JP7569833B2

JP7569833B2 - ガスケット

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Publication number: JP7569833B2
Application number: JP2022500346A
Authority: JP
Inventors: 勲渡邊; 亮太志村; 大起武川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2024-10-18
Anticipated expiration: 2041-02-03
Also published as: CN115087824A; US20230073538A1; JP7758801B2; WO2021161870A1; JPWO2021161870A1; EP4105293A4; EP4105293A1; JP2024111150A

Description

この発明は、ガスケットに関する。

現在、自動車など様々な分野において、ゴムと金属を積層させたガスケットが使用されている。ガスケットには高いシール性が要求されており、そのために耐圧縮永久歪み性（ＣＳ）、応力緩和特性、ゴム硬度を向上させることが検討されている。特許文献１（国際公開第２０１１／０２４８１２号）は、金属シートと弾性体からなるシール材とを複数枚、積層した金属ガスケットを開示する（請求項１、段落[００４４]）。

近年、自動車のハイブリッド化・電動化が進んだり、燃料電池車などの環境対応自動車の開発が行われている。これらの自動車には、モータ用ガスケット、二次電池や燃料電池などの電池用のガスケット、パワーコントロールユニット用ガスケットが使用される。ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車などの環境対応自動車ではモータを使用するため、モータの駆動時に振動が発生する。そこで、これらの環境対応自動車に発生する振動を抑制することが望まれていた。また、環境対応自動車以外の機器においてもモータ等の振動源に由来する振動を抑制することが望まれていた。

国際公開第２０１１／０２４８１２号

特許文献１のガスケットは高いシール性を有するものの、制振・防振作用について更なる向上が望まれていた。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた制振性および防振性を有するガスケットを提供するものである。

本発明の各実施態様は、以下のとおりである。
［１］ＪＩＳＫ６３９４：２００７に記載の２３±２℃、１００Ｈｚ、ひずみ振幅０．１％の条件下で測定した動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下のゴムを含む弾性部を有する、ガスケット。
［２］前記ゴムの硬度が９０以下である、上記［１］に記載のガスケット。
［３］金属板と、
前記金属板の片面上または両面上に前記弾性部と
を有する、上記［１］または［２］に記載のガスケット。
［４］前記ゴムはニトリルゴムである、上記［１］から［３］までの何れか１つに記載のガスケット。
［５］モータ用のガスケットである、上記［１］から［４］までの何れか１つに記載のガスケット。
［６］インバーターケース用のガスケットである、上記［１］から［４］までの何れか１つに記載のガスケット。

優れた制振性および防振性を有するガスケットを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るガスケットの一例を適用した筐体の分解斜視図である。

本発明のガスケットは、ＪＩＳＫ６３９４：２００７に記載の、２３±２℃、１００Ｈｚ、ひずみ振幅０．１％の条件下で測定した動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下のゴムを含む弾性部を有する。ゴムの動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下であることによって、振動源からの振動がガスケットに伝達しにくくなる。また、振動源から弾性部内に振動が伝達された場合であっても該振動は弾性部内で熱エネルギーに変換されやすくなる。この結果、ガスケットは優れた制振・防振特性を有することができ、該ガスケットは振動源から他の部材へ振動が伝達されるのを効果的に防止することができる。また、ガスケットは振動源からの振動を抑制するため、該振動に由来する騒音を低減して、ガスケットを有する機器の静音性を向上させることができる。典型的には、弾性部は、動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下のゴムからなる。例えば、ガスケットは、モータ用、インバーターケース用に用いることができ、これらの機器から発生する振動および騒音を低減することができる。また、ガスケットは、モータやインバーターケースを備えた自動車、ロボット、家電製品などの機械・機器の内部で使用することができる。本発明のガスケットが自動車中で使用された場合、振動、騒音が低減されるため、快適な状態で運転することができる。

弾性部を構成するゴムの動的ばね定数は以下のように測定する。予め弾性部用のゴム組成物の加硫速度をＪＩＳＫ６３００－２に準拠して測定し、Ｔ_ｃ（９０）（９０％加硫時間）を測定する。次いで、Ｔ_ｃ（９０）を超えるような条件下で、弾性部用のゴム組成物の加圧・加硫を行うことによりゴム片を準備する。この後、ＪＩＳＫ６３９４：２００７に記載の強制振動非共振方法に準拠して、２３±２℃、１００Ｈｚ、ひずみ振幅０．１％の条件下で引張方法により動的ばね定数を測定する。動的ばね定数の測定装置としては例えば、ＵＢＭ社製のＲｈｅｏｇｅｌ－Ｅ４０００を用いることができる。動的ばね定数は、１．５ｇ／μｍ以下であり、１．２ｇ／μｍ以下であることが好ましく、０．８ｇ／μｍ以下であることがより好ましい。動的ばね定数の値が上記範囲内であることによって、ガスケットはより高い制振性・防振性を有することができる。

