JP2760498B2 - Shaft sealing material - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、バルブの軸シールなどの比較的低速回転の
摺動個所に使用される軸シール材に関する。
発明の技術的背景ならびにその問題点
バルブの軸シール材としては、石綿、黒鉛、耐熱充填
剤からなる綿状物を芯として、その外側を石綿糸で袋編
して紐状となし、または、四フッ化エチレン樹脂を含浸
した石綿糸を袋編して紐状となし、必要に応じシリコー
ンオイル、フッ素オイル、二硫化モリブデンなどで表面
処理して、次いでリング状に型成形してグランドパッキ
ンとするものが知られている。
しかし、これらの編組パッキンは品質的にはよいが製
造工程が多く、高価になり易い。そこで簡便に成形がで
き、量産可能な軸シール材が望まれており、石綿、ガラ
ス繊維などの無機繊維、フッ素樹脂、アラミッド繊維な
どの有機繊維の短繊維と、グラファイト、ゴム、潤滑剤
とを混合し、ついで金型で圧縮成形してリング状に成形
したいわゆる粉末成形パッキンも知られている。
しかしながら、この粉末成形パッキンは、くづれ破壊
され易い。そこで、機械的強度向上のために、バインダ
ーとしてゴムが多く配合されている。また、軸抵抗を下
げ、ガスシールを向上させるために、潤滑油（シリコー
ンオイル）や、グリースなどが配合されている。
しかしながら、バインダーとしてゴムを多量に配合す
ると、パッキンの使用時における高温（100〜150℃程
度）によって、ゴムが加硫進行して硬化し、その摩擦係
数が上がり軸トルクを上昇させると共に、増締の効果が
なくなり漏れの原因となる恐れがある。また、ゴムの量
が少量であると取扱い、装着時にくづれ破壊し易くなる
という不都合を有する。
発明の目的
本発明は、上記粉末成形シール材の改良に関し、シー
ル材の取扱時ないし装着時に、くずれ破壊等が生ぜず取
扱いが楽であると共に、高温においても密封効果が低下
せず、軸トルク特性に優れた軸シール材を提供すること
を目的とする。
発明の概要
かかる目的を達成するために、本発明に係る軸シール
材は、５から80重量％の熱難溶融性の基材繊維と、０か
ら５重量％のゴム材と、５から90重量％の充填剤と、３
から20重量％のパラフィン系高分子ワックスとを筒状に
圧縮成形したことを特徴としている。
また、本発明に係る軸シール材は、前記熱難溶融性の
基材繊維が、アラミッド繊維、フェノール繊維、ガラス
繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、炭素繊維、金属
繊維からなる群から選択した１種若しくは２種以上の繊
維からなることを特徴としている。
このような本発明に係る軸シール材によれば、軸シー
ル材の基材繊維が、アラミッド繊維、フェノール繊維、
ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、炭素繊
維、金属繊維などの熱難溶融性の基材繊維であるので、
高温使用時においても軟化、変形することがなく、シー
ル材の強度が確保されて、シール性が確保されることに
なる。また、バインダーとしてパラフィン系高分子ワッ
クスを用いたため、バインダーとしてのゴム材の重量％
を従来に比較して大幅に少くしたとしても、この軸シー
ル材の取扱時や装着時に、くずれ破壊等が生じる虞がな
くなる。しかも軸シール材に含まれるゴム材を少くする
ことができるため、この軸シール材が高温になったとし
ても、硬化してシール性を悪化させたり軸トルクを上昇
させたりすることはなくなる。さらに、軸シール材に含
まれるパラフィン系高分子ワックスがバインダー作用と
同時に潤滑作用も有するため、この軸シール材を用いれ
ば、軸トルクをさらに低下させることができるため、省
エネルギーの観点からも好ましい。
発明の具体的説明
以下、本発明を具体的かつ詳細に説明する。
本発明に係る軸シール材は、５から80重量％の基材繊
維と、０から５重量％のゴム材と、５から90重量％の充
填剤と、３から20重量％のパラフィン系高分子ワックス
とを筒状に圧縮成形することによって形成される。
基材繊維としては、平均長さ0.1〜40mmの短繊維、パ
ルプ状繊維、フィブリル状繊維等が用いられる。
繊維の材質としては、アラミッド繊維、フェノール繊
維、ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓綿、炭素
繊維、金属繊維などの熱難溶融性の基材繊維が好まし
く、これらの繊維を１種若しくは２種以上用いるのが好
ましい。これは、これらの繊維は、高温使用時において
も軟化、変形することがなく、シール材の強度が確保さ
れて、シール性が確保されることになるからである。こ
のような基材繊維の含有量を５重量％以上としたのは、
それ以下であると、得られる軸シール材が軟らかくなり
すぎて、パッキンボックスからはみ出してしまうという
不都合を有するからである。すなわち、基材繊維は、軸
シール材の骨材としての作用を奏する。
軸シール材に含まれるゴム材としては、ニトリルゴ
ム、スチレンブタジェンゴム、クロロブレンゴム、シリ
コーンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム等が
用いられる。本発明では、後述するパラフィン系高分子
ワックスがバインダーとしての役割（他の材料同士を結
合し易くする役割）を果すので、軸シール材に含まれる
ゴム材を０重量％とすることもできるが、ゴム材を５重
量％以下程度含ませても、軸シール材の高温時における
硬化がほとんどないことから、このような重量％範囲で
ゴム材を含ませることとした。
また、軸シール材に含まれる充填剤としては、タル
ク、クレー、ウオラストナイト等の増量材と、マイカ、
グラファイト、カーボン、四フッ化エチレン樹脂等の固
体潤滑材とを単独または組み合せて使用する。
さらに、軸シール材に含まれるパラフィン系高分子ワ
