(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型とキャビティを設けた下型との間に、未架橋ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム組成物を載置した樹脂シートを配置し、前記上型及び前記下型とをプレスすることでゴムガスケットを製造する方法であって、前記下型には、キャビティの開口面の一部を覆うように蓋を設け、前記上型にはプレス後に樹脂シートを介して前記蓋の上面及び側面に接触するような凹部を設け、ゴムの架橋温度にて前記上型及び前記下型をプレスすることで、樹脂シートがゴム組成物の上面、側面に加えて下面の一部にまで回り込んだ樹脂被覆ゴムガスケットを製造することを特徴とする樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管・装置などの広範囲な分野で、流体の漏れを防止するために使用されるガスケット、特に食品業界や化学業界で、流体間の熱交換を行うために使用するプレート式熱交換器用ガスケットおよびその製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプレート式熱交換器とは、図９に示すように、伝熱面２の四隅に流体の通路３となる孔を有する長方形状をした複数枚の伝熱プレート１を、ガスケット５を介して積層した構造となっており、ガスケット５の形状を変えることによって２種類の流体を交互に伝熱プレート１上の伝熱面２を通し、伝熱プレート１を介して熱交換する機器であり、食品業界や化学業界で幅広く使用されている。
このプレート式熱交換器に使用するガスケット５は、伝熱プレート１の外周の溝４に装着され、２種類の流体間および流体と外部との間をシールするために重要な役割を果たしており、断面が多角形の細長いゴムの成形品が用いられることが多い。
【０００３】
また、ガスケット５はゴムとカーボンブラックとを主成分とするゴムコンパウンドを架橋したものが一般的であり、用いられるゴムの種類としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭおよびＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）等が流体の種類および温度に応じて使い分けられている。
【０００４】
このうち、食品業界では高温での短時間殺菌が主流となってきたことから、内部流体の温度が１５０℃程度まで上がることが多くなり、また、熱交換器内の洗浄を行うために酸などの洗浄用の薬品が流体として使用されたりすることもあり、上記したようなゴムコンパウンドを架橋したガスケット５では、ゴムの劣化によるカーボンブラックの離脱や、ゴム中の成分の溶出などが見られ、問題となることもある。
そこで、近年では、耐熱性や耐薬品性が高く、劣化や溶出などを起こさないふっ素樹脂で被覆したガスケットが使用されるようになってきており、本発明者らは図１０に示すようなゴムと補強充填材とを主成分とするゴム組成物からなる線状の中芯ゴム７と、前記中芯ゴムの表面を覆う樹脂シート６とが一体化されていることを特徴とする樹脂で被覆したゴムガスケットを提案している（特願平１１−２４０２０３号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような樹脂被覆ゴムガスケットは、図１１に示すように、ガスケットの形状に対応した溝に装着して使用するもので、流体１２と接触する部分は上面および側面の上側に限られていた。
【０００６】
これに対して、プレート式熱交換器の種類によっては、伝熱面のガスケットを設置する部分の一部あるいは全部に溝のない構造のものがあり、このような場合に上述のガスケットを使用すると、図１２に示すようにガスケット側面の下側および下面のゴムの部分が流体と接触し、ゴム中の成分が溶出する可能性が出てきた。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、高温下や薬品下で使用された場合でも所定の引張強さ、伸び、圧縮永久歪みの値を維持し、さらにガスケットの劣化や溶出物がなく、特に食品業界で使用されるプレート式熱交換器に適したガスケットを、プレートの溝の形状に関係なく提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上型とキャビティを設けた下型との間に、未架橋ゴムと補強充填材とを主成分とするゴム組成物を載置した樹脂シートを配置し、前記上型及び前記下型とをプレスすることでゴムガスケットを製造する方法であって、前記下型には、キャビティの開口面の一部を覆うように蓋を設け、前記上型にはプレス後に樹脂シートを介して前記蓋の上面及び側面に接触するような凹部を設け、ゴムの架橋温度にて前記上型及び前記下型をプレスすることで、樹脂シートがゴム組成物の上面、側面に加えて下面の一部にまで回り込んだ樹脂被覆ゴムガスケットを製造することを特徴とする樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法であることを要旨としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１〜図２を参照して説明する。
図１は、本発明の樹脂被覆ゴムガスケット（以下、単に「ガスケット」と呼ぶ）を従来のガスケットを示す図１０に対応させて示した断面図である。また、図２（ａ），（ｂ）は、本発明のガスケットの製造方法を説明するための断面図である。
【００１０】
