(57)【要約】    【課題】  石綿ジョイントシートと同等以上の引張強さを有し、高温域でも使用可能な非石綿系シート状ガスケットを提供すること。    【解決手段】  有機繊維を主繊維とする基材繊維、ゴム、充填材およびゴム薬品を含有するシート状ガスケット組成物であって、該有機繊維は、組成物中、１５〜３０重量％含有し、該充填材が黒鉛である非石綿系シート状ガスケット。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機繊維を主繊維とする基材繊維、ゴム、充填材およびゴム薬品を含有するシート状ガスケット組成物であって、該有機繊維は、組成物中、１５〜３０重量％含有し、該充填材が黒鉛であることを特徴とする非石綿系シート状ガスケット。
【請求項２】
前記黒鉛は、組成物中、３５〜８０重量％含有することを特徴とする請求項１記載の非石綿系シート状ガスケット。
【請求項３】
前記基材繊維は、有機繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載の非石綿系シート状ガスケット。
【請求項４】
前記有機繊維は、芳香族ポリアミド繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の非石綿系シート状ガスケット。
【請求項５】
前記ゴムは、アクリロニトリルブタジエンゴムを含むゴムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の非石綿系シート状ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油化学プラント、各種工業用機械装置、自動車、船舶、家電など広い分野で使用される非石綿系シート状ガスケット（以下、ＮＡシート状ガスケットとも言う）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なシート状ガスケットであるジョイントシートは、基材繊維、充填材、ゴム薬品に、溶剤に溶解させたゴムを加えてヘンシェルミキサー等で十分に混合し、混合材料組成物を調製し、次いで、この混合材料組成物を約１５０℃に加熱された熱ロールと約２０℃に保たれた冷ロールとからなる一対のカレンダーロール間に投入し、熱ロール側に積層させながら溶剤の蒸発、加硫を行い、所定の厚さに達したシートを熱ロールから剥離することによって製造されている。
【０００３】
従来、ジョイントシートは、基材繊維に石綿を用いた石綿ジョイントシートが汎用され、石綿独特の形状や、優れた耐熱性を利用して、水、油、空気、水蒸気等が流れる配管の継ぎ手や機器用のガスケットとして打ち抜き加工されて使用されてきた。石綿ジョイントシートは、無機物でありながら非常に柔軟で高度にフィブリル化している石綿を６５〜８５重量％程度含んでおり、ジョイントシート中に石綿繊維が十分に分散し絡み合った状態となっているため、引張強さが大きく、なお且つ柔軟で、加熱後にゴムが劣化しても石綿同士の絡み合いにより弾性を発現できるため、締付応力の低下も小さく、長期にわたり安定的にシール性を保つことができる。しかし、石綿は天然鉱物であり、資源の枯渇が心配されること等から、最近では石綿を全く使用せず、石綿以外の無機繊維と有機繊維の両方又はいずれか一方を使用したアスベストフリージョイントシート又はノンアスベストジョイントシートと呼ばれるＮＡジョイントシートが使用されるようになっている。しかし、ＮＡジョイントシートは石綿ジョイントシートに比べて、引張強さ等の物性が劣るため、過酷な条件下での切り替えができていない。
【０００４】
特開２００１−２６２１２６号公報には、石綿を除く基材繊維、ゴム、充填材及びゴム薬品からなる組成物で構成される混合材料を熱ロールと冷ロール間に投入して熱ロール側にシート状物を積層して得られるジョイントシートであって、前記ジョイントシート中に粒径が５〜１５μｍの充填材が４０重量％以上含まれるジョイントシートが開示されている。このジョイントシートは、引張強さ、圧縮率及び柔軟性が良好なものである。
【０００５】
特開２００１−１７２６１１６号公報には、石綿を除く基材繊維、ゴム、充填材及びゴム薬品からなる組成物で構成される混合材料を熱ロールと冷ロール間に投入して熱ロール側にシート状物を積層して得られるジョイントシートであって、前記ジョイントシート中にポリテトラフルオロエチレン樹脂繊維を含むジョイントシートが開示されている。このジョイントシートは、ＮＡジョイントシ−トの製造工程で混練材料が冷ロール面に付着するトラレ現象が発生せず、高温雰囲気で使用しても増し締めが可能な柔軟性を有するものである。
