TWI727097B

TWI727097B - 包含滑石片之墊片

Info

Publication number: TWI727097B
Application number: TW106131678A
Authority: TW
Inventors: 高橋聡美
Original assignee: 日商華爾卡股份有限公司
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2021-05-11
Also published as: TW201915364A

Abstract

本發明提供一種密封性得到改善之墊片。本發明提供一種墊片，其係包含含有滑石、無機纖維及黏合劑之滑石片者，且上述滑石片兩面之依據JIS B 0031(1994)之十點平均粗糙度(R_Z )為20 μm以下。

Description

包含滑石片之墊片

本發明係關於一種用於流體之配管連接部等之包含滑石片之墊片。

一般而言，墊片以無金屬墊片、半金屬墊片及金屬套墊片此三種為主流。無金屬墊片之中，於450℃以上之高溫條件下，通常使用包含耐熱性較高之無機填充劑及無機纖維之片材墊片，及無機纖維經橡膠拉出而得之織布墊片。

於日本專利特開昭59-86683號公報中揭示一種含有無機纖維、無機填充劑及結合劑之密封材料作為無金屬墊片之密封材料。

然而，於使用包含含有無機纖維、無機填充劑及結合劑之密封材料之墊片之情形時，明確得知有配管內之流體流過墊片表面並漏至外部之產生所謂墊片與凸緣之間之接面洩漏的情形，以致密封性有改善之餘地。

本發明之目的在於提供一種密封性得到改善之墊片。

本發明提供以下所示之包含滑石片之墊片。

[1]一種墊片，其係包含含有滑石、無機纖維及黏合劑之滑石片者，且上述滑石片兩面之依據JIS B 0031(1994)之十點平均粗糙度(R_Z)為20μm以下。

[2]如[1]記載之墊片，其中上述無機纖維係選自由氧化鋁纖維、玻璃纖維、岩絨、玄武岩纖維、生物體溶解纖維、氧化矽纖維及陶瓷纖維所組成之群中之至少1種纖維。

[3]如[1]記載之墊片，其中上述無機纖維為氧化鋁纖維或玄武岩纖維。

[4]如[1]記載之墊片，其中上述滑石片之依據JIS K 7120之800℃下之熱減量率為15重量%以下。

[5]如[1]記載之墊片，其中上述滑石之粒徑為2μm以上且25μm以下。

[6]如[1]至[5]中任一項記載之墊片，其包含含有2個以上之上述滑石片之積層體，且上述積層體包含金屬板，上述金屬板之材料為不鏽鋼材或碳鋼材，上述金屬板之形狀係選自由平坦金屬、金屬網及卡鉤金屬所組成之群中之至少1種形狀。

[7]如[1]至[5]中任一項記載之墊片，其係選自由漩渦形墊片、半金屬墊片、及金屬套墊片所組成之群中之至少1種墊片。

本發明之上述內容及其他目的、特徵、態樣及優點可根據與隨附圖式關聯而理解之與本發明相關之如下詳細說明而明確。

以下，進而對本發明之包含滑石片之墊片進行詳細說明。

[滑石之平均縱橫比]

本發明中所使用之滑石之平均縱橫比較佳為10~25。此處所謂滑石之平均縱橫比係滑石粒子之平均直徑與平均厚度之比，可由(平均直徑/平均厚度)而算出。於滑石之平均縱橫比未達10之情形時，有滑石片兩面之R_Z超過20μm之虞。再者，滑石之平均縱橫比之上限值並無特別限制，通常，滑石之平均縱橫比為25以下。滑石之平均縱橫比之具體測定方法係依據下述實施例之項之記載。

[滑石之平均粒徑]

本發明所使用之滑石之平均粒徑較佳為2μm以上且25μm以下。於滑石之平均粒徑未達2μm之情形時，有滑石片之形成變得困難之傾向，於滑石之平均粒徑超過25μm之情形時，有滑石片兩面之R_Z超過20μm之虞。滑石之平均粒徑的測定係使用雷射繞射式粒徑分佈測定裝置而測得之值，平均粒徑之具體測定方法係依據下述實施例之項之記載。

