JPH0222376A - 軟質複合ガスケツト - 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］ 本発明は軟質複合ガスケット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じては、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く、
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く、また、高価で
ある。

［課題を解決するだめの手段］ 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
ット材を提供しようとするものであり、ポリテトラフル
オロエチレン樹脂および無機質充填材を必須成分とし、
表面に凹部な有するシート状基材の、凹部に軟質有機体
が充填されていることを特徴とする軟質複合ガスケット
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、Ｉ’ＴＦ　Ｅという）としては、テトラフルオロエ
ヂレンの単独重合体にとどまらず、熔融流動性を付すす
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Ｉｎ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ｌｉｔ　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ＩＯ″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ＰＴＦ　Ｅ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、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、シート状基材とした時の
表面・ト滑性が損なわれ、好ましくない。また、平均粒
径の大きな無機質粉末では、シート状基材の緻密性が得
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、シリカ、ア
ルミナ、ガラス、酸化チタン、酸化鉄等の酸化物粉末、
硼化ジルコニウム、窒化アルミ、窒化ケイ素、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
セラミック粉末、硫化ニッケル、硫酸ジルコニウム、二
硫化モリブデンなどの硫化物粉末などが例示される。中
でも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、加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．旧〜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、シート状基材の低気孔率化
、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、小気孔径化が若
干難しくなるが、圧縮率の大きなシート状基材となるた
め。シ−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ったり、気
孔率や気孔径の小さなシート状基材が得られ難くなった
りするため、このような使用態様は好ましいとはいえな
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１部当り粉末状無機質繊
維およびまたはカーボン粉末が３０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、シート状基材の成形性
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ったりシート状基材の寿命が小さ
なものになり、好ましくない。

本発明におけるシート状基材は、Ｉ’ＴＦＥを５重量％
以上、無機質充填材を５０重量％以上含有することか好
ましい。Ｐ１’ＦＥの量が５重量％よりも小さい場合に
は、シート状基材としてのシート成形が難しく、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、気孔率の小さなシート状基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Ｉ’ＴＦ　ＥがｌＯ重π％以−１−含ま
れることが好ましい。ＰＴＦＥの量の」−眼は特に限定
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４ｏ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ッ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
緻密なシート状基材を得難くなる。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：４％である。

本発明におけるシート状基材は、上記ＰＴＦＥ、無機質
充填材の他に１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、耐油性算に
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
いはシート状基材成形時に砕かれるが、粉末状１こ砕か
れるものは少なく、大半は比較的長い繊維としてシート
状基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、シート状基材の強度が向−１ニするが、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　ｉＱ：１１１％以下である
ことが好ましい。

本発明におけるシート状基材は気孔率、気孔径の小さい
ものが好ましい。

気孔率および気孔径の小さなシート状基材の製造方法と
しては種々あるが、容易な方法を以ドに例示する。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１ｉ；１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
気孔径を低ドせしめることができる。しかしながら、こ
の様な方法では、シート状基村内部および表面に合成樹
脂等が存在するため、高温において本発明の軟質複合ガ
スケット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、高温で使用するガスケットの製法としては好
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回答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
要求するがスケット材の物性等によって適宜選定される
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＋０
００ｋｇｆ／ｃｍ”程度以下が好ましく、通常２００〜
７００ｋｇｆ／ｃｍ”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が好ましい。

加熱することによりＰＩＦＨの可塑性が向」二するため
、加圧圧力がそれ程大きくなくても、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、あまり低温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＋１　’ｌ’　Ｆ　Ｅ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２５０〜４０
０℃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にカーボンの微
粉末を混合使用して充填効率を向−１−せしめる方法で
ある。この方法は、無機質微粉末の大粒径同志の隙間を
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Ｊ！１−木質微粉末同志の隙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ツ！！（木質微粉
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１ｉ；１記の方法に比べ
てシート状基材の製造が容易なので、汎用性に優れた軟
質複合ガスケットを得ることができる。

本発明におけるシート状基材において、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
に存在していることが好ましい、ｒ’ＴＦＥがフィブリ
ル化されていない、または無機質充填材がＰ゛ｌ°ＦＥ
のフィブリル間に存在しない場合には、シート状基材は
極めて脆いものとなり、実際の使用には耐えられないも
のとなることがある。ＩＩ　Ｔ　Ｆ　Ｅがフィブリル化
されている、すなわち、ミクロ三次元網［１構造を形成
しており、無機質充填材がその三次元網ｌ］槽構造間に
均一に分散してずｆ在している、すなわち、無機質充填
材がＩ’ＴＦＥのフィブリルにより強固に保持されてい
ると、無機質充填材がか極めて多くともガスケット材と
して充分な強度が得られるのである。また、この様な構
造を有するシート状基材は、ｌ’ＴＦＥが基材全体にわ
たって均一に（？：在するため、少：１コのＩＩＴＦＥ
含右：ｌ先にもかかわらず。

