專利名稱：壓蓋填料材料以及壓蓋填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)用于壓蓋填料制造的壓蓋填料材料，以及利用該壓蓋填料材料制造的壓蓋填料。
背景技術(shù)：
眾所周知，現(xiàn)有作為用于壓蓋填料制造的壓蓋填料材料，例如有日本國特許第3101916號公報(bào)中公布的材料。
也就是說，在這個(gè)現(xiàn)有的技術(shù)中，例如，如圖21所示，通過用接合劑把膨脹石墨(52)接合在多根加強(qiáng)纖維線(51)的兩面，形成了內(nèi)部得到加強(qiáng)(以下稱為內(nèi)加強(qiáng))的壓蓋填料材料(50)。
上述的現(xiàn)有的壓蓋填料材料(50)，由于被上述的加強(qiáng)纖維線(51)賦予了高的拉伸強(qiáng)度，所以可以進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工。因此，通過把多根這個(gè)壓蓋填料材料(50)進(jìn)行集束后，進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工，可以制造壓蓋填料。例如，通過把8根壓蓋填料材料(50)集束后進(jìn)行8股角編，可以制造按照圖22那樣編織的壓蓋填料(53)；此外，通過把6根壓蓋填料材料(50)集束后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加工，可以制造按照圖23那樣扭轉(zhuǎn)加工的壓蓋填料(53)。
上述的現(xiàn)有的各壓蓋填料(53)，由于被膨脹石墨(52)賦予了作為填料不可缺少的壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性，所以具有高的封止性，可以對流體機(jī)器的軸密封部位進(jìn)行封止。
然而，上述現(xiàn)有的內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的壓蓋填料材料(50)，不能對加強(qiáng)纖維線(51)的兩面進(jìn)行被覆的膨脹石墨(52)期待較高的保形性。使用這種保形性低劣的壓蓋填料材料(50)制造壓蓋填料(53)的話，編織時(shí)或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)膨脹石墨(52)會(huì)產(chǎn)生脫落。為此，壓蓋填料(53)彈性降低，壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性喪失，壓蓋填料(53)的密封性降低。
此外，為了接合加強(qiáng)纖維線(51)和膨脹石墨(52)，要使用大量的接合劑，所以膨脹石墨(52)的親和性及壓縮復(fù)原率等因這個(gè)接合劑的硬化而降低，對密封性造成不良影響。此外，用這個(gè)壓蓋填料材料(50)制造的壓蓋填料(53)，在高溫條件下使用時(shí)，上述的接合劑燒損的話，浸透泄漏變多，密封性可能降低。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而進(jìn)行的，其目的是，提供不僅被加強(qiáng)內(nèi)部的纖維材料賦予高的拉伸強(qiáng)度，可以容易地進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工，而且可以得到高的保形性不損失內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)本來的高的密封性，并且可以避免接合劑硬化及接合劑的燒損等引起的密封性的降低的、壓蓋填料材料以及使用該壓蓋填料材料制造的壓蓋填料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述的目的，例如根據(jù)表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的圖1至圖20進(jìn)行說明的話，按照以下所示進(jìn)行了構(gòu)成。
即本發(fā)明的特征在于，有關(guān)壓蓋填料材料，由對帶狀的基體材料(4)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，把帶狀的基體材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥?，或者把帶狀的基體材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥鸷笈まD(zhuǎn)形成的繩狀體(40)組成，上述的基體材料(4)具有由纖維材料(2)組成的加強(qiáng)材料(20)和帶狀的膨脹石墨(3)，上述的帶狀膨脹石墨(3)至少被設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料(20)的單面上，這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的一部分被配置在上述的繩狀體(40)的外側(cè)，上述的加強(qiáng)材料(20)被卷進(jìn)在上述的繩狀體(40)的內(nèi)部，上述的加強(qiáng)材料(20)形成多個(gè)開口(20A)，上述的帶狀膨脹石墨(3)面對著這些開口(20A)。
