JP2587707B2 - Spiral-type gasket filler material - Google Patents
Spiral-type gasket filler materialInfo
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Description
本発明は、うず巻形ガスケットのフィラー材に関し、
特に自動車排ガス等の高温流体をシールする場合に使用
するうず巻形ガスケットにおいて好適するフィラー材に
関するものである。The present invention relates to a filler material for a spiral wound gasket,
Particularly, the present invention relates to a filler material suitable for a spiral wound gasket used for sealing a high-temperature fluid such as automobile exhaust gas.
この種フィラー材は、一般に、無機繊維を抄造して得
られる無機質紙からなるが、高温条件下で使用されるう
ず巻形ガスケットにおいては、伝統的にアスベスト製の
フィラー材が使用されている。 ところが、近時、アスベストの使用は衛生上，資源上
の観点から制限ないし禁止される傾向にある。すなわ
ち、アスベストは、その性質上、取扱時に多量の粉塵を
発生し易く、これが肺癌の原因となったり、肺臓や皮膚
にアスベスト粉塵が沈着するアスベスト病や中皮腫とな
る虞れがあるといわれている。しかも、アスベストは資
源的に不足しており、この傾向は年々強くなる一方であ
る。 したがって、アスベストを使用しないフィラー材の開
発が強く要請されており、従来からも、例えばガラス繊
維を使用したアスベストフリーのフィラー材が提案され
ている。 しかし、ガラス繊維を使用したものでは、ガラス繊維
が溶融，収縮するため600℃以上の高温条件下では使用
できず、自動車排ガスのような高温流体に対しては到底
適用できない。 このように、耐熱性の点において、アスベスト製のフ
ィラー材より優れたものは勿論、これに代替し得るよう
なものすら未だ提案されていないのが実情である。This kind of filler material is generally made of an inorganic paper obtained by paper-making inorganic fibers. In a spiral wound gasket used under high-temperature conditions, an asbestos-made filler material is traditionally used. However, recently, the use of asbestos tends to be restricted or prohibited from the viewpoint of hygiene and resources. That is, asbestos, due to its nature, is likely to generate a large amount of dust during handling, which may cause lung cancer, or cause asbestos disease or mesothelioma in which asbestos dust is deposited on the lungs and skin. ing. Moreover, asbestos is scarce in resources, and this trend is increasing year by year. Therefore, there is a strong demand for the development of a filler material that does not use asbestos, and for example, an asbestos-free filler material using, for example, glass fiber has been proposed. However, those using glass fibers cannot be used under high temperature conditions of 600 ° C. or higher because the glass fibers are melted and shrunk, and cannot be applied to high temperature fluids such as automobile exhaust gas. As described above, the fact is that, in terms of heat resistance, not only a filler material superior to an asbestos-made filler material but also a material which can be substituted for the filler material has not yet been proposed.
本発明は、このような実情に鑑み、耐熱性においてア
スベスト製のものより優れたアスベストフリーのフィラ
ー材を提供し、もって時代の要請に応えんとするもので
ある。In view of such circumstances, the present invention provides an asbestos-free filler material that is more excellent in heat resistance than that made of asbestos, thereby meeting the needs of the times.
