JPS63280788A - ガスケツト用組成物 - 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、気質性および耐熱性に優れたガスケット用組
成物に関する。

従来、ガスケットとしては各穐のものがあるが本発明は
、特に耐熱性を要求されるガスケット、例エバ、エンジ
ンのシリンダブロック上面とシリンダヘッド下面との間
に挟持し両面間の気密保持を図るためのシリンダへラド
ガスケット、あるいは、エンジンのエキシストマニホル
ド部分の気密を保持するガスケットなど、高温となる部
分に使用するガスケットの構成材料として用いるに適し
た組成物であって、例えば、金属板製の芯材の両面に積
層するなどして適用される。

（従来の技術） 従来、例えば、シリンダへラドガスケットは、少量のゴ
ムを結合剤として用い、これにアスベストを混練した組
成物を金属板製の芯材の両面に積層したものが使用され
ていた。しかし、ここで用いるアスベストは、その粉塵
が人体へ傷害を与える恐れが有ることから、他の材料へ
代替が必要に成ってきた。

（発明が解決しようとする問題点） このため、アスベストに代わる材料がね々検討されてい
る。

例えば、有機繊維を炭化して作る炭素繊維や、ピッチを
紡糸後炭化して作る炭素繊維を用いる試みである。しか
し、この方法ではシール性に乏しく実用化が困難であっ
た。

このため、粒状の膨張黒鉛を用いる方法が構案されてい
る。しかし、この方法ではコストが高いばかりでなく、
耐油性、耐不凍液性が乏しく、これに起因する使用時の
シール性の低下が認められ改善が必要であった。

このように、ガスケット性能のバランスがとれていて、
かつ性能の優れた組成物の開発が急がれている。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、これまで、新しい炭素材料として、気相
成長法炭素繊維の開発並びにこの素材の特性、反応性に
ついて基礎的研究を進めていたが、更に１本繊維の特異
な形態と化学的、熱的安定性に注目し各種の実用性試験
を行っていたところ、本繊維の構造や形状及び凝集性が
特異的に働き、他の物質との分散状態に因って、優れた
シール性があることを見出し、さらに検討の結果、本発
明に到達した。

すなわち、本発明は、酸性官能基を３〜５００μｅｑ／
ｇ有する気相成長法炭素繊維の黒鉛化物を含有するガス
ケット組成物である。

本発明において、気相成長法炭素繊維の黒鉛化物とは、
炭化水素などの炭素源を触媒存在下に加熱し気相成長さ
せて作られる繊維状の炭素質物質すなわち気相成長法炭
素繊維に、黒鉛化熱処理を行って得られる黒鉛質の物質
であり、繊維状およびこれを粉砕したり切断したりした
種々の形態の黒鉛質物質であり、本発明でいう気相成長
法炭素繊維の黒鉛化物は、その繊維を電子顕微鏡で観察
すると、芯の部分と、これを取巻く、−見して、年輪状
の炭素層からなる特異な形状を有しており、本発明でい
う気相成長法炭素繊維の黒鉛化物は、この様な繊維状物
及びこれが粉砕、破砕、切断などの加工を受けたもので
ある。

本発明でいう気相成長法炭素繊維の黒鉛化物は、好まし
くは、直径が５μｍ以下、一般には、０．０１〜４μｍ
、特に０．０１〜２μｍ、更に好ましくは、０．０１〜
０．５μｍであり、繊維の長さは特に制限はない。一般
には、５０００μｍ以下であるが、更に短かくても良く
、１０００μｍや１００μｍ、あるいは１０μｍでも良
く、又、これを更忙短かく破砕や切断あるいは粉砕した
繊維状物、あるいは、粒状や不定形状の物も使用できる
。

本発明において気相成長法炭素繊維の黒鉛化物は、炭素
の純度が高く、一般に、９８．５％以上、％に９９％以
上、最も好ましくは９９．５％以上である。

また、本発明でいう気相成長法炭素繊維の黒鉛化物は黒
鉛性の高い物質であり、更に１その中でもｘｍ解析によ
る構造解析において、その格子定数が６．８８以下の範
囲のものであり、好ましくは、６．８６以下、特に好ま
しくは、６．８０へ６．７０の範囲、最も好ましくは、
６．７８〜６．７２の範囲のものである。

本発明において気相成長法炭素繊維黒鉛化物は、酸性官
能基を３〜５００μｅ　ｑ／ｇ有していることも特徴で
あり、酸性官能基の量は好ましくは８〜４５０μｅｑ／
ｇ　ｓ特に１５〜３５０μｅｑ／ｇの範囲である。酸性
官能基の量がこの範囲であると、ガスケット組成物の作
成時にバインダーや他の成分例えば無機粉末や他の繊維
と混合１゛る段階で極めて作業性に優れるばかりでなく
、分散性も良く、更に、ガスケット性能も改善される。

本発明における、酸性官能基を有する気相成長法炭素繊
維黒鉛化物の製造方法としては、気相成長法炭素繊維を
高温度に熱処理し、次いで、この気相成長法炭素繊維黒
鉛化物を酸素や硝酸などの酸化剤で酸化する方法が最も
一般的であり、酸化する方法の代わりにその他、プラズ
マ法、グラフト法等も用いられ得る。

