JP2006258222A

JP2006258222A - Valve

Info

Publication number: JP2006258222A
Application number: JP2005078462A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Osada; 善仁長田; Ichiro Yamada; 一郎山田
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve provided with friction resistant, chemical-resistant, heat-resistant and creep resistant properties and enlarging a temperature range exhibiting creep resistant property, thereby outstandingly enhancing sealing performance without impairing the creep resistant property. <P>SOLUTION: In the valve, valve sealing material such as a packing 8 for sealing a motion part of a valve structure body or a gasket 13 for sealing a fixed part is attached to air-tightly seal the part. In the valve, the valve sealing material is a molded article for valve attachment in which 5-30% carbon fiber and 5-30% carbon black in weight percent are mixed respectively into a resin mixture comprising polytetrafluoroethylene and a tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer and containing 3-15% tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer in weight percent. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水・油・ガス等の生活関連分野、或いは化学工業・石油化学工業・薬品工業・飲料食品工業等のあらゆる製造工業分野において、流体を制御するために用いられる特殊バルブシール材を装着したバルブに関し、特に、耐クリープ性を有し、優れたシール性能を発揮するボールシートを装着したボールバルブに関する。 The present invention provides a special valve seal material used for controlling fluids in life-related fields such as water, oil and gas, or in all manufacturing industries such as the chemical industry, petrochemical industry, pharmaceutical industry and beverage and food industry. More particularly, the present invention relates to a ball valve equipped with a ball seat having creep resistance and exhibiting excellent sealing performance.

この種のバルブシール材料には、耐摩擦性、耐薬品性或いは耐温度性等に優れるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が広く一般に使用されている。しかし、このＰＴＦＥは、応力によりクリープしやすく、耐クリープ性に劣る欠点を有している。特に、ＰＴＦＥ製のボールシートを用いたいわゆるフローティングタイプのボールバルブは、上流側に圧力が加えられると、弁体であるボールが下流側のボールシートを圧縮して変形し、クリープを発生して永久変形を起こし、ボールバルブとしての機能を著しく低下させる。その他、耐クリープ性を高めるために、フィラーを多く配合することも行われているが、却ってシール性能が低下するという問題を有している。
そこで、このような問題を解決するため各種の発明が提案されている。まず、ＰＴＦＥにテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を混合したボールシートを成形し、このボールシートを装着したボールバルブが提案されている（特許文献１参照）。このボールシートは、ＰＴＦＥが有する特性とＰＦＡが有する耐クリープ性とを兼備したものである。次いで、ＰＴＦＥにＰＦＡを混合したものに、さらに、カーボン繊維を特定量配合して耐摩耗性を向上させたボールシートを成形し、このボールシートを装着したボールバルブが提案されている（特許文献２参照）。
特公平４−５９５０２号公報特許第２５７９７５６号公報 For this type of valve seal material, polytetrafluoroethylene (PTFE), which is excellent in friction resistance, chemical resistance, temperature resistance and the like, is widely used. However, this PTFE has a defect that it is easy to creep due to stress and inferior in creep resistance. In particular, in a so-called floating type ball valve using a PTFE ball seat, when pressure is applied to the upstream side, the ball as the valve element compresses and deforms the downstream ball seat, generating creep. Permanent deformation occurs, and the function as a ball valve is significantly reduced. In addition, in order to improve creep resistance, many fillers are also compounded, but on the contrary, there is a problem that the sealing performance is lowered.
Accordingly, various inventions have been proposed to solve such problems. First, a ball valve in which a ball seat obtained by mixing PTFE with a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) is formed and this ball seat is mounted has been proposed (see Patent Document 1). This ball sheet combines the characteristics of PTFE and the creep resistance of PFA. Next, a ball valve in which PTFE is mixed with PFA and a specific amount of carbon fiber is blended to improve wear resistance is formed, and a ball valve equipped with this ball seat has been proposed (Patent Literature). 2).
Japanese Examined Patent Publication No. 4-59502 Japanese Patent No. 2579756

特許文献１及び２は、ＰＴＦＥの特性のみならず、耐クリープ性ならびに耐摩耗性を有するボールシートではあるが、バルブの適用流体・圧力・温度・バルブ口径等の条件に対応したバルブの高性能化への要望が強く、それに伴って、バルブシール材の密封性能をより向上させたバルブの開発が切望されている。 Patent Documents 1 and 2 are ball sheets having not only the characteristics of PTFE but also creep resistance and wear resistance, but the high performance of the valve corresponding to the conditions such as applicable fluid, pressure, temperature, valve diameter, etc. As a result, there is a strong demand for the development of valves, and accordingly, the development of valves with improved sealing performance of valve seal materials is eagerly desired.

