JPH086810B2 - うず巻形ガスケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［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イラー材
とを互いに重ね合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挾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、蒸気等の流
体を封止する各種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。

［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イラーとなる
ため、これを用いたうず巻き形ガスケットは機械的物
性、柔軟性、復元性においてきわ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。

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が判明し、その使用が控えら
れるようになっている。

このため、上記アスベスト繊維以外の無機繊維を基材
とするフイラー材の開発が要望されるようになり、例え
ば特開昭61−225399号公報には、アスベスト繊維以外の
無機繊維を基材として、セピオライトを配合させたフイ
ラー材をうず巻形ガスケットに使用することが開示され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記特開昭61−225399号に開示されるフイラー材を用
いたうず巻形ガスケット（以下、従来品という）は、前
記公報中においても明らかにされているように、一般的
な200kgf/cm²程度の締付面圧に対しては常温〜800℃迄
のあらゆる温度条件下で、アスベスト繊維をフイラーと
するものに比べて優れた圧縮率、復元率を呈するもの
で、アスベストフイ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。

しかしながら、上記従来品は、1000kgf/cm²程度の異
常な締付面圧がかけられると、座屈により圧縮率、復元
率共、アスベストフイラーを用いたものにくらべて低下
するようになり、また、長時間（例えば24時間連続）加
熱された後においても、アスベストフイラーを用いたも
のに比べ封止力が著しく低下することが確認されてい
る。

このように上記従来品は必ずしもすべての面でアスベ
ストフイラーを用いたうず巻形ガスケットよりも優れて
いるわけではなく、用途が限られてくるという問題があ
った。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、
アスベストフイラーを用いたもののような衛生上の問題
を解消できるのはもとより、高温雰囲気下での使用に対
して優れた耐熱性および封止性を発揮させることがで
き、しかも圧縮剛性および復元性を十分に確保して異常
な締付面圧が加わったとしても座屈を生じることがな
く、所定の封止性能を確保させることができるうず巻形
ガスケットを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るうず巻形ガ
スケットは、断面波形状の金属帯板でフイラーをうず巻
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イラーの内周形成部と外周形成部
が、アスベストを除く無機繊維と膨張黒鉛フイラーを除
く無機粉体とを基材とする無機質フイラーでなり、前記
フイラーの内周形成部と外周形成部を除く中間形成部
が、膨張黒鉛フイラーでなるとともに、少なくとも一周
以上の巻回部を備え、前記フイラー全体における膨張黒
鉛フイラーの体積含有率が50％以下であり、且つ前記無
機質フイラーと前記金属帯板間の摩擦係数が0.25以上で
あることを特徴とするものである。

［作用］ 上記のような本発明のうず巻形ガスケットによれば、
うず巻形フイラーとしてアスベストを一切使用しないの
で、アスベストフイラーを用いたもののような衛生上の
問題を発生することがないのはもちろん、そのうず巻形
フイラーの内周形成部と外周形成部をアスベストを除く
無機繊維と膨張黒鉛フイラーを除く無機粉体とを基材と
する無機質フイラーとして、その中間形成部の膨張黒鉛
フイラーを高温の酸化雰囲気から隔離することにより、
高温酸化雰囲気下での使用に際しても膨張黒鉛フイラー
が酸化減量することを抑制して、膨張黒鉛フイラーが元
来保有する優れた耐熱性および封止性を十分に発揮させ
ることが可能である。また、アスベストフイラーを含ま
ない無機質フイラーを使用することにともない圧縮剛性
が低下するが、ここで膨張黒鉛フイラーのフイラー全体
の体積含有率を50％以下に止め、かつ、無機質フイラー
と金属帯板間の摩擦係数を0.25以上として膨張黒鉛の脆
性などに起因する金属帯板の座屈の問題を解消すること
により、ガスケットの内外周部に大きな圧縮剛性および
復元性をもたせることが可能となり、異常な締付面圧が
加わっても座屈等の発生がなく、高い封止性能を確保す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例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でフイラー２をうず巻形
に保持してなる。