上記熱処理温度としては、１０００℃以上、好ましくは
１７００℃以上、特（，２０００℃以上であり、最も好
ましい範囲は２１００〜３０ｏＯ℃の範囲である。

本発明において、酸性官能基を有する気相成長法炭素繊
維黒鉛化物を含有するガスケット組成物は、上記の気相
成長法炭素繊維黒鉛化物がガスケット組成物の構成成分
として存在している組成物であり、組成物中の気相成長
法炭素繊維の黒鉛化物の量は特に制限はない。一般には
、組成物の固体成分の中の０．１重量％以上存在してお
り、好ましくは０．２重量％以上、％に０．４３［ｆｉ
％〜９９．９重量％存在している組成物であり、最も好
ましくは、２重量％以上９８重量％以下である。

本発明において、気相成長法炭素繊維の黒鉛化物の効果
は、ガスケット組成物の気密性向上、耐熱性の向上、耐
油性、耐不凍液性、耐薬品性、耐溶剤性等の向上にある
他、酸性官能基を有することにより組成物に使用するバ
インダーとの分散や接合にも優れ、更に、組成物の機械
的強度の改善効果もあり、これら、が複合的に相乗効果
として現れるところにある。

この様な効果を最大に発揮させるには、気相成長法炭素
繊維の黒鉛化物が極めて微細な状態、かつ、繊維の形状
で用いられる場合に、その効果が著しく、好ましい。こ
の際、繊維の径が細いばかりでなく、繊維長さ／繊維の
径の比が、５以上、好ましくは１０以上、特に２０以上
、最も好ましくは８０以上あることである。

本発明のガスケット組成物は、以上のように、酸性官能
基を有する気相成長法炭素繊維の黒鉛化物を含有してい
る事を特徴としているが、ガスケット組成物を構成する
物としては他に、バインダー・気相成長法炭素繊維黒鉛
化物以外の繊維、充填剤、その仙薬剤や株加剤等が必要
に厄じて選択され使用できる。

特に、バインダーは本組成物にとって必要な成分であり
、その様なバインダーとしては、有機系の樹脂やゴムが
使用され、特にゴム類が好適に使用され、例えば、アク
リルゴム、スチレンブタジェンゴム、アクリロニトリル
ブタジェンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、エビ
クロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴ
ム、塩素化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム
。

エチレンプロピレンジエンゴム、シリコンゴムなどの合
成ゴム、および天然ゴムなどがあげられる。

バインダーは、本発明でいう気相成長法炭素繊維の黒鉛
化物を結合させるために、また、必要に応じて使用され
る気相成長法炭素繊維黒鉛化物以外の繊維や充填剤等を
も結合させるために必要な物であるが、過剰に使用する
とガスケットの耐熱性や応力緩和性を低下させるので、
結合効果とのバランスの中でその部用量を設定する。一
般には、気相成長法炭素繊維の黒鉛化物１００重量部に
対し０．５へ１００００重量部が好ましく、特に１〜１
０００重量部が好ましく、最も好ましくは２〜ＳＯＯ重
量部の範囲である。

気相成長法炭素繊維の黒鉛化物以外の繊維としては、有
機系及び無機系の各種繊維が使用できるが、好ましくは
耐熱性に優れた繊維であり、例えば、各種のセラミック
ファイバー、石英ガラスファイバー、ロックウール、ス
テンレスファイバー。

炭素繊維、アルミナファイバー、アルミナシリケートフ
ァイバー、その他アスベストなどの無機質の繊維性物質
、カイノール繊維、アラミド繊維。

ポリイミド繊維など有機質の繊維も使用できるが、耐熱
性や気密性、耐薬品性などの低下をひきおこす場合があ
り、これら繊維を使用する目的の範囲内で出来るだけ使
用量を減すこと、あるいは使用しないことを考慮する必
要がある。

その他、充填剤や薬剤、添加剤としては、従来からガス
ケット用組成物に使用されてきた物を種々使用可能であ
る。例えば、クレー、メルク、水酸化カルシウム、硫酸
バリウムなどの充填剤、加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤
、酸化防止剤、金属害防止剤９着色剤、界面活性剤など
の薬剤や添加剤などである。これ等は、その使用量が過
多であると、ガスケットの緒特性を低下する恐れがあり
、使用目的に応じその量を適正に制御する必要がある。

（実施例） 以下、実施例によって、本発明を説明する。

実施例１ 直径が０．０５〜０．１μｍの気相成長法炭素繊維（ト
リスアセチルアセトナト鉄とベンゼンヲ１’４００℃の
加熱空間に導入し浮遊状態で合成した）を、２４００℃
で熱処理を行い炭素含量９９．９％、格子定数６．７４
の黒鉛化物を得た。これを酸素０．５％含有ガスで酸化
し、酸性官能基の量が６５μｅ　ｑ／ｇの気相成長法炭
素繊維黒鉛化物を得、これを若干破砕し、分散操作がし
やすく、かつ、電子顕微鏡観察で、繊維長が実質的に５
０μｍ以上の気相成長法炭素繊維の黒鉛化物を得た。こ
の１００重量部および、アクリルブタジェンゴム１５．
３重量部、ゴム用配合剤３．８重量部、メルク１０．８
重量部、クレー５．９重量部をトルエンとともに混線し
て組成物を調製した。