本発明は、上述の要求に対応するため、鋭意研究の結果、開発に至ったものであり、その目的とするところは、耐摩擦性、耐薬品性、耐熱性と耐クリープ性を兼備すると共に、耐クリープ性を発現する温度範囲を広げ、もって耐クリープ性を損なうことなくシール性能を著しく向上させたバルブを提供することにある。 The present invention has been developed as a result of earnest research in order to meet the above-mentioned requirements, and the object is to combine friction resistance, chemical resistance, heat resistance and creep resistance. Another object of the present invention is to provide a valve that can greatly improve the sealing performance without deteriorating the creep resistance by expanding the temperature range in which the creep resistance is exhibited.

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、バルブ構造体の運動部分をシールするパッキン或いは固定部分をシールするガスケット等のバルブシール材を装着して当該部分を密封シールするバルブにおいて、バルブシール材は、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体とからなり、かつテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を重量比率で３〜１５％含有する樹脂混合物に、それぞれ重量比率で５〜３０％のカーボン繊維及び５〜３０％のカーボンブラックを混入して成形したバルブ装着用の成形品であるバルブである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a valve for sealing and sealing a valve seal member such as a gasket for sealing a moving part of a valve structure or a gasket for sealing a fixed part. The valve seal material is a resin comprising polytetrafluoroethylene and a tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, and containing 3 to 15% by weight of the tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer. It is a valve which is a molded product for mounting a valve formed by mixing 5-30% carbon fiber and 5-30% carbon black in a weight ratio with each mixture.

請求項２に係る発明は、ポリテトラフルオロエチレンは、パーフルオロアルコキシを重合させて変性した変性ポリテトラフルオロエチレンであるバルブである。 The invention according to claim 2 is the valve wherein the polytetrafluoroethylene is a modified polytetrafluoroethylene modified by polymerizing perfluoroalkoxy.

請求項３に係る発明は、カーボン繊維は、平均繊維径が５〜３０μｍで、かつ平均繊維長が５０〜１０００μｍであるバルブである。 The invention according to claim 3 is a valve in which the carbon fiber has an average fiber diameter of 5 to 30 μm and an average fiber length of 50 to 1000 μm.

請求項４に係る発明は、カーボンブラックは、平均粒径が０．１μｍ以上であるバルブである。 The invention according to claim 4 is a valve in which the carbon black has an average particle diameter of 0.1 μm or more.

請求項５に係る発明は、バルブ構造体の運動部分をシールするパッキンであるバルブシール材は、バルブボデーと貫通孔を有するボールとの間に密封状に介在させて流路と弁室とを隔絶するボールバルブ用の環状ボールシートであるバルブである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a valve seal member, which is a packing for sealing a moving part of a valve structure, in a sealed manner between a valve body and a ball having a through hole. It is a valve that is an annular ball seat for a ball valve that is isolated.

請求項１に係る発明におけるバルブによると、ＰＴＦＥとＰＦＡとの混合物にカーボン繊維及びカーボンブラックを特定量配合した成形品であるバルブシール材を装着したから、ＰＴＦＥに由来する耐摩耗性や耐薬品性、耐熱性と、ＰＦＡに由来する耐クリープ性とを兼備するとともに、カーボン繊維及びカーボンブラックを加えることで耐クリープ性を発現する温度範囲を広げることが可能となった。更に、成形品の混合物であるＰＦＡは、焼成時に溶融して流動するため、ＰＴＦＥとカーボンファイバやカーボンブラックとの空隙を埋める効果があり、透過性の強い流体、例えば、Ｈｅ（ヘリウム）等の分子量の少ないガスなどに対しても、耐薬品透過性が従来品より著しく改良されており、耐クリープ性を損なうことなくシール性能を向上させたバルブを得ることができる。よって、従来よりも耐クリープ性及びシール性能を格段に向上させたバルブを提供することが可能となった。 According to the valve of the invention according to claim 1, since the valve seal material, which is a molded product in which carbon fiber and carbon black are blended in a specific amount into a mixture of PTFE and PFA, is mounted, wear resistance and chemical resistance derived from PTFE The heat resistance and the creep resistance derived from PFA are combined, and the addition of carbon fiber and carbon black makes it possible to expand the temperature range where the creep resistance is expressed. Furthermore, PFA, which is a mixture of molded products, melts and flows during firing, and therefore has the effect of filling the gap between PTFE and carbon fiber or carbon black, and has a highly permeable fluid such as He (helium). Even for gases with a low molecular weight, the chemical permeation resistance is remarkably improved compared to conventional products, and a valve with improved sealing performance can be obtained without impairing creep resistance. Therefore, it has become possible to provide a valve with significantly improved creep resistance and sealing performance than before.

