JP2012193777A - Organic fiber clay composite material and method of manufacturing the same, and gasket or packing made of the composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機繊維粘土複合材及びその製造方法、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキンに関するものであり、より詳しくは、３００℃以下の温度条件下においてジョイントシートガスケットに比べてガスや液体等の流体に対する遮蔽（シール）性を有する有機繊維粘土複合材及びその製造方法、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキンに関する。 The present invention relates to an organic fiber clay composite material, a method for producing the same, and a gasket or packing made of the composite material. More specifically, the present invention relates to a gas, liquid, etc. in comparison with a joint sheet gasket under a temperature condition of 300 ° C. or lower. The present invention relates to an organic fiber clay composite material having a shielding property against a fluid, a manufacturing method thereof, and a gasket or a packing made of the composite material.
従来、発電所や石油産業、石油化学、製紙、製鉄等の配管の接合部等に使用されるガスケット等のシール材、またポンプ、バルブの回転部のシール部にはパッキン等のシール材には、アスベスト製品が広く用いられてきた。しかし、アスベストは健康に甚大な被害を与えることから、アスベストの代替材料からなるシール材の開発が求められている。 Conventionally, sealing materials such as gaskets used for joints of piping for power plants, petroleum industry, petrochemicals, paper manufacturing, steel making, etc., and sealing materials such as packing for sealing parts of pump and valve rotating parts Asbestos products have been widely used. However, since asbestos causes enormous damage to health, the development of a sealing material that is an alternative material for asbestos is required.
非アスベスト製のシール材としては、例えばジョイントシートガスケットや膨張黒鉛製ガスケットが知られている。（例えば特許文献１参照）
このうち、ジョイントシートガスケットは、膨張黒鉛製ガスケットよりも安価であるため、３００℃以下の温度条件下において広く使用されている。
しかし、ジョイントシートガスケットはシール性や長期耐熱性が十分ではなく、高い気密性や液密性が要求される現場では使用することができない。
As a non-asbestos sealing material, for example, a joint sheet gasket and an expanded graphite gasket are known. (For example, see Patent Document 1)
Of these, joint sheet gaskets are less expensive than expanded graphite gaskets, and are therefore widely used under temperature conditions of 300 ° C. or lower.
However, the joint sheet gasket does not have sufficient sealability and long-term heat resistance, and cannot be used in the field where high airtightness and liquid tightness are required.
本発明は、上記した状況に鑑みてなされたものであって、３００℃以下の温度条件下においてジョイントシートガスケットと比較して高いシール性を有し、アスベストの代替品としてシール材等に好適に使用することが可能である有機繊維粘土複合材及びその製造方法、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキンを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and has a higher sealing property than a joint sheet gasket under a temperature condition of 300 ° C. or less, and is suitable as a sealing material or the like as an asbestos substitute. The present invention provides an organic fiber clay composite material that can be used, a method for producing the same, and a gasket or packing made of the composite material.
請求項１に係る発明は、有機繊維と粘土を主要成分とし、有機繊維層に粘土が混合及び／又は積層及び／又は侵入した構造を有することを特徴とする複合材に関する。
請求項２に係る発明は、前記有機繊維が、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維からなる群から選択される一種以上であり、前記粘土が、天然粘土、合成粘土、変性粘土のうちの一種以上からなることを特徴とする請求項１記載の複合材に関する。
請求項３に係る発明は、前記粘土が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディアイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ノントロナイトのうちの一種以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の複合材に関する。
The invention according to claim 1 relates to a composite material having a structure in which organic fibers and clay are main components and clay is mixed and / or laminated and / or invaded into an organic fiber layer.
In the invention according to claim 2, the organic fiber is at least one selected from the group consisting of acrylic fiber, aramid fiber, polyester fiber, vinylon, polyimide fiber, polyamideimide fiber, and polybenzimidazole fiber, and the clay is The composite material according to claim 1, comprising at least one of natural clay, synthetic clay, and modified clay.
The invention according to claim 3 is characterized in that the clay is one or more of mica, vermiculite, montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite, magadiite, isralite, kanemite, illite, sericite, nontronite. It is related with the composite material of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
請求項４に係る発明は、前記有機繊維がシート及び／又はフィルム、もしくはこれから得られる成形体をなしており、この成型体が粘土により被覆されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の複合材に関する。
請求項５に係る発明は、前記変性粘土が、有機カチオンとしてリチウムイオンを含むものであることを特徴とする請求項２記載の複合材に関する。
請求項６に係る発明は、前記変性粘土が、粘土にシリル化剤を反応させたものであることを特徴とする請求項２記載の複合材に関する。
請求項７に係る発明は、前記変性粘土に有機カチオン組成が３０重量％未満であることを特徴とする請求項５記載の複合材に関する。
請求項８に係る発明は、前記粘土とシリル化剤に対するシリル化剤の組成が３０重量％未満であることを特徴とする請求項６記載の複合材に関する。
The invention according to claim 4 is characterized in that the organic fiber forms a sheet and / or film, or a molded body obtained therefrom, and the molded body is coated with clay. Relating to composite materials.
The invention according to claim 5 relates to the composite material according to claim 2, wherein the modified clay contains lithium ions as organic cations.
The invention according to claim 6 relates to the composite material according to claim 2, wherein the modified clay is obtained by reacting clay with a silylating agent.
The invention according to claim 7 relates to the composite material according to claim 5, wherein the modified clay has an organic cation composition of less than 30% by weight.
The invention according to claim 8 relates to the composite material according to claim 6, wherein the composition of the silylating agent relative to the clay and the silylating agent is less than 30% by weight.
請求項９に係る発明は、前記有機繊維層及び／又は前記粘土からなる粘土層が二層以上積層してなることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の複合材に関する。
請求項１０に係る発明は、前記有機繊維からなるシート及び／又はフィルムと、前記粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムとが夫々一層以上積層されてなるシート又はフィルム、もしくはこれらから得られる成形体からなることを特徴とする請求項１記載の複合材に関する。
The invention according to claim 9 relates to the composite material according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic fiber layer and / or the clay layer made of the clay is laminated in two or more layers.
The invention according to claim 10 is obtained from a sheet or film formed by laminating one or more sheets and / or a film composed of the organic fiber and a sheet and / or a film mainly composed of the clay, respectively. The composite material according to claim 1, comprising a molded body.
請求項１１に係る発明は、請求項１乃至１０いずれかに記載の複合材からなることを特徴とするガスケット又はパッキンに関する。
請求項１２に係る発明は、耐水コーティングされていることを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
請求項１３に係る発明は、金属薄板を含むことを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
請求項１４に係る発明は、シートガスケットであることを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
請求項１５に係る発明は、グロメット加工されていることを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
The invention according to claim 11 relates to a gasket or packing comprising the composite material according to any one of claims 1 to 10.
The invention according to claim 12 relates to the gasket or packing according to claim 11, which is water-resistant coated.
The invention according to claim 13 relates to the gasket or packing according to claim 11, comprising a thin metal plate.
The invention according to claim 14 relates to the gasket or packing according to claim 11, which is a sheet gasket.
The invention according to claim 15 relates to the gasket or packing according to claim 11, which is grommet processed.
請求項１６に係る発明は、渦巻きガスケット又はカンプロファイルガスケットであることを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
請求項１７に係る発明は、編組パッキンであることを特徴とする請求項１１記載のガスケット又はパッキンに関する。
The invention according to claim 16 relates to the gasket or packing according to claim 11, which is a spiral gasket or a can profile gasket.
The invention according to claim 17 relates to the gasket or packing according to claim 11, which is a braided packing.
請求項１８に係る発明は、粘土粒子を分散させた粘土分散液を、有機繊維のシート又はフィルムもしくはこれらから得られる成形体に対して塗布及び／又は浸漬させることにより、前記有機繊維に粘土を積層及び／又は侵入させることを特徴とする複合材の製造方法に関する。
請求項１９に係る発明は、前記粘土分散液が、天然粘土、合成粘土、変性粘土のうちの一種以上を含むことを特徴とする請求項１８記載の複合材の製造方法に関する。
請求項２０に係る発明は、前記粘土分散液が、水又は有機溶剤を含むことを特徴とする請求項１８記載の複合材の製造方法に関する。
According to an eighteenth aspect of the present invention, the clay is dispersed in the organic fiber by applying and / or immersing the clay dispersion liquid in which the clay particles are dispersed to a sheet or film of the organic fiber or a molded body obtained therefrom. The present invention relates to a method for manufacturing a composite material characterized by being laminated and / or intruded.
