JPH0258592A - 耐熱性ガスケット - 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】 崖１」ぼり旧」氷賢 本発明は、自動車、トランク、船舶あるいはその他の各
種輸送手段のエンジンにおける排気系用のガスゲットな
どとして好適な耐熱性ガスケットに関する。

従来の技術 エンジンの稼働中における排気ガスは５００℃以上の高
温度であるので、エンジンの排気系に使用されるガスケ
ット、たとえばエキゾーストマニホールド用、排気管と
ターボチャージャとの接続部に使用するガスケット用な
どとしてはこのような高温度に長時間曝されても所要の
シール性を保持し得る耐熱性のものが要求される。

この要求に応えるものとして、所定のガスケット形状に
成形したカーボンベースシートの表裏両面を耐熱性金属
薄板で包覆した所謂くるみ型ガスケットが従来より周知
である。このガスケントはカーボンが大気、特に酸素と
遮断された状態においては橿めて優れた耐熱性を示すこ
とに着目して開発されたものであり、耐熱性金属薄板に
よる全面包覆はカーボンベースシートを酸素から遮断保
護する目的で施与される。このくるみ型ガスケットは、
内部のカーボンベースシートの弾力性と外部の耐熱性金
属包覆の保護作用とにより、前記の高温度域において優
れたシール効果を示す。

が迭ｍ≧８１匪徂点 ところでくるみ型ガスケットにおいては、カーボンベー
スシートを外気から完全に遮断すべくその上に耐熱性金
属薄板を施与する必要があるが、商業生産上からは全製
品につきそれを行うことは困難であって、実製品におい
ては耐熱性金属薄板の継目に隙間が生じているのが実情
である。また、エンジンの運転中と停止時で発生する大
きな温度変化によりフランジが熱膨張−収縮を繰り返し
、これにひきづられたくるみ型ガスケットの耐熱性金属
薄板の継目が初期の装着時より広がり、最終的には該ガ
スケット内部に酸素が侵入し、この結果、内部のカーボ
ンベースシートは前記の高温度と酸素とで、さらにカー
ボンベースシート自体のＭ４織を破壊する方向に作用す
るエンジンからの強振動も加わって予想外の短期間で焼
失する問題が屡々ある。

本発明者らは、カーボンベースシートの上記欠点に鑑み
て、さらに従来から耐熱性繊維として知られているアス
ベストのシートを芯材とするくるみ型ガスケットの開発
を試みたが、アスベストでさえ耐熱性不良のために充分
満足できる実用品が得られないことも判明した。

上記の事情から、耐熱性金属薄板の施与を比較的ラフに
行っても優れた耐熱性を長時間持続するくるみ型ガスケ
ットの開発が必要となっている。

■塁ＡＡ邂［１コｒｋ’８υλＬ段 本発明は、上記問題点を解決するための手段として、所
定のガスケット形状に成形した芯材シートの少なくとも
表ＭＷｆ４面とガス通過口部側面とを耐熱性金属薄板で
包覆してなる耐熱性ガスケットであって、上記の芯材シ
ートは酸素存在雰囲気下での８５０℃×３０分の加熱に
よる引張り強さ残率が８０％以上の高耐熱性繊維を少な
くとも１０重量％含有し、かつ７００℃×１時間の加熱
減量が３０重１％以下である組成物からなることを特徴
とする耐熱性ガスケントを提供しようとするものである
。

ΣＪＩ回１里 本発明の耐熱性ガスゲットに使用される芯材シートは、
下記の２条件を満足する組成物（以下において、本組成
物を本発明組成物と略称する）からなっている。

第１条件：　酸素存在雰囲気下での８５０℃×３０分の
加熱による引張り強さ残率が８０％以上の高耐熱性繊維
（以下、Ａ成分と称する）を少なくとも１０重量％含有
すること、および第２条件：　本発明組成物全体として
の７００℃ｘ１時間の加熱減量が３０重量％以下である
こと。

