JPS60192167A

JPS60192167A - 水用構造物のパツキン

Info

Publication number: JPS60192167A
Application number: JP59047805A
Authority: JP
Inventors: Akira Inami; 明稲見; Takashi Nakao; 孝中尾
Original assignee: NICHIRIN GOMME KOGYO KK; Nichirin Rubber Ind Co Ltd
Current assignee: NICHIRIN GOMME KOGYO KK; Nichirin Rubber Ind Co Ltd
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1984-03-12
Publication date: 1985-09-30
Also published as: JPH0228032B2

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】る。さらに詳しくは、とくに水門や大口径の配管、トン
ネル、地下鉄や共同溝などのＲＣセグメントなどの水用
構造物における隙間の変化などに追従してその形状を変
形しうるパツキンに関する。

従来より、たとえば水路を遮断するための水門における
門扉と門枠の間の隙間、または農業用水などの管路の継
目などをシール覆るためにゴム製のパツキンが使用され
ている。

すなわち水用構造物の２つの部材は、２つの部材が相対
的に移動しうるように、あるいは取りつけ作業の容易化
、厳密な寸法管理の困難性などのために通常は一定の隙
間を介して面しており、その隙間に弾力性を有するパツ
キンを介在させることによりシール性をえている。

そのばあいたとえば第２２図における二点鎖線で示され
るもとの形状を有するパツキン（１０１）は、実線のよ
うに撓められた状態で２つの部材（１０２）　、（１０
３）の間に介在され、パツキン（１０１）の弾発力によ
りリップ部（１０４）が相手部材（１０５）の表面（１
０Ｇ）に沿うように当接される。

そのため矢印（Ｐ）方向の水圧により確実なシール性が
えられる。

ところがとくに大きい水用構造物などにおいては、隙間
のバラツキが大きいためリップ部（１０４）の全体を表
面（１０６）に均一に沿わせるように取りつける作業が
困難である。

またたとえば第２３図に示されるようなリング状の■パ
ツキン（１０７）を取りつけるばあいにおいて隙間にバ
ラツキがあるばあいには、隙間が大きい部位に合わせて
グランド押え（１０８）を締めると隙間の小さい部位で
はパツキンが押圧されすぎて破損するばあいがある。

さらに使用中において、地盤沈下などの環境の変化が原
因となって前記隙間が変化することにより、あるいはパ
ツキン材料の経時変化に基づく弾力性の減少、固化によ
る収縮または摺動摩擦による摩耗などでリップ部と相手
部材の表面の間に隙間が生じ、シールできなくなるとい
う問題がある。

そこで本発明者らは叙上の問題を解消すべく鋭意研究を
重ねた結果、前記問題はいずれも隙間のバラツキや変化
量に比してパツキンのシール性を保持しつる範囲がきわ
めて狭いことが原因であるという事実に着目し、以下に
述べるような使用状況に応じて形状が変形するパツキン
を使用することにより前記問題を解消しつるというまっ
たく新たな着想をえ、本発明を完成するにいたった。

すなわち本発明は水用構造物の隙間、たとえば水用構造
物同士の継目や水用構造物と他の物体との隙間などをシ
ールするためのパツキンであって、弾力性、形状保持性
および強度を有する材料からなるパツキン本体と、該パ
ツキン本体のリップ部の裏面側に接合されると共に、前
記パツキン本体の材料よりも高い水膨潤性を有する膨潤
部拐とを右する水用構造物のパツキンを要旨とするもの
である。

むお特許請求の範囲にいうパツキンとは、第１図、第４
図に示される通常のパツキンのほか、第１２図、第１３
図または第１６図に示されるような、クーソンなどの間
、に挟み込まれるテープ状のシール材など、水用構造物
の継目に介在させることにより水漏れを防ぐものをすべ
て含む概念である。

