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，例如有日本國特公平6-27546號(hào)公報(bào)中公布的材料(以下稱現(xiàn)有技術(shù)1)，以及例如日本國特許第2583176號(hào)公報(bào)中公布的材料(以下稱現(xiàn)有技術(shù)2)。
在上述的現(xiàn)有技術(shù)1中，如圖22所示，把膨脹石墨帶子(51)沿著長度方向的折縫折疊后形成繩狀體(52)，通過用由不銹鋼、鎳鉻鐵合金和蒙乃爾合金等金屬線網(wǎng)或編織體組成的加強(qiáng)材料(53)覆蓋這個(gè)繩狀體(52)，形成了壓蓋填料材料(50)。
在上述的現(xiàn)有技術(shù)2中，如圖23所示，通過用由金屬線網(wǎng)或編織體組成的加強(qiáng)材料(53)覆蓋膨脹石墨帶子(51)的繩狀體(52)，把它沿著長度方向的折縫折疊成V字狀，形成了壓蓋填料材料(50)。
上述的現(xiàn)有的壓蓋填料材料(50)，繩狀體(52)的外部都是利用由上述的金屬線的編織體等組成的加強(qiáng)材料(53)加強(qiáng)(以下稱外加強(qiáng))，為此，這個(gè)壓蓋填料材料(50)被賦予了高的拉伸強(qiáng)度。因此，把多根這個(gè)壓蓋填料材料(50)集束后，通過編織或扭轉(zhuǎn)加工可以制造壓蓋填料。例如，在上述的現(xiàn)有技術(shù)1中，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24那樣編織的壓蓋填料(54)；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25那樣扭轉(zhuǎn)加工的壓蓋填料(54)。此外，在上述的現(xiàn)有技術(shù)2中，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26那樣編織的壓蓋填料(54)；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27那樣扭轉(zhuǎn)加工的壓蓋填料(54)。
上述的現(xiàn)有的各壓蓋填料(54)，由于被膨脹石墨帶子(51)賦予了作為填料不可缺少的耐熱性、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。此外，由于金屬線彎曲性較好，所以大徑的壓蓋填料(54)的制造自不待說，還可以應(yīng)對小徑的壓蓋填料(54)的制造，并且具有耐久性優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。
可是，為了制造上述的現(xiàn)有的壓蓋填料材料(50)，任何場合都需要利用針織機(jī)或編織機(jī)進(jìn)行金屬線的針織或者其他的編織。這時(shí)，金屬線由于由結(jié)構(gòu)復(fù)雜的針織機(jī)或者編織機(jī)編織等，所以高速生產(chǎn)困難，生產(chǎn)率低劣。為此，存在著這些壓蓋填料材料(50)成本高，壓蓋填料(54)的成本也高的問題。此外，上述的壓蓋填料材料(50)由于保形性低劣，所以還可能在編織時(shí)產(chǎn)生膨脹石墨的脫落而使密封性降低。
另外，上述的壓蓋填料材料(50)，由于其外部由金屬線的針織或者編織體加強(qiáng)，所以用這個(gè)壓蓋填料材料(50)制造的壓蓋填料(54)，其由上述的金屬線針織或者編織體組成的加強(qiáng)材料(53)與旋轉(zhuǎn)或者軸向滑動(dòng)的泵軸及閥柱等流體機(jī)器的構(gòu)件即對方側(cè)構(gòu)件摩擦接觸。這時(shí)，由于上述的加強(qiáng)材料(53)存在著容易損傷對方側(cè)構(gòu)件的問題的同時(shí)，加強(qiáng)材料(53)的滑動(dòng)阻力較大，所以還存在著使對方側(cè)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)性能或者軸向的滑動(dòng)性能降低的問題。
為了解決這些問題，作為對膨脹石墨帶子(51)的繩狀體(52)進(jìn)行覆蓋并進(jìn)行外加強(qiáng)的加強(qiáng)材料，可以考慮使用碳素纖維、便宜的玻璃纖維、硅石纖維、礬土及礬土硅石等陶瓷纖維等的脆性纖維。這些碳素纖維及其他脆性纖維可以充分地承受制造壓蓋填料(54)時(shí)的編織或者扭轉(zhuǎn)加工程度，此外，具有即使扭轉(zhuǎn)也難以折損的特性。
而且，利用由這個(gè)碳素纖維及脆性纖維加強(qiáng)的壓蓋填料材料(50)制造壓蓋填料(54)時(shí)，通過用這個(gè)壓蓋填料材料(50)封止流體機(jī)器的軸密封部位，可以不損傷對方側(cè)構(gòu)件，滑動(dòng)阻力較小地被抑制，使對方側(cè)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)性能及軸向的滑動(dòng)性能提高，可期待進(jìn)一步提高耐熱性。此外，特別是使用玻璃纖維等便宜的脆性纖維時(shí)，可以期待削減壓蓋填料材料(50)以及壓蓋填料(54)的成本。
但是，碳素纖維及脆性纖維，由于與金屬線不同，韌性較低，所以希望為從外部加強(qiáng)膨脹石墨帶子(51)進(jìn)行針織或者其他編織的話，則折損。為此，就不能得到使用由碳素纖維及脆性纖維組成的加強(qiáng)材料對膨脹石墨帶子(51)進(jìn)行外加強(qiáng)的壓蓋填料材料(50)。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而進(jìn)行的，其目的是，提供可以通過提高生產(chǎn)率以便宜地提供的同時(shí)，可以改良保形性而提高密封性的外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)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。
