JP2006349070A - Packing material, gland packing using this packing material, manufacturing method for packing material, and manufacturing method for gland packing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シール性、潤滑性及び放熱性に優れたパッキン材料及び該パッキン材料を用いたグランドパッキン並びにパッキン材料の製造方法及びグランドパッキンの製造方法に関する。より詳しくは、厳しい条件化で回転及び往復動する流体機器を軸封するパッキン材料及び該パッキン材料を用いたグランドパッキン並びにパッキン材料の製造方法及びグランドパッキンの製造方法に関する。 The present invention relates to a packing material excellent in sealing properties, lubricity and heat dissipation, a gland packing using the packing material, a method for manufacturing the packing material, and a method for manufacturing the gland packing. More specifically, the present invention relates to a packing material that seals a fluid device that rotates and reciprocates under severe conditions, a gland packing using the packing material, a method for manufacturing the packing material, and a method for manufacturing the gland packing.
近年の環境に対する意識の高まりとともに、環境汚染因子に対する様々な規制が世界中で設けられるようになってきている。このような規制は、自動車からの排ガスのような一般に使用される工業製品のみならず、工業製品を作り出すための製造工程からの排出物にまで及んでいる。 With the recent increase in environmental awareness, various regulations on environmental pollutants have been established around the world. Such regulations extend not only to commonly used industrial products such as exhaust gases from automobiles, but also to emissions from the manufacturing process to produce industrial products.
流体機器は、様々な用途で、あらゆる製造工程に用いられる装置である。グランドパッキンは、流体機器の軸封を行う用途に用いられ、流体機器中を流れる流体の流体機器からの漏出を防止する役割を担う。
グランドパッキンには、主として、シール性、潤滑性、応力緩和特性及び熱減量（放熱性）などといった諸性能が要求される。潤滑性は、流体機器の軸部との摩擦を低減し、この摩擦力の低減作用はグランドパッキンの耐久性の向上に寄与する。放熱性は、グランドパッキンの使用における経時劣化を低減し、グランドパッキンの耐久性の向上に寄与する。
グランドパッキンの耐久性の向上は、結果として、長期の流体機器の軸封機能を保証し、流体機器内部を流れる流体の漏出防止を保証するものとなる。
特許文献１には、このようなシール性、潤滑性及び放熱性に優れるグランドパッキン並びに該グランドパッキンを構成するパッキン材料が開示されている。
A fluidic device is an apparatus used in various manufacturing processes in various applications. The gland packing is used for shaft sealing of a fluid device and plays a role of preventing leakage of fluid flowing in the fluid device from the fluid device.
The gland packing is mainly required to have various performances such as sealability, lubricity, stress relaxation characteristics, and heat loss (heat dissipation). The lubricity reduces the friction with the shaft of the fluid device, and the action of reducing this frictional force contributes to the improvement of the durability of the gland packing. The heat dissipation reduces deterioration with time in use of the gland packing and contributes to improvement of the durability of the gland packing.
As a result, the durability of the gland packing ensures a long-term shaft sealing function of the fluid device, and prevents leakage of the fluid flowing inside the fluid device.
特許文献１に提案されるグランドパッキンは、高い水準のシール性、潤滑性及び放熱性を備えるものであるが、上記のような環境基準の高まりは、特許文献１のグランドパッキン以上のシール性を要求し、更により長期的なシール性の維持機能を要求するものとなっている。
特許文献１に提案されるグランドパッキンは、膨張黒鉛を用いて構成され、膨張黒鉛の備える優れた潤滑性並びに圧縮復元性によるシール性を発揮するものであったが、膨張黒鉛が有する脆い構造により、膨張黒鉛片がグランドパッキンから剥がれ、これに起因してシール性が経時的に劣化するという問題があった。
これを防止するために、アルミニウムやニッケルの薄膜を外周面に巻回するといった手法も特許文献１は提案しているが、このような構造を採用すると、膨張黒鉛が本来発揮する圧縮復元性を損なうものとなり、シール性が劣化するという問題を生ずるものとなる。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、従来以上に高いシール性、潤滑性及び放熱性を備えるパッキン材料及びグランドパッキン並びにパッキン材料の製造方法及びグランドパッキンの製造方法を提供することを目的とする。
The gland packing proposed in
The gland packing proposed in
In order to prevent this,
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and includes a packing material, a gland packing, a packing material manufacturing method, and a gland packing manufacturing method that have higher sealing performance, lubricity, and heat dissipation than conventional ones. The purpose is to provide.
請求項１記載の発明は、略紐状に形成されるパッキン材料であって、膨張黒鉛製テープと開繊された炭素繊維からなる繊維束で構成される積層体を捩じって形成された捩体と、該捩体の外周面に対して、該捩体の捩り方向と反対方向に巻回される開繊炭素繊維束と、前記捩体の外周面に巻回された開繊炭素繊維束の少なくとも外周面を覆うように形成されるフッ化エチレン樹脂層からなることを特徴とするパッキン材料である。
The invention described in
請求項２記載の発明は、前記フッ化エチレン樹脂層が、細幅に形成されたシート状のポリテトラフルオロエチレン製テープを巻回して形成されることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料である。
請求項３記載の発明は、前記フッ化エチレン樹脂層が、前記繊維束が巻回された基材をポリテトラフルオロエチレン液中に浸漬することにより形成されることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料である。
請求項４記載の発明は、前記ポリテトラフルオロエチレン製テープ内部に独立気泡が形成され、該独立気泡内部にシリコンオイルが内包されることを特徴とする請求項２記載のパッキン材料である。
請求項５記載の発明は、３７０℃を超えない温度で焼成されることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料である。
請求項６記載の発明は、前記フッ化エチレン樹脂層が顔料を含むことを特徴とする請求項１記載のパッキン材料である。
請求項７記載の発明は、前記捩体の中心に、単数の補強線材が配されることを特徴とする請求項１記載のパッキン材料である。
The invention according to
The invention according to claim 3 is characterized in that the fluorinated ethylene resin layer is formed by immersing a substrate around which the fiber bundle is wound in a polytetrafluoroethylene liquid. It is a packing material.
A fourth aspect of the present invention is the packing material according to the second aspect, wherein closed cells are formed inside the polytetrafluoroethylene tape, and silicon oil is included in the closed cells.
Invention of
The invention according to claim 6 is the packing material according to
The invention according to
請求項８記載の発明は、略紐状に形成される複数のパッキン材料を編組してなる編体を、加圧成形してなるグランドパッキンであって、前記パッキン材料が、膨張黒鉛製テープと開繊された炭素糸からなる繊維束で構成される積層体を捩じって形成された捩体と、該捩体の外周面に対して、該捩体の捩り方向と反対方向に巻回される開繊炭素繊維束と、前記捩体の外周面に巻回された開繊炭素繊維束の少なくとも外周面を覆うように形成されるフッ化エチレン樹脂層からなることを特徴とするグランドパッキンである。
請求項９記載の発明は、３７０℃を超えない温度で焼成されることを特徴とする請求項８記載のグランドパッキンである。
The invention according to claim 8 is a gland packing formed by press-molding a knitted body formed by braiding a plurality of packing materials formed in a substantially string shape, wherein the packing material is an expanded graphite tape. A twisted body formed by twisting a laminated body composed of a fiber bundle made of opened carbon yarns, and wound around the outer peripheral surface of the screw body in a direction opposite to the twisting direction of the screw body A gland packing comprising: an opened carbon fiber bundle to be formed; and a fluorinated ethylene resin layer formed so as to cover at least the outer circumferential surface of the opened carbon fiber bundle wound around the outer circumferential surface of the screw body It is.
The invention according to claim 9 is the gland packing according to claim 8, which is fired at a temperature not exceeding 370 ° C.
