JPH0718487B2

JPH0718487B2 - うず巻き形ガスケット

Info

Publication number: JPH0718487B2
Application number: JP2085591A
Authority: JP
Inventors: 隆久上田; 哲橋本; 紳一郎田中; 猛三吉
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH04341661A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断面波形状の金属帯板
と帯状のフィラー材とを互いに重ね合わせた状態で複数
回うず巻状に巻回してなり、例えば自動車用排気管の管
接続部において、各管端に形成されたフランジ間に挟持
されることにより管内外をシールするのに用いられる
等、水、油、蒸気、ガス等の流体を封止する各種の配管
継手に適用されるうず巻形ガスケットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるこの種のうず巻形ガスケッ
トは、断面波形状の金属帯板とアスベスト繊維とを重ね
て巻回したものが一般的であった。すなわち、上記アス
ベスト繊維は他の無機繊維に比べて紙に抄造し易く、形
態保持力に優れたフィラーとなるため、これを用いたう
ず巻形ガスケットは機械的物性、柔軟性、復元性におい
て極めて優れたものとなり、良好な耐熱性、シール性を
備えるものとして広く用いられていたのである。

【０００３】ところが、近時、上記アスベスト繊維は、
取扱い時に発生する多量の粉塵を吸うことによって肺が
んを起こしたり、前記粉塵が皮膚等に沈着するアスベス
ト病を起こす原因となるものであることから、その使用
が控えられるようになっている。

【０００４】このため、上記アスベスト繊維以外のフィ
ラー材の開発が要望されるようになり、例えば図３に示
すように、フィラーに膨脹黒鉛２２のみを用いたうず巻
形ガスケットが開発されるに至っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記膨脹黒鉛のみから
なるフィラー材２２を用いて成形されたうず巻形ガスケ
ットは、３５０ｋｇｆ／ｃｍ²程度の締付け面圧に対し
て、常温〜８００℃までのあらゆる温度条件下で、アス
ベスト繊維をフィラーとするものに比べて優れた圧縮
率、復元率を維持でき、特に、優れた封止性能を発揮す
るので、アスベスト繊維フィラーを用いたうず巻形ガス
ケットに代わるものとして注目されるものである。

【０００６】しかしながら、上記従来品は、１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ²程度の異常な締付け面圧がかけられると、
座屈により圧縮率は異常に多くなり、復元率は低下する
ことが確認されており、したがって、この従来品では用
途が制限されるという問題がある。

【０００７】このような事情から、本出願人は、すでに
図４に示すように、うず巻形に保持されたフィラーの内
周形成部２Ａがアスベストを除く無機質を基材とする無
機質フィラー２１からなり、前記フィラーの外周形成部
２Ｂが膨脹黒鉛フィラー２２からなるうず巻形ガスケッ
トを提案している。この提案したうず巻形ガスケット
は、フィラーの外周形成部２Ｂの膨脹黒鉛フィラー２２
により封止性能を確保させる一方、フィラーの内周形成
部２Ａの無機質フィラー２１の高い圧縮剛性および高い
摩擦係数により締付け面圧の異常に高い負荷時でも座屈
が生じにくいという利点を有している。

【０００８】しかし、上記構成のものは、うず巻形の成
形工程で図１５に示すように、まず金属帯板１と無機質
フィラー２１を巻装したスプール（図示せず）から両者
１，２１を繰り出しながら巻芯１０に所定数巻回した
後、無機質フィラー巻装スプールに代えて膨脹黒鉛フィ
ラー巻装スプール（図示せず）をセットし、このスプー
ルから膨脹黒鉛フィラー２２を金属帯板１とともに繰り
出しながら無機質フィラー２１の内周形成部２Ａに巻回
しなければならない。すなわち、上記スプールの交換の
ために成形時間が非常に長くかかるものであった。

【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、優れた耐熱性および封止性能を確保できると
ともに、座屈を防止でき、しかも生産性の良いうず巻形
ガスケットを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるうず巻形ガスケットは、うず巻形に保
持されたフィラーの内周形成部がアスベストを除く無機
質材を基材とする無機質フィラーとこれに重ね巻きされ
る膨脹黒鉛フィラーとからなり、前記フィラーの外周形
成部が膨脹黒鉛フィラーからなることを特徴とするもの
である。

