(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルガスケットのビード部のシール剤として用いられるコーティング剤であって、ガラス転移温度が150℃以下の熱可塑性高分子化合物と熱硬化性樹脂の合計100重量部に対して、５０〜250重量部の固体潤滑効果を有する充填剤を添加したことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤。
【請求項２】
メタルガスケットのビード部のシール剤として用いられるコーティング剤であって、少なくとも１種のガラス転移温度が150℃以下の樹脂と、少なくとも１種のガラス転移温度又は溶融温度が150℃を超える樹脂を含む複数種の樹脂の混合物100重量部に対して、５０〜250重量部の固体潤滑効果を有する充填剤を添加したことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のメタルガスケット用コーティング剤であって、充填剤を構成する物質が、六方晶形の結晶構造を持つ固体、若しくは空気中における摩擦係数が0.6以下の固体の単独種、又はこれらの複数種の組み合わせからなることを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤。
【請求項４】
請求項３に記載のメタルガスケット用コーティング剤の充填剤に、さらにカーボン、タルク、クレーのうち１種又は２種以上を加えたことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち何れか１項に記載のメタルガスケット用コーティング剤をビード部に塗布されたメタルガスケット用ビード板。
【請求項６】
請求項５に記載のメタルガスケット用ビード板を有することを特徴とするメタルガスケット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルガスケットのビード部に塗布されてそのシール剤として用いられるメタルガスケット用コーティング剤、及びこのコーティング剤を使用したメタルガスケット用ビード板、メタルガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロック間をシールするために用いられるシール手段として、メタルガスケットが一般的に用いられている。これらメタルガスケットは、シール部を構成するビードを有するビード板１枚のみを用いた単層構造のもの、又はこのビード板と、他の副板（折り返し板、調整板等）とを組み合わせて多層構造としたもの等、種々のものが実用化されている。
【０００３】
これら従来のメタルガスケットのビード板の代表的なものを図１に示す。メタルガスケットのビード板１１には、シリンダ孔（ボア孔）１２がエンジンのシリンダの数だけ設けられており、それを取り囲むようにシール部を形成するビード１３が設けられている。そして、メタルガスケットをシリンダヘッドとシリンダブロック間に固定するためのボルト孔１４が複数設けられている。
【０００４】
なお、実際のビード板には、他に潤滑油や冷却水の通り道となる孔があけられており、それらをシールするためのビードが設けられて複雑な形状をしているが、図１においては図示を省略している。
【０００５】
ビード１３は、平板状のビード板１１をプレス加工して台形又は略半円形の断面を有するようにした部分であり、ビード板１１のみで形成されたメタルガスケット、又はビード板１１と他の副板（折り返し板、調整板等）を重ね合わせて形成されたメタルガスケットが、シリンダヘッドとシリンダブロック間に挟まってボルトで締め付けられたとき、ビード１３の凸部がその圧力を受け、その部分で頂部側の面の部材との間がシールされ、ビード１３の両底端部で他の面の部材との間がシールされる。
このような、ビード１３によるシールをより確実にするために、ビード１３とその両側の所定の範囲にコーティング剤を塗布することが一般的に行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコーティング剤としては、ゴム組成物（フッ素ゴム、ＮＢＲ等）や、熱硬化性樹脂組成物（フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系等）が用いられている。しかしながら、ゴム組成物を用いた場合には、摩擦係数が高いために、シリンダブロックとの間で滑りが発生しにくく、エンジンの膨張・収縮に伴う変位による影響を直接受け、剥離したり圧壊したりしてシール性が阻害される可能性があった。一方、熱硬化性樹脂組成物を使用した場合には、摩擦係数が比較的小さいため滑り性に優れ、エンジンの膨張・収縮に伴う変位による影響を受けにくいが、ゴム組成物に比してシール性能が悪いという欠点があった。
【０００７】
その原因の一つは、熱硬化性樹脂はゴムより剛性が高いため、相手面とのなじみ性や、シールすべき２つの部材間の間隔の変化に対する適応性の点でゴムに劣るためである。
