JP2008274161A

JP2008274161A - 接着シール部材

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Publication number: JP2008274161A
Application number: JP2007121369A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Serizawa; 克之芹沢; Hiroshi Kumagai; 宏熊谷; Yasushi Katsumata; 安志勝間田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】少なくとも一方がマグネシウム合金製の一対の構成部材間に介装する接着シール部材において、従来では、マグネシウム合金製の構成部材に対する接着性が低いという問題点があった。
【解決手段】容器や配管において、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材１，２間に介装される接着シール部材Ｓであって、マグネシウム合金に対する接着性を有する第１シール材Ａと、第１シール材Ａと組成が異なる第２シール材Ｂとを一体化して成り、第１シール材Ａが、マグネシウム合金製の構成部材１の接触面に対してその５０％以上の範囲に対応している接着シール部材Ｓとすることで、マグネシウム合金製の構成部材のシール面に表面処理を施さなくても充分な接着性を確保し、良好なシール機能を長期にわたって維持し得るものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器や配管のシール部、より具体的には、自動車用のエンジン、トランスミッション及びディファレンシャルギアボックス等の機器における潤滑油や冷却液のシール部に用いられる接着シール部材に関するものである。

自動車用のエンジン、トランスミッション及びディファレンシャルギアボックス等の機器における潤滑油や冷却液のシール部では、機器の構成部材のシール面に大きな変位が加わることから、その構成部材間に、接着シール部材として、ポリシリコーンを主成分とする液状ガスケットを介装している（特許文献１）。このとき、液状ガスケットは、構成部材に接着状態となってゴム化するため、構成部材のシール面に大きな変位が生じても、その変位に追従して伸びることによってシール機能を維持することができる。
特開平１０−１５２６７２号公報

ところで、近年の自動車では、燃費向上を図る手段の一つとして軽量化が進められており、上述のエンジンやトランスミッション等の機器においても、その構成部材に、比重が小さくて軽量化に有効であるマグネシウム合金が採用されている。

ところが、マグネシウム合金は接着性が低いことから、上記したようなポリシリコーンを主成分とする従来の液状ガスケットは、マグネシウム合金製の構成部材間に介装する接着シール部材として用いる場合、構成部材のシール面に、接着性を向上させる目的で化成処理などの表面処理を行う必要があり、これにより製造に係わる手間やコストが嵩むという問題点があり、また、表面処理を施していないシール面に適用すると、シール面の変位に対する充分な追従性を確保することが困難となり、これによりシール機能が損なわれる場合があるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材間に介装される接着シール部材であって、構成部材のシール面に特別な表面処理を施さなくても、シール面の変位に対する充分な追従性を確保することができ、良好なシール機能を長期にわたって維持することができる接着シール部材を提供することを目的としている。

本発明の接着シール部材は、容器や配管において、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材間に介装される接着シール部材であって、マグネシウム合金に対する接着性を有する第１シール材と、第１シール材と組成が異なる第２シール材とを一体化して成り、第１シール材が、マグネシウム合金製の構成部材の接触面に対してその５０％以上の範囲に対応している構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の接着シール部材によれば、第１シール材をマグネシウム合金製の構成部材への接着性確保に特化させると共に、第２シール材にシール面の変位に対する追従性をもたせて、第１及び第２のシール材を一体化したことで、マグネシウム合金製の構成部材のシール面に表面処理を施さなくても、同シール面に対する有効な接着状態が得られ、これによりシール面の変位に対する充分な追従性を確保することが可能となって、良好なシール機能を長期にわたって維持することができる。

本発明の接着シール部材は、容器や配管において、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材間に接着状態にして介装されるものであり、図１に示すように、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材１，２間に介装される接着シール部材Ｓ１〜Ｓ５であって、マグネシウム合金に対する接着性を有する第１シール材Ａと、第１シール材Ａと組成が異なる第２シール材Ｂとを一体化して成り、第１シール材Ａが、マグネシウム合金製の構成部材の接触面に対してその５０％以上の範囲に対応したものとなっている。

