(57)【要約】    【課題】耐熱性に優れ、摺動抵抗が小さく、かつ応力緩和特性に優れた非石綿のグランドパッキンを提供すること。    【解決手段】グランドパッキンは、膨張黒鉛からなるグランドパッキンであって、パッキン内周面の少なくとも一部にテープ状の炭素繊維が配置されている。このグランドパッキンは、パッキン内周面の全面にテープ状の炭素繊維が配置されていることが好ましい。また、テープ状の膨張黒鉛が渦巻き状または同心円状に配置されていることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛からなるグランドパッキンであって、パッキン内周面の少なくとも一部にテープ状の炭素繊維が配置されていることを特徴とするグランドパッキン。
【請求項２】
テープ状の炭素繊維がパッキン内周面の全面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のグランドパッキン。
【請求項３】
テープ状の膨張黒鉛が渦巻き状または同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のグランドパッキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グランドパッキンに関し、さらに詳しくは、耐熱性に優れ、摺動抵抗が小さく、かつ応力緩和特性に優れた非石綿のグランドパッキンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来グランドパッキンとして、例えば、石綿糸を編組し潤滑剤などを含浸させたもの、石綿、潤滑剤、バインダーを混練して、押し出しまたはプレスによって成形したものなどが知られている。石綿は、熱安定性および耐磨耗性に優れ、しかも潤滑剤、粘着剤などの保持性に優れているためグランドパッキンの素材として多く使用されてきた。しかし、石綿は塵肺等の問題を起こし環境衛生上好ましくないため、最近ではその使用が制限されている。
【０００３】
そこで石綿に代えて他の素材、例えば炭化繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、有機繊維、炭素繊維、セラミック繊維等を編組したグランドパッキンが提案されている（特許文献１〜３参照）。しかし、炭化繊維編組パッキン、ＰＴＦＥ繊維編組パッキン、有機繊維組パッキンは、耐熱温度が２６０℃程度であり、用途によっては耐熱性が充分ではない。また、炭素繊維編組パッキンは、応力緩和製特性が膨張黒鉛パッキンより劣る、素材が高価である、シール性が石綿パッキンより劣る、寸法安定性が悪い等の問題点がある。セラミック繊維編組パッキンは、耐熱性に優れるが、シール性が劣るという問題点がある。
【０００４】
このような状況のもと、耐熱性に優れ、摺動抵抗が小さく、かつ応力緩和特性に優れた非石綿のグランドパッキンが求められている。
【特許文献１】特開平１０−２７４３３７号公報
【特許文献２】特開２００２−３９３９７号公報
【特許文献２】特開２００３−６５４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、耐熱性に優れ、摺動抵抗が小さく、かつ応力緩和特性に優れた非石綿のグランドパッキンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るグランドパッキンは、膨張黒鉛からなるグランドパッキンであって、パッキン内周面の少なくとも一部にテープ状の炭素繊維が配置されていることを特徴としている。
【０００７】
このグランドパッキンは、テープ状の炭素繊維がパッキン内周面の全面に配置されていることが好ましい。また、テープ状の膨張黒鉛が渦巻き状または同心円状に配置されていることが好ましい。
【０００８】
ここで、本発明においてテープ状の炭素繊維とは、複数の炭素繊維ファイバーがテープ状に成形されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るグランドパッキンは、パッキン内周面にテープ状の炭素繊維が配置されているため摺動抵抗が石綿パッキンと同等またはそれ以下であり、膨張黒鉛パッキンと比較
すると摺動抵抗が著しく低い。
【００１０】
また、本発明に係るグランドパッキンは、耐熱性が石綿パッキンや膨張黒鉛パッキンと同程度であり、４００〜６５０℃の温度まで使用可能である。
さらに、本発明に係るグランドパッキンは、応力緩和特性が膨張黒鉛パッキンと同程度であり、石綿パッキンより優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るグランドパッキンについて具体的に説明する。図１は本発明に係るグランドパッキンの一実施例を示す斜視図であり、図２〜４は本発明に係るグランドパッキンの他の実施例を示す断面斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明に係るグランドパッキン１１は、膨張黒鉛１からなるグランドパッキンであって、パッキン内周面の全面部にテープ状の炭素繊維２が配置されている。
【００１３】
本発明では、パッキン内周面の少なくとも一部、さらにはパッキン内周面のほぼ全面にテープ状の炭素繊維が配置されていることが好ましく、特にパッキン内周面の全面にテープ状の炭素繊維が配置されていることが好ましい。
【００１４】
本発明のグランドパッキンは、膨張黒鉛から形成されており、テープ状の膨張黒鉛が渦巻き状または同心円状に配置されていることが好ましい。
本発明では炭素繊維ファイバーの配向方向は、特に限定されず、例えば図２に示すグランドパッキン１２では炭素繊維ファイバーはパッキンの周方向に配向しており、図３に示すグランドパッキン１３では炭素繊維ファイバーはパッキンの周方向に対し所定の角度をなす方向に配向しており、図４に示すグランドパッキン１４では炭素繊維ファイバーはパッキンの周方向に対しほぼ垂直方向に配向している。図３に示すグランドパッキンにおいて炭素繊維ファイバーが配向する角度は特に限定されず、使用する装置の動作方向にあわせて種々設定することができる。
