(57)【要約】  本発明は編組体およびグランドパッキンに関し、該編組体は、下記方法で測定される漏洩量が３０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、初期摺動トルクが１００Ｎ・ｍ未満である。  方法：スタフィングボックスおよび軸を有する試験機の軸に編組体を巻き付けた後、該編組体を面圧６０ＭＰａで締め付け、この試験機を３００℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水を負荷し始めてから５分間の漏洩量を測定し、その後、初期摺動トルクをトルクレンチで測定する。
2015190365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記方法で測定される漏洩量が３０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、初期摺動トルクが１００Ｎ・ｍ未満である、編組体。
方法：スタフィングボックスおよび軸を有する試験機の軸に編組体を巻き付けた後、該編組体を面圧６０ＭＰａで締め付け、この試験機を３００℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水を負荷し始めてから５分間の漏洩量を測定し、その後、初期摺動トルクをトルクレンチで測定する。
【請求項２】
三酸化モリブデンを含む、請求項１に記載の編組体。
【請求項３】
前記三酸化モリブデンの含有量が１質量％以上である、請求項２に記載の編組体。
【請求項４】
膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体を編組してなる母材を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の編組体。
【請求項５】
前記母材の含有量が７０〜９０質量％である、請求項４に記載の編組体。
【請求項６】
樹脂を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の編組体。
【請求項７】
前記樹脂の含有量が９〜２０質量％である、請求項６に記載の編組体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の編組体から形成されたグランドパッキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、編組体およびグランドパッキンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、バルブ等に設けられる軸などの摺動部と固定部との間には、スタフィングボックスが設けられ、該スタフィングボックス内には、編組体から形成されたグランドパッキンなどが用いられてきた。【０００３】
前記グランドパッキンには、内部流体等の漏洩を防止するためのシール性が求められている。
このようなシール性に関するグランドパッキンとして、例えば、外周補強膨張黒鉛編糸および内部補強膨張黒鉛編糸から編組された角形編組体を構成要素とするグランドパッキンが知られている（特許文献１）。【０００４】
また、前記グランドパッキンには、軸等の摺動部との抵抗が小さいことも求められている。
このような低抵抗に関するグランドパッキンとして、例えば、主繊維と副繊維の編み糸を複数本編組して形成され、外周表面部に存在する編み糸が潤滑剤を含む潤滑性副繊維とシール性に富んだ主繊維から成ることを特徴とする編組パッキンが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７２１６２号公報
【特許文献２】特開平８−２３３１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記スタフィングボックス内は、内部流体等により高温（３００℃以上）になる場合がある。このような高温下において、前記従来のグランドパッキンを用いる場合には、スタフィングボックス内のグランドパッキンが、通常金属製である前記摺動部と固着しやすい傾向にあり、この固着により軸等を動かすために多大な力を要したり、固着した状態で軸等を動かすことで、過度の漏洩が生じたりすることがあった。【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、摺動部への強固な固着が抑制され、低い摺動抵抗およびシール性にバランスよく優れる編組体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような状況のもと、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の漏洩量と初期摺動トルクとを有する編組体によれば、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の構成例は以下の通りである。【０００９】
［１］  下記方法で測定される漏洩量が３０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、初期摺動トルクが１００Ｎ・ｍ未満である、編組体。
