线的制作方法

线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及线。在通过有机纤维等纤维形成线时，通过找出需要的特性的优劣与极限氧指数的值之间的关系且进行适当的定义，来得到具有压盖填料所需要的特性的线。线是对极限氧指数(LOI)为21～30，优选为22～26的纤维(s)进行加捻而成的。纤维(s)包括扁平率(f)被定义为1.1～2的纤维，扁平率为，在用相互平行的两条直线(x、y)夹持该纤维的纤维剖面的状态下的两条直线(L1、L2)之间的间隔的最大值(a)除以最小值(b)而得到的值。另外，纤维(s)包括剖面形状具有1处以上的深度(h)为0.4μm以上的凹部(1)的纤维。
【专利说明】线

【技术领域】
[0001]本发明涉及用作泵、阀等流体设备的密封部件的压盖填料所优选使用的线。

【背景技术】
[0002]作为在泵、阀等流体设备的轴封部等中使用的压盖填料或其使用的线(编织线)所涉及的现有技术，通常如专利文献I公开的那样公知有使用膨胀石墨的技术。膨胀石墨具有如下的有点:柔软性、耐药品性优良，粘附度高，耐高温；但是存在抗拉强度非常小、脆而易折损的缺点。
[0003]因此，制作了由强度强和耐磨损的纤维形成的线，或将这些线捻制或编织成带状的压盖填料。例如，公知有使用在专利文献2、专利文献3所公开的丙烯酸纤维的技术。作为这些有机纤维除了丙烯酸或丙烯酸类的纤维之外，还考虑使用粘胶、纤维素、麻、棉、聚乙烯醇等各种纤维。
[0004]作为有机纤维的特征，根据材料的不同显现出各种特性，例如，高强度，耐磨损，耐热性低，吸湿性低，耐高温性能以及耐药品性能优良，抗紫外线性弱，阻力强等。因此，要求根据与用途相符的材料选择纤维材料。
[0005]S卩，对形成线的纤维(有机纤维)有如下要求:将压盖填料和泵等流体设备的轴之间滑动时的重要因素的摩擦(摩擦系数)减小到一定程度，或使线具有对与压盖部或轴的适应性起到重要作用的柔软性。
[0006]因此，如专利文献4公开的那样，作为表示要求各种特性的纤维的特性的一个要素，存在极限氧指数(LOI)。极限氧指数是获知塑料或者纤维等材料的燃烧难易程度的评价方法之一，使空气的“氮分子/氧分子”的比变化，求出引起着火的极限氧浓度，即极限氧指数(LOI:Limiting Oxygen Index)。
[0007]专利文献I JP特开昭59-068387号公报
[0008]专利文献2 JP特开平11-217723号公报
[0009]专利文献3 JP特开平09-078375号公报
[0010]专利文献4 JP特开2013-067920号公报


【发明内容】

[0011]因此，本发明的目的在于，在通过有机纤维等纤维形成线时，通过找出需要的特性的优劣与极限氧指数的值之间的关系且进行适当地定义，来得到具有压盖填料所需要的特性的线。
[0012]技术方案I的发明的线，其特征在于，该线通过加抢(twisting)极限氧指数为21?30的纤维而形成
[0013]技术方案2的发明，在技术方案I记载的线中，其特征在于，所述极限氧指数为22 ?26。
[0014]技术方案3的发明，在技术方案I或2记载的线中，其特征在于，所述纤维s包括扁平率f被定义为1.1?2的纤维，所述扁平率f为，在相互平行的两条直线L1、L2夹持该纤维的纤维剖面的状态下的所述两条直线L1、L2之间的间隔的最大值a除以最小值b而得至IJ的值。
[0015]技术方案4的发明，在技术方案3记载的线中，其特征在于，所述扁平率f被定义为 1.4 ?1.6。
[0016]技术方案5的发明，在技术方案I?4中的任一项记载的线中，其特征在于,所述纤维s包括在剖面形状中具有I处以上的凹部I的纤维。
[0017]技术方案6的发明，在技术方案5记载的线中，其特征在于，所述凹部I的深度h为0.4 μ m以上。
[0018]技术方案7的发明，在技术方案I?6中任一项记载的线中,其特征在于,所述纤维s包括丙烯酸类纤维。
[0019]技术方案8的发明，在技术方案7记载的线中，其特征在于，所述丙烯酸类纤维为丙烯腈醋酸乙烯酯共聚物纤维。
[0020]根据技术方案I的发明，由于纤维的极限氧指数为21以上，所以能够减小摩擦系数。因此，在使用该线形成压盖填料时，具有能够减小与轴等滑动部件之间的摩擦的优点。
