JPS61120880A - 耐熱性シ−ル材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐熱性に優ｎたシール材料に関し。

咀に詳しくは、ひる石の鱗片状粉末と複鎖構造を有する
繊維状物質とを主成分とする耐熱性シール材料に関する
ものである。

〔従来の技術および問題点〕

自動車用ガスケット等の高温を扱う機器のシール材料と
しては、従来より石綿等の繊維状物質　　　　゛全生成
分とするシール材料が使用されている。この石綿等の繊
維状物質は、良好なシール適性金儲えた素材ではあるが
、近年その安全性や衛生上の問題が指摘され、またシー
ル性能も必ずしも十分ではない等の不具合があった。

この不具合を解決する方法として、繊維に層状鉱物を添
７ＪＩＩする方法（ＵＳＰ　４２７１２２８）や層状鉱
物を主成分とする材料（特開昭５６−１１４８７７　）
。

石綿以外の無機質繊維を主体とする材料（特開昭５７−
１６０９４９．特公昭４７−４５６０２）　　などが提
案されている。しかしながら、繊維を主成分とする材料
は、加圧下で長時間使用した場合のへたり性や応用緩和
性が大きいため、そのシール性能が十分に保たれない。

また９層状鉱物１例えばひる石を主体とする材料は、構
成材料間の結合力に乏しいため、その強度或いは水等の
液体に対するシール性に間開があった。

そこで２本発明者等は、これら従来の問題点を解決すべ
く鋭意研究し、各種の系統的実験を行なった結果１本発
明全５９１すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、耐熱性およびシール性能に優れたシー
ル材料を提供するにある。

〔発明の構成〕

片状粉末と、複鎖構造を有する繊維状物質とを主成分と
して成ることを特徴とするものである。

以下１本発明をより詳細に説明する。

本発明におけるひる石は、緑泥石層いけ雲母状鉱物等が
風仕されて形成されたアルミニウム・マグネシウム珪酸
塩からなる層状鉱物であり１通常その層間に層間水をも
つ。このひる石の代表的な化学式は＋　　ＩＥｏ、ｓ　
−ｏ、ｅ　）（Ｍｇ＋＋　３（Ｓｉ＋　ＡＩ　）４０＋
。

（ＯＨＭ２・ｎＨ２Ｏ（ここで、Ｅは交換性陽イオンを
示す）で表わされ２層中の四面体位置に存在する珪素原
子や八面体位置に存在するマグネシウムが無秩序にアル
ミニウムや鉄等で置換されている。

萱だ、このひる石は１層の構成元素、特に、Ａｌ２Ｏ８
／　５ｔ０２比および層間イオンの状態１層内のイオン
置換の様子９層間水の状態、陽イオン交換容量。

有機物に対する膨潤性加熱による層間はく離現象等の点
で、同じ層状鉱物である雲母やモンモリロナイトとは異
っている。しかし、完全に風化したひる石は少ないので
、緑泥石層とひる石層、或いは、雲母層とひる石層が交
互あるいは不規則に積み重なった混合層鉱物を用いて原
料としてのひる石を得てもよい。

本発明では、このひる石を剥離膨張させた後適当な方法
で粉砕して得た。アスペクト比が１００〜］０００００
０であるひる石の鱗片状粉末を用いる。

そして、この鱗片状粉末は、厚さ０．００１〜０．５μ
ｍ、大きさ５０μｍ〜１調であることが好ましい。

ここで、ひる石の鱗片状粉末のアスペクト比全１００〜
１００００００としたのは、核化が高い程よいが、ひる
石の構造ｍ位は１０〜２０λ程度であり、ｔた一般に産
出するひる石の大きさが１０ＭＭ程度であるため、核化
が１００００００　’に越える鱗片状粉末を得ることは
内鍵であり、また、核化が１００未満の場合には、シー
トの強度、柔軟性。

