TWI656290B

TWI656290B - 編織體及封軸襯墊

Info

Publication number: TWI656290B
Application number: TW104119046A
Authority: TW
Inventors: 佐藤広嗣; 梅田勝久
Original assignee: 日商華爾卡股份有限公司
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2019-04-11
Also published as: JPWO2015190365A1; TW201608157A; WO2015190365A1

Abstract

本發明係關於編織體及封軸襯墊，該編織體以下述方法測定之洩漏量為30cc/min以下、初始滑動扭矩未達100N．m。

方法：將編織體捲繞於具有填料箱及軸的試驗機之軸後，對該編織體以面壓60MPa予以塞緊，將該試驗機以300℃加熱1小時，測定開始負荷3.8MPa的水後5分鐘內的洩漏量，然後，以扭矩扳手測定初始滑動扭矩。

Description

編織體及封軸襯墊

本發明係關於編織體及封軸襯墊。

以往，在設置於閥門等的軸等之滑動部與固著部之間設置有填料箱(stuffing box)，該填料箱內使用由編織體所形成的封軸襯墊等。

前述封軸襯墊，對於用以防止內部流體等的洩漏之密封性有所要求。

關於此種密封性之封軸襯墊，已知有例如由外周補強膨脹石墨織線及內部補強膨脹石墨織線所編織而成的方形編織體為構成要素之封軸襯墊(專利文獻1)。

又，前述封軸襯墊，也對於與軸等滑動部之阻力小有所要求。

關於此種低阻力封軸襯墊，已知有例如將複數條主纖維與副纖維的織線編織而形成，由存在於外周表面部的織線係由包含潤滑劑之潤滑性副纖維與富密封性的主纖維所構成之編織封軸(專利文獻2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-172162號公報

[專利文獻2]日本特開平8-233111號公報

前述填料箱內有時會因內部流體等而成為高溫(300℃以上)的情況。在如此的高溫下，使用前述以往的封軸襯墊的時候，填料箱內的封軸襯墊通常會有容易與金屬製之前述滑動部固著之傾向，此固著可能導致要使軸等動作需要相當的力量、或在固著的狀態下移動軸等造成過度的洩漏。

本發明係有鑑於此種問題而成者，其目的係提供一種抑制對滑動部之牢固的固著，且於低滑動阻力及密封性的平衡相當優異之編織體。

在此種狀況之下，本案發明人等為解決前述課題進行深入檢討，結果發現藉由具有特定的洩漏量與初始滑動扭矩之編織體可達成前述目的，以至完成本發明。

本發明之構成例係以下所述。

[1]一種編織體，其係以下述方法測定之洩漏量為30cc/min以下且初始滑動扭矩未達100N．m者；方法：將編織體捲繞於具有填料箱及軸的試驗機之軸後，對該編織體以面壓60MPa予以塞緊，將該試驗機以300 ℃加熱1小時，測定開始負荷3.8MPa的水後5分鐘內的洩漏量，然後，以扭矩扳手測定初始滑動扭矩。

[2]如[1]所述之編織體，係包含三氧化鉬。

[3]如[2]所述之編織體，其中，前述三氧化鉬的含量為1質量%以上。

[4]如[1]至[3]中任一項所述之編織體，係包含將含有選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種的繩狀體予以編織而成之母材。

[5]如[4]所述之編織體，其中，前述母材的含量為70至90質量%。

[6]如[1]至[3]中任一項所述之編織體，係包含樹脂。

[7]如[6]所述之編織體，其中，前述樹脂的含量為9至20質量%。

[8]一種封軸襯墊，係由[1]至[7]中任一項所述之編織體所形成者。

藉由本發明，可提供一種抑制對滑動部之牢固的固著，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部之牢固的固著，且長時間於低滑動阻力及密封性的平衡性佳之優異編織體。

21‧‧‧填料箱

22‧‧‧軸(桿)

23‧‧‧襯墊壓蓋

30‧‧‧編織體(封軸襯墊)