ックスとしては、炭素数16から40のパラフィンワック
ス、炭素数30から70のペトロラクタム、炭素数40から70
のミクロクリスタリンワックス等が用いられるが、特に
好ましくはミクロクリスタリンワックスが良い。このよ
うなパラフィン系高分子ワックスを20重量％以下含ませ
るようにしたのは、これ以上であると、軸シール材の使
用時における高温のために、軸シール材がパッキンボッ
クス外に溶出してしまう虞があるからである。
このような基材繊維、ゴム材、充填剤、及びパラフィ
ン系高分子ワックスを上述した重量％の範囲内で配合
し、本発明に係る軸シール材を得るには、例えば次のよ
うにして行う。
まず、基材繊維とゴム溶液とをよく混合し、繊維の表
面を他の配合物とのなじみをよくする。基材繊維が多い
場合にはゴム溶液を使用し、少量のときはゴム溶液を配
合する必要がない。
次いで、充填剤、パラフィン系高分子ワックスを配合
して、金型内で圧縮成形（100〜400kg/cm2）して円筒状
の軸シール材を製造する。得られる軸シール材の嵩比重
は、1.5〜2.5が特に好ましい。この嵩比重が、1.5以下
では軸シール材としての強度が小さくなり、また、2.5
以上では硬くなりすぎて、密封機能が低下する。
実施例
次に、本発明に係る実施例を従来例に係る比較例と対
比しながら説明する。
（実施例1,2,3）
表１に示す配合組成物（実施例1,2,3）を金型にて圧
縮成形して円筒状（内径12.5mm×外径18mm×高さ14.5m
m）の軸シール材を成形した。ここでのミクロクリスタ
リンワックスは、針入度（25℃）35、粘度15.8cs/100
℃、融点70℃を使用した。
比較例
表１に示す配合組成物（比較例）を実施例1,2,3と同
様にして軸シール材を成形した。
1.強度
上記の実施例1,2,3及び比較例で得られた軸シール材
に対して荷重を加えて破壊時の荷重を求めた所、表２の
ような結果が得られた。
表２の結果から明らかなように、実施例に係る軸シー
ル材は比較例に係る軸シール材にくらべて破壊時強度が
大きく、くづれ破壊のしにくく、取扱い易い軸シール材
であることが確認された。
2.トルク特性
上記の実施例１及び比較例で得られた軸シール材をパ
ッキンボックス内に装着して、締付面圧と軸トルクの関
係を試験した。その結果を第1,2図に示す。
第1,2図に示すように、実施例１に係る軸シール材は
比較例に係る軸シール材にくらべて、締付面圧に対する
軸トルクが低く、潤滑作用が大きいことが確認された。
3.シール特性
上記の実施例１及び比較例で得られた軸シール材を、
パッキンボックス内に装着して窒素ガス10kgf/cm2（第
３図）及び20kgf/cm2（第４図）の圧力をかけて、締付
面圧と漏れ量を測定した。
実施例１に係る軸シール材は、比較例に係る軸シール
材にくらべてシールに要する締付面圧は若干高くなる傾
向にあるがシール性能には何んら問題がないことが確認
された。
発明の効果
以上説明してきたように、本発明によれば、５から80
重量％の熱難溶融性の基材繊維と、０から５重量％のゴ
ム材と、５から90重量％の充填剤と、３から20重量％の
パラフィン系高分子ワックスとを筒状に圧縮成形するこ
とにより軸シール材を成形するようにしたので、この軸
シール材の取扱時ないし装着時に、くずれ破壊等が生じ
る虞がなくなり、取扱いが容易となった。しかも、この
ような軸シール材が使用時に高温となったとしても、硬
化することがないため、密封作用が低下しないと共に、
過大な軸トルクを発生させないので省エネルギーの観点
からも好ましい。しかも、高温使用時においても基材繊
維が軟化、変形することがないので、シール材の強度が
確保される。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft seal material used for a relatively low-speed rotation sliding portion such as a valve shaft seal. Technical background of the invention and its problems As a shaft seal material of the valve, asbestos, graphite, a cotton-like material made of a heat-resistant filler as a core, the outside of which is knitted with an asbestos thread and formed into a string shape, or Asbestos yarn impregnated with polytetrafluoroethylene resin is knitted into a bag by knitting, and if necessary, surface-treated with silicone oil, fluorine oil, molybdenum disulfide, etc., and then molded into a ring to form a gland packing. What is known is. However, these braided packings are good in quality, but have many manufacturing steps and tend to be expensive. Therefore, there is a demand for a shaft seal material that can be easily formed and mass-produced. Short fibers such as inorganic fibers such as asbestos and glass fibers, organic fibers such as fluororesins and