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技術 ガスケット素材

出願人 NOK株式会社
発明者 横尾昌大田中伸明佐藤健
出願日 2017年11月22日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2017-224802
公開日 2019年6月20日 (1年1ヶ月経過) 公開番号 2019-094978
状態 未査定
技術分野 積層体(2) ガスケットシール
主要キーワード 本ポリマ 水系メラミン樹脂 薄板積層 無機系被膜 有機系被膜 ガスケット素材 SUS鋼 フッ素ゴムコンパウンド
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年6月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

金属板上のゴム層接触加熱することにより接着接合し、密着性を向上させることのできるガスケット素材を提供する。

解決手段

金属板上のゴム層に、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂100〜75重量%、界面活性剤0〜5重量%および添加剤0〜20重量%の組成を有する表面コート層を設けたガスケット素材。このガスケット素材は、金属板上のゴム層に水分散ウレタン樹脂主体粘着性付与表面コート剤塗装することにより、製品成形時に各種素材同士の接着接合を可能とし、すぐれた粘着力をそこに与え、密着させることができる。

概要

背景

シリンダヘッドガスケットは、エンジン稼働時に生じる高温高圧燃焼ガス潤滑オイル冷却水シールする機能を有する重要な部品である。現在は、用途に応じて組み合わせを変えることができる薄板積層型(約2〜5枚程度)が主流となっており、成形時にかしめやリベット等の機械的接合が多用されている。

しかしながら、これらは部分的な接合であるため密着性が低く、接合強度の確保や維持が困難とされている。

概要

金属板上のゴム層接触加熱することにより接着接合し、密着性を向上させることのできるガスケット素材を提供する。金属板上のゴム層に、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂100〜75重量%、界面活性剤0〜5重量%および添加剤0〜20重量%の組成を有する表面コート層を設けたガスケット素材。このガスケット素材は、金属板上のゴム層に水分散ウレタン樹脂主体粘着性付与表面コート剤塗装することにより、製品成形時に各種素材同士の接着接合を可能とし、すぐれた粘着力をそこに与え、密着させることができる。なし

目的

本発明の目的は、金属板上のゴム層と接触加熱することにより接着接合し、密着性を向上させることのできるガスケット素材を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

金属板上のゴム層に、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂100〜75重量%、界面活性剤0〜5重量%および添加剤0〜20重量%の組成を有する表面コート層を設けたガスケット素材

請求項2

界面活性剤がポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤である請求項1記載のガスケット素材。

請求項3

添加剤が水系樹脂艶消し顔料または滑剤である請求項1記載のガスケット素材。

請求項4

薄板積層型として用いられる請求1記載のガスケット素材。

請求項5

シリンダヘッドガスケットまたはコンプレッサガスケットとして用いられる請求項4記載のガスケット素材。

技術分野

0001

本発明は、ガスケット素材に関する。さらに詳しくは、金属板に積層されたゴム層との粘着力にすぐれたガスケット素材に関する。

背景技術

0002

シリンダヘッドガスケットは、エンジン稼働時に生じる高温高圧燃焼ガス潤滑オイル冷却水シールする機能を有する重要な部品である。現在は、用途に応じて組み合わせを変えることができる薄板積層型(約2〜5枚程度)が主流となっており、成形時にかしめやリベット等の機械的接合が多用されている。

0003

しかしながら、これらは部分的な接合であるため密着性が低く、接合強度の確保や維持が困難とされている。

先行技術

0004

特開2006−218629公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、金属板上のゴム層と接触加熱することにより接着接合し、密着性を向上させることのできるガスケット素材を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

かかる本発明の目的は、金属板上のゴム層に、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂100〜75重量%、界面活性剤0〜5重量%および添加剤0〜20重量%の組成を有する表面コート層を設けたガスケット素材によって達成される。

発明の効果

0007

本発明に係るガスケット素材は、金属板上のゴム層に水分散ウレタン樹脂主体粘着性付与表面コート剤塗装することにより、製品成形時に各種素材同士の接着接合を可能とし、すぐれた粘着力をそこに与え、密着させることができる。

0008

このガスケット素材は、特に薄板積層型のシリンダヘッドガスケットばかりではなく、コンプレッサガスケット等ガスケット一般に広く用いることができる。

0009

金属板としては一般に鋼板が用いられ、鋼板の指定は特になく、従来よりガスケット素材に使用されているSPCC鋼板、SUS鋼板等が、リン酸亜鉛処理またはリン酸鉄処理されて用いられる。