[0021]另外，由于纤维的极限氧指数为30以下，所以能够得到富有柔软性的线。因此，在使用该线形成压盖填料时，与轴等滑动部件之间的适应性良好，具有泄漏少、密封性优良的优点。
[0022]结果，在通过有机纤维等纤维形成线时，通过找出需要的特性的优劣与该极限氧指数的值之间的关系且适当地进行定义，则能够提供具有压盖填料所需要的特性的线。
[0023]此时，如技术方案2，只要极限氧指数为22?26，则能够提供进一步强化技术方案I的结构的所述作用效果的线。
[0024]根据技术方案3的发明，对扁平率f为f > 1.1的纤维加捻而形成的线以及使用该线的压盖填料，易于保持含浸材料，并且对2的纤维加捻而形成的线以及使用该线的压盖填料，能够使应力缓和变得足够小，能够确保以及维持密封所需要的应力。
[0025]因此，若存在1.1彡f彡2的纤维，则能够得到上述的作用效果即V “易于保持含浸材料”以及z“确保以及维持密封所需要的应力”。另外，若1.1 < f < 2的纤维存在50%以上，则能够突出地得到上述作用效果V、z。
[0026]此时，如技术方案4那样，若1.4彡f彡1.6，则能够强化上述作用效果V、z。
[0027]根据技术方案5的发明，由于存在具有I处以上的凹部的纤维，所以能够在该凹部保持含浸材料。另外，由于使用包括具有I处以上的凹部的纤维的纤维构成线，所以能够提供实质上发挥能够保持含浸材料的优点的线。另外，若具有I处以上的凹部的纤维为50%以上，则更突出地得到上述作用效果即w “能够保持含浸材料的优点”，由此优选。
[0028]此时，如技术方案6，为了易于保持含浸材料，优选凹部的深度为0.4μπι以上。另夕卜，更优选为0.6μπι以上。
[0029]如技术方案7，使用的纤维可以包括丙烯酸类纤维，另外，如技术方案8，优选丙烯酸类纤维为丙烯腈醋酸乙烯酯共聚物纤维。
【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是表示单纤维的剖面形状的剖视图。
[0031]图2是表不纤维的剂面形状和扁平率的图。
[0032]图3是表示泄漏试验装置的结构的概略图。
[0033]图4是表示图3的泄漏试验部分的详细结构图。
[0034]图5是表示应力缓和试验机的示意图。
[0035]图6是表示摩擦试验装置的示意图。
[0036]图7是表示泄漏试验以及摩擦试验的各结果的图表。
[0037]图8是表示图7所示的各试验结果的坐标图。
[0038]图9是表示扁平率与含浸率(rate of impregnat1n)及应力缓和(stressrelaxat1n)之间的关系的图表。
[0039]图10是表不图9所不的各关系的坐标图。

【具体实施方式】
[0040]下面，一边参照附图一边说明本发明的线的实施方式。此外，下面，将极限氧指数简称为“L0I”。
[0041][第一实施方式]
[0042]第一实施方式的线的特征在于，其是将LOI为21?30的纤维加捻而成。即，纤维的LOI的值e满足21彡e彡30的条件。
[0043]作为LOI的值e满足21 < e < 30的条件的纤维列举有丙烯酸纤维、丙烯酸类纤维、粘胶、纤维素、麻、棉、聚乙烯醇。
[0044]丙烯酸纤维包括由含有50重量％以上的丙烯腈聚合物形成的物质。聚合物只要含有50重量％以上丙烯腈即可，可以是丙烯腈和能够与丙烯腈共聚的不饱和单体形成的共聚物。
[0045]作为能够与丙烯腈共聚的不饱和单体，可例举:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯等丙烯酸酯；甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸十二烷酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯等甲基丙烯酸酯；丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、苯乙烯、乙烯基甲苯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏氯乙烯、溴乙烯、偏溴乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯等不饱和单体等。
