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JP4195673B2 - Sealing device - Google Patents

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JP4195673B2
JP4195673B2 JP2004095835A JP2004095835A JP4195673B2 JP 4195673 B2 JP4195673 B2 JP 4195673B2 JP 2004095835 A JP2004095835 A JP 2004095835A JP 2004095835 A JP2004095835 A JP 2004095835A JP 4195673 B2 JP4195673 B2 JP 4195673B2
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ring
nitrile rubber
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hydrogenated nitrile
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太賀彰 大場
朗一 長野
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Arai Seisakusho Co Ltd
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Arai Seisakusho Co Ltd
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Description

本発明は、二酸化炭素又は二酸化炭素を含む流体を密封対象とする密封装置に関し、特に、二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍空調システムにおける冷媒の漏れを防止する密封装置に関する。 The present invention relates to a sealed equipment to a fluid containing carbon dioxide or carbon dioxide and sealed, in particular, relates to carbon dioxide dense FuSo location you prevent the leakage of refrigerant in refrigeration and air conditioning system using as the refrigerant.

従来、カーエアコンなどの冷凍空調機においては、オゾン層破壊といった環境問題の観点から主としてフロン系冷媒HFC−134aが冷媒として用いられている。ところが、近年、HFC−134a に対しても地球温暖化への影響が指摘され、使用が制限される方向にある。これに代わるものとして、地球温暖化係数が小さく、かつ自然冷媒でもある二酸化炭素冷媒が代替候補となっている。   Conventionally, in refrigeration air conditioners such as car air conditioners, a fluorocarbon refrigerant HFC-134a is mainly used as a refrigerant from the viewpoint of environmental problems such as ozone layer destruction. However, in recent years, HFC-134a has been pointed out to have an impact on global warming and its use is restricted. As an alternative, carbon dioxide refrigerant, which has a low global warming potential and is also a natural refrigerant, is an alternative candidate.

二酸化炭素冷媒を使用した冷凍空調システムでは、従来のフロンガス系冷媒と比較し、圧力約4〜11MPa、温度120℃以上の高温高圧条件下での使用となる。また、二酸化炭素冷媒が、密封装置に使用されるシール材に対し与える影響もフロン系冷媒とは異なっている。   In a refrigeration and air conditioning system using a carbon dioxide refrigerant, it is used under high-temperature and high-pressure conditions of a pressure of about 4 to 11 MPa and a temperature of 120 ° C. or higher as compared with a conventional chlorofluorocarbon refrigerant. Moreover, the influence which a carbon dioxide refrigerant has on the sealing material used for the sealing device is also different from the fluorocarbon refrigerant.

このことから、二酸化炭素冷媒用の密封装置に適用できるシール材につき種々の検討が行われている。例えば、特許文献1には、有機過酸化物で架橋された水素化ニトリルゴムを主体とするシール材が記載されている。しかし、水素化ニトリルゴムを主体としたシール材では、密封装置からの二酸化炭素の漏れ量を低減するにはなお不十分であることが判明した。また、特許文献2には、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするフッ素系樹脂シール材が記載されている。しかし、ポリテトラフルオロエチレンを使用した場合でも、二酸化炭素の透過係数が大きいという樹脂特性により十分な漏れ防止効果を得るには至っていない。
特開2002−146342号公報 特開2001−108108号公報
For this reason, various studies have been conducted on sealing materials that can be applied to a carbon dioxide refrigerant sealing device. For example, Patent Document 1 describes a sealing material mainly composed of hydrogenated nitrile rubber crosslinked with an organic peroxide. However, it has been found that a sealing material mainly composed of hydrogenated nitrile rubber is still insufficient to reduce the amount of carbon dioxide leaked from the sealing device. Patent Document 2 describes a fluororesin sealing material mainly composed of polytetrafluoroethylene. However, even when polytetrafluoroethylene is used, a sufficient leakage prevention effect has not been obtained due to the resin characteristic of a large carbon dioxide permeability coefficient.
JP 2002-146342 A JP 2001-108108 A

従って、本発明の目的は、二酸化炭素又は二酸化炭素を含む流体を密封対象とする密封装置に使用可能なように、要求される高温高圧環境下での使用に十分耐え、かつ密封装置からの二酸化炭素の漏れ量を低く抑えることのできるシール材が用いられた密封装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to sufficiently withstand use in a required high-temperature and high-pressure environment so that carbon dioxide or a fluid containing carbon dioxide can be used in a sealing device, and carbon dioxide from the sealing device. An object of the present invention is to provide a sealing device using a sealing material capable of suppressing the amount of carbon leakage.