またリップ部とは、たとえば第４図に示されるパツキン
（２２）の基部（２２ａ）から側方などに突出している
リップ部（２３）のほか、たとえば第１図、第３図また
は第６図に′示されるパツキンのリップ部（８）、（３
６）のようにパツキン本体（３）の一部であって、その
弾性反発力により相手部材の表面に沿うように当接して
シール機能を奏するものをすべて含む概念である。

つぎに図面を参照しながら本発明の水用構造物のパツキ
ン（以下、単にパツキンという）を説明する。

第１図は本発明のパツキンの一実施例を示す要部斜視図
、第２図および第２ａ図はそれぞれ本発明のパツキンの
他の実施例を示す断面図、第３図は本発明のパツキンの
他の実施例をその使用状態と共に示す平面図、第４図は
本発明のパツキンの他の実施例を示す要部斜視図、第５
図は第４図に示されるパツキンの使用状態を示す断面図
、第６〜１６図はそれぞれ本発明のパツキンの他の実施
例を示す要部断面図、第１７図は本発明のパツキンの一
実施例の性能試験を示す説明図、第１８図および第１９
図はそれぞれ第１７図に示される性能試験の測定結果を
示すグラフ、第２０図および第２１図は本発明のパツキ
ンの他の実施例の膨潤前後の形状を比較して示す断面図
である。

第１図には平板状のパツキン（１）が示されている。パ
ツキン（１）はその−面側に凹部（２が形成されたパツ
キン本体（３）と、凹部（２）内に埋め込まれた膨潤部
材（４）とからなる。

なお第２図に示されるように凹部に代えて切り欠き部（
５）を形成し、切り欠き部（５）に膨潤部材を接合して
もよい。また第２ａ図に示されるように平板状のパツキ
ン本体（３）と、平板状の膨潤部材（４）とを単に＠層
固着したものであってもよい。

前記いずれのパツキンにおいても、パツキン（１）の側
縁は相手部材の表面に沿わせられるリップ部（８）を構
成している。

本発明におけるパツキン本体（３）の材質は、弾力性、
機械的強度、形状保持性を備えたもの、使用状態によっ
ては耐摩耗性を有するものが使用される。

すなわらパツキン本体の材質としては、従来使用されて
いるパツキン用のゴム材料、たとえば天然ゴム、ＮＲ，
ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲＳＥＰＤＨ，Ｃ３Ｈ。

シリコーンゴム、フッ素ゴム、またはそれらのゴムを用
いた布入りゴムなどのゴム材料のほか、弾力性または可
撓性を有する各種の合成樹脂などがあげられる。

また膨潤部材（４）としては、ゴムまたは合成樹脂に高
吸水性樹脂を混合したものが用いられるが、高吸水性樹
脂を単独で用いてもよい。高吸水性樹脂は自重の約５０
０倍程度の水を吸水保持するものであり、吸水に伴なっ
て体積が大きく膨張する。高吸水性樹脂としては、たと
えばデンプンにアクリロニトリル、アクリル酸、スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸などをグラフト共重合
したデンプン系高吸水性樹脂、セルロース−アクリロニ
トリルグラフト共重合体、セルロース−スチレンスルホ
ン酸グラフト共重合体、カルボキシメチルセルロースの
架橋物などのセルロース系高吸水性樹脂、ポリビニルア
ルコールの架橋物、アクリル−酢酸ビニル共重合体ケン
化物などのポリビニルアルコール系高吸水性樹脂、ポリ
アクリル酸塩架橋物、ポリアクリロニトリル系重合体の
ケン化物、ポリエチレングリコールジアクリレート架橋
物などのアクリル系高吸水性樹脂などがあげられる。

本発明における膨潤部材（４）は、パツキン材料と同様
なゴム材料または合成樹脂に前記高吸水性樹脂を混合し
たものが好ましい。それにより成形性、形状保持性、機
械的強度および弾力性を有する膨潤部材（４）がえられ
る。なお前記高吸水性樹脂を単独で使用してもよい。

