JP2530534B2

JP2530534B2 - パッキンおよびその製造法

Info

Publication number: JP2530534B2
Application number: JP3276775A
Authority: JP
Inventors: 千太郎吉本; 信三郎鈴木; 浩史高田; 晃則大脇
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH05106741A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブやポンプ等の流
体機器の軸封用に適したパッキンに係るもので、特に可
撓性黒鉛シートを用いて構成するパッキンおよびその製
造法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の軸封用パッキンとして、
５mm幅以下に切断した可撓性黒鉛シートを複数枚重ね合
わせ、その表面を繊維でニット編み、または袋編み被覆
して編み糸となし、その編み糸を複数本集束して、ひね
り加工または編組して成るグランドパッキンが特開昭６
３−１８６３号公報に開示されている。このパッキンは
その構成により、下記効果が得られるものとされてい
る。

【０００３】１）可撓性黒鉛シートに、５mm幅以下に切
断したものを用いることで、圧縮率および許容ひねり回
数が飛躍的に増大する。２）前記シートを複数枚重ね合わせることで、引張り強
さが大きくなり、靱性が大幅に向上する。３）したがって前記シート複数枚を繊維材で被覆したも
ので、容易に、かつ確実に紐状体を形成させることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記グ
ランドパッキンには下記欠点がある。１）複数枚重ね合わせた黒鉛シートを繊維材で被覆する
ときに、黒鉛特有の低摩擦性のためにシートに曲げ等の
作用が働くと、シート同士の長手方向へのづれが起こり
易い。このづれた部分がこぶ状に盛り上がり、いわゆる
結節という突起物を作り、これを編み糸とした編組体の
シール性低下を招き易い。２）複数枚重ね合わせた黒鉛シートは硬直性を増すの
で、いわゆる曲げ半径が大きくなり、これを編み糸とし
た編組体も硬直となり、（１）柔軟性が低下し、スタフィングボックスへの装填
が困難となる。（２）圧縮率が小さくなって、軸へのなじみ性が低下す
る。（３）シールに必要な締付け圧が大きくなり、軸との摩
擦力が大きくなるためにスタフィングボックス構造の大
型化（ボルト強度を上げるために必然的になる）および
自動弁等に使用する場合にアクチュエータ（駆動装置）
の大型化が必要になる。（４）使用後のパッキンの応力硬化により、パッキン工
具の刺さりが悪くなって、パッキン取出し時間が長くな
る。（５）可撓性黒鉛シートは極めて靱性が低いために５mm
幅以下の切断シートの製造歩留まりが低い。そのため製
品コストが高くなる。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、可撓性黒鉛シートを繊維材で
袋編みやニット編み被覆して成る編み糸を使用する従来
のグランドパッキンの欠点を全面的に解消するためにな
されたものであって、特に上記構成の編み糸をパッキン
素材として単独に使用することを可能とし、さらにグラ
ンドパッキンとしては、適当な柔軟性と圧縮性をそな
え、スタフィングボックスの装填性が良くなり、低締付
け圧でなじみ性、シール性が良好で、使用後のパッキン
工具による取出し作業性も良好なパッキンを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明による
パッキン素材は、幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート単層
と、この黒鉛シートに被覆させた繊維材よりなる編み袋
体とを共に長手方向に延伸することにより、前記編み袋
体が長さ方向に伸び、幅方向に縮んで細く絞り込まれ、
黒鉛シートが編み袋体の形状変化に追随して幅方向にま
るめこまれてカール状に塑性変形されるとともに、その
幅方向両縁部が編み袋体の編目から鋸歯状に突出されて
いることを要旨としている。本願の第２の発明によるパ
ッキン素材の製造法は、幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シー
ト単層を繊維材で袋状に編み込み被覆して編み袋体を形
成する工程と、前記黒鉛シートと編み袋体とを共に長手
方向に延伸し、その延伸により前記編み袋体を長さ方向
に伸び、幅方向に縮むように細く絞り込み、黒鉛シート
を編み袋体の形状変化に追随して幅方向にまるめこまれ
るようにカール状に塑性変形させるとともに、その幅方
向両縁部を編み袋体の編目から鋸歯状に突出させる延伸
工程とより成ることを要旨としている。本願の第３の発
明によるパッキンは、幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート
単層と、この黒鉛シートに被覆させた繊維材よりなる編
み袋体とを共に長手方向に延伸することにより、前記編
み袋体が長さ方向に伸び、幅方向に縮んで細く絞り込ま
れ、黒鉛シートが編み袋体の形状変化に追随して幅方向
にまるめこまれてカール状に塑性変形されるとともに、
その幅方向両縁部が編み袋体の編目から鋸歯状に突出さ
れて成るものが編み糸に用いられ、この編み糸複数本が
中芯なしに、または中芯入りで紐状に編組またはひねり
加工されていることを要旨としている。本願の第４の発
明によるパッキンの製造法は、幅６ｍｍ以上の可撓性黒
鉛シート単層を繊維材で袋状に編み込み被覆して編み袋
体を形成する工程と、前記黒鉛シートと編み袋体とを共
に長手方向に延伸し、その延伸により前記編み袋体を長
さ方向に伸び、幅方向に縮むように細く絞り込み黒鉛シ
ートを編み袋体の形状変化に追随して幅方向にまるめこ
まれるようにカール状に塑性変形させるとともに、その
幅方向両縁部を編み袋体の編目から鋸歯状に突出させて
編み糸とする延伸工程と、前記輻み糸複数本を中芯なし
に、または中芯入りで紐状に輻組またはひねり加工する
工程とより成ることを要旨としている。

【０００７】

【作用】前記構成の編み糸は、延伸による黒鉛シートの
塑性変形により、それ自体の柔軟性が高められ、かつ黒
鉛シートの一部が編み袋体の編目から鋸歯状に突出する
ことで、黒鉛シートと編み袋体は固く結合される。ま
た、前記編み糸で紐状に編組またはひねり加工された編
組パッキンにあっては、編み袋体の編目から突出する鋸
歯状の突出部分が、編組またはひねり加工時に編み糸に
作用する引張り力や捩り力により、ウロコ状に塑性変形
し、繊維の内外が黒鉛でほぼ完全に被覆されるようにな
る。

【０００８】

【実施例】図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）に、本発明の編組パッキンの製作工程を
示す。図１（ａ）において、Ａは軸封止用パッキン素材
を形成する編み糸であり、１は可撓性黒鉛テープ、２は
黒鉛テープを繊維材で袋状に編み込み被覆した編み袋体
である。黒鉛テープ１は、６mm幅以上に切断され、その
幅方向両端が１mm以上で互いに重ならないように折り返
された単層シートで、１ａはその折り返し部である。こ
の折り返し部があると積層作用が生じ、引張り強さと靱
性を高める効果がある。しかし、図２に示すように、折
り返し部のない黒鉛テープを使用した編み糸であっても
よい。

【０００９】図１（ｂ）は、前記編み糸Ａを、黒鉛テー
プ１と編み袋体２と共にその長手方向に引張り力を加え
て延伸させた状態を示す平面図、図１（ｃ）は部分拡大
平面図、図１（ｄ）はその（Ｘ−Ｘ）線の断面図であ
る。延伸の引張り力は１〜６kgfで編み糸の伸び８〜１
２％、好ましくは引張り力２〜３kgfで伸び１０〜１１
％である。引張り力１kgf未満で８〜１２％伸びる編み
袋体付き黒鉛テープでは、通常のブレーダにかけたとき
切れてしまうので、編み糸に使えない。また、引張り力
が６kgfを越えてから８〜１２％伸びる編み袋体付き黒
鉛テープでは、引張り力を加えると編み袋体内の黒鉛テ
ープが破断し、編み袋体のみの部分が生じ、シール性能
の大幅な低下を招くので、引張り力は上述した範囲が適
当である。

【００１０】上記編み糸Ａを形成している黒鉛テープ１
と編み袋体２とを共に長手方向に延伸すると、編み袋体
２は長さ方向に伸び、幅方向に縮んで幅方向に細く絞り
込まれる。その際、黒鉛シートは引張っても殆んど伸び
ないので、細く絞り込まれた編み袋体の形状変化に追随
して幅方向にまるめこまれてカール状に塑性変形され、
かつ黒鉛テープの幅方向縁部が編み袋体２の編目から外
に鋸歯状に突出する。１ｂは鋸歯状突出部であり、この
突出部１ｂの形成により、黒鉛テープと編み袋体とは固
く結合すると共に編み糸自体の柔軟性が増大する。編み
糸Ａを延伸する方法としては、通常の編み機により黒鉛
テーブを繊維で袋編み被覆にしてからボビンに巻き取る
際、その途中に別に設けた駆動送りロールに編み糸Ａを
通して延伸する方法が適用されるが、この方法に制限さ
れるものではない。

【００１１】図１（ｅ）に、前記構成による編み糸Ａを
複数本用いて紐状に編組したグランドパッキン３を示
す。この編組時、前記編み袋体２の編目から突出してい
る黒鉛鋸歯状突出部１ｂは、編組時に編み糸に作用する
引張り力と捩り力とによりウロコ状に塑性変形し、繊維
の内外はウロコ状黒鉛でほぼ完全に被覆される。図１
（ｆ）に、パッキン表面のウロコ状黒鉛部分を符号１ｃ
で示す。

【００１２】図３に、前記構成による編み糸Ａを複数本
集束し、ひねり加工にて紐状に形成したグランドパッキ
ン４を示す。

【００１３】図４に、可撓性黒鉛粉末、黒鉛粉末および
ゴム材にトルエンを加えて得た混練物を棒状に押出し成
形した棒状物５を中芯として前記構成の編み糸Ａで袋編
みに被覆した紐状のグランドパッキン６を示す。

【００１４】次に、本発明の具体的実施例を下記に示
す。実施例（１）呼称寸法で幅７．０mm、厚さ０．３８１mm（±０．００
５mm）、密度１．１４４g/cm³（±０．０４３g/cm³）、
１ｍ長さ当りの実測質量２．９ｇの米国ユニオン・カー
バイト社製の可撓性黒鉛（商品名「ＧＲＡＦＯＩＬ」）
のテープを単層として用い、これを袋編み機に送り、表
面を市販の線径０．１mm、ＳＵＳ３１６金属線により、
編み糸１本取り、ハンドル速度１３５r.p.m、ギヤー数
上４０、下５０、オモリ２２．５ｇで、シート幅方向の
両端がピッチ約５mmおきに約１mm折り返されるようにし
て、１６打袋編みし、１ｍ長さ当りの質量４．４ｇの編
み糸を得た。袋編み機より送り出された上記編み糸を送
り駆動ローラで引張り力３kgfで延伸した。その延伸に
より、編み袋体は細く絞り込まれ、黒鉛テープは幅方向
にカール状に塑性変形されると共にその幅方向両縁部が
編み袋体の編目（一辺約２mm）から１mm以上のピッチで
鋸歯状に突出され、その突出部により黒鉛テープと金属
線が結合した編み糸となった次に上記延伸編み糸を８
本、ギヤー数上３０、下４０、オモリ６４０ｇで８打角
編みした。

【００１５】次に前記８打角編み体を編み糸１６本、ギ
ヤー数上４０、下７０、オモリ６００ｇで１６打丸編み
した。このあと、前記丸編み体を重量％でゴム：黒鉛：
トルエン＝６：９４：１５０の混合溶液中に数秒間浸漬
してから２４時間風乾し、溶剤を揮散させた。次に前記
風乾した紐状編組体を４点ロール掛けし、タテ９．５m
m、ヨコ９．５mm、密度１．３ｇ／cm³の断面正方形の紐
状グランドパッキンを得た。

【００１６】実施例（２）重量％で可撓性黒鉛：黒鉛：ゴム：トルエン＝７０：２
０：１０：１９の混練物を、市販のスクリュー型エキス
トルーダに入れ、装入部分の断面積とノズル部分の断面
積の比が１５０：１、ノズル直径７．４mmで押出し、そ
の押出し物２４時間以上風乾し、太さ７．３mm、密度
０．７ｇ／cm³の棒状物を得た。

【００１７】次に上記棒状物の外周を、実施例（１）の
編み糸１６本、ギヤー数上４０、下４０、オモリ４５０
ｇで１６打丸編みし、この丸編み体を重量％でゴム：黒
鉛：トルエン＝６：９４：１５０の混合溶液中に数秒間
浸漬してから２４時間以上風乾し、溶剤を揮散した。上
記風乾した紐状編組体を４点ロール掛けし、タテ９．５
mm、ヨコ９．５mm、密度１．１ｇ／cm³の断面正方形の
紐状グランドパッキンを得た。

【００１８】上記実施例（１），（２）による本発明の
パッキンと、日本ピラー工業(株)製による従来のパッキ
ン(Ｐ／＃６７１１，寸法タテ９．５mm、ヨコ９．５m
m）とを供試体とし、この種のパッキンを以下に記載す
る条件でテストした。

【００１９】テスト方法（１）上記各供試体パッキンを、スパンが１００mmある
２つの支持台にセットし、スパン中間点（５０mm）のパ
ッキン部分をバネ計りにより１kgの力で引張り、その時
のパッキンの撓み量を測定した。その結果を表１に示
す。

【００２０】

【表１】

【００２１】（２）各供試体パッキンを、内径５０．１
mm、外径６９．９mmの金型により面圧３００kgf/cm²で
リング成形し、成形体を内径５０．０mm、外径７０．０
mmの金型に１リング装填し、２０tonfプレスにより１０
tonf／５minの速度で圧縮し、下記（１）式により圧縮
率を測定した。その結果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】（３）各供試体パッキンを、内径５０．１
mm、外径６９．９mmの金型により面圧３００kgf/cm²で
リング成形し、成形体を内径５０．０mm、外径７０．０
mmのバルブスタフィングボックスに６リング分装填し、
次に漏洩検出用のランタンリングを入れてから更に２リ
ング分装填した。次に前記パッキンを面圧３００kgf/cm
²で締付けてから、弁に６００℃、２５０kgf/cm²の蒸気
を流入させた。この場合、グランド部が温度低下しない
ようにスタフィングボックス外壁面をヒータで６００℃
になるように加熱した。この状態で前記蒸気を４８時間
連続通気し、８時間に１回ストローク２００mm、速度７
００mm/minで弁開閉を２０回行ない、この間の蒸気漏れ
量から密封性を、パッキン高さおよび軸荷重を測定し、
下記（２）式により摩擦力を測定し、通気停止して弁を
常温まで冷却し、パッキン締付け力を測定し、通気停止
して弁を常温まで冷却し、パッキン締付け力を測定し、
下記（３）式により応力緩和率を測定してから各パッキ
ンを市販のパッキン工具により取り出し、その時の所要
時間を測定し、かつパッキンの熱減量を測定した。その
結果を表３に示す。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、下記する効果が得られ
る。（１）黒鉛シートを繊維材で袋状に編み込み被覆したあ
とで延伸して成る編み糸は、従来の編み糸に較べ、柔軟
性が格段と高められ、かつ黒鉛シートがその一部で編み
袋体と結合した構造となっているので、それ単独でタド
ポールパッキン（航空機マクラーシール、ドアパッキ
ン）、シールテープ、電磁波シールド材、静電防止材、
ガスケット材等に使用して、下記効果が得られる。タドポールパッキンに使用した場合：（イ）シール性が格段とよい、（ロ）すべりが格段によ
い、（ハ）安価で汎用性がある、（ニ）耐熱性がよい、
（ホ）耐久性がよく寿命が長い、（ヘ）安全衛生的で、
使用時に悪臭がでない。シールテープに使用した場合：（イ）シール性がよい、（ロ）耐熱性がよい、（ハ）耐
久性がよい、（ニ）安全衛生的である。電磁波シールド材に使用した場合：（イ）電磁波シールドと静電防止性がよい、（ロ）耐熱
性がよい、（ハ）耐久性がよい、（ニ）安価である、
（ホ）セット性がよい、（ヘ）安全衛生的である。静電防止材に使用した場合：（イ）完全に防止できる、（ロ）耐熱性がよい、（ハ）
耐久性がよい、（ニ）安価である、（ホ）セット性がよ
い、（ヘ）安全衛生的である。ガスケット材に使用した場合：（イ）シール性がよい、（ロ）耐熱性がよい、（ハ）応
力緩和率が小さい、（ニ）圧縮弾性が大きい、（ホ）耐
久性がよい、（ヘ）使用後の硬化が小さい、（ト）フラ
ンジに固着しないので、取り外しが容易である。

【００２６】（２）前記編み糸の製作において、幅６mm
以上の可撓性黒鉛は単層でも、引張り強度の絶対値が大
きいので、繊維被覆工程に、切れたりすることなしに送
り込める。（３）黒鉛シートは単層であるから、シートの長手方向
にづれは起こらず、繊維被覆により結節は生じない。し
たがって編み糸の密度の均一性が向上する。また編み糸
による編組体（または、ひねり加工の紐状体）のシール
性が向上する。（４）黒鉛シートの両端を折り返したものを用いた場
合、その折り返し部分の積層作用により、黒鉛シート全
体の捩り強度が増大するので、シートの靱性が向上す
る。

【００２７】（５）黒鉛シートが単層で硬直性が低いこ
と、および黒鉛シートが編み袋体の被覆後の延伸により
塑性変形し、その一部が繊維と一体化して編目の外に突
出して成る編み糸は、前述したように、それ自体の柔軟
性が高められているので、この編み糸を用いた編組体
（またはひねり加工の紐状体）は柔軟で、スタフィング
ボックス等の装填性が向上し、圧縮率も大きくなるの
で、軸なじみ性も良くなる。更に編組体（または、ひね
り加工の紐状体）の内部は黒鉛シートと繊維が良好に一
体化し、外部（表面部）は黒鉛シートがウロコ状に露出
しているために、使用時はウロコ状黒鉛シートの塑性変
形により空隙部分が良好に埋められるのでシール性が向
上し、かつ弁開閉時は、黒鉛の低摩擦係数によりパッキ
ン摩擦力が小さくなるので、スタフィングボックスの小
型化、アクチュエータの小型化が図れる。更に黒鉛シー
トのウロコ状化により、パッキン取出し工具の刺さりが
極めて良くなるので、使用後のパッキン取出し作業性が
大幅に良くなる。（６）歩留りの良い可撓性黒鉛シート（６mm幅以上のシ
ート）を用い、単純な工程で作れるので、製品コストの
低減が図れる。（７）可撓性黒鉛粒子、ゴムおよび黒鉛からなる押出し
成形物を前記編み糸で袋編み被覆して構成するグランド
パッキンにおいても、前記押出し成形物は通常の方法で
安価に、かつ容易に大量生産することが可能であり、汎
用性の大幅な向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すパッキン製作工程図で
あり、（ａ）は延伸前の編み糸の斜視図、（ｂ）は延伸
後の編み糸の平面図、（ｃ）は部分拡大平面図、（ｄ）
はＸ−Ｘ線の断面図、（ｅ）は編み糸を用いた編組パッ
キンの斜視図、（ｆ）はその表面部の拡大図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す延伸前の編み糸の斜
視図である。

【図３】編み糸をひねり加工して成るパッキンの斜視図
である。

【図４】本発明の他の実施例を示す編組パッキンの斜視
図である。

【符号の説明】

Ａ編み糸１可撓性黒鉛テープ２編み袋体１ａ折り返し部１ｂ黒鉛テープの塑性変形による突出部３，４，６パッキン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート単層
と、この黒鉛シートに被覆させた繊維材よりなる編み袋
体とを共に長手方向に延伸することにより、前記編み袋
体が長さ方向に伸び、幅方向に縮んで細く絞り込まれ、
黒鉛シートが編み袋体の形状変化に追随して幅方向にま
るめこまれてカール状に塑性変形されるとともに、その
幅方向両縁部が編み袋体の編目から鋸歯状に突出されて
いることを特徴とするパッキン素材。
【請求項２】幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート単層を
繊維材で袋状に編み込み被覆して編み袋体を形成する工
程と、前記黒鉛シートと細み袋体とを共に長手方向に延
伸し、その延伸により前記編み袋体を長さ方向に伸び、
幅方向に縮むように細く絞り込み、黒鉛シートを編み袋
体の形状変化に追随して幅方向にまるめこまれるように
カール状に塑性変形させるとともに、その幅方向両縁部
を編み袋体の編目から鋸歯状に突出させる延伸工程とよ
り成ることを特徴とするパッキン素材の製造法。
【請求項３】幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート単層
と、この黒鉛シートに被覆させた繊維材よりなる編み袋
体とを共に長手方向に延伸することにより、前記編み袋
体が長さ方向に伸び、幅方向に縮んで細く絞り込まれ、
黒鉛シートが編み袋体の形状変化に追随して幅方向にま
るめこまれてカール状に塑性変形されるとともに、その
幅方向両縁部が編み袋体の編目から鋸歯状に突出されて
成るものが編み糸に用いられ、この編み糸複数本が中芯
なしに、または中芯入りで紐状に編組またはひねり加工
されていることを特徴とするパッキン。
【請求項４】幅６ｍｍ以上の可撓性黒鉛シート単層を
繊維材で袋状に編み込み被覆して編み袋体を形成する工
程と、前記黒鉛シートと編み袋体とを共に長手方向に延
伸し、その延伸により前記編み袋体を長さ方向に伸び、
幅方向に縮むように細く絞り込み、黒鉛シートを編み袋
体の形状変化に追随して幅方向にまるめこまれるように
カール状に塑性変形させるとともに、その幅方向両縁部
を編み袋体の編目から鋸歯状に突出させて編み糸とする
延伸工程と、前記編み糸複数本を中芯なしに、または中
芯入りで紐状に編組またはひねり加工する工程とより成
ることを特徴とするパッキンの製造法。