专利名称：压盖填料材料以及压盖填料的制作方法
技术领域：
本发明有关用于压盖填料制造的压盖填料材料，以及利用该压盖填料材料制造的压盖填料。
背景技术：
众所周知，以往作为用于压盖填料制造的压盖填料材料，例如有日本国特公平6-27546号公报中公布的材料(以下称现有技术1)，以及例如日本国特许第2583176号公报中公布的材料(以下称现有技术2)。
在上述的现有技术1中，例如，如图35所示，把带子状的膨胀石墨(51)沿着长度方向的折缝折叠后形成绳状体(52)，通过用由不锈钢、镍铬铁合金和蒙乃尔合金等金属线网或编织体组成的加强材料(53)覆盖这个绳状体(52)，形成了压盖填料材料(50)。
在上述的现有技术2中，例如，如图36所示，通过用由金属线网或编织体组成的加强材料(53)覆盖带子状膨胀石墨(51)的绳状体(52)，把它沿着长度方向的折缝折叠成V字状，形成了压盖填料材料(50)。
上述的以往的压盖填料材料(50)，绳状体(52)的外部都是利用由上述的金属线网或编织体组成的加强材料(53)加强(以下称外加强)，为此，这个压盖填料材料(50)被赋予了高的拉伸强度。因此，把多根这个压盖填料材料(50)集束后，通过编织或扭转加工可以制造压盖填料。例如，在上述的现有技术1中，通过把8根压盖填料材料(50)集束后进行8股角编，可以制造按照图37那样编织的压盖填料(54)；通过把6根压盖填料材料(50)集束后进行扭转加工，可以制造按照图38那样扭转加工的压盖填料(54)。此外，在上述的现有技术2中，通过把8根压盖填料材料(50)集束后进行8股角编，可以制造按照图39那样编织的压盖填料(54)；通过把6根压盖填料材料(50)集束后进行扭转加工，可以制造按照图40那样扭转加工的压盖填料(54)。
上述的以往的各压盖填料(54)，由于被膨胀石墨(51)赋予了作为填料不可缺少的耐热性、压缩性、复原性等封止上理想的特性，所以具有高的封止性，从而可以对流体机器的轴密封部位进行封止。
另外，众所周知，作为用于压盖填料制造的其他压盖填料材料还有例如日本国特许第3101916号公报中公布的材料(以下称现有技术3)。
也就是说，在这个现有技术3中，例如，如图41所示，通过用膨胀石墨(51)对由多根碳素纤维组成的加强材料(53)的两面进行覆盖，形成了内部得到加强(以下称内加强)的压盖填料材料(50)。
上述的压盖填料材料(50)，由于被由上述碳素纤维组成的加强材料(53)赋予较高的拉伸强度，所以可以进行编织或者扭转加工。因此，把多根这个压盖填料材料(50)集束后，通过进行编织或者扭转加工可以制造压盖填料。例如，通过把8根压盖填料材料(50)集束后进行8股角编，可以制造与图37所示相同的编织的压盖填料(54)；此外，通过把6根压盖填料材料(50)集束后进行扭转加工，可以制造与图38所示相同的扭转加工的压盖填料(54)。
上述的以往的各压盖填料(54)，由于被膨胀石墨(51)赋予了作为填料不可缺少的压缩性和复原性等封止上理想的特性，所以具有高的密封性，从而可以对流体机器的轴密封部位进行封止。
然而，在上述的现有技术1以及现有技术2中公布的外加强结构的压盖填料材料(50)，由于用加强材料(53)覆盖住了膨胀石墨(51)的绳状体(52)，所以可以获得优异的保形性的反面，在密封性上有缺点。另一方面，在现有技术3中公布的内加强结构的压盖填料材料(50)，由于用膨胀石墨(51)覆盖住了加强材料(53)的表面，所以可以获得优异的密封性的反面，有保形性低劣的缺点。而且，把多根上述的密封性低劣的压盖填料材料(50)集束后，通过进行编织或者扭转加工而制造的压盖填料(54)，不能期待高的密封性。此外，把多根保形性低劣的压盖填料材料(50)集束后，通过进行编织或者扭转加工而制造的压盖填料(54)，在编织或者扭转加工时，膨胀石墨(51)产生脱落，压盖填料(54)的弹性降低，压缩性和复原性等封止上理想的特性丧失，压盖填料(54)的密封性可能降低。
本发明是鉴于这样的情况而进行的，其目的是，提供不仅被加强材料赋予高的拉伸强度，从而可以容易地进行编织或者扭转加工，而且兼有外加强结构的压盖填料材料保有的优异保形性，以及内加强结构的压盖填料材料保有的优异密封性的两者的压盖填料材料和使用该压盖填料材料制造的压盖填料。
发明内容
本发明为实现上述的目的，例如根据表示本发明实施形态的图1至图34进行说明的话，按照以下所示进行了构成。
即本发明的特征在于，有关压盖填料材料，由对带状的基体材料(4)进行扭转，把带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起，或者把带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后扭转形成的绳状体(40)组成，上述的基体材料(4)具有由纤维材料(2)组成的加强材料(20)和带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)至少被设置在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上，上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的两者被配置在上述的绳状体(40)的外周面上。
此外，本发明的特征在于，有关压盖填料，使用多根上述的压盖填料材料(1)，进行编织或者扭转加工。
由于上述的构成，本发明具有以下的优点。
