專利名稱：密封填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在流體機(jī)械的軸密封部分等處使用的、用作壓蓋密封墊的結(jié)構(gòu)材料的密封填料。
以往的密封填料，例如用編織或扭擰加工而成的壓蓋密封填料的密封填料，為了擺脫使用石棉，采用耐熱性和密封性優(yōu)良的膨脹石墨片材作為基體材料，又為了彌補(bǔ)這種膨脹石墨片材的抗拉強(qiáng)度差的弱點(diǎn)，采用在由膨脹石墨片材制成的基體材料的外圍，用由各種纖維制成的增強(qiáng)材料把它包裹起來(lái)的結(jié)構(gòu)。
然而，構(gòu)成上述基體材料的膨脹石墨片材是使眾所周知的鱗片狀的天然石墨膨脹成蝸桿狀之后，再把這種膨脹石墨成形為片狀的。這種以膨脹石墨片材作為基體材料的上述以往的密封填料，在編織時(shí)不僅一定要有增強(qiáng)材料，而且因?yàn)閷?duì)上述基體材料施加了較大的拉伸力，在這基體材料中經(jīng)常產(chǎn)生龜裂等損傷。此外，由于在以往的密封填料的其體材料中，在膨脹石墨中含有很多灰分和殘留的硫黃之類的雜質(zhì)，由這些大量的雜質(zhì)使膨脹石墨粒子相互之間的物理吸附力減弱，這就成為基體材料抗拉強(qiáng)度下降的原因，同時(shí)還因?yàn)榇罅侩s質(zhì)的氧化使基體材料在早期就發(fā)生腐蝕，有使密封填料的耐蝕性能和密封性能早早就下降的問(wèn)題。
本發(fā)明就是簽于上述實(shí)際情況而提出來(lái)的。其目的是提供一種密封填料，這種填料在用增強(qiáng)材料包覆的膨脹石墨制成的基體材料進(jìn)行編織或者扭擰加工時(shí)能防止發(fā)生龜裂損傷，同時(shí)還能使它的耐蝕性能和密封性能不在早期就下降。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的密封填料具有用膨脹石墨成形所制成的基體材料，以及包覆在這基體材料表面上的增強(qiáng)材料，上述的基體材料使用膨脹率在40倍以上的膨脹石墨，并且石墨含量在90重量%以上，它的密度在0.3g/cm3以上。
按照上述構(gòu)成的密封填料，由于使用了由膨脹率在40倍以上的膨脹石墨做成的基體材料，所以膨脹石墨粒子之間就有充分的物理吸附力在起作用，而且，因?yàn)槭暮吭?0重量%以上，灰分之類雜質(zhì)引起的壞影響，也就是使膨脹石墨粒子相互之間的物理吸附力大幅度降底的問(wèn)題也得到了改進(jìn)，再又，由于大量雜質(zhì)的氧化而使基體材料早早地腐蝕的現(xiàn)象也被抑制止，因而提高了密封填料的長(zhǎng)期耐腐蝕性能和密封性能。另外，由于規(guī)定了用膨脹石墨制成的基體材料密度在0.3g/cm3以上，所以上述的膨脹石墨粒子相互之間有充分的物理吸附力，同時(shí)也不會(huì)有在使用狀態(tài)下發(fā)生形狀崩潰的問(wèn)題。
下面，參照著附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的密封填料的立體圖，圖2是表示使用六根上述實(shí)施例所述的密封填料進(jìn)行扭擰加工后的壓蓋密封填料的立體圖，圖3是表示把八根上述實(shí)施例所述的密封填料編織成方形的壓蓋密封填料的立體圖，圖4是表示把編織物做芯子的壓蓋密封填料的立體圖，圖5是表示把密封填料編織成的線排列整齊作為芯子的壓蓋密封填料的立體圖，
圖6是表示用膨脹石墨顆粒和橡膠做成的成形物作為芯子的壓蓋密封填料的立體圖，圖7是表示用圖2所示的編織物作為芯子的壓蓋密封填料的立體圖，圖8是表示把短板狀的片材編在一起作為基體材料使用的密封填料在制造過(guò)程中的狀態(tài)的示意圖，圖9是表示按照?qǐng)D8制成的密封填料的立體圖，圖10是表示把膨脹石墨片材折疊起來(lái)作為基體材料而構(gòu)成的密封填料的立體圖，圖11是表示把圖10中密封填料的基體材料進(jìn)行波紋狀成形之后的密封填料的立體圖，圖12是表示把膨脹石墨片材來(lái)回重復(fù)折疊兩次的材料作為基體材料的密封填料的立體圖，圖13是表示把圖12所示的密封填料中的基體材料進(jìn)行波紋狀成形后的密封填料立體圖，圖14是表示使用棒狀基體材料的密封填料的立體圖。
在圖1中，1是用膨脹石墨形成的基體材料，2是在基體材料1的表面上包覆的增強(qiáng)材料。在本實(shí)施例中，上述的基體材料1是把幾條(例如四條)具有撓性的膨脹石墨片材1A疊在一起，從而使它的抗拉強(qiáng)度增加。所使用的每一片膨脹石墨片材1A的厚度比較薄，在0.05～0.38mm左右，而且寬度較窄，例如在5mm以下。
