JP2883293B2 - ジョイントシート - Google Patents

ジョイントシート

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、石油化学プラント、
各種工業用機械装置、自動車、家電など広範囲な分野で
使用されるガスケットの基材として用いられるジョイン
トシートに関し、特に自動車用等の低い締め付け圧力で
使用されるジョイントシートとして好適なものである。
【0002】
【従来の技術】ジョイントシートは、基材繊維・充填材
・ゴム薬品に、溶剤に膨潤させたゴム(あるいは粉末ゴ
ムまたはラテックスに溶剤を加えたもの)をヘンシェル
ミキサー等で十分混練し、ジョイントシート形成用組成
物(以下混練物と呼ぶ)を調製し、次いでこの混練物を
熱ロール(約150 ℃)と冷ロール(約20℃)とからなる
一対のロール(カレンダーロール)間に投入し、熱ロー
ル側に加熱・圧延しながら積層し、溶剤の蒸発・加硫を
行い、所定の厚さに積層したシートを剥離することによ
って製造されてきた。製品によっては、加硫を進めるた
めに得られたシート状物をさらにオートクレーブ等で二
次加硫を行う場合もあった。なお、構成材料としては用
途に応じ、上記のもののほか軟化剤、可塑剤、水膨潤材
・油膨潤剤が少量添加され、保管・識別の点から顔料が
配合されることもある。
【0003】そして従来、ジョイントシートとしては専
ら石綿ジョイントシートが使用され、石綿繊維の独特の
形状や、優れた耐熱性を利用して、水、油、空気、水蒸
気などの配管や機器用のガスケットとして打抜き加工さ
れ使用されてきた。石綿繊維は、無機繊維でありながら
非常に柔軟で高度にフィブリル化しており、石綿ジョイ
ントシートは、かかる細く表面積の大きな石綿繊維を60
〜85重量%程度含み、石綿繊維がゴム材料中に十分に分
散、密着した状態となっているために、加熱圧延しなが
ら積層したシート表面は平滑でフランジとのなじみも良
く、低い締付け面圧でも良好なシール性を保持してい
た。
【0004】ところが石綿繊維は天然鉱物であり資源の
枯渇が心配されることや、石綿繊維が原因と推測されて
いる健康障害が社会的問題となって世界的に石綿の使用
が制限される傾向となってきた。それらのことにより、
最近では石綿繊維を全く使用せず、石綿繊維以外の無機
繊維と有機繊維の両方またはいずれか一方を使用したジ
ョイントシート(アスベストフリージョイントシートま
たはノンアスベストジョイントシートと呼ばれる、以下
NAジョイントシートと略する)が使用されるようにな
ってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このNAジョイントシ
ートに用いられる繊維材料としては、各種の有機繊維と
無機繊維(石綿以外)を、用途に応じて組み合わせて使
用しているが、石綿繊維に比べるといずれも繊維径が太
くて剛直なものが多い。そのためNAジョイントシート
ではシートの表面に繊維の固まりによるウネリが生じ、
表面粗さが大きくなる傾向が見られ、低い締付け面圧で
はフランジとのなじみがとれにくく、フランジとガスケ
ットの界面で漏れを生じさせる場合があった。それに加
えて近年自動車産業等の産業分野においては、部品の小
型軽量化によってシールすべきフランジの肉厚が薄くな
り、フランジの締付けボルトの径が細くかつボトル本数
も少なくなる傾向にあるため、ガスケットに対する締付
け面圧を十分にかけることができなくなってきており、
いっそう漏れが生じやすくなっている。そこで、用途に
よっては内部流体に対して膨潤性を持たせたりしてシー
ル性を向上させる工夫を行っているが、打抜き加工業者
や卸売業者にとっては用途別に品種を増加させることに
なるため打抜きくずの量が増えたり在庫管理の負担が大
きくなっており、さらに産業廃棄物の量が増加して昨今
では処理問題等環境面でも大きな問題となってきてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基材繊維、
ゴム、ゴム薬品及び充填材からなる混練物を一対の冷・
熱ロール間に投入して製作した複層のジョイントシート
であって、少なくとも一表面層を構成する混練物の充填
材が、カオリナイト、カーボンブラック、ホワイトカー
ボンの単独若しくは2 種以上の組合せ、又は他の充填材
とともにカオリナイト、カーボンブラック若しくはホワ
イトカーボンを含むものであって、該表面層におけるカ
オリナイト、カーボンブラックおよびホワイトカーボン
の量が該表面層における全充填材量に対して30重量%以
上であることを特徴とするジョイントシートである。
【0007】ここで、ジョイントシートの表裏両面の充
填材組成を所定のものとして両面とも平滑にしてシール
性を高めることが望ましいが、目的に応じて少なくとも
