(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のガスケット製品の障害と欠点を克服できる、シールリングを有する、接触面積が低減されたガスケットを提供する。【解決手段】一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケット１０であって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが、該一対のパイプフランジに実質的に対応する、内周部、外周部および開口部を有するキャリアディスク１１；該キャリアディスクの各面上に該内周部に実質的に隣接するように設置される、第一の厚さを有する第一シールリング１２；ならびに該キャリアディスクの各面上に該開口部によって規定されるリングの外側に設置される、第二の厚さを有する第二リング１３、からなっており、ここで、該第一シールリングは、少なくとも該第二リングと同一の厚さであるガスケット。【選択図】        図１
2004245286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが、
該一対のパイプフランジに実質的に対応する、内周部、外周部および開口部を有するキャリアディスク；
該キャリアディスクの各面上に該内周部に実質的に隣接するように設置される、第一の厚さを有する第一シールリング；ならびに
該キャリアディスクの各面上に該開口部によって規定されるリングの外側に設置される、第二の厚さを有する第二リング、
からなっており、
ここで、該第一シールリングは、少なくとも該第二リングと同一の厚さであるガスケット。
【請求項２】
前記第一シールリングが前記第二リングよりも厚い請求項１記載のガスケット。
【請求項３】
前記キャリアディスクが剛性材料からなる請求項１記載のガスケット。
【請求項４】
前記剛性材料が高密度パーフルオロカーボン樹脂からなる請求項３記載のガスケット。
【請求項５】
前記高密度パーフルオロカーボン樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合樹脂、またはテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合樹脂である請求項４記載のガスケット。
【請求項６】
前記第一シールリングおよび第二リングが比重１．０以下の延伸ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる請求項１記載のガスケット。
【請求項７】
前記第二リングは、外周部に実質的に近接して設置される請求項１記載のガスケット。
【請求項８】
一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが単一の、実質的に平面の材料片からなり、
ここで、該材料片は通路を規定し、該フランジの内周部に実質的に対応し、そしてその周りをとり囲み、
さらに、該材料片は複数の延伸物を構成し、該延伸物は該フランジの各開口部に実質的に対応し、そしてその周りをとり囲むガスケット。
【請求項９】
前記材料片が延伸ポリテトラフルオロエチレン樹脂を含む請求項８記載の接合部シール用ガスケット。
【請求項１０】
一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが内周部、外周部および留め具が入るよう適合された複数の開口部を有する、該フランジに実質的に一致するディスクからなり、
該ディスクは、さらに
ａ）該ディスクの内周部を規定するシール材料のリング部分、および
ｂ）圧縮部分
からなり、
該シール材料のリング部分が圧縮部分よりも厚いガスケット。
【請求項１１】
前記ディスクの両面がポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる請求項１０記載の接合部シール用ガスケット。
【請求項１２】
前記シール材料のリング部分が延伸ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる請求項１０記載の接合部シール用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、代表的には産業上適用されるパイプ間に設置されるガスケットに関する。とくに、本発明はプラスチックの配管システムに使用される接触面積が低減されたガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックの配管システムは、化学処理、廃棄物処理、紙パルプ工業ならびに他の産業において一般的に利用されている。プラスチック（ＦＲＰ，ＰＶＣ，ＣＰＶＣなど）製のパイプとフランジは、そのパイプを通過する媒体に対して化学的に耐性がある。その上、合金の配管システムの何分の一かのコストで、プラスチックに固有の機械的特性が、金属のフランジやパイプに固有の特性より優れたシール性を作り出す。
