WO2016088363A1 - ガスケット用素材 - Google Patents

ガスケット用素材 Download PDF

Info

Publication number
WO2016088363A1
WO2016088363A1 PCT/JP2015/005969 JP2015005969W WO2016088363A1 WO 2016088363 A1 WO2016088363 A1 WO 2016088363A1 JP 2015005969 W JP2015005969 W JP 2015005969W WO 2016088363 A1 WO2016088363 A1 WO 2016088363A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
film
metal
gasket material
acid component
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/005969
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀治 青柳
Original Assignee
ニチアス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56091325&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2016088363(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ニチアス株式会社 filed Critical ニチアス株式会社
Priority to JP2016562302A priority Critical patent/JP6404362B2/ja
Priority to MYPI2017701985A priority patent/MY188315A/en
Priority to KR1020177014906A priority patent/KR102004063B1/ko
Priority to EP15865950.8A priority patent/EP3228678A4/en
Priority to US15/532,196 priority patent/US11079019B2/en
Priority to CN201580065428.7A priority patent/CN107001912B/zh
Publication of WO2016088363A1 publication Critical patent/WO2016088363A1/ja

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818Flat gaskets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K3/1006Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers characterised by the chemical nature of one of its constituents
    • C09K3/1009Fluorinated polymers, e.g. PTFE
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F11/00Arrangements of sealings in combustion engines 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/02Inorganic compounds
    • C09K2200/0204Elements
    • C09K2200/0213Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/02Inorganic compounds
    • C09K2200/0239Oxides, hydroxides, carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2200/00Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • C09K2200/06Macromolecular organic compounds, e.g. prepolymers
    • C09K2200/0607Rubber or rubber derivatives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0806Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing characterised by material or surface treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818Flat gaskets
    • F16J2015/0856Flat gaskets with a non-metallic coating or strip