此外，本發(fā)明的特征在于，有關(guān)壓蓋填料，使用多根上述的壓蓋填料材料(1)，進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工。
由于上述的構(gòu)成，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
上述的繩狀體，帶狀膨脹石墨被配置在外側(cè)，由纖維材料組成薄片狀的加強(qiáng)材料成為了配置在內(nèi)部的內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并由這個(gè)加強(qiáng)材料牢固地加強(qiáng)。
并且，這個(gè)加強(qiáng)材料上形成多個(gè)開口，鑒于帶狀膨脹石墨面對著這個(gè)開口，所以產(chǎn)生這個(gè)膨脹石墨與這個(gè)開口相系合的、所謂的固定作用。由于這個(gè)固定作用，帶狀膨脹石墨和加強(qiáng)材料的結(jié)合力被提高，壓蓋填料材料的保形性較高。結(jié)果，即使把用于帶狀膨脹石墨和加強(qiáng)材料的結(jié)合的接合劑的使用量限制為零或者極少量，為制造壓蓋填料進(jìn)行編織時(shí)或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)，加強(qiáng)材料難以與帶狀膨脹石墨分離，從而可以有效地發(fā)揮加強(qiáng)材料帶來的內(nèi)加強(qiáng)效果。
進(jìn)而，通過可以把上述的接合劑的使用量限制為零或者極少量，可以抑制親和性及壓縮復(fù)原性等帶狀膨脹石墨的特性因接合劑硬化而降低。
此外，鑒于加強(qiáng)材料和帶狀膨脹石墨的一部分被卷進(jìn)在繩狀體的內(nèi)部，所以為制造壓蓋填料進(jìn)行編織時(shí)或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)，該加強(qiáng)材料難以與帶狀膨脹石墨分離，從而在提高壓蓋填料材料的保形性的同時(shí)，可以有效地發(fā)揮內(nèi)加強(qiáng)效果。
進(jìn)而，鑒于加強(qiáng)材料被卷進(jìn)在上述的繩狀體的內(nèi)部，所以帶狀膨脹石墨的一部分成為被加強(qiáng)材料相夾的三明治結(jié)構(gòu)，被壓縮或者施加了壓力時(shí)可以抑制膨脹石墨粒子的移動(dòng)，所以可以進(jìn)一步使壓蓋填料材料的保形性提高。
此外，由于被帶狀膨脹石墨賦予了壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性，并且這個(gè)帶狀膨脹石墨被配置在繩狀體的外側(cè)，所以壓蓋填料材料可以得到高的密封性。
由于上述的壓蓋填料材料密封性高、保形性好，所以使用它制造的壓蓋填料，可以防止編織時(shí)以及扭轉(zhuǎn)加工時(shí)的膨脹石墨的脫落。結(jié)果，這個(gè)壓蓋填料彈性不會(huì)降低，可以保持壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性。此外，被壓縮或者施加了壓力時(shí)可以抑制膨脹石墨粒子的移動(dòng)，所以可以防止密封面壓力的降低、使耐壓性能提高，從而可以較高地維持朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力使密封性提高。結(jié)果，上述的壓蓋填料可以對流體機(jī)器的軸密封部位等進(jìn)行良好地封止。
此外，由于上述的壓蓋填料材料可以把接合劑的使用量限制為零或者極少量，所以使用這個(gè)壓蓋填料材料的上述的壓蓋填料，即使在高熱條件下使用，也可以抑制接合劑的燒損引起的密封性的降低。
上述的繩狀體也可以用上述的帶狀膨脹石墨只對其外側(cè)的一部分進(jìn)行覆蓋。但是，用上述的帶狀膨脹石墨對上述的繩狀體的整個(gè)外側(cè)進(jìn)行覆蓋的話，則可以更有效地發(fā)揮帶狀膨脹石墨在封止上理想的特性。
上述的帶狀膨脹石墨，雖然可以只設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料的單面上，但是也可以設(shè)置在加強(qiáng)材料的兩面上。這時(shí)，由于帶狀膨脹石墨成為夾著加強(qiáng)材料的雙重結(jié)構(gòu)，所以壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性進(jìn)一步提高，可以得到更高的密封性。此外，由于帶狀膨脹石墨被設(shè)置在加強(qiáng)材料的兩面，所以這個(gè)加強(qiáng)材料和帶狀膨脹石墨的接觸面積變得較廣，可以介于被設(shè)置在該加強(qiáng)材料上的多個(gè)開口使帶狀膨脹石墨和加強(qiáng)材料的結(jié)合力進(jìn)一步提高。
