JP6712513B2 - タルクシートを含むガスケット - Google Patents

Description

本発明は、流体の配管接続部などに使用される、タルクシートを含むガスケットに関するものである。

ガスケットは一般的に、ノンメタリックガスケット、セミメタルガスケットおよびメタルジャケットガスケットの三種が主流となっている。ノンメタリックガスケットの中でも、４５０℃以上の高温条件においては、耐熱性の高い無機充填剤と無機繊維とを含むシートガスケットと、無機繊維をゴム引きした織布ガスケットが一般的に使用されている。

特許文献１には、ノンメタリックガスケットのシール材料として、無機繊維、無機充填剤および結合剤を含有するシール材料が開示されている。

特開昭５９−８６６８３号公報

しかし、無機繊維、無機充填剤および結合剤を含有するシール材料を含むガスケットを用いた場合、配管内の流体がガスケット表面を伝わって外部へと漏れる、所謂ガスケットとフランジとの間の接面漏れが発生することが明らかとなり、シール性に改善の余地があった。

本発明の目的は、シール性が改善されたガスケットを提供することにある。

本発明は、以下に示すタルクシートを含むガスケットを提供する。
［１］ タルク、無機繊維およびバインダーを含有するタルクシートを含むガスケットであって、前記タルクシート両面のＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した十点平均粗さ（Ｒ_Ｚ）が２０μｍ以下である、ガスケット。

［２］ 前記無機繊維が、アルミナ繊維、ガラス繊維、ロックウール、バサルト繊維、生体溶解繊維、シリカ繊維およびセラミック繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の繊維である、［１］に記載のガスケット。

［３］前記無機繊維が、アルミナ繊維またはバサルト繊維である［１］または［２］に記載のガスケット。

［４］前記タルクシートの、ＪＩＳ Ｋ ７１２０に準拠した８００℃における熱減量率が１５重量％以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載のガスケット。

［５］前記タルクの粒径が、２μｍ以上２５μｍ以下である、［１］〜［４］のいずれかに記載のガスケット。

［６］前記タルクシートを２以上含む積層体を含み、前記積層体は金属板を含み、前記金属板の材料はステンレス鋼材または炭素鋼材であり、前記金属板の形状は、フラットメタル、金網、フックメタルおよびエキスパンドメタルからなる群から選ばれる少なくとも１種の形状である、［１］〜［５］のいずれかに記載のガスケット。

［７］うず巻き形ガスケット、セミメタルガスケット、およびメタルジャケットガスケットからなる群から選ばれる少なくとも１種のガスケットである、［１］〜［６］のいずれかに記載のガスケット。

本発明に係る、タルクシートを含むガスケットは、タルクシート両面のＲ_Ｚが２０μｍ以下であるため、ガスケットとフランジとの間に十分ななじみが得られ、ガスケットとフランジとの間の接面漏れを改善することができる。

以下、本発明のタルクシートを含むガスケットについてさらに詳細に説明する。
［タルクの平均アスペクト比］
本発明で用いられるタルクの平均アスペクト比は、１０〜２５であることが好ましい。ここでいうタルクの平均アスペクト比とは、タルク粒子の平均直径と平均厚みの比であり、（平均直径／平均厚み）より算出することができる。タルクの平均アスペクト比が１０未満の場合には、タルクシート両面のＲ_Ｚが２０μｍを超えるおそれがある。なお、タルクの平均アスペクト比の上限値には特に制約はないが、通常、タルクの平均アスペクト比は２５以下である。タルクの平均アスペクト比の具体的な測定方法は、後述する実施例の項の記載に従う。

［タルクの平均粒径］
本発明で用いられるタルクの平均粒径は、好ましくは２μｍ以上２５μｍ以下である。タルクの平均粒径が２μｍ未満の場合には、タルクシートの形成が困難になる傾向があり、タルクの平均粒径が２５μｍを上回る場合には、タルクシート両面のＲ_Ｚが２０μｍを超えるおそれがある。タルクの平均粒径の測定は、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて測定した値であり、平均粒径の具体的な測定方法は、後述する実施例の項の記載に従う。

