JPH07165470A - 膨張黒鉛製シール素材およびその製造方法ならびにガスケット用シート - Google Patents
膨張黒鉛製シール素材およびその製造方法ならびにガスケット用シートInfo
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Abstract
ともに、コーティング層などに対する接着強度を増強で
き、かつ、シール性能を高めることができるようにす
る。 【構成】 膨張させた黒鉛粒子1aを加圧して互いに一
体化してなる膨張黒鉛基材11(81)(91)の主面
11a(11b)(11c)(81a)(91a)側に
おける少なくとも一部に、拡開した薄葉状黒鉛部12を
形成したものである。
Description
スケット、Vリングおよびバルブシートなどの各種高温
用シール材、さらに、ベアリングのような摺動材、ある
いは高温真空炉用の断熱材などに使用される膨張黒鉛製
シール素材およびその製造方法ならびにガスケット用シ
ートに関するものである。
弗化エチレン樹脂(テフロン)などで構成されていた
が、最近では、耐熱性などの点で優れた膨張黒鉛を用い
たものが多く開発されている。
片状の黒鉛粒子1aが積層状態となっている厚さH0 の
酸処理黒鉛1Aを膨張処理することにより、図23に示
すように、上記積層方向(矢印a方向)に拡開されて黒
鉛粒子1aの各間にすきまGを有する厚さH(5mm〜1
0mm程度)の蛇腹状の構造体1からなる。
えばガスケット用シートやシートのダイモールド成形品
あるいは、繊維などと複合させた糸状体、さらには、こ
れらを編組したものなどがある。
は、図24に示すように、上記膨張黒鉛1をプレス成形
やロール成形により加圧して拡開した蛇腹状の層間を再
び密着させることで、膨張黒鉛粒子1aが相互に自己接
着してなるシート状基材201を構成し、このシート状
基材201の上下両面に、接着剤を介してPTFEフィ
ルム202,202をそれぞれラミネート加工して粘着
したものが知られている。
をプレス成形やロール加圧成形によって加圧してシート
状化したもの、あるいは膨張黒鉛からなるシート状基材
の主面に、エンボスロールなどで局部的に凹凸を形成し
た後に、箔などをラミネート加工にて接合したり、ゴム
系の材料をコーティングしたものも知られている。
従来の膨張黒鉛製シール素材によるガスケット用シート
においては、膨張黒鉛1を加圧しただけのシート状基材
201であるために、図25に示すように、この基材2
01の主面側の膨張黒鉛粒子1aが高密度で高配向した
状態となり、その部位の結晶面は主面にほぼ平行に加圧
密着された状態となっている。
劣り、上記PTFE102をコーティングしたり、フィ
ルムをラミネート加工で接合した場合、主面側の高配合
部の膨張黒鉛粒子1a1に対してPTFEのコーティン
グ材202や接着剤が侵入しにくく、これらコーティン
グ層202や接着剤層などの剥離が起こりやすく、ま
た、上記のような膨張黒鉛粒子1を加圧しただけでは、
元来、膨張黒鉛粒子1自体が持つ弱点、すなわち、気密
シール性に劣り(気密漏れ)、強度も弱く、基材101
の主面に傷がつき易いなどの点を克服することができ
ず、また、継手フランジなどに挟着状態で使用される
と、コーティング層202なども継手フランジ面に固着
してしまったり、膨張黒鉛粒子1aに含有する硫黄や塩
素等の成分で相手側金属を腐食させるなどのおそれがあ
る。
ので、接面のなじみ性などを確保できる上、フランジ面
などへの固着も防止でき、また、膨張黒鉛基材のコーテ
ィング層の剥離強度が大となり、さらに相手側金属に対
する腐食も防止できる膨張黒鉛製シール素材およびその
製造方法ならびにガスケット用シートを提供することを
目的としている。
め、請求項1の発明に係る膨張黒鉛製シール素材は、膨
張させた黒鉛粒子を加圧して互いに一体化してなる膨張
黒鉛基材の主面側における少なくとも一部に、起立して
拡開した薄葉状黒鉛部を形成したものである。
ール素材は、上記拡開した薄葉状黒鉛黒鉛を有する上記
素材主面に、シール材を含浸もしくはコーティング層を
形成したものである。
ール素材は、上記拡開した薄葉状黒鉛黒鉛を有する上記
素材主面に、接着材を塗布したものである。
シール素材は、その形態をシート状としたものである。
シール素材は、その形態をプレス成形品としたものであ
る。
