JPH0222375A

JPH0222375A - 複合ガスケツト

Info

Publication number: JPH0222375A
Application number: JP17193788A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Asaumi; 浅海　洋; Takehiro Yoshida; 武弘吉田; Shinzaburo Suzuki; 鈴木　信三郎; Takene Hirai; 岳根平井; Minoru Miyata; 穣宮田
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1990-01-25
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPH0662933B2

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］本発明は、複合ガスケットに関するものであり、特に高
温、高圧用に有用で、主として自動車エンジン用として
用いられる複合ガスケットに関するものである。

［従来の技術］従来、この種の高温高圧用ガスケットとして、爪立て鋼
板あるいはエンボス加工アルミ板等の凹凸付き金属板等
の担体の両面に、ゴムシート、ゴムを結合材とした石綿
シート、膨張黒鉛シート、バーミキュライトに少！ｉ１
のゴムバインダーを加えて形成したシート等のシール基
材を貼り合わせて一体化したものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］従来のガスケットは、それぞれ次に示す様な問題点があ
った。ゴムシートは、耐熱性が低いため、高温での使用
が困難である。ゴムを結合材としたバーミキュライトシ
ートは、ゴムの熱劣化により焼付きを生じ、またシール
性が悪い。膨張黒鉛シートは強度が低く取扱性が悪く、
また、高価である。

［問題点を解決するための手段］本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものである
。すなわち、耐熱性、シール性に優れ、環境汚染の問題
がなく、安価であり、さらに耐油、耐水性に優れた複合
ガスケットを提供しようとするものであり、ポリテトラ
フルオロエチレン樹脂および無機質充填材を必須成分と
するシート基材が、軟質何機体を介して金属担体に一体
化されていることを特徴とする複合ガスケットを提供し
ようとするものである。

本発明におけるシート基材において、ポリテトラフルオ
ロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦ　Ｅという）としては、
テトラフルオロエチレンのｌｉｔ独重合体にとどまらず
、熔融流動性を付与するに到らない程度の少量（例えば
、０．５モル％程度以下）の他の共単量体を共重合せし
めて変性されたものも含まれる。かかる共単量体として
は、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ（アルキ
ルビニルエーテル）、パーフルオロ（アルコキシアルキ
ルビニルエーテル）、トリフルオロエチレン、パーフル
オロアルキルエチレンなどが例示される。また、あまり
に低分子；ｊｌ、のものでは液状あるいはゲル状となり
好ましくなく、好ましくは、標準比重から計算される分
子量が１０３以上の固体を５０％以上含むものである。

また、乳化重合により得られたＰＴＦ　Ｅがフィブリル
化し易いため好ましい。

また、１！！（木質充填材としては、耐熱性、耐薬品性
に優れた無機質粉末、粉末状無機質繊維またはカーボン
粉末が好ましく採用される。無機質粉末としては、平均
粒径が１００μ程度以ドのものが好ましく採用される。

゛［均粒径が大きすぎると、シート基材とした時の表面
平滑性が損なわれ、好ましくない。また、十均拉径の大
きな無機質粉末では、シート基材の緻密性が得られず、
気孔率および気孔径が大きいものとなりシール性が充分
でなくなり好ましくない。また、粒径の大きい硬質の無
機質粉末を用いた場合に、成形時に成形装置を損傷する
ことがあり好ましくない。さらに好ましくは、・１シ均
拉径０．１〜７０μ程度の無機質粉末である。また　ｊ
ｊｊｊ機質粉木質粉末、粒径の異なる２種以りを混合使
用すると充填効率が向上し、好ましい。かかる無機質粉
末としては、ケイ素およびアルミニウムを主体とし、マ
グネシウム、鉄、アルカリ土類金属、アルカリ金属など
を含む含水珪酸塩鉱物の粉末である一般に粘土と呼ばれ
る粉末、ワラストナイトなどの天然鉱物粉末、シリカ、
アルミナ、ガラス、酸化チタン、酸化鉄などの酸化物粉
末、硼化ジルコニウム、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化
硼素、炭化ジルコン、炭化ケイ素、炭化タングステンな
どのセラミックス粉末、硫化ニッケル、硫化ジルコニウ
ム、二硫化モリブデンなどの硫化物粉末などが例示され
る。中でも天然鉱物粉末が好ましく採用される。特に、
カオリナイト、ハロイサイト、加水ハロイサイトなどに
代表されるカオリン型の粘土が好ましい。また、粉末状
無機質繊維としては、直径０．１〜３０μ程度、特に好
ましくは直径０．５〜１５μ程度であり、長さ５０〜３
００μ、特に好ましくは７０〜２００μ程度が好ましく
採用される。かかる粉末状無機質繊維としては、粉末状
カーボン繊維、粉末状ガラス繊維粉末、粉末状アルミナ
繊維、各種粉末状天然鉱物繊維などが例示される。また
、カーボン粉末としては、粒径０．旧〜０．１μ栓度の
ものが好ましく採用される。

