JP2005281463A - ジョイントシ−ト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐圧縮破壊性に優れるＮＡジョイントシートを提供すること。
【解決手段】 石綿を除く基材繊維、ゴム、ゴム薬品及び比表面積１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土を含有してなるジョイントシートであって、該ジョイントシートは石綿を除く基材繊維、溶剤で膨潤させたゴム、ゴム薬品、及び比表面積が上記範囲の活性白土又は酸性白土を混練して混練材料組成物を作製し、該混練材料組成物を加熱加圧成形してシート状物として得られる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、石油化学プラント、各種工業用機械装置、自動車、船舶、家電など広い分野で使用されるガスケット基材として用いられる石綿以外の繊維を使用したジョイントシート（以下、ＮＡジョイントシートとも言う）及びその製造方法に関するものである。

ジョイントシートは、基材繊維、充填材、ゴム薬品に、溶剤に溶解させたゴムをヘンシェルミキサー等で十分に混合し、混合材料組成物を調製し、次いで、この混合材料組成物を約１５０℃に加熱された熱ロールと約２０℃に保たれた冷ロールとからなる一対のカレンダーロール間に投入し、熱ロール側に積層させながら溶剤の蒸発、加硫を行い、所定の厚さに達したシートを熱ロールから剥離することによって製造されている。

また、熱ロールから得られたシート状物は、加硫を進めるために更にオートクレーブ等で二次加硫を行う場合がある。なお、混合材料には用途に応じて、軟化剤、可塑剤、水膨張剤、油膨張剤、顔料等の任意成分が配合される場合がある。

特開２００１−２６２１２６号公報には、石綿を除く基材繊維、ゴム、充填材及びゴム薬品からなる組成物で構成される混合材料を熱ロールと冷ロール間に投入して熱ロール側にシート状物を積層して得られるジョイントシートであって、前記ジョイントシート中に粒径が５〜１５μｍの充填材が４０重量％以上含まれるジョイントシートが開示されている。このジョイントシートは、引張り強さ、圧縮率及び柔軟性が良好なものである。

特開２００１−１７２６１１６号公報には、石綿を除く基材繊維、ゴム、充填材及びゴム薬品からなる組成物で構成される混合材料を熱ロールと冷ロール間に投入して熱ロール側にシート状物を積層して得られるジョイントシートであって、前記ジョイントシート中にポリテトラフルオロエチレン樹脂繊維を含むジョイントシートが開示されている。このジョイントシートは、ＮＡジョイントシ−トの製造工程で混練材料が冷ロール面に付着するトラレ現象が発生せず、高温雰囲気で使用しても増し締めが可能な柔軟性を有するものである。
特開２００１−２６２１２６号公報（請求項１） 特開２００１−１７２６１１６号公報（請求項１）

しかしながら、従来のジョイントシートは、使用する基材繊維が石綿以外の無機繊維や有機繊維であり、石綿に比較して繊維径が太く剛直であり、添加量も石綿のように５０〜８５重量％まで添加することができないために繊維の絡みが十分ではなく、ガスケットとしてペースト塗布又は無塗布でフランジに装着後、締め付けによる過剰な荷重がかかったときは圧縮により大きく変形し破壊するという問題があった。

従って、本発明の目的は、耐圧縮破壊性に優れるＮＡジョイントシートを提供することにある。

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、（１）締め付けによる変形と破壊はゴムの流動に起因すること、（２）従来のＮＡジョイントシートに配合されている充填材の代わり、又は充填材の一部として、特定表面積を有する活性白土又は酸性白土（以下、単に「白土」とも言う）を用いれば、優れた吸着能を有する白土が、基材繊維や膨潤したゴムと良く馴染むため、ゴムを微細に分散させ且つ拘束させることができ、ゴムの流動を小さくでき、優れた耐圧縮破壊性を与えること等を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、石綿を除く基材繊維、ゴム及び充填材を含有するジョイントシ−トにおいて、該充填材の一部として、比表面積１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土が配合されてなるジョイントシ−トを提供するものである。

また、本発明は、石綿を除く基材繊維、溶剤で膨潤させたゴム、充填材及び該充填材の一部として比表面積が１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土を混練して混練材料組成物を作製し、該混練材料組成物を加熱圧延してシート状物として得るジョイントシートの製造方法を提供するものである。

本発明のジョイントシートは、製造過程における混練材料組成物を製造する際、優れた吸着能を有する活性白土又は酸性白土が、基材繊維や膨潤したゴムと良く馴染むため、ゴムを微細に分散させ且つ拘束させることができる。このため、ゴムの流動を小さくでき、加熱圧延で得られたジョイントシートの耐圧縮破壊性が向上する。このため、該ジョイントシートをガスケット基材として用いれば長期間に亘り安定して内部流体のシール漏れを防止することができる。