請求項１０記載の発明は、膨張黒鉛製テープと開繊された炭素繊維からなる繊維束で構成される積層体を捩じって、捩体を形成する捩体形成工程と、前記捩体外周面を、開繊炭素繊維束で巻回して基材を形成する巻回工程と、前記基材の少なくとも外面を、フッ化エチレン樹脂からなる層で被覆する被覆工程からなることを特徴とするパッキン材料の製造方法である。
請求項１１記載の発明は、複数の紐状のパッキン材料を準備するパッキン材料準備工程と、該パッキン材料を編組して編体を形成する編体形成工程と、該編体を加圧成形して所望形状のグランドパッキンを形成する加圧成形工程からなるグランドパッキンの製造方法であって、前記パッキン材料準備工程が、膨張黒鉛製テープと開繊された炭素繊維からなる繊維束で構成される積層体を捩じって、捩体を形成する捩体形成工程と、前記捩体外周面を、開繊炭素繊維束で巻回して基材を形成する巻回工程と、前記基材の少なくとも外面を、フッ化エチレン樹脂からなる層で被覆する被覆工程からなることを特徴とするグランドパッキンの製造方法である。
The invention according to
The invention described in claim 11 includes a packing material preparation step of preparing a plurality of string-like packing materials, a knitting body forming step of braiding the packing materials to form a knitted body, and pressure-molding the knitted body. A gland packing manufacturing method comprising a pressure molding step for forming a gland packing having a desired shape, wherein the packing material preparation step is composed of a fiber bundle made of expanded graphite tape and opened carbon fibers. A twisted body forming step of twisting the laminated body to form a twisted body, a winding step of winding the outer peripheral surface of the screw body with a spread carbon fiber bundle to form a base material, and at least the base material A method for producing a gland packing comprising a coating step of coating an outer surface with a layer made of a fluoroethylene resin.
請求項１記載の発明によれば、膨張黒鉛により高い圧縮復元性をもたらすとともに、炭素繊維束が高い機械的強度をもたらす。また、フッ化エチレン樹脂層により、流体機器との高い密着性が得られる。
したがって、長期間にわたって、高いシール性を発揮可能となる。
請求項２及び３記載の発明によれば、膨張黒鉛基材外周面がフッ化エチレン樹脂層で確実に被覆され、高い潤滑性を備えるパッキン材料となる。
請求項４記載の発明によれば、フッ化エチレン樹脂層の放熱性を高めることができ、放熱性に優れるパッキン材料となる。
請求項５記載の発明によれば、パッキン材料の耐久性及びシール性が更に高まるものとなる。
請求項６記載の発明によれば、用途別に分類容易なパッキン材料となる。
請求項７記載の発明によれば、補強線材により、パッキン材料が丈夫なものとなる。
According to the first aspect of the present invention, the expanded graphite provides high compression recovery and the carbon fiber bundle provides high mechanical strength. Moreover, the high adhesiveness with a fluid apparatus is acquired by a fluoroethylene resin layer.
Therefore, high sealing performance can be exhibited over a long period of time.
According to invention of
According to invention of
According to the fifth aspect of the present invention, the durability and sealing performance of the packing material are further enhanced.
According to invention of Claim 6, it becomes a packing material easy to classify | categorize according to a use.
According to the seventh aspect of the present invention, the packing material is made strong by the reinforcing wire.
請求項８記載の発明によれば、膨張黒鉛により高い圧縮復元性をもたらすとともに、炭素繊維束が高い機械的強度をもたらす。また、フッ化エチレン樹脂層により、流体機器との高い密着性が得られる。
したがって、総じて本発明に係るグランドパッキンは、従来以上に高いシール性並びに耐久性を発揮することが可能となる。
請求項９記載の発明によれば、高い機械的強度とシール性を備えるパッキン材料を製造することができる。
請求項１０記載の発明によれば、高い機械的強度とシール性を備えるグランドパッキンを製造することができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the expanded graphite provides high compression recovery and the carbon fiber bundle provides high mechanical strength. Moreover, the high adhesiveness with a fluid apparatus is acquired by a fluoroethylene resin layer.
Therefore, as a whole, the gland packing according to the present invention can exhibit higher sealing performance and durability than ever before.
According to invention of Claim 9, the packing material provided with high mechanical strength and sealing performance can be manufactured.
According to the invention described in
以下、本発明に係るパッキン材料及び該パッキン材料を用いたグランドパッキン並びにパッキン材料の製造方法及びグランドパッキンの製造方法について、図を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係るパッキン材料の概略斜視図である。
パッキン材料（１）は、全体として略紐状に形成される。パッキン材料（１）は、その断面の略中心に配される捩体（２）と、捩体（２）の外周に配される開繊炭素繊維束（４）と、繊維束（４）の少なくとも外周面を被覆するフッ化エチレン樹脂層（５）からなる。
Hereinafter, a packing material according to the present invention, a gland packing using the packing material, a packing material manufacturing method, and a gland packing manufacturing method will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a packing material according to the present invention.
The packing material (1) is formed in a substantially string shape as a whole. The packing material (1) is composed of a screw body (2) disposed substantially at the center of the cross section, an opened carbon fiber bundle (4) disposed on the outer periphery of the screw body (2), and a fiber bundle (4). It consists of a fluorinated ethylene resin layer (5) covering at least the outer peripheral surface.
図２は、捩体（２）を示す図である。図２（ａ）は、捩体（２）の形成途中の状態を示し、図２（ｂ）は捩体（２）に形成される積層体を示す。
捩体（２）は、開繊して得られた複数の炭素繊維の束（２１）と、膨張黒鉛製テープ（２３）とを積層した積層体（２２）を捩じることにより紐状に形成して得られる。
FIG. 2 is a view showing the screw body (2). Fig.2 (a) shows the state in the middle of formation of a screw body (2), and FIG.2 (b) shows the laminated body formed in a screw body (2).
The screw body (2) is formed into a string by twisting a laminate (22) obtained by laminating a bundle (21) of a plurality of carbon fibers obtained by opening the fiber and an expanded graphite tape (23). It is obtained by forming.
積層体（２２）は、開繊炭素繊維束（２１）と膨張黒鉛製テープ（２３）との間に接着剤層（２４）を備え、開繊炭素繊維束（２１）と膨張黒鉛製テープ（２３）とを一体的に接合する構造である。
接着剤層（２４）の種類は特に限定されず、有機質系接着剤、無機質系接着剤、無機有機混合質系接着剤など、種々の接着剤から構成することができ、その形態も、液状、エマルジョン、フィルム状、不織布状など種々の形態を採ることができる。また、その配設方法も特に限定されず、塗布、熱圧着、吹き付けなど、種々の方法を採用することが可能である。
The laminate (22) includes an adhesive layer (24) between the spread carbon fiber bundle (21) and the expanded graphite tape (23), and the spread carbon fiber bundle (21) and the expanded graphite tape ( 23) are integrally joined to each other.
The type of the adhesive layer (24) is not particularly limited, and can be composed of various adhesives such as an organic adhesive, an inorganic adhesive, an inorganic organic mixed adhesive, and the form thereof is also liquid, Various forms such as an emulsion, a film, and a non-woven fabric can be adopted. The arrangement method is not particularly limited, and various methods such as coating, thermocompression bonding, and spraying can be employed.
なお、接着剤層（２４）には、できれば水溶性の熱可塑性樹脂接着剤を使用することが好ましく、中でも無公害性のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が用いることが好ましい。また、ポリビニルアルコールは、液状のまま膨張黒鉛製テープ（２３）の表面或いは炭素繊維束（２１）の表面に塗布するか、又は吹き付けることにより配設することができる。吹き付けによって配設する場合には、例えば不織布状に配設することができる。 In addition, it is preferable to use a water-soluble thermoplastic resin adhesive for the adhesive layer (24), and it is preferable to use non-polluting polyvinyl alcohol (PVA). Moreover, polyvinyl alcohol can be arrange | positioned by apply | coating or spraying on the surface of an expanded graphite tape (23) or the surface of a carbon fiber bundle (21) with a liquid state. When arrange | positioning by spraying, it can arrange | position in the shape of a nonwoven fabric, for example.
