JPH02180981A - ジョイントシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ガスケットの素材として用いられるジヨイ
ントシートに関し、このガスゲットは、化学工業、自動
車、船舶、各種機器装置など、広範囲な産業分野におい
て使用される。

（従来の技術） 従来、ガスゲットの素材には石綿製ジヨイントシートが
用いられてきた。　この石綿製ジヨイントシートは、石
綿１ｍ鱈を基材繊維とし、これに結合剤としてのゴム、
並びにゴム薬品および充填剤を混練してジヨイントシー
ト形成用組成物をＩＪ製し、この組成物を、熱ロールと
冷ロールとからなる一対のロール間に加熱・圧延・加硫
して熱ロール側に積層させ、次いで積層したシート状物
を剥離することによって製造されてきた。

ところで、上記従来のジヨイントシートは、石綿繊維を
６０〜８０重１％の割合で含んでいるが、資源の枯渇と
ともに人体に対する悪影響も指摘されて、その使用が再
検討されている。　このため、石綿繊維の代替として、
ガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維などの無機
繊維、あるいは芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレン繊
維などの有機繊維を用いる試みがなされている。

ところが、ガラスｍ維、セラミヅクＭ１！維などの無機
繊維は、ゴム結合剤などとの混練時に粉砕されてアスペ
クト比が低下し、得られるジヨイントシートの引張強度
が低下するという問題点がある。

一方、芳香族ポリアミド繊維なとめ有機繊維、特にフィ
ブリル化した芳香族ポリアミド繊維は、引張強度の高い
ジヨイントシートが得られるが、ゴムベース中に均一に
分散させて混線することが難しく、このためジヨイント
シートのシール特性は実用的でないという問題点があっ
た。

また、ガラス繊維などの無機繊維と芳香族ポリアミド繊
維などの有機繊維とを組み合わせて用いても、組成物の
混線の際に、やはり無機繊維が粉砕されてアスペクト比
が低下し、このなめシール性と引張強度とを両立させる
ことはできない。

また、有機繊維のみの基材繊維と、クレーなどの充填剤
とを組み合わせて用いる場合にも、ジヨイントシートの
引張強度が小さいという問題点は解決できない。

結局のところ、上記の基材繊維のいずれの組合せであっ
ても、石綿製ジヨイントシートに比べて、特にシール性
に影響をあたえる圧縮復元特性、耐応力緩和特性が劣り
、従来から使用されている石綿基材のジヨイントシート
に代替できる物性のものが得られていなかった。

次に、セピオライトはマグネシウムの含水ケイ酸塩系の
粘土鉱物であって、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸
化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化鉄などからなり
、多少の結晶水を含んでいて、繊維状のものがある。　
今までセピオライトは、その吸着性を利用して、活性白
土と同様な脱色精製や、ベット用の敷砂や、油、酸アル
カリ液、毒物の処理などに、また揺変性（チクソトロピ
ー）を利用して、段ボール用糊の粘度安定や、セメント
スラリーのたれ止めや、吹付は塗料の添加剤などに、ま
た固化性を利用して、無機材料の抄紙などに使われてい
る。

かかるセピオライト繊維をジヨイントシートの基材繊維
とすることについては、セピオライト、ゴム材およびゴ
ム薬品の組合わせ（特開昭６２−１２７３７９号公報）
、有機繊維、セピオライト、ゴム材およびゴム薬品の組
合わせ（特開昭６２−１２７３８０号公報）、芳香族ポ
リアミド繊維、セピオライト、ゴム材、ゴム薬品および
ポリビニル重合体との組合わせ（特開昭６２−１３９３
７７号公報）、セピオライト、セピオライトと無機ＭＩ
維の併用、又はセピオライトと無機繊維の併用のうちの
いずれかの基材繊維、ゴムラテックスおよびゴム薬品と
の組合わせ（特開昭８３−１０５０８７号公報）が開示
されている。

しかし、石綿基材のジヨイントシートに比べては、なお
圧縮復元特性、耐応力緩和特性にはかなりの隔たりがあ
った。

その第一の原因は、次のような製造上の問題であること
がわかった、　すなわち、セピオライ！・を含む組成物
は、セピオライトの吸着性、チクソ性のために熱ロール
と冷ロールによって加熱圧延するに際しての情況が石綿
系組成物とがなり相違していて、熱ロールにシート状に
付着させようとしても冷ロールに付着することがあるこ
と、またロール面圧あるいはロール温度がわずかに変動
すると、加熱ロールに均一な厚みに付着させることがで
きなくなり、得られるジヨイントシートの厚みにバラツ
キが生じやすくなることなどが見いだされた。

