JPS5836222B2 - 耐熱軟質ガスケツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガスケットとくに耐熱軟質ガスケットの改
良に関するものである。

一般に、軟質ガスケットとは、設計上フランジ・ボルト
などが強度的に制限され、低面圧しかかげられない所や
、接合面の機械的仕上げ精度が悪い所などに用いられる
、柔軟で圧縮・復元性の良いガスケットを指称し、各種
ゴムシ一ト、植物繊維加工シート、コルクシート、石綿
ビーターシ一ト、膨張黒鉛シートなどが代表的なものと
して知られている。

上記に挙げたガスケット材料のうち各種ゴムシートとは
、主として合戒ゴムに充填材・加硫材などのゴム配合剤
を加えた混合物を加硫してシート状としたもので、クロ
スなどの補強芯材と積層したものである。

植物繊維加工シートは、植物繊維を充填材、結合剤など
と共に水中で混和し、スラリー化したものを抄紙したタ
イプのものである。

コルクシ一トは、コルク粒を主材とし、これに合或ゴム
および充填材・加硫剤などのゴム配合剤を混合し、これ
をプレスまたは押出法によりシート状に戒形加硫したも
のである。

上記ガスケット材料はいずれもゴム、植物繊維、コルク
などの有機物を主体としているので、ガスケットに必要
な耐熱性に乏しく、比較的温度の低い場所でしか使用で
きない。

上記の耐熱性を改良したものとして、石綿ビーターシ一
トと膨張黒鉛シートによる軟質ガスケットがある。

石綿ビーターシ一トは、主成分である石綿を多量の水と
共にビーター（叩解機）中で湿式開綿し、その石綿スラ
リーに結合剤であるゴムラテックスおよび加硫剤などの
添加剤を加えて均一に混合し、それをシート・マシン（
抄造機）で抄き上げた後、乾燥、圧搾、加硫などの工程
を経て製造されている。

この石綿ビーターシ一トは、無機質材料である石綿が主
体であるため、前述した各種ゴムシ一ト、植物繊維加工
シート、コルクシ一トなどと比較して耐熱性が良く、材
質が均一で、圧縮・復元特性が良く、かつ加工が容易で
あるなどの優れた性質を持っているため、内燃機関の水
・油シール用ガスケットや機器フランジガスケットなど
に広く使用されている。

膨張黒鉛シートは、黒鉛原石に薬品を浸透させ、これを
加熱して薬品の急激な蒸発・膨張力により黒鉛積層面を
剥離し、これを均一に並べ、ロール圧搾等の力を加えて
シート状に製造されている。

この膨張黒鉛シートは、天然黒鉛の持つ耐熱性、耐薬品
性を利用し、積層鱗片を面と垂直方向に膨張変質した効
果により、従来の黒鉛には見られなかった軽量、柔軟、
弾性などの特異な性質を兼ね備えたシートとして、高価
ではあるが、しだいにガスケットとして使用され始めて
きている。

前に述べたように、種々の軟質ガスケットの中で、比較
的良好なものとされている石綿ビーターシートは、前記
の如き種々の長所を持っている反面、いくつかの欠点も
ある。

第一には、石綿ビーターシートは主成分である石綿繊維
のからまり合いによって構或されているため、繊維と繊
維との間に微細な空隙が多数存在しており、ガスケット
としテ使用する場合、この微細空隙をぬってシールすべ
き流体が外部へにじみ出てしまう欠点がある。

そこで従来技術では、この空隙をより少なくするために
ロールあるいはプレスを用いて圧搾を加えて繊維をより
接近させる操作が行われているが、繊維質であるが故に
空隙を極度に少なくすることは困難であり、したがって
ガスケットの実体漏れが起り易く、これが問題になるこ
とが多い。

第二には、石綿繊維はＭｇ３Ｓｉ２０５（ＯＨ）４の分
子式で示されるように、結晶水を有するため、４ ０
０ ’Ｃ※※以上に加熱されると、徐々に結晶水を放出
し、それに伴って劣化が生じ、強度低下や弾力性が乏し
くなる欠点があり、そのため、石綿繊維を主成分とする
石綿ビーターシ一トは４００℃以上の高温での使用には
適さない。

第三には、石綿繊維が人体に対して有害であり、その使
用について規制が加えられる状況にある。

次に、膨張黒鉛シートの欠点は、第一には酸化雰囲気中
で４００℃以上に加熱されると消失してしまうという黒
鉛の持つ本質的な欠点があり、高温領域での使用には耐
えられない、ということがある。

第二には、シートの強度が０． ４ ｋｇｆ ／ｖｎｔ
ｔｔ程度で極端に小さく、取扱い時にガスケットが破断
し易く、単独で使用することは極めて困難である。

第三には、価格が非常に高いことがあげられる。

上述したように、従来の軟質ガスケット材の中には、耐
熱的に充分なものがないにもかかわらず、近時、自動車
業界の排出ガス浄化対策に代表されるように、ガスケッ
トの耐熱的使用条件がより厳しいものとなってきており
、機器用軟質ガスケットとして耐熱性およびシール性の
よいものの出現が強く望まれている。

