JPH0277482A - シート状ガスケット材 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシート状ガスケット材に関するものである。

［従来の技術］ 従来、バルブ類、ポンプ類、配管用継手類、各種機器類
などに用いるガスケット材とじては、石綿を主成分とす
る石綿ジヨイントシートガスケットがもっとも一般に知
られている。しかしながら、近年、石綿は環境汚染の問
題があるとして、使用が制限されつつある。石綿を用い
ないガスケット材としては、ゴムシート、ゴムを結合材
としたバーミキュライトシート、膨張黒鉛シート、ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂ディスバージョンを含浸さ
せたガラスクロス、カーボンクロスなどが知られている
。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のガスケットは、それぞれ次に示す様な問題点があ
った。ゴムシートは、耐熱性が低いため、高温での使用
が困難である。ゴムを結合材としたバーミキュライトシ
ートは、ゴムの熱劣化により焼付きを生じ、またシール
性が悪い。膨張黒鉛シートは強度が低（取扱性が悪く、
また、高価である。ポリテトラフルオロエチレン樹脂デ
ィスバージョンを含浸したガラスクロス、カーボンクロ
スは、応力緩和が太き（シール性が悪く、また、高価で
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
る。すなわち、石綿ジヨイントシートに代替し得る、優
れた耐熱性、シール性を有し、かつ、環境汚染の問題が
な（、安価であり、さらに耐油、耐水性に優れたガスケ
ット材を提供しようとするものであり、５重量％以上の
ポリテトラフルオロエチレン樹脂、０．５〜１５重量％
の耐熱性樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂を除く
）および５０重量％以上の無機質充填材を含み、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂がフィブリル化されており、
無機質充填材がそのフィブリル間に存在していることを
特徴とするシート状ガスケット材を提供するものである
。

本発明において、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以
下、ＰＴＦＥという）としては、テトラフルオロエチレ
ンの単独重合体にとどまらず、熔融流動性を付与するに
到らない程度の少量（例えば、０．５モル％程度以下）
の他の共単量体を共重合せ゛しめて変性されたものも含
まれる。かかる共単量体としては、ヘキサフルオロプロ
ピレン、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、パ
ーフルオロ（アルコキシアルキルビニルエーテル）、ト
リフルオロエチレン、パーフルオロアルキルエチレンな
どが例示される。また、あまりに低分子量のものでは液
状あるいはゲル状となり好ましくな（、好ましくは、標
準比重から計算される分子量が１０３以上の固体を５０
％以上含むものである。また、乳化重合により得られた
ＰＴＦＥがフィブリル化し易いため好ましい。

本発明において、耐熱性樹脂としては、高温において流
動性を示し、シート状ガスケット材の使用温度において
分解、滲出しない程度以上の耐熱性を有するものが好ま
しく採用される。

かかる耐熱性樹脂としては、テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）
共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル
）共重合体樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂
、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、オキシ
ベンゾイルポリエステル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂
、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶性ポリエステ
ル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ケイ素樹脂などが例示
される。特に樹脂単独成形品の熱変形温度（ＡＳＴＭ　
０６４ｇ、荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ”による）が９０℃
以上の耐熱性樹脂がシート状ガスケット剤の耐熱性およ
びシール性に優れるため好ましく採用される。

本発明において、無機質充填材としては、耐熱性、耐薬
品性に優れた無機質粉末、粉末状無機質繊維またはカー
ボン粉末が好ましく採用される。無機質粉末としては、
平均粒径が１００μ程度以下のものが好ましく採用され
る。平均粒径が大きすぎると、シート状ガスケット材と
した時の表面平滑性が損なわれ、好ましくない。

また、平均粒径の大きな無機質粉末では、シート状ガス
ケット材の緻密性が得られず、気孔率および気孔径が大
きいものとなりシール性が充分でなくなり好ましくない
。また、粒径の大きい硬質の無機質粉末を用いた場合に
、成形時に成形装置を損傷することがあり好ましくない
。

