JPH0835562A - 冷凍機の圧縮機用ヘッドガスケット又はマフラーガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術の難点を解消し、アスベストを使用
することなく、フッ化炭化水素系の冷媒と、該冷媒と共
に使用する冷凍機油がエステル系の合成潤滑油である冷
凍機の圧縮機に使用され、各部の気密を十分に保持し、
且つ、強度及び耐久性にも優れ、沈殿物を生じたりする
ことのない冷凍機の圧縮機用ヘッドガスケット又はマフ
ラーガスケットを提供することを目的とする。 【構成】 本発明の冷凍機の圧縮機用ヘッドガスケット
又はマフラーガスケットの構成は、少なくとも、アスベ
スト以外の無機充填材と、ポリカルボジイミド樹脂と、
有機繊維又は無機繊維による繊維成分と、カルボジイミ
ド基と反応性を有することのない水添ニトリルブタジエ
ンゴムとよりなり、フッ化炭化水素系冷媒と、エステル
系の合成潤滑油による冷凍機油とを用いる冷凍機用の圧
縮機において、各部の気密を保持するために使用するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機の圧縮機用ヘッ
ドガスケット又はマフラーガスケットに関するものであ
り、更に詳しくは、特にフッ化炭化水素系冷媒（ＨＦ
Ｃ）と、エステル系の合成潤滑油による冷凍機油とを用
いる冷凍機の圧縮機において、各部の気密を保持するた
めに使用されるシリンダーヘッドガスケットやマフラー
ガスケットであって、アスベスト繊維を使用することな
く、上記冷媒及び冷凍機油に対し優れた強度、シール性
及び耐性を示す冷凍機の圧縮機用ヘッドガスケット又は
マフラーガスケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷蔵庫や空調機等の冷凍サイクル
においては、冷媒として極性基を有しないジクロロジフ
ルオロメタン（ＣＦ₂Ｃｌ₂）を主に使用していたため、
冷凍機油としては主に鉱油等が用いられていたが、昨今
の地球の環境問題により、塩素原子を含む前記ジクロロ
ジフルオロメタンを使用できなくなり、これに代わって
１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４
ａ）で代表される塩素原子を含まないフッ化炭化水素系
冷媒（ＨＦＣ）のみが使用できるようになりつつある。

【０００３】しかしながら、１，１，１，２−テトラフ
ルオロエタンを代表とする前記塩素原子を含まないフッ
化炭化水素系冷媒は、極性基を有しているために鉱油等
との相溶性に欠け、これを使用した場合は圧縮機の冷凍
機油として従来の鉱油を使用することはできない。

【０００４】そこで、この問題を解決するために、冷凍
機油として、構成する分子中に極性基を有するエステル
系の合成潤滑油を使用することが提案されている。

【０００５】一方、冷凍機の圧縮機用として使用されて
いるガスケットは、従来は基材繊維としてのアスベス
ト、結合材としてのアクリルニトリル−ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）やクロロプレン（ＣＲ）等に代表されるゴム
材、このゴム材を加硫するための加硫剤、更に充填剤を
使用し、シール性や強度及び冷媒、冷凍機油に対する耐
性を持たせていたが、近年になってアスベストの人体に
対する悪影響が指摘され、その入手及び取り扱いが困難
になるに至り、使用ができなくなりつつある。

【０００６】このため、アスベストに代わる繊維基材を
用いてなるアスベストシートの代替物を製造しようとい
う研究が盛んに行なわれており、例えばアスベストの代
替としてガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維、
炭素繊維等の無機繊維、アラミド、ポリエステル、フェ
ノール、セルロース等の有機繊維及びパルプの使用が提
案され、結合材としてのゴム材、このゴム材の加硫剤及
び充填材と共にシート化したものがノンアスベストシー
トとして注目されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記フ
ッ化炭化水素系冷媒は、従来より使用されていたジクロ
ロジフルオロメタンと異なり極性を有するため、有機材
料に対する腐食性、特に有機材料を溶解する能力が高
く、又、その中で代表的なＨＦＣ１３４ａは、ジクロロ
ジフルオロメタンより分子サイズが小さく、ガスケット
に対して浸透したり透過したりする能力が高いという問
題がある。

