(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の両面または片面に発泡ゴム層が形成され、車両のエンジンに装着されるガスケットを形成するためのガスケット用素材において、前記発泡ゴム層が、ムーニー値１０〜７０のポリマーを２０〜７０質量％、加熱分解型の化学発泡剤を２０〜６０質量％の割合で含有するゴムコンパウンドからなり、かつ、発泡前におけるゴム層厚さが１５〜５０μｍで、発泡倍率が２〜４倍で、８０％以上が連泡であり、下記で表されるトルクダウン率が５％未満であることを特徴とするガスケット用素材。
【数４】
0004773120.tif 000009
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンに装着されるガスケットを形成するためのガスケット用素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンに装着されるメタルガスケット、特にヘッドガスケット用として、ステンレス鋼板にゴム層を積層したゴムコーティングステンレス鋼板が一般的である。このようなヘッドガスケットに用いられるゴム層は、エンジン運転中に高面圧下で２００℃に近い温度まで加熱されるため、熱と圧力によるゴム層のヘタリが小さい、未発泡のゴム層を用いるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように未発泡のゴム層を用いたメタルガスケットは、ビードを備えることで優れたシール性を発現するが、一般にフランジの面粗度が１２．５Ｒａ以下のときに優れたシール性を発揮するが、それ以上では十分なシール性を確保できないことがあり、更にはメタルガスケットは、ビード（浮き彫り加工）部にボルト加重を集中させることでシールさせるため、ビードラインを跨って鋳巣（鋳造時の気泡に基づく表面の微細な凹部；図１参照）が存在すると十分なシール性が得られないことがある。
【０００４】
また、発泡させたゴム層を積層したメタルガスケットも知られている（例えば、特許文献２参照）。この発泡ゴム層を積層したメタルガスケットは、面粗度の粗いフランジや鋳巣をシールすることができるが、一般に発泡前のゴム層が約７０μｍ以上の厚さがないと、発泡すること（特に発泡倍率が２倍以上）が困難となる。また、発泡ゴム層を積層したメタルガスケットは、発泡前のゴム層が厚いため、高温・高圧下で発泡ゴム層がへたり、ボルトの軸力が低下してしまう。更に、発泡ゴム層を得るには、一般にマイクロカプセル法、化学発泡剤を用いた加熱分解法があるが、マイクロカプセル法で得られた発泡ゴム層は発泡倍率が小さいため、鋳巣シールへの効果は小さく、また発泡ゴム層の多くが独泡（発泡セルが独立した気泡）であることから、低温（マイナス温度下）で独泡の収縮があり、ボルトの軸力低下を引き起こしたり、シール面圧が低いときは、発泡ゴム層が完全に漬れ切らないために、使用中に発泡ゴム層がへたってボルトが応力緩和するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特公平４−４５５４８号公報
【特許文献２】特公平５−４８７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、未発泡ゴム層を積層したガスケットは高温・高圧下によるゴム層のへたりは無いが鋳巣や面粗度の粗いフランジのシールには向かず、また、発泡ゴム層を積層したガスケットはへたりの問題を抱えている。従って本発明は、高温・高圧下でゴム層のヘタリがなく、且つ低温でのゴム層の収縮がなく、鋳巣や面粗度の粗いフランジを良好にシールするガスケットを得るためのガスケット素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】