31‧‧‧金屬線

32‧‧‧膨脹石墨

40‧‧‧水(內部流體)

第1圖(A)為下述實施例所使用的母材之部分側視圖，第1圖(B)表示構成第1圖(A)所示母材之織線的通過路徑之說明圖。

第2圖表示下述實施例中測定洩漏量與初始滑動扭矩時所使用之試驗機的概略剖面示意圖。

<<編織體>>

本發明之編織體係以下述方法所測定的洩漏量為30cc/min以下且初始滑動扭矩未達100N．m者。

方法：將編織體捲繞於具有填料箱及軸之試驗機的軸後，對編織體以面壓60MPa予以塞緊，將該試驗機以300℃加熱1小時並開始負荷3.8MPa的水後測定5分鐘內的洩漏量，然後，以扭矩扳手測定初始滑動扭矩。

具有此種特性的本發明之編織體係抑制對滑動部牢固的固著，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部牢固的固著，且長時間具有優異的低滑動阻力與密封性之良好平衡。

雖低滑動阻力與密封性為相反的性能，但藉由本發明，即可得到於該等性能的平衡性佳之優異編織體。

由更加發揮該等效果等方面來看，前述洩漏量較佳為25cc/min以下、更佳為20cc/min以下，前述初始滑動扭矩較佳為90N．m以下、更佳為80N．m以下。

更具體而言，前述洩漏量與初始滑動扭矩的測定係以下述方法進行。

方法：將6個編織體捲繞於具有內徑33mm、深度90mm的填料箱及軸徑20mm的軸之試驗機的軸後(捲繞後的各編織體之尺寸；內徑：20mm、外徑：33mm、高度：6.5mm)，對該編織體以面壓60MPa予以塞緊，將該試驗機以300℃加熱1小時並開始負荷3.8MPa的水後，測定5分鐘內的洩漏量，然後，以扭矩扳手測定初始滑動扭矩。

本發明之編織體的形狀，通常為繩狀，其長度或粗度係視所期望的用途而適當選擇即可，並無特別限制。

由可得到密封性及內部流體等的不滲透性等優異之編織體等方面來看，前述編織體的密度較佳為1.00至1.35g/cm³的範圍內。

本發明之編織體的用途係無特別限制，惟較佳可列舉密封材，特佳可列舉封軸襯墊，更佳可列舉在300℃至650℃左右的高溫下所使用的封軸襯墊。

<三氧化鉬>

本發明之編織體係只要滿足前述特性就無特別限制，惟由耐熱性優異、具有低摩擦係數、以及難以產生氧化等化學變化，而可得到抑制對滑動部牢固的固著，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部牢固的固著、長時間具有優異的低滑動阻力、以及不易損傷滑動部之編織體等方面來看，較佳為包含三氧化鉬之編織體。

本發明中，不用以往習知的潤滑劑而使用三氧化鉬，則有可得到具有前述特性，甚至具有前述效果之編織體之傾向。

前述三氧化鉬係可使用市售的三氧化鉬，通常可使用粉末狀的三氧化鉬。就該粉末狀的三氧化鉬而言，較佳係平均粒子徑(中位直徑)為1至5μm的範圍內之三氧化鉬。

藉由三氧化鉬的平均粒徑位於前述範圍內，可得到抑制對滑動部牢固的固著、具有長時間優異的低滑動阻力、以及不易損傷滑動部之編織體。

由可得到抑制對滑動部牢固的固著、長時間於低滑動阻力與密封性的平衡性良好之優異編織體等方面來看，本發明之編織體100質量%中，前述三氧化鉬的含量較佳為1質量%以上、更佳為1至10質量%。

<母材>

本發明之編織體係只要滿足前述特性就無特別限制，惟由可得到耐熱性及耐藥品性優異之編織體等方面來看，較佳係包含將含有選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種的繩狀體予以編織而成之母材之編織體。