請求項２に係る発明によると、バルブシール材の成形時には、変性ＰＴＦＥを用いることによりＰＦＡとの親和性を高めることができ、バルブシール材の機能性をより向上させることのできるバルブである。 According to the second aspect of the present invention, at the time of molding the valve seal material, the affinity for PFA can be increased by using modified PTFE, and the functionality of the valve seal material can be further improved.

請求項３に係る発明によると、バルブシール材や成形品の耐クリープ性を広い温度範囲においてより効果的に向上させることができ、また、高い静電防止効果を発揮してバルブや成形品を装着した後の安全性も高めることができるバルブである。 According to the invention of claim 3, the creep resistance of the valve seal material and the molded product can be more effectively improved in a wide temperature range, and the valve and the molded product can be exhibited with a high antistatic effect. It is a valve that can enhance safety after being mounted.

請求項４に係る発明によると、バルブシール材や成形品の耐クリープ性及びシール性能を更に高めることのできるバルブである。 According to the invention which concerns on Claim 4, it is a valve which can further improve the creep resistance and sealing performance of a valve seal material or a molded product.

請求項５に係る発明によると、ボールシートとしてボールバルブに使用した場合、ボールシートのシート本体を透過しようとする流体の漏れも確実に防ぐことにより高いシール性能を発揮することができ、高い耐摩擦性や耐薬品性、耐温度性などが求められる使用状況において、優れたシール性能及び耐クリープ性を発揮することが可能なバルブを提供することができる。 According to the invention of claim 5, when used in a ball valve as a ball seat, high sealing performance can be exhibited by reliably preventing leakage of fluid trying to permeate the seat body of the ball seat. It is possible to provide a valve capable of exhibiting excellent sealing performance and creep resistance in use situations where frictional properties, chemical resistance, temperature resistance, and the like are required.

本発明におけるバルブにおいて、これをボールシートを装着したフローテイング型のボールバルブに適用した実施形態の一例を図面に基づいて詳述する。
図１は、ボールシートを装着した状態の一例を示すボールバルブの縦断面図である。図中１は、バルブボデーであり、このバルブボデー１には、内部に弁室２とこの弁室２の両側に弁室２に連通する入口側流路３と出口側流路４を有する。５は貫通孔６を有するボールで、このボール５に連結されたステム７を回転させることによって前記流路３、４を互いに連通させる開位置と前記流路３、４を互いに隔絶するようにする閉位置との間に、前記ボール５を回転可能に弁室２内に組み込まれている。 An example of an embodiment in which the valve of the present invention is applied to a floating type ball valve equipped with a ball seat will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a ball valve showing an example of a state in which a ball seat is mounted. In the figure, reference numeral 1 denotes a valve body. The valve body 1 has a valve chamber 2 inside and an inlet side channel 3 and an outlet side channel 4 communicating with the valve chamber 2 on both sides of the valve chamber 2. Reference numeral 5 denotes a ball having a through-hole 6, and the stem 7 connected to the ball 5 is rotated to isolate the channel 3 and 4 from the open position where the channels 3 and 4 communicate with each other. The ball 5 is rotatably incorporated in the valve chamber 2 between the closed position and the closed position.

同図において、８は環状のボールシート（バルブシール材）であり、このボールシート８は、バルブ構造体の運動部分であるボール５をシールするボールバルブ用のパッキンであり、このボールシート８によりバルブボデー１とボール５との間に密封状に介在させて、全開状態あるいは全閉状態の時に流路３、４と弁室２とを隔絶している。ボールシート８は、バルブボデー１内に形成した段部９に装着可能な環状体であり、ボール５の閉止時に、一次側の流体圧によってボール５が二次側に押圧され、ボールシート８の外周側の肩部１０が段部面の一部に圧接されて密封シールされ、かつ、ボールシート８の内周面の一部であるリップ部１１がボール面に圧接されて密封シールされて、バルブボデー１とボール５とをシールしている。 In the figure, reference numeral 8 denotes an annular ball seat (valve seal material). This ball seat 8 is a packing for a ball valve that seals the ball 5 which is a moving part of the valve structure. The valve body 1 and the ball 5 are interposed between the valve body 1 and the ball 5 so as to isolate the flow paths 3 and 4 from the valve chamber 2 when the valve body 1 is in the fully open state or the fully closed state. The ball seat 8 is an annular body that can be attached to the step portion 9 formed in the valve body 1. When the ball 5 is closed, the ball 5 is pressed to the secondary side by the fluid pressure on the primary side, The outer peripheral shoulder 10 is pressed and sealed to a part of the stepped surface, and the lip part 11 which is a part of the inner peripheral surface of the ball seat 8 is pressed and sealed to the ball surface, The valve body 1 and the ball 5 are sealed.

