JP2927699B2

JP2927699B2 - ジョイントシート

Info

Publication number: JP2927699B2
Application number: JP5042095A
Authority: JP
Inventors: 伊藤修二; 中野光行; 重留祥一; 瀬川透; 広川卓哉
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH08218058A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、石油化学プラント、
各種工業用機械装置、自動車、家電など広範囲な分野で
使用されるガスケットの基材であるジョイントシートに
関し、特に冷凍機用ジョイントシートとして好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ジョイントシートの一般的な製造方法
は、まず繊維材料・充填材・ゴム薬品に、溶剤に膨潤さ
せたゴム（あるいは粉末ゴムまたはラテックスに溶剤を
加えたもの）をヘンシェルミキサー等で十分混練し、ジ
ョイントシート形成用組成物（以下混練材料と略する）
を調製し、次いでこの混練材料を熱ロール（約150 ℃）
と冷ロール（約20℃）とからなる一対のロール（カレン
ダーロール）間に投入し、熱ロール側に積層させながら
溶剤の蒸発・加硫を行い、最後に積層したシートを剥離
することによって製造されてきた。製品によっては、加
硫を進めるためにシート状物をさらにオートクレーブ等
の中で二次加硫を行う場合もあった。なお、構成材料と
しては用途に応じ、上記のもののほか軟化剤・可塑剤・
水膨潤剤、油膨潤剤が少量添加され、保管・識別の点か
ら顔料が配合されることもある。

【０００３】そして従来、ジョイントシートとしては石
綿ジョイントシートが汎用され、石綿繊維の独特の形状
や、優れた耐熱性を利用して、水、油、空気、水蒸気な
どの配管や機器用のガスケットとして打抜加工され使用
されてきた。ところが、石綿繊維は天然鉱物であり資源
の枯渇が心配されることや、石綿繊維が原因と推測され
ている健康障害が社会的問題となって世界的に石綿の使
用が制限される傾向となってきた。それらのことによ
り、最近では石綿繊維をまったく使用せず、石綿繊維以
外の無機繊維と有機繊維の両方またはいずれか一方を使
用したジョイントシート（アスベストフリージョイント
シートまたはノンアスベストジョイントシートとよばれ
る。以下ＮＡジョイントシートと略する）が使用される
ようになってきた。

【０００４】さてＮＡジョイントシートに用いられる繊
維材料としては、有機繊維と無機繊維（石綿繊維以外）
があるが、石綿繊維に比べると繊維径が太くて剛直なも
のが多く、耐熱性の点でもかなり差が見られるので、用
途に応じて各種繊維を組み合わせて使用しているが、引
張強さや耐熱性の点で完全に石綿ジョイントシートに匹
敵するまでには至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特に冷蔵庫やエアコン
のコンプレッサーに使用される冷凍機用ジョイントシー
トとしては、フロン（冷媒）と冷凍機油（潤滑油）の混
合系をシールするために通常のジョイントシートと比べ
て高いシール性が要求され、また振動を受けながら使用
されても吹き切れなどを起こさないために、初期はもち
ろん使用中の引張強さが大きいことが必要とされ、一般
のＮＡジョイントシートでは長期間の使用に対する安全
性を保証できるものがほとんどないのが現状である。さ
らに近年のオゾン層破壊の問題から世界的に塩素系フロ
ンが使用規制の対象となっており、代替フロンやそれと
ともに使用される冷凍機油（エステル油等）に対して特
にゴムが膨潤や溶出し易いことから、引張強さの低下や
冷凍機油の劣化等の問題も加わり、より一層困難な問題
となっていた。

【０００６】たとえば高いシール性を保つためには、ジ
ョイントシート中に含まれる結合剤であるゴムの量を増
加させることが有効であるが、ＮＡジョイントシートの
場合はゴム量をある程度以上増加させると引張強さが低
下し、さらにゴムが膨潤や溶出することにより長期間使
用後の引張強さが著しく低下し、また冷凍機油を劣化さ
せる恐れもあった。また混練材料をカレンダーロールで
製板する際にも、混練材料が柔らかくなりすぎシートが
破れるなど、製板性にも問題があった。

