JP4895425B2 - 低圧ガスケットの現場成形と方法 - Google Patents

Description

【０００１】
この出願は、成形ガスケットシステムと方法と題されて１９９９年２月１９日に出願された仮特許出願第６０／１２０９４３号の優先権を主張し、その一部継続である。
【０００２】
（発明の技術分野）
この発明は、それらが適用される部品と一体であるガスケット、シール又は中間嵌め具（transition fittings）を製造する方法に関する。この発明は、また、エラストマー組成物、より詳細には、単一又は多成分のエラストマー組成物とそれらのガスケット、シールないし中間嵌め具の形成における使用にも関する。
【０００３】
（発明の背景）
多くの種類の装置、導管、配管、鋳造物及び他の部分が、接合部において気体、液体、電気的、化学的ないし音の絶縁シールを形成するためにガスケット式接合部によって互いに接合される。ガスケット式接合部を製作する通常の方法では、ガスケットを別個に形成し、それを、大抵は手で、フランジや他の一又は複数の部品の接合面上に位置せしめ、ガスケットを接着剤あるいは機械的締結具により一方又は他方の部品に取り付け、ついで接合部を形成する二の部品（部分）をボルト止め又は他の方法で締結することがなされる。これらの手順は、多くの労力を要するもので、部品を何度も扱うことを必要とし、同時に品質と操作性の検査を何度も行う必要がある。典型的には、取扱いと検査が、製造の３段階、すなわち、材料の製造中、部品の製作中、及び組立構造体の製作中に必要とされる。
【０００４】
ガスケット式接合部において接続されるべき部品の一つ（又は複数）の上の所定位置にガスケットを形成または成形することを可能にし、また、所望される場合にはそれを部品の一つと程度の差はあれ一体化して形成することも可能にすることが要求されている。本発明は、発泡ガスケットと、中実又はハードなガスケットとの双方に対して、その要求を満たす。本発明は、ポリプロピレン製部品のための適所に成形されたガスケットの作製において特に有用である。欧州特許出願公開第０８４８５３号はエラストマーガスケット成形材料を、それを保持することになる部品上の溝に注入し、加硫させて材料を部品に接着させる成形方法を開示している。モールドは溝（暗示的）と協働してガスケットの形状を定めている。
【０００５】
（発明の概要）
本発明の主要な態様では、ガスケット、シールないし中間部材（transition part）を部品上に直接成形する方法が開示される。以下により十分に説明する図によって最もよく示されるように、接合面又はフランジを有する部品が、ついで該部品の回りに締結される型と接合せしめられて、略トロイダル形である密封モールドキャビティが形成され、前記部品の接合面又はフランジにより一又は複数のモールド壁が形成されていることが分かる。ついで、接合剤（bonding agent）を含むか、あるいは、別の形で接合面に接合可能とされたガスケット又はシーラント材料が、溶融状態ないし流動可能状態でモールドキャビティ内に注入される。固化をすると、それが直接前記部品に結合する。これにより、接合面又はフランジに接着剤のビード（bead）を付着させ、ついで既製のガスケットをその面に配置するという、一般的な従来技術の手順である別個の工程の必要性が排除される。ガスケット又はシール材料に内在させる接合剤を慎重に選択することにより、モールドの開放時にガスケット材料が部品の接合面に確実に接着されたままの状態となり、モールドからきれいに離脱させることが可能になる。加えて、モールドは、適切な離型剤、例えば、モールドの表面に適用されるが接合面には適用されないシリコーン離型剤で処置してもよい。
【０００６】
本発明のさらに別の態様では、例えば、水系ポリウレタンから構成されうるスリップ被覆材料（slip coat material）のモールドへの適用を含む。スリップ被覆の目的は、ガスケットの外側又は非接合面上に膜を形成することにある。これは、それがガスケットの外面上に非粘着性の面をつくり出し、これらの面での接合剤の作用を効果的に絶つ点において特に有用である。この特徴は、同じ材料でできている部品の表面がガスケットで接合されうるが、後で各部品又はガスケットに損傷を与えずにそれらを分離できることが望ましい場合のガスケットの利用において、特に重要である。
【０００７】
