JPH0132271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、繊維材料とゴム材料とを混練加硫
してなるガスケツトの改良に関するものである。 従来、たとえば自動車エンジンのウオーターポ
ンプの接合部など、エンジン冷却水の漏れを防ぐ
シール部材には、耐熱性および耐久性が要求され
るので、石綿繊維とゴム材料とを混練加硫してな
るガスケツト（一般に石綿ジヨイントシートと呼
ばれている）が多用されている。 しかして、近年、エンジンの軽量化に伴い、ウ
オーターポンプのフランジの肉厚を薄くし、フラ
ンジ締付けボルトの径を細くし、さらにボルトの
数を少なくするなど、石綿ジヨイントシートに対
する締付け面圧を十分にかけることができない構
造とされたものにあつては、締付け面圧が低いた
め、ガスケツトがフランジへ十分に馴じまず、フ
ランジとの接面から水が漏洩するという問題が発
生している。 一方、他のシール部材として用いられている紙
質ガスケツトは、石綿ジヨイントシートよりも軟
質で、低締付け面圧でも初期のシール性能は良好
であるが、これは内部に含浸されている油などの
シール剤が次第に水に溶け出し、シール性が低下
する難点がある。 この発明は、上記の問題を解決するためになさ
れたものであつて、とくに上述した繊維材料とゴ
ム材料とからなるガスケツトの特性がそのまゝ活
かされ、しかも低締付け面圧でも接面の水漏れ防
止機能にすぐれた水シール性が発揮されるガスケ
ツトを提供することを主たる目的としているもの
である。 この発明によるガスケツトは、繊維材料および
ゴム材料を主材としたガスケツト素材に、主とし
て繊維状の水に不溶な水膨潤性物質を配合したも
のを芯材組成物とし、前記ガスケツト素材に、主
として粉末状の水に不溶な水膨潤性物質を配合し
たものを表面材組成物とし、前記芯材とその両面
に積層される前記表面材とで三層シート状に加硫
成形した構成に特徴を有するものであつて、前記
水膨潤性物質が水と接触して膨潤することによ
り、ガスケツトとフランジ間の空隙およびガスケ
ツト素材内の空隙が埋められ、それにより接面漏
れおよび実体漏れの防止がなされるようにしたも
のである。 前記ガスケツトの主材となる繊維材料およびゴ
ム材料の配合比は、繊維材料50〜90重量％、ゴム
材料10〜50重量％の範囲が適当である。 その場合、ガスケツト素材中の繊維材料の量が
50重量％以下（ゴム材料の量が50重量％以上）に
なると、ガスケツトの引張り強度および耐熱性が
低下する傾向があり、繊維材料の量が90重量％以
上（ゴム材料の量が10重量％以下）になると、ガ
スケツトのシール性が悪くなる傾向があるので、
繊維材料およびゴム材料の配合比は前記範囲内で
選定するのが好ましい。 前記ガスケツト素材を構成する繊維材料として
は、石綿繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維
などの無機繊維および／またはフエノール繊維、
セルロース繊維などの有機繊維を単独あるいは混
合して用いることができる。またゴム材料として
は、SBR、NBR、天然ゴムなどを単独あるいは
混合して用いることができる。 前記芯材組成物および表面材組成物に配合され
る水に不溶な水膨潤性物質としては、カルボキシ
ル基、スルホン酸基、リン酸基、第４級アンモニ
ウム塩基、アミノ基、イミノ基、ビリジニウム塩
基等のイオン化性基またはその塩および／または
ヒドロキシル基、エーテル基、アミド基（鎖状ま
たは環状）、ニトリル基等のノニオン性親水性基
を含有する天然又は合成の新水性および水不溶性
高分子物質であり、例えばアクリル酸又はその塩
とジビニルベンゼンとの共重合体、アクリロニト
リルと塩化ビニル又は塩化ビニリデン、およびそ
れらと共重合可能な１種またはそれ以上のエチレ
ン系単量体とを共重合してなる重合体のアルカリ
加水分解物、アクリロニトリル系重合体をアルカ
リで加水分解してなる重合体のホルムアルデヒド
架橋体、アクリルアミド系共重合体のホルムアル
デヒド架橋体、２―ヒドロキシエチルメタクリレ
ートとエチレングリコールジメタクリレートとの
共重合体、Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノエチルメタク
リレートとＮ，N′―メチレンビスアクリルアミ
ドとの共重合体等のアクリル系重合体；ポリアク
リル酸とポリビニルアルコールとの酸縮合物、ポ
リビニルアルコールのエビクロルヒドリン架橋
体、ポリビニルアルコールのリン酸縮合体、ビニ
ルエステルとエチレン系不飽和カルボン酸または