弾性部に含まれるゴムの硬度（デュロメータＡ硬さ）は９０以下であることが好ましく、８５以下であることがより好ましく、８０以下であることがさらに好ましい。ゴムの硬度が上記範囲内であることによって、ガスケットはより高いシール性能と制振・防振性を有することができる。なお、ゴムの硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠した方法によって測定することができる。

一実施形態に係るガスケットは、金属板と、金属板の片面上または両面上に、動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下のゴムを含む弾性部とを有する構成とすることが好ましい。金属板の材料としては特に限定されないが鉄、アルミ、銅などやそれらの合金等が用いられ例えば、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）、ＳＰＦＣ（冷間圧延高張力鋼板）、軟鋼、ステンレス鋼板、アルミニウム、アルミニウムダイキャストを用いることができる。ステンレス鋼板としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｈ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等を用いることができる。金属板の厚さは特に限定されないが、１００～２０００μｍが好ましく、２００～１０００μｍがより好ましい。金属板は脱脂した状態で用いることができ、必要に応じて金属表面をショットブラスト、スコッチブライド、ヘアーライン、ダル仕上げなどで粗面化することができる。弾性部は接着剤成分を含有することによって、または、弾性部と金属板との間に接着剤層を設けることによって、弾性部を金属板に接着させてもよい。接着剤成分および接着剤層の成分としては、金属板と弾性部との接着性を向上できるものであれば特に限定されないが例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂系加硫接着剤を用いることができる。フェノール樹脂としては、クレゾールノボラック型フェノール樹脂、クレゾールレゾール型フェノール樹脂、アルキル変性型フェノール樹脂など任意の熱硬化性フェノール樹脂を挙げることができる。また、エポキシ樹脂としてはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができ、この場合、ビスフェノールノボラック型フェノール樹脂を硬化剤とし、またイミダゾール化合物が硬化触媒として用いられる。

弾性部を構成するゴムは、ニトリルゴム（ＮＢＲ）であることが好ましい。ニトリルゴムはブタジエンとアクリロニトリルの共重合体である。ニトリルゴム（ＮＢＲ）は水素化されていても、水素化されていなくてもよい。ニトリルゴムとしては、極高ニトリル含量（ニトリル含量４３％以上）、高ニトリル含量（同３６～４２％）、中高ニトリル含量（同３１～３５％）、中ニトリル含量（同２５～３０％）および低ニトリル含量（同２４％以下）の各種ＮＢＲを用いることができる。

ゴムはさらに、カーボンブラック、シリカ、充填剤、可塑剤、添加剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤などを含むことができる。カーボンブラックの種類はガスケットの用途に応じて適宜、選択することができ例えば、ＳＡＦカーボンブラック、ＩＳＡＦカーボンブラック、ＨＡＦカーボンブラック、ＥＰＣカーボンブラック、ＸＣＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック、ＧＰＦカーボンブラック、ＨＭＦカーボンブラック、ＳＲカーボンブラック、ＦＴカーボンブラック、ＭＴカーボンブラックなどを使用することができる。添加剤としてはメタケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックスを挙げることができる。また、加硫剤としてはゴムの加硫剤として使用されるものであれば特に限定されないが例えば、硫黄系加硫剤、有機過酸化物系加硫剤などを挙げることができる。

硫黄系加硫剤としては例えば、粉末硫黄、硫黄華、沈降性硫黄、コロイド硫黄、高分散性硫黄および不溶性硫黄などの硫黄；塩化硫黄、二塩化硫黄、モルホリンジスルフィド、アルキルフェノールジスルフィド、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ，Ｎ’－ジチオ－ビス（ヘキサヒドロ－２Ｈ－アゼノピン－２）、含リンポリスルフィド及び高分子多硫化物などの含硫黄化合物などを挙げることができる。有機過酸化物系加硫剤としては、ケトンパーオキシド類、パーオキシエステル類、ジアシルパーオキシド類、ジアルキルパーオキシド類などを挙げることができる。また、必要に応じて加硫促進剤、加硫助剤を用いることもできる。

図１は一実施形態に係るガスケットの一例を適用した筐体の分解斜視図を表す。図１に示す筐体１００は、ケース部材２００と蓋部材３００との２部材によって構成されている。ケース部材２００及び蓋部材３００は、各々の開口部の周囲にフランジ部２０１、３０１を一体に有している。これらフランジ部２０１、３０１の対向する突き合わせ面２０２、３０２間に１枚のガスケット１が配置されている。フランジ部２０１、３０１の突き合わせ面２０２、３０２は、ケース部材２００及び蓋部材３００の開口部の外周を一定の幅の帯状に取り囲むように形成されている。ボルト孔２０３、３０３が形成される部位は、部分的に側方に張り出している。