上述的绳状体利用由上述的纤维材料组成的加强材料被牢固地加强。此外，上述的带状膨胀石墨具有作为填料不可缺少的耐热性、压缩性、复原性等封止上理想的特性。而且，上述绳状体的外周面由于配置了上述的加强材料和带状膨胀石墨，所以可以利用该加强材料确保优异的保形性，并且可以利用上述的带状膨胀石墨确保优异的密封性。因此，这个压盖填料材料可以良好地发挥保形性和密封性的两作用。
因此，使用多根该压盖填料材料制造的上述压盖填料，能够防止编织时及扭转加工时膨胀石墨的脱落，可以不降低弹性，保持压缩性、复原性等封止上理想的特性。此外，由于被压缩或者施加了压力时膨胀石墨粒子的移动受到抑制，所以可以防止密封面压力的降低而使耐压性能提高，从而可以较高地维持朝向对方侧构件的压接力使密封性提高。其结果，上述压盖填料可以良好地对流体机器的轴密封部位等进行封止。
把上述的加强材料和带状膨胀石墨的两者配置在上述的绳状体的外周面上的压盖填料材料，例如可以按照以下方式构成。
把上述的基体材料的一方的侧端缘配置在上述的绳状体的外周面。在该侧端缘，上述的加强材料和上述的带状膨胀石墨中的一方的构件在宽度方向比他方的构件更长地延设。而且，在该宽度方向较长延设的一方的构件设在内侧，宽度方向较短的他方的构件设在外侧，然后对上述的基体材料进行扭转，或者把上述的基体材料以长度方向为中心卷起后进行扭转。这样，上述的加强材料和带状膨胀石墨，在上述的绳状体的外周面上向轴向被交互配置成螺旋状。
此外，上述的压盖填料材料还可以如下进行构成。
比上述的带状膨胀石墨宽度窄地形成上述的加强材料，并在宽度方向上隔着间隔在上述的带状膨胀石墨的至少单面上设置多个该加强材料。而且，把该宽度窄的加强材料设在外侧，对上述的基体材料进行扭转，或者把上述的基体材料以长度方向为中心卷起后进行扭转。这样，上述的加强材料和带状膨胀石墨在上述的绳状体的外周面上向轴向被交互配置成螺旋状。
另外，上述的压盖填料材料还可以如下进行构成。
通过以上述的基体材料的宽度方向中间部为中心对该基体材料进行扭转，或者在该基体材料的宽度方向中间部以长度方向为中心卷起后进行扭转，把该基体材料的两侧端缘分别配置在上述的绳状体的外周面。上述的两侧端缘中，在一方的侧端缘，把上述的加强材料配置在外侧，在他方的侧端缘，把上述的带状膨胀石墨配置在内侧。这样，上述的加强材料和带状膨胀石墨在上述的绳状体的外周面上向轴向被交互配置成螺旋状。
此外，上述的压盖填料材料还可以如下进行构成。
把上述的加强材料配置在上述的绳状体的外周面。在上述的加强材料上形成了多个开口。使上述的带状膨胀石墨塞进这些开口的同时，并从这些开口突出到上述的绳状体的外周面。这样，上述的绳状体的外周面就成为上述的带状膨胀石墨随机地散布在上述加强材料上的加强材料和带状膨胀石墨的复合结构。
上述的加强材料即可以只设置在上述的带状膨胀石墨的单面，也可以设置在带状膨胀石墨的两面。把加强材料设置在该带状膨胀石墨的两面时，由于被卷进绳状体内部中的加强材料的卷进量变多，可以从内侧强力地加强绳状体，所以压盖填料材料的拉伸强度更加提高。
上述的纤维材料通常形成薄片状。这个纤维材料薄片，例如可以用把复丝线开纤成薄片状的开纤薄片构成。
这时，上述的开纤薄片的厚度设定为10μm～300μm比较好，最好设定为30μm～100μm。这样，开纤薄片的制作比较容易，并且容易扭转，可提高外加强效果的同时，还可以防止从加强材料部分发生泄漏。
上述的纤维材料可以使用从碳素纤维及其他脆性纤维以及韧性纤维中选择的1种或者2种以上。这些纤维材料虽然每根越细密封性越好，但是过细的话，进行扭转时可能会折损，另一方面，过粗的话，难以进行扭转。为此，各纤维的粗细为每根直径为3μm～15μm比较好，5μm～9μm范围最好。
上述的纤维材料使用碳素纤维及脆性纤维时，与使用金属线相比，不会担心压盖填料给对方侧构件造成大的伤痕，此外，由于滑动阻力小，所以可以使对方侧构件的旋转性能或者轴向的滑动性能提高，进而可以得到优异的耐热性。特别是使用碳素纤维时，可以更好地使这些性能得到发挥。此外，使用其他脆性纤维时，可以比较经济实惠地实施。
作为上述的脆性纤维，具体可例举玻璃纤维、硅石纤维、矾土及矾土硅石等陶瓷纤维，可以使用从这些纤维中选择的1种或者2种以上。
另外，上述的纤维材料使用韧性纤维时，由于纤维弯曲性好、加工性优异，所以可以使用细纤维很容易制造，由于生产率高，所以可以提供便宜的压盖填料材料。此外，通过使用该压盖填料材料，大径的压盖填料自不待说，还可以很容易地制造小径的压盖填料，并且可以制造耐久性优异的、便宜的压盖填料。
作为上述的韧性纤维，具体可例举金属纤维、芳族聚酰胺纤维以及PBO(聚对苯撑苯甘氨酸磺胺异恶唑)纤维，可以使用从这些纤维中选择的1种或者2种以上。
附图简单说明图1至图21表示本发明的实施形态。
图1至图4所示的是本发明的压盖填料材料的第1实施形态。图1是压盖填料材料的立体图；图2是表示纤维束的立体图；图3是表示开纤薄片的立体图；图4是基体材料的立体图。
图5所示的是基体材料的制造顺序的变形例，是使用了少量接合剂的状态的带状膨胀石墨的立体图。
图6和图7所示的是基体材料的制造顺序的其他变形例。图6是表示基体材料形成顺序的第1工序的剖面图；图7是表示基体材料形成顺序的第2工序的剖面图。
图8至图13所示的是第1实施形态的变形例。图8是第1变形例的基体材料的剖面图；图9是第2变形例的基体材料的剖面图；图10是第3变形例的基体材料的剖面图；图11是第3变形例的压盖填料材料的立体图；图12是第4变形例的基体材料的剖面图；图13是第5变形例的基体材料的剖面图。