【００１１】

【作用】上記のように構成されたうず巻形ガスケット
は、うず巻形のフィラーの内周形成部をなす無機質フィ
ラーの圧縮剛性と配管のフランジ座面との間の０．２５
以上という摩擦係数とにより、締付け圧による座屈を阻
止し、またフィラーの外周形成部をなす膨脹黒鉛フィラ
ーにより、優れた封止性能を確保することができる。ま
た、封止流体が高温の酸化性ガスの場合、上記無機質フ
ィラーによる断熱作用により膨脹黒鉛フィラーの酸化を
防止する。特に、うず巻形に成形する際、金属帯板と無
機質フィラーと膨脹黒鉛フィラーとを巻芯に所定回巻回
して無機質フィラーの供給が終わると、そのまま金属帯
体と膨脹黒鉛フィラーを供給して巻回すればよいので、
成形途中での膨脹黒鉛フィラー巻装スプールの交換作業
が不要となり、成形加工時間を短縮することが可能であ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１３】図１は本発明によるうず巻形ガスケットの
正面図であって、金属帯板１でフィラー２をうず巻形に
保持してなる。上記金属帯板１は図２に示すように、断
面波形状を呈している。一方、上記フィラー２は、内周
形成部２Ａと外周形成部２Ｂとからなり、これら各形成
部２Ａ，２Ｂは連続してうず巻形をなしている。

【００１４】上記内周形成部２Ａはアスベストを除く無
機質材を基材とする無機質フィラー２１と、この無機質
フィラー２１に重ね巻きされる膨脹黒鉛フィラー２２と
からなり、この無機質フィラー２１は、無機繊維、無機
粉体および結合材等を配合してなるもので、上記無機質
フィラー２１の巻回時に膨脹黒鉛フィラー２２が重ね合
わせて巻き込まれる。

【００１５】無機繊維としては、ガラス繊維、セラミッ
クス繊維、ミネラル繊維などが一種または複数種用いら
れる。この無機繊維の含有量は、無機質フィラー全体の
５〜４０重量％とすることが望ましい。すなわち、無機
繊維の含有量を５重量％未満とすると、うず巻形ガスケ
ットのフィラーとして必要な復元性を得ることが難しく
なる。また、含有量が４０重量％を越えると、フィラー
の空隙率が高くなるため、シール性が低下するととも
に、締付け時に繊維が折れ易くフィラーの強度が低下す
る

【００１６】無機粉体としては、タルク、カオリン、セ
ピオライト、バーミキュライト、マイカ、ウオラスナイ
トなどが単独もしくは混合して用いられる。この無機粉
体の含有量は、無機質フィラー全体の３５〜９５重量％
とすることが望ましい。すなわち、無機粉体の含有量が
３５重量％未満では、この無機粉体による目詰め効果が
低下し、フィラーが締付けに対して弱くなる。また、含
有量が９５重量％を越えると、フィラーの可撓性が低下
し、封止性能が悪くなる。

【００１７】結合材としては、天然ゴム、合成ゴム、ラ
テックスおよび各種パルプ類が用いられる。この結合材
の含有量は、無機質フヌィラー全体の２５重量％以下と
することが望ましい。すなわち、この結合材が２５重量
％を越えて含有されると、無機質フィラーの耐熱性が著
しく低下してしまう。

【００１８】上記のような無機繊維、無機粉体および結
合材を配合してなる無機質フィラー２１の厚みは、０．
１〜１．２ｍｍとするのが好ましい。すなわち、無機質
フィラー２１の厚みが０．１ｍｍ未満であると、この無
機質フィラー２１の組成にかかわらず、フィラーの可撓
性や弾性が生かされなくなってしまう。また、厚みが
１．２ｍｍを越えると、金属帯板１のもつ圧縮剛性や復
元性が阻害され、フィラーとして適当な圧縮剛性や復元
性、さらには強度が得られない。

【００１９】また、上記無機質フィラー２１は、その嵩
密度を０．６〜１．１ｇ／ｃｍ²の範囲のものとするこ
とが好ましい。すなわち、嵩密度が０．６ｇ／ｃｍ²未
満であると、無機質フィラー２１として適切な圧縮剛性
や復元性が得られず、この面における無機質フィラー２
１の存在価値が薄れる。また、嵩密度が１．１ｇ／ｃｍ
²を越える無機質フィラーとすると、圧縮剛性が高くな
りすぎてシール性が低下してしまう。

