JPS624582B2 - - Google Patents

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JPS624582B2
JPS624582B2 JP56203102A JP20310281A JPS624582B2 JP S624582 B2 JPS624582 B2 JP S624582B2 JP 56203102 A JP56203102 A JP 56203102A JP 20310281 A JP20310281 A JP 20310281A JP S624582 B2 JPS624582 B2 JP S624582B2
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JP
Japan
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fibers
rubber
gasket
heat
sheet
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JP56203102A
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English (en)
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JPS58106264A (ja
Inventor
Tsutomu Yamamoto
Masaaki Ashizawa
Yutaka Shimoda
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Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nichias Corp filed Critical Nichias Corp
Priority to JP56203102A priority Critical patent/JPS58106264A/ja
Priority to US06/428,667 priority patent/US4485138A/en
Publication of JPS58106264A publication Critical patent/JPS58106264A/ja
Publication of JPS624582B2 publication Critical patent/JPS624582B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/12—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • F16J15/121—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering with metal reinforcement
    • F16J15/122—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering with metal reinforcement generally parallel to the surfaces
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、自動車ならびに産業機械器具など
に使用されるガスケツトに関するものであつて、
とくに高温部のシールに適用される耐熱シートガ
スケツトの改良に関するものである。 従来、この種のガスケツトとしては、アスベス
ト繊維とゴムの混練物をシート状に加硫成形した
柔軟弾性体が知られている。また、この柔軟弾性
シートは、高温用としては、熱振動や圧力などに
対するへたり耐久性に劣るため、これを薄い金属
芯板の両面に積層したものが使用されている。 上記補強芯板入りのシートガスケツトの製造法
としては、柔軟弾性シートと金属薄板との結着力
を高めるため、金属芯板に多数の爪片を立て、こ
の爪付き金属芯板に前記柔軟弾性シートを圧着し
て密着積層する方法、あるいは前記シート材料で
あるアスベスト・ゴム混練物をカレンダーロール
によつて金属芯板上に直接に塗着積層する方法が
とられている。 しかし、金属芯板に前記柔軟弾性シートを圧着
積層してなるガスケツトにあつては、圧着時に、
金属芯板上に起立している爪片がシートで押し倒
され、爪片によるフツク作用が失われてしまうこ
とがある。また爪片の基部までシートが陥入しに
くいので、予期するほどの結合力は得られず、シ
ートと金属芯板とが剥れ易く、それがためゴム漏
れや油漏れを起し、密封性に劣るガスケツトとな
ることがある。 一方、爪付き金属芯板にアスベスト・ゴム混練