Definitions

  • the present invention relates to a gasket material to be mounted on a vehicle engine.
  • a rubber-coated stainless steel plate in which a rubber layer is laminated on a stainless steel plate is generally used for a gasket mounted on a vehicle engine, particularly a head gasket.
  • a gasket material in which a chromate film made of a chromium compound, phosphoric acid, and silica is formed on one or both surfaces of a stainless steel plate and the rubber layer is laminated on the chromate film is also widely used.
  • a gasket material in which a chromate film made of a chromium compound, phosphoric acid, and silica is formed on one or both surfaces of a stainless steel plate and the rubber layer is laminated on the chromate film.
  • the chromate-treated gasket material has major environmental problems such as hexavalent chromium contained in the chromate treatment solution. Accordingly, there is a need for a gasket material that has heat resistance and adhesion that are comparable to those of chromate-treated gasket materials, in particular, has adhesion durability against antifreeze liquids, and has no environmental problems.
  • a gasket material in which a non-chromate film such as an organic-inorganic composite film containing a titanium compound and a fluoride is used instead of a chromate film is spreading for example, see Patent Document 2.
  • An object of the present invention is to provide a gasket material that is resistant to high temperature antifreeze and has no environmental problems.
  • the following gasket material is provided.
  • a gasket material to be mounted on a vehicle engine which is selected from one or both surfaces of a steel plate, a reaction product of an acid component and a metal or a reaction product of an acid component and a metal compound, and zirconia, alumina, and titania.
  • the acid component is at least one selected from phosphoric acid, orthophosphoric acid, condensed phosphoric acid, anhydrous phosphoric acid, acetic acid, formic acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, fluorocomplex, and organic acid.
  • Material 3.
  • a mixture in which the acid component is a combination of two or more selected from phosphoric acid, orthophosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphoric anhydride, acetic acid, formic acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, fluorocomplex, and organic acid The gasket material according to 1, wherein 4).
  • the metal or metal of the metal is Fe (iron), Zn (zinc), Ni (nickel), Al (aluminum), Ti (titanium), Zr (zirconium), Mg (magnesium), Mn (manganese), Ca ( 4. Any one of 1 to 3, which is at least one selected from calcium), W (tungsten), Ce (cerium), V (vanadium), Mo (molybdenum), Li (lithium), and Co (cobalt). Gasket material.
  • a gasket material having resistance to high temperature antifreeze and having no environmental problems can be obtained.
  • the gasket material of the present invention is effective as a measure against social problems such as environmental protection and recyclability because it does not perform chromate treatment harmful to the human body.
  • a film obtained from one or more inorganic oxides selected from an acid component, a metal or a metal compound, zirconia, alumina, and titania is interposed between the steel plate and the rubber layer. Specifically, a reaction product of an acid component and a metal or a reaction product of an acid component and a metal compound, and a film composed of one or more selected from zirconia, alumina, and titania are interposed.
  • the film is obtained by applying and drying a treatment liquid for film formation.
  • the treatment liquid for film formation may contain an acid component, a metal or metal compound, and an inorganic oxide, or may contain a reaction product of an acid component and a metal or metal compound, and an inorganic oxide.
  • Examples of the acid component used in the present invention include phosphoric acid, orthophosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphoric anhydride, acetic acid, formic acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, acids containing fluoro complexes, organic acids, and the like. . These acid components are preferably blended in a proportion of 5 to 70% by weight in the solid content of the treatment liquid for film formation. More preferably, it is 10 to 40% by weight.
  • 1 type of these acid components is basically sufficient, but not only one type but also two or more types of different types of components can be mixed and used. This is because the reaction efficiency between the acid component and the metal component is increased, and the reaction product between the acid component and the metal or the reaction product between the acid component and the metal compound is accelerated.
  • the fluoro complex is suitable for stably increasing the reaction efficiency.
  • the fluoro complex include fluorotitanic acid, fluorozirconic acid, fluorosilicon acid, fluoroaluminic acid, fluorophosphoric acid, fluorocobalt acid, fluorosulfuric acid, fluoroboric acid and the like.
  • fluorotitanic acid or fluorozirconic acid is preferably added. When these acids are added, the reaction product of the acid component and the metal or the reaction product of the acid component and the metal compound is generated more quickly.
  • the inorganic oxide is a component that imparts heat resistance and resistance to high temperature antifreeze (hereinafter also referred to as “high temperature antifreeze”). Therefore, it is preferable to disperse
  • As the inorganic oxide zirconia, alumina, and titania can be used, and these can be used alone or in combination of two or more. Alumina and / or zirconia are preferred.
  • the inorganic oxide may be a liquid phase or a gas phase.
  • Fe iron
  • Zn zinc
  • Ni nickel
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • Zr zirconium
  • Mg magnesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • manganesium manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • manganesium manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • Mn manganesium
  • manganesium manganesium
  • Mn manganesium
  • metals or metal compounds may be used alone or as a mixture of two or more.
  • the amount of the metal or metal compound is preferably 1 to 95% by weight based on the solid content in the treatment liquid for film formation. More preferably, it is 30 to 90% by weight. In the case of a metal compound, the value is converted to the amount of metal element.
  • the ratio of the two components of the reaction product of the inorganic oxide, acid component and metal or metal compound in the treatment liquid is preferably 90 to 15 when the two components are 100% by mass. % By mass, more preferably 75 to 35% by mass. By setting such a blending ratio, the reaction efficiency is high, and the heat resistance, high-temperature antifreeze resistance, and adhesion to the primer layer of the resulting film are excellent.