The invention according to claim 19 relates to the method for producing a composite material according to claim 18, wherein the clay dispersion contains one or more of natural clay, synthetic clay, and modified clay.
The invention according to claim 20 relates to the method for producing a composite material according to claim 18, wherein the clay dispersion contains water or an organic solvent.
請求項２１に係る発明は、有機繊維のシート及び／又はフィルムと粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムを貼り合わせて積層することを特徴とする複合材の製造方法に関する。
請求項２２に係る発明は、貼り合わせを冷間及び／又は熱間プレスで行うことを特徴とする請求項２１記載の複合材の製造方法に関する。
請求項２３に係る発明は、貼り合わせを圧延ローラで行うことを特徴とする請求項２１記載の複合材の製造方法に関する。
請求項２４に係る発明は、有機繊維と粘土を水に混合分散し、この分散液を製紙の要領で抄いてシート状又はフィルム状に成形することを特徴とする複合材の製造方法に関する。
The invention according to claim 21 relates to a method for producing a composite material, characterized in that an organic fiber sheet and / or film and a sheet and / or film containing clay as main components are laminated and laminated.
The invention according to claim 22 relates to the method for producing a composite material according to claim 21, wherein the bonding is performed by cold and / or hot pressing.
The invention according to claim 23 relates to the method of manufacturing a composite material according to claim 21, wherein the bonding is performed by a rolling roller.
The invention according to claim 24 relates to a method for producing a composite material, characterized in that organic fibers and clay are mixed and dispersed in water, and this dispersion is made in the form of paper and formed into a sheet or film.
本発明に係る複合材は、有機繊維と粘土とからなるため、有機繊維のもつ可撓性、絶縁性、耐アルカリ性、耐水性、機械的強度等の種々の優れた特性を活かしつつ、粘土のもつ優れたシール性、耐熱性、絶縁性、可撓性、耐薬品性といった特性を向上させあるいは付与することができる。
そのため、発電所や石油精製、石油化学、製紙、製鉄、その他産業の配管の接合部等に用いられるガスケット、バルブ、ポンプの等の回転部のシールパッキン等のシール部に、３００℃以下の温度条件下でシール材として好適に使用できる複合材を得ることができる。
また、本発明に係るガスケット又はパッキンは、上記特性を有する複合材から構成されているため、特に３００℃以下の温度条件下においてアスベスト製のガスケット又はパッキンの代替品として好適に使用することが可能である。また、白系のため汚れ、粉落ち等を嫌う分野も含め、あらゆる産業分野に好適に用いることができる。また国産で大量にある資源を利用することができ、かつ有害物質を含まない環境に優しい材料で構成することができる。
Since the composite material according to the present invention is composed of organic fibers and clay, while taking advantage of various excellent properties such as flexibility, insulation, alkali resistance, water resistance, mechanical strength, etc. of the organic fibers, The excellent sealing properties, heat resistance, insulation properties, flexibility, chemical resistance, and the like can be improved or imparted.
Therefore, temperatures of 300 ° C or lower are applied to seals such as gaskets, valves, pumps, and other rotating parts such as gaskets used in power plants, oil refineries, petrochemicals, papermaking, iron making, and other industrial piping. A composite material that can be suitably used as a sealing material under conditions can be obtained.
In addition, since the gasket or packing according to the present invention is composed of the composite material having the above characteristics, it can be suitably used as an alternative to an asbestos gasket or packing, particularly under a temperature condition of 300 ° C. or less. It is. Moreover, since it is white, it can be suitably used in all industrial fields, including fields that dislike dirt and powder removal. In addition, a large amount of domestically produced resources can be used, and it can be composed of environmentally friendly materials that do not contain harmful substances.
以下、本発明に係る有機繊維粘土複合材及びその製造方法、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキンの好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る有機繊維粘土複合材（以下、複合材という）は、有機繊維と粘土を主要成分とし、有機繊維に粘土が混合及び／又は積層及び／又は侵入した構造を有するものである。
Hereinafter, preferred embodiments of an organic fiber clay composite material and a method for producing the same according to the present invention and a gasket or packing made of the composite material will be described with reference to the drawings.
The organic fiber clay composite material (hereinafter referred to as composite material) according to the present invention has a structure in which organic fibers and clay are main components and clay is mixed and / or laminated and / or invaded into organic fibers.
有機繊維としては、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維からなる群から選択される一種以上の有機繊維を好適に用いることができる。 As the organic fiber, one or more organic fibers selected from the group consisting of acrylic fiber, aramid fiber, polyester fiber, vinylon, polyimide fiber, polyamideimide fiber, and polybenzimidazole fiber can be suitably used.
粘土としては、天然粘土、合成粘土、変性粘土のうちの一種以上を用いることができる。
より具体的には、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディサイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ノントロナイトのうちの一種以上が好適に用いられる。
As the clay, one or more of natural clay, synthetic clay and modified clay can be used.
More specifically, at least one of mica, vermiculite, montmorillonite, beidellite, hectorite, stevensite, magadisite, isralite, kanemite, illite, sericite, and nontronite is preferably used.
本発明で用いる変性粘土に用いられる粘土としては、天然あるいは合成物、好適には、例えば、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、スチーブンサイト、マガディサイト、アイラライト、カネマイト、イライト、セリサイト、ノントロナイトのうちの一種以上、さらに好適には、それらの天然あるいは合成物のいずれか或いはそれらの混合物が例示される。 The clay used in the modified clay used in the present invention is a natural or synthetic product, preferably, for example, mica, vermiculite, montmorillonite, beidellite, hectorite, stevensite, magadisite, ilarite, kanemite, illite, seric. One or more of sites and nontronites, more preferably, natural or synthetic materials thereof, or mixtures thereof are exemplified.
本発明で用いられる変性粘土に用いられるカチオンとしては、リチウムイオンを含むもの（例えば、ＬｉＮＯ３）が例示される。リチウムイオンを含むものは耐水性が向上するという理由で好ましい。
リチウムイオンを含むものとする場合、変性粘土中のリチウムイオンの含有量を３０重量％未満とする構成を好適に採用することができる。その理由は、リチウムイオンの含有量が３０重量％以上であると、耐熱性の低下やガスバリア性の低下が生じるという理由で好ましくないからである。
Examples of the cation used in the modified clay used in the present invention include those containing lithium ions (for example, LiNO 3 ). Those containing lithium ions are preferred because of improved water resistance.
When including lithium ions, a configuration in which the content of lithium ions in the modified clay is less than 30% by weight can be suitably employed. The reason is that if the lithium ion content is 30% by weight or more, it is not preferable because heat resistance and gas barrier properties are lowered.