上記課題を解決するために、本発明者らは、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂を主成分とするシール材を密封装置に使用すると、10MPa、120℃以上の高温高圧条件下での使用に耐え、かつ、従来の水素化ニトリルゴムやポリテトラフルオロエチレンを用いた場合よりも二酸化炭素の透過量を低減できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。   In order to solve the above problems, the present inventors use a sealing material mainly composed of a fluororesin composed of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer in a sealing device. It has been found that it can withstand use under high temperature and high pressure conditions and can reduce the amount of carbon dioxide permeation compared to the case of using conventional hydrogenated nitrile rubber or polytetrafluoroethylene, and has completed the present invention. It is.

すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)二酸化炭素又は二酸化炭素を含む流体を密封対象とし、温度が120℃以上となる高温条件下で使用される密封装置であって、
Oリングと、バイアスカット部を有するバックアップリングとを備え、
前記バックアップリングは、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂を主成分として含むシール材によって成型され、前記高温条件により前記バイアスカット部が融着されることを特徴とする密封装置
That is, the present invention is as follows.
(1) A sealing device that uses carbon dioxide or a fluid containing carbon dioxide as a sealing target and is used under a high-temperature condition in which the temperature is 120 ° C. or higher.
An O-ring and a backup ring having a bias cut portion;
The backup ring is molded by a sealing material containing as a main component a fluororesin composed of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer, and the bias cut portion is fused by the high temperature condition. Sealing device .

本発明による二酸化炭素又は二酸化炭素を含む流体を密封対象とする密封装置では、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂を主成分として配合したシール材をバックアップリングに用いたことによって、高温高圧条件(10MPa 、120℃以上)下でも使用可能で、かつ、二酸化炭素の透過性が抑制されて密封性能が向上した。また、上記のようなシール材をバックアップリングに用いたことにより、前記高温条件によりバイアスカット部が融着されるので、さらに優れた密封性能を得ることができた。 Sealed equipment to a fluid containing carbon dioxide or carbon dioxide according to the invention and sealed, the backup ring and a sealing material blended with a fluorine-based resin comprising a homopolymer or copolymer of chlorotrifluoroethylene as a main component As a result, it can be used under high-temperature and high-pressure conditions (10 MPa, 120 ° C. or higher), and the permeability of carbon dioxide is suppressed to improve the sealing performance. Further, by using a sealant as described above in bar click up ring, the bias cut portion is fused by the high temperature conditions, it was possible to obtain a better sealing performance.

ゴム組成物においては、そのガラス転移点が室温以下にあることとゴム弾性を有することから、分子運動性が大きい傾向にあり、気体の耐透過性については樹脂系素材に比べ不利である。一方、ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、その耐熱性、耐液体性などが優れることから厳しい環境下にて広く使用されている。しかし、ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、二酸化炭素の透過係数が大きく、特に、高圧環境の使用条件に適するように樹脂に充填剤を含有させ硬さを上げるとこの傾向がより顕著となる。これは、樹脂マトリックスと含有する充填剤との間に生じる空隙によるものである。これに対し、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂は、樹脂硬さがポリテトラフルオロエチレン樹脂よりも高く、二酸化炭素の透過性も低い樹脂である。また、フッ素系樹脂であることから、高温高圧になる二酸化炭素冷媒の冷凍空調システムに対しても十分使用に耐えることができる。   Rubber compositions tend to have high molecular mobility due to their glass transition point below room temperature and rubber elasticity, and are disadvantageous in terms of gas permeation resistance compared to resin-based materials. On the other hand, polytetrafluoroethylene resins are widely used in harsh environments because of their excellent heat resistance and liquid resistance. However, polytetrafluoroethylene resin has a large carbon dioxide permeability coefficient, and this tendency becomes more prominent when the resin is filled with a filler so as to be suitable for use conditions in a high-pressure environment and the hardness is increased. This is due to voids generated between the resin matrix and the filler contained. On the other hand, a fluororesin composed of a homopolymer or copolymer of chlorotrifluoroethylene is a resin having a resin hardness higher than that of polytetrafluoroethylene resin and a low carbon dioxide permeability. In addition, since it is a fluorine-based resin, it can sufficiently withstand the refrigeration and air-conditioning system of a carbon dioxide refrigerant that becomes high temperature and pressure.