ポリビニルアルコールを不織布状に配設する場合、接着剤層（２４）は、ポリビニルアルコール樹脂繊維が不規則な方向に伸びて積層され、且つそれら樹脂繊維が相互に固着されてシート状とされる。このような構造の接着剤層（２４）は、あらゆる方向の引張に対して大きな引張強さを有し、特に帯状に加工された状態でその軸長方向の引張に対して大きな引張強さを発揮することができる。 When the polyvinyl alcohol is disposed in a nonwoven fabric, the adhesive layer (24) is formed by laminating polyvinyl alcohol resin fibers in an irregular direction, and the resin fibers are fixed to each other to form a sheet. The adhesive layer (24) having such a structure has a large tensile strength with respect to a tensile force in all directions, and particularly has a large tensile strength with respect to a tensile force in the axial direction in a state of being processed into a strip shape. It can be demonstrated.
なお、膨張黒鉛製テープ（２３）と開繊繊維束（２１）を接着する際には、その間にポリビニルアルコール等の接着剤層（２４）を介在させ積層した状態でその両面に圧力を加え、或いは加熱しながら圧力を加えることで、これらを強固に積層一体化することができる。 In addition, when adhering the expanded graphite tape (23) and the spread fiber bundle (21), pressure is applied to both sides thereof in a state of being laminated with an adhesive layer (24) such as polyvinyl alcohol interposed therebetween, Alternatively, these can be firmly laminated and integrated by applying pressure while heating.
膨張黒鉛製テープ（２３）としては、天然黒鉛、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛等の黒鉛粉末を、濃硫酸、濃硝酸等と反応させて一旦層間化合物とした後、水洗などを経て残留化合物を得、これを急熱して膨張させて得られる膨張可撓性黒鉛そのものを、ロール材等により圧縮成形したシート状のものを使用することができる。 As the expanded graphite tape (23), graphite powder such as natural graphite, pyrolytic graphite, quiche graphite, etc. is reacted with concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, etc. to make an intercalation compound, and then a residual compound is obtained through washing with water. In addition, a sheet-like product obtained by compression-molding the expanded flexible graphite itself obtained by rapidly heating it and expanding it with a roll material can be used.
膨張黒鉛製テープ（２３）の密度は、特に限定されるものではないが、０．８０〜２．２ｇ／ｃｍ3 であることが好ましい。密度がこの範囲内にあると、膨張黒鉛製テープ（２３）の表面に結晶レベルの凹凸が形成され、その上に積層されるものにアンカー効果を生じさせることができる。これに対し、密度が０．８０ｇ／ｃｍ3 未満であると組織のきめが粗くなり過ぎ、パッキンにしたときのシール性が低下する。逆に、密度が２．２ｇ／ｃｍ3 を超えると、組織のきめが細かくなり過ぎてアンカー効果を生じさせにくくなり、開繊繊維束（２１）との積層を良好に行い得ない可能性がある。 The density of the expanded graphite tape (23) is not particularly limited, but is preferably 0.80 to 2.2 g / cm 3 . When the density is within this range, crystal-level irregularities are formed on the surface of the expanded graphite tape (23), and an anchor effect can be produced on the layer laminated thereon. On the other hand, if the density is less than 0.80 g / cm 3 , the texture of the structure becomes too coarse, and the sealing performance when packing is deteriorated. On the other hand, if the density exceeds 2.2 g / cm 3 , the texture becomes too fine and it is difficult to produce an anchor effect, and it may not be possible to satisfactorily laminate the spread fiber bundle (21). is there.
また、膨張黒鉛製テープ（２３）の厚みは、特に限定されるものではないが、０．１０〜１．５ｍｍ程度とされることが好ましい。厚みが０．１０ｍｍ未満であると、膨張黒鉛が有する優れた耐熱性、耐食性、耐磨耗性を発現させることができない。また、このように極薄のものは製造が困難であって経済的でない。逆に、厚みが１．５ｍｍを超えると、膨張黒鉛の脆さが現れてしまう。 The thickness of the expanded graphite tape (23) is not particularly limited, but is preferably about 0.10 to 1.5 mm. If the thickness is less than 0.10 mm, the excellent heat resistance, corrosion resistance, and wear resistance of the expanded graphite cannot be expressed. Further, such an extremely thin material is difficult to manufacture and is not economical. Conversely, if the thickness exceeds 1.5 mm, the expanded graphite becomes brittle.
開繊繊維束（２１）は、膨張黒鉛製テープ（２３）を補強すると共に固体潤滑材の役目を果たすものである。この開繊繊維束（２１）は、接着剤層（２４）を介して膨張黒鉛製テープ（２３）の表面に積層される。その積層方法は、上記した方法を採用することができるが、接着剤として熱融着フィルムを用いる場合には、例えば、ＰＶＡ不織布、ＰＶＡフィルム、ポリエチレンフィルム、オレフィン系フィルム、ウレタン系フィルムを用いることができる。 The opened fiber bundle (21) reinforces the expanded graphite tape (23) and plays the role of a solid lubricant. The spread fiber bundle (21) is laminated on the surface of the expanded graphite tape (23) through the adhesive layer (24). As the lamination method, the above-described method can be adopted. However, when a heat fusion film is used as an adhesive, for example, a PVA nonwoven fabric, a PVA film, a polyethylene film, an olefin film, or a urethane film is used. Can do.
開繊繊維束（２１）は機械的強度に優れており、また、その機械的強度等の諸性質が、−２００℃〜＋６００℃の間で殆ど変化せず、低温特性、高温特性が共に優れている。従って、開繊繊維束（２１）は、常温域は勿論のこと、過酷温度環境下においても確実に膨張黒鉛製テープ（２３）を補強することができる。
また、開繊繊維束（２１）は耐食性および耐磨耗性に優れているので、化学プラント等の過酷環境下でも長期間の使用に耐えることができる。なお、開繊繊維束（２１）の厚さは、０．０１〜０．５ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは０．１５〜０．２ｍｍとされる。これは、厚みが０．０５ｍｍ未満であると、十分な潤滑性及びシール性が得られず、逆に厚みが０．５ｍｍを超えると、十分な柔軟性が得られないからである。
The spread fiber bundle (21) has excellent mechanical strength, and various properties such as mechanical strength hardly change between −200 ° C. and + 600 ° C., and both low temperature characteristics and high temperature characteristics are excellent. ing. Accordingly, the spread fiber bundle (21) can surely reinforce the expanded graphite tape (23) not only in a normal temperature range but also in a severe temperature environment.
Moreover, since the spread fiber bundle (21) is excellent in corrosion resistance and wear resistance, it can withstand long-term use even in a harsh environment such as a chemical plant. In addition, the thickness of the spread fiber bundle (21) is preferably 0.01 to 0.5 mm, and more preferably 0.15 to 0.2 mm. This is because if the thickness is less than 0.05 mm, sufficient lubricity and sealing properties cannot be obtained, and conversely if the thickness exceeds 0.5 mm, sufficient flexibility cannot be obtained.
捩体（２）は、上記の積層体（２２）を一方向に捩じることにより形成される。尚、本発明においては、積層体（２２）を構成する膨張黒鉛製テープ（２３）が捩体（２）の外周面を構成するように捩じってもよいし、開繊繊維束（２１）が捩体（２）の外周面を構成するように捩じってもよい。尚、図１及び図２に示す例においては、膨張黒鉛製テープ（２３）が、捩体（２）の外周面を形成するように捩じった形態を示している。
膨張黒鉛製テープ（２３）が外周面を構成するように捩体（２）を形成すると、パッキン材料（１）の断面中心に開繊炭素繊維束（２１）が配されることになり、形状安定性に優れるパッキン材料（１）が構成されることとなる。
開繊炭素繊維束（２１）が外周面を構成するように捩体（２）を形成すると、パッキン材料（１）の断面中心に膨張黒鉛製テープ（２３）が配されることとなり、圧縮復元性に優れるパッキン材料（１）が構成されることとなる。
尚、膨張黒鉛製テープ（２３）と開繊炭素繊維束（２１）のいずれを捩体（２）の外周面側に配したとしても、従来のパッキン材料よりも優れたシール性並びに耐久性を発揮可能である。
The screw body (2) is formed by twisting the laminate (22) in one direction. In the present invention, the expanded graphite tape (23) constituting the laminate (22) may be twisted so as to constitute the outer peripheral surface of the screw body (2), or the spread fiber bundle (21 ) May be twisted so as to constitute the outer peripheral surface of the screw body (2). In the example shown in FIGS. 1 and 2, the expanded graphite tape (23) is twisted so as to form the outer peripheral surface of the screw body (2).