【０００８】一方、ガスケットについても、アスベスト
に代わり使用される上記無機及び有機繊維は、いずれも
アスベストに比べて繊維径が大きく、緻密な構造とする
ためには不利な形状であり、冷凍機等の圧縮機のガスケ
ットとして使用するには充分に満足し得るシール性を得
ることができない。

【０００９】即ち、代表的にはジクロロジフルオロメタ
ン／鉱油系等の従来の冷媒／冷凍機油の組み合わせを、
そのままはＨＦＣ１３４ａ／エステル系油の組み合わせ
に変えた場合、従来のノンアスベストシートによるガス
ケットは、通常使用される前記ＮＢＲ等の結合剤部分が
腐食される結果、冷凍機用ガスケットとして要求される
耐久性に乏しく、且つ、シール性も不十分となってしま
い、更に前記ノンアスベストシート中に含まれる末反応
の加硫剤である硫黄や過酸化物が冷凍機油中に溶出し、
冷凍機油を酸化劣化させ、その結果、潤滑性が低下し、
且つ、場合によっては分解により生成する脂肪酸により
金属部分が腐食を受けたり、更には沈殿物が発生する
等、圧縮機の性能を著しく損なう可能性が生じる。

【００１０】本発明は、上述した従来技術の難点を解消
し、アスベストを使用することなく、フッ化炭化水素系
の冷媒と、該冷媒と共に使用する冷凍機油がエステル系
の合成潤滑油である冷凍機の圧縮機に使用され、各部の
気密を十分に保持し、且つ、強度及び耐久性にも優れ、
沈殿物を生じたりすることのない冷凍機の圧縮機用ヘッ
ドガスケット又はマフラーガスケットを提供することを
目的としてなされた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用した冷凍機の圧縮機用ヘッドガスケット
又はマフラーガスケットの構成は、少なくとも、アスベ
スト以外の無機充填材と、ポリカルボジイミド樹脂と、
有機繊維又は無機繊維による繊維成分と、カルボジイミ
ド基と反応性を有することのない水添ニトリルブタジエ
ンゴムとよりなり、フッ化炭化水素系冷媒と、エステル
系の合成潤滑油による冷凍機油とを用いる冷凍機の圧縮
機において、各部の気密を保持し、耐久性を確保するた
めに使用することを特徴とするものである。

【００１２】以下に本発明の詳細に説明する。

【００１３】まず本発明のシート材料で使用される無機
充填材としては、アスベスト以外の無機充填材であれば
よく、特に制限はない。具体的には、ガラス繊維等の繊
維類、及び、セリサイト、カオリン、クレー、タルク、
セビオライト、硫酸バリウム、マイカ、バーミュライ
ト、炭酸カルシウム、シリカ、ウォラストナイト、硫酸
マグネシウム、チタン酸カリウム、カーボンブラック等
の粉末状、りんぺん状或いはウイスカー状物、或いはこ
れらを適宜に混合したものを例示することができる。

【００１４】又、本発明で使用するポリカルボジイミド
樹脂それ自体は周知のものか、或いは、周知のものと同
様にして製造することができるものであって｛米国特許
第２，９４１，９５６号明細書；特公昭４７−３３２７
９号公報；Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２８，２０６９〜
２０７５（１９６３）Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ
ｌ９８１，ｖｏｌ．８１ｌ．Ｎｏ．４，６１９〜６２
１等参照｝、例えば、カルボジイミド化触媒の存在下、
有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応に
より容易に製造することができる。

【００１５】上記ポリカルボジイミド樹脂の製造に使用
される有機ジイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環
式系、芳香族系、芳香−脂肪族系等のいずれのタイプも
のであってもよく、これらは単独で用いても、或いは、
２種以上を組み合わせて共重合体として用いてもよい。