【００１５】
炭素繊維ファイバーがグランドパッキンの周方向に配向する構造の場合、このようなグランドパッキンを回転軸の封止に用いると摩擦抵抗が低くなる。
炭素繊維ファイバーがグランドパッキンの周方向に対しほぼ垂直に配向する構造の場合、このようなグランドパッキンを往復運動する軸の封止に用いると摩擦抵抗が低くなる。
【００１６】
炭素繊維ファイバーがグランドパッキンの周方向に対し所定の角度をなすように配向する構造の場合、ネジのように螺旋状に動く軸（バルブステムなど）の封止に用いると摩擦抵抗が低くなる。
【００１７】
本発明に係るグランドパッキンは、例えば、膨張黒鉛製テープに炭素繊維製テープを重ね合わせ、これを渦巻き状に巻回した後、成形用金型で加圧成形することにより製造することができる。
【００１８】
具体的には、膨張黒鉛製シートに炭素繊維製テープを貼着し、膨張黒鉛と炭素繊維とからなる積層シートを作製する。次いで、この積層シートをテープ状に切断し、この積層テープを用い、内周面が炭素繊維となるように成形することにより本発明のグランドパッキンが得られる。このとき積層シートをテープ状に切断する際の切断方向を、炭素繊維の繊維方向、炭素繊維の繊維方向に対して垂直方向、炭素繊維の繊維方向に対し所定の角度となる方向のいずれかとすることにより、図２〜４に示すグランドパッキンを製造することができる。
【００１９】
本発明では炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系などの従来公知のものを用いることができる。炭素繊維は、例えば、アクリルやレーヨン等の合成繊維を６００〜１５００℃の温度下で焼成することにより得られる。
【００２０】
炭素繊維製テープは、例えば市販のもの（例えば、サカイオーベックス（株）製）を用いてもよく、また、マルチフィラメントの形態で提供されている炭素繊維を薄く開繊しテープ状にして用いてもよい。
【００２１】
マルチフィラメントを薄くテープ状に開繊する方法としては、例えば
・移動するマルチフィラメントに一定張力を付与しながら静電気を作用させ構成フィラメント間に反発力を生じさせて開繊する静電開繊法
・マルチフィラメントを回転するプレスロールの間に通し偏平に押し潰して開繊するプレス開繊法
・マルチフィラメントに水流や空気流を当て、その噴射力によって開繊するジェット開繊法
・マルチフィラメントに超音波振動を与えて構成フィラメント同士の接合（例えば、サイジング剤による接合）を錠ばせて開繊する超音波開繊法
ＷＯ９７／４１２８５号パンフレット、特開平１１−１７２５６号公報などに開示されている方法などがある。
【００２２】
炭素繊維製テープの厚みは特に限定されるものではないが、好ましくは０．００１ｍｍ以上、より好ましくは０．０１ｍｍ以上である。その厚みが上記範囲未満であると、使用時に摩擦熱によって破損する恐れがある。また、炭素繊維製テープを構成する炭素繊維ファイバーの繊維径は、好ましくは１〜３０μｍ、より好ましくは７〜１５μｍである。
【００２３】
本発明では炭素繊維に、潤滑剤および樹脂の少なくとも一方を含浸させてもよい。潤滑剤および樹脂は、パッキンを成形した後に炭素繊維に含浸させてもよく、炭素繊維に含浸させた後、パッキンを成形してもよい。
【００２４】
潤滑剤としては、通常パッキンに使われる潤滑剤、例えばタービン油等の鉱油系潤滑剤；シリコンオイル、フッ素オイル、パラフィンワックス等を用いることができ、さらに二硫化モリブデン、窒化ホウ素等の固体潤滑剤を用いることもできる。樹脂としては、通常パッキンに使われる樹脂、例えば四フッ化ポリエチレン樹脂等のフッ素系樹脂、シリコーン樹脂、水溶性フェノール樹脂等を用いることができる。
【００２５】
潤滑剤および樹脂は、炭素繊維１００重量部に対し、好ましくは１〜１００重量部、より好ましくは５〜３０重量部の割合で用いられる。
本発明に係るグランドパッキンをスタフィングボックス内のステムに複数連設して装着しステムを封止する際には、例えばスタフィングボックス底部側から、（膨張黒鉛）アダプターパッキン、２〜８個の本発明のグランドパッキン、０〜３個の膨張黒鉛パッキン、（膨張黒鉛）アダプターパッキンの順となるように装着することが好ましい。このような構成で本発明のグランドパッキンを使用することで、耐熱温度や応力緩和特性を損なうことなく石綿製グランドパッキンを使用した場合と同じ（もしくはそれ以下の）抵抗値、シール性にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るグランドパッキンの一実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るグランドパッキンの他の実施例を示す断面斜視図である。
【図３】本発明に係るグランドパッキンの他の実施例を示す断面斜視図である。
【図４】本発明に係るグランドパッキンの他の実施例を示す断面斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
11〜14  …  グランドパッキン
１      …  膨張黒鉛
２      …  炭素繊維
【図１】
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【図２】
2006342932.tif 000004
【図３】
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【図４】
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