渦巻形ガスケットおよびその製造方法
【課題】
低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供する。
【解決手段】
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものであることを特徴とする渦巻形ガスケットである。
低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供する。
【解決手段】
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものであることを特徴とする渦巻形ガスケットである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧の機器や配管の継手部に使用され、水、油、蒸気、ガス等の流体をシールする目的で使用される渦巻形ガスケットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
渦巻形ガスケットは、金属薄板を略Ｖ字断面に絞り加工したフープ材とフィラー材とを重ねた状態で巻回してなるものであり、このような渦巻形ガスケットとしては、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有する構成を基本形としたものや、締付圧力によってガスケット本体が内側または外側に変形することを防止したり、ガスケット本体をセンタリングすることを目的として、金属製補強リングをガスケット本体の内側や外側あるいは両方に設けた、内輪付、外輪付、内輪および外輪付（内外輪付）等と称される種々のタイプのものが知られている。そして、上記渦巻形ガスケットは、一般に、石油精製、石油化学プラント、ＬＮＧプラント、発電所、製鉄所などにおける、高温高圧状態にある機器や各種配管の継手部等において、水、油、蒸気、ガス等の流体をシールするために用いられている（例えば、特許文献１（特開２００２−３１７８７４号公報）参照）。
【０００３】
また、ガスケットのフィラー材として、石綿ペーパーを帯状にスリットした石綿テープが多用されてきたが、健康面への影響を考慮して、現在は、フィラー材として、石綿以外の無機繊維を主原料としたノンアスベストペーパーや膨張黒鉛テープをスリットしたものが使用されるようになっている。
【０００４】
上記渦巻形ガスケットは、高温高圧下や低温下において、または熱サイクルや温度サイクルが厳しい条件下においても優れたシール性を発揮するものであるが、近年では、ガスケットのシール性に対する要求がさらに厳しくなってきている。例えば、ＬＮＧプラントやエチレンプラントにおいて、液化窒素、液体ヘリウム、液体水素などの低温液領域に使用する管フランジ用あるいは機器用のガスケットは、ボルト材質およびボルト許容応力の関係上、十分な締付面圧を与えられないため、低締付面圧で高いシール性を発揮することが要求されるようになってきており、また、より高い耐熱性が求められるようになってきているが、このようなガスケットが報告されるには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１７８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況下、本発明は、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することを第１の目的とするものであり、また、本発明は、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することを第２の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記技術課題を解決すべく、本発明者等が鋭意検討を行ったところ、渦巻形ガスケットとして、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものを採用することにより、上記第１の目的を達成し得ることを見出し、また、上記渦巻形ガスケットを、膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回して製造するか、または、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを塗布して含浸させて製造することにより、上記第２の目的を達成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、
前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである
ことを特徴とする渦巻形ガスケット、
（２）前記オイルがシリコーンオイルまたは流動パラフィンである上記（１）に記載の渦巻形ガスケット、
（３）上記（１）に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回する
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法（以下、適宜、本発明の渦巻形ガスケットの製法１という）、
（４）上記（１）に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製フィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、
前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させる
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法（以下、適宜、本発明の渦巻形ガスケットの製法２という）、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することができ、また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る渦巻形ガスケットの一実施形態例において、主表面側から見た外観形状を示す図である。
【図２】図１に示す渦巻形ガスケットにおいて、その主表面に対する垂直断面図である。
【図３】図１に示す渦巻形ガスケットにおいて、使用時における主表面に対する垂直断面図（部分断面図）である。
【図４】シール試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、本発明の渦巻形ガスケットについて説明する。
【００１２】
本発明の渦巻形ガスケットは、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
以下、本発明の渦巻形ガスケットについて、図面を参照しつつ説明するものとする。
【００１４】
図１および図２は、本発明の渦巻形ガスケットの一実施形態を示す図であり、図１は渦巻形ガスケットを主表面側から見たときの図であり、図２は図１に示す渦巻形ガスケットの主表面に対する垂直断面図（部分断面図）である（図１および図２に示すガスケットは環形状を有するものであるが、説明の都合上、図１においてはその一部を二点鎖線で示している）。
【００１５】
図１および図２に示す渦巻形ガスケット１０は、厚みの薄い環状のものであって、対向するシール面間に装着されてシール機能を果たすものである。図１および図２において、符号Ｘはガスケット本体部、符号５はガスケット本体部の受圧面、符号３は内輪、符号４は外輪、符号６は貫通孔であり、該貫通孔は、渦巻形ガスケット１０をシール面間に設置した際に流体の流路となる。
【００１６】
図１および図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製のフープ材１とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材２とを重ね合わせた状態で渦巻形に巻回されてなるものであり、ガスケット本体部Ｘは、シール面に当接する受圧面５を有している。
【００１７】
渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）は、略Ｖ字形の断面を有する膨張黒鉛製のフィラー材２の幅寸法でもあり、１．６〜６．４ｍｍであることが好ましい。通常、渦巻形ガスケットとしては、本体厚さ（ｔ１）が３．２ｍｍ、４．５ｍｍ、６．４ｍｍのものが多く用いられており、本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍのものが一般的である。
【００１８】