  • the volume ratio of the two components of the inorganic oxide and the reaction product of the acid component and the metal or metal compound in the treatment liquid is 90 to 25 volumes of the reaction product of the acid component and the metal or metal compound when the two components are 100% by mass. %, Preferably 80 to 50% by volume. By setting it as such a mixture ratio, the high-temperature antifreeze resistance etc. of the film obtained become excellent.
  • the treatment liquid is obtained by dispersing and dissolving components such as inorganic oxides in an appropriate solvent.
  • the solvent water is preferable because it is inexpensive and has excellent handleability.
  • the amount of water is 10 to 98% by mass of the total amount of the processing liquid. It is appropriate to do.
  • the applied treatment liquid is dried at a temperature of 150 to 250 ° C. During this heat drying, a film made of a composite of an acid component and a reaction product of a metal or metal compound and an inorganic oxide is formed.
  • the amount of film is not limited, but about 50 to 1000 mg / m 2 is suitable for practical use.
  • the film may consist essentially of the above reaction product and the above inorganic oxide. For example, 95% or more, 98% or more, or 99% or more of the film may be the reaction product and the inorganic oxide.
  • the composition of the present invention may consist only of the above reaction product and the above inorganic oxide. In this case, inevitable impurities may be included.
  • the type of the steel plate is not limited, and a stainless steel plate (ferrite / martensite / austenite stainless steel), a steel plate, an aluminum steel plate, or the like can be used.
  • a primer layer can be formed on the film.
  • the primer layer can be obtained, for example, by applying a primer solution obtained by dissolving polybutadiene and a phenol resin in a solvent to the surface of the film and drying it.
  • Polybutadiene includes polybutadiene, hydrogenated polybutadiene, modified polybutadiene, etc., but modified polybutadiene is preferred because of its high adhesion to the film, specifically maleic modified polybutadiene, epoxy modified polybutadiene, urethane modified polybutadiene, Acrylic-modified polybutadiene can be suitably used.
  • the phenol resin either novolak or resol can be used.
  • the polybutadiene and the phenol resin may be used alone or in appropriate combination.
  • a resol type phenol resin is used when importance is attached to the film
  • a novolac type phenol resin is used when importance is attached to the rubber layer.
  • a coupling agent may be blended in the primer solution, and the blending amount is preferably 0.5 to 20% by mass with respect to the total amount (solid content) of polybutadiene and phenol resin.
  • the method for applying the primer solution is not limited, and known application means such as a roll coater can be used.
  • the applied primer solution is dried at a temperature of 150 to 250 ° C. During the drying, the generated primer layer and the film are firmly adhered.
  • the thickness of the primer layer is not limited, but 1 to 10 ⁇ m is suitable for practical use.
  • the rubber forming the rubber layer may be a known one, but NBR, fluorine rubber, silicon rubber, acrylobutadiene rubber, HNBR, EPDM, etc., which are excellent in heat resistance and chemical resistance, are suitable.
  • the rubber layer is prepared by, for example, applying a rubber solution or latex obtained by dissolving a rubber material in an appropriate solvent to a thickness of 20 to 130 ⁇ m using a skimmer coater or a roll coater, and applying a coating film at 150 to 250 ° C. It can be formed by sulfur bonding.
  • Examples 1-1 to 1-8, Comparative Example 1 A coating solution for film formation mixed in a roll coater with the composition (% by weight) shown in Table 1 was applied to both surfaces of the stainless steel plate so that the coating amount shown in Table 1 was obtained, and the coating film was dried at 180 ° C. A film was formed. Next, a primer layer was formed from novolak (phenolic resin) on the film. Then, a rubber layer was formed from a binary fluororubber on the primer layer to prepare a sample. The alumina used was amorphous and the average primary particle size was 13 nm. The average primary particle size was measured with an electron microscope.
  • the sample prepared above is immersed (half-immersed) to half the position so that it is perpendicular to the surface of the coolant for automobile radiator (Toyota genuine long life coolant) (50% LLC). It was left at 48 ° C. for 48 to 500 hours. And the sample was taken out from the coolant liquid, and the drawing test was done about the unimmersed part, the boundary between the unimmersed part and the immersed part, and the immersed part.
  • Example 1-1 Comparative Examples 2 and 3
  • NBR nitrile rubber
  • Examples 3-1 to 3-3 On both surfaces of the stainless steel plate, a film forming treatment liquid mixed in a roll coater with the composition shown in Table 3 (% by weight) was applied, and the film was dried at 180 ° C. to form a film (film amount 450 mg / m 2 ). Formed. Next, in the same manner as in Example 1-1, a primer layer and a rubber layer were formed on the film to prepare a sample. The alumina used was amorphous.
  • the durability against antifreeze was evaluated by the following method.
  • the sample prepared above is immersed (half-immersed) to half the position so that it is perpendicular to the coolant level for automobile radiators (Toyota genuine long-life coolant), and the liquid temperature is 170 ° C for 72 hours. Left for 168 hours. And the sample was taken out from the coolant liquid and the drawing test was done about the non-immersion part and the immersion part.
  • Examples 4-1 and 4-2 On both surfaces of the stainless steel plate, a film-forming treatment liquid mixed in a roll coater with the composition shown in Table 4 (% by weight) was applied, and the film was dried at 180 ° C. to form a film (film amount 450 mg / m 2 ). Formed. Next, in the same manner as in Example 1-1, a primer layer and a rubber layer were formed on the film to prepare a sample.
  • the primary particle size of the alumina used was 13 nm.
  • Examples 5-1 and 5-2 On both surfaces of the stainless steel plate, a film forming treatment liquid mixed with the composition shown in Table 5 (% by weight) with a roll coater was applied, and the film was dried at 180 ° C. to form a film (film amount 450 mg / m 2 ). Formed. Next, in the same manner as in Example 1-1, a primer layer and a rubber layer were formed on the film to prepare a sample.
  • the sample prepared above is immersed (half-immersed) to half the position so that it is perpendicular to the coolant level for automobile radiators (Toyota genuine long-life coolant), and the liquid temperature is 170 ° C for 72 hours. , 120 hours, 144 hours. And the sample was taken out from coolant liquid and the drawing test was done about the immersion part.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

