(57)【要約】【課題】さらなる材料工夫等により、非石綿系シートガスケットを、高温域でも安定して使えるように耐熱性（耐熱シール性）を有するものとして提供する。【解決手段】シートガスケットＧを、膨張黒鉛１１で成る第１シート７が、膨張黒鉛１１、アラミド繊維９、及びゴム結合材１２を有する原料１４を用いての抄造によって得られる第２シート８の一対の間に介装されるようにして構成する。膨張黒鉛１１、アラミド繊維９、ゴム結合材１２それぞれの原料１４に対する質量比率を５０〜８５％、５〜３０％、５〜２５％に設定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛で成る第１シートが、膨張黒鉛、アラミド繊維、及びゴム結合材を有する原料を用いての抄造によって得られる第２シートの一対の間に介装されて成るシートガスケット。
【請求項２】
前記膨張黒鉛の前記原料に対する質量比率が５０〜８５％に設定される請求項１に記載のシートガスケット。
【請求項３】
前記アラミド繊維の前記原料に対する質量比率が５〜３０％に設定される請求項１又は２に記載のシートガスケット。
【請求項４】
前記ゴム結合材の前記原料に対する質量比率が５〜２５％に設定される請求項１〜３の何れか一項に記載のシートガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用配管等のシール手段として、高温域でも使用可能なシートガスケットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のシートガスケットとしては、特許文献１において開示されたものが知られている。即ち、これは石綿ジョイントシートに取って代わる材料によるガスケットとして開発されたものであり、アラミド繊維、鉱物繊維、無機充填材（カオリン、セピオライト、炭酸カルシウム、黒鉛等）、ゴム質結合材を複合した材料で成るシートガスケット、言わば非石綿系のシートガスケットである。
【０００３】
前記のシートガスケットは、石綿系シートガスケットに取って代わるものとして開発されたものである。即ち、その昔は、白石綿とゴムラテックスバインダーを主成分とし、その他に加硫剤を配合してなるアスベストビータシートと、石綿を主成分とし、これに石綿の粘結剤としてのゴム及び加硫剤等のゴム薬品を配合して成る石綿シートガスケットが市場を席巻していた。ところが、石綿系シートガスケットは人体に対して有害であり、また環境汚染の問題もあることからその使用が制限され、石綿を使用しないガスケットの開発が急務とされたことに起因している。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１等に示される非石綿系シートガスケットは、高温域での使用状態が不安定であり、石綿シートガスケット程の高温特性がなかなか出せない点で改善の余地が残されていた。
【特許文献１】特許公報第２５３８５０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、さらなる材料工夫等により、非石綿系シートガスケットを、高温域でも安定して使えるように耐熱性（耐熱シール性）を有するものとして提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、シートガスケットにおいて、膨張黒鉛１１で成る第１シート７が、膨張黒鉛１１、アラミド繊維９、及びゴム結合材１２を有する原料１４を用いての抄造によって得られる第２シート８の一対の間に介装されて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシートガスケットにおいて、前記膨張黒鉛１１の前記原料１４に対する質量比率が５０〜８５％に設定されることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のシートガスケットにおいて、前記アラミド繊維９の前記原料１４に対する質量比率が５〜３０％に設定されることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のシートガスケットにおいて、前記ゴム結合材１２の前記原料１４に対する質量比率が５〜２５％に設定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、次のような効果が得られる。即ち、膨張黒鉛シート（第１シート）は、強度が弱く脆い欠点があって、特に表面に擦れ傷が付き易く取扱いに注意が必要ではあるが、高温域での使用状態は石綿シートガスケットと同等の性能を有し安定している利点がある。また、抄紙シート（第１シート）は、耐熱シール性やガスシール性を確保するにはその配合と坪量とを適宜に設定する必要はあるが、引張り強さや耐摩擦性に優れており、膨張黒鉛シートの取扱い性の悪さを克服可能である。