作為由上述的纖維材料組成的薄片狀的加強(qiáng)材料，例如可以用把復(fù)絲線開纖成薄片狀的開纖薄片構(gòu)成。
這時(shí)，上述的開纖薄片的厚度設(shè)定為10μm～300μm比較好，最好設(shè)定為30μm～100μm。這樣，開纖薄片的制作比較容易，并且容易扭轉(zhuǎn)的同時(shí)，還可提高內(nèi)加強(qiáng)效果。
上述的纖維材料可以使用從碳素纖維及其他脆性纖維以及韌性纖維中選擇的1種或者2種以上。這些纖維材料每根過細(xì)的話，進(jìn)行扭轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)折損，另一方面，過粗的話，難以進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。為此，各纖維的粗細(xì)為每根直徑為3μm～15μm比較好，5μm～9μm范圍最好。
上述的纖維材料使用碳素纖維及脆性纖維時(shí)，拉伸強(qiáng)度高、可得到優(yōu)異的耐熱性。特別是使用碳素纖維時(shí)，可以進(jìn)一步良好地發(fā)揮這些性能。此外，使用其他脆性纖維時(shí)，可以比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地實(shí)施。
作為上述的脆性纖維，具體可例舉玻璃纖維、硅石纖維、礬土及礬土硅石等陶瓷纖維，可以使用從這些纖維中選擇的1種或者2種以上。
另外，上述的纖維材料使用韌性纖維時(shí)，由于纖維屈曲性好、加工性優(yōu)異，所以可以使用細(xì)纖維很容易地制造，由于生產(chǎn)率高，所以可以提供便宜的壓蓋填料材料。此外，通過使用該壓蓋填料材料，大徑的壓蓋填料自不待說，還可以很容易地制造小徑的壓蓋填料，并且可以制造耐久性優(yōu)異的、便宜的壓蓋填料。
作為上述的韌性纖維，具體可例舉金屬纖維、芳族聚酰胺纖維以及PBO(聚對苯撐苯甘氨酸磺胺異惡唑)纖維，可以使用從這些纖維中選擇的1種或者2種以上。
附圖簡單說明圖1至圖20表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1至圖6所示的是本發(fā)明的壓蓋填料材料的第1實(shí)施形態(tài)。圖1是壓蓋填料材料的立體圖；圖2是帶狀膨脹石墨面對由纖維材料組成的加強(qiáng)材料的多個(gè)開口的狀態(tài)擴(kuò)大后局部表示的俯視圖；圖3是圖2的A-A線向視剖面圖；圖4是表示纖維束的立體圖；圖5是表示開纖薄片的立體圖；圖6是基體材料的立體圖。
圖7所示的是基體材料的制造順序的變形例，是使用了少量接合劑的狀態(tài)的帶狀膨脹石墨的立體圖。
圖8和圖9所示的是基體材料的制造順序的其他變形例。圖8是表示把膨脹石墨粉末重疊在開纖薄片上的狀態(tài)的剖面圖；圖9是基體材料的剖面圖。
圖10至圖12所示的是第1實(shí)施形態(tài)的基體材料的變形例。圖10是第1變形例的基體材料的剖面圖；圖11是第2變形例的基體材料的剖面圖；圖12是第3變形例的基體材料的剖面圖；圖13是表示本發(fā)明的壓蓋填料材料的第2實(shí)施形態(tài)的立體圖。
圖14和圖15所示的是本發(fā)明的壓蓋填料材料的第3實(shí)施形態(tài)。圖14是基體材料的剖面圖；圖15是壓蓋填料材料的立體圖。
圖16和圖17所示的是第3實(shí)施形態(tài)的基體材料的變形例。圖16是第1變形例的基體材料的剖面圖；圖17第2變形例的基體材料的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明的壓蓋填料材料的第4實(shí)施形態(tài)的立體圖。
圖19是表示本發(fā)明的壓蓋填料的實(shí)施的形態(tài)的立體圖。
圖20是表示本發(fā)明的壓蓋填料的其他實(shí)施形態(tài)的立體圖。
圖21至圖23所示的是現(xiàn)有技術(shù)。
圖21是現(xiàn)有技術(shù)的壓蓋填料材料的立體圖。
圖22是現(xiàn)有技術(shù)的壓蓋填料材料編織后形成的壓蓋填料的立體圖；圖23是現(xiàn)有技術(shù)的壓蓋填料材料扭轉(zhuǎn)加工后形成的壓蓋填料的立體圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照


本發(fā)明適合的實(shí)施形態(tài)。