【００２０】さらに、上記無機質フィラー２１は、配管
のフランジ座面との間の摩擦係数が０．２５以上となる
ように組成されていることが必要である。すなわち、前
記摩擦係数が０．２５未満であると、うず巻形ガスケッ
トに締付け圧が加えられたとき、金属帯板１と無機質フ
ィラー２１で形成されたガスケット内周形成部と配管フ
ランジとの間にすべりが生じ、うず巻形ガスケット全体
の偏平化、つまり、異常圧縮が生じてしまう。したがっ
て、前記摩擦係数が０．２５未満であると、渦巻形ガス
ケットが締付け時、殊に異常な締付け圧をともなう締付
け時に異常に圧縮されて復元不能になる恐れがある。こ
のような状態になると、金属帯板１とフィラー２との間
に生じた隙間を介して密封体がうず巻状の軌跡を描いて
漏れてしまう。

【００２１】次に、前記フィラー２の外周形成部２Ｂに
ついて説明する。この外周形成部２Ｂは膨脹黒鉛フィラ
ー２２からなり、図１に示す実施例の場合、６周巻回さ
れたうず巻状のフィラー２のうちの３周分の巻回部を占
めている。なお、本発明におけるうず巻形ガスケットに
おいては、前記外周形成部２Ｂが、複数回巻回されたフ
ィラー２のうち少なくとも１周以上の巻回部を占めてい
ればよい。このように、外周形成部２Ｂが１周以上の巻
回部を占めるようにするのは、うず巻形ガスケットにお
ける軸方向への漏れを膨脹黒鉛フィラー２２によって全
周に亘って確実に防止するためである。

【００２２】また、同時に前記外周形成部２Ｂ、すなわ
ち膨脹黒鉛フィラー２２の占める体積含有率は、フィラ
ー全体の７０％以下とされている。これは膨脹黒鉛フィ
ラー２２の体積含有率が７０％を越えると、フィラー２
の他の部分を上述したような無機質フィラーで構成した
としても、うず巻形ガスケット全体としての十分な圧縮
剛性が得られないためである。

【００２３】このようなうず巻形ガスケットの成形加工
は概ね次のとおりである。すなわち、図５に示すよう
に、スプール（図示せず）に巻装されている金属帯板
１、膨張黒鉛フィラー２２および無機質フィラー２１を
上記スプールから繰り出しながら巻芯１０に所定回数だ
け巻回させてフィラー２の内周形成部２Ａを形成する。
ここで、無機質フィラー２１の供給を終わるが、上記金
属帯板１および膨張黒鉛フィラー２２はそのまま繰り出
して上記フィラー２の内周形成部２Ａ上に所定回数、巻
回させてフィラー２の外周形成部２Ｂを形成する。

【００２４】以上のようにしてなるうず巻形ガスケット
は、フィラー２の内周形成部２Ａをなす無機質フィラー
２１と金属帯板１とにより、必要な圧縮剛性や復元性を
確保して、うず巻形ガスケットとしての形態を保持して
いる。すなわち、これによって、フィラー２の外周形成
部２Ｂをなす膨張黒鉛フィラー２２も常に必要な形態を
保持している。したがって、このうず巻形ガスケット
は、例えば図６に示すように、管Ａと管Ｂの各フランジ
Ａ１，Ｂ１間に挟持されて、これらの管Ａ，Ｂの接続部
を封止する場合に、ボルトＣの締め付けが強くなりすぎ
ても座屈により形態を崩すことなく、膨張黒鉛フィラー
２２の耐熱性と封止性能を生かして確実な封止能力を発
揮する。

【００２５】また、同時に前記外周形成部２Ｂ、すなわ
ち、膨張黒鉛フィラー２２の占める体積含有率は、フィ
ラー２全体の７０％以下とされている。これは膨張黒鉛
フィラー２２の体積含有率が７０％を越えると、フィラ
ー２の他の部分を上述したような無機質で構成したとし
ても、うず巻形ガスケット全体としての十分な圧縮剛性
が得られないためである。また、封止流体が、例えば６
００℃の酸化性ガスの場合、上記無機質フィラー２１が
内周側から外周側への漏れを防止するうえ、膨張黒鉛フ
ィラー２２の酸化を抑制してその劣化を防止することが
できる。

【００２６】とくに、上記うず巻形の成形工程におい
て、膨張黒鉛フィラー２２を内周形成部２Ａと外周形成
部２Ｂとに共用できるので、金属帯板１と無機質フィラ
ー２１と膨張黒鉛フィラー２２とを巻装した供給スプー
ルを用意しておけば、内周形成部２の成形後にそのまま
引き続いて金属帯板１と膨張黒鉛フィラー２２とを繰り
出して外周形成部２Ｂを成形することができる。換言す
れば、供給スプールを途中で交換する必要がなく、成形
加工時間の短縮化を図ることができる。

