(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート又はフィルムが、放射方向に多層構造となっているリング状シール材であって、
さらに流体浸透防止材層が少なくとも一層形成されており、この流体浸透防止材層が、空孔を有しない緻密ポリテトラフルオロエチレンで構成されていることを特徴とするリング状シール材。
【請求項２】
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを、空心部を残して渦状又は同心状に巻回積層してなるリング状シール材であって、
さらに流体浸透防止材層が少なくとも一層形成されており、この流体浸透防止材層が、空孔を有しない緻密ポリテトラフルオロエチレンで構成されていることを特徴とするリング状シール材。
【請求項３】
前記緻密ポリテトラフルオロエチレンは、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンの空孔を圧潰してなるものである請求項１又は２に記載のリング状シール材。
【請求項４】
前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート又はフィルムは、焼成により密着積層している請求項１〜３に記載のリング状シール材。
【請求項５】
前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート又はフィルムは、接着剤により密着積層している請求項１〜３に記載のリング状シール材。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のリング状シール材の製造方法であって、
延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを所定回数だけ巻回積層する工程、及び流体浸透防止材層を構成する空孔を有しない緻密ポリテトラフルオロエチレンの帯状シート又はフィルムを巻回積層する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項３に記載のリング状シール材の製造方法であって前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムの一部を少なくとも１巻回長さに亘って空孔を圧潰することにより、前記緻密ポリテトラフルオロエチレンからなる流体浸透防止材層を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の工程を終了した後、焼成するリング状シール材の製造方法。
【請求項９】
請求項６又は７に記載の製造方法において、
前記帯状シート又はフィルムを空心部を残して螺旋状に巻回積層、又は広幅の前記帯状シート又はフィルムを用いて、空心部を残して渦状又は同心状に巻回積層することにより円筒体を形成し、
該円筒体を所定長さ毎に、該円筒体の長手方向と交叉する方向に切断することを特徴とするリング状シール材の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法において、前記円筒体を焼成した後、切断するリング状シール材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管のフランジ部や軸又はピンの潤滑部等をシールするリング状シール材及びその製造方法に関し、例えばハードディスクドライブ等のように防塵、防水、防滴を必要とする精密電子機器のシール、あるいは医薬品、食品等の生産装置等の腐食性流体用配管の継手部分のシールに用いられるリング状シール材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブの如き精密電子機器等においては、機器内部を超清浄空間に保つことが必要であることから、発塵性の少ない素材で作られたシール材が用いられている。また、医薬品、食品等の腐食性流体が流れる配管の継手部分には、耐食性に優れたシール材が用いられる。発塵性が少なく、耐食性に優れた材料で構成されたシール材として、ポリテトラフルオロエチレン製シール材がある。
【０００３】
シール材が高度なシール性を満足するためには、締付部材におけるシール材と接触する面（以下、「締付面」という）の凹凸に対して、シール材が密着していなければならない。しかしながら、焼結法により製造された未延伸のポリテトラフルオロエチレン（以下、「焼結ＰＴＦＥ」という）は硬質なため、粗面な締付面に対する馴染み性が悪く、締付トルクを十分に上げないと十分なシール性能を得られない。一方、締付部材が、例えばセラミックス製やガラス基材等のように十分な締付け圧を与えることができない場合、ＰＴＦＥ製のシール材では、締付面との間で十分な密着性が得られず、締付面とシール材との界面から流体が漏れる（以下、これを「界面洩れ」という）という問題があった。
【０００４】
近年、それ程強くない締め付け力で、締付面との密着性を上げて、界面洩れをなくすべく、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン（以下「ｅＰＴＦＥ」と略記する）製のシール材が注目されている。例えば、実開平３―８９１３３号公報に、ｅＰＴＦＥフィルムを所定厚みにまで積層一体化したシートを、リング状に打ち抜いたｅＰＴＦＥ製リング状シール材が開示されている。ｅＰＴＦＥフィルムとは、延伸により繊維質構造とした多孔質のＰＴＦＥフィルムである。ｅＰＴＦＥ製リング状シール材はｅＰＴＦＥの繊維質構造ゆえに、締付面のミクロな凹凸になじむことが可能であり、また、焼結ＰＴＦＥに比べて軟質で、シール材の厚み方向に変形できることから、界面洩れを少なくでき、シール性を発揮できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シートを打ち抜いて製造する方法では、図１３に示すように、ｅＰＴＦＥシート３０からリング状物３１を打ち抜いた残りの部分は用途がないため棄てるしかなく、経済的でない。また、ｅＰＴＦＥシートの打抜きにより製造する場合、打抜き工程でｅＰＴＦＥのポリマー鎖が切断されることから、ｅＰＴＦＥが本来有する強度、弾性を発揮できないという問題もあった。