本発明に用いられるクロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂は、クロロトリフルオロエチレンを単量体とする重合体又は共重合体であり、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体などが挙げられる。
クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体の場合には、クロロトリフルオロエチレンのモル比が20%以上であるのが好ましい。
The fluororesin comprising a homopolymer or copolymer of chlorotrifluoroethylene used in the present invention is a polymer or copolymer having chlorotrifluoroethylene as a monomer, such as polychlorotrifluoroethylene, chloro Examples thereof include trifluoroethylene-ethylene copolymer.
In the case of a chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, the molar ratio of chlorotrifluoroethylene is preferably 20% or more.

上記のシール材によって作られる密封装置は、二酸化炭素又は二酸化炭素を含んだ流体を密封対象としたものであり、例えば、二酸化炭素を冷媒としたカーエアコン等の冷凍空調機や冷凍冷蔵庫等において用いられるガスケット、パッキン、Oリング、オイルシール、メカニカルシールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
上記のシール材はガスケット又はパッキン用のバックアップリングに用いることもでき、密封性能を高められる。また、バックアップリングにバイアスカットが設けられていても、高温高圧の使用条件下にてカット(スリット)部が融着するので優れた密封機能を発揮する。
The sealing device made of the above sealing material is intended to seal carbon dioxide or a fluid containing carbon dioxide, and is used in, for example, a refrigerating air conditioner such as a car air conditioner using carbon dioxide as a refrigerant, a refrigerating refrigerator, or the like. Gaskets, packings, O-rings, oil seals, mechanical seals, and the like that can be used, but are not limited thereto.
Additional sealant can be used to backup ring for gaskets or packings, enhanced sealing performance. Even if the backup ring is provided with a bias cut, the cut (slit) portion is fused under high temperature and high pressure use conditions, so that an excellent sealing function is exhibited.

その他、本発明の目的を損なわない範囲で、着色剤、充填剤等の添加剤を適宜配合して用いることができる。   In addition, additives such as a colorant and a filler can be appropriately blended and used without departing from the object of the present invention.

以下、本発明を実施例1〜3及び比較例1〜4を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。   Hereinafter, this invention is demonstrated using Examples 1-3 and Comparative Examples 1-4. In addition, this invention is not restrict | limited to these Examples.

実施例1:
実施例1は、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂を主成分として含むシール材を用いた実施例である。
本実施例では、フッ素系樹脂シール材として、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(ダイキン工業製、商品名:ネオフロンPCTFE)を使用し、内径40.0mm、外径43.2mm、高さ2.0mmのシールリングを成型した。シールリングの作製は、ネオフロンPTCFEのペレットを、一般に公知の圧縮成型法により溶融加圧してビュレットの成型を行い、その後規定寸法に切削して行った。本シールリングを試料として、下記の二酸化炭素透過量測定法により透過量(漏れ量)を求めた。測定結果を表1及び図1に示す。取付け例を図2に示す。
Example 1:
Example 1 is an example using a sealing material containing as a main component a fluororesin composed of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer.
In this example, polychlorotrifluoroethylene resin (product name: NEOFLON PCTFE) is used as the fluorine-based resin sealing material, and the inner diameter is 40.0 mm, the outer diameter is 43.2 mm, and the height is 2.0 mm. A seal ring was molded. The seal ring was produced by melting and pressurizing neoplastics PTCFE pellets by a generally known compression molding method to form a burette and then cutting to a specified size. Using this seal ring as a sample, the permeation amount (leakage amount) was determined by the following carbon dioxide permeation measurement method. The measurement results are shown in Table 1 and FIG. An example of attachment is shown in FIG.