[無機纖維]

本發明所使用之無機纖維發揮提高滑石片之機械強度的作用。作為此種無機纖維，例如較佳為氧化鋁纖維、玻璃纖維、岩絨、玄武岩纖維、生物體溶解性纖維、氧化矽纖維及陶瓷纖維。為了提高耐熱性，進而較佳為使用氧化鋁纖維，為了提高機械強度，進而較佳為使用玄武岩纖維。

[無機纖維之平均纖維徑]

本發明所使用之無機纖維之平均纖維徑較佳為在3~20μm之範圍。於無機纖維之平均纖維徑大於20μm之情形時，有滑石片兩面之R_Z超過20μm之虞，於無機纖維之平均纖維徑未達3μm之情形時，有滑石片之機械強度降低之傾向。無機纖維之平均纖維徑之具體性測定方法係依據下述實施例之項之記載。

[黏合劑]

本發明所使用之黏合劑只要為結合滑石及無機纖維，提高密封性且可對滑石片賦予機械強度者，則無論何種均可，為了將滑石片中之滑石與無機纖維較佳地結合，可使用有機黏合劑。作為有機黏合劑，例如可列舉：丙烯腈丁二烯橡膠、天然橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丙烯腈橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、矽酮橡膠、乙烯-丙烯橡膠等。該等黏合劑可將1種或2種以上組合而使用。

[十點平均粗糙度(R_Z)]

於本發明中，滑石片兩面之依據JIS B 0031(1994)之十點平均粗糙度(R_Z)為20μm以下。R_Z係自粗糙度態樣於其平均線之方向僅抽出評價長度(8mm)，求出自該抽出部分之平均線於縱倍率之方向上測得之自最高山頂至第5高之山頂之標高的絕對值之平均值、及自最低谷底至第5低之谷底之標高之絕對值的和，將該值以微米(μm)表示者。R_Z之具體之測定方法係依據下述實施例之項之記載。

[熱減量率]

本發明所使用之滑石片之依據JIS K 7120(塑膠之熱重量測定方法)於800℃下之熱減量率較佳為15%以下。若滑石片於800℃下之熱減量率超過15%，則有高溫時之密封性降低之傾向。熱減量率之具體之測定方法係依據下述實施例之項之記載。

本發明所使用之滑石片除上述成分以外，亦可視需要包含各種硫化劑、硫化促進劑、硫化助劑、著色劑等。

[墊片]

本發明之墊片係包含上述滑石片者。本發明之墊片例如可藉由將上述滑石片裁切成所需形狀而容易地製造。本發明之墊片亦可為包含2個以上之上述滑石片者。又，亦可包含2個以上之滑石片，及為了增強強度而可包含金屬薄板、金屬網、卡鉤金屬等輔強材。作為該輔強材之材料，可使用不鏽鋼材(SUS材)或碳鋼材(SPCC材)。

包含2個以上之上述滑石片之墊片可為藉由壓接2個以上之滑石片而依次積層之構造的包含2個以上滑石片之積層體。又，包含2個以上滑石片之積層體例如亦可為依次積層有滑石片、輔強材及滑石片之構造等進而包含輔強材者。

上述滑石片亦可作為漩渦形墊片之填料材或半金屬墊片之表面材、金屬套墊片之中芯材而使用。

[滑石片之製造方法]

本發明之墊片所含之滑石片可使用通常之不織布之製造方法即乾式法、濕式法等而製造。

[漩渦形墊片]

本發明之墊片可藉由使用上述滑石片作為填料材而製成漩渦形墊片。漩渦形墊片例如可藉由使用作為環材之不鏽鋼材或碳鋼材、鎳鉻合金、赫史特合金等單質金屬及合金等，將該填料材與該環材重合並卷成漩渦狀而製造。

[半金屬墊片]