When the screw body (2) is formed so that the expanded graphite tape (23) constitutes the outer peripheral surface, the open carbon fiber bundle (21) is arranged at the center of the cross section of the packing material (1), and the shape The packing material (1) having excellent stability is constituted.
When the twisted body (2) is formed so that the spread carbon fiber bundle (21) constitutes the outer peripheral surface, the expanded graphite tape (23) is arranged at the center of the cross section of the packing material (1), and the compression restoration is performed. A packing material (1) having excellent properties will be formed.
Even if either the expanded graphite tape (23) or the opened carbon fiber bundle (21) is arranged on the outer peripheral surface side of the screw body (2), the sealing performance and durability superior to those of the conventional packing material are provided. It can be demonstrated.
図３は、開繊された炭素繊維束（２１）の開繊工程の一例を示す。
図３に示す開繊装置（２００）は、給糸機（図示せず）から供給される開繊前炭素繊維束（２０）を上下に挟持するとともに開繊前炭素繊維束（２０）を下流へ促す供給ローラ（２０１）と、供給ローラ（２０１）の下流側に配される熱風供給器（２０２）と、熱風供給器（２０２）下流側に配される吸引口を備える吸引装置（２０３）及び最下流に配される排出ローラ（２０４）から主に構成される。
FIG. 3 shows an example of the opening process of the opened carbon fiber bundle (21).
The opening device (200) shown in FIG. 3 sandwiches the unopened carbon fiber bundle (20) supplied from a yarn feeder (not shown) up and down and the unopened carbon fiber bundle (20) downstream. A suction device (203) comprising a supply roller (201) for urging, a hot air supply device (202) disposed downstream of the supply roller (201), and a suction port disposed downstream of the hot air supply device (202) And a discharge roller (204) disposed on the most downstream side.
図３において示される開繊前炭素繊維束（２０）は、７μｍの炭素繊維からなる束をエポキシ樹脂系サイジング剤によって、幅６．１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの偏平状態にした繊維束であり、これが給糸機から供給ローラ（２０１）へ送られる。この開繊前炭素繊維束（２０）は、給糸機から５ｍ／ｍｉｎの流送速度で線状に連続的に送られる。 The pre-opening carbon fiber bundle (20) shown in FIG. 3 is a fiber bundle in which a bundle of 7 μm carbon fibers is flattened with a width of 6.1 mm and a thickness of 0.1 mm using an epoxy resin sizing agent. This is sent from the yarn feeder to the supply roller (201). This pre-opening carbon fiber bundle (20) is continuously fed linearly from the yarn feeder at a flow rate of 5 m / min.
供給ローラ（２０１）から下流へ送られた開繊前炭素繊維束（２０）は熱風供給器（２０２）により加熱される。熱風供給器（２０２）は開繊前炭素繊維束（２０）の上方２０ｍｍの位置に配され、２００℃の熱風を風速１０ｍ／ｓｅｃで吹きつけ、エポキシ樹脂系サイジング剤を帯熱柔軟化させる。 The pre-opening carbon fiber bundle (20) sent downstream from the supply roller (201) is heated by the hot air supply device (202). The hot air supply device (202) is disposed 20 mm above the pre-opening carbon fiber bundle (20), and blows hot air at 200 ° C. at a wind speed of 10 m / sec to soften the epoxy resin sizing agent.
このようにして柔軟化された開繊前炭素繊維束（２０）は吸引装置（２０２）の吸引口に至る。
排出ローラ（２０４）による炭素繊維束（２１）の排出速度は、供給ローラ（２０１）による開繊前炭素繊維束（２０）の供給速度よりも若干遅く設定され、吸引装置（２０３）の吸引口にて１２ｍｍ程度の撓み量が生ずるようにされる。
吸引装置（２０３）は、バキュームポンプ（２３１）と制御弁（２３２）により吸引口に風速５０ｍ／ｓｅｃの下降気流を連続的に生じせしめる。これにより、吸引口にある開繊前炭素繊維束（２０）は下方に引っ張られ、所定量の撓みを生ずる。この撓み量は、吸引装置（２０３）が備えるセンサ（２３３）により検知され、検知された撓み量に応じて、供給ローラ（２０１）による供給速度が制御される。
The carbon fiber bundle (20) before opening that has been softened in this way reaches the suction port of the suction device (202).
The discharge speed of the carbon fiber bundle (21) by the discharge roller (204) is set slightly slower than the supply speed of the carbon fiber bundle (20) before opening by the supply roller (201), and the suction port of the suction device (203) The amount of bending is about 12 mm.
The suction device (203) continuously generates a downdraft with a wind speed of 50 m / sec at the suction port by means of a vacuum pump (231) and a control valve (232). As a result, the pre-opening carbon fiber bundle (20) at the suction port is pulled downward, causing a predetermined amount of bending. This amount of bending is detected by a sensor (233) provided in the suction device (203), and the supply speed by the supply roller (201) is controlled according to the detected amount of bending.
このように開繊前炭素繊維束（２０）が、加熱され柔軟化された後に、気流に曝されることで、開繊前炭素繊維束（２０）は繊維束幅方向にむけて広がり開繊されると同時に、気流により強制空冷されることにより硬化し、安定した形状の炭素繊維束（２１）を得ることができる。
このようにして得られた炭素繊維束（２１）は、排出ローラ（２０４）を経て、巻取機によりロール状にされる。
ロール状にされた炭素繊維束（２１）は、その後巻き出され、膨張黒鉛製テープ（２３）と積層され、積層体（２２）に形成された後、捩じられ、捩体（２）を構成するものとなる。
Thus, after the carbon fiber bundle (20) before opening is heated and softened, the carbon fiber bundle (20) before opening is spread toward the fiber bundle width direction by being exposed to the air flow. At the same time, the carbon fiber bundle (21) having a stable shape can be obtained by being hardened by forced air cooling with an air flow.
The carbon fiber bundle (21) thus obtained is rolled into a roll by a winder after passing through a discharge roller (204).
The roll-shaped carbon fiber bundle (21) is then unwound, laminated with the expanded graphite tape (23), formed into a laminate (22), and then twisted to form the twisted body (2). It will be composed.
図４は、開繊炭素繊維束（４）を更に巻回する工程途中を示し、図４（ａ）は、捩体（２）上に開繊炭素繊維束（４）を巻回している状態を示し、図４（ｂ）は、開繊炭素繊維束（４）が巻回された部分の断面を示す。
開繊繊維束（４）は、捩体（２）を補強すると共に固体潤滑材の役目を果たすものである。
捩体（２）を構成する開繊炭素繊維束（２１）と同様に、捩体（２）外周面を巻回する開繊炭素繊維束（４）は機械的強度に優れており、また、その機械的強度等の諸性質が、−２００℃〜＋６００℃の間で殆ど変化せず、低温特性、高温特性が共に優れている。従って、開繊繊維束（４）は、常温域は勿論のこと、過酷温度環境下においても確実に捩体（２）を補強することができる。
また、開繊繊維束（４）は耐食性および耐磨耗性に優れているので、化学プラント等の過酷環境下でも長期間の使用に耐えることができる。なお、開繊繊維束（４）の厚さは、０．０１〜０．５ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは０．１５〜０．２ｍｍとされる。これは、厚みが０．０１ｍｍ未満であると、十分な潤滑性及びシール性が得られなくなるとともに引張強度の低下を引き起こすためである。逆に厚みが０．５ｍｍを超えると、十分な柔軟性が得られないからである。
FIG. 4 shows the process of further winding the opened carbon fiber bundle (4), and FIG. 4 (a) shows a state where the opened carbon fiber bundle (4) is wound on the screw body (2). Fig. 4 (b) shows a cross section of a portion around which the spread carbon fiber bundle (4) is wound.