ここで、マグネシウム合金製の構成部材の接触面に対する第１シール材の接触範囲を５０％以上としたのは、５０％未満にすると構成部材のシール面に対する接着性が不充分となるからであり、５０％以上とすることでシール面に対する充分な接着性を確保することができるからである。

図１（ａ）（ｂ）（ｃ）及び（ｅ）に示す構成部材１，２は、各図中上側の一方の構成部材１がマグネシウム合金製であり、図１（ｄ）に示す構成部材１，２は、両方がマグネシウム合金製である。

そして、図１（ａ）に示す接着シール部材Ｓ１は、第２シール材Ｂを第１シール材Ａで被覆したものである。図１（ｂ）に示す接着シール部材Ｓ２は、第２シール材Ｂの片側に、マグネシウム合金製の構成部材１のシール面よりも大きい範囲で第１シール材Ａを設けたものである。図１（ｃ）に示す接着シール部材Ｓ３は、第２シール材Ｂの片側に、マグネシウム合金製の構成部材１のシール面よりも小さく且つシール面の５０％以上の範囲に対応する第１シール材Ａを設けたものである。図１（ｄ）に示す接着シール部材Ｓ４は、第２シール材Ｂの両側に第１シール材Ａを設けたものである。

図１（ｅ）に示す接着シール部材Ｓ５は、上記の各接着シール部材Ｓ１〜Ｓ４が両構成部材１，２間からはみ出した状態で介装してあるのに対して、両構成部材１，２間に納まるように介装してあり、第２シール材Ｂの片側に、マグネシウム合金製の構成部材１のシール面に対して５０％以上の範囲に対応する第１シール材Ａを設けたものである。

上記の接着シール部材は、図２に示すように、第１及び第２のシール材Ａ，Ｂが、押出し（共押出し）により所定の断面形状を有するビードとして一体成形してある。図２（ａ）に示すビードは、断面円形状を成すと共に、第２シール材Ｂの外周全体を第１シール材Ａで被覆したもので、先の図１（ａ）に示すように、構成部材１，２間に押し潰した状態で介装されて、第１シール材Ａがマグネシウム合金製の構成部材１に接触する。また、図２（ｂ）に示すビードは、断面矩形状を成すと共に、第２シール材Ｂの片側に第１シール材Ａを設けたもので、先の図１（ｅ）に示すように、構成部材１，２間において第１シール材Ａを押し潰した状態で介装されて、第１シール材Ａがマグネシウム合金製の構成部材１に接触する。

図２（ｂ）に示すビードは、断面円形状を成すと共に、第２シール材Ｂの片側に第１シール材Ａを設けたもので、先の図１（ｂ）又は（ｃ）に示すように、構成部材１，２間に押し潰した状態で介装されて、第１シール材Ａがマグネシウム合金製の構成部材１に接触する。また、図２（ｄ）に示すビードは、断面略円形状を成すと共に、第２シール材Ｂの両側に第１シール材Ａを設けたもので、先の図１（ｄ）に示すように、構成部材１，２間に押し潰した状態で介装されて、第１シール材Ａがマグネシウム合金製の両方の構成部材１，２に接触する。

上記のように、第１及び第２のシール部材Ａ，Ｂを押出しで一体成形することにより、構成部材１（又は２）のシール面に当該接着シール部材を設ける作業、すなわちビードの塗布作業を容易に且つ迅速に行うことができ、また、ビードの倒れを少なくして狙い通りの接着を行うことができる。

また、本発明の接着シール部材は、より好ましい実施形態として、第１シール材Ａの主成分に、少なくとも１種のアミノ含有シラン化合物を含むポリシリコーン又はポリアクリレートを用いることができると共に、第２シール材の主成分に、ポリシリコーン又はポリアクリレートを用いることができる。

これにより、接着シール部材は、第１シール材Ａが、マグネシウム合金製の構成部材に対して良好な接着性を有して充分なシール機能を有するものとなり、また、流体に第２シール材Ｂが、充分なシール機能を発揮するものとなる。

さらに、本発明の接着シール部材は、より好ましい実施形態として、第１シール材Ａの主成分に、少なくとも１種のアミノ含有シランカップリング剤を０．１重量部以上５重量部以下含むポリシリコーン又はポリアクリレートを用いることができると共に、第２シール材の主成分に、ポリシリコーン又はポリアクリレートを用いることができる。