方法：スタフィングボックスおよび軸を有する試験機の軸に編組体を巻き付けた後、該編組体を面圧６０ＭＰａで締め付け、この試験機を３００℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水を負荷し始めてから５分間の漏洩量を測定し、その後、初期摺動トルクをトルクレンチで測定する。【００１０】
［２］  三酸化モリブデンを含む、［１］に記載の編組体。
［３］  前記三酸化モリブデンの含有量が１質量％以上である、［２］に記載の編組体。【００１１】
［４］  膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体を編組してなる母材を含む、［１］〜［３］のいずれかに記載の編組体。
［５］  前記母材の含有量が７０〜９０質量％である、［４］に記載の編組体。【００１２】
［６］  樹脂を含む、［１］〜［５］のいずれかに記載の編組体。
［７］  前記樹脂の含有量が９〜２０質量％である、［６］に記載の編組体。【００１３】
［８］  ［１］〜［７］のいずれかに記載の編組体から形成されたグランドパッキン。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、摺動部への強固な固着が抑制され、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り低い摺動抵抗およびシール性にバランスよく優れる編組体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）は、下記実施例で用いた母材の部分側面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す母材を構成する編糸の通過経路を示す説明図である。
【図２】図２は、下記実施例で漏洩量と初期摺動トルクを測定する際に用いた試験機の概略を示す、断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
≪編組体≫
本発明に係る編組体は、下記方法で測定される漏洩量が３０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、初期摺動トルクが１００Ｎ・ｍ未満である。
方法：スタフィングボックスおよび軸を有する試験機の軸に編組体を巻き付けた後、該編組体を面圧６０ＭＰａで締め付け、この試験機を３００℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水を負荷し始めてから５分間の漏洩量を測定し、その後、初期摺動トルクをトルクレンチで測定する。
【００１７】
このような特性を有する本発明の編組体は、摺動部への強固な固着が抑制され、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り優れた低い摺動抵抗とシール性とをバランスよく有する。
低い摺動抵抗とシール性とは相反する性能であるが、本発明によれば、これらの性能にバランス良く優れる編組体を得ることができる。
【００１８】
これらの効果がより発揮される等の点から、前記漏洩量は、好ましくは２５ｃｃ／ｍｉｎ以下、より好ましくは２０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、前記初期摺動トルクは、好ましくは９０Ｎ・ｍ以下、より好ましくは８０Ｎ・ｍ以下である。
【００１９】
前記漏洩量と初期摺動トルクの測定は、より具体的には、下記方法で行われる。
方法：内径３３ｍｍ、深さ９０ｍｍのスタフィングボックスおよび軸径２０ｍｍの軸を有する試験機の軸に６個の編組体を巻き付けた後（巻き付け後の各編組体の寸法；内径：２０ｍｍ、外径：３３ｍｍ、高さ：６．５ｍｍ）、該編組体を面圧６０ＭＰａで締め付け、この試験機を３００℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水を負荷し始めてから５分間の漏洩量を測定し、その後、初期摺動トルクをトルクレンチで測定する。
【００２０】
本発明の編組体の形状は、通常、紐状であり、長さや太さは所望の用途に応じて適宜選択すればよく、特に制限されない。
【００２１】
前記編組体の密度は、シール性および内部流体等の不浸透性などに優れる編組体を得ることができる等の点から、１．００〜１．３５ｇ／ｃｍ3の範囲にあることが好ましい。
【００２２】
本発明の編組体の用途としては、特に制限されないが、好ましくはシール材が挙げられ、特に好ましくはグランドパッキンが挙げられ、更に好ましくは、３００℃〜６５０℃程度の高温下で使用されるグランドパッキンが挙げられる。
【００２３】
＜三酸化モリブデン＞
本発明の編組体は、前記特性を満たせば特に制限されないが、耐熱性に優れ、低い摩擦係数を有しており、酸化などの化学変化が起こりにくいため、摺動部への強固な固着が抑制され、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り優れた低い摺動抵抗を有し、さらに、摺動部を傷つけにくい編組体を得ることができる等の点から、三酸化モリブデンを含む編組体であることが好ましい。