【０００６】
材料を無駄なく利用してリング状シール材を作製する方法として、押し出し成形によりｅＰＴＦＥ製チューブを作製し、このチューブを長手方向と交叉する方向に切断してリング状シール材を得る方法が考えられる。しかし、十分な粒子配向を保証するためには、押し出し成形の引き落とし率に制限がある。このため、押し出し成形で製造できるリング状シール材のサイズは、内径（ｄ）が０．５〜５０ｍｍ、外径（Ｄ）が０．７〜９０ｍｍで、幅（（Ｄ−ｄ）÷２）が０．１〜２０ｍｍ程度のサイズの範囲内に限られる。つまり、押し出し成形による製造方法では、外径９０ｍｍを超える配管の継手部分のリング状シール材を製造することは実質困難である。一方、径が大きい程、シール材の打抜きによる製造方法では、廃棄部分が大きくなることから、廃棄部分の少ない方法で製造できるリング状シール材が求められている。また、押し出し成形の場合、円筒体の長手方向（シール材の厚み方向）に延伸されているが円周方向には延伸されていない１軸ｅＰＴＦＥ製リング状シール材が製造されるため、円周方向に強度が求められる仕様、例えば、高圧流体のシールには適当でない。
【０００７】
また、ｅＰＴＦＥ製のリング状シール材は、その多孔性構造から、シール材自体を流体が通過することにより生ずる漏れ（以下、「浸透洩れ」という）が生じ得るという問題がある。このような問題を解決するために、特開平４―３３１８７６号公報では、図１４に示すように、ｅＰＴＦＥからなるシール材本体３３の外周を焼結ＰＴＦＥよりなる外被材３４で被覆したリング状シール材３５が提案されている。かかるシール材３５は、焼結ＰＴＦＥ外被材３４により浸透洩れを防止できる。しかし、このシール材３５では、締付面との接触面３５ａ、３５ａが硬質の焼結ＰＴＦＥ外被材３４であるため、シール材本体３３をｅＰＴＦＥで構成したにも拘わらず締付面との密着性が低下し、結局界面洩れを十分防止できなくなる。
【０００８】
また、特開平８―１２１５９９号公報には、図１５に示すように、ｅＰＴＦＥ製リング状シール材３６の内周部分の表面層（以下「内周面」という）３６ｂ、すなわち流体との接触面を、加熱溶融により無孔質の溶融固化層３７としたものがある。かかるシール材は、締付面との接触面がｅＰＴＦＥで構成されているため、締付面と密着して界面洩れを十分防止するとともに、溶融固化層３７によって多孔質であるｅＰＴＦＥ部分で構成されている部分に流体が接触するのを防止して、浸透洩れを防止しようとしている。しかし、このようなリング状シール材は、内周面３６ｂが溶融固化層３７で構成されるので、ｅＰＴＦＥが本来有する弾性が、円周方向については低下してしまっている。また、従来のｅＰＴＦＥ製シール材と同様にｅＰＴＦＥシートの打抜きにより製造されているので、依然として、ｅＰＴＦＥ材料を有効利用できていないという問題、及び打抜きによりポリマー鎖が切断されるという問題が残っている。さらに、打ち抜いた個々のシール材について、溶融固化層３７を形成することは製造上面倒である。
【０００９】
本発明はこのような事情にかんがみてなされたものであり、その目的とするところは、ｅＰＴＦＥの特性、即ち締付面との間の界面のシール性を損なうことなく、浸透洩れに対しても優れたシール性を発揮することができ、しかも、製造上、ｅＰＴＦＥ材料を無駄なく利用でき、且つ簡易に製造できるリング状シール材及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリング状のシール材は、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート又はフィルムが、放射方向に多層構造となっていることを特徴とする。あるいは延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを、空心部を残して渦状又は同心状に巻回積層してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のリング状シール材において、流体浸透防止材層が少なくとも一層形成されていることが好ましく、前記流体浸透防止材層は、緻密ポリテトラフルオロエチレンで構成されていることが好ましく、特に延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンの空孔を圧潰してなるもので構成されることが好ましい。また、前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製シート又はフィルムは、焼成により密着積層していることが好ましいが、未焼成の場合には接着剤により密着積層していてもよい。
【００１２】
本発明の流体浸透防止材層を有するリング状シール材の製造方法は、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを所定回数だけ巻回積層する工程、及び流体浸透防止材層を構成する帯状シート又はフィルムを巻回積層する工程を含む。あるいは延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを所定回数巻回積層する工程、及び流体浸透防止材層の構成材料を塗付又はラミネートしてなる延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを所定回数だけ巻回積層する工程を含む。流体浸透防止材層が延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンの空孔を圧潰してなるものでるリング状シール材の場合には、前記延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムの一部を少なくとも１巻回長さに亘って空孔を圧潰することにより、前記緻密ポリテトラフルオロエチレンからなる流体浸透防止材層を形成してもよい。以上の製造方法において、上記工程を終了した後、焼成することが好ましい。