本発明組成物は主成分として上記のＡ成分を少なくとも
１０重量％含有するが、該成分は、低温度においては勿
論のことエンジン稼働中の高温度においても、第２条件
が満たされる限り、長期にわたり本発明組成物に適度の
弾性を有せしめる構造材として機能する。しかも高温度
下でのこの機能は、酸素の有無を問わない、したがって
本発明のガスケットは、芯材シート自体が耐熱性に優れ
ていること並びに該芯材シートの少なくとも表裏両面と
ガス通過口部側面とが耐熱性金属薄板で包覆されている
ことの２点が相乗作用をなして、耐熱性金属薄板での包
覆が多少不完全であってもガスケット全体としては後記
実施例におい、で示す通り、実機テストにおいて優れた
耐熱性を長期にわたって持続する。

の亘　　な量′日 以下、図面により本発明の詳細な説明する。第１図は本
発明の１実施例の上面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線に
沿った断面図、第３図は第１図のＸ−Ｘ線に沿った他の
実施例の断面図である。

第１図〜第３図において、１は所定のガスケット形状に
打抜き成形したものであって１つのガス通過口４と４つ
の締付用ボルト穴５とを有する芯材シート、２は芯材シ
ートｌと略同形に成形したものであって芯材シート１の
上面を覆うように設けた耐熱性金属の薄板、３は芯材シ
ート１の下面を覆うと同時に該シート１の全外周部側面
およびガス通過口４の側面を覆い、さらに耐熱性金属薄
板２の上面まで覆う耐熱性金属薄板である。耐熱性金属
薄板２や３としては、たとえば厚さ０３１〜０．３鶴の
ステンレス板、特に５ＵＳ３１０Ｓ。

５ＵＳ３０４などのステンレス板が好ましい。

本発明においては、耐熱性金属薄板２と３の重なり部は
溶接してもよく、あるいは単に機械的に圧接されている
だけであってもよい。本発明のガスケットを低コストで
生産する上では、機械的に圧接するだけとすることのほ
うが好ましい。

締付用ボルト穴５の側面も耐熱性金属薄板３で包覆して
もよいが、ガスケットがボルトでフランジ間に締付けら
れた際に該ボルト穴５が高温外気に曝されなければ第２
図、第３図のように耐熱性金属薄板３で包覆しなくても
よい、また芯材シート１の全外周部側面は、包覆しなく
てもよい場合があるが、図示する通りに耐熱性金属薄板
３で包覆することは一般に好ましい。

芯材シートｌは、第２図の実施例に示すように本発明組
成物のみからなっていてもよく、あるいは第３図に示す
実施例のようにフック鉄板などの耐熱性金属板１１と本
発明組成物層１２とからなる複合構造であってもよい。

金ｍａ１ｓとしては、スチールベスト用として従来から
周知の両面にフックを有するものを使用することができ
る。金属板ＩＩは、本発明組成物シートの内部や表面に
設けてもよい、また金属板１１に代わって、パワーベス
ト用として従来から周知の片面にフックを有するものや
両面ともフックのない単なる平板なども使用することが
できる。

本発明組成物の主成分たるＡ成分としては、たとえばシ
リカ−アルミナ−ＣａＯ−ＭｇＯ繊維、シリカ繊維、ア
ルミナ繊維、アルミナ−シリカ繊維、アルミナ−ボリア
−シリカ繊維、シリカ−アルミナ−ＭｇＯ繊維、チタン
酸カリウム繊維、ジルコニヤ繊維、炭化ケイ素繊維、窒
化ケイ素繊維などのセラミック系繊維類、天然石英ガラ
ス繊維、合成純石英ガラス繊維、高軟化点シリケート系
ガラス繊維などのガラス繊維類、ステンレス繊維、タン
グステン繊維などの高融点金属繊維類などが例示される
。Ａ成分は、太さが０．１〜５０μｍ、特に１〜３０μ
麟程度、長さが１〜１５０ｆｌ、特に５〜１００鰭程度
が好ましい。