【００１６】而して、本発明において使用されるポリカ
ルボジイミド樹脂には、下記式 −Ｒ−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ− （但し、式中のＲは有機ジイソシアネート残基を表す）
で示される少なくとも１種の繰り返し単位からなる単独
重合体または共重合体が包含される。

【００１７】有機ジイソシアネート残基である上記式に
おけるＲとしては、中でも芳香族ジイソシアネート残基
が好適である（ここで、有機ジイソシアネート残基と
は、有機ジイソシアネート分子から２つのイソシアネー
ト基（ＮＣＯ）を除いた残りの部分をいう）。このよう
な有機ジイソシアネートの具体例としては、式（１）、

【化１】 又は式（２）、

【化２】 又は式（３）、

【化３】 で表されるものを例示することができる。

【００１８】上記式中の置換基について説明すれば、Ｒ
₁、Ｒ₂及びＲ₃はメチル基、エチル基、プロピル基やブ
チル基等に代表される低級アルキル基又は対応する低級
アルコキシ基を、Ｒ₄及びＲ₅は水素原子、Ｒ₁乃至Ｒ₃と
同様の低級アルキル基又は低級アルコキシ基を、Ｘは酸
素原子又はメチレン基を夫々表わしている。

【００１９】具体的には、有機ジイソシアネートが上記
式（１）で表されるものとしては、２、４−トリレンジ
イソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、
２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレン
ジイソシアネートの混合物等のトリレンジイソシアネー
トや、１−メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネー
ト等を、又、有機ジイソシアネートが上記式（２）で表
されるものとしては、ｏ−トリジンジイソシアネート等
を、更に、有機ジイソシアネートが上記式（３）で表さ
れるものとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソ
シアネート、４，４’−ジフェニルエーテルジイソシア
ネートや３，３−ジメチル−４，４’−ジフェニルエー
テルジイソシアネート等をそれぞれ挙げることができ、
これらジイソシアネート類は、単独で又は２種以上の混
合物として使用することができる。

【００２０】上記有機ジイソシアネートをポリカルボジ
イミド樹脂へ変換する反応は、カルボジイミド化触媒の
存在下で行なうものであり、このカルボジイミド化触媒
としては、例えば３−メチル−１−フェニル−２−ホス
ホレン−１−オキシド等のホスホレンオキシド類を挙げ
ることができる。

【００２１】本発明において使用されるポリカルボジイ
ミド樹脂の形状としては、パルプ状又は粉状を例示する
ことができ、例えば上記式（１）乃至（３）により表さ
れる有機ジイソシアネートよりポリカルボジイミドパル
プを製造するには、まず、有機ジイソシアネートを、カ
ルボジイミド化触媒の存在下に、溶媒として脂環式エー
テルを用いた重合反応に付すことによりポリカルボジイ
ミド樹脂のドープを得る。

【００２２】上記した有機ジイソシアネートについては
脂環式エーテル中で反応を行うものであり、この脂環式
エーテルは、好ましくは室温で液体であり、分子内のエ
ーテル結合が２個以下であるものである。具体的には、
テトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン
又はそれらの混合溶媒を例として挙げることができる
が、中でもテトラヒドロフランが好ましい。

【００２３】このようにして得られたドープを、特開平
５−１９５４８３号公報に記載されているように、凝固
液と例えばノズルを介して吐出して両者を相互に接触さ
せることにより、パルプ状のポリカルボジイミド樹脂を
得るものである。

【００２４】又、本発明で使用する粉状のポリカルボジ
イミド樹脂は、例えば特開平５−２３９２２３号公報に
記載されているポリカルボジイミド樹脂溶液を噴霧乾燥
する方法、あるいは特開昭５１−６１５９９号公報に記
載されている一般的な溶媒中で反応させて析出する粉状
の生成物を捕集する方法等により得ることができる。