物を直接に塗着積層してなるシートガスケツトに
あつては、アスベスト・ゴム混練物を芯板上に均
一に塗着させるために、混練物の流動性の良いも
のを用いる必要があり、それがためゴム分を多く
し、アスベスト繊維に長さ600μｍ〜２mmの短繊
維を用いた混練物が適用されているが、それをシ
ートとしたガスケツトは、低温部位では密封性が
良好であるが、高温部ではへたり耐久性に劣ると
ころがあり、また柔軟シート部分のフロー現象や
応力緩和が大となる欠点があるため、耐熱ガスケ
ツトとしてはその使用範囲が限定される。 すなわち、上述した従来の耐熱シートガスケツ
トにあつては、密封性を確保するためには短繊維
の使用による緻密な柔軟弾性体層とする必要があ
り、一方、耐フロー性、耐応力緩和性を確保する
ためには長繊維によつて補強された柔軟弾性体層
を必要とするという、相反する作用を同時に満足
させなければならない問題がある。 とくに耐熱シートガスケツトの主目的が内部流
体の密封にある以上、補強用長繊維はゴム混練物
に均一に分散し、かつゴム結合材と強く結びつい
たものでなければならないが、通常、長繊維は他
の混和物と混合されるとき、繊維同志が絡み合つ
てダマ状になつてしまうため、そのダマの外周と
ゴム結合材とが結びつき、ダマの内側は繊維の絡
み合い力だけに依存する状態におかれている。と
くに合成高分子繊維にあつては、繊維の形状が棒
状であるため、繊維の絡み合い力は弱く、また比
表面積が小さいので、ゴム結合材との接触面積不
足となり、強固な結びつきが得られない。これ
は、合成高分子繊維を用いた柔軟弾性シート材の
引張り破断テストにおいて、その破断面に繊維が
破断せずに引き抜かれたヒゲ状として見られる現
象から確認されており、大きな破断力が得られな
い原因となつている。それがため、従来の耐熱シ
ートガスケツトにおける繊維は比表面の大きなア
スベスト繊維を用いたものが一般的となつてい
る。 この発明は、上述した問題を解決するためにな
されたものであつて、繊維・ゴムの混練物をシー
ト状に加硫成形するものにおいて、短繊維と長繊
維の使用による特性が十分に発揮され、密封性、
耐熱性、耐久性のすべてを兼ねそなえた耐熱ガス
ケツトを提供することを主たる目的としているも
のである。 本発明者は、上記の目的を遂行するため、種々
の研究実験を行なつたところ、短繊維にアスベス
ト比が10〜100倍で、比表面積が0.4〜0.8m2／ｇ
のような極短繊維を主材として用い、これに配合
される長繊維には、毛根状の分岐や多数のヒゲを
有する繊維および／または屈曲した繊維を使用
し、これらの繊維にゴムを配合して混練した混練
物を補強用金属芯板に積層して成るシートガスケ
ツトが、すぐれた密封性、耐熱性、耐久性を具備
していることを発見し、この発見に基いてこの発
明を完成したものである。 この発明において使用される極短繊維として
は、長さ44〜600μｍ（平均直径３μｍ）の範囲
のものが選ばれ、たとえばウオラストナイト
（CaSiO3針状結晶体）あるいはアスベスト極短繊
維のアスベスチン、などの使用が適している。 前記長繊維のうち、毛根状の分岐や多数のヒゲ
を有する長繊維としては、長さ２〜８mm（平均直
径３μｍ）の範囲のものが選ばれ、芳香族ポリア
ミド繊維、アクリル繊維、ポリエセレン繊維など
の合成高分子繊維をフイブリル化したものが適し
ている。フイブリル化処理としては、たとえばそ
の繊維をビーターにて湿式叩解して強与な剪断力
を与え、次に乾燥したあと乾式開綿機（デイスイ
ンテグレーター）で処理する方法があり、それに
より容易にフイブリル化することができる。 また、前記長繊維で、屈曲した長繊維として
は、セルローズ系繊維があり、これは本来、屈曲
した形状をしており、多少の毛根状分岐やヒゲを
有するので、フイブリル化しないで、そのまゝ使
用できる。 この発明を実施するにあたつては、前述したよ
うに、短繊維として長さ44〜600μｍ（平均直径
３μｍ）の短繊維が、また長繊維として長さ２〜
８mm（平均直径３μｍ）の特別な繊維が選ばれる
ものであるが、長さの範囲は大略で表現したもの
であつて、その範囲を少しでも越えてはならない
と云うものではない。 とくに極短繊維にあつては、その下限を遥かに
越えると、繊維とは名ばかりのものとなり、粉体
と殆んど同等になつてしまい、また、長繊維にあ
つては、その上限をはるかに越えた長いものは、
前述したように、繊維ダマとなり、ガスケツトの
成形が不可能となるので、これらの点を考慮して
前記短繊維および長繊維の長さ範囲が選定される
ものである。 前記繊維の結合材に用いるゴムとしては、天然
ゴムまたは合成ゴムを単独に、あるいは混合使用
することができる。 そのほか、ゴム補強充填材として粘土を、また
ガスケツト成形品の放熱を促進させるための熱電