【０００８】
しかし、コーティング材として剛性の低い樹脂を使用すると、初期の相手面とのなじみ性は良くなるものの、塑性変形するため、ゴムに比べて弾性変形量（圧縮状態からの回復量）が小さくなり、エンジンの振動や膨張・収縮等による間隔変化への追従性が悪くなる。よって、運転時のシール性を向上させることができない。
【０００９】
このように、剛性の高い樹脂と剛性の低い樹脂には、それぞれ長所、短所があるが、両者の特徴を生かすことを狙って、これらを単純に混合しただけでは、各々の長所を十分に引き出すことができず、むしろ、場合によっては短所の影響の方が大きく現われ、場合によってはシール性、滑り性の両方とも低下してしまう恐れがある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、エンジンの膨張・収縮に伴う変位による影響を受けにくく、しかもシール性に優れたメタルガスケット用コーティング剤、及びこれを使用したメタルガスケットビード板、及びメタルガスケットを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決する第１の手段として、メタルガスケットのビード部のシール剤として用いられるコーティング剤であって、ガラス転移温度が150℃以下の熱可塑性高分子化合物と熱硬化性樹脂の合計100重量部に対して、５０〜250重量部の固体潤滑効果を有する充填剤を添加したことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤（請求項１）を発明するに至った。
【００１２】
本手段は、ガラス転移温度が150℃以下の熱可塑性高分子化合物と、熱硬化性樹脂と、充填剤とからなる組成物である。
本手段においては、ガラス転移温度が150℃以下の熱可塑性高分子化合物によってシール性を確保すると共に、熱硬化性樹脂によって耐熱性を確保する。熱硬化樹脂に熱可塑性高分子化合物を添加することで摩擦係数は高くなり滑り性が低下するが、これらに固体潤滑効果を有する充填剤を加えることにより、摩擦係数を低下させ、シリンダブロックとの間での滑り性を良くし、エンジンの膨張・収縮に伴う変位による影響を受けにくくしている。この充填剤は、摩擦係数を低下させるだけでなく、シール性を更に向上させる効果をも有することがある。
【００１３】
熱可塑性高分子化合物と熱硬化性樹脂との配合割合は、目的に応じて適宜変えることができる。熱可塑性高分子化合物と熱硬化性樹脂の合計重量を100とした場合、充填剤の比率が５０未満であると摩擦係数が十分に低下しないだけでなく、熱可塑性高分子化合物に期待される効果であるシール性の向上がさほど得られない。充填剤が０であると、場合によってはシール性、滑り性ともかえって悪くなることもある。逆に充填剤の比率が250以上であると、熱可塑性高分子化合物に期待される効果であるシール性の向上がほとんど現われず、また、樹脂の配合のバランスも悪くなるため、シール性が阻害される。よって、本手段においては、充填剤の比率をこの間の範囲に限定している。
【００１４】
前記課題を解決するための第２の手段は、メタルガスケットのビード部のシール剤として用いられるコーティング剤であって、少なくとも１種のガラス転移温度が150℃以下の樹脂と、少なくとも１種のガラス転移温度又は溶融温度が150℃を超える樹脂を含む複数種の樹脂の混合物100重量部に対して、５０〜250重量部の固体潤滑効果を有する充填剤を添加したことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤（請求項２）である。
【００１５】
本手段は、少なくとも１種のガラス転移温度が150℃以下の樹脂と、少なくとも１種のガラス転移温度又は溶融温度が150℃を超える樹脂と、充填剤からなる組成物である。
【００１６】
本手段においては、少なくとも１種のガラス転移温度が150℃以下の樹脂と、少なくとも１種のガラス転移温度又は溶融温度が150℃を超える樹脂を含む複数種の樹脂の混合物を用いることにより、シール性はガラス転移温度が150℃以下の樹脂で確保し、耐熱性はガラス転移温度又は溶融温度が150℃を超える樹脂で確保するようにして、シール性と耐熱性が共に目的とする範囲に入るようにすることができる。充填剤の作用効果、及びその含有範囲の限定理由は前記第１の手段と同じである。
【００１７】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、充填剤を構成する物質が、六方晶形の結晶構造を持つ固体、若しくは空気中における摩擦係数が0.6以下の固体の単独種、又はこれらの複数種の組み合わせからなることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１８】
