JPH0226370A

JPH0226370A - 炭素繊維製グランドパッキン

Info

Publication number: JPH0226370A
Application number: JP63176066A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Matsuoka; 邦彦松岡
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-01-29
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JP2732596B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】１乳血侠歪豆１本発明は、回転軸あるいはバルブステム等の密封に使用
されるグランドパツキン、特に炭素繊維を用いて成形さ
れたシール性に優れたグランドパツキンに関する。

の　　　　　ｔ　びに　の　題一般に、バルブを作動させるバルブステムは、スタフィ
ングボックスに挿通されているが、このスタフィングボ
ックス内には、バルブステムとケーシングとの間をシー
ルするために、グランドパツキンが組込まれている。こ
のグランドパツキンは、バルブステムが摺接することか
ら、その本来の機能であるシール性のみでなく、バルブ
ステムとの間の潤滑性にも優れていることが望ましいと
されている。

ところが、このようなバルブステム等の密封に使用され
る従来のグランドパツキンとしては、黒鉛を含むゴムの
溶剤からなるバインダを石綿糸に被覆し、これを袋編み
して管状の素材とし、この素材を所定長に切断して金型
内で環状に成形したものが知られている（特公昭４１−
２０，１６１号公報参照）。

しかしながら、このようなグランドパツキンでは、石綿
系及び編組体の内部まで前記バイ゛／クカ・入り込んで
いるので、グランドパツキンとしての弾性に乏しく、こ
のグランドパツキンの締付力が小さいと、流体のシール
か困難であるという不都合を有する。

また、このグランドパツキンは、石綿糸を使用しており
、このような石綿糸を使用することは、環境街生上好ま
しくなく、最近では、その使用が著しるしく制限されて
いる。

また、グランドパツキンの中には、その潤滑性を向上さ
せるために、炭素繊維の撚り糸を用いて格子組、袋編環
の編組方法で紐状に成形し、この紐状体の繊Ｍ間に四フ
ッ化エチレン樹脂微粒子を付着したものも知られている
。

しかし、この四フッ化エチレン樹脂微粒子は、前記紐状
体との付着力が弱く、その本来的機能である潤滑機能が
十分発揮されないという不都合を有する。

１肌立旦煎本発明は、上述した従来技術に伴う問題点を解決１−る
ためになされたもので、大きな弾性を有し、低締付圧力
でも流体のシールが可能であり、また潤滑性にも優れ、
摺動部材のシール性にも優れた炭素繊維製グランドパツ
キンを提供することを目的とする。

几匪Ω且去かかる目的を達成するために、本発明に係る炭素繊維製
グランドパツキンは、炭素繊維を撚り合せた炭素系また
は該炭素系を撚り合せてなる紐体に、粘結剤を含有する
潤滑剤を被覆して、当該炭素繊維間に空隙を形成してな
るパツキン素材から成ることを特徴とするものである。

このような構成にした炭素繊維製グランドパツキンは、
炭素繊維を撚り合せた炭素系の性質として繊維間に空隙
が多く、しかも圧縮してもこの空隙が埋まることがない
という性質を有することから、弾性に優れ、低締付圧力
でも優れたシール性を発揮することになる。

また、潤滑剤が粘結剤により炭素系に強固に付着した状
態となるので、グランドパツキンの潤滑性能も向上し、
摺動部材との間も良好にシールすることが可能になる。

ｌ肌旦且体煎五団以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す要部斜視図、第２図は
本発明に係るグランドパツキンの成形工程を示す断面図
である。

本発明に係る炭素繊維製グランドパツキンは、パツキン
素材Ｗから成る。パツキン素材Ｗは、直径がたとえば５
μ〜３０μの炭素繊維Ｓをたとえば５０００〜１５００
０本撚り合せた炭素系ｔに、粘結剤を含有する潤滑剤」
を被覆したものである。