この組成物を評価するためガスケットを作製した。すな
わち、上記組成物をフック付きの鉄板の両面に擦り込み
、次いでトルエンを除去し、これを１５０℃の加熱炉の
中で３０分間加熱して加硫を行い、厚さ１．２５ｍのガ
スケットを得た。

この際、酸性官能基を有する気相成長法炭素繊維黒鉛化
物は、ゴム成分やゴム用配合剤、無機の粉末と良く分散
し極めて作業性に優れ良好なガスケットが作製出来た。

このガスケットについてＡＳＴＭ、Ｆ１０４タイプｌの
試験法に従い常温における圧縮率、復元率、応力緩和率
、耐熱性、水シール性、耐油性、耐不凍液性を測定し、
ガスケットとしての実用性を評価した。その結果、本実
施例の組成物から作られたガスケットは優れた性能を有
し実用性が有ることが分った。

なお、実用性の評価基準としては、応力緩和率２０％以
下、加熱後の圧縮率が加熱前の圧縮率の５０％以上、水
シール性が５気圧以上、耐油性は、油浸漬後の圧縮率が
浸漬前の２倍以下および復元率が２５％以上、耐不凍液
性は、圧縮率が１．８倍以下、復元率が３０％以上とし
た。

実施例２ 繊維の直径が０．０５〜０．２μｍの気相成長法炭素繊
維を２５００℃で熱処理を行い、格子定数６．７３、炭
素含量９９．９％の黒鉛化物を得、これを若干破砕し、
電子顕微鏡で観察して実質的に長さ２０／ａｍ以上、か
つ分散性の良い気相成長法炭素繊維の黒鉛化物を得た。

これを酸素１％を有するガスで酸化し、酸性官能基量８
３μｅｑ／ｇを有する気相成長法炭素繊維の黒鉛化物を
得、これを用い実施例１と同様にガスケット組成物を作
り、更に、ガスケットとして実用性能評価を行い評価基
準を満足する良好な結果を得た。

実施例５ 実施例３において、アスベスト２０重量部の代わりにア
スベスト１０重量部、膨張黒鉛粉末１０重量部を用い、
実施例１と同様にガスケット組成物を調製しｉＫガスケ
ットとしての実用性の評価試験を行ったところ満足する
良好な結果を得た。

実施例６ 実施例５において、アクリルブタジェンゴムの代わりに
、アクリルゴムな用い、実施例１と同様にしてガスケッ
ト組成物を得た。この組成物について実施例１と同様の
方法を用いガスケットとしての実用性評価試験を行い満
足する良好な結果を得た。

実施例７ 実施例１において、アクリルブタジェン、ゴムのラテッ
クスを用い、トルエンを用いず水分散系で混合分散を行
いガスケット組成物を得た。この組成物について実施例
１と同様の操作を用いてガスケットを作製した。

得られたガスケットは実施例１と同様の実用性評価試験
で評価基準を満足する良好な性能を示したＯ なお比較のため、酸性官能基を導入しない気相成長法炭
素繊維黒鉛化物についても同様の試験な行ったが、水中
に分散させＫ＜＜長時間を要し作業性に問題があった。

比較例１ 実施例１の試験において、気相成長法炭素繊維の黒鉛化
物の代わりに、ピッチ系炭素＃Ｒ１ｔｋＣ径１４μｍ、
長さｓ　ａｍ　）を用い、組成物の調製、ガスケットと
しての評価について同様の試験を試みた。

しかし、この場合にはガスケットとしての形状を取りに
くくかつ、水シール性、耐熱性、耐不凍液、性が悪く、
実用性が認められなかった。

比較例２ 実施例２において、気相成長法炭素繊維の黒鉛化物８０
重量部ｇよびアスベスト２０１盆部の代わりに、比較例
１のピッチ系炭素繊維２５重量部、アスベスト７５重量
部を用いピッチ系炭素繊維の量を減らして同様の試験を
行い、ガスケットを得た。しかし、このガスケットは水
シール性、耐油性、耐不凍液性が不十分で実用性に劣っ
ていた。

比較例３ 実施例１の試験において、気相成長法炭素繊維の黒鉛化
物１００重量部の代わりに、アスベスト１００重量部を
用い同様の試験を試みた。しかし、ガスケットとしての
性能のうちで水シール性が若干不十分であった。

（発明の効果） 本発明のガスケット用組成物は、気密性、耐熱性、耐油
性、耐不凍液性、耐薬品性、耐溶剤性等に優れている他
更に、ガスケット組成物の作成時及びガスケット作成時
の作業性が良く、又、組成物の機械的強度でも良好であ
り、工業的に極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸性官能基を３〜５００μｅｑ／ｇ有する気相成長法炭
   素繊維の黒鉛化物を含有するガスケット用組成物