JP2931882B2 - 膨張黒鉛シートの製造法 - Google Patents

膨張黒鉛シートの製造法

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    • D21H13/20Organic non-cellulose fibres from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H13/26Polyamides; Polyimides

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は膨張黒鉛シートに関し、
更に詳しくは一般産業用や内燃機関の各種接合面をシー
ルするためのガスケット類などに用いられる耐熱性アス
ベストフリーの黒鉛シートの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスケット類としてはアスベスト
を基材としたジョイントシートやビーターシートが使用
されてきた。しかしアスベストの人体への有害性からそ
の使用が規制される方向に進んでいる。ー方可撓性膨張
黒鉛シートも知られており、これはシール性、耐熱性に
は優れているものの、シートの機械的強度が低く、実際
の使用場面に於ける取り扱いに問題がある上に、耐水
性、耐油性に劣るという欠点を有する。
【0003】これらの代替としてアラミドパルプや無機
繊維に充填材を加え、ゴム状弾性体を結合剤にしたシー
トが開発されている。これらのシートは乾式法または湿
式法により製造されるが、機械強度を始め、耐熱性やシ
ール性がアスベストシートに劣るという欠点を有する。
【0004】このためこれら可撓性膨張黒鉛シートの改
良が試みられている。たとえば特開平2−124767
号公報のようにゴム状バインダーを膨張黒鉛粒子に塗布
し、シートの耐折性や耐油性の改良を計っているが、単
独成形体の用途にまで至っていない。また特開昭62−
288180号公報のように膨張黒鉛成形体に水溶性の
熱硬化性樹脂を含浸し、樹詣を加熱硬化させて、機械強
度や液体の不浸透性を改善しているが、最も重要な特性
である可撓性を失い、取り扱い上の問題も解決するに至
っていない。更に特開昭60−71578号公報や、特
開昭63−72780号公報のように膨張黒鉛粒子に補
強用の繊維や結合剤を配合する方法が示されているが、
効果が充分でなく、脆さや機械強度を充分カバーするこ
とはできていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は従来のこの種黒鉛シート就中膨張黒鉛シート
の欠点を解消し、優れた機械的強度を有するアスベスト
フリーの膨張黒鉛シートを新たに開発することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は50倍以上に
膨張した膨張黒鉛を0.02〜0.3g/cmの嵩密
度となるように圧縮し、これを粉砕後、アラミドパルプ
繊維をフィブリル化して比表面積を3.0m/g以上
とした補強用繊維と共に結合剤の存在下に水に懸濁させ
て抄紙用スラリーを製造し、このスラリーを湿式抄紙し
てシート化することによって解決される。
【0007】
【発明の作用並びに構成】本発明に於いては膨張黒鉛を
先ず所定の嵩密度に圧縮する。従来の50倍以上に膨張
した膨張黒鉛はこれを粉砕してもそのままでは水に均一
に懸濁してスラリー化できず、水の表面に浮くため抄紙
できない。またアセトンの如き親水性溶媒を少量用いる
方法も知られているが、この方法でも黒鉛粒子が水に浮
く傾向があり、決して望ましい方法ではない。従ってこ
のままでは抄紙しても均一なシートを得ることができ
ず、またたとえできたとしても機械的強度は極めて小さ
く到底実用に供し得ない。このため本発明に於いては先
ずこの膨張黒鉛粒子を0.02〜0.3g/cm、好
ましくは0.05〜0.15g/cmの嵩密度となる
ように圧縮する。嵩密度が0.02g/cmより低い
と膨張黒鉛粒子の空洞中の膨張ガスが抜け難く、水中で
撹拌を行い粉砕しても原料が浮いた状態のままである。
また嵩密度が0.3g/cmより大きいと水中での粉
砕が難しくなると共に粉砕された原料が粒状となり膨張
黒鉛の特性が失われる。上記の嵩密度の原料を粉砕する
と膨張黒鉛の特性を失うことなく、水に懸濁され、アラ
ミドパルプ繊維に定着されて理想的な抄紙原料となる。
【0008】本発明に於いて50倍以上に膨張した膨張
黒鉛を圧縮する手段は所定の嵩密度とできる手段であれ
ば原則的にはどのような手段でも良いが、特に水平コン
ベヤーと傾斜コンベヤーの組み合わせにより連続的に締
めつける圧縮手段が好ましい。この際たとえば従来から
知られている特願昭53−71694号に示される金網
ケースを使用する方法では嵩密度を0.05〜0.1g
/cmのように圧縮することはできるが量産化が難し
い。尚膨張黒鉛としては平均として50倍以上に膨張し
たものを使用する。従って50倍以上に膨張した黒鉛粒