圖1是表示本發(fā)明相關(guān)的壓蓋填料材料的第1實(shí)施形態(tài)的立體圖，在這個(gè)圖中，壓蓋填料材料(1)由在帶狀的基體材料(4)上從端按長度方向依次扭轉(zhuǎn)后形成的繩狀體(40)組成。上述的基體材料(4)具有由極細(xì)且長尺寸的多根碳素纖維(2)組成的薄片狀的加強(qiáng)材料(20)和帶狀的膨脹石墨(3)，上述的加強(qiáng)材料(20)被設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的單面上。而且，上述的扭轉(zhuǎn)，是使上述的帶狀膨脹石墨(3)朝外那樣地扭轉(zhuǎn)，加強(qiáng)材料朝內(nèi)那樣地扭轉(zhuǎn)，通過這樣的扭轉(zhuǎn)，上述的加強(qiáng)材料(20)的全部和帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)被卷進(jìn)在繩狀體(40)的內(nèi)部。也就是說，上述的繩狀體(40)，帶狀膨脹石墨(3)的一部分被配置在整個(gè)外側(cè)，成為了用這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)被覆了加強(qiáng)材料(20)的狀態(tài)，壓蓋填料材料(1)就構(gòu)成了使薄片狀的加強(qiáng)材料(20)夾雜在帶狀膨脹石墨(3)之間的內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
如圖2和圖3所示，上述的加強(qiáng)材料(20)具有多個(gè)開口(20A)，使上述的帶狀膨脹石墨(3)面對著這個(gè)開口(20A)。還有，上述的多個(gè)開口(20A)，具有由極細(xì)且長尺寸的多根碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)被扭轉(zhuǎn)時(shí)自然發(fā)生地形成的情況；以及在上述的加強(qiáng)材料(20)的多個(gè)部位使相互鄰接的碳素纖維(2)和碳素纖維(2)離間那樣地稍微擴(kuò)押，然后在扭轉(zhuǎn)前預(yù)先人為地形成局部裂紋的情況。
上述的碳素纖維(2)由于具有在進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)的程度下難以折損的特性，所以可以得到用帶狀膨脹石墨(3)被覆了由該碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)后的內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的壓蓋填料材料(1)。此外，帶狀膨脹石墨(3)面對著由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)所具備的多個(gè)開口(20A)，帶狀膨脹石墨(3)與這個(gè)開口相系合，產(chǎn)生所謂的固定作用。在這個(gè)固定作用下，由于帶狀膨脹石墨(3)和加強(qiáng)材料(20)的結(jié)合力被提高，所以可以省略接合劑的使用。也就是說，為制造后述的壓蓋填料對這個(gè)壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)，即使不使用接合劑，由于加強(qiáng)材料(20)難以與帶狀膨脹石墨(3)分離，從而提高壓蓋填料材料(1)的保形性的同時(shí)，可以有效地發(fā)揮加強(qiáng)材料(20)帶來的內(nèi)加強(qiáng)效果。而且，通過省略這個(gè)接合劑的使用，可以抑制親和性及壓縮復(fù)原性等帶狀膨脹石墨(3)的特性因接合劑硬化而降低。
另外，上述的壓蓋填料材料(1)，加強(qiáng)材料(20)的全部和帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)被卷進(jìn)在繩狀體(20)的內(nèi)部。通過這種方式，在制造上述的壓蓋填料時(shí)，這個(gè)加強(qiáng)材料(20)難以與帶狀膨脹石墨(3)分離，從而提高壓蓋填料材料(1)的保形性的同時(shí)，可以有效地發(fā)揮內(nèi)加強(qiáng)效果。
而且，由于被上述的帶狀膨脹石墨(3)賦予了壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性，并且這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)被配置在繩狀體的外側(cè)，所以這個(gè)壓蓋填料材料(1)可以得到高的密封性。
此外，鑒于加強(qiáng)材料(20)的全部和帶狀膨脹石墨(3)的一部分被卷進(jìn)在上述的繩狀體(40)的內(nèi)部，所以這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的一部分成為了被加強(qiáng)材料(20)相夾的三明治結(jié)構(gòu)。為此，被壓縮或者受壓力作用時(shí)膨脹石墨粒子的移動(dòng)被抑制，壓蓋填料材料(1)的保形性進(jìn)一步提高。也就是說，由這個(gè)壓蓋填料材料(1)形成的壓蓋填料，由于壓縮或者施加了壓力時(shí)膨脹石墨粒子的移動(dòng)被控制，所以可以防止密封面壓力的降低而使耐壓性能提高，從而通過提高朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力可以使密封性提高。