本発明では、従来公知の潤滑剤ではなく、三酸化モリブデンを用いることで、前記特性を有し、更に前記効果を有する編組体を得ることができる傾向にある。
【００２４】
前記三酸化モリブデンとしては、市販の三酸化モリブデンを用いることができ、通常、粉末状の三酸化モリブデンが用いられる。該粉末状の三酸化モリブデンとしては、平均粒子径（メジアン径）が、１〜５μｍの範囲にある三酸化モリブデンであることが好ましい。
三酸化モリブデンの平均粒子径が前記範囲にあることで、摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り優れた低い摺動抵抗を有し、さらに、摺動部を傷つけにくい編組体を得ることができる。
【００２５】
本発明の編組体１００質量％中の、前記三酸化モリブデンの含有量は、摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り低い摺動抵抗とシール性とにバランスよく優れる編組体を得ることができる等の点から、好ましくは１質量％以上であり、より好ましくは１〜１０質量％である。
【００２６】
＜母材＞
本発明の編組体は、前記特性を満たせば特に制限されないが、耐熱性および耐薬品性に優れる編組体を得ることができる等の点から、膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体を編組してなる母材を含む編組体であることが好ましい。
膨張黒鉛を含む母材は、耐熱性、耐化学薬品性、自己潤滑性、内部流体等の不浸透性等に優れ、弾性に富み、熱減量が少なく、化学的に安定しているため、該母材を用いることで、これらの性質を有し、広範囲の流体に使用できる編組体を得ることができる。
また、炭素繊維を含む母材は、耐熱性、耐薬品性、放熱性、自己潤滑性等の優れた性質を有するため、該母材を用いることで、これらの性質を有し、さらに、摺動部を傷つけにくい編組体を得ることができる。
【００２７】
前記母材は、編組される紐状体の主成分が膨脹黒鉛および／または炭素繊維であればよく、該紐状体には、これらの他に、金属線、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などが含まれていてもよい。
【００２８】
前記膨張黒鉛を含む紐状体としては、特に制限されず、
膨張黒鉛のみからなる紐状体、
帯状の膨張黒鉛シートを折りたたんだ編糸からなる紐状体、
中芯となる金属線を膨張黒鉛粉末で被覆した紐状体、
厚さ０.２〜１.０ｍｍ、幅２.０〜１０.０ｍｍ程度の帯状の膨張黒鉛シートを複数枚積層し、その表面を、繊維径が０.１〜１０μｍ程度であり、５０ＭＰａ以上の強度を有する繊維、例えば、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などでニット編もしくは袋編して被覆したものからなる紐状体、
直径が０.１〜０.３ｍｍであり、ステンレス、銅合金、アルミ合金、モネル、インコネルなどからなる金属線などで膨張黒鉛の外周を螺旋状に巻回したものからなる紐状体、
厚さ０．００５〜０．２ｍｍ程度の金属箔などに帯状の膨張黒鉛シートを積層被覆してなる編糸からなる紐状体、
太さ０．１〜０．３ｍｍ程度の金属線、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などに、帯状の膨張黒鉛を螺旋状に巻きつけたものからなる紐状体、
太さ０．１〜０．３ｍｍ程度の金属線、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などと、帯状の膨張黒鉛とを撚った編糸からなる紐状体、
などが挙げられる。
なお、ここで用いられる膨張黒鉛としては、シール性や耐薬品性などに優れる母材が得られる等の点から、炭素含有率が９６.５以上、密度が０.５ｇ／ｃｍ3以上の膨張黒鉛が好ましい。
【００２９】
前記炭素繊維を含む紐状体としては、特に制限されず、
炭素繊維のみからなる紐状体、
炭素繊維の外周を、繊維径が０.１〜１０μｍ程度であり、５０ＭＰａ以上の強度を有する繊維、例えば、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維で螺旋状に巻回したものからなる紐状体、
直径が０.１〜０.３ｍｍであり、ステンレス、銅合金、アルミ合金、モネル、インコネルなどからなる金属線などで炭素繊維の外周を螺旋状に巻回したものからなる紐状体
太さ０．１〜０．３ｍｍ程度の金属線、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などに、炭素繊維を螺旋状に巻きつけたものからなる紐状体、
太さ０．１〜０．３ｍｍ程度の金属線、金属繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などと、炭素繊維とを撚った編糸からなる紐状体、
などが挙げられる。