[0046]另外，作为共聚的单体，可例举:对磺苯基甲代烯丙醚(p-sulfophenylmetallylether)、甲代烯丙横酸(methallyl sulfonic acid)、烯丙横酸(allyl sulfonicacid)、苯乙烯磺酸(styrenesulfonic acid) >2-丙烯酰胺_2_甲基丙磺酸(2-acryIamido-2-methylpropane Sulfonic acid)、以及它们的喊金属盐等。
[0047]另外，在调整所述纤维的LOI值e时，能够使用使所述纤维在温度200°C至400°C的空气环境中暴露I个小时至10个小时的方法。
[0048]接着，说明纤维的扁平率。
[0049]如图1、图2所示，构成第一实施方式的线的纤维(单纤维)s包括扁平率定义为f=1.1?2的纤维，其中扁平率为在相互平行的两条直线L1、L2夹持纤维剖面的状态下的两条直线L1、L2彼此之间的间隔的最大值a除以最小值b而得到的值。
[0050]S卩，在具有图2所示的蚕豆状的剖面形状的纤维s的情况下，相互平行的两条直线L1、L2之间的间隔中的最大值为a，最小值为b。并且，此时的扁平率f= (a/b)。
[0051]只要存在上述的扁平率f满足1.1 < f < 2的纤维，就能够得到上述作用效果V、z，只要1.1 < f < 2的纤维存在50%以上，就能够明显地得到上述作用效果v、z，因此更优选。
[0052]例如，在构成线Y的纤维数为100根的情况下，扁平率f满足1.1彡f彡2的纤维为50根以上。此外，若扁平率f被定义为f = 1.4?1.6，则更好。
[0053]如图2所示，形成线的纤维(单纤维)s包括剖面形状具有I处以上的凹部I (蚕豆状)的纤维。若存在具有I处以上的凹部I的纤维，则能够实质得到上述作用效果W，并且若具有I处以上的凹部的纤维存在50%以上，则能够明显地得到上述作用效果W，因此优选。
[0054]纤维s的剖面形状可以呈葫芦形等，凹部I具有2处以上。如图2所示，为了通过凹部I有效保持含浸材料，优选凹部I的深度h彡0.4 μ m。更优选h彡0.6 μ m。
[0055]虽然省略了图示，但是在没有凹部(凹入)的剖面形状的纤维中，扁平率f满足l.0^f ^ 1.7，剖面形状仅由曲线形成。另外，蚕豆状等具有I处以上凹部的剖面形状的纤维的扁平率f满足1.1彡f彡4，其中大多满足1.2彡f彡1.7。
[0056]纤维(单纤维)s的剖面的直径为17±3μπι，长度为128±20 μ m。另外，纤度为2旦尼尔。对纤维进行纺纱而形成的单纱，通过90回/m的初捻(下撚>9 )，其重量为0.Hg/m。捻制3根单纱而形成的线通过40回/m的复捻(上撚>9 )，其重量为0.43g/m。另外，通过由8根线形成的方形编织(square braid)、由16根线形成的圆形编织(round braid)、由32根线形成的交错编织(interlocking braid)等形成填料编织品(压盖填料)。
[0057]关于含浸，如下进行处理。将利用本发明的线的压盖填料编织品浸溃在氟树脂分散体(dispers1n)中，经过规定时间后提出干燥。在将含浸后重量表示为X，将含浸前重量表示为y时，含浸率τ能够通过τ = [(x-y)/x] X 100(单位:％ )表示,实施品的含浸率为 τ = 45 ?50%。
[0058]在进行上述含浸后，可以同样含浸烃类润滑剂。
[0059][泄漏试验装置及方法和其结果]
[0060]图3表示泄漏试验装置Α。如图所示,将泄漏试验部分2、轴承3、旋转接头4、扭矩检测部5、轴承6、传动带7、原动机(马达)8、泄漏测定部9等配置在试验架22上而构成泄漏试验装覆A。
[0061]如图4所示，泄漏试验部分2具有流体入口 10、具有密封装置B的密封箱11以及流体出口 12等。13是安装在供给流路16上的的泵，通过供给流路16将槽14内的流体(水等)供给至流体入口 10。
[0062]在供给流路16上，安装有用于测定作为密封对象的流体的入口侧的流体温度的第一温度计15。另外，在从流体出口 12延伸至槽14的排出流路17上安装有用于测定出口侧的流体温度的第二温度计18。
[0063]如图3所示，泄漏测定部9具有能够接受且存储从密封装置B泄漏的流体的存储容器9Α和按照存储容器对泄漏出的流体的重量进行测量的重量计9Β。此外，图3、图4中下垂的虚线示意性地表示泄漏流体的下落路径。