この課題を解決した本発明のフィラー材は、セラミッ
ク繊維５〜20重量％、セピオライト13.5〜25重量％及び
有機繊維１〜10重量％からなる、36.5重量％以上の繊維
状物と、45.5〜59重量％の無機粉体と、１〜10重量％の
バインダーとから構成したものである。 繊維状物はフィラー材に復元性及び強度を与えるため
に配合されるものであるが、36.5重量％未満であると、
充分な復元性及び強度を確保できない。したがって、配
合量を36.5重量％以上とした。通常は、フィラー材にお
ける空隙率が高くならないように、つまりシール性が損
われないように、50重量％以下としておくことが好まし
い。 この繊維状物は、セラミック繊維，セピオライト，有
機繊維から構成されるが、セラミック繊維は約１〜５μ
ｍの繊維径のものであり、フィラー材の内部に網目を形
成すると共に、耐熱性に優れることから、常温時，加熱
時を通じてフィラー材に安定した強度を与える。その反
面、セラミック繊維同志を強く擦り合わせたり圧縮する
と、繊維が折れる。このような点を勘案して、セラミッ
ク繊維の配合量は５〜20重量％とした。 また、セピオライトとしては、約0.2μｍの繊維径を
有するα型のものを使用する。セピオライトは、フィラ
ー材の内部に緻密な網目を形成する。そして、セピオラ
イトは常温時において固結性を有し、加熱されることに
より焼結性を発揮することから、耐熱性を有する結合材
として機能する。このような機能は、配合量が13.5重量
％未満では充分に発揮されない。また、セピオライトは
セラミック繊維のように繊維が折れたりするものではな
いが、配合量が25重量％を超えると、フィラー材が必要
以上に硬くなり、シール性が低下する。このような理由
から、配合量は13.5〜25重量％とした。ところで、セピ
オライトを25重量％以下とすると、その固結性の故に空
隙率を低下させることができなくなり、シール性能が低
下することになるが、本願発明では、かかる欠点を後述
する如く大量の無機粉体を添加することによって排除し
ている。 また、有機繊維としては麻パルプ等が使用される。有
機繊維は、常温時においてフィラー材の内部に網目を形
成して、フィラー材の抄造時やガスケット製作時に必要
な強度を確保するものであるが、配合量が１重量％未満
では充分な強度を得ることができない。しかし、その配
合量が10重量％を超えると、フィラー材ないしガスケッ
トの耐熱性を損なう。このような理由から、配合量は１
〜10重量％とした。 無機粉体としては、タルク鉱物，炭酸カルシウム，ク
レー，硫酸バリウム等が使用されるが、この無機粉体
は、前記した如くセピオライト配合量を25重量％以下と
したために空隙率を低下させ得なくなるといった欠点を
補いつつ、ガスケットのシール性を向上させるために配
合される。例えば、タルク鉱物は薄片状形態をなす柔軟
な鉱物であり、繊維状物による網目内に緻密に充填され
て、シール性を向上させる。無機粉体の配合量は59重量
％以下とするが、セピオライトを25重量％以下としたに
も拘わらず空隙率を充分に低下させ得て、フィラー材の
柔軟性や馴染み性を良好とするために、45.5重量％以上
としておく。 バインダーとしては天然，合成ゴムラテックスや樹脂
エマルジョン等が使用されるが、結合材としての機能を
発揮させるために１〜10重量％を配合する。The filler material of the present invention which has solved this problem comprises a fibrous material of 36.5% by weight or more, comprising 5 to 20% by weight of ceramic fibers, 13.5 to 25% by weight of sepiolite and 1 to 10% by weight of organic fibers, and 45.5 to 59%. It is composed of an inorganic powder of 1% by weight and a binder of 1 to 10% by weight. The fibrous material is compounded to give resilience and strength to the filler material, but if less than 36.5% by weight,
Sufficient resilience and strength cannot be secured. Therefore, the amount was set to 36.5% by weight or more. Usually, it is preferable to set the content to 50% by weight or less so that the porosity of the filler material does not increase, that is, the sealing property is not deteriorated. This fibrous material is composed of ceramic fibers, sepiolite, and organic fibers.
It has a fiber diameter of m, forms a mesh inside the filler material, and is excellent in heat resistance, so that the filler material has a stable strength at normal temperature and during heating. On the other hand, when the ceramic fibers are strongly rubbed or compressed, the fibers break. In consideration of such a point, the blending amount of the ceramic fiber is set to 5 to 20% by weight. As sepiolite, α-type having a fiber diameter of about 0.2 μm is used. Sepiolite forms a dense network inside the filler material. Sepiolite has a solidifying property at room temperature and exhibits sintering properties when heated, and thus functions as a heat-resistant binder. Such a function is not sufficiently exhibited if the amount is less than 13.5% by weight. Sepiolite does not break fibers like ceramic fibers. However, if the blending amount exceeds 25% by weight, the filler material becomes harder than necessary, and the sealing property deteriorates. For these reasons, the blending amount is 13.5 to 25% by weight. By the way, if the content of sepiolite is 25% by weight or less, the porosity cannot be reduced due to its solidification property, and the sealing performance will be reduced. It is eliminated by adding powder. Hemp pulp or the like is used as the organic fiber. The organic fiber forms a mesh inside the filler material at normal temperature to secure the strength necessary for the papermaking of the filler material and the production of the gasket. However, when the compounding amount is less than 1% by weight, sufficient strength is obtained. I can't get it. However, if the amount exceeds 10% by weight, the heat resistance of the filler material or gasket is impaired. For these reasons, the compounding amount is 1
To 10% by weight. As the inorganic powder, talc mineral, calcium carbonate, clay, barium sulfate and the like are used. However, as described above, since the blending amount of sepiolite is 25% by weight or less, the porosity cannot be reduced. It is blended in order to improve the gasket sealing performance while compensating for the disadvantages described above. For example, talc mineral is a flexible mineral having a flaky form, and is densely filled in a mesh made of fibrous material to improve sealing properties. The blending amount of the inorganic powder is 59% by weight or less. Even though the content of sepiolite is 25% by weight or less, the porosity can be sufficiently reduced, and the flexibility and conformability of the filler material are improved. To be at least 45.5% by weight. As the binder, natural or synthetic rubber latex, resin emulsion or the like is used, but 1 to 10% by weight is blended in order to exhibit the function as a binder.