本発明組成物は、Ａ成分の１種または２種以上のみから
なっていてもよく、あるいは前記した第１条件並びに第
２条件を満足する限り、後記の他種材料の１種または２
種以上との混合物であってもよい、但し他種材料を併用
する場合、Ａ成分の本発明組成物中での含有量が過少で
あると、芯材シート中での構造材としての作用が不足し
、ガスケットのシール機能が低下し易くなる。したがっ
て本発明組成物中におけるＡ成分の含有量は、少なくと
も１０重屑イ、好ましくは少なくとも１５重■％、特に
は少なくとも２０重量％とする。

Ａ成分以外の他種材料例としては、７００℃×１時間の
加熱減量が５重量％以下、好ましくは２重量％以下の耐
熱性材料（但しＡ成分を除く、以下、Ｂ成分と称する）
、有機高分子繊維（Ｃ成分と称する）、無ｍ’ｉｔ結合
剤（Ｄ成分と称する）、有機質結合剤（Ｅ成分と称する
）などである、なお、本発明における加熱減量（本発明
組成物やＢ成分のそれら）は、いずれの場合においても
保存中などで吸収した水分や揮発性物質を除く量を指す
ものとする。具体的には被試験材料を１０５℃で１〜２
時間加熱乾燥した後、大気中での７００℃×１時間の加
熱によって検出される量を意味するものとする。

日成分としては、ロックウール、Ｃガラス、Ｅガラス、
金属繊維などの繊維類（以下、Ｂ成分繊維と称する）、
Ｂ成分繊維と同じ材料の粉末、Ａ成分と同じ材料の粉末
、タルク、クレー、マイカ粉、膨張したひる石、河川や
海岸の乾燥砂、あるいはその他各種の耐熱性鉱石の粉末
（以下、日成分粉末と称する）などのが例示される。Ｂ
成分繊維は、太さが０．１〜５０μｍ、特に１〜３０μ
−程度、長さが１〜１５０ｆｉ、特に５〜１００ｍ程度
が好ましい、Ｂ成分粉末は、平均粒径が１〜７００μ鑑
、特に２００μ−以下のものが好ましい。

Ｃ成分としては、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステ
ル、フェノール樹脂、カーボンなどの繊維およびクラフ
トバルブなどの天然有機繊維を使用することができる。

市販品ではデュポン社製の商品名ケブラー、アクゾ社製
の商品名トワロン、日本カイノール社製の商品名カイノ
ールなどが例示される。Ｃ成分の太さは０．１〜１００
μｌ、特に１〜５０μｍ、長さは１〜３００龍、特に２
〜５０１重程度が好ましい。

Ｃ成分としては、未硬化状態あるいは半硬化状態におい
て無機質であるものは勿論のこと、それらの状態でたと
え有機質であっても結合剤として実質的に作用する状態
においては本質的に無機質であるものも用いられる。た
とえば各種のセラミック化性シリコン、（たとえば、関
西ペイント社製ＣＥＬＡ４００やトーレ・シリコーン社
製ＡＹ４９−２０８）、シリカ系溶液（たとえば、朝日
化学工業社製スミセラムＰＮ２０１０）などが例示され
る０本発明組成物中にＣ成分が適当量含有されていると
、高温度に加熱されたときの芯材シートの纏まり性が良
好となる。

Ｅ成分としては、たとえばＮＢＲエマルジョン、アクリ
ルエマルジ目ン、ポリビニルアルコール水溶液などが例
示される。Ｅ成分を適当量使用すると、本発明組成物の
シートの製造並びに得られたノートの常態での取扱が容
易となる。