車両のエンジンに装着されるガスケット用素材であって、鋼板の片面又は両面に、酸成分と金属との反応生成物又は酸成分と金属化合物との反応生成物及びジルコニア、アルミナ及びチタニアから選択される1以上からなる皮膜を介してゴム層が形成されているガスケット用素材。

Description

ガスケット用素材
 本発明は、車両のエンジンに装着されるガスケット用素材に関する。
 車両のエンジンに装着されるガスケット、特にヘッドガスケット用として、ステンレス鋼板にゴム層を積層したゴムコーティングステンレス鋼板が一般的である。また、ゴム層をより強固に保持するために、ステンレス鋼板の片面又は両面にクロム化合物、リン酸、シリカからなるクロメート皮膜を形成し、クロメート皮膜の上にゴム層を積層したガスケット材も広く使用されている(例えば、特許文献1参照)。
 しかしながら、クロメート処理を施したガスケット材は、6価クロムがクロメート処理液に含まれる等、環境面に大きな問題を抱えている。従って、クロメート処理を施したガスケット材に匹敵する耐熱性や密着性を有し、特に不凍液に対する密着耐久性を兼ね備え、環境面においても問題のないガスケット用素材が求められている。例えば、クロメート皮膜の代わりに、チタン化合物とフッ化物とを含む有機-無機複合皮膜のようなノンクロメート皮膜を成膜したガスケット用素材が広まりつつある(例えば、特許文献2参照)。
特開平3-227622号公報 特開2002-264253号公報
 本発明は、高温の不凍液性に対する耐性を備え、環境面においても問題のないガスケット用素材を提供することを目的とする。
 本発明によれば、以下のガスケット用素材が提供される。
1.車両のエンジンに装着されるガスケット用素材であって、鋼板の片面又は両面に、酸成分と金属との反応生成物又は酸成分と金属化合物との反応生成物、及びジルコニア、アルミナ及びチタニアから選択される1以上からなる皮膜を介してゴム層が形成されているガスケット用素材。
2.前記酸成分がリン酸、正リン酸、縮合リン酸、無水リン酸、酢酸、蟻酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、フルオロ錯体、有機酸から選ばれる少なくとも1種である1記載のガスケット用素材。
3.前記酸成分がリン酸、正リン酸、縮合リン酸、無水リン酸、酢酸、蟻酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、フルオロ錯体、有機酸から選ばれる2種以上を異種同士組み合わせてなる混合物である1記載のガスケット用素材。
4.前記金属又は金属化合物の金属がFe(鉄)、Zn(亜鉛)、Ni(ニッケル)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、Ca(カルシウム)、W(タングステン)、Ce(セリウム)、V(バナジウム)、Mo(モリブデン)、Li(リチウム)、Co(コバルト)から選ばれる少なくとも1種である1~3の何れか1項に記載のガスケット用素材。
 本発明によれば、高温の不凍液性に対する耐性を備え、環境面においても問題のないガスケット用素材が得られる。本発明のガスケット用素材は、人体に有害なクロメート処理を施さないため、環境保全やリサイクル性等の社会問題に対する対策案としても有効である。
 以下、本発明を説明する。本発明では、鋼板とゴム層との間に、酸成分、金属又は金属化合物、ジルコニア、アルミナ及びチタニアから選択される1以上の無機酸化物から得られる皮膜を介在させる。具体的には、酸成分と金属との反応生成物又は酸成分と金属化合物との反応生成物、及びジルコニア、アルミナ及びチタニアから選択される1以上からなる皮膜を介在させる。
 皮膜は、皮膜形成用の処理液を塗布、乾燥して得られる。皮膜形成用の処理液は、酸成分、金属又は金属化合物、及び無機酸化物を含んでもよく、酸成分と金属又は金属化合物との反応生成物、及び無機酸化物を含んでもよい。
 本発明に使用される酸成分としては、リン酸、正リン酸、縮合リン酸、無水リン酸、酢酸、蟻酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、フルオロ錯体を含む酸、有機酸等がある。これらの酸成分は、皮膜形成用の処理液の固形分中に5~70重量%の割合で配合されることが好ましい。さらに好ましくは10~40重量%である。
 これら酸成分は基本的に1種で十分であるが、1種のみならず、異種の成分を2種以上混合して使用することも可能である。これは、酸成分と金属成分との反応効率が上がり、酸成分と金属との反応生成物又は酸成分と金属化合物との反応生成物の生成が速くなるからである。
 特に、フルオロ錯体は安定して反応効率を上げるのに適している。フルオロ錯体の例として、フルオロチタン酸、フルオロジルコン酸、フルオロシリコン酸、フルオロアルミン酸、フルオロリン酸、フルオロコバルト酸、フルオロ硫酸、フルオロホウ酸等が挙げられる。また、フルオロ錯体を第2酸成分として選択する場合はフルオロチタン酸又はフルオロジルコン酸を加えるのが良い。これらの酸を加えると、酸成分と金属との反応生成物、又は酸成分と金属化合物との反応生成物の生成がより速くなる。