本発明で用いる変性粘土に含まれる有機物としては、第四級アンモニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジウムカチオンが挙げられる。第四級アンモニウムカチオンとしては、特に限定されるものではないが、ジメチルオクタデシルタイプ、ジメチルステアリルベンジルタイプ、トリメチルステアリルタイプが例示される。また、類似の有機物として、第四級ホスホニウムカチオンが例示される。これらの有機物は、原料粘土のイオン交換によって粘土に導入される。
このイオン交換は、たとえば原料粘土を、大過剰の有機物を溶解した水に分散し、一定時間攪拌し、遠心分離或いは濾過により固液分離し、水により洗浄を繰り返すことにより行われる。これらのイオン交換プロセスは１回のみでもよいし、複数回繰り返してもよい。複数回繰り返すことにより、粘土に含まれるナトリウム、カルシウム等の交換性イオンが有機物によって交換される比率が高くなる。用いる有機物及び交換比率によって変性粘土の極性にバリエーションを持たせることができ、異なる極性の変性粘土はそれぞれ好適な添加物及び好適な溶剤が異なる。このとき、第四級アンモニウムカチオンの導入に用いられる試薬として、第四級アンモニウムカチオン塩化物が一般的に用いられる。第四級アンモニウムカチオンの導入と共に混入する塩素は水洗浄にて薄められるが、水洗浄を繰り返してもその濃度を150ppm以下にすることは困難である。しかし、エレクトロニクス、原子力発電用途等では塩素の混入を著しく嫌うものがあり、そのため塩素濃度を150ppm以下に抑えなければならないことがある。そのような場合は、第四級アンモニウム塩化物を用いず、塩素を含まない他の試薬、例えば第四級アンモニウム臭化物、第四級アンモニウムカチオン水酸化物を用いなければならない。
Examples of organic substances contained in the modified clay used in the present invention include quaternary ammonium cations, quaternary phosphonium cations, imidazolium cations, and pyridium cations. Although it does not specifically limit as a quaternary ammonium cation, A dimethyl octadecyl type, a dimethyl stearyl benzyl type, and a trimethyl stearyl type are illustrated. Moreover, a quaternary phosphonium cation is illustrated as a similar organic substance. These organic substances are introduced into the clay by ion exchange of the raw clay.
This ion exchange is performed, for example, by dispersing raw clay in water in which a large excess of organic matter is dissolved, stirring for a certain time, solid-liquid separation by centrifugation or filtration, and repeated washing with water. These ion exchange processes may be performed only once or may be repeated a plurality of times. By repeating a plurality of times, the ratio of exchangeable ions such as sodium and calcium contained in the clay by the organic matter increases. The polarity of the modified clay can vary depending on the organic substance used and the exchange ratio, and different polar modified clays have different suitable additives and suitable solvents. At this time, a quaternary ammonium cation chloride is generally used as a reagent used for introducing a quaternary ammonium cation. Chlorine mixed with the introduction of quaternary ammonium cations can be diluted with water washing, but it is difficult to reduce the concentration to 150 ppm or less even after repeated water washing. However, some electronics, nuclear power generation applications, etc. are extremely reluctant to mix chlorine, so the chlorine concentration may have to be kept below 150 ppm. In such a case, quaternary ammonium chloride must not be used, and other chlorine-free reagents such as quaternary ammonium bromide, quaternary ammonium cation hydroxide must be used.
本発明で用いられる変性粘土に含まれるシリル化剤としては、特に制限されるものではないが、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシランを例示することができる。粘土へのシリル化剤の導入方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、原料粘土と、原料粘土に対して2重量％のシリル化剤を混合し、それらをボールミルにより一時間ミルすることによって製造される（鬼形昌信、近藤三二、Clay Science、第９巻、第５号、２９９−３１０（１９９５）参照） The silylating agent contained in the modified clay used in the present invention is not particularly limited, but methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, Examples include octyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, and octadecyltrimethoxysilane. The method for introducing the silylating agent into the clay is not particularly limited. For example, the raw clay and 2% by weight of the silylating agent are mixed with the raw clay, and they are milled for one hour by a ball mill. (See Masanobu Onigata, Sanji Kondo, Clay Science, Vol. 9, No. 5, 299-310 (1995)).
本発明で用いられる変性粘土は、その処理方法によって種々の極性のものを作製することが可能であり、その極性により粘土分散液を作製するのに適した溶剤が異なる。粘土分散液を作製する際の溶剤としては、アルコール、エーテル、酢酸エチル、トルエン等を例示することができる。 The modified clay used in the present invention can be prepared in various polarities depending on the treatment method, and the solvent suitable for preparing the clay dispersion varies depending on the polarity. Examples of the solvent for preparing the clay dispersion include alcohol, ether, ethyl acetate, toluene and the like.
図１乃至図５は、夫々本発明に係る複合材の第一乃至第五実施形態を示す模式断面図である。
第一乃至第五実施形態の複合材（１）は、有機繊維層（２）に粘土層（３）が積層及び／又は侵入した構成を有するものである。
有機繊維層（２）は、有機繊維から形成されたフィルムやシート等から構成することができ、例えば有機繊維ペーパーが使用される。
1 to 5 are schematic cross-sectional views showing first to fifth embodiments of the composite material according to the present invention, respectively.
The composite material (1) of the first to fifth embodiments has a structure in which the clay layer (3) is laminated and / or invaded into the organic fiber layer (2).
An organic fiber layer (2) can be comprised from the film, sheet | seat, etc. which were formed from organic fiber, for example, organic fiber paper is used.
図１に示す第一実施形態の複合材（１）は、二層構造の複合材であって、有機繊維層（２）の片面に粘土層（３）が積層された構成を有するものである。
図２及び図３に夫々示す第二及び第三実施形態の複合材（１）は、三層構造の複合材である。第二実施形態の複合材（１）は有機繊維層（２）の両面に粘土層（３）が積層された構成を有するものである。
The composite material (1) of the first embodiment shown in FIG. 1 is a composite material having a two-layer structure, and has a structure in which a clay layer (3) is laminated on one side of an organic fiber layer (2). .
The composite material (1) of 2nd and 3rd embodiment shown in FIG.2 and FIG.3 is a composite material of a three-layer structure, respectively. The composite material (1) of 2nd embodiment has the structure by which the clay layer (3) was laminated | stacked on both surfaces of the organic fiber layer (2).
図４に示す第四実施形態の複合材（１）は、四層以上（図示例では四層を示す）の積層構造をもつ複合材であって、有機繊維層（２）と粘土層（３）とが交互に積層された構成を有するものである。
この第四実施形態において、有機繊維層（２）と粘土層（３）の層数は特に限定されず、夫々二層以上の任意の層数に設定することができる。
The composite material (1) of the fourth embodiment shown in FIG. 4 is a composite material having a laminated structure of four layers or more (showing four layers in the illustrated example), and includes an organic fiber layer (2) and a clay layer (3 ) Are alternately stacked.
In the fourth embodiment, the number of layers of the organic fiber layer (2) and the clay layer (3) is not particularly limited, and can be set to any number of two or more layers.
図５に示す第五実施形態の複合材（１）は、有機繊維層（２）の全面が粘土層（３）により被覆された構成を有している。
この第五実施形態においても、有機繊維層（２）と粘土層（３）の層数は特に限定されず、二層以上からなる有機繊維層（２）を一層の粘土層（３）により被覆する構成、一層の有機繊維層（２）を二層以上からなる粘土層（３）により被覆する構成、二層以上からなる有機繊維層（２）を二層以上からなる粘土層（３）により被覆する構成、のいずれも採用することができる。
The composite material (1) of the fifth embodiment shown in FIG. 5 has a configuration in which the entire surface of the organic fiber layer (2) is covered with the clay layer (3).
Also in this fifth embodiment, the number of layers of the organic fiber layer (2) and the clay layer (3) is not particularly limited, and the organic fiber layer (2) composed of two or more layers is covered with one clay layer (3). A structure in which one organic fiber layer (2) is covered with a clay layer (3) composed of two or more layers, an organic fiber layer (2) composed of two or more layers by a clay layer (3) composed of two or more layers Any of the covering configurations can be employed.
図６は、本発明に係る複合材の第六実施形態を示す模式断面図である。
第六実施形態の複合材（１）は、有機繊維層（２）の内部に粘土粒子（４）が侵入（混合）した構成を有するものである。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a sixth embodiment of the composite material according to the present invention.
The composite material (1) of the sixth embodiment has a configuration in which clay particles (4) enter (mix) into the organic fiber layer (2).
図７は、本発明に係る複合材の第七実施形態を示す模式断面図である。
第七実施形態の複合材（１）は、上記第一乃至第五実施形態のような有機繊維層（２）と粘土層（３）の積層体において、有機繊維層（２）の内部に粘土粒子（４）が侵入（混合）した構成を有するものである。
尚、図７では、有機繊維層（２）と粘土層（３）との積層体として第一実施形態のものを用いた例を示したが、第二乃至第五実施形態のものを用いることも可能である。例えば、図８は、無機繊維層（２）と粘土層（３）との積層体として第二実施形態（図２参照）のものを用いた場合を示している。図８に示す複合材（第八実施形態の複合材）は、無機繊維層（２）の両面に粘土層（３）が積層された構成を有する複合材において、無機繊維層（２）の内部に粘土粒子（４）が侵入（混合）した構成を有する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a seventh embodiment of the composite material according to the present invention.