シール性が不充分と々るからである。その中でも。

特に、このアスペクト比が１０００〜１００００００で
ある場合には、より好ましい。これにより、より優れた
シール材料とすることができる。

この本発明で用いるいる石の鱗片状粉末の作製方法を例
示すると、以下の様である。即ち、上述のひる石を、過
酸化水素水（Ｈ２Ｏ１１）に浸漬する処理を施してひる
石を剥離膨張させた後、適当な方法で粉砕してひる石の
鱗片状粉末を得る。過酸化水素水浸漬処理により剥離膨
張ひる石を得ることができるのは、ひる府中に含剪れる
２価の鉄が間酸化水素水で酸化され、この酸化過程で発
生する熱により過酸化水素の分解戊いは水の沸騰が層間
において起こり、その力により層間剥離が起こるためと
思われる。従って、この場合、ひる石の構造中萱だは層
間に２価の鉄が含寸れていることが必要である。ここで
、ひる石の鉄の含有量は。

Ｆ　ｅ　２　ＯＢ換算Ｔ＋　　０．０２〜１０　ｗｔ％
Ｔ、％る（ｍとが好ましい。これは、甚含有量が１０　
ｗｔ％を越えた場合、上記発熱反応が恐激に起こり、剥
離し得る層間が総て剥離し々いうちに、過酸化水素が核
熱により層外で分解してし１い、アスペクト比の高い膨
張ひる石を得ることができない虞れがあるからである。

また＋　　０．０２　ｗｔ％未満の場合には、剥離膨張
に必要な熱が発生し得ない虞れがあるからである。

この様にして得た剥離膨張したひる石を、水中でのミキ
サー攪拌、ボールミル、振動ミル等の方法で粉砕し、ひ
る石の鱗片状粉末を得る。

筐だ、他の方法として、前記ひる石を約１０００’Ｃの
温度に加熱処理して膨張ひる石を得。

これを粉砕してひる石の鱗片状粉末とする方法がある。

これは、ひる石を約１０００°Ｃに加熱すると。

層間水が急激に気化・膨張して９層間がアコーディオン
状に剥離するためである。しかし、この様にして得られ
たひる石の鱗片状粉末は、加熱過程で総ての層間全均一
に剥離することは難しく、アスペクト比の高いものとす
ることが難Ｉ−い。

また、複鎖構造を有する繊維状物質は、含水珪酸マグネ
シウムや含水珪酸アルミニウムを主成分とし、その表面
に反応性に富む水酸基を有する繊維状鉱物である。まだ
、該鉱物は、直径が０．００５〜０６μｍ程度の繊維か
らなり、該繊維に平行に約１０〜６人或いは６×６人程
度の長方形の断面を持つ細孔が存在する。従って、この
繊維の表面には、約１０人程度の段差が存在している。

尚。

該鉱物は、マグネシウムの一部が、アルミニウム。

鉄、ナトリウム、ニッケル等に置換されている場合もあ
る。

具体的には、含水マグネシウムシリケートを主成分とす
るセビオライ）　（５ｅｐｉｏｌｉｔｅ　）、　含水マ
グネシウムアルミニウムシリヶートヲ主成分とするザイ
ライト（Ｘｙｌｉｔｅｌ、パリゴルスカイト（Ｐａｌｙ
ｇｏｒｓｋｉｔｅ　Ｌ　　ｏグリナイト（Ｌｏｕｇｈｌ
　１ｎｉｔｅ　）等があり、これらの一種または二種以
上の混合物を用いる。

筐り１通称で、マウンテンコルク（Ｍｏｕｎｔａｉｎｃ
ｏｒｋ）、　？ランテンウッド（Ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｗ
ｏｏｄ　）、　ｖランテンレザー（Ｍｏｕｎｔａｉｎ　
１ｅａｔｈｅｒ　）、　　海泡石（Ｍｅｅｒｓ−ｃｈａ
ｕｍ　Ｌアタパルジャイト（Ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ　
）等と呼ばれる鉱物は、これに当る。

該鉱物は、粉末状１粒状或いは板状の何れの形で用いて
もよいが、該鉱物の有する孔が残留する程度に粉砕した
ものがよく、長さが０．１μｍ〜２０ＪＩＮの範囲のも
のが奸ましい。この際の粉砕は。

