(57)【要約】【課題】ジョイントシートを素材としたガスケットの低面圧域でのシール性を従来のものよりも大幅に高めることにある。【解決手段】ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成したジョイントシート１の、少なくともコールドロール側の最外層である表層１ａを柔軟かつ平滑に形成したことを特徴とするガスケット素材である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成したジョイントシートからなるガスケット素材において、
前記ジョイントシートの、少なくともコールドロール側の最外層を柔軟かつ平滑に形成したことを特徴とする、ガスケット素材。
【請求項２】
前記最外層の平滑性は、面粗度Ｒｚが２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載のガスケット素材。
【請求項３】
前記最外層の組成配合は、前記補強繊維としてのアラミド繊維の割合が７重量％以下であり、前記ゴムの割合が１５重量％以上で２５重量％以下であることを特徴とする、請求項１または２記載のガスケット素材。
【請求項４】
前記最外層の厚さは、３０μｍ以上で１５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載のガスケット素材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等に搭載されるエンジンや変速機等に用いられるガスケットの素材に関し、特には、ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成したジョイントシートからなるガスケット素材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両等に搭載されるエンジンの周辺用のガスケットの素材としては、図６に示すように、補強繊維としてのアスベストと、ニトリルゴムと、フェノール樹脂とを混練した原料Ｍを、ホットロールＨＲとコールドロールＣＲとの一対のロールを具えるカレンダーロールのホットロールＨＲ上に積層して硬化させることで形成した、いわゆるアスベストジョイントシートが用いられていたが、昨今のアスベストの規制から、本願出願人等は、例えば１９９２年５月社団法人自動車技術会発行の学術講演会前刷集に本願出願人等が発表した論文「ノンアスベストガスケットの開発」に記したように、アスベストを使用せずに他の強化繊維を使用したジョイントシートの実用化を検討している。
【０００３】
ところで、ジョイントシートの形成時には、ホットロールＨＲ上に張り付いている積層シートＳとコールドロールＣＲとは絶えず摺接状態にあることから、図７に示すように、上記積層シートＳひいてはジョイントシート１の、コールドロールＣＲに対する接触面１ｄは、Ｒ部に示す如く、ジョイントシート１の、ホットロールＨＲに対する接触面１ｅと比較して粗面化する傾向がある。
【０００４】
このため、例えば図８（ａ）に示す如き、エンジンと組み合わされた変速機のハウジングＨとそこに複数本のボルトＢで固定されるカバーＣとの間のガスケット挿入部のような部分に、上記ジョイントシート１から形成したガスケットＧを用いた場合、図８（ｂ）に示すコーナー部ＣＰのような、ボルトＢ同士を結ぶ直線に対してオフセットした部位や、図８（ａ）に示すカバーＣの剛性の低いボルトスパン間部位ＭＰのようなボルトＢ間の部位においては、発生する面圧が低くなることからシール性が低下する傾向があり、これら低面圧の部位では、ハウジングＨやカバーＣ等のシール対象の、ガスケットＧとの接合面の面粗度が低いと、図９に示す部分Ｖのように、ハウジングＨやカバーＣ等のシール対象の接合面とガスケットＧとの間のミクロ空隙の抱埋が不十分になってシールが困難になるという問題があった。またジョイントシート１のホットロールＨＲに対する接触面１ｅも、コールドロールＣＲに対する接触面１ｄ程ではないものの、強化繊維の割合等によっては多少粗面化する傾向がある。
【０００５】
そこで、上記シール性の低下の問題を解決するために、本願出願人は、図１０に示すように、ジョイントシート１の表面上にラテックス系ゴム層２を浸漬法やロールコーターで均質に形成して表面の柔軟性を向上させたり、図１１に示すように、ジョイントシート１の表面上にスプレー法等によってグラファイト粉末や二硫化モリブデン粉末等の固体潤滑剤の被膜３を形成してそれらでミクロ空隙を埋めるようにしたり、図１２に示すように、ジョイントシート１を熱板ＨＰやロールプレスで挟んでヒートプレスすることで表面の平滑性を向上させたりして、シール性を改善することを試みた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラテックス系ゴムは自動変速機用作動油（ＡＴＦ）に対し非常に大きな膨潤を起こすことから、ラテックス系ゴム層２を持つジョイントシート１から形成したガスケットＧを自動変速機のハウジングＨとカバーＣとの間のガスケット挿入部に用いると、高温下の長期使用においてはラテックス系ゴム層２の劣化が進行してＡＴＦの漏れを起こすという問題があり、またグラファイト粉末や二硫化モリブデン粉末等の固体潤滑剤の被膜３を形成する方法では、シール対象のハウジングＨやカバーＣの材質やシールする媒体の種類によってはガスケット挿入部にガスケットＧによる電気的腐食が生ずるという問題や、固体潤滑剤が高価なためガスケットのコスト高になるという問題があり、そしてジョイントシート１を熱板ＨＰやロールプレスで挟んでヒートプレスすることで表面の平滑性を向上させる方法では、ジョイントシート本来の圧縮性能が低下して低面圧領域のシール性が逆に低下してしまうという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決したガスケット素材を提供することを目的とするものであり、この発明のガスケット素材は、ゴムと補強繊維と充填材とを混練した原料をカレンダーロールで加圧積層および加硫して形成したジョイントシートからなるガスケット素材において、前記ジョイントシートの、少なくともコールドロール側の最外層を柔軟かつ平滑に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
