JPH04168189A - High-temperature gasket - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、例えば燃料電池などのように高温にて作動
する機器に用いられるガスケット、すなち高温ガスゲッ
トに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gasket, ie, a high temperature gas get, used in equipment that operates at high temperatures, such as fuel cells.
［従来の技術］
高温機器に使用する非金属ガスケットとして、従来一般
に、石綿ジヨイントシートガスケットが知られているが
、この石綿ジオインドシートガスケットは、せいぜい５
００℃が使用温度の限界であり、それ以上の高温下では
所定の封止性能を発揮させることができない。[Prior Art] Asbestos geojoint sheet gaskets are generally known as nonmetallic gaskets used in high-temperature equipment.
00° C. is the upper limit of the operating temperature, and the desired sealing performance cannot be achieved at higher temperatures.
そこで、このような使用温度の限界を高めて、１０００
℃の高温下においても優れた封止性能を発揮する非金属
ガスケットとして、本出願人は、特開昭６４−６２３８
１号公報に開示されたような高温ガスグー２ト（以下、
先願ガスケットと称す）を提案している。Therefore, the limit of the operating temperature was increased to 1000
As a non-metallic gasket that exhibits excellent sealing performance even at high temperatures of
High-temperature gas gas gas as disclosed in Publication No. 1 (hereinafter referred to as
We are proposing a gasket (referred to as a first-to-file gasket).
上記先願ガスケットは、ガラス系繊維又はガラス系粉末
５〜４０ｗｔ％、無機粉末３０〜９０ｗｔ％、有機結合
材３０ｗｔ％以下の配合で、空隙率が５０％以下に構成
されたものである。The gasket of the prior application has a composition of 5 to 40 wt% of glass fiber or glass powder, 30 to 90 wt% of inorganic powder, and 30 wt% or less of an organic binder, and has a porosity of 50% or less.
［発明が解決しようとする課題］
上記のような基本的な配合からなる先願ガスケットは、
ガラス系繊維又はガラス系粉末の軟化点付近あるいはそ
れ以上の温度で使用したとき、軟化されたガラス系繊維
又はガラス系粉末がガスゲットの空隙を埋め、高温時に
おいて優れた封止性能を発揮することになる。一方、ガ
ラス系繊維又はガラス系粉末は、高温から降温して常温
になった状態において硬化するが、この硬化の際にガス
ケットに反りや空隙を発生し、それが原因で熱サイクル
の常温時のリーク量が未だ多いという点に改善の余地が
あった。[Problem to be solved by the invention] The gasket of the prior application, which has the basic composition as described above,
When used at temperatures near or above the softening point of glass fiber or glass powder, the softened glass fiber or glass powder fills the voids in the gas get and exhibits excellent sealing performance at high temperatures. It turns out. On the other hand, glass fibers or glass powders harden when the temperature is lowered from high temperature to room temperature, but during this curing, warping and voids occur in the gasket, which causes There was room for improvement in that the amount of leakage was still large.
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、高温時の
優れた封止性能と常温時のリーク量の減少といった熱サ
イクルにおいて相反する要求をともに満足させることが
できる高温ガスケットを提供することを目的とする。This invention was made in view of the above circumstances, and aims to provide a high-temperature gasket that can satisfy contradictory requirements in thermal cycles, such as excellent sealing performance at high temperatures and reduced leakage at room temperatures. purpose.
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、この発明に係る高温ガスケ
ットは、ガラス系繊維５〜１５ｗｔ％、セピオライト鉱
物５〜３０ｗｔ％、タルク鉱物５０〜８０ｗｔ％、有機
結合材１０ｗｔ％からなり、空隙率が５０％以下に構成
されたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the high temperature gasket according to the present invention contains 5 to 15 wt% of glass fiber, 5 to 30 wt% of sepiolite mineral, 50 to 80 wt% of talc mineral, and an organic binder. It consists of 10 wt% and has a porosity of 50% or less.
とくに、ガラス系繊維として、繊維径が２４ｍ以下のも
のを使用することが好ましい。In particular, it is preferable to use glass fibers having a fiber diameter of 24 m or less.
また、有機結合材として、エチレン系多元共重合体を使
用するのが好ましい。Moreover, it is preferable to use an ethylene-based multicomponent copolymer as the organic binder.
［作用］
上記構成の高温ガスケットにおいて、各配合材はそれぞ
れ次のような役割を果たすものである。[Function] In the high-temperature gasket having the above configuration, each of the compounding materials plays the following roles.