本発明におけるバルブシール材は、上記のボールシート８以外に、ボデー１ａとキャップ１ｂとの嵌合面をボルト・ナット１４によって締め付け固定されるガスケット１３にも適用できる。また、ステム７とバルブボデー１との間に装着されるスラストワッシャ１５やステムベアリング１６等の運動部分にも適用可能である。本例は、２方弁のボールバルブについて説明するが、３方弁、４方弁等のボールバルブに用いるボールシートにも当然に適用できる。 In addition to the ball seat 8 described above, the valve seal material in the present invention can also be applied to a gasket 13 in which the fitting surface between the body 1a and the cap 1b is fastened and fixed by bolts and nuts 14. Further, the present invention can also be applied to moving parts such as a thrust washer 15 and a stem bearing 16 mounted between the stem 7 and the valve body 1. In this example, a two-way ball valve will be described, but the present invention can be applied to a ball seat used for a ball valve such as a three-way valve or a four-way valve.

次に、上記のボールバルブに用いたボールシート８を含む成形品の組成物について説明する。
本例におけるバルブのボールシート８は、ＰＴＦＥとＰＦＡとの樹脂混合物にカーボン繊維及びカーボンブラックを特定量配合したものである。
ＰＴＦＥには制限がなく、市販品を含め、種々の分子量のものを使用できるが、全量に対し９８％質量以上の四弗化エチレンとパーフルオロアルキルトリフルオロエチレンあるいはオキシパーフルオロアルキルトリフルオロエチレンとを乳化重合せしめて顆粒状とした市販のペースト押出用四弗化エチレン樹脂粉末が好ましい。中でも、ＰＴＦＥに１重量％以下のパーフルオロアルコキシを共重合させた変性ＰＴＦＥは、ＰＦＡとの親和性が高まるため好ましい。このような変性ＰＴＦＥとして、三井・デュポンフロロケミカル社製の「６２Ｊ」や同「７０Ｊ」、ダイキン工業社製の「Ｍ１１１」や同「Ｍ１１２」を市場から入手することができる。 Next, the composition of the molded product including the ball seat 8 used for the above-described ball valve will be described.
The ball seat 8 of the valve in this example is obtained by blending a specific amount of carbon fiber and carbon black into a resin mixture of PTFE and PFA.
PTFE is not limited and can be used with various molecular weights including commercial products, but 98% by mass or more of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyltrifluoroethylene or oxyperfluoroalkyltrifluoroethylene A commercially available tetrafluoroethylene resin powder for extruding paste is preferably made into a granular form by emulsion polymerization. Among these, modified PTFE obtained by copolymerizing 1% by weight or less of perfluoroalkoxy with PTFE is preferable because of its increased affinity with PFA. As such modified PTFE, “62J” and “70J” manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd. and “M111” and “M112” manufactured by Daikin Industries, Ltd. can be obtained from the market.

ＰＦＡにも制限はなく、市販品を含め、種々の分子量のものを使用できる。このＰＦＡは、上記ＰＴＦＥとの樹脂混合物中に重量比率で３〜１５％となるように配合される。ＰＴＦＥは熱溶融性が低いため、カーボン繊維やカーボンブラックとの間で微小隙間を形成し、バルブシール材や成形品の耐クリープ性やシール性能を低下させることが考えられる。そこで、熱溶融性のＰＦＡを配合することにより、ＰＴＦＥとカーボン繊維との間の微小隙間を埋めてバルブシール材や成形品の耐クリープ性及びシール性能を高める。このような微小隙間の閉塞作用を確実に発現するには、ＰＦＡが樹脂混合物中に３質量％以上、好ましくは５質量％以上配合する必要がある。但し、ＰＦＡの配合比率が高まるのに従ってＰＴＦＥによる耐摩擦性や耐薬品性、耐熱性等が十分に発現しなくなる。また、ＰＦＡは一般に高価であることから、配合比率が高まるのに従ってコストも上昇する。そこで、本発明では、これらを勘案して樹脂混合物におけるＰＦＡの配合比率の上限を３０質量％とする。 There is no restriction | limiting also in PFA, The thing of various molecular weights including a commercial item can be used. This PFA is blended in the resin mixture with PTFE so as to be 3 to 15% by weight. Since PTFE has a low heat melting property, it is considered that a minute gap is formed between the carbon fiber and the carbon black and the creep resistance and sealing performance of the valve seal material and the molded product are lowered. Therefore, by blending a heat-meltable PFA, the minute gap between the PTFE and the carbon fiber is filled to improve the creep resistance and sealing performance of the valve seal material and the molded product. In order to surely exhibit such a clogging action of the minute gaps, it is necessary to blend PFA in the resin mixture at 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more. However, as the blending ratio of PFA increases, the friction resistance, chemical resistance, heat resistance, etc. due to PTFE are not sufficiently developed. Moreover, since PFA is generally expensive, the cost increases as the blending ratio increases. Therefore, in the present invention, taking these into account, the upper limit of the blending ratio of PFA in the resin mixture is set to 30% by mass.