かかるこの発明のガスケット素材によれば、ガスケット素材となるジョイントシートの、少なくともコールドロール側（コールドロールに対する接触面を持つ側）の最外層を柔軟かつ平滑に形成したので、シール対象の接合面とガスケットとの間のミクロ空隙の抱埋を低面圧でも十分に行ない得て、ガスケットのシール性を向上させることができる。
【０００９】
なお、この発明のガスケット素材においては、前記最外層の平滑性は、面粗度Ｒｚ（１０点平均値）が２０μｍ以下であることが好ましい。面粗度が２０μｍ以下であれば、後述のように、シール性が大幅に向上するからである。
【００１０】
また、この発明のガスケット素材においては、前記最外層の組成配合は、前記補強繊維としてのアラミド繊維の割合が７重量％以下であり、前記ゴムの割合が１５重量％以上で２５重量％以下であることが好ましい。この配合にすれば、最外層の柔軟性を確保できるからである。ちなみに、アラミド繊維の割合が少ないほど、またゴムの割合が多いほど、面粗度が小さくなる。
【００１１】
さらに、この発明のガスケット素材においては、前記最外層の厚さは、３０μｍ以上で１５０μｍ以下であることが好ましい。この厚さであれば、最外層の柔軟性を確保しつつ、圧縮永久歪による応力緩和の影響を小さく止め得るからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明のガスケット素材の一実施形態を示す断面図であり、図中符号１は、上記実施形態の、ガスケット素材としてのジョイントシートを示す。このジョイントシートは、何れも最外層である表層１ａおよび裏層１ｂと、それらの間の中間層１ｃとの三層からなり、この実施形態ではそれら表層１ａおよび裏層１ｂを柔軟かつ平滑なものとしている。
【００１３】
この実施形態のジョイントシート１を製造するに際しては、図６に示す如く、例えばＮＢＲ（ニトリル・ブタジェン・ラバー）等のゴムと、補強繊維としてのアラミド繊維と、例えば硫酸バリウム等の無機充填材とを混合した原料Ｍを、ホットロールＨＲとコールドロールＣＲとの一対のロールを具えるカレンダーロールのホットロールＨＲ上に供給して、それらのロールで混練しつつ加圧することでホットロール上ＨＲに積層し、さらにそのホットロールＨＲの熱で加硫して硬化させてシートＳを形成した後、そのシートＳをホットロールＨＲ上から剥ぎ取ることで、ジョイントシート１を形成する。そしてその際、主として補強繊維の配合を異ならせることで、上記表層１ａと裏層１ｂとそれらの間の中間層１ｃとの三層を形成する。なお、詳細は例えば先の論文「ノンアスベストガスケットの開発」を参照されたい。ちなみに、同論文中第１７９頁の中材におけるアラミド繊維とガラス繊維とＮＢＲとの配合例を示すＦＩＧ．５の、例えばポイント５の配合は、アラミド繊維概略２４重量％、ガラス繊維概略３３重量％、ＮＢＲ概略４３重量％である。
【００１４】
ここで、上記表層１ａを柔軟かつ平滑なものとするために、この実施形態においては、表層１ａの成分組成を、アラミド繊維の割合が７重量％以下であり、かつゴムの割合が１５重量％以上で２５重量％以下であるものとする。そして、その表層１ａを、厚さが３０μｍ以上で１５０μｍ以下となるように形成する。
【００１５】
この実施形態のジョイントシート１によれば、ジョイントシート１のコールドロールＣＲ側（コールドロールＣＲに対する接触面を持つ側）の最外層である表層１ａを柔軟かつ平滑に形成したので、図２に示す部分Ｖのように、シール対象であるカバーＣの接合面とガスケットＧとの間のミクロ空隙の抱埋を低面圧でも十分に行ない得て、ガスケットＧのシール性を向上させることができる。なお、ホットロールＨＲ側（コールドロールＨＲに対する接触面を持つ側）の最外層である裏層１ｂも、この実施形態では表層１ａと同様にして柔軟かつ平滑に形成しており、これによりハウジングＨの接合面とガスケットＧとの間でもミクロ空隙の抱埋を低面圧でも十分に行ない得て、ガスケットＧのシール性を向上させることができる。
【００１６】
図３は、上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケットと既存のジョイントシート１から形成したガスケットとについて、表面の面粗度を種々異ならせたものを製造し、それぞれ二枚の金属フランジで挟んで、金属フランジの面粗度：１１．７μｍ（Ｒｍａｘ，▽▽）、締結面圧：５ＭＰａ、シール媒体：エアー、試験温度：２０℃±５℃という条件で限界シール圧力を試験した結果を示しており、この図からも、ガスケットの面粗度が２０μｍを下回っている上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケットは、シール性が急激に向上することがわかる。
【００１７】
また、図４は、上記実施形態のジョイントシート１から形成した、表面の面粗度が１４．５μｍのガスケット（図中曲線Ｇ１で示す）と、既存のジョイントシート１から形成した、表面の面粗度が３８．６μｍの比較例のガスケット（図中曲線Ｇ２で示す）とについて、それぞれ二枚の金属フランジで挟んで、金属フランジの面粗度：１１．７μｍ（Ｒｍａｘ，▽▽）、シール媒体：エアー、試験温度：２０℃±５℃という条件で限界シール圧力を試験した結果を示しており、この図からも、上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケットは、締結面圧６ＭＰａ以下の低面圧域においてシール性の低下の程度が少なく、低面圧域のシール性に優れていることがわかる。