この発明の目的は、４００℃以上の高温でも強度や弾力
性を失なわず、低締付圧でも十分なシール効果が得られ
る安価な耐熱軟質ガスケットを提供することにある。

この発明は、鱗片構造物で、かつ安価に工業的手法によ
りシート状に製造できるバーミキュライトに着目し、こ
れを主成分とした耐熱軟質ガスケットを提供したもので
ある。

バーミキュライトは三層粘土鉱物に属し、という化学式
を持つ黒雲母に類似する構造のもので、７００℃以上に
加熱されて初めて結晶水が失なわれ始めるという耐熱性
の高い鉱物である。

このバーミキュライトは、そのままでは真密度２．４？
／ｃｒ？ｉの重い脆い小薄片であるが、これを１０００
℃近くの高温中に急激にさらすと、その鱗片積層間に内
有する結晶水が爆発的に蒸発し、その蒸発膨張力によっ
て層間を押し広げて、いも虫状の膨張したバーミキュラ
イトが得られることが知られている。

また膨張したバーミキュライトを得る他ノ方法としては
、有機過酸化物、アミノカルボニル化合物、過酸化水素
水などをバーミキュライトの層間内に浸透させた後、こ
れら薬品の分解温度まで加熱することによって、前述と
同様に層間を押し広げて、いも虫状の膨張したバーミキ
ュライトを得られることも知られている。

工業材料としては、前者の焼成法による膨張バーミキュ
ライトが保温材や吹付吸音材として、また塗料の改質充
填材として使用されている。

従来、バーミキュライトシ一トを得る方法としては、バ
ーミキュライトを物理的にシート状に並べて平滑になら
したものに結合剤を吹き付け、結合剤の結合力によって
バーミキュライト粒同志を結合する方法、あるいは膨張
バーミキュライトを横向きに軽く圧扁して得た薄いバー
ミキュライト小片と繊維とを公知の抄造方法で抄き上げ
る方法などが知られているが、これらの方法によって得
られるシートは柔軟性に乏しく、非常に脆い。

この脆さを改良する製造方法として、本発明者は、膨張
させたバーミキュライトを乾式または湿式で剥離させて
バーミキュライト薄片を作り、これを主成分とし、繊維
質材料、微粉充填材、結合剤などを加えて水中で混合し
、これを抄造することによって、安価でかつ柔軟なシー
ト材料が得られることを見い出したが、こうして得られ
たシートは、単独でガスケット材として使用するには、
強度的に不充分で、打抜加工性および取扱い性が著しく
悪く、そのため他の補強材料、例えば金属板などと複合
させて使用しなげればならない。

そこで本発明者は、上記の点について更に研究を進めた
ところ、膨張バーミキュライトを剥離して得られる鱗片
状薄片粒子を主材とし、これにゴムラテックスを加えて
調製した含水組成物のシートを、湿潤状態時に圧搾脱水
したものは、軟質で高強度を具備しており、ガスケット
材料として充分に使用に耐えることを確認し、それによ
ってこの発明を完成したものである。

それは以下に述べる理由によるものと思われる。

すなわち、膨張バーミキュライトの剥離薄片粒子を主材
とし、これにゴムラテックスを加えて調製した含水組成
物のシートが湿潤状態にあるときは、第１図に示すよう
に、バーミキュライト薄片粒子１，１間に水２と共にあ
るゴム粒子３はまだラテックスの状態におかれている。

次にこれを圧搾すると、第２図に示すように、ゴム粒子
同志が接触する。

このあと乾燥させて水を蒸発させると、第３図に示す如
く、ゴム粒子は変形し、相互にくっつき始め、最後には
第４図に示す如く、ゴム粒子全部がくっつき、互にとげ
合って粒子と粒子の境界もなくなり、皮膜化される。

しかしてバーミキュライトは前述したように、鱗片構造
をしているため、前記のようにゴムラテックスが皮膜化
されたものにあっては、バーミキュライト薄片粒子の表
面とゴム被膜とが面で接着するようになるので、バーミ
キュライト薄片粒子同志は非常に強固に結合される。

これに対し、前記含水組成物のシートを、そのま＼乾燥
させると、第５図に示すように、ゴム粒子表面に膜が生
じ、いちど粒子表面に膜が形成されると、そのあと第６
図に示すように、圧搾してゴム粒子同志や、ゴム粒子と
バーミキュライト薄片粒子とを接触させても、くっつき
合うことはな《、ゴムの皮膜化はできない。

その場合、ハーミキュライト薄片粒子とゴム粒子とは点
でしか接着してないため、結合力が弱い。

バーミキュライト薄片粒子へのゴムラテックスの配合割
合は、前述した被膜形成能に影響するところがあり、少
なすぎると、圧搾脱水時の被膜化作用が弱く、強度発現
が不充分となる傾向があり、多すぎると、逆にバーミキ
ュライト薄片粒子がゴムの中に充填された構造となり、
シートの強度がゴムの強度に近くなり、強度が低下し、
同時に耐熱性の低下を招くので、ゴムラテックス配合割
合は固形分で５〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重
量％が適当である。