渦巻形ガスケット本体における膨張黒鉛製フィラー２の厚さ（ｔ４）、すなわち、略Ｖ字形断面の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせて巻回したガスケット本体における膨張黒鉛製フィラーの厚さ（ｔ４）は０．０５〜０．４７ｍｍであることが好ましい。フィラー材２は、膨張黒鉛製のテープ等によって構成されるものであるため、成巻後は全体的に圧縮されて薄くなるとともに、厚みが均一ではなくなりやすく、薄くなった部分の膨張黒鉛が流れて成巻前の厚みよりわずかながら厚くなるところもある。
【００１９】
フィラー材を構成する膨張黒鉛としては、その密度が１．０〜２．０ｇ／ｃｍ３程度のものが好ましく、フィラー材は、膨張黒鉛テープや膨張黒鉛シートを所定の幅寸法にカットした帯状のものを所望サイズに適宜切断することにより作製することができる。
【００２０】
本発明の渦巻形ガスケットにおいて、膨張黒鉛製のフィラー材は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである。膨張黒鉛製のフィラー材は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部のオイルを含浸してなるものであることが好ましく、０．１〜３質量部のオイルを含浸してなるものであることがより好ましい。
【００２１】
本発明を完成するにあたって本発明者等が種々検討したところ、驚くべきことに、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて巻回した渦巻形ガスケットにおいて、フィラー材として、膨張黒鉛製のフィラー素材１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるフィラー材を採用することにより、低締付面圧でも良好なシール性を発揮する渦巻形ガスケットを提供し得ることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、膨張黒鉛製のフィラー素材にオイルを含浸させることにより、オイルがフィラー素材の空隙を満たして実体漏れを低減することができ、また、フィラー材の表面層にオイルが含浸されることにより、フランジ等のシール対象物とガスケットとの接触状態が改善されて接面漏れが低減するためと考えられる。
【００２２】
オイルの含浸量は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５質量部未満であると、シール性改善効果が低くなる。一方、オイルの含浸量が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して１０質量部超であると、フランジ等のシール対象物が高温の流体で加熱され、ガスケットの温度が上昇したときにオイルが熱分解してこの部分に空隙ができるためシール性が低下してしまう。
【００２３】
上記オイルとしては、シリコーンオイル、流動パラフィン、フッ素オイル等を挙げることができ、これ等のうち、シリコーンオイルや流動パラフィンが好ましい。なお、本出願において、シリコーンオイルには、シリコーングリースも含むものとする。
【００２４】
シリコーンオイルとしては、具体的には、信越化学工業社製シリコーンオイルKF96-50CS等を挙げることができる。シリコーンオイルの分散物である、東レ・ダウコーニング社製シリコーンエマルジョンSM490EX等の乾燥物（オイル含浸後に乾燥して分散媒を揮散させたもの）であってもよい。
【００２５】
流動パラフィンとしては、具体的には、中京油脂社製 流動パラフィン等を挙げることができる。
【００２６】
オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材２の巻回数は、特に制限されず、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
本発明の渦巻形ガスケットにおいて、略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製のフープ材１の幅（ｔ２）は、図２に示すように、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）よりも小であることが好ましく、例えば、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍである場合、３．７〜４．４ｍｍであることが好ましい。金属薄板製フープ材１の幅（ｔ２）が３．７ｍｍ未満であると、フィラー材のはみ出しが多すぎてガスケットを締め付けても膨張黒鉛フィラーの密度が十分に上がらず、優れたシール性能が得られにくく、４．４ｍｍを越えると、フィラー材２のはみ出し量（ｔ１−ｔ２）が少なくなり、シール性が低下してしまう。
【００２８】
略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製フープ材１の厚さ（ｔ３）は、０．１４〜０．３ｍｍであることが好ましい。金属薄板のフープ材厚さは、渦巻き方向及びガスケット厚み方向のいずれの箇所においても概ね同じ厚み、すなわち均一であることが好ましく、金属製フープ材の厚さ（ｔ３）が０．１４ｍｍ未満であると、優れたシール性を得るために必要な締め付け面圧が確保できなくなる場合がある。また、０．３ｍｍを越えると、所定面圧で締め付けたときに良好なシール性を得るために必要な圧縮量が確保できなくなる場合がある。
【００２９】
略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製のフープ材１の巻回数は、特に制限されず、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に応じて適宜決定すればよい。
【００３０】
フープ材を構成するテープ状の金属薄板としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなどのステンレスからなるステンレス鋼帯を挙げることができる。
【００３１】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの外周に、金属製フープ材が巻回された外周空巻き部７を形成してなるものであることが好ましい。
【００３２】
外周空巻き部７を構成するフープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成するフープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、材質や形状が異なっていてもよい。
【００３３】
また、図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの内周に、金属製フープ材が巻回された内周空巻き部８を形成してなるものであることが好ましい。内周空巻き部８として使用するフープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成するフープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、材質や形状が異なっていてもよい。
【００３４】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、外周空巻き部７の外周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ１）より厚みの小さな外輪４を形成してなるものであることが好ましい。外輪４は、締付圧力によるガスケット本体Ｘの外側への変形の防止やセンタリング機能を有している。外輪４としては、金属板製のものを挙げることができる。この外輪４の厚みは２．７〜３．４ｍｍ程度であることが好ましく、且つガスケット本体部Ｘの厚みより少なくとも１．１ｍｍ小さくするのがよい。外輪４の厚みが小さ過ぎると、外輪４が外周空巻き部７から外れ易くなる。また、外輪４の厚みが大きすぎてガスケット本体部Ｘの厚みに近くなると、適切な圧縮量が確保できず、シール性能が低下してしまう。
【００３５】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、内周空巻き部８の内周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ１）より厚みの小さな内輪３を形成してなるものであることが好ましい。内輪３は、締付圧力によるガスケット本体の内側への変形の防止やセンタリング機能を有している。内輪３としては、外輪３と同様の金属板製のものを挙げることができる。この内輪３の厚みは２．７〜３．４ｍｍであることが好ましく、且つガスケット本体部Ｘの厚みより少なくとも１．１ｍｍ小さくすることが好ましい。内輪３の厚みが小さ過ぎると、内輪３が内周空巻き部８から外れ易くなる。
