專利名稱：非石棉類片狀墊片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在石油化學機械設備、各種工業(yè)用機械裝置、汽車、船舶、家電等廣泛領域中使用的非石棉類片狀墊片(以下稱之為NA片狀墊片)。
背景技術：
作為一般的片狀墊片的密封墊片通過如下方法進行制造。即，在基材纖維、填充材料、橡膠藥品中添加溶解在溶劑中的橡膠以后，用亨舍爾混合機等進行充分混合，來配制混合材料組合物，接著，將該混合材料組合物投入到由加熱到約150℃的熱軋輥和保持在約20℃的冷軋輥構成的一對壓延輥之間，一邊在熱軋輥側進行層疊，一邊進行溶劑的蒸發(fā)、硫化，從熱軋輥剝離達到規(guī)定厚度的片狀物。
以往，作為密封墊片，廣泛應用在基材纖維中使用了石棉的石棉密封墊片，利用石棉獨特的形狀、以及優(yōu)秀的耐熱性，沖剪加工成使水、油、空氣、水蒸氣等流過的配管的接頭或機器用的墊片來被使用。石棉密封墊片雖然是無機物，但非常柔軟且含有65～85重量％左右的被高度原纖化的石棉，并且石棉纖維在密封墊片中分散得充分且形成相互纏繞的狀態(tài)，因此抗拉強度大且柔軟，即使加熱后橡膠老化了，通過石棉之間的相互纏繞也可以發(fā)揮彈性，因此夾緊應力的降低小，在長期使用過程中可以保持穩(wěn)定的密封性。但是，石棉是天然礦物，從擔心資源枯竭等考慮，最近都不使用石棉，而是使用利用了石棉以外的無機纖維和有機纖維的兩種物質或者利用其中任意一種物質的、被稱之為無石棉(asbest free)密封墊片或者非石棉(none asbest)密封墊片的NA密封墊片。但是，相對于石棉密封墊片，NA密封墊片的抗拉強度等的物理性質低劣，因此，在苛刻條件下還不能代替使用。
在日本特開2001-262126號公報中，公開了將由除了石棉的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品成的組合物構成的混合材料投入到熱軋輥和冷軋輥之間，在熱軋輥側層疊片狀物而得到的密封墊片，其中上述密封墊片中含有40重量％以上的、粒徑為5～15μm的填充材料。該密封墊片的抗拉強度，壓縮率以及柔軟性良好。
在日本特開2001-172611號公報中，公開了將由除了石棉的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品成的組合物構成的混合材料投入到熱軋輥和冷軋輥之間，在熱軋輥側層疊片狀物而得到的密封墊片，其中上述密封墊片中含有聚四氟乙烯樹脂纖維。該密封墊片，在NA密封墊片的制造過程中不產生混煉材料附著在冷軋輥上的阻塞(トラレ，現象)現象，具有即使在高溫環(huán)境中使用也可以提高夾緊程度的柔軟性。
專利文獻1日本特開2001-262126號公報(請求項1)專利文獻2日本特開2001-172611號公報(請求項1)但是，作為用于NA密封墊片中的基材纖維，當使用與石棉同樣被原纖化的芳香族聚酰胺纖維等的有機纖維時，該有機纖維相比于石棉纖維其纖維直徑粗，耐熱性和耐蒸汽性也低劣，因此通常將其使用量限制在5～15重量％左右。另外，作為基材纖維，當使用巖石棉、碳纖維、玻璃纖維等的無機纖維時，該無機纖維相比于石棉纖維剛硬且纖維直徑也粗，因此在混合或者制板過程中纖維容易折斷，如果增加纖維量，則利用壓延輥將材料層疊在熱軋輥側時，產生材料附著在冷軋輥面上的所謂的阻塞現象，制板性顯著降低，因此其使用量也往往被限制在10～30重量％左右。因此，NA密封墊片相比于石棉密封墊片具有纖維量低且填充材料的配合比率大的特點，但在高溫環(huán)境或者蒸汽環(huán)境下使用時，如果由于熱和蒸汽橡膠發(fā)生老化，則因纖維量少填充材料多，所以很容易變得很脆，不能維持抗拉強度。因此，在以往的NA密封墊片中，存在不能像石棉密封墊片一樣用于高溫領域中的問題。

發(fā)明內容
鑒于以上的問題，本發(fā)明的課題在于提供一種具有與石棉密封墊片同等或以上的抗拉強度、且在高溫領域也可以使用的非石棉類片狀墊片。