ここに、粘結剤としては、各種ゴム溶液及びシリコン系
、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系の接着バイ
ンダを用いることができ、また潤滑剤１としては、黒鉛
、マイカ、フッ素樹脂等の粉末状固形潤滑剤あるいは流
動パラフィン、シリコーンオイル、ポリフェノールエー
テル油などの液体潤滑剤を用いることができる。

そして、これらを溶媒中に分散させるが、その場合の含
有割合としては、固形潤滑剤が１〜７０重量％、液体潤
滑剤が１〜３０重量％、粘結剤が１〜１０重量％である
ことが好ましい。

このようにして調製された溶液中に前記炭素系ｔを浸漬
するか又はこれを炭素系ｔに塗布する等の方法によって
、炭素繊維Ｓに潤滑剤１を付着させる。その後、溶媒は
分解又は蒸発させる。また必要に応じて加熱等によって
粘結剤を硬化させてもよく、こ、の粘結剤がゴムの場合
には加硫してもよい。

これにより、粘結剤を含む潤滑剤１は、炭素繊維Ｓの内
部に若干入つむが、はとんどの場合、この潤滑剤は粘結
剤により炭素繊維Ｓの表面に付着した状態になり、炭素
系ｔの内部線ｍ間に形成された空隙０が閉塞されること
はない。

この場合、潤滑剤１の含浸率としては３０〜７０重五％
程度とすることが望ましく、特に、前記空隙０は、外部
と独立していればより好ましい。

このように潤滑剤層は、炭素系ｔの略表面に粘結剤によ
り強固に接着されることになるので、長く潤滑作用が維
持されることになる。

このようなパツキン素材Ｗを、第２図に示ずように、炭
素繊維製グランドパツキン１０として使用する場合には
、次のような簡単な方法でよい。

第２図に示すように、高圧流体等が流通する流路より突
出したスタフィングボックス等のケーシング１１とバル
ブステム１２との間の空間１３に、前述したパツキン素
材Ｗをスパイラル状に充填して、乗積状態とする。これ
によりグランドパツキン１０としてパツキン素材Ｗを用
いることができる。

特に、このグランドパツキン１０は、前述の細長い線状
のパツキン素材Ｗを単にスパイラル状に充填するのみで
あるので、フリーサイズのシール材として使用でき汎用
性があるのみでなく組付作業時の利便性もある。

このようにして円筒状のグランドパツキン１０の形成が
完了すると、このグランドパツキン１０をパツキン押え
あるいはボルトとナツトにより加圧保持し、固定する。

このグランドパツキン１０は、パツキン素材Ｗの内部に
空間０が存在するので、前記パツキン押え等により強固
に締付けなくても、容易に弾性変形し、バルブステム１
２の外周面に密着し、低締付圧力でも潰れたシール性能
を発揮することになる。

また、このグランドパツキン１０は、パツキン素材Ｗの
表面に潤滑剤が粘結剤により強固に保持されているので
、前記バルブステム１２が回転ないし軸方向に移動して
も摩擦抵抗が少なく、円滑なバルブ制御作動が可能とな
る。

上述した実施例は、比較的太い一本の炭素系によりパツ
キン素材Ｗを形成したものであるが、本発明は、これの
みに限定されるものではなく、例えば、第３図に示すよ
うに適当な太さに仕上げられた炭素系ｔを適数本撚り合
せ紐体Ｈを形成し、この紐体Ｈを、粘結剤を含む潤滑剤
１により被覆してもよい、このようにすれば、前記スタ
フィングボックスが相当大きなものであっても、組み込
む場合の作業時間が短縮でき便利なものとなる。

