JP2829901B2 - ジョイントシートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、石油化学プラント、
各種工業用機械装置、自動車、家電など広範囲な分野で
使用されるガスケットの基材として用いられるジョイン
トシートの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジョイントシートの一般的な製造方法
は、まず繊維材料・充填材・ゴム薬品に、溶剤に膨潤さ
せたゴム（あるいは粉末ゴムまたはラテックスに溶剤を
加えたもの）をヘンシェルミキサー等で十分混練し、ジ
ョイントシート形成用組成物（以下混練材料と略する）
を調製する。次いでカレンダーロールといわれる専用の
機械を用いてこの混練材料を熱ロール（約 150℃）と冷
ロール（約20℃）とからなる一対のロール間に投入し、
加圧しながら緻密かつ均一に熱ロール上に積層させ、そ
れと同時に熱ロールの熱により含んでいる溶剤を蒸発さ
せながら加硫を行うという 3つの工程を同時に行う。そ
して最後に、所定の厚さに積層したシートをドクターブ
レード等を使い熱ロールから剥離する。そのため熱ロー
ルに積層された材料は、所定の厚さまでは熱ロールに付
着していて、積層完了後は熱ロールから容易に剥離でき
るという相反する性質が必要とされるが、これは主に材
料中の未加硫ゴムの粘着性が加硫の進行により弱くなる
と言う性質によって対応していた。また、製品によって
は他の特性を重視するために熱ロールに付きすぎたり剥
がれ易いなど製造性の悪いものがあるが、このような場
合には熱ロールへの付着性と離型性が適当な別の混練材
料を熱ロール表面に薄く積層した後、主材料を積層させ
たものも見られた。

【０００３】また従来、ジョイントシートとしては石綿
ジョイントシートが汎用され、石綿繊維の独特の形状
や、優れた耐熱性を利用して、水、油、空気、水蒸気な
どの配管や機器用のガスケットとして打抜き加工され使
用されてきた。ところが石綿繊維は天然鉱物であり資源
の枯渇が心配されることや、石綿繊維が原因と推測され
ている健康障害が社会的問題となって世界的に石綿の使
用が制限される傾向となってきた。それらのことによ
り、最近では石綿繊維を全く使用せず、石綿繊維以外の
無機繊維と有機繊維の両方またはいずれか一方を使用し
たジョイントシート（アスベストフリージョイントシー
トまたはノンアスベストジョイントシートと呼ばれる、
以下ＮＡジョイントシートと略する）が使用されるよう
になってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このＮＡジョイントシ
ートに用いられる繊維材料としては有機繊維と無機繊維
（石綿以外）があるが、石綿繊維に比べると繊維径が太
くて剛直なものが多く耐熱性の点でもかなり差が見られ
るので、用途に応じて各種繊維を組み合わせて使用して
いるが、引張強さや耐熱性の点で完全に石綿ジョイント
シートに匹敵するまでには至っていない。それに加え
て、石綿ジョイントシートでは石綿繊維を60〜70重量％
含んでいたが、ＮＡジョイントシートでは繊維の形状が
異なるため繊維量が10〜40重量％のものが多く製造性に
多くの問題が見られた。特に、先に述べた熱ロール側の
表面層には、熱ロールへの付着性と離型性という相反す
る性質が要求され、付着性はゴムの種類や加硫剤などに
よって調整も可能であるが、離型性については繊維の量
が少ないため表面層の強度が弱く、シートを熱ロールか
ら剥離する際に一部が熱ロールに焼きついて表面に毛羽
立ちが生じたりするなどの不具合が発生していた。この
現象は、熱ロール表面の微少な傷やジョイントシートの
成形時の加硫ゴムの粕や加硫時のガス等により発生する
汚れによって加速されるために、頻繁に熱ロールの表面
を清掃する必要が生じ、生産効率が著しく低下するとい
う問題点も生じた。そして、このようなジョイントシー
トを打ち抜いてガスケットに加工すると、自動車用等の
低面圧の場合は特に表面からの漏れが生ずるために、ガ
スケット材料として使用できず不良率が高くなるという
問題に加えて、昨今では不良品の処理問題等環境面でも
大きな問題となってきている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維材料、ゴ
ム、充填材および加硫剤、加硫促進剤などのゴム薬品か
らなる組成物を溶剤とともに混練りして得たジョイント
シート形成用組成物を、熱ロールと冷ロールとからなる
一対のロール間に投入し、熱ロール側へ所定の厚さまで
積層させた後、熱ロールから剥離するジョイントシート
の製造方法において、投入時には溶媒に均一に溶けた液
状であり熱ロール上で被膜を形成する加工助剤を熱ロー
ル表面に付着させてから、ジョイントシート形成用組成
物を積層させることによって、ジョイントシートのロー
ルへの付着性と離型性という相反する性質を兼ね備えせ
しめたジョイントシートの製造方法である。

