JPH0662931B2 - ジョイントシートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ガスケットの素材として用いられるジョイ
ントシートに関し、このガスケットは、化学工業、自動
車、船舶、各種機器装置など、広範囲な産業分野におい
て使用される。

（従来の技術） 従来、ガスケットの素材には石綿製ジョイントシートが
用いられてきた。この石綿製ジョイントシートは、石綿
繊維を基材繊維とし、これに結合剤としてのゴム、並び
にゴム薬品および充填剤を混練してジョイントシート形
成用組成物を調製し、この組成物を、熱ロールと冷ロー
ルとからなる一対のロール間に加熱・圧延・加硫して熱
ロール側に積層させ、次いで積層したシート状物を剥離
することによって製造されてきた。

ところで、上記従来のジョイントシートは、石綿繊維を
60〜80重量％の割合で含んでいるが、資源の枯渇ととも
に人体に対する悪影響も指摘されて、その使用が再検討
されている。このため、石綿繊維の代替として、ガラス
繊維、カーボン繊維、セラミック繊維などの無機繊維、
あるいは芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維など
の有機繊維を用いる試みがなされている。

ところが、ガラス繊維、セラミック繊維などの無機繊維
は、ゴム結合剤などとの混練時に粉砕されてアスペクト
比が低下し、得られるジョイントシートの引張強度が低
下するという問題点がある。一方、芳香族ポリアミド繊
維などの有機繊維、特にフィブリル化した芳香族ポリア
ミド繊維は、引張強度の高いジョイントシートが得られ
るが、ゴムベース中に均一に分散させて混練することが
難しく、このためジョイントシートのシール特性は実用
的でないという問題点があった。

また、ガラス繊維などの無機繊維と芳香族ポリアミド繊
維などの有機繊維とを組み合わせて用いても、組成物の
混練の際に、やはり無機繊維が粉砕されてアスペクト比
が低下し、このためシール性と引張強度とを両立させる
ことはできない。

また、有機繊維のみの基材繊維と、クレーなどの充填剤
とを組み合わせて用いる場合にも、ジョイントシートの
引張強度が小さいという問題点は解決できない。

結局のところ、上記の基材繊維のいずれの組合せであっ
ても、石綿製のジョイントシールに比べて、特にシール
性に影響をあたえる圧縮復元特性、耐応力緩和特性が劣
り、従来から使用されている石綿基材のジョイントシー
トに代替できる物性のものが得られていなかった。

次に、セピオライトはマグネシウムの含水ケイ酸塩系の
粘土鉱物であって、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸
化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化鉄などからな
り、多少の結晶水を含んでいて、繊維状のものがああ
る。今までセピオライトは、その吸着性を利用して、活
性白土と同様な脱色精製や、ペット用の敷砂や、油、酸
アルカリ液、毒物の処理などに、また揺変性（チクソト
ロピー）を利用して、段ボール用糊の粘度安定や、セメ
ントスラリーのたれ止めや、吹付け塗料の添加剤など
に、また固化性を利用して、無機材料の抄紙などに使わ
れている。

かかるセピオライト繊維をジョイントシートの基材繊維
とすることについては、セピオライト、ゴム材およびゴ
ム薬品の組合わせ（特開昭62-127379号公報）、有機繊
維、セピオライト、ゴム材およびゴム薬品の組合わせ
（特開昭62-127380号公報）、芳香族ポリアミド繊維、
セピオライト、ゴム材、ゴム薬品およびポリビニル重合
体との組合わせ（特開昭62-139377号公報）、セピオラ
イト、セピオライトと無機繊維の併用、又はセピオライ
トと無機繊維の併用のうちのいずれかの基材繊維、ゴム
ラテックスおよびゴム薬品との組合わせ（特開昭63-105
087号公報）が開示されている。しかし、石綿基材のジ
ョイントシートに比べては、なお圧縮復元特性、耐応力
緩和特性にはかなりの隔たりがあった。