【００１３】
本発明のリング状シール材の製造方法は、一旦円筒体を作成し、該円筒体を所定長さ毎に、該円筒体の長手方向と交叉する方向に切断することにより製造してもよい。円筒体の作成は、帯状シート又はフィルムを空心部を残して螺旋状に巻回積層、又は広幅の前記帯状シート又はフィルムを用いて、空心部を残して渦状又は同心状に巻回積層することにより形成する。ここで、帯状シート又はフィルムとは、流体浸透防止材層が積層されていない場合は延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを言い、流体浸透防止材層が積層されている場合には、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルム、及び流体浸透防止材層を構成する帯状シート又はフィルムあるいは流体浸透防止材層の構成材料を塗布又はラミネートしてなる延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン製帯状シート又はフィルムを言う。作成した円筒体は焼成した後、切断することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施態様のリング状シール材の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の縦断面図である。本発明に係るリング状シール材は、ｅＰＴＦＥ製帯状シート又はフィルム（以下、両者を区別しないときは一括して「フィルム」という）を、空心部１０を残して渦状に巻回積層してなるもので、シール材の放射方向にｅＰＴＦＥ製帯状フィルム１、１…が密着積層されている。各ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム１としては、厚み２０μｍ、特に５０μｍ以上で、５００μｍ、特に１５０μｍ以下のものが好ましく用いられる。厚みが５００μｍを超えると巻回積層に不適であり、一方、２０μｍ未満ではフィルムが取扱いにくく、また巻回数が増えて生産性が低下するからである。
【００１５】
ここで、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムとは、ＰＴＦＥのファインパウダーを成形助剤と混合することにより得られるペーストの成形体から、成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸、さらに必要に応じて焼成することにより得られるもので、一軸延伸の場合、ノード（折り畳み結晶）が延伸方向に直角に細い島状となっていて、このノード間を繋ぐようにすだれ状にフィブリル（折り畳み結晶が延伸により解けて引出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している。そして、フィブリル間、又はフィブリルとノードとで画される空間が空孔となった繊維質構造となっている。また、二軸延伸の場合には、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている。
【００１６】
本発明のリング状シール材の構成材料であるｅＰＴＦＥ製帯状フィルムは、１軸延伸ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムであってもよいし、２軸延伸ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムであってもよい。また、延伸後の焼成の有無は限定しないが、巻回積層に関しては未焼成のｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの方がフィルム同士の密着性が優れていること、巻回積層後焼成することにより密着性を高めることができることから、未焼成のｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを用いる方が好ましい。
【００１７】
本発明のリング状シール材を構成するｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの平均孔径は、延伸倍率により適宜設定できるが、０．５〜５．０ミクロンが好ましく、特に０．５〜１．０ミクロンが好ましい。空孔が大きすぎると、フィルム同士の接触面積が小さくなり、フィルム同士の密着性が低下する傾向にあり、また浸透漏れが生じて却ってシール性が低下するからである。一方、平均孔径が０．５ミクロン未満では、延伸が不十分なために安定した繊維配向が得られないからである。
【００１８】
本発明のリング状シール材を構成するｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの空孔率は、延伸倍率に応じて１０〜９０％の範囲内で適宜設定できるが、３０〜８５％の範囲内で、シール材の使用条件（締付け部材の表面粗さ、締付け力など）に応じて選択することが好ましい。空孔率の増加に従って軟質になり、粗い面に対しても小さな締付け力でシール性を発揮できるが、浸透漏れも大きくなるからである。
【００１９】