膨潤部材（４）に使用されるゴムとしては天然ゴムのほ
か、ＳＢＲなどのパツキン本体に使用される各種の合成
ゴムあるいはポリウレタンなどがあげられる。また合成
樹脂としてはエチレン−酢酸ビニル共重合体などがあげ
られる。

なお一般に高吸水性樹脂の含有率が高いほうが膨潤部材
（４）の体積膨張率が高く、しかも速く膨張し、含有率
が低いほうが成形性などの機械的性質が向上する。高吸
水性樹脂の含有量はたとえば膨潤部材の体積膨張率が２
倍以上となるように設定する。

好ましい配合割合はゴムまたは合成樹脂１００部（重量
部、以下同じ）に対して高吸水性樹脂１０〜３００部、
なかんづり２０〜１００部である。

なお膨潤部材（４）はパツキン本体（３）との接合性が
すぐれているもの、および弾力性を有するものが好まし
く、それによりパツキン全体の一体性および機械的強度
が向上するため、変形作用が確実である。

たとえば膨潤部材（４）の主要成分がゴムであり、パツ
キン本体（３）がゴムであるばあいには、圧縮性、弾力
性がほぼ同一であるため、従来のパツキンとほとんど同
様に取り扱いうるという利点がある。また従来のゴム製
のパツキンと同じ製造設備で製造しうるという利点があ
る。

パツキン本体（３）と膨潤部材（４）とを接合する方法
は、それぞれの材質に応じて種々の方法を採用しうる。

たとえばゴム製のパツキン本体（３）と、高吸水性樹脂
とゴムの混合物からなる膨潤部材（４）とを接合するば
あいは、型成形された未加硫のパツキン本体と、未加硫
の膨潤部材とをプレスで加圧しながら加硫することによ
り、あるいは押し出し成形機によって未加硫のパツキン
本体と未加硫の膨潤部材どを連続的に多層押し出しした
ものを加硫することにより、強固に接合することができ
る。そのばあいパツキン本体（３）を構成するゴム材料
と、膨潤部材（４）に含まれるゴム材料とが相溶性があ
るばあい、たとえば同種類のゴムであることが接合性な
どの点で好ましい。

つぎに叙上のごとく構成される本発明のパツキンの作用
を説明する。

第１図に示されるように本発明のパツキン（１）は、パ
ツキン本体（３）のリップ部（８）の裏面側に膨潤部材
（４）が設けられ−Ｃいる。そのためパツキン（１）が
水用構造物に取りつけられたのちに膨潤部材（４）が水
を吸収し、その体積が増大する。そのためパツキン（１
）は第２図の二点鎖線（１９）で示されるように１影肋
部材（４）と反対の側に曲がろうとする。そのため取り
つけ時において隙間が残っているばあい、あるいは使用
中に隙間が増大したばあいにおいては、隙間の変化に追
従して変形し、相手部材の表面に沿わせる力が常時確保
され、シール効果を維持しうるというすぐれた効果を秦
しうる。すなわち本発明のパツキン（１）は、隙間追従
性という従来のパツキンにはまったくみられない特有の
性質を有するのである。

またそれにより取りつけ作業がきわめて容易になるとい
う利点がある。

本発明のパツキンは前記特有の性質を利用して、たとえ
ば以下に述べるような各種のパツキンとして使用しうる
。

第３図において（１０）は上下方向（図面においては紙
面に直角の方向）に開閉する門扉であり、門枠（１１）
と共に水門を構成している。門ＩＮ　（１０）と門枠（
１１）の間には隙間（１２）が設けられている。

門扉（１０）の先端にパツキン（１）が押え板（１３）
、ボルト（１４）、ナツト（１５）などにより取りつけ
られている。パツキン（１）の取りつけ時における自然
の形状（外力が加わっておらない状態の形状）は、二点
鎖線（１６）で示されているようにＬ字状であるが、門
１ｉ（１０）を閉じたときには第３図の実線で示される
ようにいくらか撓められている。