なお、炭素系ｔを撚り合せるための手段としては、格子
組、袋編、もしくはその他の編組手段が採用される。

また、前記粘結剤を含む潤滑剤１の被覆は、炭素系ｔの
状態で行ってもよいし、この炭素系ｔを適数本撚り合せ
て紐体Ｉ（とした後に行なってもよい及曹目η弧里以上述べたように、本発明によれば、炭素繊維製グラン
ドパツキンは、炭素繊維を撚り合せた炭素系の性質とし
て繊維間に空隙が多く、しかも圧縮してもこの空隙が埋
まることがないという性質を有するので、大きな弾性を
有し、低締付圧力でも流体のシールが可能であり、また
潤滑機能も有し、摺動部材との間も良好にシールするこ
とが可能になる。

［実施例］以下、本発明をさらに具体的な実施例によって説明する
が、本発明は、この実施例に限定されるものではない。

Ｋ腹旦ユ黒鉛粉末１０００ｇ、流動パラフィン２５０ｇ、ＳＢＲ
ゴム４０ｇを、溶媒としてのトルエン３０００ｆに分散
して潤滑剤の溶液を調製し、これを、炭素繊維が３本撚
り合わされて、１．６ｇ／ｍとした糸に含浸させた。こ
の含浸後に前記トルエンを完全に蒸発させた。この含浸
乾燥後の糸の重量は３．２　ｚ　／　ｍであり、含浸率
は５０％であった。

尺土旦ｌ実施例１で得た糸を用いて編組機で八つ編にして紐状に
編組して寸法６．５＋ｍ角のパツキン素材を得た。

このようにして得られたパツキン素材を用いて締付面圧
とシール可能な流体圧力の関係を試験した。

ここに、試験方法として、スタフイングボックスの内径
２０　ｍｎ　Ｘ外径３３Ｉｌｔｌ内に実施例１のものを
３８ｇ充填し、実施例２のものの場合は、これを６個充
填した状態で、パツキン押えによりグランドパツキンを
押え、水中に没し、Ｎ２ガスを内圧としてグランドパツ
キンに負荷を与え、気泡の発生の有無により漏れの判定
を行なった。

この試験では、グランドパツキン押えによりグランドパ
ツキンに対する締付面圧を測定し、シール可能なＮ２カ
スの圧力を負荷した。

このようにして得られたものが試験結果を表１に示す。

ここにおいて、比較例１は、炭素繊維から編組したグラ
ンドパツキンで、粘着剤の含まれていないグラファイト
オイルの潤滑剤を塗布したものである。

ノ虹−二りこの表１から明らかなように、本発明の実施例では、締
付面圧が３００ｋｇ／ａｄで、Ｎ２ガス１００ｋｉｒ／
−の内圧をシールすることができるが、比較例では、３
５０ｋｇ／−の締付面圧で、Ｎ２ガス１０ｋｇ／−のし
かシールできないことが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパツキン素材の端面を示す斜視図
、第２図は同パツキン素材を用いてグランドパツキンを
形成する状態を示す断面図、第３図は本発明に係る他の
パツキン素材を示す端面斜視図である。１０、・・・炭素繊維製グランドパツキン、Ｗ・・・パ
ツキン素材、　　ｔ・・・炭素系、Ｓ・・・炭素繊維、
　　　　」・・・潤滑剤。第　　１図第　　３図第２図て

Claims

【特許請求の範囲】１）炭素繊維を撚り合せた炭素系に、粘結剤を含有する
潤滑剤を被覆して、当該炭素繊維間に空隙を形成してな
るパッキン素材から成る炭素繊維製グランドパッキン。２）炭素繊維を撚り合せた炭素系を複数本撚り合せて紐
体とし、この紐体の表面に粘結剤を含有する潤滑剤を被
覆してなることを特徴とする炭素繊維製グランドパッキ
ン。３）前記炭素系は、直径が数μ〜数十μで数千〜数万本
の炭素繊維を撚り合せてなることを特徴とする請求項第
１項又は第２項に記載の炭素繊維製グランドパッキン。４）前記パッキン素材は、粘結剤を含有する潤滑剤を前
記炭素系に３０〜７０重量％含浸させてなる請求項第１
項ないし第３項に記載の炭素繊維製グランドパッキン。