本發明之墊片可藉由使用上述滑石片作為表面材，而製成半金屬墊片。半金屬墊片例如可藉由於不鏽鋼材或碳鋼材、鎳鉻合金、赫史特合金等含有單質金屬及合金等之金屬之兩面形成作為表面材之滑石片之層，製成半金屬狀而製造。

[金屬套墊片]

本發明之墊片可藉由使用上述滑石片作為中芯材而製成金屬套墊片。金屬套墊片例如可藉由將不鏽鋼材或碳鋼材、鎳鉻合金、赫史特合金等含有單質金屬及合金等之金屬之薄膜被覆於作為中芯材之滑石片之外側而製造。

[實施例]

以下，揭示實施例進而具體地說明本發明之墊片，但本發明並不受該等之例之任何限定。

[實施例1]

利用濕式法製作1片含有滑石(Nippon Talc(股)：MS-P(平均粒徑15μm，平均縱橫比15))80重量份、氧化鋁纖維(平均纖維徑5~10μm)10重量份及丙烯腈丁二烯橡膠10重量份之滑石片，自該滑石片採取三個試驗片，進行R_Z之評價。並且，由該滑石片製作三個墊片，進行密封性評價。再者，該滑石片之依據JIS K 7120於800℃下的熱減量率為12.5%。

[實施例2]

除將無機纖維設為氧化鋁纖維(平均纖維徑5~10μm)7重量份及玄武岩纖維(平均纖維徑5~10μm)3重量份以外，以與實施例1相同之條件製作，並進行評價。再者，該滑石片之依據JIS K 7120於800℃下的熱減量率為13.0%。

[比較例1]

利用濕式法製作1片含有蛭石(Bellmitech(股)：0號品(平均粒徑0.7mm))40重量份、滑石(Nippon Talc(股)：MS-P(平均粒徑15μm，平均縱橫比15))40重量份、岩絨(平均纖維徑5~10μm)10重量份及丙烯腈丁二烯橡膠10重量份之蛭石/滑石片，自該蛭石/滑石片採取三個試驗片，進行R_Z之評價。並且，由該蛭石/滑石片製作三個墊片，進行密封性評價。再者，該蛭石/滑石片之依據JIS K 7120於800℃下之熱減量率為13.5%。

〔1〕滑石及蛭石之平均粒徑測定條件

平均粒徑係使用雷射繞射式粒徑分佈測定裝置(製品名「SALD- 2000J」島津製作所(股)製造)而測定，作為平均粒徑，於利用該裝置測定之粒度分佈中，採用累積個數成為50%時之粒徑之值(中值粒徑)。

〔2〕滑石之平均縱橫比測定條件

平均縱橫比係藉由使用掃描型電子顯微鏡(製品名「S-3400N」日立高新技術公司(股)製造))，以倍率1000倍進行觀察而測定。具體而言，於掃描型電子顯微鏡之試樣台固著試樣，利用掃描型電子顯微鏡進行拍攝，隨機分別選擇20個所拍攝之圖像中之粒子，測定滑石粒子之直徑及厚度，其後進行算術平均，藉此算出滑石粒子之平均直徑及平均厚度，求出滑石粒子之平均直徑與平均厚度之比(滑石粒子之平均直徑/平均厚度)，並設為平均縱橫比。

〔3〕無機纖維之平均纖維徑測定條件

平均纖維徑係藉由使用掃描型電子顯微鏡(製品名「S-3400N」日立高新技術公司(股)製造))，以倍率1000倍進行觀察而測定。具體而言，於掃描型電子顯微鏡之試樣台固著試樣，利用掃描型電子顯微鏡進行拍攝，隨機分別選擇20個所拍攝之圖像中之粒子，測定纖維徑，其後進行算術平均，藉此設為平均纖維徑。