【００２７】なお、図中のＤはうず巻形ガスケットに外
嵌されてその形態を保持するのに寄与する金属製の外輪
である。

【００２８】次に、図１および図２に示す本発明による
うず巻形ガスケットの実施品と、図３に示すようにフィ
ラー２に膨張黒鉛フィラー２２のみを用いた比較品１、
さらに図４に示すようにフィラー２の内周形成部２Ａを
無機質フィラー２１で構成し、外周形成部２Ｂを膨張黒
鉛フィラー２２で構成した比較品２の圧縮・復元試験結
果および封止試験結果を示す。

【００２９】本発明の実施品では、フィラー２の内周形
成部２Ａの前記無機質フィラー２１の配合物および配合
比率は、それぞれ図９の通りであり、また膨張黒鉛フィ
ラー２２については図１０の通りである。この場合、フ
ィラー２の内周形成部２Ａの無機質フィラー２１と膨張
黒鉛フィラー２２の厚さは０．４ｍｍ、嵩密度は０．７
ｇ／ｃｍ³、フランジＡ，Ｂとの摩擦係数は０．２６で
ある。また、フィラー２の外周形成部２Ｂの膨張黒鉛フ
ィラー２２の厚さは０．４ｍｍ、嵩密度は１．１ｇ／ｃ
ｍ³である。

【００３０】また、比較品１のフィラー（膨張黒鉛フィ
ラー）の配合物および配合比率も図１０に示す通りであ
り、さらに、比較品２の無機質フィラー２１および膨張
黒鉛フィラー２２の配合物および配合比率は、それぞれ
図９およびず１０に示す通りである。

【００３１】以上に示すような実施品、比較品１、比較
品２を用いて以下のような圧縮・復元試験を行なった。
図７は圧縮・復元試験装置を示す正面図であって、Ｍが
実施品あるいは比較品１，２等の試験試料である。試料
Ｍは２つのフランジＦ，Ｆ間に挟まれた状態で油圧プレ
ス機Ｐにセットされ、締付け力をかけられるようになっ
ている。Ｇは圧縮量、復元量を測定するダイヤルゲージ
である。このような試験装置を用いて、締付け面圧３５
０ｋｇｆ／ｃｍ²および１０００ｋｇｆ／ｃｍ²をかけ
た状態でそれぞれ１分間保持し、その後、ダイヤルゲー
ジＧで測定した各試料の圧縮変形率を図１１に示す。ま
た、この図１１に、締付け面圧１０００ｋｇｆ／ｃｍ²
をかけた後の各試料の復元率および試験前後においてノ
ギスで測定した各試料（うず巻形ガスケット）の内径の
変化の様子と変形量を合わせて示す。

【００３２】図１１に示す結果から明らかなように、本
発明実施品は、“ＪＩＳ８２４３圧力容器の構造”に示
されているＹ値に対応する締付け面圧３５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²において、比較品２と同等で、比較品１よりも圧縮
率が小さい。そして、異常圧力といえる締付け面圧１０
００ｋｇｆ／ｃｍ²においては、比較品１の圧縮率およ
びガスケット内径の変形量が多く、座屈が生じているの
に対して、本発明の実施品の圧縮率は比較品２と同程度
にまで格段に小さく抑えられている。また、締付け面圧
１０００ｋｇｆ／ｃｍ²における復元率において、実施
品は比較品１に比べてはるかに大きく、比較品２よりも
やや大きくなっている。さらに、各試料の試験前後の内
径の変化量も本発明実施品は、比較品２と同程度に小さ
なものとなっている。すなわち、本発明実施品は、内周
形成部２Ａの無機質フィラー２１が圧縮剛性に富み、か
つ摩擦係数が大きいことにより、１０００ｋｇｆ／ｃｍ
²という異常に大きい締付け面圧をかけられた場合に
も、比較品１に比べて座屈がほとんど生じていないこと
が分かる。

【００３３】図８は、封止試験装置を示す構成図であっ
て、同図において、Ｆはフランジ、Ｓは締付けボルト・
ナット、ＰＭは圧力計、Ｖはバルブ、ＷＰは水圧ポンプ
である。そして、締付けボルト・ナットＳにより試料Ｍ
を締付け面圧３５０ｋｇｆ／ｃｍ²で締付けた後、水圧
ポンプＷＰから送り出した水を下側のフランジＦを貫通
して設けた送入路Ｆ１を介して試料Ｍの内周側に送り込
むことにより、試料Ｍに圧力を付加するようにしてい
る。尚、締付けボルト・ナットＳは、予め、締付けトル
クと発生するボルト軸力の関係を測定しておく。