ハーミキュライト薄片粒子の大きさは、それによって形
成されるガスケットシート材の圧縮率および柔軟性の向
上に寄与することがあり、大体、直径１間以下、厚さｉ
ｏｏμ以下のものを選択使用するのが好ましい。

また前記バーミキュライト薄片粒子を主材とする組成物
に少量の繊維質材料ならびに加硫剤を添加したものにあ
っては、シートの強度向上に効果がある。

繊維質材料の配合割合は、多すぎると、ハーミキュライ
トのもつ特性が損なわれるので、大体１０重量％以下が
適当である。

次にこの発明の実施例を、比較例と共に下記に示す。

実施例 １ 焼成して膨張させた３号バーミキュライト１００重量部
と水１０００重量部とをヘンシエルミキサーで湿式粉砕
し、大きさ１％以下、厚さ１００μ以下の薄片粒子から
なるスラリーをつくり、さらにこれを水６０００重量部
に分散させ、それに１％でんぷん水溶液１００重量部と
５０％ＮＢＲゴムラテックス４０重量部および５０％加
硫分散液４重量部を加え、これに凝集剤として３重量部
の硫酸バンドを加えて沢水性を大きくし、工場生産規模
の抄造機でシート状に抄き上げ、この湿潤状態のシート
をロールで圧搾脱水して密度を上げ、そのあと残りの水
分を乾燥させてガスケット材とした。

比較例 １ 実施例１と同様の配合で、同様の方法で抄造し、圧搾す
ることなく乾燥させ、その乾燥シートを、実施例１と同
密度になるまでロールにて圧搾を加えてガスケット材と
した。

第７図のグラフは、前記実施例１および比較例車＊１で
得られたガスケット材について、その密度と引張強度と
の関係を示したものである。

このグラフにみられるように、バーミキュライト薄片粒
子を主材とする含水組或物を湿潤状態で圧搾したものは
、強度の飛躍的増大が得られ、シート密度（乾燥後密度
）が０．９？／一以上になると、ガスケットとして実用
に供し得る程度の強度が得られ、バーミキュライトシ一
ト単体で充分に使用できることが確められた。

下記の表−１は、前記実施例１および比較例１によるガ
スケットと、従来の軟質ガスケット（石綿ビーターシー
トおよび膨張黒鉛シート）とをその代表的な物性値で対
比して示したものである。

以上に述べたように、この発明によれば、ガスケットシ
ート材は膨張バーミキュライトを剥離して得た鱗片状薄
片粒子にゴムラテックスが配合された組或物であって、
そのバーミキュライト薄片粒子相互がゴム粒子からなる
被膜を介して積層結合されているものであるから、下記
の効果が得られる。

すなわち、ガスケットシート材が鱗片積層構造であるた
め、ガスケット実体からの漏れは極めて少く、シール性
能の良いガスケット材料が得られる。

しかもバーミキュライトの鱗片状薄片粒子相互はゴムラ
テックス粒子からなる被覆で積層結合され、ているので
、高強度を有するガスケット材料が得られ、バーミキュ
ライトシ一ト単体でガスケットとして使用可能である。

また薄片状バーミキュライトを主体とした鱗片積層構造
のシートにあっては、圧縮率が大きく、柔軟性の良いガ
スケット材料が得られる。

さらにまた、７００℃以上に加熱されて初めて結晶水を
失い、劣化を起こすバーミキュライトを主原料としてい
るため、耐熱性のよ、いガスケット材料が得られる。

したがって、この発明によれば、従来の軟質ガスケット
の問題点、すなわち石綿ビーターシ一トではガスケット
の実体漏れ易さと耐熱性が低いという欠点、膨張黒鉛シ
ートでは温度が極端に小さく、酸化雰囲気での耐熱性の
低下が著しく、かつ材料が高価であるという欠点をすべ
て解消できるので、産業上での大きな貢献が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の耐熱軟質ガスケットの
組戒を示す説明図で、第１図は湿潤状態にある組成物の
側面図、第２図は圧搾脱水した状態の側面図、第３図は
被膜化の初期状態の側面図、第４図は被膜化された状態
の側面図、第５図は乾燥した状態の側面図、第６図は圧
搾した状態の側面図、第７図はガスケットシート材の密
度と引張強度との関係を示すグラフである。 １・・・・・・バーミキュライト鱗片状薄片粒子、２・
・・・・・水分、３・・・・・・ゴム粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスケットシート材は、膨張バーミキュライトを剥
   離して得た鱗片状薄片粒子を主材とし、これにゴムラテ
   ックスが配合された組成物であって、前記バーミキュラ
   イト鱗片状薄片粒子相互はゴム粒子からなる被膜を介し
   て積層結合されることを特徴とする耐熱軟質ガスケット
   。 ２ ＠記鱗片状薄片粒子は直径１山以下、厚さ１００μ
   以下のものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の耐熱軟質ガスケット。 ３ 前記ゴムラテックスの配合は５〜３０重量％とされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の耐熱軟質ガスケット。