【特許文献１】特開２００１−２６２１２６号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００１−１７２６１１６号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＮＡジョイントシートに使用する基材繊維として、石綿と同様にフィブリル化している芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維を使用する場合、該有機繊維は、石綿繊維と比較すると繊維径が太く、耐熱性や耐蒸気性も劣るため、通常５〜１５重量％程度と使用量が制限されることが多い。また、基材繊維として、ロックウール、カーボン繊維、ガラス繊維などの無機繊維を使用する場合、該無機繊維は、石綿繊維に比べて剛直で繊維径も太いため、混合あるいは製板中に繊維が折れやすく、また繊維量を増大させるとカレンダーロールを用いて材料を熱ロール側に積層させているときに、材料が冷ロール面に付着するいわゆるトラレ現象が発生し、製板性が著しく低下するため、これらも１０〜３０重量％程度と使用量が制限されることが多い。したがって、ＮＡジョイントシートは石綿ジョイントシートに比べて繊維量が少なく充填材の配合比率が多いことが特徴となるが、高温雰囲気下や蒸気雰囲気下で使用する場合、ゴムが熱や蒸気で劣化すると、繊維量が少なく、充填材が多いため、脆くなりやすく、引張強さを維持することができなくなる。このため、従来のＮＡジョイントシートは、石綿ジョイントシートのように高温域では使用することができないという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、石綿ジョイントシートと同等以上の引張強さを有し、高温域でも使用可能な非石綿系シート状ガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、有機繊維を主繊維とする基材繊維、ゴム、充填材およびゴム薬品を含有するシート状ガスケット組成物において、有機繊維は組成物中、１５〜３０重量％含有し、充填材に黒鉛を使用したＮＡシート状ガスケットであれば、石綿ジョイントシートと同等以上の引張強さを有し、高温域でも使用可能であることなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、有機繊維を主繊維とする基材繊維、ゴム、充填材およびゴム薬品を含有するシート状ガスケット組成物であって、該有機繊維は、組成物中、１５〜３０重量％含有し、該充填材が黒鉛であることを特徴とする非石綿系シート状ガスケットを提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の非石綿系シート状ガスケットであれば、石綿ジョイントシートと同等以上の引張強さを有し、高温域でも使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のＮＡシート状ガスケットにおいて、基材繊維は、有機繊維を主繊維とする繊維であって、該有機繊維は、組成物中、１５〜３０重量％、好ましくは１５重量％を超え、２０重量％以下、特に好ましくは１６〜２０重量％含有するものである。有機繊維の含有量が１５重量％未満では、引張強さが劣り、また、３０重量％を超えるものは、耐蒸気性が劣る点で好ましくない。有機繊維としては、特に制限されないが、例えば芳香族ポリアミド繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ尿素系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリフルオロカーボン系繊維、フェノール系繊維、セルロース系繊維等が挙げられる。このうち、芳香族ポリアミド繊維は、耐熱性や耐蒸気性に優れるうえ、フィブリル化する際、シート状にし易く、シートの耐熱性や耐蒸気性も良好となる点で優れている。これらの有機繊維は１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１２】