その第一の原因は、次のような製造上の問題であること
がわかった。すなわち、セピオライトを含む組成物は、
セピオライトの吸着性、チクソ性のために熱ロールと冷
ロールによって加熱圧延するに際しての状況が石綿系組
成物とかなり相違していて、熱ロールにシート状に付着
させようとしても冷ロールに付着することがあること、
またロール面圧あるいはロール温度がわずかに変動する
と、加熱ロールに均一な厚みに付着させることができな
くなり、得られるジョイントシートの厚みにバラツキが
生じやすくなることなどが見いだされた。

第二の原因は、上記製造上の問題のために無機繊維のア
スペクト比の低下変動などが大きく、適正な配合と特性
結果との相関性が容易に得られなかったことがある。従
って、セピオライトを含有するジョイントシートでは好
適な配合構成が正しくは知られていなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、セピオライトを含有するジョイントシ
ートの安定した製造方法を提供することであり、また別
の目的は、圧縮復元特性、耐応力緩和特性を改善するセ
ピオライト系ジョイントシートの好適配合を提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の従来技術に伴う問題点を解消する
ために鋭意研究を行い、セピオライトを含有するジョイ
ントシート用組成物においては、好適な水分量として、
全組成物の1.5〜15重量％が必要であり、その水分量を
固形ゴムと併用するゴムラテッスク中の水分によって配
合することを本発明製造方法の特徴とする。そして、固
形ゴムとゴムラテックスを併用するゴム材の配合のもと
で、セピオライト系基材繊維の好適な配合を求めて、圧
縮復元特性、対応力緩和特性の改善されたジョイントシ
ートを得ることができた。そしてこの好適な配合組成は
固形ゴムだけをゴム材とする場合にも適用できることを
確認した。

すなわち、本発明のジョイントシートの製造方法は、セ
ピオライト繊維と、有機繊維と、石綿繊維およびセピオ
ライト繊維を除くその他の無機繊維とを組み合わせた基
材繊維、溶剤にて膨潤させた固形ゴムとゴムラテッスク
とを組み合わせたゴム材、充填剤、及びゴム薬品とを含
んでなり、上記基材繊維はセピオライト繊維が基材繊維
の30〜85重量％、有機繊維が基材繊維の５〜15重量％、
その他の無機繊維が基材繊維の残量から構成されるとと
もに、上記基材繊維がゴム材100部に対し50〜700部の割
合に配合される組成物を、一対の熱ロールと冷ロールの
間に加熱圧延してジョイントシートを製造するにあた
り、上記ゴムラテックス中の水分が全組成物の1.5〜15
重量％となるようにゴムラテックスを配合するととも
に、溶剤に膨潤させた固形ゴムとゴムラテックスとの所
定量を高速剪断混合した後、ゴム薬品及びゴム添加剤を
加えて高速混合してゴム液を予め調製する工程と、上記
ゴム液に所定量の基材繊維及び充填剤を添加して中速混
合した後養生して組成物を得る工程とを含むことを特徴
とする。

セピオライト繊維はマグネシウムの含水ケイ酸塩系の粘
土鉱物であって、100〜5000μｍ好ましくは500〜3000μ
ｍ程度の繊維長を有するものが用いられる。

有機繊維は、ジョイントシートの引張強度を高めるため
のものである。その一例として芳香族ポリアミド繊維に
ついて述べると、デュポン社の“ケブラー”、オランダ
・エンカ社の“トワロン”などが市販され、特にフィブ
リル化した芳香族ポリアミド繊維は、フィブリル化した
繊維の表面がカップリング剤処理されてポリマーとの接
着性がよいうえに、それ自体機械的強度に富んだ繊維で
あるのが好ましい。また、使用可能な有機繊維として
は、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニト
リル系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィン系、
ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリ尿素系、ポリ
フルオロカーボン系、フェノール系、ポリベンゾイミダ
ゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリオキサジア
ゾール、ポリイミド、ラダーポリマー、セルローズパル
プなどの合成繊維のほか、天然高分子繊維を挙げること
ができる。