【０００３】
プラスチックフランジは、脆く、許容可能な低い圧縮応力を有する。そのため、これらのパイプやフランジのシステムの製造業者は、組み立てボルトの許容可能な最大負荷を、極端に低く定めなければならない。組み立てボルトの負荷が限界を超えると、圧縮応力の低さや脆さが原因となってフランジに損傷を与え得る。プラスチックフランジは一般的に平ら（金属製フランジと同様に、隆起した部分がない）であり、その平らな表面上に様々な種類の表面（溝、鋸歯状、滑らかなものなど）が存在する。負荷の片寄りや、その片寄りによってフランジがもろく（曲がりやすく）なるのを防ぐために全面が接触面であるガスケットが設計されている。全面が接触面のガスケットは、フランジの内径（ＩＤ）からフランジの外径（ＯＤ）まで達していて、ガスケットが有するボルト用空孔はフランジのボルト用空孔に一致する。大きな接触表面を有するガスケットと許容される低ボルト負荷とを組合せると、ガスケット材料に低い圧縮応力がかかる。プラスチックのパイプフランジ間で、いくつかの慣用的な全面が接触面のガスケットを、製造業者の設定した組み立てボルトの負荷で圧縮した場合に、そのガスケット上で生じる表面応力を表１に示す。
【０００４】
【表１】
2004245286.tif 000003
【０００５】
表２に、不浸透性シールとして提供するために種々のガスケット材料に必要な最小圧縮応力を示す。
【０００６】
【表２】
2004245286.tif 000004
【０００７】
プラスチックフランジがシールとして低い性能を示す原因は、表１および表２を参照すれば明らかである。プラスチックのパイプに適用した場合、入手可能なすべての慣用的なガスケット材料の中で、エラストマーだけがシールとしての効果を示すのに必要な圧縮応力を有する。他のすべての材料は、プラスチックフランジとボルト締め付け設定によって生じる圧縮応力のおよそ１０倍の圧縮応力が必要とされる。
【０００８】
エラストマー製のガスケットは、可能な限りどこでも、代表的にプラスチック配管に用いられる。エラストマー製のガスケットは安価であり、かつ使用可能な低いボルト負荷の下でシールとしてよく機能する。本発明において焦点となっているシールは、プラスチックの配管システムとともに適用するのであるが、その配管システムにおいてエラストマー製のガスケットは、プロセス媒体と、化学的にも温度的にも適合しない。これらの適用において、従来のエラストマー製のガスケットはすぐに破損してしまうので、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥという）ベースの（または同様に不活性の）ガスケットが必要である。ＰＴＦＥなどのパーフルオロカーボン樹脂シートは耐薬品性に優れ、高い引張強度を有することから、化学品、食品、半導体などの分野において、その製造設備、配管などのシーリングガスケットとして、好適に利用されている。
【０００９】
前記のようなエラストマー製のガスケットの破損は、強腐食性または強酸性の溶液がプラスチックの配管を通じて輸送される、化学的な工程ならびにパルプおよび紙の用途において一般的に起こることである。
【００１０】
現在、この問題を解決しようと試みる種々の手段がある。
【００１１】
（１）種々のＰＴＦＥベースのガスケット（延伸されたもの、または充填されたもの）で、全面が接触面であるように製造されたものは、製造業者が設定したものよりずっと過剰にボルト負荷をかけられるように設計されている。しかし、それは、効果的なシーリングのためにガスケットに要求される値よりもまだ低い。フランジの破損はよく起こることである。また、フランジの組み立ての際には破損しなくても、装置にはガスケットの漏出および浸出がつきものである。
【００１２】
（２）これらの同じＰＴＦＥ材料は、全面が接触面であるものに代わって、リング状のガスケットに製造されている。リング状のガスケットの使用には、ガスケットの接触面積が低減されるのに比例して、ボルトのトルクも小さくなることが必要である。リング状のガスケットは、フランジのボルト用空孔の内側に適合し、そしてシールする。リング状のガスケットのプラスチックフランジとの使用は、ボルトを締め付けるに従い、曲げモーメントが生成されるため好ましくない。しかし、フランジの破損の発生率は、リング状のガスケットを用いると増加する。また、ガスケットが充分な圧縮応力を確保できなければ、一般的に漏出／浸出が起こる。
【００１３】
（３）保護ＰＴＦＥで覆われた、またはコーティングされた、全面が接触面のエラストマー製のガスケットが、プラスチックのパイプフランジと腐食性の媒体とともに使用するために開発されている。これらのガスケットをＰＴＦＥでコーティングすると、シールするのにエラストマーに必要なボルト負荷が増加する。そのため、これらのガスケットの製造業者は、プラスチックフランジの許容限界を超えるような、最小の組み立てボルトトルクを設定することとなる。また、この不適当な組合せの結果、ガスケットに応力がかかると、フランジの破損、漏出／浸出の発生率が高くなる。この幅広い概念の使用を妨げる別の制限事項として、化学薬品が薄いＰＴＦＥコーティングを通じて浸透して、エラストマーベースのガスケットを化学的に急速に劣化させるという懸念や可能性がある。
