(57)【要約】      （修正有）【課題】高温での使用後にセラミックファイバーが飛散しても人体の健康に悪影響を及ぼさないかまたは及ぼし難いグランドパッキンを提供すること。【解決手段】中芯５と、前記中芯の外周面を囲繞するように糸１を編んでなる表面編組材２とを有するグランドパッキンであって、前記中芯および前記表面編組材の少なくとも一方はセラミック繊維を含んでなり、前記グランドパッキンに含まれるセラミック繊維の５０質量％以上は生体溶解性繊維であるグランドパッキン。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中芯と、前記中芯の外周面を囲繞するように糸（ｂ）を編んでなる表面編組材とを有するグランドパッキンであって、
前記中芯および前記表面編組材の少なくとも一方はセラミック繊維を含んでなり、
前記グランドパッキンに含まれるセラミック繊維の５０質量％以上は生体溶解性繊維である
グランドパッキン。
【請求項２】
前記中芯が、セラミック繊維と有機繊維とを混紡してなる混紡糸と、前記混紡糸を補強する補強材とから構成された糸（ａ）を含んでなる請求項１に記載のグランドパッキン。
【請求項３】
前記混紡糸が平均繊維径の異なる２種以上の繊維の混紡糸であり、かつ、２種以上の前記繊維のうち平均繊維径が最も大きいものの平均繊維径（Ｄ1）と、平均繊維径が最も小さいものの平均繊維径（Ｄ2）との比（Ｄ1／Ｄ2）が２／１以上である請求項２に記載のグランドパッキン。
【請求項４】
前記糸（ｂ）が、セラミック繊維と有機繊維とを混紡してなる混紡糸と、前記混紡糸を補強する補強材とから構成された糸（ａ）である請求項１〜３のいずれか一項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２００℃を超える高温温度（たとえば２００℃〜１０００℃）での使用に適したグランドパッキンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温で使用されるグランドパッキンとしては、たとえばセラミック繊維のヤーン（糸）を基材とするものが知られている（特許文献１など）。
【０００３】
グランドパッキンに使用されるセラミック繊維のヤーン（糸）は、セラミック繊維と少量の有機繊維（レーヨン、綿、ポリエステル等の繊維）とを混紡してなる混紡糸、およびこれを補強するグラスファイバー、金属線等の補強材からなる。このセラミック繊維としては、一般にリフラクトリーセラミックファイバーが使用されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、生体溶解性の無機繊維が開示され、その用途としてシール材およびパッキング材が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０９６５１６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミックヤーンを、２００℃を超える高温環境で使用すると、構成素材である有機繊維が溶融または分解するため、セラミックヤーンの形状の保持性が低下する。このため、（たとえば２００℃を超える）高温で使用された、セラミックヤーンを基材とするグランドパッキンをスタッフィングボックスから取り出す際には、高温での摩擦、摩耗等によって生じたセラミック繊維の飛散が起こり易い。
【０００７】
グランドパッキンの基材に一般に使用されるリフラクトリーセラミックファイバーは、ＩＡＲＣ（国際がん研究機関）により、発がん性の可能性がある物質に位置付けられているため、上述の飛散により人体に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００８】
従来のグランドパッキンにおいて、セラミックヤーンは、高温環境での使用による形状保持性の低下を抑えるために、グラスファイバーや金属線によって補強されてはいるが、上述したセラミック繊維の飛散を完全に防ぐことは困難である。
【０００９】
本発明は、このような従来技術における問題点に鑑み、高温での使用後にセラミック繊維が飛散しても人体の健康に悪影響を及ぼさないかまたは及ぼし難いグランドパッキンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１１】
［１］
中芯と、前記中芯の外周面を囲繞するように糸（ｂ）を編んでなる表面編組材とを有するグランドパッキンであって、