【０００６】なお本発明のジョイントシートは、繊維材
料としてロックウール、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
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、チタン酸
アルカリ繊維、ウォラストナイト、ウィスカー、ボロン
繊維、金属繊維等の無機繊維や、芳香族ポリアミド繊
維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエ
ステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニ
ルアルコール系繊維、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、フェノール系繊維、セルロース系繊維等の有機繊
維を単独あるいは併用して用いることができる。

【０００７】ゴムは、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリル
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、クロロスルフォン化ポリ
エチレン、エチレン酢ビゴム、塩素化ポリエチレン、塩
素化ブチルゴム、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、イソプレンゴム等のゴムを用
いることができる。

【０００８】ゴム薬品としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化
マグネシウム、過酸化物、ジニトロソベンゼン等の加硫
剤、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、キサントゲン酸塩
系化合物等の加硫促進剤や、老化防止剤、スコーチ防止
剤、可塑剤、着色剤等従来ジョイントシート形成用ゴム
薬品として公知のゴム薬品が広く用いられる。

【０００９】充填材としては、クレー、タルク、硫酸バ
リウム、重炭酸ナトリウム、マイカ、グラファイト、カ
オリナイト、セリサイト、焼成クレー、カーボンブラッ
ク、微細なケイ酸・ケイ酸塩系化合物（一般にホワイト
カーボンと呼ばれている）等が用いられる。

【００１０】なお加工助剤としてはシリコーン系ディス
パージョン、フッ素系ディスパージョン、珪酸ナトリウ
ム、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
ル、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルファ
オレフィンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
オクチルフェニルエーテル、アルキルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、アルキルアミンオキサイドおよびポ
リオキシエチレンアルキルメチルアンモニウムクロライ
ドの効果が確認された。そのうちポリエチレンオキサイ
ド、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロ
ースナトリウムは増粘剤として、またアルファオレフィ
ンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチル
フェニルエーテル、アルキルトリメチルアンモニウムク
ロライド、アルキルアミンオキサイド、ポリオキシエチ
レンアルキルメチルアンモニウムクロライドは界面活性
剤として知られており、本願発明における付着性、離型
性の作用はそれぞれに特徴がある。したがって、それら
を単独あるいは組み合わせて使用することができ、その
濃度および量は加工助剤の種類やジョイントシートの厚
さ（熱ロール上に保持する時間）によって大きく異なる
ためにジョイントシートの製造仕様に合わせて調整すれ
ばよい。

【００１１】

【作用】本発明者らはこのような付着性・離型性の問題
点を解決しようとするために鋭意研究を行った結果、繊
維の種類、ゴムの種類・量、充填材の種類、ゴム薬品の
種類を変更することによってかなり良好な表面状態のも
のが得られるようになったが、完全に毛羽立ちを無くす
ことはできなかった。そこでさらに研究を進め、熱ロー
ルとジョイントシート表面の焼きつきを少なくするため
に種々の離型性のある材料を混練材料を投入する前に熱
ロール上に散布してみた結果、常態では水あるいはその
他の溶媒に均一に溶解しており熱ロールの熱によって溶
媒が蒸発して熱ロール上に被膜を形成するシリコーン系
・フッ素系ディスパージョン、珪酸ナトリウム、増粘
剤、または界面活性剤あるいはこれらを組み合わせたも
のが最も適していることを発見した。一方オイル系の離
型剤等は熱ロールが濡れたままの状態であり混練材料が
熱ロール上に積層しにくいことに加えて、製造途中にシ
ートが熱ロール上から浮き上がってしまうために所定の
厚さまで積層するのが困難であり好ましくなかった。

