(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維と充填材とバインダーからなるパッキンにおいて、上記バインダーとして用いるフッ素ゴムと、上記繊維として用いる石綿以外のフィブリル化した繊維の重量比が１０：２〜１０：７、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％であり、粘着付与剤を添加したことを特徴とするパッキン。
【請求項２】
前記充填材が鱗状黒鉛および／または土状黒鉛を含み、その合計量が充填材全体の５０重量％以上で、なおかつ鱗状黒鉛が土状黒鉛より多いことを特徴とする請求項１記載のパッキン。
【請求項３】
前記充填材がカーボンブラックおよび／またはホワイトカーボンを含み、その添加量が０．５〜１０重量％であることを特徴とする請求項１または２記載のパッキン。
【請求項４】
粘着付与剤がアルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、石油樹脂、ポリブテンおよびポリテルペンのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載のパッキン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ等の機器のスタフィングボックス内に装填し、バルブステムからの流体の漏れを防止する繊維、ゴム、充填材からなり、押出し後にリング状に成形したプラスチックパッキンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
青銅弁や鋳鉄弁等の汎用バルブには、生産性が高く、比較的安価なプラスチックパッキンと称されるタイプのパッキンが一般的に使用される。例えば従来このタイプのパッキンとしては、石綿繊維と黒鉛と溶剤で膨潤させたゴムをヘンシェルミキサー等を用いて混練させたものをエクストルーダーを用いて円筒状に押出し、この円筒状成形体を切断し溶剤の乾燥、加硫工程を経た後、所望形状に金型成形するものなどがよく知られていた。
【０００３】
ここで用いられる石綿繊維は無機物でありながら非常に柔軟で高度にフィブリル化しているため、ミキサーでの混練性が良く押し出される円筒状成形体のグリーン強度が大きく、次工程の作業性も良好であった。また性能的にも優れた耐熱性を利用して熱油、熱水や蒸気等のラインにも使用されてきた。
【０００４】
また別のタイプのパッキンとしては、いわゆる編組パッキンと言われる石綿繊維やカーボン繊維等の耐熱繊維を八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組し、潤滑剤等を含浸させるか表面処理を行ったパッキンが使用されていた。かかるパッキンは、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性等がプラスチックパッキンに比べて優れているため、特に鋳鉄弁等のより厳しい使用条件で用いられるバルブで広く使用されており、特に近年では環境問題に対する意識の高まり等から微小な漏れも問題とされるようになり、さらにシール性の高い膨張黒鉛を加工した後、編組するタイプも使用されるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが従来プラスチックパッキンに用いられてきた石綿繊維は天然鉱物であり資源の枯渇が心配されることや、石綿繊維が原因と推測されている健康障害が社会的問題となって世界的に石綿の使用が制限される傾向となってきた。そこで最近、石綿の代替材料としてフィブリル化したアラミド繊維が使用されるようになってきたが、アラミド繊維は耐蒸気性が良くないことやバインダーとして用いられるＮＢＲの耐熱性が低いことなどから、石綿を用いないプラスチックパッキンは青銅弁等の比較的温度が低く低圧の蒸気ラインへの使用に限定されていることが現状である。
また編組パッキンは編組した後に潤滑剤を含浸、乾燥させリング成形する工程があるために価格が高くなるということに加えて、比較的高温で使用していると含浸している潤滑剤が流出し易く、増締め等を行わなければならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するため、鋳鉄弁等の比較的高温高圧となる汎用バルブで使用可能なプラスチックパッキンを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、繊維と充填材とバインダーからなるパッキンにおいて、上記バインダーとして用いるフッ素ゴムと、上記繊維として用いる石綿以外のフィブリル化した繊維の重量比が１０：２〜１０：７、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％であり、粘着付与剤を添加したことを要旨とする。
【０００８】
請求項２の発明のパッキンは、請求項１の発明において、前記充填材が鱗状黒鉛および／または土状黒鉛を含み、その合計量が充填材全体の５０重量％以上で、なおかつ鱗状黒鉛が土状黒鉛より多いことを要旨とする。
【０００９】
請求項３の発明のパッキンは、請求項１または２の発明において、前記充填材がカーボンブラックおよび／またはホワイトカーボンをを含み、その添加量が０．５〜１０重量％であることを要旨とする。
【００１０】
請求項４の発明のパッキンは、請求項１または２の発明において、粘着付与剤がアルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、石油樹脂、ポリブテンおよびポリテルペンのいずれかであることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としては、繊維と充填材とバインダーからなり、押出しによって製造されるいわゆるプラスチックパッキンに対し好適に適用される。即ち上記バインダーとして用いるフッ素ゴムと、繊維として用いる石綿以外のフィブリル化した繊維との重量比が１０：２〜１０：７、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％とし、特にフィブリル化した繊維が２〜８％、フッ素ゴムが８〜１６％の範囲とするのが望ましい。さらに、好ましい実施の形態としては上記構成素材に粘着付与剤を添加する。
【００１２】