また１本発明において、無機質充填材としては、無機質
粉末のｑｉ独もしくは無機質粉末と若１゛弓１１の粉末
状無機質繊維およびまたはカーボン粉末の混合物が好ま
しく採用される。無機質粉末を「ｉ１独でまたは無機質
粉末とカーボン粉末の混合物を用いると、シート基材の
低気孔捧を化、小気孔径化が容易となるため好ましい。

また、粉末状無機質繊維を混合使用した場合、粉末状無
機質繊維を混合使用しない場合に比べ、低気孔率化、小
気孔径化が若干難しくなるが、圧縮率の大きなシート基
材となるため。シール而のなじみ性が優れたものとなる
。また、無機質充填材として、粉末状無機質繊維または
カーボン粉末を１１１独で、または粉末状無機質繊維と
カーボン粉末の混合物を用いると、シート状成形が困雅
になったり、気孔率や気孔径の小さなシート基材が得ら
れ難くなったりするため、このような使用態様は好まし
いとはいえない。ｊｊｇ機質充填材として、無機質粉末
と粉末状無機質繊維およびまたはカーボン粉末の混合物
を用いる場合の混合割合は、無機質粉末１００重；１１
部当り粉末状無機質繊維およびまたはカーボン粉末が３
０重量部程度以下とすることが好ましい。粉末状無機質
繊維およびまたはカーボン粉末の割合が大きすぎると、
シート状基材の成形性が悪くなり、また気孔率および平
均気孔径が大きくなるためシール性が悪くなったりシー
トＪ、ｔ、材の寿命が小さなものになり、好ましくない
。

本発明におけるシート基材は、Ｉ’ｌ’ＦＥを５重量％
以上、無機質充填材を５０重量％以上含（Ｔすることが
好ましい。ＰＴＦ　Ｅの量が５重量％よりも小さい場合
には、シート基材としてのシート成形が困難であり、ま
た、成形されたシートも圧縮に対する復元率が小さいも
のとなり、気孔率の小さなシート基材が得られ難くなり
、複合ガスケット用シート基材としての使用に耐え難い
ものとなるため好ましくない。特にＰＴＦ　Ｅがｉｏ！
ｆｉ量％以上含まれることが好ましい。ｌ’ＴＦ　Ｅの
量の上限は特に限定されないが、あまりに多くなりすぎ
ると高価なものになり、汎用としての特徴が薄れること
、シート基材の圧縮率が低下することなどから、５０重
量％以下、特に４０重量％以下とすることが好ましい。

また、無機質充填材の：１１が５０１１　’Ｉ１％より
も小さな場合には、応力緩和率が大きくなり好ましくな
い。また、高価なものとなるため汎用としての利用に適
さなくなることもある。無機質充填材の量が大きくなる
と、応力緩和率が小さくなるが、気孔率および気孔径の
小さく緻密なシート基材を得難くなる。すなわち、シー
ル性が低トし易くなる傾向がある。好ましい無機質充填
材の含有量は６０〜９０弔ｔ：％、である。

本発明におけるシート基材は、上記　１）ＴＦＥ、無機
質充填材の他に、合成樹脂、無機質繊維などを含んでい
てもよい。かかる合成樹脂としては、耐熱性、耐油性等
に優れたものが好ましく、例えば、パーフルオロアルコ
キシ樹脂、パーフルオロエチレンプロピレン樹脂などの
フッ素樹脂や、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ボリ
アリールスルホン樹脂などが例示される。

また、無機質繊維としては、アルミナ繊維、カーボン繊
維、ガラス繊維などが例示されるが。

これらは混合あるいはシート基材成形時に砕かれるが、
粉末状に砕かれるものは少なく、大半は比較的長い繊維
としてシート基材中に存在することになる。この様な繊
維が存在する場合には、シート基材の強度が向」二する
が、気孔率および平均気孔径を小さなものにすることが
困難になるため、あまりに多量に入れることは好ましく
ない。無機質繊維の添加ｊｉｌは、３重！ｌ′Ｌ％以下
であることが好ましい。