本発明の他の重要な態様では、好ましくはガスケットの形成過程において、エラストマー発泡型製品（elastomeric cellular product）を生成する発泡型押出加工（foamed extrusion procedure）を施されうる新規の改良されたエラストマー組成物が提供される。本発明のエラストマー組成物は、少なくとも一種の熱可塑性ゴム化合物と接合剤の混合物を含有する。上記少なくとも一種の熱可塑性ゴム化合物は、Leichtの米国特許第４６７７１３３号とLeichtの米国特許第４７６４５３５号に開示されているような２種の熱可塑性ゴム化合物の混合物をさらに含むものとしてもよく、これら米国特許の開示は、すべての目的のために出典明示によりその全体がここに取り込まれる。
【０００８】
接合剤は、既製の冷却された部品にガスケット又はシール材を接合するのに適した一又は任意の数の複数の高分子接着剤を含みうる。接合剤は、典型的には、ガスケットないしシール材を作るのに使用される混合物の３０重量％未満（５重量％が好ましい）を構成する。ガスケット材料中に導入されうる接合剤については、いくつかの例によって最も良く例示されうるが、これらにに限定されるものではない。ガスケットが接合されるべき部品（部分）がナイロンで形成されている場合、アクリル接合剤が使用されうる。接合されるべき部品がポリエチレンで形成されている場合は、接合剤として炭化水素樹脂を使用するのが好ましい。接合されるべき部品がポリプロピレンで形成されている場合には、接合剤は、好ましくは、アイソタクチック・ポリプロピレン、アタクチック・ポリプロピレン及び低分子量ポリアミドの混合物から形成される。詳細には、ポリプロピレン接合剤は、一般にエポキシ用硬化剤として使用される、約５〜５０％の脂肪酸二量体ベースのポリアミドを含有し、残りがアイソタクチック・ポリプロピレンとアタクチック・ポリプロピレンを１：１から１：１０までの範囲の比（１：５．５の比が好ましい）で含有するものとできる。
【０００９】
さらに本発明によれば、ガスケットを用いてガスケット式接合部によって接合される２つの部品の一方にガスケットを固着して形成する方法が提供される。該方法は、ガスケットに対して望ましい形状の有壁モールドキャビティを有するモールドを提供することを含み、そのモールドキャビティの少なくとも一つの壁が一方の部品の接合面となり、そのモールドキャビティの残りの壁がモールド片に（mold piece）に形成される。離型剤を、接合面を除いたモールドキャビティの壁部に適用してもよい。前記モールドは、一方の部品の接合面の上にモールド片を配することによって閉止され、モールドキャビティを、溶融したガスケット形成熱可塑性材料が注入される閉じた略トロイド状（toroidal）空間として確立する。熱可塑性材料は、ガスケット熱可塑性材料が冷却されてガスケットを固化させ、それを接合面に固着するように接合面間の接着結合を確立する、接合剤を含む。ついでモールド片が接合面から取り除かれ、その適所にガスケットが固着された部品が、他方の部品と連結できる状態となる。
【００１０】
前記方法は、離型剤を適用した後であって前記モールドを閉止する前に、スリップ被覆材料を用いて接合面以外の壁キャビティの壁部を被覆することを含んでもよい。スリップ被覆材料は、ガスケットの面上に、接合面に隣接する面以外に形成される膜を形成するように作用する。
【００１１】
前述した方法の実施においては、一方の部品はポリプロピレン製であり得、接合剤は、ポリアミドをベースとした約５パーセントから約５０パーセントの脂肪酸二量体を含有し、残りが約１：１と約１：１０の間の比のアイソタクチック・ポリプロピレンとアタクチック・ポリプロピレンであり、接合剤はガスケット形成熱可塑性材料の約３０パーセント未満を構成する。
【００１２】
さらに、前記一方の部品は、ナイロン製で、前記接合剤は、ガスケット形成熱可塑性材料の約３０パーセント未満を構成するアクリル材料であってもよい。
【００１３】
また、前述した方法は、ポリエチレンで形成された一方の部品と、ガスケット形成熱可塑性材料の約３０パーセント未満を構成する炭化水素樹脂である接合剤とを用いて、実施することとしてもよい。
【００１４】
シリコーンが、前述した方法の実施において好ましい離型剤であり、スリップ被覆材料は、水系ポリウレタンである。
【００１５】
本発明の好ましい形態では、ガスケット式接合部にて共に接合される２つの部品のうちの一方に固着されるガスケットの形成での利用に適合したエラストマー組成物は、少なくとも一種の熱可塑性ゴム材料と、組成物が溶融状態から固化する際に一方の部品が形成される材料にその組成物を接合することを可能にする接合剤とを含む。ポリプロピレン部品に固着されるガスケットの形成に際して使用される特に好適なエラストマー組成物の一つは、接合剤がポリアミドに基づく約５パーセントから約５０パーセントまでの脂肪酸二量体を含み、残りが約１：１と約１：１０の間の比でアイソタクチック・ポリプロピレンとアタクチック・ポリプロピレンを含み、接合剤が当該組成物の約３０パーセント未満を含んでいるものである。ナイロン部品に固着されるガスケットの形成に際して使用される特に適したエラストマー組成物の一つは、上記接合剤が該組成物の約３０パーセント未満を含むアクリル材料であるものである。さらに、ポリエチレン部品に固着されるガスケットの形成の際に使用される特に適したエラストマー組成物の一つは、接合剤が組成物の約３０パーセント未満を構成する炭化水素樹脂であるものである。
