JPH0277483A - シート状ガスケット材 - 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］ 本発明はシート状ガスケット材に関するものである。

［従来の技術］ 従来、バルブ類、ポンプ類、配管用継手類、各種機器類
などに用いるガスケット材とじては、石綿を主成分とす
る石綿ジヨイントシートガスケットがもっとも一般に知
られている。しかしながら、近年、石綿は環境汚染の問
題があるとして、使用が制限されつつある。石綿を用い
ないガスケット材としては、ゴムシート、ゴムを結合材
としたバーミキュライトシート、膨張黒鉛シート、ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂ディスバージョンを含浸さ
せたガラスクロス、カーボンクロスな・どが知られてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 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。ポリテトラフルオロエチレン樹脂デ
ィスバージョンを含浸したガラスクロス、カーボンクロ
スは、応力緩和が太き（シール性が悪く、また、高価で
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
る。すなわち、石綿ジヨイントシートに代替し得る、優
れた耐熱性、シール性を有し、かつ、環境汚染の問題が
な（、安価であり、さらに耐油、耐水性に優れたガスケ
ット材を提供しようとするものであり、５重量％以上の
ポリテトラフルオロエチレン樹脂、０．５〜６０重量％
の粒径０．１μｍ以下である微粒子充填材および３０重
量％以以上上無機質充填材を含み、ポリテトラフルオロ
エチレン樹脂がフィブリル化されており、微粒子充填材
および無機質充填材がそのフィブリル間に存在している
ことを特徴とするシート状ガスケット材を提供するもの
である。

本発明において、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以
下、ＰＴＦＥという）としては、テトラフルオロエチレ
ンの単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９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、あまりに低分子量のものでは液状
あるいはゲル状となり好ましくな（、好ましくは、標準
比重から計算される分子量が１０”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Ｐ
ＴＦＥがフィブリル化し易いため好ましい。

本発明において、微粒子充填材は、粒径０．１μｍ以下
の充填材が採用される。かかる微粒子充填材としては、
無機質のものが好ましく、特に炭素微粉末、いわゆるカ
ーボンブラックが好ましく採用される。中でも、チャン
ネル法あるいはファーネス法によるカーボンブラックが
成形加工性、耐熱性に優れ、特に緻密でシール性の優れ
たシール状ガスケット材となるため好ましい。

本発明において、無機質充填材としては、耐熱性、耐薬
品性に優れた無機質粉末、または粉末状無機質繊維が好
ましく採用される。無機質粉末としては、平均粒径が１
００μｍ程度以下のものが好ましく採用される。かかる
無機質充填材には、微粒子充填材は含まれない。平均粒
径が大きすぎると、シート状ガスケット材とした時の表
面平滑性が損なわれ、好ましくない。また、平均粒径の
大きな無機質粉末では、シート状ガスケット材の緻密性
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、平均粒径０．１〜７０μｍ程度の無機質粉末である
。また、無機質粉末として、粒径の異なる２種以上を混
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である一般に粘土と呼ばれる
ものや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、駿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、硫酸ジルコニウム
、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０．１〜３０μｍ程度、特に
好ましくは直径０．５〜１５μｍ程度であり、長さ５０
〜３００μｍ、特に好ましくは７０〜２００μｍ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、本発明において、無機質充填材としては、無機質
粉末の単独もしくは無機質粉末と若干量の粉末状無機質
繊維の混合物が好ましく採用される。

粉末状無機質繊維を混合使用した場合、圧縮率の大きな
シート状ガスケット材となるため、シール面のなじみ性
が優れたものとなる。また、無機質充填材として、粉末
状無機質繊維を単独で用いると、シート状成形が困難に
なったり、気孔率や気孔径の小さなシート状ガスケット
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、無機質充填材として、無機質
粉末と粉末状無機質繊維との混合物を用いる場合の混合
割合は、無機質粉末１００重量部当り粉末状無機質繊維
が２０重量部程度以下とすることが好ましい、粉末状無
機質繊維の割合が大きすぎると、シート状ガスケット材
の成形性が悪（なり、またシール性が悪くなったりシー
ト状ガスケット材の寿命が小さなものになり、好ましく
ない。

本発明のシート状ガスケット材は、ＰＴＦＥを５重量％
以上、粒径０．１μｍ以下である微粒子充填材を０．５
〜６０重量％、無機質充填材を３０重量％以上含有する
。ＰＴＦＨの量が５重量％よりも小さい場合には、シー
ト状ガスケット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、気孔率の小さなガスケット材が得られ難くな
り、ガスケット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ＰＴＦＥがｌθ貫量％以上含まれる
ことが好ましい。ＰＴＦＨ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
用ガスケット材としての特徴が薄れること、ガスケット
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。