上記樹脂混合物には、カーボン繊維が配合される。カーボン繊維の配合により、バルブシール材や成形品は広い温度範囲において耐クリープ性に優れるようになる。また、静電気防止効果が付加されるため、バルブや成形品を装着した装置の安全性が高まるという利点もある。カーボン繊維としては、平均繊維径が５〜３０μｍ、好ましくは７〜１５μｍで、平均繊維長が５０〜１０００μｍ、好ましくは７０〜２００μｍの比較的短寸のものが好ましい。 Carbon fiber is blended in the resin mixture. By blending the carbon fiber, the valve seal material and the molded product have excellent creep resistance in a wide temperature range. In addition, since an antistatic effect is added, there is an advantage that the safety of a device equipped with a valve or a molded product is increased. Carbon fibers having a relatively short size with an average fiber diameter of 5 to 30 μm, preferably 7 to 15 μm and an average fiber length of 50 to 1000 μm, preferably 70 to 200 μm are preferable.

本例において、カーボン繊維の配合量は、樹脂組成物全量の５〜３０質量％とする。カーボン繊維の配合量が５質量％未満では上記の効果が十分に発現せず、３０質量％を超えると相対的に樹脂混合物やカーボンブラックの配合量が減り、耐クリープ性やシール性能に悪影響が出てくる。 In this example, the compounding quantity of carbon fiber shall be 5-30 mass% of the resin composition whole quantity. When the blending amount of the carbon fiber is less than 5% by mass, the above effect is not sufficiently exhibited. When the blending amount exceeds 30% by mass, the blending amount of the resin mixture and the carbon black is relatively reduced, and the creep resistance and the sealing performance are adversely affected. Come out.

上記樹脂混合物には、更にカーボンブラックが配合される。カーボンブラックの配合により、バルブシール材や成形品の耐クリープ性が更に向上する。カーボンブラックの種類には制限がないが、平均粒径０．１μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上の比較的大径のものを使用することにより、耐クリープ性及びシール性能が更に高まる。
本例において、カーボンブラックの配合量は、樹脂組成物全量の５〜３０質量％とする。カーボンブラックの配合量が５質量％未満では上記の効果が十分に発現できず、３０質量％を超えると相対的に樹脂混合物やカーボン繊維の配合量が減り、特にシール性能に悪影響が出てくる。
このカーボンブラックの含有により、上記樹脂混合物の含有量を低限して、熱サイクル負荷時における上記樹脂混合物の膨張・収縮による空隙の発生を抑制すると共に、この空隙をカーボンブラックが埋めるよう作用することで、耐熱性や耐摩耗性を確保しつつ、透過漏れを防止している。
上記のカーボン繊維及びカーボンブラックは、樹脂混合物への分散性を高めるために、カップリング剤等を用いて表面改質してもよい。 Carbon black is further blended in the resin mixture. By adding carbon black, the creep resistance of valve seals and molded products is further improved. There is no limitation on the type of carbon black, but creep resistance and sealing performance are further improved by using a carbon black having an average particle size of 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more.
In this example, the compounding quantity of carbon black shall be 5-30 mass% of the resin composition whole quantity. When the blending amount of carbon black is less than 5% by mass, the above effects cannot be sufficiently exhibited. When the blending amount exceeds 30% by mass, the blending amount of the resin mixture and the carbon fiber is relatively reduced, and particularly the sealing performance is adversely affected. .
By containing the carbon black, the content of the resin mixture is limited to suppress the generation of voids due to expansion and contraction of the resin mixture during a heat cycle load, and the carbon black functions to fill the voids. This prevents permeation leakage while ensuring heat resistance and wear resistance.
The carbon fiber and carbon black may be surface-modified using a coupling agent or the like in order to improve dispersibility in the resin mixture.

