JPH0521956B2

JPH0521956B2 -

Info

Publication number: JPH0521956B2
Application number: JP12200088A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Asaumi; Takehiro Yoshida; Shinzaburo Suzuki; Norio Takada; Takemoto Hirai
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1993-03-26
Also published as: JPH01198676A

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ツ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ツト材としては、石
綿を主成分とする石綿ジヨイントシートガスケツ
トがもつ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
ツト材としては、ゴムシート、ゴムを結合材とし
たバーミキユライトシート、膨張黒鉛シート、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂デイスパージヨン
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問題点］従来のガスケツトは、それぞれ次に標す様な問
題点があつた。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
したバーミキユライトシート、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く、また、高価で
ある。ポリテトラフルオロエチレン樹脂デイスパ
ージヨ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く、また、
高価である。［問題点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く、安価であり、さらに
耐油、耐水性に優れたガスケツト材を提供しよう
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
がフイブリル化されており、無機質充填材がその
フイブリル間に存在し、無機質充填材が含水珪酸
塩鉱物を主成分とする充填材であり、かつ、気孔
率が20％以下、気孔径が0.15μ以下であることを
特徴とするシート状ガスケツト材を提供するもの
である。本明細書中でいう気孔率とは、CARLO
ERBA社製ポロシメーター2000を用い、23℃、
25RH％において圧力を常圧から2000気圧まで変
化させた時に測定される平均気孔量（cm³／ｇ）お
よびASTMD−792により測定される物質量（そ
の物質の単位質量当りの容積）（cm³／ｇ）から次
式気孔率（％）＝気孔量／物質量×100 により算出される値である。また気孔径とは、
CARLO ERBA社製ポロシメーター2000を用い、
23℃、25RH％において圧力を常圧から2000気圧
まで変化させた時、式Pr＝2σcosθ（Ｐは加えられ
た絶対圧：Kg／cm²、ｒは細径半径：ｎｍ、σは水
銀の表面張力：480ｍＮ／m²、θは接触角（ぬれ
角）：141.3°である）により求められる細孔半径
の平均値である。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、溶融
流動性を付与するに致らない程度の少量（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
重合体としては、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がフイブリ
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、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。
無機質充填剤が含水珪酸塩鉱物を主成分とするこ
とが特に好ましい。含水珪酸塩鉱物は後述する
が、上記無機質粉末として使用される。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、
シート状ガスケツ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、シート状ガスケツト材の緻密性
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の粉末である一般に
粘土と呼ばれる粉末、ワラストナイトなどの天然
鉱物粉末が好ましく採用される。特に、カオリナ
イト、ハロイサイト、下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0.01〜0.1μ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、シート状ガスケツト材の低気孔率化、
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、小気孔経化が若干難しくなるが、圧縮率の大
きなシート状ガスケツト材となるため。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
なつたり、気孔率や気孔径の小さなシート状ガス
ケツト材が得られ難くなつたりするため、このよ