The spread fiber bundle (4) reinforces the screw body (2) and serves as a solid lubricant.
Similar to the open carbon fiber bundle (21) constituting the screw body (2), the open carbon fiber bundle (4) wound around the outer peripheral surface of the screw body (2) is excellent in mechanical strength, Various properties such as mechanical strength hardly change between −200 ° C. and + 600 ° C., and both low temperature characteristics and high temperature characteristics are excellent. Accordingly, the spread fiber bundle (4) can surely reinforce the screw body (2) not only in a normal temperature range but also in a severe temperature environment.
Moreover, since the spread fiber bundle (4) is excellent in corrosion resistance and wear resistance, it can withstand long-term use even in a harsh environment such as a chemical plant. In addition, the thickness of the spread fiber bundle (4) is preferably 0.01 to 0.5 mm, and more preferably 0.15 to 0.2 mm. This is because if the thickness is less than 0.01 mm, sufficient lubricity and sealability cannot be obtained and the tensile strength is lowered. Conversely, if the thickness exceeds 0.5 mm, sufficient flexibility cannot be obtained.
開繊炭素繊維束（４）を捩体（２）外周面に巻回するときには、捩体（２）の捩り方向とは反対方向に開繊炭素繊維束（４）を巻回することが好ましい。反対方向に捩じることで、捩体（２）の捩りが緩むことが防止され、パッキン材料（１）の形状安定性を高めることが出来るためである。尚、開繊炭素繊維束（４）を複数用いて、捩体（２）外周面を巻回してもよい。この場合には、一の開繊炭素繊維束（４）を時計回りに巻回し、他の開繊炭素繊維束（４）を反時計回りに巻回するようにして、互いに異なる方向に巻回することが好ましい。このように巻回すると、使用対象となる流体機器の軸部の回転方向並びに回転往復動によらず、安定したシール性並びに耐久性を発揮可能となる。
尚、捩体（２）の外周面が膨張黒鉛製テープ（２３）で構成され、膨張黒鉛製テープ（２３）の密度が、０．８０〜２．２ｇ／ｃｍ3の範囲内にあると、膨張黒鉛製テープ（２３）の表面に結晶レベルの凹凸が形成されるので、膨張黒鉛製テープ（２３）の上に巻回される開繊炭素繊維束（４）が、膨張黒鉛製テープ（２３）の上で安定的に固定されるものとなる。したがって、捩体（２）の軸方向に、巻回される開繊炭素繊維束（４）が移動することが防止され、形状安定性並びに耐久性に優れるパッキン材料（１）を構成することが可能となる。
When the opened carbon fiber bundle (4) is wound around the outer peripheral surface of the twisted body (2), the opened carbon fiber bundle (4) is preferably wound in a direction opposite to the twisting direction of the twisted body (2). . This is because by twisting in the opposite direction, the twist of the screw body (2) is prevented from loosening, and the shape stability of the packing material (1) can be enhanced. In addition, you may wind an outer peripheral surface of a screw body (2) using multiple open carbon fiber bundles (4). In this case, one opened carbon fiber bundle (4) is wound clockwise and the other opened carbon fiber bundle (4) is wound counterclockwise to wind in different directions. It is preferable to do. When wound in this manner, stable sealing performance and durability can be exhibited regardless of the rotation direction and the reciprocating motion of the shaft portion of the fluid device to be used.
The outer peripheral surface of the screw body (2) is composed of an expanded graphite tape (23), and the density of the expanded graphite tape (23) is in the range of 0.80 to 2.2 g / cm 3 . Since unevenness at the crystal level is formed on the surface of the expanded graphite tape (23), the spread carbon fiber bundle (4) wound on the expanded graphite tape (23) is expanded into the expanded graphite tape (23). ) Will be fixed stably. Therefore, it is possible to prevent the opened carbon fiber bundle (4) wound in the axial direction of the screw body (2) from moving, and to form a packing material (1) excellent in shape stability and durability. It becomes possible.
図５は、パッキン材料（１）の製造工程のフローチャートである。
上述の如く、パッキン材料（１）は、捩体形成工程にて捩体（２）が形成され、その後、巻回工程にて、捩体（２）外周面に開繊炭素繊維束（４）が巻回される。これにより、基材（６）が得られる。最後に、被覆工程にて、基材（６）の少なくとも外周面をフッ化エチレン樹脂層（５）で被覆する。
フッ化エチレン樹脂層（５）は、４フッ化エチレン、３フッ化エチレン或いはポリテトラフルオロエチレン等の樹脂から構成される。特に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂から、フッ化エチレン樹脂層（５）が形成されることが潤滑性並びにシール性の面から好ましい。
FIG. 5 is a flowchart of the manufacturing process of the packing material (1).
As described above, in the packing material (1), the twisted body (2) is formed in the twisted body forming step, and then the opened carbon fiber bundle (4) is formed on the outer peripheral surface of the twisted body (2) in the winding step. Is wound. Thereby, a base material (6) is obtained. Finally, at least the outer peripheral surface of the substrate (6) is covered with the fluorinated ethylene resin layer (5) in the covering step.
The fluoroethylene resin layer (5) is made of a resin such as tetrafluoroethylene, trifluoride ethylene, or polytetrafluoroethylene. In particular, the fluoroethylene resin layer (5) is preferably formed from a polytetrafluoroethylene resin in terms of lubricity and sealing properties.
図６は、被覆工程の一実施例を示し、図６（ａ）は、ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）を巻回することにより、フッ化エチレン樹脂層（５）を形成している状態を示し、図６（ｂ）は、ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）を巻回した部分の断面図である。
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の厚さは特に限定されるものではないが、好ましくは０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とされる。より好ましくは、０．１３ｍｍ程度とされる。ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の厚さが０．３ｍｍを超えると、巻回を行いにくくなり、逆に０．０１ｍｍ未満であると、使用時に破損する可能性を生ずる。
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の幅は、特に限定されるものではないが、好ましくは１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下とされ、より好ましくは１５ｍｍ程度とされる。ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の幅が、２５ｍｍを超えると巻回を行いにくくなる一方、１０ｍｍ未満であると、使用時に破損する可能性を生ずる。
FIG. 6 shows an embodiment of the covering step, and FIG. 6 (a) shows a state in which a fluorinated ethylene resin layer (5) is formed by winding a polytetrafluoroethylene tape (51). FIG.6 (b) is sectional drawing of the part which wound the tape (51) made from a polytetrafluoroethylene.
The thickness of the polytetrafluoroethylene tape (51) is not particularly limited, but is preferably 0.01 mm or more and 0.3 mm or less. More preferably, it is about 0.13 mm. When the thickness of the polytetrafluoroethylene tape (51) exceeds 0.3 mm, winding becomes difficult, and conversely, if it is less than 0.01 mm, there is a possibility of breakage during use.
The width of the polytetrafluoroethylene tape (51) is not particularly limited, but is preferably 10 mm or more and 25 mm or less, and more preferably about 15 mm. If the width of the polytetrafluoroethylene tape (51) exceeds 25 mm, winding becomes difficult, while if it is less than 10 mm, there is a possibility of breakage during use.
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）は、基材（６）の外周面に一重若しくは二重に巻回される。二重に巻回すると、潤滑性及びシール性を更に向上させることができる。二重にする場合には、互いの巻回方向を逆向きとし、相互に交差するように巻回すると、パッキン材料（１）のシール性及び耐久性を一層高めることができる。また互いの巻回方向が逆向きとなるように二重に巻回することにより、左回転、右回転のいずれの向きに回転する回転軸に対しても同程度のシール性及び耐久性を発揮することができる。
尚、ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）は、少なくとも縁部同士が重なりあうように巻回される。これにより基材（６）の露出が確実に防止される。
The polytetrafluoroethylene tape (51) is wound single or double around the outer peripheral surface of the base material (6). When wound twice, the lubricity and sealing properties can be further improved. In the case of double, the sealing direction and the durability of the packing material (1) can be further enhanced by turning the winding directions in opposite directions and winding them so as to cross each other. In addition, by wrapping twice so that the winding directions of each other are opposite, the same degree of sealing performance and durability can be achieved for rotating shafts rotating in either the left or right direction. can do.