導性充填材として、カーボン、アルミ、銅、銅合
金、ステンレス、鋼などの微粒材を添加使用する
こともできる。上記ゴム補強充填材の配合割合10
〜20％、熱伝導性充填材の配合割合は５〜10％の
範囲でよく、全体量に占める割合が小さいので、
325メツシユパスの細かいものが好ましい。 上記した極短繊維とゴムとを主材とし、それに
フイブリル化または屈曲した長繊維を加え、さら
に必要に応じゴム補強充填材および熱伝導性充填
材を加えて柔軟弾性シートをつくる場合、その組
成材料の配合割合は、 極短繊維 50〜70重量％ ゴム 10〜20 〃 フイブリル化または屈曲した長繊維
10〜20 〃 ゴム補強充填材 10〜20 〃 熱伝導性充填材 ５〜10 〃 の範囲に定めるのが好ましい。 上記のような組成材料によつて構成された混練
物は、爪付き金属芯板へ直接に塗着して積層する
ことが可能である。またその塗着積層処理に当
り、熱硬化性樹脂・熱硬化性樹脂変成合成ゴム等
を金属薄板面に塗布乾燥して接着剤層を形成して
おけば、積層物との結合力を強化させることがで
きる。 しかして、上記のように極短繊維とゴムとを主
材とし、それにフイブリル化または屈曲した長繊
維を加えて成る柔軟弾性シートにあつては、その
フイブリル化または屈曲した長繊維はゴム結合材
とのあいだに強固な結び付きが得られ、それによ
り柔軟弾性シートの著しい強度向上が得られるの
で、それと同じ強度を具備させるために長繊維を
主体とする必要はなく、また少量の配合により均
一混合性が増大されるという相乗効果も得られ
る。 前記組成材料からなる混練物を各種金属芯板に
塗着積層して構成したガスケツトを第１図ないし
第４図に示してある。図面中、１は金属芯板、２
は柔軟弾性体層であり、第１図および第１Ａ図で
は爪付き金属薄板が、第２図では波形金属薄板
が、第３図ではエンボス付き金属薄板が、第４図
では金網が使用されている。 次に、この発明の理解を容易にするため、以下
に実施例を示す。 なお、実施例および比較例中、ウオラストナイ
トは平均長さ60μｍ、セルローズ繊維は平均長さ
２mm、フイブリル化した芳香族ポリアミド繊維は
平均長さ６mm、石綿繊維は平均長さ１mmであり、
また粘土、カーボン、鉄粉は325メツシユパスし
たものである。 実施例 (1) 組成材料 重量％ ウオラストナイト 59 NBR 16 セルローズ繊維（市販厚紙状のものをビーター
で綿状したもの） 10 充填材（粘土） ５ カーボン ６ ゴム加硫系薬剤 ４ あらかじめ前記ゴム（NBR）を組成材料１Kg
に対して0.7のトルエン中で膨潤させたものを
ニーダー混合機中で低速撹拌して粘稠なゴム糊状
とし、これに上記組成材料を順次に投入し、さら
に２時間高速撹拌を行つて均一な混練物をつく
り、一方、0.25ｍ／ｍ厚さの冷間圧延鋼板に、第
１図および第１Ａ図に示す如く、孔径１ｍ／ｍの
丸形４本爪立てを施した金属薄板をフエノール樹
脂液中に浸漬し、風乾後150℃で15分間の硬化処
理を行い、この金属薄板をコーテイングマシンに
セツトし、その両面に上記混練物を塗着させて厚
さ1.3ｍ／ｍのシート状物を形成し、120℃で15分
間のゴム加硫工程を経て耐熱ガスケツトとした。 実施例 (2) 組成材料 重量％ ウオラストナイト 62 NBR 16 フイブリル化した芳香族ポリアミド繊維 ７ （デユポン社製、商品名「ケプラーパルプ」） 充填材（粘土） ５ 鉄粉 ６ ゴム加硫系薬剤 ４ 上記組成材料の混練物を実施例(1)と同様な方法
で成形して耐熱ガスケツトとした。 実施例 (3) 組成材料 重量％ ウオラストナイト 56 NBR 16 セルローズ繊維 ８ フイブリル化した芳香族ポリアミド繊維 ５ 充填材（粘土） ５ カーボン ６ ゴム加硫系薬剤 ４ 上記組成材料の混練物を実施例(1)と同様な方法
で成形して耐熱ガスケツトとした。 ただし、金属薄板は、0.2ｍ／ｍ厚さの冷間圧
延鋼板で、第２図に示す如く、波高１ｍ／ｍ、ピ
ツチ1.7ｍ／ｍの波形にしたものを使用した。 実施例 (4) 組成材料 重量％ ウオラストナイト 54 NBR 16 フイブリル化したアクリル繊維（市販の長さ６
ｍ／ｍのチヨツプ品を水と共にビーターに投入
し、強剪断をかけたあと乾燥したもの） 15 充填材（粘土） ５ カーボン ６ ゴム加硫系薬剤 ４ 上記組成材料の混練物を実施例(1)と同様な方法
で成形して耐熱ガスケツトとした。 ただし、金属薄板は実施例(3)と同じものを使用
した。 比較例 (1) 組成材料 重量％ アスベスト繊維 69 NBR 16 充填材（粘土） ５ カーボン ６ ゴム加硫系薬剤 ４ 上記組成材料の混練物を実施例(1)と同じ方法で
成形して耐熱ガスケツトとした。 比較例 (2) 組成材料 重量％ ウオラストナイト 54 NBR 16 アクリル繊維（市販の長さ６ｍ／ｍのチヨツプ