含有膨脹石墨的母材，係於耐熱性、耐化學藥品性、自潤滑性、內部流體等的不滲透性等優異，且富彈性、燒失量少、化學性穩定，故使用該母材，可得到具有該等性質、可使用於廣泛範圍的流體之編織體。

又，含有碳纖維的母材，係具有耐熱性、耐藥品性、放熱性、自潤滑性等優異的性質，故使用該母材，可得到具有該等性質以及不易損傷滑動部之編織體。

前述母材之經編織的繩狀體之主成分只要為膨脹石墨及/或碳纖維即可，該繩狀體中，除該等以外，還可包含金屬線、金屬纖維、醯胺(aramid)纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等。

包含前述膨脹石墨之繩狀體無特別限制，可列舉：僅由膨脹石墨所構成之繩狀體；由將條狀的膨脹石墨薄片折疊而成的織線所構成之繩狀體；將為中蕊的金屬線以膨脹石墨粉末被覆而成之繩狀體；由將厚度0.2至1.0mm、寬2.0至10.0mm左右之條狀膨脹石墨薄片積層複數片，對其表面以纖維直徑為0.1至10μm左右且具有50MPa以上強度之纖維，例如碳纖維、金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等予以針織或袋織、被覆而成者所構成之繩狀體；由以直徑為0.1至0.3mm，且由不鏽鋼、銅合金、鋁合金、蒙乃爾(monel)、英高鎳(inconel)等所構成的金屬線等，將膨脹石墨的外周捲繞成螺旋狀者所構成之繩狀體；由在厚度0.005至0.2mm左右的金屬箔等將條狀的膨脹石墨薄片積層被覆而成的織線所構成之繩狀體；由在粗度0.1至0.3mm左右的金屬線、碳纖維、金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等，將條狀的膨脹石墨捲繞成螺旋狀者所構成之繩狀體；由將粗度0.1至0.3mm左右的金屬線、碳纖維、金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等與條狀的膨脹石墨捻製而成的織線所構成之繩狀體等。

此外，就在此所使用的膨脹石墨而言，由得到密封性及耐藥品性等優異的母材等方面來看，較佳係碳含有率為96.5以上、密度為0.5g/cm³以上之膨脹石墨。

前述包含碳纖維之繩狀體係無特別限制，可列舉：僅由碳纖維所構成之繩狀體；由將碳纖維的外周，以纖維直徑為0.1至10μm左右且具有50MPa以上強度之纖維，例如金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維捲繞成螺旋狀者所構成之繩狀體；由以直徑為0.1至0.3mm之以不鏽鋼、銅合金、鋁合金、蒙乃爾、英高鎳等構成的金屬線等，將碳纖維的外周捲繞成螺旋狀者所構成之繩狀體；由在粗度0.1至0.3mm左右的金屬線、金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等，將碳纖維捲繞成螺旋狀者所構成之繩狀體；由將粗度0.1至0.3mm左右的金屬線、金屬纖維、醯胺纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等與碳纖維捻製成的織線所構成之繩狀體等。

此外，就在此所使用的碳纖維而言，由得到強度等優異的母材等方面來看，較佳係平均纖維直徑為5至15μm左右之碳纖維。

編織包含選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種的繩狀體之方法(編法)係無特別限制，可列舉：例如八股編、格子編。

此外，本發明之「編織」中也包含捻合。

又，就前述母材而言，由得到耐久性等優異的編織體等方面來看，於將包含選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種之繩狀體予以編組所成者，進一步捲繞作為補強材之金屬線而成之母材為較佳。

捲繞金屬線之方法係無特別限制，可單純地將1條金屬線捲繞成螺旋狀，亦可如鐵網般將經編織的複數條金屬線捲繞。

由可得到密封性及內部流體等的不滲透性等優異之編織體等方面來看，前述母材的密度較佳為1.45至1.70g/cm³的範圍內。

由可得到密封性及內部流體等的不滲透性等優異之編織體等方面來看，本發明之編織體100質量%中，前述母材的含量較佳為70至90質量%。

<樹脂>

本發明之編織體係只要滿足前述特性就無特別限制，惟由可得到於密封性、母材的抗氧化性、三氧化鉬的保持性、內部流體等的不滲透性等優異之編織體等方面來看，較佳係包含樹脂之編織體。