これにより、接着シール部材は、マグネシウム合金製の構成部材に対する接着性やシール機能をさらに高めることができる。

本発明の接着シール部材は、好適な例として、自動車用のエンジン、トランスミッション及びディファレンシャルギアボックス等の機器において、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材間のシール部に用いることができ、これにより、マグネシウム合金製の構成部材に対する接着性やシール機能を長期にわたって良好に維持することができ、ひいてはエンジン、トランスミッション及びディファレンシャルギアの動作の信頼性向上や長寿命化などに貢献することができる。

以下、本発明の接着シール部材の実施例を比較例とともに説明する。

図３に示すように、アルミニウム製の一方の板２１とマグネシウム合金製の他方の板２２の間に第１及び第２のシール材Ａ，Ｂから成る接着シール部材Ｓを介装した試験片を作成し、引張り剪断破壊試験を実施した。シール部における変位追従性を評価するため、引張り剪断破壊試験における接着界面の剥離の状況や最大荷重時の変位量を比較した。

試験片の作成では、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製の一方の板２１と、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのマグネシウム合金（ＡＺ９１）製の他方の板２２を用意し、これらの表面をアセトンで洗浄した。マグネシウム合金製の他方の板２２の一端部にシール材を塗布し、この際、第１シール材Ａを厚さ０．１〜０．２ｍｍ狙いで塗布した後、第２シール材Ｂを塗布し、この接着部が、幅２５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ１ｍｍになるようにスペーサを用いてアルミニウム製の一方の板２１を重合し、その上から錘で押し付け、室温で７日間放置してシール材を硬化させた。

ここで、実施例１では、第１シール材Ａとして、ポリシリコーンを主成分として以下のように作成したもの（Ａ−１）を使用し、第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。
第１シール材Ａ（Ａ−１）は、
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が５００００ｍＰａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００重量部４７．２ｗｔ％、
メチルトリブタノキシムシラン８重量部３．８ｗｔ％、
酸化亜鉛粉末８０重量部３７．７ｗｔ％、
平板状アルミナ１５重量部７．１ｗｔ％、
噴霧質シリカ８重量部３．８ｗｔ％、
（ＭｅＯ）_３−Ｓｉ−ＣＨ_２−ＮＨ−ＣＨ_２−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２−ＮＨ_２１．５重量部０．７１ｗｔ％、
ジブチルスズジオクトエート０．２重量部０．０９ｗｔ％、
を無水の条件で混合して硬化性シリコーンシール材を作成した。

実施例２では、第１シール材Ａとして、ポリシリコーンを主成分として以下のように作成したもの（Ａ−２）を使用し、第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。
第１シール材Ａ（Ａ−２）は、
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が２００００ｍＰａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００重量部４７．２ｗｔ％、
メチルトリブタノキシムシラン８重量部３．８ｗｔ％、
酸化亜鉛粉末８０重量部３７．７ｗｔ％、
平板状アルミナ１５重量部７．１ｗｔ％、
噴霧質シリカ８重量部３．８ｗｔ％、
ジブチルスズジオクトエート０．２重量部０．０９ｗｔ％、
（ＭｅＯ）_３−Ｓｉ−ＣＨ_２−ＮＨ−ＣＨ_２−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２−ＮＨ_２１．５重量部０．７ｗｔ％、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン０．８重量部０．３７ｗｔ％、
（アミノ含有シランカップリング剤、合計１．０７ｗｔ％）
を無水の条件で混合して硬化性シリコーンシール材を作成した。

