シートパッキンとは
シートパッキン (英: Sheet Packing) とは、機器や構造物、配管などにおいて、内部の流体などが流出しないように使用するシート (板) 状の部品・材料です。
同様の使用目的ではガスケットがありますが、シートパッキンは非金属ガスケット中のシートガスケットの1種で、呼び方は違いますが基本的には同じものになります。一般的に封止する目的で、ガスケットとパッキンがあり、ガスケットは主に 「動きのない」「動かない」部分に使用します。
それに対してバッキンは、主に 「動きのある」「動く」部分に使用するものを示します。しかし、この場合のシートパッキンは、ガスケットと同様に「動きのない」「動かない」部分に使用するものを示します。なお、シートパッキンに関して規定された、JISもしくはその他の規格はありません。
シートパッキンの使用用途
図1. 管フランジ用シートパッキン
シートパッキンは、気密・密閉性を維持し封止するために使用されます。パッキンのメーカー製品は大判のシート状で出荷され、加工業者やユーザーで目的に応じて、必要な寸法に切断や穴あけ加工したうえで使用するのが一般的です。
シートパッキンの原理
ゴム製のOリングがパッキンとして有名ですが、Oリングは柔らかいので締め付けを行い加圧することで、その形状が変化して密着性を高め隙間を無くしリークを抑えます。ただし、ゴム製ですので加圧しすぎると破損したり、耐久性に難があったり、高温で使用できなかったりなど欠点があります。この欠点を補うパッキンがシートパッキンです。
スリーシートは、加圧によりシート材は押しつぶされますが、接着剤により密着性を高めてリークを抑えます。シート材の変形ではなく接着剤を使用しているので、漏洩防止効果が持続します。一方で、使い捨てであるため、一度使用すると再利用できません。
また、接合部には接着剤が残るので、次に使用する際は接着剤を綺麗に除去する必要があります。そのほか、接合部が並行でなく少しでも傾いていると、接着剤が付かずにシールできないことも欠点です。
そのOリングとスリーシートの中間的な役割を持ったのが、ジョイントシートです。ジョイントシートは形状変化でシールする上に高耐久性を持ちますが、こちらもシート状なので接合部が少しでも傾いているとシールできません。シーリング材も多種多様で、状況に合わせて適切に選択する必要があります。
シートパッキンの種類
シートパッキンの種類は、スリーシートパッキンとジョイントシートがあります。
1. スリーシートパッキン
図2. スリーシートパッキン
スリーシートパッキンは、スリーボンド社製のシート状のパッキンです。このパッキンは、固形パッキンと液状パッキンを融合させたことが特徴です。強度の高い繊維素材のシートに特殊な粘性体を含侵させ、接合面に挟み込み締め付けられることで、内部に含侵させた粘性体が表面ににじみ出て、接合面の微細な凹凸隙間を埋めることで密閉性が高まります。
したがって、低い締め付け面圧で漏洩を防止できます。繊維素材のシートに粘性体を含侵させていることで、毛細血管現象による浸透漏れが発生しません。粘性体を含侵されているため柔軟性が高く、接合面のなじみが良好です。
一般的なシート状のパッキンやガスケットとは異なり、接合面の隙間が減少し液体の漏洩が少なくなります。特に、油類に対しての耐性に優れていています。スリーシートパッキンは、接合面に挟み込み締め付け後に厚みの減少が少ないため、ゆるみの発生が少なく、良好な締め付けが維持できます。
型番などによって異なりますが、使用温度範囲と締め付け面圧は下記のような範囲になります。
- 使用温度範囲: -40～180 ℃
- 締め付け面圧: 2.94～65 MPa (30～180 kg/cm2)
スリーシートパッキンの寸法は、厚さが0.1～1.15 mmで1,000×25,000 mmのサイズでロール状になっています。これをフランジ形状などに合わせて切断加工して使用します。
2. ジョイントシートパッキン
図3. ジョイントシートパッキン
ジョイントシートパッキンは、一般的にジョイントシートガスケットと呼ばれることが多くありますが、基本的に同じものを示しています。ジョイントシートパッキンは、繊維シート材に耐熱・耐油性に優れたゴムをバインダーとして添加し、圧延および加硫して、円滑なシート状に成形したパッキンです。
従来は石綿 (アスベスト) を含んだ繊維が使用されていましたが、法改正後には非石綿 (ノンアスベスト) 繊維や、炭素繊維などが使用されています。ジョイントシートパッキンは、汎用性が高く加工性に優れているため、フランジや機械接合面などに幅広く使用されています。
メーカーや型番、使用流体などによって異なりますが、一例として使用温度範囲と締め付け面圧は下記のような範囲になります。
- 使用温度範囲: -50～200 ℃
- 締め付け面圧: 20.0～0 MPa (204～408 kg/cm2)
ジョイントシートパッキンの寸法は、厚さが0.41～3.0 mmで1,270×1,270 mm～3,048×3,810 mmのサイズで大判シート状になっています。これをフランジ形状などに合わせて切断加工して使用します。
参考文献
https://www.monotaro.com/s/c-112238/
https://yanasess.com/01sozai/threesheet.html