(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管用シール材として使用されるうず巻形ガスケットであって、フィラー材とフープ材とが重ね合せられ、当該重ね合せられたフィラー材とフープ材とがうず巻き状に巻かれてなるガスケット本体を有し、前記フィラー材としてマイカ片が積層されてなる集成マイカが用いられ、当該集成マイカの表面上に無機粒子からなり、厚さが０．３〜４００μｍである被膜が形成されていることを特徴とするうず巻形ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、うず巻形ガスケットに関する。さらに詳しくは、例えば、配管同士の接続部などにおける配管用シール材として好適に使用することができるうず巻形ガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
うず巻形ガスケットは、豊かな弾性を有し、装着厚さで締付け力を規制することができることから、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士を接続する際に広く用いられている。
【０００３】
うず巻形ガスケットのガスケット本体は、ＪＩＳ  Ｂ２４０４の「表１」に記載されているように、フィラー材と、断面がＶ字形などの形状を有する薄い金属テープからなるフープ材とを重ね合せてうず巻状に巻き、巻き始めと巻終わりにフープ材で数周空巻し、これをスポット溶接などによって固着することにより、形成されている。このようにフープ材とフィラー材とから形成されたガスケット本体からなるうず巻形ガスケットは、基本形のうず巻形ガスケットと称されている。
【０００４】
また、ガスケット本体の内周縁に環状の金属板からなる内輪を嵌合することによって固定されているうず巻形ガスケットは、内輪付きうず巻形ガスケットと称され、ガスケット本体の外周縁にガイド部材として環状の金属板からなる外輪を嵌合することによって固定されているうず巻形ガスケットは、外輪付きうず巻形ガスケットと称され、内輪および外輪を有するうず巻形ガスケットは、内外輪付きうず巻形ガスケットと称されている（例えば、ＪＩＳ  Ｂ２４０４の「表１」参照）。
【０００５】
従来、配管同士の接続部に使用し、当該うず巻形ガスケットが高温に加熱される場合には、マイカ片を積層させることによって形成されたフィラー材とフープ材とを有するガスケット本体が用いられている。前記ガスケット本体は、７５０℃の高温でも分解しないという利点を有する反面、配管に接続したときのシール性に劣るという欠点を有する。
【０００６】
そこで、機械的強度が高く、シール性および柔軟性に優れたフィラー材を有するガスケット本体が用いられたうず巻形ガスケットとして、マイカ片の平均厚さが１．０〜３．０μｍであり、厚さが４．０μｍ以下であるマイカ片の割合がその総数の９０％以上であるマイカ片が積層されたフィラー材およびフープ材を有するうず巻形ガスケットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
前記うず巻形ガスケットは、マイカ片が積層されたフィラー材が用いられているので、高温で使用された場合でも劣化しがたいという利点を有する反面、例えば、無機質紙、膨張黒鉛などからなるフィラー材が使用されているうず巻形ガスケットと比較してシール性に劣ることがある。
【０００８】
したがって、近年、従来のマイカ片が積層されたフィラー材が用いられているうず巻形ガスケットよりもさらにシール性に優れているうず巻形ガスケットの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５０４７４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、従来のマイカ片が積層されたフィラー材が用いられているうず巻形ガスケットよりもさらにシール性に優れているうず巻形ガスケットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、配管用シール材として使用されるうず巻形ガスケットであって、フィラー材とフープ材とが重ね合せられ、当該重ね合せられたフィラー材とフープ材とがうず巻き状に巻かれてなるガスケット本体を有し、前記フィラー材としてマイカ片が積層されてなる集成マイカが用いられ、当該集成マイカの表面上に無機粒子からなり、厚さが０．３〜４００μｍである被膜が形成されていることを特徴とするうず巻形ガスケットに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来のマイカ片が積層されたフィラー材が用いられているうず巻形ガスケットよりもさらにシール性に優れているうず巻形ガスケットが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のうず巻形ガスケットは、フィラー材とフープ材とが重ね合せられ、当該重ね合せられたフィラー材とフープ材とがうず巻き状に巻かれてなるガスケット本体を有するうず巻形ガスケットであり、前記フィラー材として、マイカ片が積層された集成マイカの表面上に無機粒子からなり、厚さが０．３〜４００μｍである被膜が形成されたフィラー材が用いられていることを特徴とする。