前述樹脂係以成為前述母材的孔洞堵塞材般之樹脂為較佳。藉由使用此種樹脂，可對流體滲透編織體內部而產生的洩漏，或者自編織體與軸等滑動部之間或自編織體與填料箱之間產生的洩漏予以抑制，而可得到密封性優異的編織體。

前述樹脂係無特別限制，惟由可得到耐熱性優異，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部牢固的固著，且長時間具有優異的低滑動阻力與密封性之良好平衡之編織體等方面來看，較佳為耐熱性樹脂。

前述耐熱性樹脂可列舉：熔點較佳為200至350℃範圍內之樹脂、更佳為260至350℃範圍內之樹脂。

此種耐熱性樹脂較佳為氟樹脂、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醯亞胺等耐熱性優異的樹脂。

前述氟樹脂可列舉：PTFE(聚四氟乙烯樹脂)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚樹脂)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚樹脂)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚樹脂)、CTFE(聚三氟氯乙烯樹脂)、PVDF(聚偏氟乙烯樹脂)。該等之中，為於耐熱性、耐藥品性、自潤滑性等優異，故較佳為PTFE，藉由使用PTFE作為前述樹脂，則可得到特別是具有耐熱性與低滑動阻力之編織體。

由可得到於耐熱性、密封性、母材的氧化等的劣化防止性、內部流體等的不滲透性等優異之編織體等方面來看，本發明之編織體100質量%中，前述樹脂的含量較佳為9至20質量%。

<其他成分>

本發明之編織體係只要滿足前述特性就無特別限制，惟依所期望的用途，除了前述三氧化鉬、母材及樹脂以外，還可包含其他成分。

前述其他成分在不損及本發明之效果的範圍內，可使用封軸襯墊等所使用之以往習知的成分，可列舉：例如防銹劑、潤滑油、抗氧化劑、著色劑。

<編織體之製造方法>

本發明之編織體的製造方法係無特別限制，可為對包含選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種之繩狀體，使附著前述樹脂及三氧化鉬，再將得到的繩狀體予以編組之方法，惟由可得到更加發揮前述效果之編織體等方面來看，包括對前述母材使附著前述樹脂及三氧化鉬之步驟1之方法為較佳，並且，以得到的編織體中之母材、樹脂及三氧化鉬的含量成為前述較佳範圍般之量來使用各成分為宜。

包括前述步驟1之方法所得的編織體，會於母材的內部及表面存在有前述樹脂及三氧化鉬，特別是藉由於母材的表面存在有前述樹脂及三氧化鉬，可得到抑制對滑動部牢固的固著，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部牢固的固著、具有低滑動阻力(低摩擦阻力)、而且可抑制母材的氧化等劣化之編織體。

又，若藉由包括前述步驟1之方法，即可輕易得到具有前述特性(低洩漏量、低初始滑動扭矩)之編織體。

使前述樹脂及三氧化鉬附著之方法係無特別限制，惟可列舉：例如於分散有樹脂粒子的分散液添加三氧化鉬而進行攪拌，於得到的液體中浸漬前述繩狀體或母材並使其乾燥之方法；將得到的液體塗佈於前述繩狀體或母材並使其乾燥之方法；作成包含三氧化鉬的樹脂薄片，將該樹脂薄片捲繞成前述母材之方法。