うな使用態様は好ましいといえない。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100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10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
ート状ガスケツト材の成形性が悪くなり、また気
孔率および平均気孔径が大きくなるためシール性
が悪くなつたりシート状ガスケツト材の寿命が小
さなものになり、好ましくない。本発明のシート状ガスケツト材は、PTFEを５
重量％以上、無機質充填材を50重量％以上含有す
る。PTFEの量が５重量％よりも小さい場合に
は、シート状ガスケツ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
ガスケツト材が得られ難くなり、ガスケツトとし
ての使用に耐え難いものとなるため好ましくな
い。特区にPTFEが10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、汎用ガスケツト材としての特徴が薄れるこ
と、ガスケツ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
ガスケツ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、気孔率および気孔径の小さく
緻密なシート状ガスケツト材を得難くなる。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ツト材は、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ツ素樹
脂や、フエノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリア
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ツ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ツ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
スケツ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ツト材は、気孔率が20
％以下であることが重要である。気孔率が20％よ
りも大きいと、応力緩和が大きくなり、ガスケツ
ト材の寿命が短くなり、またシール性も悪くなり
好ましくない。気孔率の下限については特に限定
されず、小さい程シール性など良好になり、好ま
しいが、実質的には気孔率０％のシート状ガスケ
ツト材を製造するのは極めて困難であり、通常気
孔率は１％程度以上となる。また、本発明のシート状ガスケツト材は、気孔
径が0.15μ以下である。気孔率が小さい場合であ
つても、径の大きな気孔が存在すると、シール性
が低下するため好ましくない。また、径の大きな
気孔が存在すると気孔率が大きくなる傾向にあ
る。気孔径の下限は小さい程よく、気孔径０であ
ることがシール性の面から最も好ましいが、実質
的に気孔径０すなわち気孔の全く存在しないガス
ケツト材を製造するのはかなり困難であり、通常
は、0.009μ程度の気孔が存在する。特に好ましく
は気孔径を0.08μ〜0.01μ程度にすることである。気孔率および気孔径の小さなシート状ガスケツ
ト材の製造方法としては種々あるが、容易な方法
を以下に例示する。一つ目は、合成樹脂、あるい
は液状物を含浸あるいは添加する方法である。こ
の方法は、シート状物成形前に熱可塑性樹脂など
の合成樹脂を添加しておき、シート状成形時ある
いはシート成形後に合成樹脂の融点以上に加熱す
ることにより、気孔部分に合成樹脂を充填せしめ
ることにより、気孔率および気孔径を低下せしめ
ることができ、また、シート状物成形後、オイ
ル、合成樹脂溶融物などの液状物を含浸せしめる
ことにより気孔率および気孔径を低下せしめるこ
とができる。しかしながら、この様な方法では、
シート状ガスケツト材内部および表面に合成樹脂
等が存在するため、高温においてシート状ガスケ
ツト材を使用した場合に焼付きなどが生じるおそ
れがあるため、高温で使用するシート状ガスケツ
ト材の製法としては好ましいとはいえない。二つ
目はシート状物を成形後再度加圧する方法であ
る。このシート状物成形後あるいは焼成後に加圧
を行う方法である。この加圧方法としては、プレ
ス型またはロールによる加圧方法が例示される。
ここで、プレス型による加圧よりもロールによる
加圧の方が、連続的な加圧作業が可能であるた
め、作業性に優れ、好ましく採用される。また、
加圧圧力としては、通常シート状物成形時と同等
またはそれ以上の圧力であることが好ましい。こ
の圧力は、シート状物の状態あるいは要求するガ
スケツト材の物性等によつて適宜選定されるが、
あまりに高い圧力で加圧してもその改良効果は期
待するほどに得られない。加圧圧力としては、面
圧で1000Kg／cm²程度以下が好ましく、通常200〜
700Kgｆ／cm²程度が採用される。また、この加圧
する方法は、同時に加熱すること好ましい。加熱
することによりPTFEの可塑性が向上するため、
加圧圧力がそれ程大きくなつても、気孔率および
気孔径を容易に低下せしめることができる。加圧
温度としては、あまり温度ではその効果は充分に
発揮されず、またあまりに高温ではPTFEが熱分
解する可能性があるため好ましくない。好ましく
は250〜400℃程度、特に300〜380℃程度とするこ
とが好ましい。三つ目は無機質充填材として粒径
の異なる２種または３種の無機質微粉末の混合使
