JPH0157156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は無機質フレーク状物質と無機質超微小
球状物質と主材とし、これにバインダーと添加剤
を加えて構成し、均一な性状を持つ非繊維、非ア
スベスト系ガスケツト材料に関する。 従来のガスケツト材料はメタルタイプのものと
繊維系のものが存在した。先づメタルタイプのも
のは圧縮性が小さいのでシリンダヘツドガスケツ
ト用として使用する場合上下の面の形状になじみ
にくく、従つてそれらの面に対する密着性が悪い
ので液洩れやガス洩れの原因になりうることもあ
り若干の欠点を有している。 次に従来のガスケツト材料のメタルタイプ以外
のものは繊維系が主流であり、これらは繊維類を
ゴムバインダー等で板状等に成形したものであ
り、すべて何等かの繊維を使用していた。従来そ
の最たるものはアスベスト繊維を主材とし、ゴム
バインダー等で成形したアスベストビーターシー
ト、或はアスベストジヨイントシートなどがあ
る。このようにアスベストが従来のガスケツト用
材料の主流を占めて来た所以は、その耐熱性、耐
クリープ性、耐液状性、引張り強度が比較的良好
であり、かつ安価であり、また他に適性を有する
材料が殆んど無かつたからである。 ところで本来ガスケツト材料は２つの部材の接
合部において適度な圧縮性及び密着性をもつて２
つの部材の接合部分の一部を形成すると共に、そ
の部材が囲繞形成する内側空間部の流体の密閉性
を保持するため次の諸特性を必要とする。即ち接
触する相対面との調整のための圧縮性（被圧縮性
の度合い）、密着性をもたらすための圧縮に対す
る復元性、水、油等の圧力流体の漏洩と侵蝕に十
分抵抗するための耐液体性、耐熱性、機械的或は
熱的の繰返し応力に対する耐クリープ性、及び被
圧縮面の状態を密にするための作業性成形性等が
欠かせない特性である。また一般に常日頃使用す
る機器の要素として用いられるガスケツトとして
はコストが高くないことが要件となる。 ところが前記アスベスト繊維を使用したものは
主原料であるアスベストは我が国では殆んど全部
が輸入に頼るものであり而も価格も年を追つて上
昇する傾向があるから将来は極めて不安である。
而もアスベストは労働安全衛生法上特定化学物質
中、特別管理物質として指定され、アスベスト繊
維が特に人体に吸入されると健康障害をもたらし
特に発ガン性物質として問題視されているため非
アスベスト化は大きな課題として代替材料の開発
が急がれている。 そこで最近では非アスベストのガスケツト材料
の開発も具体的に試みられている。 即ち先ず従来のアスベスト繊維をガラス繊維で
置きかえたたぐいのものがあるが、これは表面の
性質に関連して共に用いられるバインダーや各種
添加剤等との親和性が少なくとも強度も小さい。
またジヨイントシート製法では特にガラス繊維の
分散性が悪く均一なシートが出来にくく、かつシ
ートの表面の風合も悪い。 次に炭素繊維を用いたものがあるが、極めて高
価なものであり実用に供し得るまでには程遠い。 また有機合成繊維を用いるものがあるが、特に
耐熱性において明らかに劣り、老化が早く、高温
時の耐クリープ性も低い。 更に上記以外に繊維系ガスケツト材料の欠点を
総括すると、繊維材料を主材としている為に繊維
と繊維の間に空隙が生じ材料を緻密にすることが
難しく、また繊維状であるので分散性が悪く不均
一なシートとなり、またジヨイント法では成形す
る過程で繊維が一方向にのみ配向する場合も多
く、その場合には材料の引張り強度が繊維の配向
方向とその直角方向では大きく異なる欠点があ
る。 また前記衛生上の必要性から種々試みられてい
る従来の非アスベスト繊維系ガスケツト材料は、
本質的にはアスベストを他の繊維に代替したのみ
で、繊維とバインダーの含有率を変化させること