前記中芯および前記表面編組材の少なくとも一方はセラミック繊維を含んでなり、
前記グランドパッキンに含まれるセラミック繊維の５０質量％以上は生体溶解性繊維である
グランドパッキン。
【００１２】
［２］
前記中芯が、セラミック繊維と有機繊維とを混紡してなる混紡糸と、前記混紡糸を補強する補強材とから構成された糸（ａ）を含んでなる上記［１］に記載のグランドパッキン。
【００１３】
［３］
前記混紡糸が平均繊維径の異なる２種以上の繊維の混紡糸であり、かつ、２種以上の前記繊維のうち平均繊維径が最も大きいものの平均繊維径（Ｄ1）と、平均繊維径が最も小さいものの平均繊維径（Ｄ2）との比（Ｄ1／Ｄ2）が２／１以上である上記［２］に記載のグランドパッキン。
【００１４】
［４］
前記糸（ｂ）が、セラミック繊維と有機繊維とを混紡してなる混紡糸、および前記混紡糸を補強する補強材から構成された糸（ａ）である上記［１］〜［３］のいずれかに記載のグランドパッキン。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のグランドパッキンは、セラミック繊維として生体溶解性繊維を使用したものであるため、高温での使用後にセラミック繊維が飛散しても人体の健康に悪影響を及ぼさないかまたは及ぼし難い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るグランドパッキンの一実施例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るグランドパッキンを具体的に説明する。
【００１８】
図１は本発明に係るグランドパッキンの実施態様の一例を示す縦断面図である。この実施態様では、本発明に係るグランドパッキンは、多数本の糸（ａ）１および充填剤３を含んでなる中芯５と、この中芯５の外周面を囲繞するように糸（ｂ）を編んでなる表面編組材２と、表面編組材２を被覆する表面潤滑剤４とからなっている。
【００１９】
前記中芯５および前記表面編組材２の少なくとも一方はセラミック繊維を含んでおり、また、前記グランドパッキンに含まれるセラミック繊維の５０質量％以上は、生体溶解性繊維である。
【００２０】
＜中芯＞
中芯５を構成し得る前記セラミック繊維としては、酸化性雰囲気中の耐熱温度が６００℃以上、好ましくは８００℃以上の繊維が好ましい。なお、本発明において、セラミック繊維や後述する補強材等の酸化性雰囲気中の耐熱温度が６００℃以上であるとは、前記セラミック繊維等の空気中での分解温度または酸化開始温度が６００℃以上であることを意味する。また分解温度とは、前記セラミック繊維等を熱重量分析（空気雰囲気、昇温速度：１０℃／分）した際に、サンプルの重量が初期重量（室温での重量）よりも０．５％減少した時の温度であり、酸化開始温度とは、前記セラミック繊維等を熱重量分析（空気雰囲気、昇温速度：１０℃／分）した際に、サンプルの重量が初期重量（室温での重量）よりも０．５％増加した時の温度である。
【００２１】
前記生体溶解性繊維としては、従来公知のものを特に制限なく挙げることでき、たとえば、ＳｉＯ2含有量が６０〜８２質量％（好ましくは６５〜８０質量％）、ＣａＯ含有量が０〜３０質量％（好ましくは０〜１０質量％）、ＭｇＯ含有量が１〜３０質量％（好ましくは１５〜３０質量％）のものが挙げられる。
【００２２】
生体溶解性繊維以外の前記セラミック繊維としては、たとえばアルミナ繊維、シリカ繊維等のＳｉＯ2、ＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3を主成分とするセラミック繊維が挙げられる。
【００２３】
前記セラミック繊維の平均繊維径は、好ましくは１〜１０μｍである。なお、本発明において平均繊維径とは、測定対象となる繊維群について、無作為に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察の領域を選び、この領域をＳＥＭ観察（倍率：１００００倍）して無作為に２０本の繊維を選び、それぞれの繊維径を測定し、この測定結果に基づいて算出される算術平均値である。
【００２４】
前記中芯５としては、好ましくは、セラミック繊維と有機繊維とを混紡してなる混紡糸（以下「混紡糸（１）」ともいう。）と、前記混紡糸（１）を補強する補強材とから構成された糸（本発明において「糸（ａ）」という。）を多数本束ねたものが挙げられる。糸（ａ）に含まれる前記セラミック繊維のうち、好ましくは５０質量％以上は生体溶解性繊維である。また、前記混紡糸（１）の製造容易性の観点からは、前記糸（ａ）に含まれる生体溶解性繊維の割合は好ましくは９０質量％以下である。