【００１４】
（４）特許文献１には、ＰＴＦＥ多孔質シートを含む積層成形体であって、他の層が緻密な構造のパーフルオロカーボン樹脂シートおよび／または金属もしくはグラファイト製のシートであるＰＴＦＥ複合化成形体が開示されている。このような構成にすることで、高温高荷重下での使用においても変形が少なくなる。また変形したとしても、その方向性の低い、耐コールドフロー性に優れた成形体が得られる。このような複合化成形体をガスケットとして用いたとき、ガスケットのサイズによることなく、その装着取扱性に優れるが、低トルク締付け時のシール性が不充分という問題があり、より低トルク締付けでの漏れ防止が求められていた。また、延伸多孔質ＰＴＦＥシートに関する技術についても開示されている。この多孔質シートを単独でガスケットとして使用した場合、低トルク締結用ガスケットとしてのシール性は著しく優れるが、大口径のガスケットとしては、その柔軟性のために、装着時に折れ曲がりやすいという問題があった。
【００１５】
（５）特許文献２には、取扱性と低トルクでのシール性を改善したガスケットが開示されている。このガスケットは、内部リングと外部リングからなる複数のリングを有している（図６を参照）。この内部リングと外部リングを複数のスポークで連結し、空孔を形成することによって、フランジ間に空間を形成する。このような構成にすることで、フランジに生じる応力分布の不均一性を改良し、取扱性を向上させるというものである。しかし、プラスチックフランジのシール性の問題に対する解決法としてのこれらのガスケットの幅広い用途は、この概念のいくつかの制限事項により妨げられる。
【００１６】
ａ．延伸されたＰＴＦＥはこの設計で使用するのに好ましい材料である。極端に低い剛性は、ＯＤのリングを残してガスケットの大部分を取り除くことに起因する。この低い剛性（柔軟性）はこれらのガスケットを直径の大きなパイプフランジ（〜＞４インチのＮＰＳ）に設置するのを非常に困難にする。
【００１７】
ｂ．組み立ての際に、これらの種類のガスケットに対して適切な圧縮を提供するのに必要とされる最小の組み立てボルトトルクは、フランジの製造業者によって定められる水準を依然として超える。
【００１８】
前記の問題を解決しようと試みられているが、いまだ解決されていないので、プラスチックパイプシステムの使用者は、ＰＴＦＥベースのガスケットが低いシール性と、組み立ての際のフランジの高い破損率を甘受している。しかし、最近では、ＯＳＨＡ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｒｕｌｅｓにおける厳密な記録上および工程上の要求により、ＰＳＭ臨界領域（ＯＳＨＡ  Ｒｕｌｅｓに供される装置の工程または領域）内におけるプラスチックのパイプシステムの使用者は、これらの接合部の低いシール性を甘受し得ない。そして、さらに重要なこととして、使用者は技術的な分析をすることなしに、これらのプロセスにおける製造業者の設定から故意に逸脱することはできない。とくに、プラスチックのパイプシステムで組み立てボルトのトルクが最大２０ｆｔ‐ｌｂに設定されたものには、２０ｆｔ−ｌｂの組み立てボルトのトルクで設置すべきである。ＰＳＭの臨界サービスにおけるプラスチックのパイプシステムに対しては、より良好なＰＴＦＥベースのガスケット設計が必要となる。すなわち、容易に設置され、工程と適合し、浸透の心配にさらされず、さらには、製造業者によって設定されたボルト負荷を超えないボルト負荷で、要求どおりシールできるものである。
【００１９】
この問題に対する解決法は、ガスケットの「逆行分析」により得られる。フランジの接触面積は決定されている。種々の適切なガスケット材料に要求される最小応力もまた決定されている。最大の許容可能なボルトトルクも決定されており、変更することはできない。変数となり得るのはガスケットの寸法とそれによって定まる表面積のみである。この解決法は、ガスケットの面積を低減するよう設計したことにある。その結果、ガスケットの接触面積が十分に低減されると、設定された最大値までボルトにトルクがかかった場合に生じる負荷により、ガスケットの面積の低減された部分に圧縮応力が生じる。その圧縮応力は、密封するのにそのガスケット材料に必要とされる最小応力を超える。これは、フランジに極端な曲げモーメントが生じることなく（もろいプラスチックが破損するのを防ぐため）成されなければならない。そして、そのガスケットは密閉されたフランジ間を現場組み立てするのを可能にするように充分な剛性を保持しなければならない。
【００２０】