により、圧縮性、復元性、引張り強度、耐液体性
等の物性を調節しているが、従来のアスベスト系
ガスケツトと同等以上の性質にするため、これら
を改良しようとして配合を変えると有機物質の含
有率が増加するので、第１表に示すように耐クリ
ープ性、及び耐熱性は低下する。

【表】 従つて従来の非アスベスト繊維系ガスケツト材
料で前記の望ましい相反する諸性質を同時に向上
させることは非常に困難である。 本来内燃機関用のガスケツトとして多く用いら
れるシリンダヘツド用ガスケツト材料は、前記し
た如く耐熱性、耐クリープ性が要求されることは
周知であるが、最近ではその上にエンジンの小型
軽量化が特に要求されるようになつて来て居り、
エンジンの剛性が低くなり、かつガスケツトの締
付力を低下させる必要性が増す一方で、圧縮性、
復元性は更に強く要求され、また高出力化をはか
るため、苛酷な燃料条件に耐えることが要求さ
れ、ガスケツト材料への熱負荷が増加するため、
耐熱性、耐クリープ性もまた強く要望されるに至
つている。従つて従来の繊維系乃至はアスベスト
系のガスケツト材料ではこれらの最近の要求に対
応することは困難になりつゝある。 本発明は、上記従来技術によるガスケツト材料
の諸欠点を除去したもので、特にアスベストを不
使用とすることにより、従来の衛生上の欠点を除
去し、かつアスベスト以外の繊維も使用しないこ
とによつて繊維の使用に由来する前記諸欠点を除
去する一方において、無機質フレーク状物質と無
機質超微小球状物質を併用することによつて、組
織の適度な最密充填化と構造上の強度をもたせる
と共に圧縮性、復元性、耐クリープ性も従来品に
劣らず、而も耐熱性においては従来品を凌ぐガス
ケツト材料を開発したものであり、こゝに開示す
る。 即ち本発明に係るガスケツト材料は、アスベス
トはもとより使用せず、有機無機の人造又は天然
の繊維を全く使用しない非繊維系のガスケツト材
料であつて、その組成を合計で100重量（％）と
した場合に、アスペクト比が平均10以上の無機質
フレーク状物質を15乃至94重量（％）、平均粒子
径が3μｍ以下0.02μｍ以上の範囲にある（本願添
付電子顕微鏡写真並びに、例えば昭和54年丸善株
式会社発行；粉体理論と応用、第912頁の表9.23
等による。無機質超微小の球状又は近似球状物質
を0.5乃至70重量（％）、バインダー及び添加剤を
５乃至25重量（％）の夫々の範囲内で含むことを
特徴としている。 また、上記無機質フレーク状物質と無機質超微
小の球状等の物質の主材を前記の配合率の範囲内
で、配合比を変化させることにより、圧縮率、復
元率、引張り強さ並びに応力緩和率等のガスケツ
ト性能を制御することを特徴とするものである。 更に用語の説明を加えると、こゝにいう無機質
フレーク状物質とは天然或は合成された無機質の
薄板状或は薄片状又は劈開性の物質を意味し例え
ば薄板状雲母、或は薄片状黒鉛、又は方解石な
ど、結晶鉱物が或る一定の方向に薄く割れて平滑
な劈開面を作る劈開性物質の如きもので天然或は
人工に係る物をいう。また平均アスペクト比とは
物体の形状を表わし限定する比率であつて前記フ
レーク状物質粒子の最長手方向の長径を最短厚さ
で除した値の平均値をいう。また超微小の球状物
とは本発明では平均直経が3μｍ以下0.02μｍ以上、
即ち電子顕微鏡で明確に微小なる球状物又は球状
類似物と判断できるものをいう。即ち従来のガス
ケツト製造用充填物は殆んど此の点には関係なく
すべて不規則な形状をした炭酸カルシウム粉末な
どを用いていたが、本発明では前記最密充填化の
ため球状又は球状類似物例えば所謂シリカダス
ト、ホワイトカーボンや超微小のフライアツシユ
粉末を粉砕せずにそのまゝ用いるものである。ま
たバインダーは従来物と或る程度同様のもので差
支えなく樹脂とゴムなどを混合して用いる。更に
添加剤も従来物と同様なものでよいが、加硫剤、