［無機繊維］
本発明で用いられる無機繊維は、タルクシートの機械的強度を高める役割を果たしている。このような無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ガラス繊維、ロックウール、バサルト繊維、生体溶解性繊維、シリカ繊維およびセラミック繊維が好ましい。耐熱性を向上させるためにはアルミナ繊維を、機械強度を向上させるためにはバサルト繊維を用いることがさらに好ましい。

［無機繊維の平均繊維径］
本発明で用いられる無機繊維の平均繊維径は、３〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。無機繊維の平均繊維径が２０μｍよりも大きい場合には、タルクシート両面のＲ_Ｚが２０μｍを超えるおそれがあり、無機繊維の平均繊維径が３μｍ未満の場合には、タルクシートの機械的強度が低下する傾向にある。無機繊維の平均繊維径の具体的な測定方法は、後述する実施例の項の記載に従う。

［バインダー］
本発明で用いられるバインダーは、タルクと無機繊維とを結合し、シール性を高めタルクシートに機械的強度を付与できるのであれば種類は問わないが、タルクシート中のタルクと無機繊維とを好適に結合させるために、有機バインダーを用いることができる。有機バインダーとしては、例えばアクリロニトリルブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム等が挙げられる。これらのバインダーは、１種または２種以上を組み合わせて用いても良い。

［十点平均粗さ（Ｒ_Ｚ）］
本発明では、タルクシート両面の、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した十点平均粗さ（Ｒ_Ｚ）は２０μｍ以下である。Ｒ_Ｚは粗さ局面からその平均線の方向に評価長さ（８ｍｍ）だけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の和を求め、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。Ｒ_Ｚの具体的な測定方法は、後述する実施例の項の記載に従う。

［熱減量率］
本発明で用いられるタルクシートの、ＪＩＳ Ｋ ７１２０（プラスチックの熱重量測定方法）に準拠した８００℃における熱減量率は１５％以下であることが好ましい。タルクシートの８００℃における熱減量率が１５％を上回ると高温時のシール性が低下する傾向がある。熱減量率の具体的な測定方法は、後述する実施例の項の記載に従う。

本発明に用いられるタルクシートは、上述したような成分に加え、必要に応じて、各種加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、着色剤等が含まれていてもよい。

［ガスケット］
本発明に係るガスケットは、上記タルクシートを含むものである。本発明に係るガスケットは、例えば上記タルクシートを所望の形状に切り抜くことにより容易に製造することができる。本発明に係るガスケットは、上記タルクシートを２以上含むものであってもよい。また、２以上のタルクシートと強度補強のために金属薄板、金網、フックメタル等の補強材とを含むことも可能である。当該補強材の材料としては、ステンレス鋼材（ＳＵＳ材）や炭素鋼材（ＳＰＣＣ材）を用いることができる。

上記タルクシートを２以上含むガスケットは、２以上のタルクシートが圧着されることにより順次積層された構造の、タルクシートを２以上含む積層体であってもよい。また、タルクシートを２以上含む積層体は、例えば、タルクシート、補強材およびタルクシートが順次積層された構造など、補強材をさらに含むものであってもよい。

上記タルクシートは、うず巻き形ガスケットのフィラー材やセミメタルガスケットの表面材、メタルジャケットガスケットの中芯材としても使用できる。

［タルクシートの製造方法］
本発明に係るガスケットに含まれるタルクシートは、一般的な不織布の製造方法である乾式法、湿式法等を用いて製造することができる。

［うず巻形ガスケット］
本発明に係るガスケットは、上記タルクシートをフィラー材として用いることにより、うず巻形ガスケットとすることができる。うず巻形ガスケットは例えば、フープ材としてステンレス鋼材や炭素鋼材、インコネル、ハステロイ等の単体金属および合金等を用い、該フィラー材と、該フープ材とを重ね合せてうず巻状に巻くことにより製造することができる。

［セミメタルガスケット］
本発明に係るガスケットは、上記タルクシートを表面材として用いることにより、セミメタルガスケットとすることができる。セミメタルガスケットは例えばステンレス鋼材や炭素鋼材、インコネル、ハステロイ等の単体金属および合金等を含有するメタルの両面に、表面材としてのタルクシートの層を形成してセミメタル状にすることにより、製造することができる。