すなわちそのように撓められることによる反発力（Ｆ）
が、パツキン（１）のリップ部（８）を門枠（１１）に
沿わせる力となり、矢印（Ａ）方向の水圧によってシー
ル圧が確保される。

水門に水が入れられたとき、膨潤部材（４）が水を吸収
し、リップ部（８）が矢印（Ａ）方向に変形する。なお
このばあいリップ部（８）は門枠（１１）の表面（ｉｉ
ａ）に当接して撓められているため弾発力のみが増加し
ており、外観上の変化は現われない。

そのような状態においては、何らかの原因でＢｉ間が増
大してもリップ部（８）がたとえば二点鎖線（１８）で
示されるように変化に追従し、常時門枠（１１）の表（
Ｔ＋（１１ａ）と当接するため水が侵入することがない
。

本発明のパツキンは第１〜３図のように平板状または特
定断面の長尺ものに限定されるものではなく、相手の水
用構造物の形状および接続状態に応じて種々の形状のも
のに変更されうる。

たとえば第４〜５図に示されるパツキン（２１）は、リ
ング状の基部（２２ａ）と基部（２２ａ）の側面からほ
ぼ平行に突出する２本のリング状のリップ部（２３）と
からなるパツキン本体（２２）を有している。

リップ部（２３）の内面側には凹溝状の凹部（２４）が
形成されており、凹部（２４）には前記と同様の膨潤部
材（２５）が埋め込まれている。なおパツキン本体（２
２）の材質についても、従来公知のパツキンの材料を採
用しうる。

前記パツキン（２１）は第５図に示されるように、大口
径パイプの接続部のシールに使用されるものであり、受
はロバイブ（２６）の内周面（２７）と挿しロバイブ（
２８）の外周面（２９）の間の環状の空洞部（３０）に
挿入されている。

このものにおいては、膨潤部材（２５）が水を吸収する
と共にその体積が膨張し、リップ部（２３）の自然形状
がたとえば第２１図に示されるように変形し、幅（−）
が拡張する。したがってパツキン（２１）全体に経時的
な変化、たとえば変形、収縮、固化または応力緩和が生
じて弾力性が低下したとしてもリップ部（２３）の表面
と受けロバイブ（２６）の内周面（２７）または挿しロ
バイブ（２８）の外周面（２９）の間から水が漏れるこ
とがない。

第１〜２図に示される平板状のパツキン（１）は、ガス
ケットのように２つの部材の対向する平面の間に挟み込
んで使用することもできる。

たとえば第６図は２つのフランジ（３１）、（３２）の
闇に介在される環状パツキン（３３）を示している。環
状パツキン（３３）のもとの形状は二点鎖線で示されて
いるように偏平である。フランジ（３１）、（３２）１
２ａの締めつけ力が緩んだり、その他の原因で水が浸み
出していくと、膨潤部材（４）が膨張し、実線で示され
るようにそり返るように変形する。そのためリップ部（
８）とフランジ（３１）、（３２）の表面（３４）は常
時当接しており、水漏れが防止される。

第７図は第６図と同様のばあいに使用される環状パツキ
ンの他の実施例を示している。このものはパツキン（３
５）の内側および外側の端縁がそれぞれリップ部（３６
）、（３７）を構成している。

第８図は環状または平板状のパツキンの断面を示してお
り、パツキン本体（３８）で膨潤部材（４）をサンドイ
ッチ状に挟んだ形状に構成されている。このものは膨潤
部材（４）の端面（４ａＬ　（４ｂ）のうち、水と接し
ている端面（４ａ）側のみが膨張する。

第９図、第１０図および第１１図はそれぞれ従来公知の
Ｕ形パツキン（４０）、Ｖ形パツキン（４１）およびＬ
形パツキン（４２）について本発明を適用したばあいを
示している。いずれも実線がもとの形状であり、二点鎖
線は膨潤後における外力が付加されていない状態を示し
ている。