用または粒径の異なる２種または３種の無機質、
微粉末の混合物カーボンの微粉末を混合使用して
充填効率を向上せしめる方法である。この方法
は、無機質微粉末を大粒径同志の〓間を中・小粒
径微粉末で埋められるので気孔率および気孔径を
低下せしめることができる。またカーボン粉末は
大・中・小無機質微粉末同志の〓間を埋めると同
時に、その低摩擦性によりシート成形時に無機質
微粉末同志のすべりを促進して充填材同志の充填
性を高める効果がある。また、この方法は前記の
方法に比べてガスケツトの製造が容易なので、汎
用性に優れたガスケツトを得ることができる。本発明のシート状ガスケツト材において、
PTFEはフイブリル化されており、無機質充填材
がそのフイブリル間に存在している。PTFEがフ
イブリル化されていない、または無機質充填材が
PTFEのフイブリル間に存在しない場合には、シ
ート状ガスケツト材は極めて脆いものとなり、実
際の使用に耐えられないものとなる。本発明のシ
ート状ガスケツト材は、PTFEがフイブリル化さ
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PTFEのフイブリルにより強固に
保持されているため、ガスケツト材として充分な
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ツト材は、PTFE
がガスケツト材全体にわたつ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
ツト材全体にPTFEの優れた撥水、撥油性が発揮
されるものである。すなわち、ガスケツト材が耐
油性、耐水性に優れたものとなる。PTFE、高剪
断力をかけることにより容易にフイブリル化され
うるものである。また、PTFEのフイブリル間に
均一に無機質充填材を分散させる方法としては、
フイ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をフイ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PTFE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をより高度にフイブリル化することもでき
る。本発明のシート状ガスケツト材は、前述した
PTFEフイ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ツト材において、
PTFEは焼成されていても良く、未成形であつて
も良い。PTFEが未焼成である場合には、シート
状ガスケツト材は比較的圧縮率が大きなものとな
るため、低締付圧であつ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け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、シート状ガスケツト材
は、強度に優れるため、比較的高い締付け圧のか
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PTFEをフイブリル化前に
焼成するとフイ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ツト材は、それ単体でシ
ートガスケツトとして使用してもよいし、金属板
などと積層して、複合ガスケツトとして使用して
もよい。複合ガスケツトとする場合、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、
メツシユ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ツト材を貼り合せ
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ツト材を圧着
することにより、金属コアの複合ガスケツトとす
ることができるし、また、同様にシート材ガスケ
ツ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ツトとすることもでき
る。［実施例］実施例１〜３、比較例１〜３ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（旭フロ
ロポリマー製CD−１）40重量部、無機質充填材
（カオリナイトクレー：土屋カオリン工業製カタ
ルポ、平均粒径10μ）60重量部および１，１，１
−トリクロロエタン250重量部をミキサーにより
20分間撹拌し、ろ過した後、ろ過物を常温で乾燥
させた。乾燥物に高粘度有機溶剤（エクソン製ア
イソパーＭ）17重量部を加えニーダーで10分撹拌
した後約15時間熟成し、その後押出部断面寸法
105mmで角度40°の円錐部、シリンダー断面積とノ
ズル部断面積の比が15の金型に熟成物を注入し、
常温、圧力40Kgｆ／cm²、加圧速度120mm／hrで押
出して棒状物にした。この棒状物を外径200mm、
長さ400mmの鉄製２転ローラーに圧縮比18、速度
1800mm／hrで挿入し、巾300mm、厚さ１mmの長尺
シートを得た。長尺シートを300℃で熱風乾燥し
た後、350℃で３時間焼成した。焼成シートを鉄
製２転ローラーにより、面圧300Kgｆ／cm²でフラ
ツトニングし、気孔率５％、気孔径0.02μのシー
ト状ガスケツト材を得た。このシート状ガスケツ
ト材について、圧縮率、復元率、応力緩和率、耐
水性、耐油性、シール性の試験を行つた結果を第
１表に示した。フラツトニングの条件を変えて第
１表に示す気孔径、気孔率のシート状ガスケツト
材を得た。このシート状ガスケツト材について同
様の試験を行なつた結果を第１表に示した。

