JPH0649863B2

JPH0649863B2 - シート伏ガスケット材

Info

Publication number: JPH0649863B2
Application number: JP1101679A
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: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: JPH0277482A

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 〜15重量％の熱変
形温度（ＡＳＴＭＤ648 、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ^２
による）が９０℃以上である耐熱性樹脂および50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、耐熱性樹脂としては、高温において流
動性を示し、シート状ガスケット材の使用温度において
分解、滲出しない程度以上の耐熱性を有するものが好ま
しく採用される。かかる耐熱性樹脂としては、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド
イミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、オキシベンゾ
イルポリエステル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂、液晶性ポリエステル樹
脂、芳香族ポリアミド樹脂、ケイ素樹脂などが例示され
る。特に樹脂単独成形品の熱変形温度(ASTM D648，荷重
18.6kg/cm^２による)が90℃以上の耐熱性樹脂がシート
状ガスケット剤の耐熱性およびシール性に優れるため好
ましく採用される。

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、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100 μ程度以下のものが好ましく採用され
る。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 〜70μ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、ジルコン、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、窒化珪素、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、硫酸ジルコン、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、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
50〜300 μ、特に好ましくは70〜200 μ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0.01〜0.1 μ程度のも
のが好ましく採用される。

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。無機質粉末を単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、シート状ガスケット材の低
気孔率化、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状ガ
スケット材となるため、シート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
維またはカーボン粉末を単独で、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
困難にな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 重量部当り粉末状無機質繊
維およびまたはカーボン粉末が10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、シート状ガスケット材の
成形性が悪くなり、また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、耐熱性樹脂（PTFEを除く）を0.5 〜15重量％、無機
質充填材を50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。耐熱性樹脂の量が少なすぎる場合、シート状ガスケ
ット材中に空隙部が多くなり、シール性が悪くなる。ま
た多すぎると応力緩和が悪くなり、シール性が低下する
ため好ましくない。特に耐熱性樹脂の量を１〜10重量％
程度とすることが好ましい。また、無機質充填材の量が
50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、応用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60〜90重量％である。

本発明のシート状ガスケット材は、上記PTFE、耐熱性樹
脂、無機質充填材の他に、無機質繊維などを含んでいて
もよい。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率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、無機質充填材がそのフィブイル間に
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、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、PTFE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PTFE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、優れたシート性を発揮する。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１〜４，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
10μ、土屋カオリン工業(株)製）、溶液重合によりえら
れたポリエーテルスルホン樹脂粉末（ＰＥＳ）、ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂粉末（ＰＰＳ）とに、加工助
剤を添加し高速攪拌した後、乾燥することによりＰＴＦ
Ｅ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。7k
g/cm^２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。圧種スピードは 1mm／分とした。
圧縮力が 350kg/cm^２に到達後ただちに圧種を停止し
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50kg
/cm²で固定し不凍液50重量％水溶液を圧力１kg/cm²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^２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。

第１表［発明の効果］本発明のシート状ガスケット材は、特定の割合で耐熱性
樹脂が含まれるため、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
ン樹脂、０．５〜１５重量％の熱変形温度（ＡＳＴＭ
Ｄ648 、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ^２による）が９０℃以
上である耐熱性樹脂および５０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。