上述基體材料1使用的膨脹石墨片材是在把鱗片狀天然石墨進(jìn)行膨脹之后，成形為片狀的，在這基體材料1中使用的膨脹石墨的膨脹率在40倍以上，石墨含量在90重量%以上，基體材料的密度為0.3g/cm3以上。
用作增強(qiáng)材料2的材料可從下列各種纖維中選取棉花、麻等天然纖維;尼龍、人造絲、芳香族聚酰胺、PBI(聚苯并咪唑)等有機(jī)纖維;玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)纖維;不銹鋼纖維、鉻鎳鐵合金纖維等金屬纖維。本實(shí)施例以有機(jī)纖維為例，例如可以將40支的芳香族聚酰胺纖維針織編結(jié)后織成筒狀或者管狀。
這樣，通過(guò)把增強(qiáng)材料2包覆在上述基體材料1上，就構(gòu)成了作為密封填料的編織線3。
由于在這密封填料3中，基體材料1所使用的膨脹石墨的膨脹率在40倍以上，因而膨脹得相當(dāng)充分，膨脹石墨粒子相互之間有足夠的物理吸附力作用著。另外，雖然膨脹率規(guī)定在40倍以上的任意數(shù)值都是可以的，但以200倍左右的膨脹率為最好。還由于石墨的含量在90重量%以上，因而能減少灰分之類雜質(zhì)造成的壞影響，亦即能改善膨脹石墨粒子相互之間的物理吸附力大幅度降低。此外，還能抑制由于大量雜質(zhì)氧化而造成基體材料早早地被腐蝕的現(xiàn)象，提高密封填料的長(zhǎng)期耐腐蝕性能和密封性能。此處所謂石墨的含量在90重量%以上，換言之，就是雜質(zhì)不到10重量%，具體的數(shù)值是可以任意的，但從各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，作為雜質(zhì)的灰分在50%以下，殘留硫黃在1000ppm以下就足夠了。此外，由于用膨脹石墨制成的基體材料的密度規(guī)定在0.3g/cm3以上，因而上述的膨脹石墨粒子相互之間的物理吸附力就很充分，同時(shí)也不會(huì)有在使用狀態(tài)下發(fā)生形狀崩潰的問(wèn)題。
按上述組成的密封填料3可以就這樣單根進(jìn)行扭擰加工，或者如圖2所示地，例如可把六根密封填料3捆在一起之后，一邊用20轉(zhuǎn)/分左右對(duì)其進(jìn)行扭擰加工，一邊進(jìn)行輾壓成形，制成壓蓋密封填料5。還可以如圖3所示，例如用八根上述的密封填料3進(jìn)行方形編織，從而構(gòu)成壓蓋密封填料6。除了這種方形編織外，還可采用交叉編織等其他方式。
如圖4所示，還可將由多根密封填料3編織成的芯子7放在由多根密封填料3編織(例如筒形編織)成的包裹織物中，用這種方式制成壓蓋密封填料9，或者以芯子7和包裹織物中的任一個(gè)采用密封填料3，而另一個(gè)采用其他種類的密封填料的方式制成壓蓋密封填料。還可以如圖5所示，把多根排列整齊的芯子8和包裹織物中的任一個(gè)采用密封填料3，而另一個(gè)采用其他種類的密封填料，用這種方式制成壓蓋密封填料10。其它，還可以如圖6所示，在用多根密封填料3編織成的包裹織物中放置作為芯子11的由膨脹石墨粒子和橡膠混合成的帶狀物，以這種方式制成壓蓋密封填料12。
此外，如圖7所示，還可以用上述編織線織成的多根密封填料3經(jīng)扭擰加工做成的芯子14放在用多根密封填料3編織(例如筒形編織)成的包裹織物13中，用這種方式制成壓蓋密封填料15，或者，以芯子14和包裹織物13中的任意一個(gè)采用密封填料3，而另一個(gè)采用其他種類密封填料的方式制成壓蓋密封填料。
圖8是表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的立體圖。在這個(gè)實(shí)施例中，用從棉花、麻等天然纖維;尼龍、人造絲、芳香族聚酰胺、PBI等有機(jī)纖維;玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)纖維;不銹鋼纖維、鉻鎳鐵合金纖維等金屬纖維中選出的纖維，例如用40支的芳香族聚酰胺纖維，通過(guò)針織編織、筒狀編織、管狀編織等方法編織成筒狀的增強(qiáng)材料17，另一方面，用厚度為0.38mm的膨脹石墨片材截成許多寬為5mm左右、長(zhǎng)為25mm的短板狀片材18A、把這些短板狀片材18A作為基體材料18，隨意地集合在一起，按圖9所示那樣地充填到上述的增強(qiáng)材料17里，形成密封填料19。在這情況下，上述膨脹石墨的膨脹率、石墨含量及密度都取成和上述密封填料3的基體材料1相同的數(shù)值。而且，這種密封填料19也和上述的密封填料3一樣，可以按照?qǐng)D2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7那樣的方式制作壓蓋密封填料。