[0064]密封装置B在密封箱11的压盖部IlA和旋转轴(轴)19之间的筒状空间部中插入安装有承受构件20、多个压盖填料g、填料按压件21。通常，通过未图示的螺栓将填料按压件21紧固在压盖部IlA的法兰Ila上，向轴心P方向按压多个压盖填料g，来将压盖部IIA和旋转轴19之间密封。
[0065]23是用于检测密封用流体的入口侧的套管温度的第三温度计，24是用于检测密封用流体的出口侧的套管温度的第四温度计。另外，还安装用于检测压盖填料g的温度(填料温度)的第五温度计25。
[0066]作为泄漏试验装置A的泄漏试验方法,将5个内径100mm、外径129mm、高度14.5mm的压盖填料g作为I组(5个环I组)，组装在模拟泵的所述试验装置A的压盖部IlA0对压盖部IlA施加压力为0.5MPa的清水(密封用流体)，以1900rpm的转数使旋转轴19旋转。调节填料按压件21的紧固螺栓，以使通过第五温度计25测定出的压盖填料g附近的压盖部IlA的温度变为40°C。另外，通过泄漏测定部9记录在泄漏量不变化成为恒定且经过大约6个小时后的泄漏量。
[0067][应力缓和试验]
[0068]在压盖填料g的应力缓和的试验中使用图5所示的应力缓和试验机C。该应力缓和试验机C由具有用于安装压盖填料g的填料安装部27的机架26、填料按压部28、按压螺栓29等构成。
[0069]填料按压部28的上部28a与架设于多个按压螺栓29上的按压板30球面接触，按压板30经由环状的按压部28b按压装填在环状的填料安装部27中的单个或多个压盖填料g°
[0070]这样，在环状的填料安装部27中以5环I组组装有内径100mm、外径129mm、高度14.5mm的压盖填料g，操作且拧紧按压螺栓29，然后使向压盖填料g施加的紧固应力(初期紧固应力)P为P = 2N/mm2，来测定24个小时后的残留应力。
[0071]设24小时后的紧固应力为q，则应力缓和率σ由σ = p-q/p表示。
[0072][摩擦试验机]
[0073]简单说明压盖填料g的摩擦试验机D。
[0074]如图6所示，摩擦试验机D构成为，在试验框架31上立设有支撑架32以及臂33，且在32、33之间，以自由旋转的方式支撑有由不锈钢材来哦等金属材来制成的圆柱状的旋转滚筒(旋转轴)34。旋转滚筒34被图外的驱动源驱动而能够向围绕轴心34a的图示的箭头(空白箭头)方向旋转。
[0075]在支撑架32的上部固定方带状等的压盖填料g的一端，其另一端围绕且通过旋转滚筒34的下侧然后提升。在被提升的压盖填料g的另一端连接有带35，该带35卷绕在以自由旋转的方式支撑在臂33的上端部的滑轮36上，在下垂的带的另一端35a安装有配重37。即，压盖填料g在被某种程度的力按压在旋转滚筒34的表面34a的状态下与旋转滚筒34相对摩擦。
[0076][实施例]
[0077]使用的纤维s为丙烯酸类纤维或丙烯酸纤维，其纤维直径为18 (14?20) μ m。按照JIS(日本工业标准)K 7201-2的“基于塑料-氧指数的燃烧性的试验方法-第二部:室温下的试验”测定使用的纤维的LOI。
[0078]首先，加捻多个上述纤维制作线Y。接着，使用编织机(省略图示)，通过利用8根线(编织丝)Y的8股方形编织(8打6角編?)，或者利用16根线Y的16股圆形编织(16打6丸編办)，制作带状的压盖填料g，但是可以利用捻制带制作压盖填料。
[0079]然后，利用2点式辊(2点π — > )或者4点式辊(4点口一 > )，使该带状填料制成一边的长度为14.5mm的剖面为正方形的方带状的压盖填料g，然后将压盖填料g切割为规定的长度。
[0080]利用通过上述方式制作的压盖填料g，进行泄漏试验和摩擦试验，如图7、图8所示，求出泄漏量及扭矩与LOI值e之间的关系。
[0081]在摩擦试验中，检测配重37为1kg、旋转滚筒34以3000rpm的转数进行旋转时的旋转滚筒34的旋转力值即扭矩(扭矩值)。其结果示出在图7的表和图8的坐标图中。
[0082]根据图7、图8，关于扭矩，在LOI值e〈22时，e越大扭矩值越小。另夕卜，在e = 22附近，扭矩值的变化量变小，在e ^ 22时，扭矩值大致为恒定的值。