【００１１】
故に、膨張黒鉛、アラミド繊維、及びゴム結合材を有する原料を用いての抄造によって得られる第２シートの一対の間に、膨張黒鉛で成る第１シートを介装する構成とすることにより、膨張黒鉛シートの取扱い性の悪さを克服でき、かつ、石綿シートガスケットと同等の高温域での耐熱シール性を有するよう、改善されたシートガスケットを実現して提供することができる。
【００１２】
請求項２のように、膨張黒鉛の原料に対する質量比率を５０〜８５％に設定したり、請求項３のように、アラミド繊維の原料に対する質量比率を５〜３０％に設定したり、請求項４のように、ゴム結合材の原料に対する質量比率を５〜２５％に設定したりすれば、より一層安定した性能が発揮されるシートガスケットを提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明によるシートガスケットの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は各種シートガスケットの構造緒元表、図２〜図５はそれぞれ各種シートガスケットのガスシール試験結果表、簡易蒸気試験結果表、引張試験結果表、擦り傷試験結果表、図６は簡易蒸気試験の一例を示す原理図、図７はシートガスケットの概略の製造方法を示すフローチャート、図８は抄造工程の別例を示す作用図である。
【００１４】
本発明によるシートガスケットＧは、図７に示すように、膨張黒鉛で成る第１シート７が、膨張黒鉛１１、アラミド繊維９、有機繊維１０、及びゴム結合材１２を有する原料１４を用いての抄造によって得られる第２シート８の一対の間に介装されて成るサンドイッチ構造のものである。この場合、膨張黒鉛１１、アラミド繊維９、有機繊維１０、ゴム結合材１２の原料１４に対する質量比率は、それぞれ５０〜８５％、５〜３０％、０〜５％、５〜２５％に設定されている。また、第２シート８は、坪量が５０〜４００ｇ／ｍ2 に設定されている。
【００１５】
シートガスケットＧとしての試料作成は、図７に示すように、アラミドパルプ（アラミド繊維）９と、ポリエステルパルプ（有機繊維）１０と、水Ｗとを家庭用ミキサー（図示省略）にて分散してから、膨張黒鉛１１の６０μｍを加え攪拌し、その後にＮＢＲラテックス（ゴム結合材）１２を加えて攪拌する。それから凝集剤硫酸バンド１３を加えて攪拌してＮＢＲラテックスを繊維・充填材に付着させたスラリー液（原料の一例）１４を作る。そのスラリー液１４を角型シート抄紙機［例：熊谷理機製］（図示省略）に流し込んで紙漉きを行い、坪量５０・１００・４００ｇ／ｍ2 の第１シート（抄紙シート）７を作製する。抄造物の配合は固形分でアラミドパルプ１５質量％、ポリエステルパルプ３質量％、膨張黒鉛６７質量％、ＮＢＲラテックス１５質量％となるように投入する。次に、その第１シート７を、第２シート（膨張黒鉛シート）８の表裏の両面に熱プレスによって積層一体化することにより、本発明のシートガスケットＧを作製する。熱プレスの条件は、温度１８０℃、圧力２Ｍｐａで１０分間行うものとする。
【００１６】
つまり、図７に示すように、前述のスラリー液１４を作成する分散工程ａと、作成されたスラリー液１４を用いて第２シート（抄紙シート）８を作成する抄造工程ｂと、予め用意されている第１シート（膨張黒鉛シート）７の表裏の両面に第１シート８を貼り合せる積層工程ｃと、を有するシートガスケットＧの製造方法である。後述する実施例４のシートガスケットＧは、図７に仮想線で示すように、２枚の第１シート７と３枚の第２シート８とを交互に積層してなる５層構造のものであり、その他の実施例は１枚の第１シート７と２枚の第２シート８とから成る３層構造のものである。このようにして作製するシートガスケットＧは、図１に示す構造緒元表のように、実施例１〜４の４種類と、比較例１〜５の５種類のものとを用意した。次に、各構成要素について説明する。
【００１７】
膨張黒鉛１１は、その配合量（配合比率）を増やすと加熱時の復元性に効果がある材料であり、特に簡易蒸気試験に寄与する。しかしながら、膨張黒鉛の配合量を増やし過ぎるとシール性及び強度（引張強度）が次第に劣化し、かつ、熱クリープ性は急激に劣化するという悪影響を与える傾向がある。そこで、それらの悪影響を回避しながら長所を享受するために、膨張黒鉛の配合比率は５０〜８５質量％に設定することとした。
【００１８】