【００２５】本発明では上記成分に加え、有機繊維又は
そのパルプ或いは無機繊維を添加するが、具体的には有
機繊維（パルプ）としては、アラミド系、ポリエステル
系、セルロース系、ポリアクリルニトリル系、フェノー
ル系の繊維（パルプ）を挙げることができ、特に好まし
いものとしては、アラミド繊維（パルプ）であり、又、
無機繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、ロックウー
ル、セラミックウール等を挙げることができる。

【００２６】本発明では上記成分に加え、更にポリカル
ボジイミド樹脂のカルボジイミド基と反応性を有するこ
とのないゴム材を使用するが、このゴム材としては加硫
剤を含まないものが好ましく、具体的には水添ニトリル
ブタジエンゴム（水添ＮＢＲ）を挙げることができる。

【００２７】上記説明した各成分の割合は使用目的ある
いは条件等に応じ適宜決定すれば良いが、例えば、 アスベスト以外の無機充填剤 ４０〜７０重量％ ポリカルボジイミド樹脂 １〜３０重量％ 繊維成分 ３〜３０重量％ 水添ニトリルブタジエンゴム ５〜３０重量％ という範囲を挙げることができる。

【００２８】一方、上記のように特徴付けられる本発明
のガスケットは、少なくとも、アスベスト以外の無機充
填材と、ポリカルボジイミド樹脂と、有機繊維又は無機
繊維による繊維成分と、カルボジイミド基と反応性を有
することのない水添ニトリルブタジエンゴムとより構成
される組成物を混紗すると共にシート化した後、前記ポ
リカルボジイミド樹脂の軟化点以上の温度で加熱加圧成
形することにより得ることができる。

【００２９】尚、上記組成物によるシート状物の成形
は、プレス成形法やロール成形法により行なうことがで
き、又、加熱温度としては１５０℃以上３００℃以下と
いう数値を例示することができる。

【００３０】而して、本発明が特徴とするところは、フ
ッ化炭化水素系冷媒や該冷媒に使用されるエステル系の
合成潤滑油による冷凍機油に対する耐性に優れた水添ニ
トリルブタジエンゴム、並びに、熱硬化性のポリカルボ
ジイミド樹脂を使用したことである。

【００３１】従って、上記のように本発明ガスケットを
製造することにより １）ガスケットにフッ化炭化水素系冷媒および該冷媒に
使用する冷凍機油に対する耐性を付与することができ
る。 ２）ポリカルボジイミド樹脂の軟化点以上で形成される
ため、ポリカルボジイミド樹脂により従来品で問題とな
る繊維間の空隙がうめこまれ、シール性が向上する。 ３）ポリカルボジイミド樹脂の軟化点以上で形成される
ため、ポリカルボジイミド樹脂により繊維成分と無機充
填材の結合力が増大し、加硫剤を使用することなく十分
な強度が得られる。即ち、冷凍機油の劣化が低減され、
金属腐食もなくなり、圧縮機を長寿命化することができ
る。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を実施例により更に詳細に説明
する。

【００３３】実施例１ （１）ポリカルボジイミドパルプの製造 ４口フラスコにジムロート冷却管、温度計、メカニカル
スターラーを取付けた後、原料投入口よりテトラヒドロ
フラン４０００ｍｌを加えた。次いで原料であるＭＤＩ
（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート）６５
０ｇを加え、更に原料イソシアネートに対して０．２重
量％の３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１
−オキシドを添加し、リフラックス下で反応を７時間行
い、ポリカルボジイミド樹脂のドープを得た。この際の
モノマー濃度は１５．５％、ＮＣＯ％は１．０であっ
た。

【００３４】上記のようにして製造したドープをオート
クレーブに投入し、一方をノズルに、他方をコンプレッ
サーに結ぎ込み、バック圧によりドープを吐出した。ノ
ズルとしては、二流体ノズル（スプレーイングシステム
社製）を使用した。この装置を用いて、ドープ吐出量を
１０ｍｌ／分、凝固剤吐出量を１０１０ｍｌ／分になる
ようにバック圧にて調整し、凝固浴上に吐出させパルプ
化した。これを濾過、乾燥して目的物のパルプを得た。