以下、Ｂ−Ｅ成分を使用する場合におけるそれらの使用
量につき説明する。

Ｂ成分は、Ａ成分１００重量部あたり５〜６００重量部
、特に１０〜４００重量部が好ましい。殊にＢ成分繊維
の少なくとも１種をＡ成分１００重量部あたり１０〜２
００重量部使用することが特に好ましい。

Ｃ成分およびＥ成分は、高温度において焼失あるいは分
解する性質のものであるので、それらの合計使用！（溶
媒や分散媒を含むＥ成分は固形分重量、以下同様）は、
３０重量％未満の少量とする必要があり、いずれの成分
も本発明組成物中で１０重屑イ以下、好ましくは５重量
％以下の少量とすることが好ましく、とりわけ有機バイ
ンダーは５重量％以下、特に不使用とするのが好ましい
。

Ｃ成分の使用量（溶媒や分散媒を含むＣ成分については
固形分重量、以下間ｌ！！−）は、Ａ成分１００重量部
あたり５〜３００重量部、特に３０〜２００重量部が好
ましい。

本発明組成物は、−Ｃに芯材シートの状態において可及
的高密度であるほどガスケットの長期シール特性に好結
果を及ぼす。したがって坪量（第３図に示すような複合
構造の場合は、本発明組成物からなる層の合計坪量）に
して８００　ｇ／ｍ”以上、特に１０００　ｇ／ｍ”以
上、更に１２００ｇ　／　ｍ　２以上であることが好ま
しい、高坪量のシートは、原料シートの１枚を、あるい
はその複数枚を重ねて常温乃至２００℃程度の高温度で
プレス加工することによって得ることができる。

芯材シートにおける本発明組成物層の厚さ（第３図に示
すような複合構造の場合は、本発明組成物からなる層の
合計厚さ）は、０．５〜２．５ｆｌ、好ましくは１．０
〜２．０ｍｍ程度である。

以下に、本発明組成物の好ましい実施態様例を示す。

１１１　　Ａ成分のみからなる圧縮シート、あるいはＡ
成分と極く少量の、特にＡ成分１００重量部あたり５重
量部以下、好ましくは２重量部以下のＣ成分および／ま
たはＥ成分とからなる組成物。

（２）Ａ成分１００重量部、Ｂ成分繊維５〜２５０重量
部とからなる組成物。

（３）Ａ成分１００重量部、Ｂ成分繊維５〜２００重量
部、Ｂ成分粉末１０〜２００重量部、Ｃ成分５〜１００
重量部とからなる組成物。

（４）Ａ成分１００重量部、Ｂ成分繊維５〜２００重量
部、Ｂ成分粉末１０〜３００重量部、Ｃ成分１−１０重
量部、Ｃ成分１〜１００重量部とからなる組成物。

（５）Ａ成分１００重量部、Ｂ成分繊維５〜２００重量
部、日成分粉末１０〜３００重量部、Ｃ成分１〜１０重
量部、Ｅ成分１〜１０重量部とからなる組成物。

（６１７００℃×１時間の加熱減量が２０重量％以下、
特に１０重量％以下の組成物。

又里■四米 本発明は、改良くるみ型ガスゲットであって、耐熱性金
属薄板にて包覆される芯材シート材として、酸素を含む
外気と接触した状態で高温度に加熱されても高度の機械
的強度を持続し得る高耐熱性繊維を主成分とする組成物
を使用するので、上記耐熱性金属薄板による芯材シート
の包覆が多少不完全でも充分な高温シール性を示す、し
たがって本発明のガスケットは、製造容易にしてしかも
高温度でのシール性が安定しているので各種エンジンの
排気系ガスケットとして頗る高性能を発揮する。

