JPS6346287A - シ−ル部材 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高温流体のシールに用いるシール部材に関す
る。

（従来の技術） 従来、高温環境下（例えば７００〜９００’Ｃ）で使用
される機械装置内で液密や気密保持の目的で使用されて
いるシール部材では、その用途上耐熱性、耐久性、耐摩
耗性、ＴＡ滑性等の条件が要求されている。

このようなシール部材の材質としては、アスベストやセ
ラミック繊維の補強繊維と結合剤および黒鉛の圧延シー
トを利用した材料が用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述したような従来のシール部材では、高
温環境下（例えば５００〜７００℃）において、アスベ
ストを使用したものはこのアスベストの結晶水の分離や
黒鉛の酸化摩耗による強度低下が顕著となり、致命的な
事故を招く可能性があった。

またセラミックＩＧ［を使用したものは、セラミック特
有の脆性、低強度性から耐圧性に難点がありその使用目
的が限定されるという問題があった。

いずれの場合にもその寿命は短く定期的な交換が必要と
されていた。

本発明は上述した問題点を解決するためのもので、高温
環境下（例えば７００〜９００℃）での使用でも酸化に
よる摩耗が少なく、耐熱性、耐摩耗性に優れたシール部
材を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明によれば、金属繊維表面にセラミック層を形成し
た補強ｌＡｌ１雑の集合体と、補強繊維の集合体の間隙
に充填した六方晶系の結晶構造を有する粉状の窒化硼素
と、補強繊維と窒化硼素を結合する結合剤からなること
を特徴とするシール部材が得られる。

（作　用） 本発明では、上述した手段により耐圧性、耐熱性、耐摩
耗性に優れたシール部材を得ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照にしながら本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本発明に係るシール部材をダイカスト機のパツ
キンに適用した一実施例を示す図で、溶融金属１等の高
温流体の流路となるダクト２の外周には、このダクト２
内を流動する溶融金属１を加熱し所定の温度に保持する
ヒータ３が周設されており、ざらにヒータ３の外周は断
熱部材で作られた保温筒４で被覆されている。

ダクト２はパツキン５を介して上下に分離可能な構造と
なっており、通常使用時は緊定装置６により連結ざｈて
いる。

パツキン５は第２図に示すようにリング状の平板で、そ
の組成は高温環境下でも酸化摩耗が少なく、自己潤滑性
に優れ、しかも溶融金属による浸蝕を受けない六方晶系
の結晶構造を有する窒化硼素（ＢＮ）粉末と、表面に高
温環境下においても強度大であるセラミック層を有する
金属補強繊維と、窒化硼素粉末と補強繊維とを結合する
結合剤より製造されている。

上述した補強繊維は、金属繊維表面に一般的に行われて
いる化学処理（例えばガス窒化処理、浸１１１！ｆｆｉ
理、化学蒸着等）によって形成されたセラミック層を有
している。ため高温環境下での耐摩耗性や耐蝕性につい
てはセラミックＩＩＭと同等の機能を有しており、しか
も強度ヤ脆性においては、金属繊維特有の物性を生かし
てセラミック繊維以上の機能を有している。

さらに窒化）ｌ素の粉体は約１０００℃程度の雰囲気中
では変質することがなくまた溶融金属と接触しても反応
することがない。また窒化硼素の粉体と補強繊維とを結
合するために生母添加する無機の結合剤により窒化硼素
の剥落を防止し、シール部材表面の損傷の発生を防止で
きる。

上述したようなシール部材の製造方法の一例を以下に説
明する。

まず使用する補強Ｉ８維の芯となる金属繊維であるが、
芯径が約７〜３０μｍ程度のものが好適である。これは
芯径が３０μｍを超えると製造物中に生ずる隙間が多く
なり気密性に問題が生じてしまい、また７μｍよりも小
さい芯径のものは、その製造上の困難さからコスト高と
なるためである。