【００１２】加工助剤の作用についてさらに詳しく説明
すると、本発明の加工助剤はジョイントシートの表面層
と熱ロールとの接触面積を小さくする働きがあるものと
思われる。

【００１３】熱ロール１の表面は拡大すると図２（ａ）
のように凸凹した状態になっており、そこに混練材料２
を投入するとこの材料が高い圧力を受けて凸凹の隅々ま
で流れ込み、図２（ｂ）のように混練材料と熱ロールと
の接触面積が大きくなるため非常に強固に密着する。

【００１４】石綿ジョイントシートの場合は、石綿繊維
の径が 0.02 〜20μm と細かく配合量も多いためにロー
ル凸凹の隅々にまで繊維が入り込むためシートの表面の
強度も強く熱ロール面から剥離させても毛羽立ちのない
表面状態の良好なジョイントシートを得ることができた
が、ＮＡジョイントシートではいずれの繊維も径が太く
（アラミド繊維11〜13μm ，ガラス繊維 4〜12μm ，炭
素繊維13〜18μm ）配合量も少ないため、ロール凹凸の
多くには充填材を主とした組成の材料が入り込むために
表面強度の弱い材料となり、剥離するときにロールに付
着して破線５に沿って破断し、シート表面が毛羽立つな
どの現象が発生する。

【００１５】そこで本発明の加工助剤を用いると、図１
（ａ）のように液状の加工助剤がロールの凹凸に入り込
み溶媒が蒸発することによって薄い加工助剤の皮膜３が
形成される。そのときの皮膜表面はロール表面に比べる
とかなり凹凸が少なくなり、そこへ混練材料を投入する
と混練材料中の未加硫ゴムの粘着性により皮膜の表面に
粘着し積層するが、加硫が進行すると図１（ｂ）のよう
に粘着性が低下し容易にシート表面４で剥離させること
ができ表面の毛羽立ちの少ないジョイントシートが得ら
れる。したがって加工助剤に要求される性質としては、
はじめは液体で熱ロール表面の凹凸の隅々にまで入り込
み溶媒の蒸発により皮膜を形成すると同時に混練材料と
の付着性も良好なものでなければならない。そのために
ワックスやオイル等は混練材料との付着性が悪くジョイ
ントシートが製板の途中で熱ロールから浮き上ってしま
う不具合がある。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００１７】実施例１ ゴム素練りロールにより 0.2mmに薄だし処理したＮＢＲ
を所定量計量した後トルエン中に膨潤させ、表１のＡに
示す配合率で、繊維材料、ゴム薬品、充填材とともにヘ
ンシェルミキサーにて80分間混練りし混練材料を調製し
た。

【００１８】そしてシリコーン系エマルジョン（商品名
KM722 信越化学工業） 100g を水 1kgで希釈した加工助
剤希釈液 100mlを150 ℃に加熱された熱ロールと20℃に
保たれた冷ロールとを密着させた間に均一に散布し、水
が十分に蒸発した後に上記した混練材料を熱ロールと冷
ロールとの間に投入して加熱圧延し、熱ロール側に所定
の厚さまで積層し、その後シート状物を熱ロールからド
クターブレードにより剥離してジョイントシートを得
た。その後同一の作業を繰り返し10枚のジョイントシー
トを製造した。

【００１９】実施例２〜４ 表２の実施例２〜４に示した加工助剤の希釈液を実施例
１における加工助剤希釈液と同様に調製し、実施例１と
同様にして、表１のＡに示す混練材料を用い10枚のジョ
イントシートを製造した。

