JP2004059791A - ガスケット材料の製造法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ステンレス鋼板にゴム層を形成するにあたって、両者の接着性を十分に達成せしめ、かつ製造工程の容易なガスケット材料の製造法を提供する。
【解決手段】3価Crと6価Crの両者および粒径5〜50nmのシリカを含有し、シリカ/クロム(クロム酸)重量比が1〜4であるシリカ・クロム酸複合塗布型クロメート処理剤を、塗布後のクロム換算で30〜100mg/mの塗布量でステンレス鋼板状に塗布し、50〜250℃の温度で乾燥させて複合塗布型クロメート処理層を形成させた後、該処理層上に焼付型接着剤を介してニトリルゴムまたはフッ素ゴムの加硫ゴム層を形成させる。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケット材料の製造法に関する。更に詳しくは、シリンダーヘッドガスケットなどとして好適に用いられるガスケット材料の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車エンジン等のシリンダーヘッドガスケットのミクロシール用の材料は、高温・高圧下の条件でガス流体に侵されず、かつこれを汚染しないと同時に、圧力および温度に対して十分な弾性や柔軟性を保ち、接合面からの漏れを防止するのに必要な締付圧力を維持できるものでなければならない。かかる要求を満たす材料として、ステンレス鋼板の表面にゴムコーティングを行ってシール性を確保することが行われている。しかし、ステンレス鋼板に直接ゴムコーティングを行った場合には十分な接着性が得られず、ステンレス鋼板とゴム層との間で剥離を生じ、ひいては目的とするシール性の確保を達成することができないといった問題がある。そこで、耐剥離性にすぐれた材料として、ステンレス鋼板の表面に亜鉛めっきを施し、その上層としてゴムコーティングを行う方法が種々提案されている。しかし、亜鉛めっきを施す工程を挿入することで製造工程が複雑になり、また製造コストの上昇も伴うことから望ましい手段とはいえないものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステンレス鋼板にゴム層を形成するにあたって、両者の接着性を十分に達成せしめ、かつ製造工程の容易なガスケット材料の製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、3価Crと6価Crの両者および粒径5〜50nmのシリカを含有し、シリカ/クロム(クロム酸)重量比が1〜4であるシリカ・クロム酸複合塗布型クロメート処理剤を、塗布後のクロム換算で30〜100mg/mの塗布量でステンレス鋼板状に塗布し、50〜250℃の温度で乾燥させて複合塗布型クロメート処理層を形成させた後、該処理層上に焼付型接着剤を介してニトリルゴムまたはフッ素ゴムの加硫ゴム層を形成させるガスケット材料の製造法によって達成される。
【0005】
【発明の実施の形態】
ステンレス鋼板としては、厚さが0.1〜0.4mm程度であって、表面がショットブラスト、スコッチブライド、ヘアーライン、ダル仕上げなどで粗面化させたステンレス鋼板が用いられ、一般にアルカリ脱脂した後に複合塗布型クロメート処理が行われる。
【0006】
複合塗布型クロメート処理は、3価Crと6価Crの両者およびシリカを含有する複合塗布型クロメート処理剤を用い、これをステンレス鋼板上にクロム換算で30〜100mg/m、好ましくは50〜70mg/mの塗布量となるように塗布し、50〜250℃、好ましくは150〜250℃の温度で乾燥させることにより行われる。塗布量あるいは乾燥温度が上記した範囲を逸脱した場合には、屈曲に対する耐性が低くなり、また衝撃による変形が起るようになる。また、上記好ましい温度範囲で乾燥を行うと、複合塗布型クロメート処理層とステンレス鋼板との間がより安定し、接着性が向上する。その結果、接着剤の耐久性が向上し、200℃の空気中での寿命が増大し、安定した接着性および耐衝撃性を示すようになる。
【0007】
複合塗布型クロメート処理剤中のシリカとしては、その粒径が5〜50nm、好ましくは10〜30nmのものが用いられる。粒径がこれより大きいものが用いられると衝撃による変形が起るようになる。
【0008】
複合塗布型クロメート処理剤中の3価Crおよび6価Crは、3価Cr/6価Cr比が0.5〜2の割合となるように用いられる。3価Crを含有しない複合塗布型クロメート処理剤が用いられた場合には、屈曲に対する耐性が低くなる。一般に塗布型クロメート処理剤は6価のCrであるクロム酸を含有するが、そこにサッカローズ、メタノール、イソプロパノール等の有機還元剤または過酸化水素等の無機物を添加し、クロム酸の一部を還元することにより、3価のCrを生成させる。還元した後のクロメート処理剤の組成は、還元されないクロム酸(6価のCr)と還元により生成する3価のCrが主成分であり、その混合比は還元剤の添加量によって調整される。
【0009】