上述的壓蓋填料材料(1)可以按照例如以下的順序進(jìn)行制造。
最初，按照以下的順序形成基體材料(4)。
首先，如圖4所示，例如使用對12000根每根直徑為7μm的碳素纖維(2)進(jìn)行集束后的復(fù)絲線，形成集束成寬度(W)＝4.00mm、厚度(T)＝0.20mm的扁平狀的碳素纖維束(2A)，接著把該碳素纖維束(2A)開纖成薄片狀在寬度方向上擴(kuò)展，如圖5所示，形成寬度(W1)＝25.00mm、厚度(T1)＝0.03mm的開纖薄片(2B)。
上述的開纖例如可如下做成。最初對上述的碳素纖維束(2A)加熱后使該纖維束的集束劑軟化，在這個(gè)狀態(tài)下，一邊調(diào)速控制該碳素纖維束(2A)一邊向長度方向送出。而且，一邊保持在規(guī)定的超喂量一邊使氣流通過交叉方向。在這個(gè)氣流通過部位，碳素纖維束(2A)張緊成弓形被分開在寬度方向上的同時(shí)，上述的集束劑被冷卻硬化，由此形成擴(kuò)展的開纖薄片(2B)。
接著，如圖6所示，在寬度(W2)＝25.00mm、厚度(T2)＝0.25mm的帶狀膨脹石墨(3)的單面上，重疊上述的開纖薄片(2B)，由此形成把由碳素纖維(2)組成的薄片狀的加強(qiáng)材料(20)設(shè)置在帶狀膨脹石墨(3)單面上的基體材料(4)。
而且，通過扭轉(zhuǎn)成上述的基體材料(4)而形成繩狀體(40)，可以制造上述的壓蓋填料材料(1)。
上述的基體材料(4)雖然最好省略接合劑，但是使用少量接合劑還可以提高加強(qiáng)材料(20)和帶狀膨脹石墨(3)的結(jié)合力。也就是說，例如，如圖7所示，可以在寬度(W2)＝25.00mm、厚度(T2)＝0.25mm的帶狀膨脹石墨(3)的單面上，把環(huán)氧樹脂系、丙烯樹脂系和苯酚樹脂系等的接合劑(6)設(shè)置成點(diǎn)狀，并且在這個(gè)狀態(tài)的帶狀膨脹石墨(3)的單面上重疊上述的開纖薄片(2B)形成基體材料(4)。上述的接合劑(6)由于以點(diǎn)狀使用，并且使用量被限制為極少量，所以可以抑制親和性及壓縮復(fù)原性等帶狀膨脹石墨(3)的特性因該接合劑(6)硬化而降低。
另外，例如，如圖8和圖9所示，上述的基體材料(4)，也可以在把膨脹石墨粉末壓縮成型為帶狀膨脹石墨(3)時(shí)，通過在該帶狀膨脹石墨(3)的單面上一體地設(shè)置上述的加強(qiáng)材料(20)而形成。也就是說，如圖8所示，在寬度(W1)＝25.00mm、厚度(T1)＝0.03mm的上述的開纖薄片(2B)上重疊膨脹石墨粉末(3A)。而且，通過把它壓縮成型，如圖9所示，可以形成在被壓縮成寬度(W2)＝25.00mm、厚度(T2)＝0.25mm的帶狀膨脹石墨(3)的單面上，設(shè)置有由開纖薄片(2B)組成的加強(qiáng)材料(20)的基體材料(4)。
在上述的第1實(shí)施形態(tài)中，雖然把構(gòu)成上述的基體材料(4)的加強(qiáng)材料(20)和帶狀膨脹石墨(3)以相同寬度形成，但是，本發(fā)明也可以使這些寬度相互不同。
例如，在圖10所示的第1變形例中，在帶狀膨脹石墨(3)的單面上，重疊比該帶狀膨脹石墨(3)寬度窄的開纖薄片(2B)形成了基體材料(4)。
此外，在如圖12所示的第2變形例中，在帶狀膨脹石墨(3)的單面上，重疊比該帶狀膨脹石墨(3)寬度寬的開纖薄片(2B)形成了基體材料(4)。還有，在這個(gè)第2變形例中，如果開纖薄片(2B)的寬度方向的兩端部從帶狀膨脹石墨(3)擠出的話，那么這個(gè)擠出的開纖薄片(2B)的一方的端部將露出在上述的繩狀體(40)的外側(cè)。為此，帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的端部中，與被卷進(jìn)在繩狀體(40)內(nèi)部的一端部(5)相反側(cè)的端部，如圖12假設(shè)線所示，最好與開纖薄片(2B)的寬度方向的端部一致。
此外，在如圖13所示的第3變形例中，把寬度窄的開纖薄片(2B)重疊在帶狀膨脹石墨(3)的兩面上形成了基體材料(4)。這時(shí)，有時(shí)通過對基體材料(4)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，使一方的開纖薄片(2B)露出在繩狀體(40)的外側(cè)。因此，為了把這個(gè)一方的開纖薄片(2B)在對基體材料(4)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)時(shí)能夠卷進(jìn)繩狀體(40)的內(nèi)部，最好把它形成在靠近帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端。
還有，本發(fā)明中使用的纖維材料及帶狀膨脹石墨，不用說，纖維的粗細(xì)、集束根數(shù)、薄片寬度、薄片厚度、帶狀膨脹石墨的寬度以及厚度等不被限定于上述的第1實(shí)施形態(tài)。