【０００７】以上のような状況を受けて、本発明の目的
は、初期強度だけでなくフロンと冷凍機油の混合系で浸
漬後の引張強さが大きく、冷凍機油の劣化も少なく、な
おかつシール性が優れていて圧縮率や応力緩和率等の物
性も良好なＮＡジョイントシートを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、無機繊維およ
び／または有機繊維からなる基材繊維、ゴム材、充填材
および加硫剤、加硫促進剤などのゴム薬品からなる組成
物が溶剤とともに混練され、その混練材料が熱ロールと
冷ロールとによって加熱圧延されてなるジョイントシー
トにおいて、使用されるゴム材の量が、ジョイントシー
ト中に15〜30重量％、基材繊維として少なくともフィブ
リル化した繊維を添加し、このフィブリル化繊維の量が
ゴム 100重量部に対して30〜200 重量部であり、充填材
として少なくとも活性微粒子である粒径10〜80μｍのカ
ーボンブラックを添加し、このカーボンブラックの量が
ゴム 100重量部に対して30〜300 重量部であることを特
徴とするジョイントシートである。

【０００９】本発明のジョイントシートで用いるフィブ
リル化した繊維とは、フィブリル化した芳香族ポリアミ
ド繊維、フィブリル化したポリエチレン繊維、竹パル
プ、針葉樹パルプ等のフィブリル化したセルロースパル
プなどであり単独または併用し用いることができる。ま
た場合によっては、フェノール繊維、アクリル繊維、芳
香族ポリアミド繊維（チョップどファイバー）、ナイロ
ン繊維等の有機繊維やロックウール、カーボン繊維、ガ
ラス繊維、セピオライト等の無機繊維を併用してもよ
い。ゴム材としては、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリル
ゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等を
用いることができるが、特にアクリロニトリルブタジエ
ンゴム、水素化アクリロニトリルブタジエンゴム、アク
リルゴム等の耐油性ゴムが望ましい。

【００１０】充填材に用いる活性微粒子は、粒子表面が
ゴムに対して活性化されているカーボンブラック、微細
なケイ酸・ケイ酸塩系化合物（一般にホワイトカーボン
と呼ばれている）で、粒径が10〜80μm のものである
が、特にゴムとの親和性の強い10〜60μm 程度のカーボ
ンブラックが最適である。添加量は、ゴム 100重量部に
対して30〜300 重量部、望ましくは30〜150 重量部程度
がよい。また活性微粒子以外の充填材としては、クレ
ー、タルク、硫酸バリウム、重炭酸ナトリウム、グラフ
ァイト、カオリナイト、セリサイト、焼成クレー、ウォ
ラストナイト等を単独または 2種以上を複合して用い
る。

【００１１】次に使用する加硫剤・加硫促進剤として
は、硫黄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、過酸化物、ジ
ニトロベンゼン等の加硫剤、アルデヒドアンモニア系、
チウラム系、ジチオカルバミン酸塩系、スルフェンアミ
ド系、チアゾール系、グアニジン系、チオウレア系、キ
サントゲン酸塩系、アルデヒドアミン系等の加硫促進剤
を用いることができる。

【００１２】加硫剤・加硫促進剤以外のゴム薬品として
は、老化防止剤、スコーチ防止剤、可塑剤、着色剤等を
適量用いることもできる。

【００１３】

【作用】本発明者らは、従来よりＮＡジョイントシート
の繊維、ゴムの配合比率について研究を行ってきたが、
その中でゴム量が増加するに従いシール性が急激に良好
になること、フィブリル化した繊維とゴムの比率が引張
強さに大きく影響するという知見が得られた。ここで図
１にジョイントシート中のゴム量とシール性との関係
を、図２にフィブリル化繊維／ゴム量の比と引張強さと
の関係を示す。図２の引張強さ最大値の関係から本発明
者は、フィブリル化した繊維25％、ゴム量20％の組成の
シートの試作を試みたがゴム量が多く混練材料が柔らか
いため製板が難しく、製板条件を変更して製板したが引
張強さ特にフロンと冷凍機油の混合系に浸漬後の引張強
さが低く、試験後の耐冷凍機油性も劣化が大きく満足い
くものが得られなかった。そこで、今度は充填材に着目
して、ゴムがジョイントシート中に15％以上添加してい
る状態でカーボンブラックなどの粒径が10〜80μm の活
性微粒子をゴムに対して30〜300 重量部、好ましくは30
〜150 重量部程度加えることにより、飛躍的にフロンと
冷凍機油の混合系に浸漬後の引張強さが大幅に向上し、
冷凍機油も汚染されないことを発見した。