 無機酸化物は、耐熱性や、高温の不凍液性に対する耐性(以下、「耐高温不凍液性」ともいう)を付与する成分である。そのため、得られる皮膜中に均一に分散していることが好ましく、処理液中での分散性に優れるものが好ましい。また、プライマー層との密着性にも優れるものが好ましい。無機酸化物として、ジルコニア、アルミナ及びチタニアを使用でき、これらを1種又は2種以上を混合して使用できる。好ましくはアルミナ及び/又はジルコニアである。無機酸化物は、液相又は気相でもよい。
 本発明で使用される金属としては、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Ni(ニッケル)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、Ca(カルシウム)、W(タングステン)、Ce(セリウム)、V(バナジウム)、Mo(モリブデン)、Li(リチウム)、Co(コバルト)等がある。また、金属化合物としては、これら金属の酸化物、水酸化物又はフッ化物等がある。とりわけ、Fe、Zn、Al、Ti、Zr、これら金属の酸化物、これら金属の水酸化物、これら金属のフッ化物は酸成分との反応性が高く、反応生成物の生成が速くなるため好ましい。これら金属又は金属化合物は、単独でも、複数を混合して使用してもよく、その配合量は皮膜形成用の処理液中の固形分中に1~95重量%が好ましい。さらに好ましくは30~90重量%である。尚、金属化合物の場合は、金属元素量に換算した値とする。
 処理液における無機酸化物、酸成分と金属又は金属化合物の反応物の2成分の比率は、2成分を100質量%としたとき、酸成分と金属又は金属化合物の反応物が好ましくは90~15質量%、より好ましくは75~35質量%である。このような配合比率とすることで、反応効率が高く、また、得られる皮膜の耐熱性、耐高温不凍液性、プライマー層との密着性が優れるようになる。
 処理液における無機酸化物、酸成分と金属又は金属化合物の反応物の2成分の体積比率は、2成分を100質量%としたとき、酸成分と金属又は金属化合物の反応物が90~25体積%、好ましくは80~50体積%である。このような配合比率とすることで、得られる皮膜の耐高温不凍液性等が優れるようになる。
 処理液は、無機酸化物等の成分を適当な溶剤に分散、溶解させて得られる。溶剤は、安価で、取り扱い性に優れることから水が好適である。処理液における無機酸化物等の成分の合計含有量には制限がなく、塗布に適した濃度に調整される。溶剤量が多過ぎると加熱乾燥に長時間を要し、溶剤量が少なすぎると塗布性が悪くなるため、例えば溶剤に水を用いた場合は水分量を処理液全量の10~98質量%とするのが適当である。
 処理液の塗布方法には制限がなく、ロールコーター等の公知の塗布手段を用いることができる。
 塗布された処理液の乾燥は、150~250℃の温度にて行う。この加熱乾燥の間に、酸成分と金属又は金属化合物の反応生成物、及び無機酸化物の複合物からなる皮膜を形成する。皮膜量は制限されるものではないが、実用上50~1000mg/m2程度が適当である。
 皮膜は、本質的に、上記の反応生成物と上記の無機酸化物からなってもよい。皮膜の、例えば、95%重量以上、98重量%以上、又は99重量%以上が、上記の反応生成物と上記の無機酸化物であってもよい。また、本発明の組成物は、上記の反応生成物と上記の無機酸化物のみからなってもよい。この場合、不可避不純物を含んでもよい。
 尚、本発明では、鋼板の種類に制限がなく、ステンレス鋼板(フェライト系/マルテンサイト系/オーステナイト系ステンレス)、鉄鋼板、アルミニウム鋼板等を使用することができる。
 次いで、上記皮膜の上に、プライマー層を形成することができる。プライマー層は、例えば、ポリブタジエンとフェノール樹脂とを溶剤に溶解してなるプライマー溶液を前記皮膜の表面に塗布し、乾燥させることで得られる。
 ポリブタジエンには、ポリブタジエン、水素添加型ポリブタジエン、変性ポリブタジエン等があるが、前記皮膜との接着性が高くなることから変性ポリブタジエンが好ましく、具体的にはマレイン変性ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエン、ウレタン変性ポリブタジエン、アクリル変性ポリブタジエンを好適に使用できる。また、フェノール樹脂はノボラック、レゾールの何れも使用できる。ポリブタジエン及びフェノール樹脂は、それぞれ単独で使用してもよく、適宜組み合わせて使用してもよい。特に、上記皮膜との接着を重視する場合はレゾール型フェノール樹脂を用い、ゴム層との接着を重視する場合はノボラック型フェノール樹脂を用いる。
 また、プライマー溶液にはカップリング剤を配合してもよく、その配合量はポリブタジエンとフェノール樹脂との合計量(固形分)に対し0.5~20質量%の割合が好ましい。
 プライマー溶液の塗布方法には制限がなく、ロールコーター等の公知の塗布手段を用いることができる。
 塗布されたプライマー溶液の乾燥は、150~250℃の温度にて行う。この乾燥の間に、生成したプライマー層と、前記皮膜とが強固に密着する。プライマー層の膜厚は制限されるものではないが、実用上1~10μmが適当である。
 そして、プライマー層上にゴム層を形成して本発明のガスケット素材が完成する。ゴム層を形成するゴムは、公知のものでかまわないが、耐熱性や耐薬品性に優れるNBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリロブタジエンゴム、HNBR、EPDM等が好適である。また、ゴム層は、例えば、ゴム材料を適当な溶剤に溶解させたゴム液又はラテックスを、スキマコーターやロールコーター等で20~130μmの厚さに塗布し、塗膜を150~250℃で加硫接着させて形成できる。
