JPH08906B2 - ジョイントシートの製造方法 - Google Patents

ジョイントシートの製造方法

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JPH08906B2
JPH08906B2 JP5956892A JP5956892A JPH08906B2 JP H08906 B2 JPH08906 B2 JP H08906B2 JP 5956892 A JP5956892 A JP 5956892A JP 5956892 A JP5956892 A JP 5956892A JP H08906 B2 JPH08906 B2 JP H08906B2
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芦澤正明
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重留祥一
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ガスケットの基材に
用いられるノンアスベストジョイントシート(以下NA
ジョイントシートと略する)の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、石綿ジョイントシートが、石綿繊
維の優れた耐熱性や耐薬品性を利用して、水、油、空
気、水蒸気などの輸送管・機器用のガスケットとして打
ち抜き加工されてきた。ところが、石綿繊維は、資源の
枯渇、価額の高騰により入手が難しくなり、また健康障
害が社会的問題となって石綿の使用が規制される傾向と
なってきた。それらのことにより、最近では石綿繊維を
まったく用いないNAジョイントシートが使用されるよ
うになってきた。
【0003】従来のNAジョイントシートの製造方法
は、まず繊維材料、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(こ
れを混練材料と称する)、次いで熱ロール(約 150℃)
と冷ロール(約20℃)とからなる一対のロール間に投入
し、混練材料を熱ロール側に積層させながら溶剤の蒸発
・加硫を行い、最後に積層したシート状物を剥離するこ
とによって製造されてきた。製品によっては、加硫を完
全にするために、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、用途に応じて上
記の構成材料のほか、カップリング剤、軟化剤、可塑
剤、水膨潤剤、油膨潤剤等の少量添加剤が配合され、ま
た保管・識別の点から顔料が配合されるものもある。
【0004】さて、NAジョイントシートに用いられる
繊維材料は大まかに有機繊維と無機繊維(石綿以外の)
に分けられる。有機繊維は繊維自体がしなやかであると
ともにゴムとSP値(溶解度パラメーター)が近似して
いるので、ゴムや充填材との間で絡みや結合を起こし易
く補強効果が高い。特にフィブリル化させたアラミド繊
維(商品名、ケブラーパルプ)は、石綿繊維同様に枝分
かれしているためチップド状のものに比べ表面積が大き
く、ゴムや充填材との絡みが非常に発達し、引張強さ・
耐フロー性等の特性が向上するが、石綿繊維に比べると
耐熱性、特に耐水蒸気性が著しく劣っている。
【0005】一方、無機繊維は、剛直であるとともにS
P値がゴムとはなれているので、ゴムや充填材との絡み
や結合性が乏しく、補強効果はあまり期待できないが、
その剛直性により復元性や耐応力緩和性は良好であり、
有機繊維に比べて耐熱性・耐水蒸気性も良好である。
【0006】このようなことを考慮して、NAジョイン
トシートは、使用目的用途に応じて有機、無機の繊維材
料を組み合わせて使用される場合が多く、一部の性能で
は石綿ジョイントシートのレベルに近づいてきたもの
の、なお引張強さ・耐熱性・耐水蒸気性の点で石綿ジョ
イントシートより著しく劣っているのが現状である。
【0007】また、石綿ジョイントシートとNAジョイ
ントシートとの間の特性以外の相違点として、ロール工
程での製造性も挙げられる。すなわち、石綿繊維は枝分
かれしているためゴムや充填材との絡みが良好で、熱ロ
