JPH0354286A - シール材組成物 - 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、低温から１　０　０　０　’Ｃ前後の高温条
件下に於いても優れたシール性、耐熱性を示すシール材
に関し、石綿に代えてセラミックスを主威分として構成
された内燃機関の燃料や排気ガスまたは化学プラント配
管などに好適に用いられるシール材組底物についての提
案である。

〔従来の技術〕

上述した用途に用いられるシール材は、石綿を主原料と
し、他に弾性を付与するための天然ゴムあるいはニトリ
ルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジェンゴム（ＳＢＲ）
等弾性物質と、必要に応して添加される加硫剤等の補助
剤を用いたもので構成されたものが一般的である。

ところで、このような用途のシール材には、石綿と弾性
物質とを加熱戒形して得られるジョイントシ一ト状シー
ル材、および石綿とエマルジョンラテックス等の弾性物
質を混合定着したスラリーを、抄造戒形して得られるビ
ータシ一ト状シール材があった． これらの既知シール材は、主としてアスベストの繊維を
６０〜９５重量％含有しており、そのためシール材の製
造工程だけでなく、前記アスヘスト繊維が施工施設から
も飛散するため、健康障害の発生の恐れがあるものとし
て改善が望まれていた． そのため我国でも、昭和４９年の国際ガン条約調印に伴
い、これまでに種々の法令でその取り扱いを規制してき
た．例えば、昭和５１年４月１日付で「特定化学物質等
障害予防規則」を設けたこと、昭和５３年３月３０日に
労働基準施行規則の一部を改正し、ガン源性物質、若し
くはガン源性因子又は、ガン源性工程における業務によ
る疾病について、「アスベストにさらされる業務による
柿ガンまたは中皮腫」を指定したことなどそれである． また、米国ＥＰＡ　（環境保護庁）においては、１９８
３年１月にアスベスト製品の使用禁止についての提案が
なされ、１９８６年６月には○ＭＢ（行政管理予算局）
の了解を得て１９８８年１月より建材製品への禁止を提
案すると共に、１９９１年よりの全面使用禁止を提案し
ている．そして、米国３大ガスケフトメーカーは、この
提案を段階的に受け入れる宣言を１９８６年７月に行な
っている． また、上記２国に限らず、国際的にも１９８６年６月の
ＩＬＯ（国際労働機構）の提案によって、“石綿の利用
における安全に関する条約と勧告”が討議・審議されて
おり、特にスウェーデンでは１９８５年にもアスベスト
製品の使用禁止の実施が見込まれている． このような国際情勢に対して、最近では、アスベスト代
替繊維として、セビオライト繊維、ガラス繊維、カーボ
ン繊維、ステンレス繊維等の無機質繊維、あるいは芳香
族ポリアミド繊維、フェノール繊維、ポリエチレン繊維
等の有機質織維を用いてシール材を製造する試みがなさ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、アスベスト繊維を用いたシール材は公害
の問題を抱えているとともに、６００゜Ｃ付近までは良
好な物性を保持しうるものの、それよりもたかい、例え
ば９５０゜Ｃ以上の高温においては、結晶水の脱水によ
り強度劣化が起こることが欠点とされていた。

また一方で、前記アスベスト代替繊維としての無機質繊
維あるいは有機質繊維を使用したシール材にも次のよう
な問題点があった。

すなわち、前記無機質繊維のうち、例えばセビオライト
などは結晶水を持っているため、高温域で前記アスベス
トと同様に強度劣化が生じる。しかも、この無機質繊維
単体でシール材を製作した場合、アスベストを使用した
シール材と同様に引張強度等が劣るという問題点があっ
た．特に、無機質繊維のうち、例えばカーボン繊維や、
有機質繊維、例えば芳香族ボリアミド繊維、フェノール
繊維、ポリエチレン繊維などは、２００゜Ｃ付近から繊
維の特性が著しく劣化し、４００℃以上では完全に炭化
または焼失して結合劣化が起こるため、４００℃以上の
高温下では使用することができないという問題点があっ
た． また、前記アスベスト代替繊維は、ガラス繊維、カーボ
ン繊維、ステンレス繊維や一般の人工有機繊維に代表さ
れるように、繊維表面は極めて平滑であり、かつ繊維の
形態は直線的である．従ってアスベストのような技状の
繊維代替として使用する場合、前記繊維同士の絡み合い
による強度が期待できず、シール材として使用した場合
、引張強度や復元率が低下するという問題点があった．
本発明の目的は上述したアスベストを素材として形威さ
れたシヘル材の問題点、さらには各種無機繊維を素材と
して形威されるシール材が抱えている問題点がないシー
ル材組威物を提案するところにある． （問題点を解決するための手段） 本発明は、引張強度や弾性率などの特性が低下すること
による、シール材としての性質の低下、すなわち、シー
ル機能、耐久性、信頼性の低下を克服するものとして、
セラミック系無ｅａ織維を用いることによって耐熱性を
向上させることとし、三次元構造ウィスカーを用いるこ
とによって引張強度、弾性率、復元率および耐熱性等を
向上させることとし、さらに適当な無機質結合材を用い
ることによって高温域における強度を補償し、さらに有
機結合材を添加することにより、常温時の取り扱い性や
シール材としての圧縮率を所定の値とすることができ、
上述の従来技術が抱える問題点を一挙に克服することと
したのである．殊に本発明については、三次元ウィスカ
ーを使用することとしたので、高温熱性および高圧縮率
さらには、高復元率を有するシール材が得られる。