従来の一解決法によると、接触面積が低減されたガスケットは、延伸されたＰＴＦＥの幅の狭いシールリングを有しており、そのシールリングは、機械的に変更され、接着剤を用いることにより耐クリープ性のＰＴＦＥ製の全面が接触面であるガスケットの各面に取り付けられている（図７（ａ）および７（ｂ）を参照）。各フランジの大きさに対する、幅の狭いシールリングの寸法（ＩＤおよびＯＤ）は、ガスケット接触面積についての以下の式によって決定される。
【００２１】
最小必要ガスケット応力（１ｂ／ｉｎ２）＝総組み立てボルト負荷（１ｂ）／ガスケット接触面積（ｉｎ２）
剛性のキャリアの各面上のシールリングは、ボルト用空孔の内側に配置されるが、生じる曲げモーメントが小さくなるようにボルトサークルにできるだけ近接するようにする。リングがガスケットのＩＤに近接して配置されなければならない設計では、圧縮負荷のバランスをとり、かつ過剰の曲げモーメントがかかるのを防ぐために、分離した「負荷抵抗座金」が各ボルト用空孔に沿って取り付けられる（図７（ａ）および７（ｂ）を参照）。
【００２２】
【特許文献１】
特開平１０−２３７２０３号公報
【特許文献２】
米国特許第５，３６２，１１５号明細書
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の目的は、前記のような従来のガスケット製品の障害と欠点を克服することにある。とくに、本発明はシールリングを有する、接触面積が低減されたガスケットに関する。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが、
該一対のパイプフランジに実質的に対応する、内周部、外周部および開口部を有するキャリアディスク；
該キャリアディスクの各面上に該内周部に実質的に隣接するように設置される、第一の厚さを有する第一シールリング；ならびに
該キャリアディスクの各面上に該開口部によって規定されるリングの外側に設置される、第二の厚さを有する第二リング、
からなっており、
ここで、該第一シールリングは、少なくとも該第二リングと同一の厚さであるガスケットに関する。
【００２５】
また、本発明は、一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが単一の、実質的に平面の材料片からなり、
ここで、該材料片は通路を規定し、該フランジの内周部に実質的に対応し、そしてその周りをとり囲み、
さらに、該材料片は複数の延伸物を構成し、該延伸物は該フランジの各開口部に実質的に対応し、そしてその周りをとり囲むガスケットに関する。
【００２６】
さらに、本発明は、一対のパイプフランジ間の接合部のシール用ガスケットであって、該フランジの各々が内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有し、該ガスケットが
内周部、外周部および留め具が入るよう適合された複数の開口部を有する、該フランジに実質的に一致するディスクからなり、
該ディスクは、さらに
ａ）該ディスクの内周部を規定するシール材料のリング部分、および
ｂ）圧縮部分
からなり、
該シール材料のリング部分が圧縮部分よりも厚いガスケットに関する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明のガスケットは、低ボルト負荷でプラスチックパイプに適用する際の使用に適合され得る。
【００２８】
一実施形態において、一対のパイプフランジ（各フランジは内周部、外周部、およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有する）間に、接合部をシールするためのガスケットが設けられる。このガスケットは内周部、外周部および一対のパイプフランジに実質的に対応する開口部を有するキャリアディスクを含んでいる。第一シールリングはキャリアディスクの各面上に備えられ、内周部に実質的に近接する。第一シールリングは、第一の厚みを有する。第二リングはキャリアディスクの各面上であって、かつ、開口部によって規定されるリングの外側に備えられる。第二リングは、第二の厚みを有する。第一シールリングは第二リングと少なくとも同じ厚みを有する。あるいは、第一シールリングは第二リングよりも大きな厚みを有する。キャリアディスクは圧縮ＰＴＦＥを含有する剛性材料で構成することもできる。第一リングおよび第二リングは延伸ＰＴＦＥで構成されてもよい。さらに、第二リングは外周部に実質的に近接して備えられてもよい。
【００２９】
前記剛性材料は、好ましくは高密度パーフルオロカーボン樹脂である。ここでいう高密度とは、ＡＳＴＭ  Ｄ７９２による密度が２．１０ｇ／ｃｃ以上であることをいう。その上限は、２．２０ｇ／ｃｃであることが好ましい。前記密度は２．１５ｇ／ｃｃ前後であることがとくに好ましい。
【００３０】
使用される樹脂は、高密度のパーフルオロカーボン樹脂であればとくに限定されない。耐薬品性、耐熱性などを考慮すると、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合樹脂（ＰＦＡ）およびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合樹脂（ＦＥＰ）のいずれかであることが好ましい。