0010

SPCC鋼板、SUS鋼板用途には、無機単独被膜有機単独被膜、無機被膜-有機被膜複合被膜を形成させる化成処理が行われる。具体的には、バナジウムジルコニウムチタニウムモリブデンタングステンマンガン亜鉛セリウム等の金属化合物、好ましくは金属酸化物である無機系被膜や(これと複合される)シランフェノール樹脂エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂系等の有機系被膜の形成が行われる。

0011

金属板とゴム層とを接着させる加硫接着剤としては、一般にフェノール樹脂を含有するものが用いられる。用いられるフェノール樹脂の例は、以下に示される。
p-アルキル置換フェノールから導かれたノボラック型フェノール樹脂

m:4〜5
n:0.1程度
レゾール型フェノール樹脂

R:水素原子メチル基
n:1〜6(平均)

エポキシ変性フェノール樹脂



n:1〜6(平均)

0012

ノボラック型フェノール樹脂、ジヒドロベンゾオキサジン環を有するフェノール樹脂等が用いられる場合には、その硬化剤としてレゾール型フェノール樹脂が用いられる。

0013

ノボラック型フェノール樹脂としては、前述のp-アルキル置換フェノールから導かれたものの他、m-クレゾール-p-クレゾール合物ホルムアルデヒドとから製造された軟化点100℃以上のものが好ましい。さらに、これらフェノール樹脂を主成分とし、未加硫のNBRまたはそのコンパウンドを適量添加して用いることもできる。

0014

これらの接着剤は、一般にアルコール系、ケトン系有機溶剤またはこれらの混合溶剤を用い、その成分濃度が約0.1〜10重量%の塗布液とし、任意の塗布方法によって、その塗布厚さが一般に片面目付量が約500〜5,000mg/m2になるように塗布される。その後、乾燥、焼付け処理が行われる。

0015

ゴム層は、未加硫のNBRコンパウンドまたはフッ素ゴムコンパウンドが、片面厚さ約5〜120μm程度の加硫物層を金属板の片面または両面に形成せしめるように、有機溶剤溶液として塗布される。

0016

NBRとしては、ガスケットとしての用途上、その硬化物硬度(デュロメーターA)が80以上で、圧縮永久歪(100℃、22時間後)が50%以下のものであればよい。また、水素化NBRも使用でき、特に有機過酸化物架橋剤として架橋したパーオキサイド架橋NBRが好ましい。

0017

フッ素ゴムとしては、ポリオール加硫、パーオキサイド架橋、アミン加硫物をいずれも使用することができる(特許文献1)。

0018

金属板上に塗布されたゴムの有機溶剤溶液は、塗布後室温乃至約100℃の温度で約1〜15分間程度乾燥し、有機溶剤として用いられたアルコール類ケトン類芳香族炭化水素類またはこれらの混合溶剤を揮発させた後、約150〜230℃で約0.5〜30分間加熱加硫し、その際必要に応じて加圧が行われる。

0019

形成されたゴム層の片面または両面上には、表面コート層が塗装される。表面コート層は、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂100〜75重量%、界面活性剤0〜5重量%および添加剤0〜20重量%の組成を有する。

0020

ウレタン樹脂には、水系ウレタン樹脂と溶剤系ウレタン樹脂とがあり、水系ウレタン樹脂には、非反応型の高分子量のもの、反応型の中分子量のものまたは低分子量のものがあり、さらに非反応型の高分子量水系ウレタン樹脂には、自己乳化型のものと強制乳化型のものとがある。本発明では、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂が用いられ、実際には市販品、例えば第一工業製薬製品スーパーフレックスシリーズのものが用いられる。

0021

自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂は、無黄変型または芳香族イソシアネートエステル系エーテル系、エステル・エーテル系または無黄変型イソシアネートカーボネート系等のウレタン樹脂に若干の親水性基または親水性セグメントを付与し、自己分散型にしたもので、その性状アニオン性非イオン性またはカチオン性で、自己乳化タイプのエマルジョンまたはコロイド分散液体であるため、容易に水で希釈することができる。

0022

界面活性剤としては、アニオン系、非イオン系またはカチオン系の界面活性剤を任意に用いることができ、例えばポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤等が用いられる。

0023

添加剤としては、水系セルロース樹脂水系メラミン樹脂水系エポキシ樹脂等の水系樹脂グラファイトカーボンブラック水分散合成ワックス硫化モリブテン等が用いられる。水系樹脂は、表面コート層の厚みを上げる場合等に添加され、グラファイト、カーボンブラック等は、表面コート層の艶消し効果のために添加され、また水分散ワックス、硫化モリブテンは、初期的な滑り性を与えるために添加される。