基材繊維は、有機繊維を主繊維とするものであるが、有機繊維と共に無機繊維を配合することができる。無機繊維としては、特に制限されないが、例えばカーボン繊維、ロックウール、ガラス繊維、セピオライト、セラミック繊維、溶融石英繊維、化学処理高シリカ繊維、溶融珪酸アルミナ繊維、アルミナ連続繊維、安定化ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、チタン酸アルカリ繊維、ウィスカー、ボロン繊維、金属繊維等が挙げられる。これらの無機繊維は単独または２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００１３】
本発明のＮＡシート状ガスケットに用いるゴム材としては、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレン、塩化ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルイソプレンゴム、天然ゴム及びイソプレンゴム等が挙げられ、このうち、アクリロニトリルブタジエンゴム及びアクリロニトリルブタジエンゴムを含むゴム材が、耐油性の点から好ましい。これらのゴム材は１種単独又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００１４】
本発明のＮＡシート状ガスケットに用いる充填材である黒鉛としては、特に制限されず、鱗片黒鉛、膨脹黒鉛及び土状黒鉛が挙げられ、このうち、鱗片黒鉛及び膨脹黒鉛は、黒鉛同士の接触面積が大きくなるためファンデルワールス結合が強くなり引張強さが大きくなる点で好ましく、特に鱗片黒鉛又は膨脹黒鉛と土状黒鉛と組み合わせて使用すると製造性が高まる点で好ましい。黒鉛の配合量としては、組成物中、３５〜８０重量％、好ましくは４０〜７５重量％である。黒鉛の配合量が、組成物中、３５重量％未満であれば、引張強さが劣り、８０重量％を超えると、バインダーであるゴムや繊維の量が少なくなり、層間の強度が低下するため、製造中にシートがフクレやすくなり、良好なシートがつくりにくくなる上、引張強さが低下するので好ましくない。このように、充填材として黒鉛を使用し、その配合量をＮＡシート状ガスケット中、上記範囲とすることにより、ＮＡシート状ガスケットの引張強さが向上する理由は、黒鉛は熱及び蒸気に対して安定であること、更に黒鉛同士がファンデルワールス力で結合することにより強固な骨格構造をつくっていることに起因していると推定される。従って、黒鉛以外の充填材が含まれると、ファンデルワールス結合力を阻害するため、初期の引張強さは良好であるものの、熱や蒸気により引張強さが著しく小さくなる点で好ましくないが、ＮＡシート状ガスケットの引張強さを低下させない範囲で、黒鉛以外の充填材を微量含んでいてもよい。
【００１５】
本発明のＮＡシート状ガスケットに用いるゴム薬品としては、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、過酸化物、ジニトロソベンゼン等の加硫剤、ポリアミン系化合物、アルデヒドアミン系化合物、チウラム系化合物、ジチオカルバミン酸塩系化合物、スルフェンアミド系化合物、チアゾール系化合物、グアニジン系化合物、チオウレア系化合物、キサントゲン酸塩系化合物等の加硫促進剤や、老化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤、着色剤等、従来ジョイントシート形成用ゴム薬品として公知のものが広く用いられる。
【００１６】
本発明のＮＡシート状ガスケットによれば、石綿ジョイントシートと同等以上の引張強さを有し、さらにシール性が良好なＮＡジョイントシートを得ることができる。特に高温条件下においても引張強さの低下はなく、過酷な条件下においても良好なシール性を示す。
【００１７】
本発明のＮＡシート状ガスケットの製造方法としては、カレンダーロールを用いた方法及び抄造方法が挙げられる。このうち、カレンダーロールを用いた方法の一例を示す。すなわち、有機繊維を主繊維とする基材繊維、ゴム、黒鉛及びゴム薬品を含有するスラリーを抄造し、乾燥後、圧延して、シート状物を得る方法である。該スラリーを製造する際、原料の投入順序としては、特に制限されないが、先ず、基材繊維と水を共にリファイナーにかけて、基材繊維が均一に分散した第１スラリーを作製することが、シート状ガスケット中に多量の基材繊維の主繊維である有機繊維を均一に配合させることができる点で好ましい。次いで、第１スラリー中に、ゴム、黒鉛及びゴム薬品、あるいは凝固剤を投入し、スラリー状物を得る。スラリーは公知の抄造機にかけられ、例えば厚さ３．０ｍｍの抄造シートにされる。なお、有機繊維以外の繊維類、例えば無機繊維を用いる場合、第１スラリーとは別に無機繊維を分散させたスラリーを作製し、該無機繊維分散スラリーを第１スラリーと混合すればよい。なお、無機繊維分散スラリーは充填材を配合させたものであってもよい。スラリー抄造機としては、特に制限されず、円網抄造機、長網抄造機などが挙げられるが、円網抄造機が、歩留まりが良好である点で好ましい。