第１２図に示されるパツキン（４３）は第６図のばあい
と同様にフランジ（３１）、（３２）の間に介在される
ものであり、一端側にスリット（４４）が形成され、膨
潤部材（４）の間には水の吸収性を向上させるだめのフ
ェルト（４５）または紙などが介在されている。

第１３図および第１４図のパツキン（４６）、（４７）
はそれぞれ両端にスリット（４４）および膨潤部材（４
）が設けられている。このものはケーソンなどの継目の
シール材として使用される。

その他たとえば第１５図および第１６図に示されるよう
な断面形状の、環状または長尺状のシール材またはパツ
キン（４８）、（４９）も採用しうる。

前記いずれのパツキンにおいても、取りつけ時における
隙間のバラツキを吸収することができる。またパツキン
の経時的変化などにより隙間が増大すると、前述のごと
くパツキンが変形し、漏水を防止づるのに適切な弾発力
のところで変形が停止する。またその後に再び湿水が発
生しても、その都１良パツキンが変形する。すなわち本
発明パツキンはその使用状態によっては、常時もっとも
適切なシール圧に自動的に設定されるというすぐれた効
果を奏しうる。

本発明のパツキンは、単にパツキンの膨張に基づいて隙
間をうずめ、それによりシールするものではなく、パツ
キン本体とリップ部の一面に接合されている膨潤部材と
の水膨潤性の差異により、パツキンに変形が生じ、その
変形によりシール性をうるものである。

軟土のごとく本発明のパツキンは種々の形状のパツキン
に適用しうるちのであり、大口径バイブの接続部、水門
の隙間のシールに使用されるほか、たとえば槽塔、配管
、トンネル、地下鉄または共同溝などのケーソンまたは
ＲＣセグメントの継目のシール、すなわち内部からの水
の漏洩または外部からの水の浸水を遮蔽するためのシー
ル材として種々の用途に採用されうるちのであり、その
実用価値はきわめて大である。

つぎに実施例に基づいて本発明のパツキンの変形作用を
説明する。

実施例１第１７図に示される試験片（３５）は厚さくＴ＋　）５
ａ＋ｍ　、幅（Ｂ＋＞６０ｍ＋ａの平板状のパツキンを
長さ２００１ｍに切断してえたものである。

膨潤部材（４）は厚さくＴ２　）　２．５１１１１．幅
（Ｂ２）３０ｎ＋Ｉｎの部材であり、パツキンの先端か
らの距離（［）が１Ｏｎ＋ｍの位置に形成された凹部（
２）内に埋め込まれている。

パツキン本体（３）の材質はＳＢＲ（Ｈｓ５０）であり
、膨潤部材（４）は５Ｂｎ１００部（重但部、以下同じ
）に対しスミカゲル（住友化学工業曲製の高吸水性樹脂
の商品名）４０部を混入したものである。

パツキン本体（３）と膨潤部材（４）とは、未加硫成形
したものを加圧下に加硫することにより一体に接合した
。

この試験片（５１）の一端側を第１２図に示されるよう
に鉄板（５２）に取りつけ、水道水中に浸漬した。

前記試験条件のもとに、試験片（５１）の先端（５３）
の高さく１１）が時間の経過と共に変化する状態を測定
した。その結果を第１８図に示す。

第１９図のグラフは２４時間水道水中に浸漬したのちの
変形後のパツキンについて、第１７図のように荷重（Ｗ
ｅ）を加えたばあいにおける荷重の大きさと変形量の関
係を示したものである。

第１８図のグラフによれば時間の経過とともに試験片（
５１）の先端（５３）がしだいに立ち上がることがわか
る。２４時間経過後には、試験片（５１）の先端（５３
）が約１７ｍｍ程度立ち上がっている。