ミキサー、ボールミル、振動ミル、ビンミル、叩解機な
どを用い、湿式粉砕源たは乾式粉砕により行なう。

７−一 本発明の耐熱性シール材料は、上述のひる石の鱗片状粉
末と複鑓構造金有する繊維状物質とを主成分として混合
して成る。

これらの混合は、湿式ミキサー、叩解機、ボールミル等
を用いて行ない、また、シート成形には１通常の抄紙機
を利用することができる。

ここで、該繊維状物質の混合割合は、ひる石の鱗片状粉
末１００重量部に対して０．０１〜２００重量部である
ことが好ましい。これは、該混合量が２００重量部を越
えると繊維同志の接触部分が多くなるので、へたりや応
力緩和が大きくなり。

シール性能の劣化が起こり易くなるからである。

筐だ、０．０１重量部未満の場合には、ひる石の間ｖを
充分に充填できないためシール性能が劣す。

しかも充分な強度が得られないからである。この甲でも
、特に、該混合量が０．１〜５０重量部であることがよ
り好ましい。この場合には、シール性能のより優れた耐
熱性シール材料とすることができる。

また、これらの補強の目的で、無機１−＃：、は有機バ
インダーを適宜添加することができる。この添加剤とし
て１例えば、　５ＢＲ（Ｓｔｙｒａｎｅ　Ｂｕｔａｄｉ
ｅｎｅｒｕｂｂｅｒ　）、　ＮＢＲ（Ａｃｒｙｌｏｎｉ
ｔｒｉｌｅ　Ｂｕｔａｄｉｅｎ　ｒｕｂｂｅｒ）ＣＲ（
Ｃｈｌｏｒｏｐｒｅｎｅ　ｒｕｂｂｅｒ）、　ｇり酢酸
ビニル、ポリスチレン、シリコーン樹脂などのラテック
ス。

ポリビニルアルコール（Ｐ、Ｖ、Ａ）　、デキストリン
などの水溶液、或いは、水ガラス、リン酸アルミニウム
等が用いられる。

また１強化の目的で、ポリイミド、パルプ等の有機繊維
全適宜添加することができる。

これら添７Ｊ［Ｔ剤は、シート成形前に添加・混合して
も、成形後に該シート表面や内部に該添カ■剤を塗布ま
たけ含浸させてもよい。成形後の処理方法としては１例
えば、シリコーン、フッ素樹脂等による表面処理、また
、ひる石の鱗片状粉末や繊維状物質の表面吸着水を利用
したシラン処理ｌたはエチルシリケートなどによる処理
がある。

１だ、これらのシート、即ち耐熱性シール材料をガスケ
ットとして用いる場合には、中心部に金属板、セラミッ
クス板等を挿入して、シート強度に優れたガスケットと
することができる。

ここで９本発明の耐熱性シール材料の代表的な製造方法
を示すと以下の様である。

先ず、剥離膨張したひる石の鱗片状粉末と複鎖構造を有
する繊維状物質とに適宜添加剤および水をカ■え、攪拌
混合機で混合する。

次いで、得られた混合物から抄紙成形機等により水分を
取り去り、更に、必要に応じて冷間プレス、加熱乾燥機
等により更に脱水してシート状物を得る。

また、添加剤を適宜添加した場合には、必要に応じて適
宜処理を施す。例えば、有機バインダーとしてゴムを添
加した場合には、加硫のために加熱、加熱プレス、表面
処理等の処理を適宜施す。

この様にして得られたシート状物に、適宜。

目的に応じて、史に芯板の挿入、所定の形状への打ち抜
き等の工程を施いシール材を得る。

−ル性能に優れたシール材料である。

この様に９本発明の耐熱性シール材料が、かかる効果を
発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らかで
はないが２次の様に考えられる。

即ち２本発明の耐熱性シール材料は、ひる石の鱗片状粉
末の薄片からなるが、その積層構造における空隙部に繊
維状物質が充填はれ、鱗片状粉末間を結合するので、シ
ール性能に優ｎ、充分な強度を有するシート（シール材
料）が得られるものと思われる。