【表】

【表】＊参考例１として、石綿ジヨイントシートを用いて
、同様の試験を行なつた結果を示した。
実施例４〜７ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末（旭フロ
ロポリマー製CD−１）20重量部、無機質充填材
（カオリナイトクレー：土屋カオリン工業製カタ
ルポ、平均粒径10μ）80重量部および１，１，１
−トリクロロエタン250重量部をミキサーにより
20分間撹拌混合した後、常温で乾燥させた。この
乾燥物に高粘度有機溶媒17重量部を加え、ニーダ
ーで10分撹拌した後、約15時間熟成し、その後押
出部断面寸法105mmで角度40°の円錐部、シリンダ
ー断面積とノズル部断面積の比が15の金型に熟成
物を注入し、常温、圧力40Kgｆ／cm²、加圧速度
120mm／hrで押出して棒状物にした。この棒状物
を外径200mm、長さ400mmの鉄製２転ローラーに圧
縮比18、速度1800mm／hrで挿入し、巾300mm、厚
さ0.65mmの長尺シートを得た。長尺シートを300
℃で熱風乾燥した後、350℃で３時間焼成した。
鉄製２転ローラーにより、SPCC材、厚さ0.25mm、
穴形状径1.2mmの丸穴フツクの爪立て鋼板の両面
に焼成シートを面圧1000Kg／cm²で圧着し、厚さ
1.2mmの複合ガスケツトを得た。この複合ガスケ
ツトの焼成体部分の気孔率は８％、気孔率は
0.04μであつた。この複合ガスケツトについて、
圧縮率、復元率、応力緩和率、耐油性、耐水性お
よびシール性の試験を行なつた結果を第２表に示
した。また、気孔率および気孔径の異なるシート
材ガスケツト材を用いた複合ガスケツトについて
同様の試験を行なつた結果を第２表に示した。

【表】＊参考例２として、石綿ヘツダーガスケツ
トを用いて同様の試験を行つた結果
を示した。
実施例８〜10 第３表に示す重量部のポリテトラフルオロエチ
レン樹脂粉末（旭フロロポリマー製CD−１）、無
機質充填材（カオリナイトクレー：土屋カオリン
工業製カタルポ、平均粒径10μ）および１，１，
１−トリクロロエタン250重量部をミキサーによ
り20分間撹拌混合し、ろ過した後、常温で乾燥さ
せた。この乾燥物に高粘度有機溶剤（エクソン製
アイソパーＭ）を17重量部を加え、ニーダーで10
分撹拌した後、約15時間熟成した。この熟成物を
押出部断面寸法105mmで角度40°の円錐部、シリン
ダ断面積とノズル部断面積の比が15の金型にを注
入し、常温、圧力40Kgｆ／cm²、加圧速度120mm／
hrで押出して棒状物にした。この棒状物を外径
200mm、長さ400mmの鉄製２転ローラーに圧縮比
18、速度1800mm／hrで挿入し、巾300mm、厚さ１
mmの長尺シートを得た。この長尺シートを300℃
で熱風乾燥した後、鉄製２転ローラーにて、面圧
600Kg／cm²でフラツトニングしてシート材ガスケ
ツト材を得た。このシート状ガスケツト材につい
て、圧縮率、復元率、応力緩和率、耐油性、耐水
性およびシール性の試験を行なつた結果を第３表
に示した。

【表】実施例 11〜15 実施例１の組成割合に代えて第４表の組成割合
とする他は実施例１と同様にしてシート状ガスケ
ツトを得た。このシート状ガスケツトを用いて行
なつた試験結果を第４表に示した。実施例 16〜19 実施例１の組成割合に代えて第５表の組成割合
とする他は実施例１と同様にしてシート状ガスケ
ツトを得た。このシート状ガスケツトを用いて行
なつた試験結果を第５表に示した。

【表】

【表】［発明の効果］本発明のシート状ガスケツト材は、特定の気孔
率および気孔径を有するため、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、ガスケツ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ツト材は、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
PTFEのフイ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。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のガスケツト材の横断面図で
あり、第２図は、実施例２の複合ガスケツトの横
断面図であり、第３図は実施例２の複合ガスケツ
トの平面図である。図において、１はシート状ガスケツト材、２は
無機質充填材、３はPTFEフイブリル、４は爪立
鋼板、５はシート状ガスケツト材である。

Claims

【特許請求の範囲】

１５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イブリル化
されており、無機質充填材がそのフイブリル間に
存在し、無機質充填材が含水珪酸塩鉱物を主成分
とする充填材であり、かつ、気孔率が20％以下、
気孔径が0.15μ以下であることを特徴とするシー
ト状ガスケツト材。