此外，製造包含前述其他成分之編織體時，只要在作成前述液體時或作成樹脂薄片時使用該其他成分即可。

<封軸襯墊>

本發明之封軸襯墊係只要由前述本發明之編織體(包含前述本發明之編織體的製造方法所得的編織體)所形成就無特別限制。

此種封軸襯墊，抑制對滑動部牢固的固著，特別是在300℃以上的高溫下仍抑制對滑動部牢固的固著，且長時間於低滑動阻力及密封性的平衡佳而極優異。

具體而言，前述封軸襯墊可藉由將前述編織體切斷成指定長度後予以擠壓成形為環狀而形成，另外，亦可藉由將前述編織體切斷成所定長度而捲繞於所使用的場所例如軸等的滑動部後，以襯墊壓蓋等予以塞緊而形成。

前述封軸襯墊因具有低滑動阻力(低摩擦阻力)，可使用該封軸襯墊的滑動部之材質等係無特別限制，惟由更加發揮前述封軸襯墊的效果等方面來看，前述滑動部之材質較佳為不鏽鋼(SUS304)。

(實施例)

以下，藉由實施例進一步詳細說明本發明，惟本發明並不限於該等實施例。

[實施例1至4及比較例1至2]

母材係使用第1圖所示，由將繩狀的膨脹石墨以金屬線補強過的補強膨脹石墨織線藉由格子編的方式編織成方形編織體而成之母材。

於PTFE微粒子的水性分散液(大金工業(股)製「Polyflon D-1」)，將三氧化鉬及防鏽劑(科斯莫石油(股)製「Non-Rust CL-2」)以下述表1所示之調配比例添加並充分混合，藉此得到混合液體，再於所得的混合液體中浸漬前述母材後，在100℃加熱處理3小時而得到編織體。

所得的編織體之成分組成表示於表3。

[比較例3]

於PTFE微粒子的水性分散液(大金工業(股)製「Polyflon D-1」)，將二硫化鉬及防鏽劑(科斯莫石油(股)製「Non-Rust CL-2」)以下述表1所示之調配比例添加並充分混合，藉此得到混合液體，再於所得的混合液體中浸漬與實施例1同樣的母材後，在100℃加熱處理3小時而得到編織體。

所得的編織體之成分組成表示於表3。

(試驗方法)

分別使用6個由前述實施例及比較例所得的編織體，捲繞於大致如第2圖所示般之試驗機(軸徑20mm、填料箱內徑33mm、填料箱深度90mm)之軸22後(此時的各編織體的尺寸(襯墊尺寸)為內徑20mm、外徑33mm、高度(厚度)6.5mm)，藉由襯墊壓蓋23以面壓60MPa予以塞緊。將該試驗機以300℃或350℃加熱1小時，並流動3.8MPa的水(內部流體40)(負荷)。將水開始流動後5分鐘內自填料箱的洩漏量(自軸22與襯墊壓蓋23之間所漏出的量)以量筒進行測定(此外，在該洩漏量的測定時，不使軸滑動)。然後，使用扭矩扳手測定初始滑動扭矩。結果表示於表3。將洩漏量為30cc/min以下且初始滑動扭矩未達100N．m的情況評價為「○」，除此以外的情況則評價為「×」。

此外，初始滑動扭矩係指水開始流動後最初使軸運作時之滑動扭矩。

Claims

一種編織體，其係包含三氧化鉬，係包含將含有選自由膨脹石墨及碳纖維所組成群組之至少1種的繩狀體予以編織而成之母材，且以下述方法測定之洩漏量為30cc/min以下、初始滑動扭矩未達100N．m者，其中，前述三氧化鉬的含量為1質量%以上；方法：將編織體捲繞於具有填料箱及軸的試驗機之軸後，對該編織體以面壓60MPa予以塞緊，將該試驗機以300℃加熱1小時，測定開始負荷3.8MPa的水後5分鐘內的洩漏量，然後，以扭矩扳手測定初始滑動扭矩。
如申請專利範圍第1項所述之編織體，其中，前述母材的含量為70至90質量%。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之編織體，係包含樹脂。
如申請專利範圍第3項所述之編織體，其中，前述樹脂的含量為9至20質量%。
一種封軸襯墊，係由申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之編織體所形成者。