品） 15 充填材（粘土） ５ カーボン ６ ゴム加硫系薬剤 ４ 上記組成材料の混練物を実施例(1)と同じ方法で
成形して耐熱ガスケツトとした。 上記実施例および比較例の代表的物性値を下記
第１表に示す。
【表】 実施例 (5) 実施例(2)で得られた耐熱シートガスケツトを
JIS10K75配管フランジ用ガスケツト形状に打抜
き、締付圧200Kgｆ／cm2でフランジにセツトした
状態で、150℃に加熱したATSMNO3潤滑油を管
内部流体として168時間保持して漏れの有無を調
べた結果、外観異常が漏れがなく、良好な状態に
あることが確認された。 実施例 (6) 実施例(1)で得られた耐熱シートガスケツトを、
第５図に示す如く、内燃機関用シリンダーヘツド
ガスケツトＡとして打抜き加工し、燃焼ガスに直
接に接するシリンダーボアー部３に軟鋼板SPCC
厚さ0.2ｍ／ｍ、巾３ｍ／ｍのグロメツト４を施
し、潤滑油孔部５に銅板CuP厚さ0.15ｍ／ｍ、巾
２ｍ／ｍのグロメツト６を施し、さらにチエーン
ケース部分にあたる部分に、合成ゴムシール剤に
よる膜厚0.05ｍ／ｍの表面膜７をコーテイング処
理して内燃機関用のシリンダーヘツドガスケツト
となし、これを第６図に示す如く、シリンダーヘ
ツド８に締付ボルト９で800Kgｆ／―cmのトルク
で組付け、エンジン回転数6000r.p.m、エンジン
出力100HP―10分間、1000r.p.mのアイドリンゾ
10分間で、かつエンジン冷却水の冷熱強制サイク
リツク台上運転耐久試験を行つたところ、下記第
２表に示すような良好な成績結果が得られた。
【表】 ただし、試験方法は、自動車メーカー内燃機関
用シリンダーヘツドガスケツトの評価方法に準じ
て行つた。 実施例 (7) 実施例(3)の組成材料を柔軟弾性体層とし、金属
薄板は第３図のエンボス付き金属薄板で、そのエ
ンボスをあらかじめ自動車用内燃機関のシリンダ
ーヘツドガスケツトのシール必要部分に加工した
耐熱シートガスケツトを、第７図に示すように、
エンボス加工寸法に合わせて所定寸法に打抜き加
工して内燃機関用シリンダーヘツドガスケツト
A′となし、このガスケツトを自動車の内燃機関
のシリンダーヘツドに締付けボルトで640Kgｆ―
cmのトルクで締付け、冷却水通路へボイラーから
導いた蒸気を30分間、次に水道水に切換えて30分
間の加熱冷却サイクリツクシユミレーシヨン試験
を50サイクル実施したところ、下記第３表に示す
ような良好な成績結果が得られた。
【表】 以上に述べたように、この発明によれば、極短
繊維とゴムが主材とされ、それに毛根状の分岐や
多数のヒゲを有する長繊維および／または屈曲し
た長繊維が適量に配合されてなる混練物が補強金
属芯板にシート状に積層され、加硫されて成るも
のであるから、密封性、耐熱性、耐久性を兼ね備
えた耐熱シートガスケツトが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図，第２図，第３図，第４図はこの発明の
各種実施例を示す耐熱シートガスケツトの縦断面
図、第１Ａ図は第１図の金属薄板の平面図、第５
図はこの発明を実施した内燃機関シリンダーヘツ
ドガスケツトの平面図、第６図はシリンダーヘツ
ドにガスケツトを取付ける状態を示す斜視図、第
７図は他の実施例によるシリンダーヘツドガスケ
ツトの平面図、第７Ａ図は第７図の（Ｘ―Ｘ）線
の拡大断面図、第７Ｂ図は第７図の（Ｙ―Ｙ）線
の拡大断面図である。 １…金属薄板、２…柔軟弾性体層、Ａ，A′は
シリンダーヘツドガスケツト、３…シリンダーボ
ア部、４…グロメツト、５…潤滑油孔部、６…グ
ロメツト、７…表面膜、８…シリンダーヘツド、
９…締付ボルト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 極短繊維とゴムが主材とされ、それに毛根状
    の分岐やヒゲを有する長繊維および／または屈曲
    した長繊維が適量に配合されてなる混練物が薄い
    金属芯板の両面にシート状に積層され、加硫成形
    されていることを特徴とする耐熱シートガスケツ
    ト。 ２ 前記極短繊維はウオラストナイト（CaSiO3
    針状結晶体）、ゴムは天然ゴムあるいは合成ゴ
    ム、長繊維は芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊
    維などの高分子繊維をフイブリル化したもの、も
    しくはセルローズ繊維を使用する特許請求の範囲
    第１項記載の耐熱シートガスケツト。
JP56203102A 1981-12-16 1981-12-16 耐熱シ−トガスケツト Granted JPS58106264A (ja)

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