 以下に本発明を、実施例及び比較例を挙げてさらに詳しく説明する。但し、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
実施例1-1~1-8、比較例1
 ステンレス鋼板の両面に、ロールコーターで表1に示す配合(重量%)にて混合した皮膜形成用処理液を、表1に示す皮膜量となるように、塗布し、塗膜を180℃で乾燥させ皮膜を形成した。次いで、皮膜の上にノボラック(フェノール樹脂)からプライマー層を形成した。そして、プライマー層の上に、2元系フッ素ゴムからゴム層を形成して試料とした。尚、使用したアルミナは非晶質であり、平均一次粒径は13nmであった。平均一次粒径は電子顕微鏡により測定した。
 得られた試料について、不凍液に対する耐久性を、以下の方法で評価した。
 自動車ラジエター用クーラント液(トヨタ純正ロングライフクーラント)(50%LLC)の液面に対して垂直となるように、上記で作製した試料をその半分の位置まで浸漬(半浸漬)し、液温170℃で、48時間から500時間放置した。そして、クーラント液から試料を取り出し、未浸漬部、未浸漬部と浸漬部の境界、及び浸漬部について描画試験を行った。
 JIS-K6894に規定される描画試験機を用い、試料表面に半径4.5mmの螺旋を25回描き、下記の基準にて評価した。結果を、表1に示す。
・評価基準
  5点:ゴム層が完全に残存している.
  4点:ゴム層が一部脱落している
  3点:ゴム層の約半分が脱落している
  2点:ゴム層がわずかに残存している
  1点:ゴム層が完全に脱落している
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例2-1~2-5、比較例2,3
 実施例1-1において、ゴム層にフッ素ゴムの代わりにニトリルゴム(NBR)を用い、乾燥後の皮膜における、リン酸アルミニウムとアルミナの体積比率を、表2に示すように変えた他は、実施例1-1と同様に試料を製造した。尚、体積比率は配合時に計算して求めた。
 得られた試料について、不凍液に対する耐久性を、以下の方法で評価した。
 自動車ラジエター用クーラント液(トヨタ純正ロングライフクーラント)の液面に対して垂直となるように、上記で作製した試料を全部浸漬し、液温180℃で、240時間放置した。そして、クーラント液から試料を取り出し、万能試験機によりせん断強度を測定した。結果を、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
実施例3-1~3-3
 ステンレス鋼板の両面に、ロールコーターで表3に示す配合(重量%)にて混合した皮膜形成用処理液を、塗布し、塗膜を180℃で乾燥させ皮膜(皮膜量450mg/m)を形成した。次いで、実施例1-1と同様に、皮膜の上にプライマー層とゴム層を形成して試料とした。尚、使用したアルミナは非晶質であった。
 得られた試料と比較例1の試料について、不凍液に対する耐久性を、以下の方法で評価した。
 自動車ラジエター用クーラント液(トヨタ純正ロングライフクーラント)の液面に対して垂直となるように、上記で作製した試料をその半分の位置まで浸漬(半浸漬)し、液温170℃で、72時間、168時間放置した。そして、クーラント液から試料を取り出し、未浸漬部と浸漬部について描画試験を行った。
 JIS-K6894に規定される描画試験機を用い、試料表面に半径4.5mmの螺旋を25回描き、実施例1-1と同じ基準にて評価した。結果を、表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
実施例4-1,4-2
 ステンレス鋼板の両面に、ロールコーターで表4に示す配合(重量%)にて混合した皮膜形成用処理液を、塗布し、塗膜を180℃で乾燥させ皮膜(皮膜量450mg/m)を形成した。次いで、実施例1-1と同様に、皮膜の上にプライマー層とゴム層を形成して試料とした。尚、使用したアルミナの一次粒径は13nmであった。
 得られた試料と比較例1の試料について、実施例3-1と同様に評価した。結果を、表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
実施例5-1,5-2
 ステンレス鋼板の両面に、ロールコーターで表5に示す配合(重量%)にて混合した皮膜形成用処理液を、塗布し、塗膜を180℃で乾燥させ皮膜(皮膜量450mg/m)を形成した。次いで、実施例1-1と同様に、皮膜の上にプライマー層とゴム層を形成して試料とした。
 得られた試料について、不凍液に対する耐久性を、以下の方法で評価した。
 自動車ラジエター用クーラント液(トヨタ純正ロングライフクーラント)の液面に対して垂直となるように、上記で作製した試料をその半分の位置まで浸漬(半浸漬)し、液温170℃で、72時間、120時間、144時間放置した。そして、クーラント液から試料を取り出し、浸漬部について描画試験を行った。
 JIS-K6894に規定される描画試験機を用い、試料表面に半径4.5mmの螺旋を25回描き、実施例1-1と同じ基準にて評価した。結果を、表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
 この明細書に記載の文献及び本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。

