TWI421333B - 經壓縮之襯墊材料 - Google Patents

Description

經壓縮之襯墊材料 相關申請案之對照參考

本發明請求在2006年十二月7日提出申請之發明名稱為“IMPROVED COMPRESSED GASKETING MATERIAL”的美國暫時專利申請案第60/873,390號之優先權，該暫時專利申請案係在此全部被併入以供參考。

發明背景

被用來作為襯墊材料之高壓薄片，在傳統上係藉著將一基礎纖維與一橡膠黏合物混合，並將所得到混合物以高壓與高溫進行處理而加以製備。用於製造高壓薄片的標準製程係與將二獨立成分之捏塑團混合有關，其等對於高壓薄片產物的製造而言均為必要成分。該被稱為主體捏塑團之主要成分係在一例如大型桶型混合器中加以混合，雖然已知其可以在許多種不同的混合器類型中之任何一種中進行混合。此等捏塑團之成分係典型地可以包括有例如橡膠材料之彈性物質、纖維、例如黏土之填料，以及例如硬化成分、抗氧劑及/或染色劑之少量的其他材料，其等係為習於橡膠複合技術之技藝者所已知的。

典型地，高壓薄片係在一例如軋壓機器之雙滾筒薄片化機器上製造，其係具有其中一者係位於另一者上方之一對滾筒。該下方的滾筒係典型地為一較大的加熱滾筒，而在該上方的滾筒係典型地為一較小的通常不會進行加熱之 滾筒。一定量之起始化合物係首先在該熱滾筒上形成於此一類型之機器上的傳統薄片上。然後一定量的主體化合物係被添加至二個旋轉滾筒之間的間隙內。一高壓薄片材料係在該熱滾筒上形成所需的厚度，然後可以被移出並設置於一桌面或是其他的支持物上。

該等高壓薄片已經被用來形成可以被設置於例如導管連接部分的凸緣之間的襯墊，以在該等凸緣表面之間提供一密封。該典型的襯墊材料係以相當少量的橡膠黏合劑(重量的10－15%之含量)、主要被用來作為填料之一定量的黏土(20%或更少之含量)，以及用來將材料結合在一起之一定量的纖維所形成。經壓縮的薄片襯墊材料通常係被用來提供一對抗流體之密封，但是其僅被用在處於一情況良好並且已經施加足夠的壓力之凸緣中，以確保一完全的密封。習知的薄片襯墊材料之缺點在於其需要一相對較大的夾合力量，以提供一適當的密封。然而，此一薄片襯墊材料並非典型地強硬到足以承受所需的夾合壓力。

在配方中包含有大約20%之膨潤土的薄片襯墊材料已知會在油類中膨脹，因此會在例如幫浦與引擎之應用中提供密封作用。然而，其等並為未被顯示出可以在水中提供較高的密封性。此外，雖然一些薄片襯墊材料可以在例如油類或水之膨脹介質浸注而提供優良的密封作用，但是頻繁循環之啟動與關閉作業，將會顯線現出與高度膨脹薄片配方有關之抑制該效能增益度的現象。因此，目前需要有一種較佳的經壓縮之薄片襯墊材料，其係特別地適合於在 油類與水之介質中以及在該處理線路係為乾燥之情況下有效地運作。

發明概要

本發明摘要係被提供而以一簡化的形式來介紹一特定態樣，其係下文的發明詳述中被進一步地描述。本發明摘要並非要確定所請求標的之關鍵態樣或是基本態樣。此外，本發明摘要並非用來協助確定所欲請求的標的之範圍。