このような構想の下に開発した本発明は、主としてセラ
ミック無機繊維と三次元構造のウィスカ一を含有し、有
機弾性物質と無機結合材の何れか一種または二種以上の
配合物でｔｘｔされたことを特徴とするシール材＆ｌｌ
ＴＩｉ物にある．〔作用〕 本発明にかかるシール材組戒物は、主としてセラξツク
無ｉ繊維と、三次元構造のウィスカーを含有し、有機弾
性物質と無機結合材の何れか一種または二種以上を水溶
液中に分散させたスラリーにさらには、必要に応じて加
硫剤等の補助添加剤を加えてなるスラリーを凝集させ、
抄造機によって抄造し一定の厚みのシートとしたビータ
シ一ト状シール材、あるいは、前記セラミック無機繊維
と、三次元構造のウィスカーを含有し、必要に応して加
硫剤や無機結合材または無機フィラーを添加し溶剤で溶
かしたゴムベースおよびゴム薬品を撹拌機で充分に混合
し粘土状のジョイントシ一ト原料をつくり、前記原料を
熱ロールと冷却ロールとで製板するジョイントシ一ト状
シール材に使用されるものである。

従って、製造方法に於いては既存の技術、設備を安易に
応用できるものであるが、前記セラミック無機繊維の配
向による異方性等の点から特にピークシ一ト状シール材
の製造方法に優れた作用を発揮するものである． さて、本発明シール材組威物を構戊する主体の１つは、
セラξツク無機繊維である．この繊維は、人造無機繊維
であり、シリカーアルミナ系セラミックスファイバー、
アルミナおよびムライトの結晶質ファイバーおよびシリ
ヵファイバーなどが用いられる．その他、耐熱性の要求
が低い、例えば使用温度が３００℃以下で用いるものに
ついては、極細のガラス繊維の使用も可能である．かか
るセラミック無機繊維には、通称“シヲソト”と呼ばれ
る非繊維状物が含有されていることがある．この非繊維
状物質“ショソト゛はシール材の特性向上にあまり貢献
するものではないので、含まれないほうが良い．従って
、この繊維中に含まれる実質的には４４μｍ以上の非繊
維状物は２０％以下（無機繊維の量に対する割合）に抑
えることが望ましい。

また、このセラミックス無機繊維の繊維径はｌ２μｍ未
満のものであることが望ましい．その理由は繊維径が１
２μｍ以上になると、単位体積当たりの繊維数量が少な
くなり、シート密度が低下するとともに、製造工程にお
ける抄造後のプレス工程において折損し易く、気密性（
シール性）あるいは引張強度を悪化させるからである．
前記繊維径はなかでもｌ〜３μｍであることが有利であ
る． さらに、このセラミック無機繊維は剛直性に優れるとと
もにシート状物としての保持性に優れていることが必要
である．それは、シール材が一般には圧縮復元特性に優
れたものでなければならないからである． また、前記セラ朶ツタ無機繊維はシ一ト戒形後の引張強
度、耐折強度を出すものであるため、必要に応じて適当
な繊維長（平均繊維長および繊維長分布）を持つ事が望
ましい． 次に本発明のシール材Ｍ１＊物においては、三次元構造
のウィスカ一を含有させる事が必要である．三次元構造
のウィスカーとしては、例えばテトラポット形状の酸化
亜鉛ウィスカー、スバイラル状のＳｉｘＮａウィスカー
等が使用できる。すなわち、　本発明においては三次元
構造を有することが基本的に重要であり、構或物質につ
いては特に限定されるものではなく、使用するシール材
の耐熱温度、反応性あるいはコストに合わせて種々選択
すればよい． その理由は、一般の無機質ウィスカーは単純な二次元の
針状結晶をしており、前述したビーターシ一トやジツイ
ントシ一トの製法では前記二次元針状結晶ウィスカーや
無機繊維あるいは有機繊維では、二次元に配向するとと
もに、連続生産の場合はシート流れ方向に対して前記ウ
ィスカーおよび繊維は平行に配向する性質を持っている
。しかも、ウィスカーは短繊維であり、ウィスカー相互
の絡み合いによる補強効果が期待できず、シ一ト或形後
特に厚み方向の力に対する圧縮復元率が劣ったり、シー
ト縦方向と横方向で引張強度等の特性が異なるため、す
なわち異方性を有するため、リング状に打ち抜き加工し
た後、シールパンキン等に強度のアンバランスが生し、
ガス漏れ等の問題を起こす恐れがあった． これに対し、本発明では三次元構造のウィスカーを使用
するため、ウィスカー相互の絡み合いによる強度が期待
できるとともに、シ一ト或形後、特に厚み方向の力に対
する圧縮復元率の向上に著しい効果がある． 次に本発明のシール材組Ｉｆ７．１１５は有機弾性物質
と無機結合材の何れか一種または二種以上を含有する。

