JPH0277484A - 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しては、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く取扱性が悪（、
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、応力緩和が大きくシール性が悪（、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（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、無機質充填材の５〜６０重量％が粒
径２μｍ以下のものであ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く、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５
０％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、無機質充填材としては、粉末状、粉末
状繊維あるいは微粉末状のものが好ましく採用される。

無機質粉末としては、平均粒径の大きすぎるものでは、
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
、また、シート状ガスケット材の緻密性が得られずシー
ル性が悪くなるため好ましくない。また粒径の大きな硬
質の無機質粉末を用いた場合には、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７０μｍ程度以下の無機質粉末である。また
、無機質粉末状繊維としては、直径０．１〜３μｍ程度
、特に好ましくは直径０．５〜１５ｇｍ程度であり、長
さ５０〜３００μｍ１特に好ましくは７０〜２００μｍ
程度のものが好ましく採用される。また、本発明では、
無機質充填材の５〜６０重量％が粒径２μｍ以下のもの
（以下、無機質微粉末という）である、無機質微粉末が
上記割合で含まれているため、優れたシール性と耐久性
が発揮される。無機質微粉末の量が上記割合よりも大き
すぎると、好ましいシール性が得られな（なることがあ
り、また小さすぎるとシート状ガスケット材の引張強度
、応力緩和率が悪くなり、耐久性などが悪くなるため好
ましくない。特に、無機質充填材の１０〜５０重量％が
粒径２μｍ以下の無機質微粉末であることが好ましい。

本発明において、無機質充填材としては、耐熱性、耐薬
品性に優れたものが好ましく採用される。かかる無機質
充填材としては５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
などを含む珪酸塩鉱物である一般に粘度と呼ばれるもの
やワラストナイトなどの天然鉱物、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、
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、硫化ニッケル、硫酸ジルコン、二硫化モリ
ブデンなどの含硫黄化合物、カーボンなどが例示される
。特に無機質粉末としては、天然鉱物粉末、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
されるカオリン型粘土粉末が好ましい、無機質繊維状粉
末としては、粉末状カーボン繊維、粉末状ガラス繊維、
粉末状シリカ繊維、粉末状天然鉱物繊維などが好ましい
。

本発明のシート状ガスケット材は、ＰＴＦＥを５重量％
以上、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くなり、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。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
太き（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（なることもある
。無機質充填材の量が太き（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（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、無機
質充填材の他に、合成樹脂、無機質繊維などを含んでい
てもよい。かかる合成樹脂としては、耐熱性、耐油性等
に優れたものが好ましく、例えば、パーフルオロアルコ
キシ樹脂、・パーフルオロエチレンプロピレン樹脂など
のフッ素樹脂や、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ボ
リアリールスルホン樹脂などが例示される。また、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
ものは少なく、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、緻密性が悪
くなり、シール性が低下するため、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ＰＴＦＥ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。すなわち、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（、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ＰＴＦ
Ｅ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１〜６．比較例１・２ 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、酸化
チタン、アルミナまたはシリカ粉末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　、２ｍｍの試験片を得た。かかる試験片を
用いて、引張強度、応力緩和率、シール性を測定し、第
１表に結果を示した。引張強度、応力緩和率およびシー
ル性の測定は、以下の方法により測定した。

引張強度 インストロン型万能試験機を用い、ＪＩＳ−に６８９１
　　（四弗化エチレン樹脂成形粉末）に準拠する方法に
より測定した。

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／ｃＩｌｌ″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。初期圧縮力とグ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１１
５ｋｇ／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
．５ｋｇ／ｃｍ”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　　　　（□） 第１表中 クレー１は平均粒径が９．０μｍであり、粒径２μｍ以
下の微粉末が含まないもの、クレー２は平均粒径が４．
４μｍであり、粒径２μｍ以下の微粉末を７重量％含む
もの、 クレー３は平均粒径が０．６μｍであり、粒径２μｍ以
下の微粉末を７０重量％含むもの。

酸化チタンは、平均粒径が１．７μｍであり、粒径２μ
ｍ以下の微粉末を５４重量％含むもの、 アルミナは、平均粒径が０．７μｍであり、粒径２μｍ
以下の微粉末を６５重量％含むもの、 シリカは、平均粒径が０．３μｍであり、粒径２μｍ以
下の微粉末を９０重量％含むものである。

第２表 傘参考例として、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した。

軸　引張強度は、爪立て鋼板に圧着する前のシート状ガ
スケット材を用いて渭淀した結果である。

［発明の効果］ 本発明のシート状ガスケット材は、特定の割合で無機質
微粉末を含んでいるため、応力緩和率が小さく、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
ているため強度が太き（、取扱い性に優れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、５重量％以上のポリテトラフルオロエチレン樹脂お
   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、無機質充填材の５〜６０重量％が粒径２
   μｍ以下のものであることを特徴とするシート状ガスケ
   ット材。