軟質複合ガスケット全体にｌ’　Ｔ　Ｆ　Ｅの優れた撥
水、撥油性が発揮されるものである。ずわなち、軟質複
合ガスケットが耐油性、耐水性に優れたものとなる。Ｐ
ＴＦＥ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、Ｉ”ｒＦＥ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ＰＴＦ　Ｅ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ｌ’ＴＦＥ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攪拌する方法など、高剪断力下に攪
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、Ｐ
ＴＦＥをより高度にフィブリル化することもできる。

本発明おけるシート状基材は、前述した＋１’ｒ　Ｆ□
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。

本発明おけるシート状基材において、ＰＴＦＥは焼成さ
れていても良く、未焼成であっても良い。Ｉ’ＴＦＥ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
。ＰＴＦ　Ｅをシート成形＋ｉｉｊに焼成するとシート
成形が困難になる。またｌ’ＴＦＥをフィブリル化１１
；１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。

本発明の軟質複合ガスケットは、上記シート状基材の表
面に凹部が形成され、この凹部に軟質有機体が充填され
ている。このため、本発明の軟質複合ガスケットは、圧
縮率が高く、シール面のなじみ性がよい。したがって、
シール面においても高いシール性が発揮される。

本発明における軟質有機体としては・、合成樹脂、合成
ゴム、天然ゴムなどが採用される。好ましくは、ＪＩＳ
　Ｋ６３０１のスプリング式硬さ試験Δ形で９０°以下
である有機体が好ましく採用される。上記試験で９０°
より大きなものでは、ガスケットの圧縮率が小さくない
。シール面のなじみ性が悪くなる傾向がある。特に好ま
しくは、上記試験で８０°以下のも、のである。具体的
には、天然ゴム、合成天然ゴム、ブタジェンスチレンゴ
ム、ブタジェンアクリロニトリルゴム、クロロブレンゴ
ム、ブチルゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、シリコー
ンゴム、ハイパロン、アクリルゴム、エヂレンブロビレ
ンゴム、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン
、塩化ビニル樹脂などが例示される。

また、本発明における凹部は複数独立に形成されている
ことが好ましい。凹部が連続的に形成されている。すな
わち、溝状の凹部が形成されていると、その溝に添って
リークする可能性があり好ましくない。また複数の凹部
はシート状基材表面に均一に分散されているほうが好ま
しい。独立した各凹部の大きさは特に限定されないが、
あまりに大きなものでは、軟質有機体のフローにより、
シール性の低下が生じる恐れがあり、好ましいとはいえ
ない。好ましくは、ガスケットの幅の１０分の１程度以
下のものが採用されるが、これに限定されるものではな
く、用途、製法などにより、適宜選択することが望まし
い。通常は、５ｍｍ四方程度以下、特に２ｍｍ四方程度
以丁の凹部が好ましく採用される。また、凹部の深さと
しては、シート状基材の厚さの３分のｌ程度以下である
ことが好ましい凹部の開口部の面積の合計のシート状基
材の凹部が形成される表面の面積に対する割合（以下、
開口率という）が４０％程度以下、特に２５％以Ｆであ
ることが好ましい。凹部の大きさ、深さ、開口率が上記
割合よりも大きすぎると圧縮率が大きくなりすぎ、汎用
の締付力においてもフローがすすみ、応力緩和率が大き
くなり、シール性が悪くなる。また、複合ガスケット材
の強度が小さくなり、好ましくない。

本発明において、凹部はシート状基材の片面または両面
に形成されていてもよい。特に両面に形成されているこ
とが好ましい。かかる凹部の形成は、エンボス金型でプ
レスする、エンボスロール間を通過させるなどの方法に
より行なうことが可能である。

また、かかる凹部へのＯＳｊ記軟質有機体の充填は、軟
質有機体の溶液または融解物に凹部を形成したシート状
基材を浸？ｓ’！する、あるいは凹部を形成したシート
状基材に上記溶液または溶解物をスプレーなどの方法に
より塗布するなどの方法が例示される。この軟質有機体
の充填の際、凹部のみに充填されていることが最も好ま
しい。この場合、上記の如き方法で折力うと。

凹部以外はマスキングしておく必要が生じ、作業が煩雑
になり大量生産に適さなくなるばかりでなく、製造費用
が高くなるため、実用上この方法はあまり採用されない
。通常は、凹部以外にも軟質有機体の層が形成されてい
る。軟質有機体の層がシート状基材全面に形成されてい
る場合には、凹部を除く部分の厚さが１５μ以下である
ことが好ましい。軟質有機体の層が厚くなると、応力緩
和率が大きくなり、シール性が悪くなるため好ましくな
い。特にその厚さはｌＯμ以下とすることが好ましい。