実施例2:
実施例2は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングとクロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂製のバックアップリングとを併用した実施例である。
本実施例における水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、主原料の水素化ニトリルゴム(Zetpol 0020、日本ゼオン株式会社製、結合アクリロニトリル量49重量%)100重量部に対して、架橋剤の有機過酸化物として1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン4重量部、充填剤としてHAFカーボンブラック15重量部、FEFカーボンブラック65重量部、可塑剤としてトリメリット酸トリメリテート10重量部、架橋助剤としてN,N’−m−フェニレンジマレイミド5重量部、老化防止剤としてアルキル化ジフェニルアミン1.5重量部、金属酸化物として酸化亜鉛3 重量部、滑剤としてステアリン酸1重量部、ポリエチレンワックス0.3重量部、合計で204.8重量部を用い、公知の混合法で混練してゴム組成物とし、180℃、6分の成型条件で加圧成型し、その後オーブンにて150℃、4時間のポストキュアーを行って作製した。形状は、線径φ2mm、内径40.0mmとした。
また、本実施例のバックアップリングは、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)製であり、実施例1と同様の方法により作製した。形状も実施例1と同様に内径40.0mm、外径43.2mm、高さ2.0mmとした。取付け例を図3に示す。
Example 2:
Example 2 is an example in which a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring and a fluororesin back-up ring made of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer are used in combination.
The hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring in this example is composed of 100 parts by weight of the hydrogenating nitrile rubber (Zetpol 0020, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., 49% by weight of bound acrylonitrile) as a main component. 4 parts by weight of 1,3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene as the organic peroxide, 15 parts by weight of HAF carbon black and 65 parts by weight of FEF carbon black as the filler, and 10 parts by weight of trimellitic acid trimellitate as the plasticizer 5 parts by weight of N, N′-m-phenylene dimaleimide as a crosslinking aid, 1.5 parts by weight of alkylated diphenylamine as an anti-aging agent, 3 parts by weight of zinc oxide as a metal oxide, 1 part by weight of stearic acid as a lubricant, Using 0.3 parts by weight of polyethylene wax, a total of 204.8 parts by weight, known mixing The rubber composition was kneaded by the above method, pressure-molded under molding conditions of 180 ° C. for 6 minutes, and then post-cured at 150 ° C. for 4 hours in an oven. The shape was a wire diameter of 2 mm and an inner diameter of 40.0 mm.
The backup ring of this example was made of polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and was produced by the same method as in Example 1. Similarly to Example 1, the shape was 40.0 mm inside diameter, 43.2 mm outside diameter, and 2.0 mm height. An example of attachment is shown in FIG.

実施例3:
実施例3は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングとクロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂製のバックアップリングとを併用し、かつ、バックアップリングにリングの装着性を考慮したバイアスカット(スリット)を施した実施例である。バイアスカットの形状の概略例を図5に示す。
本実施例における水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、実施例2と同様の方法により作製した。また、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)製バックアップリング(内径40.0mm、外径43.2mm、高さ2.0mm)は、バイアスカット部を設けた以外は実施例2のバックアップリングと同じである。取付け例を図3に示す。
Example 3:
In Example 3, a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring and a fluororesin backup ring made of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer were used in combination, and the ring was attached to the backup ring. It is the Example which gave the bias cut (slit) which considered the property. A schematic example of the shape of the bias cut is shown in FIG.
A hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring in this example was produced in the same manner as in Example 2. The backup ring made of polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) (inner diameter 40.0 mm, outer diameter 43.2 mm, height 2.0 mm) is the same as the backup ring of Example 2 except that a bias cut portion is provided. is there. An example of attachment is shown in FIG.

比較例1:
比較例1は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製のOリングを使用した例である。この水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、実施例2と同様の方法により作製した。本比較例では、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングのみを使用している。取付け例を図4に示す。
Comparative Example 1:
Comparative Example 1 is an example using an O-ring made of hydrogenated nitrile rubber (HNBR). This hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring was produced in the same manner as in Example 2. In this comparative example, only hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-rings are used. An example of attachment is shown in FIG.