【００１６】
（好適な実施態様の説明）
まず、図１に着目すると、図１は、断面図としてガスケット収容部品１０を示している。明確化のため、部品１０には金属のクロスハッチングが施されているが、これをプラスチックや他の材料で形成してもよいことが理解されるべきである。部品１０は、ガスケットの形成時に部品１０に接着されることになるガスケットの部分の所望の形状を有する溝１１をその中に有している。部品１０と接合されるものは、モールド片１２であり、これも部分断面図で示してある。モールド片１２も金属としてクロスハッチングしてあるが、プラスチックや他の材料としてもよいものである。モールド１２は、モールド片のガスケット形成壁部の残りを定める壁１４を持つ溝１３を有している。
【００１７】
モールド片については、上面図の形で図２に示してあり、この図は、モールド片が備えている注入口１５と通気口１６を最も良く示している。
【００１８】
このように、図１及び図２から、ガスケット収容部品１０とモールド片１２とが閉じたキャビティ１７を規定し、このキャビティがガスケット収容片それ自体によって形成される少なくとも一つの壁１８を有するモールドキャビティであることが分かる。該モールドキャビティは、略トロイド状になっていると言うこともできる閉ループの形に配されているが、システムのガスケットの要求を満たす不規則な閉ループの形状を有するものであってもよい。
【００１９】
作用について説明すると、モールド片１２には、好ましくはモールドキャビティの壁部上に離型剤が被覆される。ついでモールド片１２は、図１に示されるようにモールドキャビティを形成するようにガスケット収容部品１０の溝とモールド片１２の溝を正確に一致させて、ガスケット収容部品１０の上に位置せしめ、それに締結あるいは当接させる。ついで、流入口１５を通じてモールドキャビティへ溶融した熱可塑性材料を導入し、モールドキャビティ内のガス体を、流れるガスケット材料が通気口１６から流れる前に漸次排気される。閉ループのモールドキャビティにそれを完全に満たすに足りる材料を内在させるように十分な溶融熱可塑性材料が注入され、その結果、連続したガスケットが形成される。ついで、モールドキャビティ内の熱可塑性材料を硬化又は固化させることができるようにモールドとモールド片１２と部品１０が冷却され、ガスケットが十分に固化した時に、モールド片１２が取り除かれ、ガスケットが図３に示したように適所に残される（図３ではそれを符号１９で示してある）。所望される場合には、上述の離型剤の塗布の後とモールドの閉止の前にキャビティを形成するモールド片１２の壁部にスリップ被覆材を塗布してもよい。スリップ被覆材は形成されるガスケットの表面に膜を形成するように作用する。これはガスケットの外面に非粘着性の表面をつくり出し、外面における接合剤の作用を効果的に消滅させる。これは、同じ材料製の部品の表面をガスケットで接合されるが、部品又はガスケットの何れかを損傷することなく後でそれらを分離させることができることが望ましいガスケットにおいて重要である。
【００２０】
図４は図１と同様の図であるが、モールド片１２とガスケット収容部品１０の間に、調節され選択された寸法の小さな間隙２０が形成される構成を示している。ガスケット形成材料がこの構成におけるモールドキャビティ内に導入されると、その幾らかが、材料の冷却条件によって決まる所定の距離にわたって間隙内に流れ出る。
図４に示された装置において製作された最終ガスケットは図５に示されており、形成されたガスケットははみ出し（flashed）領域２１及び２２を有していることが分かる。これらは、ガスケットとガスケット収容部品１０の間の接着面積を増加させるのに役立つ。
【００２１】
図６、７、８及び９は、全て、本発明において可能になる多大な設計の柔軟性を例証している。柔軟性は、ガスケットの近傍のガスケット収容部品１０の形状の柔軟性と、ガスケット自体の形状の柔軟性の双方を含む。しかして、図６のガスケット２３はガスケット収容部品の角部に形成され固着されている。図７のガスケット２４はガスケット収容部品１０の実質的に平坦な表面に固着されている。図８のガスケット２５はガスケット収容部品の縁部に形成され、ガスケットには、接着面積を増大させるためのはみ出し領域２６がまた設けられている。図９では、ガスケット収容部品１０状のガスケット保持溝２７は、ガスケット２８の底部が溝に物理的に係止されそれに固着されるように留め継ぎ（mitered）されている。