ール側に積層しやすいのに対し、NAジョイントシート
では、アラミドパルプでさえ枝分かれ程度が小さいため
熱ロール側に積層しにくく、まして剛直な無機繊維が配
合された場合は非常に積層しにくい。このことは、製品
の不良率が大きいことに加え、配合が限定されて特性上
必要な繊維量を入れることができないという問題にも関
連する。このこともNAジョイントシートが石綿ジョイ
ントシートに比べて引張強さ・耐熱性・耐水蒸気性の劣
る原因となっている。
【0008】さらに、最近の工程合理化および職場環境
の整備の動きから、固形ゴムを素練りした後に溶剤に浸
漬して膨潤させるという従来の工程に代って、粉末ゴム
やラテックスを溶剤と一緒に直接ミキサー中に投入し混
練する工程が採用されることが多くなっているが、この
場合、膨潤が均一に行われないとゴムの塊が生じて、製
造性に悪影響を与える。特にラテックスの場合は、混練
材料中の水分が繊維とゴムの接着に障害となり、シート
の引張強さを小さくするという問題も生じている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】要約すれば、従来のN
Aジョイントシートにあっては、補強効果のある有機繊
維は、高熱条件・水蒸気雰囲気下で使用すると劣化し、
石綿ジョイントシートに比べて寿命が著しく低下する。
また、耐熱性・耐水蒸気性の高い無機繊維を併用して
も、その補強効果は低く、さらに製造的な面でその配合
量を多くできないため、耐熱性・耐水蒸気性に関しては
石綿ジョイントシートに比べてかなり低下したものとな
る。それに加えてラテックスを用いる場合は、シートの
引張強さが小さく、膨潤が不均一になりやすく、製造性
が悪いという問題があった。
【0010】この発明の目的は、引張強さ、耐熱性、耐
水蒸気性を改良し、製造性も良いラテックスを用いたN
Aジョイントシートの製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、NAジョイントシートのバインダーとして
NBRラテックスを使用する場合、ラテックスゴムの構
成によって特性および製造性に大きな違いがあることを
発見した。すなわち、ラテックスに含まれるゴム粒子と
して低分子量分が少ないものを使用することにより、シ
ートの製造性が良くなり、またシートの引張強さも大き
くなることが判った。また、重合に使用する混合乳化剤
のうち、アニオン性乳化剤がほぼ70重量%の場合によい
ことも判った。
【0012】本発明のジョイントシートの製造方法は、
上記ゴムとして、アニオン性乳化剤が60〜80重量%の混
合乳化剤の存在下で重合させた、アクリロニトリルなど
エチレン性不飽和ニトリル成分含有量が20〜45重量%で
あるラテックスであって、分子量分布における分子量5
0,000以下が20重量%以下であるとともに平均ゴム粒子
径が100 〜150 nm、かつトルエンに対するゲル不溶分が
10〜30重量%のものを使用することを特徴とする。
【0013】また本発明の別のジョイントシートの製造
方法は、上記ゴムとして、アクリロニトリルなどエチレ
ン性不飽和ニトリル成分含有量が20〜45重量%であるラ
テックスであって、分子量分布における分子量50,000以
下が20重量%以下であるとともに平均ゴム粒子径が130
〜200 nm、かつトルエンに対するゲル不溶分が30〜80重
量%のものを使用することを特徴とする。
【0014】この方法により製造性が良くなることは以
下の理由によるものと推測する。
【0015】一般に、分子量の大きいゴムは膨潤しにく
い。膨潤の速い低分子量ゴムは、未膨潤のゴム粒子を囲
い、それを塊として混練材料中に残す。このようなゴム
の塊は、製造時に溶剤等の蒸発を妨げて気泡不良を発生
させる一方、また混練材料中に均一に分散したバインダ
ーゴム分は逆に少ないために、熱ロール側への積層が難
しくなる。50,000以下の低分子量分を従来の50重量%以
下から20重量%以下と少なくすると、膨潤の均一性が確
保できる。
【0016】また、分子量の大きいゴムの粘性は高く、
混練の際の大きな剪断力によってゴムの分散が良く、均
一になる。それと同時に混練材料の粘性も高くなって熱
ロール側に積層し易く、製造中シートのグリーン強度も