【００３４】以上のような図８の装置を用いて、実施品
および比較品１，２を、加熱前および３５０℃で２４時
間電気炉で加熱し、自然放冷後にそれぞれ封止試験を行
なった。その結果を図１２に示す。

【００３５】図１２に示す結果から明らかなように、加
熱前においては各試料とも１４０ｋｇｆ／ｃｍ²で封止
可能であったが、本発明実施品は、特にフィラーとして
膨脹黒鉛フィラー２２のみを用いた比較品１と同じよう
に、加熱後において著しく高い封止能力を保持してい
る。これは、高温雰囲気中でも、内周形成部２Ａの無機
質フィラー２１が形態を維持し、かつ熱減量分も少ない
ので、外周形成部２Ｂの膨脹黒鉛フィラー２２のもつ耐
熱性を有効に生かせるためと思考される。

【００３６】なお、本発明実施品の気密漏洩ガス試験結
果の特性ａを比較品２のものの特性ｂと比較して図１３
に示す。本発明実施品は、比較品２と同等の特性が得ら
れることが分かった。また、本発明実施品の常温および
加熱時の耐水圧試験結果を、比較品２およびアスベスト
使用品（参考品）の試験結果と対比して図１４に示す。
本発明実施品のものは、従来のものよりも優れた耐水圧
性能を発揮できることが分かった。

【００３７】以上のように、本発明実施品は、うず巻成
形時間の短縮化が図れ、さらに過剰な締付け面圧が与え
られた場合の強度において、膨脹黒鉛フィラー２２のみ
を用いた比較品１のものを大きく上廻り、無機質フィラ
ー２１および膨脹黒鉛フィラー２２を用いた比較品２と
同程度に強化され、長時間の加熱後の封止能力において
も、比較品１，２と同程度の高い性能を有していること
が分かる。

【００３８】なお、上記実施品ばかりでなく、本発明に
係る他のうず巻形ガスケットにおいても同様の効果を期
待することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるうず巻形ガスケットは、膨脹黒鉛フィラーを用い
たものと同等の優れた封止性能および耐熱性が得られる
ばかりでなく、異常な締付け圧の作用時にも座屈を起こ
しにくいような強度に向上することができ、特に、フィ
ラー内周部を無機質フィラーで構成し、外周部を膨脹黒
鉛フィラーで構成したものに比べて、うず巻状の成形が
容易であるとともに、その成形時間を短縮して、生産性
の向上を図ることができるという効果を奏するに至っ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるうず巻形ガスケットの正
面図である。

【図２】同うず巻形ガスケットの断面図である。

【図３】比較品１のガスケットの断面図である。

【図４】比較品２のガスケットの断面図である。

【図５】本発明のうず巻形ガスケットのうず巻成形工程
の説明図である。

【図６】同うず巻形ガスケットの使用状態の説明図であ
る。

【図７】圧縮・復元試験装置の正面図である。

【図８】封止試験装置の正面図である。

【図９】無機質フィラーの配合を示す図表である。

【図１０】膨脹黒鉛フィラーの配合を示す図表である。

【図１１】圧縮・復元試験結果を示す図表である。

【図１２】封止試験結果を示す図表である。

【図１３】気密漏洩試験結果を示す特性図である。

【図１４】常温および加熱時の耐水圧試験結果を示す図
である。

【図１５】比較品２のもののうず巻成形加工工程の説明
図である。

【符号の説明】

１金属帯板２フィラー２Ａ内周形成部２Ｂ外周形成部２１無機質フィラー２２膨脹黒鉛フィラー

フロントページの続き (72)発明者三吉猛兵庫県三田市下内神字打場541番地の１日本ピラー工業株式会社三田工場内 (56)参考文献特開平１−224571（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−114371（ＪＰ，Ｕ) 実開昭52−143567（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面波形状の金属帯板でフィラーをうず
巻形に保持してなるうず巻形ガスケットにおいて、うず
巻形に保持された前記フィラーの内周形成部がアスベス
トを除く無機質材を基材とする無機質フィラーとこれに
重ね巻きされる膨脹黒鉛フィラーとからなり、前記フィ
ラーの外周形成部が膨脹黒鉛フィラーからなることを特
徴とするうず巻形ガスケット。