Claims (4)

  1.  車両のエンジンに装着されるガスケット用素材であって、鋼板の片面又は両面に、酸成分と金属との反応生成物又は酸成分と金属化合物との反応生成物、及びジルコニア、アルミナ及びチタニアから選択される1以上からなる皮膜を介してゴム層が形成されているガスケット用素材。
  2.  前記酸成分がリン酸、正リン酸、縮合リン酸、無水リン酸、酢酸、蟻酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、フルオロ錯体、有機酸から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載のガスケット用素材。
  3.  前記酸成分がリン酸、正リン酸、縮合リン酸、無水リン酸、酢酸、蟻酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、フルオロ錯体、有機酸から選ばれる2種以上を異種同士組み合わせてなる混合物である請求項1記載のガスケット用素材。
  4.  前記金属又は前記金属化合物の金属が、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Ni(ニッケル)、Al(アルミニウム)、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、Ca(カルシウム)、W(タングステン)、Ce(セリウム)、V(バナジウム)、Mo(モリブデン)、Li(リチウム)、Co(コバルト)から選ばれる少なくとも1種である請求項1~3のいずれか記載のガスケット用素材。
PCT/JP2015/005969 2014-12-01 2015-12-01 ガスケット用素材 WO2016088363A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016562302A JP6404362B2 (ja) 2014-12-01 2015-12-01 ガスケット用素材
MYPI2017701985A MY188315A (en) 2014-12-01 2015-12-01 Material for gasket
KR1020177014906A KR102004063B1 (ko) 2014-12-01 2015-12-01 개스킷용 소재
EP15865950.8A EP3228678A4 (en) 2014-12-01 2015-12-01 Material for gasket
US15/532,196 US11079019B2 (en) 2014-12-01 2015-12-01 Material for gasket
CN201580065428.7A CN107001912B (zh) 2014-12-01 2015-12-01 垫片用材料

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014243460 2014-12-01
JP2014-243460 2014-12-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016088363A1 true WO2016088363A1 (ja) 2016-06-09

Family

ID=56091325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/005969 WO2016088363A1 (ja) 2014-12-01 2015-12-01 ガスケット用素材

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11079019B2 (ja)
EP (1) EP3228678A4 (ja)
JP (1) JP6404362B2 (ja)
KR (1) KR102004063B1 (ja)
CN (1) CN107001912B (ja)
MY (1) MY188315A (ja)
WO (1) WO2016088363A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018091417A (ja) * 2016-12-05 2018-06-14 ニチアス株式会社 ガスケット用素材
WO2018131312A1 (ja) * 2017-01-16 2018-07-19 ニチアス株式会社 ブレーキシム用素材
JP2019095064A (ja) * 2018-12-27 2019-06-20 ニチアス株式会社 ブレーキシム用素材