金属帯板１は、第２図に示すように、断面波形状を呈
している。

一方、フイラー２は、外周形成部2A、中間形成部2B、
内周形成部2Cからなり、これら各形成部は連続してうず
巻形をなしている。

外周形成部2Aと内周形成部2Cは共に、アスベストを除
く無機繊維と膨張黒鉛フイラーを除く無機粉体とを基材
とする無機質フイラーでなる。すなわち、この無機質フ
イラーは、無機繊維、無機粉体、結合剤等を配合してな
る。

無機繊維としてはガラス繊維、セラミックス繊維等が
一種または複数種用いられる。この無機繊維の含有量
は、無機質フイラー全体の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イ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、フイ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、締付時に繊維が折れ易くフイラ
ーの強度が低下する。

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、ウオラスナイト等が単
独で、もしくは混合して用いられる。この無機粉体の含
有量は、無機質フイラー全体の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、フイ
ラーが締付に対して弱くなる。また、含有量が95重量％
を越えると、フイラーの可撓性が低下し封止力が悪くな
る。

結合剤としては、天然ゴム、合成ゴム、ラテックス及
び各種パイプ類が用いられる。この結合剤の含有量は、
無機質フイラー全体の25重量％以下とすることが望まし
い。すなわち、この結合剤が25重量％を越えて含有され
ると、無機質フイラーの耐熱性が著しく低下してしま
う。

上記のような、無機繊維、無機粉体、結合剤を配合し
てなる無機質フイラーの厚みは、0.1〜1.2mmとするのが
好ましい。無機質フイラーの厚みが0.1mm未満の薄さで
あると、この無機質フイラーの組成に拘らず、フイラー
の可撓性や弾性が生かされなくなってしまう。また、前
記厚みが1.2mmを越える厚い無機質フイラーとすると、
前記金属帯板１の持つ圧縮剛性や復元性が阻害され、フ
イラーとして適当な圧縮剛性や復元性、あるいは強度が
得られない。

上記無機質フイラーはまた、その嵩密度を0.6〜1.1g/
cm³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/cm³未満であると、無機質フイラーとして適
切な圧縮剛性や復元性が得られず、この面における無機
質フイラーの存在価値が薄れる。また、嵩密度が1.1g/c
m³を越える無機質フイラーとすると、圧縮剛性が高くな
りすぎ、シール性が低下してしまう。

さらに、上記無機質フイラーは、前記金属帯板との間
の摩擦係数が0.25以上となるように組成されている必要
がある。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圧がかけられたとき、金属帯
体１と無機質フイラーで形成されたフイラー２の外周形
成部2Aもしくは内周形成部2C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、すなわち、異常圧縮が
可能となってしまう。したがって、前記摩擦係数が0.25
未満であると、うず巻形ガスケットが、締付時、殊に異
常な締付圧を伴う締付時に異常に圧縮されて復元不能と
なる恐れがある。このような状態になると、金属帯体１
とフイラー２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。

次に、前記フイラー２の中間形成部2Bについて説明す
る。

この中間形成部2Bは膨張黒鉛フイラーでなり、第１図
に示す実施例の場合、六周巻回されたうず巻状のフイラ
ー２のうちの二周分の巻回部占めている。尚、本考案に
おけるうず巻形ガスケットにおいては、前記中間形成部
2Bは、複数回巻回されたフイラー２のうち少なくとも一
周以上の巻回部を占めていればよい。このように、中間
形成部2Bが一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張黒鉛
フイラーによって全周に亘って確実に防止するためであ
る。

また、同時に、前記中間形成部2B、すなわち膨張黒鉛
フイラーの占める体積含有率は、フイラー２全体の50％
以下とされている。これは膨張黒鉛フイラーの体積含有
率が50％を越えると、フイラー２の他の部分を上述した
ような無機質フイラーで構成したとしても、うず巻ガス
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。