また本発明で用いられるフィブリル化した繊維としてはアラミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、セルロース系繊維等のパルプ状の繊維が挙げられる。またこれ以外に、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維、セピオライト、セラミック繊維、溶融石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウォラストナイト、ウィスカー、ボロン繊維、金属繊維等の無機繊維や、芳香族ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊維等のパルプ状をしていない有機繊維を併用して用いることもできる。
【００１３】
ゴムはフッ素ゴム以外に、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレン、塩化ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルイソプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムを一部ブレンドして用いても差し支えない。
【００１４】
ゴム薬品としては、過酸化物、ポリアミン系化合物、ポリオール系化合物等の加硫剤、ホスホニウム塩、第４級アンモニウム塩等の加硫促進剤や、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ステアリン酸等の加硫促進助剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤、着色剤等の従来のフッ素ゴムあるいはその他のゴム用として公知のゴム薬品が広く用いられる。
【００１５】
充填材としては、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の黒鉛系充填材量が全充填材量の５０重量％以上、望ましくは７０重量％以上であり、そのうち鱗状黒鉛が半分以上すなわち、鱗状黒鉛が２５重量％以上、望ましくは３５重量％以上含まれるようにすることがよい。
さらに、このとき充填材として補強効果のあるカーボンブラック、ホワイトカーボンを使用し、その添加量が０．５〜１０％とするシール性が良好となる。
これら以外の充填材としては、クレー、タルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、マイカ、カオリナイト、セリサイト、ウォラストナイト、焼成クレー等を加えることができる。
【００１６】
またこれに加えて、アルキルフェノールアセチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、ロジン、ロジン誘導体、石油樹脂、ポリブテン、ポリテルペン、ゴム等の粘着付与剤を添加すると混練、押出し性が良好となる。さらに通常パッキンに使われるシリコングリース、シリコン油、ジエステル油等の潤滑剤、二硫化モリブテン、窒化ホウ素、銅粉末、ポリエチレングリコール等の焼き付き防止剤、難燃剤等を用いてもよい。
【００１７】
本発明者らは従来のフィブリル化したアラミド繊維とＮＢＲとからなるプラスチックパッキンの耐熱性を上げるために、ゴムの種類をＮＢＲからフッ素ゴムに変更することを検討したが、フッ素ゴムは溶剤に膨潤しにくく、溶解力の高い溶剤を用いた場合でもフッ素ゴムの粘着性が低いため、ミキシングした後の混練物が柔らかく、押出しの円筒状成形体のグリーン強度が弱く、作業性が悪い上に製品のシール性も良くなかった。そこで本発明者らは鋭意検討を行った結果、フィブリル化した繊維の配合量が少ないとグリーン強度が低く、多いと耐蒸気性に問題があり、ゴムの量が少なければグリーン強度が低く、多いと加熱後の漏洩量が増加するということが判明し、フィブリル化した繊維とフッ素ゴムの合計量が全体の配合中の５〜２０重量％のときにパッキンの生産性とシール性のバランスが優れていることが判った。またこのとき配合剤に前記粘着付与剤を加えると、円筒状成形体のグリーン強度が向上し、生産性が一層良くなることが判明した。
【００１８】
そして、このような配合中の充填材としては鱗状黒鉛や土状黒鉛を用いると他の充填材を用いたときに比べて、著しく混練状態が良好になり、特に鱗状黒鉛を多く添加した配合は同じパッキン締付面圧でもステムトルクが小さくなることが判った。
また通常ゴム用補強材として用いられるカーボンブラック、ホワイトカーボンを加えて、プラスチックパッキンとして成形すると、得られたパッキンのシール性が著しく向上することも見出した。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
ゴム素練りロールにより薄出し処理したフッ素ゴムを所定量計量した後、メチルエチルケトン中で膨潤させ、表１の実施例１に示すアラミド繊維、鱗状黒鉛、ゴム薬品とともにヘンシェルミキサーにて３０分間混練した。これによって得られた混練材料物を、エクストルーダーでチューブ状に押出し、風乾、切断して得られたリングをオーブンにより１７０℃で３０分間加硫した。これをクランクプレスにて加圧成形し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
［実施例２，３］
表１の実施例２，３に示す配合の材料で実施例１と同様に製造し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
［比較例１〜３］
表１の比較例１〜３に示す配合の材料で実施例１と同様に製造し、リング状（内径２０ｍｍ、外径３０ｍｍ、高さ５ｍｍ）のパッキンを得た。
【００２０】
そしてこれらのパッキン５リングを用いて、ＪＩＳ鋳鉄弁製１０Ｋ用ねじ込み玉形弁の弁棒用パッキンとして組み込み、弁の開放時のハンドルトルク（ｋｇｆ・ｃｍ）を測定することによって摺動特性を調べた。また、この弁の両端を閉じ、窒素ガス７ｋｇｆ／ｃｍ２を１０分間負荷したときの弁棒部分からの漏れを水上置換で測定することにより漏れ量を調べた。これを常温時と２００℃の飽和蒸気の通気後について測定した。
表２より判るように、実施例は何れも比較例と比べて、加熱後のシール性が優れていることが判る。
【００２１】
【表１】
0003563884.tif 000002
【表２】
0003563884.tif 000003
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるパッキンは、従来のプラスチックパッキンと比較して比較的高温高圧となる汎用バルブに使用する場合に優れたパッキン性能を発揮するものである。