実施例として、抄造により第１表に示す配合組成をな
すフィラー材Ｉを得た。また、比較例として、抄造によ
り、第２表に示す配合組成のフィラー材IIと第３表に示
す配合組成のフィラー材IIIを得た。フィラー材IIは、
セラミック繊維に替えてガラス繊維を使用した以外はフ
ィラー材Ｉと同様組成のものであり、フィラー材IIIは
伝統的なアスベスト製のフィラー材である。なお、嵩密
度は、フィラー材I,IIについては1.0g/cm3であり、フィ
ラー材IIIについては0.82g/cm3であった。 かくして得られたフィラー材I,II,IIIを使用して、夫
々、内径43.5mm,外形57mm,厚さ5.0mmのうず巻形ガスケ
ットを製作し、各ガスケットについてシール特性試験及
び耐衝撃特性試験を行った。 シール特性試験は、ガスケットをその厚さが4mmとな
るように加圧した状態で、ガスケット内周側に0.5kg/cm
2の窒素ガスを封入し、ガスケット外周側に漏洩する窒
素ガス量を測定したものである。なお、窒素ガスの漏洩
量は、漏洩した窒素ガスをメスシリンダに導き、このメ
スシリンダ内における石鹸膜の移動速度により測定した
ものである。 また、耐衝撃特性試験は、ガスケット上に200gの重錘
を500mmの高さから落下させて、ガスケットに厚さ方向
の衝撃を与え、これを50回繰り返した後のフィラー材の
脱落（つまり、重錘の衝撃によるフィラー材の飛散）に
よる減量を測定し、これによってフィラー材の耐衝撃強
度を評価するものである。すなわち、衝撃によるフィラ
ー材の減量（脱落量）が少ない程、耐衝撃強度が大き
い。 これらの特性試験は、常温において行うと共に、フィ
ラー材つまりガスケットを400℃,600℃,800℃に夫々３
時間加熱した後において行ったものであり、第４表及び
第５表に示す結果が得られた。 第４表に示すシール特性の試験結果から理解されるよ
うに、フィラー材II,IIIを使用したガスケットでは、何
れも、800℃加熱後においてシール性が顕著に低下し
た。これは、800℃に加熱されることによって、フィラ
ー材IIのガラス繊維が溶融，収縮し、またフィラー材II
Iのアスベストが結晶水を放出することに起因する。こ
れに対して、本発明に係るフィラー材Ｉを使用したガス
ケットでは、800℃の高温条件下においてもシール性が
損なわれず、600℃以下の条件下におけると同様のシー
ル機能を発揮し得る。 また、第５表に示す耐衝撃特性の試験結果から理解さ
れるように、ガラス繊維を使用したフィラー材IIでは、
800℃加熱後の脱落による減量が大きく、高温条件下で
は顕著な強度低下を招くものである。これに対して、フ
ィラー材Ｉは、600℃以下においてはフィラー材IIIより
劣るが、800℃加熱後の条件下ではフィラー材IIIより脱
落による減量は小さく、強度的に優れている。 As an example, a filler material I having the composition shown in Table 1 was obtained by papermaking. As comparative examples, a filler material II having a composition shown in Table 2 and a filler material III having a composition shown in Table 3 were obtained by papermaking. Filler material II
Except for using glass fiber instead of ceramic fiber, it has the same composition as filler material I, and filler material III is a traditional asbestos-made filler material. The bulk density of the filler materials I and II was 1.0 g / cm 3 , and that of the filler material III was 0.82 g / cm 3 . Using the filler materials I, II, and III thus obtained, spiral-wound gaskets with an inner diameter of 43.5 mm, an outer diameter of 57 mm, and a thickness of 5.0 mm were manufactured, and a seal property test and an impact resistance test were performed on each gasket. went. In the seal property test, the gasket was pressed to a thickness of 4 mm, and 0.5 kg / cm
The nitrogen gas of No. 2 was sealed, and the amount of nitrogen gas leaking to the outer peripheral side of the gasket was measured. The amount of leakage of the nitrogen gas was measured by guiding the leaked nitrogen gas to a measuring cylinder and measuring the moving speed of the soap film in the measuring cylinder. In addition, in the impact resistance test, a 200 g weight was dropped on a gasket from a height of 500 mm to give an impact in the thickness direction to the gasket, and the filler material dropped off after repeating this 50 times (that is, The weight loss due to the scattering of the filler material due to the impact of the weight is measured, and thereby the impact resistance of the filler material is evaluated. In other words, the smaller the loss (dropout amount) of the filler material due to the impact, the greater the impact resistance. These characteristic tests are performed at room temperature, and the filler material, that is, the gasket is heated to 400 ° C, 600 ° C, and 800 ° C, respectively.