本発明のジョイントシートは、石綿を除く基材繊維、溶剤で膨潤させたゴム、ゴム薬品、充填材の一部又は全部として比表面積が１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土を必須の原料とし、該原料を混練して混練材料組成物を作製し、該混練材料組成物を加熱圧延して得られる。

本発明のジョイントシートに用いる基材繊維としては、石綿以外の無機繊維や有機繊維であれば、特に制限されない。無機繊維としては、例えば、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維、セピオライト、セラミック繊維、溶融石英繊維、化学処理された高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チンタ繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカ、ボロン繊維、金属繊維等が挙げられ、このうち、ガラス繊維、ロックウールが、ある程度の強度と応力緩和率を維持する点で好ましい。これらの無機繊維は１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

有機繊維としては、例えば芳香族ポリアミド繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル系繊維、ポリアクリルニトリル系繊維、ポリニトリル系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊維等が挙げられ、このうち、芳香族ポリアミド繊維、フィブリル化した芳香族ポリアミド繊維が、耐圧縮破壊性の点で好ましい。これらの有機繊維は１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、前記無機繊維及び有機繊維は、いずれか一方又は両者を併用して使用することができる。

本発明のジョイントシートに用いるゴムとしては、アクリルニトリルブタジエンゴム、水素化アクリルニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、アクリルニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレーンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ化シリコーンゴム、クロロスルフォン化ゴム、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレン、塩化ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルイソプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等が挙げられ、このうち、アクリルニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムが、トルエンに膨潤し易い点で好ましい。これらのゴムは１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明のジョイントシートを製造する際、使用するゴムを溶解する溶媒としては、ゴムに対して良溶媒であれば特に制限されないが、例えばアクリルニトリルブタジエンゴムに対してはトルエンを用いることが溶解し易く、環境負荷が低い点で好ましい。ゴムを溶解する溶媒は、加熱圧延する際、蒸発するため、ジョイントシート中には残存しないものである。

本発明のジョイントシートに用いるゴム薬品は、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤及び着色剤等の従来ジョイントシートに配合されてきた公知のゴム薬品を使用することができる。加硫剤としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、過酸化物、ジニトロベンゼン等が挙げられる。加硫促進剤としては、ポリアミン系化合物、アルデヒドアミン系化合物、チウラム系化合物、ジチオカルバミン酸塩系化合物、スルフェンアミド系化合物、チアゾール系化合物、グアニジン系化合物、チオウレア系化合物、キサントゲン酸化合物等が挙げられる。

本発明のジョイントシートで用いる活性白土又は酸性白土は、比表面積が１５０〜３５０ｍ^２／ｇ、好ましくは２００〜３５０ｍ^２／ｇのものである。比表面積が１５０ｍ^２／ｇ未満では吸着能が低い点で好ましくなく、一方３５０ｍ^２／ｇを超えるものは溶媒を多く吸収するため、製板が難しい点で好ましくない。当該白土の配合量は、ジョイントシート中、１〜８０重量％、好ましくは３〜３０重量％である。当該配合量が１重量％未満では他の材料の影響により、耐圧縮破壊性の効果が乏しい点で好ましくなく、一方、８０重量％を超えるものは、基材繊維とゴムが不足し、成形性の点で好ましくない。ジョイントシート製造過程において、混練材料組成物を製造する際、優れた吸着能を有する白土は、基材繊維や膨潤したゴムと良く馴染むため、ゴムを微細に分散させ且つ拘束させることができる。このため、ゴムの流動を小さくでき、加熱圧延で得られたジョイントシートの耐圧縮破壊性が向上する。

本発明のジョイントシートは、活性白土又は酸性白土以外の充填材を更に含んでいてもよい。当該充填材としては、特に制限されないが、例えばカオリナイト、カーボンブラック、ホワイトカーボン、クレー、タルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、グラファイト、セリサイト、ワラストナイト、ゾノナイト、焼成クレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ガラスビーズ等が挙げられ、このうち、クレー、タルクが、フランジとの馴染みや表面の毛羽立ちを抑えることができる点で好ましい。これらの充填材は１種単独、又は２種以上を組み合わせて使用できる。