図１に示すリング状シール材は、図２に示すように、シール材の厚みｔに相当する幅を有する延伸多孔性ポリテトラフルオロエチレン製帯状フィルム２を芯材３に巻回積層することにより直接製造してもよいし、シール材の厚みｔの何倍もの幅を有する広幅のｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを巻回積層することにより図３に示すようなｅＰＴＦＥ製円筒体４を製造し、この円筒体４をシール材の厚みｔに相当する長さ毎に、円筒体４の長手方向と交叉する方向に切断することにより製造してもよい。また、ｅＰＴＦＥ製円筒体の製造は、広幅のｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの巻回による方法に限らず、図４に示すように、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム６を芯材３に螺旋状に巻き上げた（図４（ａ））後、巻き下げる（図４（ｂ））という操作を繰返した後、焼成して、円筒体７（図４（ｃ））を形成してもよい。帯状フィルムの巻き上げ・巻き下げに限らず、芯材３の上下運動によって帯状フィルムを螺旋状に巻くことによって形成してもよい。ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの多孔性故に、巻回の際に巻き込まれた空気が空孔を通じて排出されることになるので、密着性良く巻き付けることができる。
【００２０】
巻回終了後、巻回積層により得られた巻付け体（リング又は円筒体）を、ポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度、具体的には、３２７℃、特に３５０℃以上で、且つ３８０℃、特に３６５℃以下で焼成することが好ましい。空気を巻き込むことなく巻き付けられた巻付け体を焼成すると、ｅＰＴＦＥフィルムは熱処理により若干収縮するため、積層された帯状フィルム同士が密着して重なり合わせ部分がほとんどわからない程度にまで一体化する。一方、３８０℃以下で焼成するのは、空孔が熱溶融により消滅しないようにするためにである。尚、焼成は芯材３が挿通された状態で行なうことが好ましく、焼成後、芯材３を抜き取ればよい。
【００２１】
尚、焼成を行なわない場合、ｅＰＴＦＥフィルム同士の密着積層方法として、接着剤により接着する方法がある。一般にＰＴＦＥは接着性に劣るが、ｅＰＴＦＥフィルムはその繊維質構造故に接着剤が空孔部分に進入できるので、アンカー効果により接着可能となる。また図１に示すリング状シール材はｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを渦状に巻回積層したものであったが、本発明のリング状シール材は同心状に巻回積層したものであってもよく、図３に示す円筒体の作製についても渦状に巻回積層又は同心状に巻回積層のいずれによってもよい。
【００２２】
本発明のリング状シール材は、図２に示す製造方法においてｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの幅ａを変えることにより、あるいは図３に示す製造方法において円筒体４の切断幅ｔを変えることにより、種々の厚みｔのリング状シール材を得ることができる。また、芯材３の外径を変えることにより、種々の内径ｄのリング状シール材を得ることができ、さらにｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの厚み又は巻き数を変えることにより、締付部材の大きさに応じた種々の外径Ｄのシール材を得ることができる。従って、本発明のリング状シール材は、従来の押し出し成形のようなｅＰＴＦＥ特性を維持するためのサイズの制約がないので、種々のサイズのシール材を提供できるが、特に、次のようなサイズのシール材が適している。すなわち、内径（ｄ）は、芯材３の大きさから、１０〜２００ｍｍの範囲で適宜選択することができ、外径（Ｄ）は、芯材３の種類や巻付け体の重量の観点から、１５ｍｍ〜３００ｍｍの範囲で適宜選択することができる。また、厚みｔは、リング状シール材として通常、０．５〜１０ｍｍである。
【００２３】
上記製造方法において、使用される芯材としては、耐熱性があって、容易に変形しないもの、具体的には、鋼、ステンレス製、耐熱製プラスチック（アラミド、ポリイミドなど）製の円柱体又は円筒体が好ましく用いられる。
【００２４】
これらの芯材は、焼成後、ｅＰＴＦＥ円筒体又は芯材が引抜きやすいように、芯材の外周面に離型剤を塗布又は離型シートを被覆して用いることが好ましい。あるいは、芯材自体が離脱し易いものであれば、離型剤又は離型シートの併用は不要となる。芯材自体が離脱し易いものとしては、焼成後分割して取り出せるような分割構造の芯材や、ステンレスメッシュのように表面を粗面化した芯材などが挙げられる。また、図５に示すような、円筒の外周面に多数の小孔８が穿設された芯材であってもよい。このような芯材は、巻回終了後、円筒形芯材の内部９に水又は空気を吹き込んで、芯材と巻付け体との密着性を低下させることができるので、芯材の抜き取り作業が容易になる。
【００２５】
さらにまた、芯材の形状は丸棒体に限定されず、断面楕円状；断面四角状などの断面多角形；など種々の形状の棒状体を用いることができる。芯材の形状に応じて、円環状以外のリング状シール材を製造することができる。図６は、四角型の芯材を用いて製造したリング状シール材を示している。さらに、ｅＰＴＦＥ平帯を螺旋状に巻き上げ及び巻き下げていく製造方法（図４参照）であれば、外径が縮径していくような円錐台状の芯材を用いることもできる。この場合、内径が徐々に拡大しているリング状シール材、すなわち径の異なる締付部材間に使用できるようなリング状シール材が得られる。
【００２６】
本発明のリング状シール材は、以上のようにして製造されるので、ｅＰＴＦＥ材料を無駄なく利用することができる。すなわち、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの巻回積層により製造できるので、従来のシートの打抜きにより製造する方法と比べて、材料廃棄部分がなくて済み経済的である。