また第１９図のグラフによれば、２４時間後の状態にお
いては、比較的大きい隙間（たとえば１０〜１６ｍｍ）
が生じても６〜８にｇｆ程度の相手部材の表面に沿わせ
る力が確保されることがわかる。

また隙間が小さい状態（たとえば６ｍｍ）では、強い沿
わせる力（２０ＫＱｆ程度）が維持されていることがわ
かる。

実施例２つぎに第２０図のような断面形状を有するリング状パツ
キンを長さ２００ｍ５に切断して試験片（５５）をえた
。パツキン本体（２２）および膨潤部材（２５）の材質
および製法は試験片（５１）と同じである。このものを
水道水中に浸漬し、時間の経過と共にリップ部（２３）
の外側面間の幅（Ｗ）が変化する状態を測定した。その
結果を第１表に示す。

第　１　表第１表によればリップ部（２３）の幅（−）がしだいに
増加し、１２０時間経過後においては３４ｍｍ。

すなわちもとの寸法に比して１６１１１１１１も増大し
ている（第２０図および第２１図参照）。

したがってリップ部におけるシール性は半永久的に保た
れる。また隙間の変化に追従するため、常に一定以上の
沿わせる力が確保される。

なお第１１図の試験片（５１）および第２０図の試験片
（５５）は、膨潤の前後にかかわらず機械的強度および
弾力性がそれぞれ従来のパツキンとほぼ同じであり、パ
ツキン本体とｐＮＮ郡部材接合も強固であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパツキンの一実施例を示す要部斜視図
、第２図および第２ａ図はそれぞれ本発明のパツキンの
他の実施例を示す断面図、第３図は本発明のパツキンの
一実施例をその使用状態と共に示す平面図、第４図は本
発明のパツキンの他の実施例を示す要部斜視図、第５図
は第４図に示されるパツキンの使用状態を示す断面図、
第６〜１６図はそれぞれ本発明のパツキンの他の実施例
を示す要部断面図、第１７図は本発明のパツキンの一実
施例の性能試験を示す説明図、第１８図および第１９図
はそれぞれ第１７図に示される性能試験の測定結果を示
すグラフ、第２０図および第２１図はそれぞれ本発明の
パツキンの他の実施例の膨潤前および膨潤後の形状を比
較して示す断面図、第２２図および第２３図はそれぞれ
従来のパツキンの使用例を示す断面図である。（図面の主要符号）（１）、（２１）：パッキン（２］、（２４）：凹　部（３）、（２２）　：パッキン本体（４）、（２５）　：膨潤部材（８）、（２３）　：リップ部特許出願人　日輪ゴム工業株式会社第１図；！５図２６図：￥７図オ８図オ９圓２１０図７第１１図第１７図第２０同　第２１図１第１８図壮蓮時内（Ｈｏｕｒｓ）第１９凹隙間（ｍｍ）才２２図才２３国

Claims

【特許請求の範囲】１　水用構造物をシールするためのパツキンであって、
弾力性、形状保持性および強度を有する材料からなるパ
ツキン本体と、該パツキン本体のリップ部の裏面側に接
合されると共に、前記パツキン本体の材料よりも高い水
膨潤性を有する１１ｉ潤部材とを有する水用構造物のパ
ツキン。２　前記膨潤部材がリップ部の裏面に形成された四部に
埋め込まれてなる特許請求の範囲第１項記載のパツキン
。３　前記凹部がリップ部の根元に沿って形成された凹溝
である特許請求の範囲第２項記載のパツキン。４　前記膨潤部材がリップ部の裏面側に積層された層状
の部材である特許請求の範囲第１項記載のパツキン。５　前記パツキン本体がゴム製であり、前記膨潤部材が
ゴム材料と高吸水性樹脂の混合物からなる特許請求の範
囲第１項記載のパツキン。６　前記パツキン本体を構成するゴム材料と前記膨潤部
材に含まれているゴム材料とが相溶性を有する特許請求
の範囲第５項記載のパツキン。