ガラス系繊維は、それの軟化点以上の温度で軟化して、
ガスケットの空隙を埋めることにより、高温時の封止性
能を発揮するものである。そのため、高温時のリーク量
を低下させるには、ガラスが流れ出ない範囲で配合量が
多いほど望ましいが、高温から降温して常温になってガ
ラスが硬化する際のガスケットの反りや空隙を発生にと
もなうリーク量を低下させるためには、ガラスの配合量
が少ない方が望ましい、このような熱サイクルの高温時
と低温時とにおける相反する条件を満足させる配合量と
じて、ガラス系繊維５〜１５ｗｔ％の範囲が最良である
。Glass fibers soften at temperatures above their softening point,
By filling the gaps in the gasket, it exhibits sealing performance at high temperatures. Therefore, in order to reduce the amount of leakage at high temperatures, it is desirable to increase the blending amount so that the glass does not flow out, but this may cause warping of the gasket or voids when the glass hardens when the temperature drops from high temperature to room temperature. In order to reduce the amount of leakage involved, it is desirable to have a small amount of glass blended.The blended amount that satisfies the conflicting conditions at high and low temperatures of the thermal cycle is 5 to 15 wt of glass fiber. % range is best.
とくに、繊維径が２ｇｍ以下の極細径のガラス系繊維を
使用することによって、このガラス系繊維をガスケット
の中に均一に分散させ易く、高温時のガラス系ｍ維の軟
化によるガスケットの空隙の埋めを、少量のガラス系繊
維の配合量で発揮させることができ、また、配合量を減
少することで、常温時のリーク量も少なくすることがで
きる。In particular, by using ultra-thin glass fibers with a fiber diameter of 2 gm or less, it is easy to uniformly disperse the glass fibers in the gasket, and the softening of the glass fibers at high temperatures can fill the voids in the gasket. can be achieved with a small amount of glass fiber, and by reducing the amount of glass fiber, the amount of leakage at room temperature can also be reduced.
なお、ガラス系繊維の代表的な材質としては、Ｃガラス
（Ｓ ｉ ０２；６５％、ＣａＯ；１４％、Ｍｇ０．３
％、Ｎａ２Ｏ；８％、Ｂ２０３．６％、Ａ１２０３．３
％）、Ｅガラス（Ｓｉ０２；５２〜５６％、Ａ文２０３
．１２〜１６％、Ｃａｂ；１６〜２５％、ＭｇＯ，０〜
６％、Ｂ２Ｏ３；８〜１３％、Ｒ２０；０〜３％、Ｔｌ
Ｏ２；Ｏ〜０．４％、Ｆｅ２０３ ； ０．０５〜０
．４％、Ｆ；Ｏ〜０．５％）、Ｓガラス（Ｓｉ０２；６
５％、Ａ１２０３ 、２５％、ＭｇｏＨｔｏ％）、高シ
リカガラス（例えば５ｉ０２；９８．９２％、ＡＭ２０
３．０．４４％、Ｃａｂ； Ｏ−０７％。In addition, as a typical material of the glass fiber, C glass (S i 02; 65%, CaO; 14%, Mg 0.3
%, Na2O; 8%, B203.6%, A1203.3
%), E glass (Si02; 52-56%, A pattern 203
．． 12-16%, Cab; 16-25%, MgO, 0-
6%, B2O3; 8-13%, R20; 0-3%, Tl
O2; O~0.4%, Fe203; 0.05~0
．． 4%, F; O ~ 0.5%), S glass (Si02; 6
5%, A1203; 25%, MgoHto%), high silica glass (e.g. 5i02; 98.92%, AM20
3.0.44%, Cab; O-07%.
Ｆｅ２０３ ； ０．０１％、Ｍｇ０．０．０１％、Ｎ
ａ２Ｏ；０．０２％、 Ｋ２Ｏ；０．０１％、ＴｉＯ２
；０．３６％）、スラグウール（ロックウール）（例え
ば５ｉ０２；４０〜５０％、ＡｌＩ３ ０３ 、 １
０〜２０％、 ＣａＯ；２０〜３０％、 Ｍｇ０．３〜
７％、 Ｆｅ２Ｏ３；２〜５％。Fe203; 0.01%, Mg0.0.01%, N
a2O; 0.02%, K2O; 0.01%, TiO2
; 0.36%), slag wool (rock wool) (e.g. 5i02; 40-50%, AlI3 03, 1
0-20%, CaO; 20-30%, Mg0.3-
7%, Fe2O3; 2-5%.
Ｍ ｎ Ｏ１〜６％）があげられる。M n O1-6%).
このうち、特に代表的な材質であるＣガラス、Ｅガラス
及びＳガラスの軟化点は、それぞれ７４９℃、８４６℃
、９７０℃であり、それらの温度（”Ｃ）と粘土（ρ）
の関係は第１図に示すとおりである。Among these, the softening points of C glass, E glass, and S glass, which are particularly representative materials, are 749°C and 846°C, respectively.
, 970℃, and those temperatures (''C) and clay (ρ)
The relationship is as shown in Figure 1.