【００２７】
また、このようにして製造されたｅＰＴＦＥ製リング状シール材は、ｅＰＴＦＥの特性に起因して軟質であるため、締付面の凹凸に対して馴染み性がよく、弱い締め付けトルクで締付面に対して密着でき、界面洩れを防止できる。そして、本発明のリング状シール材は、巻回積層する帯状フィルムの幅により種々の厚みのリング状シール材を製造できることから、図７のような嵌合型管連結部のシールや図８のようにシャフト部分のシールとしても有用である。図７のような嵌合型管連結部のシール材として用いた場合には、ｅＰＴＦＥの軟質さ故に、受け口側管２０を差し口側管２１に対して強く締め付けることが可能であり、両方の管の締付面２０ａ、２１ａの凹凸に対する馴染み性の高さと相まって、界面洩れを防止できるとともに、ゴム製シール材に比べて耐腐食性に優れているからである。また、図８のように、シャフト２３が挿通しているケーシング２４の外部から内部へのダストの進入防止又は潤滑部から外部への油の飛散を防止する部分のシールについてもＰＴＦＥの優れた摺動性及び防塵性防滴性を発揮できるからである。さらに、図９のように、蓋部材２５のシールにも用いることができる。ｅＰＴＦＥ製リング状シール材は、軟質であるため、螺合部分において強く締め付けることにより、有底円筒部材２６の気密性を達成し得るからである。尚、図７〜９中、２２がリング状シール材である。
次に、本発明の他の実施形態のリング状シール部材を、図１０に基づいて説明する。
【００２８】
このリング状シール材は、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムが巻回積層してなるｅＰＴＦＥ層１１ａと１１ｂとの間に、一層の流体浸透防止材層１２が介設されている。流体浸透防止材層１２は、内周側のｅＰＴＦＥ層１１ａを通過した流体が外周側のｅＰＴＦＥ層１１ｂにまで浸透するのを防止する層で、流体が浸透するような空孔を有しない材料で構成される。流体浸透防止材層１２の構成材料としては、例えば、多孔質でないＰＴＦＥ（以下、「緻密ＰＴＦＥ」という）、ＰＴＦＥ以外の樹脂（ホットメルト系樹脂、熱硬化性樹脂）、シリコーンゴムなどのゴム、金属などが挙げられ、シール材の使用環境（特に、配管を流れる流体の種類）、シール材の製造方法（特に焼成の有無）、付与しようとする特性等に応じて適宜選択できる。例えば、腐食性流体をシールする場合には、耐食性に優れた緻密ＰＴＦＥ製帯状フィルムを用いることが好ましく、高圧性流体の場合、金属製帯状フィルム（金属箔）を用いてもよい。ここで、緻密ＰＴＦＥ製帯状フィルムとしては、焼結ＰＴＦＥで構成される帯状フィルム、ｅＰＴＦＥフィルム帯状フィルムを複数枚重ねあわせた後、ｅＰＴＦＥの空孔を圧潰したもので構成される帯状フィルムなどが挙げられる。ｅＰＴＦＥの空孔を圧潰して製造した緻密ＰＴＦＥで構成される帯状フィルムは、ｅＰＴＦＥの繊維配向を維持しつつ空孔が圧潰されているだけなので、焼結ＰＴＦＥ製帯状フィルムよりも弾性があり、強度的に優れているので、耐食性を要する流体浸透防止材層の構成材料に適している。
【００２９】
流体浸透防止材層１２は、１枚の帯状フィルム又は箔で構成されていてもよいし、複数枚の帯状フィルムが積層一体化されたものであってもよい。要するに、一層の流体浸透防止材層１２を形成する帯状フィルムとして無理なく巻回積層することができる程度の柔軟性を有する程度の厚みであり、且つｅＰＴＦＥ層１１ａ、１１ｂとの密着性を保持できる程度の厚みであればよい。従って、流体浸透防止材層１２の厚みは、流体浸透防止材層の構成材料の種類にもよるが、５μｍ、特に５０μｍ以上で、５００μｍ、特に２００μｍ以下が好ましい。
【００３０】
一方、流体浸透防止材層１２がＰＴＦＥ以外の樹脂で構成される場合には、熱硬化製樹脂をＢ状態にまで硬化したような高粘度液体又はエマルジョン溶液を加熱硬化することによって、あるいはホットメルト系樹脂を冷却により固化することによって、流体浸透防止材層１２を形成してもよい。この場合、流体浸透防止材層１２の厚みは、下記製造方法の観点から、塗布作業が可能な範囲に限られる。
【００３１】
流体浸透防止材層１２の設けられる位置は、図１０に示すようなｅＰＴＦＥ層間に限らず、シール材の最内面又は最外面を形成する位置であってもよい。但し、密着性の観点からは、ｅＰＴＦＥ層間に介設されることが好ましい。
【００３２】
流体浸透防止材層が最内層を構成している場合には、流体がリング状シール材内に浸透することを防止し、最外層を形成している場合には、ｅＰＴＦＥ層を浸透してきた流体がシール材外部に漏れ出るのを防止する。そして、流体浸透防止材層がいずれの位置にあっても、外部から進入してきた流体が配管内へ進入することも防止できる。しかも締付面との接触面の大部分はｅＰＴＦＥで構成されているので、締付面に対する馴染み性は損なわれることがなく、ｅＰＴＦＥ製シール材として界面漏れを十分防止できる。
【００３３】
尚、図１０に示すリング状シール材では、流体浸透防止材層は一層しか介設されていなかったが、本発明のリング状シール材は、複数の流体防止層が介設されていてもよい。図１１は、２層の流体浸透防止材層を介設したシール材を示している。従って、内側から順にｅＰＴＦＥ層１３ａ、流体浸透防止材層１４ａ、ｅＰＴＦＥ層１３ｂ、流体浸透防止材層１４ｂ、ｅＰＴＦＥ層１３ｃが積層された状態となっている。このような構成を有するシール材では、内周側のｅＰＴＦＥ層１３ａを浸透して進入した流体が何らかの内周面側の流体浸透防止材層１４ａを通過した後に、中間のｅＰＴＦＥ層１３ｂに進入したような場合であっても、外周面側の流体浸透防止材層１４ｂがシール材の外部にまで流出することを防止できる。このように、流体浸透防止材層の介設数が多くなるにしたがって、シール性能は向上する。