叉旌拠 以下、実施例および比較例により本発明を一層詳細に説
明する。

実施例１ Ａ成分としてのアルミナシリカ繊維（平均太さ１．９μ
−２平均長さ７０龍）８０重量％とＢ成分粉末としての
アルミナシリカ粉末（ショット）２０重量％とからなる
イビデン■社製の商品名イビウールＪ（ショットレス品
＞１００重景部、Ｃ成分としてのＮＢＲエマルジョンを
その固形分量にして２重量部、および５重量％明ばん水
溶液１６重量部とからなる粥状組成物（固形分１０２．
８重量部）を抄造してシートを得、ついでか（して得た
シートを常温で高圧プレス加工して平均厚さ１．Ｏｕ、
坪ｆｉ７５０ｇ／ｍ”のシートとした。ついで該シート
２枚（合計坪量１５００ｇ／ｍ”）を両面にフックを有
するフック鉄板（厚さ０．２ｕｗ）の両面にそれぞれ施
してスチールベストタイプの芯材シート材（厚さ１．６
■璽）を得た。

かくして得た芯材シート材から第１図に示す構造の芯材
シートを打抜き、ついで厚さ０．２５ｍの５ＵＳ３１Ｏ
Ｓステンレス板を使用して第３図に示す構造のくるみ型
ガスケットを得た。

実施例２ Ａ成分としてのアルミナシリカ繊維（平均太さ１．９μ
ｍ、平均長さ７０畷１）５０重量％とＢ成分粉末として
のアルミナシリカ粉末（ショット）５０重量％とからな
るイビデン■社製の商品名イビウールＪ（ショア）品）
６３重量部、Ｂ成分繊維としてのガラス繊維（太さ１１
μｍ、平均長さ１３１冨、富士ファイバーグラス■社製
の商品名ＦＥＳ−１３）２７Ｆｉ１部、Ｃ成分としての
クラフトバルブ（太さ約５０μｍ、平均長さ２．　　（
ｉｎ）を７重量部、Ｂ成分粉末としての膨張したひる石
（平均粒径約０．５龍、ヒルイシ化学工業−社製ヒルコ
ンｓ＃８０）を４０重量部、Ｃ成分としてのＮＢＲエマ
ルジョンをその固形分量にして５重量部、および５重量
％明ばん水溶液４０重量部とからなる粥状組成物（固形
分１４２重量部）を抄造してシートを得、ついでかくし
て得たシートを１２０℃でプレス加工して平均厚さｌ、
Ｏ■１、坪量９３０ｇ／ｍ”のシートとした。ついで該
シート２枚を両面にフックを有するフック鉄板（厚さ０
、　２ｕｍ）の両面にそれぞれ施してスチールベストタ
イプの芯材シート材（厚さ１．６ｕ）を得た。

かくして得た芯材シート材から第１図に示す構造の芯材
シートを打抜き、ついで厚さ０．２５ｍｍの５ＬＩＳ３
１０Ｓステンレス板を使用して第３図に示す構造のくる
み型ガスケットを得た。

実施例３ クラフトバルブの使用量を４重量％、ＮＢＲエマルジョ
ンをその固形分量にして４重量部とし、平均厚さ１．Ｏ
ｓｍ、坪１９５０ｇ／ｍ”のシートを得たことを除いて
は実施例２と同様にしてスチルベストタイプの芯材シー
ト材（厚さ１．６璽ｌ）を得、これより実施例１と同様
にして同構造のくるみ型ガスケントを得た。

実施例４ ＮＢＲエマルジョンを使用せず、クラフトバルブの使用
量を１５重量％とじて平均厚さ１，８ｕ、坪量１６００
ｇ／ｍ’のシートを得た。かくして得たシートから第１
図に示す構造の芯材シートを打抜き、ついで厚さ０．２
１１の５（ＪＳ３０４ステンレス板を使用して第２図に
示す構造のくるみ型ガスケットを得た。