ｔｆＣ，ひる石の鱗片状粉末および複鎖構造を有する繊
維状物質は、ともに無機質であり、６００°Ｃ程度の高
温度においても大きな変質を受けないので、耐熱性に優
れたシール材料である。

また、ひる石の鱗片状粉末および複鎖構造を有する繊維
状物質は、それらの表面が活性に富み。

該表面に無ＦｊＡ−ｔたは有機分子を吸着し易い特性を
有するので、微かの無機または有機結合剤により強固に
結合はせることができる１、 〔実施例〕 Ｊ’ｌ−ド９本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ ひる石（鉄含有量ｉ　Ｆｅ２０Ｂ換算で２ｗｔ％）１に
９１ｒ、内容積５０１のポリエチレン製の容器に入れ、
これに３Ｑｖｏ１％過酸化水素水を１．５１入れ。

１０時間室温に放置することにより、剥離膨張処理を行
なった。得られた剥離膨張ひる石全熱風乾燥機に入れ、
１０時間乾燥させた後、膨張ひる石１ｋｇに対して３０
４？の水を加え、これを内容積７５１の鋼製羽根を有す
る高速ミキサーで攪拌・粉砕してひる石の鱗片状粉末を
得た。この粉末は。

大きさが５０〜１５００μ７Ｆ１　Ｔ、厚さは０．００
５〜０．０５μｍ、アスペクト比が１０００〜３０００
００であった。

次に、ハンマーミルで粗粉砕して得た４〜１０メツシユ
以下の粒度を持つα−セビオライト２０ｇを水１０ｇに
分散し、これを通常の叩解機で解砕・分散してセビオラ
イトの水懸濁液を得た。

この様にして得られたひる石の鱗片状粉末１、２　ｋｇ
とセビオライトの水懸濁液（セビオライト分１８（１）
に、ＮＢＲゴムラテックス（固形分５０％）１００ｆお
よびゴム添加剤２ｆｉ攪拌機を有する水槽で混合の後、
抄紙装置により成形した。これを、熱風乾燥機の中に入
れ８０°Ｃで１５時間乾燥の後、　　１８　ｋｔｙＣＴ
Ａの加圧下で１６０°Ｃに１０分加熱し、厚さ約０．８
朋の本発明にかかるシート（耐熱性シール材料）を得た
。該シートの性能評価試験の結果を２表に示す。

尚、比較のために、繊維状物質（セビオライト）を混入
しない（試料番号ＣＩ）および該繊維状物質の代わりに
ガラス繊維を混入した（試料番号Ｃ２）ほかは上述の組
成と同様の比較用シートを作成し、同様にその性能評価
試験を行なった。

その結果を表に併わせて示す。

同表より明らかの如く２本発明にかかるシートは、比較
用シートに比して優れた強度を有していることが分る。

更に９本発明にかかるシート及び比較用シートの中心に
鉄製の芯金（厚さ０．３朋）を挿入の後。

自動車用ガスケットに加工し、これを５４０にり・備の
締付トルクで締付後、毎分５ｍ／の割合でシリンダ内に
Ｎ２ガスを導入−４５ｋＱ／ｃｄの圧力１で流した。そ
の結果１本発明にかかるガスケットを用いた場合には、
もれは観測されなかったが、比較用ガスケツＩｆ用いた
場合には、試料番号Ｃ１にかかるものは１０　ｋｑ／ｄ
の圧力で、試料番号Ｃ２にかかるものは１．３　ｋｇ／
ｄの圧力でもれが観測された。

壕だ、シリンダ内に４　ｋｌｉ／ｃ４の圧力となる様に
水金入れ、水圧試験を行なった。その結果２本発明にか
かるガスケツトラ用いた場合には、１０時間経過後も水
もれは観測されなかったが、試料番号Ｃ１にかかるもの
は１時間経過後に、１だ試料番号Ｃ２にかかるものは０
５時間経過後にそれぞれ水もれが観測された。