第二の原因は、上記製造上の問題のために無機繊維のア
スペクト比の低下変動などが大きく、適正な配合と特性
結果との相関性が容易に得られなかったことがある。　
従って、セピオライトを含有するジヨイントシートでは
好適な配合構成が正しくは知られていなかった。

（発明が解決しようとする課Ｉｖｉ） 本発明の目的は、セピオライトを含有するジヨイントシ
ートの安定した製造方法を提供することであり、また別
の目的は、圧縮復元特性、耐応力緩和特性を改善するセ
ピオライト系ジヨイントシートの好適配合を提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の従来技術に伴う問題点を解消する
ために鋭意研究を行い、セピオライトを含有するジヨイ
ントシート用組成物においては、好適な水分量として、
全組成物の１．５〜１５重量％が必要であり、その水分
量を固形ゴムと併用するゴムラテックス中の水分によっ
て配合することを本発明製造方法の特徴とする。　そし
て、固形ゴムとゴムラテックスとを併用するゴム材の配
合のもとで、セピオライト系基材繊維の好適な配合を求
めて、圧縮復元特性、対応力緩和特性の改善されたジヨ
イントシートを得ることができた。　そしてこの好適な
配合組成は固形ゴムだけをゴム材とする場合にも適用で
きることを、確認した。

すなわち、本発明のジヨイントシートは、セピオライト
繊維と有機繊維と無機繊維（石綿繊維およびセピオライ
トＡｌｌ維を除くその他）とを組み合わせな基材繊維あ
るいはセピオライト繊維と無機繊維（石綿繊維およびセ
ピオライト繊維を除くその他）とを組み合わせた基材繊
維、溶剤にて膨潤させた固形ゴムとゴムラテックスとを
組み合わせたゴム材、充填剤、及びゴム薬品とを含んで
なり、上記基材繊維は、セピオライト繊維が基材繊維の
３０〜８５重量％、有機繊維が基材繊維の５〜１５重量
％（あるいは含まない）、その他の無機繊維が基材繊維
の残量から構成されるとともに、上記固形ゴムがジヨイ
ントシート中に１〜２３重量％、上記ゴムラテックスの
固形分がジヨイントシート中に２〜１０重量％、上記基
材繊維がゴム材１００部に対し５０〜７００部の割合に
配合することを特徴とする。

また本発明の製造方法は、セピオライト系基材繊維しす
なわちセピオライト繊維と有ｔｌｌ１Ｍ！！維を組み合
わせた基材繊維、セピオライト繊維と無機繊維（石綿Ｍ
Ｉｉ維およびセピオライト繊維を除くその他）を組み合
わせた基材繊維、あるいはセピオライト繊維と有機繊維
と無機繊維（石綿繊維およびセピオライト繊維を除くそ
の他）を組み合わせな基材繊維］、溶剤にて膨潤させた
固形ゴムとゴムラテックスとを組み合わせたゴム材、充
填剤、及びゴム薬品とを含んでなる組成物を、一対の熱
ロールと冷ロールの間に加熱圧延してジヨイントシート
を製造するにあたり、上記ゴムラテックス中の水分が全
組成物の１．５〜１５重量％、より好ましくは３〜１０
ｆ！量％の割合となるようにゴムラテックスを配合する
ことを特徴とする。

セピオライト繊維はマグネシウムの含水ケイ酸塩系の粘
土鉱物であって、１００〜５０００μｍ好ましくは５０
０〜３０００μｍ程度の繊維長を有するものが用いられ
る。

有機繊維は、ジヨイントシートの引張強度を高めるため
のものである。　その−例として芳香族ポリアミド繊維
について述べると、デュポン社の“ケブラー　、オラン
ダ・エンカ社の“トワロン“などが市販され、特にフィ
ブリル化した芳香族ポリアミド繊維は、フィブリル化し
なｍ維の表面がカップリング剤処理されてポリマーとの
接着性がよいうえに、それ自体機械的強度に富んだ繊維
であるので好ましい、　また、使用可能な有機繊維とし
ては、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニ
トリル系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィン系
、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリ尿素系、ポ
リフルオロカーボン系、フェノール系、ポリベンゾイミ
ダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリオキサジ
アゾール、ポリイミド、ラダーポリマー、セルローズパ
ルプなどの合成繊維のほか、天然高分子繊維を挙げるこ
とができる。