［メタルジャケットガスケット］
本発明に係るガスケットは、上記タルクシートを中芯材として用いることにより、メタルジャケットガスケットとすることができる。メタルジャケットガスケットは例えばステンレス鋼材や炭素鋼材、インコネル、ハステロイ等の単体金属および合金等を含有するメタルの薄膜を中芯材としてのタルクシートの外側に被覆することにより、製造することができる。

以下、実施例を示して本発明に係るガスケットをさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

［実施例１］
タルク（日本タルク（株）：ＭＳ−Ｐ（平均粒径１５μｍ、平均アスペクト比１５））８０重量部、アルミナ繊維（平均繊維径５〜１０μｍ）１０重量部およびアクリロニトリルブタジエンゴム１０重量部を含有するタルクシートを湿式法により１枚作製し、当該タルクシートから試験片を３つ採取し、Ｒ_Ｚの評価を行った。併せて、当該タルクシートからガスケットを３つ作製し、シール性評価を行った。なお、当該タルクシートのＪＩＳ Ｋ ７１２０に準拠した８００℃における熱減量率は１２．５％であった。

［実施例２］
無機繊維をアルミナ繊維（平均繊維径５〜１０μｍ）７重量部およびバサルト繊維（平均繊維径５〜１０μｍ）３重量部とした以外は実施例１と同じ条件で作製し、評価を行った。なお、当該タルクシートのＪＩＳ Ｋ ７１２０に準拠した８００℃における熱減量率は１３．０％であった。

［比較例１］
バーミュキュライト（ベルミテック（株）：０号品（平均粒径０．７ｍｍ））４０重量部、タルク（日本タルク（株）：ＭＳ−Ｐ（平均粒径１５μｍ、平均アスペクト比１５））４０重量部、ロックウール（平均繊維径５〜１０μｍ）１０重量部およびアクリロニトリルブタジエンゴム１０重量部を含有するバーミュライト／タルクシートを湿式法により１枚作製し、当該バーミュライト／タルクシートから試験片を３つ採取し、Ｒ_Ｚの評価を行った。併せて、当該バーミュライト／タルクシートからガスケットを３つ作製し、シール性評価を行った。なお、当該バーミュライト／タルクシートのＪＩＳ Ｋ ７１２０に準拠した８００℃における熱減量率は１３．５％であった。

〔１〕タルクおよびバーミュキュライトの平均粒径測定条件
平均粒径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置（製品名「ＳＡＬＤ−２０００Ｊ」（株）島津製作所製）を用いて測定し、平均粒径としては、当該装置により測定した粒度分布において、累積個数が５０％となるときの粒径の値（メジアン径）を採用した。

〔２〕タルクの平均アスペクト比測定条件
平均アスペクト比は、走査型電子顕微鏡（製品名「Ｓ−３４００Ｎ」（株）日立ハイテクノロジーズ製））を用い、倍率１０００倍にて観察を行なうことにより測定した。具体的には、走査型電子顕微鏡の試料台に試料を固着させ、走査型電子顕微鏡で撮影し、撮影された画像中の粒子を無作為にそれぞれ２０個選択し、タルク粒子の直径および厚みを測定したのち、算術平均することによりタルク粒子の平均直径と平均厚みとを算出し、タルク粒子の平均直径と平均厚みとの比（タルク粒子の平均直径／平均厚み）を求め、平均アスペクト比とした。

〔３〕無機繊維の平均繊維径測定条件
平均繊維径は、走査型電子顕微鏡（製品名「Ｓ−３４００Ｎ」（株）日立ハイテクノロジーズ製））を用い、倍率１０００倍にて観察を行なうことにより測定した。具体的には、走査型電子顕微鏡の試料台に試料を固着させ、走査型電子顕微鏡で撮影し、撮影された画像中の粒子を無作為にそれぞれ２０個選択し、繊維径を測定したのち、算術平均することにより、平均繊維径とした。