但是，作為上述的碳素纖維(2)，最好每根直徑為3μm～15μm。直徑不足3μm的話，擔(dān)心在扭轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)折損，直徑超過15μm的話，則難以扭轉(zhuǎn)。因此，上述的碳素纖維(2)的直徑在5μm～9μm的范圍內(nèi)最佳。還有，在本發(fā)明中，除了碳素纖維外，還可以使用其他的脆性纖維及韌性纖維，使用金屬纖維等韌性纖維時(shí)，由于該纖維的屈曲性較好，所以鑒于扭轉(zhuǎn)時(shí)折損的可能性不大，從而可以使用更細(xì)的纖維。
此外，上述的開纖薄片(2B)的厚度(T1)，在10μm～300μm范圍比較好，最好設(shè)定在30μm～100μm的范圍內(nèi)。這個(gè)厚度(T1)不足10μm的話，則內(nèi)加強(qiáng)效果低下，并且難以制作均勻的薄片。另外，如果這個(gè)厚度(T1)超過300μm的話，則可以提高內(nèi)加強(qiáng)效果的反面，扭轉(zhuǎn)變得困難。
圖13是表示本發(fā)明相關(guān)的壓蓋填料材料的第2實(shí)施形態(tài)的立體圖。這個(gè)第2實(shí)施形態(tài)的壓蓋填料材料(1)，如這個(gè)圖13所示，在帶狀膨脹石墨(3)朝外、由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)朝內(nèi)的狀態(tài)下，由把與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同構(gòu)成的基體材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥鸷笮纬傻睦K狀體(40)組成。上述的各碳素纖維(2)，與該繩狀體(40)的長度方向平行地配置，由這個(gè)碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)，其全部與帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)一起，被配置在繩狀體(40)的內(nèi)部。
也就是說，上述的繩狀體(40)，帶狀膨脹石墨(3)的一部分被配置在整個(gè)外側(cè)，成為了由這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)被覆了加強(qiáng)材料(20)的狀態(tài)，與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，這個(gè)壓蓋填料材料(1)構(gòu)成了使薄片狀的加強(qiáng)材料(20)夾雜在帶狀膨脹石墨(3)之間的內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
其他的結(jié)構(gòu)由于與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，并同樣地作用，所以這里省略其說明。
還有，這個(gè)第2實(shí)施形態(tài)的壓蓋填料材料(1)，通過把它扭轉(zhuǎn)成螺旋狀，可以形成為與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同外觀的壓蓋填料材料(1)，從而可以與上述的第1實(shí)施形態(tài)同樣地作用并奏效。
圖14和圖15表示的是本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)。
在上述的第1實(shí)施形態(tài)及第2實(shí)施形態(tài)中，把上述的帶狀膨脹石墨(3)都只設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料(20)的單面上。但是，在這個(gè)第3實(shí)施形態(tài)中，如圖14所示，在開纖薄片(2B)組成的加強(qiáng)材料(20)的兩面，設(shè)置與該加強(qiáng)材料(20)相同寬度尺寸的帶狀膨脹石墨(3)形成了基體材料(4)。
而且，與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，通過在這個(gè)基體材料(4)上從端按長度方向依次扭轉(zhuǎn)，如圖15所示，可以形成由繩狀體(40)組成的壓蓋填料材料(1)。
在這個(gè)第3實(shí)施形態(tài)中，鑒于帶狀膨脹石墨(3)設(shè)置在由上述的碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)的兩面上，帶狀膨脹石墨(3)成為夾著加強(qiáng)材料(20)的雙重結(jié)構(gòu)，所以壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性進(jìn)一步提高，可以得到更高的密封性。此外，由于帶狀膨脹石墨(3)被設(shè)置在加強(qiáng)材料(20)的兩面，所以這個(gè)加強(qiáng)材料(20)和帶狀膨脹石墨(3)的接觸面積變得較廣。結(jié)果，可以介于被設(shè)置在該加強(qiáng)材料(20)上的多個(gè)開口(20A)使帶狀膨脹石墨(3)和加強(qiáng)材料(20)的結(jié)合力進(jìn)一步提高。