実施例３では、第１シール材Ａとして、以下のように作成したもの（Ａ−３）を使用し、第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。
第１シール材Ａ（Ａ−３）は、
ヒドロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン）化合物５０．９５ｗｔ％、
カーボンブラック０．２５ｗｔ％、
疎水性ヒュームドシリカ２．００ｗｔ％、
ステアレート被覆炭酸カルシウム１０．００ｗｔ％、
炭酸カルシウム２５．００ｗｔ％、
酸化マグネシウム５．００ｗｔ％、
テトラ（メチルエチルケトオキシイミノ）シラン０．７５ｗｔ％、
ビニルトリス（メチルエチルケトオキシイミノ）シラン０．７５ｗｔ％、
ビニルトリス（メチルエチルケトオキシイミノ）シラン５．００ｗｔ％、
六官能性シリルエタン０．３０ｗｔ％、
上記をベース配合としたときに、
これに、アミノエチルー３−アミノプロピル−メチル−ジメチルシラン１．４ｗｔ％を加えたものを無水の条件で混合して硬化性シリコーンシール材を作成した。
なお、ヒドロキシ末端ポリ（ジメチルシロキサン）化合物は、２０００ｃｐｓヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン１２．００ｗｔ％と、６０００ｃｐｓヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン３８．９５ｗｔ％の組み合わせである。

実施例４では、第１シール材Ａとして、ポリシリコーンを主成分として以下のように作成したもの（Ａ−４）を使用し、第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。
第１シール材Ａ（Ａ−２）は、
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が３５０００ｍＰａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００重量部４６．５ｗｔ％、
メチルトリブタノキシムシラン８重量部３．７ｗｔ％、
酸化亜鉛粉末８０重量部３７．１ｗｔ％、
平板状アルミナ１５重量部７．０ｗｔ％、
噴霧質シリカ８重量部３．７ｗｔ％、
ジブチルスズジオクトエート０．２重量部０．０９ｗｔ％、
（ＭｅＯ）_３−Ｓｉ−Ｃ_３Ｈ_６−ＮＨ−ＣＨ_２−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２−ＮＨ_２２．５重量部１．２ｗｔ％、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１．５重量部０．７ｗｔ％、
（アミノ含有シランカップリング剤、合計１．０７ｗｔ％）
を無水の条件で混合して硬化性シリコーンシール材を作成した。

比較例１では、第１シール材Ａを使用せずに、第２シール材Ｂのみを使用した。第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。試験片作成後、１週間室温にて放置した。

比較例２では、第２シール材Ｂを使用せずに、第１シール材Ａのみを使用した。第１シール材Ａは、実施例１と同様のもの（Ａ−１）を使用した。

比較例３では、第１シール材Ａとして、ポリシリコーンを主成分として以下のように作成したもの（Ａ−５）を使用し、第２シール材Ｂとして、ポリシリコーンを主成分とする『スリーボンドＴＢ１２１７Ｈ』を使用した。
第１シール材Ａ（Ａ−５）は、
分子鎖両末端が水酸基で封鎖された粘度が５００００ｍＰａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００重量部４７．２ｗｔ％、
メチルトリブタノキシムシラン８重量部３．８ｗｔ％、
酸化亜鉛粉末８０重量部３７．９ｗｔ％、
平板状アルミナ１５重量部７．１ｗｔ％、
噴霧質シリカ８重量部３．８ｗｔ％、
ジブチルスズジオクトエート０．２重量部０．０９ｗｔ％、
を無水の条件で混合して硬化性シリコーンシール材を作成した。

引張り剪断破壊試験では、上記の実施例１〜４及び比較例１〜３の試験片を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で両板２１，２２を互いに引張り、これにより生じた破壊後の剥離状況や最大剪断荷重発生時の変位量を求めた。比較基準は、アルミニウム製の板と従来のポリシリコーン系室温硬化型シール材のみの試験結果とした。また、上述した化学式中のＣ_６Ｈ_４はベンゼン環を意味する。

表１から明らかなように、本発明の実施例１〜４では、接着界面の剥離率が少ないうえに剪断変位量も大きいものとなり、充分な接着強度及びシール機能が得られることが判明した。これに対して、比較例１は、剥離率及び剪断変位量のいずれも不充分であり、比較例２は、剥離率のみが良好であるものの、剪断変位量が不充分であり、比較例３は、剪断変位量が若干認められるものの、剥離率が不充分であり、実施例に比べて接着強度やシール機能が劣る結果となった。