ール素材は、その形態を製織体としたものである。
材は、その形態を糸状体としたものである。
素材は、その形態を編組体としたものである。
材の製造方法は、膨張させた黒鉛粒子を加圧して互いに
一体化して膨張黒鉛基材を形成した後、この膨張黒鉛基
材の主面側における少なくとも一部に、マイクロブラス
ト加工、超音波照射、レーザー照射およびプラズマ照射
の少なくとも一種を使用して、起立して拡開した薄葉状
黒鉛部を形成するものである。
用シートは、上記請求項1の膨張黒鉛製シール素材の複
数枚をその主面側に設けた接着剤を介して積層して一体
化したものである。
トは、上記複数枚のシール素材の各間に補強材を介在し
たものである。
を加圧して互いに一体化してなる膨張黒鉛基材の主面側
の一部に、たとえばマイクロブロスト加工により、図4
および図5に示すような小片状起立部12aを含めて拡
開した薄葉状黒鉛部12を形成したので、主面部での膨
張黒鉛の高配向状態が少なくなり、このため、膨張黒鉛
基材の主面のなじみ性などが確保されるとともに、接着
性も向上する。
ル材の含浸もしくはコーティング層を形成したり、接着
剤を塗布したものでは、上記ブラスト加工によって主面
に形成された薄葉状膨張黒鉛粒子間のすきまにコーティ
ング材や接着剤が入り、三次元的な結合により剥離強度
が増強される。また、コーティング層などから膨張黒鉛
粒子が露出することもなく、使用に際して相手側金属が
腐食されることも有効に防止される。
ト状であれば、これを適当な大きさに切断して様々な用
途に応じることができ、また、上記シール素材のプレス
成形品であれば、リングのパッキンや軸受を簡単に作成
することができる。
いしは編組体であれば、パッキンなどとして実装する際
の寸法調整が容易に行なえる。
ば、上記拡開した薄葉状黒鉛部を所望の形状で、かつ能
率良く形成することができる。
状の膨張黒鉛製シール素材を複数枚積層してガスケット
用シートとすれば、厚手のガスケット用シートの製作を
容易に形成でき、また、請求項11のように、各シール
素材間に補強材を介挿すれば、曲げ強度などが増強され
る。
せる手段は、マイクロブラスト加工に限定されるもので
ないが、このブロスト加工を採用するには、以下の条件
を満足させるとよい。即ち、膨張黒鉛は、商業的に生産
されているもので、幅方向(図23の矢印b方向)の寸
法は1mm以下であり、この点から上記ブラスト加工に使
用する粒子としては、粒子径が1mm以下のものが好適で
ある。膨張黒鉛粒子1a間のすきまG(図23)を考慮
すれば、ブラストには、粒子径が10〜20μmのもの
を使用するのが良い。ブラスト加工時の粒子としては、
SiC、ガラスビーズ、鉄粉、クルミ粉、プラスチック
ビーズなどを挙げることができる。
ラフロロエチンレン(PTFE)が好適であり、このP
TFEの他に、エポキシ、フェノール、ナイロンおよぴ
ポリエチレンなどの各種合成樹脂、あるいは、シリコン
やフッ素などの各種オイルなどの高粘度体があり、主面
なじみ性の改良に有用である。
は、各種ゴムと黒鉛をメチルエチルケトン(MEK)に
分散させたゴム溶剤がある。ゴムとしては、ニトリルゴ
ム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、シリコンゴ
ム、合成ゴム(EPDM)、天然ゴム、スチレンゴム
(SBR)などがある。これらのゴムは、コーティング
材としても使用可能である。
どの層状鉱物、チタン酸カリ、セピオライトおよびウォ
ラストナイトなどの繊維状無機物、さらには、タルク、
ケイカル、タンカルおよびカオリンなどの無機粉体、ガ
ラス、セラミックおよび炭素などの各種無機繊維のチョ
ップをコーティング材にバインダと共に混入してもよ
い。その場合は、フランジ面などの相手への固着および
コーティング材のクリープが一層有効に防止される。
トロラタムおよびワックスなどの油脂、アミン系などの
防食油、亜硝酸塩などの不働態化剤をコーティング材に
混入すれば、相手側金属に対する腐食を一層確実に防止
することができる。
説明する。 実施例1:図1において、10はシート状の膨張黒鉛製
シール素材を示し、その基材11は、図22に示すよう
な酸処理された黒鉛1Aを図23のように膨張処理し、
この黒鉛1の粒子1aを加圧して互いに一体化させたも
のである。図1において、この膨張黒鉛基材11の主
面、たとえば上面11aの略全域には、たとえば粒径が