The polytetrafluoroethylene tape (51) is wound so that at least the edges overlap each other. This reliably prevents the substrate (6) from being exposed.
図７は、パッキン材料（１）に好適に用いられるポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の製造工程のフローチャートである。
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の製造工程はシリコンオイル含浸工程と、圧延工程と、焼成工程からなる。
まず、シリコンオイル含浸工程にて、粉末状のポリテトラフルオロエチレンにシリコンオイルを含浸させる。シリコンオイルの含浸量は特に限定されるものではないが、３重量％程度とされる。
その後、圧延工程にて、ポリテトラフルオロエチレン粉末が圧延される。シリコンオイル含浸工程にて、ポリテトラフルオロエチレン粉末にシリコンオイルが含浸されているので、ポリテトラフルオロエチレン粉末は延伸が容易となり、非常に平滑な表面を備えるポリテトラフルオロエチレン製シートを得ることができる。
圧延工程の後、焼成工程にて、ポリテトラフルオロエチレン製シートが焼成される。
このシートを所定幅に裁断することにより細幅のテープ（５１）が形成される。
FIG. 7 is a flowchart of the manufacturing process of the polytetrafluoroethylene tape (51) preferably used for the packing material (1).
The manufacturing process of the polytetrafluoroethylene tape (51) includes a silicon oil impregnation process, a rolling process, and a firing process.
First, in a silicon oil impregnation step, powdered polytetrafluoroethylene is impregnated with silicon oil. The amount of silicon oil impregnated is not particularly limited, but is about 3% by weight.
Thereafter, the polytetrafluoroethylene powder is rolled in a rolling process. Since the polytetrafluoroethylene powder is impregnated with silicon oil in the silicon oil impregnation step, the polytetrafluoroethylene powder can be easily stretched to obtain a polytetrafluoroethylene sheet having a very smooth surface. it can.
After the rolling step, the polytetrafluoroethylene sheet is fired in the firing step.
A thin tape (51) is formed by cutting the sheet into a predetermined width.
図８は、図７に示す製造工程を経て得られたポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）の断面の模式図である。
焼成工程により、ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）断面内には多数の独立気泡（５１１）が形成される。この独立気泡（５１１）の内部には、シリコンオイル含浸工程にて含浸されたシリコンオイルが内包される。この結果、ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）は長期間断面内部にシリコンオイルを備えることができ、高い潤滑性を長期間発揮することが可能となる。
更には、この独立気泡（５１１）内部のシリコンオイルはフッ化エチレン樹脂層（５）の放熱性を高め、パッキン材料（１）は高い放熱性を備えることとなり、摺動特性が向上する。
FIG. 8 is a schematic view of a cross section of a polytetrafluoroethylene tape (51) obtained through the manufacturing process shown in FIG.
A large number of closed cells (511) are formed in the cross section of the polytetrafluoroethylene tape (51) by the firing step. The closed cells (511) contain silicon oil impregnated in the silicon oil impregnation step. As a result, the polytetrafluoroethylene tape (51) can be provided with silicone oil inside the cross section for a long period of time, and can exhibit high lubricity for a long period of time.
Furthermore, the silicone oil inside the closed cells (511) enhances the heat dissipation of the fluorinated ethylene resin layer (5), and the packing material (1) has high heat dissipation, which improves the sliding characteristics.
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）を巻回する方法以外の方法として、基材（６）を、ポリテトラフルオロエチレンを含む液中に浸漬して、その後、液中から基材（６）を取り出し、基材（６）外周面に付着したポリテトラフルオロエチレン液を乾燥させて、基材（６）外周面を被覆してもよい。
このような方法によれば、基材（６）内部にまで、ポリテトラフルオロエチレン成分が侵入するので、一層高い潤滑性を備えるパッキン材料（１）を構成することが可能となる。
As a method other than the method of winding the polytetrafluoroethylene tape (51), the base material (6) is immersed in a liquid containing polytetrafluoroethylene, and then the base material (6) is removed from the liquid. You may take out and dry the polytetrafluoroethylene liquid adhering to an outer peripheral surface of a base material (6), and may coat | cover an outer peripheral surface of a base material (6).
According to such a method, since the polytetrafluoroethylene component penetrates into the base material (6), the packing material (1) having higher lubricity can be configured.
尚、フッ化エチレン樹脂層（５）が顔料を含むように形成されてもよい。顔料を含めることにより、例えば、用途別に異なる色彩を付されたパッキン材料（１）を得ることができる。
ポリテトラフルオロエチレン製テープ（５１）を巻回してなるフッ化エチレン樹脂層（５）である場合には、図８に示す圧延工程において顔料を混ぜればよく、基材（６）を、ポリテトラフルオロエチレンを含む液中に浸漬する場合には、該液中に顔料を混ぜればよい。
The fluorinated ethylene resin layer (5) may be formed so as to contain a pigment. By including the pigment, for example, it is possible to obtain a packing material (1) having a different color for each application.
In the case of a fluorinated ethylene resin layer (5) formed by winding a polytetrafluoroethylene tape (51), a pigment may be mixed in the rolling step shown in FIG. When immersed in a liquid containing fluoroethylene, a pigment may be mixed in the liquid.
上記の如くして、フッ化エチレン樹脂層（５）を形成した後、更に焼成することが好ましい。
焼成は、３７０℃以下、より好ましくは３４５℃以上３５５℃以下の温度に保たれた炉内にパッキン材料（１）を入れて行われる。このようにパッキン材料（１）を焼成することにより、フッ化エチレン層（５）のパッキン使用時の熱収縮が低減され、パッキン材料（１）の耐久性及びシール性が向上する。
As described above, it is preferable to further calcinate after forming the fluoroethylene resin layer (5).
Firing is performed by putting the packing material (1) in a furnace maintained at a temperature of 370 ° C. or lower, more preferably 345 ° C. or higher and 355 ° C. or lower. By firing the packing material (1) in this way, the thermal shrinkage when using the packing of the fluorinated ethylene layer (5) is reduced, and the durability and sealing performance of the packing material (1) are improved.
図９は、捩体（２）の応用形態を示す。
捩体（２）を構成する積層体（２２）の上面に単数の補強線材（７）を配し、補強線材（７）を芯材として、積層体（２２）を捩り、捩体（２）を形成してもよい。
補強線材（７）の材質は特に限定されるものではないが、インコネル線、ＳＵＳ線、アラミド樹脂繊維糸、炭化繊維糸、炭素繊維糸、木綿繊維糸、ポリテトラフルオロエチレン繊維糸、アルミニウム線、アルミニウム合金線、銅線、銅合金線等が好適である。
このように補強線材（７）を設けることにより、パッキン材料（１）の引張強度を増加させることができる。尚、本発明においては、補強線材（７）周囲を圧縮復元性の高い膨張黒鉛製テープ（２３）と開繊繊維束（２１）との積層体で覆い、更にその外周面を開繊炭素繊維束（４）で巻回するので、補強線材（７）によるパッキン材料（１）の圧縮復元性への影響は無視できる程度のものとなる。
FIG. 9 shows an application form of the screw body (2).
A single reinforcing wire (7) is arranged on the upper surface of the laminate (22) constituting the screw body (2), the laminate (22) is twisted using the reinforcing wire (7) as a core, and the screw body (2). May be formed.
The material of the reinforcing wire (7) is not particularly limited, but includes Inconel wire, SUS wire, aramid resin fiber yarn, carbonized fiber yarn, carbon fiber yarn, cotton fiber yarn, polytetrafluoroethylene fiber yarn, aluminum wire, Aluminum alloy wires, copper wires, copper alloy wires and the like are suitable.
