JP2001065698A - 樹脂被覆ゴムガスケットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温下や薬品下で使用された場合でも所定の
引張強さ、伸び、圧縮永久歪みの値を維持し、さらにガ
スケットの劣化や溶出物がなく、特に食品業界で使用さ
れるプレート式熱交換器に適したガスケットを、その断
面形状や大きさなどに関係なく提供する。 【解決手段】 ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム
組成物からなる線状の中芯ゴムと、前記線状材の表面を
覆う樹脂シートとが一体化されていることを特徴とする
樹脂被覆ゴムガスケット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配管・装置などの広
範囲な分野で、流体の漏れを防止するために使用される
ガスケット、特に食品業界や化学業界で、流体間の熱交
換を行うために使用するプレート式熱交換器用ガスケッ
ト及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にプレート式熱交換器とは、図４に
示すような伝熱面２の四隅に流体の通路３となる孔を有
する長方形状をした複数枚の伝熱プレート１を、ガスケ
ット５を介して積層した構造となっており、ガスケット
５の形状を変えることによって２種類の流体を交互に伝
熱プレート１上の伝熱面２を通し、伝熱プレート１を介
して熱交換する機器で、食品業界や化学業界で幅広く使
用されている。このプレート式熱交換器に使用するガス
ケット５は、伝熱プレート１の外周の溝４に装着され、
２種類の流体間および流体と外部との間をシールするた
めに重要な役割を果たしており、断面が多角形の細長い
ゴムの成形品が用いられることが多い。

【０００３】また、ガスケット５はゴムとカーボンブラ
ックとを主成分とするゴムコンパウンドを架橋したもの
が一般的であり、用いられるゴムの種類としては、エチ
レンプロピレンゴム（ＥＰＭおよびＥＰＤＭ）、アクリ
ロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリ
ロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム
（ＦＫＭ）等が流体の種類および温度に応じて使い分け
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このうち、食品業界で
は高温での短時間殺菌が主流となってきたことから、内
部流体の温度が１５０℃程度まで上がることが多くな
り、また熱交換器内の洗浄を行うために酸などの洗浄用
の薬品が流体として使用されたりすることもあり、上記
したようなゴムコンパウンドを架橋したガスケット５で
は、ゴムの劣化によるカーボンブラックの離脱や、ゴム
中の成分の溶出などが見られ問題となることもあった。

【０００５】そこで、近年では、耐熱性や耐薬品性が高
く、劣化や溶出などを起こさないふっ素樹脂で被覆した
ガスケットが使用されるようになってきている。このふ
っ素樹脂で被覆したガスケットとしては、図５に示すよ
うにふっ素樹脂シート１３の内側に石綿ジョイントシー
ト等の中芯材料１２を挟んだクッションガスケットや、
図６に示すようにゴムＯリング１４の周囲をふっ素樹脂
１５で覆ったふっ素樹脂被覆ゴムＯリング等がよく知ら
れている。

【０００６】ところが、図４に示したようなプレート式
熱交換器においては、ガスケット５は伝熱プレート１の
溝４に装着して使用するため、溝４への嵌め込みおよび
溝４からの抜き出しを容易に行えることが要求され、ま
たガスケット交換時期まで流体間および流体と外部との
間をシールするために圧縮永久歪みが少なくかつ長時間
流体の圧力に耐えられる引張強さや伸びを保持する必要
があるため、その断面は複雑な多角形に成形されること
が多い（例えば、図８、図９参照）。また、このガスケ
ット５は、図７に示すように、分岐部分５ａや伝熱プレ
ートの溝からの離脱を防ぐための突起５ｂなどを有して
おり、その断面形状は位置により異なっている。図８に
図７の任意の位置での断面形状、例えばＡＡ’断面図を
示すが、図９に示した突起５ｂの断面図（ＢＢ’断面）
とは大きく形状が相違している。このような位置により
異なる断面形状を有するガスケット５に対して、従来の
被覆技術では均一な膜厚でふっ素樹脂被覆をするのは困
難であった。しかも、近年では、その長手方向が１５０
０mm、幅方向が５００mm位の大型のガスケット５もあ
り、このふっ素樹脂被覆の困難さをさらに増長してい
る。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、高温下や薬品下で使用された場合でも所
定の引張強さ、伸び、圧縮永久歪みの値を維持し、さら
にガスケットの劣化や溶出物がなく、特に食品業界で使
用されるプレート式熱交換器に適したガスケットを、そ
の断面形状や大きさなどに関係なく提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム
組成物からなる線状の中芯ゴム材と、前記中芯ゴムの表
面を覆う樹脂シートとが一体化されていることを特徴と
する樹脂被覆ゴムガスケットを提供する。また、同様の
目的を達成するために、本発明は、樹脂からなるシート
と、未架橋ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム組成
物とを接触させた状態で、前記ゴムの架橋温度にて加圧
成形することを特徴とする樹脂被覆ゴムガスケットの製
造方法を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して図面を参照
して詳細に説明する。図１は本発明のふっ素樹脂被覆ゴ
ムガスケット（以下、単に「ガスケット」と呼ぶ）を従
来のガスケットを示す図８に対応させて示した断面図で
あり、図２は同じく図９に対応させて示した断面図であ
る。また、図３は本発明のガスケットの製造方法を説明
するための断面図である。