微粒子充填材が所定割合で含有されていることにより、
無機充填材同志の隙間を埋めることができる。特に微粒
子充填材として、炭素微粉末いわゆるカーボンブラック
を採用すると、その低摩擦性により、シート成形時に無
機質充填材同志のすべりを促進して充填材の充填性が向
上し、シール性が向上する。さらに、シート状ガスケッ
ト材のなじみ性も向上する。微粒子充填材の量が０．５
重量％よりも少ない場合には、良好なシール性が発揮さ
れず、また６０重量％よりも多い場合には、成形性が悪
くなりシート状成形が難しくなり、得られるシートがも
ろくなりさらに、応力緩和率も大きくなり、好ましくな
い。特にｌＯ〜４０重量％程度で含有されることが好ま
しい、また、無機質充填材の量が３０重量％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ガスケットとしての利用
に適さなくなることもある。無機質充填材の量が太き（
なると、応力緩和率が小さくなるが、緻密なシート状ガ
スケット材を得難くなる。すなわち、シール性が低下し
易くなる傾向がある。好ましい無機質充填材の含有量は
４０〜９０重量％である。

本発明のシート状ガスケット材は、上記ＰＴＦＥ、微粒
子充填材、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状ガスケット
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ガスケット材中に存在す
ることになる。この様な繊維が存在する場合には、ガス
ケット材の強度が向上するが、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。無機質繊維の添加量は
、３重量％以下であることが好ましい。

本発明のシート状ガスケット材において、ＰＴＦＥはフ
ィブリル化されており、微粒子充填材および無機質充填
材がそのフィブリル間に存在している。　ＰＴＦＥがフ
ィブリル化されていない、または微粒子充填材および無
機質充填材がＰＴＦＥのフィブリル間に存在しない場合
には、シート状ガスケット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。本発明のシー
ト状ガスケット材は、ＰＴＦＥ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、
微粒子充填材および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、微粒子
充填材および無機質充填材がＰＴＦＨのフィブリルによ
り強固に保持されているため、ガスケット材として充分
な強度が得られるのである。また、この様な構造を有す
る本発明のシート状ガスケット材は、ＰＴＦＥがガスケ
ット材全体にわたって均一に存在するため、少量のＰＴ
ＦＥ含有量にもかかわらず、ガスケット材全体にＰＴＦ
Ｈの優れた撥水、撥油性が発揮されるものである。すわ
なち、、ガスケット材が耐へ油性、耐水性に優れたもの
となる。ＰＴＦＥ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、ＰＴＦＥの
フィブリル間に均一に微粒子充填材および無機質充填材
を分散させる方法としては、フィブリル化されていない
ＰＴＦＥと微粒子充填材および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ＰＴＦＥ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粉末と微粒子充填材および無機質充填
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撹拌する方法など、高剪断
力下に撹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、ＰＴＦＥをより高度にフィブリル化することもで
きる。

本発明のシート状ガスケット材は、前述したＰＴＦＥフ
ィブリル間に微粒子充填材および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製造する
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。

本発明のシート状ガスケット材において、ＰＴＦＥは焼
成されていても良く、未焼成であっても良い。ＰＴＦＥ
が未焼成である場合には、シート状ガスケット材は比較
的圧縮率が大きなものとなるため、低締付圧であっても
シール面によくなじみ、優れたシール性を発揮する。す
なわち、ガラス配管など強い締付は圧をかけることので
きない用途において特に有用である。また、ＰＴＦＥが
焼成されている場合には、シート状ガスケット材は、強
度に優れるため、比較的高い締付は圧のかかる用途にお
いて特に有用である。ＰＴＦＥを焼成する場合、シート
成形後に焼成することが好ましい。ＰＴＦＥをシート成
形前に焼成するとシート成形が困難になる。またＰＴＦ
Ｅをフィブリル化前に焼成するとフィブリル化が困難に
なるという問題がある。

本発明シート状ガスケット材は、それ単体でシートガス
ケットとして使用してもよいし、金属板などと積層して
、複合ガスケットとして使用してもよい。複合ガスケッ
トとする場合、爪立て鋼板やエンボス加エアールミ板な
どの凹凸付き金属板、メツシュ状の開口を有する金属板
や金網などの担体に、本発明のシート状ガスケット材を
貼り合せあるいは圧着などの方法により一体化成形する
ことにより達成される。例えば、鉄製二軸ロールを用い
、金網の両面にシート状ガスケット材を圧着することに
より、金属コアの複合ガスケットとすることができるし
、また、同様にシート状ガスケット材の両面に爪立て鋼
板を圧着することにより、金属被覆の複合ガスケットと
することもできる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、か
かる実施例によって本発明が何ら限定されるものではな
い。