其他的構(gòu)成與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，并同樣地作用，所以這里省略其說明。
在上述的第3實(shí)施形態(tài)中使用的基體材料(4)與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，也可以使上述的加強(qiáng)材料(20)和帶狀膨脹石墨(3)的寬度相互不同。
也就是說，在圖16所示的第3實(shí)施形態(tài)的第1變形例中，把比開纖薄片(2B)寬度寬的帶狀膨脹石墨(3)重疊在這個(gè)開纖薄片(2B)的兩面上形成了基體材料(4)。
此外，在圖17所示的第3實(shí)施形態(tài)的第2變形例中，把比開纖薄片(2B)寬度窄的帶狀膨脹石墨(3)重疊在這個(gè)開纖薄片(2B)的兩面上形成了基體材料(4)。此外，在這個(gè)第2變形例中，與上述的第1實(shí)施形態(tài)的第2變形例相同，成為外側(cè)的帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部，如圖17的假設(shè)線所示，最好與開纖薄片(2B)的寬度方向的端部一致。
當(dāng)然，在本發(fā)明中，把帶狀膨脹石墨(3)設(shè)置在加強(qiáng)材料(20)的兩面時(shí)，也可以把寬度寬的帶狀膨脹石墨和寬度窄的帶狀膨脹石墨具有相同寬度的帶狀膨脹石墨中的、任意2種進(jìn)行組合使用。
圖18是表示本發(fā)明相關(guān)的壓蓋填料材料的第4實(shí)施形態(tài)的立體圖。這個(gè)第4實(shí)施形態(tài)的壓蓋填料材料(1)，由把與上述的第3實(shí)施形態(tài)相同構(gòu)成的基體材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥鸷笮纬傻睦K狀體(40)組成。上述的各碳素纖維(2)，與該繩狀體(40)的長度方向平行地配置。其他的構(gòu)成由于與上述的第3實(shí)施形態(tài)相同，并同樣地作用，所以這里省略其說明。
在上述的各實(shí)施形態(tài)中，雖然它們都是使用碳素纖維作為纖維材料，但是本發(fā)明也可以使用其他脆性纖維及韌性纖維。作為這些脆性纖維，可以舉出E玻璃、T玻璃、C玻璃、S玻璃等玻璃纖維，以及硅石纖維、礬土及礬土硅石等陶瓷纖維。此外，作為上述的韌性纖維，可以舉出不銹鋼等金屬纖維、芳族聚酰胺纖維以及PBO纖維等。
另外，雖然使用開纖薄片作為由上述的纖維材料組成的薄片，但是在本發(fā)明中使用的纖維材料也可以利用其他手段形成薄片狀。
下面，就使用上述的壓蓋填料材料制造的本發(fā)明的壓蓋填料進(jìn)行說明。
圖19是表示本發(fā)明的壓蓋填料的實(shí)施形態(tài)的立體圖。
也就是說，這個(gè)繩狀的壓蓋填料(8)，是準(zhǔn)備多根上述的本發(fā)明的壓蓋填料材料(1)后，通過用編織機(jī)對這些壓蓋填料材料(1)進(jìn)行集束后編織進(jìn)行制造。例如，圖20所示的壓蓋填料(8)，它就是通過把8根壓蓋填料材料(1)進(jìn)行8股角編而制造的。
上述的壓蓋填料(8)，使用多根密封性高、保形性好的上述的壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織，編織時(shí)可以防止膨脹石墨的脫落。為此，該壓蓋填料(8)的彈性不降低，保持了壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性，提高了密封性。此外，被壓縮或者施加了壓力時(shí)可以抑制膨脹石墨粒子的移動(dòng)，所以可以防止密封面壓力的降低、使耐壓性能提高，從而可以較高地維持朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力使密封性提高。這些結(jié)果，上述的壓蓋填料(8)可以對流體機(jī)器的軸密封部位等進(jìn)行良好地封止。
進(jìn)而，由于上述的壓蓋填料材料(1)的接合劑的使用量為零或者極少量，所以上述的壓蓋填料(8)，即使在高熱條件下使用，也可以抑制接合劑的燒損引起密封性的降低，這樣也具有優(yōu)異的密封性。
圖20是表示本發(fā)明的壓蓋填料的、其他實(shí)施形態(tài)的立體圖。
在這個(gè)實(shí)施形態(tài)中，通過把多根的壓蓋填料材料(1)集束后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加工，以替代對壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織，從而制造了繩狀的壓蓋填料(8)。例如，圖20所示的壓蓋填料(8)，就是一邊把6根的壓蓋填料材料(1)集束后施行扭轉(zhuǎn)加工，一邊進(jìn)行滾壓成型的。