【００１０】図示されるように、本発明のガスケット５
は、ゴムと補強充填材であるカーボンブラックとを主成
分とするゴム組成物からなる線状の中芯ゴム７と、この
中芯ゴム７の表面を覆うふっ素樹脂シート６とが一体化
されたものである。尚、補強充填材としては、シリカを
用いることも可能である。このガスケット５は、図３
（ａ）に示すように、一方の金型（ここでは下型９）の
キャビティの開口面を覆うようにふっ素樹脂シート６を
張設し、このふっ素樹脂シート上に接着剤を塗工した
後、未架橋ゴムとカーボンブラックとを主成分とするゴ
ム組成物からなる棒状体７ａを載置し、次いで同図
（ｂ）に示すように他方の金型（ここでは上型８）を装
着し、金型８，９をゴムの架橋温度に維持して所定の圧
力でプレスする。この加熱成形により、棒状体７ａは架
橋を伴って所定の断面形状に成形され、それと同時にそ
の表面にふっ素樹脂シート６ａが一体に接合される。そ
して、金型８，９を外し、余分なふっ素樹脂シート６ａ
を除去することによりガスケット５が得られる。また、
必要に応じて、このガスケット５をオーブンを用いて二
次加硫を施してもよい。

【００１１】尚、ふっ素樹脂シート６による中芯ゴム７
の被覆量あるいは被覆箇所は特に制限されるものではな
いが、少なくとも伝熱プレートの流体に接触する部分が
ふっ素樹脂６で被覆されていることが好ましい。ふっ素
樹脂は一般に潤滑性があり、離型性に優れるため、伝熱
プレートの溝への嵌め込みおよび溝からの抜き出しを容
易に行うことができるようになる。また、ガスケット５
の劣化や溶出物を抑えるためには、上記した伝熱プレー
トの溝に嵌入される部分を含めて概ね中芯ゴム７の全表
面積の５０％以上、特に６０％以上がふっ素樹脂シート
６で被覆されていることが好ましい。勿論、中芯ゴム７
の全表面をふっ素樹脂シート６で覆うことが最も望まし
く、その場合は図３（ａ）において棒状体７ａの上下に
ふっ素樹脂シート６ａを配置すればよい。

【００１２】上記の方法によれば、単に金型９のキャビ
ティの断面形状を変えることにより、所望の断面形状の
ふっ素樹脂シート６で被覆されたガスケット５が得られ
る。また、ふっ素樹脂シート６の面積は自由に変更でき
るため、大型のガスケット５にも対応できる。

【００１３】上記において、ふっ素樹脂シート６ａの種
類は特に制限されるものではないが、例えばポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレ
ン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｐ
ＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオロラ
イド（ＰＶＤＦ）、エチレン・テトラフルオロエチレン
共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレ
ン（ＰＣＴＦＥ）などを挙げることができる。尚、使用
する樹脂としてはふっ素系の樹脂以外に、ポリエチレン
やポリプロピレンなどの汎用プラスチックなどあらゆる
樹脂系材料を適用することができる。また、その厚さに
ついては耐薬品性、シール性や成形性を考慮すれば、
０．０１mm〜０．５mmの範囲のシートが使われるが、望
ましくは０．０５mm〜０．２５mmである。これは、シー
トの厚さが薄すぎると、図３（ｂ）における一体成形時
にふっ素樹脂シート６ａが伸ばされて切れが発生し、逆
にシートの厚さが厚すぎるとガスケット５を伝熱プレー
トの溝へ嵌入する作業が困難になったり、ふっ素樹脂シ
ート６が応力緩和により変形して漏れが生じ易くなるこ
とによる。