本案技術的特徵與優點係要提供一種較佳的經壓縮之薄片襯墊材料，其在油類與水性介質具有意料之外的高度膨脹特性，並且係特別地適合於在油類與水性介質中操作。

本案之標的技術之其他目的與特徵係要提供一種較佳的經壓縮之薄片襯墊材料，其具有在該處理管線係為乾燥時也可以有效地展現高壓縮性。

為了要達到該等所描述的與其他的特徵、優點與目的；本案技術的具體例提供一種較佳的經壓縮之薄片襯墊材料，其係運用一高彈性體含量與高膨脹介質(例如膨潤土)含量的組合，來提供高可膨脹性(其可以在以該膨脹介質浸注時赋予優良的密封性)高可壓縮性(其可以在以該處理線路係為乾燥時赋予優良的密封性)。在該技術的一態樣中，薄片材料係以高含量之例如膨潤白陶土之成分(其可以在油和水中膨脹)來製備，並且在另一態樣中，該薄片也具有高含量之彈性體(其在低螺栓負載下可以產生易於密封之高壓縮性)。

為了要維持在油和水中之高度可膨脹性，例如該膨潤白陶土之該膨脹介質成分的含量可以在30－60%內變化。為了要維持該高可壓縮性，該橡膠含量可以在20－30%內變化。關於本案技術的具體例之該薄片襯墊材料的其餘成分，可以使用例如任何形式之新穎的或經加工的聚醯胺樹脂、100%對位芳香族聚醯胺樹脂或是包括間位芳香族聚醯胺樹脂、石墨或碳纖維、礦物纖維、聚丙烯酸酯、纖維素、尼龍，陶瓷纖維、海泡石、石棉或玻璃纖維的混合物等等之一般用於高壓薄片配方中的任何纖維。

該技術之其他目的、優點與新穎特徵，將被部份地描述於下述說明中，並部份地在審視下文內容時被習於此藝者所瞭解，或者在實施本案技術時習得。

較佳實施例之詳細說明

在下文中更充份詳細地描述該等具體例，以使得習於此藝者可以實施該等系統與方法。然而，該等具體例可以許多不同的形式來實施，而不應該被解釋為係侷限於在此所描述之具體例。因此，下列的詳細說明並不應被視為具有一限制性的含意。

本技術的具體例提供一種較佳的經壓縮之薄片襯墊材料，其係運用一高彈性體含量與高膨脹介質含量之組合。針對供水與一些供油服務，該技術的具體例允許其在水中及/或油類中膨脹，兒在該等凸緣以相對較低的螺栓負載來夾合下增進其之密封性。雖然以往膨潤白陶土(其在水中和 在油類中都可以充分地膨脹)已經被以相對少量的比例(重量之20%或更少的程度)來運用於薄片襯墊材料中，本技術的具體例運用相對較大比例之例如膨潤白陶土的膨脹介質(重量之20%或更多的程度，且較佳地為重量之45%的範圍)。在一態樣中，該薄片襯墊材料中之大比例的膨脹介質可以提供一相對於該相鄰凸緣之力量，因而可以提供較緊密的密封作用。

雖然具有一較高含量的膨潤白陶土之膨脹介質之經壓縮的薄片襯墊材料，已經被發現可以在某些例如水及/或油類之循環負載的情況下，表現的遠比具有相對較小之比例的膨脹介質之習知薄片襯墊材料更好，該技術的一具體例之該膨脹介質含量溶液係典型地比較不耐用。在這一方面，其已經確定在水及/或油類的負載減低或是被移除的時候，該襯墊材料的膨脹度就會減低。當該系統接著被充入控水及/或油類的時候，該襯墊材料將不會一起始就處於其之膨脹狀態，而結果其就不會在一開始就提供一與較緊密的密封作用有關之相對於該凸緣表面的強大力量。因此，在例如其中該系統必須週期性地(例如每日或者每週)流乾一段時間之供水服務或動力產生應用中，在該系統被再次填充後，於該襯墊材料充份膨脹以配合該等凸緣之前，會有一段可能會發生漏洩之時期。為了要改善該薄片襯墊材料於此等環境下之效能，本案技術的具體例可以在該薄片襯墊配方中與相對較大比例之橡膠結合，以改善該襯墊材料之可壓縮性，藉此即使是在低負載情況下(例如在該油類 及/或水並未填充至該系統的情況中)也可以達成適當的密封作用。