圖10是表示本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的立體圖。它是把寬度在5mm以上的較寬的膨脹石墨片材20沿其縱向來(lái)回折疊，即折疊成S字形，構(gòu)成有折疊層21A、21B、21C的帶狀物，把這種帶狀物作為基體材料21，再在這基體材料21的表面上用增強(qiáng)材料22包覆，制成密封填料23。上述增強(qiáng)材料22可以從棉花、麻等天然纖維;尼龍、人造絲;芳香族聚酰胺、PBI等有機(jī)纖維;玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)纖維;不銹鋼纖維、鉻鎳鐵合金纖維等金屬纖維中選用，例如用直徑為0.1mm的鉻鎳鐵合金線通過(guò)針織編織、管狀編織、筒狀編織的方法編織成的織物。這里構(gòu)成上述基體材料21的膨脹石墨的膨脹率、石墨含量及密度都規(guī)定成與上述密封材料3的基體材料1相同的。
此外，如圖11所示，也可以把上述由寬幅的膨脹石墨片材20折疊形成的各層21A、21B、21C上，借助于波紋形加工或者壓花加工(起皺加工)，使其成為有波紋形狀20A的基體材料24。用這種方法能夠得到基體材料24與增強(qiáng)材料22結(jié)合力很大的密封填料23。
也可以使用圖10所示的膨脹石墨片材20，把它按圖12所示的那樣，沿縱向來(lái)回折疊兩次，做成有折疊層21A、21B、21C的基體材料25，或者也可以如圖13所示那樣地，把上述膨脹石墨片材沿縱向來(lái)回折疊兩次，在形成折疊層21A、21B、21C的同時(shí)進(jìn)行波紋形狀的成形加工，形成波紋20A后，作成基體材料26。
用上述膨脹石墨做成的基體材料，其形狀不限于圖1、圖8、圖9、圖10～圖13中所示的形狀，也可以選用棒狀等各種其他形狀。使用棒狀基體材料的例子如圖14所示，在膨脹石墨的立體中至少摻入短纖維、橡膠、樹脂或者潤(rùn)滑劑中的一種材料，把它成形為棒狀，做成基體材料27，再用增強(qiáng)材料28包裹在基體材料27的表面上，就做成密封填料29。增強(qiáng)材料28可從棉花、麻等天然纖維;尼龍、人造絲、芳香族聚酰胺、PBI等有機(jī)纖維;玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)纖維;不銹鋼纖維、鉻鎳鐵合金纖維等金屬纖維中選擇，例如，可選用鉻鎳鐵合金600纖維等。此外，基體材料27的膨脹石墨的膨脹率、石墨含量及密度也規(guī)定成和上述的密封填料3的基體材料1相同的。
此外，根據(jù)需要，可以把圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7所示的壓蓋密封填料的表面用硅油、鱗片狀石墨、或者橡膠類劑合劑等阻塞材料浸漬。
如上所述，按照本發(fā)明在表面用增強(qiáng)材料包覆的基體材料中，使用了膨脹率在40倍以上的膨脹石墨，石墨含量在90重量%以上，而且基體材料的密度在0.3g/cm3以上，借助于膨脹石墨的高膨脹率以及石墨的高含量和高密度所形成的高凝聚性，使膨脹石墨粒子相互之間的物理吸附力得到充分的保證，能夠有效地防止在編織或扭擰加工時(shí)，包覆有增強(qiáng)材料的基體材料由于拉伸而直接引起龜裂等損傷，而且，由于基體材料使用的膨脹石墨的石墨含量高，能顯著地抑制灰分等雜質(zhì)的氧化，能夠保證長(zhǎng)期耐腐蝕性和密封性。此外不但密封填料本體，就連用這種密封填料做成的壓蓋密封填料也相當(dāng)不易發(fā)生形狀崩潰之類的問(wèn)題，因而能提高使用性能。
權(quán)利要求
1.一種密封填料，它具有用膨脹石墨成形所制成的基體材料和包覆在這基體材料表面上的增強(qiáng)材料，其特征在于上述的基體材料使用膨脹率在40倍以上的膨脹石墨，石墨含量在90重量%以上，基體材料的密度在0.3g/cm3以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能防止基體材料在編織或扭擰加工時(shí)發(fā)生龜裂等損傷，并且使耐腐蝕性能和密封性能不會(huì)很快就下降的密封填料，其中的基體材料是用增強(qiáng)材料包裹的膨脹石墨制成的。這種密封填料是用膨脹石墨做成的基體材料表面上包覆增強(qiáng)材料而構(gòu)成的?；w材料使用的膨脹石墨的膨脹率在40倍以上，石墨含量在90重量％以上，基體材料的密度是0.3g/cm
文檔編號(hào)C09K3/00GK1093390SQ93105200
公開日1994年10月12日 申請(qǐng)日期1993年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月21日
發(fā)明者上田隆久, 鹽見富一 申請(qǐng)人:日本皮拉工業(yè)株式會(huì)社