〔４〕熱減量率の測定条件
タルクシートおよびバーミュライト／タルクシートの任意の箇所を切り取って試験片を準備し、該試験片について、質量を測り、加熱前質量とした。該試験片をアルミニウム製皿に入れ、熱分析装置としてＴＧ／ＤＴＡ同時測定装置（（株）島津製作所製、商品名：ＤＴＧ−６０）を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、空気雰囲気下（空気流量１５０ミリリットル／ｍｉｎ）にて室温から８００℃まで加熱した後、室温まで自然冷却させた。再度質量を測り、加熱後質量とした。得られた加熱前質量及び加熱後質量を用いて、下式（１）により熱減量率を算出した。
（１）熱減量率（％）＝（加熱前質量−加熱後質量）／加熱前質量×１００
〔５〕シート両面のＲ_Ｚの評価の検証実験条件
シート両面のＲ_Ｚは、東京精密社製サーフコム４８０Ａを使用し、ＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した形で測定を行った。測定は、同一のタルクシートから採取した試験片３つ、および同一のバーミュキュライトシートから採取した試験片３つについて、シート両面のＲ_Ｚの測定を各１回行った。

評価長さ：８．０ｍｍ、
評価速度：０．３ｍｍ／ｓ、
カットオフ値：０．８ｍｍ。

（Ｒ_Ｚの評価基準）
Ａ：シート両面のＲ_Ｚがともに２０μｍ以下である、
Ｂ：シート両面のＲ_Ｚが２０μｍよりも大きな値である。

シート両面のＲ_Ｚの評価の検証実験結果を以下の表１に示す。

表１に示す通り、実施例１および２で作製したタルクシートから採取した６つの試験片のシート両面のＲ_Ｚは全て２０μｍ以下であったが、比較例１で作製したバーミュライト／タルクシートから採取した３つの試験片のシート両面のＲ_Ｚは全て２０μｍを上回るものであった。

〔６〕シール性評価の検証実験条件
圧縮ガス用配管に設置されたフランジ部に試験用ガスケット１〜６を装着し、圧縮試験機により面圧１０ＭＰａとなるよう荷重を負荷した。圧縮ガス用配管に温度３５℃、圧力０．２ＭＰａのヘリウムガスを供給し、ガスケットから漏洩するヘリウムを石鹸膜流量計により測定した。

（漏洩量の評価基準）
Ａ：ヘリウムの漏洩量が５．０×１０^−２（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）未満である、
Ｂ：ヘリウムの漏洩量が５．０×１０^−２（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）以上である。

検証実験の結果を以下の表２に示す。

表２に示す通り、実施例１および２で作製したタルクシートを含むガスケットでは、作製した６つのガスケット全てにおいてヘリウムの漏洩量が５．０×１０^−２（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）未満であったのに対して、比較例１で作製したバーミュキュライトおよびタルクシートを含むガスケットでは、作製した３つのガスケット全てにおいてヘリウムの漏洩量が、５．０×１０^−２（Ｐａ・ｍ^３／ｓ）以上であった。これらの結果から、両面のＲ_Ｚが２０μｍ以下タルクシートを含むガスケットを用いることにより、ガスケットとフランジとの間の接面漏れを改善することができることが示された。

Claims (7)

1. タルク、無機繊維およびバインダーを含有するタルクシートを含むガスケットであって、
   前記タルクシート両面のＪＩＳ Ｂ ００３１（１９９４）に準拠した十点平均粗さ（Ｒ_Ｚ）が１５．３μｍ以上１９．０μｍ以下である、ガスケット。
2. 前記無機繊維が、アルミナ繊維、ガラス繊維、ロックウール、バサルト繊維、生体溶解性繊維、シリカ繊維およびセラミック繊維からなる群から選ばれる少なくとも１種の繊維である、請求項１に記載のガスケット。
3. 前記無機繊維が、アルミナ繊維またはバサルト繊維である請求項１または２に記載のガスケット。
4. 前記タルクシートの、ＪＩＳ Ｋ ７１２０に準拠した８００℃における熱減量率が１５重量％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスケット。
5. 前記タルクの粒径が、２μｍ以上２５μｍ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載のガスケット。
6. 前記タルクシートを２以上含む積層体を含み、
   前記積層体は金属板を含み、
   前記金属板の材料はステンレス鋼材または冷間圧延鋼材であり、
   前記金属板の形状は、フラットメタル、金網、フックメタルおよびエキスパンドメタルからなる群から選ばれる少なくとも１種の形状である、請求項１〜５いずれか１項に記載のガスケット。
7. うず巻き形ガスケット、セミメタルガスケット、およびメタルジャケットガスケットからなる群から選ばれる少なくとも１種のガスケットである、請求項１〜６いずれか１項に記載のガスケット。