複合塗布型クロメート処理剤中のシリカおよびクロムは、シリカ/クロム重量比が1〜4、好ましくは2〜3.5となるように用いられる。シリカ/クロム重量比がこれより大きい場合には、衝撃による変形が起るようになる。
【0010】
このような複合塗布型クロメート処理剤としては、市販品、例えば日本パーカライジング製品PM305、日本エアロジル製品エアロジルシリーズの中の適当な製品などをそのまま用いることができる。
【0011】
複合塗布型クロメート処理に続いて、そこに形成された複合塗布型クロメート処理層上に未加硫のニトリルゴム層またはフッ素ゴム層の形成が行われる。これらのゴム層の形成は、ニトリルゴムまたはフッ素ゴムを有機溶剤に溶解させたゴム糊あるいはニトリルゴムまたはフッ素ゴムの水性ラテックスを用いて行われる。
【0012】
複合塗布型クロメート処理したステンレス鋼板とニトリルゴムまたはフッ素ゴムの接着は、焼付型接着剤を介して行われる。焼付型接着剤は、それを塗布、乾燥した後、一般には100〜200℃で5〜30分間程度焼付処理することが行われる。焼付型接着剤としては、フェノール樹脂系の接着剤、一般にはノボラック型フェノール樹脂およびレゾール型フェノール樹脂の少なくとも一種を主成分とする接着剤がアルコール、ケトンまたはこれらの混合溶媒として塗布される。この接着剤中には、さらにビスフェノールA型エポキシ樹脂を添加して用いることもできる。
【0013】
このようにして複合塗布型クロメート処理剤上に焼付型接着剤を介して形成された未加硫のニトリルゴム層またはフッ素ゴム層は、そこに含まれるニトリルゴム用またはフッ素ゴム用の加硫剤によって加熱加圧加硫され、それぞれのゴムに対応する加硫ゴム層を形成させる。なお、加硫ゴム表面上には、適宜粘着防止を目的としてポリエチレンワックスのトルエン分散液などを塗布し、粘着防止層を形成することができる。
【0014】
【発明の効果】
本発明により製造されたガスケット材料は、ステンレス鋼板とニトリルゴムまたはフッ素ゴムとの十分な接着性を達成することができる。かかる特徴を有するガスケット材料は、自動車エンジン等のシリンダーヘッドガスケットなどとして有効に用いられる。
【0015】
【実施例】
次に、実施例について本発明を説明する。
【0016】
実施例1
アルカリ脱脂を施した厚さ200μmのSUS304鋼板に、シリカ平均粒径12nm(10〜20nm)、シリカ/クロム重量比 2、3価Cr/6価Cr比 0.4の複合塗布型クロメート処理剤(日本パーカライジング製品PM305)を60mg/mのクロム塗布量で塗布し、空気中205℃で乾燥し、複合塗布型クロメート処理層を形成した。形成された皮膜の上に、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂          25g
(エポキシ当量400、融点70℃)
クレゾール変性ノボラック型フェノール樹脂     18g
2−エチル−4−メチルイミダゾール           1g
メチルエチルケトン                 1kg
からなる焼付型接着剤を塗布し、乾燥後、200℃、5分間の焼付処理を行い、その後
フッ素ゴム(デュポン社製品バイトンB)        1kg
MTカーボンブラック                500g
酸化マグネシウム                 50g
水酸化カルシウム                 50g
メチルエチルケトン                3kg
メタノール                    2kg
からなるフッ素ゴム糊を塗布し、70℃で乾燥させて片面厚さが40μmの未加硫ゴム層を形成した後、200℃、50kgf/cm、1分間の加圧加硫を行った。さらに加硫ゴム表面の粘着防止を目的として、ポリブタジエン樹脂バインダーを添加したポリエチレンワックスのトルエン分散液をそこに塗布し、200℃、3分間の処理をして、厚さ5μmの粘着防止層を形成させた。
【0017】
実施例2
実施例1において、焼付型接着剤として
クレゾール変性ノボラック型フェノール樹脂    20g
レゾール型フェノール樹脂(MW380)         10g
ヘキサメチレンテトラミン             1g
メチルエチルケトン                1kg
からなるフェノール系接着剤が用いられ、またフッ素ゴム糊の代わりに、
ニトリルゴム(JSR製品N235S)            1kg
SRFカーボンブラック              500g
老化防止剤(大内振興化学製品ノクラックMB)    50g
ステアリン酸                   50g
過酸化物系加硫剤(日本油脂製品ペロキシモンF−40) 50g
トルエン                     2kg
メチルエチルケトン                1kg
からなるニトリルゴム糊が用いられた。
【0018】
実施例3
実施例2において、ニトリルゴム糊の代わりに、NBRラテックス(日本ゼオン製品Nipol 1571E) 250g中に、
(1) HAFカーボンブラック水分散液(30重量%)        200g
(2) 酸化亜鉛                       10g