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116382A (ja) * 1987-10-30 1989-05-09 Nisshin Steel Co Ltd メタルガスケット材料とその製法
JP2008088850A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Nichias Corp ガスケット用素材及びその製造方法
JP5545396B1 (ja) * 2013-06-25 2014-07-09 Nok株式会社 ゴム−金属積層ガスケット素材

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436809A (en) * 1977-07-12 1979-03-17 Sumitomo Light Metal Ind Method of making flow pattern printed aluminum product of excellent properties
JPH03227622A (ja) 1990-02-02 1991-10-08 Nippon Stainless Steel Co Ltd ゴムコーティングステンレス鋼板
JP3265973B2 (ja) * 1995-10-18 2002-03-18 住友金属工業株式会社 プレス成形性に優れた亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法
JP2002264253A (ja) 2001-03-12 2002-09-18 Nisshin Steel Co Ltd ガスケット用表面処理ステンレス鋼板およびガスケット
US6569263B2 (en) * 2001-05-29 2003-05-27 The Regents Of The University Of California Corrosion protection
JP3486404B2 (ja) * 2001-07-16 2004-01-13 日本リークレス工業株式会社 メタルガスケット素材板およびその製造方法
US7354047B2 (en) * 2002-09-13 2008-04-08 Nichias Corporation Gasket material
JP5022571B2 (ja) * 2005-03-25 2012-09-12 ニチアス株式会社 ガスケット及びワッシャーの製造方法
JP4816793B2 (ja) 2008-04-04 2011-11-16 Nok株式会社 フッ素ゴム−金属積層ガスケット素材

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01116382A (ja) * 1987-10-30 1989-05-09 Nisshin Steel Co Ltd メタルガスケット材料とその製法
JP2008088850A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Nichias Corp ガスケット用素材及びその製造方法
JP5545396B1 (ja) * 2013-06-25 2014-07-09 Nok株式会社 ゴム−金属積層ガスケット素材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3228678A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018091417A (ja) * 2016-12-05 2018-06-14 ニチアス株式会社 ガスケット用素材
WO2018131312A1 (ja) * 2017-01-16 2018-07-19 ニチアス株式会社 ブレーキシム用素材
JP2018115668A (ja) * 2017-01-16 2018-07-26 ニチアス株式会社 ブレーキシム用素材
JP2019095064A (ja) * 2018-12-27 2019-06-20 ニチアス株式会社 ブレーキシム用素材

Also Published As

Publication number Publication date
MY188315A (en) 2021-11-28
KR20170081210A (ko) 2017-07-11
JP6404362B2 (ja) 2018-10-10
JPWO2016088363A1 (ja) 2017-09-14
US11079019B2 (en) 2021-08-03
EP3228678A4 (en) 2018-07-18
CN107001912A (zh) 2017-08-01
CN107001912B (zh) 2020-09-08
KR102004063B1 (ko) 2019-07-25
EP3228678A1 (en) 2017-10-11
US20170335967A1 (en) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6653026B2 (ja) 鋼板表面処理用溶液組成物、それを用いて表面処理された亜鉛系めっき鋼板、及びその製造方法
JP6404362B2 (ja) ガスケット用素材
JP7224448B2 (ja) 低減された硬化温度を有するクロムを含まないシリケート系セラミック組成物
CN107531574A (zh) 不含铬酸盐的陶瓷涂层组合物
JP4878976B2 (ja) ガスケット用素材及びその製造方法
KR100625404B1 (ko) 개스킷용 재료
JP5022571B2 (ja) ガスケット及びワッシャーの製造方法
Ghasemi et al. Electrochemical investigation of the epoxy nanocomposites containing MnAl2O4 and CoAl2O4 nanopigments applied on the aluminum alloy 1050
JP4907485B2 (ja) 表面処理金属及びその製造方法と表面処理液
JP2004125174A (ja) ガスケット用素材
JP6910543B2 (ja) 表面処理剤、並びに表面処理皮膜を有するアルミニウム又はアルミニウム合金材料及びその製造方法
JP6664308B2 (ja) ガスケット用素材
JP2013240936A (ja) 耐久性に優れたポリウレタン被覆鋼材
Lopez-Garrity Corrosion inhibition mechanisms of aluminum alloy 2024-T3 by selected non-chromate inhibitors
JPS63186778A (ja) 金属表面処理組成物
JPWO2020121431A1 (ja) 被覆鋼板

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15865950

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016562302

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015865950

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177014906

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE