(57)【要約】【課題】硬化後も隙間の生じない、金属の高温部材として適用可能な耐熱充填材を提供することを目的とする。【解決手段】高温部材の金属の隙間の空隙、例えばナット２と、ボルトの座繰り部１との間の空隙３に充填される耐熱充填材５であって、主剤と硬化剤とを少なくとも含有し、主剤の主骨格がシロキサン結合であり、硬化剤の触媒作用により付加硬化反応が進む耐熱充填材である。耐熱充填材は、好ましくは、２０℃以上１５０℃以下で硬化し、さらに好ましくは、３質量％以上２０質量％以下で金属粉体を含有する。金属粉体の平均粒径は、例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下とされる。【選択図】図１
2011178868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温部材の金属の隙間の空隙に充填される耐熱充填材であって、
主剤と硬化剤とを少なくとも含有し、
前記主剤の主骨格がシロキサン結合であり、
前記硬化剤の触媒作用により無溶剤タイプで付加硬化反応が進む耐熱充填材。
【請求項２】
２０℃以上１５０℃以下で硬化する請求項１に記載の耐熱充填材。
【請求項３】
金属粉体を３質量％以上２０質量％以下で含有する請求項１または請求項２に記載の耐熱充填材。
【請求項４】
前記金属粉体の平均粒径が１μｍ以上１０００μｍ以下である請求項３に記載の耐熱充填材。
【請求項５】
前記金属粉体が、Ａｌである請求項３または請求項４に記載の耐熱充填材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温部材の金属の隙間に適用する耐熱性充填材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図２に示すように、ナット２とボルト座繰り部１との間には、空隙３が存在する。この空隙３からＳやＣｌなどの腐食性成分が進入すると、母材６である金属が腐食される。このような場合、ボルト座繰り部１の角部などの応力が集中する部分では、応力腐食割れ７が生じる。
【０００３】
金属表面の防食法としては、酸化重合型アクリル樹脂を主とする防食塗料を塗布する方法などが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１８８１７１号公報（特許請求の範囲、２頁左下欄７行目〜１３行目）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている防食塗料は、有機溶媒中において重合反応及び変性反応をすることによって製造される。しかしながら、このような防食塗料は、硬化が進むにつれて溶媒が揮発してしまうため、図３に示すように、硬化後に体積が収縮し、硬化した防食塗料９に隙間８が生じてしまう。このような隙間８は、腐食性成分の流入経路となるため、防食対策が施されているにも関わらず、母材６が腐食してしまう。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであって、硬化後も隙間の発生が少なく、狭隘部に適用可能な耐熱充填材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、高温の狭隘部分に充填される耐熱充填材であって、主剤と硬化剤とを少なくとも含有し、前記主剤の主骨格がシロキサン結合であり、前記硬化剤の触媒作用により付加硬化反応が進む耐熱充填材を提供する。
【０００８】
本発明によれば、耐熱充填材の主剤は、シロキサン結合を主骨格とするため耐熱性や化学的安定性に優れた充填材となる。
また、本発明によれば、耐熱充填材は触媒作用によって硬化反応が進むため、硬化後に生じる体積収縮を低減することができる。それによって、空隙の発生も少なくなるため、腐食性成分の侵入を抑制することが可能となる。
耐熱充填材が硬化する際に生じる副生成物は、腐食性成分の侵入経路となり得る。本発明によれば、耐熱充填材は付加反応型であるため、副生成物が生成されない。従って、耐熱充填材の硬化による腐食性成分侵入経路の発生を防止できる。
【０００９】
上記耐熱充填材は、２０℃以上１５０℃以下で硬化することが好ましい。２０℃以上とすることで、充填作業のための時間を確保することができる。また、高温狭隘部の運転状況が１５０℃以下であれば、運転環境で耐熱充填材の硬化を完了させることが可能となる。これによって、対象に耐熱充填材を硬化させる特殊な装置（例えば電気ヒーター等）を設置すること無く硬化が完了させることが可能であり、耐熱充填材の充填工程を短縮することができる。
【００１０】
上記発明において、耐熱充填材は、金属粉体を耐熱充填材に対して３質量％以上２０質量％以下で含有することが好ましい。
金属部材の熱膨張率は、耐熱充填材の熱膨張率よりも大きい。高温運転中機器など高温に曝された耐熱充填材は膨張するが、温度降下する際に耐熱充填材／母材の接着面に剥離力が作用する。このような熱サイクルを繰り返すと、耐熱充填材の劣化が促進される。
本発明の一態様によれば、耐熱充填材に金属粉体が含有されることで、耐熱充填材の熱膨張率を耐熱充填材と接着する部材の熱膨張率に近づけることができる。それによって、熱サイクルに起因する耐熱充填材の劣化を抑制することが可能となる。
【００１１】
上記金属粉体の平均粒径は、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。金属粉体の平均粒径を１０００μｍ以下とすることで、狭隘部であっても充填が可能となる。一方、金属粉体の平均粒径が１μｍより小さいと耐熱充填材への分散が困難となる。
【００１２】
上記金属粉体は、Ａｌであることが好ましい。金属粉体は、耐熱充填材との比重差が小さい方が、耐熱充填材へ分散した際の金属粉体の沈降を抑制することができる。耐熱充填材の主剤はシロキサン結合を主骨格とする。従って、金属粉体としてＳｉに比重が近いＡｌを採用することで、より均一に分散させることができる。
また、Ａｌは腐食されやすい金属であるため、腐食性成分が侵入した場合に、選択的にＡｌが腐食される犠牲防食効果が期待できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、付加硬化反応型のシリコーンを主剤とする耐熱充填材とすることで、硬化後の体積収縮を低減させることができる。従って、隙間の発生を可及的に防止でき、防食性能を維持した耐熱充填材となる。また、金属粉末を含有させることで、熱サイクルによる劣化を抑制することのできる耐熱性を備えた充填材となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態について、真空含浸による耐熱充填材の注入手順を説明する図である。
【図２】防食対策を施していないボルト座繰り部の概略図である。
【図３】従来の耐熱充填材によって防食対策を施したボルト座繰り部の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る耐熱充填材の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る耐熱充填材は、金属間狭隘部の空隙に注入され、該空隙を埋める部材である。耐熱充填材は、１５０℃以上の熱に耐え得る耐熱性を有する。また、耐熱充填材は、金属間狭隘部の熱伸びによる寸法変化を許容するゴム状弾性を維持する。
耐熱充填材は、主剤と硬化剤とから構成され、主剤と硬化剤とを混合させ、常温または加熱することにより、短時間で硬化反応を進めることができるものとする。主剤と硬化剤とは、予め混合されていて良く、もしくは、使用者が使用前に混合しても良い。主剤及び硬化剤は、無溶剤タイプであることが好ましい。硬化温度は、常温以上１５０℃以下とする。「常温」とは２０℃程度の温度とする。
主剤は、硬化反応にともなう副生成物が生成されない付加反応型の材料を主成分とする。本実施形態では、主剤として主骨格にシロキサン結合を有するシリコーンを採用する。
硬化剤は、触媒を含有する。触媒は、Ｐｔであることが好ましい。
【００１６】
耐熱充填材は、粘性を有し、且つ、硬化反応前の粘度が約２０Ｐａ・ｓ以下、好ましくは０．１Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。耐熱充填材の粘度は、希釈剤などにより適宜調整されても良い。
【００１７】
耐熱充填材は、空隙に注入後、２４時間以内に指蝕乾燥され得ることが望ましい。耐熱充填材に、硬化遅延剤や硬化促進剤などを適宜添加することで、耐熱充填材の硬化速度を調整しても良い。
【００１８】
以下に、本発明に係る耐熱充填材の充填方法を説明する。
狭隘部の空隙への耐熱充填材の注入は、真空含浸などで行うと良い。
真空含浸による耐熱充填材の注入手順を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、耐熱充填材注入前、図１（ｂ）は、耐熱充填材注入後である。まず、ボルト座繰り部１とナット２との間の空隙３に必要に応じて適宜前処理等を行った後、空隙３が密閉空間となるように上面を被覆材４で覆う。次に、上記密閉空間の任意の箇所から真空吸引を行いつつ、他の箇所において耐熱充填材５を注入する。空隙３が隙間なく耐熱充填材５で満たされた後、真空吸引を停止し、指蝕乾燥させてから、被覆材４を除去する。
【００１９】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係る耐熱充填材５は、金属粉体を含有する。それ以外の構成は、第１実施形態と同様とする。
金属粉体は、耐熱充填材５に対して３質量％以上２０質量％以下で含有されている。金属粉体の平均粒径は、１μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくはより細部への充填を想定し、１μｍ以上１００μｍ以下とする。
金属粉体は、耐熱充填材５の主剤の流動性を消失させない形状とする。例えば、球状、棒状、または板状などであって良い。本実施形態では、燐片状とする。
【００２０】
金属粉体は、耐熱充填材５の主剤との比重差が小さいものが好ましい。そうすることによって、耐熱充填材へ分散させる際の、金属粉体の沈降を抑制することができる。
また、金属粉体は、高温部材などで高温腐食を誘発する成分を含有しないことが好ましい。本実施形態では、金属粉体として、Ａｌを採用する。
【実施例】
【００２１】
耐熱充填材として、表１に示す実施例１〜４、及び比較例１を調製した。
実施例３及び実施例４には、耐熱充填材全量に対して１０質量％の金属粉体を分散、混練させた。金属粉体は、平均径が４５μｍの燐片状のＡｌ粉体とした。
【表１】
2011178868.tif 000003
【００２２】
（充填試験）
アクリルモックアップを作製し、ボルト座繰り部の空隙（幅：０．８ｍｍ）に実施例１〜４をそれぞれ充填した。充填は真空含浸にて行い、施工直後及び指蝕可能な程度に硬化した後の充填状態を目視にて確認した。
いずれのアクリルモックアップにおいても、施工直後の充填性は良好であった。また、指蝕可能な程度に硬化した後も、隙間なく充填されていることを確認した。
【００２３】
（収縮率の確認）
実施例１〜４及び比較例１を調製した直後、それぞれ比重カップに移し、３０分後に液密度（Ｍ）を測定した。次に、実施例１〜４及び比較例１をそれぞれ室温にて初期硬化させた後、１５０℃で２４時間加熱して硬化させた。硬化後、試験片を切り出して実施例１〜４及び比較例１の密度（ｐ）を測定した。上記で測定した２つの密度（Ｍ、ｐ）と式（１）から収縮率を算出した。
収縮率（％）＝１００×（ｄｐ−ｄＭ）／ｄｐ・・・（１）
【００２４】
上記結果を表２に示す。
【表２】
2011178868.tif 000004
実施例１〜４の収縮率は、比較例１と比べて著しく小さかった。このため、このため硬化後も腐食生成物の侵入防止のため極めて有効である。
【００２５】
（引張り試験）
実施例１〜４をそれぞれ１５０℃で２４時間加熱して硬化させ、ダンベル状２号形に型枠にて成型して試験片を各５つ作製した。上記試験片は、ＪＩＳ  Ｋ７１６１（ＩＳＯ  ５２７−１）に準拠した測定法によって引張り試験を実施した。引っ張り速度は５００ｍｍ／分とした。
【００２６】
上記試験の結果を表３に示す。
【表３】
2011178868.tif 000005
いずれの試験片においても平均伸びは、７０％以上であった。また、実施例１と実施例２、実施例３と実施例４を比較すると、Ａｌ粉体を含有させることにより、伸びがわずかに大きくなる傾向を示した。
【００２７】
（引張りせん断接着試験）
実施例１〜４をそれぞれ１５０℃で２４時間加熱して硬化させた後の引張りせん断接着強さをＪＩＳ  Ｋ６８５０に準拠した方法にて測定した。引張り速度は１ｍｍ／分とした。
【００２８】
上記試験の結果を表４に示す。実施例１〜４の中では、実施例２及び実施例４がより高い平均接着強さを示し、特に、実施例４は最も高い接着強さであった。
【表４】
2011178868.tif 000006
【００２９】
（副資材分析）
実施例１〜４について、ＥＤＳ（エネルギー分散型分析）及びＦＸ（蛍光Ｘ線分析）を実施し、腐食性成分であるＮａ、Ｋ、Ｖ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓ、Ｃｌの有無を確認した。いずれの実施例においても、上記成分は検出されなかった。
また、実施例１〜４をそれぞれウィックボルド法にて燃焼させ、イオンクロマトグラフ法及びイオン電極法にてＳ、Ｃｌ及びＦの有無を確認した。いずれの実施例においても、上記成分は検出されなかった。
上記結果から、充填材が剥がれて高温部へ移動した場合であっても、他部材への高温腐食へ影響しないことがわかった。
【符号の説明】
【００３０】
１  ボルト座繰り部
２  ナット
３  空隙
４  被覆材
５  耐熱充填材
６  母材
７  応力腐食割れ
８  隙間
９  防食塗料
【図１】
2011178868.tif 000007
【図２】
2011178868.tif 000008
【図３】
2011178868.tif 000009