【００１８】
さらに、図５は、上記実施形態のジョイントシート１から形成した、表面の面粗度が１４．５μｍのガスケット（図中曲線Ｇ１で示す）と、既存のジョイントシート１から形成した、表面の面粗度が３８．６μｍの比較例のガスケット（図中曲線Ｇ２で示す）とについて、それぞれ、面粗度を種々異ならせた二枚の金属フランジで挟んで、締結面圧：６ＭＰａ、シール媒体：エアー、試験温度：２０℃±５℃という条件で限界シール圧力を試験した結果を示しており、この図からも、上記実施形態のジョイントシート１から形成したガスケットは、相手フランジの面粗度が悪化してもシール性の低下の程度が少なく、シール対象が粗面の場合のシール性に優れているこさとがわかる。
【００１９】
【実施例】
以下の表１〜表８は、上記実施形態のジョイントシート１において、アラミド繊維の配合を３重量％と６重量％との二種類、ＮＢＲの配合を１８重量％と２３重量％との二種類、表面層（表層１ａおよび裏層１ｂ）の厚さ（表層１ａ，裏層１ｂの一層分）を１４０μｍと７５μｍとの二種類それぞれ設定してそれらを組み合わせたジョイントシート１からそれぞれ形成した実施例１〜実施例８のガスケットの、ガスケット板厚と表面粗度とを示している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
【表４】
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【００２４】
【表５】
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【００２５】
【表６】
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【００２６】
【表７】
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【００２７】
【表８】
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【００２８】
これら実施例１〜８のガスケットは表面層の面粗度が１７．２μｍ〜１１．８μｍと、何れも十分に平滑なものとなり、これらの実施例１〜８のガスケットについて、それぞれ二枚の金属フランジで挟んで、金属フランジの面粗度：２３．５μｍ、締結面圧：４ＭＰａ、シール媒体：エアー、試験温度：２０℃±５℃という条件で限界シール圧力を試験した結果、何れも限界シール圧力が２．７ｋｇｆ／ｃｍ２　であり、低面圧域のシール性が充分良好であることが判明した。
【００２９】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、ジョイントシート１の、コールドロール側の面である表面１ａのみを柔軟かつ平滑に形成に形成しても良く、その場合に、ジョイントシート１を二層構造にしても良い。そしてこの発明のガスケット素材は、変速機のハウジングＨとカバーＣとの間に挿入されるガスケット以外のエンジン周辺部のガスケットにも用い得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガスケット素材の一実施形態としてのジョイントシートを示す断面図である。
【図２】変速機のハウジングとカバーとの間に挿入される、上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットの状態を拡大して示す断面図である。
【図３】上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットと既存のジョイントシートから形成したガスケットとについての表面の面粗度とシール性との関係を示す説明図である。
【図４】上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットと既存のジョイントシートから形成したガスケットとについての低面圧シール性を示す説明図である。
【図５】上記実施形態のジョイントシートから形成したガスケットと既存のジョイントシートから形成したガスケットとについての相手フランジの面粗度の吸収性を示す説明図である。
【図６】カレンダーロールによるジョイントシートの製造方法を示す説明図である。
【図７】既存のジョイントシートの表面の状態を示す断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、変速機のハウジングとカバーとの間に挿入されるガスケットの状態を示す断面図および平面図である。
【図９】変速機のハウジングとカバーとの間に挿入される、既存のジョイントシートから形成したガスケットの状態を拡大して示す断面図である。
【図１０】最外層としてラテックス系ゴム層を持つジョイントシートを示す断面図である。
【図１１】表面に固体潤滑材の被膜を持つジョイントシートを示す断面図である。
【図１２】ジョイントシートをヒートプレスすることで表面の平滑性を向上させる方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１　ジョイントシート
１ａ　表層
１ｂ　裏層
１ｃ　中間層
１ｄ　接触面
１ｅ　接触面
２　ラテックス系ゴム層
３　固体潤滑材被膜
Ｂ　ボルト
Ｃ　カバー
ＣＰ　コーナー部
ＣＲ　コールドロール
Ｇ　ガスケット
Ｈ　ハウジング
ＨＲ　ホットロール
Ｍ　原料
ＭＰ　ボルトスパン間部位
Ｒ　部分
Ｓ　積層シート
Ｖ　部分
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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