(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、その表面に膨張黒鉛製テープを配置した後、これを圧縮ロールで四方から加圧成形して断面略四角形の紐状とすることを特徴とする紐状グランドパッキンの製造方法。
【請求項２】
膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、その表面に膨張黒鉛製テープを配置した後、これを圧縮ロールで四方から加圧成形して断面略四角形の紐状としたものを、リング状に加圧成形加工してなることを特徴とするリング状グランドパッキン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ等の機器のスタフィンボックス内に装填し、バルブステムからの流体の漏れを防止する等の用途に使用されるグランドパッキンの改良とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バルブステムあるいは回転軸（以下、軸と称する）からの漏れを防止するために使用するパッキンとしては、石綿繊維やカーボン繊維等の耐熱繊維を八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組し、潤滑剤などを含浸させるか表面処理を行うかした、いわゆる編組パッキンが多く使用されていた。かかる編組パッキンは、耐熱性・耐薬品性・耐摩耗性等が優れているために現在でも広く使用されているが、近時、環境問題に対する意識の高まり等から微少な漏れも問題とされるようになり、シール性の高い膨張黒鉛を主原料として用いるパッキン（以下、膨張黒鉛系パッキンと称する）が使用されるようになってきた。
【０００３】
前記膨張黒鉛系パッキンには種々のタイプがあるが、最も一般的なものは、テープモールド式といわれ、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材を成形用金型内に渦巻き状または同心円状に配置した後、これを縦方向に加圧成形して得られたリング状グランドパッキンである。ところが、このタイプのパッキンはあらかじめ用いる軸径に合わせて個々にリング状に成形する必要があるために汎用性に乏しく、軸径の異なるものに使用することができなかった。また膨張黒鉛は脆い性質を有するために曲げやひねり、また引張り等により簡単に亀裂や破断などを起こしてしまうことから、一度装着したものを交換のために取り出す作業が極めて困難であった。
【０００４】
また、別の構造の膨張黒鉛系パッキンとしては、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材にテープ状の金網を一緒に渦巻き状に巻き込み加圧成形したタイプや、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材を積層した後、周囲を金属線で被覆したタイプ等、パッキンの取り出し性や補強性を高めたものもあるが、何れも様々な軸径に対応できる汎用性を持ったものではなかった。
【０００５】
そこで、さらに別の構造の膨張黒鉛系パッキンとしては、膨張黒鉛製シートを所定の幅にスリットして得たテープ状素材の周囲を金属線で袋編みにするなどの方法で膨張黒鉛と金属とを複合させた編み糸を作り、これを八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組して紐状体を構成することで、様々な軸径に合わせて所定の長さに切断して使用できるようなタイプが考案された。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この膨張黒鉛製の紐状体では、膨張黒鉛製シートをスリットして得たテープ状素材の周囲を金属線で袋編みするなどの方法で膨張黒鉛と金属とを複合させた編み糸を作り、これを八編み、袋編みあるいは格子編み等に編組して構成しているため、膨張黒鉛製編み糸間に隙間が形成され、かつ表面に金属線が数多く露出した構造となっている。このため、この紐状体から得られた膨張黒鉛系パッキンをバルブ等の機器のスタフィンボックスに装着すると、図６に示すように膨張黒鉛製編み糸間に形成された隙間から流体ｆの浸透漏れが発生するという欠点があり、かつ表面に露出した金属線が軸に接触するため、軸鳴きと呼ばれる金属音の発生や摺動荷重の増加、さらには軸を傷つけるという問題が発生する場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、膨張黒鉛製編み糸を複数本編組して得られる膨張黒鉛系パッキンの隙間からの浸透漏れを有効に防止でき、しかも製造が容易で安価に製造できる膨張黒鉛系パッキンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の紐状グランドパッキンの製造方法は、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、その表面に膨張黒鉛製テープおよび／または膨張黒鉛粒子を配置した後、これを圧縮ロールで四方から加圧成形して断面略四角形の紐状とすることを要旨としている。
【００１０】
請求項２の発明のリング状グランドパッキンは、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組し、その表面に膨張黒鉛製テープおよび／または膨張黒鉛粒子を配置した後、これを圧縮ロールで四方から加圧成形して断面略四角形の紐状としたものを、リング状に加圧成形加工したことを要旨としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態としては、例えば図５（a ）に示すように、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸１を複数本用いて編組し、その表面に膨張黒鉛製テープ２を配置し、これを図５（b ）に示す四点構成（上下Ｒ1 ，Ｒ2 、左右Ｒ3 ，Ｒ4 ）の圧縮ロールに矢印の方向に通して四方から加圧し、断面略四角形に形成された、図１および図２（３は中芯材料）それぞれに示すような紐状グランドパッキンＡである。
【００１２】