加硫促進剤、老化防止剤、着色剤などのうち必要
に応じ用いる。 次に上記各材料の使用割合の要件について述べ
ると、まず無機質フレーク状物質は15乃至94重量
（％）用いるが、これは15（％）未満であると、も
ろくかつ硬くなり、かつ引張強さが急低下するか
らであり、94（％）を超えるとこんどは充填剤と
バインダーの使用量が相対的に減少するために矢
張り引張り強さが急低下するからである。 次に無機質超微小球状物質は0.5乃至70重量
（％）用いるが、これは70％を超えるとフレーク
状物質やバインダーの使用量が非常に少なくなる
ためもろくかつ硬くなり引張強度、圧縮率共に低
下するからであり、また0.5％未満になると空隙
充填率が低下するので引張り強さも急低下するか
らである。 次にバインダーは５乃至25重量（％）使用する
が、これは５重量（％）未満ではもろく引張強度
は低下し、また25重量（％）を超えると応力緩和
率が大きくなり過ぎるのでガスケツト材料として
不適当となる。 更に各種添加剤はバインダーであるゴム、樹脂
の配合量に対応した量を用いる。 次に実施例により本発明について更に詳細に説
明する。 実施例 １ この実施例は繊維状物質（アスベスト）を使用
した従来品と繊維状物質を用いずに等量の無機質
フレーク状物質（雲母）を代替的に用いた本発明
によるガスケツト材料を熱プレス成形法により製
造したものの特性値の比較を第２表に示した。試
験方法はすべてJISR3453によつた。

【表】

【表】 この例により両者を比較してみると、圧縮率と
引張り強さは略々同等であるが、本発明品の方が
復元率は大きく応力緩和率は小さいので、ガスケ
ツト材として、従来品に比べ優れた性能を示して
いる。 これはフレーク状物質と超微小球状物質という
相異なる形状の物質が互に密に充填し合い、特に
超微小球状物質は細部にまで浸透し、これらをバ
インダーが結合し、まさに最密充填状態になつて
いる為である。 次にこの状態を走査形電子顕微鏡写真を用いて
説明すると第１図に示す写真１は従来品では倍率
は600倍であり、空隙４が多くまた細長く見える
繊維１が不均一に分散している様子を示してい
る。 また第２図に示す写真２は本発明品の表面を同
倍率を示したもので、表面は平滑でかつ緻密で均
一にフレーク状物質（本実施例では雲母）２が分
散している事を示している。 更に第３図に示す写真３は写真２の表面を3000
倍に拡大したもので、フレーク状物質２の端部ま
でのすべての空隙を超微小球状物質（本実施例で
はシリカダクト）３が密に充填している様子を示
している。 即ち本発明品が上記の如く優れた性能を示した
のは前記のような本発明の構成が主として最密充
填構造によるものであることが確認された。 実施例 ２ この実施例は本発明品におけるフレーク状物質
の量、超微小球状物質の量、バインダーの量の
夫々の限界値の上下限附近の配合により特性値試
験を行つたものである。その結果を第３表及び第
４表に示す。

【表】

【表】 これよりフレーク状物質15乃至94重量（％）、
超微小球状物質0.5乃至70重量（％）、バインダー
及び添加剤５乃至25重量（％）が限界である事を
示している。 実施例 ３ 実施例２で雲母、シリカダスト及びバインダー
の量の限界値を示したが、特に雲母とシリカダス
トの２種類の主材の配合比を相互に変化させ、ガ
スケツト材を成形し、特性試験を行なつた結果、
第４図に応力緩和率の変化、第５図に引張り強度
の変化を示す。 応力緩和率は約30（％）以下を目標値とし、か
つ引張強さも考慮に入れると、雲母及びシリカダ
ストの合計を100重量％とした場合において、雲
母の割合が17.6乃至99.5重量（％）の範囲が目標
値内に入り、特に雲母の割合が40.0乃至90.0重量
（％）の範囲で最適範囲を示した。また引張り強
度は4.0Kg／cm²以上を目標値とすると応力緩和率