その誘導体との共重合体ケン化物の乾燥体等のポ
リビニルアルコール系重合体；澱粉の酸性下加熱
縮合物、澱粉―アクリロニトリルグラフト共重合
体のケン化物等の澱粉系重合体；２―メチル―５
―ビニルピリジンとＮ，N′―メチレンビスアク
リルアミドとの共重合体、Ｎ―ビニル―２―ピロ
リドンとエチレングリコールジメタクリレートと
の共重合体等の含窒素環状系重合体；ポリオキシ
エチレンの放射線照射による架橋体のポリオキシ
エチレン系重合体等である。 また、前記水に不溶な水膨潤性物質には、粉末
状のものと繊維状のものとがあり、それぞれ下記
の特徴がある。 すなわち、前記粉末状の水膨潤性物質は、繊維
状のものに比べて吸水性が大きく、かつ前記ガス
ケツト素材に均一に配合しやすい長所があり、さ
らに、膨潤時にはガスケツト内部より表面部へ粒
が移動し、表面部に膨潤した粒が集中する傾向が
あり、この膨潤した粒が接面漏洩の防止に大きな
効果を発揮する長所があるが、ガスケツト表面部
に集まつた粒の一部がガスケツトから離脱して流
体中にとび出す傾向があるため、長期の耐久性に
欠けるところがある。 これに対し、前記繊維状の水膨潤性物質は、前
記ガスケツト素材との混練過程でガスケツト素材
中の繊維材と絡まり合うので、この絡まりによ
り、膨潤時においてもガスケツト中に保持され、
液体中にとび出すことなく、したがつて耐久性に
すぐれているが、その繊維相互の絡まりにより、
膨潤時に粉末の場合のような、表面部への移動は
生じないため、表面部に存在する膨潤性物質の量
が、粉末の場合より少なく、また粉末に比べてガ
スケツト素材と均一に混合しにくゝ、その分散不
均一によりガスケツト表面に凹凸ができるため、
シール性は粉末の場合より劣るところがある。 この発明は、上述した粉末状膨潤性物質と繊維
状水膨潤性物質のそれぞれの長所を活かすため、
前述した如く、水に不溶な水膨潤性物質として、
芯材には主として繊繊状のものと、表面材には主
として粉末状のものを使用し、第１図に示すよう
に、芯材１と表面材２，２との３層構造としたも
のである。 上記３層構造のガスケツトは、芯材組成物およ
び表面組成物をそれぞれ混練調製し、まず、表面
材混練物をカレンダーロール上に投入して表面材
層を形成し、次に芯材混練物を投入して、前記表
面材層のうえに芯材層を形成し、最後にまた表面
材混練物を投入して芯材層のうえに形成し、加硫
成形することによつて容易に得られる。 前記芯材組成物の調製にあたり、前記ガスケツ
ト素材に配合される水に不溶な繊維状水膨潤性物
質の配合比率は、全量に対して１〜23重量％の範
囲に定めるのが適当である。前記水膨潤性物質は
多量に配合すると、ガスケツトの引張り強度の低
下を招くので、必要最小限度量を用いるのが好ま
しい。また前記繊維状水膨潤性物質の好ましい繊
維長の範囲は0.1〜10mm、さらに好ましくは0.2〜
５mmである。繊維長が0.1mm以下では、粒状のも
のと同様に水中にとび出す傾向が大きく、繊維長
が10mm以上ではガスケツト素材に均一に混合する
ことが困難になる。 一方、前記表面材組成物の調製にあたり、前記
ガスケツト素材に配合される水に不溶な粉末状水
膨潤性物質の配合比率は、全量に対し１〜38重量
％の範囲に定めるのが適当であり、その粉末の形
状は、粒状、鱗片状、針状などのいずれでもよ
く、その大きさは、粒状の場合その平均直径が、
また鱗片状の場合、その平均鱗片径が、また針状
の場合その針長がそれぞれ１mm以下のものがよ
く、好ましくは100μ以下のものがよい。 前記水膨潤性物質の水膨潤度（自重に対する吸
水できる水量の割合）については、それが大きい
ほどその配合量が少なくすむので好ましいが、粒
状の水膨潤性物質では水膨潤度30〜1000倍、繊維
状の水膨潤性物質では水膨潤度30〜500倍のもの
が使用される。 前記芯材層の両面に表面材を積層して３層構造
とされるガスケツトにおいて、その表面材の厚み
は、ガスケツト全厚みの1/3以下で、10μ以上と
するのがよく、この厚みを越えると膨潤時の粒の
脱落が著しくなり、また引張り強度も低下するな
どの不都合を生じ、前記厚み以下だとシール性の
低下を招くおそれがある。 しかして、上記の如く構成されたガスケツトに
よれば、ガスケツトのベースとなる芯材は、繊維
状の水膨潤性物質が使用されているため、膨潤時
に水膨潤性物質の離脱現象は生ぜず、一方、表面
材は粉末状の水膨潤性物質が使用されているの
で、平滑な表面を形成することができると共にガ
スケツトの表面部に膨潤粒子が多く集まり、また
吸水膨潤速度が向上するので、接面漏れが確実に