本発明のジョイントシートを製造するには、先ず基材繊維、溶剤で膨潤させたゴム、ゴム薬品及び白土、必要に応じて充填材を混練して混練材料組成物を作製する。溶剤で膨潤させたゴムの配合量としては、基材繊維１００重量部に対して、３０〜２００重量部、ゴム薬品の配合量としては、基材繊維１００重量部に対して、１０〜１００重量部、白土を含めた充填材の配合量としては、１００〜８００重量部がそれぞれ好ましい。充填材中、白土の配合量は、５〜１００重量％が好ましい。なお、混練材料組成物の作製の際、更に必要に応じてその他の任意成分を配合してもよい。その他の任意成分としては、軟化剤、可塑剤、水膨張剤、油膨張剤及び顔料等が挙げられる。

これらの原料を混練する方法としては、特に制限されず、ヘルシェンミキサー、ニーダー等で混練する方法が挙げられる。混練時間としては、特に制限されず、２０〜６０分程度かけて十分に混練することが好ましい。このようにして得られた混練材料組成物は、優れた吸着能を有する白土が基材繊維や膨潤したゴムと良く馴染むため、ゴムを微細に分散させ且つ拘束させることができる。このため、ゴムの流動を小さくすることができる。

次に、上記方法で得られた混練材料組成物は、加熱圧延されシート状のジョイントシートとして得る。加熱圧延方法としては、例えば該混練材料組成物を１２０〜１６０℃に加熱された熱ロールと２０〜５０℃に保たれた冷ロールからなる一対のカレンダーロール間に投入し、熱ロール側に所定の厚みまで積層（巻回）させながら溶剤の蒸発と加硫を行い、最後に積層（巻回）されたシートを熱ロールから剥離してシート状物を得る方法が挙げられる。なお、熱ロールから剥離して得られたシート状物は加硫を進めるために、更にオートクレーブ中で２次加硫を行ってもよい。このような加熱圧延方法は、シーター製法とも称され、例えば特開２００１−１８１４５２号公報に記載されており公知の方法である。

このようにして得られたジョイントシートは、該シート中、白土が基材繊維やゴムと十分馴染んで微細に分散しており、特にゴムの流動性を低くしている。このため、石綿に比較して繊維径が太く剛直であり、また繊維の絡みも十分とは言えない有機繊維等を基材繊維として使用した場合であっても、締め付けによる大きな圧縮力に対抗して変形や破壊を防止するという優れた耐圧縮破壊性を与えることができる。このため、長期間に亘り安定して内部流体のシール漏れを防止することができる。

本発明のジョイントシートの物性としては、引張り強さ１０〜２０ＭＰａ、耐圧縮破壊性９８ＭＰａで１００℃、１分間の圧縮による圧縮後の面積変形率が１〜１０％、柔軟性が１０〜１５である。また、応力緩和率が１７〜２２％である。なお、柔軟性は直径Ｒの鉄棒に沿ってジョイントシートを１８０°屈曲し、表面に割れが発生した時の鉄棒の直径Ｒをジョイントシートの厚みで割った値である。本発明のジョイントシートは石油化学プラント、各種工業用機械装置、自動車、船舶、家電など広い分野で使用されるガスケット基材としてペースト塗布又は無塗布でフランジに装着される。

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

表１に示す材料を同表に示す配合割合でヘンシェルミキサーに投入し、８０分間混練した。得られた混練材料を１５０℃に加熱された熱ロールと約２０℃に保たれた冷ロールからなる一対のカレンダーロール間に投入し、熱ロール側に所定の厚みまで積層（巻回）させながら加圧加硫成形し、厚さ１．５ｍｍのＮＡジョイントシートを得た。得られたＮＡジョイントシートをφ２９ｍｍに打ち抜いた試験片を９８ＭＰａで１００℃、１分間圧縮し、変形した圧縮後の試験片の面積増加率を求めた。その結果を表２に示す。

実施例２〜４及び比較例１、２
表１に示す材料を同表に示す配合割合で行った以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、実施例は比較例に比べて、圧縮後の面積増加率が顕著に小さい。このため、該ジョイントシートをガスケット基材として用いれば長期間に亘り安定して内部流体のシール漏れを防止することができる。

Claims (4)

1. 石綿を除く基材繊維、ゴム、ゴム薬品及び比表面積１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土を含有してなることを特徴とするジョイントシ−ト。
2. 前記活性白土又は酸性白土以外の充填材を更に含有することを特徴とする請求項１記載のジョイントシート。
3. 前記活性白土又は酸性白土は、ジョイントシ−ト中、１〜８０重量％含有することを特徴とする請求項１又は２記載のジョイントシート。
4. 石綿を除く基材繊維、溶剤で膨潤させたゴム、ゴム薬品、及び比表面積が１５０〜３５０ｍ^２／ｇの活性白土又は酸性白土を混練して混練材料組成物を作製し、該混練材料組成物を加熱圧延してシート状物として得ることを特徴とするジョイントシートの製造方法。