10〜20μmのSiCなどの研磨材を用いてマイクロ
ブラスト加工を施し、これにより起立して拡開した薄葉
状黒鉛部12が形成されている。すなわち、この上面1
1aは、図2に示すように、上記ブラスト加工を施して
いない下面11bが膨張黒鉛1の高配向状態のままであ
るのに対して、拡開した薄葉状黒鉛部12により高配向
状態が少なくなっている。
のように、その表面に亀裂1bが生じており、膨張処理
されると、上記亀裂1bを先端部とする黒鉛の起き上り
部12aが形成される。そして、上記マイクロブラスト
加工によって上記起き上り部12aの他に多少の厚みの
ある層として層間が拡いた状態(ハニカム状)で起立し
た部分12bが形成され、これらが薄葉状黒鉛部12を
構成することになる。
黒鉛基材11の上面11aに薄葉状黒鉛部12が形成さ
れていることにより、高配向状態が少なく、主面なじみ
性が良くなり、シール性の向上が図れるとともに、接着
強度が高められる。
の膨張黒鉛製シール素材を示し、その膨張黒鉛製シール
素材11の上面11aには、上記実施例1と同様に薄葉
状黒鉛部12が形成しており、その後、上記上面11a
に二次加工としてシール材、たとえばPTFE粒子21
を含浸もしくはコーティングしている。この場合は、P
TFE粒子21が薄葉状黒鉛部12に入り込んで三次元
的な結合関係で、接合強度が増強される。
E粒子21の強度も増強され、図23に示す矢印a方向
に対する強度はb方向のそれよりも著しく大となり、耐
摺動性が向上し、また、上記PTFE粒子21で膨張黒
鉛粒子1aの露出が少なくなり、内部に含有している硫
黄分による相手金属を腐食のおそれが解消される。な
お、上記PTFE粒子21による色調変化も与えやす
く、マーキングなどを施す際に有効となる。
の膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、上記実施例2
と同じ膨張黒鉛基材11を使用し、これを細幅に切断
し、PTFE含浸面11aが内周面となるようにリング
状にダイモールド成形したものであり、このまま、軸受
などに使用可能である。
の膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、膨張黒鉛基材
11の上面11aに、上記PTFE粒子の代わりに、N
BRと黒鉛をメチルエチルケトンのような溶剤で分散さ
せた溶液41をシール材として含浸させたもので、上記
薄葉状黒鉛部12内に入り込み易い。
の膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、上記実施例2
のシート状のシール素材20をリング状に打ち抜きして
形成したものであり、いわゆるプレス成形品として扱
え、その端面11aが主面となり、ここに、拡開した薄
葉状黒鉛部12が形成され、さらにシール材21が含浸
されていることになる。
状の膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、上記実施例
1と同じようにシート状に形成された膨張黒鉛基材11
を所定の細幅に切断してテープ状とし、これをリング状
にダイモールド成形した後、このリング状基材11の主
面である内周面11aおよび外周面11bに前記と同様
にマイクロブラスト加工により、拡開した薄葉状黒鉛部
12を形成し、さらに、このブラスト加工面11a,1
1bにPTFE粒子21を塗布もしくは含浸させたもの
である。
状の膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、上記実施例
6においてダイモールド成形されたリング状基材11の
主面である端面11cに上記したマイクロブラスト加工
で薄葉状黒鉛部12を形成し、さらに、この面にPTF
E粒子21を含浸して乾燥させ、焼成したものである。
膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、繊維に接着剤を
塗布し、その表面に膨張黒鉛1を圧着して基材81を構
成し、この基材81の表面81aに前記と同様にしてマ
イクロブラスト加工により、拡開した薄葉状黒鉛部12
を形成し、さらに、PTFE粒子21を含浸させたもの
である。
膨張黒鉛製シール素材を示す。これは、上記実施例8で
作成した膨張黒鉛体81を編組して基材91とし、この