The composite material (1) of the seventh embodiment is a laminate of the organic fiber layer (2) and the clay layer (3) as in the first to fifth embodiments. It has a configuration in which the particles (4) have entered (mixed).
In addition, in FIG. 7, although the example using the thing of 1st embodiment was shown as a laminated body of an organic fiber layer (2) and a clay layer (3), it should use the thing of 2nd thru | or 5th embodiment. Is also possible. For example, FIG. 8 has shown the case where the thing of 2nd embodiment (refer FIG. 2) is used as a laminated body of an inorganic fiber layer (2) and a clay layer (3). The composite material shown in FIG. 8 (composite material of the eighth embodiment) is a composite material having a structure in which a clay layer (3) is laminated on both sides of an inorganic fiber layer (2), and the inside of the inorganic fiber layer (2). The clay particles (4) enter (mixed).
上記した第一乃至第五実施形態の複合材（１）において、有機繊維層（２）は、図９（ａ）に示すような有機繊維のみからなるシート及び／又はフィルム、あるいはこのシート及び／又はフィルムを成形して得られる成形体（例えば図１０参照）である。
上記した第六乃至第八実施形態の複合材（１）において、有機繊維層（２）は、図９（ｂ）に示すような、粘土粒子（４）が内部に侵入（混合）した有機繊維のシート及び／又はフィルム、あるいはこのシート及び／又はフィルムを成形して得られる成形体（例えば図１０参照）である。
In the composite material (1) of the first to fifth embodiments described above, the organic fiber layer (2) is a sheet and / or film made of only organic fibers as shown in FIG. Or it is the molded object (for example, refer FIG. 10) obtained by shape | molding a film.
In the composite material (1) of the sixth to eighth embodiments described above, the organic fiber layer (2) is an organic fiber in which clay particles (4) have entered (mixed) as shown in FIG. 9B. Sheet and / or film, or a molded body obtained by molding the sheet and / or film (see, for example, FIG. 10).
有機繊維層（２）を構成するシート又はフィルムは、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維等の有機繊維を水に分散し、製紙の要領で抄いて成形して可撓性を有するシート状又はフィルム状とする方法等の公知の製法により得ることができる。
図６に示す有機繊維層（２）を構成するシート及び／又はフィルムの内部に粘土粒子（４）が侵入（混合）した複合材（１）は、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ビニロン、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維等の有機繊維と粘土を水に混合分散し、製紙の要領で抄いて成形して可撓性を有するシート状又はフィルム状とする方法等の公知の製法により得ることができる。
The sheet or film constituting the organic fiber layer (2) is prepared by dispersing organic fibers such as acrylic fiber, aramid fiber, polyester fiber, vinylon, polyimide fiber, polyamideimide fiber, and polybenzimidazole fiber in water, It can be obtained by a known production method such as a method of forming and forming a flexible sheet or film.
The composite material (1) in which the clay particles (4) have entered (mixed) into the sheet and / or film constituting the organic fiber layer (2) shown in FIG. 6 includes acrylic fiber, aramid fiber, polyester fiber, vinylon, Known methods such as a method of forming a flexible sheet or film by mixing and dispersing organic fibers such as polyimide fiber, polyamideimide fiber, polybenzimidazole fiber, and clay in water, making paper in the same way as papermaking, and forming it. It can be obtained by a manufacturing method.
有機繊維層（２）を構成するシート又はフィルムの厚みは、特に限定されるものではないが、０．１０〜１.０ｍｍ程度のものが好適に用いられる。
これは、厚みが０．１０ｍｍ未満であると充分な強度が得られないおそれがあり、シート又はフィルムが破断するおそれがあり、厚みが１．０ｍｍを超えると連続的に長尺のものを製造することが困難となり、いずれの場合も好ましくないためである。
Although the thickness of the sheet | seat or film which comprises an organic fiber layer (2) is not specifically limited, The thing of about 0.10-1.0 mm is used suitably.
If the thickness is less than 0.10 mm, sufficient strength may not be obtained, and the sheet or film may be broken. If the thickness exceeds 1.0 mm, a continuous product is produced. This is because it is difficult to do this and is not preferable in either case.
有機繊維層（２）を構成するシート又はフィルムの密度についても、特に限定されるものではない。 The density of the sheet or film constituting the organic fiber layer (2) is not particularly limited.
有機繊維層（２）を構成する成形体（例えば図１０参照）は、上記したようなシート及び／又はフィルムを金型に収容して加圧成型する等の任意の方法により得ることができる。 The molded body (for example, see FIG. 10) constituting the organic fiber layer (2) can be obtained by any method such as accommodating the above-described sheet and / or film in a mold and performing pressure molding.
上記した第一乃至第五実施形態と第七及び第八実施形態の複合材（１）において、粘土層（３）は、粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムから形成することができる。また、後述するように粘土分散液の塗布及び／又は浸漬により形成することもできる。粘土分散液の塗布方法としてはロールコーター、コンマコーター等のコーター方法又はスクリーン印刷法等があり、浸漬方法としては含浸浸漬等がある。
粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムとしては、粘土からなるシート及び／又はフィルム、もしくは粘土と添加物からなるシート及び／又はフィルムが用いられる。
In the composite material (1) of the first to fifth embodiments and the seventh and eighth embodiments described above, the clay layer (3) can be formed from a sheet and / or film containing clay as a main component. Moreover, it can also form by application | coating and / or immersion of a clay dispersion liquid so that it may mention later. Examples of the method for applying the clay dispersion include a coater method such as a roll coater and a comma coater, a screen printing method, and the like.
As the sheet and / or film mainly composed of clay, a sheet and / or film made of clay, or a sheet and / or film made of clay and additives are used.
添加物としては、セルロイド、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ユリア樹脂、酢酸セルロース、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリウレタン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、不飽和ポリエステル、ケイ素樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタラート、ポリエーテルスルホン、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミドのうちの１種以上を用いることができる。 Additives include celluloid, phenolic resin, alkyd resin, urea resin, cellulose acetate, vinyl acetate resin, acrylic resin, styrene resin, vinyl chloride resin, melamine resin, polyethylene, polyurethane resin, vinylidene chloride resin, polyamide resin, unsaturated Polyester, silicon resin, acrylonitrile-styrene resin, fluororesin, epoxy resin, diallyl phthalate resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polyethylene terephthalate, polypropylene, polycarbonate, polyacetal, polyimide, polysulfone, polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyether One or more of sulfone, liquid crystal polymer, polyphenylene sulfide, and polyetherimide can be used.
以下、粘土を主要成分とするシート又はフィルムの製法の一例を説明する。
先ず、天然もしくは合成スメクタイト、又はこれらの混合物からなる粘土を、水又は水を主要成分とする液体に加え、希薄で均一な粘土分散液を調製する。
粘土中に含まれる固形分の割合は３〜１５重量％であることが好ましい。また、粘土分散液の濃度は、好ましくは０.５〜１０重量％、より好ましくは１〜３重量％とされる。更に、必要に応じて上記した添加物の１種以上を粘土分散液に添加して、液中に均一分散又は溶解させる。
次いで、粘土分散液を水平に静置して、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、分散媒である液体と粘土粒子を固液分離手段によって分離することにより、粘土薄膜を成形する。
最後に、粘土薄膜を１１０〜３００℃の温度条件下で乾燥することにより、本発明において用いられる粘土を主要成分とするシート又はフィルムが得られる。
Hereinafter, an example of a method for producing a sheet or film containing clay as a main component will be described.
First, a clay composed of natural or synthetic smectite or a mixture thereof is added to water or a liquid containing water as a main component to prepare a dilute and uniform clay dispersion.
The ratio of the solid content contained in the clay is preferably 3 to 15% by weight. The concentration of the clay dispersion is preferably 0.5 to 10% by weight, more preferably 1 to 3% by weight. Further, if necessary, one or more of the above-mentioned additives are added to the clay dispersion, and uniformly dispersed or dissolved in the liquid.