【００１４】
集成マイカは、例えば、原鉱のマイカ（雲母）を粉砕し、粉砕されたマイカ片を紙状に抄造することによってマイカペーパーを製造し、当該マイカペーパーに適量の接着剤を含浸させ、板状に加熱圧縮することによって製造することができる。
【００１５】
マイカは、膨潤性マイカと非膨潤性マイカとに大別することができる。マイカのなかでは、抄造法によってマイカペーパーを製造する場合、当該集成マイカの生産性を向上させる観点から、非膨潤性マイカが好ましい。また、マイカのなかでは、結晶水の分解温度が高く、うず巻形ガスケットを高温で使用するときに好適であることから、軟質マイカ（フロゴパイト）が好ましい。
【００１６】
マイカ片は、例えば、マイカを粉砕することによって得られたマイカの粉砕物を篩などによって分級した後、遠心分離機などを用いてマイカ片の質量に応じてさらに分級し、マイカ片の厚さが所定の範囲内に入るようにマイカ片を選別することによって得ることができる。
【００１７】
マイカ片の平均厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．５〜５μｍ、より好ましくは１〜３μｍである。また、マイカ片のアスペクト比〔マイカ片の劈開面の平均最長幅をマイカ片の平均厚さで除した値（平均最長幅／平均厚さ）〕は、特に限定されないが、集成マイカの機械的強度および柔軟性を向上させる観点から、好ましくは１００以上、より好ましくは１５０以上、さらに好ましくは２００以上である。マイカ片のアスペクト比の上限値は、特に限定されないが、好ましくは１０００以下、より好ましくは８００以下、さらに好ましくは６００以下である。マイカ片の劈開面の平均最長幅は、湿式ふるい法によって測定することができる。また、マイカ片の平均厚さは、その断面を電子顕微鏡で観察することによって測定することができる。
【００１８】
マイカペーパーに含浸させる接着剤としては、例えば、シリコーン系バインダー、水分散性フェノール樹脂などのフェノール樹脂系バインダーなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのバインダーのなかでは、マイカ片に対する結着性および耐薬品性に優れていることから、シリコーン系バインダーが好ましい。シリコーン系バインダーとしては、例えば、メチルシリコーン、フェニルシリコーンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００１９】
次に、接着剤を含浸させたマイカペーパーを板状に加熱圧縮することにより、集成マイカを得ることができる。
【００２０】
集成マイカには接着剤が含まれていることから、集成マイカは、純粋なマイカと対比して耐熱性に劣るが、それでも耐熱温度が６００〜８００℃程度であることから、耐熱性に優れている。
【００２１】
集成マイカは、前記した方法によって製造することができるほか、例えば、（株）岡部マイカ工業所などから商業的に容易に入手することができる。
【００２２】
集成マイカの厚さは、可撓性および機械的強度を高める観点から、好ましくは１００μｍ〜１．０ｍｍ、より好ましくは２００〜９００μｍである。
【００２３】
本発明に用いられるフィラー材は、集成マイカの表面上に無機粒子からなる被膜を形成させることによって得ることができる。
【００２４】
無機粒子としては、例えば、タルク、マイカ粉、膨潤マイカ粉、黒鉛粉、二硫化モリブデン粉、窒化ホウ素粉、スメクタイト、パイロフィライト、ゼオライト、石膏、カルサイト、フローライト、カオリナイト、白金粉、金粉、銀粉、パラジウム粉、鉛粉、亜鉛粉、アルミニウム粉、銅粉などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの無機粒子は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの無機粒子のなかでは、集成マイカの表面上に形成される被膜を平滑にする観点から、劈開性が高い無機粒子が好ましく、タルク、マイカ、膨潤マイカ、黒鉛粉、二硫化モリブデン粉、窒化ホウ素粉およびスメクタイトがより好ましく、タルク、マイカ、膨潤マイカおよび二硫化モリブデン粉がさらに好ましい。