前記有機弾性物質は、比較的低い温度に於けるシール性
をもたせたり、取り扱い性能をよ《するために適宜使用
するものであり、前記有機弾性物質としては、例えば天
然ゴム、ＮＢＲＳＳＢＲやシリコンラバー等が使用でき
る． また、前記無機結合材については、前記三次元構造のウ
ィスカーと無機質繊維の絡み合いを補強する為適宜使用
するものであり、前記無機結合材としでは、フィラー効
果も期待できるモンモリ口ナイト、クレー、タルク、カ
オリナイト、合威四ケイ化弗素型雲母や、一般の無機結
合材、シリカゾル、アルミナゾル等を使用できる。

なお、上述の如きシール＆［ｌ戊物はビータシ一ト状で
抄造製造した後ホントグレスを施したり、ＳＶＳ３０４
等の金属板でくるんだり、必要に応じて金属グロメット
加工をしたり、グラファイトシート等と組み合わせて使
う場合にも有効に適用されるものである． 実施例ｌ ＳｉＯｚ　　：５０ｗｔ％、ＡＩ！　Ｏｓ　　：　５０
ｗｔ％組成比で、平均繊維径が１．　　８μｍのシリカ
アルξナ系セラミックファイバー（商品名：イビウール
、イビデン株式会社製）を、脱ショソト加工することに
より、４４μｍ以上のソヨット含有量を２０％以下に低
下させ、これをさらに５５ｇ水３０ｆｆｉの中で解繊さ
ゼた。

次にテトラポット状酸化亜鉛ウィスカ−（商品名＝バナ
テトラ．松下電器産業■製）１５ｇをＮａ−モンモリ口
ナイト３０ｇとともにイビウールを解繊させた前記の水
３０ｆｆｉ中に加え、よく混合し、その後、前記溶液中
にＮＢＲ系ラテンクス（商品名二二ボール１５６２、日
本ゼオン株式会社製，ｉ４度４１％のもの）を５４ｇ加
え、硫酸バンドにて凝集させたスラリーとした． 次に、このスラリーを３４０ｍｓ＋Ｘ３４０■■の手抄
機にて厚み８ｍ■の湿潤したシート状物とした．このシ
ート状物を面圧３００ｋｇ／ｄでプレスし、１．２０’
ＣＸｌｈｒの条件で乾燥させた．乾燥後のシートを面圧
６０ｋｇ／ｃｊ、温度３００゜Ｃ′？！１５分間ホント
ブレスした．このシート状物の端部を切断して厚さ０．
８ｓｉｍ、３００ｗ＋＋角、密度１．２５ｇ／ｃｄのシ
ート状物を得た．その機械的特性を表ｌに示す． 実施例２ Ｅガラスチョップドストランド（径１２μｍ長さ５ｍｍ
）４０重置％とテトラポット状酸化亜鉛ウィスカー（商
品名：バナテトラ，松下電器産業■製）を１０重量％と
天然ゴムｌ５重量％、硫黄１重景％、亜鉛華ｌ重量％、
加流促進剤０．２重置％と充填材としてクレー３２．８
重景％を配合した混合物１ｋｇに対して、トルエンを０
．８ｆの割合で添加し、ゴムを溶剤に膨潤させた後、ニ
ダーで約５０分間混合したものを熱ロールと冷却ロール
により威形し、厚み１　ｍｍ，密度ｌ、８ｇ／ｄのジョ
イントシ一ト状物を得た． その機械的特性を表１に示す。

比較例ｌ 実施例ｌと同様であるが、テトラボント状酸化亜鉛ウィ
スカ一のかわりに針状ＳｉＣウィスカーを同量用いての
シート状物を得た． その機械的特性を表１に示す． 比較例２ 実施例２と同様であるが、テトラボント状酸化亜鉛ウィ
スカーのかわりに針状Ｓｉ，Ｎ−　ウィスカーを同様用
いて、ジョイントシ一ト状物を得た。

その機械的特性を表１に示す． 表１からあきらかなように機械特性は密度によって異な
るが三次元構造のウィスカ一を用いることにより機械的
特性が向上する． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明のシール材組成物は人体に
有害であるとされる石綿を使用しないで優れた特性を持
つシール材が得られる．しかも７００℃の高温下に於い
ても燃焼酸化物による無機繊維の劣化がなく、常に良好
なシール性、信頼性が得られる． 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主としてセラミック無機繊維と三次元構造のウィスカー
   を含有し、有機弾性物質と無機結合材の何れか一種また
   は二種以上の配合物で構成されたことを特徴とするシー
   ル材組成物。