【００３５】 （２）ガスケットの製造 ポリカルボジイミド樹脂パルプ １５重量％ ゴム材（水添ＮＢＲラテックス［固形分］） ２３重量％ アラミドパルプ（繊維成分） １０重量％ 無機充填材 ５２重量％ 上記配合の組成物を混合し、抄造してシート状物を作成
した。次に、このシート状物を２００℃、２００Ｋｇ／
ｃｍ²で１０分間加熱加圧成形して、厚さ０．５ｍｍの
ガスケットを得た。

【００３６】実施例２ （１）ポリカルボジイミド粉末の製造 ＭＤＩ（４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト）６７５ｇとフェニルイソシアネート７１．４ｇと
を、テトラクロロエチレン２４５８ｇ中でカルボジイミ
ド化触媒（３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン
−１−オキシド）１．５ｇと共に１２０℃で４時間反応
させ、淡黄色で透明のポリカルボジイミド溶液（樹脂濃
度２０％）を得た。この溶液を１２時間で４０℃に冷却
し、粘度が２７０ｃｐのスラリー状ポリカルボジイミド
を得た。このスラリー状ポリカルボジイミドを乾燥温度
６０℃、空気圧力２Ｋｇ／ｃｍ²、スラリー供給量１ｌ
／ｈの条件で噴霧乾燥し、淡黄色の粉末を得た。

【００３７】 （２）ガスケットの製造 ポリカルボジイミド樹脂粉末 １５重量％ ゴム材（水添ＮＢＲラテックス［固形分］） ２０重量％ アラミドパルプ（繊維成分） １０重量％ 無機充填材 ５５重量％ 上記配合の組成物を混合し、抄造してシート状物を作成
した。次に、このシート状物を１８０℃、２００Ｋｇ／
ｃｍ²で１０分間加熱加圧成形して、厚さ０．５ｍｍの
ガスケットを得た。

【００３８】比較例１乃至３ ガスケットとして、市販のＮＢＲ・アスベストを使用し
たシート（比較例１）、アクリルゴム・アラミド繊維を
使用したノンアスベストシート（比較例２）及びＮＢＲ
・セルロース繊維よりなるノンアスベストシート（比較
例３）を用意した。

【００３９】比較試験 実施例１、２で製造したガスケット、比較例１のシー
ト、及び比較例２、３のノンアスベストシートをそれぞ
れ所定の形状に打ち抜き、冷凍機の圧縮機にガスケット
としてセットし、実機運転を行ない、ガスケットの破損
の有無、油劣化（全酸価・析出物有無）の評価を行なっ
た。結果を以下の表１に示す。

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 7/02 Ｃ０８Ｌ 79/00 ＬＱＺ Ｃ０９Ｋ 3/10 Ｎ Ｚ // Ｃ０８Ｇ 18/02 ＮＤＫ Ｂ２９Ｋ 9:00 503:04 (72)発明者 伊藤 貴彦 東京都足立区西新井栄町１−18−１ 日清 紡績株式会社東京研究センター内 (72)発明者 関岡 健一 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 (72)発明者 井▲澗▼ 静雄 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 (72)発明者 堀之内 賢一 大阪府東大阪市加納２丁目１番１号 日本 ガスケット株式会社内 (72)発明者 森 雄二 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、アスベスト以外の無機充填
   材と、ポリカルボジイミド樹脂と、有機繊維又は無機繊
   維による繊維成分と、カルボジイミド基と反応性を有す
   ることのない水添ニトリルブタジエンゴムとよりなり、
   フッ化炭化水素系冷媒と、エステル系の合成潤滑油によ
   る冷凍機油とを用いる冷凍機用の圧縮機において、各部
   の気密を保持するために使用することを特徴とする冷凍
   機の圧縮機用ヘッドガスケット又はマフラーガスケッ
   ト。