【００２５】
無機粒子の平均粒子径は、集成マイカの表面上に形成される被膜を平滑にするとともに、当該被膜から無機粒子が離脱することを防止する観点から、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下である。なお、無機粒子の平均粒子径の下限値は、特に限定されないが、通常、０．３μｍ以上である。無機粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置〔（株）島津製作所製、品番：ＳＡＬＤ７０００〕を用いて求められた粒度分布のＤ５０における平均粒子径である。
【００２６】
集成マイカの表面上に無機粒子からなる被膜を形成させる際には、例えば、無機粒子を分散媒に分散させた分散体を用いることができる。
【００２７】
前記分散媒としては、例えば、水をはじめ、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノールなどの１価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトンなどのケトン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、アセト酢酸メチルなどの脂肪族有機酸アルキルエステル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの溶媒のなかでは、水が好ましい。
【００２８】
無機粒子を分散媒に分散させた分散体は、例えば、無機粒子と分散媒とを混合し、無機粒子を分散媒中で均一に分散させることによって得ることができる。無機粒子を分散媒に分散させる際には、無機粒子を分散媒中で均一に分散させるために、例えば、羽根つきミキサーなどの分散装置を用いて無機粒子と分散媒とを混合することが好ましい。
【００２９】
無機粒子を分散媒に分散させた分散体における無機粒子の含有率は、特に限定されないが、分散体を集成マイカの表面上に塗布する際の塗工性を向上させる観点から、好ましくは５〜４０質量％、より好ましくは１０〜３５質量％、さらに好ましくは１５〜３０質量％である。
【００３０】
なお、前記分散体には、必要により、例えば、界面活性剤、分散剤、バインダーなどの添加剤が本発明の目的が阻害されない範囲内で含まれていてもよい。
【００３１】
集成マイカの表面上に無機粒子からなる被膜を形成させる方法としては、例えば、フローコート法、スプレーコート法、浸漬法、刷毛塗法、ロールコート法などの方法により、前記分散体を集成マイカの表面上に塗布し、無機粒子からなる被膜を形成させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。また、集成マイカの表面上に無機粒子からなる被膜を形成させる際には、集成マイカの表面上に前記分散体を重ね塗りすることにより、形成される被膜の厚さを調整してもよい。集成マイカの表面上に形成された被膜は、大気中で放置することによって乾燥させてもよく、加熱オーブン、温風ドライヤーなどを用いて加熱することによって乾燥させてもよい。
【００３２】
集成マイカの表面上に形成される無機粒子からなる被膜の乾燥後の厚さは、うず巻形ガスケットのシール性を向上させる観点から、０．３μｍ以上、好ましくは０．４μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上であり、被膜から無機粒子が離脱することを抑制する観点から、４００μｍ以下、より好ましくは３５０μｍ以下である。
【００３３】
以上のようにして集成マイカの表面上に無機粒子からなる被膜を形成させることにより、フィラー材を得ることができる。
【００３４】
フィラー材の厚さは、集成マイカの表面上に形成されている無機粒子からなる被膜の厚さによって異なるので一概には決定することができないが、うず巻形ガスケットのシール性を向上させる観点から、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．２ｍｍ以上、さらに好ましくは０．４ｍｍ以上であり、フィラー材の可撓性を向上させる観点から、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは１．２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下である。
【００３５】