さらに好ましくは、平均粒径０．１〜７０μ程度の無機
質粉末である。また、無機質粉末として、粒径の異なる
２種以上を混合使用すると充填効率が向上し、好ましい
。

かかる無機質粉末としては、ケイ素およびアルミニウム
を主体とし、マグネシウム、鉄、アルカリ土類金属、ア
ルカリ金属などを含む含水珪酸塩鉱物である一般に粘土
と呼ばれるものやワラストナイトなどの天然鉱物粉末、
シリカ、アルミナ、ガラス、ジルコン、酸化チタン、酸
化鉄などの酸化物粉末、硼化ジルコニウム、窒化アルミ
、窒化珪素、窒化硼素、炭化ジルコン、炭化ケイ素、炭
化タングステンなどのセラミックス粉末、硫化ニッケル
、硫酸ジルコン、二硫化モリブデンなどの硫化物粉末な
どが例示される。中でも、天然鉱物粉末が好ましく採用
され、特に、カオリナイト、ハロイサイト、加水ハロイ
サイトなどに代表されるカオリン型の粘土が好ましい、
また、粉末状無機質繊維としては、直径０．１〜３０μ
程度、特に好ましくは直径０．５〜１５μ程度であり、
長さ５０〜３００μ、特に好ましくは７０〜２００μ程
度が好ましく採用される。かかる粉末状無機質繊維とし
ては、粉末状カーボン繊維、粉末状ガラス繊維粉末、粉
末状アルミナ繊維、各種粉末状天然鉱物繊維などが例示
される。また、カーボン粉末としては、粒径０．Ｏ１〜
０．１μ程度のものが好ましく採用される。

また、本発明において、無機質充填材としては、無機質
粉末の単独もしくは無機質粉末と若干量の粉末状無機質
繊維およびまたはカーボン粉末の混合物が好ましく採用
される。無機質粉末を単独でまたは無機質粉末とカーボ
ン粉末の混合物を用いると、シート状ガスケット材の低
気孔率化、小気孔径化が容易となるため好ましい。また
、粉末状無機質繊維を混合使用した場合、粉末状無機質
繊維を混合使用しない場合に比べ、低気孔率化、小気孔
径化が若干難しくなるが、圧縮率の大きなシート状ガス
ケット材となるため、シール面のなじみ性が優れたもの
となる。また、無機質充填材として、粉末状無機質繊維
またはカーボン粉末を単独で、または粉末状無機質繊維
とカーボン粉末の混合物を用いると、シート状成形が困
難になるためこのような使用態様は好ましいとはいえな
い。無機質充填材として、無機質粉末と粉末状無機質繊
維およびまたはカーボン粉末の混合物を用いる場合の混
合割合は、無機質粉末ｉｏｏ重量部当り粉末状無機質繊
維およびまたはカーボン粉末がｌＯ重量部程度以下とす
ることが好ましい。粉末状無機質繊維およびまたはカー
ボン粉末の割合が大きすぎると、シート状ガスケット材
の成形性が悪くなり、またシート状ガスケット材の寿命
が小さなものになり、好ましくない。

本発明のシート状ガスケット材は、ＰＴＦＥを５重量％
以上、耐熱性樹脂（ＰＴＦＥを除く）を０．５〜１５重
量％、無機質充填材を５０重量％以上含有する。ＰＴＦ
Ｈの量が５重量％よりも小さい場合には、シート状ガス
ケット材としてのシート成形が困難であり、また、成形
されたシートも圧縮に対する復元率が小さいものとなり
、気孔率の小さなガスケット材が得られ難（なり、ガス
ケットとしての使用に耐え難いものとなるため好ましく
ない。特にＰＴＦＥがｌＯ重量％以上含まれることが好
ましい。ＰＴＦＥの量の上限は特に限定されないが、あ
まりに多くなりすぎると高価なものになり、汎用ガスケ
ット材としての特徴が薄れること、ガスケット材の圧縮
率が低下することなどから、５０重量％以下、特に４０
重量％以下とすることが好ましい。耐熱性樹脂の量が少
なすぎる場合、シート状ガスケット材中に空隙部が多く
なり、シール性が悪（なる。また多すぎると応力緩和が
悪くなり、シール性が低下するため好ましくない、特に
耐熱性樹脂の量を１〜ｌＯ重量％程度とすることが好ま
しい。

また、無機質充填材の量が５０重量％よりも小さな場合
には、応力緩和率が大きくなり好ましくない。また、高
価なものとなるため汎用ガスケットとしての利用に適さ
なくなることもある。無機質充填材の量が大きくなると
、応力緩和率が小さくなるが、緻密なシート状ガスケッ
ト材を得難くなる。すなわち、シール性が低下し易くな
る傾向がある。好ましい無機質充填材の含有量は６０〜
９０重量％である。