【００１４】これについて別の面から説明すると、今回
発明したＮＡジョイントシートは通常のものに比べて、
フィブリル化した繊維、ゴム、カーボンブラックがかな
り多く配合してあることが特徴である。先程述べたよう
に、ジョイントシートは一般に溶剤に膨潤させたゴム、
繊維、充填材をヘンシェルミキサー等で混練するがこの
時フィブリル化した繊維、ゴム量が多い配合にカーボン
ブラックを大量に投入すると、混練材料は当初非常に粘
性が高い状態となり、大きなせん断力がかかるため、ゴ
ムとカーボンブラックとが結合したカーボンゲルによる
架橋点が生成する。

【００１５】通常のジョイントシートは、繊維の絡みに
より強度をだしており絡み合った繊維をバインダーであ
るゴムが固定している状態であるが、ゴムの架橋点が硫
黄などの加硫剤だけの場合、ゴムが膨潤、溶出しやす
く、ゴムの膨潤により密に絡まっていた繊維が解けてし
まい、引張強さが低下してしまう。特に冷凍機用として
は、銅板腐食性を少なくするために硫黄等の加硫剤量を
少なくしなければならず一層この傾向がみられる。とこ
ろが、本発明のようにゴムの架橋が加硫剤とカーボンゲ
ルによる架橋点とによる場合では、膨潤が少なくなるた
めに繊維の絡みが解けにくくなり初期の引張強さを保持
できること、またゴムの溶出も少なくなることから冷凍
機油の劣化を抑えられることを見いだした。さらにゴム
のカーボンゲルによる架橋点が増えるとしだいに混練材
料の粘着性が低下し固くなることからシートが破れにく
くなり製板性も大幅に向上することが判った。

【００１６】一般にカーボンブラックは、ゴムに対して
補強効果があるといわれているが、これはゴムをそのま
まの状態または素練後にバンバリーミキサー・加圧ニー
ダー・二軸ロール等の混練機でかなりのせん断力を与え
ながら混練する場合が中心であり、ジョイントシートの
ように、溶剤に膨潤させたゴム（あるいは粉末ゴムまた
はラテックスに溶剤を加えたもの）を使用する場合は、
ゴムの粘性が低く混練時にシェアーがかかりづらく、例
えばゴム量が少ない10％の配合では混練材料の粘性が発
生せず、また繊維が少ない配合や、カーボンブラックが
少ない 3％程度では柔らかすぎるためにシェアーがかか
らず十分な量のカーボンゲルが生成しない。また一般に
ゴムモールド品等のゴム材料の混練では、ジョイントシ
ートとは逆に混練時にシェアーがかかりやすく、この時
のカーボンブラックは粒径が90μm 以上の場合は多量配
合が可能であるが、粒径が80μm 以下の場合は、混練時
の発熱が大きくなりゴム 100重量部に対してカーボンブ
ラックを40重量部以上添加することは難しいなど本発明
とは大きく異なっている。