図示されるように、本発明によるガスケット５は、ゴムとカーボンブラックなどの補強充填材とを主成分とするゴム組成物からなる線状の中芯ゴム７と、前記中芯ゴムの表面を覆う樹脂シート６とが一体化されている樹脂被覆ゴムガスケットにおいて、樹脂シート６がゴムガスケットの上面、側面に加えて下面にまで回り込む被覆部６’を有するものである。なお、補強充填材としては、シリカを用いることも可能である。
このガスケット５は、図２（ａ）に示すように、一方の金型（ここでは下型９）のキャビティの開口面が総て隠れてしまわない程度の蓋（ここでは被覆型１０）を取り付け、これを覆うように樹脂シート６ａを張設し、この樹脂シート６ａ上に接着剤を塗工した後、未架橋ゴムとカーボンブラックとを主成分とするゴム組成物からなる棒状体７ａを載置し、次いで同図（ｂ）に示すように、他方の金型（ここでは上型８）を装着し、金型８、９をゴムの架橋温度に維持して所定の圧力でプレスする。この加熱成形により、棒状体７ａは架橋を伴って所定の断面形状に成形され、それと同時にその表面に樹脂シート６ａが一体に接合され、ガスケットの上面、側面に加えて下面のゴム部分が樹脂シートにより被覆される。なお、６’は下面のゴム部分の一部を被覆する被覆部である。そして、金型８、９を外し、余分な樹脂シート６ａを除去することにより、図１に示すガスケット５が得られる。
また、必要に応じて、このガスケット５をオーブンを用いて二次架橋を施してもよい。
【００１１】
上記において、被覆型１０の種類は特に制限されるものではないが、例えば金型からの取り出し性を高めるために、図３に示すように、ヒンジで起伏自在としたものや、また図４に示すように、下型９の一部に被覆型１０を組み込んだものなどを挙げることができる。
【００１２】
また、上記において、樹脂シートとしてはふっ素樹脂シートが挙げられ、その種類も特に制限されるものではないが、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフロオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオロライド（ＰＶＤＦ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などを挙げることができる。
なお、使用する樹脂としてはふっ素系の樹脂以外に、ポリエチレンやポリプロピレンなどの汎用プラスチックなどあらゆる樹脂系材料を適用することができる。
また、その厚さについては耐薬品性、シール性や成形性を考慮すれば、０．０１mm〜０．５mmの範囲のシートが使われるが、望ましくは０．０５mm〜０．２５mmである。これは、シートの厚さが薄すぎると、図２（ｂ）における一体成形時にふっ素樹脂シート６ａが伸ばされて切れが発生し、逆にシートの厚さが厚すぎるとガスケット５を伝熱プレートの溝へ嵌入する作業が困難になったり、樹脂シート６が応力緩和により変形して漏れが生じ易くなることによる。
【００１３】
更に、この樹脂シート６ａの棒状体７ａが載置される面に適当な表面処理を施すことが好ましい。処理液としては、例えば、ふっ素樹脂シートの場合は、金属ナトリウムをナフタレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得られる錯化合物溶液を使用することができる。これにより、ふっ素樹脂シート６と中芯ゴム７との密着性をより高めることができる。
また、樹脂シート６ａに塗工される接着剤としては、例えばふっ素樹脂シートの場合は、オルガノシロキサンを使用することができる。この接着剤は、ふっ素樹脂シート６ａの全面に塗工する必要はなく、金型９のキャビティの溝に沿って塗工すればよい。ガスケット５の中芯ゴム７とふっ素樹脂シート６との接合部分においては、特に中芯ゴム７の屈曲部分での接合強度が弱く、従って中芯ゴム７の屈曲部分に対応する金型９のキャビティの溝に沿って接着剤を塗工することにより、この部分でのふっ素樹脂シート６の剥離を抑えることができるようになる。
【００１４】
一方、中芯ゴム７を形成するゴム組成物の種類についても特に制限はなく、使用条件に応じて適宜選択される。
例えば、プレート式熱交換器用のガスケットに使用する場合には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることができるが、熱可塑性エラストマーなどの一般にシール材に使用される樹脂を用いることも可能であり、これにカーボンブラックや架橋剤を配合して用いることができる。
【００１５】
代表的な補強充填材であるカーボンブラックの種類としては、ＭＴやＦＥＦ、ＳＲＦ、ＨＡＦタイプなどの通常のゴム補強剤として用いられるカーボンブラックを使用することができるが、引張強さ、伸び、圧縮永久歪みなどを良好な値とするためには、ＨＡＦより粒径の細かいものを使用することが望ましい。
架橋剤としては、従来よりこの種のガスケットに使用されているもので構わないが、特に食品業界のプレート式熱交換器に適用する場合には、過酸化物系の架橋剤を用いることが好ましい。また、公知の共架橋剤を併用してもよい。
また、必要に応じて、従来よりこの種のガスケットに使用されている他の添加剤を配合してもよい。
これらを含むゴム組成物の組成は制限されるものではなく、求められる物性に応じて適宜選択される。