〔4〕熱減量率之測定條件

切取滑石片及蛭石/滑石片之任意部位，準備試驗片，對該試驗片測量質量，設為加熱前質量。將該試驗片放入至鋁製盤，使用TG/DTA同時測定裝置(島津製作所(股)製造，商品名：DTG-60)作為熱分析裝置，於升溫速度10℃/min、空氣環境下(空氣流量150毫升/min)，自室溫加熱至800℃後，自然冷卻至室溫。再次測定質量，設為加熱後質量。使用所獲得之加熱前質量及加熱後質量，利用下式(1)算出熱減量率。

(1)熱減量率(%)=(加熱前質量-加熱後質量)/加熱前質量×100

〔5〕片材兩面之R_Z之評價之驗證實驗條件

片材兩面之R_Z係使用東京精密公司製造之Surfcom480A，以依據JIS B 0031(1994)之形態進行測定。測定係對自同一滑石片採取之三個試驗片及自同一蛭石片採取之三個試驗片，各進行一次片材兩面之R_Z之測定。

評價長度：8.0mm，評價速度：0.3mm/s，臨界值：0.8mm。

(R_Z之評價基準)

A：片材兩面之R_Z均為20μm以下，B：片材兩面之R_Z為大於20μm之值。

將片材兩面之R_Z之評價之驗證實驗結果示於以下之表1。

如表1所示，自實施例1及2中製作之滑石片採取之六個試驗片之片材兩面之R_Z全部為20μm以下，但自比較例1中製作之蛭石/滑石片採取之三個試驗片之片材兩面之R_Z全部超過20μm。

〔6〕密封性評價之驗證實驗條件

於設置於壓縮氣體用配管之凸緣部安裝試驗用墊片1~6，利用壓縮試驗機以面壓成為10MPa之方式負載負荷。向壓縮氣體用配管供給溫度35℃、壓力0.2MPa之氦氣，利用皂膜流量計測定自墊片洩漏之氦氣。

(洩漏量之評價基準)

A：氦氣之洩漏量未達5.0×10^-2(Pa‧m³/s)，B：氦氣之洩漏量為5.0×10^-2(Pa‧m³/s)以上。

將驗證實驗之結果示於以下之表2。

如表2所示，實施例1及2中製作之包含滑石片之墊片中，所製作之六個墊片中氦氣之洩漏量均未達5.0×10^-2(Pa‧m³/s)，相對於此，比較例1所製作之包含蛭石及滑石片之墊片中，所製作之三個墊片中氦氣之洩漏量均為5.0×10^-2(Pa‧m³/s)以上。根據該等之結果顯示，藉由使用包含兩面之R_Z為20μm以下之滑石片之墊片，可改善墊片與凸緣之間之接面洩漏。

對本發明之實施形態進行了說明，但應認為本次揭示之實施形態於所有方面僅為例示而並非限制性者。本發明之範圍由申請專利範圍所揭示，意圖包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內所有之變更。

Claims

一種墊片，其係包含含有滑石、無機纖維及黏合劑之滑石片者，且上述滑石片兩面之依據JIS B 0031(1994)之十點平均粗糙度(R_Z)為20μm以下，相對於上述滑石片100重量份，含有上述滑石80重量份以上，上述滑石之粒徑為2μm以上且25μm以下，上述滑石之平均縱橫比為10~25。
如請求項1之墊片，其中上述無機纖維係選自由氧化鋁纖維、玻璃纖維、岩絨、玄武岩纖維、生物體溶解性纖維、氧化矽纖維及陶瓷纖維所組成之群中之至少1種纖維。
如請求項1之墊片，其中上述無機纖維為氧化鋁纖維或玄武岩纖維。
如請求項1之墊片，其中上述滑石片之依據JIS K 7120於800℃下之熱減量率為15重量%以下。
如請求項1至4中任一項之墊片，其包含含有2個以上之上述滑石片的積層體，且上述積層體包含金屬板，上述金屬板之材料為不鏽鋼材或冷軋鋼材，上述金屬板之形狀係選自由平坦金屬、金屬網及卡鉤金屬所組成之群中之至少1種形狀。
如請求項1至4中任一項之墊片，其係選自由漩渦形墊片、半金屬墊片、及金屬套墊片所組成之群中之至少1種墊片。