图14至图16所示的是本发明的压盖填料材料的第2实施形态。图14是压盖填料材料的立体图；图15是表示加强材料的立体图；图16是基体材料的立体图。
图17所示的是第2实施形态的基体材料的制造顺序的变形例，是使用了少量接合剂的状态的带状膨胀石墨的立体图。
图18至图20所示的是第2实施形态的变形例。图18是第1变形例的基体材料的剖面图；图19是第1变形例的压盖填料材料的立体图；图20是第2变形例的基体材料的剖面图。
图21和图22所示的是本发明的压盖填料材料的第3实施形态。图21是压盖填料材料的立体图；图22是基体材料的剖面图。
图23和图24所示的是第3实施形态的基体材料的变形例。图23是第1变形例的基体材料的剖面图；图24是第2变形例的基体材料的剖面图。
图25至图29所示的是本发明的压盖填料材料的第4实施形态。图25是压盖填料材料的立体图；图26是把带状膨胀石墨塞进加强材料的多个开口中的状态扩大后局部表示的平面图；图27是图26A-A线向视剖面图；图28是表示基体材料成型顺序的第1工序的剖面图；图29是表示基体材料成型顺序的第2工序的剖面图。
图30至图32所示的是第4实施形态的变形例。图30是第1变形例的压盖填料材料的立体图；图31是第2变形例的基体材料的剖面图；图32是第2变形例的压盖填料材料的立体图。
图33是表示本发明的压盖填料的实施的形态的立体图。
图34是表示本发明的压盖填料的其他实施形态的立体图。
图35至图41所示的是现有技术。
图35是现有技术1的压盖填料材料的立体图；图36是现有技术2的压盖填料材料的立体图。
图37是现有技术1的压盖填料材料编织后形成的压盖填料的立体图；图38是现有技术1的压盖填料材料扭转加工后形成的压盖填料的立体图。
图39是现有技术2的压盖填料材料编织后形成的压盖填料的立体图；图40是现有技术2的压盖填料材料扭转加工后形成的压盖填料的立体图。
图41是现有技术3的压盖填料材料的立体图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明适合的实施形态。
(第1实施形态)图1至图4所示的是本发明相关的压盖填料材料的第1实施形态。图1是压盖填料材料的立体图。在这个图1中，压盖填料材料(1)由在带状的基体材料(4)上从端按长度方向依次扭转后形成的绳状体(40)组成。上述的基体材料(4)具有由极细且长尺寸的多根碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)和带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)被设置在该带状膨胀石墨(3)的单面上。而且，这个基体材料(4)，一方的侧端缘被配置在上述的绳状体(40)的外周面，在这个侧端缘上，作为一方构件(4a)的上述带状膨胀石墨(3)，在宽度方向比作为他方构件(4b)的上述加强材料(20)更长地延设。
也就是说，上述的基体材料(4)，如图4所示，在一方的侧端缘，加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)被重叠，但是，在他方的侧端缘，带状膨胀石墨(3)在宽度方向比加强材料(20)更长地延设，这个他方的侧端缘通过上述的扭转被配置在绳状体(40)的外周面。
而且，上述的扭转，上述宽度方向上长的一方的构件(4a)的带状膨胀石墨(3)在内侧扭转，宽度方向短的他方的构件(4b)的上述加强材料(20)在外侧扭转。为此，如图1所示，上述的压盖填料材料(1)成为了上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向被交互配置扭转成螺旋状的结构。
上述的碳素纤维(2)由于在进行了扭转的程度下具有难以折损的特性，所以由该碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在绳状体(40)的外周面上，可以得到在轴向被交互配置后扭转成螺旋状的结构的压盖填料材料(1)。而且，由于根据上述结构，可以利用薄片状的加强材料(20)确保优异的保形性，利用带状膨胀石墨(3)确保优异的密封性，所以上述的压盖填料材料(1)可以良好地发挥保形性和密封性的两作用。
还有，把上述的带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后进行扭转，也可以形成为具有与上述相同的外观和结构的压盖填料材料(1)，从而可以与上述情况同样地作用并奏效。
上述的压盖填料材料(1)可以按照例如以下的顺序进行制造。
最初，按照以下的顺序形成基体材料(4)。
首先，如图2所示，例如使用对12000根每根直径为7μm的碳素纤维(2)进行集束后的复丝线，形成集束成宽度(W)＝4.00mm、厚度(T)＝0.20mm的扁平状的纤维束(2A)，接着把该纤维束(2A)开纤成薄片状后在宽度方向上扩展，如图3所示，形成宽度(W1)＝12.00mm、厚度(T1)＝0.06mm的开纤薄片(2B)。
上述的开纤例如可如下做成。最初对上述的纤维束(2A)加热后使该纤维束的集束剂软化，在这个状态下，一边调速控制该纤维束(2A)一边向长度方向送出。而且，一边保持在规定的超喂量一边使气流通过交叉方向。在这个气流通过部位，纤维束(2A)张紧成弓形被分开在宽度方向上的同时，上述的集束剂被冷却硬化，由此形成扩展的开纤薄片(2B)。