本発明のシート状ガスケット材は、上記ＰＴＦＥ、耐熱
性樹脂、無機質充填材の他に、無機質繊維などを含んで
いてもよい。無機質繊維としては、アルミナ繊維、カー
ボン繊維、ガラス繊維などが例示されるが、これらは混
合あるいはシート状ガスケット材成形時に砕かれるが、
粉末状に砕かれるものは少な（、大半は比較的長い繊維
としてガスケット材中に存在することになる。この様な
繊維が存在する′場合には、ガスケット材の強度が向上
するが、気孔率および平均気孔径を小さなものにするこ
とが困難になるため、あまりに多量に入れることは好ま
しくない。無機質繊維の添加量は、３重量％以下である
ことが好ましい。

本発明のシート状ガスケット材において、ＰＴＦＥはフ
ィブリル化されており、無機質充填材がそのフィブリル
間に存在している。　ＰＴＦＥがフィブリル化されてい
ない、または無機質充填材がＰＴＦＨのフィブリル間に
存在しない場合には、シート状ガスケット材は極めて脆
いものとなり、実際の使用には耐えられないものとなる
。

本発明のシート状ガスケット材は、ＰＴＦＥがフィブリ
ル化されている。すなわち、ミクロ三次元網目構造を形
成しており、無機質充填材がその三次元網目構造の間に
均一に分散して存在している、すなわち、無機質充填材
がＰＴＦＨのフィブリルにより強固に保持されているた
め、ガスケット材として充分な強度が得られるのである
。

また、この様な構造を有する本発明のシート状ガスケッ
ト材゛は、ＰＴＦＥがガスケット材全体にわたって均一
に存在するため、少量のＰＴＦＥ含有量にもかかわらず
、ガスケット材全体にＰＴＦＨの優れた撥水、撥油性が
発揮されるものである。すわなち、ガスケット材が耐油
性、耐水性に優れたものとなる。ＰＴＦＥは、高剪断力
をかけることにより容易にフィブリル化されつるもので
ある。また、ＰＴＦＨのフィブリル間に均一に無機質充
填材を分散させる方法としては、フィブリル化されてい
ないＰＴＦＥと無機質充填材を添加した後、混合と同時
または均一混合後にＰＴＦＥをフィブリル化する方法な
どにより容易に達成される。例えば、所定割合のＰＴＦ
Ｅ粉末と無機質充填材をナフサなどの加工助剤の存在下
または非存在下に例えばミキサーなどにより高速撹拌す
る方法など、高剪断力下に撹拌混合することにより達成
される。また、この混合物を、シリンダ断面積とノズル
部断面積の比の大きな押出機で押出すなど、さらに高剪
断力を加えることにより、ＰＴＦＥをより高度にフィブ
リル化することもできる。

本発明のシート状ガスケット材は、前述したＰＴＦＥフ
ィブリル間に無機質充填材を分散させた組成物を、プレ
ス型あるいはロールなどにより加圧成形、圧延成形など
公知のシート成形法により製造することができる。特に
製造作業上、連続成形が可能であるロール圧延成形法が
好ましく採用される。

本発明のシート状ガスケット材において、ＰＴＦＥは焼
成されていても良く、未焼成であっても良い。ＰＴＦＥ
が未焼成である場合には、シート状ガスケット材は比較
的圧縮率が大きなものとなるため、低締付圧であっても
シール面によくなじみ、優れたシール性を発揮する。す
なわち、ガラス配管など強い締付は圧をかけることので
きない用途において特に有用である。また、ＰＴＦＥが
焼成されている場合には、シート状ガスケット材は、強
度に優れるため、比較的高い締付は圧のかかる用途にお
いて特に有用である。ＰＴＦＥを焼成する場合、シート
成形後に焼成することが好ましい、　ＰＴＦＥをシート
成形前に焼成するとシート成形が困難になる。またＰＴ
ＦＥをフィブリル化前に焼成するとフィブリル化が困難
になるという問題がある。

本発明シート状ガスケット材は、それ単体でシートガス
ケットとして使用してもよいし、金属板などと積層して
、複合ガスケットとして使用してもよい、複合ガスケッ
トとする場合、爪立て鋼板やエンボス加工アルミ板など
の凹凸付き金属板、メツシュ状の開口を有する金属板や
金網などの担体に、本発明のシート状ガスケット材を貼
り合せあるいは圧着などの方法により一体化成形するこ
とにより達成される。例えば、鉄製二軸ロールを用い、
金網の両面にシート状ガスケット材を圧着することによ
り、金属コアの複合ガスケットとすることができるし、
また、同様にシート状ガスケット材の両面に爪立て鋼板
を圧着することにより、金属被覆の複合ガスケットとす
ることもできる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、か
かる実施例によって本発明が何ら限定されるものではな
い。