充填剤としてこのようなものを用いることにより、固体潤滑効果を十分に発揮させることができる。このような充填剤としては、六方晶形の結晶構造を持つ固体として、黒鉛、二硫化モリブデン、二酸化タングステン、窒化硼素、フッ化黒鉛等を、空気中における摩擦係数が0.6以下の固体として、三酸化モリブデン、酸化亜鉛、酸化コバルト、ポリアセタール、ＰＴＦＥ、ポリプロピレン、ポリカーボネート等を用いることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であるメタルガスケット用コーティング剤の充填剤に、さらにカーボン、タルク、クレーのうち１種又は２種以上を加えたことを特徴とするメタルガスケット用コーティング剤（請求項４）である。
【００２０】
このようにすることにより、コーティング剤の耐熱性を高めることができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであるメタルガスケット用コーティング剤をビード部に塗布されたメタルガスケット用ビード板（請求項５）である。
【００２２】
本手段においては、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであるメタルガスケット用コーティング剤がビード部に塗布されているので、それぞれ第１の手段から第４の手段で説明した効果を得ることができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であるメタルガスケット用ビード板を有することを特徴とするメタルガスケット（請求項６）である。
【００２４】
すなわち、本手段は、前記第５の手段であるメタルガスケット用ビード板単体からなるか、前記第５の手段であるメタルガスケット用ビード板と他の副板を組み合わせてなるものである。よって、前記第５の手段が有する効果を奏することができる。
【００２５】
【実施例】
熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂、変性エポキシ樹脂を使用し、ガラス転移温度が150℃以下の熱可塑性高分子化合物としてポリビニルブチラール、ＥＶＡ共重合体を使用し、これらの合計100重量部に対して充填剤としてのグラファイト、二硫化モリブデンを、添加量を変化させて加えてコーティング剤とし、それぞれにおけるシール性と滑り性を調査した。その結果を表１に示す。
（表１）
【００２６】
【表１】
0003736844.tif 000002
【００２７】
表１における各ポリマー及び充填剤の欄の数字は重量部である。シール性は、ビードを形成した金属板にコーティング剤を２０〜４０μｍの厚さに塗布し、10kgf／cm２の内圧に耐える荷重（線圧）で評価した。そして、コーティング剤としてゴム、従来の樹脂コーティング剤を使用した場合との比較で相対評価し、ゴムコーティング剤と同程度の荷重でシールできたものを◎、ゴムコーティング剤よりは高荷重を要したが、従来の樹脂コーティング剤よりは低荷重でシールできたものを○、従来の樹脂コーティング剤と同程度の荷重を要したものを△、通常のシール試験において、合格の目安としている荷重よりも高荷重を要したものを×とした。
【００２８】
滑り性については、アルミニウムに対する動摩擦係数を実測し、フッ素ゴムの動摩擦係数を１とした場合、動摩擦係数が0.8以下となる場合を○、それ以外を×とした。
【００２９】
表１において、試験番号２、３、４、６、７が本発明の実施例であり、試験番号１、５、８、９が比較例である。本発明の実施例においては、シール性、滑り性とも満足できる結果が得られている。（試験番号２のものは、２つの熱硬化性樹脂を組み合わせて使用しているが、フェノール樹脂のガラス転移温度が150℃を超えており、変性エポキシ樹脂のガラス転移温度が150℃以下であるため、本発明の実施例の中に入っている。）
【００３０】
これに対し、試験番号１のものは、ガラス転移温度が150℃以下の高分子化合物を含んでいないので、シール性が劣っている。試験番号５のものは、充填剤を含んでいないので、シール性、滑り性ともに劣っている。試験番号８のものは、充填剤の量が本発明の範囲より少ないので、試験番号５のものよりは若干シール性が改善されたが、本発明の実施例に比べ、シール性、滑り性ともに劣っている。試験番号９のものは、充填剤の量が本発明の範囲より多いので、滑り性は良好であるがシール性が劣っている。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの膨張・収縮に伴う変位による影響を受けにくく、しかもシール性に優れたメタルガスケット用コーティング剤、及びこれを使用したメタルガスケットビード板、及びメタル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】代表的なメタルガスケットのビード板の概要を示す図である。
【符号の説明】
１１…ビード板
１２…シリンダ孔
１３…ビード
１４…ボルト孔
【図１】
0003736844.tif 000003