基材91の表面91aに前記と同様にマイクロブラスト
加工して、拡開した薄葉状黒鉛部12を形成し、さら
に、PTFE粒子21を含浸させたものである。
状の膨張黒鉛製シール素材を示す。このものは、上記実
施例9で得た基材91の表面91aにPTFE粒子21
の代わりに、シール材101としてシリコンゴムをコー
ティングしたものである。これは、上記実施例4と同じ
要領で行なえばよい。これら実施例は糸状体、実施例
9,10のものは紐状であるので、たとえば、リング状
ガスケットなどとして実装する際に、任意の長さに切断
して長さ調節を容易に行なえる利点がある。
ット用シートを示す。これは、上記実施例1と同じシー
ト状膨張黒鉛基材11を使用し、この基材11の上下両
面11a,11bにマイクロブラスト加工で拡開した薄
葉状黒鉛部12を形成し、さらに、上記ブラスト加工面
11a,11bにシール材111としてのフェノール樹
脂を含浸してシート状のシール素材を構成する。そし
て、このようなシート状シール素材112を複数枚積層
した後、熱プレス加工して全体を接着一体化したもので
ある。
1〜1mm程度のものしか存在しない。膨張黒鉛1のかさ
密度{d(g/cm3 )}は 1/500 〜 1/1000である
ので、密度が1g/cm3 前後で厚さが3〜6mm程度の
比較的厚いシートを得るには、厚さが3〜5m程度の膨
張黒鉛粒子のマット状体をプレス加工しなければなら
ず、これは現実的に不可能であり、したがって、この実
施例11のような構成を採ることによって、比較的厚手
のガスケット用シートを容易に得ることができる。
ット用シートを示す。これは、上記実施例1と同じシー
ト状膨張黒鉛基材11を使用し、その基材片面11a
(11b)を、上記と同様にマイクロブラスト加工し
て、薄葉状黒鉛部12を形成し、さらに、フェノール樹
脂111を含浸させる。このようなシート状シール素材
112を複数枚、たとえば2枚用意し、上記ブラスト加
工面が対向するように両者112,112間にステンレ
ス板のような補強材121を挟み込んで重合し、全体を
熱プレス加工で一体化したものであり、実装状態での機
械的強度が十分確保される。これらのガスケット用シー
ト110,120では、その上下両面にPTFEなどを
コーティングしてもよい。
構成によって現出し得ると認められた効果を判り易くす
るために、一括して図17に表として示している。
素材によるガスケット用シートの漏洩量の測定装置を示
す。上記各実施例1(2)の試料Mをφ110×φ90
の寸法に打ち抜き、これを漏洩治具Nに挟持させた状態
で油圧プレスで所定の締付面圧まで圧縮し、ボンベPか
ら試料Mの内周面に所定の各圧力まで窒素ガスN2 を充
填する。そして、3分後に回収されるガス量から漏洩量
を求めるようにしたものである。その結果を図19に示
す。
料では、漏洩量を従来の膨張黒鉛製シートによるものと
同程度に抑えることができ、また、実施例2による試料
や、PTFEに焼成を施したものでは、従来品に比べて
大幅に漏洩量が減り、シール機能を高めることができる
ことが判った。
ンとして用いて、摺動回数と漏洩量との関係を測定した
結果を従来品と比較して示す特性図であり、従来品Aは
内部に金属メッシュを有しない膨張黒鉛製シートから作
成したもの、また、従来品Bは膨張黒鉛製シートにPT
FEを含浸させただけものである。従来品Aでは、摺動
回数が増加する当初から漏洩量が急激に増大し、また、
従来品Bにおいても、摺動回数が360(2h)あたり
を過ぎれば、かなり増大している。これに対し、実施例
3によるものでは、摺動回数が増しても漏洩量をかなり
低いレベルまで低減できることが判った。
ンとして用いて、摺動回数と漏洩量との関係を測定した
結果を従来品と比較して示す特性図であり、従来品Aは
綿糸に接着剤を介して膨張黒鉛を接着してなるヤーンを
編組したもの、また、従来品BはPTFEを含浸させた
ものである。この場合も、従来品A、従来品Bに対して
実施例9によるものでは、漏洩量が低減されてシール性
能の向上が図れることが判った。
ば、膨張黒鉛粒子を加圧して一体化してなる膨張黒鉛基
材の主面側における少なくとも一部に、起立して拡開し
た薄葉状黒鉛部を形成したことにより、主面の黒鉛の高
配向状態が抑制されて主面なじみ性や接着強度を向上し
て、シール性を著しく高めることができる。
コーティング層や接着材を塗布したりすることにより、