また、図１および図２の紐状グランドパッキンを所定の長さに切断し、図１のものを加圧成形用金型でリング状に成形した図３、また図２のものを同様に成形した図４、それぞれに示すようなリング状グランドパッキンＢである。
【００１３】
なお、図５（a ）編み糸編組体の表面に配置する膨張黒鉛として、図５（a ）の膨張黒鉛製テープ２に代えて、シート化される以前の膨張黒鉛粒子、すなわち天然黒鉛・キッシュ黒鉛・熱分解黒鉛など高度に結晶構造が発達した黒鉛を濃硫酸と硝酸との混酸または濃硫酸と過マンガン酸カリウムとの混液など強酸化性の処理液で酸処理して黒鉛層間化合物を生成させ、これを水洗してから急激に加熱して黒鉛結晶のＣ軸方向に膨張処理をして得られた膨張黒鉛粒子を用いても同様の効果が得られる。
【００１４】
なおまた、本発明の紐状グランドパッキンでは、使用目的に応じては、表面に膨張黒鉛を一体化する前または後に、通常パッキンに用いられるタービン油等の鉱油系潤滑剤、シリコーンオイル、フッ素オイル、パラフィンワックス等の潤滑剤や二硫化モリブデン、窒化ホウ素等の固体潤滑剤を処理しても差し支えない。
【００１５】
【作用】
本発明者らは、膨張黒鉛製テープの周囲を補強繊維で被覆した編み糸を複数本用いて編組した紐状グランドパッキンの膨張黒鉛製編み糸間に形成される隙間を減らすために鋭意検討を行い、まずはじめに紐状グランドパッキンの表面に有機系高分子材料を接着剤として黒鉛粉末を付着させた。
【００１６】
ところが、このようなグランドパッキンでは比較的温度の低い使用条件では効果が発揮されるが、300 ℃を超えるような使用条件下においては有機系高分子材料が熱により焼失し、目止め効果が減少するのに加え、付着していた黒鉛粉末が軸の摺動によりはがれてしまい、十分なシール性を維持することができなかった。
【００１７】
そこで本発明者らは、さらに鋭意検討を行った結果、まず紐状グランドパッキンの表面に膨張黒鉛製テープを配置した後、これを四点構成の圧縮ロールで四方から加圧成形したところ、紐状グランドパッキンの表面に膨張黒鉛製テープが強固に一体化されることが判った。そして、得られた紐状グランドパッキンをバルブのスタフィンボックスに装着したところ、隙間からの漏れがほとんどなくなり、かつ軸鳴きがなく、摺動抵抗が比較的小さい膨張黒鉛系パッキンを得ることができた。また、試験後パッキンを取り出してみたところ、その作業性に何ら問題はなかった。
【００１８】
【発明の実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００１９】
実施例１
厚さ0.6 ｍｍの膨張黒鉛製テープを5.2 ｍｍ幅にスリットしたテープの周囲を線径0.08ｍｍのステンレス線で袋編みしたものを編み糸１とし、この編み糸１を16本用いて、棒状の中芯材３の外周を袋編みし、その周囲に厚さ0.38ｍｍの膨張黒鉛製シートを16ｍｍ幅にスリットした膨張黒鉛製テープ２を図５（a ）に示すように2 枚沿わせて、図５（b ）に示す圧縮ロールに通して断面8 ｍｍ角の紐状グランドパッキンＡを形成し、この紐状グランドパッキンＡを所定の寸法で切断して加圧成形加工することでリング状（内径26ｍｍ、外径42ｍｍ、高さ8 ｍｍ）のグランドパッキンＢを得た。
【００２０】
比較例１
厚さ0.6 ｍｍの膨張黒鉛製テープを5.2 ｍｍ幅にスリットしたテープの周囲を線径0.08ｍｍのステンレス線で袋編みしたものを編み糸１とし、この編み糸１を16本用いて、棒状の中芯材３の外周を袋編みし、この表面に有機溶剤で溶かしたゴムと黒鉛を混合した液を塗布し、乾燥後この紐状体を所定の寸法で切断して加圧成形加工することでリング状（内径26ｍｍ、外径42ｍｍ、高さ8 ｍｍ）のパッキンを得た。
【００２１】
上記実施例１および比較例１のリング状パッキンＰを図７に示す出願人規格の試験機４（ステム径26ｍｍ、スタフィンボックス内径42ｍｍ、スタフィンボックス深さ150 ｍｍ）にそれぞれ7 リング装着して面圧300 ｋｇｆ／ｃｍ2 で締め付け、この試験機４を常温にて7 日間、さらに400 ℃で16時間加熱した後、常温まで放冷するサイクルを7 日間行い、21ｋｇ／ｃｍ2 Ｇのヘリウムガスを負荷したときの漏洩量を測定した。常温時および加熱サイクル時における7 日間の平均の漏洩量を表１に示す。
【００２２】
なお、図７において、５は軸、６はパッキン押さえ、７は締め付けボルト、８はランタンリング、９はガス加圧口、１０はガス出口である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１に示す如く、本発明による実施例１で得られた膨張黒鉛系パッキンは、比較例１の膨張黒鉛系パッキンに比べて常温時および加熱後の漏れが少ないことが確認された。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による膨張黒鉛系パッキンは、従来の膨張黒鉛系パッキンと比較して、表面に膨張黒鉛を強固に一体化したことにより膨張黒鉛製編み糸間の隙間から生じる微少な漏れがなく、極めて良好なシール性を保持していることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紐状グランドパッキンの実施例の断面斜視図である。
【図２】本発明の紐状グランドパッキンの別の実施例の断面斜視図である。
【図３】本発明のリング状グランドパッキンの実施例の断面斜視図である。
【図４】本発明のリング状グランドパッキンの別の実施例の断面斜視図である。
【図５】図５（a ），（b ）は、本発明の紐状グランドパッキンの製造方法の工程を示す概略図である。
【図６】従来の紐状グランドパッキンの断面斜視図である。
【図７】試験機の断面図である。
【符号の説明】
１  膨張黒鉛製編み糸
２  膨張黒鉛製テープ
３  中芯材料
Ａ  紐状グランドパッキン
Ｂ  リング状グランドパッキン
ｆ  流体
Ｐ  供試用グランドパッキン
Ｈ  ヘリウムガス
４  試験機本体
５  軸
６  パッキン押さえ
７  締付けボルト
８  ランタンリング
９  ガス加圧口
１０  ガス出口
【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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