さらに、本例のバルブにおける樹脂組成物には、耐クリープ性やシール性能を損なわない範囲で、従来からフッ素樹脂材料に使用される添加剤を配合してもよい。
この樹脂組成物は、ＰＴＦＥ粉末、ＰＦＡ粉末、カーボン繊維及びカーボンブラックを所定割合で攪拌、混合することにより得られる。この場合、必要に応じて添加剤を加えてもよい。バルブシール材や成形品とするには、それぞれの金型に樹脂組成物を充填し、加熱圧縮すればよい。 Further, the resin composition in the valve of this example may be blended with additives conventionally used for fluororesin materials within a range not impairing creep resistance and sealing performance.
This resin composition is obtained by stirring and mixing PTFE powder, PFA powder, carbon fiber and carbon black at a predetermined ratio. In this case, you may add an additive as needed. In order to obtain a valve seal material or a molded product, each mold may be filled with a resin composition and heated and compressed.

以下に、本発明における実施例１乃至５を比較例１乃至５と対比しながら説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。 Hereinafter, Examples 1 to 5 of the present invention will be described in comparison with Comparative Examples 1 to 5, but the present invention is not limited thereto.

表１に示すように、パーフルオロアルコキシを共重合させた変性ＰＴＦＥ（三井・デュポンフロロケミカル社製「６２−Ｊ」）、ＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製「ＭＰ−１０」）、カーボン繊維（呉羽化学社製「クレカチョップ」；平均繊維径１２．５μｍ、平均繊維長１３０μｍ）、カーボンブラック（ＭＴ−カーボン；平均粒径０．２〜０．５μｍ）を混合し、下記の試験に適した形状に圧縮成形、焼成した後切削加工して試験片を作製した。そして、試験片を下記の試験に供し、各種の試験結果を後述する。 As shown in Table 1, modified PTFE copolymerized with perfluoroalkoxy (“62-J” manufactured by Mitsui DuPont Fluoro Chemical Co.), PFA (“MP-10” manufactured by Mitsui DuPont Fluoro Chemical Co.), carbon fiber (“Kureka Chop” manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd .; average fiber diameter 12.5 μm, average fiber length 130 μm) and carbon black (MT-carbon; average particle diameter 0.2 to 0.5 μm) are mixed and suitable for the following tests A test piece was prepared by compression molding into a shape, firing, and cutting. And a test piece is used for the following test and various test results are mentioned later.

（１）熱サイクル試験
表１における実施例１及び比較例３の組成にて作成したボールシート８をボールバルブに組み込み、熱サイクル試験におけるシート漏れ量を測定し、その結果を表２に示す。
供試品のボールバルブには、ステンレス製のフローティング型バルブ（呼び径５０Ａ）を用い、図２において、バルブ本体２０を高温炉２１に収納して、常温下（約１５℃）にて２４時間保持し、その後高温下（バルブ温度約２６５℃）にて２４時間保持し、更に常温に降下するという熱サイクルを負荷し、それぞれの温度に保持した後における弁座漏れ量を測定した。
弁座漏れ量は、全閉状態のバルブの一次側からヘリウムガス（圧力０．９ＭＰａ）を供給し、ボールシート８を通過してバルブ二次側に漏れたヘリウムガスの容量を水上置換法で測定した。 (1) Thermal cycle test The ball seat 8 produced with the composition of Example 1 and Comparative Example 3 in Table 1 was incorporated into a ball valve, the amount of seat leakage in the thermal cycle test was measured, and the results are shown in Table 2.
As the ball valve of the test product, a stainless steel floating type valve (nominal diameter 50A) is used. In FIG. 2, the valve body 20 is housed in a high-temperature furnace 21 and kept at room temperature (about 15 ° C.) for 24 hours. After that, a heat cycle of holding at a high temperature (valve temperature of about 265 ° C.) for 24 hours and then dropping to room temperature was applied, and the amount of valve seat leakage after holding at each temperature was measured.
The valve seat leakage amount is determined by supplying helium gas (pressure 0.9 MPa) from the primary side of the valve in the fully closed state, and the volume of helium gas leaking to the secondary side of the valve after passing through the ball seat 8 by the water replacement method. It was measured.

表２において、１回目の高温状態を終え、常温に戻した後の実施例１の弁座漏れ量は、比較例３に比して約２５％抑制されており、その後、２回目の高温状態を終え、常温に戻した後の実施例１における弁座漏れ量は、比較例３に比してほとんど漏れのないことが確認された。
したがって、本例における成形品であるバルブシール材を装着したバルブ本体とすることにより、高温サイクル下においても、弁座漏れを生じにくいバルブを得ることができる。 In Table 2, the valve seat leakage amount of Example 1 after finishing the first high temperature state and returning to normal temperature is suppressed by about 25% compared to Comparative Example 3, and then the second high temperature state. It was confirmed that the valve seat leakage amount in Example 1 after finishing the process and returning to room temperature was almost free from leakage as compared with Comparative Example 3.
Therefore, by using the valve body with the valve seal material, which is a molded product in this example, it is possible to obtain a valve that is less likely to cause valve seat leakage even under a high temperature cycle.