By providing the reinforcing wire (7) in this way, the tensile strength of the packing material (1) can be increased. In the present invention, the periphery of the reinforcing wire (7) is covered with a laminate of an expanded graphite tape (23) and a spread fiber bundle (21) having a high compression recovery property, and the outer peripheral surface thereof is further spread with carbon fiber. Since the bundle (4) is wound, the influence of the reinforcing wire (7) on the compression recovery property of the packing material (1) is negligible.
図１０は、グランドパッキンの製造工程を示すフローチャートである。
図１０において、パッキン材料準備工程として示されているのは、上記図１乃至図９に関連して説明したパッキン材料（１）を得るまでの工程である。
上述の如くして得られたパッキン材料（１）に対して、編体形成工程が施される。
図１１は、編体形成工程から得られる編体（１０）の様々な形態を示す。図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）はそれぞれ異なる形態の編体（１０）を示している。
FIG. 10 is a flowchart showing the gland packing manufacturing process.
In FIG. 10, what is shown as the packing material preparation step is a step until the packing material (1) described in relation to FIGS. 1 to 9 is obtained.
A knitting body formation process is performed with respect to the packing material (1) obtained as mentioned above.
FIG. 11 shows various forms of the knitted body (10) obtained from the knitted body forming step. Fig.11 (a) thru | or FIG.11 (d) have shown the knitted body (10) of a different form, respectively.
編体形成工程にて、パッキン材料（１）は編組される。この編組の形態は様々なものが適用可能であり、例えば、一本又は複数本のパッキン材料（１）を編組して、丸編紐、角編紐等の編紐や、丸打紐、角打紐等の紐体（図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）参照）を得ることができる。打紐の場合には、四つ打ち、八つ打ち、十六打ち、十八打ち、二十四打ち、三十二打ち等、任意の打ち方が可能である。このようにして、編体（１０）が形成可能となる。 In the knitting body forming step, the packing material (1) is braided. Various forms of this braiding can be applied. For example, one or a plurality of packing materials (1) are braided, and a braided string such as a circular braided string or a square braided string, or a round punched string or a square punched string. Or the like (see FIGS. 11A to 11D). In the case of a batting string, arbitrary striking is possible, such as four striking, eight striking, sixteen striking, eighteen striking, twenty-four striking, thirty-two striking. In this way, the knitted body (10) can be formed.
尚、編体形成工程の前或いは後に、パッキン材料（１）にシリコンオイル、流動パラフィン、ワックス、分散質ポリテトラフルオロエチレン或いは分散質黒鉛等の潤滑材を少なくともいずれか一種含浸させることが好ましい。分散質ポリテトラフルオロエチレン、分散質黒鉛とは、それぞれ、微粒子状のポリテトラフルオロエチレン、黒鉛を分散媒中に分散させたものである。
そして、その後、編体（１０）は環状に加圧成形され、グランドパッキンが得られる。
上述のように潤滑材を含浸させた後加圧成形を行うことで、グランドパッキンの潤滑性が更に向上する。含浸方法としては、自然含浸、真空含浸のいずれを採用してもよい。
In addition, it is preferable to impregnate the packing material (1) with at least one of lubricants such as silicon oil, liquid paraffin, wax, dispersoid polytetrafluoroethylene, or dispersoid graphite before or after the knitting formation step. The dispersoid polytetrafluoroethylene and the dispersoid graphite are obtained by dispersing finely divided polytetrafluoroethylene and graphite in a dispersion medium, respectively.
After that, the knitted body (10) is pressure-formed in an annular shape to obtain a gland packing.
The lubricity of the gland packing is further improved by performing pressure molding after impregnating the lubricant as described above. As the impregnation method, either natural impregnation or vacuum impregnation may be employed.
上記の如くして、加圧成形工程を経て、グランドパッキンを得た後に、このグランドパッキンを、３７０℃以下、より好ましくは３４５℃以上３５５℃以下の温度に保たれた炉内にグランドパッキンを入れて、焼成が行われる。このようにグランドパッキンを焼成することにより、フッ化エチレン層（５）のパッキン使用時の熱収縮が低減され、区ランドパッキンの耐久性及びシール性が向上する。 As described above, after obtaining the gland packing through the pressure forming step, the gland packing is put in a furnace maintained at a temperature of 370 ° C. or lower, more preferably 345 ° C. or higher and 355 ° C. or lower. And is fired. By firing the gland packing in this way, the thermal shrinkage when using the packing of the ethylene fluoride layer (5) is reduced, and the durability and sealing performance of the land packing are improved.
（試験例１）
図１２に、本発明のパッキン材料と従来のパッキン材料の熱収縮率並びに熱減量の比較試験結果を示す。図１２（ａ）は、パッキン材料の長さの収縮率を示し、図１２（ｂ）は、パッキン材料の熱減量を示す。
従来のパッキン材料として、炭素繊維にポリテトラフルオロエチレンを含浸させ、紐状のグランドパッキン材料に仕上げたものを用いた。本試験に用いられたパッキン材料の寸法は、ともに直径９．５ｍｍ、長さ１００ｍｍである。
尚、試験は、上記パッキン材料を加熱炉に入れ、電気炉の温度を１６０℃、２００℃及び２６０℃に設定し、パッキン材料を１時間加熱し、加熱前後の寸法並びに重量を計測する形態で行われた。
(Test Example 1)
In FIG. 12, the comparative test result of the thermal contraction rate of the packing material of this invention and the conventional packing material and a heat loss is shown. Fig.12 (a) shows the shrinkage | contraction rate of the length of packing material, FIG.12 (b) shows the heat loss of packing material.
As a conventional packing material, a carbon fiber impregnated with polytetrafluoroethylene and finished into a string-like gland packing material was used. The dimensions of the packing material used in this test are both 9.5 mm in diameter and 100 mm in length.
In the test, the packing material is put in a heating furnace, the temperature of the electric furnace is set to 160 ° C., 200 ° C. and 260 ° C., the packing material is heated for 1 hour, and the dimensions and weight before and after heating are measured. It was conducted.
図１２に示すように、本発明のパッキン材料は寸法形状並びに重量とも、試験温度の範囲内で略一定であり、ほとんど収縮・減量を示さない。一方で、従来のパッキン材料は、温度が高くなるにつれて、寸法形状並びに重量が低減する。
したがって、本発明のパッキン材料は、従来のパッキン材料と較べて、高温領域における性能低下が少ないといえる。
As shown in FIG. 12, the packing material of the present invention is substantially constant within the test temperature range in terms of size, shape and weight, and hardly exhibits shrinkage or weight loss. On the other hand, the conventional packing material decreases in size and shape as the temperature increases.
Therefore, it can be said that the packing material of the present invention has less performance deterioration in the high temperature region than the conventional packing material.
（試験例２）
図１３は、図１２の試験に用いた材料を用いて、グランドパッキンを成型し、この成型されたグランドパッキンの熱減量を示す。
尚、成型されたグランドパッキンは、ともに外径４４．０ｍｍ、内径２５．５ｍｍ及び厚さ９．２５ｍｍの寸法に成型された。また、加熱条件は、試験例１と同様である。
図１３に示す結果は、図１２に示すグランドパッキン成型前のパッキン材料と略同様であり、本発明のグランドパッキンは、従来のグランドパッキンと較べて、高温領域における性能低下が少なく、安定した性能を発揮できるといえる。
(Test Example 2)
FIG. 13 shows the heat loss of the molded gland packing by molding the gland packing using the material used in the test of FIG.
The molded gland packing was molded into an outer diameter of 44.0 mm, an inner diameter of 25.5 mm, and a thickness of 9.25 mm. The heating conditions are the same as in Test Example 1.
The result shown in FIG. 13 is substantially the same as the packing material before molding the gland packing shown in FIG. 12, and the gland packing of the present invention has less performance degradation in the high temperature region and stable performance compared to the conventional gland packing. It can be said that can be demonstrated.