【００１４】更に、このふっ素樹脂シート６ａの棒状体
７ａが載置される面に適当な表面処理を施すことが好ま
しい。処理液としては、例えば、金属ナトリウムをナフ
タレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得られる錯化
合物溶液を使用することができる。これにより、ふっ素
樹脂シート６と中芯ゴム７との密着性をより高めること
ができる。また、ふっ素樹脂シート６ａに塗工される接
着剤としては、例えばオルガノシロキサンを使用するこ
とができる。この接着剤は、ふっ素樹脂シート６ａの全
面に塗工する必要はなく、金型９のキャビティの溝に沿
って塗工すればよい。ガスケット５の中芯ゴム７とふっ
素樹脂シート６との接合部分においては、特に中芯ゴム
７の屈曲部分での接合強度が弱く、従って中芯ゴム７の
屈曲部分に対応する金型９のキャビティの溝に沿って接
着剤を塗工することにより、この部分でのふっ素樹脂シ
ート６の剥離を抑えることができるようになる。

【００１５】一方、中芯ゴム７を形成するゴム組成物の
種類についても特に制限はなく、使用条件に応じて適宜
選択される。例えば、プレート式熱交換器用のガスケッ
トに使用する場合には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰ
Ｍ、ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｎ
ＢＲ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（Ｈ
ＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることができ
るが、熱可塑性エラストマーなどの一般にシール材に使
用される樹脂を用いることも可能であり、これにカーボ
ンブラックや架橋剤を配合して用いることができる。

【００１６】代表的な補強充填材であるカーボンブラッ
クの種類としては、ＭＡＦやＦＥＦ、ＳＲＦタイプなど
の通常のゴム補強剤として用いられるカーボンブラック
を使用することができるが、引張強さ、伸び、圧縮永久
歪などを良好な値とするためには、ＨＡＦ以上の粒径の
細かいものを使用することが望ましい。架橋剤として
は、従来よりこの種のガスケットに使用されているもの
で構わないが、特に食品業界のプレート式熱交換器に適
用する場合には、過酸化物系の架橋剤を用いることが好
ましい。また、公知の共架橋剤を併用してもよい。ま
た、必要に応じて、従来よりこの種のガスケットに使用
されている他の添加剤を配合してもよい。これらを含む
ゴム組成物の組成は制限されるものではなく、求められ
る物性に応じて適宜選択される。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳しく説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 （実施例１）図３（ａ）に示すように、ＰＴＦＥ樹脂を
１５００mm×５００mm、厚さ０．０１mmのシート状に成
形加工し、その片面を金属ナトリウムをナフタレンのテ
トラヒドロフラン溶液に加えて得た錯化合物溶液で表面
処理したふっ素樹脂シート６ａに位置決め用ピン穴を開
け、表面処理面が成形用金型（上型）８と対向するよう
に成形用金型（下型）９のキャビティ開口面を覆うよう
に張設し、更にこのふっ素樹脂シート６ａの表面処理面
上にキャビティの溝形状に沿って接着剤（オルガノシロ
キサン）を塗工した後、ＥＰＤＭゴム、過酸化物系架橋
剤（ジクミルペルオキサイド）、カーボンブラックから
なる未架橋ゴム組成物を棒状に押し出してなる棒状体７
ａを載置し、次いで図３（ｂ）に示すように上型８で加
圧するとともに１７０℃で２０分間加熱した後、成形品
を金型８，９から取り出し、余分なバリ部分を切り落と
し、さらにオーブン中で１７０℃で２時間二次加硫を行
ってガスケットＡを作製した。

【００１８】（実施例２）ＰＴＦＥ樹脂を１５００mm×
５００mm、厚さ０．０５mmのシート状に成形加工したふ
っ素樹脂シート６ａを用いた以外は、実施例１と同様に
してガスケットＢを作製した。

【００１９】（実施例３）ＰＴＦＥ樹脂を１５００mm×
５００mm、厚さ０．２５mmのシート状に成形加工したふ
っ素樹脂シート６ａを用いた以外は、実施例１と同様に
してガスケットＣを作製した。

【００２０】（実施例４）ＰＴＦＥ樹脂を１５００mm×
５００mm、厚さ０．５mmのシート状に成形加工したふっ
素樹脂シート６ａを用いた以外は、実施例１と同様にし
てガスケットＤを作製した。

【００２１】（比較例１）実施例１と同様のＥＰＤＭゴ
ム、過酸化物系架橋剤、カーボンブラックからなる未架
橋ゴム組成物を、実施例１と同様の成形用金型を用いて
１７０℃で２０分間加熱した後、成形品を金型から取り
出し余分なバリ部分を切り落とし、さらにオーブン中で
１７０℃で２時間二次加硫を行いガスケットＥを作製し
た。