(3) イオウ系加硫剤水分散液(日本ゼオン製品SD−1)      5g
以上の各成分を攪拌しながら上記順に添加し、さらに60分間攪拌を続けて得られたニトリルゴムの水分散液が用いられた。
【0019】
実施例4
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤のクロム塗布量が40mg/mに変更されて用いられた。
【0020】
実施例5
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤のクロム塗布量が80mg/mに変更されて用いられた。
【0021】
実施例6
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤として40〜50nmのシリカ粒径を有するものが用いられた。
【0022】
実施例7
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤として、シリカ/クロム重量比 4のものが用いられた。
【0023】
実施例8
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤の乾燥処理が、温度80℃に変更されて行われた。
【0024】
実施例9
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤の乾燥処理が、温度160℃に変更されて行われた。
【0025】
実施例10
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤の乾燥処理が、温度240℃に変更されて行われた。
【0026】
比較例1
実施例1において、複合塗布型クロメート処理層を形成させなかった。
【0027】
比較例2
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤のクロム塗布量が20mg/mに変更されて用いられた。
【0028】
比較例3
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤のクロム塗布量が200mg/mに変更されて用いられた。
【0029】
比較例4
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤として5〜10nmのシリカ粒径を有するものが用いられた。
【0030】
比較例5
実施例1において、シリカを含有しない塗布型クロメート処理剤が用いられた。
【0031】
比較例6
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤としてシリカ/クロム重量比 8のものが用いられた。
【0032】
比較例7
実施例1において、3価Crを含有しない複合塗布型クロメート処理剤が用いられた。
【0033】
比較例8
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤の乾燥処理が、温度40℃に変更されて行われた。
【0034】
比較例9
実施例1において、複合塗布型クロメート処理剤の乾燥処理が、温度280℃に変更されて行われた。
【0035】
以上の各実施例および各比較例で得られた加硫後のフッ素ゴムまたはニトリルゴム積層鋼板について、耐熱試験を行った。耐熱試験は、鋼板を200℃で72時間時間放置した後に以下の項目について、評価が行われた。
外観検査:目視により判定
屈曲試験:JIS K5400準拠;剥れなしを5、完全に剥れた場合を1として5段階で評価
衝撃変形試験:JIS K5400準拠;コーティング面の剥れのない場合を○、剥がれのある場合を×として評価
【0036】
得られた結果は、次の表に示される。
Figure 2004059791

Claims (6)

  1. 3価Crと6価Crの両者および粒径5〜50nmのシリカを含有し、シリカ/クロム重量比が1〜4であるシリカ・クロム酸複合塗布型クロメート処理剤を、塗布後のクロム換算で30〜100mg/mの塗布量でステンレス鋼板状に塗布し、50〜250℃の温度で乾燥させて複合塗布型クロメート処理層を形成させた後、該処理層上に焼付型接着剤を介してニトリルゴムまたはフッ素ゴムの加硫ゴム層を形成させることを特徴とするガスケット材料の製造法。
  2. 3価Cr/6価Cr比が0.5〜2のシリカ・クロム酸複合塗布型クロメート処理剤が用いられる請求項1記載のガスケット材料の製造法。
  3. 未加硫のニトリルゴム層またはフッ素ゴム層の形成がニトリルゴムまたはフッ素ゴムを有機溶剤に溶解させたゴム糊を用いて行われる請求項1記載のガスケット材料の製造法。
  4. 未加硫のニトリルゴム層またはフッ素ゴム層の形成がニトリルゴムまたはフッ素ゴムの水性ラテックスを用いて行われる請求項1記載のガスケット材料の製造法。
  5. 請求項1記載の方法により製造されたガスケット材料。
  6. シリンダーヘッドガスケットとして用いられる請求項5記載のガスケット材料。
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