無機繊維は、セピオライトの柔軟性を補強するととも
に、特に高温における圧縮復元特性、耐応力緩和特性を
改善するものである。特にガラス繊維、ロックウールが
好ましく、ガラス繊維のうち溶剤で溶解する収束剤で収
束したチョップドストランド状のものが特に好ましい。
そのほか、使用可能な無機繊維としては、セラミック繊
維、鉱滓綿、ポロン繊維、溶融石英繊維、化学処理高シ
リカ繊維、溶融けい酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊
維、安定化ジルコニア繊維、窒化ほう素繊維、窒化けい
素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、ウオラス
トナイト、アタパルジャイトなどが挙げられる。

結合剤の固形ゴムは、通常溶剤で膨潤させたゴム液とし
て用いるが、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタ
ジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプ
レンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、
シリコールゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エ
チレン酢ビゴム、塩素化ポリエチレンゴム、アルフィン
ゴム、ポリエステルゴム、エピクロンヒドリンゴム、塩
素化ブチルゴム、ニトリルイソプレンゴムなどが挙げら
れる。

ゴムラテックスは、特にジョイントシート用組成物に前
記適正な水分量を配合するものであり、そのゴム成分の
種類は前記固形ゴムと同じである。ラテックス中のゴム
含量はゴムの種類によって異なるが40重量％程度であ
り、その含量の場合、適正な水分量、全組成物の1.5〜1
5重量％を配合するために、ラテックスは全組成物に対
して2.5〜25重量％が配合される（ゴム固形分は１〜10
重量％となる）。

ゴム薬品には、硫黄などの加硫剤、酸化亜鉛、酸化マグ
ネシウムなどの加硫助剤、グアニジン系、アルデヒド−
アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、
チオ尿素系、スルフェンアミド系、チウラム系、ジチオ
カルバメート系、デンテート系などの加硫促進剤、アミ
ン系、キノリン系、フェノール系、亜リン酸エステル系
などの老化防止剤等、常用のものが用いられる。また充
填剤は所望の特性のために配合するもので、クレー、タ
ルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、グラファイ
ト、硫酸鉛、トリポリ石、アタパルジャイト、ハロイサ
イト、カオリナイト、パイロフィライト、セリサイト、
バーミキュライト、モンモリロナイト、クロライト、ゼ
オライト、焼成カオリナイトなど焼成クレー、鹿沼土
（アロフェン）、炭カル、カルシウム、サルフェート、
マイクロファイバー、チタネートファイバー、シリコン
・カーバイト繊維、ガラスクレー、中空ガラス微小球、
ガラスビーズ、アンチゴライトなどから任意に選択され
る。

本発明の製造方法は、例えば、ゴムをトルエンなどの溶
剤に膨潤させた後、前記所定量のゴムラテックスを添加
し、さらに各成分をミキサー内に投入し、60〜90分間混
練して得られれた材料を、130〜150℃の熱ロールと35〜
50℃の冷ロールとをロール間隙0.3〜５mm、ロール面圧
８〜12tonに保持した一対のロール間に積層させて巻き
付かせる。材料が全体にわたって適当に加硫した後、ド
クターナイフによりロールから剥離することによりジョ
イントシートが得られる。あるいは、上記ロールで積層
して予備成形したものを、繊維の配向方向を同一若しく
は直角方向にして適宜枚数を重ね、60〜200℃に設定さ
れた熱プレスに挟み、圧面40kgf／cm²未満で加圧しなが
ら、ときどきプレスを開いてガス抜きを行い、十分に溶
剤を蒸発させた後、面圧を40〜200kgf／cm²に昇圧し、
所望のシートとすることもできる。

（作用） 第１図は、固形ゴムとゴムラテックスを併用した場合の
水分量と成板性係数であらわした概念的な成板の容易さ
との相関グラフを示す。成板性係数100は石綿製ジョイ
ントシートなみに成板性が良好であることを意味し、80
はそれよりやや成板性が劣る程度、60は成板に工夫を要
する程度、40は成板に相当工夫を要する程度、20は成板
が難しい程度を表すことにした。第１図にみるように、
配合に対する水分量が1.5〜15重量％において、石綿ジ
ョイントシートに相当あるいはそれに近く成板性が良好
である。