実施例１〜６．比較例１　　　′ 第１表に示した割合で、乳化重合により得られたＰＴＦ
Ｅ粉末（旭フロロポリマー製ＣＤ−１）とクレー（平均
粒径１０１μｍ、上屋カオリン工業■製）、カーボンブ
ラック（平均粒径０．０３μｍ、三菱化成■製ファーネ
スカーボン）とに（実施例６ではさらに、シリカ粉末（
平均粒径６μ。

上屋カオリン工業■製）を加え、加工助剤を添加し高速
撹拌した後、乾燥することによりＰＴＦＥ組成物を得た
。この組成物に液状潤滑剤２０重量％添加し、ペースト
押出しした後、カレンダリングすることによりシート状
成形物を得た。このシート状成形物を焼成した後、鉄製
２転ローラーにより、５ｐｃｃ材、厚さ０．２ｍｍ、穴
径１．０ｍｍの丸穴フックの爪立て鋼板の両面に圧着し
、厚さ１．２ｍｍの試験片を得た。かかる試験片を用い
て、圧縮率、復元率、応力緩和率およびシール性を測定
した結果を第１表に示した。

なお、圧縮率、復元率、応力緩和率およびシール性の測
定は、それぞれ以下の方法により測定した。

圧縮率、復元率 インストロン型万能試験機の定盤に試験片をのせ圧縮治
具により圧縮した。圧縮スピードは１ｍｍ　７分とした
。７ｋｇ／ｃｍ”の面圧に達した時の厚さを元の厚さと
し、圧縮力が３５０ｋｇ／ｃｍ”の面圧に到達後ただち
に圧縮を停止しクロスヘツドを同じ速度で移動させ、復
元曲線を得た。記録紙による圧１ｍ復元曲線、圧縮速度
、記録紙送り速度から圧縮率、復元率を求めた。

応力緩和率 インストロン型万能試験機の定盤に試験片をのせ、圧縮
治具により圧縮した。圧縮スピードは　１ｍｍ／分とし
た。圧縮力が３５０ｋｇ／ｃｍ”に到達後ただちに圧縮
を停止した。圧縮状態で２時間放置し、圧縮力の変化曲
線を得た。初期圧縮力と２時間後の圧縮力から応力緩和
率を求めた。

シール性 フランジ型シール治具を用い、サンプルを締付圧力５０
ｋｇ／ａｍ”で固定し不凍液５０重量％水溶液を圧力１
　ｋｇ／Ｃｍ”で１５分間加圧した後、漏れの有無を観
察した。漏れがなければ更に０．５ｋｇ／ｃｍ”昇圧し
て、１５分間保持後、同様に観察し、以後圧力を０．５
ｋｇ／ｃｍ”づつ加圧して、漏れの起こらない最大圧力
を測定した。

［発明の効果］ 本発明のシート状ガスケット材は、特定の割合で粒径０
．１μｍ以下の微粒子充填材を含有するため、応力緩和
率が小さく、シール性が良好である。すなわち、優れた
シール性を有しかつ、ガスケット材としての寿命が長（
長期間の使用が可能である。また、石綿を含まないため
、環境汚染の問題がない。さらに、耐熱性に優れており
、加熱による劣化、硬化または焼付きもないため、長期
間の連続使用が可能であり、補修費用が大幅に低減され
るとともに、焼付防止材の使用が無用であるなどの効果
を有する。また、耐油性、耐水性に極めて優れるため、
各種液体のシール材として優れた効果を発揮し得る。ま
た、本発明のシート状ガスケット材は、長尺シート成形
が可能であるため、生産性に優れ、安価で製造すること
ができる。また、無機質充填材がＰＴＦＨのフィブリル
間に強固に保持されているため強度が大きく、取扱い性
に優れる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、５重量％以上のポリテトラフルオロエチレン樹脂、
   ０．５〜６０重量％の粒径０．１μｍ以下である微粒子
   充填材および３０重量％以上の無機質充填材を含み、ポ
   リテトラフルオロエチレン樹脂がフィブリル化されてお
   り、微粒子充填材および無機質充填材がそのフィブリル
   間に存在していることを特徴とするシート状ガスケット
   材。