【００２０】実施例５ 実施例１と同様の方法で表１のＢに示す繊維材料、ゴム
薬品、充填材とともにヘンシェルミキサーにて80分間混
練りし、ジョイントシートの表面用材料を調製した。そ
して実施例１に用いたと同じ加工助剤希釈液 100mlを15
0 ℃に加熱された熱ロールと20℃に保たれた冷ロールと
を密着させた間に均一に散布し、水が十分に蒸発した後
に、上記の表面用材料を投入し熱ロール側に均一に積層
させ、さらに表１のＡに示す混練材料を投入して加熱圧
延し、熱ロール側に所定の厚さまで積層し、その後シー
ト状物を熱ロールからドクターブレードにより剥離して
ジョイントシートを得た。その後同一の作業を繰り返し
10枚のジョイントシートを製造した。

【００２１】実施例６〜１５ 実施例１と同様な方法で、珪酸ナトリウム、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリエチレングリコール、カルボキシメ
チルセルロースナトリウム、アルファオレフィンスルホ
ン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチル
フェニルエーテル、アルキルトリメチルアンモニウムク
ロライドおよびポリオキシエチレンアルキルメチルアン
モニウムクロライドについて、それぞれを試験し、製板
性が実施例１〜４のレベルであることを確認した。

【００２２】比較例１ 加工助剤を使用せずに、いきなり混練材料を熱ロールと
冷ロールとを密着させた間に投入し、その後は実施例１
と同様にして10枚のジョイントシートを製造した。

【００２３】比較例２，３ 比較例２，３は表２の比較例２，３に示す加工助剤 100
g をトルエン 1kgで希釈させたものを用いて、実施例１
と同様にして10枚のジョイントシートを製造した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例１〜５、比較例１〜３のジョイント
シートの製板性、シール性を表３に示す。比較例２，３
は所定の厚さ（ 1.5mm）まで製造できなかったので全数
を不良とした。

【００２７】なお製板性の試験は、10枚製造したジョイ
ントシートをそれぞれ 6等分して60試料とし、毛羽立ち
のない試料の枚数を良品、毛羽立ちのある試料の枚数を
不良品として評価した。シール性の測定は、リング状に
打ち抜いたガスケットをフランジに挟みＮ₂ ガス圧力 1
5kgf／cm2 を負荷したときの 1時間の漏れ量を水中置換
法により求めた。

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によって製
造されたジョイントシートは、表面に毛羽立ちがなくジ
ョイントシートの不良品を少なくするとともにロール面
の汚れが減少し、掃除サイクルが長くなり生産性も改良
した。また得られたジョイントシートはガスケットとし
て最も重要な性能となるシール性が向上することが判っ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本願発明におけるロール表面とジ
ョイントシート付着性を、図１（ｂ）はジョイントシー
トの離型性を示す模式図である。

【図２】図２（ａ）は従来技術におけるロール表面を、
図２（ｂ）は離型性の不具合を説明する摸式図である。

【符号の説明】

１ ロール表面 ２ ジョイントシート ３ 加工助剤 ４ 剥離面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 21:00 (72)発明者 高橋 敬悟 静岡県磐田市西貝塚3765−29 (56)参考文献 特開 平７−48479（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−50283（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115484（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 3/10 B29C 43/24 B29C 43/32 F16J 15/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維材料、ゴム、充填材および加硫剤、
   加硫促進剤などのゴム薬品からなる組成物を溶剤ととも
   に混練りして得たジョイントシート形成用組成物を、熱
   ロールと冷ロールとからなる一対のロール間に投入し、
   熱ロール側へ所定の厚さまで積層させた後、熱ロールか
   ら剥離するジョイントシートの製造方法において、投入
   時には溶媒に均一に溶けた液状であり熱ロール上で被膜
   を形成する加工助剤を熱ロール表面に付着させてから、
   ジョイントシート形成用組成物を積層させることを特徴
   とするジョイントシートの製造方法。
2. 【請求項２】 前記加工助剤が、シリコーン系ディスパ
   ージョン、フッ素系のディスパージョン、珪酸ナトリウ
   ム、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
   ル、カルボキシメチルセルロースナトリウム、アルファ
   オレフィンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
   アルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン
   アルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシ
   エチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン
   オクチルフェニルエーテル、アルキルトリメチルアンモ
   ニウムクロライド、アルキルアミンオキサイド若しくは
   ポリオキシエチレンアルキルメチルアンモニウムクロラ
   イド又はこれらを組み合わせたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のジョイントシートの製
   造方法。