本発明におけるシート基材おいて、Ｐ　Ｔ　Ｆ　Ｆ、は
フィブリル化されており、無機質充填材がそのフィブリ
ル間に存在していることが好ましい。

ＰＴＦ　Ｅがフィブリル化されていない、または無機質
充填材がＰＴＦＥのフィブリル間に存在しない場合には
、シート基材は極めて脆いものとなり、実際の使用には
耐えられないものとなることがあり好ましくない。本発
明におけるシート基材は、ＰＴＦ　Ｅがフィブリル化さ
れている、すなわち、ミクロ三次元網目構造を形成して
おり、無機質充填材がその三次元網目構造の間に均一・
に分散して存在している、すなわち、無機質充填材がＰ
ＴＦＥのフィブリルにより強固に保持されているため、
シート基材として充分な強度が得られるのである。また
、この様な構造をイー■する本発明のシート基材は、Ｐ
ＴＦ　Ｅがシート基材全体にわたって均一に存在するた
め、少量のＩＩＴＦＥ含有Ｕにもかかわらず、シート基
材全体にＩＩＴＦＥの優れた撥水、撥油性が発押される
ものである。ずわなち、シート基材ひいては複合ガスケ
ット材が耐油性、耐水性に優れたものとなる。ＩＩ　’
ｒ　Ｆ　Ｅは、高剪断力をかけることにより容易にフィ
ブリル化されつるものである。また、Ｉ’ＴＦＥのフィ
ブリル間に均一に無機質充填材を分散させる方法として
は、フィブリル化されていないＰ１’ＦＥと無機質充填
材を添加した後、混合と同時または均一・混合後にＰ’
ｒＦＥをフィブリル化する方法などにより容易に達成さ
れる。例えば、所定割合のＰＴＦＥ粉末と無機質充填材
をナフサなどの加工助剤の存在下または非存在下に例え
ばミキサーなどにより高速攪拌する方法など、高剪断力
下に攪拌混合することにより達成される。また、この混
合物を、シリンダ断面積とノズル部断面積の比の大きな
押出機で押出すなど、さらに高剪断力を加えることによ
り、Ｉ’ＴＦ　Ｅをより高度にフィブリル化することも
できる。

本発明におけるシート基材は、前述したＰＴＦＥフィブ
リル間に無機質充填材を分散させた組成物を、プレス型
あるいはロールなどにより加圧成形、圧延成形など公知
のシート成形法によりＸ！！Ｊ造することができる。特
に製造作業上、連続成形が可能であるロール圧延成形法
が好ましく採用される。

本発明におけるシート基材において、Ｉ’ＴＦＥは焼成
されていてもよく、未焼成であってもよい。特に高締付
圧で用いられる場合には、焼成されていたほうが好まし
い。ＰＴＦ　Ｅの焼成は、シト基材の成形後に行なわれ
ることが好ましい。シート基材成形前にＩ’ＴＦ　Ｅを
焼成すると、シト基材の成形が困難になるため好ましく
ない。

本発明における金属担体としては、平板、爪立板、凹凸
付板、メツシュ状開口なイ■する板、金網等種々のもの
が採用可能である。特に、上述のシート状基材との一体
化が容易であり、シート基材の保持性が優れるという点
から、爪ｑ仮、凹凸付板、メツシュ状開口を有する板又
は金網が好ましい。特に、爪立鋼板、エンボス加工アル
ミ板などが好ましく採用される。

また、本発明の複合ガスケットは、上記シート基材と金
属担体が軟質有機体を介して一体化されていることが重
要である。軟質４１機体を介してシート基材と金属担体
が一体化されているため、金属担体とシート基材間のリ
ークが防止され、全体として極めて優れたシール性を発
揮する複合ガスケットが得られるのである。ここで、軟
質１１機体としては、合成樹脂、合成ゴム、天然ゴムな
どが採用される。好ましくは、ＪＩＳ　Ｘ６３０１のス
プリング式硬さ試験Ａ形で９０℃以下である有機体が好
ましく採用される。具体的には、天然ゴム、ブタジェン
スチレンゴム、ブタジェンアクリロニトリルゴム、クロ
ロブレンゴム、ブチルゴム、多硫化ゴム５ウレタンゴム
、シリコーンゴム、へイバロン、アクリルゴム、エチレ
ンプロピレンゴム、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポ
リエチレン、塩化ビニル樹脂などが例示される。