此外，本發(fā)明的目的在于，使利用碳素纖維的外加強(qiáng)成為可能，封止時(shí)不會(huì)損傷對方側(cè)構(gòu)件，較小地抑制滑動(dòng)阻力，進(jìn)一步提高耐熱性。
進(jìn)而，本發(fā)明的目的還在于，使利用碳素纖維的外加強(qiáng)成為可能后從而提供便宜的外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的壓蓋填料材料以及使用該壓蓋填料料制造的壓蓋填料。
進(jìn)步，本發(fā)明還把能夠?qū)?yīng)從大徑到小徑較寬范圍的壓蓋填料的造的同時(shí)，維持耐久性優(yōu)異這個(gè)優(yōu)點(diǎn)作為目的。

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)明實(shí)施形態(tài)的圖1至圖21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)至少被設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的單面上，上述的加強(qiáng)材料(20)，其一部分被配置在上述的繩狀體(40)的外側(cè)的同時(shí)，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)。
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，由纖維材料組成的薄片狀的加強(qiáng)材料的一部分被配置在外面，被該加強(qiáng)材料牢固地加強(qiáng)。并且，鑒于這個(gè)加強(qiáng)材料形成多個(gè)開口，帶狀膨脹石墨面對著這個(gè)開口，所以產(chǎn)生這個(gè)膨脹石墨與該開口相系合的、所謂鉸鏈作用。在這個(gè)鉸鏈作用下，由于帶狀膨脹石墨和加強(qiáng)材料的結(jié)合力被提高，所以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)材料帶來的外加強(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，使用這個(gè)壓蓋填料材料的壓蓋填料，即使在高熱條件下使用，也可以防止接合劑的燒損引起密封性的降低。
另外，上述的帶狀膨脹石墨具有作為填料不可缺少的耐熱性、壓縮性、復(fù)原性等封止上理想的特性，上述壓蓋填料具有高的封止性，可以對流體機(jī)器的軸密封部位進(jìn)行封止。并且，鑒于加強(qiáng)材料卷進(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)。為此，用這個(gè)壓蓋填料材料制造的壓蓋填料，被壓縮或者施加了壓力時(shí)，膨脹石墨粒子從壓蓋填料材料擠出的擠出量被控制。結(jié)果，可以防止該壓蓋填料的密封面壓力的降低而使耐壓性能提高，從而可以通過提高朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力使密封性提高。
進(jìn)而，鑒于上述的加強(qiáng)材料，是通過對上述的基體材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，或把基體材料以長度方向?yàn)橹行木砥?，或者卷起后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，被配置在繩狀體的外側(cè)，所以與上述的現(xiàn)有技術(shù)不同，不要對纖維材料進(jìn)行編織等，就可以很容易制造外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。因此，由于提高生產(chǎn)率，所以可以提供便宜的壓蓋填料材料，以及由這個(gè)壓蓋填料材料組成的壓蓋填料。
上述的繩狀體也可以用上述的加強(qiáng)材料覆蓋其外側(cè)的一部分，但是若用上述的加強(qiáng)材料覆蓋上述的繩狀體的整個(gè)外側(cè)的話，那么外加強(qiáng)效果將進(jìn)一步有效發(fā)揮，這更好。
當(dāng)上述的纖維材料為碳素纖維及其他脆性纖維時(shí)，對基體材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)或者卷起后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)的話，那么纖維材料將產(chǎn)生折曲部。使該折曲部露出到上述的繩狀體的表面上時(shí)，露出在該表面上的折曲部，在為制造壓蓋填料而進(jìn)行編織時(shí)或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)相互纏繞，從而可以控制壓蓋填料材料的相對滑移，提高壓蓋填料的保形性。