（試験例３）
更に、図１２に示すパッキン材料から形成されるグランドパッキンに対して熱サイクル試験を行った。
図１４は、熱サイクル試験機の概略図である。この熱サイクル試験機は、ドイツのＡＭＴＥＣ社製のＴＥＭＥＳ試験装置であり、試験装置の概略は以下の如くである。
熱サイクル試験機（Ｅ）は、流入圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ２でヘリウムガスが流入されるチャンバ（Ｃ）を備える。チャンバ（Ｃ）内には、ステム（Ｓ）が挿入される。ステム（Ｓ）を外嵌するように複数（図１４中においては６リング）のグランドパッキン（Ｇ）が配される。
ステム（Ｓ）は、５５ｍｍのストローク長で往復動作し、ステム（Ｓ）外周面とグランドパッキン（Ｇ）の内周面の間を通過したヘリウムガスの流量が計測される。グランドパッキン（Ｇ）はボルト（Ｂ）により締め付けられ（締付トルク３００ｋｇｆ・ｍ）、試験機（Ｅ）に固定されている。
(Test Example 3)
Further, a thermal cycle test was performed on the gland packing formed from the packing material shown in FIG.
FIG. 14 is a schematic view of a thermal cycle tester. This thermal cycle tester is a TEMES tester manufactured by AMTEC of Germany, and the outline of the tester is as follows.
The thermal cycle tester (E) includes a chamber (C) into which helium gas is introduced at an inflow pressure of 4.0 kgf / cm 2 . A stem (S) is inserted into the chamber (C). A plurality of (6 rings in FIG. 14) gland packings (G) are arranged so as to fit the stem (S).
The stem (S) reciprocates with a stroke length of 55 mm, and the flow rate of helium gas that passes between the outer peripheral surface of the stem (S) and the inner peripheral surface of the gland packing (G) is measured. The gland packing (G) is fastened by bolts (B) (tightening torque 300 kgf · m) and fixed to the testing machine (E).
グランドパッキン（Ｇ）は、外径５６．０ｍｍ、内径４０．０ｍｍ及び厚さ８．０ｍｍに成型されたものが用いられた。
ステム（Ｓ）は上記ストロークで１２０分間連続動作をし、計２００サイクルの往復動を行った。
また、このようなステム（Ｓ）の往復動作に伴うヘリウムガス漏出試験は、試験機（Ｅ）を１６０℃、２００℃並びに２６０℃の加熱した条件でそれぞれ行われた。
表１に上記試験から得られたヘリウム漏出量の結果を示す。
The gland packing (G) was molded to have an outer diameter of 56.0 mm, an inner diameter of 40.0 mm, and a thickness of 8.0 mm.
The stem (S) operated continuously for 120 minutes with the above stroke, and reciprocated for a total of 200 cycles.
Moreover, the helium gas leakage test accompanying the reciprocating motion of the stem (S) was performed under the conditions where the tester (E) was heated at 160 ° C., 200 ° C., and 260 ° C., respectively.
Table 1 shows the results of the amount of helium leakage obtained from the above test.
表１に示す如く、本発明のグランドパッキンは全くヘリウムガスの漏出の検知がされなかったのに対し、従来のグランドパッキンは、全ての加熱条件でヘリウムガスの漏出が検知された。
したがって、本発明のグランドパッキンは、従来にない高いシール性を発揮するといえる。
As shown in Table 1, the gland packing of the present invention did not detect any helium gas leakage, whereas the conventional gland packing detected helium gas leakage under all heating conditions.
Therefore, it can be said that the gland packing of the present invention exhibits a high sealing performance that has not been achieved conventionally.
本発明は、流体機器、特に高温雰囲気下で且つ高度なシール性が要求される流体機器に好適に適用される。 The present invention is suitably applied to a fluid device, particularly a fluid device that requires a high degree of sealing performance under a high temperature atmosphere.
１・・・・パッキン材料
２・・・・捩体
２１・・・開繊炭素繊維束
２２・・・積層体
２３・・・膨張黒鉛製テープ
４・・・・開繊炭素繊維束
５・・・・フッ化エチレン樹脂層
５１・・・ポリテトラフルオロエチレン製テープ
６・・・・基材
DESCRIPTION OF
Claims (11)
膨張黒鉛製テープと開繊された炭素繊維からなる繊維束で構成される積層体を捩じって形成された捩体と、
該捩体の外周面に対して、該捩体の捩り方向と反対方向に巻回される開繊炭素繊維束と、
前記捩体の外周面に巻回された開繊炭素繊維束の少なくとも外周面を覆うように形成されるフッ化エチレン樹脂層からなることを特徴とするパッキン材料。 A packing material formed in a substantially string shape,
A twisted body formed by twisting a laminate composed of a fiber bundle made of expanded graphite tape and opened carbon fibers;
A spread carbon fiber bundle wound around the outer peripheral surface of the screw body in a direction opposite to the twisting direction of the screw body;
A packing material comprising a fluorinated ethylene resin layer formed so as to cover at least the outer peripheral surface of the spread carbon fiber bundle wound around the outer peripheral surface of the screw body.
該独立気泡内部にシリコンオイルが内包されることを特徴とする請求項２記載のパッキン材料。 Closed cells are formed inside the polytetrafluoroethylene tape,
3. The packing material according to claim 2, wherein silicone oil is included in the closed cells.
前記パッキン材料が、
膨張黒鉛製テープと開繊された炭素糸からなる繊維束で構成される積層体を捩じって形成された捩体と、
該捩体の外周面に対して、該捩体の捩り方向と反対方向に巻回される開繊炭素繊維束と、
前記捩体の外周面に巻回された開繊炭素繊維束の少なくとも外周面を覆うように形成されるフッ化エチレン樹脂層からなることを特徴とするグランドパッキン。 A gland packing formed by pressing a knitted body formed by braiding a plurality of packing materials formed in a substantially string shape,
The packing material is
A twisted body formed by twisting a laminate composed of a fiber bundle made of expanded graphite tape and opened carbon yarn;
A spread carbon fiber bundle wound around the outer peripheral surface of the screw body in a direction opposite to the twisting direction of the screw body;
A gland packing comprising a fluorinated ethylene resin layer formed so as to cover at least an outer peripheral surface of a spread carbon fiber bundle wound around an outer peripheral surface of the screw body.
前記捩体外周面を、開繊炭素繊維束で巻回して基材を形成する巻回工程と、
前記基材の少なくとも外面を、フッ化エチレン樹脂からなる層で被覆する被覆工程からなることを特徴とするパッキン材料の製造方法。 A twisted body forming step of twisting a laminate composed of a fiber bundle made of expanded graphite tape and opened carbon fibers to form a twisted body;
A winding step of winding the screw outer peripheral surface with a spread carbon fiber bundle to form a substrate;
The manufacturing method of the packing material characterized by including the coating process which coat | covers the outer surface of the said base material with the layer which consists of a fluoroethylene resin.
該パッキン材料を編組して編体を形成する編体形成工程と、
該編体を加圧成形して所望形状のグランドパッキンを形成する加圧成形工程からなるグランドパッキンの製造方法であって、
前記パッキン材料準備工程が、
膨張黒鉛製テープと開繊された炭素繊維からなる繊維束で構成される積層体を捩じって、捩体を形成する捩体形成工程と、
前記捩体外周面を、開繊炭素繊維束で巻回して基材を形成する巻回工程と、
前記基材の少なくとも外面を、フッ化エチレン樹脂からなる層で被覆する被覆工程からなることを特徴とするグランドパッキンの製造方法。
A packing material preparation step of preparing a plurality of string-like packing materials;
A knitting body forming step of braiding the packing material to form a knitted body;
A method for producing a gland packing comprising a pressure molding step of pressure-molding the knitted body to form a gland packing of a desired shape,
The packing material preparation step includes
A twisted body forming step of twisting a laminate composed of a fiber bundle made of expanded graphite tape and opened carbon fibers to form a twisted body;
A winding step of winding the screw outer peripheral surface with a spread carbon fiber bundle to form a substrate;
A method for producing a gland packing, comprising a coating step of coating at least an outer surface of the substrate with a layer made of a fluoroethylene resin.
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