【００１６】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図２（ａ）に示すように、成形用金型（下型）９にキャビティの開口面が総て隠れないような蓋（被覆型）１０を取り付け、ＰＴＦＥ樹脂を１５００mm×５００mm、厚さ０．２mmのシート状に成形加工し、その片面を金属ナトリウムをナフタレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得た錯化合物溶液で表面処理したふっ素樹脂シート６ａに位置決め用ピン穴を開け、表面処理面が成形用金型（上型）８と対向するように被覆型１０を取り付けた成形用金型（下型）９のキャビティ開口面の一部を覆うように張設し、更にこのふっ素樹脂シート６ａの表面処理面上にキャビティの溝形状に沿って接着剤（オルガノシロキサン）を塗工した後、ＥＰＤＭゴム、過酸化物系架橋剤（ジクミルペルオキサイド）、カーボンブラックからなる未架橋ゴム組成物を棒状に押し出してなる棒状体７ａを載置し、次いで図２（ｂ）に示すように上型８で加圧するとともに１７０℃で２０分間加熱した後、成形品を金型８、９から取り出し、余分なバリ部分を切り落とし、さらにオーブン中で１７０℃で２時間二次架橋を行って断面が図１に示すガスケット５を作製した。
【００１７】
（実施例２）
図５に示すように、下面のＰＴＦＥ被覆部分に応力を分散させる溝を付けるための半径０．８mmの半円柱状の凸部１１を取り付けた被覆型１０を用いた以外は、実施例１と同様にして断面が図６に示すガスケット５を作製した。なお、６’は下面ゴム部分の一部を被覆する被覆部である。
【００１８】
（実施例３）
図７に示すように、成形用金型（上型）８に下面のゴム部分に応力を分散させる溝を取り付けるための半径０．８mmの半円柱状の凸部１１を取り付けた以外は、実施例１と同様にして断面が図８のようなガスケット５を作製した。
【００１９】
（比較例１）
被覆型を用いなかった以外は、実施例１と同様にして断面が図１０のようなガスケット５を作製した。
【００２０】
そして、実施例１〜３および比較例１のガスケットについて溝のないプレートにセットして、下面型のゴム部分が流体に接するかどうかを確認した試験の結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１より判るように、比較例１と比較して実施例１〜３の各ガスケットはいずれも流体との接触がなく良好である。また、ガスケット下面に溝を入れた実施例２および実施例３のガスケットは、ふっ素樹脂とゴムの境目に集中する応力を溝によって分散するという効果もある。
【００２３】
以上、本発明に関して詳細に説明したが、本発明は上記に限らず種々の変更が可能である。
例えば、下面に溝を入れたガスケットにおいて、溝の断面形状を円弧状としたが、これを他の形状に変更できることや、溝を直線状としたが、曲線状とできることも言うまでもない。
更に、プレート式熱交換器用ガスケットに限らず、その他の各種シール材、特に高温下や薬品下に晒されるようなシール材として好適に使用できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、伝熱面のガスケットを設置する部分の一部あるいは全部に溝のない構造のプレート式熱交換器においても、ガスケットのゴムの部分が流体と接触しないため、ゴムの劣化、溶出がなく、特に食品業界で使用されるプレート式熱交換器に適したガスケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの断面図である。
【図２】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法を説明するための成形型の構成図である。
【図３】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法を説明するための他の成形型の構成図である。
【図４】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法を説明するための他の成形型の構成図である。
【図５】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法を説明するための他の成形型の構成図である。
【図６】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの他の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明によるふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの製造方法を説明するための他の成形型の構成図である。
【図８】本発明の他の実施例を示すふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの断面図である。
【図９】プレート式熱交換器の一例を示す図である。
【図１０】従来のふっ素樹脂被覆ゴムガスケットの断面図である。
【図１１】従来のふっ素樹脂被覆ゴムガスケットを溝に入れて使用した場合の流体との接触を示す断面図である。
【図１２】従来のふっ素樹脂被覆ゴムガスケットを溝に入れないで使用した場合の流体との接触を示す断面図である。
【符号の説明】
１  伝熱プレート
２  伝熱面
３  流体の通路
４  溝
５  ガスケット
６  ふっ素樹脂シート
６’  中芯ゴムの下面の一部を被覆する被覆部
６ａ  ふっ素樹脂シート
７  中芯ゴム
７ａ  ゴム組成物からなる棒状体
８  成形型（上型）
９  成形型（下型）
１０  被覆型
１１  半円柱
１２  流体
【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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