尚、無機質フイラーと膨張黒鉛フイラーの接ぎ目は、
第１図に示すように互いに重なり合う部分を備えるよう
にしてもよいし、互いの端部を突き合わせるような状態
としても良い。

以上のようにしてなるうず巻形ガスケットは、フイラ
ー２の外周形成部2Aと内周形成部2Cをなす無機質フイラ
ーと金属帯板１により、必要な圧縮剛性や復元性を確保
して、うず巻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、フイラー２の中間形成部2Bを
なす膨張黒鉛フイラー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、例えば第
３図に示すように、管Ａと管Ｂの各フランジA1、B1間に
挾持されて、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、膨張黒鉛フイラーの耐熱性と封止
性能を生かして確実な封止能力を発揮する。尚、Ｄはう
ず巻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。

また、前記膨張黒鉛フイラーは、外周形成部2Aと内周
形成部2Cの無機質フイラーにより外気との直接の接触を
断たれているから、前記第３図における管Ａ、Ｂ中に高
温高圧で酸素含有量の多い気体を通過させたような場合
でも、膨張黒鉛フイラーの高温酸化雰囲気からの隔離作
用によって酸化減量がほとんど生じることがなくて、膨
張黒鉛フイラー本来の優れた封止性能を発揮させること
が可能である。

次に、本発明によるうず巻形ガスケットの実施品と、
フイラーに無機質フイラーのみを用いた比較品１、さら
にフイラーにアスベスト繊維を基体としたものを用いた
比較品２の圧縮・復元試験結果及び封止試験結果を示
す。

本発明の実施品は、フイラーにおける外周形成部と内
周形成部をなす無機質フイラーと中間形成部をなす膨張
黒鉛フイラーの比率が3:1である。すなわち膨張黒鉛フ
イラーの体積含有率はフイラー全体の25％である。ま
た、残り75％を占める前記無機質フイラーの配合物及び
配合比率は下記第１表の通りである。

第１表に示す無機質フイラーの厚さは0.4mm、嵩密度
は0.7g/cm³、金属帯体との摩擦係数は0.26である。一
方、膨張黒鉛フイラーの厚さは0.4mm、嵩密度は1.1g/m³
である。

次に、比較品１のフイラー（無機質フイラー）の配合
物及び配合比率は下記第２表の通りである。

第２表に示すフイラーの厚さは0.4mm、嵩密度は0.7g/
m³金属帯体との摩擦係数は0.21である。

次に、比較品２のフイラー（アスベストフイラー）の
配合物及び配合比率を第３表に示す。

第３表に示すフイラーの厚さは0.4mm、嵩密度は0.9g/
m³、金属帯体との摩擦係数は0.21である。

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。

第４図は圧縮・復元試験装置を示す正面図であって、
Ｉが実施品あるいは比較品1,2等の試験試料である。試
料Ｉ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ケージ
である。この試験装置を用いて、締付面圧350kgf/cm²及
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
を第４表に示す。また、この第４表に、締付面圧1000kg
f/cm²をかけた後の各試料の復元率、及び試験前後にお
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。

第４表から明らかなように、本発明実施品は、“JIS8
243圧力容器の構造”に示されているＹ値に対応する締
付面圧350kgf/cm²においてさえも他の比較品１、２より
も圧縮率が小さい。そして、異常圧力といえる締付面圧
1000kgf/cm²においては、圧縮率は比較品１、２に比べ
て格段に小さく押えられている。また、締付圧力1000kg
f/cm²における復元率では実施品は比較品１、２、のい
ずれと比べてもはるかに大きい。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１、２と比
べて小さなものとなっている。すなわち、本発明実施品
は、1000kgf/cm²という異常に大きい締付面圧をかけら
れた場合にも、比較品１、２に比べて座屈がほとんど生
じていないことが分る。