[0083]根据该结果可知，在LOI值e > 22时摩擦变小，从而得到对泵动力造成的负担变小的压盖填料g。随着LOI值e变大，纤维的炭化度增加，与旋转滚筒34之间的摩擦系数减小。
[0084]根据图7、图8可知，关于泄漏量，在LOI值e〈27时，几乎不变，在e = 27附近，稍微增加。另外，在27 ( e<30时，有增加倾向，在e ^ 30时，泄漏量大幅度增加。
[0085]由此，希望LOI值e在21彡e彡30的范围，更希望22彡e彡26。
[0086]对于加捻e〈21的纤维而形成的线，发现在利用这样的线制作的压盖填料与轴(泵的轴)之间，摩擦(摩擦系数)将超过允许范围而变大。
[0087]另外，判断加捻e>30的纤维而形成的线缺乏柔软性。若缺乏柔软性则弹性模量变高，在构成填料时，难于发生塑性变形。
[0088]S卩，若缺乏柔软性，则变得难于保持方带状的压盖填料(方带填料)的剖面形状，而带圆角。另外，由于与泵的轴之间的适应性变差，所以泄漏量(每单位时间的泄漏量)变多。
[0089]由此，对于L0I，在加捻LOI的值e彡21的纤维而形成线中，摩擦(摩擦系数)变得足够小，由该线构成的压盖填料与轴之间具有良好的滑动性。
[0090]另外，在e ^ 22时，能够提供使压盖填料具有更好的滑动性的线。
[0091]若e彡30，则能够形成使压盖填料具有需要的柔软性的线。即，在构成方带状的压盖填料的情况下，能够保持剖面形状，而不带圆角。
[0092]另外，与泵的轴之间的适应性变好，能够得到泄漏量少的良好的密封性。
[0093]另外，在e < 26时，压盖填料具有适度的柔软性，与泵的压盖部或旋转轴等密封对象的适应性变得更好，泄漏量变得更少。
[0094]图9和图10示出了上述的含浸率τ及应力缓和率σ分别与纤维的扁平率f之间的关系。
[0095]在扁平率f为f〈l.1的情况下，用于赋予润滑性以及密封性(密封材料)的含浸材料难于附着。
[0096]在扁平率f为f>2的情况下，具有过度的柔软性。即，应力在曲率小的部分集中，易于塑性变形，由此，成为压盖填料时的应力缓和变大。
[0097]S卩，将压盖填料安装在泵的压盖部且通过填料按压件紧固时对压盖填料施加的应力，由于压盖填料的塑性变形而变得过于小。因此，压盖填料使用时的应力易于缓和，不能够确保以及维持密封所需要的应力，由此引起大量泄漏。
[0098]在不具有凹部I (参照图2)的剖面形状的情况下，难于附着用于赋予润滑性以及密封性(密封材料)的含浸材料。
[0099]关于扁平率f，使用加捻f彡1.1的纤维而形成线的压盖填料易于保持含浸材料，在f > 1.2时更易于保持含浸材料。其中，使用加捻f ( 2的纤维而形成的线的压盖填料的应力缓和足够小，能够确保以及维持密封所需的应力。另外，在纤维剖面具有凹部时，易于在该凹部I中保持含浸材料，从而优选。
【权利要求】
1.一种线，其特征在于，该线通过加捻极限氧指数为21?30的纤维而形成。
2.根据权利要求1所述的线，其特征在于，所述极限氧指数为22?26。
3.根据权利要求1所述的线，其特征在于，所述纤维包括扁平率被定义为1.1?2的纤维，所述扁平率为，在相互平行的两条直线夹持该纤维的纤维剖面的状态下的所述两条直线之间的间隔的最大值除以最小值而得到的值。
4.根据权利要求3所述的线，其特征在于，所述扁平率被定义为1.4?1.6。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的线，其特征在于，所述纤维包括在剖面形状中具有I处以上的凹部的纤维。
6.根据权利要求5所述的线，其特征在于，所述凹部的深度为0.4μ m以上。
7.根据权利要求1至4、6中任一项所述的线，其特征在于，所述纤维包括丙烯酸类纤维。
8.根据权利要求5所述的线，其特征在于，所述纤维包括丙烯酸类纤维。
9.根据权利要求7所述的线，其特征在于，所述丙烯酸类纤维为丙烯腈醋酸乙烯酯共聚物纤维。
10.根据权利要求8所述的线，其特征在于，所述丙烯酸类纤维为丙烯腈醋酸乙烯酯共聚物纤维。
【文档编号】D02G3/02GK104420038SQ201410415146
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2013年8月21日
【发明者】林洋树, 川崎贵士, 片冈幸一 申请人:日本皮拉工业株式会社