比較例2:
比較例2は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製バックアップリングとを併用した例である。この水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、実施例2と同様の方法により作製した。また、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製バックアップリングは、ダイキン工業製ポリフロンM12(商品名)を用い、公知の方法で圧縮成型および焼成したビュレットから切削により作製した。形状は、内径40.0mm、外径43.2mm、高さ2.0mmである。取付け例を図3に示す。
Comparative Example 2:
Comparative Example 2 is an example in which a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring and a polytetrafluoroethylene (PTFE) backup ring are used in combination. This hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring was produced in the same manner as in Example 2. Moreover, the polytetrafluoroethylene (PTFE) backup ring was produced by cutting from a burette compression-molded and fired by a known method using a polyflon M12 (trade name) manufactured by Daikin Industries. The shape is an inner diameter of 40.0 mm, an outer diameter of 43.2 mm, and a height of 2.0 mm. An example of attachment is shown in FIG.

比較例3:
比較例3は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングとポリアミド(PA)製バックアップリングとを併用した例である。この水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、実施例2と同様の方法により作製した。また、ポリアミド(PA)製バックアップリングは、日本ポリペンコ株式会社製ポリペンコ66N(商品名)を用い切削加工により作製した。形状は、内径40.0mm、外径43.2mm、高さ2.0mmである。取付け例を図3に示す。
Comparative Example 3:
Comparative Example 3 is an example in which a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring and a polyamide (PA) backup ring are used in combination. This hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring was produced in the same manner as in Example 2. Moreover, the polyamide (PA) backup ring was produced by cutting using a polypenco 66N (trade name) manufactured by Nippon Polypenco. The shape is an inner diameter of 40.0 mm, an outer diameter of 43.2 mm, and a height of 2.0 mm. An example of attachment is shown in FIG.

比較例4:
比較例4は、水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製バックアップリングとを併用し、かつ、バックアップリング中にバイアスカットを含む例である。この水素化ニトリルゴム(HNBR)製Oリングは、実施例2と同様の方法により作製した。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製バックアップリングは、バイアスカット部を含む以外は比較例2のバックアップリングと同じである。取付け例を図3に示す。
Comparative Example 4:
Comparative Example 4 is an example in which a hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring and a polytetrafluoroethylene (PTFE) backup ring are used in combination, and the backup ring includes a bias cut. This hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-ring was produced in the same manner as in Example 2. The backup ring made of polytetrafluoroethylene (PTFE) is the same as the backup ring of Comparative Example 2 except that it includes a bias cut portion. An example of attachment is shown in FIG.

なお、本発明における二酸化炭素の透過量(漏れ量)および二酸化炭素の透過係数に対する評価試験は、次のようにして行った。
[二酸化炭素透過量測定]
容量300mlの本体と蓋体とからなる密封試験容器を使用し、上記各試料( Oリングおよびバックアップリング) を密封装置として本体と蓋体とを螺締め密封するとともに150℃において内部圧力が8MPaとなるように二酸化炭素を充填し、試験容器全体を温度150℃の恒温槽中に放置した。そして、各試験容器について400時間経過後に試験開始時の総重量との差を測定することにより、その減量分を各試料から透過した二酸化炭素の透過量として求めた。
[二酸化炭素気体透過係数]
試験片として90mm×90mm×厚み0.2mmの樹脂シートまたは90mm×90mm×厚み2mmのゴムシートを使用し、東洋精機株式会社製のガス透過試験機を用いて、JIS K 7126『プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験方法』 A法の試験方法により温度24℃、圧力0.1MPaにて測定した。
In addition, the evaluation test with respect to the permeation amount (leakage amount) of carbon dioxide and the permeation coefficient of carbon dioxide in the present invention was performed as follows.
[Measurement of carbon dioxide permeation]
Using a sealed test container consisting of a main body and a lid body with a capacity of 300 ml, the main body and the lid body are screwed and sealed with each sample (O-ring and backup ring) as a sealing device, and the internal pressure is 8 MPa at 150 ° C. Carbon dioxide was filled so that the entire test container was left in a thermostatic bath at a temperature of 150 ° C. Then, by measuring the difference from the total weight at the start of the test after 400 hours had elapsed for each test container, the reduced amount was determined as the amount of carbon dioxide permeated from each sample.
[CO2 gas permeability coefficient]
Using a resin sheet of 90 mm × 90 mm × thickness 0.2 mm or a rubber sheet of 90 mm × 90 mm × thickness 2 mm as a test piece, using a gas permeation tester manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., JIS K 7126 “Plastic Film and Sheet” Gas Permeability Test Method] Measurement was performed at a temperature of 24 ° C. and a pressure of 0.1 MPa by the test method of Method A.