アラミド繊維９は、引張試験、熱クリープ試験に効果がある材料、即ち補強効果に優れる材料である。しかしながら、配合量（配合比率）を増やし過ぎると簡易蒸気試験やシール性能に悪影響を与えることが知見されている。従って、アラミド繊維の望ましい配合比率を５〜３０質量％に設定することとした。
【００１９】
ゴム結合剤１２は、配合量（配合比率）を増やせばシール性がより良好になるというシール性能に効果がある材料である。そして、配合量を適度の範囲に設定すれば引張強度等にも好影響を与える特性を有している。しかしながら、配合量（配合比率）を増やし過ぎると、引張強度以外に簡易蒸気試験、熱クリープ試験にも悪影響が出るため、ゴム結合剤の配合比率は５〜２５質量％に設定することとした。尚、ゴム結合剤の種類としては、耐油性、圧縮復元性、機械強度にバランス良く優れるＮＢＲラテックスが採用されている。
【００２０】
石綿シートガスケットと同等な高温粋での良好なシール性、即ち耐熱シール性を発揮させるには、ガスシール試験、簡易蒸気試験、引張試験（強度試験）の三試験において良好な成績を出してクリヤする必要がある。加えて、本発明にでは、参考として擦り傷試験も行った。そこで、次に各試験の概要について簡単に説明する。
【００２１】
ガスシール試験とは、流体の漏れを防止する能力を示す試験である。これは、適度な柔軟性と復元性とを有して座面に密着し、かつ、シートガスケット本体からの漏れを防止すべくシートガスケット自体に連続した空隙が少ない（又は無い）ことが要求されるからである。シール試験の試験条件としては、試料ガスケット寸法が外径１６５ｍｍ、内径１１５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円環状のものを用い、締付面圧が１９．６、３９．２、５８．８Ｎ／ｍｍ2 の３水準、試験流体が窒素ガス（１．５７Ｍｐａ）、試験数ｎ２であり、締付面圧に相当する荷重を負荷後１〜２分間保持し、次に、窒素ガスを負荷して５分間保持した後に、石鹸膜移動法で測定（５分間）する、というＪＩＳに規定される標準的なシール試験方法に準じた常温でのガスシール試験が実施される。図２にガスシール試験結果を示す。
【００２２】
図１の構成緒元表及び図２のガスシール試験結果表とから、以下のようなことが見て取れる。抄紙シート単独の貼り合せ構造の比較例１では、石綿シートガスケット（比較例３）及び非石綿シートガスケット（比較例４，５）に相応しいシール性能を発揮することができない。抄造（抄紙法）で作ったシートは材料を均一に分散できる特徴を持っている（アラミド繊維、ゴム、ＰＴＦＥ、黒鉛粉体を自由な配合比率に設定できる）。欠点として、連続した空隙を持っているため、熱ロール法で作ったシートに比べてガスシール性が１０〜１００倍芳しくない点が挙げられる。第１シートと第２シートとを貼り合せることによって石綿シートガスケットや非石綿シートガスケットに匹敵するシール性能を発揮することができる。使用する第１シートの坪量は、シール性能を確保するため最大４００ｇ／ｍ2 とした。また、第１シートは坪量５０ｇ／ｍ2 未満では生産性が不安定のため、５０ｇ／ｍ2 以上とした。
【００２３】
簡易蒸気試験は、加熱された状態（２００〜４００℃レベル）でのシートガスケットのシール性を確保する能力を示す試験である。これは、シートガスケットには、加熱された状態で復元性を有して応力緩和が少ない、という性能が要求されるからである。例えば、図６に示すように、水の収容が可能な圧力容器１、電気炉等の加熱手段（図示省略）等を用意して、リング状のシートガスケットＧを使用状態において高圧高温蒸気に晒す試験が実施される。圧力容器１は、上フランジ２と下フランジ３とを円環状のシートガスケットＧを介して複数のボルト・ナット４で締付けられたものであり、上フランジ２には水や蒸気の装脱孔５とそのプラグ（栓）６とが装備されている。そして、加熱手段（図示省略）で圧力容器１を加熱し、内部に収容されている水Ｗを加圧水として容器内上部に蒸気Ｓを生じさせ、その蒸気Ｓを所定時間付加することにより、シートガスケットＧのシール性や耐久性を試験するのである。
【００２４】
試験条件は、試料ガスケット（サンプルガスケット）Ｇが装備された圧力容器１内に、水Ｗ５３．５±０．５ｇを充填し、その圧力容器１を電気炉（図示省略）に入れて加熱する。試料ガスケットＧのサイズは、外径７５ｍｍ、内径５５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍであり、上フランジ２と下フランジ３とを一体化するための４本のボルト・ナット４を締付トルク６０Ｍｐａで締付けて圧力容器１を構成する。電気炉では、２８０℃で１２時間の負荷を与えてシートガスケットＧの破裂や圧力容器１からの水抜けが無いかどうかを調べ、無い場合には３００℃で１２時間の負荷を加える。以後、不具合が無い場合は、３２０℃で１２時間の負荷→３４０℃で１２時間の負荷→３４０℃で１２時間の負荷…という具合に順次負荷を与える、というものである。尚、不具合（破損等）が確認されたら、その時点で試験終了となる。