【００１７】以上のことにより本発明者らは、ゴムとフ
ィブリル化した繊維とカーボンブラックの最適な比率、
すなわち、ゴムをジョイントシート中15〜30重量％、フ
ィブリル化した繊維をゴム 100重量部に対して30〜200
重量部を添加し、少なくとも粒径10〜80μm のカーボン
ブラックをゴム 100重量部に対して30〜300 重量部添加
することにより、特性および製板性の良い冷凍機用ＮＡ
ジョイントシートを提供することができた。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００１９】実施例１ゴム素練りロールにより 0.2mmに薄だし処理をしたアク
リロニトリルブタジエンゴム材料を所定量計量した後、
300 重量部のトルエン中に膨潤させ、表１に示す配合の
繊維材料、カーボンブラック、カーボンブラック以外の
充填材、加硫材、加硫促進剤、その他ゴム薬品とともに
ヘンシェルミキサーにて80分間混練りした。これによっ
て得られた混練材料を、150 ℃の熱ロール、20℃の冷ロ
ールのカレンダーロールにより加圧加硫成形し、厚さ
1.5mmのジョイントシートを得た。

【００２０】実施例２〜４実施例２〜４のジョイントシートは、表１に示す配合の
ものを、実施例１と同様の方法で製造した。

【００２１】比較例１〜４比較例１〜４のジョイントシートは、表１に示す配合の
ものを、実施例１と同様の方法で製造した。

【００２２】実施例１〜４、比較例１〜４のジョイント
シートの混練材料、製板性、物性を表２に示す。なお、
ジョイントシートの引張強さ、圧縮率、復元率、応力緩
和率は、ＪＩＳＲ３４５３に準じて測定した。また、
シール性は、リング状に打ち抜いたガスケットをフラン
ジに挟みＮ₂ガス圧15 kgf／cm²を負荷した時の1 時間
の濡れ量を水中置換法により求めた。また、耐フロン＋
冷凍機油性は、150 ℃で22時間漬後の引張強さ減少率と
抽出率を測定した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】実施例１〜４は製板性が良好であったが、
比較例１はゴム量が少なく混練材料が熱ロールに積層し
にくく、比較例２，３，４では、ゴム量が多めであり混
練材料が柔らかくなり、シートが一部で破れるなど製板
性に問題があった。

【００２６】また物性では、実施例１〜４はいずれも初
期の引張強さが大きく、フロン＋冷凍機油浸漬後でも引
張強さを十分保持している。また、抽出量、シール性と
も非常に優れていることが判る。これに対し、比較例１
はゴム量が少ないためシール性が極端に悪く、初期の引
張強さも小さくなってしまっている。比較例２，３，４
は、ゴム量が多めでありシール性は比較的良好である
が、混練時に大きなせん断力がかからずカーボンゲルが
生成しづらいために浸漬後の引張強さ、抽出量とも悪く
なった。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によって得
られたジョイントシートは、初期引張強さが大きいだけ
でなくフロンと冷凍機油の混合系で浸漬後の引張強さも
大きく、シール性が良好で、溶出による冷凍機油の劣化
の少ない、優れた性能を有していることが判る。なお、
今回得られたジョイントシートは、引張強さ、シール
性、応力緩和率が優れているので、冷凍機の分野の使用
に限定されるものではなく一般の機器および配管に使用
できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するもので、ジョイントシ
ート中のゴム量とシール性の関係を示すグラフである。

【図２】本発明の作用を説明するもので、フィブリル化
繊維／ゴム量比と引張強さとの関係を示すグラフであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者広川卓哉神奈川県横浜市神奈川区松見町４−1000 −３Ｌ (56)参考文献特開平４−13792（ＪＰ，Ａ) 特開平４−50282（ＪＰ，Ａ) 特開平２−20587（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 3/10 F16J 15/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無機繊維および／または有機繊維からな
る基材繊維、ゴム材、充填材および加硫剤、加硫促進剤
などのゴム薬品からなる組成物が溶剤とともに混練さ
れ、その混練材料が熱ロールと冷ロールとによって加熱
圧延されてなるジョイントシートにおいて、使用される
ゴム材の量が、ジョイントシート中に15〜30重量％、基
材繊維として少なくともフィブリル化した繊維を添加
し、このフィブリル化繊維の量がゴム 100重量部に対し
て30〜200 重量部であり、充填材として少なくとも活性
微粒子である粒径10〜80μｍのカーボンブラックを添加
し、このカーボンブラックの量がゴム 100重量部に対し
て30〜300 重量部であることを特徴とするジョイントシ
ート。