なお、ここで用いられる炭素繊維としては、強度などに優れる母材が得られる等の点から、平均繊維径が５〜１５μｍ程度である炭素繊維が好ましい。
【００３０】
膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体を編組する方法（編み方）としては、特に制限されず、例えば、八つ編、格子編が挙げられる。
なお、本発明における「編組」には、撚り合わせることも含まれる。
【００３１】
また、前記母材としては、膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体を編組したものに、さらに補強材として金属線を巻きつけた母材が、耐久性等に優れる編組体が得られる等の点から好ましい。
金属線を巻きつける方法としては特に制限されず、単純に１本の金属線を螺旋状に巻きつけてもよいし、金網のように編んだ複数本の金属線を巻きつけもよい。
【００３２】
前記母材の密度は、シール性および内部流体等の不浸透性などに優れる編組体を得ることができる等の点から、１．４５〜１．７０ｇ／ｃｍ3の範囲にあることが好ましい。
【００３３】
本発明の編組体１００質量％中の、前記母材の含有量は、シール性および内部流体等の不浸透性などに優れる編組体を得ることができる等の点から、好ましくは７０〜９０質量％である。
【００３４】
＜樹脂＞
本発明の編組体は、前記特性を満たせば特に制限されないが、シール性、母材の酸化防止性、三酸化モリブデンの保持性、内部流体等の不浸透性などに優れる編組体を得ることができる等の点から、樹脂を含む編組体であることが好ましい。
【００３５】
前記樹脂としては、前記母材の目詰め材となるような樹脂であることが好ましい。このような樹脂を用いることよって、流体が編組体内部を浸透して漏洩したり、編組体と軸等の摺動部との間または編組体とスタフィングボックスとの間から漏洩するのを抑制でき、シール性に優れる編組体を得ることができる。
【００３６】
前記樹脂としては、特に制限されないが、耐熱性に優れ、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り優れた低い摺動抵抗とシール性とをバランスよく有する編組体を得ることができる等の点から、耐熱性樹脂が好ましい。
【００３７】
前記耐熱性樹脂としては、融点が、好ましくは２００〜３５０℃の範囲にある樹脂、より好ましくは２６０〜３５０℃の範囲にある樹脂が挙げられる。
このような耐熱性樹脂としては、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド等の耐熱性に優れた樹脂が好ましい。
【００３８】
前記フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂）、ＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン樹脂）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン樹脂）が挙げられる。これらのうち、耐熱性、耐薬品性、自己潤滑性等に優れるため、ＰＴＦＥが好ましく、前記樹脂としてＰＴＦＥを用いることで、特に耐熱性と低い摺動抵抗とを有する編組体を得ることができる。
【００３９】
本発明の編組体１００質量％中の、前記樹脂の含有量は、耐熱性、シール性、母材の酸化等の劣化防止性、内部流体等の不浸透性などに優れる編組体を得ることができる等の点から、好ましくは９〜２０質量％である。
【００４０】
＜その他の成分＞
本発明の編組体は、前記特性を満たせば特に制限されないが、所望の用途に応じて、前記三酸化モリブデン、母材および樹脂のほかに、その他の成分を含んでいてもよい。
前記その他の成分としては、本発明の効果を損なわない範囲で、グランドパッキン等に用いられる従来公知の成分を用いることができ、例えば、防錆剤、潤滑油、酸化防止剤、着色剤が挙げられる。
【００４１】
＜編組体の製造方法＞
本発明の編組体の製造方法としては、特に制限されず、膨張黒鉛および炭素繊維からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む紐状体に前記樹脂および三酸化モリブデンを付着させ、得られた紐状体を編組する方法であってもよいが、前記効果がより発揮される編組体を得ることができる等の点から、前記母材に、前記樹脂および三酸化モリブデンを付着させる工程１を含む方法が好ましく、さらに、得られる編組体中の母材、樹脂および三酸化モリブデンの含有量が前記好ましい範囲となるような量で各成分を用いることが好ましい。
【００４２】
前記工程１を含む方法で得られる編組体は、母材の内部および表面に前記樹脂および三酸化モリブデンが存在することになるが、特に、母材の表面に前記樹脂および三酸化モリブデンが存在することで、摺動部への強固な固着が抑制され、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、低い摺動抵抗（低摩擦抵抗）を有し、さらに、母材の酸化等の劣化を抑制できる編組体を得ることができる。