【００３４】
このような流体浸透防止材層が介設されているリング状シール材は、ｅＰＴＦＥフィルムを所定回数だけ巻回積層する工程（Ａ工程）、流体浸透防止材層を構成する帯状フィルムを巻回積層する工程（Ｂ工程）を適宜組み合わせることにより製造される。
【００３５】
例えば、図１０に示すリング状シール材では、Ａ工程、Ｂ工程、Ａ工程の順番で連続的に行えばよく、図１１に示すリング状シール材では、Ａ工程、Ｂ工程、Ａ工程、Ｂ工程、Ａ工程の順番で連続的に行えばよい。流体浸透防止材層はｅＰＴＦＥ層に比べて密着性に劣るが、流体浸透防止材層をｅＰＴＦＥ層で挟持することにより、接着剤層等を介在させなくても密着できる。従って、流体浸透防止材層が最内層を形成する場合あるいは最外層を形成する場合には、流体浸透防止材層がｅＰＴＦＥ層で挟持されるシール材を作製した後、流体浸透防止材層が最内層を形成する場合には最内層のｅＰＴＦＥ層を剥離、あるいは流体浸透防止材層が最外層を形成する場合には最外層のｅＰＴＦＥ層を剥離することにより作製してもよい。
【００３６】
また、流体浸透防止材層が緻密ポリテトラフルオロエチレンで構成されたリング状シール材を製造する場合、▲１▼巻回積層に用いられるｅＰＴＦＥ性帯状フィルムとは別個のｅＰＴＦＥフィルムを複数枚重ねた後、空孔を圧潰することにより作製した緻密ポリテトラフルオロエチレン製帯状フィルムを上記Ｂ工程で用いる、あるいは、▲２▼渦状に巻回積層しているｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの流体浸透防止材層に該当する部分に亘って、当該ｅＰＴＦＥ帯状フィルムの空孔を圧潰することによりｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの一部を緻密ポリテトラフルオロエチレンに変えて巻回積層することにより製造できる。▲１▼の場合、流体浸透防止材層を介設する毎に、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの巻回積層工程（Ａ工程）を一旦停止して、流体浸透防止材層を構成する緻密ポリテトラフルオロエチレン製帯状フィルムを巻回積層する工程（Ｂ工程）に切り替える必要があるが、▲２▼の製造方法によれば、巻き始めから巻き終わりまで１工程で行なうことができる。
【００３７】
いずれの製造方法においても、巻回積層工程終了後に、ｅＰＴＦＥの融点、具体的には３２７℃、特に３５０℃以上で、３８０℃、特に３６５℃以下で焼成することが好ましい。ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムは焼成により縮小するので、焼成によりｅＰＴＦＥ製帯状フィルム同士及びｅＰＴＦＥ製帯状フィルムと流体浸透防止材層との密着性を高めることができる。
【００３８】
一方、流体浸透防止材層が、高粘度液体ないし溶液の硬化又はホットメルト系樹脂の冷却固化により形成される場合、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの巻回積層工程を行う際に、予め流体浸透防止材層を構成する材料を塗付又はラミネートしたｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを巻回積層すればよい。流体浸透防止材層が介設される位置に相当するｅＰＴＦＥ製帯状フィルムの位置に、流体浸透防止材層の構成材料をコーター等で塗付するようにしておけば、連続巻回工程の中で、流体浸透防止材層を形成するための樹脂コーティング作業を適宜行って、適宜位置に流体浸透防止材層を介設したリング状シール材を製造することができる。尚、流体浸透防止材層の構成材料の観点から高温での焼成ができない場合、ｅＰＴＦＥフィルムの密着性は接着剤によることが通常である。接着剤によりｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを密着積層する場合、予めｅＰＴＦＥ製帯状フィルムに接着剤を塗布したものを積層巻回することが好ましい。
【００３９】
以上のような流体浸透防止材層を有するリング状シール材の製造方法において、流体浸透防止材層を有しないリング状シール材の製造方法の場合と同様に、シール材の厚みｔに相当する幅を有する帯状フィルムを用いて流体浸透防止材入りリング状シール材を直接製造してもよいし、広幅の帯状フィルムを用いて、流体浸透防止材層を有する円筒体を形成し、該円筒体をシール材の厚み（ｔ）毎に、該円筒体の長手方向と交叉する方向に切断することにより製造してもよい（図３参照）。また、流体浸透防止材層を有する円筒体は、帯状フィルムを螺旋状に巻回積層することにより作製してもよい（図４参照）。作製した円筒体は、直接リング状シール材を製造する方法と同様の理由から、同様の条件で焼成した後、切断することが好ましい。
【００４０】
以上のような製造方法によれば、流体浸透防止材層を有するにも拘わらず、巻回という簡易な工程の連続で製造できる。よって、巻きはじめから巻き終わりまで自動化することができ、ｅＰＴＦＥシール材本体をＰＴＦＥ外被材で被覆したり、ｅＰＴＦＥリング状シール材の内周面を溶融して溶融固化層を製造する方法と比べて、同等以上のシール性能を有するリング状シール材を製造できる。もちろん、帯状フィルムの巻回積層により製造する方法は、シートの打抜きによる従来の製造方法に比べて材料を有効利用できて経済的であるという先に述べた効果も有する。
【００４１】
【実施例】
以下に、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
実施例１；