（２）ガス透過性試験
直径１０ｍｍで厚さ２ｍｍの試験片を用意し、図３に示すように、この試験片３０を上下一対の試験治具３１、３２で挟み込み、水中（１３℃）またはシリコンオイル中（１０℃）に浸漬して窒素ガスを試験治具に導入し、試験片３０を透過した窒素ガス量を測定部３３に導いて水またはシリコンオイルの置換量から求めた。尚、試験片３０のガス透過面積は９８．５ｃｍ^２である。試験は、試験片３０に２ＭＰａの面圧がかかるように窒素ガスを２４時間連続して供給し、そのときの透過総量を求めた。この結果を表１に併記する。 (2) Gas permeability test A test piece having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm is prepared, and as shown in FIG. 3, the test piece 30 is sandwiched between a pair of upper and lower test jigs 31 and 32, and is either in water (13 ° C.) or Nitrogen gas was introduced into the test jig by dipping in silicon oil (10 ° C.), and the amount of nitrogen gas that permeated through the test piece 30 was led to the measuring unit 33 and obtained from the amount of water or silicon oil replaced. In addition, the gas permeation area of the test piece 30 is 98.5 cm ² . In the test, nitrogen gas was continuously supplied to the test piece 30 so that a surface pressure of 2 MPa was applied for 24 hours, and the total permeation amount at that time was determined. The results are also shown in Table 1.

（３）圧縮クリープ特性試験
ＡＳ５−６−０１４０ｃに準拠し、直径１２．７ｍｍで高さ１２．７ｍｍの円筒状の試験片に２００℃の大気中で６：９Ｍｐａの荷重を付加し、荷重負荷後１０秒後の高さ（Ｔ１）及び荷重付加後２４時間後の高さ（Ｔ２）を測定し、下記式より圧縮クリープ率（Ｄ）を求めた。結果を表１に併記する。
Ｄ＝〔（Ｔ１−Ｔ２）／１２．７〕×１００（％） (3) Compression creep characteristic test In accordance with AS5-6-0140c, a 6: 9 Mpa load was applied to a cylindrical test piece having a diameter of 12.7 mm and a height of 12.7 mm in an atmosphere of 200 ° C. The height (T1) 10 seconds after and the height (T2) 24 hours after applying the load were measured, and the compression creep rate (D) was determined from the following formula. The results are also shown in Table 1.
D = [(T1-T2) /12.7] × 100 (%)

（４）永久クリーブ特性試験
ＡＳ５−６−０１４１ｃに準拠し、直径１２．７ｍｍで高さ１２．７ｍｍの円筒状の試験片に２００℃の大気中で６．９ＭＰａの荷重を付加し、荷重を２４時間付加した後、荷重を解除して３０分経過した時の高さ（Ｔ３）を測定し、下記式より圧縮永久変形率（Ｅ）を求めた。結果を表１に併記する。
Ｅ＝〔（１２．７−Ｔ３）／１２．７〕×１００（％） (4) Permanent cleaving property test In accordance with AS5-6-0141c, a load of 6.9 MPa was applied to a cylindrical test piece having a diameter of 12.7 mm and a height of 12.7 mm in an atmosphere of 200 ° C. After adding for 24 hours, the height (T3) when 30 minutes passed after releasing the load was measured, and the compression permanent deformation rate (E) was obtained from the following formula. The results are also shown in Table 1.
E = [(12.7−T3) /12.7] × 100 (%)