また、前記工程１を含む方法によれば、前記特性（低漏洩量、低初期摺動トルク）を有する編組体を容易に得ることができる。
【００４３】
前記樹脂および三酸化モリブデンを付着させる方法としては、特に制限されないが、例えば、樹脂粒子が分散したディスパージョンに三酸化モリブデンを添加して撹拌し、得られた液体中に前記紐状体や母材を浸漬し乾燥させる方法、得られた液体を前記紐状体や母材に塗布し乾燥させる方法、三酸化モリブデンを含む樹脂シートを作成し、該樹脂シートを前記母材に巻き付ける方法が挙げられる。
なお、前記その他の成分を含む編組体を製造する際には、前記液体の作成時や樹脂シートの作成時に該その他の成分を用いればよい。
【００４４】
＜グランドパッキン＞
本発明のグランドパッキンとしては、前記本発明の編組体（前記本発明の編組体の製造方法で得られる編組体を含む）から形成されれば特に制限されない。
このようなグランドパッキンは、摺動部への強固な固着が抑制され、特に３００℃以上の高温下でも摺動部への強固な固着が抑制され、長期に渡り低い摺動抵抗およびシール性にバランスよく優れる。
【００４５】
前記グランドパッキンは、具体的には、前記編組体を所定長さに切断してリング状にプレス成形することで形成することができ、また、前記編組体を所定長さに切断して、使用される場所、例えば、軸等の摺動部に巻き付けたのち、パッキン押さえなどで締め付けることで形成することもできる。
【００４６】
前記グランドパッキンは、低い摺動抵抗（低摩擦抵抗）を有するため、該グランドパッキンが用いられる摺動部の材質等は特に制限されないが、前記グランドパッキンの効果がより発揮される等の点から、前記摺動部の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）であることが好ましい。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。【００４８】
［実施例１〜４および比較例１〜２］
母材として、図１に示す、紐状の膨張黒鉛を金属線で補強した補強膨張黒鉛編糸を格子編により角形編組体に編組みした母材を用いた。
ＰＴＦＥ微粒子の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製「ポリフロンＤ−１」）に三酸化モリブデンおよび防錆剤（コスモ石油（株）製「ノンラストＣＬ−２」）を、下記表１に示す配合割合で添加し十分混合することで混合液体を得、得られた混合液体中に前記母材を浸漬させた後、１００℃で３時間加熱処理することで編組体を得た。
得られた編組体の成分組成を表３に示す。【００４９】
［比較例３］
ＰＴＦＥ微粒子の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製「ポリフロンＤ−１」）に二硫化モリブデンおよび防錆剤（コスモ石油（株）製「ノンラストＣＬ-２」）を、下記表１に示す配合割合で添加し十分混合することで混合液体を得、得られた混合液体中に実施例１と同様の母材を浸漬させた後、１００℃で３時間加熱処理することで編組体を得た。
得られた編組体の成分組成を表３に示す。【００５０】
(試験方法)
前記実施例および比較例で得られた編組体それぞれを６個用い、略図２に示すような試験機（軸径２０ｍｍ、スタフィングボックス内径３３ｍｍ、スタフィングボックス深さ９０ｍｍ）における軸２２に巻き付けた後（この時の各編組体の寸法（パッキン寸法）は、内径が２０ｍｍであり、外径が３３ｍｍであり、高さ（厚み）が６．５ｍｍである。）、パッキン押え２３により面圧６０ＭＰａで締め付けた。この試験機を３００℃または３５０℃で１時間加熱し、３．８ＭＰａの水（内部流体４０）を流した（負荷した）。水を流し始めてから５分間におけるスタフィングボックスからの漏洩量（軸２２とパッキン押え２３との間から漏れ出た量）をメスシリンダーで測定した（なお、この漏洩量の測定の際には、軸を摺動させなかった）。その後、トルクレンチを用いて初期摺動トルクを測定した。結果を表３に示す。漏洩量が３０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、かつ、初期摺動トルクが１００Ｎ・ｍ未満である場合を「○」と評価し、それ以外の場合を「×」と評価した。
なお、初期摺動トルクとは、水を流し始めてから最初に軸を動かした時の摺動トルクのことをいう。【００５１】
【表１】
2015190365.tif 000003
【００５２】
【表２】
2015190365.tif 000004
【表３】
2015190365.tif 000005
【符号の説明】
【００５３】
３１・・・金属線
３２・・・膨張黒鉛
２１・・・スタフィングボックス
２２・・・軸（ステム）
２３・・・パッキン押え
３０・・・編組体（グランドパッキン）
４０・・・水（内部流体）
【図１】
2015190365.tif 000006
【図２】
2015190365.tif 000007
【国際調査報告】
2015190365.tif 000008
2015190365.tif 000009
2015190365.tif 000010