ガスケット１は、環状部１ａと張り出し部１ｂとを有している。環状部１ａは、ケース部材２００及び蓋部材３００の各フランジ部２０１、３０１の突き合わせ面２０２、３０２と同様の一定幅で形成されている。張り出し部１ｂは、フランジ部２０１、３０１の各ボル卜孔２０３、３０３に対応する位置に、環状部１ａから滑らかな曲線で繋がるように部分的に側方に張り出している。各張り出し部１ｂには、フランジ部２０１、３０１の各ボルト孔２０３、３０３と対応するボルト孔１１が形成されている。

そして、筐体１００は、各ボルト孔２０３、３０３、１１にボルト４００が挿通されることによってケース部材２００、蓋部材３００及びガスケット１の三者が一体に締結される。フランジ部２０１、３０１間に挟着されたガスケット１によって、フランジ部２０１、３０１の突き合わせ面２０２、３０２間がシールされる。

ガスケット１は上記の構成を有するものであれば特に限定されない。また、以上の説明では、一実施形態に係るガスケット１を筐体１００のケース部材２００と蓋部材３００とのフランジ部２０１、３０１間のシール部材として適用した例を示した。しかし、一実施形態に係るガスケット１は、このような筐体１００に適用されるものに限らず、２部材間の突き合わせ面をシールする場合に広く適用することができる。

ガスケットは、モータ用のガスケットであることが好ましい。また、ガスケットは、インバーターケース用のガスケットであることが好ましい。

一実施形態に係るガスケットの製造方法では例えば、金属板などの基材上に、弾性部用のゴム組成物を含む溶液を滴下させて塗布した後、該溶液を加熱して、乾燥させると共にゴム組成物を加硫することによって弾性部を作製する。弾性部用のゴム組成物を含む溶液としては特に限定されず、メチルエチルケトン、トルエン、酢酸エチルなどを使用することができる。

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１～１４および比較例１～５）
加圧型ニーダー（日本スピンドル社製）およびオープンロール（関西ロール社製）を用いて下記表１に示す配合で各材料を混合することにより、ゴム組成物を調製した。
（評価）
上記のようにして得られたゴム組成物を用いて以下の測定を行った。
（ａ）弾性部の硬さ、引張強度、伸びの測定
予めゴム組成物の加硫速度をＪＩＳＫ６３００－２に準拠して測定し、Ｔ_ｃ（９０）（９０％加硫時間）を測定する。次いで、Ｔ_ｃ（９０）を超えるような条件下でゴム組成物の加圧・加硫を行うことにより、試験片を準備した。該試験片について、ＪＩＳＫ６２５３に準拠した硬さ（デュロメータＡ硬さ）の測定、ＪＩＳＫ６２５１に準拠した引張強度および伸びの測定を行った。
（ｂ）動的ばね定数の測定
上記（ａ）と同じ条件でゴム組成物の加圧・加硫を行うことにより、厚さ２ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を準備した。次いで、ＪＩＳＫ６３９４：２００７に記載の強制振動非共振方法に準拠して、ＵＢＭ社製のＲｈｅｏｇｅｌ－Ｅ４０００を用い、２３±２℃、１００Ｈｚ、ひずみ振幅０．１％の条件下で引張方法により、試験片の動的ばね定数を測定した。
（ｃ）ガスケットの損失係数の測定
厚さ４００μｍのＳＰＣＣ鋼板の表面をリン酸亜鉛により処理した。この後、該ＳＰＣＣ鋼板上に、フェノール樹脂（シクソン７１５（商品名））を溶解させたメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を塗布した後、乾燥させた。次いで、上記のゴム組成物をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）中に溶解させた。この後、フェノール樹脂を含むＭＥＫ溶液塗布後のＳＰＣＣ鋼板上に、ゴム組成物が溶解したＭＥＫを塗布した後、２００℃のオーブン中でゴム組成物を３分間、加硫することによりＳＰＣＣ鋼板（金属板）上に厚さ１２０μｍの弾性部を形成した。この結果、ＳＰＣＣ鋼板（金属板）上に弾性部を有する、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍのガスケットを得た。このようにして得られたガスケットを、シアノアクリレート系の接着剤を介して厚さ２５０μｍ、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＳ３０１板に貼り付けることにより損失係数測定用のサンプルを得た。なお、事前の予備実験により、ガスケットをＳＵＳ３０１板に貼り付けることができるものであれば、接着剤の種類は損失係数の値に影響を及ぼさないことを確認した。
次いで、リオン社製ＡＳ１４ＰＡ５（片持ち梁型）を用い、ＪＩＳＫ７３９１：２００８に準拠して半値幅法、測定温度２３±２℃、測定範囲０～１ｋＨｚのうち２次の共振周波数により損失係数を測定した。そして、損失係数が０．０３以上の時、制振・防振特性は良好であると判断して「○」と評価し、損失係数が０．０３未満の時、制振・防振特性は不良であると判断して「×」と評価した。ゴム組成物の組成および制振・防振特性の評価結果を下記表１に示す。