子だけを使用してもよいし、50倍以下の膨張黒鉛と5
0倍以上の膨張黒鉛とを混合して全体として50倍以上
となるようにして使用してもよい。しかし乍ら平均して
50倍未満では目的物シートの可撓性やシール性が低下
する。
【0009】本発明に於いては圧縮した黒鉛は次いで粉
砕される。粉砕は湿式及び乾式いずれも採用することが
できる。湿式法の場合は圧縮黒鉛を予め水と混合した状
態で粉砕し、得られた粉砕物は水と分離することなく、
そのまま次のスラリー調製に使用する。粉砕手段は通常
ミキサータイプの粉砕機が好ましく使用されるが、抄紙
分野で使用される叩解機を使用しても良い。粉砕物の大
きさは通常50メッシュ以下、好ましくは60〜100
メッシュ程度である。乾式粉砕の場合は水の非存在下に
圧縮黒鉛を上記湿式粉砕の場合と同様の大きさとなるよ
うに粉砕する。粉砕機としては剪断力による粉砕機が望
ましく、たとえば高速ミキサーが例示できる。乾式粉砕
された粉砕物はこれを予め水と混合してからスラリー調
製に使用しても良く、また粉砕物を直接スラリー調製に
使用しても良い。
【0010】本発明に於いて使用される補強用繊維は水
中で膨張黒鉛粒子を定着させ、抄紙に必要な濃度に希釈
しても分離せずに均一に分散せしめる作用を有する。こ
れが高強度膨張黒鉛シートを得る重要なポイントにな
る。この条件を満たすために補強用繊維は次の特性を備
えている必要がある。 (1)補強用繊維は水中でイオン的に中性又は陽性であ
ること。膨張黒鉛粒子は水中でアニオン性を示すので、
セルロース繊維のように同じイオンを持った繊維を叩解
してフィブリル化を進めても完全に定着させることはで
きない。 (2)繊維を叩解してフィブリル化を進めて、繊維の比
表面積を3.0m/g以上にすること。膨張黒鉛粒子
の比表面積が大きいのでこれを定着させる繊維もまたフ
ィブリル化を行い、比表面積を3.0m/g以上にし
て、物理的にも吸着し易くする必要がある。このためモ
ノフィラメントに近い無機繊維や金属繊維では補強剤の
効果を示すことはできない。以上の条件に該当する補強
用繊維は耐熱性優れた、パラ系、メタ系のアラミド繊維
をパルプ化したものが最も有効である。
【0011】アラミド繊維自体は知られたものであり、
本発明に於いても従来から知られた各種のアラミド繊維
が使用できる。この従来のアラミド繊維を所定の比表面
積となるようにフィブリル化して使用する。この際のフ
ィブリル化手段は特に限定されず、通常の手段が採用さ
れる。比表面積が3.0m/g以上、好ましくは5.
0〜8.0m/gである必要があり、3.0m/g
未満では充分に黒鉛粒子を定着できず、望ましくない。
このアラミド繊維のスラリー中での使用量は3〜25重
量部、好ましくは5〜15重量部程度である。
【0012】本発明に於いては目的物シートの機械的強
度を向上せしめるために結合剤を使用する。結合剤は水
溶性、エマルジョン型或いは粉末の形でも使用できる
が、特にエマルジョン型は微粒子でしかも水中で分散さ
れ易く、徐々に定着されるので特に好ましい。これらの
結合剤としてNR、NBR、SBR、CRおよびアクリ
ルゴムのラテックスを強度や耐熱性、耐油性等の特性に
合った用途に使用できる。更に耐熱性を必要とする場合
はフェノール樹脂とNBRラテックスの併用を始め、シ
リコーンゴムおよびフッ素ゴムのエマルジョン等を使用
することもできる。
【0013】本発明に於いては上記各材料を水に懸濁せ
しめて抄紙用スラリーとするが、この際の各材料の配合
割合は、 膨張黒鉛粒子:60〜95重量部 アラミドパルプ:3〜25重量部 結合剤:1〜20重量部 の組成で構成され、引張り強度が1.0kg/mm
上の高強度のシートで耐熱性を充分具備するためには、 膨張黒鉛粒子:70〜85重量部 アラミドパルプ:10〜20重量部 結合剤:5〜10重量部 の配合が良い。尚これらの原料液はパルプを核に膨張黒
鉛粒子が定着されているので原料液を1〜2%の濃度に
希釈しても分離することなく均一に分散されていて、水
に浮くことがないので抄紙装置を用いて高強度のシート
を得ることができる。
【0014】抄紙用スラリーを抄紙するに際しては通常
湿式抄紙法が採用され、湿式抄紙法自体の条件や装置は
従来のものが夫々そのまま適宜に採用される。かくして
得られる本発明の目的とするシートは膨張黒鉛よりなる
にもかかわらず、極めて機械的強度が大きく、また耐熱
性も優れ、その他可撓性を具備し、極めて優れたシール
性を有するため、一般産業用や内燃機関の各種接合面を
シールするためのガスケットとして極めて好適である。
尚本発明に於いて比表面積は次の方法で測定したもので
ある。本発明に於いて比表面積はベット(BET)法に
てN(30%)とHe(70%)との混合ガスを用い
て測定したものである。
【0015】
【実施例】以下実施例に基づいて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚特に明示しない限り単位は全て重量部である。