第５図は封止試験装置を示す構成図であって、Ｆはフ
ランジ、Ｓは締付ボルトナット、PMは圧力計、Ｖはバル
ブ、WPは水圧ポンプである。そして、締結ボルトナット
Ｓにより試料Ｉを締付面圧350kgf/cm²で締め付けたの
ち、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Ｉの内周側に送
り込むことにより、試料Ｉに圧力を負荷するようにして
いる。尚、締付ボルトナットＳは、予め、締付トルクと
発生するボルト軸力の関係を測定しておく。

以上のような第５図の装置を用いて、実施品及び比較
品１、２を、加熱前及び350℃で24時間加熱後にそれぞ
れ封止試験を行なった。その結果を第５表に示す。

第５表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のが、加熱後におい
ては各試料間において著しい封止能力の差が生じてい
る。本発明実施品は、特にフイラーとして無機質フイラ
ーのみを用いた比較品１と比べ、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、前述したように
膨張黒鉛フイラーの持つ高い耐熱性によるところが大き
いが、さらには前記第１表と第２表を比較すれば分かる
ように、本発明実施品では、無機質フイラーに有機剤で
なる目詰材を使用していないことも原因の一つと考えら
れるものである。また、本発明実施品はアスベストフイ
ラーを用いた比較品２と比べても加熱後においてより高
い封止能力を発揮しており、耐熱性においても比較品２
を上回っていることがわかる。

以上のように本発明実施品は、過剰な締付面圧を与え
られた場合の強度においても、長時間の加熱の後の封止
能力においても、無機質フイラーのみを用いた比較品１
ばかりか、アスベストフイラーを用いた比較品２とくら
べてもより高い性能を有していることがわかる。

尚、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が期待できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、うず巻形フイラーと
してアスベストを一切使用しないので、アスベストフイ
ラーを用いたもののような衛生上の問題を発生すること
がないのはもちろん、そのうず巻形フイラーの内周形成
部と外周形成部をアスベストを除く無機繊維と膨張黒鉛
フイラーを除く無機粉体とを基材とする無機質フイラー
とし、かつ、その中間形成部を膨張黒鉛フイラーとする
ことで、膨張黒鉛フイラーを高温の酸化雰囲気から隔離
することが可能で、高温酸化雰囲気下での使用に際して
も膨張黒鉛フイラーの酸化減量を抑制して、膨張黒鉛フ
イラーが元来保有する優れた耐熱性および封止性を十分
に発揮させることができる。その上、膨張黒鉛フイラー
のフイラー全体の体積含有率を50％以下に止め、かつ、
無機質フイラーと金属帯板間の摩擦係数を0.25以上とし
て膨張黒鉛の脆性などに起因する金属帯板の座屈の問題
を解消することにより、アスベストフイラーを含まない
無機質フイラーを使用することにともなう圧縮剛性の低
下を抑制して、ガスケットの内外周部に大きな圧縮剛性
および復元性をもたせることができ、したがって、異常
な締付面圧が加わっても座屈等の発生がなく、高い封止
性能を確保させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるうず巻形ガスケットの
正面図、第２図は第１図のII−II拡大断面図、第３図は
使用状態説明図、第４図は圧縮・復元試験装置の正面
図、第５図は封止試験装置の正面図である。 １……金属帯板 ２……フイラー 2A……外周形成部 2B……中間形成部 2C……内周形成部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面波形状の金属帯板でフイラーをうず巻
   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イラーの内周形成部と外周
   形成部が、アスベストを除く無機繊維と膨張黒鉛フイラ
   ーを除く無機粉体とを基材とする無機質フイラーでな
   り、 前記フイラーの内周形成部と外周形成部を除く中間形成
   部が、膨張黒鉛フイラーでなるとともに、少なくとも一
   周以上の巻回部を備え、 前記フイラー全体における膨張黒鉛フイラーの体積含有
   率が50％以下であり、且つ前記無機質フイラーと前記金
   属帯板間の摩擦係数が0.25以上であることを特徴とする
   うず巻形ガスケット。