実施例５〜９ アルミナシリカ繊維、ガラス繊維、クラフトバルブ、カ
イノール、膨張したひる石、ＮＢＲエマルシコン、無機
結合剤の種類およびＮ（重量部）を下表の通りに変えて
実施例２と同様にしていずれも平均厚さ１．０龍、坪量
９３０　ｇ／ｍ”のシ−トとした。なお無機結合剤の量
はすべて２０重量部に統一し、また無機結合剤としてス
ミセラムＰＮ２０１０を使用した場合は、それを除く材
料を抄造して得たシートを該無機結合剤に浸漬して施与
し、ハマセラコン３８４を使用した場合は抄造して得た
シートの表面にスプレイングした。

ついで各シート２枚を両面にフックを有するフック鉄板
（厚さ０．２龍）の両面に夫々施してスチールベストタ
イプの芯材シート材（厚さ１．　６謹１）を得、これを
用いて実施例１と同様にして同構造のくるみ型ガスゲッ
トを得た。

実施例１０ 外周部側面が金属薄板で包覆されていない点においての
み実施例４と異なるくるみ型ガスケットを得た。

比較例１ 実施例１で使用したアルミナシリカ繊維シートの代わり
に平均厚さｌ、Ｑｍｍ、密度１０００ｇ／ｍ３のグラフ
ァイトシートを用いたことを除いては実施例１と同様に
して芯材シート材（厚さ１．６ｍ）を得、これより実施
例１と同様にして同構造のくるみ型ガスケットを得た。

比較例２ 実施例１で使用したアルミナシリカ繊維シートの代わり
にアスベスト８８重量部、ＮＢＲエマルジョンをその固
形分量にして１０重量部、および少量の加硫剤とからな
る組成物を抄造して得た平均厚さｆ、Ｏｗ、密度１００
０　ｇ／ｍ’のアスベストシートを用いたことを除いて
は実施例１と同様にしてスチールベストタイプの芯材シ
ート材（厚さ１．６ｎ）を得、これより実施例１と同様
にして同構造の（るみ型ガスケットを得た。

比較例３ 実施例１とは、ＮＢＲエマルジョンをその固形分量にし
て６０重量部使用し、平均厚さ１．０ｆｉ、坪ｆｆ１９
５０ｇ／ｍ”のシートを得たことを除いては実施例１と
同様にしてスチールベストタイプの芯材シート材（厚さ
１．６ｎ）を得、これを用いて実施例１と同様のくるみ
型ガスケットを得た。

比較例４ Ａ成分としてのアルミナシリカ繊維を２０重量部、Ｂ成
分繊維としてのガラス繊維を８０重量部として平均厚さ
１．０鰭、坪量８ＱＯｇ／ｍ”のシートを得たことを除
いては実施例２と同様にしてスチールベストタイプの芯
材シート材（厚さ１．６ｎ）を得、これを用いて実施例
１と同様のくるみ型ガスゲットを得た。

実施例１〜１０、並びに比較例１〜４の各ガスゲットを
実際のエンジンのターボチャージャの入口にとりつけ、
連続２００ｈｒの耐久テストを行った。この結果、実施
例１〜１０のいずれのガスケットもガス漏れはなかった
が、比較例はいずれもガス漏れの跡が見られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の上面図、第２図は第１図の
Ｘ−Ｘ線に沿った断面図、第３図は第１図のＸ−Ｘ線に
沿った他の実施例の断面図である。 第１図〜第３図において、ｌは所定のガスケント形状に
打抜き成形した芯材シート、２．３は耐熱性金属の薄板
、４はガス通過口、５は締付用ボルト穴、１１はフック
鉄板。 特許出願人　　三菱電線工業株式会社 日本ラインツ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定のガスケット形状に成形した芯材シートの少な
   くとも表裏両面とガス通過口部側面とを耐熱性金属薄板
   で包覆してなる耐熱性ガスケットであって、上記の芯材
   シートは酸素存在雰囲気下での８５０℃×３０分の加熱
   による引張り強さ残率が８０％以上の高耐熱性繊維を少
   なくとも１０重量％含有し、かつ ７００℃×１時間の加熱減量が３０重量％以下である組
   成物からなることを特徴とする耐熱性ガスケット。