実施例1〜3及び比較例1〜4についての二酸化炭素透過量の測定結果を表1及び図1に示す。   The measurement results of carbon dioxide permeation amounts for Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 and FIG.

Figure 0004195673
Figure 0004195673

シート材としてポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)及び水素化ニトリルゴム(HNBR)を用いた場合について、二酸化炭素透過係数とロックウェル硬さの測定結果を表2に示す。   Measurement results of carbon dioxide permeability coefficient and Rockwell hardness when polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide (PA) and hydrogenated nitrile rubber (HNBR) are used as the sheet material Is shown in Table 2.

Figure 0004195673
Figure 0004195673

以上の測定結果より、以下のことが確認できた。
(1)実施例1から分かるように、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂をシール材として使用した固定用密封装置では、比較例1に示す水素化ニトリルゴムを使用した場合と比較し、二酸化炭素の透過量を大幅に低減できることが判明した。これは、水素化ニトリルゴムに比べ、PCTFE樹脂の二酸化炭素透過係数が小さいためである。
From the above measurement results, the following could be confirmed.
(1) As can be seen from Example 1, in a sealing device for fixing using a fluororesin made of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer as a sealing material, the hydrogenated nitrile rubber shown in Comparative Example 1 is used. It was found that the amount of carbon dioxide permeated can be greatly reduced compared to the case of using it. This is because the carbon dioxide permeability coefficient of PCTFE resin is smaller than that of hydrogenated nitrile rubber.

(2)実施例2から分かるように、固定用密封装置として水素化ニトリルゴム製Oリングを用い、そのバックアップリングとしてクロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂をシール材として適用した場合は、比較例1に示す水素化ニトリルゴム製Oリングのみを使用した場合と比較し、二酸化炭素の透過量を大幅に低減できることが判明した。また、比較例2に示す、バックアップリングとしてポリテトラフルオロエチレンを使用した場合と比較しても、やはり大幅な二酸化炭素の透過量低減が可能なことが判明した。 (2) As can be seen from Example 2, a hydrogenated nitrile rubber O-ring is used as a sealing device for fixing, and a fluorine-based resin made of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer is used as the backup ring as a sealing material. As compared with the case where only the hydrogenated nitrile rubber O-ring shown in Comparative Example 1 is used, it was found that the amount of carbon dioxide permeated can be greatly reduced. In addition, it was found that the carbon dioxide permeation amount can be significantly reduced compared with the case of using polytetrafluoroethylene as the backup ring shown in Comparative Example 2.

(3)比較例3においては、固定用密封装置として水素化ニトリルゴム製Oリングを用い、二酸化炭素の透過係数の小さいポリアミドをシール材として適用した例であるが、実施例2と比較し二酸化炭素の透過量低減効果が見られない。これは、ポリアミド樹脂の硬さが、ロックウエル硬さでR120と硬いためシール溝に対する変形が十分でなく隙間を十分シールできなかったためである。これに対し、実施例2で使用したPCTFE樹脂は、R80と硬さがポリアミド樹脂に比べ低いため変形し易く、シール溝に対する充填性が良く、その素材の二酸化炭素に対する低透過性と相まって効果を発現したものである。
なお、比較例2において使用したポリテトラフルオロエチレンでは、そのロックウエル硬さは、R20と低いが、素材としての二酸化炭素透過係数が水素化ニトリルゴムおよびPCTFE樹脂より劣ることから効果が得られないものと考える。
(3) In Comparative Example 3, a hydrogenated nitrile rubber O-ring is used as a fixing sealing device, and polyamide having a small carbon dioxide permeability coefficient is applied as a sealing material. The effect of reducing carbon permeation is not seen. This is because the hardness of the polyamide resin is as hard as R120 in terms of Rockwell hardness, and the deformation to the seal groove is not sufficient and the gap cannot be sufficiently sealed. On the other hand, the PCTFE resin used in Example 2 is easy to be deformed because its hardness is lower than that of polyamide resin and R80, has good filling properties for the seal groove, and is effective in combination with the low permeability to carbon dioxide of the material. It is expressed.
The polytetrafluoroethylene used in Comparative Example 2 has a Rockwell hardness as low as R20, but the carbon dioxide permeability coefficient as a raw material is inferior to that of hydrogenated nitrile rubber and PCTFE resin, so that the effect cannot be obtained. I think.