［作　用］ 本発明の軟質複合ガスケットは、特定のシート状基材を
用いている６すなわち、石綿を含まないため、環境汚染
の問題がない。また、シート状基材表面に凹部が形成さ
れ、そこに軟質有機体が充填されているため、圧縮率が
大きくなじみ性の良いガスケットとなるものである。さ
らに、上記凹部が複数独立に形成されていることにより
、締付時に軟質有機体のフロー、はみ出しがないため、
ガスケットの復元力が維持される。すなわち良好なシー
ル性が長期にわたって保持されるものと考えられる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、かかる実施例により本発明は何ら限定されるものでな
い。

実施例１、比較例１．２ ＋１ＴＦＥ粉末（旭フロロポリマー製ＣＩ）−１）４０
Ｉｒｉ、：、１部、カオリナイトクレー（土１室力オリ
ン工業製カタルボ（平均粒径ｌＯμ）　、ＡＳＦ　１７
０　（’１′、均粒径０．４μ）の混合物：カタルボ：
　ＡＳＦ　１７０　＝９　：　Ｉ　）　５５ＱｔＨ１Ｑ
ＩＳ、　カーホン粉末（Ｅａ化成製Ｍ＾−１００）　５
重量部に１．１．ｌｌ−リクロロエタン２５０重量部を
加え、ミキサーで２０分間攪拌し、ろ過した後、ろ過物
を常温で乾燥させた後、高粘度４１機溶剤（エクソン製
アイソパーＭ）１７（［：、：０部を加えニーグーで１
０分間攪拌した。攪拌後約１５時間熟成した。この熟成
物を押出部断面寸Ｕ、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である
金型に注入し、常温にて圧力４０ｋｇｆ／ｃｍ”　、押
出速度１２０ｍｍ／１＋ｒで押出して板状物を得た。こ
の板状物を外径２００ｍｍ　、長さ４００ｍｍの鉄製エ
ンボス仕様二転ローラー（凹部の仕様：高さ０．５ｍｍ
、タデ×ヨコ−Ｊ’　Ｉ　ｍｍＸ　Ｉ　ｍｍ、ピッチ０
．５ｍｍ）に圧縮比１８、速度１８００ｍｍ／ｈｒで挿
入し、ｉｌ　３００　ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ。

独立した各凹部（図中符合３）の大きさｌｍｍＸ１ｍｍ
、深さ０．５ｍｍであり、開口率２５％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
　”Ｃで３時間焼成してシート状基材（図中符号Ｉ）を
得た。

このシート状基材を、第１表に示す組成の軟質有機体の
組成物をトルエン／酢酸ｎプロピル＝　８０／２０であ
る混合溶剤に同形濃度１０重４％となるよう調整した液
に１５時間浸ｈ゛１させた後、風乾し、　１００℃で３
０分加熱し、軟質複合ガスケットを得た。この軟質複合
ガスケットは、凹部に軟質有機体（図中符号２）が充填
されており、凹部を除′く部分の軟質４１８１体の被覆
厚さは゛ド均約３μであった。またこの軟質有機体のＪ
ＩＳに６３旧のスプリング式硬さ試験Δ形の試験結果は
８０＠であった。

この軟質複合ガスケットを用いて圧縮率、復元率、応力
緩和率、耐油性、耐水性、シール性の試験を行った結果
を第２表に示した。

また、比較例Ｉとして、凹部形成および、軟質有機体の
被覆をしない他は実施例１と同様にして得たシート材に
ついて同様の１拭験を行なった結果を第２表に示した。

第１表 第２表 ［発明の効果］ 本発明の軟質複合ガスケットは、耐油性、耐水性に優れ
、かつ環境汚染の問題がないものである。また、特殊な
構造をしているため、圧縮率が大きく、シール面のなじ
み性が優れており、かつ耐コールドフロー性が良い。し
たがって、極めて優れたシール性が発揮され、汎用使用
に極めて有効なものである。また、本発明の軟質複合ガ
スケットは応力緩和率が優れているため、耐久性が良く
、長期連続使用が可能である。したがって、メンデナン
ス費用の大幅削減に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の軟質複合ガスケットを一部切断した
平面図であり、第２図は同断面図である。 １・・・シート状基材、 ２・・・軟質有機体、 １１人（）罐士）平石利子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリテトラフルオロエチレン樹脂および無機質充填
   材を必須成分とし、表面に凹部を有するシート状基材の
   、凹部に軟質有機体が充填されていることを特徴とする
   軟質複合ガスケット。 ２、軟質有機体がＪＩＳＫ６３０１のスプリング式硬さ
   試験Ａ形が９０°以下のものである請求項１の軟質複合
   ガスケット。