aramid fibers, and graphite, rubber, and a lubricant are required. There is also known a so-called powder molded packing obtained by mixing and then compression-molding with a mold to form a ring. However, this powder molded packing is easily broken and broken. Therefore, rubber is often compounded as a binder to improve mechanical strength. Further, lubricating oil (silicone oil), grease, and the like are compounded in order to reduce shaft resistance and improve gas sealing. However, when a large amount of rubber is compounded as a binder, the rubber is vulcanized and hardened due to the high temperature (about 100 to 150 ° C) during use of the packing, the friction coefficient increases and the shaft torque increases. May be lost and may cause leakage. In addition, when the amount of rubber is small, it is inconvenient to be handled and easily broken by mounting. Object of the Invention The present invention relates to an improvement of the above-mentioned powder molded sealing material, and it is easy to handle without breaking or breaking when handling or mounting the sealing material, and the sealing effect does not decrease even at high temperatures, and the shaft torque is reduced. An object of the present invention is to provide a shaft seal material having excellent characteristics. SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a shaft sealing material according to the present invention comprises 5 to 80% by weight of a base material fiber which is difficult to melt heat, 0 to 5% by weight of a rubber material, and 5 to 90% by weight. % Filler and 3%
And 20% by weight of a paraffinic polymer wax and compression molded into a cylinder. Further, in the shaft sealing material according to the present invention, the heat-resistant hardly-fusible base fiber is selected from the group consisting of aramid fiber, phenol fiber, glass fiber, ceramic fiber, rock wool, mineral wool, carbon fiber, and metal fiber. It is characterized by comprising one or more kinds of fibers. According to such a shaft seal material according to the present invention, the base fibers of the shaft seal material are aramid fibers, phenol fibers,
Since it is a base material fiber that is difficult to melt, such as glass fiber, ceramic fiber, rock wool, mineral slag wool, carbon fiber, and metal fiber,
Even when used at a high temperature, the sealing material is not softened or deformed, the strength of the sealing material is secured, and the sealing property is secured. Also, since paraffin polymer wax was used as the binder, the weight% of the rubber material as the binder was used.