乳化重合により得られたポリテトラフルオロエチレンの粉末（ファインパウダー）１００重量部に、ソルベントナフサ２２重量部を混合してなるペースト樹脂をフィルム状にし、このフィルム状のペースト成形体をソルベントナフサの沸点以上に加熱してソルベントナフサを蒸発除去した後、ポリテトラフルオロエチレンの融点以下の温度で毎秒１０％以上の速度で二軸延伸して、厚み６０μｍ、空孔率８０％のｅＰＴＦＥフィルムを作製した。
【００４２】
一方、直径３１ｍｍで長さ４００ｍｍの鋼製の中実棒に、離型材としてステンレスメッシュを巻き付けた芯材を準備した。離型材は、巻き付け端が粘着テープで仮止めされている。
【００４３】
この芯材に、上記で作製したフィルムを渦状に巻回積層した。７０回巻き回した後、フィルム端をカッターでカットし、ｅＰＴＦＥフィルムのカット端が捲れないように巻付け体に撫で付けた。ｅＰＴＦＥフィルムの巻回積層が終了して得られた巻付け体をテーブル上でローリングしながら加圧することにより、フィルム同士の圧着を促進した。このような圧着処理後、巻付け体をオーブンにいれて、３５３℃で７５分間焼成した。焼成後、オーブンから巻付け体を取り出して、水槽に浸漬することにより冷却した。室温にまで冷却した後、芯材を引抜いて、ｅＰＴＦＥ層が焼成一体化した円筒体を得、該円筒体の長手方向と交叉する方向にスライサーで１．５ｍｍ幅にカットすることにより、リング状シール材を得た。得られたシール材の内径は３１ｍｍ、外径は３４．５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ、密度は１．１ｇ／ｃｍ3 であり、焼成により収縮したことがわかる。一方、作製したリング状シール材において巻き取り終了部分から帯状フィルムを剥ぎ取ることが可能であり、ｅＰＴＦＥフィルムが溶融一体化されていないことが確認された。
【００４４】
実施例２、３；
実施例１で作製したｅＰＴＦＥフィルムを用いて、芯材の離型材の種類、巻き数、焼成時間、圧着処理の有無を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして、リング状シール材を作製した。作成したリング状シール材の外径、密度は表１に示す通りであり、いずれも焼成により収縮したことがわかる。
【００４５】
実施例４；
実施例１で調製したペースト状のＰＴＦＥ樹脂から、１軸延伸ｅＰＴＦＥフィルム（厚み１２５μｍ）を作製した。このフィルムを用いて、表１の条件下で、実施例１と同様にして、リング状シール材を作製した。
【００４６】
【表１】
0004033521.tif 000002
【００４７】
実施例５；
乳化重合で得られたポリテトラフルオロエチレンの粉末（ファインパウダー）１００重量部に、ソルベントナフサ２２重量部を混合してなるペースト樹脂をフィルム状にし、このフィルム状のペースト成形体をソルベントナフサの沸点以上に加熱してソルベントナフサを蒸発除去した後、ポリテトラフルオロエチレンの融点以下の温度で毎秒１０％以上の速度で二軸延伸して、厚み６０μｍ、空孔率８０％のｅＰＴＦＥフィルムを作製した。
【００４８】
一方、直径３１ｍｍで長さ４００ｍｍの鉄製の中実棒に、離型材としてステンレスメッシュを巻き付けた芯材を準備した。離型材は、巻き付け端を粘着テープで仮止めされている。
【００４９】
この芯材に、上記で作製したフィルムを巻回積層した。５０回巻き回した後、フィルム端をカッターでカットし、ｅＰＴＦＥフィルムのカット端が捲れないように巻き付け体に撫で付けた。次に、ｅＰＴＦＥフィルムを９枚重ねあわせた後、圧力をかけて空孔を圧潰してなる緻密ＰＴＦＥ製帯状フィルムを１回巻き付けた。その後、再度、ｅＰＴＦＥフィルムを５０回巻き付けた後、フィルムをカッターでカットし、捲れないように端部をロールに撫で付けた。このようにして得られた巻付け体をテーブル上でローリングしながら加圧することにより、フィルム同士の圧着を促進した。このような圧着処理後、巻付け体をオーブンにいれて、３５３℃で７５分間焼成した。焼成後、オーブンから巻付け体を取り出して、水槽に浸漬することにより冷却した。室温にまで冷却した後、芯材を引抜いて、ｅＰＴＦＥ層が焼成一体化した流体浸透防止材層入り円筒体を得、該円筒体の長手方向と交叉する方向にスライサーで１．５ｍｍ幅にカットすることにより、内径３１ｍｍ、外径３７ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのリング状シール材を得た。得られたシール材の密度は、１．１ｇ／ｃｍ3 であった。
【００５０】
比較例１；
実施例５で調製したペースト状樹脂を用いて、空孔率が８２％で厚み５５μｍの２軸ｅＰＴＦＥフィルムを得た。このフィルムを４０枚積層した後、３６５℃で焼成することにより一体化して、空孔率７３％、厚み１．５ｍｍのｅＰＴＦＥシートを得た。このシートを打ち抜いて、内径×外径×厚みが３１ｍｍ×３７ｍｍ×１．５ｍｍのリング状シール材を得た。
【００５１】
比較例２；
厚さ１．５ｍｍの市販の焼結ポリテトラフルオロエチレンシートを型で打ち抜いて、内径×外径×厚みが３１ｍｍ×３７ｍｍ×１．５ｍｍの焼結ＰＴＦＥ製リング状シール材を製造した。
【００５２】
〔評価〕
実施例５及び比較例１、２で作製したリング状シール材について、面粗さが８Ｓの締付面及び１００Ｓの締付面を有する各締付部材を用いて、下記評価方法に基づいて締付圧とリーク量との関係を調べた。
【００５３】
図１２（ａ）に示すように有底円筒体１７の上面開口部に、作成したリング状シール材１６をセットし、上面開口部を蓋体１８で覆った。蓋をした状態（図１２（ｂ））で、圧縮エアーを吹き込むことにより、容器１７内の内圧５ａｔｍとした。締付け圧を徐々に上げていき、５０ｋｇｆ／ｃｍ2 、及び１００ｋｇｆ／ｃｍ2 でのリーク量を測定した。ここで、締付け圧の調節は蓋体１８にかける荷重により行った。例えば、５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の締付け圧は１６０ｋｇｆの荷重を負荷することにより、１００ｋｇｆ／ｃｍ2 の締付け圧は３２０ｋｇｆの荷重を負荷することにより行った。リーク量は、コックを閉じてからｔ秒後の容器１２の内圧をゲージで読み取り、内圧の減少分をＰ（単位；ａｔｍ）として、Ｐ×５０／ｔ（単位；ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ）で求められる。ここで、式中の５０は、エアーを封じ込めている部分の容積（ｃｃ）である。