金属繊維の部材であるが、チタニウムやチタニウム合金
（例えば６％アルミニウム、４％バナジウム合金）が表
面処理を行い易く好適である。またニッケル基耐熱鋼、
クローム基耐熱鋼、珪素基耐熱鋼等により作られたもの
が多量に市販されているのでこれを用いてもよい。

さて、例えば２０μｍ線径の金属繊維を選択したとする
と、これを８５０〜９００℃の高温窒化ガス中に１．５
時間程ざらして、約４〜５μｍ厚の窒化層を形成すれば
黄金色を呈した補強繊維が得られる。

このようにして形成された窒化層の表層部は窒化チタニ
ウム等の窒化物で形成されているので溶融金属（例えば
溶融アルミニウムや溶融亜鉛等）に対して優れた耐蝕性
を示す。

窒化層の形成方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ）
を用いれば比較的安価に炭化チタニウム、炭化チタニウ
ムと窒化チタニウムの混合体、さらに２硼化チタニウム
からなるセラミック層（２〜５μｍの厚さ）を形成する
ことができる。

このようにして製造された補強繊維を厚さ３〜５ｍｍ程
度の不織布状に作り、この不織布に約７０重量％の粉状
窒化硼素、１８重量％の結合剤（はう砂）、２単量％の
分散剤、１０重量％の水よりなる泥状液中に浸して不織
布中に浸透させた侵、乾燥、圧縮、焼成工程を経て０．
６〜構造ｍ厚の板状部材が製造される。

なお補強繊維の含有率が７０重伍％（耐熱鋼の場合）を
下回ると、’ＪＡＮされたシール部材は脆性を有してし
まいクラック等が生じやすくなると同時に引張強度も低
下する。ざらに９０単良％（チタニウム合金の場合）を
上回ると補強繊維の割合いが多くなりすぎて厚さ方向の
伸縮性が低下し、パツキン取付面との密着性が悪化する
。

本発明の他の実施例として、第３図に溶融金属の流路を
構成する導管１１および１２と連絡管１３との取付部に
装着されたパツキン１４に本発明を適用した例を示す。

なお導管１１および１２と連絡管１３には図示を省略し
たヒータが外股されており、導管１１および１２内を流
れる溶融金属１５を加熱しその温度保持を行っている。

さてこのようにして構成された溶融金属流路管では、殿
械装置の運転開始または休止時の温度変化により、図中
矢印１６のように伸縮する力が加わるので導管１１およ
び１２と連絡管１３０間で図中矢印１７および１８の如
き相対運動が生じるためパツキン１４には摩擦作用が働
く。

しかしながら本発明を適用したパツキン１４は、その部
材に窒化硼素を使用しているため高度の潤滑性を有し従
ってパツキン１４の摩耗は問題にならずしかも前述した
相対運動を円滑に行なうことができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のシール部材によれば高圧
高温環境下（例えば７００〜９００°ＣＣ１５００ａｔ
　）に耐え、しかも安価なシール部材が得られる。また
オートクレーブ、鋳造曙の改良、溶融金属の高速搬送の
実用化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイカスト機内の溶融金属流路における結合部
に本発明に係るシール部材を適用した実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図のパツキン部の拡大断面図、第３
図は他の実施例を示す断面図である。 １・・・・・・・・・溶融金属 ２・・・・・・・・・ダクト ５・・・・・・・・・パツキン １４・・・・・・・・・パツキン 出願人　　　　　　東芝機械株式会社 代理人　弁理士　　須　山　佐　− 第１図 第２図 Ｒ 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属繊維表面にセラミック層を形成した補強繊維
   の集合体と、前記補強繊維の集合体の間隙に充填した六
   方晶系の結晶構造を有する粉状の窒化硼素と、前記補強
   繊維と前記窒化硼素を結合する結合剤からなることを特
   徴とするシール部材。
2. （２）金属繊維がチタニウムまたはチタニウム合金であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシール
   部材。
3. （３）金属繊維が耐熱鋼であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のシール部材。
4. （４）セラミック層が窒化チタニウム、炭化チタニウム
   、２硼化チタニウムのいずれか少なくとも１つを含有し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシ
   ール部材。