接着，如图4所示，在宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的单面上，重叠由上述开纤薄片(2B)组成的加强材料(20)，由此形成把由碳素纤维(2)组成的加强材料(20)设置在带状膨胀石墨(3)单面上的基体材料(4)。还有，上述的加强材料(20)的宽度(W2)是上述带状膨胀石墨(3)的宽度(W3)的一半，为此，上述的基体材料(4)，在一方的侧端缘，具有带状膨胀石墨(3)和加强材料(20)，在他方的侧端缘，带状膨胀石墨(3)在宽度方向比加强材料(20)更长地延设。
而且，通过扭转成上述的基体材料(4)而形成绳状体，可以制造上述的压盖填料材料(1)。
上述的基体材料(4)最好省略接合剂。这是因为，通过省略接合剂，可以抑制亲和性及压缩复原性等带状膨胀石墨的特性因接合剂硬化而降低，此外，即使在高热条件下使用，也可以防止接合剂的烧损引起密封性的降低。可是上述的基体材料(4)，还可以使用少量接合剂提高加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的结合力。也就是说，例如，如图5所示，可以在宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的单面上，把环氧树脂系、丙烯树脂系和苯酚树脂系等接合剂(6)设置成点状，并且在这个状态的带状膨胀石墨(3)的单面上重叠上述的薄片状的加强材料(20)后形成基体材料(4)。上述的接合剂(6)由于被用于点状，并且使用量被限制为极少量，所以可以抑制亲和性及压缩复原性等带状膨胀石墨(3)的特性因该接合剂(6)硬化而降低，此外，即使在高热条件下使用，也可以减少接合剂的烧损引起的密封性的降低。
另外，例如，如图6和图7所示，上述的基体材料(4)，也可以在把膨胀石墨粉末(3A)压缩成型为带状膨胀石墨(3)时，通过在该带状膨胀石墨(3)的单面上一体地设置上述的加强材料(20)而形成。也就是说，如图6所示，把宽度(W2)＝12.00mm、厚度(T2)＝0.06mm的上述加强材料(20)配置在模具(7)内，把膨胀石墨粉末(3A)重叠在其上。而且，如图7所示，通过用压紧模(8)压缩成型，可以在被压缩成宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的单面上，形成设置有薄片状加强材料(20)的基体材料(4)。
还有，本发明中使用的纤维材料、加强材料及带状膨胀石墨，不用说，纤维的粗细、集束根数、薄片宽度、薄片厚度、带状膨胀石墨的宽度以及厚度等不被限定于上述的第1实施形态。
但是，作为上述的碳素纤维(2)，最好每根直径为3μm～15μm。直径不足3μm的话，担心在扭转时会折损，直径超过15μm的话，则难以扭转。此外，碳素纤维(2)的直径越小密封性越好。因此，上述的碳素纤维(2)的直径在5μm～9μm的范围内最佳。还有，在本发明中，除了碳素纤维外，还可以使用其他的脆性纤维及韧性纤维，使用金属纤维等韧性纤维时，由于该纤维的弯曲性较好，所以鉴于扭转时折损的可能性不大，从而可以使用更细的纤维。
此外，上述的开纤薄片(2B)的厚度(T1)，即上述的薄片状加强材料(20)的厚度(T2)，在10μm～300μm范围比较好，最好设定在30μm～100μm的范围内。这个厚度(T2)不足10μm的话，则加强效果低下，并且难以制作均匀的薄片。另外，如果这个厚度(T2)超过300μm的话，则可以提高加强效果的反面，扭转变得困难，并且容易发生从加强材料部分的泄漏。
在上述的第1实施形态中，虽然在基体材料(4)的一方的侧端缘在宽度方向较长地形成了带状膨胀石墨(3)，但是，本发明也可以在宽度方向较长地形成加强材料(20)以代替它。
也就是说，在如图8所示的第1变形例中，把比这个带状膨胀石墨(3)宽度宽的碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)重叠在带状膨胀石墨(3)的单面上形成了基体材料(4)。这时，在基体材料(4)的侧端缘，加强材料(20)在宽度方向比带状膨胀石墨(3)更长地延设，这个宽度方向长的一方的构件(4a)的上述加强材料(20)在内侧扭转，宽度方向短的他方构件(4b)的带状膨胀石墨(3)在外侧扭转。
此外，在如图9所示的第2变形例中，把相同宽度的带状膨胀石墨(3)和薄片状的加强材料(20)在可在宽度方向错开的状态下重叠后形成了基体材料(4)。这个基体材料(4)虽然也是通过扭转被形成为绳状体(40)，但是在被配置在这个绳状体(40)的外周面上的基体材料(4)的一方的侧端缘上，为了能使在宽度方向上较长延设的构件成为内侧，进行上述的扭转。
图10和图11所示的是本发明的第1实施形态的第3变形例。在这个第3变形例中，如图10所示，把比带状膨胀石墨(3)宽度窄的加强材料(20)偏于带状膨胀石墨(3)的宽度方向的一方侧，在该带状膨胀石墨(3)的表里相对地重叠以形成基体材料(4)。而且，通过对这样形成的基体材料(4)或者进行扭转或者卷起后进行扭转，如图11所示，可以得到上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在轴向被交互配置而扭转成螺旋状的结构的压盖填料材料(1)。这个压盖填料材料(1)，由于可确保优异的保形性和优异的密封性的同时，卷进在绳状体(40)内部的加强材料(20)的卷进量变得较多，所以可以进一步强力地进行内加强，从而可使压盖填料材料(1)的拉伸强度更加提高。