この原因は次のように考えられる。ゴムラテックスの水
分は微細に組成物に分散するが、熱ロール側ではその水
分が蒸発して組成物を付着し、冷ロール側ではロール表
面をぬらすことにより組成物の付着が防がれる効果が得
られる。ところでセピオライトは、比表面積230〜260m²
／ｇで石綿よりも少なく、またレンガ積み結晶構造の隙
間の表面に吸着性の−ＯＨを持って溶剤や水分を抱き込
みまたチクソ性を高めている点で特徴がある。このため
組成物内の結着力はロールとの粘着力よりも弱いと考え
られ、また成板性に水分量が大きく関連があるのであ
る。好適な水分範囲を超えて多すぎると熱ロール側での
水分の蒸発が間にあわず、抱き込んだ層間気泡はジョイ
ントシートのシール機能を大幅に低下させる。

適正な水分量範囲では、各５ロットの実験をしたとこ
ろ、圧縮復元性、耐応力緩和性の結果が極めて再現性の
あるものであることが確認された。それは、成板性が石
綿組成なみになったことによるものである。

そのような再現性のある実験により確認されたことは、
基材繊維が好適な構成が、セピオライト繊維が基材繊維
の30〜85重量％、芳香族ポリアミド繊維が基材繊維の５
〜15重量％、その他の無機繊維が基材繊維の残量である
ことである。剛直な無機繊維はセピオライトの柔軟性を
補強して圧縮復元性、耐応力緩和性を改善するために必
須であり、一方セピオライトの柔軟性によって無機繊維
の混練時の粉砕が改善される。また、有機繊維がセピオ
ライト、無機繊維と併用されるのは、引張強度の向上の
ために必須であるとともに、有機繊維の量に限定を加え
たのは、耐熱性を改善するためである。また充填剤は、
セピオライトの結晶間隙を埋めてその柔軟性と、化学的
吸着性を緩和するものに必須である。

（実施例） 参考例１〜５ 組成配合は第１表に示される。ＮＢＲゴムを素練りロー
ルでよく練りを加えたのち厚さ0.2mmに薄通しを行い、
これを全配合量の70重量％のゴム膨潤溶剤トルエン中に
浸漬して24時間放置膨潤させる。膨潤したゴム液は低速
攪拌槽内で48時間攪拌し均一なゴム液とする。

所定量のゴム液をモホジナイザー内で５分間高速剪断混
合したのち、ゴム薬品及びゴム用添加剤を加えてさらに
５分間高速混合する。なお、参考例１〜５に添加したゴ
ム薬品は、硫黄、酸化亜鉛、チアゾール系及びチウラム
系の加硫促進剤、キノリン系老化防止剤である。これを
ヘンシェルミキサーに移し入れ、繊維長1000μｍのセピ
オライト繊維、ゴム補強充填材クレー、無機繊維である
長さ３mmのガラスチョップトストランド又は表面をカッ
プリング剤で処理したＬＡＸＡ社製のロックウール、フ
ィブリル化芳香族ポリアミド繊維のトワロン・パルプを
順次投入して、中速混合20分間で均一に混合を行う。ヘ
ンシェルミキサーから取り出した組成物を養生缶に入
れ、温度25℃の恒温室に24時間放置する。得られたジョ
イントシート用組成物をジョイントシート成形機（熱ロ
ール130℃、冷ロール30℃）にて積層・加熱・圧延・加
硫し、シート状物を熱ロールからドクターブレードによ
り剥離し、厚さ1.5mmのジョイントシートを得た。

ジョイントシート成板のし易さ（成板性）及びジョイン
トシート特性の結果を第２表に示す。

引張強さ、復元率、応力緩和率はＪＩＳ Ｒ３４５３に
より、またシール性は外径69mmφ、内径55mmφに打抜い
た試料をフランジ間に締付け圧300kgf／cm²で締付け、
Ｎ_２ガス圧7kgf／cm²を負荷した時の洩れ量を水上置換
法により求めた。