大きくなる。これらのことから製造性はかなり改良され
る。
【0017】このような考え方に基づいて数多くの実験
を行った結果、アニオン性乳化剤を80〜60重量%の混合
乳化剤で重合させた場合に平均ゴム粒子径が100 〜150
nm、かつトルエンに対するゲル不溶分10〜30重量%のN
BRラテックス(ラテックスの場合分子量分布での測定
・規定が難しく、粒径とゲル不溶分で規定することがで
きる)、乳化剤を限定しない場合に平均ゴム粒子径が13
0 〜200 nm、かつトルエンに対するゲル不溶分30〜80重
量%のNBRラテックスを使用することにより、製造性
の良いNAジョイントシートが得られるのである。な
お、従来のラテックスでは、トルエンに対するゲル不溶
分は10重量%未満であった。
【0018】本発明における分子量分布の測定は、JI
S−K6392「NBRラテックスの試験方法」に従っ
てラテックスの凝固物を得、この凝固物をテトラヒドロ
フランに溶解し、可溶性成分についてGPCで分析する
ものである。アクリロニトリル含有量の測定は、JIS
−K6392による。平均ゴム粒子径の測定は、光散乱
法による。ゲル不溶分の測定は、キャスティングにより
作成したラテックスのフィルムを細かく切り、80メッシ
ュの金網篭に入れて、トルエンに48時間浸漬した後に、
金網中に残った不溶分重量を求め、フィルム重量に対す
る重量%を計算する。
【0019】また、ジョイントシートの引張強さは、ゴ
ムの分子量が大きくなることによりかなり大きくなり、
またシール性は、材料の分散が良くなることにより改良
された。さらに、耐熱性、耐水蒸気性は、製造性の改
良、ひいては無機繊維の配合量の増加により、向上させ
ることができた。
【0020】次に、ラテックスの機械的安定性もNAジ
ョイントシートの製造性に大きく影響することを発見し
た。
【0021】ラテックスの機械的安定性については、悪
いほうが溶剤に膨潤し易く、ジョイントシートのゴムと
して適しているという考え方もあるが、実験の結果は、
機械的安定性が悪いと、ヘンシェルミキサーで溶剤と混
ぜる時に、ラテックスが凝集しかえって膨潤しにくくな
ることを発見した。そして、NBRラテックスのマーロ
ン安定性を0.50%以下とすることが、気泡不良をなくし
熱ロール側への積層を容易にして製造性を向上させるこ
とが判った。
【0022】ここでいうマーロン安定性の測定は、JI
S−K6392の機械的安定度を、荷重10kg,10分間,
100 メッシュの条件で求めるものである。
【0023】前述の平均粒子径 130nm以上、トルエンに
対するゲル不溶分30〜80重量%以上という条件に加えて
マーロン安定性を 0.50 %以下とすることは、ゴムのト
ルエンに対する膨潤速度を格段に適正化するに役立ち、
引張強さ、耐熱性、耐水蒸気性、製造性は一段と改善さ
れる。
【0024】本発明におけるラテックスは、溶剤に分散
しやすい。溶剤とラテックスを混合することにより、従
来のラテックスは分離した状態になるが、本発明におけ
るラテックスは、クリーム状の混合物が得られる。従っ
て、本発明のジョイントシートの製造方法においては、
まずラテックスと溶剤を2 〜3 分間混合してクリーム状
にした後、繊維その他を混合することができ、混練性が
極めて良好となる。これに対して従来のラテックスは溶
剤と混合して分離するから、ラテックス、溶剤、繊維、
その他を同時に混合する必要があり、混合時のせん断力
の不足、機械的不安定性、ラテックスの凝集、膨潤速度
の不足があったが、本発明によりそれらが著しく改善で
きる。
【0025】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0026】実施例1 分子量50,000以下が20重量%以下、アクリロニトリル含
有量28重量%、アニオン性乳化剤/ノニオン性乳化剤の
比率を70/30とした混合乳化剤の共重合体に対する含有
量1.5 重量%のNBRゴムラテックス#1であって、表
1に示されるとおり、平均粒子径120nm 、トルエンに対
するゲル不溶分20重量%、マーロン安定性0.70%のもの
100 重量部と、トルエン600 重量部とを、回転数1000 R