防止され、非常にすぐれたシール性が得られる。 その場合、表面材に含まれる粉末状水膨潤性物
質は、膨潤時にがスケツト本体から離脱する傾向
にあるが、表面材層の厚みがガスケツト全体厚み
に比較して薄いため、前記に示した表面材層の厚
みの範囲内であれば、その影響は小さく、無視で
きる。 したがつて、この発明によれば、すぐれた水シ
ール特性と、長期耐久性を兼ねそなえたガスケツ
トを得ることができる。 次にこの発明の理解を容易にするため、以下に
実施例を示すが、この発明の要旨とするところ
は、それらの実施例の記載によつて限定されるも
のではない。 実施例 石綿、ゴム、加硫剤および充填材からなるガス
ケツト素材に、水に不溶な繊維状水膨潤性物質を
表(1)に示す割合で配合したものを芯材組成物と
し、また上記ガスケツト素材に水に不溶な粉末状
水膨潤性物質を表〔１〕に示す割合で配合したも
のを表面材組成物とし、各組成物をそれぞれミキ
サーで２時間混練したあと、カレンダーロール上
に、まず、前記表面材混練物を投入して表面材層
を形成し、次に芯材混練物を投入して、前記表面
材層のうえに芯材層を形成し、最後にまた表面材
混練物を投入して、芯材層のうえに更に表面材層
を形成して３層構造とし、これを加硫成形してガ
スケツト材を得た。このようにして得られたガス
ケツトの物性は表〔１〕に示す通りである。 上記実施例で使用した水膨潤性物質： 繊維状水膨潤性物質 90％のアクリロニトリル（AN）および10％の
アクリル酸メチル（MA）よりなるAN系繊維
（単繊維繊度；3d、繊維長；３mm、30℃のジメチ
ルホルムアミド（DMF）溶液中の固有粘度；
1.3）５部を30％苛性ソーダ水溶液95部中に浸漬
し、撹拌下に10分間煮沸し、次いで残留アルカリ
を水洗除去して作成した水膨潤度200c.c.／ｇの水
膨潤性繊維を得た。前記繊維を水膨潤状態でしご
いてみると、AN系重合体芯部を有していること
が認められた。 粉末状水膨潤性物質 90％のアクリロニトリル（AN）、10％のアク
リル酸メチル（MA）を含有するAN系共重合体
（分子量；30℃のジメチルホルムアミド（DMF）
溶液中で測定した極限粘度〔η〕＝1.5）17部を10
％苛性ソーダ水溶液83部に懸濁せしめ、90℃にて
45分間撹拌することにより、アクリル酸ソーダ約
70％及びアクリルアミド約30％を含有する重合体
の水溶液を得た。次いでこの重合体の水溶液を硫
酸水溶液にて中和した後、前記重合体100部に対
し30％のホルムアルデヒド水溶液を5.6部添加し、
90℃にて15分撹拌した。しかるのち200℃にて60
分加熱することにより脱水・乾燥し50μ以下に粉
砕した水膨潤度200c.c.／ｇの水膨潤性粒子を得た。

【表】

【表】 シールテスト (1) フランジ間にガスケツトを挾み、面圧20Kgｆ／
cm²で締付けたあと、0.5Kgｆ／cm²きざみで最大５
Kgｆ／cm²まで水圧をかけて漏れの有無を確認す
る。各水圧における放置時間は10分間である。 シールテスト (2) フランジ間にガスケツトを挾み、面圧20Kgｆ／
cm²で締付けたあと、２Kgｆ／cm²の水圧をかけ、−
30℃で１時間、120℃で１時間の冷熱サイクルを
最大100回まで繰り返して漏れの有無を確認する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すガスケツトの
断面図である。 １……芯材、２……表面材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 芯材組成物とその両面に積層される表面材組
   成物とで三層シート状に加硫成形してなるガスケ
   ツトにおいて、前記芯材組成物は繊維材料50〜90
   重量％、ゴム材料10〜50重量％およびアクリル系
   重合体、ポリビニルアルコール系重合体、澱粉系
   重合体、含窒素環状系重合体、ポリオキシエチレ
   ン系重合体の水に不溶な水膨潤性物質の少なくも
   一つの繊維状水膨潤性物質１〜23重量％を配合し
   て構成され、前記表面材組成物は繊維材料50〜90
   重量％、ゴム材料10〜50重量％および前記水に不
   溶な水膨潤性物質の少なくも一つの粉末状水膨潤
   性物質１〜38重量％を配合して構成されることを
   特徴とするガスケツト。 ２ 前記水に不溶な繊維状水膨潤性物質の長さが
   0.1〜10mmとされている特許請求の範囲第１項記
   載のガスケツト。 ３ 前記片面の表面材組成物の厚みがガスケツト
   全厚みの1/3以下で、かつ10μ以上とされている
   特許請求の範囲第１項記載のガスケツト。