無機１ａ維は、セピオライトの柔軟性を補強するととも
に、特に高温における圧縮復元特性、耐応力緩和特性を
改善するものである。　特にガラス繊維、ロックウール
が好ましく、ガラス繊維のうち溶剤で溶解する収束剤で
収束したチョッグドストランド状のものが特に好ましい
、　そのほか、使用可能な無機ｍ維としては、セラミッ
ク繊維、鉱滓綿、ボロン繊維、溶融石英繊維、化学処理
高シリカｍ維、溶融けい酸アルミナ繊維、アルミナ連続
繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化はう素繊維、窒化け
い素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、ウオラ
ストナイト、アタパルジャイトなどが挙げられる。

結合剤の固形ゴムは、通常溶剤で膨潤させたゴム液とし
て用いるが、天然ゴム、インブレンゴム、スチレンブタ
ジェンゴム、ブタジェンゴム、ニトリルゴム、クロロプ
レンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エ
チレン酢ビゴム、塩素化ポリエチレンゴム、アルフィン
ゴム、ポリエステルゴム、エビクロンヒドリンゴム、塩
素化ブチルゴム、ニトリルイソプレンゴムなどが挙げら
れる。

ゴムラテックスは、特にジヨイントシート用組成物に前
記適正な水分量を配合するものであり、そのゴム成分の
種類は前記固形ゴムと同じである。

ラテックス中のゴム含量はゴムの種類によって異なるが
４０重量％程度であり、その含量の場合、適正な水分量
、全組成物の１．５〜１５重量％を配合するなめに、ラ
テックスは全組成物に対して２．５〜２５重量％が配合
される（ゴム固形分は１〜１０重量％となる）。

ゴム薬品は常用のものが用いられる。　また充填剤は所
望の特性のために配合するもので、クレー、タルク、ｉ
ｔバリウム、重炭酸ナトリウム、グラファイト、硫酸鉛
、トリポリ石、アタパルジャイト、ハロイサイト、カオ
リナイト、パイロフィライト、セリサイト、バーミキュ
ライト、モンモリロナイト、クロライド、ゼオライト、
焼成カオリナイトなど焼成りレー、鹿沼土（アロフェン
）、炭カル、カルシウム、サルフェート、マイクロファ
イバー、チタネートファイバー、シリコン・カーバイト
繊維、ガラスクレーＪ中空ガラス微小球、ガラスピーズ
、アンチボライトなどから任意に選択される。

本発明のＩ！！遣方法は、例えば、ゴムをトルエンなど
の溶剤に膨潤させた後、前記所定量のゴムラテックスを
添加し、さらに各成分をミキサー内に投入し、６０〜９
０分間混練して得られれな材料を、１３０〜１５０℃の
熱ロールと３５〜５０℃の冷ロールとをロール間隙０，
３〜５１ｆｆｉ、ロール面圧８〜１２ｔＯｎに保持した
一対のロール間に積層させて巻き付かせる。　材料が全
体にわたって適当に加硫した後、ドクターナイフにより
ロールから剥離することによりジヨイントシートが得ら
れる。　あるいは、上記ロールで積層して予備成形した
ものを、繊維の配向方向を同−若しくは直角方向にして
適宜枚数を重ね、６０〜２００’Ｃに設定された熱プレ
スに挾み、面圧４０ｋａｒ　／ｃｒｙ’未満で加圧しな
がら、ときどきプレスを開いてガス抜きを行い、十分に
溶剤を蒸発させた後、面圧を４０〜２００ｋｇｆ／　ｃ
１１’に昇圧し、所望のシートとすることもできる。

（作用） 第１図は、固形ゴムとゴムラテックスを併用した場合の
水分量と成板性係数であられした概念的な成板の容易さ
との相関グラフを示す、　成板性係数１００は石綿製ジ
ヨイントシートなみに成板性が良好であることを意味し
、８０はそれよりやや成板性が劣る程度、６０は成板に
工夫を要する程度、４０は成板に相当工夫を要する程度
、２０は成板が敗しい程度を表すことにした。　第１図
にみるように、配合に対する水分量が１．５〜１５重量
％において、石綿ジヨイントシートに相当あるいはそれ
に近く成板性が良好である。