(4)実施例3に示すように、固定用密封装置として、水素化ニトリルゴム製Oリングおよびクロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂をシール材としたバックアップリングで、かつバイアスカットを入れた場合においてさえ、比較例1および比較例2と比較して、二酸化炭素の透過量を大幅に低減できることが判明した。このことは、比較例4のバイアスカット入りのポリテトラフルオロエチレン製バックアップリングを適用した例と比較してもその効果の程は顕著である。PCTFE樹脂では、その融点が220℃であり、ポリテトラフルオロエチレンの融点327℃よりも低いことから、使用環境である高温高圧条件が作用しバイアスカット部分の融着が生じるためである。このため、バイアスカットされたリングが一体の切れ目のないシールリングとして作用し、その二酸化炭素に対する低透過性と相まって効果を発現したものである。一方、比較例4におけるポリテトラフルオロエチレンでは、この様な融着現象は見られない。 (4) As shown in Example 3, as a sealing device for fixing, a backup ring using a hydrogenated nitrile rubber O-ring and a fluororesin made of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer as a sealing material. And even when a bias cut was made, it was found that the amount of carbon dioxide permeated can be greatly reduced as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2. This effect is remarkable even when compared with the example of applying the polytetrafluoroethylene back-up ring with bias cut of Comparative Example 4. This is because the PCTFE resin has a melting point of 220 ° C. and lower than the melting point of polytetrafluoroethylene, which is 327 ° C., so that high temperature and high pressure conditions, which are the use environment, act to cause fusion of the bias cut portion. For this reason, the bias-cut ring acts as an integral unbroken seal ring, and exhibits an effect coupled with its low permeability to carbon dioxide. On the other hand, in the polytetrafluoroethylene in Comparative Example 4, such a fusion phenomenon is not observed.

実施例1〜3及び比較例1〜4について二酸化炭素漏れ量の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the amount of carbon dioxide leaks about Examples 1-3 and comparative examples 1-4. 実施例1及び比較例1のシール部材が装着された溝部の断面図である。It is sectional drawing of the groove part by which the sealing member of Example 1 and Comparative Example 1 was mounted | worn. 実施例2、3及び比較例2〜4のOリングとバックアップリングとが装着された溝部の断面図である。It is sectional drawing of the groove part by which the O-ring and backup ring of Example 2, 3 and Comparative Examples 2-4 were mounted | worn. 比較例1のOリングのみが装着された溝部の断面図である。It is sectional drawing of the groove part by which only the O-ring of the comparative example 1 was mounted | worn. バックアップリングに設けられたバイアスカットの概略部分図である。It is a schematic partial view of the bias cut provided in the backup ring.

符号の説明Explanation of symbols

1 シール部材
2 Oリング
3 バックアップリング
4 バイアスカット

1 Seal member 2 O-ring 3 Backup ring 4 Bias cut

Claims (1)

二酸化炭素又は二酸化炭素を含む流体を密封対象とし、温度が120℃以上となる高温条件下で使用される密封装置であって、
Oリングと、バイアスカット部を有するバックアップリングとを備え、
前記バックアップリングは、クロロトリフルオロエチレンの単独重合体又は共重合体からなるフッ素系樹脂を主成分として含むシール材によって成型され、前記高温条件により前記バイアスカット部が融着されることを特徴とする密封装置
It is a sealing device that is used under high temperature conditions where carbon dioxide or a fluid containing carbon dioxide is to be sealed, and the temperature is 120 ° C. or higher,
An O-ring and a backup ring having a bias cut portion;
The backup ring is molded by a sealing material containing as a main component a fluororesin composed of a chlorotrifluoroethylene homopolymer or copolymer, and the bias cut portion is fused by the high temperature condition. Sealing device .
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