This was performed after heating for an hour, and the results shown in Tables 4 and 5 were obtained. As can be understood from the test results of the sealing properties shown in Table 4, the sealing properties of the gaskets using the filler materials II and III were significantly reduced after heating at 800 ° C. This is because the glass fiber of the filler material II melts and shrinks when heated to 800 ° C.
Due to the asbestos I releasing water of crystallization. On the other hand, in the gasket using the filler material I according to the present invention, even under a high temperature condition of 800 ° C., the sealing property is not impaired, and the same sealing function as under a condition of 600 ° C. or less can be exhibited. In addition, as can be understood from the impact resistance test results shown in Table 5, in the filler material II using glass fiber,
The weight loss due to falling off after heating at 800 ° C is large, and under high temperature conditions, the strength is significantly reduced. On the other hand, the filler material I is inferior to the filler material III at 600 ° C. or lower, but has a smaller weight loss due to falling off than the filler material III under the condition after heating at 800 ° C., and is excellent in strength.
以上の説明から容易に理解されるように、本発明のフ
ィラー材は、アスベスト製フィラー材の代替品として充
分使用できるものであることは勿論、アスベスト製フィ
ラー材より優れた耐熱性を有するものである。 したがって、本発明のフィラー材を使用することによ
って、アスベストフリーといった時代の要請に応えるこ
とができ、アスベスト製フィラー材を使用したガスケッ
トと同等若しくはそれ以上の高温条件下（具体的には80
0℃以上）においても良好なシール機能を発揮しうるう
ず巻形ガスケットを提供することができる。特に、800
℃以上の高温条件下においては、衝撃によるフィラー材
の脱落による減量がアスベスト製フィラー材に比しても
少なく、高温条件下での耐衝撃特性に優れるものである
ため、本発明のフィラー材を使用したうず巻形ガスケッ
トによれば、自動車排気系のような振動や衝撃が作用す
る800℃以上の高温条件下においても、良好なシール機
能を発揮させることができる。As can be easily understood from the above description, the filler material of the present invention can be sufficiently used as a substitute for an asbestos filler material, and of course, has a higher heat resistance than the asbestos filler material. is there. Therefore, by using the filler material of the present invention, it is possible to meet the demands of the era such as asbestos-free, and to perform under high-temperature conditions equivalent to or higher than the gasket using the asbestos-made filler material (specifically, 80% or less).
(0 ° C. or higher), it is possible to provide a spiral wound gasket capable of exhibiting a good sealing function. In particular, 800
Under high temperature conditions of ℃ or more, the weight loss due to the filler material falling off due to impact is less than that of the asbestos-made filler material, and since it is excellent in impact resistance under high temperature conditions, the filler material of the present invention is used. According to the spiral gasket used, a good sealing function can be exhibited even under a high temperature condition of 800 ° C. or more where vibration or impact acts as in an automobile exhaust system.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−295983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−225399（ＪＰ，Ａ)Continuation of front page (56) References JP-A-62-295983 (JP, A) JP-A-61-225399 (JP, A)
Claims (1)
ト13.5〜25重量％及び有機繊維１〜10重量％からなる、
36.5重量％以上の繊維状物と、45.5〜59重量％の無機粉
体と、１〜10重量％のバインダーとから構成したことを
特徴とする、うず巻形ガスケットのフィラー材。1. A ceramic fiber comprising 5 to 20% by weight, sepiolite 13.5 to 25% by weight and organic fiber 1 to 10% by weight.
A filler material for a spiral wound gasket, comprising 36.5% by weight or more of fibrous material, 45.5 to 59% by weight of inorganic powder, and 1 to 10% by weight of a binder.
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Publications (2)
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