ていることが分る。

実施例２゜ ひる石（鉄含有’ｊｆｔ　ｉ　Ｆｅ２０Ｂ換算Ｔ１９．
８ｗｔ％）ＩＡ：ｇを電気炉内に入れ、１０００’Ｃで
３分間保持し、膨張ひる石を得た。該膨張ひる石を、実
施例１と同様に湿式粉砕して、ひる石の鱗片状粉末を得
た。この粉末は、大きさが５０〜８００μｍ、厚さ約０
．１μ〃ｌ、アスペクト比が５００〜８０００　であっ
た。

この様にして得られたひる石の鱗片状粉末０、８　ｋｑ
に、実施例１と同様にして得られたセビオライトの水懸
濁液（セビオライト分１．４　ｋＱ　）とを用い、実施
例１と同様の方法で抄紙、乾燥、成形を行ない２本発明
にかかるシート状物を得た。

得られたシート状物の性能評価試験の結果。

引張り強度は１００　ｋＱ／、充圧縮率２０％、復元率
７０％、応力緩和率１５％であった。

１だ、該シート状物を用いて、実施例１と同様の水圧試
験を行なった結果、　　４．０　ｋＱ／ｃｙＡ　Ｘ　１
０時間でも水もれは観測されなかった。

実施例３゜ 実施例１で用意したものと同じひる石の鱗片状粉末１　
ｋｇに、パリゴルスカイト粉末（太さ０，０５〜０．１
　ｐｍ　＋長さ１〜５μｍ３５００Ｆと充分に叩解した
線繊ｍ５０ｆ１．ＮＢＲゴムラテックス（固形分５０％
）３０ｇ、加硫剤としてのゴム添加物０．６ｔｆｆｉ混
合し、実施例１と同様の方法で抄紙。

乾燥、成形全行ない１本発明にかかるシート状物を得た
。このシート状物の引張り強度は５０ｋｇ／ｃｄ。

圧縮率は２０％、復元率は５０％であった。壕だ。

このシート状物音用いて、実施例１と同様の水圧試験を
行なった結果、　　４．０　ｋｇ／ｃａ×１０時間でも
水もれは観測されなかった。

実施例４゜ ひる石（鉄含有量；Ｆｅ２０Ｂ換算で８．０ｗｔ％）１
に！７を、実施例１と同様に剥離膨張処理および粉砕処
理を行ない、厚さ約０．０１〜０．０５μｍ、大きさ５
０〜５００μノ？２．アスペクト比１０００〜５０００
０のいる石の鱗片状粉末を得た。

この鱗片状粉末１．０　ｋｇに、α−セビオライト繊維
（太式約０．１μｍ、長さ約３０μｍ）５０Ｐおよびβ
−セピオライト粉末（太さ約０６０１μｍ。

長さ１〜２μｍ）２００ｆ、ＮＢＲうｔツクス（固形分
５０％）２Ｏｆ、　　ゴム添加剤０，４ｙを混合し。

実施例１と同様の方法で抄紙、乾燥、成形を行ない２本
発明にかかるシート材金得た。該シート材を用い、実施
例１と同様のシール性能試験を行なった結果、実施例１
の本発明にかかるガスケットと同等の優れたシール性能
を示した。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アスペクト比が１００〜１００００００の剥離膨
   張したひる石の鱗片状粉末と複鎖構造を有する繊維状物
   質とを主成分として成ることを特徴とする耐熱性シール
   材料。
2. （２）複鎖構造を有する繊維状物質は、直径０．００５
   μｍないし０．６μｍ、長さ０．１μｍないし２０ｍｍ
   の繊維からなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の耐熱性シール材料。
3. （３）複鎖構造を有する繊維状物質は、セピオライト、
   アタパルジャイト、パリゴルスカイトの一種または二種
   以上の混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の耐熱性シール材料。
4. （４）ひる石の鱗片状粉末は、酸化第二鉄換算で０．０
   １ないし１０重量％の鉄を含有することを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の耐熱性シール材料。
5. （５）鱗片状粉末と繊維状物質の混合割合は、該鱗片状
   粉末１００重量部に対して繊維状物質が０．０１ないし
   ２００重量部であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の耐熱性シール材料。