパッキング材は、積層、金型成形、リボンパッキング
等を含む、多くの異なる技術により製造することができ
る。先行技術によるグランドパッキング材の主な問題
は、これら全てのグランドパッキングを製造する軟質グ
ラファイト材料は、引っ張り強度が小さく、従って脆い
点にある。そのため取扱いおよび操作が比較的困難であ
り、これらのパッキングの交換るとき困難なことであ
る。

【０００３】米国特許第４，５５９，８６２号にはグラ
ンドパッキング材の一例が記載されている。この特許
は、ガラスまたは他の無機繊維とＰＴＦＥ、アラミド
（Ａｒａｍｉｄ）、グラファイト、カーボン、ナイロン
またはレイヨン等の有機繊維と組み合わせて作られたパ
ッキング材を開示している。有機繊維は潤滑材に含浸し
ていてもよい。その特許は、繊維はクロス・ロック（ｃ
ｒｏｓｓ ｌｏｃｋ）できると示唆しており、このこと
は編組することを意味すると理解される。しかしなが
ら、このような材料は時間の経過および高い温度条件で
体積を減少するので、記載された有機繊維の使用は不利
であると考えられる。従ってその内部に最少量の有機材
料または繊維を配した編組グラファイトグランドパッキ
ングを得ることが有利であろう。

【０００４】編組された形態のグラファイトグランドパ
ッキングを作る問題を解決する先行技術の一提案が、ウ
エダ等の米国特許第４，７０５，７２２号および第５，
１３４，０３０号に示されている。このグランドパッキ
ングは、幅５ｍｍ未満に切断された複数の軟質グラファ
イトシートを使用し、それらを互いに重ね合わせて置
き、編み（ｋｎｉｔｔｉｎｇ）または編組（ｂｒａｉｄ
ｉｎｇ）によってグラファイトを覆い、シートの周囲に
編組された編まれた糸（ｋｎｉｔｔｅｄ ｔｈｒｅａ
ｄ）を形成する。米国特許第５，１３４，０３０号は本
質的に同じであるが、軟質グラファイトシートを少なく
とも一種の補強用繊維または箔材料と積層する工程を包
含する。

【０００５】先行技術の他のグランドパッキング材は、
米国特許第４，９６１，９８８号に記載されている。こ
の特許はエキスパンドグラファイトの蠕虫状（ｖｅｒｍ
ｉｆｏｒｍ）積層体とその蠕虫状積層体の内部に埋め込
まれ、有機接着剤で結合された他の材料を主に包含する
エキスパンドグラファイトのグランドパッキングを開示
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これら先行技術の材料
の多くにおける主な欠点は、パッキングに実質的な量で
含有される有機材料が時間の経過によりパッキングの劣
化を引起こすことである。パッキングの交換費用は比較
的高価であるため、材料の寿命は重要である。一方主と
してグラファイトからなる材料は非常に脆い。それ故こ
のような材料は取扱いが困難であり、このようなパッキ
ングを妥当な価格で大量に製造することは特に困難であ
る。ウエダは、グラファイトシートの小さな帯を使用し
て、この問題に取り組んだ。これらの帯はその長さが限
定されているため、あまり脆くないが、これら取扱いが
困難であり、編組を構成するにはこのようなストリップ
を多く必要とし、この材料から製造されるパッキングの
価格は高価である。

【０００７】本発明の目的の一つは、連続したグラファ
イト箔のリボンから作られ編組可能なパッキング材の提
供にある。これにより短いストリップからこのような材
料を得る場合に遭遇する問題を回避することができる。

【０００８】本発明の他の目的は、編組するグラファイ
ト箔が実質的に破損しない連続グラファイトから作られ
た編組パッキング材を製造する方法およびそのための材
料を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先行技術におけるこれら
およびその他の欠陥は本発明により解決された。本発明
はパッキング材およびその製造方法を提供するものであ
る。

【００１０】本発明は、エキスパンドグラファイト箔で
作られた編組パッキング材である。グラファイト箔のマ
スターロールの形態である箔材料は、初めに複数の細幅
のロールに切断される。ついで個々のロールは、長さに
沿って一定の間隔でそのロールを加圧する装置により、
その全幅にわたって型押し（ｔｅｘｔｕｒｉｚｅ）され
て強度を増加し、その脆さを低減する。ついでその型押
し済みロールはスリッターにより切断され、通常幅約
０．１インチ未満の薄いストランドになる。ついで複数
のストランドを一群に纏めて商業的包み込み機（ｏｖｅ
ｒｗｒａｐｐｉｎｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に送り、ヤー
ンで包んで単一のストランドを形成する。包み込み機に
代わってフィラメントワインド機または編組機（ｂｒａ
ｉｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ）を使用することもできる。
ついで包まれた材料は、グラファイト、カーボンまたは
ＰＴＦＥを基剤とするシーラントまたは潤滑剤により被
覆され、乾燥される。