結果を表２に示す。
【００５４】
【表２】
0004033521.tif 000003
【００５５】
粗面（１００ｓ）な締付面に対しては、主に界面洩れが問題となる。焼結ＰＴＦＥ製シール材（比較例２）は界面漏れが多いために、締付力が小さいときには（５０ｋｇ／ｃｍ2 ）、測定不能となった。一方、ｅＰＴＦＥ製シール材（実施例５、比較例１）は、粗面に対して馴染み性がよく界面洩れを防止できることから、締付力が５０ｋｇ／ｃｍ2 、１００ｋｇ／ｃｍ2 いずれの場合についても、焼結ＰＴＦＥ製シール材よりもシール性が優れていた。また、実施例５のシール材は、打抜き製造方法によるｅＰＴＦＥ製シール材（比較例１）よりもシール性が優れていた。
【００５６】
一方、平滑（８ｓ）な締付面に対しては界面漏れは問題となりにくいので、焼結ＰＴＦＥ製シール材（比較例２）のシール性が向上しているのに対し、流体浸透防止材層がないｅＰＴＦＥシート製シール材（比較例１）では、ほとんど変化なかった。しかし、流体浸透防止材層を有するｅＰＴＦＥ製シール材（実施例５）では平滑面の方が粗面に対する場合よりもシール性が向上し、締付圧１００ｋｇ／ｃｍ2 では、リークがほとんどないため測定できなかった。従って、流体浸透防止材層が浸透漏れに対して有効にシール性を発揮できることがわかった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明のリング状シール材は、ｅＰＴＦＥ製帯状フィルムを巻回積層して製造されるので、種々のサイズを有するリング状シール材を、材料の無駄なく製造できる。そしてｅＰＴＦＥの特性に起因して、軟質でしかも耐腐食性に優れているので、広範なシール用途に利用できる。
【００５８】
また、流体浸透防止材層を有するリング状シール材では、ｅＰＴＦＥの特性から、粗面な締付面であっても密着して界面漏れを防止することができ、流体浸透防止材層が浸透洩れを防止できるので、優れたシール特性を発揮できる。
【００５９】
さらに、本発明の流体浸透防止材を有するリング状のシール材の製造方法によれば、流体浸透防止材層を有するにも拘わらず、巻回積層という自動化が容易な操作だけで、種々のサイズのシール材を材料の無駄なく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリング状シール材の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示すリング状シール材の製造方法を説明するための図である。
【図３】図１に示すリング状シール材の他の製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示すリング状シール材の他の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明のリング状シール材の製造に用いられる芯材の一実施例を示す図である。
【図６】本発明のリング状シール材の他の実施形態の構成を示す図である。
【図７】リング状シール材の用途を説明するための図である。
【図８】リング状シール材の用途を説明するための図である。
【図９】リング状シール材の用途を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る流体浸透防止材層入りリング状シール材の一実施形態の構成を示す図である。
【図１１】本発明に係る流体浸透防止材層入りリング状シール材の他の実施形態の構成を示す図である。
【図１２】締付圧とリーク量との関係の測定方法を説明するための図である。
【図１３】従来のリング状シール材の問題点を説明するための図である。
【図１４】従来のリング状シール材の構成を示す図である。
【図１５】従来のリング状シール材の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム
２    ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム
３    芯材
６    ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム
１１ａ、１１ｂ  ｅＰＴＦＥ製帯状フィルム
１２  流体浸透防止材層
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  ｅＰＴＦＥ層
１４ａ、１４ｂ  流体浸透防止材層
２２  リング状シール材
【図１】
0004033521.tif 000004
【図２】
0004033521.tif 000005
【図３】
0004033521.tif 000006
【図４】
0004033521.tif 000007
【図５】
0004033521.tif 000008
【図６】
0004033521.tif 000009
【図７】
0004033521.tif 000010
【図８】
0004033521.tif 000011
【図９】
0004033521.tif 000012
【図１０】
0004033521.tif 000013
【図１１】
0004033521.tif 000014
【図１２】
0004033521.tif 000015
【図１３】
0004033521.tif 000016
【図１４】
0004033521.tif 000017
【図１５】
0004033521.tif 000018