この原因は次のように考えられる。　ゴムラテックスの
水分は微細に組成物に分散するが、熱ロール側ではその
水分が蒸発して組成物を付着し、冷ロール側ではロール
表面をぬらすことにより組成物の付着が防がれる効果が
得られる。　ところでセピオライトは、比表面積２３０
〜２６０ｍ２／ｇで石綿よりも少なく、またレンガ積み
結晶構造の隙間の表面に吸着性の−ＯＨを持って溶剤や
水分を抱き込みまたチクソ性を高めている点に特徴があ
る。　このため組成物内の結着力はロールとの粘着力よ
りも弱いと考えられ、また成板性に水分量が大きく関連
があるのである。　好適な水分範囲を超えて多すぎると
熱ロール側での水分の蒸発が間にあわず、抱き込んだ層
間気泡はジヨイントシートのシール機能を大幅に低下さ
せる。

適正な水分量範囲では、各５０ツトの実験をしたところ
、圧１ｍ復元性、耐応力緩和性の結果が極めて再現性の
あるものであることが確認された。

それは、成板性が石綿組成なみになったことによるもの
である。

そのような再現性のある実験により確認されたことは、
基材繊維の好適な構成が、セピオライトｍ維が基材繊維
の３０〜８５重量％、芳香族ポリアミド繊維が基材繊維
の５〜１５重量％、その他の無機繊維が基材繊維の残量
であることである。　剛直な無Ｉｌ繊維はセピオライト
の柔軟性を補強して圧縮復元性、耐応力緩和性を改善す
るために必須であり、一方セピオライトの柔軟性によっ
て無１１繊維の混練時の粉砕が改善される。　また、有
機繊維がセピオライト、無機繊維と併用されるのは、引
張強度の向上のために必須であるとともに、有機繊維の
量に限定を加えたのは、耐熱性を改善するなめである。

　また充填剤は、セピオライトの結晶間隙を埋めてその
柔軟性と、化学的吸着性を緩和するのに必須である。

（実施例） 実施例１〜５ 組成配合は第１表に示される。　　ＮＢＲゴムを素練り
ロールでよく練りを加えたのち厚さ０．２ｎｕａに薄通
しを行い、これを全配合量の７０重量％のゴム膨潤溶剤
トルエン中に浸漬して２４時間放置膨潤させる。　　４
Ｎ！Ｊしたゴム液は低速撹拌槽内で４８時間撹拌し均一
なゴム液とする。

所定量のゴム液をホモジナイザー内で５分間高速剪断混
合したのち、ゴム薬品及びゴム用添加剤を加えてさらに
５分間高速混合する。　これをヘンシェルミキサーに移
し入れ、繊維長１０００μｍのセピオライト繊維、ゴム
補強充填材クレー、無機！ａ維である長さ３１１のガラ
スチョップトストランド又は表面をカップリング剤で処
理したＬＡＸＡ社製のロックウール、フィブリル化芳香
族ポリアミドｍ維のトワロン・パルプを順次投入して、
中速混合２０分間で均一に混合を行う、　ヘンシェルミ
キサーから取り出した組成物を養生缶に入れ、温度２５
℃の恒温室に２４時間放置する。　得られたジヨイント
シート用組成物をジヨイントシート成形機（熱ロール１
３０℃、冷ロール３０℃）にて積層・加熱・圧延・加硫
し、シート状物を熱ロールからドクターブレードにより
剥離し、厚さ１．５１１のジヨイントシートを得た。

ジヨイントシート成板のし易さく成板性）及びジヨイン
トシート特性の結果を第２表に示す。

引張強さ、復元率、応力緩和率はＪＩＳ　　Ｒ３４５３
により、またシール性は外径６９ｎｌφ、内径５５１１
１φに打抜いた試料をフランジ間に締付は圧３００ｋｇ
ｆ　／ｃｍ’で締付け、Ｎ２ガス圧７ｋｇｆ／　ｃ１２
を負荷した時の洩れ量を水上置換法により求めた。

比較例１〜３ 第１表の組成配合により、実施例１〜５と同様にしてジ
ヨイントシートを作成し、その特性を第２表に示した。

実施例６〜９ 実施例３と同様に調製したゴム液と、４０重量％ゴムラ
テックスとの所定量を、固形ゴム：ゴムラテックス（固
形分）　＝１６；０　、１２：４　、８　；８　。