比較例１〜３ 第１表の組成配合により、参考例１〜５と同様にしてジ
ョイントシートを作成し、その特性を第２表に示した。

実施例１〜３ 参考例３と同様に調製したゴム液と、40重量％ゴムラテ
ックスとの所定量を、固形ゴム：ゴムラテックス（固形
分）＝16：０，12：４，８：８，４：12，０：16の比率
でホモジナイザー内で５分間高速剪断混合したのち、ゴ
ム薬品及びゴム用添加剤を加え、さらに５分間高速混合
する。なお、これらに添加したゴム薬品は、硫黄、酸化
亜鉛、チアゾール系及びチウラム系の加硫促進剤、キノ
リン系老化防止剤である。これをヘンシェルミキサーに
移し入れ、セピオライト繊維、ゴム補強充填材、芳香族
ポリアミド繊維を順次投入して、中速混合20分間で均一
に混合する。ヘンシェルミキサーから取り出した組成物
を養生缶に入れて温度25℃の恒温室に24時間放置する。
得られたジョイントシート用組成物をジョイントシート
成形機（熱ロール130℃、冷ロール30℃）にて積層・加
熱・圧延・加硫し、得られたシート状物を熱ロールから
ドクターブレードにより剥離し、厚さ1.5mmのジョイン
トシートを得た。

この組成配合を第３表に示した。

ジョイントシート成板性を石綿ジョイントシートの場合
と較べたものを第１図に示した。第１図から、組成物中
の水分量で成板性が大きく左右されることがわかる。

［発明の効果］ この発明によれば、その基材繊維の構成を、特定組成の
セピオライト繊維と、芳香族ポリアミド繊維と、石綿お
よびセピオライトを除くその他の無機繊維の組合わせと
したから、ガスケットのシール性に最も影響の大きい圧
縮復元性、耐応力緩和性が向上した。また、ゴム材とし
て固形ゴムを溶剤にて膨潤させたものとゴムラテックス
を組み合わせたから、セピオライト系ジョイントシート
のシールに対する安定性が格段に改善できた。

加えてバインダーであるゴム分として、必要量の水分を
含むゴムラテックスを固形ゴムと併用することにより、
適当な粘稠さと冷ロールに粘着しにくさとを併せ持つこ
とによりロール成板時の作業性が飛躍的に向上し、石綿
を使わないジョイントシートのもつ成板性の諸問題も一
挙に解消できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のゴムラテックスから供給される水分の
作用効果を説明するグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−105087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305183（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セピオライト繊維と、有機繊維と、石綿繊
   維およびセピオライト繊維を除くその他の無機繊維とを
   組み合わせた基材繊維、溶剤にて膨潤させた固形ゴムと
   ゴムラテッスクとを組み合わせたゴム材、充填剤、及び
   ゴム薬品とを含んでなり、上記基材繊維はセピオライト
   繊維が基材繊維の30〜85重量％、有機繊維が基材繊維の
   ５〜15重量％、その他の無機繊維が基材繊維の残量から
   構成されるとともに、上記基材繊維がゴム材100部に対
   し50〜700部の割合に配合される組成物を、一対の熱ロ
   ールと冷ロールの間に加熱圧延してジョイントシートを
   製造するにあたり、上記ゴムラテックス中の水分が全組
   成物の1.5〜15重量％となるようにゴムラテックスを配
   合するとともに、溶剤に膨潤させた固形ゴムとゴムラテ
   ックスとの所定量を高速剪断混合した後、ゴム薬品及び
   ゴム添加剤を加えて高速混合してゴム液を予め調製する
   工程と、上記ゴム液に所定量の基材繊維及び充填剤を添
   加して中速混合した後養生して組成物を得る工程とを含
   むことを特徴とするジョイントシートの製造方法。