本発明者らは、このような従来の問題点に着目し、特にヘッドガスケットとしての使用を可能にすることを目的に、ゴム配合中のポリマー（ムーニー値、配合量）、発泡剤（種類、配合量）、加硫剤（加硫剤の種類）、加硫促進剤（加硫促進剤の種類）を鋭意検討した結果、発泡前のゴム層を薄くし（１５〜５０μｍ）、発泡ゴム層に含まれる全気泡の占める体積と連泡の占める体積との比率が８０％以上とすることにより、高温・高圧下でゴムフローがなく、低温での発泡層の収縮が小さく、鋳巣や面粗度の粗いフランジを良好にシールできることを見出した。尚、連泡とは発泡セルが連続で繋がった気泡である。本発明は、このような知見に基づくものである。
【０００８】
即ち、本発明は、下記のガスケット用素材を提供する。尚、発泡倍率とは、発泡前のゴム層の厚さに対する発泡後のゴム層の厚さの比率である。
（１）鋼板の両面または片面に発泡ゴム層が形成され、車両のエンジンに装着されるガスケットを形成するためのガスケット用素材において、前記発泡ゴム層が、ムーニー値１０〜７０のポリマーを２０〜７０質量％、加熱分解型の化学発泡剤を２０〜６０質量％の割合で含有するゴムコンパウンドからなり、かつ、発泡前におけるゴム層厚さが１５〜５０μｍで、発泡倍率が２〜４倍で、８０％以上が連泡であり、下記で表されるトルクダウン率が５％未満であることを特徴とするガスケット用素材。
【数５】
0004773120.tif 000002
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガスケット用素材を用いることにより、高温・高圧下でゴム層のヘタリがなく、且つ低温でのゴム層の収縮がなく、鋳巣や面粗度の粗いフランジを良好にシールし得るガスケットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
本発明のガスケット用素材は、鋼板の両面または片面に発泡ゴム層が形成されたものである。発泡ゴム層を形成するゴムコンパウンドには、ムーニー値１０〜７０のポリマーがゴムコンパウンド全量の２０〜７０質量％の割合で配合される。より好ましくは、ムーニー値が２０〜６０で、配合量がゴムコンパウンド全量の２０〜６０質量％である。このようなポリマーの配合により、発泡ゴム層のへたりを効果的に抑えることができる。
【００１２】
ポリマーの種類は、ムーニー値が前記の範囲であれば制限されず、従来からゴム層を積層したガスケットに使用されているＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、アクリルゴム等を使用でき、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、フッ素ゴムを用いるのが好ましい。また、ＮＢＲは、耐油性を持たせるため、ＡＮ値（ＮＢＲ中のアクリロニトル基の含有量）が３９〜５２までのものを用いるのが好ましく、４０〜４８までのものがより好ましい。
【００１３】
また、ゴムコンパウンドには、加熱分解型の化学発泡剤が配合される。この加熱分解型の発泡剤の種類は限定されないが、発泡温度が１２０℃以上のものがよい。更に、１５０〜２１０℃のものが最良である。また、配合量はゴムコンパウンド全量の２０〜６０質量％の割合で配合され、より好ましくは１５〜３５質量％である。
【００１４】
また、ゴムコンパウンドには加硫剤及び加硫促進剤が添加される。加硫剤は、加硫密度が高くなるように多量に配合されるのが好ましく、硫黄加硫の場合、１．５〜４．５ｐｈｒで用いられるのが好ましい。また、加硫促進剤は、キュラストデータ（１５０℃）でＴ５０までの時間が４分以内で立ち上がる高速のものを用いるのが好ましい。尚、キュラストデータ（１５０℃）でＴ５０までの時間とは、キュラスト試験機を用い１５０℃で加硫を行った際に、ゴムの加硫程度がＴ５０に達するまでに要する時間である。
【００１５】