【００２５】
図３に簡易蒸気試験結果を示す。抄紙シート（第１シート）のみの貼り合せによる比較例１や市販の非石綿シートガスケットによる比較例４，５のものは、試験中にガスケットが破損している。これは、比較例１，４，５のものは、アラミド繊維、無機質充填剤で補強されているものの、石綿ほどの補強効果は無く結合剤ＮＢＲの耐熱不足を補うには到っていないものと考えられる。それらに対して、抄紙シート（第１シート）と膨張黒鉛シート（第２シート）との貼り合せ積層による本発明の実施例１〜４のガスケットは、膨張黒鉛シートの比較例２や石綿シートガスケットの比較例３と同等の高温域での耐熱シール性を有していることが理解できる。
【００２６】
引張試験（強度試験）はＪＩＳに準じて行われる試験であり、自由な形状に切断されて形状を保持する能力や、フランジに装着されてボルトで締付けられて圧縮されても形状を保持する能力を示すことができる。この試験により、本発明によるジョイントシート製ガスケットと比較例のガスケットとの取扱い性を観察することが可能である。試験条件としては、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの短冊状試験片を３００ｍｍ／分の速度で引張る、というものである。引張り試験結果を図４に示す。実施例１〜４の引張り強さは４Ｎ／ｍｍ2 以上であって、膨張黒鉛シートである比較例２のものよりも高い値を示しており、取扱い性は実用レベルに改善されている。
【００２７】
擦り傷試験は、ガスケット用のサンプルシートの表面に、シャープペンシルの径０．５ｍｍで硬さＨＢの芯で線を引き、それによって形成される引き傷の付き具合を観察して判断するものである。図５に擦り傷試験結果を示す。この試験は実施例２のものと比較例２のものとについて行った。膨張黒鉛シート（比較例２）は高温域での使用状態は石綿シートガスケットと同等の性能を有して安定しているが、強度が弱く脆い欠点がある。特に表面に擦れ傷が付き易く取扱いに注意が必要になる。これに対して、本発明品（実施例２）のシートガスケットでは、跡形は残るものの僅かに凹む程度の傷であり、比較例２のものに比べると大きく改善されているのが分る。
【００２８】
ところで、抄造工程ｂは前述の角型シート抄紙機を用いるが、別の例としては図８に示される方法もある。即ち、図８に示すように、アラミド繊維９、膨張黒鉛１１、水Ｗ、及びゴム結合材１２を分散して得られるスラリー液（原料）１４をホッパー１５に入れておき、ホッパー１５下端の出口１５ａから、ローラ１６，１７に巻回されている無端回動帯状の金網１８の搬送始端側の上面に前記分散液を垂らし供給させる。
【００２９】
金網１８上で矢印イ方向に搬送される間にスラリー液が漉かされて（抄かされて）概略のシート状体に形成され、金網１８の搬送終端からは大径の持上げドラム１９に沿って持上げ搬送されてから、複数の上下の仕上げローラ２０，２１の間を通ることにより、第１シート（抄造シート又は抄紙シート）８が形成される、という抄造工程ｂである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】各シートガスケットの構造緒元の表を示す図
【図２】各シートガスケットのガスシール試験結果の表を示す図
【図３】各シートガスケットの簡易蒸気試験結果の表を示す図
【図４】各シートガスケットの引張試験結果の表を示す図
【図５】各シートガスケットの擦り傷試験結果の表を示す図
【図６】簡易蒸気試験の概要を示す原理図
【図７】シートガスケットの概略の製造方法を示すフロー図
【図８】抄造工程の別例を示す作用図
【符号の説明】
【００３１】
７          第１シート（膨張黒鉛シート）
８          第２シート（抄紙シート）
９          アラミド繊維
１１        膨張黒鉛
１２        ゴム結合材
１４        原料
Ｇ          シートガスケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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