また、軟質有機体は、あまりに厚いものでは応力緩和が
大きくなり、シール性が低下するため好ましくない。通
常、好ましくは１．１５μｍ程度以下の厚さが採用され
る。特に、１０μｍ程度以下の厚さとすることにより、
複合ガスケット使用時に軟質有機体が熱分解、炭化を起
こしてもシール性の低下がほとんど見られないものとな
るため好ましい。また、軟質有機体の厚さはあまりに薄
いものでは、シート基材と金属担体間の漏れ防止が十分
に達成されず、好ましくない。また、実質上あまり薄い
軟質有機体の層の形成は困難である。通常は３μｍ程度
以１−の１１ノさが採用される。軟質有機体は、塗装、
ラミネート専の方法により、金属担体上に密着せしめら
れていることが好ましい。軟質有機体と金属相体間に空
隙があると、良好なシール性が得られなくなり、好まし
くない。軟質有機体と金属担体とを密着せしめる方法と
しては、金属担体表面にあらかじめ表面処理を施し、投
錨効果を発揮させる方法、ブライマー処理法、軟質有機
体中に金属との密着性を向−１ニさせる添加物を添加し
ておく方法などが例示される。表面処理の方法としては
、リン酸鉄系結晶性被膜形成の如き化成処理、エツチン
グ、サンドブラスト等の方法が例示される。特にリン酸
鉄系結晶性被膜は、緻密かつ多孔質であり、薄膜化が容
易であるため、投錨効果に優れ、また表面の（１シ滑性
に優れているため、軟質有機体を密着させた後にもその
表面平滑性が発揮され、シート基材との密着性に優れ、
ひいてはシール性に良好な結果をもたらすため好ましく
採用される。ブライマー処理としては、シラン系カップ
リング剤、チタン系カップリング剤などのカップリング
剤を金属担体表面に塗布しておく方法などがある。また
、軟質有機体被覆用組成物（例えば塗料など）に、カッ
プリング剤を添加して適用しても良い。特に、リン酸鉄
系結晶性被膜が最も好ましく採用される。かかるリン酸
鉄系結晶性被膜は、０．１５μｍ以下であることが好ま
しい。

あまりに厚ずぎると゛ド滑性が得られ難くなり、好まし
くない。

本発明の複合ガスケットは、金属担体表面に表面処理を
施し、あるいは施さずに軟質４１機体層を形成せしめた
後、特定のシート基材を圧着して一体化することにより
製造される。軟質何機体層の形成としては、軟質有機体
溶液または塗料への浸漬、スプレー塗装あるいは熱圧着
などフィルムをラミネートする方法、更には、静電粉体
塗装後、溶融せしめて均一な軟質４１機体層を形成せし
めるなどの方法が例示される。また、シート基材と金属
担体を圧着せしめる方法は、金属担体とシート基材を積
層した後、ロール、プレスなどにより圧着せしめる。こ
の時には、金属担体上には、軟質有機体の層が形成せし
められているので、金属担体とシート基材は軟質４１機
体を介して−・体層せしめられることとなる３、また、
金属担体とシート基材の−・体層において、軟質有機体
が硬化性のものである場合には、゛１１硬化あるいは完
全に硬化させた後シート基材を一体化せしめた方が好ま
しい。・体層を行なった後、軟質有機体の硬化を行なう
と、硬化時の収縮により、複合ガスケットに歪み、空隙
が形成され、シール性が低下することがあるため、好ま
しくない。

［作　用］本発明の複合ガスケットは、シート基材と金属担体の間
に軟質有機体が介在しているため、ガスケット使用時に
シート基材と金属担体の間からの漏れが防止され、優れ
たシール効果が発揮されるものと考えられる。さらに、
金属担体として爪立金属板、凹凸付き金属板、メツシュ
状開［」部を有する金属板、金網などの担体な使用する
と、シート基材の金属担体への密若性が改善され、かつ
、金属担体への強固な係止が可能になる。したがって、
高締付圧で使用しても、シート基材の流れ、はみ出しな
どが防ＩＬされ、優れたシール性が維持されるものであ
る。

また、金属担体表面が化成処理、特にリン酸鉄系結晶性
被膜形成がされていると、投錨効果により軟質有機体が
強固に密着されるため、金属担体と軟質有機体間の漏れ
防止効果が一段と改良され、極めて優れたシール性が発
揮される。

［実施例］以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、かかる実施例により本発明は何ら限定されるものでは
ない。