此外，在图12所示的第4变形例中，在带状膨胀石墨(3)的两面，把比这个带状膨胀石墨(3)宽度窄的薄片状的加强材料(20)，在带状膨胀石墨(3)的表里使交错后重叠对齐，形成了基体材料(4)。通过对这个基体材料(4)或者进行扭转或者卷起后进行扭转，还可以得到与上述第3变形例相同的、强力地进行内加强的压盖填料材料(1)。
还有，在上述的第3变形例及第4变形例中，由于把设置在带状膨胀石墨(3)两面上的各加强材料(20)分别形成在相同宽度上，所以作为基体材料(4)表里成为同一形状，因而，使用了该基体材料(4)的压盖填料材料(1)的制造变得容易。可是，在本发明中，被卷进在绳状体(40)内部的一方的加强材料(20)，例如可以形成与上述的带状膨胀石墨(3)相同宽度。
图13所示的是本发明的第1实施形态的第5变形例，在薄片状的加强材料(20)的两面上，重叠比该薄片状的加强材料(20)宽度窄的带状膨胀石墨(3·3)后形成了基体材料(4)。还有，像这个第5变形例那样，在加强材料(20)的两面设置带状膨胀石墨(3)时，对于形成绳状体(40)时成为内侧的一方的带状膨胀石墨(3)，例如，如图13的假设线所示，可以形成与上述加强材料(20)相同宽度。
(第二实施形态)图14至图16所示的是本发明相关的压盖填料材料的第2实施形态，图14是压盖填料材料的立体图。在这个图14中，压盖填料材料(1)与上述的第1实施形态相同，由在带状的基体材料(4)上从端按长度方向依次扭转后形成的绳状体(40)组成。而且，上述的基体材料(4)具有由上述的极细且长尺寸的多根碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)和带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)被设置在这个带状膨胀石墨(3)的单面上。
上述的加强材料(20)，比上述的带状膨胀石墨(3)宽度较窄地形成，在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上，在宽度方向上隔着间隔设置了多个。即如图16所示，把宽度窄的薄片状加强材料(20)，例如3根，在宽度方向上隔着间隔重叠在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上，这样形成了上述的基体材料(4)。
而且，上述的扭转是把上述的宽度窄的加强材料(20)加在外侧进行。为此，如图14所示，上述的压盖填料材料(1)成为了上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向被交互配置扭转成螺旋状的结构。
其他的结构由于与上述的第1实施形态相同，同样地作用并奏效，所以这里省略其说明。
还有，即使把上述的带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后扭转，也可以形成为具有与上述情况相同的外观和结构的压盖填料材料(1)，从而可以同样地作用并奏效。
上述的压盖填料材料(1)，例如可以按照以下顺序进行制造。
把上述第1实施形态中使用的第3图所示的开纤薄片(2B)，在宽度方向上进行复数分割(例如3分割)，如图15所示，形成3根宽度(W2)＝4.00mm、厚度(T2)＝0.06mm的加强材料(20)。
接着，如图16所示，在宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的单面上，在该带状膨胀石墨(3)的宽度方向上隔着规定的间隔(L)，重叠上述的3根加强材料(20)，由此形成把由碳素纤维(2)组成的3根加强材料(20·20·20)设置在带状膨胀石墨(3)的单面上的基体材料(4)。还有，上述的规定的间隔(L)，虽然被设定为例如与上述加强材料(20)的宽度(W2)相等的值，但是在本发明中，也可以把这个间隔(L)设定为与上述的宽度(W2)不同的值。
上述的基体材料(4)，与上述的第1实施形态相同，还可以使用少量接合剂提高加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的结合力。也就是说，例如，如图17所示，也可以在宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的上面，把环氧树脂系、丙烯树脂系或苯酚树脂系的接合剂(6)设置成点状，把上述的3根加强材料(20·20·20)接合在这个状态的带状膨胀石墨(3)的单面上形成基体材料(4)。还有，上述接合剂(6)的点的间隔，例如宽度方向的间隔(L1)，虽然与上述加强材料(20)的宽度(W2)略相等，并且长度方向的间隔(L2)被设定为比宽度方向的间隔(L1)还大的值，但是不一定限定为这些值。
此外，上述的基体材料(4)与上述的第1实施形态相同，在把膨胀石墨粉末压缩成型为带状膨胀石墨(3)时，也可以把上述的加强材料(20)一体地设置在该带状膨胀石墨(3)的单面上而形成。
在上述的第2实施形态中，虽然在带状膨胀石墨(3)的单面上设置了薄片状加强材料(20)，但是在本发明中，也可以在带状膨胀石墨(3)的两面上设置薄片状加强材料(20)。
例如，在如图18所示的第1变形例中，把3根加强材料(20)，在该带状膨胀石墨(3)的宽度方向上隔着间隔(L)，并且在带状膨胀石墨(3)的表里相对的位置上，分别重叠在带状膨胀石墨(3)的两面上。也就是说，在带状膨胀石墨(3)的两面上，设置6根由碳素纤维(2)组成的加强材料(20...)后形成了基体材料(4)。而且，通过对这个基体材料(4)或者进行扭转或者卷起后进行扭转，如图19所示，可以得到由碳素材料(2)组成的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在轴向被交互配置而扭转成螺旋状的结构的压盖填料材料(1)。这个压盖填料材料(1)，由于可确保优异的保形性和优异的密封性的同时，使卷进在绳状体(40)内部的加强材料(20)的卷进量变得较多，所以可以进一步强力地进行内加强，从而可以使压盖填料材料(1)的拉伸强度更加提高。