Next, the clay dispersion is allowed to stand horizontally to slowly deposit the clay particles, and the clay thin film is formed by separating the liquid as the dispersion medium and the clay particles by solid-liquid separation means.
Finally, the clay thin film is dried under a temperature condition of 110 to 300 ° C. to obtain a sheet or film mainly composed of the clay used in the present invention.
上記製法における固液分離手段としては、遠心分離、濾過、真空乾燥、凍結真空乾燥、加熱蒸発のいずれか、もしくはこれらの手段の組み合わせが採用される。
これらの方法のうち、例えば、加熱蒸発法を用いる場合、真空引きにより予め脱気した粘土分散液を平坦なトレイに注ぎ、水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で３０〜７０℃、好ましくは４０〜５０℃の温度条件下で、３時間から半日程度、好ましくは３〜５時間乾燥させることにより、粘土を主要成分とするシート又はフィルムを得る。
As the solid-liquid separation means in the above production method, any one of centrifugation, filtration, vacuum drying, freeze vacuum drying, heat evaporation, or a combination of these means is employed.
Among these methods, for example, when using the heating evaporation method, the clay dispersion liquid previously degassed by evacuation is poured into a flat tray, and in a state of maintaining the level, 30 to 70 ° C in a forced air oven, Preferably, a sheet or film containing clay as a main component is obtained by drying under a temperature condition of 40 to 50 ° C. for about 3 hours to half a day, preferably 3 to 5 hours.
このようにして製造された粘土を主要成分とするシート又はフィルムは、自立膜として利用可能な強度を有し、粘土粒子の積層が高度に配向されたものとなる。
粘土粒子の積層が高度に配向されるとは、粘土粒子の単位構造層（厚さ１ｎｍ）を、層面の向きを同一にして重ね、層面に垂直な方向に高い周期性をもたせることを意味している。
このような粘土粒子の配向を得るためには、希薄で均一な粘土分散液を水平に静置し、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、例えば、分散媒である液体をゆっくりと蒸発させて膜状に形成する必要がある。
The sheet or film mainly composed of the clay thus produced has a strength that can be used as a self-supporting film, and the laminate of clay particles is highly oriented.
The highly oriented lamination of clay particles means that unit structure layers (thickness: 1 nm) of clay particles are stacked with the same layer surface direction, and have a high periodicity in a direction perpendicular to the layer surface. ing.
In order to obtain such clay particle orientation, a thin and uniform clay dispersion is allowed to stand horizontally, and the clay particles are slowly deposited, and for example, the liquid as a dispersion medium is slowly evaporated to form a film. It is necessary to form in a shape.
このように得られた粘土を主要成分とするシート又はフィルムは、膜厚が３〜１００μｍ、好適には３〜３０μｍであり、ガスバリア性能は、厚さ３０μｍで酸素透過度０．１ｃｃ／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍ未満、水素透過度０．１ｃｃ／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍ未満である。ヘリウム、水素、酸素、窒素、空気の室温におけるガス透過係数は３．２×１０−１１ｃｍ２ｓ−１ｃｍＨｇ−１であって、１０００℃で２４時間加熱処理後もガスバリア性の低下はみられない。
また、遮水性は、遮水係数が２×１０−１１ｃｍ／ｓ以下であり、光透過性は、可視光（５００ｎｍ）の透過性が７５％以上であり、面積は１００×４０ｃｍ以上に大面積化することが可能であり、高耐熱性を有している。
The sheet or film mainly composed of clay thus obtained has a film thickness of 3 to 100 μm, preferably 3 to 30 μm, and has a gas barrier performance of 30 μm in thickness and an oxygen permeability of 0.1 cc / m 2. • Less than 24 hr · atm, hydrogen permeability less than 0.1 cc / m 2 · 24 hr · atm. The gas permeability coefficient of helium, hydrogen, oxygen, nitrogen and air at room temperature is 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and the gas barrier property is not lowered even after heat treatment at 1000 ° C. for 24 hours. I can't.
Further, the water shielding property has a water shielding coefficient of 2 × 10 −11 cm / s or less, and the light transmission property is a transmittance of visible light (500 nm) of 75% or more, and the area is as large as 100 × 40 cm or more. It is possible to increase the area and has high heat resistance.
本発明で用いられる粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムは、粘土粒子の積層が高度に配向し、ピンホールが存在しない。また、可撓性に優れ、２５０℃以上６００℃までの高温においても構造変化しないものである。更には、自立膜として用いることが可能であり、２５０℃を超える高温条件下で使用が可能であり、かつピンホールの存在しない緻密な材料であり、かつ気体・液体のバリアー性に優れたものである。 In the sheet and / or film containing clay as a main component used in the present invention, lamination of clay particles is highly oriented and pinholes are not present. Moreover, it is excellent in flexibility and does not change its structure even at a high temperature of 250 ° C. to 600 ° C. Furthermore, it can be used as a free-standing film, can be used under high-temperature conditions exceeding 250 ° C, is a dense material that does not have pinholes, and has excellent gas / liquid barrier properties It is.
本発明においては、有機繊維層（２）と複合化される粘土層（３）がガスバリア性に優れるため、例えばジョイントシートガスケットに比べてシール性に優れたガスケットを得ることができる。 In the present invention, since the clay layer (3) combined with the organic fiber layer (2) is excellent in gas barrier properties, for example, a gasket excellent in sealing properties can be obtained as compared with a joint sheet gasket.
また、有機繊維層（２）は、可撓性、耐薬品性、耐アルカリ性、耐水性、絶縁性、機械的強度においても優れており、一方、粘土層（３）は、シール性（ガスバリア性）、耐熱性、耐食性、耐酸性、絶縁性においても優れている。
そのため、例えば有機繊維層（２）に粘土層（３）が積層された構成を有する第一乃至第五、第七及び第八実施形態の複合材（１）によれば、一方の層が他方の層の弱点を補完し、一方の層材料のみからなるシートでは使用が不可能であった用途への使用が可能となり、非常に高機能・高汎用性の複合材が得られる。
In addition, the organic fiber layer (2) is excellent in flexibility, chemical resistance, alkali resistance, water resistance, insulation and mechanical strength, while the clay layer (3) has a sealing property (gas barrier property). ), Heat resistance, corrosion resistance, acid resistance, and insulation.
Therefore, for example, according to the composite material (1) of the first to fifth, seventh and eighth embodiments having a configuration in which the clay layer (3) is laminated on the organic fiber layer (2), one layer is the other. This makes it possible to supplement the weaknesses of this layer and to be used for applications that could not be used with a sheet made of only one layer material, resulting in a highly functional and highly versatile composite material.
例えば、有機繊維層のみでは高いガスバリア性が要求される用途への適用は困難であるが、粘土層を積層することによって、ガスバリア性が大きく高められ、高温で高いガスバリア性が要求される用途への適用が可能となる。 For example, it is difficult to apply to applications that require high gas barrier properties with only an organic fiber layer, but by laminating clay layers, the gas barrier properties are greatly enhanced, and for applications that require high gas barrier properties at high temperatures. Can be applied.
更に第五実施形態の複合材によれば、有機繊維層（２）が粘土層（３）により被覆されていることにより、有機繊維層からの繊維粉の離脱を防ぐことが可能となり、複合材の周囲の汚染を防止できる。 Furthermore, according to the composite material of the fifth embodiment, since the organic fiber layer (2) is covered with the clay layer (3), it is possible to prevent detachment of fiber powder from the organic fiber layer. Can prevent the surrounding pollution.
また、有機繊維層（２）に粘土層（３）が侵入した構成を有する第六乃至第八実施形態の複合材（１）によっても、粘土と有機繊維が互いの弱点を補完するため、一方の材料のみからなるシートでは使用が不可能であった用途への使用が可能となり、非常に高機能・高汎用性の複合材が得られる。
例えば、有機繊維層はガスバリア性が低いという欠点があり、粘土は水に弱いという欠点があるが、有機繊維層に粘土を侵入させた構造とすることによって、両者の欠点が補われた複合材となる。
In addition, the composite material (1) of the sixth to eighth embodiments having a configuration in which the clay layer (3) has entered the organic fiber layer (2) also compensates for each other's weaknesses. This makes it possible to use for a purpose that cannot be used with a sheet made of only this material, and a highly functional and highly versatile composite material can be obtained.