片面が平滑であればよい。表面層あるいは裏面層におけ
る充填材組成を所定のものとするためには、引張強さや
応力緩和率などの物性に大きく影響する中芯部分と別の
混練物を表面層あるいは裏面層に用いて複層のジョイン
トシートとするのが好ましい
【0008】本発明のジョイントシートで用いる基材繊
維とは、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維、セ
ピオライト、セラミック繊維、溶融石英繊維、化学処理
高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊
維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸
アルカリ繊維、ウォラストナイト、ウィスカー、ボロン
繊維、金属繊維等の無機繊維や、芳香族ポリアミド繊
維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエ
ステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニ
ルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素
系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系
繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊維等の有機繊
維を単独あるいは併用して用いることができる。
【0009】ゴムは、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリル
ゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、
フッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリ
エチレン、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレン、塩化
ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルイソプ
レンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムを用いる
ことができる。
【0010】ゴム薬品としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化
マグネシウム、過酸化物、ジニトロソベンゼン等の加硫
剤、ポリアミン系化合物、アルデヒドアミン系化合物、
チウラム系化合物、ジチオカルバミン酸塩系化合物、ス
ルフェンアミド系化合物、チアゾール系化合物、グアニ
ジン系化合物、チオウレア系化合物、キサントゲン酸塩
系化合物等の加硫促進剤や、老化防止剤、スコーチ防止
剤、可塑剤、着色剤等従来ジョイントシート形成用ゴム
薬品として公知のゴム薬品が広く用いられる。
【0011】充填材としては、カオリナイト、カーボン
ブラック、ホワイトカーボン以外にクレー、タルク、硫
酸バリウム、重炭酸ナトリウム、マイカ、グラファイ
ト、セリサイト、ワラストナイト、焼成クレー等が用い
られる。
【0012】
【作用】本発明者らは、従来よりNAジョイントシート
のシール性に関する研究を行っており、ガスケット表面
の粗さがシール性に影響を及ぼすことは判っていたので
ジョイントシートの表面粗さについては常に注意を払っ
てきたが、引張強さ、圧縮率、応力緩和率等の基本特性
を満足させつつ、表面粗さの優れたシートを得るのは非
常に困難であった。
【0013】このような点を解決するために表面層の充
填材について検討を行った結果、充填材量の全部を、あ
るいは全充填材量の30重量%以上をカオリナイト、カー
ボンブラック、ホワイトカーボンとすることによって、
ジョイントシートの表面状態が大きく影響されることを
発見した。
【0014】これは、NAジョイントシートの繊維は太
く剛直な物が多いため繊維の隙間を通してシール流体が
漏れることが多く、カオリナイト、カーボンブラック、
ホワイトカーボンのような粒径の小さい充填材はバイン
ダーのゴムとともに隙間を埋め、シール性を向上させる
ものと思われる。またカオリナイトのように粒子の形状
が六角板状のものは、製板時のせん断力によってシート
の表面と並行方向に板状粒子が配向し、表面粗さRmax
が20μmレベルのいっそう平滑な表面状態のシートが得
られることも判った。
【0015】上記カオリナイト、カーボンブラックおよ
びホワイトカーボンの全充填材に対する適切な配合量
は、30重量%以上、好ましくは50重量%以上であり、30
重量%未満では表面状態が大きく改善されないことが確