Even when the shaft seal material is significantly reduced as compared with the related art, there is no possibility that breakage or the like may occur when the shaft seal material is handled or mounted. In addition, since the amount of rubber material contained in the shaft seal material can be reduced, even if the shaft seal material becomes high in temperature, the shaft seal material does not harden to deteriorate the sealability and increase the shaft torque. Furthermore, since the paraffin polymer wax contained in the shaft sealing material has a lubricating effect as well as a binder effect, using this shaft sealing material can further reduce the shaft torque, which is preferable from the viewpoint of energy saving. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described specifically and in detail. The shaft sealing material according to the present invention comprises 5 to 80% by weight of a base fiber, 0 to 5% by weight of a rubber material, 5 to 90% by weight of a filler, and 3 to 20% by weight of a paraffin polymer. It is formed by compression molding wax with a cylindrical shape. As the base fiber, short fibers having an average length of 0.1 to 40 mm, pulp-like fibers, fibril-like fibers, and the like are used. As the material of the fiber, a heat-resistant base fiber such as aramid fiber, phenol fiber, glass fiber, ceramic fiber, rock wool, mineral slag wool, carbon fiber, and metal fiber is preferable. It is preferred to use more than one species. This is because these fibers do not soften or deform even when used at a high temperature, and the strength of the sealing material is ensured, and the sealing property is ensured. The reason for setting the content of such base fiber to 5% by weight or more is that
If it is less than this, there is a disadvantage that the obtained shaft sealing material becomes too soft and protrudes from the packing box. That is, the base fiber functions as an aggregate of the shaft sealing material. As the rubber material contained in the shaft seal material, nitrile rubber, styrene butadiene rubber, chlorobrene rubber, silicone rubber, ethylene propylene rubber, fluorine rubber, or the like is used. In the present invention, since a paraffin-based polymer wax described later plays a role as a binder (a role of facilitating bonding of other materials), the rubber material contained in the shaft seal material can be reduced to 0% by weight. Even when the rubber material is contained in an amount of about 5% by weight or less, the shaft seal material hardly hardens at a high temperature, so that the rubber material is included in such a weight% range. As fillers contained in the shaft seal material, fillers such as talc, clay, wollastonite, and mica,
A solid lubricant such as graphite, carbon, and tetrafluoroethylene resin is used alone or in combination. Further, as the paraffin-based polymer wax contained in the shaft sealing material, a paraffin wax having 16 to 40 carbon atoms, petrolactam having 30 to 70 carbon atoms, and 40 to 70 carbon atoms
Microcrystalline wax is used, but microcrystalline wax is particularly preferable. If the paraffin-based polymer wax is contained in an amount of 20% by weight or less, if it is more than this, the shaft seal material elutes out of the packing box due to high temperature during use of the shaft seal material. This is because there is a danger that they will be lost. In order to obtain the shaft seal material according to the present invention by blending such a base fiber, a rubber material, a filler, and a paraffin-based polymer wax in the above-described weight% range, for example, the following is performed. . First, the base fiber and the rubber solution are mixed well to make the surface of the fiber more compatible with other compounds. When the base fiber is large, a rubber solution is used, and when the base fiber is small, it is not necessary to mix the rubber solution. Next, a filler and a paraffin polymer wax are blended, and compression molding (100 to 400 kg / cm 2 ) is performed in a mold to produce a cylindrical shaft seal material. The bulk specific gravity of the obtained shaft sealing material is particularly preferably from 1.5 to 2.5. When the bulk specific gravity is 1.5 or less, the strength as a shaft seal material is reduced, and
Above is too hard and the sealing function is reduced. Example Next, an example according to the present invention will be described in comparison with a comparative example according to a conventional example. (Examples 1, 2, and 3) The composition shown in Table 1 (Examples 1, 2, and 3) was compression-molded in a mold to form a cylinder (inner diameter 12.5 mm x outer diameter 18 mm x height 14.5 m)
m) The shaft seal material was molded. The microcrystalline wax here has a penetration of 35 (25 ° C) and a viscosity of 15.8cs / 100
° C, melting point 70 ° C. Comparative Example A shaft seal material was molded in the same manner as in Examples 1, 2, and 3 using the composition shown in Table 1 (Comparative Example). 1. Strength When a load was applied to the shaft seal materials obtained in Examples 1, 2, 3 and the comparative example to determine the load at the time of destruction, the results shown in Table 2 were obtained. As is clear from the results in Table 2, the shaft seal material according to the example has a greater strength at break than the shaft seal material according to the comparative example, is less likely to break, and is easy to handle. confirmed. 2. Torque Characteristics The shaft sealing materials obtained in Example 1 and Comparative Example were mounted in a packing box, and the relationship between the tightening surface pressure and the shaft torque was tested. The results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, it was confirmed that the shaft seal material according to Example 1 had a lower shaft torque with respect to the tightening surface pressure and a greater lubricating effect than the shaft seal material according to the comparative example. 3. Sealing properties The shaft sealing materials obtained in Example 1 and Comparative Example above were used.