４　：１２．　ｏ　：ｉ６の比率でホモジナイザー内で
５分間高速剪断混合したのち、ゴム薬品及びゴム用添加
剤を加え、さらに５分間高速混合する。　これをヘンシ
ェルミキサーに移し入れ、セピオライト繊維、ゴム補強
充填材、芳香族ポリアミドｍ維を順次投入して、中速混
合２０分間で均一に混合する。

ヘンシェルミキサーから収り出した組成物を養生缶に入
れて温度２５℃め恒温室に２４時間放置する。

得られたジヨイントシート用組成物をジヨイントシート
成形Ｉ！（熱ロール１３０°Ｃ１冷ロール３０℃）にて
積層・加熱・圧延・加硫し、得られたシート状物を熱ロ
ールからドクターブレードにより剥離し、厚さ１．５１
１１のジヨイントシートを得た。

この組成配合を第３表に示した。

（単位二％） ジヨイントシート成板性を石綿ジヨイントシートの場合
と較べたものを第１図に示した。　第１図から、組成物
中の水分量で成板性が大きく左右されることがわかる。

［発明の効果］ この発明によれば、その基材繊維の構成を、特定組成の
セピオライト繊維と、芳香族ポリアミド繊維と、石綿お
よびセピオライトを除くその他の無機繊維の組合わせと
したから、ガスゲットのシール性に最も影響の大きい圧
縮復元性、耐応力緩和性が向上した。　また、ゴム材と
して固形ゴムを溶剤にて膨潤させたものとゴムラテック
スを組み合わせたから、セピオライト系ジヨイントシー
トのシールに対する安定性が格段に改善できた。

加えてバインダーであるゴム分として、必要量の水分を
含むゴムラテックスを固形ゴムと併用することにより、
適当な粘稠さと冷ロールに粘着しにくさとを併せ持つこ
とによりロール成板時の作業性が飛躍的に向上し、石綿
を使わないジヨイントシートのもつ成板性の諸問題も一
挙に解消できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゴムラテックスから供給される水分の
作用効果を説明するグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　セピオライト繊維と、有機繊維と、石綿繊維および
   セピオライト繊維を除くその他の無機繊維とを組み合わ
   せた基材繊維、ゴム材、充填剤、及びゴム薬品とを含ん
   でなり、上記基材繊維は、セピオライト繊維が基材繊維
   の３０〜８５重量％、有機繊維が基材繊維の５〜１５重
   量％、その他の無機繊維が基材繊維の残量から構成され
   るとともに、上記基材繊維がゴム材１００部に対し５０
   〜７００部の割合に配合されることを特徴とするジョイ
   ントシート。 ２　ゴム材が、溶剤にて膨潤させた固形ゴムとゴムラテ
   ックスとを組み合わせたものであり、上記固形ゴムがジ
   ョイントシート中に１〜２３重量％、上記ゴムラテック
   スの固形分がジョイントシート中に２〜１０重量％の割
   合に配合されることを特徴とする請求項１記載のジョイ
   ントシート。 ３　セピオライト繊維と、石綿繊維およびセピオライト
   繊維を除くその他の無機繊維とを組み合わせた基材繊維
   、ゴム材、充填剤、及びゴム薬品とを含んでなり、上記
   基材繊維は、セピオライト繊維が基材繊維の３０〜８５
   重量％、その他の無機繊維が基材繊維の残量から構成さ
   れるとともに、上記基材繊維がゴム材１００部に対し５
   ０〜７００部の割合に配合されることを特徴とするジョ
   イントシート。 ４　ゴム材が、溶剤にて膨潤させた固形ゴムとゴムラテ
   ックスとを組み合わせたものであり、上記固形ゴムがジ
   ョイントシート中に１〜２３重量％、上記ゴムラテック
   スの固形分がジョイントシート中に２〜１０重量％の割
   合に配合されることを特徴とする請求項３記載のジョイ
   ントシート。 ５　セピオライト系基材繊維、溶剤にて膨潤させた固形
   ゴムとゴムラテックスとを組み合わせたゴム材、充填剤
   、及びゴム薬品とを含んでなる組成物を、一対の熱ロー
   ルと冷ロールの間に加熱圧延してジョイントシートを製
   造するにあたり、上記ゴムラテックス中の水分が全組成
   物の１．５〜１５重量％となるようにゴムラテックスを
   配合することを特徴とするジョイントシートの製造方法
   。