表１に示すように、本発明に従う各実施例の試験片は、シール性能及び耐クリープ性に優れている。
これに対し、比較例１の試験片は特許文献２に従うものであるが、カーボンブラックを含有しないため、耐クリープ性が実施例１の試験片に比べると劣っている。また、比較例２は、カーボンブラックを過剰に含有するため、シール性能に悪影響を与え、更に耐クリープ性も悪化する。
その他の成分に関しては、ＰＦＡを含有しない比較例３の試験片はシール性能が大きく劣っている。また、カーボン繊維を含有しない比較例４の試験片は耐クリープ性が大きく劣っており、カーボン繊維が耐クリープ性の向上に寄与することが確認された。しかし、比較例５の試験片のようにカーボン繊維を過剰に含有しても耐クリープ性の向上は少なく、むしろシール性能に悪影響が出てくる。 As shown in Table 1, the test piece of each example according to the present invention is excellent in sealing performance and creep resistance.
On the other hand, the test piece of Comparative Example 1 conforms to Patent Document 2, but does not contain carbon black, so that the creep resistance is inferior to that of the test piece of Example 1. Moreover, since the comparative example 2 contains carbon black excessively, it has a bad influence on sealing performance, and also creep resistance deteriorates.
Regarding the other components, the test piece of Comparative Example 3 containing no PFA is greatly inferior in sealing performance. Moreover, the test piece of Comparative Example 4 containing no carbon fiber was greatly inferior in creep resistance, and it was confirmed that the carbon fiber contributed to the improvement in creep resistance. However, even if the carbon fiber is excessively contained as in the test piece of Comparative Example 5, the improvement in creep resistance is small and the sealing performance is adversely affected.

耐摩擦性、耐薬品性、耐熱性、耐クリープ性を有し、もってシール性能に優れたパッキンやガスケット等のシール材に用いることができ、そのシール材の形状には制限がなく、フローティング型のボールバルブのみならず、トラニオン型のボールバルブ、バタフライバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブ、その他のバルブに広く用いられる。 It has friction resistance, chemical resistance, heat resistance, and creep resistance, and can be used for sealing materials such as packing and gaskets with excellent sealing performance. The shape of the sealing material is not limited, and is a floating type Widely used in trunnion type ball valves, butterfly valves, globe valves, gate valves, and other valves.

本発明におけるバルブの一例を示す半截断面図である。FIG. 3 is a half-sectional view showing an example of a valve in the present invention. 熱サイクル試験の試験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the testing apparatus of a heat cycle test. ガス透過試験の試験方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the test method of a gas permeation | transmission test.

符号の説明Explanation of symbols

１バルブボデー
２弁室
３入口側流路
４出口側流路
５ボール
６貫通孔
８ボールシート
１３ガスケット
１５スラストワッシャ
１６ステムベアリング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve body 2 Valve chamber 3 Inlet side flow path 4 Outlet side flow path 5 Ball 6 Through-hole 8 Ball seat 13 Gasket 15 Thrust washer 16 Stem bearing

Claims

バルブ構造体の運動部分をシールするパッキン或いは固定部分をシールするガスケット等のバルブシール材を装着して当該部分を密封シールするバルブにおいて、前記バルブシール材は、ポリテトラフルオロエチレンと、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体とからなり、かつテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を重量比率で３〜１５％含有する樹脂混合物に、それぞれ重量比率で５〜３０％のカーボン繊維及び５〜３０％のカーボンブラックを混入して成形したバルブ装着用の成形品であることを特徴とするバルブ。 A valve sealing material such as a gasket for sealing a moving part of a valve structure or a gasket for sealing a fixed part is attached and the part is hermetically sealed. The valve sealing material includes polytetrafluoroethylene and tetrafluoroethylene. A resin mixture comprising a perfluoroalkyl vinyl ether copolymer and containing 3-15% by weight of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, 5-30% by weight of carbon fibers and A valve characterized in that it is a molded product for mounting a valve formed by mixing 5-30% carbon black.

前記ポリテトラフルオロエチレンは、パーフルオロアルコキシを重合させて変性した変性ポリテトラフルオロエチレンである請求項１記載のバルブ。 2. The valve according to claim 1, wherein the polytetrafluoroethylene is a modified polytetrafluoroethylene modified by polymerizing perfluoroalkoxy.

前記カーボン繊維は、平均繊維径が５〜３０μｍで、かつ平均繊維長が５０〜１０００μｍである請求項１又は２記載のバルブ。 The valve according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber has an average fiber diameter of 5 to 30 µm and an average fiber length of 50 to 1000 µm.

前記カーボンブラックは、平均粒径が０．１μｍ以上である請求項１乃至３の何れか１項記載のバルブ。 The valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon black has an average particle diameter of 0.1 µm or more.

前記バルブ構造体の運動部分をシールするパッキンであるバルブシール材は、バルブボデーと貫通孔を有するボールとの間に密封状に介在させて、少なくとも弁閉止時に流路と弁室とを隔絶するボールバルブ用の環状ボールシートである請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブ。
A valve seal material, which is a packing that seals a moving part of the valve structure, is interposed between the valve body and a ball having a through hole in a sealing manner so as to isolate the flow path from the valve chamber at least when the valve is closed. The valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve is an annular ball seat for a ball valve.