認された。
【0016】なお、一般にNAジョイントシートでは充
填材の添加量が全材料中の20〜60%と多く、充填材の種
類が引張強度、応力緩和率、圧縮率等の基本物性に大き
く影響しているため、カオリナイト、カーボンブラッ
ク、ホワイトカーボンを単独あるいは組み合わせて充填
材中の30重量%以上添加した混練物を、基材の表面およ
び/あるいは裏面だけに薄く積層させ基材の構造を多層
構造とすることが、ジョイントシートの良好な基本特性
を維持しながら表面の平滑性を良好に保つことができ、
シール性を改善することができるので望ましい
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0018】実施例1 ゴム素練りロールによって 0.2mmの厚さに薄だし処理を
したアクリロニトリルブタジエンゴム材料を所定量計量
した後、300 重量部のトルエンに浸漬し、24時間放置し
て十分に膨潤させた。
【0019】次に、下記に示す配合の基材繊維、膨潤さ
せたゴム、ゴム薬品および充填材をともにヘンシェルミ
キサーにて80分間混合し中芯材料を調製した。
【0020】基材繊維 芳香族ポリアミド繊維 10重量% ガラスファイバー 10重量% ロックウール 10重量% アクリロニトリルブタジエンゴム 15重量% ゴム薬品 5重量% 充填材 タルク 20重量% 珪石クレー 15重量% 炭酸カルシウム 15重量% 次に表1の実施例1に示す配合を中芯材料と同様の方法
で、カオリナイトを充填材とする表面材料を調製した。
そしてまず表面材料を150 ℃の熱ロール、20℃の冷ロー
ル間に投入し、次いで中芯材料、最後に表面材料を投入
しながら加圧加硫成形し、厚さ 1.5mmの3 層ジョイント
シートを作成した。
【0021】実施例2〜6 表1の実施例2〜6に示す配合の表面材料を用いて、実
施例1と同様の方法にて3 層ジョイントシートを製造し
た。
【0022】実施例7 表1の実施例1の表面材料と同じ配合の材料を中芯材料
とし、表面材料は用いず中芯材料だけを用いて実施例1
と同様に単層ジョイントシートを製造した。
【0023】比較例1〜4 表1の比較例1〜4に示す配合の表面材料を用いて、実
施例1と同様の方法にて3 層ジョイントシートを製造し
【0024】実施例1〜7、比較例1〜4のジョイント
シートの物性を表2に示す。なお、ジョイントシートの
引張強さ、圧縮率、復元率、応力緩和率は、JIS R
3453に準じて測定した。表面粗さの測定は小坂製作
所製万能表面形状測定器を用いてJIS BO601に
準じてRmax を測定した。シール性については、リング
状に打ち抜いたガスケットをフランジに挟みN2 ガスを
内圧 15kgf/cm2 で 1時間加圧したときの漏れ量を水中
置換法により求めた。
【0025】測定の結果、実施例1〜6は引張強さ等の
一般物性が良好で、シール性も表面粗さが小さく良好で
あることが判る。特に、形状が六角板状であるカオリナ
イトを用いた実施例1,7は表面平滑性に優れている。
また実施例7は圧縮率や応力緩和率などは多少低下する
がシール性は良好である。一方、比較例1〜4はいずれ
も表面粗さが大きく、シール性が悪いことが判る。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、この発明により得ら
れたジョイントシートは、一般物性が良い上にシール性
に優れ、低い締付け圧力で使用されるジョイントシート
として好適であることが判る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−20587(JP,A) 特開 平2−77483(JP,A) 特開 平7−102242(JP,A) 特開 平7−11236(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 3/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材繊維、ゴム、ゴム薬品及び充填材か
    らなる混練物を一対の冷・熱ロール間に投入して製作し
    複層のジョイントシートであって、少なくとも一表面
    層を構成する混練物の充填材が、カオリナイト、カーボ
    ンブラック、ホワイトカーボンの単独若しくは2 種以上
    の組合せ、又は他の充填材とともにカオリナイト、カー
    ボンブラック若しくはホワイトカーボンを含むものであ
    って、該表面層におけるカオリナイト、カーボンブラッ
    クおよびホワイトカーボンの量が該表面層における全充
    填材量に対して30重量%以上であることを特徴とするジ
    ョイントシート。
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