For example, the organic fiber layer has a defect that the gas barrier property is low, and the clay has a defect that it is weak to water, but the composite material in which both defects are compensated by adopting a structure in which clay is infiltrated into the organic fiber layer. It becomes.
また、粘土粒子の配合率を調整することによって、有機繊維がもつ特性が強く発現される複合材とすることもできるし、粘土がもつ特性が強く発現される複合材とすることもできるため、使用用途に応じて最適な特性を有する複合材を得ることが可能となる。
本発明に係る複合材の製造方法の第一の例としては、上述した有機繊維のシート及び／又はフィルム（有機繊維層（２））と粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルム（粘土層（３））を貼り合わせて積層する方法が挙げられる。
この方法によれば、上記第一乃第四実施形態の複合材（図１乃至図４参照）を得ることができる。
Also, by adjusting the blending ratio of clay particles, it can be a composite material that strongly expresses the characteristics of organic fibers, or it can be a composite material that strongly expresses the characteristics of clay, It becomes possible to obtain a composite material having optimum characteristics depending on the intended use.
As a first example of the method for producing a composite material according to the present invention, the above-described organic fiber sheet and / or film (organic fiber layer (2)) and a sheet and / or film (clay layer) mainly composed of clay are used. (3)) is laminated and laminated.
According to this method, the composite material of the first to fourth embodiments (see FIGS. 1 to 4) can be obtained.
有機繊維のシート及び／又はフィルム（例えば有機繊維ペーパー）と、粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルムを貼り合わせる方法としては、冷間プレス及び／又は熱間プレスによる方法（図１１参照）、圧延ロールによる方法（図１２参照）、接着剤による方法（図１３参照）などを挙げることができる。 As a method of bonding an organic fiber sheet and / or film (for example, organic fiber paper) and a sheet and / or film containing clay as a main component, a method using a cold press and / or a hot press (see FIG. 11). And a method using a roll (see FIG. 12), a method using an adhesive (see FIG. 13), and the like.
図１１は、有機繊維のシート及び／又はフィルム（有機繊維層（２））と、粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルム（粘土層（３））を重ねて、雄型（５）と雌型（６）からなるプレス金型を用いて圧縮することにより一体化している様子を示す概略図である。 FIG. 11 shows an organic fiber sheet and / or film (organic fiber layer (2)) and a sheet and / or film (clay layer (3)) containing clay as a main component. It is the schematic which shows a mode that it integrates by compressing using the press die which consists of a female type | mold (6).
図１２は、有機繊維のシート及び／又はフィルム（有機繊維層（２））と、粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルム（粘土層（３））を重ねて圧延ローラ（７）により圧延することにより一体化している様子を示す概略図である。 FIG. 12 shows an organic fiber sheet and / or film (organic fiber layer (2)) and a sheet and / or film (clay layer (3)) mainly composed of clay and rolled by a rolling roller (7). It is the schematic which shows a mode that it integrates by doing.
図１３は、有機繊維のシート及び／又はフィルム（有機繊維層（２））と、粘土を主要成分とするシート及び／又はフィルム（粘土層（３））を、接着剤（８）を介して接着一体化している様子を示す概略図である。 FIG. 13 shows an organic fiber sheet and / or film (organic fiber layer (2)) and a clay-based sheet and / or film (clay layer (3)) via an adhesive (8). It is the schematic which shows a mode that adhesion | attachment integration is carried out.
本発明に係る複合材の製造方法の第二の例としては、上述した有機繊維のシート及び／又はフィルムもしくはこれから得られる成型体（有機繊維層（２））に、粘土粒子を分散させた粘土分散液を塗布する方法が挙げられる。
粘土分散液としては、上述したものを使用することができる。
例えば、天然粘土、合成粘土のうちの一種以上を含むものが例示でき、また水又は有機溶剤を含むものが例示できる。
この方法によれば、上記第一及び第二実施形態の複合材（図１及び図２参照）を得ることができる。
As a second example of the method for producing a composite material according to the present invention, clay in which clay particles are dispersed in the above-described organic fiber sheet and / or film or a molded body (organic fiber layer (2)) obtained therefrom. The method of apply | coating a dispersion liquid is mentioned.
As the clay dispersion, those described above can be used.
For example, the thing containing 1 or more types of natural clay and a synthetic clay can be illustrated, and the thing containing water or an organic solvent can be illustrated.
According to this method, the composite material of the first and second embodiments (see FIGS. 1 and 2) can be obtained.
本発明に係る複合材の製造方法の第三の例としては、上述した有機繊維のシート及び／又はフィルムもしくはこれらから得られる成型体（有機繊維層（２））を、粘土粒子（４）を分散させた粘土分散液（１３）に浸漬させる方法が挙げられる（図１４参照）。
この方法によれば、上記第五及び第六実施形態の複合材（図５及び図６参照）を得ることができる。
また、上記第七及び第八実施形態の複合材（図７及び図８参照）は、この方法と第一又は第二の例の方法とを組み合わせることによって得ることができる。
As a third example of the method for producing a composite material according to the present invention, the above-described organic fiber sheet and / or film or a molded product (organic fiber layer (2)) obtained therefrom is used as clay particles (4). The method of immersing in the dispersed clay dispersion liquid (13) is mentioned (refer FIG. 14).
According to this method, the composite material of the fifth and sixth embodiments (see FIGS. 5 and 6) can be obtained.
Moreover, the composite material (refer FIG.7 and FIG.8) of the said 7th and 8th embodiment can be obtained by combining this method and the method of a 1st or 2nd example.
本発明に係る複合材の製造方法の第四の例としては、有機繊維のシート又はフィルム（２）（例えば有機繊維ペーパー）の表裏面に対して、上記の粘土粒子を分散させた粘土分散液（１３）をロールコーター（２１）でコートして乾燥することにより、複合材（１）を作成する方法が挙げられる。（図１５参照）。
この方法によれば、上記第一実施形態の複合材（図５参照）を得ることができる。
As a fourth example of the method for producing a composite material according to the present invention, a clay dispersion in which the above clay particles are dispersed on the front and back surfaces of an organic fiber sheet or film (2) (for example, organic fiber paper). A method of preparing the composite material (1) by coating (13) with a roll coater (21) and drying. (See FIG. 15).
According to this method, the composite material of the first embodiment (see FIG. 5) can be obtained.
また、上記第一乃第八実施形態の複合材に、更に合成樹脂シート、金属シート、セラミックシート等の他の異種素材シートを積層することも可能である。 In addition, it is possible to further laminate other dissimilar material sheets such as a synthetic resin sheet, a metal sheet, and a ceramic sheet on the composite material of the first to eighth embodiments.
上記した方法により得られたフィルム又はシート状の複合材を、更に金型等を用いて所要形状に成形することにより、ガスケット、パッキン、ヒートシンク等として使用することが可能である。 The film or sheet-like composite material obtained by the above-described method can be used as a gasket, packing, heat sink or the like by further forming it into a required shape using a mold or the like.
本発明に係るガスケット又はパッキンは、上記した方法により得られたフィルム又はシート状の複合材を、金型等を用いて所定形状に成形することにより得られる。
本発明に係るガスケット又はパッキンの種類は特に限定されないが、ガスケットとしてはシートガスケット、渦巻きガスケット、カンプロファイルガスケット等を例示することができ、パッキンとしては編組パッキン等を例示することができる。
The gasket or packing according to the present invention is obtained by molding a film or sheet-like composite material obtained by the above-described method into a predetermined shape using a mold or the like.
The type of gasket or packing according to the present invention is not particularly limited, and examples of the gasket include a sheet gasket, a spiral gasket, and a can profile gasket, and examples of the packing include a braided packing.