【００２２】そして、ガスケットＡ〜Ｅについて、その
外観を観察して表面の平滑性を目視にて判定し（但し、
ガスケットＡ〜Ｄについては、ふっ素樹脂シートで被覆
された部分）、JIS K6301に準ずる方法で圧縮永久歪み
を測定した。また、実機と同形状の伝熱プレートにガス
ケットＡ〜Ｅをセットして１５０℃の熱水中に２００時
間浸漬し、ガスケットの劣化およびガスケットからの溶
出物を目視にて判定した。試験の結果を表２に示す。な
お、評価については表１に示す基準に沿って行った。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２より判るように、比較例１のガスケッ
トＥと比較して実施例１〜４のガスケットＡ〜Ｄはいず
れも表面劣化やガスケットからの溶出がなく、圧縮永久
歪みも小さくガスケットとしての特性も良好である。ま
た、ふっ素樹脂シートによる被覆面の平滑性も比較例１
のガスケットＥと同等であり良好である。

【００２６】以上、本発明に関して詳細に説明したが、
本発明は上記に限らず種々の変更が可能である。例え
ば、経済性を考慮して細幅のふっ素樹脂テープを何枚か
突合わせて接合してふっ素樹脂シートとすることも可能
であり、またふっ素樹脂シートを事前に予備成形したも
のを用いることもできる。また、成形金型において、キ
ャビティが設けられた金型を下型としたが、これを上型
として上下を逆にして製造できることも言うまでもな
い。更に、プレート式熱交換器用ガスケットに限らず、
その他の各種シール材、特に高温下や薬品下に晒される
ようなシール材として好適に使用できることは言うまで
もない。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
温下や薬品下に使用した場合でも所定の引張強さ、伸
び、圧縮永久歪みの値を維持し、さらにゴムの劣化、溶
出がなく、特に食品業界で使用されるプレート式熱交換
器に適したガスケットを、その断面形状や大きさなどに
関係なく提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの
ある一部分における断面図であり、図８に対応する断面
図である。

【図２】本発明に係るふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの
他の部分における断面図であり、図９に対応する断面図
である。

【図３】本発明に係るふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの
製造方法を説明するための断面図である。

【図４】プレート式熱交換器の一例を示す上面図であ
る。

【図５】従来のふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの一例
（クッションガスケット）を示す断面図である。

【図６】従来のふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの他の例
（Ｏリング）を示す断面図である。

【図７】図４に示したプレート式熱交換器に装着される
ガスケットを示す上面図である。

【図８】図７のＡＡ’断面図である。

【図９】図７のＢＢ’断面図である。

【符号の説明】

１ 伝熱プレート ２ 伝熱面 ３ 流体の通路 ４ 溝 ５ ガスケット ５ａ 分岐部分 ５ｂ 突起 ６ ふっ素樹脂シート ６ａ ふっ素樹脂シート ７ 中芯ゴム ７ａ ゴム組成物からなる棒状体 ８ 成形型（上型） ９ 成形型（下型） １２ 中芯材料 １３ ふっ素樹脂シート １４ ゴムＯリング １５ ふっ素樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム
   組成物からなる線状の中芯ゴムと、前記中芯ゴムの表面
   を覆う樹脂シートとが一体化されていることを特徴とす
   る樹脂被覆ゴムガスケット。
2. 【請求項２】 ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム
   組成物からなる線状の中芯ゴムと、前記中芯ゴムの表面
   を覆うふっ素樹脂シートとが一体化されていることを特
   徴とする樹脂被覆ゴムガスケット。
3. 【請求項３】 中芯ゴムの断面形状が、その全長にわた
   り一定でないことを特徴とする請求項２記載の樹脂被覆
   ゴムガスケット。
4. 【請求項４】 ふっ素樹脂シートの厚さが０．０１mm〜
   ０．５mmであることを特徴とする請求項２または請求項
   ３記載の樹脂被覆ゴムガスケット。
5. 【請求項５】 樹脂からなるシートと、未架橋ゴムと補
   強充填材とを主成分とするゴム組成物とを接触させた状
   態で、前記ゴムの架橋温度にて加圧成形することを特徴
   とする樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法。
6. 【請求項６】 ふっ素樹脂からなるシートと、未架橋ゴ
   ムと補強充填材とを主成分とするゴム組成物とを接触さ
   せた状態で、前記ゴムの架橋温度にて加圧成形すること
   を特徴とする樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法。