上述的加強(qiáng)材料，雖然只設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨的單面，但是也可以設(shè)置在帶狀膨脹石墨的兩面。把加強(qiáng)材料設(shè)置在該帶狀膨脹石墨的兩面時(shí)，由于被卷進(jìn)繩狀體內(nèi)部中的加強(qiáng)材料的卷進(jìn)量變多，還可以從內(nèi)側(cè)強(qiáng)力地加強(qiáng)繩狀體，所以壓蓋填料材料的拉伸強(qiáng)度更加提高。另外，鑒于在上述的帶狀膨脹石墨的兩面配置由纖維材料組成的加強(qiáng)材料后，該加強(qiáng)材料的卷進(jìn)量變多，所以可以良好地抑制膨脹石墨粒子的移動(dòng)，提高壓蓋填料材料的保形性。結(jié)果，由這個(gè)壓蓋填料材料制造的壓蓋填料，可以進(jìn)一步提高朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力。
作為由上述纖維材料組成的薄片狀加強(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)，可提高外加強(qiáng)效果的同時(shí)，還可以防止從加強(qiáng)材料部分發(fā)生泄漏。
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。這些纖維材料雖然每根越細(xì)密封性越好，但是過細(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)，與使用上述的現(xiàn)有技術(shù)的金屬線進(jìn)行編織等后構(gòu)成加強(qiáng)材料的情況相比，不會(huì)擔(dān)心壓蓋填料給對方側(cè)構(gòu)件造成大的傷痕，此外，由于滑動(dòng)阻力小，所以可以使對方側(cè)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)性能或者軸向的滑動(dòng)性能提高，進(jìn)而可以得到優(yōu)異的耐熱性。特別是使用碳素纖維時(shí)，可以更好地使這些性能得到發(fā)揮。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)，由于纖維彎曲性好、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21表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1至圖7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是纖維材料折曲部的擴(kuò)大說明圖；圖5是表示纖維束的立體圖；圖6是表示開纖薄片的立體圖；圖7是基體材料的立體圖。
圖8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9和圖10所示的是基體材料的制造順序的其他變形例。圖9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10是基體材料的剖面圖。
圖11至圖13所示的是第1實(shí)施形態(tài)的基體材料的變形例。圖11是第1變形例的基體材料的剖面圖；圖12是第2變形例的基體材料的剖面圖；圖13是第3變形例的基體材料的剖面圖；圖14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15和圖16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15是基體材料的剖面圖；圖16是壓蓋填料材料的立體圖。
圖17和圖18所示的是第3實(shí)施形態(tài)的基體材料的變形例。圖17是第1變形例的基體材料的剖面圖；圖18是第2變形例的基體材料的剖面圖。
圖19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20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21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22至圖27所示的是現(xiàn)有技術(shù)。
圖22是現(xiàn)有技術(shù)1的壓蓋填料材料的立體圖；圖23是現(xiàn)有技術(shù)2的壓蓋填料材料的立體圖。
圖24是現(xiàn)有技術(shù)1的壓蓋填料材料編織后形成的壓蓋填料的立體圖；圖25是現(xiàn)有技術(shù)1的壓蓋填料材料扭轉(zhuǎn)加工后形成的壓蓋填料的立體圖。
圖26是現(xiàn)有技術(shù)2的壓蓋填料材料編織后形成的壓蓋填料的立體圖；圖27是現(xiàn)有技術(shù)2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)，是使上述的加強(qiáng)材料(20)朝外那樣地扭轉(zhuǎn)，因此，上述的繩狀體(40)成為了帶狀膨脹石墨(3)被加強(qiáng)材料(20)被覆的狀態(tài)。此外，上述的扭轉(zhuǎn)，還使上述的加強(qiáng)材料(20)的一部分被卷進(jìn)在上述的繩狀體(40)的內(nèi)部那樣地扭轉(zhuǎn)。也就是說，如圖1所示，碳素纖維(2)的一部分和帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)，被卷進(jìn)在壓蓋填料材料(1)的內(nèi)部。為此，帶狀膨脹石墨(3)的一端部(5)成為了領(lǐng)域(L)所示的范圍被加強(qiáng)材料(20)相夾的三明治結(jié)構(gòu)。