表I例示說明本案技術的具體例之該較佳的經壓縮之襯墊材料的成分之比例的具體例，其包括作為膨脹介質成分之膨潤土以及作為彈性體成分之天然橡膠與苯乙烯－丁二烯橡膠。

雖然該等具體例已經針對作為膨脹介質成分之膨潤土以及作為彈性體成分之天然橡膠與苯乙烯－丁二烯橡膠來提供特定比例，應該要了解的是該技術的具體例之膨潤白陶土含量可以在大約30－60%內變化，而同時在油類及/或水中維持一高可膨脹性，而該彈性體含量可以在20－30%內變化。也應該要了解的是，雖然在一較佳具體例中係以膨潤土作為膨脹介質，任何其他適當的膨脹因子素也可以被使用，例如其他的黏土或是包括蒙脫土之類似材料。應該要進一步了解的是，本案技術的具體例之襯墊材料包括有例如任何形式之新穎的或經加工的聚醯胺樹脂、100%對位芳 香族聚醯胺樹脂或是包括間位芳香族聚醯胺樹脂、石墨或碳纖維、礦物纖維、聚丙烯酸酯、纖維素、尼龍，陶瓷纖維、海泡石、石棉或玻璃纖維的混合物等等之一般用於高壓薄片配方中的任何纖維。

表II例說明一較佳配方與二種襯墊產物之測試結果的比較。在與二種標準的薄片襯墊產物進行比較下，該膨潤白陶土可以在本案技術的較佳具體例之膨脹行為中產生顯著的改良。

第1圖顯示依據本案技術所製備之薄片襯墊材料的行為與二種商業產品的比較。在實驗方面，一襯墊材料係於20磅壓力下被設置於二個平滑凸緣之間。該系統然後在300℉下被浸漬於一常用油類中，並測量在該等凸緣上之係為時間的函數之力量。在本案技術中所描述之在油類中膨脹的該襯墊材料，會在密封力量上造成顯著的改善。比起另外二種襯墊之最大程度為65與25磅之情況，其在該密封力量上的改良係達到超過100磅之程度；該較佳具體例之密封力量會維持在高於90磅下抄超過兩個星期，而該競爭者的產品在相同時間週期下則會消退至低於30磅。

雖然上述的具體例已經以特定的結構、成分、組合與方法步驟之方式來描述，但是，應該要了解的是在隨附的申請專利範圍中所描述之技術，並不一定會被侷限於該等特定結構、成分、組合成及/或步驟。相反地，該等特定的態樣和步驟係以實施該所請求之技術的形式來加以描述。因為該等技術之許多具體例都可以在不背離本發明的精神與範圍下來實施，所以本發明應以在下文所隨附之申請專利範圍為基礎。

Claims (5)

1. 一種經壓縮的薄片襯墊材料，具有一主體，該主體包括：該主體的重量之大約45%至60%的蒙脫土膨脹介質；該主體的重量之大約3%至10%的天然橡膠和該主體的重量之大約20%至30%的苯乙烯-丁二烯橡膠之彈性物質，以及一包括水合二氧化矽之纖維基礎物質。
2. 如申請專利範圍第1項的經壓縮的薄片襯墊材料，其中該膨脹介質係包含有膨潤白陶土。
3. 如申請專利範圍第1項的經壓縮的薄片襯墊材料，其中該纖維包含有經加工的聚醯胺。
4. 如申請專利範圍第1項的經壓縮的薄片襯墊材料，其中該纖維包含有對位芳香族聚醯胺。
5. 如申請專利範圍第1項的經壓縮的薄片襯墊材料，其中該纖維包含有一或更多選自於以下群組之材料，該群組包含有間位芳香族聚醯胺樹脂、石墨或碳纖維、礦物纖維、聚丙烯酯、纖維素、尼龍，陶瓷纖維、海泡石、石棉和玻璃纖維。