の結果の範囲と同様になり、最適範囲においては
約100Kg／cm²以上になつた。 更に、フレーク状物質の配合率を多（少）くす
れば、超微小球状物質の配合率は少（多）くなる
関係にあるが、第４図及び第５図に示された如
く、フレーク状物質（本例では雲母）を重量で約
20〔％〕から約60〔％〕まで多くすると、ガスケツ
ト材料の引張強さは増大するが、応力緩和率は低
下し、フレーク状物質を約60〔％〕を超えて増加
させると、引張強さは低下するが、応力緩和率は
増大するという関係にあるので、フレーク状物質
と超微小球状物質の配合比を変化させることによ
り、主要性能が制御されたガスケツトが得られる
ことが確められた。 これらの結果より前記２種類の主材料相互の配
合比を種々に調節することにより希望する性能を
備えたガスケツトを選択製造することが可能とな
つた。 尚上記の特許請求の範囲に示した本発明の特徴
並に前記実施例の結果より本発明の効果を要約す
れば次の通りである。 １） 従来のガスケツト材は繊維状素材を主材と
して用いているので繊維の分散が困難で不均一
でかつ空隙が多い材料であるのに対し、本発明
品は非繊維系でありまた無機質フレーム状物質
と無機質超微小球状物質という相異なる形状の
素材を主材としている為に、シート状に成形し
た場合、素材が相互に密に充填しやすく、特に
無機質超微小球状物質が空隙部の細部まで互い
ころがつて流入充填されるので最密充填状態と
なり、緻密で、均一なガスケツト材料が得られ
る。 ２） 主材である無機質フレーク状物質と、無機
質超微小球状物質の配合比を変化させることに
より、圧縮率、復元率、引張強さ、応力緩和率
等の主なるガスケツト性能をコントロールする
ことができるので、多様化した性能の要求に応
ずることが可能となり、特に耐熱、耐クリープ
性にすぐれたガスケツト材料が得られる。 ３） 本発明品はアスベスト繊維を使用していな
いので従来材料の如く労働安全衛生法上の有害
物質ではなく、人体に無害のガスケツト材料が
得られる。 ４） 従来品の非アスベスト系ガスケツト材料と
して使用されているガラス繊維、炭素繊維や耐
熱性の有機合成繊維は表面処理などの２次的処
理を要するので高価な材料になるのに対し、本
発明品に使用される雲母、黒鉛等の無機質フレ
ーク状物質やシリカダスト、ホワイトカーボン
等の無機質超微小球状物質は入手が容易でかつ
安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は図面に代えて添付する写真１で、従来
の繊維系ガスケツト材料の微構造組織を示す倍率
600倍の走査型電子顕微鏡写真。第２図は図面に
代えて添付する写真２で、本発明に係るガスケツ
ト材料の微構造組織を示す倍率600倍の走査型電
子顕微鏡写真。第３図は図面に代えて添付する写
真３で、第２図に示す微構造組織の倍率を更に上
げ3000倍とした走査型電子顕微鏡写真。第４図は
雲母とシリカダストの２種類の主材の配合比を相
互に変化させた場合における本発明に係るガスケ
ツト材料の応力緩和率の変化を示す。第５図は第
４図と同様の場合における本発明に係るガスケツ
ト材料の引張り強さの変化を示す。 各図において、１は従来物に使用した繊維。２
はフレーク状物、３は超微小球状物、４は空隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平均アスペクト比が10以上の無機質フレーク
   状物質を15乃至94重量〔％〕、平均粒子径が３〔μ
   ｍ〕以下0.02〔μｍ〕以上の範囲にある無機質超
   微小の球状又は近似球状物質を0.5乃至70重量
   〔％〕、の２種類の主材と、バインダー及び添加剤
   を５乃至25重量〔％〕とを含有して成ることを特
   徴とする非繊維系のガスケツト材料。