另外，在如图20所示的第2变形例中，把3根加强材料(20)，在带状膨胀石墨(3)的宽度方向上隔着间隔(L)，并且在带状膨胀石墨(3)的表里交错的位置上，分别重叠在带状膨胀石墨(3)的两面上。通过对这个基体材料(4)进行扭转或者卷起后进行扭转，还可以得到与上述的第1变形例相同的、强力地进行内加强的压盖填料材料(1)。
还有，在上述的各变形例中，由于把设置在带状膨胀石墨(3)两面上的各加强材料(20)分别形成为相同宽度，所以作为基体材料(4)表里成为同一形状，因而，使用了该基体材料(4)的压盖填料材料(1)的制造变得容易。可是，本发明，在带状膨胀石墨(3)的两面中，被卷进在绳状体(40)内部侧的单面上所设置的加强材料(20)，例如还可以形成与上述的带状膨胀石墨(3)相同宽度，这样可以进一步提高加强材料(20)带来的加强效果。
(第3实施形态)图21和图22所示的是本发明相关的压盖填料材料的第3实施形态，图21是压盖填料材料的立体图。在这个图21中，压盖填料材料(1)与上述的第1实施形态及第2实施形态相同，由在带状的基体材料(4)上从端按长度方向依次扭转，或者以长度方向为中心卷起后扭转形成的绳状体(40)组成。而且，上述的基体材料(4)，例如，如图22所示，具有由上述的极细且长尺寸的多根碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)和与它同宽度的带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)被设置在该带状膨胀石墨(3)的单面上。
上述的扭转，例如，如断面形状为S状那样，以上述的基体材料(4)的宽度方向中间部为中心扭转，或者在该基体材料(4)的宽度方向中间部以长度方向为中心卷起后进行扭转。为此，上述的基体材料(4)的两侧端缘分别被配置在上述的绳状体(40)的外周面上，在一方的侧端缘上，上述的加强材料(20)被配置在外侧的同时，在他方的侧端缘上，上述的带状膨胀石墨(3)配置在外侧上。结果，如图21所示，上述的压盖填料材料(1)成为了上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向被交互配置扭转成螺旋状的结构。
其他的结构由于与上述的第1实施形态以及第2实施形态相同，同样地作用并奏效，所以这里省略其说明。
在上述的第3实施形态中，虽然把上述的加强材料(20)只设置在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上，但是，例如，如图23所示的第1变形例那样，也可以把加强材料(20)设置在带状膨胀石墨(3)的两面。这时，一方(图23中的上侧)的加强材料(20)，其一方的侧端缘比带状膨胀石墨(3)较短地形成，这个侧端缘的带状膨胀石墨(3)被配置在上述的绳状体(40)的表面上。
此外，在图24所示的第3实施形态的第2变形例中，薄片状的加强材料(20)的两面上设置有带状膨胀石墨(3)。这时，一方(图24中的下侧)的带状膨胀石墨(3)，其一方的侧端缘比加强材料(20)较短地形成，这个侧端缘的加强材料(20)被配置在上述的绳状体(40)的表面上。
(第4实施形态)图25至图29所示的是本发明相关的压盖填料材料的第4实施形态，图25是压盖填料材料的立体图。在这个图25中，压盖填料材料(1)与上述的各实施形态相同，由在带状的基体材料(4)上从端按长度方向依次扭转后形成的绳状体(40)组成。而且，上述的基体材料(4)，具有由上述的极细且长尺寸的多根碳素纤维(2)组成的薄片状的加强材料(20)和带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)被设置在该带状膨胀石墨(3)的单面上。
上述的加强材料(20)配置在上述的绳状体(40)的外周面上。如图26所示，该加强材料(20)上形成有多个开口(20A...)。而且，如图27所示，上述的带状膨胀石墨(3)塞进这些开口(20A)中，从这些开口(20A)，在上述的绳状体(40)的外周面上，突出齐平面状或者略微齐平面状。为此，如图25所示，配置在上述的绳状体(40)的外周面上的由碳素纤维(2)组成的加强材料(20)的表面上，随机散布着带状膨胀石墨(3)，因而，上述压盖填料材料(1)的表面成为了上述加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的复合结构。而且，由于根据这个结构，可以利用薄片状的加强材料(20)确保优异的保形性，利用带状膨胀石墨(3)确保优异的密封性，所以上述压盖填料材料(1)可以良好地发挥保形性和密封性的两作用。
还有，上述的多个开口(20A...)，在由极细且长尺寸的多根碳素纤维(2)组成的加强材料(20)的多个部位上，人为地稍微扩押以使相互邻接的碳素纤维(2)和碳素纤维(2)离间，这样可以由所形成的局部多个裂纹构成。
上述的压盖填料材料(1)，例如，可以按照以下顺序制造。
最初，按照以下的顺序形成基体材料(4)。