因此，這個(gè)壓蓋填料材料(1)，由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)配置在整個(gè)外周面的同時(shí)，被構(gòu)成了使加強(qiáng)材料(20)的一部分夾雜在帶狀膨脹石墨(3)之間的外加強(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，所以可以得到用由該碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)被覆了帶狀膨脹石墨(3)的外加強(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(20A)相系合，產(chǎn)生所謂的鉸鏈作用。在這個(gè)鉸鏈作用下，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，從而可以有效地發(fā)揮加強(qiáng)材料(20)帶來的外加強(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，加強(qiáng)材料(20)的一部分和帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)，可以卷進(jìn)在壓蓋填料材料(1)的內(nèi)部。為此，這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的一端部(5)成為了被加強(qiáng)材料(20)相夾的三明治結(jié)構(gòu)，從而壓縮或者施加了壓力時(shí)膨脹石墨粒子的移動(dòng)被抑制。也就是說，由上述壓蓋填料材料(1)形成的壓蓋填料，壓縮或者施加了壓力時(shí)膨脹石墨粒子從壓蓋填料材料(1)擠出的擠出量被控制，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)件的壓接力還可以使密封性提高。
進(jìn)而，上述的壓蓋填料材料(1)只是在把基體材料(4)的一部分卷進(jìn)的狀態(tài)下進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，可以很容易地構(gòu)成外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，所以與利用金屬線的針織或編織體構(gòu)成外加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的上述的現(xiàn)有的壓蓋填料材料(50)的制造相比，制造作業(yè)性提高，可以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地制造。
上述的基體材料(4)扭轉(zhuǎn)時(shí)，如圖4所示，折曲部(2a)隨機(jī)地形成在上述的碳素纖維(2)上，這個(gè)折曲部(2a)露出在上述的繩狀體(40)的表面。為此，為制造后述的壓蓋填料進(jìn)行編織時(shí)或者扭轉(zhuǎn)加工時(shí)，隨機(jī)地露出在上述繩狀體(40)表面上的折曲部(2a)和折曲部(2a)間相互纏繞，從而可以控制壓蓋填料材料(1)的相對滑移，提高壓蓋填料的保形性。
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5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6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7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8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)以形成基體材料(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9和圖10所示，上述的基體材料(4)，也可以在把膨脹石墨粉末(3A)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9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10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11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)寬度寬的開纖薄片(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)寬度窄的開纖薄片(2B)形成了基體材料(4)。還有，在這個(gè)第2變形例中，如果帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的兩端部從開纖薄片(2B)擠出的話，那么這個(gè)擠出的帶狀膨脹石墨(3)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，把帶狀膨脹石墨(3)重疊在寬度寬的開纖薄片(2B)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)，使一方的帶狀膨脹石墨(3)露出在繩狀體(40)的外側(cè)。因此，為了把這個(gè)一方的帶狀膨脹石墨(3)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開纖薄片(2B)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)。此外，碳素纖維(2)的直徑越小密封性越好。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)，由于該纖維的彎曲性較好，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(T2)不足10μm的話，則外加強(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(T2)超過300μm的話，則可以提高外加強(qiáng)效果的反面，扭轉(zhuǎn)變得困難，并且容易發(fā)生從加強(qiáng)材料部分的泄漏。