【００１８】
抄造シートは乾燥され、その後、圧延される。圧延後のシート厚みは、例えば３．０ｍｍの抄造シートであれば例えば１．５ｍｍまで圧延される。圧延方法としては、特に制限されず、２つの熱ロール間を通す方法（加熱圧延方法）及びプレス機を用いて圧延する方法が挙げられるが、このうち、２つの熱ロール間を通す方法（加熱圧延方法）が高い生産性を示す点で好ましい。加熱圧延方法の具体例としては、例えば乾燥抄造シートを１００〜１２０℃に加熱された熱ロール間に乾燥抄造シートを通し、所定の線圧の荷重にて圧延する方法が挙げられる。なお、熱ロール間から得られたシート状物は加硫を進めるために、更にオートクレーブ中で２次加硫を行ってもよい。
【００１９】
このようにして得られたシート状ガスケットは、熱及び蒸気に対して安定な黒鉛を充填材として含み、黒鉛同士がファンデルワールス力で結合することにより強固な骨格構造をつくっているため、初期及び高温下での使用においても、石綿ジョイントシートと同等の引張強さを示し、優れたシール性を示す。
【００２０】
本発明のＮＡシート状ガスケットの物性としては、引張強さ２０〜５０ＭＰａ、柔軟性が１０〜１５である。また、本発明のＮＡシート状ガスケットは石油化学プラント、各種工業用機械装置、自動車、船舶、家電など広い分野で使用されるガスケット基材としてペースト塗布又は無塗布でフランジに装着される。
【００２１】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【実施例１】
【００２２】
表１に示す配合の基材繊維、ゴム、ゴム薬品、充填材、トルエンをヘンシェルミキサーにて低速回転で２０分間混合し混合材料を作製した。そして、得られた混合材料を１５０℃に加熱された熱ロールと、２０℃に保たれた冷ロール間に投入し、熱ロール側に積層しながら加圧加硫成形して、厚さ１．５ｍｍのＮＡシート状ガスケットを得た。なお、スラリー中の各原料の投入量は、仕上がりＮＡシート状ガスケットの組成が表１に示す割合となるようにした。表１中、数値は重量％である。また、ゴムの表示において、ＮＢＲはアクリロニトリルブタジエンゴムを、ＨＮＢＲは水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、ＳＢＲはスチレンブタジエンゴム、ＥＰＤＭはエチレンプロピレンゴムをそれぞれ示す。得られたＮＡシート状ガスケットは各種条件下における引張強さを評価した。なお、常態および油浸漬後の引張強さの測定は、ＪＩＳ  Ｒ３４５３ジョイントシ−トの試験規格に準拠して行い、熱劣化の引張強さの測定は、３００℃の熱風循環炉にて７０時間熱劣化させたものについて行い、蒸気劣化の引張強さの測定は、１０Ｋｇ/ｃｍ２の飽和蒸気を発生させた密閉容器中にて７０時間蒸気劣化させたものについて行った。その結果を表２に示す。
【００２３】
実施例２〜５
表１の実施例２〜５に示す配合の材料をそれぞれ用いて実施例１と同様の方法にて厚さ１．５ｍｍのＮＡシート状ガスケットを製造し、同様に引張強さを測定した。その結果を表２に示す。
【００２４】
比較例１〜比較例３
表１の比較例１〜３に示す配合の材料をそれぞれ用いて実施例１と同様の方法にて厚さ１．５ｍｍのＮＡシート状ガスケットを製造し、同様に引張強さを測定した。その結果を表２に示す。
【００２５】
【表１】
2006194295.tif 000002
【００２６】
【表２】
2006194295.tif 000003
【００２７】
表１及び表２の結果から、実施例１〜５は、常態、熱劣化、蒸気劣化及び耐油下において、引張強さが良好で、比較例３の石綿ジョイントシートと同程度の引張強さを有している。比較例１、２は引張強さが石綿ジョイントシートよりも劣り、特に、熱劣化、蒸気劣化後の低下が著しく、耐久性に不安が残る。