【実施例1】ミキサーに水200部とアラミド繊維パル
プ(アクゾ社製トワロンパルプ1096)を10部投入
し、約5分間撹拌してパルプを叩解し、配合チエストへ
水3000部を一緒に落とす(この時のパルプの比表面
積は7.5m/gである)。一方150倍に膨張した
黒鉛粒子85部を嵩密度が0.08g/cmになるよ
うに圧縮してスポンジ状とした。この原料をミキサーに
水2000部と共に約10分間撹拌し粉砕して配合チエ
ストへ落とし、アラミドパルプと混合した。1〜2分撹
拌するだけでアラミドパルプを核に膨張黒鉛の粒子が凝
集し、均一な分散液が得られた。更に結合剤としてNB
Rラテックス(日本ゼオン(株)製ニッポール1571
▲C▼)を固形分換等で5部を加え3〜4分間撹拌して
定着した。この場合アラミドパルプの配合量が少ないの
で、NBRラテックスは撹拌のみで定着することができ
た。またNBRの架橋助剤の亜鉛華を少量加えた。この
原料を抄き網を設けたタンクに入れ均一に分散させた後
に水切りを行いシート化した。更にサクションポンプで
搾水し、フェルトに挟みプレスで圧縮して脱水を行っ
た。このシートを120℃のオーブンに入れ乾燥を行
い、カレンダーロールを通してシートの密度を1.3g
/cmに調整した。最後に150℃で20分間架橋を
行った。
【0016】
【実施例2】アラミドパルプ15部、膨張黒鉛75部、
NBRラテックス固形換算10部を用いた以外は実施例
1と同じ方法でシート化した。但しパルプと結合剤の使
用量が増えているので、ラテックスの定着が良くない。
カチオン性の凝集剤、たとえばサンフロックCH799
P(三洋化成(株)製)0.1部を溶かした水溶液を添
加して定着した。
【0017】
【実施例3〜8】実施例1及び2に於いて膨張黒鉛、ア
ラミドパルプ及びNBRラテックスの配合割合を表1の
ように変化させ、その他は同様に処理してシートを製造
した。
【表1】 実施例1と実施例2で得たシートの可撓性膨張黒鉛シー
トの特性をJISR3453に従い測定した。測定結果
を表2にJISR3453の1種、2種及び3種の規格
値と対比した。
【表2】 表2から明らかなように実施例1〜2の各シートの特性
はJISR3453の規格値をほぼ満足している。
【0018】上記実施例1〜8で得た各シートについて
(即ち補強剤及び結合剤の添加量を変化させた時の各シ
ートについて)その変化量とシートの引っ張り強度との
関係及び同じくその変化量と応力緩和率との関係を調査
した。この結果を第1図(引っ張り強度)及び第2図
(応力の緩和率)に示す。但し第1及び2図に於いて、
点線はNBR配合10%の場合を、実線は5%の場合を
示す。第1〜2図から明らかな通り補強材及び結合剤の
添加量が変わると目的物シートの引っ張り強度や応力緩
和率が変化する。即ちこれら添加剤の配合割合が多くな
ると引っ張り強度は大きくなるが、耐熱性の目安の一つ
である応力緩和率は逆に低下する。従って補強材や結合
剤の添加量を目的物シートの用途に合わせて適宜に選択
することにより所望のシートとすることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明のシートは可撓性膨張黒鉛シート
に比較すると機械強度や柔軟性が大巾に向上し、実際の
使用場面に於ける取扱が容易となる。また耐水、耐油性
の特性も改善され、アスベストジョイントシートのJI
S規格もほぼ満足している。以上のような特徴をもった
本発明のシートは一般産業用のガスケットを始め、内燃
機関の周辺のガスケット類にアスベストジョイントシー
トと同様に使用できる。
【0020】
【図面の簡単な説明】
図1〜2はいずれも黒鉛シートの原料配合比と引張り強
度又は応力緩和率との関係を示すグラフである。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)平均として50倍以上に膨張した膨
    張黒鉛を0.02〜0.3g/cmの嵩密度になるよ
    うに圧縮し、これを粉砕した黒鉛粒子、 (B)アラミドパルプ繊維をフィブリル化してその比表
    面積を3.0m/g以上となした補強用繊維、 (C)結合剤、及び (D)水とを懸濁せしめて抄紙用スラリーとなし、この
    スラリーを湿式抄紙してシート化することを特徴とする
    膨張黒鉛シートの製造法。
  2. 【請求項2】上記(A)、(B)及び(C)の配合割合
    が、(A)60〜95重量部、(B)5〜25重量部、
    及び(C)1〜15重量部である請求項1に記載の製造
    法。
  3. 【請求項3】膨張黒鉛の圧縮物を湿式粉砕する請求項1
    に記載の製造法。
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EP0579879B1 (en) 1995-10-11
EP0579879A1 (en) 1994-01-26
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