図１６は、本発明に係るガスケット又はパッキンの一例を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）及び（ｄ）は変更例を示す縦断面図である。
図示例のガスケット又はパッキンは、上記した方法により得られたフィルム又はシート状の複合材を、金型等を用いて偏平なリング状に成形したものである。
FIG. 16 is a view showing an example of a gasket or packing according to the present invention, in which (a) is an external view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) and (d) are longitudinal sectional views showing modified examples. It is.
The gasket or packing in the illustrated example is obtained by molding a film or sheet-like composite material obtained by the above-described method into a flat ring shape using a mold or the like.
図１６（ｃ）は、グロメット加工が施されたシートガスケットを示している。
具体的には、断面コ字状に折曲された厚さ０．０５〜０．３ｍｍの金属薄板（１４）により、シートガスケットの内端面とこれに連続する上下面の一部が被覆された構造を有している。
また、図示していないが、内端面に加えて、外端面とこれに連続する上下面の一部についても金属薄板により被覆する構造を採用してもよい。
このようなグロメット加工を施すことにより、シートガスケットの内端面や外端面を補強することが可能となり、長期間に亘って安定したシール性を維持して、流体の漏洩を防ぐことが可能となる。
FIG.16 (c) has shown the sheet gasket to which the grommet process was given.
Specifically, the inner end surface of the sheet gasket and a part of the upper and lower surfaces continuous thereto were covered with a thin metal plate (14) having a thickness of 0.05 to 0.3 mm bent in a U-shaped cross section. It has a structure.
Although not shown, a structure in which, in addition to the inner end surface, the outer end surface and a part of the upper and lower surfaces continuous therewith may be covered with a thin metal plate.
By applying such a grommet process, it becomes possible to reinforce the inner end face and the outer end face of the seat gasket, and it is possible to maintain a stable sealing property over a long period of time and prevent fluid leakage. .
図１６（ｄ）は、表面全体を覆うように耐水性コーティング（１５）が施されたガスケット又はパッキンを示している。
耐水性コーティングに用いられるコーティング処理には、フッ素系膜、シリコーン系膜、アクリル樹脂膜、エチレンセルロース樹脂膜、高発水製膜等を例示することが出来る。
FIG.16 (d) has shown the gasket or packing to which the water-resistant coating (15) was given so that the whole surface might be covered.
Examples of the coating treatment used for the water-resistant coating include a fluorine-based film, a silicone-based film, an acrylic resin film, an ethylene cellulose resin film, and a highly water-repellent film.
図１７は、本発明に係るガスケット又はパッキンの別の例を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）乃至（ｄ）は変更例を示す縦断面図である。
図示例のガスケット又はパッキンも、上記した方法により得られたフィルム又はシート状の複合材を、金型等を用いて偏平なリング状に成形したものである。
FIG. 17 is a view showing another example of the gasket or packing according to the present invention, where (a) is an external view, (b) is a longitudinal sectional view, and (c) to (d) are longitudinal sections showing modified examples. FIG.
The gasket or packing in the illustrated example is also a film or sheet-like composite material obtained by the above-described method and formed into a flat ring shape using a mold or the like.
図１７は、金属薄板（１６）を含むガスケット又はパッキンを示している。
金属薄板（１６）は、図示のように、本発明の複合材からなる成形体によってサンドイッチ状に挟まれるように設けてもよいし、該複合材からなる成形体の表面及び／又は裏面に積層してもよい。
金属薄板（１６）としては、耐食性に優れたステンレスを用いることが好ましい。
このように金属薄板（１６）を含む構成を採用することにより、複合材からなるガスケット又はパッキンの機械的強度を向上させることが可能となる。
FIG. 17 shows a gasket or packing comprising a sheet metal (16).
As shown in the figure, the metal thin plate (16) may be provided so as to be sandwiched by the molded body made of the composite material of the present invention, or laminated on the front surface and / or the back surface of the molded body made of the composite material. May be.
As the metal thin plate (16), it is preferable to use stainless steel having excellent corrosion resistance.
By adopting the configuration including the metal thin plate (16) as described above, it is possible to improve the mechanical strength of the gasket or packing made of the composite material.
図１７（ｂ）は平面状の金属薄板（１６）を含むガスケット又はパッキンを示しており、図１７（ｃ）は上下方向に突起を有する金属薄板（１６）を含むガスケット又はパッキンを示している。
これらの金属薄板（１６）の厚さは０．０５〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。
図１７（ｄ）は鋸刃状断面を有する金属薄板（１６）を含むガスケット又はパッキンを示している。
金属薄板（１６）の厚さは１．０〜２．０ｍｍ程度、金属薄板（１６）を上下から挟む複合材の厚みは上下夫々０．５〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。
図１７（ｅ）は曲線波形断面を有する金属薄板（１６）を含むとともに、表裏面が上記したコーティング材（１５）により被覆されたガスケット又はパッキンを示している。
この場合、金属薄板（１６）の厚さは０．５〜１．５ｍｍ程度、金属薄板（１６）を上下から挟む複合材の厚みは上下夫々０．５〜１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
FIG. 17 (b) shows a gasket or packing including a flat metal thin plate (16), and FIG. 17 (c) shows a gasket or packing including a metal thin plate (16) having protrusions in the vertical direction. .
The thickness of these metal thin plates (16) is preferably about 0.05 to 5 mm.
FIG. 17 (d) shows a gasket or packing comprising a sheet metal (16) having a sawtooth cross section.
The thickness of the metal thin plate (16) is preferably about 1.0 to 2.0 mm, and the thickness of the composite material sandwiching the metal thin plate (16) from above and below is preferably about 0.5 to 2.0 mm.
FIG. 17 (e) shows a gasket or packing that includes a thin metal plate (16) having a curved corrugated cross section and whose front and back surfaces are covered with the coating material (15) described above.
In this case, the thickness of the metal thin plate (16) is preferably about 0.5 to 1.5 mm, and the thickness of the composite material sandwiching the metal thin plate (16) from above and below is preferably about 0.5 to 1.5 mm. .
本発明に係るガスケット又はパッキンは、金属薄板（１６）を含まないガスケット又はパッキンであってもよい。（図１６（ａ）、（ｂ）参照） The gasket or packing according to the present invention may be a gasket or packing that does not include the metal thin plate (16). (See FIGS. 16A and 16B)
以下、本発明に係る複合材に使用される粘土分散液及び本発明に係る複合材からなるシートガスケットの実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by showing examples of the clay dispersion used in the composite material according to the present invention and the sheet gasket made of the composite material according to the present invention. However, the present invention is not limited to the following examples.
１．粘土分散液の実施例
ベントナイト系粘土（クニミネ工業株式会社製、商品名：クニピアＦ）を１１０℃で乾燥後、Ｓ３３０シリル化材を２ｗｔ％添加し、混合攪拌した後、ＬｉＮＯ３（０．５Ｎ、５ｗｔ％）を混合して２時間攪拌を３回繰り返した。更に洗浄３０分を３回繰り返し、次に乾燥した粘土（シリル化リチウム粘土）１０ｇを水９０ｍｌに混合攪拌し、更にジメチルアセトアミド３５０ｍｌを加えて混合攪拌した。この混合溶液１４０ｇにポリイミド原料を４．３ｇ添加し混合攪拌して粘土分散液を得た。
こうして得られた粘土混合液をＰＰフィルム又はＰＴＦＥフィルムにコートし、１００℃で乾燥し、乾燥後ＰＰフィルム又はＰＴＦＥフィルムから粘土膜を剥離することにより、ポリイミドシリル化リチウム粘土膜を得た。
得られたポリイミドシリル化リチウム粘土膜（厚さ１５μｍ）の性能を表１に示す。
表１に示すように、得られたポリイミドシリル化リチウム粘土膜は、柔軟性、ガスバリア性、耐水性、耐薬品に優れていた。
1. Example of Clay Dispersion Bentonite clay (Kunimine Kogyo Co., Ltd., trade name: Kunipia F) was dried at 110 ° C., 2 wt% of S330 silylated material was added, mixed and stirred, and then LiNO 3 (0.5N 5 wt%) and mixing for 2 hours was repeated 3 times. Further, 30 minutes of washing was repeated three times, and then 10 g of dried clay (lithiated lithium clay) was mixed and stirred in 90 ml of water, and 350 ml of dimethylacetamide was further added and stirred. To 140 g of this mixed solution, 4.3 g of polyimide raw material was added and mixed and stirred to obtain a clay dispersion.