【００３６】
本発明の渦巻形ガスケットは、上述したように内輪及び外輪付き渦巻形ガスケットであってもよいし、内輪が省略された外輪付き渦巻形ガスケット、外輪が省略された内輪付き渦巻形ガスケット、内輪と外輪が省略された基本形渦巻形ガスケットであってもよい。
【００３７】
次に、本発明の渦巻形ガスケットの使用方法について説明する。
【００３８】
本発明の渦巻形ガスケットは、石油精製、石油化学プラント、発電所、製鉄所などにおいて、配管の接続場所、すなわち、図３に示すように、対向するシール面９、９間に装着されて流体をシールするために使用される。なお、図３は、締め付け荷重Ｗが作用して、膨張黒鉛２のはみ出し部分が潰れている状態を示す。更に所定の締め付け面圧まで締め付けると、金属製フープ材１が撓み、適度な圧縮量が得られ、良好なシール性を得ることができる。
【００３９】
本発明の渦巻形ガスケットは、シール面９と受圧面５間の締め付け面圧１９．６〜２９４．２Ｎ/ｍｍ２で使用した際、２．１ＭＰａのＮ２ガス圧に対して、流体の漏洩量をほぼゼロとすることができ、低締付面圧でも良好なシール性を発揮することができる。
【００４０】
次に、本発明の渦巻形ガスケットの製造方法について説明する。
【００４１】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１は、本発明の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回することを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明の渦巻形ガスケットの製法２は、本発明の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、フープ材は、所定の厚さおよび幅寸法を有するテープ状の金属製薄板を略Ｖ字形に加工することにより作製することができる。上記テープ状の金属薄板としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなどのステンレスからなるステンレス鋼帯を挙げることができる。また、上記上記金属薄板は、その厚さが０．１４〜０．３ｍｍであることが好ましく、その幅寸法が４．８〜５．８ｍｍであることが好ましい。金属薄板の加工方法としては、絞り加工法を挙げることができ、絞り加工法によりフープ材を作製する場合、金属薄板の厚みは絞り加工の前後で変化しないが、金属薄板の幅は絞り加工により約０．４〜０．５ｍｍ小さくなるため、加工時における幅の減少を考慮して金属薄板の幅寸法を決定することが好ましい。
【００４４】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、フィラー素材は、膨張黒鉛シートを所定の幅寸法にカットした帯状のものや、所定の幅寸法を有する膨張黒鉛テープを挙げることができる。フィラー素材は、その厚さが０．２０〜０．４２ｍｍであるものが好ましく、その幅寸法が５．８〜７．０ｍｍであるものが好ましい。
【００４５】
巻き回し前のフィラー素材の厚さは、略Ｖ字形断面を有する金属薄板のフープ材と重ねて巻回される前の状態の厚さ、すなわち、単独で存在する帯状の膨張黒鉛の厚みである。フィラー素材の厚さが０．２０ｍｍ未満では、渦巻形ガスケット作製後、ガスケット本体部表面へのフィラー露出量が少なくなるため、シール性能が悪くなり、０．４２ｍｍを超えると、締め付けた際、表面に露出した膨張黒鉛の部分の実体漏れが多くなり、シール性能が低下してしまう。
【００４６】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、図１および図２に示す態様を有する渦巻形ガスケットを製造する場合には、例えば、内輪３として、その厚みがフープ材１の幅（ｔ２）より１．１〜１．９ｍｍ程度薄い環状の金属板を用い、該金属製の内輪３の外周部にフープ材１の端部をスポット溶接し、金属製フープ材１だけを３周程度巻いて内周空巻き部８を形成する。次いで、上記フィラー素材を上記フープ材に重ね合わせ、重ね合わせたまま所定寸法になるまで成巻してガスケット本体部Ｘを形成する。ガスケット本体部Ｘにおけるフープ材１およびフィラー素材の巻回数は、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に対応して適宜選定することができる。次いで、金属製フープ材のみを３周程度空巻きした後スポット溶接して外周空巻き部７を形成する。この時、ガスケットの本体部Ｘの厚さを所定の寸法になるように押駒すきまを調整し、膨張黒鉛のはみ出し量を所定の寸法とする。最後に、所定の厚さの金属板（外輪４）を装着して完成させる。
【００４７】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１においては、上記フィラー素材に代えて、予めフィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸したフィラー材を用い、これをフープ材とともに巻回する。
【００４８】
上記オイルとしては、上述したものと同様のものを挙げることができ、上記オイル含浸量は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、０．１〜３質量部であることがより好ましい。
【００４９】
フィラー素材にオイルを含浸させる方法としては、フィラー素材にオイルを均一に塗布できる方法であれば特に制限されず、刷毛塗りによる塗布方法や、ディスペンサを用いた塗布方法や、スプレーによる塗布方法や、ハンドローラーを用いた塗布方法や、ディッピングによる方法等を挙げることができる。
【００５０】
また、本発明の渦巻形ガスケットの製法２においては、上記のとおりフィラー材をフープ材に重ね合わせたまま成巻してガスケット本体部を形成した後、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸する。上記オイルとしては、上述したものと同様のものを挙げることができ、上記オイル含浸量は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、０．１〜３質量部であることがより好ましい。
【００５１】
本発明の渦巻形ガスケットの製法２においては、ガスケット本体部を形成した直後にオイルを含浸させてもよいし、ガスケット本体部形成後、さらに外周空巻き部や外輪を装着した後に、フィラー素材にオイルを含浸させてもよい。
【００５２】
オイルの種類や含浸方法は、本発明の渦巻形ガスケットの製法１と同様である。
【００５３】
このようにして、本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２においては、本発明の渦巻形ガスケットを簡便に作製することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により何ら限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
図１および図２に示す形態を有する、ＪＰＩ管フランジ用のクラス３００、２Ｂの内輪および外輪付き渦巻形ガスケットを、以下に記載するように、石油学会規格「配管用うず巻形ガスケット」（ＪＰＩ−７Ｓ−４１−２００５）に定められた規格に準拠して作製した。
【００５６】
先ず、厚さ０．２ｍｍ、幅５．３ｍｍのＳＵＳ３０４製薄板を略Ｖ字形に絞り加工してフープ材１を作製した。得られたフープ材１を厚さ３．０ｍｍのＳＵＳ３０４製内輪３の外周部にスポット溶接し、フープ材１のみ３周巻回して内周空巻き部８を形成した後、フィラー素材として厚さ０．３８ｍｍ、幅６．５ｍｍの膨張黒鉛テープを重ね合わせ、その状態のまま、厚みｔ１が４．５ｍｍになるように押駒を調整しつつ、渦巻形に９周巻回してガスケット本体部Ｘを形成し、次いでフープ材１のみ３周空巻きした後スポット溶接して外周空巻き部７を形成した。その後、該外周空巻き部７に厚さ３．０ｍｍのＳＵＳ３０４製外輪４を装着し、シリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を両主表面に均一に塗布、含浸し、乾燥機を用いて十分に水分除去することにより、外観形状が円環状の渦巻形ガスケットを作製した。上記オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量とした。塗布したオイルは、そのほぼ全量が膨張黒鉛製のフィラー素材の表面および内部に浸透したとみなすことができる。
このようにして得られた外観形状が円環状の渦巻き形ガスケットの呼び寸法は、内輪３の内径が５５．６ｍｍ、ガスケット本体部Ｘの内径が６９．８ｍｍ、ガスケット本体部Ｘの外径が８５．９ｍｍ、外輪４の外径が１１１．３ｍｍであるものであった。また、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍ、金属薄板製のフープ材１の幅（ｔ２）が４．３ｍｍ、金属薄板製フープ材１の厚さ（ｔ３）が０．２ｍｍ、フィラー材の厚さ（ｔ４）が端部において０．３８ｍｍであるものであった。
【００５７】
（実施例２）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から０．０５質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００５８】
（実施例３）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から１０質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００５９】
（実施例４）
オイルとして、シリコーンエマルジョンに代えてシリコーンオイル（信越化学社製 ＫＦ９６−５０ＣＳ）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６０】
（実施例５）
オイルとして、シリコーンエマルジョンに代えてシリコーングリース（信越化学社製 ＨＩＶＡＣ−Ｇ）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６１】
（実施例６）
オイルとして、流動パラフィン（中京油脂（株）製）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６２】
（実施例７）
シリコーンエマルジョンを刷毛で塗布、含浸する代わりに、含浸対象物をシリコーンエマルジョン槽中にディッピングすることにより、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．７質量部に相当する量のオイルを含浸したことを除けば、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。含浸したオイルは、そのほぼ全量が膨張黒鉛製のフィラー素材の表面および内部に浸透したとみなすことができる。なお、上記オイルの含浸量は、含浸前後におけるガスケットの重量から算出した。
【００６３】
（実施例８）
フィラー素材とフープ材とを巻回した後にシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を塗布、含浸する代わりに、フィラー素材である厚さ０．３８ｍｍ、幅６．５ｍｍの膨張黒鉛テープに対して、予め、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．７質量部に相当する量のシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を刷毛で塗布、含浸してフィラー材２を作製した後、得られたフィラー材２とフープ材１とを巻回したことを除けば、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６４】
（比較例１）
オイルを塗布しなかったこと以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６５】
（比較例２）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から０．０３質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６６】
（比較例３）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から１２質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６７】
（シール試験）
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた内輪および外輪付き渦巻形ガスケットを用いてシール試験を行った。
【００６８】
図４に示すシール試験装置を使用し、水上置換法により評価した。すなわち、ＪＰＩ−７Ｓ−１５適用規格（クラス３００ ２Ｂ）ＲＦフランジ（ブラインドタイプ）２１を使用し、フランジ２１間に渦巻形ガスケット１０を挟み、ユニファイネジ２２（５／８−１１ＵＮＣ×７５ｍｍ）８本で面圧１９．６Ｎ／ｍｍ２まで締め付けて試験体とした（膨張黒鉛フィラーを用いた渦巻形ガスケットにおいてガスシールするための最小締付面圧は通常３９.２Ｎ／ｍｍ２であるが、今回の試験では低締付面圧でのシール性を比較するため１９．６Ｎ／ｍｍ２とした）。ユニファイネジ２２による試験体の締め付けは、トルクレンチで上記面圧となるように４段階で対角に締め付け、最終トルクで３回締め付けた。
【００６９】
図４に示すように、得られた試験体を水槽２０中に配置した状態で窒素ガスを２．１ＭＰａの内圧で負荷したときの１０分間の漏洩量を測定した。
【００７０】
上記シール試験を常温下で行い、窒素ガスによる内圧を除圧した後、試験体を電気炉に入れて加熱サイクル処理（４５０℃×１７時間×３サイクル）し、放冷した後に再び同様のシール試験を常温下で実施した。結果を表１に示す。
【００７１】
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた内輪および外輪付き渦巻形ガスケットはそれぞれ２試験体づつ用意し、それぞれの試験体について上記シール試験を行った。表１においては、１個目の試験体の結果をｎ＝１で示し、２個目の試験体の結果をｎ＝２で示している。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示すように、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、いずれも加熱処理前のシール性（常温シール性）が非常に良好であり、シール試験での漏洩がほぼゼロであったが、比較例１および比較例２で得られた渦巻形ガスケットにおいては、０．５〜２．５ｍＬ／１０ｍｉｎの漏洩が観察された。また、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、加熱処理後においても、窒素ガスの漏洩量がいずれも１．０ｍＬ／１０ｍｉｎ以下であるのに対し、比較例３で得られた渦巻形ガスケットは、２．５〜３．１ｍＬ／１０ｍｉｎの漏洩が観察された。
これらの結果から、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、低締付面圧でも良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有するものであることが分かる。また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することができ、また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ フープ材
２ フィラー材
３ 内輪
４ 外輪
５ 受圧面
６ 貫通孔（流路）
７ 外周空巻き部
８ 内周空巻き部
９ シール面
１０ 渦巻形ガスケット
２０ 水槽
２１ フランジ
２２ ユニファイネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧の機器や配管の継手部に使用され、水、油、蒸気、ガス等の流体をシールする目的で使用される渦巻形ガスケットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
渦巻形ガスケットは、金属薄板を略Ｖ字断面に絞り加工したフープ材とフィラー材とを重ねた状態で巻回してなるものであり、このような渦巻形ガスケットとしては、両側面がシール面に当接する受圧面となるガスケット本体部を有する構成を基本形としたものや、締付圧力によってガスケット本体が内側または外側に変形することを防止したり、ガスケット本体をセンタリングすることを目的として、金属製補強リングをガスケット本体の内側や外側あるいは両方に設けた、内輪付、外輪付、内輪および外輪付（内外輪付）等と称される種々のタイプのものが知られている。そして、上記渦巻形ガスケットは、一般に、石油精製、石油化学プラント、ＬＮＧプラント、発電所、製鉄所などにおける、高温高圧状態にある機器や各種配管の継手部等において、水、油、蒸気、ガス等の流体をシールするために用いられている（例えば、特許文献１（特開２００２−３１７８７４号公報）参照）。
【０００３】
また、ガスケットのフィラー材として、石綿ペーパーを帯状にスリットした石綿テープが多用されてきたが、健康面への影響を考慮して、現在は、フィラー材として、石綿以外の無機繊維を主原料としたノンアスベストペーパーや膨張黒鉛テープをスリットしたものが使用されるようになっている。
【０００４】
上記渦巻形ガスケットは、高温高圧下や低温下において、または熱サイクルや温度サイクルが厳しい条件下においても優れたシール性を発揮するものであるが、近年では、ガスケットのシール性に対する要求がさらに厳しくなってきている。例えば、ＬＮＧプラントやエチレンプラントにおいて、液化窒素、液体ヘリウム、液体水素などの低温液領域に使用する管フランジ用あるいは機器用のガスケットは、ボルト材質およびボルト許容応力の関係上、十分な締付面圧を与えられないため、低締付面圧で高いシール性を発揮することが要求されるようになってきており、また、より高い耐熱性が求められるようになってきているが、このようなガスケットが報告されるには至っていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１７８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況下、本発明は、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することを第１の目的とするものであり、また、本発明は、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することを第２の目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記技術課題を解決すべく、本発明者等が鋭意検討を行ったところ、渦巻形ガスケットとして、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものを採用することにより、上記第１の目的を達成し得ることを見出し、また、上記渦巻形ガスケットを、膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回して製造するか、または、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを塗布して含浸させて製造することにより、上記第２の目的を達成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、
前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである
ことを特徴とする渦巻形ガスケット、
（２）前記オイルがシリコーンオイルまたは流動パラフィンである上記（１）に記載の渦巻形ガスケット、
（３）上記（１）に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回する
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法（以下、適宜、本発明の渦巻形ガスケットの製法１という）、
（４）上記（１）に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製フィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、
前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させる
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法（以下、適宜、本発明の渦巻形ガスケットの製法２という）、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することができ、また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る渦巻形ガスケットの一実施形態例において、主表面側から見た外観形状を示す図である。
【図２】図１に示す渦巻形ガスケットにおいて、その主表面に対する垂直断面図である。
【図３】図１に示す渦巻形ガスケットにおいて、使用時における主表面に対する垂直断面図（部分断面図）である。
【図４】シール試験装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、本発明の渦巻形ガスケットについて説明する。
【００１２】
本発明の渦巻形ガスケットは、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
以下、本発明の渦巻形ガスケットについて、図面を参照しつつ説明するものとする。
【００１４】
図１および図２は、本発明の渦巻形ガスケットの一実施形態を示す図であり、図１は渦巻形ガスケットを主表面側から見たときの図であり、図２は図１に示す渦巻形ガスケットの主表面に対する垂直断面図（部分断面図）である（図１および図２に示すガスケットは環形状を有するものであるが、説明の都合上、図１においてはその一部を二点鎖線で示している）。
【００１５】
図１および図２に示す渦巻形ガスケット１０は、厚みの薄い環状のものであって、対向するシール面間に装着されてシール機能を果たすものである。図１および図２において、符号Ｘはガスケット本体部、符号５はガスケット本体部の受圧面、符号３は内輪、符号４は外輪、符号６は貫通孔であり、該貫通孔は、渦巻形ガスケット１０をシール面間に設置した際に流体の流路となる。
【００１６】
図１および図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製のフープ材１とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材２とを重ね合わせた状態で渦巻形に巻回されてなるものであり、ガスケット本体部Ｘは、シール面に当接する受圧面５を有している。
【００１７】
渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）は、略Ｖ字形の断面を有する膨張黒鉛製のフィラー材２の幅寸法でもあり、１．６〜６．４ｍｍであることが好ましい。通常、渦巻形ガスケットとしては、本体厚さ（ｔ１）が３．２ｍｍ、４．５ｍｍ、６．４ｍｍのものが多く用いられており、本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍのものが一般的である。
【００１８】
渦巻形ガスケット本体における膨張黒鉛製フィラー２の厚さ（ｔ４）、すなわち、略Ｖ字形断面の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせて巻回したガスケット本体における膨張黒鉛製フィラーの厚さ（ｔ４）は０．０５〜０．４７ｍｍであることが好ましい。フィラー材２は、膨張黒鉛製のテープ等によって構成されるものであるため、成巻後は全体的に圧縮されて薄くなるとともに、厚みが均一ではなくなりやすく、薄くなった部分の膨張黒鉛が流れて成巻前の厚みよりわずかながら厚くなるところもある。
【００１９】
フィラー材を構成する膨張黒鉛としては、その密度が１．０〜２．０ｇ／ｃｍ３程度のものが好ましく、フィラー材は、膨張黒鉛テープや膨張黒鉛シートを所定の幅寸法にカットした帯状のものを所望サイズに適宜切断することにより作製することができる。
【００２０】
本発明の渦巻形ガスケットにおいて、膨張黒鉛製のフィラー材は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである。膨張黒鉛製のフィラー材は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部のオイルを含浸してなるものであることが好ましく、０．１〜３質量部のオイルを含浸してなるものであることがより好ましい。
【００２１】
本発明を完成するにあたって本発明者等が種々検討したところ、驚くべきことに、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製のフープ材と膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて巻回した渦巻形ガスケットにおいて、フィラー材として、膨張黒鉛製のフィラー素材１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるフィラー材を採用することにより、低締付面圧でも良好なシール性を発揮する渦巻形ガスケットを提供し得ることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、膨張黒鉛製のフィラー素材にオイルを含浸させることにより、オイルがフィラー素材の空隙を満たして実体漏れを低減することができ、また、フィラー材の表面層にオイルが含浸されることにより、フランジ等のシール対象物とガスケットとの接触状態が改善されて接面漏れが低減するためと考えられる。
【００２２】
オイルの含浸量は、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５質量部未満であると、シール性改善効果が低くなる。一方、オイルの含浸量が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して１０質量部超であると、フランジ等のシール対象物が高温の流体で加熱され、ガスケットの温度が上昇したときにオイルが熱分解してこの部分に空隙ができるためシール性が低下してしまう。
【００２３】
上記オイルとしては、シリコーンオイル、流動パラフィン、フッ素オイル等を挙げることができ、これ等のうち、シリコーンオイルや流動パラフィンが好ましい。なお、本出願において、シリコーンオイルには、シリコーングリースも含むものとする。
【００２４】
シリコーンオイルとしては、具体的には、信越化学工業社製シリコーンオイルKF96-50CS等を挙げることができる。シリコーンオイルの分散物である、東レ・ダウコーニング社製シリコーンエマルジョンSM490EX等の乾燥物（オイル含浸後に乾燥して分散媒を揮散させたもの）であってもよい。
【００２５】
流動パラフィンとしては、具体的には、中京油脂社製 流動パラフィン等を挙げることができる。
【００２６】
オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材２の巻回数は、特に制限されず、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に応じて適宜決定すればよい。
【００２７】
本発明の渦巻形ガスケットにおいて、略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製のフープ材１の幅（ｔ２）は、図２に示すように、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）よりも小であることが好ましく、例えば、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍである場合、３．７〜４．４ｍｍであることが好ましい。金属薄板製フープ材１の幅（ｔ２）が３．７ｍｍ未満であると、フィラー材のはみ出しが多すぎてガスケットを締め付けても膨張黒鉛フィラーの密度が十分に上がらず、優れたシール性能が得られにくく、４．４ｍｍを越えると、フィラー材２のはみ出し量（ｔ１−ｔ２）が少なくなり、シール性が低下してしまう。
【００２８】
略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製フープ材１の厚さ（ｔ３）は、０．１４〜０．３ｍｍであることが好ましい。金属薄板のフープ材厚さは、渦巻き方向及びガスケット厚み方向のいずれの箇所においても概ね同じ厚み、すなわち均一であることが好ましく、金属製フープ材の厚さ（ｔ３）が０．１４ｍｍ未満であると、優れたシール性を得るために必要な締め付け面圧が確保できなくなる場合がある。また、０．３ｍｍを越えると、所定面圧で締め付けたときに良好なシール性を得るために必要な圧縮量が確保できなくなる場合がある。
【００２９】
略Ｖ字形の断面を有するテープ状の金属薄板製のフープ材１の巻回数は、特に制限されず、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に応じて適宜決定すればよい。
【００３０】
フープ材を構成するテープ状の金属薄板としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなどのステンレスからなるステンレス鋼帯を挙げることができる。
【００３１】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの外周に、金属製フープ材が巻回された外周空巻き部７を形成してなるものであることが好ましい。
【００３２】
外周空巻き部７を構成するフープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成するフープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、材質や形状が異なっていてもよい。
【００３３】
また、図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、ガスケット本体部Ｘの内周に、金属製フープ材が巻回された内周空巻き部８を形成してなるものであることが好ましい。内周空巻き部８として使用するフープ材は、ガスケット本体部Ｘを構成するフープ材と同じ材質、同じ形状であってもよく、材質や形状が異なっていてもよい。
【００３４】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、外周空巻き部７の外周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ１）より厚みの小さな外輪４を形成してなるものであることが好ましい。外輪４は、締付圧力によるガスケット本体Ｘの外側への変形の防止やセンタリング機能を有している。外輪４としては、金属板製のものを挙げることができる。この外輪４の厚みは２．７〜３．４ｍｍ程度であることが好ましく、且つガスケット本体部Ｘの厚みより少なくとも１．１ｍｍ小さくするのがよい。外輪４の厚みが小さ過ぎると、外輪４が外周空巻き部７から外れ易くなる。また、外輪４の厚みが大きすぎてガスケット本体部Ｘの厚みに近くなると、適切な圧縮量が確保できず、シール性能が低下してしまう。
【００３５】
図２に示すように、渦巻形ガスケット１０は、内周空巻き部８の内周に、ガスケット本体部Ｘの厚み（ｔ１）より厚みの小さな内輪３を形成してなるものであることが好ましい。内輪３は、締付圧力によるガスケット本体の内側への変形の防止やセンタリング機能を有している。内輪３としては、外輪３と同様の金属板製のものを挙げることができる。この内輪３の厚みは２．７〜３．４ｍｍであることが好ましく、且つガスケット本体部Ｘの厚みより少なくとも１．１ｍｍ小さくすることが好ましい。内輪３の厚みが小さ過ぎると、内輪３が内周空巻き部８から外れ易くなる。
【００３６】
本発明の渦巻形ガスケットは、上述したように内輪及び外輪付き渦巻形ガスケットであってもよいし、内輪が省略された外輪付き渦巻形ガスケット、外輪が省略された内輪付き渦巻形ガスケット、内輪と外輪が省略された基本形渦巻形ガスケットであってもよい。
【００３７】
次に、本発明の渦巻形ガスケットの使用方法について説明する。
【００３８】
本発明の渦巻形ガスケットは、石油精製、石油化学プラント、発電所、製鉄所などにおいて、配管の接続場所、すなわち、図３に示すように、対向するシール面９、９間に装着されて流体をシールするために使用される。なお、図３は、締め付け荷重Ｗが作用して、膨張黒鉛２のはみ出し部分が潰れている状態を示す。更に所定の締め付け面圧まで締め付けると、金属製フープ材１が撓み、適度な圧縮量が得られ、良好なシール性を得ることができる。
【００３９】
本発明の渦巻形ガスケットは、シール面９と受圧面５間の締め付け面圧１９．６〜２９４．２Ｎ/ｍｍ２で使用した際、２．１ＭＰａのＮ２ガス圧に対して、流体の漏洩量をほぼゼロとすることができ、低締付面圧でも良好なシール性を発揮することができる。
【００４０】
次に、本発明の渦巻形ガスケットの製造方法について説明する。
【００４１】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１は、本発明の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回することを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明の渦巻形ガスケットの製法２は、本発明の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、フープ材は、所定の厚さおよび幅寸法を有するテープ状の金属製薄板を略Ｖ字形に加工することにより作製することができる。上記テープ状の金属薄板としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなどのステンレスからなるステンレス鋼帯を挙げることができる。また、上記上記金属薄板は、その厚さが０．１４〜０．３ｍｍであることが好ましく、その幅寸法が４．８〜５．８ｍｍであることが好ましい。金属薄板の加工方法としては、絞り加工法を挙げることができ、絞り加工法によりフープ材を作製する場合、金属薄板の厚みは絞り加工の前後で変化しないが、金属薄板の幅は絞り加工により約０．４〜０．５ｍｍ小さくなるため、加工時における幅の減少を考慮して金属薄板の幅寸法を決定することが好ましい。