PMのヘンシェルミキサーにて10分間混練した後、表2に
示す配合量の繊維材料、充填材、ゴム薬品を加えさらに
20分間混練した。この混練材料を熱ロール( 150℃)、
冷ロール(20℃)のカレンダーロールによって加圧加硫
成形し、厚さ 1.5mmのジョイントシートを得た。
【0027】実施例2〜4、比較例1〜4 各ジョイントシートは、表1に示すNBRラテックスの
構成および表2,表3に示す配合に従い、実施例1と同
様の方法で製造した。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】次に、各実施例と各比較例の製造性および
物性値を表4および表5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
−R3453に準じて測定した。またシール性は、面圧
300kgf/cm2 で締め付けて窒素ガス7kgf/cm2 をかけた
時のガス洩れ量で評価した。耐熱性は、 200℃のギヤオ
ーブン中で 8時間加熱した後引張伸びの減少率で判定し
た。
【0032】
【表4】
【0033】
【表5】 *1 : △…製板不良、×…製板不能
【0034】
【発明の効果】表4および表5からもわかるように、実
施例1〜4はいずれも、比較例1〜4に比べて製造性が
著しく改良されている。特にガラス繊維量の多い比較例
2,4はロールで製板することができなかったが、これ
と同じガラス繊維量の実施例2,4はその製板が可能で
ある。また、物性的にも、実施例1,3は比較例1,3
に比べて引張強さ・応力緩和率・シール性が良好であ
り、従来製造できなかった応力緩和率・耐熱性の良好な
ジョイントシートも、実施例2,4のとおり製造するこ
とが可能であった。
【0035】以上述べたように、この発明によって得ら
れたNAジョイントシートは、NBRラテックスの構成
を変更することによって製造性が大幅に改善され、従来
では製造することができなかったような配合のジョイン
トシートも製造することができるようになったため、応
力緩和率・耐熱性等の良好な特性のジョイントシートが
得られるようになった。また、従来品にくらべジョイン
トシート引張強さも良好となった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機繊維、石綿以外の無機繊維、無機充
    填材、ゴム及びゴム薬品からなる組成のジョイントシー
    トを製造するにあたり、上記ゴムとして、エチレン性不
    飽和ニトリル単量体20〜45重量%及びこれと共重合可能
    な官能基を有する単量体80〜55重量%とよりなる単量体
    混合物をアニオン性乳化剤80〜60重量%とノニオン性乳
    化剤20〜40%とより成る混合乳化剤の存在下で重合させ
    て得られる共重合体のラテックスであって、該ラテック
    スは共重合体に対して5 〜12重量%の乳化剤を含有し、
    その平均粒子径は100 〜150 nmであり、該共重合体のト
    ルエン不溶分が10〜30重量%であり、該共重合体のテト
    ラヒドロフラン可溶分中における分子量50,000以下の重
    合体の比率が20重量%以下であるものを使用することを
    特徴とするジョイントシートの製造方法。
  2. 【請求項2】 有機繊維、石綿以外の無機繊維、無機充
    填材、ゴム及びゴム薬品からなる組成のジョイントシー
    トを製造するにあたり、上記ゴムとして、エチレン性不
    飽和ニトリル単量体20〜45重量%及びこれと共重合可能
    な官能基を有する単量体80〜55重量%とより成る単量体
    混合物を重合して得られる共重合体のラテックスであっ
    て、ラテックスの平均粒子径が130 〜200 nm、共重合体
    のトルエン不溶分が30〜80重量%、共重合体のテトラヒ
    ドロフラン可溶分中における分子量50,000以下の重合体
    の比率が20重量%以下であるものを使用することを特徴
    とするジョイントシートの製造方法。
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