ガスケット本体は、例えば、フィラー材と、断面がＶ字形などの形状を有する薄い金属テープからなるフープ材とを重ね合せてうず巻状に巻き、巻き始めと巻終わりにフープ材で数周空巻し、これをスポット溶接などによって固着することにより、形成することができる。
【００３６】
ガスケット本体に用いられるフープ材として、通常のうず巻形ガスケットに用いられるテープ状のフープ材を用いることができる。フープ材に用いられる材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ４３０などのステンレス鋼、アルミニウム、チタン、ニッケル、モネルメタル、ハステロイ、インコネルなどの金属および合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。フープ材の厚さは、うず巻形ガスケットの大きさ、用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、０．１〜０．３ｍｍ程度である。フープ材の断面形状としては、例えば、Ｖ字形、Ｍ字形などの屈曲形状、円弧状、波形状などの曲線状、直線部分と曲線部分とが組み合わさった形状などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００３７】
本発明のうず巻形ガスケットに用いられるガスケット本体は、フィラー材とフープ材とを従来公知の方法でうず巻状に巻回することによって形成することができる。
【００３８】
ガスケット本体の内周縁には、環状の金属板からなる内輪が嵌合されていてもよい。内輪は、ガスケット本体を補強する性質を有するものである。
【００３９】
内輪に用いられる材料としては、例えば、炭素鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ４３０などのステンレス鋼、チタン、モネルメタルなどの金属および合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００４０】
本発明のうず巻形ガスケットは、さらにガスケット本体の外周縁にガイド部材として環状の金属板からなる外輪が嵌合されていてもよい。このうず巻形ガスケットは、内輪および外輪を有することから、内外輪付きうず巻形ガスケットである。内外輪付きうず巻形ガスケットにおいて、外輪は、ガスケット本体を補強するとともに、位置合わせの際の目安としての役割を有する。また、内外輪付きうず巻形ガスケットでは、内輪および外輪を有することから、過度に締付けられてもガスケット本体が異常な変形をすることを防止することができる。
【００４１】
外輪に用いられる材料としては、例えば、炭素鋼、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ４３０などのステンレス鋼、チタン、モネルメタルなどの金属および合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【００４２】
内外輪付きうず巻形ガスケットの寸法としては、例えば、ＪＩＳ  Ｂ２４０４の「付表１０」に記載の寸法などが挙げられる。
【００４３】
以上のようにして構成される本発明のうず巻形ガスケットは、フィラー材の表面が平滑であり、フィラー材とフープ材との馴染みに優れており、従来のマイカ片が積層されたフィラー材が用いられているうず巻形ガスケットよりもさらにシール性に優れている。
【００４４】
したがって、本発明のうず巻形ガスケットは、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士の接続部における配管用シール材などとして好適に使用することができる。
【実施例】
【００４５】
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１〜５および比較例１〜２
タルク〔日本タルク工業（株）製、品番：Ｄ−１０００、平均粒子径：１μｍ〕２５質量部、水７４質量部および界面活性剤〔日本乳化剤（株）製、商品名：ニューコール２３０２〕１部を混合し、得られた混合物を羽根付ミキサー〔特殊機化工業（株）製、品番：ＹＣ〕で回転数２０００ｒ／ｍｉｎにて１０分間攪拌することにより、分散体を得た。
【００４７】
前記で得られた分散体を集成マイカシート（厚さ：０．４５ｍｍ）の表面に塗工量を変化させて刷毛塗りした後、当該集成マイカをステンレス鋼製のメッシュ上に載置し、室温中で４８時間放置することにより、表１に示す被膜の厚さ（乾燥後）を有するフィラーシートを作製し、当該フィラーシートを幅６ｍｍのテープに切断することによりフィラー材を作製した。
【００４８】