【００３１】
前記ＰＴＦＥは、特開平１０−２３７２０３号公報に開示されている方法（２軸延伸ＰＴＦＥ多孔質シートを圧力５０〜４００ｋｇ・ｆ／ｃｍ２、室温、保持時間１０〜２０分間の圧縮後、ＰＴＦＥの融点（約３２７℃）以上でＰＴＦＥの熱分解温度（約４００℃）以下の温度、好ましくは３６０〜３８０℃で３０〜６０分間（厚さ１〜２ｍｍの場合）加熱し焼結する方法）や、ＰＴＦＥ成形用粉末をシート状に圧縮成形後焼結する方法、ＰＴＦＥ成形用粉末の圧縮成形品から切削法により得る方法などにより、製造される。また、前記ＰＦＡまたはＦＥＰは、溶融押出方法により製造された種々の厚みを有するＰＦＡ、ＦＥＰのシートも容易に入手可能である。その他、一般的な手法により製造することができる。
【００３２】
本発明の好ましいキャリアディスクはシート状であり、実質的に無孔である。
【００３３】
前記第一リングおよび第二リングの比重は、１．０以下であることが好ましい。より好ましくは０．８以下、さらに好ましくは０．７以下である。前記比重が１．０をこえると、空隙率が低くなるために、低いトルクでガスケットを締結したときにシール性が低下する傾向にある。
【００３４】
シール部として使用される好ましいＰＴＦＥとしては、特開平１０−２３７２０３号公報に開示されているものが使用できる。すなわち、低トルクでの締付シール性および耐コールドフロー性などに優れた柔軟シール部は、フィブリルで結合された結節を有する内部構造を有するＰＴＦＥ多孔質材料からなる多孔質成形体であるが、これに限定されるものではない。
【００３５】
前記シール部は、留め具用開口部の内部にガスケットの周方向に連続して存在することが必要である。さらに、ガスケットの内周部、外周部または前記留め具用開口部外部などに複数存在させてもよく、１または２つ存在させることが好ましい。複数存在させることにより、とくに大口径のガスケットの場合、ガスケット締付時の負荷圧力の偏りを防ぐことができる。
【００３６】
本発明のガスケットの形状としては、円形、方形、多角形、異形など、とくに限定されない。一般的には円形が多いが、フランジの形状に応じて異形のガスケットも使用されうる。
【００３７】
本発明のさらなる実施形態において、ガスケットは一対のパイプフランジ（各フランジは内周部、外周部、およびそのフランジにおいて留め具が入るように適合された複数の開口部を有する）間に、接合部をシールするために提供される。ガスケットは一つの実質的に平らな材料片を有する。その材料片は通路を規定し、その通路はフランジの内周部に実質的に対応し、そしてその周りをとり囲む。さらに、材料片は複数の延伸物を構成し、その延伸物はフランジの各開口部に実質的に対応し、そしてそれをとり囲む。材料片は延伸ＰＴＦＥで構成されてもよい。
【００３８】
さらなる実施形態において、一対のパイプフランジ（各フランジは内周部、外周部、およびそのフランジにおいて留め具が入るよう適合された複数の開口部を有する）間に、接合部をシールするためにガスケットが設けられる。ガスケットは内周部、外周部および留め具が入るように適合された複数の開口部を有するディスクを含む。そのディスクはフランジに実質的に対応する。さらに、そのディスクはシール材料のリング部分を含む。ここで、このリング部分はディスクの内周部を規定する。さらに、ディスクは圧縮部分を含む。シール材料のリング部分はその圧縮部分よりも厚い。ディスクのこれら両方の部分はＰＴＦＥから構成されてもよい。シール材料のリング部分は延伸ＰＴＦＥから構成されてもよい。
【００３９】
図６ならびに図７（ａ）および７（ｂ）に示された従来のガスケットについては、前記従来の技術の段落で詳細に議論してきた。本発明は、接触面積が低減されたガスケットに関する。
【００４０】
まず最初に、本発明にしたがう接触面積が低減されたガスケットを構成する実際のガスケット接触面積は、前記した、以下の計算式に基づいて定まることに留意すべきである。
【００４１】
最小必要ガスケット応力（１ｂ／ｉｎ２）＝総組み立てボルト負荷（１ｂ）／ガスケット接触面積（ｉｎ２）
しかし、本発明は、ガスケット材料の特定の配置と、（全面が接触面のガスケットと比較して）取り除いたガスケット面積との選択に基づいている。
【００４２】
本発明の一実施形態は、図１（ａ）および１（ｂ）に示されている。ガスケット１０は、剛性ＰＴＦＥキャリアディスク１１からなる。このキャリアディスク１１は、ガスケット１０の内周部を規定する内径１４および外周部を規定する外径１５を有する。ディスク１１はまた開口部１６を有する。開口部１６はボルト用空孔であり、ガスケット１０によってシールされる、パイプフランジにおけるボルト用空孔に対応する。ガスケット１０は、さらに内部シールリング１２および外部回転防止リング１３を含む。内部リング１２は、ディスク１１の各面上に設置され内周部１４に実質的に隣接する。第二リング１３は、キャリアディスク１１の各面に設置され、外周部１５に実質的に隣接して設置される。図１（ｂ）の断面図から明らかなように、内部シールリング１２の厚みは、外部リング１３の厚みより大きい。しかし、外部リングは、内部リングより必ずしも薄くなければならないというわけではない。