【００４４】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、フィラー素材は、膨張黒鉛シートを所定の幅寸法にカットした帯状のものや、所定の幅寸法を有する膨張黒鉛テープを挙げることができる。フィラー素材は、その厚さが０．２０〜０．４２ｍｍであるものが好ましく、その幅寸法が５．８〜７．０ｍｍであるものが好ましい。
【００４５】
巻き回し前のフィラー素材の厚さは、略Ｖ字形断面を有する金属薄板のフープ材と重ねて巻回される前の状態の厚さ、すなわち、単独で存在する帯状の膨張黒鉛の厚みである。フィラー素材の厚さが０．２０ｍｍ未満では、渦巻形ガスケット作製後、ガスケット本体部表面へのフィラー露出量が少なくなるため、シール性能が悪くなり、０．４２ｍｍを超えると、締め付けた際、表面に露出した膨張黒鉛の部分の実体漏れが多くなり、シール性能が低下してしまう。
【００４６】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２において、図１および図２に示す態様を有する渦巻形ガスケットを製造する場合には、例えば、内輪３として、その厚みがフープ材１の幅（ｔ２）より１．１〜１．９ｍｍ程度薄い環状の金属板を用い、該金属製の内輪３の外周部にフープ材１の端部をスポット溶接し、金属製フープ材１だけを３周程度巻いて内周空巻き部８を形成する。次いで、上記フィラー素材を上記フープ材に重ね合わせ、重ね合わせたまま所定寸法になるまで成巻してガスケット本体部Ｘを形成する。ガスケット本体部Ｘにおけるフープ材１およびフィラー素材の巻回数は、得ようとするガスケット本体部Ｘの幅に対応して適宜選定することができる。次いで、金属製フープ材のみを３周程度空巻きした後スポット溶接して外周空巻き部７を形成する。この時、ガスケットの本体部Ｘの厚さを所定の寸法になるように押駒すきまを調整し、膨張黒鉛のはみ出し量を所定の寸法とする。最後に、所定の厚さの金属板（外輪４）を装着して完成させる。
【００４７】
本発明の渦巻形ガスケットの製法１においては、上記フィラー素材に代えて、予めフィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸したフィラー材を用い、これをフープ材とともに巻回する。
【００４８】
上記オイルとしては、上述したものと同様のものを挙げることができ、上記オイル含浸量は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、０．１〜３質量部であることがより好ましい。
【００４９】
フィラー素材にオイルを含浸させる方法としては、フィラー素材にオイルを均一に塗布できる方法であれば特に制限されず、刷毛塗りによる塗布方法や、ディスペンサを用いた塗布方法や、スプレーによる塗布方法や、ハンドローラーを用いた塗布方法や、ディッピングによる方法等を挙げることができる。
【００５０】
また、本発明の渦巻形ガスケットの製法２においては、上記のとおりフィラー材をフープ材に重ね合わせたまま成巻してガスケット本体部を形成した後、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸する。上記オイルとしては、上述したものと同様のものを挙げることができ、上記オイル含浸量は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、０．１〜３質量部であることがより好ましい。
【００５１】
本発明の渦巻形ガスケットの製法２においては、ガスケット本体部を形成した直後にオイルを含浸させてもよいし、ガスケット本体部形成後、さらに外周空巻き部や外輪を装着した後に、フィラー素材にオイルを含浸させてもよい。
【００５２】
オイルの種類や含浸方法は、本発明の渦巻形ガスケットの製法１と同様である。
【００５３】
このようにして、本発明の渦巻形ガスケットの製法１および製法２においては、本発明の渦巻形ガスケットを簡便に作製することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により何ら限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
図１および図２に示す形態を有する、ＪＰＩ管フランジ用のクラス３００、２Ｂの内輪および外輪付き渦巻形ガスケットを、以下に記載するように、石油学会規格「配管用うず巻形ガスケット」（ＪＰＩ−７Ｓ−４１−２００５）に定められた規格に準拠して作製した。
【００５６】
先ず、厚さ０．２ｍｍ、幅５．３ｍｍのＳＵＳ３０４製薄板を略Ｖ字形に絞り加工してフープ材１を作製した。得られたフープ材１を厚さ３．０ｍｍのＳＵＳ３０４製内輪３の外周部にスポット溶接し、フープ材１のみ３周巻回して内周空巻き部８を形成した後、フィラー素材として厚さ０．３８ｍｍ、幅６．５ｍｍの膨張黒鉛テープを重ね合わせ、その状態のまま、厚みｔ１が４．５ｍｍになるように押駒を調整しつつ、渦巻形に９周巻回してガスケット本体部Ｘを形成し、次いでフープ材１のみ３周空巻きした後スポット溶接して外周空巻き部７を形成した。その後、該外周空巻き部７に厚さ３．０ｍｍのＳＵＳ３０４製外輪４を装着し、シリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を両主表面に均一に塗布、含浸し、乾燥機を用いて十分に水分除去することにより、外観形状が円環状の渦巻形ガスケットを作製した。上記オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）は、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量とした。塗布したオイルは、そのほぼ全量が膨張黒鉛製のフィラー素材の表面および内部に浸透したとみなすことができる。
このようにして得られた外観形状が円環状の渦巻き形ガスケットの呼び寸法は、内輪３の内径が５５．６ｍｍ、ガスケット本体部Ｘの内径が６９．８ｍｍ、ガスケット本体部Ｘの外径が８５．９ｍｍ、外輪４の外径が１１１．３ｍｍであるものであった。また、渦巻形ガスケット本体厚さ（ｔ１）が４．５ｍｍ、金属薄板製のフープ材１の幅（ｔ２）が４．３ｍｍ、金属薄板製フープ材１の厚さ（ｔ３）が０．２ｍｍ、フィラー材の厚さ（ｔ４）が端部において０．３８ｍｍであるものであった。
【００５７】
（実施例２）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から０．０５質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００５８】
（実施例３）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から１０質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００５９】
（実施例４）
オイルとして、シリコーンエマルジョンに代えてシリコーンオイル（信越化学社製 ＫＦ９６−５０ＣＳ）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６０】
（実施例５）
オイルとして、シリコーンエマルジョンに代えてシリコーングリース（信越化学社製 ＨＩＶＡＣ−Ｇ）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６１】
（実施例６）
オイルとして、流動パラフィン（中京油脂（株）製）を用いた以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６２】
（実施例７）
シリコーンエマルジョンを刷毛で塗布、含浸する代わりに、含浸対象物をシリコーンエマルジョン槽中にディッピングすることにより、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．７質量部に相当する量のオイルを含浸したことを除けば、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。含浸したオイルは、そのほぼ全量が膨張黒鉛製のフィラー素材の表面および内部に浸透したとみなすことができる。なお、上記オイルの含浸量は、含浸前後におけるガスケットの重量から算出した。