次に、炭素鋼（ＳＰＣＣ）製のガスケット用内輪の外周面にフープ材〔厚さ０．２ｍｍ、幅５．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製の薄板からなり、ガスケット高さが４．５ｍｍとなるように断面形状がＶ字状に成形されたフープ材〕の端部をスポット溶接し、当該フープ材を内輪に２周巻きつけた。その後、前記で得られたフィラー材を巻きつけられたフープ材に重ね、フィラー材とフープ材とをガスケット本体の直径が６．５ｃｍとなるようにうず巻き状に巻きつけ、巻きつけたフープ材の端部をスポット溶接によって固定した。次に、前記で形成されたガスケット本体に炭素鋼（ＳＰＣＣ）製のガスケット用外輪を装着することにより、ＪＰＩクラス３００  ５０Ａの規格を有するうず巻形ガスケットを作製した。
【００４９】
前記で得られたうず巻形ガスケットの物性として、シール性を以下の方法に基づいて評価した。その結果を表１に示す。
【００５０】
〔シール性の評価方法〕
うず巻形ガスケットを試験プラテン（適用フランジ規格：ＪＩＳ  Ｂ２４９０）の間に装着し、面圧７５ＭＰａを負荷した後、試験プラテンの内圧が４．０ＭＰａとなるようにヘリウムガスを試験プラテン内に充填した。
【００５１】
次に、ヘリウムガスの充填終了から５分間経過した時点で、石鹸膜流量計を用いてガスケットからのヘリウムガスの漏れ量を測定し、以下の評価基準に基づいてシール性を評価した。
【００５２】
〔評価基準〕
○：ヘリウムガスの漏れ量が１．４×１０-2Ｐａ・ｍ3／ｓ未満（合格）
×：ヘリウムガスの漏れ量が１．４×１０-2Ｐａ・ｍ3／ｓ以上（不合格）
【００５３】
比較例３
従来のうず巻形ガスケットとして、実施例１においてタルクを使用しないでフィラー材を作製し、得られたフィラー材を用いて実施例１と同様にして作製したうず巻形ガスケットを用いた。このうず巻形ガスケットのシール性を実施例１と同様にして調べた。その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
0006425336.tif 000002
【００５５】
実施例６
実施例１において、タルク２５質量部の代わりに膨潤マイカ〔コープケミカル（株）製、商品名：ソマシフＭＥ−１００、平均粒子径：６．０μｍ〕２５質量部を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行なうことにより、乾燥後の被膜の厚さが８μｍであるフィラー材を作製した。前記で得られたフィラー材を用いて実施例１と同様にしてうず巻形ガスケットを作製し、シール性を調べた。その結果、ヘリウムガスの漏れ量が６．５×１０-3Ｐａ・ｍ3／ｓであったことから、このうず巻形ガスケットは、シール性に優れていることが確認された。
【００５６】
実施例７〜１１
実施例３において、タルク〔日本タルク工業（株）製、品番：Ｄ−６００、平均粒子径：１μｍ〕の代わりに、実施例７ではタルク〔日本タルク工業（株）製、品番：Ｄ−１０００、平均粒子径：０．６μｍ〕、実施例８ではタルク〔日本タルク工業（株）製、品番：Ｐ−３、平均粒子径：５μｍ〕、実施例９ではタルク〔日本タルク工業（株）製、品番：ＭＳ−ＫＹ、平均粒子径：２３μｍ〕、実施例１０ではタルク〔東洋化成（株）製、品番：ＴＡＬＣ  ＴＹ、平均粒子径：９０μｍ〕、実施例１１ではタルク〔東洋化成（株）製、品番：ＴＡＬＣ  ＴＹ、平均粒子径：１００μｍ〕をそれぞれ２５質量部の量で用いたこと以外は、実施例３と同様の操作を行なうことにより、乾燥後の被膜の厚さが約５０μｍであるフィラー材を作製した。前記で得られたフィラー材を用いて実施例３と同様にしてうず巻形ガスケットを作製し、シール性を調べた。その結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
0006425336.tif 000003
【００５８】
実施例１２
実施例３において、タルク２５質量部の代わりに二硫化モリブデン〔コープケミカル（株）製、品番：Ｍ−５、平均粒子径：０．４５μｍ〕２５質量部を用いたこと以外は、実施例３と同様の操作を行なうことにより、乾燥後の被膜の厚さが１μｍであるフィラー材を作製した。前記で得られたフィラー材を用いて実施例３と同様にしてうず巻形ガスケットを作製し、シール性を調べた。その結果、ヘリウムガスの漏れ量が３．７×１０-4Ｐａ・ｍ3／ｓであったことから、このうず巻形ガスケットは、シール性に優れていることが確認された。
【００５９】
以上の結果から、各実施例で得られたうず巻形ガスケットは、いずれも、従来のマイカ片が積層されたフィラー材が用いられているうず巻形ガスケットと対比して、一桁以上もシール性に格段に優れていることがわかる。