この第１図から判るように、ガラスは常温では硬い固体
であるが、温度が上昇するにつれて樹脂状を経て液状に
変化していく、このため、ガラス系ａｍは軟化点を越え
る付近より樹脂状となり、ガスケットの空隙を埋めてい
き、封止性能を向上させる作用を奏する。As can be seen from Figure 1, glass is a hard solid at room temperature, but as the temperature rises, it changes to a resinous state and then to a liquid state.For this reason, glass-based am becomes resinous in the vicinity of its softening point. This fills the gaps in the gasket and improves the sealing performance.
セピオライト鉱物は、水で練って成形し乾燥すると、乾
燥固結する。さらに加熱していくと。Sepiolite mineral is kneaded with water, molded, and dried to solidify. As it heats up further.
８２０℃付近で焼結される。このため、ガスヶットに配
合されたセピオライト鉱物は、初期常温時のガスケット
の形態を保持する役目と、−度８２０℃よりも高い熱が
かかった後は焼結し、ガスケットの骨格を形成する。Sintered at around 820°C. For this reason, the sepiolite mineral mixed in the gasket has the role of maintaining the shape of the gasket at the initial room temperature, and after being heated to a temperature higher than -820 degrees Celsius, it is sintered to form the skeleton of the gasket.
一方、タルク鉱物は、焼結性を持っていないため、高温
時に軟化したガラスとともに可塑性を持った粉体目づめ
材としての役目をもつ。On the other hand, since talcum mineral does not have sinterability, it serves as a powder packing material with plasticity, along with glass that softens at high temperatures.
これらセピオライト鉱物およびタルク鉱物それぞれの役
割を安定して発揮する添加量は、セピオライト鉱物が５
〜３０ｗｔ％、タルク鉱物が５０〜８０ｗｔ％の範囲が
最適である。The amount of sepiolite mineral and talc mineral added to stably perform their respective roles is 5
The optimal range is 30 wt% and 50 to 80 wt% talc mineral.
有機結合材は、初期常温時のガスケットの形態を保持す
る役目を持つ、加熱されると、熱分解して消失されるた
め、有機結合材の配合量は少ない方が望ましい、この発
明の高温ガスケットでは、セピオライト鉱物の配合もあ
るので、有機結合材の配合量は１０ｗｔ％以下にするこ
とができる。The organic binder has the role of maintaining the shape of the gasket at the initial room temperature, but when heated, it thermally decomposes and disappears, so it is desirable to have a small amount of the organic binder in the high-temperature gasket of this invention. Since sepiolite mineral is also included, the amount of organic binder added can be 10 wt% or less.
なお、有機結合材としては、エチレン−酢酸ビニル−ア
クリル酸エステル共重合体やエチレン−塩化ビニル三元
重合体などのエチレン系多元共重合体が望ましい、その
理由は、硬さ、接着強度といった骨格形成機能に優れて
いること、エマジョンの重合安定性が良くて作業性に優
れていることなどである。As the organic binder, ethylene-based multi-component copolymers such as ethylene-vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer and ethylene-vinyl chloride terpolymer are preferable because of their skeletal properties such as hardness and adhesive strength. It has excellent forming function, good emulsion polymerization stability, and excellent workability.
［実施例］
以下、この発明の実施例を、比較例および先願例と対比
しながら説明する。[Example] Hereinafter, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples and prior application examples.
第２図に示す配合（有機結合材としては、製紙用バルブ
とアクリル酸エステルエマルジョンを併用して使用）か
らなるシートを抄造法にて作成した後、プレス処理をお
こない、空隙率３５％を有するシートガスケットを成形
し、その成形したガスケットを、第３図に示すような試
験装置で密封試験を行なう。After creating a sheet with the composition shown in Figure 2 (using a combination of paper-making valve and acrylic acid ester emulsion as the organic binder) using a papermaking method, it is press-treated to have a porosity of 35%. A sheet gasket is molded, and the molded gasket is subjected to a sealing test using a testing device as shown in FIG.
試験方法は、電気炉１で供試ガスケー、ト２を上フラン
ジ３と下フランジ４で挟み、機内９を加圧配管５を介し
てコンプレッサー８によって加圧した後、バルブ７を閉
じ、圧力の時間的低下率からリーク量を求めるもので、
常温時→１０００℃→常温時→１０００℃→常温時→ｔ
ｏｏｏ℃→常温時の熱サイクルをかけた際のリーク量を
測定している。なお、第２図に示すリーク量は、比較ガ
スケットＯの常温でのリーク量を１００として、各ガス
ケットのリーク量を示す。The test method was to sandwich the sample gasket 2 between the upper flange 3 and lower flange 4 in the electric furnace 1, pressurize the interior 9 of the machine with the compressor 8 via the pressure piping 5, then close the valve 7 and reduce the pressure. The amount of leakage is calculated from the rate of decrease over time.