【００４３】
キャリアディスク１１は、剛性材料でできていることが好ましい。そうすれば剛性が保証され、ガスケット１０を比較的直径の大きなパイプフランジ上に設置することが容易になる。剛性材料は、ガスケットまたはキャリアの材料に適していればどんなもの（スチールまたは剛性ＰＴＦＥを含む）でもよい。同様に、シールリング１２およびシールリング１３は、適切なまたは所望の、任意のガスケット材料から作製することができる。しかし、ガスケットの使用による幅広い潜在的なスペクトルを維持するため、およびクリープ／コールドフローの影響を最小限にするために、ガスケット材料は延伸ＰＴＦＥであることが好ましい。
【００４４】
特定の一実施形態として、ガスケット１０は、ＮＰＳ１×１５０のフランジサイズで使用するために作製される。キャリアディスク１１は、剛性ＰＴＦＥ製であり、１ｍｍの厚みを有する。シールリング１２およびシールリング１３は、延伸ＰＴＦＥ製であり、図１（ａ）および１（ｂ）に示されるようにディスク１１の各面に取り付けられる。最小必要ガスケット応力は２８００ｐｓｉである。総組み立てボルト負荷は１０，６６６ｌｂｓである。そのため、ガスケット接触面積は３．８ｉｎ２未満でなければならない。内部シールリング１２の厚みは１／１６インチであり、外部シールリング１３の厚みは１ｍｍである。内部リング１２の幅は３／１６インチであり、外部リング１３の幅は１／８インチである。
【００４５】
前記実施形態において、圧縮下では、内側のリング１２は外側のリング１３より約３０％高い圧縮応力を受ける。これはシール性の観点から見れば望ましいことである。そのため、外側のリング１３はシールの役割を果さない。しかしその代わり、外側のリング１３はガスケット１０が設置され、ボルトが締め付けられた時に、フランジに増加する曲げモーメントを、低減させることを主な役割としている。その役割は、フランジＯＤを支持することによって達成される。
【００４６】
内側のリング１２は、好ましくは内周部１４に実質的に隣接して設置される。このような配置にすると、パイプの接続後にパイプの内壁間にできる任意の隙間を低減または除去できる。外側のリング１３は、好ましくは外周部１５に実質的に隣接して設置される。そうすれば、シールを視覚的に点検しやすいからである。しかし、外側のリング１３は、ボルト用空孔１６により規定される直径の外部であればどこに配置してもよい。このような方法で、外側のリング１３は、内側のシールリング１２の周りにフランジを締め付けることによって生じる曲げモーメントを低減させることができる。
【００４７】
接触面積が低減されたガスケットの他の概念は、図２〜４に例証されている。２０、３０および４０のガスケットの各々は、通路２１、３１および４１を規定する。これらの通路は、そのガスケットが隣接して設置されるフランジの内周部に対応し、またその周りを取り囲む。各々の実施形態において、ガスケット２０、３０および４０は、延伸物２２，３２および４２を含む。それらの延伸物は中央通路２１、３１および４１から突き出しており、開口部２３、３３および４３の周りを取り囲み、またそれらを規定する。なお、これらの開口部は、そのガスケットが隣接して設置されるフランジにおけるボルト用空孔に対応する。ガスケット材料を各ボルト用空孔の周辺に配置することにより、フランジにかかる負荷のバランスをよくすることができる。それにより、フランジの曲がりが最小になり、設置の際にフランジが破損するのを防ぐ。好ましくは、ガスケット２０、３０および４０は、一つの実質的に平らなガスケット材料片でできている。好ましい実施形態において、このガスケット材料は、延伸ＰＴＦＥまたは適切な他のガスケット材料である。他の形状と同様に、接触面すべてが、プラスチックフランジのボルト負荷が低くても十分に応力を受ける得るように、総接触面積およびガスケット材料を予め規定しなければならない。
【００４８】
プラスチックパイプフランジの表面は、常に一定の形状をしているとは限らない。シール性を向上させるために、平坦、溝、隆起または他の形状の任意の組み合わせがあり得る。１／８インチのＰＴＦＥのように比較的厚みのあるガスケット材料を使用すると、密閉性を保証することができる。厚みのある材料を用いると、不完全なまたは隆起のあるフランジ表面上をシールするのに適合／一致することが可能となる。