【００１１】本発明は、型押しにより強度と柔軟性を付
与され、ヤーンまたはワイヤーによって包まれ、液状カ
ーボンまたはグラファイト溶液で被覆された複数の軟質
グラファイト箔の連続したストリップまたはリボンを含
む製造物品をも包含する。

【００１２】本発明のこれらおよび他の目的は、図面お
よび以下に記載する明細書を参照することにより理解す
ることができよう。しかしながら、本発明は付随する図
面または明細書の記述に示される特定の実施態様に限定
されるものではなく、特許請求の範囲およびその均等物
として示されるあらゆる装置および方法に及ぶことは理
解できるであろう。

【００１３】

【実施例】本発明は製造された物品、とくに包まれ、編
みまたは編組されたグラファイト箔の連続フィラメント
から作られたグランドパッキング材およびその製造方法
に関する。

【００１４】第１図にその主要な構成を示すように、本
発明の方法は幾つかの重要なステップを含む。第１のス
テップにおいて軟質グラファイト箔のロールが供給され
る。グラファイト箔はこの技術ではよく知られている。
ついで、軟質グラファイト箔のロールは、ステップ１２
において型押しされ、ついで型押しされたグラファイト
ロールは切断されてリボンとなる（ステップ１６）、そ
のリボンは長く、連続し、好ましくは長さ３０〜２５０
フィートであり、希望によって、より長くまたはより短
くてもよい。リボンは無作意に、好ましくは３本からな
る群に纏められるが、より多くまたはより少ないリボン
を使用することもできる。そしてステップ１６におい
て、リボングループを一群に保持するため、１本あるい
はそれ以上のヤーンのストランドによって包まれる。ヤ
ーンは、レイヨン、カーボンまたは他の有機またはセラ
ミックヤーン（ファイバーグラスのような）、または金
属ワイヤーであることができる。その後コーティング
（被覆）され、乾燥される。

【００１５】第２図に、好ましい実施態様をより詳細に
示す。このプロセスは、軟質グラファイト箔のマスター
ロールで開始される。このマスターロールの性状および
特性は変えることができるが、長さは約２５０フィート
であり、幅は約５フィートで、そして、好ましくは厚さ
約０．０１５インチ、密度は立方フィート当り４４〜１
００ｌｂｓ．、好ましくは約７０ｌｂｓ．（ステップ２
２）である。厚さは、以下に記載する型押し機に適合す
る箔の厚さである０．０３０インチまで可能である。最
初にマスターロールは、使用する装置においてロールと
しての取扱いが容易なように幅約７インチに切断される
（ステップ２４）が、この最初の切断はどのような幅で
もよいことは理解できよう。ついで細幅のロールは型押
し機（ｔｅｘｔｕｒｉｚｅｒ）を通ることにより型押し
される（ステップ２６）、その型押し機は、一対のシリ
ンダーを包含する。そのシリンダーはその表面に歯を有
し、その歯は通常方形の底面を有し、規則正しい間隔
で、表面に１インチ当り約２４箇配置されている。型押
しロールは軟質グラファイトの細幅ロールの幅より若干
広いことが好ましい。一旦型押しされると、軟質グラフ
ァイトは、後に記載する包装プロセスに対して、実質的
により丈夫で、柔軟かつ馴染み易くなる。

【００１６】型押しされたのち、そのグラファイト箔
は、この工業でよく知られている近接して配置された複
数の円盤状刃を有するスリッターに類似した機械を使用
して切断されてリボンとなる（ステップ２８）。そのリ
ボンの幅は約０．０８０インチであるが、この幅は本発
明の精神と範囲から離れることなく、ある程度変更する
ことができる。ついで複数の個々のリボンは、ワードウ
エル（Ｗａｒｄｗｅｌｌ）またはグラハムＳＣＲ（Ｇｒ
ａｈａｍ ＳＣＲ）等のように、商業的に入手できる包
み込み機で纏められる。これに代わって、ラム（Ｌａｍ
ｂ）から入手できる型式のような編み機（ｋｎｉｔｔｉ
ｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を使用することもできる。この
ような機械は、グラファイトリボンをヤーンで包み込む
または螺旋巻（ｓｐｉｒａｌ ｗｒａｐ）する（ステッ
プ３０）。包み込み機は、その上に異なった方向に巻く
ことも可能である。前述したラップ機または編組機のど
れかを使用して、グラファイト箔は１本またはそれ以上
のヤーンのストランドで包まれまたは編組できる。その
ヤーンは、前述のようにワイヤであってもよい。ワイヤ
は本発明のリボンの強度を増加する。

【００１７】包み込まれた材料はスプールに巻取られ、
ついでカーボンまたはグラファイト懸濁液で処理される
（ステップ３２）。その材料は被覆剤中に導入され、被
覆剤を乾燥するため直ちに炉を通過する（ステップ３
４）。温度および滞留時間は材料の乾燥に適合させる。