It was mounted in a packing box and a pressure of 10 kgf / cm 2 (FIG. 3) and 20 kgf / cm 2 (FIG. 4) of nitrogen gas was applied to measure the tightening surface pressure and the amount of leakage. The shaft sealing material according to Example 1 has a tendency that the tightening surface pressure required for sealing tends to be slightly higher than the shaft sealing material according to the comparative example, but it has been confirmed that there is no problem in the sealing performance. . Effect of the Invention As described above, according to the present invention, 5 to 80
Compressed into a cylindrical shape by weight of a base material fiber which is hardly meltable by heat, 0 to 5% by weight of a rubber material, 5 to 90% by weight of a filler, and 3 to 20% by weight of a paraffin polymer wax. Since the shaft seal material is formed by molding, there is no possibility that breakage or the like may occur when the shaft seal material is handled or mounted, and handling is facilitated. In addition, even if such a shaft sealing material becomes high temperature during use, it does not harden, so that the sealing effect does not decrease and
Since excessive shaft torque is not generated, it is preferable from the viewpoint of energy saving. Moreover, since the base fibers are not softened or deformed even at the time of using at a high temperature, the strength of the sealing material is secured.
【図面の簡単な説明】
第1,2図は本発明の一実施例に係る軸シール材の起動時
ないし軸摺動時におけるトルク特性を示すグラフ、第3,
4図は同軸シール材における締付面圧と漏れ量との関係
を示すグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 and 2 are graphs showing torque characteristics at the time of starting or sliding of a shaft sealing material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the tightening surface pressure and the amount of leakage in the coaxial seal material.
Claims (1)
５重量％のゴム材と、５から90重量％の充填剤と、３か
ら20重量％のパラフィン系高分子ワックスとを筒状に圧
縮成形してなる軸シール材であって、 前記熱難溶融性の基材繊維が、アラミッド繊維、フェノ
ール繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、岩綿、鉱滓
綿、炭素繊維、金属繊維からなる群から選択した１種若
しくは２種以上の繊維からなることを特徴とする軸シー
ル材。 ２．前記パラフィン系高分子ワックスの炭素数が16から
70であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の軸シール材。 ３．前記パラフィン系高分子ワックスは、ミクロクリス
タリンワックスであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の軸シール材。(57) Claims 1.5 to 80% by weight of a heat-fusible base fiber, 0 to 5% by weight of a rubber material, 5 to 90% by weight of a filler, and 3 to 20% by weight. A shaft seal material obtained by compression-molding a paraffin-based polymer wax in a cylindrical shape by weight by weight, wherein the heat-resistant hardly-fusible base fiber is aramid fiber, phenol fiber, glass fiber, ceramic fiber, rock wool. A shaft sealing material comprising one or two or more fibers selected from the group consisting of mineral wool, carbon fiber, and metal fiber. 2. The carbon number of the paraffin-based polymer wax is from 16
The shaft seal material according to claim 1, wherein the shaft seal material is 70. 3. The shaft seal material according to claim 1, wherein the paraffin-based polymer wax is a microcrystalline wax.
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