這個(gè)實(shí)施形態(tài)的壓蓋填料(8)由于與對上述的壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織的實(shí)施形態(tài)同樣地作用并奏效，所以這里省略其說明。
權(quán)利要求
1.一種壓蓋填料材料，其特征在于，由對帶狀的基體材料(4)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，把帶狀的基體材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥穑蛘甙褞畹幕w材料(4)以長度方向?yàn)橹行木砥鸷笈まD(zhuǎn)形成的繩狀體(40)組成，上述的基體材料(4)具有由纖維材料(2)組成的薄片狀的加強(qiáng)材料(20)和帶狀的膨脹石墨(3)，上述的帶狀膨脹石墨(3)至少被設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料(20)的單面上，這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的一部分被配置在上述的繩狀體(40)的外側(cè)，上述的加強(qiáng)材料(20)，被卷進(jìn)在上述的繩狀體(40)的內(nèi)部。上述的加強(qiáng)材料(20)形成了多個(gè)開口(20A)，上述的帶狀膨脹石墨(3)面對著這些開口(20A)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓蓋填料材料，其中，上述的帶狀膨脹石墨(3)，覆蓋著上述的繩狀體(40)的整個(gè)外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓蓋填料材料，其中，把上述的帶狀膨脹石墨(3)，只設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料(20)的單面上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的壓蓋填料材料，其中，把上述的帶狀膨脹石墨(3)，設(shè)置在上述的加強(qiáng)材料(20)的兩面上。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的壓蓋填料材料，其中，上述的纖維材料(2)，由把復(fù)絲線開纖成薄片狀的開纖薄片(2B)組成。
6.如權(quán)利要求5所述的壓蓋填料材料，其中，上述的開纖薄片(2B)的厚度被設(shè)定為10μm～300μm。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的壓蓋填料材料，其中，上述的纖維材料(2)由從碳素纖維、其他脆性纖維以及韌性纖維中選擇的1種或者2種以上組成。
8.如權(quán)利要求7所述的壓蓋填料材料，其中，上述的脆性纖維由從玻璃纖維、硅石纖維以及陶瓷纖維中選擇的1種或者2種以上組成。
9.如權(quán)利要求7所述的壓蓋填料材料，其中，上述的韌性纖維由從金屬纖維、芳族聚酰胺纖維以及PBO纖維中選擇的1種或者2種以上組成。
10.一種壓蓋填料，其特征在于，使用多根如權(quán)利要求1至9中任一所述的壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織或者進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加工。
全文摘要
把帶狀的膨脹石墨(3)設(shè)置在由纖維材料(2)組成的薄片狀的加強(qiáng)材料(20)的單面上，以形成帶狀的基體材料(4)。對這個(gè)基體材料(4)扭轉(zhuǎn)后形成繩狀體(40)。上述的繩狀體(40)的外側(cè)被上述的帶狀膨脹石墨(3)的一部分覆蓋，加強(qiáng)材料(20)的全部和帶狀膨脹石墨(3)的殘部被卷進(jìn)在繩狀體(40)的內(nèi)部。上述的加強(qiáng)材料(20)形成多個(gè)開口(20A)，上述的帶狀膨脹石墨(3)面對著這些開口(20A)。而且，通過上述的帶狀膨脹石墨(3)系合在這個(gè)開口(20A)上，可以提高帶狀膨脹石墨(3)和加強(qiáng)材料(20)的結(jié)合力。壓蓋填料材料(1)被纖維材料賦予了高的拉伸強(qiáng)度，容易進(jìn)行編織或者扭轉(zhuǎn)加工。此外，這個(gè)壓蓋填料材料(1)保形性好，可以發(fā)揮內(nèi)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)本來的高的密封性，并且，接合劑的使用量較少即可，可以避免接合劑的硬化及接合劑的燒損引起的密封性的降低。
文檔編號F16J15/22GK1682048SQ0382143
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者上田隆久, 藤原優(yōu) 申請人:日本皮拉工業(yè)株式會(huì)社