【００１８】第３図に、本発明の方法の各ステップを図
示する。第３図において、本発明の方法はグラファイト
箔シートのマスターロール４２で開始され、ついでその
ロールは切断されて細幅のロール４４となる。細幅ロー
ル４４のグラファイト箔シートは複数の歯、好ましくは
１インチ当り約２４箇の歯を有する型押しローラー４６
の間を通過し、型押し済みグラファイト箔４８となる。
次に型押し済みグラファイト箔４８は、複数の回転刃か
らなるギャングスリッターを通過する。スリッターは型
押し済みグラファイト箔４８を、型押し済み切断シート
５４または幅約０．０８０インチそして長さ２５０フィ
ートまたはそれ未満のグラファイト箔のリボンに切断す
るが、その長さは材料の操作性によってより長くてもよ
い。

【００１９】例えばグラファイトリボン５８ａ、５８ｂ
および５８ｃが包み込み機、編組機または編み機６０に
供給される。グラファイトリボン６２はヤーン６４ａ〜
ｅで巻かれ、包み込まれたグラファイトリボン６６とな
る。その包まれたグラファイトリボン６６はその後反対
方向にも包まれて二重ラップグラファイトリボンを形成
することができる。二重または一重ラップされたグラフ
ァイトリボンは、希望によりどちらであってもよい。つ
いで被覆懸濁液７０で被覆され、熱風乾燥機７２の内部
で乾燥される。

【００２０】第４図は、本発明のオーバーラップの形状
を示す部分切取り図である。図に示すように、グラファ
イト箔８０ａ、８０ｂおよび８０ｃの３層が互いに重な
り合っている。グラファイト箔は、既に述べたようにそ
の表面を横切って横方向に型押しされている。箔を覆っ
てヤーンの第１の複数のストランド８２が、箔の周囲を
第１の方向に覆い、ヤーンの第２の複数のストランド８
４が箔の周囲を第２の方向に覆っている。この実施態様
では、ヤーンの第１の複数のストランド８２が第２の複
数のストランドの上を覆っていることが解る。

【００２１】第５図は、本発明の編組の形状を示す部分
切取り図である。図に示すようにグラファイト箔８６
ａ、８６ｂおよび８６ｃの３層が互いに重なり合ってい
る。グラファイト箔は、既に述べたようにその表面を横
切って横方向に型押しされている。箔を覆ってヤーンの
第１の複数のストランド８８が箔の周囲を第１の方向に
覆い、ヤーンの第２の複数のストランド８９が箔の周囲
を第２の方向に覆っている。この実施態様では、ヤーン
の第１の複数のストランド８８が第２の複数のストラン
ド８９と編まれていることが解る。

【００２２】変更された形態として、リボンはスクエア
編み（ｓｑｕａｒｅ ｂｒａｉｄ）であってもよく、こ
れはそれぞれの隅が材料に強度を与えるため、好ましい
実施態様である。これに代わって、リボンは螺旋巻の形
態を取ってもよい、この形態では材料の強度を増加する
ため、１本またはそれ以上のヤーンのストランドを箔の
側面に沿って、または箔の層の間に伸展してもよい。

【００２３】当業者は、本発明の精神と範囲を離れるこ
となく、本発明を実行する他の設計および方法を実行す
ることが可能であることを理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を示すフローチャートである。

【図２】 本発明の方法を示すフローチャートである。

【図３】 本発明の方法を示す概略のフローチャートで
ある。

【図４】 本発明のオーバーラップされたリボンの説明
図である。

【図５】 本発明の編組されたリボンの説明図である。

【符号の説明】

４２ マスターロール ４４ 小ロール ４６ 型押しローラー ４８ 型押し済み箔 ５０ スリッター ５２ 回転刃 ５４ グラファイトリボン ５６ａ，ｂ，ｃ グラファイトリボン ６０ 包み込み機 ６４ａ〜ｅ ヤーン ６６ 包まれたリボン ７０ 被覆剤 ７２ 乾燥機 ８０ａ，ｂ，ｃ グラファイトリボン ８２ ヤーン ８４ ヤーン ８６ａ，ｂ，ｃ グラファイトリボン ８８ ヤーン ８９ ヤーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型押しされた表面を有するリボン状に切
   断された軟質グラファイトからなり、その型押し済みリ
   ボンの複数を一群に纏めてそれをヤーンで包み込みまた
   は編組したものをグラファイト被覆剤で被覆して乾燥さ
   せたパッキング材。
2. 【請求項２】 グラファイト箔のシートを供給し、 前記シートを切断して連続ストリップとし、 前記ストリップの柔軟性および強度を増加するため、前
   記切断されたシートのストリップを近接した一定の間隔
   で押圧して型押しし、 前記型押し済みストリップを切断して幅約０．１インチ
   未満のリボンとし、 複数の前記リボンを一群として包み込み、 前記包まれたリボンをグラファイトまたはカーボン液状
   被覆剤で被覆し、 そして、リボン上で前記被覆剤を乾燥する工程を含むパ
   ッキングヤーンの製造方法。