【００２５】
前記有機繊維としては、たとえばレーヨン、綿、またはポリエステルからなる繊維が挙げられる。
【００２６】
前記有機繊維の平均繊維径は、好ましくは１〜３０μｍである。
【００２７】
前記有機繊維の量は、１００質量部の前記セラミック繊維に対して、好ましくは５〜３０質量部である。
【００２８】
前記混紡糸（１）は、セラミック繊維および有機繊維と共に他の繊維、たとえば金属繊維を混紡したものであってもよい。前記金属繊維としては、たとえばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス、チタン合金、またはニッケル合金からなる繊維が挙げられる。
【００２９】
前記混紡糸（１）としては、たとえば平均繊維径の異なる２種以上の繊維（より詳細には、平均繊維径が異なり、かつ化学的組成が異なる２種以上の繊維）の混紡糸であって、かつ、前記２種以上の繊維のうち平均繊維径が最も大きいものの平均繊維径（Ｄ1）と、平均繊維径が最も小さいものの平均繊維径（Ｄ2）との比（Ｄ1／Ｄ2）が２／１以上（好ましくは３／１〜１０／１程度）であるものが挙げられる。好ましくは、平均繊維径が最も大きい繊維はセラミック繊維であり、かつ平均繊維径が最も小さい繊維は有機繊維である。
【００３０】
このような混紡糸は、平均繊維径の異なる２種以上の繊維の混紡糸であるため、繊維間の隙間が小さく、グランドパッキンの浸透漏洩の防止を図ることができ、さらに中芯５が充填剤３を含む場合であれば充填剤３の保持性能の向上を図ることができる。また、このような混紡糸を含んでなる中芯５は弾性に優れ、しかも、中芯５を引っ張った場合に、繊維が抜けることによる破断が発生しにくい。
前記補強材は、通常は糸状であり、前記補強材を前記混紡糸（１）に巻き付けたり、あるいは前記混紡糸（１）と前記補強材とを撚り合わせることにより、前記混紡糸（１）は補強される。
【００３１】
前記補強材としては、たとえばグラスファイバー、金属線が挙げられる。前記補強材としては、前記セラミック繊維と同様、酸化性雰囲気中の耐熱温度が６００℃以上、好ましくは８００℃以上のものが好ましい。
【００３２】
前記中芯５としては、グランドパッキンのシール性向上の観点からは、前記糸（ａ）の束に充填剤３を含浸したものが好ましい。一方、グランドパッキンのシール性よりも製造コストを重視する場合には、前記中芯５は、好ましくは充填剤を含まない。
【００３３】
充填剤３は、粉末状の固形充填剤からなるか、または粉末状の固形充填剤と充填剤バインダとからなる。
【００３４】
固形充填剤としては、空気中での耐熱温度が４００℃以上であるような粉末状のもの、例えばマイカ、クレー、シリカ、タルク等が挙げられる。ここで、本発明において、固形充填剤または後述する固形潤滑剤の空気中の耐熱温度が４００℃以上であるとは、固形充填剤等の空気中での分解温度または酸化開始温度が４００℃以上であることを意味する。
【００３５】
固形充填剤の平均粒子径は、好ましくは１〜１０μｍである。
【００３６】
充填剤バインダとしては、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）等の各種ゴム、およびシリコン系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、フェノール系などのバインダが挙げられる。充填剤バインダの量は、好ましくは充填剤３の全量に対し１〜１０質量％である。
【００３７】
前記固形充填剤および前記充填剤バインダは、それぞれ１種単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。
【００３８】
また充填剤３は、上記の固形充填剤および充填剤バインダ以外の他の成分を含んでいてもよい。
【００３９】
前記充填剤３の量は、好ましくは中芯５の量を１００質量％とすると１０〜８０質量％である。
【００４０】
中芯５としては、上述した態様の他に、セラミック繊維の単糸を多数本束ねたもの、セラミック繊維の単糸を前記補強材で補強して束ねたもの、またはそれらに充填剤を含浸させたもの、あるいは金属繊維またはセラミック繊維のチョップドファイバと充填剤等と少量のバインダ等との混練物を成形したもの（成形方法の例：押し出し成形、プレス成形）等が挙げられる。これらの態様におけるセラミック繊維は、好ましくは５０〜９０質量％の生体溶解性繊維を含む。