【００２２】
上記から、本発明では、設計において多大な柔軟性を持ち、ガスケットの多くの手作業での取り扱いとそれに伴う問題を解消しコストを削減するガスケット成形方法及び技術が提供されることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 接合面又はフランジを有するガスケット収容部品をそれに接合したモールド片と共に模式的に示す断面図であり、図２の１−１線に沿って見た図である。
【図２】 図１中に示したモールド片の下側の模式的な部分平面図であり、図１の２−２線に沿って見た図である。
【図３】 ガスケット収容部品を、その上に成形したガスケットと共に示す模式的な部分断面図である。
【図４】 ガスケットの接着性を増大させるためにガスケットの各側に沿ってはみ出し領域を形成する目的で配置されたガスケット収容部品とモールド片を示す図１と同様の図である。
【図５】 図４に配されたような装置によりガスケット収容部品上に形成されたガスケットを示す図３と同様の図である。
【図６】 ガスケット収容部品上に本発明によって形成されたガスケットの多くの可能な配置と形状を示す部分断面図である。
【図７】 図６と同様の図である。
【図８】 図６と同様の図である。
【図９】 図６と同様の図である。

Claims (9)

1. ガスケットを用いてガスケット式接合部の形で接合される、ガスケット収容部品（１０）に固定されるガスケット（１９）を形成する方法であって、
   上記ガスケットに適した形状の閉じたモールドキャビティ（１７）を有し、上記モールドキャビティの少なくとも一つの壁（１８）が上記ガスケット収容部品に形成され、他の壁（１８）がモールド片（１２）に形成され、
   上記ガスケット収容部品と上記モールド片を閉じることにより、閉じた略トロイド状の間隙を形成し、
   上記モールドキャビティ内に、溶融したガスケット形成熱可塑性材料を注入して、上記ガスケットを形成し、
   上記ガスケットの形成過程で、上記溶融熱可塑性材料が上記間隙に導入されて、上記ガスケットの縁部に、はみ出し領域（２１）が形成され、
   上記熱可塑性材料を冷却して上記ガスケットを固化させ、
   上記接合面から上記モールド片を除去する、
   工程を含むことを特徴とするガスケットの成形方法。
2. 上記熱可塑性材料が、上記ガスケット収容部品の壁と上記ガスケットの間の接合をなす、重合体接着剤からなる接合剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載のガスケットの成形方法。
3. 上記モールドを閉止する前に、上記モールド片の、上記ガスケット収容部品との接合面以外の、上記キャビティの壁部に離型剤を塗布することをさらに特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記離型剤の塗布後であって上記モールドの閉止前に、上記モールド片の、上記ガスケット収容部品との接合面以外の、上記キャビティの壁部にスリップ被覆材料を被覆することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 上記ガスケット収容部品（１０）がポリプロピレン製であり、上記接合剤は、約５〜５０重量％がポリアミドベースの脂肪酸二量体であり、残りがアイソタクチックなポリプロピレンとアタクチックなポリプロピレンとを約１：１から１：１０までの範囲の比で含み、上記接合剤が上記ガスケット形成熱可塑性材料の約３０重量％未満を構成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 上記ガスケット収容部品（１０）がナイロン製であり、上記接合剤が、上記ガスケット形成熱可塑性材料の約３０重量％未満を構成するアクリル材料であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 上記ガスケット収容部品（１０）がポリエチレン製であり、上記接合剤が、上記ガスケット形成熱可塑性材料の約３０重量％未満を構成する炭化水素樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
8. 上記離型剤がシリコーンであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
9. 上記スリップ被覆材料が水系ポリウレタンであることを特徴とする請求項４に記載の方法。

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