それらの剥離を有効に防止できるとともに、シール性が
一段と向上でき、また、表面保護性が付与されて相手金
属などに対する防食性や、離型性を向上させることがで
きる。
をシート状とすることにより、これから任意の大きさや
形状のものに切り取って加工することができる。
プレス成形品であるので、リング状パッキンや軸受など
の作成が簡易となる。
は、耐摺動性などに優れたパッキン材料を容易に得るこ
とができる上、実装時の寸法調整なども容易に行なえ
る。
の膨張黒鉛基材の主面の一部に、マイクロブラスト加
工、超音波照射、レーザー照射およびプラズマ照射の少
なくとも一種を使用して上記薄葉状黒鉛部を形成するの
で、所望の薄葉状黒鉛部を基材の主面に選択して、かつ
効率良く形成することが可能となる。
厚手のガスケット用シートを容易に製作することがで
き、また、請求項11のように、各シート間に補強材を
介在すれば、実装時の締付などに対する強度を十分に確
保させることができる。
を概略的に示す斜視図である。
して示す斜視図である。
視図である。
る様子を示す斜視図である。
である。
を概略的に示す斜視図である。
を概略的に示す斜視図である。
を概略的に示す斜視図である。
を概略的に示す斜視図である。
材を概略的に示す斜視図である。
材を概略的に示す斜視図である。
材を概略的に示す斜視図である。
材を概略的に示す斜視図である。
素材を概略的に示す斜視図である。
素材を使用したガスケット用シートを概略的に示す斜視
図である。
素材を使用したガスケット用シートを概略的に示す斜視
図である。
よび効果を一覧的に示す図表である。
構成図である。
定した結果を従来品のそれと対比して示す特性図であ
る。
た結果を従来品のそれと対比して示す特性図である。
た結果を従来品のそれと対比して示す特性図である。
図である。
ト用シートを一部断面して示す斜視図である。
の一部の拡大斜視図である。
材) 121 補強材
Claims (11)
- 【請求項1】 膨張させた黒鉛粒子を加圧して互いに一
体化してなる膨張黒鉛基材の主面側における少なくとも
一部に、起立して拡開した薄葉状黒鉛部を形成したこと
を特徴とする膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項2】 上記拡開した薄葉状黒鉛部を有する上記
素材主面側にシール材の含浸もしくはコーティング層を
形成してなる請求項1記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項3】 拡開した薄葉状黒鉛部を有する上記素材
主面側に接着剤を塗布してなる請求項1の膨張黒鉛製シ
ール素材。 - 【請求項4】 その形態がシート状である請求項1、
2、3のいずれかに記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項5】 その形態がプレス成形品である請求項
1、2、3のいずれかに記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項6】 その形態が製織体である請求項1、2、
3のいずれかに記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項7】 その形態が糸状体である請求項1、2、
3のいずれかに記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項8】 その形態が編組体である請求項1、2、
3のいずれかに記載の膨張黒鉛製シール素材。 - 【請求項9】 膨張させた黒鉛粒子を加圧して互いに一
体化して膨張黒鉛基材を形成した後、この基材における
主面側の一部に、マイクロブラスト加工、超音波照射、
レーザー照射およびプラズマ照射の少なくとも一種を使
用して、起立して拡開した薄葉状黒鉛部を形成すること
を特徴とする膨張黒鉛製シール素材の製造。 - 【請求項10】 請求項1に記載の膨張黒鉛製シール素
材の複数枚をその主面側に設けた接着剤を介して積層し
て一体化してなるガスケット用シート。 - 【請求項11】 上記複数枚のシール素材の各間に補強
材を介在してなる請求項10記載のガスケット用シー
ト。
Priority Applications (5)
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