JPH0637617B2

JPH0637617B2 - シート状ガスケット材

Info

Publication number: JPH0637617B2
Application number: JP1101680A
Authority: JP
Inventors: 洋浅海; 武弘 ▲吉▼田; 信三郎鈴木; 岳根平井; 穣宮田
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPH0277483A

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しては、石綿を主成分とす
る石綿ジョ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パージョンを含浸さ
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
ィスパージョンを含浸したガラスクロス、カーボンクロ
スは、応力緩和が大きくシール性が悪く、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、石綿ジョ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
なく、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以下であるカーボンブラック微粒子充
填材および３０重量％以上の含水珪酸塩鉱物粉末である
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、前記微粒子充填材および前
記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
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、あまりに低分子量のものでは液状あ
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１０^３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PTFE
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、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
の成形性が悪くなり、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。
PTFE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１０重量％以上含まれることが好ま
しい。PTFE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１０〜４０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大きく
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、ポ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PTFE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PTFE含有量にもかかわらず、ガス
ケット材全体にPTFEの優れた撥水、撥油性が発揮される
ものである。すなわち、ガスケット材が耐油性、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うるものである。また、PT
FE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、
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け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、比較的高い締付け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PTFE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。

本発明の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工アルミ板な
どの凹凸付き金属板、メッ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PTFE粉
末（旭フロロポリマー製CD-1）とクレー（平均粒径１０
１μｍ、土屋カオリン工業（株）製）、カーボンブラ
ック（平均粒径０．０３μｍ、三菱化成（株）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，土屋カオリン工業（株）製）を加え、
加工助剤を添加し高速攪拌した後、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、SPCC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／分とした。７
kg／cm²の面圧に達した時の厚さを元の厚さとし、圧縮
力が３５０kg／cm²の面圧に到達後ただちに圧縮を停止
しクロスヘッドを同じ速度で移動させ、復元曲線を得
た。記録紙による圧縮復元曲線、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／cm²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／cm²で固定し不凍液５０重量％水溶液を圧力１kg／c
m²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／cm²昇圧して、１５分間保持
後、同様に観察し、以後圧力を０．５kg／cm²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
く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、耐水性に優れているため、
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PTFE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

【特許請求の範囲】

【請求項１】５重量％以上のポリテトラフルオロエチレ
樹脂、０．５〜６０重量％の粒径０．１μｍ以下である
カーボンブラック微粒子充填材および３０重量％以上の
含水珪酸塩鉱物粉末である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、
前記微粒子充填材および前記無機質充填材がそのフィブ
リル間に存在してることを特徴とするシート状ガスケッ
ト材。