At room temperature → 1000℃ → At room temperature → 1000℃ → At room temperature → t
The amount of leakage is measured when a heat cycle is applied from ooo°C to room temperature. Note that the leakage amount shown in FIG. 2 indicates the leakage amount of each gasket, with the leakage amount of comparative gasket O at room temperature being 100.
空隙率αは以下のように定義される。The porosity α is defined as follows.
α＝１−（γ／ρ）
（ρ：真比重、γ：かさ密度（重さ／体積））第２図に
おいて、先願ガスケ−／ ）のは、ガラス軟化点が高く
、繊維径が大きいために比較ガスケット０に比べ１００
０℃時のリーク量が多くなっている。α=1-(γ/ρ) (ρ: True specific gravity, γ: Bulk density (weight/volume)) In Figure 2, the prior application Gasket/ ) has a high glass softening point and a large fiber diameter. Compare gasket 0 compared to 100
The amount of leakage at 0°C is large.
比較ガスケラ）Ｏは、先願のガスケ−／ ）のに比べ、
ガラス繊維配合量が少ないため、１０００℃時のリーク
量が多くなっている。Comparative Gaskera) O is compared to the earlier application Gaskera/),
Since the amount of glass fiber blended is small, the amount of leakage at 1000°C is large.
比較ガスケットＯはセピオライト鉱物の焼結性が強いた
め、１サイクル目の１０００℃時のリーク量は少ないが
、以後のサイクルではガスケ−／ ）の可塑性が乏しく
、リーク量が増加する。Comparative gasket O has a strong sinterability of sepiolite mineral, so the amount of leakage at 1000° C. in the first cycle is small, but in subsequent cycles, the plasticity of gasket O is poor and the amount of leakage increases.
これらに対して、本発明のガスケット０は、１０００℃
時、常温時ともにリーク量が少なく、優れた封止性能を
示している。In contrast, the gasket 0 of the present invention has a temperature of 1000°C.
The amount of leakage is small both at room temperature and at room temperature, demonstrating excellent sealing performance.
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、１０００℃の高温下
において優れた封止性能を発揮することができるばかり
でなく、常温時においてもリーク量を極減することがで
き、したがって、１０００℃と常温との間に亘る熱サイ
クルにおいて相反する要求をともに満足させることがで
きる高温ガスケットを提供し得る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, not only can excellent sealing performance be exhibited at a high temperature of 1000°C, but also the amount of leakage can be extremely reduced even at room temperature. Therefore, it is possible to provide a high-temperature gasket that can satisfy both conflicting demands during thermal cycles between 1000° C. and room temperature.
第１図はこの発明に係る高温ガスケットの一構成材料で
あるＣガラス、Ｅガラス及びＳガラスの温度と粘度の関
係を示す図、第２図は実施例、比較例および先願例の配
合および試験結果を対比して表わす図、第３図は各ガス
ケットの封止性能をテストするために使用した試験装置
の概略図である。
特許 出願人 三菱重工業株式会社第 １ 図
券、ｌ （’Ｃ）
ｚｉ ３ 図Fig. 1 is a diagram showing the relationship between temperature and viscosity of C glass, E glass, and S glass, which are constituent materials of the high temperature gasket according to the present invention, and Fig. 2 shows the composition and viscosity of Examples, Comparative Examples, and Prior Application Examples. FIG. 3, which is a diagram comparing the test results, is a schematic diagram of the test apparatus used to test the sealing performance of each gasket. Patent Applicant: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. No. 1 Figure Ticket, l ('C) zi 3 Figure
Claims (2)
５〜３０ｗｔ％、タルク鉱物５０〜８０ｗｔ％、有機結
合材１０ｗｔ％からなり、空隙率が５０％以下に構成さ
れたことを特徴とする高温ガスケット。(1) A high-temperature gasket comprising 5 to 15 wt% of glass fibers, 5 to 30 wt% of sepiolite minerals, 50 to 80 wt% of talc minerals, and 10 wt% of an organic binder, with a porosity of 50% or less. .
求項１に記載の高温ガスケット。（３）上記有機結合材
がエチレン系多元共重合体である請求項１に記載の高温
ガスケット。(2) The high-temperature gasket according to claim 1, wherein the glass fiber has a fiber diameter of 2 μm or less. (3) The high-temperature gasket according to claim 1, wherein the organic binder is an ethylene-based multicomponent copolymer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29666190A JPH04168189A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | High-temperature gasket |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP29666190A JPH04168189A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | High-temperature gasket |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168189A true JPH04168189A (en) | 1992-06-16 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29666190A Pending JPH04168189A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | High-temperature gasket |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04168189A (en) |
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1990
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