実施例１ｒ’ＴＦＥ粉末（旭フロロポリマー製ＣＩ）−１）２０
屯量部、カオリナイトクレー（上屋力オリン工業製カタ
ルボ、゛１礼均拉径１０μ）　、　Ａｓｈ・ｔ７ｏ　（
甲均粒径０．４μ）ノ混合物：カタルボ：　ＡＳＦ　１
７０　＝９　：　Ｉ　）　７５！′ｎｊ、１部、カーホ
ン扮末（三ａ　化成製Ｍ＾−１００）　５重量部および
１．１．１　）−リクロロエタン２５０重量部をミキサ
ーにより２０分間攪拌した後ろ過を行なった。ろ過物を
常温で乾燥下。この乾燥物に高粘度有機溶剤（エクソン
製アイソパーＭ）１７重ｊｉ１部を添加し、ニーダ−で
１０分間攪拌した後１５時間熟成した。この熟成物を、
押出品断面寸法１０５ｍｍで角度４０″の円錐部、シリ
ンダー断面積とノズル部断面積の比が１５である金型に
ｔｔ人し、常温にて圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ”　、押出速
度１２０ｍｍ／ｈｒで押出し、板状物を得た。この板状
物を外径２００ｍｍ　、長さ４００ｍｍの鉄製２転ロー
ラーにＪＵ：縮化Ｉ８、速度１８００ｍｍ／ｈｒで挿入
し、巾３００　ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長尺シートを得
た。この長尺シートを３００℃で熱風乾燥した後、３５
０　’Ｃで３０分間焼成してシート基材を得た（図中、
符合ｌ）。

５ＰＣＣ材厚さ０．２５ｍｍ、穴径１．２ｍｍの丸穴フ
ックの爪立てを（図中、符合２）バーコクリーナーＮ−
３６４−３（日本バーカーライジング社製）で脱脂した
後、化成処理液（日本バーカーライジング社製ボンデラ
イト１０７７）に浸漬して、リン酸鉄系結晶性被膜を形
成した。この爪立鋼板を、第１表に示す組成の軟質有機
体組成物をトルエン／酢酸ｎ−プロピル＝　８０／２０
である溶剤に固形分濃度１０重Ｍ％となるよう調整した
調整液に５秒間洗清し、風乾後　１００℃で３０分間加
熱して、厚さ７μの軟質有機体層（図中、符合３）を有
する金属担体な得た（軟質イｊ機体はＪＩＳＫ６３０１
スプリング式硬さ試験Ａ形が８０°である）。

この軟質何機体層を有する金属担体（図中、符合４）の
両面に上記シート基材を血圧１００１００Ｏ／ｃｍ”で
圧着し、厚さ１．２ｍｍの複合ガスケットを得た。

この複合ガスケットを、用いて、ＩＥ縮率、復元率、応
力緩和率、耐油性、耐水性、シール性の各試験を行なっ
た結果を第２表に示した。

比較例１として軟質有機体層を形成しない他は実施例１
と同様にして得た複合ガスケット、参考例として石綿系
へラダーガスケットを用いて同様の試験を行なった結果
を示した。

第１表第２表＊測定器具の耐圧が最大２０ｋｇｆ／ｃｍ”でこれ以上
の測定が不能であった。

［発明の効果］本発明の複合ガスケットは、軟質有機体を介して特定の
シート基材と金属担体が一体化されているため、圧縮率
が高く、シール面のなじみ性が極めて高い。また、軟質
有機体の介在により、シート基材と金属担体との間の漏
れがほぼ完全に防１トされている。したがって、極めて
高いシール性が発揮される。また、シート基材が特定の
組成であるため、耐油性、耐水性が極めて優れかつ環境
汚染の問題がない。更に、本発明の複合ガスケットは、
応力緩和性に優れているため、長期連続使用が可能であ
る。したがってメンテナンス費用などを大幅に削減でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の複合ガスケットを一部切断した断面
図であり、第２図は同平面図であり、第３図は同斜視図
である６１・・・シート基材、２・・・爪立て鋼板。３・・・軟質有機体、

Claims

【特許請求の範囲】１、ポリテトラフルオロエチレン樹脂および無機質充填
材を必須成分とするシート基材が、軟質有機体を介して
金属担体に一体化されていることを特徴とする複合ガス
ケット。２、軟質有機体が、ＪＩＳＫ６３０１のスプリング式硬
さ試験Ａ形が９０°以下のものである請求項１の複合ガ
スケット。