上記のゴムコンパウンドは、有機溶剤に溶解させて塗布液とされ、鋼板に塗布される。有機溶剤は上記のゴムコンパウンドを溶解できるものであれば制限されるものではないが、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤（ケトン系も可）１０〜９０質量％に対し、エステル系溶剤を１０〜９０質量％の割合で混合したものを例示できる。そして、この有機溶剤に上記のゴムコンパウンドを固形分濃度１０〜６０質量％となるように溶解する。
【００１６】
鋼板は特定されず、ステンレス鋼板（フェライト系／マルテンサイト系／オーステナイト系ステンレス）、ＳＰＣＣ鋼板、アルミニウム鋼板等の従来よりガスケットに使用されている鋼板を使用することができる。通常、これらの鋼板は、アルカリ脱脂した後、クロメート処理剤または、ノンクロメート処理剤等の防錆皮膜を形成させる化成処理を施した上で用いられるが、本発明においても同様の処理が施されてもよい。また、ＳＰＣＣ鋼板ではリン酸亜鉛、リン酸鉄皮膜を形成させる場合もあるが、本発明においても同様の皮膜が形成されていてもよい。また、表面をショットブラスト、スコッチブラスト等で粗面化した鋼板も用いることができる。
【００１７】
ゴムコンパウンドを含有する塗布液の塗布方法にも制限がないが、塗布厚を制御できる方法が好ましく、スキマコーターやロールコーター等が好適である。塗布厚は１５〜５０μｍであり、その後、約１５０〜２４０℃で５〜１５分間熱処理して発泡剤を発泡させ、発泡ゴム層を形成する。このとき、得られる発泡ゴム層の発泡倍率は２〜４倍で、８０％以上が連泡となるように、用いる加硫剤や発泡剤、加熱時間等の発泡条件を調整する。発泡倍率を２〜４倍に自由に変えるには、上記したムーニー値を有するポリマーと、上記した加硫剤及び発泡剤とを上記で規定した配合とすることにより達成することができ、特に、この発泡倍率はポリマーのムーニー値と加硫速度に依存する。これは、ポリマーのムーニー値が低いと発泡ガスによるポリマーの変形が大きくなり、逆にムーニー値が高いと発泡ガスによるポリマーの変形が小さくなるためである。加硫速度に関しては速度が速いと、発泡ガスによってポリマーが膨張変形する前に加硫が進行する為、発泡倍率が抑えられる。逆に加硫速度が遅いと加硫によるゴムの硬化速度より、発泡ガスによるポリマーの変形が優先する為発泡倍率が大きくなる。例えば、ムーニー値２０〜４０のポリマーと、速度の遅い加硫促進剤（キュラストデータ：１５０℃加硫でＴ５０までの立ち上がり時間が５〜６分程度）と、発泡分解温度の低い発泡剤とを組み合わせると発泡倍率が大きくなり、逆にムーニー値が４０〜６０のポリマーと加硫速度が速い加硫促進剤（キュラストデータ：１５０℃加硫でＴ５０までの立ち上がり時間が１〜３分程度）と、発泡分解温度の高い発泡剤とを組み合わせると発泡倍率が小さくなる。このように、ポリマー、加硫促進剤及び発泡剤の組み合わせにより、発泡倍率を自由にコントロールすることができる。
【００１８】
このようにして得られるガスケット用素材は、後述される実施例に示すように、高温・高圧下でゴム層のヘタリがなく、かつ低温でのゴム層の収縮がなく、鋳巣や面粗度の粗いフランジを良好にシールし得る。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００２０】
（実施例１〜３、比較例１〜７）
［試料の作製］
表１に示すようにポリマー、発泡剤、加硫剤及び加硫促進剤を配合したゴムコンパウンドを、固形分濃度４０質量％となるようにトルエンと酢酸エチルとの混合有機溶剤に溶解し、塗布液を調製した。そして、ノンクロム処理したステンレス鋼板にプライマー処理を施し、塗布液をロールコーターで塗布した後（塗布厚は表１の通り）、２１０℃で１０分間熱処理して試料を得た。
各試料について、以下の評価を行った。
【００２１】
【表１】
0004773120.tif 000003
【００２２】
［評価方法］
１．発泡倍率
発泡倍率の測定は、発泡前のゴム層の厚さと発泡後のゴム層の厚さをマイクロメーターで測定し、以下の式から発泡倍率を算出した。
【００２３】
【数１】
0004773120.tif 000004