表１中の各材料の名称を以下に示す。
ニトリルゴムＡ：Ｎｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ３３５０（日本ゼオン株式会社）
ニトリルゴムＢ：ＪＳＲＮ２３７（ＪＳＲ株式会社）
ニトリルゴムＣ：ＪＳＲＮ２２０Ｓ（ＪＳＲ株式会社）
カーボンブラックＡ（ＭＴカーボンブラック）：ＴＨＥＲＭＡＸ（登録商標）Ｎ９９０ＬＳＲ（キャンカーブ社）
カーボンブラックＢ（ＳＲＦカーボンブラック）：ＨＴＣ＃ＳＳ（新日化カーボン株式会社）
カーボンブラックＣ（ＳＲＦカーボンブラック）：ＡＳＡＨＩ＃５０ＨＧ（旭カーボン株式会社）
カーボンブラックＤ（ＦＥＦカーボンブラック）：シースト（登録商標）ＳＯ（東海カーボン株式会社）
カーボンブラックＥ（ＨＡＦカーボンブラック）：ショウブラック（登録商標）Ｎ３３０Ｌ（キャボットジャパン株式会社）
シリカ：ニップシール（登録商標）ＬＰ（東ソー株式会社）
充填剤Ａ：アクチジルＶＭ５６（ホフマンミネラル社）
充填剤Ｂ：Ｎｙａｄ（登録商標）４００（ＮＹＣＯＭｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ．）
充填剤Ｃ：白艶華（登録商標）ＣＣ（白石工業株式会社）
可塑剤：アデカサイザー（登録商標）ＲＳ１０７（株式会社ＡＤＥＫＡ）
添加剤Ａ：酸化亜鉛（正同化学工業株式会社）
添加剤Ｂ：ＤＴＳＴ（ミヨシ油脂株式会社）
添加剤Ｃ：ＮＯＣＲＡＣ８１０－ＮＡ（大内新興化学工業株式会社）
添加剤Ｄ：ＳＵＮＴＩＧＨＴ（登録商標）Ｒ（精工化学株式会社）
加硫剤Ａ：コロイド硫黄Ａ（鶴見化学工業株式会社）
加硫剤Ｂ：バルノック（登録商標）Ｒ（大内新興化学工業株式会社）
加硫剤Ｃ：ペロキシモン（登録商標）Ｆ－４０（日油株式会社）
加硫促進剤Ａ：ノクセラー（登録商標）ＴＢＺＴＤ（大内新興化学工業株式会社）
加硫促進剤Ｂ：ノクセラー（登録商標）－ＣＺ－Ｐ（大内新興化学工業株式会社）
加硫助剤：ＴＡＩＣ（登録商標）Ｍ６０Ｓ（三菱ケミカル株式会社）

表１の結果より、弾性部を構成するゴムの動的ばね定数が１．５ｇ／μｍ以下であることにより、損失係数が０．０３以上となり制振・防振特性が優れたガスケットが得られたことが分かる。

１ガスケット
１ａ環状部
１ｂ張り出し部
１１ボルト孔
１００筐体
２００ケース部材
２０１、３０１フランジ部
２０２、３０２突き合わせ面
２０３、３０３ボルト孔
３００蓋部材
４００ボルト

Claims

ＪＩＳＫ６３９４：２００７に記載の２３±２℃、１００Ｈｚ、ひずみ振幅０．１％の条件下で測定した動的ばね定数が０．２０８～１．５ｇ／μｍのゴムを含む弾性部を有する、ガスケット。
前記ゴムの硬度が９０以下である、請求項１に記載のガスケット。
金属板と、
前記金属板の片面上または両面上に前記弾性部と
を有する、請求項１または２に記載のガスケット。
前記ゴムはニトリルゴムである、請求項１から３までの何れか１項に記載のガスケット。
モータ用のガスケットである、請求項１から４までの何れか１項に記載のガスケット。
インバーターケース用のガスケットである、請求項１から４までの何れか１項に記載のガスケット。
損失係数が０．０３以上である、請求項１から６までの何れか１項に記載のガスケット。