実施例１〜４．比較例１ 第１表に示した割合で、乳化重合により得られたＰＴＦ
Ｅ粉末（旭フロロポリマー製ＣＤ−１）とクレー（平均
粒径１０μ、上屋カオリン工業■製）、溶液重合により
えられたテトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アル
キルビニルエーテル）共重合体樹脂（ＰＦＡ）　、ポリ
フェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）とに、加工助剤
を添加し高速撹拌した後、乾燥することによりＰＴＦＥ
組成物を得た。この組成物に液状潤滑剤２０重量％添加
し、ペースト押出しした後、カレンダリングすることに
よりシート状成形物を得た。

このシート状成形物を焼成した後、鉄製２転ローラーに
より５ｐｃｃ材厚さ　０．２ｍｍ、穴径１．０ｍｍの丸
穴フックの爪立て鋼板の両面に圧着し、厚さ　１．２ａ
＋ｍの試験片を得た。かかる試験片を用いて、圧縮率、
復元率、応力緩和率およびシール性を測定した結果を第
１表に示した。

なお、圧縮率、復元率、応力緩和率およびシール性の測
定は、それぞれ以下の方法により測定した。

圧縮率、復元率 インストロン型万能試験機の定盤に試験片をのせ圧縮治
具により圧縮した。圧縮スピードは１ＩＩＩｆｌＩＺ分
とした。７ｋｇ／ｃｍ”の面圧に達した時の厚さを元の
厚さとし、圧縮力が３５０ｋｇ／ｃＩ１１２の面圧に到
達後ただちに圧縮を停止しクロスヘツドを同じ速度で移
動させ、復元曲線を得た。記録紙による圧縮復元曲線、
圧縮速度、記録紙送り速度から圧縮率、復元率を求めた
。

応力緩和率 インストロン型万能試験機の定盤に試験片をのせ、圧縮
治具により圧縮した。圧縮スピードは１ｍｍ／分とした
。圧縮力が３５０ｋｇ／ｃｍ”に到達後ただちに圧縮を
停止した。圧縮状態で２時間放置し、圧縮力の変化曲線
を得た。初期圧縮力と２時間後の圧縮力から応力緩和率
を求めた。

シール性 フランジ型シール治具を用い、サンプルを締付圧力５０
ｋｇ／ｃｍ”で固定し不凍液５０重量％水溶液を圧力１
　ｋｇ／ｃｍ”で１５分間加圧した後、漏れの有無を観
察した。漏れがなければ更に０、５ｋｇ／ｃｍ”昇圧し
て、１５分間保持後、同様に観察し、以後圧力を０．５
ｋｇ／ｃｍ２づつ加圧して、漏れの起こらない最大圧力
を測定した。

第１表 ネ参考例として、石綿系へラダーガスケットを用いて同
様の試験を行なった結果を示す。

［発明の効果］ 本発明のシート状ガスケット材は、特定の割合で耐熱性
樹脂が含まれるため、応力緩和率が小さ（、シール性が
良好である。すなわち、優れたシール性を有しかつ、ガ
スケット材としての寿命が長く長期間の使用が可能であ
る。また、石綿を含まないため、環境汚染の問題がない
。さらに、耐熱性に優れており、加熱による劣化、硬化
または焼付きもないため、長期間の連続使用が可能であ
り、補修費用が大幅に低減されるとともに、焼付防止材
の使用が無用であるなどの効果を有する。また、耐油性
、耐水性に極めて優れるため、各種液体のシール材とし
て優れた効果を発揮し得る。また、本発明のシート状ガ
スケット材は、長尺シート成形が可能であるため、生産
性に優れ、安価で製造することができる。また、無機質
充填材がＰＴＦＨのフィブリル間に強固に保持されてい
るため強度が大きく、取扱い性に優れる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、５重量％以上のポリテトラフルオロエチレン樹脂、
   ０．５〜１５重量％の耐熱性樹脂（ポリテトラフルオロ
   エチレン樹脂を除く）および５０重量％以上の無機質充
   填材を含み、ポリテトラフルオロエチレン樹脂がフィブ
   リル化されており、無機質充填材がそのフィブリル間に
   存在していることを特徴とするシート状ガスケット材。