【００６３】
（実施例８）
フィラー素材とフープ材とを巻回した後にシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を塗布、含浸する代わりに、フィラー素材である厚さ０．３８ｍｍ、幅６．５ｍｍの膨張黒鉛テープに対して、予め、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．７質量部に相当する量のシリコーンエマルジョン（東レ・ダウコーニング社製 ＳＭ４９０ＥＸ）を刷毛で塗布、含浸してフィラー材２を作製した後、得られたフィラー材２とフープ材１とを巻回したことを除けば、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６４】
（比較例１）
オイルを塗布しなかったこと以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６５】
（比較例２）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から０．０３質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６６】
（比較例３）
オイルの塗布量（塗布したシリコーンエマルジョン中のシリコーンオイル量）を、フィラー素材を構成する膨張黒鉛量を１００質量部とした場合に０．５質量部に相当する量から１２質量部に相当する量に変更した以外は、実施例１と同様にして渦巻形ガスケットを作製した。
【００６７】
（シール試験）
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた内輪および外輪付き渦巻形ガスケットを用いてシール試験を行った。
【００６８】
図４に示すシール試験装置を使用し、水上置換法により評価した。すなわち、ＪＰＩ−７Ｓ−１５適用規格（クラス３００ ２Ｂ）ＲＦフランジ（ブラインドタイプ）２１を使用し、フランジ２１間に渦巻形ガスケット１０を挟み、ユニファイネジ２２（５／８−１１ＵＮＣ×７５ｍｍ）８本で面圧１９．６Ｎ／ｍｍ２まで締め付けて試験体とした（膨張黒鉛フィラーを用いた渦巻形ガスケットにおいてガスシールするための最小締付面圧は通常３９.２Ｎ／ｍｍ２であるが、今回の試験では低締付面圧でのシール性を比較するため１９．６Ｎ／ｍｍ２とした）。ユニファイネジ２２による試験体の締め付けは、トルクレンチで上記面圧となるように４段階で対角に締め付け、最終トルクで３回締め付けた。
【００６９】
図４に示すように、得られた試験体を水槽２０中に配置した状態で窒素ガスを２．１ＭＰａの内圧で負荷したときの１０分間の漏洩量を測定した。
【００７０】
上記シール試験を常温下で行い、窒素ガスによる内圧を除圧した後、試験体を電気炉に入れて加熱サイクル処理（４５０℃×１７時間×３サイクル）し、放冷した後に再び同様のシール試験を常温下で実施した。結果を表１に示す。
【００７１】
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた内輪および外輪付き渦巻形ガスケットはそれぞれ２試験体づつ用意し、それぞれの試験体について上記シール試験を行った。表１においては、１個目の試験体の結果をｎ＝１で示し、２個目の試験体の結果をｎ＝２で示している。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１に示すように、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、いずれも加熱処理前のシール性（常温シール性）が非常に良好であり、シール試験での漏洩がほぼゼロであったが、比較例１および比較例２で得られた渦巻形ガスケットにおいては、０．５〜２．５ｍＬ／１０ｍｉｎの漏洩が観察された。また、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、加熱処理後においても、窒素ガスの漏洩量がいずれも１．０ｍＬ／１０ｍｉｎ以下であるのに対し、比較例３で得られた渦巻形ガスケットは、２．５〜３．１ｍＬ／１０ｍｉｎの漏洩が観察された。
これらの結果から、実施例１〜実施例８で得られた渦巻形ガスケットは、低締付面圧でも良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有するものであることが分かる。また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明によれば、低締付面圧でもガス等に対して良好なシール性を発揮し、高い耐熱性を有する渦巻形ガスケットを提供することができ、また、上記渦巻形ガスケットを簡便に製造する方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ フープ材
２ フィラー材
３ 内輪
４ 外輪
５ 受圧面
６ 貫通孔（流路）
７ 外周空巻き部
８ 内周空巻き部
９ シール面
１０ 渦巻形ガスケット
２０ 水槽
２１ フランジ
２２ ユニファイネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、
前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである
ことを特徴とする渦巻形ガスケット。
【請求項２】
前記オイルがシリコーンオイルまたは流動パラフィンである請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
【請求項３】
請求項１に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属性板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回する
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、
前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させる
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法。
【請求項１】
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材とオイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせて渦巻形に巻回した渦巻形ガスケットであって、
前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材が、フィラー材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してなるものである
ことを特徴とする渦巻形ガスケット。
【請求項２】
前記オイルがシリコーンオイルまたは流動パラフィンである請求項１に記載の渦巻形ガスケット。
【請求項３】
請求項１に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸してフィラー材を作製した後、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属性板製フープ材と前記オイルを含浸してなる膨張黒鉛製のフィラー材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回する
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の渦巻形ガスケットを製造する方法であって、
断面を略Ｖ字形としたテープ状の金属薄板製フープ材と膨張黒鉛製のフィラー素材とを重ね合わせ、渦巻形に巻回した後、
前記巻回した膨張黒鉛製のフィラー素材に対し、フィラー素材を構成する膨張黒鉛１００質量部に対して０．０５〜１０質量部のオイルを含浸させる
ことを特徴とする渦巻形ガスケットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−８０５５３（Ｐ２０１１−８０５５３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４３２４（Ｐ２００９−２３４３２４）
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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