首先，与上述的第1实施形态相同，形成由碳素纤维组成的薄片状加强材料(20)。而且，在这个加强材料(20)的多个部位上，人为地稍微扩押以使相互邻接的碳素纤维(2)和碳素纤维(2)离间，这样在该加强材料(20)上形成多个局部的裂纹。这个裂纹构成上述的开口(20A...)，并把具有这个多个开口(20A...)的、宽度(W2)＝24.00mm、厚度(T2)＝0.06mm的薄片状的加强材料(20)，如图28所示，配置在模具(7)内。
在配置在上述模具(7)内的薄片状的加强材料(20)之上，重叠膨胀石墨粉末(3A)。其后，如图29所示，通过用压紧模(8)压缩成型，可以形成在宽度(W3)＝24.00mm、厚度(T3)＝0.25mm的带状膨胀石墨(3)的单面上，设置了由碳素纤维(2)组成的加强材料(20)的基体材料(4)。在这个基体材料(4)的上述的开口(20A)上，如图26和图27所示，带状膨胀石墨(3)塞进后在加强材料(20)的表面上突出齐平面状或者略微齐平面状，因而，这个基体材料(4)成为了带状膨胀石墨(3)随机散布在由碳素纤维(2)组成的加强材料(20)表面上的、加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的复合结构。而且，在这样形成的基体材料(4)上，在上述加强材料(20)朝外的状态下，通过扭转形成为绳状体(40)，从而可以制造上述的压盖填料材料(1)。
图30所示的是上述的第4实施形态的第1变形例，这个压盖填料材料(1)，由在加强材料(20)朝外的状态下，把上述的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后形成的绳状体(40)组成。在这个第1变形例中，配置在绳状体(40)的表面上的薄片状的加强材料(20)，带状膨胀石墨(3)也随机地散布在它的表面上，因而上述的压盖填料材料(1)的表面成为了加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的复合结构。
其他的结构由于与上述的第4实施形态相同，并同样地作用，所以这里省略其说明。
还有，这个第1变形例的压盖填料材料(1)，通过把它进一步扭转成螺旋状，可以形成与上述的第4实施形态具有相同外观的压盖填料材料(1)。
图31和图32所示的是上述的第4实施形态的第2变形例。
在这个第2变形例中，把碳素纤维(2)组成的加强材料(20)设置在带状膨胀石墨(3)的两面构成了基体材料(4)。而且，把这个基体材料(4)，与上述的第4实施形态相同，利用在带状的基体材料(4)上从端按长度方向依次扭转后形成的绳状体(40)构成压盖填料材料(1)。
这个压盖填料材料(1)可以利用由表面侧的碳素纤维(2)组成的加强材料(20)确保优异的保形性，同时可以利用带状膨胀石墨(3)确保优异的密封性。并且，由于被卷进在绳状体(40)内部的加强材料(20)变得较多，所以可以强力地内加强压盖填料材料(1)，从而可以使其拉伸强度更加提高。
在上述的各实施形态中，虽然它们都是使用碳素纤维作为纤维材料，但是本发明也可以使用其他脆性纤维及韧性纤维。作为这些脆性纤维，可以举出E玻璃、T玻璃、C玻璃、S玻璃等玻璃纤维，以及硅石纤维、矾土及矾土硅石等陶瓷纤维。这些脆性纤维材料，由于滑动阻力小，所以可以使对方侧构件的旋转性能或者轴向的滑动性能提高，进而可以得到优异的耐热性。
此外，作为上述的韧性纤维，可以举出不锈钢等金属纤维、芳族聚酰胺纤维以及PBO纤维等。这些韧性纤维材料，由于弯曲性好，并且由于容易制造对基体材料扭转、卷起基体材料、或者卷起后进行扭转的压盖填料材料，所以生产率提高，因而可以提供便宜的压盖填料材料，进而可以使压盖填料材料的耐久性提高。
另外，虽然使用开纤薄片作为由上述的纤维材料组成的薄片，但是本发明使用的纤维材料也可以利用其他手段形成薄片状。
下面，关于使用上述的压盖填料材料制造的本发明的压盖填料进行说明。
图33是表示本发明的压盖填料的实施形态的立体图。
也就是说，这个绳状的压盖填料(5)，是准备多根上述的本发明的压盖填料材料(1)后，通过用编织机对这些压盖填料材料(1)进行集束编织进行制造。例如，图33所示的压盖填料(5)，它就是通过把8根压盖填料材料(1)进行8股角编而制造的。
上述的压盖填料(5)，使用多根上述的压盖填料材料(1)进行编织，它被带状膨胀石墨赋予了耐热性、压缩性、复原性等作为填料所要求的封止上理想的特性，由于上述的加强材料(20)具备高的保形性。因此，使用多根这个压盖填料材料(1)编织的上述的压盖填料(5)保形性和密封性优异，可以良好地对流体机器的轴密封部位进行封止。
图34是表示本发明的压盖填料的、其他实施形态的立体图。
在这个实施形态中，通过把多根上述的压盖填料材料(1)集束后进行扭转加工，以替代对压盖填料材料(1)进行编织，从而制造了绳状的压盖填料(5)。例如，图34所示的压盖填料(5)，就是一边把6根的压盖填料材料(1)集束后施行扭转加工，一边进行滚压成型。
这个实施形态的压盖填料(5)由于与对上述的压盖填料材料(1)进行编织的实施形态同样地作用并奏效，所以这里省略其说明。
权利要求
1.一种压盖填料材料，其特征在于，由对带状的基体材料(4)进行扭转，把带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起，或者把带状的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后扭转形成的绳状体(40)组成，上述的基体材料(4)具有由纤维材料(2)组成的加强材料(20)和带状的膨胀石墨(3)，上述的加强材料(20)至少被设置在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上，上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的两者被配置在上述的绳状体(40)的外周面上。