【００４９】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、接着剤を必要としない接触面積が低減されたガスケットの発明のなおさらなる実施形態を例証する。前記で議論した他の実施形態と同様に、このガスケットは、一対のパイプフランジ（各々のフランジは内周部、外周部およびそのフランジにおいて留め具が入るように適合された複数の開口部を有する）間の接合部をシールする際に使用される。ガスケット５０はディスク５１（非圧縮リング部分５２および圧縮リング部分５３を有する）で構成されている。非圧縮部分５２はディスク５１の内周部５５を規定する。内周部５５は、互いに接合されるパイプの内周部と一致する。ガスケット（たとえば、ガスケット５０）の設置の際、フランジのボルトを締め付けると、ボルト負荷は、最初は、非圧縮で厚みのあるリング部分５２に集中する。この面積が低減された領域が圧縮されると、ついで、フランジは圧縮部分５３に接触するようになる。こうして、フランジが曲がったり破損したりするのを防ぐのである。ガスケット５０に好ましい材料は、延伸ＰＴＦＥまたは低密度ＰＴＦＥである。しかし、少なくとも一つの材料が圧縮可能である限りは、任意のガスケット材料または任意の材料の組合せを用いることができる。
【００５０】
図５（ａ）および図５（ｂ）において例示される実施形態は、非圧縮ガスケット材料の内側のリング５２のみを有する。非圧縮性材料の形状は、たとえば、図１、２、３、４、６および７に示したように、任意の形状を用いることができる。他のモデルも可能である。また、ガスケット材料の厚みは、ガスケットの表面上で変化させることができる。換言すれば、ガスケット表面の圧縮の程度は、場所によって異なるので、たとえば、図１（ａ）および１（ｂ）に示されるガスケットの形状となる。
【００５１】
ガスケット５０は任意の適切な方法で作製される。好ましくは、平らな非圧縮ガスケット材料片は、切断され、所望のガスケットに適した形状（代表的には全面が接触面である形状）に成形される。ついで、非圧縮材料５２のシールリング以外のすべては、圧縮により高密度にされる。所望の形状を有する圧縮物が作製され、実質的に同一のガスケットの複数のコピーを迅速かつ効率的に作製できる。異なる型および異なる厚みのガスケットも、前記のようにして成形することができる。
【００５２】
なおさらに別の、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されたものと類似したガスケットを、圧縮部分５３としたガスケット部分を薄くすることにより作製することができる。換言すれば、低減された厚みは、圧縮する代わりに部分的に薄くすることにより得られる。また、ガスケット材料を、単に除去して（切断または研磨によって）、圧縮部分５３に対応する、薄いガスケット部分を作製し得る。
【００５３】
図２から図５までに関連して説明したように、ガスケットの選択において、ガスケットは一つの材料片（好ましくは延伸ＰＴＦＥ）から作製され得る。単一のガスケット片を用いると、（たとえば、シールリングのキャリアディスクへの接着のための）接着剤を使用する必要がなくなる。したがって、単一片形状は、ガスケットを、純度を厳密にしなければならないパイプ適用（たとえば、シリコンを取り扱う工程）に使用することを可能にする。
【００５４】
本発明は、その特定の実施形態を参照しながら説明してきたが、多数の変化、変更およびさらなる実施形態が可能であることが理解される。したがって、すべてのそのような変化、変更、および実施形態は、本発明の精神および範囲内に属するとみなされるべきである。
【００５５】
【実施例】
本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【００５６】
評価法
（シール性）
ＲＯＴＴ試験方法（Ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ａｔ  Ｅｃｏｌｅ  Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｏｎｔｒｅａｌの設計）の設備（Ｔｈｅ  ＨＲ  Ｒｉｇ）を使用して測定した。
試験用ガスケットは、トルクレンチを使用して２０ｆｔ−ｌｂのトルクで締結シールする。次に、ヘリウムガス（圧力４０６ｐｓｉ）を導入し、１．５時間放置後、ヘリウムガスのもれを測定する。もれるガス量は一般に微量であるので、装置に接続した質量分析計により測定する。その後も一定時間ごとに測定を続け、もれ速度が安定した時点での測定値を最終的なもれ速度とした。
【００５７】
（取扱性）
ガスケットを配管継ぎ部のフランジ管に挿入する際の取扱性を、以下の基準にしたがって評価した。
○；容易に装着可能
×；装着に習熟した作業員でなければ、正常な装着がやや困難
【００５８】
製造例１（柔軟シール部分の製造）
乳化重合法で製造したＰＴＦＥファインパウダー８０重量部とナフサ２０重量部とのペースト状混合物を円筒状のシリンダーおよびダイを備えた押出機を用いて押出し（押出時のリダクション比＝９２：１）、直径２０ｍｍのロッドを得た。この押出物を押出し方向にカレンダーロールにより圧延し、幅３００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのシートをえ、ついでオーブン中で３００℃にて加熱し、ナフサを除去した。このものを２５０℃〜３００℃に温度設定された２軸延伸機を使用して、圧延方向に３倍、これと直交する方向に２倍の延伸を行った。ついで、延伸物を延伸状態を保持したまま３４０℃で１０分間加熱してヒートセットした。得られた２軸延伸シートの厚みは０．０３ｍｍ、密度は０．８５ｇ／ｃｃであった。