0024

これらの自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂、界面活性剤および添加剤は、前述の如くそれぞれ100〜75重量%、0〜5重量%および0〜20重量%の割合で用いられる。自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂の割合がこれよりも少なかったり、界面活性剤および添加剤の割合がこれよりも多いと、いずれも粘着力が低下するようになる。

0025

表面コート剤は、金属板上のゴム層の少くとも片面に塗装される。自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂は、それ自身が自己乳化型であり、またはそれに5重量%以下の各種界面活性剤を加えた水分散型の水系ウレタン樹脂であり、水中に均一分散性を有し、塗布・乾燥した状態では粒子状として存在するが、金属、樹脂、ゴム等に接触させて加熱するとフィルム化し、すぐれた接着力(固着力)を示すようになる。

0026

表面コート剤の調製は、ロールミル等を用いて均一に分散させ、焼付け後の厚さが約0.5〜5μmになるように、金属板上のゴム層表面に塗装される。乾燥・焼付けは、約150〜200℃で約0.5〜30分間程度行われる。

0027

次に、実施例について本発明を説明する。

0028

実施例1
SUS鋼板上に形成されたパーオキサイド架橋NBR層(厚さ25μm)上に、自己乳化型高分子量(非反応型)水系ウレタン樹脂(第一工業製薬製品スーパーフレックス130)98重量部およびポリエーテル変性シロキサン系界面活性剤(ビックケミー・ジャパン社製品BYK-349)2重量部をロールミルで均一に分散させたものをロール塗布方法によって塗布して150〜200℃で15分間乾燥・焼付け処理し、焼付け後の厚さが1,500mg/m2(1.5μm)となる表面コート層を設けたガスケット素材を形成させた。

0029

いずれも幅25mmのガスケット素材およびSUS鋼板(厚さ0.20mm)の両端部25mmを互い違いに接触させ、面圧54kPa相当になるように加圧し、120℃で10分間放置した後治具から取り外し、オートグラフ引張り試験を行い、ガスケット素材とSUS鋼材とが剥離する力を粘着力として測定した。

0030

実施例2
実施例1において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(同社製品スーパーフレックス150)が同量用いられた。

0031

実施例3
実施例1において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(同社製品スーパーフレックス210)が100重量部用いられ、界面活性剤が用いられなかった。

0032

実施例4
実施例1において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(同社製品スーパーフレックス210)が同量用いられた。

0033

実施例5
実施例4において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(スーパーフレックス210)量が78重量部に変更され、さらに水系セルロース樹脂(信越化学工業製メトローズ60SH06)が20重量部用いられた。

0034

実施例6
実施例4において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(スーパーフレックス210)量が78重量部に変更され、さらに水系メラミン樹脂(DIC本ポリマ製品アミディアM-3)が20重量部用いられた。

0035

実施例7
実施例4において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(スーパーフレックス210)量が78重量部に変更され、さらにグラファイト(レジカラー工業製品AQ-E3585)が20重量部用いられた。

0036

実施例8
実施例4において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(スーパーフレックス210)量が78重量部に変更され、さらに合成ワックス(東邦化学工業製品HYTEC E-1000)が20重量部用いられた。

0037

実施例9
実施例1において、パーオキサイド架橋NBR層の代りに、ポリオール加硫フッ素ゴム層(厚さ25μm)が設けられた。

0038

以上の各実施例で得られた結果は、次の表1に示される。

表1
実施例粘着力(kPa)
1 1496
2 694
3 1020
4 997
5 761
6 782
7 632
8 500
9 986

0039

比較例1〜12
実施例3または実施例9において、自己乳化型高分子量水系ウレタン樹脂(ただし、比較例1では同社製品ポリエステル系反応型エラストロンE37が用いられた)量および各種添加剤量が種々変更された。加硫フッ素ゴム層が設けられた比較例9を除いては架橋NBR層が設けられ、また界面活性剤量はいずれも2重量部である。

実施例

0040

得られた結果は、各成分の配合量(重量部)と共に、次の表2に示される。

表2
ウレタンセルロースメラミン合成粘着力
比較例樹脂樹脂 樹脂グラファイトワックス(kPa)
1 98 − − − − 174
2 74 24 − − − 206
3 74 − − − 24 218
4 74 − 24 − − 5
5 74 − − 24 − 146
6 5 44 − − 49 6
7 49 − 49 − − 0
8 49 − − 49 − 0
9 49 − − 49 − 0
10 − 49 − − 49 0
11 − 74 24 − − 0
12 − − 98 − − 0

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