圖14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14所示，在由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)朝外的狀態(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)，由其一部分覆蓋整個(gè)繩狀體(40)的外側(cè)的同時(shí)，殘部被配置在繩狀體(40)的內(nèi)部。
也就是說，與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同，碳素纖維(2)的一部分和帶狀膨脹石墨(3)的寬度方向的一端部(5)被卷進(jìn)在壓蓋填料材料(1)的內(nèi)部，帶狀膨脹石墨(3)的一端部(5)成為了領(lǐng)域(L)所示的范圍被加強(qiáng)材料(20)相夾的三明治結(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，可以形成與上述的第1實(shí)施形態(tài)相同外觀的壓蓋填料材料(1)。這時(shí)繩狀體的表面形成折曲部等，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15和圖16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，把上述的加強(qiáng)材料(20)都只設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的單面上。但是，在這個(gè)第3實(shí)施形態(tài)中，如圖15所示，在帶狀膨脹石墨(3)的兩面，設(shè)置由與該帶狀膨脹石墨(3)相同寬度尺寸的開纖薄片(2B)組成的加強(qiáng)材料(20)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16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，鑒于由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的兩面上，所以與上述的第1實(shí)施形態(tài)相比，被卷進(jìn)在上述繩狀體(40)內(nèi)部的碳素纖維(2)的卷進(jìn)量變多。結(jié)果，這個(gè)壓蓋填料材料(1)被進(jìn)行了外加強(qiáng)的同時(shí)，還從內(nèi)部進(jìn)行了加強(qiáng)，所以拉伸強(qiáng)度更加提高。此外，鑒于由碳素纖維(2)組成的加強(qiáng)材料(20)被配置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的兩面后，該加強(qiáng)材料(20)的卷進(jìn)量變多，所以膨脹石墨粒子的移動(dòng)被抑制，保形性提高。結(jié)果，用這個(gè)壓蓋填料材料(1)制造的壓蓋填料可以更加提高朝向?qū)Ψ絺?cè)構(gòu)件的壓接力。
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17所示的第3實(shí)施形態(tài)的第1變形例中，把比帶狀膨脹石墨(3)寬度寬的開纖薄片(2B、2B)重疊在這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的兩面上形成了基體材料(4)。
此外，在圖18所示的第3實(shí)施形態(tài)的第2變形例中，把比帶狀膨脹石墨(3)寬度窄的開纖薄片(2B、2B)重疊在這個(gè)帶狀膨脹石墨(3)的兩面上形成了基體材料(4)。
當(dāng)然，在本發(fā)明中，把加強(qiáng)材料(20)設(shè)置在帶狀膨脹石墨(3)的兩面時(shí)，也可以把寬度寬的加強(qiáng)材料和寬度窄的加強(qiáng)材料具有相同寬度的加強(qiáng)材料中的、任意2種進(jìn)行組合使用。
圖19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，在上述的實(shí)施形態(tài)中，雖然使用開纖薄片作為由纖維材料組成的薄片狀的加強(qiáng)材料，但是由在本發(fā)明中使用的纖維材料組成的加強(qiáng)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20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)，使用多根上述的壓蓋填料材料(1)進(jìn)行編織，它被帶狀膨脹石墨賦予了耐熱性、壓縮性、復(fù)原性等作為填料所要求的封止上理想的特性。并且，上述的壓蓋填料材料(1)不僅因加強(qiáng)材料(20)而具有高的保形性，而且生產(chǎn)率高、可便宜地提供。因此，使用多根這個(gè)壓蓋填料材料(1)編織的上述的壓蓋填料(8)保形性和密封性優(yōu)異，可以良好地對流體機(jī)器的軸密封部位進(jìn)行封止，并且可以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地制造。