【００５９】
製造例２（柔軟シール部分の製造）
延伸倍率を圧延方向に３倍、これと直交する方向に３倍とした以外は、製造例１と同様にして２軸圧延シートを得た。得られたシートの厚みは０．０２６ｍｍ、密度は０．６５ｇ／ｃｃであった。
【００６０】
製造例３（ガスケット材料の製造）
製造例１において得られたヒートセットするまえの二軸延伸物を８５枚重ね、３００ｋｇ・ｆ／ｃｍ２の圧力下で圧縮成形し、さらに温度３８０℃の条件下、１．５時間焼結して、密度２．１０ｇ／ｃｃ、厚み１．０ｍｍの高密度ＰＴＦＥシートを得た。
【００６１】
実施例１
製造例１で得られた柔軟シール部分である２軸延伸ＰＴＦＥ５０枚をラミネートした後、この積層シートから、内径３・１／４インチ、外径４インチの柔軟シール部を打ち抜いた。製造例３で得られた高密度ＰＴＦＥシートから内径２インチ、外径６インチのガスケット材料を打ち抜いた。前記ガスケット材料のボルト用空孔の内側にある上下両面の同一位置に、前記リング状柔軟シートを同心円となるように接着し、本発明のガスケットを得た。柔軟シール部分の被覆面積は２１％であった。評価結果を表１に示す。
【００６２】
実施例２
製造例１で得られた柔軟シール部分である２軸延伸ＰＴＦＥ５０枚をラミネートした後、この積層シートから、内径３・１／４インチ、外径４インチのリング状柔軟シール部と、内径５・５／８インチ、外径６インチのリング状柔軟シール部とを打ち抜いた。製造例３で得られた高密度ＰＴＦＥシートから内径２インチ、外径６インチのガスケット材料を打ち抜いた。前記ガスケット材料上下両面の同一位置に、前記２種類のリング状柔軟シートをそれぞれ同心円となるようにガスケットと接着し、本発明のガスケットを得た。ボルト用空孔は、柔軟シール部内部リングと外部リングとの間に設ける。柔軟シール部分の被覆面積は３８％であった。評価結果を表１に示す。
【００６３】
実施例３
柔軟シール部分を、製造例２で得られた２軸延伸ＰＴＦＥ５８枚をラミネートした積層シートとしたこと以外は、実施例２と同様にして本発明のガスケットを得た。柔軟シール部分の被覆面積は３８％であった。評価結果を表１に示す。
【００６４】
比較例１
製造例１で得られた２軸延伸ＰＴＦＥシート１００枚をラミネートした後、この積層シートを、内径３・１／４インチ、外径４インチに打ち抜き、ガスケットとした。評価結果を表１に示す。
【００６５】
比較例２
製造例３で得られた高密度２軸延伸ＰＴＦＥを、内径２インチ、外径６インチに打ち抜き、ガスケットとした。評価結果を表１に示す。
【００６６】
比較例３
製造例１で得られた２軸延伸ＰＴＦＥシート１００枚をラミネートした積層シート、および製造例３で得られた高密度２軸延伸ＰＴＦＥシートから、それぞれ内径２インチ、外径６インチのリングを打ち抜き、両者を全面に接着し、ガスケットとした。評価結果を表１に示す。
【００６７】
【表３】
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【００６８】
【発明の効果】
本発明のガスケットは、高密度パーフルオロカーボン樹脂からなるガスケット材料を有しているため、ガスケット装着時の折れ、ゆがみなどがなく、取扱性に優れている。また、実質上、シール性は柔軟シール部である延伸多孔質ＰＴＦＥ層の締結、圧縮により発現されるものである。そのうえ、このシール部の接触面積は全ガスケット面積よりも低減されており、低トルクでの締結によるシールが可能であり、高トルク締結により破損しやすい材質のフランジ同士の締結に好適である。
【００６９】
また、本発明のガスケットは、全ての材料がＰＴＦＥ、ＰＦＡまたはＦＥＰなどのフッ素樹脂で構成されているため、高い耐薬品性、耐熱性などのフッ素樹脂特有の高性能が維持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態にしたがう接触面積が低減されたガスケットの正面図である。図１（ｂ）は、本発明の一実施形態にしたがう接触面積が低減されたガスケットの断面図である。
【図２】本発明のさらなる実施形態の正面図である。
【図３】本発明のさらなる実施形態の正面図である。
【図４】本発明のさらなる実施形態の正面図である。
【図５】本発明のなおさらなる実施形態の正面図とその断面図である。
【図６】従来の接触面積が低減されたガスケットの正面図である。
【図７】図７（ａ）は、さらなる従来の接触面積が低減されたガスケットの正面図である。図７（ｂ）は、さらなる従来の接触面積が低減されたガスケットの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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