【００２４】
２．連泡率の測定
試料を水中に浸漬し、これを真空脱気して発泡ゴム層のセル中に水を置換させる。水中置換後の重量が一定になるまで試験を行い、以下の式から連泡率を算出した。
【００２５】
【数２】
0004773120.tif 000005
【００２６】
３．耐熱フロー性
試料を、面圧１００ＭＰａ、１５０℃×２２Ｈｒの条件で放置し、試験後の試料の外観をマイクロスコープで観察し、下記基準で評価した。
評価基準
○：ゴムフローなし
×：ゴムフローあり
【００２７】
４．トルクダウン率
各サンプルを下記の試験を行い、トルクダウン率を評価した。 
（１）サンプルをフランジにセットし、ボルトをトルクレンチを用いて締め込み、締め込んだ時のトルク値（初期のトルク値）を測定した。 
（２）（１）の状態でサンプルを−35℃に冷却した。 その状態で、ボルトとフランジの接面にマーキングを施し、ボルトを外した。 
（３）再度、ボルトをトルクレンチを用いて、マーキング部まで締め込み、その時のトルク値（−35℃まで冷却した時のトルク値）を測定した。
また、試料の初期（常温）のトルク値と、−３５℃まで冷却した時のトルク値とを比較し、以下の式からトルクダウン率を算出した。
【００２８】
【数３】
0004773120.tif 000006
【００２９】
５．シール試験
配合１〜１０を用いて、以下の表２〜３に示す形状を有する実施例１〜３及び比較例１〜７のガスケットを作成した。そして、それぞれのガスケットを表２に示すフランジに組み込み、以下に記す評価を行った。
・鋳巣シール試験
（１）図１に示すように、試料をハーフビード形状が高さ０．２ｍｍ×幅１．５ｍｍで、ハーフビードのセンター径がφ５１．５ｍｍに加工してガスケットとし、これを鋳巣（φ２．５ｍｍ×深さ２．５ｍｍ）を設けたフランジに鋳巣位置がハーフビードセンターの位置になるよう組み付け、ビード線圧１０Ｎ／ｍｍの条件で締め込む。
（２）（１）の状態で、フランジの中央にあるノズルから空気（２００ＫＰａ）を送り込み、漏れ量を測定した。
・面粗度シール試験
（１）試料をハーフビード形状が高さ０．２ｍｍ×幅１．５ｍｍで、ハーフビードのセンター径がφ５１．５ｍｍに加工してガスケットとし、これを面粗度５０Ｒａのフランジに、鋳巣位置がφ５１．５の箇所になるよう組み付け、ビード線圧１０Ｎ／ｍｍの条件で締め込む。
（２）（１）の状態で、フランジの中央にあるノズルから空気（２００ＫＰａ）を送り込み、漏れ量を測定した。
【００３０】
【表２】
0004773120.tif 000007
【００３１】
上記各測定及び各試験の結果を、表３にまとめて示す。尚、各シール試験の評価は、空気漏れが無い場合を「○」、空気漏れが発生した場合を「×」とした。
【００３２】
【表３】
0004773120.tif 000008
【００３３】
表３から、本発明に従う発泡ゴム層を有する実施例の試料は、耐熱フロー性、トルクダウン率、シール試験の何れに対しても良好な結果が得られることがわかる。これに対し、発泡前のゴム層厚が過大である比較例１の試料は耐熱フロー性が悪く、トルクダウン率も若干劣る。比較例２の試料はマイクロカプセル型の発泡剤を用いたことから、連泡率が低く、トルクダウン率も劣っている。ムーニー値が過大の比較例３の試料は、発泡倍率が低く、シール性能に劣っている。発泡剤量が過小の比較例４の試料も発泡倍率が低く、シール性能に劣っている。ポリマー量が過小の比較例５の試料は発泡倍率が低く、シール性能に劣っている。比較例６の試料はマイクロカプセル型の発泡剤を用い、かつ発泡前のゴム層が過大であることから、連泡率が最低で、トルクダウン率が最大である。比較例７の試料は発泡剤を使用しないため、シール性に劣っている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例で実施した鋳巣シール試験の試験方法を説明するための模式図である。
【図１】
0004773120.tif 000010