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。
另外，上述的壓蓋填料材料(1)，如上述的實(shí)施形態(tài)所示，在使用由碳素纖維組成的加強(qiáng)材料以及由其他的脆性纖維組成的加強(qiáng)材料時(shí)，不會(huì)擔(dān)心上述的壓蓋填料(8)給對方側(cè)構(gòu)件造成大的傷痕。此外，由于滑動(dòng)阻力小，所以可以使對方側(cè)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)性能或者軸向的滑動(dòng)性能提高，同時(shí)可以得到優(yōu)異的耐熱性。
進(jìn)而，把上述的基體材料(4)扭轉(zhuǎn)后形成了繩狀體(40)時(shí)，纖維的折曲部(2a)隨機(jī)地露出在壓蓋填料材料(1)的表面上。為此，用這個(gè)壓蓋填料材料(1)制造的壓蓋填料(8)，在編織時(shí)上述的折曲部(2a)相互纏繞，從而可以抑制壓蓋填料材料(1)的相對滑移。結(jié)果，可以提高壓蓋填料(8)的保形性，可以提高壓接力使密封性提高。
此外，把上述的基體材料(4)卷起后形成了繩狀體(40)時(shí)，雖然上述的折曲部(2a)并未露出在壓蓋填料材料(1)的表面上，但是，編織時(shí)碳素纖維及脆性纖維形成折曲部，這些將露出在壓蓋填料材料(1)的表面上。結(jié)果，通過這個(gè)折曲部相互纏繞，可以抑制壓蓋填料材料(1)的相對滑移，所以可以提高壓蓋填料(8)的保形性，可以提高壓接力使密封性提高。
另外，上述的壓蓋填料材料(1)使用由金屬纖維等韌性纖維組成的加強(qiáng)材料時(shí)，由于這個(gè)韌性纖維的彎曲性較好，所以大徑的壓蓋填料(8)的制造自不待說，還可以應(yīng)對小徑的壓蓋填料(8)的制造，同時(shí)可以使耐久性提高。
圖21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21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)，上述的加強(qiáng)材料(20)至少被設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的單面上，上述的加強(qiáng)材料(20)，其一部分被設(shè)置在上述的繩狀體(40)的外側(cè)上的同時(shí)，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，上述的加強(qiáng)材料(20)的一部分，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，在上述的纖維材料(2)形成了折曲部(2a)，這個(gè)折曲部(2a)露出在上述的繩狀體(40)的表面。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的壓蓋填料材料，其中，把上述的加強(qiáng)材料(20)只設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的單面上。
5.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的壓蓋填料材料，其中，把上述的加強(qiáng)材料(20)設(shè)置在上述的帶狀膨脹石墨(3)的兩面上。
6.如權(quán)利要求1至5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)被形成為薄片狀，這個(gè)纖維材料薄片，由把復(fù)絲線開纖成薄片狀的開纖薄片(2B)組成。
7.如權(quán)利要求6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。
8.如權(quán)利要求1至7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。
9.如權(quán)利要求8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。
10.如權(quán)利要求8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。
11.一種壓蓋填料，其特征在于，使用多根如權(quán)利要求1至10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
把由纖維材料(2)組成的薄片狀的加強(qiáng)材料(20)至少設(shè)置在帶狀的膨脹石墨(3)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)。這時(shí)，上述的繩狀體(40)的外側(cè)被上述的加強(qiáng)材料(20)的一部分覆蓋，加強(qiáng)材料(20)的殘部被卷進(jìn)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)。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?？梢允箮钆蛎浭?3)的保形性良好、提高密封性，并且可以使生產(chǎn)率提高而便宜地提供產(chǎn)品。此外，可以把碳素纖維及脆性纖維配置在繩狀體(40)的外側(cè)，以加強(qiáng)壓蓋填料材料(1)。
文檔編號(hào)F16J15/22GK1682049SQ0382144
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