【００４１】
＜表面編組材＞
表面編組材２は、上記中芯５の外周面を囲繞するように糸（ｂ）を編んでなるものである。編組方法としては、グランドパッキンの編組方法として従来知られている八編み、袋編み、格子編み等が挙げられる。糸（ｂ）は、多数本の糸（ｂ）を束ねて用いられてもよい。
【００４２】
糸（ｂ）を構成する繊維としては上述のものが挙げられ、また糸（ｂ）を構成する繊維の平均繊維径は、好ましくは３〜１０μｍである。
【００４３】
前記糸（ｂ）としては、好ましくは前記糸（ａ）が挙げられ、前記糸（ａ）の好ましい態様等は上述のとおりである。
【００４４】
前記糸（ｂ）は、平均繊維径の異なる２種以上の繊維の混紡糸であれば、繊維間の隙間が小さく、グランドパッキンの浸透漏洩の防止、および表面編組材２が表面潤滑剤で被覆される場合であれば表面潤滑剤４の保持性能の向上を図ることができる。また、このような糸（ｂ）を含んでなる表面編組材２は弾性に優れ、しかも表面編組材２を引っ張った場合に繊維が抜けることによる破断が発生しにくい。
【００４５】
前記糸（ｂ）としては、前記糸（ａ）の他に、ほぼ単一の繊維径を有する金属繊維の糸、あるいはほぼ同一の繊維径を有する金属繊維およびセラミック繊維の混紡糸も挙げられる。これらの金属繊維およびセラミック繊維の平均繊維径は、好ましくは３〜１０μｍである。この態様におけるセラミック繊維も、好ましくは５０〜９０質量％の生体溶解性繊維を含む。
【００４６】
前記中芯５と前記表面編組材２とを有するグランドパッキンの表面は、好ましくは表面潤滑剤４によって被覆されている。表面潤滑剤４は、好ましくは固形潤滑剤と潤滑剤バインダとからなる。
【００４７】
前記固形潤滑剤としては、摩擦抵抗が低く、空気中での耐熱温度が４００℃以上であり、且つ電気絶縁性に優れた粉末状の固形潤滑剤が好ましい。このような固形潤滑剤としては、六方晶系、斜方晶系の鉱物等、例えば窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、三酸化モリブデンが挙げられる。固形潤滑剤としては、平均粒子径が１〜１０μｍ程度のものが好ましい。
【００４８】
前記潤滑剤バインダとしては、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）等の各種ゴム及びシリコン系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、フェノール系などのバインダが挙げられる。
【００４９】
前記表面潤滑剤４は、好ましくは固形潤滑剤を８０〜９９重量％の量で、潤滑剤バインダを好ましくは１〜２０重量％の量で含有する（表面潤滑剤４の量を１００重量％とする。）。
【００５０】
表面潤滑剤４としては、窒化硼素、グラファイト、二硫化モリブデン、三酸化モリブデン等を３重量％以上の割合で含む表面潤滑剤が好ましい。表面潤滑剤４に含まれる固形潤滑材および潤滑剤バインダは、それぞれ１種単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。
【００５１】
前記表面潤滑剤４は、上記の固形潤滑剤および潤滑剤バインダ以外の他の成分を含んでいてもよい。
【００５２】
前記表面潤滑剤４の量は、好ましくは前記表面編組材２の１００質量部に対し１〜２０質量部である。
【００５３】
＜グランドパッキン＞
本発明に係るグランドパッキンを、空気雰囲気で、６００℃で１５時間加熱した際のグランドパッキンの質量の減少量は、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である。この量は、たとえば前記有機繊維の量を調整することによって、調整することができる。
【００５４】
本発明に係るグランドパッキンは、前記中芯５を準備し、前記中芯の外周面を囲繞するように糸（ｂ）を編んで前記表面編組材２を形成することにより製造することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  糸（ａ）
２  表面編組材
３  充填剤
４  表面潤滑剤
５  中芯
【図１】
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