2.如权利要求1所述的压盖填料材料，其中，基体材料(4)，一方的侧端缘被配置在上述的绳状体(40)的外周面，在该侧端缘上，上述的加强材料(20)和上述的带状膨胀石墨(3)中的一方的构件(4a)，在宽度方向比他方的构件(4b)更长地延设，通过把在该宽度方向较长延设的一方的构件(4a)设在内侧，宽度方向较短的他方的构件(4b)设在外侧，然后对上述的基体材料(4)进行扭转，或者把上述的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后进行扭转，使上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)，在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向交互配置成螺旋状。
3.如权利要求1所述的压盖填料材料，其中，上述的加强材料(20)比上述的带状膨胀石墨(3)宽度窄地形成，这个加强材料(20)在宽度方向上隔着间隔在上述的带状膨胀石墨(3)的至少单面上设置多个，通过把上述的宽度窄的加强材料(20)设在外侧，对上述的基体材料(4)进行扭转，或者把上述的基体材料(4)以长度方向为中心卷起后进行扭转，使上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向交互配置成螺旋状。
4.如权利要求1所述的压盖填料材料，其中，通过以上述的基体材料(4)的宽度方向中间部为中心对该基体材料(4)进行扭转，或者在该基体材料(4)的宽度方向中间部以长度方向为中心卷起后进行扭转，使该基体材料(4)的两侧端缘分别配置在上述的绳状体(40)的外周面，在上述的两侧端缘中，在一方的侧端缘，上述的加强材料(20)被配置在外侧的同时，在他方的侧端缘，上述的带状膨胀石墨(3)被配置在外侧，这样，上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)在上述的绳状体(40)的外周面上向轴向被交互配置成螺旋状。
5.如权利要求1所述的压盖填料材料，其中，上述的加强材料(20)被配置在上述的绳状体(40)的外周面，在上述的加强材料(20)上形成了多个开口(20A)，上述的带状膨胀石墨(3)塞进这些开口(20A)的同时，并从这些开口(20A)突出到上述的绳状体(40)的外周面。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的压盖填料材料，其中，把上述的加强材料(20)只设置在上述的带状膨胀石墨(3)的单面上。
7.如权利要求1至5中任何一项所述的压盖填料材料，其中，把上述的加强材料(20)设置在上述的带状膨胀石墨(3)的两面上。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的压盖填料材料，其中，上述的纤维材料(2)被形成薄片状，这个纤维材料薄片，由把复丝线开纤成薄片状的开纤薄片(2B)构成。
9.如权利要求8所述的压盖填料材料，其中，上述的开纤薄片(2B)的厚度被设定为10μm～300μm。
10.如权利要求1至9中任何1项所述的压盖填料材料，其中，上述的纤维材料(2)由从碳素纤维、其他脆性纤维以及韧性纤维中选择的1种或者2种以上组成。
11.如权利要求10所述的压盖填料材料，其中，上述的脆性纤维由从玻璃纤维、硅石纤维以及陶瓷纤维中选择的1种或者2种以上组成。
12.如权利要求10所述的压盖填料材料，其中，上述的韧性纤维由从金属纤维、芳族聚酰胺纤维以及PBO纤维中选择的1种或者2种以上组成。
13.一种压盖填料，其特征在于，使用多根权利要求1至12中任一所述的压盖填料材料(1)进行编织或者进行扭转加工。
全文摘要
把由纤维材料(2)组成的加强材料(20)至少设置在带状的膨胀石墨(3)的单面上，以形成带状的基体材料(4)。对这个基体材料(4)扭转后形成绳状体(40)。这时，把基体材料(4)的一方的侧端缘配置在上述的绳状体(40)的外周面，把在该侧端缘上的上述的带状膨胀石墨(3)，在宽度方向比上述的加强材料(20)更长地延设。而且，上述的基体材料(4)的扭转，是把在上述的宽度方向较长延设的带状膨胀石墨(3)在内侧扭转，把宽度方向较短的上述的加强材料(20)在外侧扭转，这样，在上述的绳状体(40)的外周面上，把上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的两者向轴向交互配置成螺旋状。由于在上述的绳状体(40)的外周面，配置了上述的加强材料(20)和带状膨胀石墨(3)的两者，所以由该绳状体(40)构成的压盖填料材料(1)可以发挥上述加强材料(20)带来的优异的保形性，以及上述带状膨胀石墨(3)带来的优异的密封性的两作用。
文档编号F16J15/22GK1682047SQ0382143
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月9日 优先权日2002年9月11日
发明者上田隆久, 藤原优 申请人:日本皮拉工业株式会社