A PP or PTFE film thus obtained was coated on a PP film or PTFE film, dried at 100 ° C., and after drying, the clay film was peeled off from the PP film or PTFE film to obtain a polyimide silylated lithium clay film.
The performance of the resulting polyimide silylated lithium clay film (thickness 15 μm) is shown in Table 1.
As shown in Table 1, the obtained polyimide silylated lithium clay film was excellent in flexibility, gas barrier property, water resistance, and chemical resistance.
２．シートガスケットの実施例１
＜試料の作製＞
ベントナイト系粘土（クニミネ工業株式会社製、商品名：クニピアＦ）と、無機充填剤（タルク）と、有機繊維（アクリル繊維）と、有機バインダー（ＮＢＲ）と、水とを表２に示す割合で配合して図６に示す断面構造を有する、有機繊維層の内部に粘土粒子が侵入（混合）した構成を有する複合材のシートを得た。このシートを成形して、図１５（ａ）（ｂ）に示す形状をもつシートガスケット（外径φ８８ｍｍ、内径φ４３ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ、面積４６．３ｃｍ２）を製造し、これを実施例のシートガスケットとした。
粘土を使用せずに他の材料は実施例と同じ材料を使用し、これらを表３に示す割合で配合して得たシートを成形して実施例と同じ形状をもつシートガスケットを製造し、これを比較例のシートガスケットとした。
2. Example 1 of sheet gasket
<Preparation of sample>
Bentonite clay (Kunimine Kogyo Co., Ltd., trade name: Kunipia F), inorganic filler (talc), organic fiber (acrylic fiber), organic binder (NBR), and water in the proportions shown in Table 2. A composite sheet having a cross-sectional structure shown in FIG. 6 and having a structure in which clay particles enter (mix) into the organic fiber layer was obtained. This sheet is molded to produce a sheet gasket (outer diameter φ88 mm, inner diameter φ43 mm, thickness 0.7 mm, area 46.3 cm 2 ) having the shape shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b). Sheet gasket.
Without using clay, the other materials use the same materials as in the example, and form a sheet obtained by blending them in the proportions shown in Table 3 to produce a sheet gasket having the same shape as the example. This was used as a comparative sheet gasket.
＜シール性試験＞
実施例及び比較例のシートガスケットを、ガスケット試験装置（amtec社製、商品名：TEMES.fl.ai1）を用い、内圧（ヘリウムガス圧力）０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）を加えた時の締め付け面圧とヘリウムガスの漏れ量を測定した。
実施例及び比較例の結果を表４に示す。
<Sealability test>
The sheet gaskets of the examples and comparative examples were subjected to an internal pressure (helium gas pressure) of 0.98 MPa (10 kgf / cm 2 ) using a gasket test apparatus (manufactured by Amtec, trade name: TEMES.fl.ai1). The clamping surface pressure and helium gas leakage were measured.
Table 4 shows the results of Examples and Comparative Examples.
表４から明らかなように、実施例（有機繊維粘土複合材）のガスケットは比較例（有機繊維）のガスケットに比べて、漏れ量が格段に少なく、高いシール性を有することが確認された。 As is apparent from Table 4, it was confirmed that the gasket of the example (organic fiber clay composite) had a significantly lower leakage and a higher sealing property than the gasket of the comparative example (organic fiber).
３．シートガスケットの実施例２
＜試料の作製＞
リチウム化粘土（Ｓ３３０シリル化）（クニミネ工業株式会社製、商品名：クニピアＭ）を、アクリル繊維を水に分散して製紙の要領で抄いて作製したアクリル繊維ペーパーにコーティング塗布した図５に示す断面構造を有する粘土複合材を成形して、図１６（ａ）（ｂ）に示す形状をもつシートガスケット（外径φ８８ｍｍ、内径φ４３ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ、面積４６．３ｃｍ２）を製造し、これを実施例のシートガスケットとした。
比較例として、実施例と同形状のジョイントシート製ガスケットを用意した。ジョイントシートとしては、アラミド繊維と膨張黒鉛粉末を主体とし、バインダーにゴムを配合した耐熱約３００℃対応ジョイントシートを用いた。
3. Example 2 of sheet gasket
<Preparation of sample>
Fig. 5 shows a lithiated clay (S330 silylation) (Kunimine Kogyo Co., Ltd., trade name: Kunipia M) coated on acrylic fiber paper prepared by dispersing acrylic fiber in water and making it in the same way as papermaking. A sheet composite (outer diameter φ88 mm, inner diameter φ43 mm, thickness 1.6 mm, area 46.3 cm 2 ) having the shape shown in FIGS. 16A and 16B is manufactured by molding a clay composite having a cross-sectional structure. This was used as the sheet gasket of the example.
As a comparative example, a joint sheet gasket having the same shape as the example was prepared. As the joint sheet, a joint sheet having a heat resistance of about 300 ° C., mainly composed of aramid fibers and expanded graphite powder, and blended with rubber in a binder was used.
＜シール性試験＞
実施例及び比較例のシートガスケットを、ガスケット試験装置（amtec社製、商品名：TEMES.fl.ai1）を用い、内圧（ヘリウムガス圧力）０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ２）を加えた時の締め付け面圧とヘリウムガスの漏れ量を測定した。
実施例及び比較例の結果を表５及び表６に示す。
<Sealability test>
The sheet gaskets of the examples and comparative examples were subjected to an internal pressure (helium gas pressure) of 0.98 MPa (10 kgf / cm 2 ) using a gasket test apparatus (manufactured by Amtec, trade name: TEMES.fl.ai1). The clamping surface pressure and helium gas leakage were measured.
Tables 5 and 6 show the results of Examples and Comparative Examples.
表５，６に示すように、実施例のガスケット（有機繊維粘土複合材製ガスケット）は比較例のガスケット（ジョイントシート製ガスケット）と比較して室温及び３００℃における漏れ量が小さかった。この結果から、本発明に係るシートガスケットが、室温と高温のいずれにおいても従来のジョントシート製ガスケットよりも優れたシール性を有することが確認された。 As shown in Tables 5 and 6, the gaskets of the examples (organic fiber clay composite gaskets) had less leakage at room temperature and 300 ° C. than the gaskets of the comparative examples (joint sheet gaskets). From this result, it was confirmed that the sheet gasket according to the present invention has a sealing property superior to that of the conventional Johnto sheet gasket at both room temperature and high temperature.
本発明は、発電所や化学プラントの配管の接合部等に用いられるジョイントシート、ガスケット、パッキン等のシール材、放熱シート、電磁波遮蔽材、防音シート等の分野を含む幅広い分野の種々の用途に適用することが可能である。 The present invention is applicable to various uses in a wide range of fields including fields such as joint sheets, gaskets, packings and other sealing materials used in power plant and chemical plant piping joints, heat dissipation sheets, electromagnetic wave shielding materials, soundproof sheets, etc. It is possible to apply.
１ 有機繊維粘土複合材
２ 有機繊維層
３ 粘土層
４ 粘土粒子
５ 雄型（プレス金型）
６ 雌型（プレス金型）
７ 圧延ローラ
８ 接着剤
９ 巻回ローラ
１０ 有機繊維分散液
１１ 粘土
１２ 有機繊維粉末と粘土粒子混合液
１３ 粘土分散液
１４ 金属薄板（グロメット加工用）
１５ 耐水性コーティング
１６ 金属薄板（強度補強用）
1 Organic Fiber Clay Composite 2 Organic Fiber Layer 3 Clay Layer 4 Clay Particle 5 Male (Press Die)
6 Female mold (press mold)
7 Rolling roller 8 Adhesive 9 Rolling roller 10 Organic fiber dispersion 11 Clay 12 Organic fiber powder and clay particle mixture 13 Clay dispersion 14 Metal sheet (for grommet processing)
15 Water-resistant coating 16 Metal sheet (for strength reinforcement)
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