JP4820853B2 - ヤーン - Google Patents

Description

本発明は、ポンプやバルブ等の流体機器のシール部品として使用されるグランドパッキンに好適に用いられるヤーンに関するものである。

ポンプ、バルブ等の流体機器の軸封部などに用いるグランドパッキンや、それに用いるヤーン（編み糸）に関する従来技術としては、従来から膨張黒鉛を用いたものが知られている。そして、特許文献１や特許文献２においては、膨張黒鉛に加えてＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）も用いて成るものが開示されている。

つまり、膨張黒鉛本来の高い圧縮復元性及びなじみ性を維持しつつ、引張り強さ及び靭性の高いヤーンを形成し、それによってパッキンとして高い封止特性を発揮可能となることを目指して創作されたものである。しかしながら、それら前記特許文献１，２のものでは、次のような問題があった。

即ち、コアとなる膨張黒鉛又は高強度材料の回りにＰＴＦＥ等のシートを巻回することによって成るもの、或いは膨張黒鉛テープの表面にＰＴＦＥをラミネートすることによって成るものであるので、コア材料（膨張黒鉛）が露出し易い。また、シートを螺旋状に巻き付けて行くものであるから、製作するに比較的多くの時間が掛る不利もあった。

要約すると、巻回（螺旋巻き）製法によって成るヤーンは、コア材の回りにＰＴＦＥ等のシートを巻付けているから、コア材料が露出し易い傾向があるとともに多くの製作時間を要する。そして、ラミネート法によって成るヤーンでは、シートの両端部にコア材が露出する問題が残る。
特開２０００−３２０６８１号公報 実用新案登録第２６００８８７号公報

本発明の目的は、グランドパッキン用として好適な膨張黒鉛とＰＴＦＥとを用いて成るヤーンが、コア材である膨張黒鉛が露出することがなく、かつ、簡便に作成することが可能なものに改良して提供する点にある。

請求項１に係る発明は、ヤーンにおいて、複数の短冊状膨張黒鉛１とＰＴＦＥフィルム２とが互いに長手方向が揃えられる状態において、複数の前記短冊状膨張黒鉛１を前記ＰＴＦＥフィルム２で包んで成る基材３が加撚されることで形成されることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヤーンにおいて、複数の前記短冊状膨張黒鉛１の長手方向での相対位置が互いに異なるように設定されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のヤーンにおいて、前記短冊状膨張黒鉛１と前記ＰＴＦＥフィルム２とが又は／及び前記ＰＴＦＥフィルム２の重ね合わさり部分５，６どうしが接着されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のヤーンにおいて、前記短冊状膨張黒鉛の外部に補強線が配備されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のヤーンにおいて、前記ＰＴＦＥフィルム２の重量割合が５〜３０％に設定されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、短冊状膨張黒鉛を長手方向に引き揃えたＰＴＦＥフィルムで包み込む構造のため、膨張黒鉛の弾性を維持しつつ、膨張黒鉛の露出が生じない。そして、ＰＴＦＥフィルムによる複数の短冊状膨張黒鉛の被覆構造として、従来のような螺旋状巻き付けではなく、互いの長手方向を合せて単純に巻いて包み込むようにしたので、被覆構造が単純化されて製作が容易化されるとともに、ＰＴＦＥフィルムの必要量の低減による低コスト化も可能となる。その結果、膨張黒鉛とＰＴＦＥとを用いて成るヤーンを、コア材である膨張黒鉛が露出することがなく、かつ、簡便に作成することが可能なものに改良して提供することができる。この場合、短冊状膨張黒鉛を、補強材やバインダーを含まないものとすれば、高温域での体積減少を従来品に比べて抑制可能となる利点がある。

請求項２の発明によれば、複数の短冊状膨張黒鉛は互いの長手方向位置が異なるように配置されているから、例えば、互いの長手方向が一致して膨張黒鉛の途切れる箇所が集中するような構成に比べて、応力集中が起き難く、従って機械的強度が良好で、かつ、均一化されるという利点が追加される。

請求項３の発明によれば、接着によって基材としての強度向上、或いはＰＴＦＥフィルムの重ね合せ部分が開いて内部の短冊状膨張黒鉛が露出するおそれを皆無とすることが可能であり、より安定性や信頼性に優れる利点も有するヤーンを提供することができる。

請求項４の発明によれば、ＰＴＦＥフィルムと短冊状膨張黒鉛との互いの長手方向が揃っているので、短冊状膨張黒鉛の強度向上のためにその長手方向に合致される状態で外部配備される補強線を、容易にＰＴＦＥフィルムで包み込むことが可能となる利点がある。

請求項５の発明によれば、ヤーンを用いて製品（グランドパッキン等）に形成した場合における特性、即ちシール特性に優れるものとなるヤーンを提供することができる。

以下に、本発明によるヤーンの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１によるヤーンとその作り方を示す斜視図、図２は図１のヤーンの断面図、図３は実施例２によるヤーンとその作り方を示す斜視図、図４は実施例１，２及び従来例のヤーンにおける温度と質量減量率との関係を示す図表、図５は螺旋巻き構造を持つ従来のヤーンを示す斜視図である。

〔実施例１〕
実施例１によるヤーンＹは、図１，図２に示すように、複数の短冊状膨張黒鉛１とＰＴＦＥフィルム２とが互いに長手方向が揃えられる状態において、複数の短冊状膨張黒鉛１をＰＴＦＥフィルム２で包んで成る基材３が加撚されることで形成される。

コア材である短冊状膨張黒鉛１は、膨張黒鉛シートを切断して形成されるものであって、一例として、幅１．０ｍｍ、厚み０．３８ｍｍ、長さ２００ｍｍのものが使用される。この材料である膨張黒鉛としては、有機繊維や無機繊維等の所謂補強材が含まれていないものが用いられている。それにより、高温域（特に、２００℃以上）での使用における体積減少（質量減少）を従来に比べて少なく、或いは殆ど生じないようにできる利点がある。

ＰＴＦＥフィルム２は、例えば、図１に示すように、ロール状に巻回されているフィルムロール２Ｒから巻き解されての長尺状のもの、例えば幅１２ｍｍ、厚み０．０８ｍｍのものとして用いられる。長手方向に引き出されたＰＴＦＥフィルム２は、その一端２ａが他端２ｂの内側（又は外側）となる状態に巻くように（海苔巻き寿司のように）折り曲げ、ロール状フィルム２Ｌに形成する。

そのロール状フィルム２Ｌ形成の際に、言わば膨張黒鉛シートの切断小片多数である短冊状膨張黒鉛１の多数（複数の一例）が、それらの長手方向での相対位置が互いに異なる状態でロール状フィルム２Ｌの内側に位置するように配されている。つまり、図１等に示すように、隣合う短冊状膨張黒鉛１，１における長手方向上手側端１ａや長手方向下手側端１ｂの位置が、ＰＴＦＥフィルム２の長手方向に関して異なるように設定されている。従って、ロール状フィルム２Ｌに形成されたときには、図２に示すように、ロール状フィルム２Ｌの内側には多数の短冊状膨張黒鉛１が覆って包まれる状態の基材３が作成される。

基材３は、図２に示すように、内外の重なり代５，６を持つように丸められた断面形状を有するＰＴＦＥフィルム２の内部に多数の短冊状膨張黒鉛１が充填されて成るもの、即ち、短冊状膨張黒鉛１が露出されないように、全体として円形断面形状を呈する状態に形成されいる。そして、基材３が矢印イ方向に捻られる（加撚される）ことでヤーンＹに形成される。実施例１によるヤーンＹにおけるＰＴＦＥフィルム２の重量割合（単位長さ当りのヤーンＹの重量に対するＰＴＦＥフィルム２の重量割合）は５〜３０％の範囲内であった。

尚、短冊状膨張黒鉛１とＰＴＦＥフィルム２の内周面とが接着剤を用いる等して接着されるようにしても良いし、ＰＴＦＥフィルム２の、即ちロール状フィルム２Ｌの重ね合わさり部分５，６どうしが接着されているようにしても良い。また、それら双方共に接着されている構成でも良い。

〔実施例２〕
実施例２によるヤーンＹは、図３に示すように、短冊状膨張黒鉛１の外部に補強線が配備されるものである。即ち、多数の短冊状膨張黒鉛１と共にステンレス線４（補強線の一例）を、ステンレス線（例：線径０．１ｍｍ）巻きロール４Ｒから巻き解してＰＴＦＥフィルム２で包み込んで成るものである。つまり、実施例１によるヤーンＹにおける短冊状膨張黒鉛１に外補強が施された状態のものであり、より機械的特性に優れるヤーンＹが実現される。

〔加熱テスト〕
実施例１，２によるそれぞれのヤーン、及び、図５に示す螺旋巻き構造を持つ従来のヤーンＹ（内装される補強線１４の複数を有して内補強される膨張黒鉛シート材１１が加撚されて成る基材１３を、テープロール１２Ｒから巻き解されてのＰＴＦＥテープ１２で螺旋巻きすることで包んで成るヤーンｙ）の三者に対して、加熱とそれによる質量減量率との関係を求めたもの、即ち、「加熱−質量減量率の表」（加熱と質量減量率との関係図表）を図４に示す。

図４の表から、従来品に比べて本発明によるヤーンＹでは、各温度域において従来品より質量減量率が低く、優れた温度特性を有していることが理解できる。尚、実施例１及び２によるヤーンＹにおいては、所定位置でのＰＴＦＥフィルム２に内包される短冊状膨張黒鉛１の数は７個のものを使用した。

〔グランドパッキン〕
参考に記すが、グランドパッキンは、図示は省略するが、上述（実施例１や２）のヤーンＹの複数本（例：８本）を芯材の周りに（芯材が無くても良い）集束してひねり加工又は編組（８打角編等）して紐状に構成されたものであり、これを連続して丸めて圧縮成形することにより、断面が矩形で全体形状がドーナツ型のリング形のグランドパッキンとすることができる。例えば、グランドパッキンは、回転軸の軸方向に複数個並ぶ状態でパッキンボックスに装備され、かつ、パッキン蓋によって軸方向に押圧されることにより、回転軸の外周面に対してシール作用するように用いられる。

本発明によるヤーンＹによれば次の１．〜６．のような作用や効果を得ることができる。１．短冊状膨張黒鉛１は、有機繊維や無機繊維等の補強材或いはバインダーを含まないものが使用されているので、高温域における質量減少（体積減少）を少なくすることが可能になる。２．短冊状膨張黒鉛１を長手方向に引き揃えたＰＴＦＥフィルム２で包み込む構造のため、膨張黒鉛の弾性を維持しつつ、膨張黒鉛の露出が生じない。３．ＰＴＦＥフィルム２と短冊状膨張黒鉛１との互いの長手方向が揃っているので、短冊状膨張黒鉛１の長手方向に合致される状態で強度向上のために内包される金属線や炭素繊維等の補強線を容易にＰＴＦＥフィルム２で同時に包み込むことが可能になる。

４．ＰＴＦＥフィルム２を表面に配置し、コア材料である短冊状膨張黒鉛１の露出が無くなるので、耐食性と摺動特性の向上を図ることが可能になる。５．ＰＴＦＥフィルム２による短冊状膨張黒鉛１の被覆構造として、従来のような螺旋状巻き付けではなく、互いの長手方向を合せて単純に巻いて包み込むようにしたので、ＰＴＦＥフィルム２の必要量の低減が可能になり、高温での安定性を得ながらも低コスト化が図れる。６．ＰＴＦＥフィルム２による短冊状膨張黒鉛１の被覆構造が、互いの長手方向を合せて単純に巻いて包み込むものであるから、ＰＴＦＥフィルム２自身の引張強度が利用できてヤーンＹとしての強度向上が図れる。

〔別実施例〕
ＰＴＦＥフィルム２は、多孔質なものや充填材入りのものであっても良い。

実施例１によるヤーン及びその製造方法を示す斜視図 図１のａ−ａ線断面図 実施例２によるヤーン及びその製造方法を示す斜視図 加熱と質量減量率との関係を示す図表 螺旋巻き構造を有する従来のヤーンの例を示す斜視図

符号の説明

１ 短冊状膨張黒鉛
２ ＰＴＦＥフィルム
３ 基材
５，６ 重ね合わさり部分
Ｙ ヤーン

Claims (5)

1. 複数の短冊状膨張黒鉛とＰＴＦＥフィルムとが互いに長手方向が揃えられる状態において、複数の前記短冊状膨張黒鉛を前記ＰＴＦＥフィルムで包んで成る基材が加撚されることで形成されるヤーン。
2. 複数の前記短冊状膨張黒鉛の長手方向での相対位置が互いに異なるように設定されている請求項１に記載のヤーン。
3. 前記短冊状膨張黒鉛と前記ＰＴＦＥフィルムとが又は／及び前記ＰＴＦＥフィルムの重ね合わさり部分どうしが接着されている請求項１又は２に記載のヤーン。
4. 前記短冊状膨張黒鉛の外部に補強線が配備されている請求項１〜３の何れか一項に記載のヤーン。
5. 前記ＰＴＦＥフィルムの重量割合が５〜３０％に設定されている請求項１〜４の何れか一項に記載のヤーン。

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