次に、実施例１及び比較例１，２について、第１及び第２のシール材Ａ，Ｂを一体化したビードを作成し、このビードによりアルミニウム製の一方の板とマグネシウム合金製の他方の板を貼り合わせ、先の試験と同様に評価した。

この試験では、図４に示すように、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製の一方の板２１と、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのマグネシウム合金（ＡＺ９１）製の他方の板２２を用意し、これらの表面をアセトンで洗浄した。

そして、１０ｃｃのポリプロピレン樹脂注射器（内径５ｍｍ）を用意し、その先端ノズルをカットして直径３ｍｍの穴とし、注射器の壁面に第１シール材Ａを厚さ２ｍｍ狙いで塗布し、その後、注射器に第２シール材Ｂを充填し、これを押出すことで図２（ａ）に示すビードすなわち第２シール材を第１シール材で被覆した断面円形状のビードを形成した。このとき、第１シール材Ａの厚さは０．２ｍｍ前後であった。

その後、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、アルミニウム製の他方の板２２の一端部にビード（Ｓ）を塗布し、続いて、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すように、ラップ代が１０ｍｍで全体の厚さが１ｍｍになるようにスペーサを用いてマグネシウム合金製の一方の板２１を重合し、その上から錘で押し付け、室温で７日間放置してシール材を硬化させた。

上記の試験片を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で両板２１，２２を互いに引張り、これにより生じた破壊後の剥離状況や最大剪断荷重発生時の変位量を求めた。比較基準は、アルミニウム製の板と従来のポリシリコーン系室温硬化型シール材のみの試験結果とした。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、第１及び第２のシール材を一体化したビードを用いた場合において、本発明の実施例１では、接着界面の剥離率が少ないうえに剪断変位量も大きいものとなり、充分な接着強度及びシール機能が得られることが判明した。これに対して、比較例１は、剥離率及び剪断変位量のいずれも不充分であり、比較例２は、剥離率のみが良好であるものの、剪断変位量が不充分であり、剥離率が不充分であり、実施例に比べて接着強度やシール機能が劣る結果となった。

本発明の接着シール部材の幾つかの実施形態を説明する各々シール部の断面図（ａ）〜（ｅ）である。接着シール部材となるビードの実施形態を説明する各々断面図（ａ）〜（ｄ）である。張り剪断破壊試験に用いる試験片の側面図（ａ）及び接着シール部材の垂直断面図（ｂ）である。ビードを用いた試験片を説明する貼り合わせ前の側面図（ａ）及び平面図（ｂ）、並びに貼り合わせ後の側面図（ｃ）、平面図（ｄ）及び断面図（ｅ）である。

符号の説明

１構成部材
２構成部材
Ａ第１シール材
Ｂ第２シール材
Ｓ接着シール部材
Ｓ１接着シール部材
Ｓ２接着シール部材
Ｓ３接着シール部材
Ｓ４接着シール部材
Ｓ５接着シール部材

Claims

容器や配管において、少なくとも一方がマグネシウム合金製である一対の構成部材間に介装される接着シール部材であって、マグネシウム合金に対する接着性を有する第１シール材と、第１シール材と組成が異なる第２シール材とを一体化して成り、第１シール材が、マグネシウム合金製の構成部材の接触面に対してその５０％以上の範囲に対応していることを特徴とする接着シール部材。
第１及び第２のシール材が、押出しより所定の断面形状を有するビードとして一体成形してあり、容器や配管の構成部材間に押し潰した状態で介装されることを特徴とする請求項１に記載の接着シール部材。
第１シール材の主成分が、少なくとも１種のアミノ含有シラン化合物を含むポリシリコーン又はポリアクリレートであると共に、第２シール材の主成分が、ポリシリコーン又はポリアクリレートであることを特徴とする請求項１又は２に記載の接着シール部材。
第１シール材の主成分が、少なくとも１種のアミノ含有シランカップリング剤を０．１重量部以上５重量部以下含むポリシリコーン又はポリアクリレートであると共に、第２シール材の主成分が、ポリシリコーン又はポリアクリレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接着シール部材。
自動車用のエンジン、トランスミッション及びディファレンシャルギアボックスにおいて、潤滑油や冷却液等の流体のシール部に用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接着シール部材。