本發(fā)明人經過深入研究發(fā)現，在含有以有機纖維作為主纖維的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品的片狀墊片組合物中，如果是組合物中含有15～30重量％的有機纖維、作為填充材料使用了石墨的NA片狀墊片的話，能夠具有與石棉同等或者以上的抗拉強度，且在高溫領域也可以使用的結果，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供一種非石棉類片狀墊片，所述非石棉類片狀墊片是含有以有機纖維作為主纖維的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品的片狀墊片組合物，其特征在于，組合物中含有15～30重量％的該有機纖維，該填充材料為石墨。
如果是本發(fā)明的非石棉類片狀墊片，則具有與石棉密封墊片同等或者以上的抗拉強度，也可以在高溫領域中使用。
在本發(fā)明的NA片狀墊片中，基材纖維為以有機纖維作為主纖維的纖維，該有機纖維在組合物中的含量為15～30重量％、優(yōu)選為超過15重量％且20重量％以下、特別優(yōu)選為16～20重量％。如果有機纖維的含量不足15重量％，則抗拉強度低劣，另外，如果超過30重量％，則耐蒸汽性低劣故不理想。作為有機纖維，沒有特別的限制，但可以列舉出如芳香族聚酰胺纖維、聚酰胺類纖維、聚烯烴類纖維、聚酯類纖維、聚丙烯腈類纖維、聚乙烯醇類纖維、聚氯乙烯類纖維、聚脲類纖維、聚氨酯類纖維、聚氟代烴類纖維、苯酚類纖維、纖維素類纖維等。其中，芳香族聚酰胺纖維不僅耐熱性和耐蒸汽性優(yōu)良，還具有在被原纖化時容易做出片狀、且片狀的耐熱性和耐蒸汽性也優(yōu)良的優(yōu)點。這些有機纖維可以一種或者兩種以上組合使用。
基材纖維以有機纖維作為主纖維，但也可以將無機纖維和有機纖維一起配合使用。作為無機纖維，沒有特別的限制，可以列舉出碳纖維、巖石棉，玻璃纖維、海泡石、陶瓷纖維、熔融石英纖維、化學處理高硅石纖維、熔融水合硅酸鋁纖維、氧化鋁連續(xù)纖維、穩(wěn)定氧化鋯纖維、氮化硼纖維、鈦酸堿纖維、晶須、硼纖維、金屬纖維等。這些無機纖維可以單獨或者兩種以上組合使用。
作為用于本發(fā)明的NA片狀墊片的橡膠材料，可以列舉出丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、乙丙橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁二烯橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、聚硅氧烷橡膠、氯磺化聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯橡膠(エチレン酢ビゴム)、氯化聚乙稀、氯丁烷橡膠、環(huán)氧橡膠、丁腈異戊橡膠、天然橡膠以及異戊橡膠等。其中，從耐油性考慮，優(yōu)選丁腈橡膠以及含有丁腈橡膠的橡膠材料。這些橡膠材料可以單獨使用一種或者兩種以上組合使用。
作為用于本發(fā)明的NA片狀墊片的填充材料的石墨，沒有特別的限制，可以列舉出鱗片狀石墨、膨脹石墨、土狀石墨，其中，由于鱗片狀石墨和膨脹石墨的石墨彼此之間的接觸面積大，因此范德瓦耳斯結合力強，在抗拉強度大的方面優(yōu)選。特別是，如果將鱗片狀石墨或者膨脹石墨與土狀石墨組合使用，則在提高制造性方面優(yōu)選。作為石墨的配合量，在組合物中含35～80重量％，優(yōu)選為40～75重量％。如果石墨的配合量在組合物中不足35重量％，則抗拉強度低劣，如果超過80重量％，則作為粘合劑的橡膠或纖維的量變少，層間強度降低，因此在制造過程中片狀物容易膨脹，不僅難以制造出良好的片狀物，而且降低抗拉強度，故不理想。如上所述，作為填充材料使用石墨，通過將其在NA片狀墊片中的配合量調整至上述范圍，可提高NA片狀墊片的抗拉強度的理由，可推定為石墨對熱以及蒸汽穩(wěn)定，特別是石墨彼此之間通過范德瓦耳斯力結合形成牢固的骨架結構的緣故。因此，如果含有石墨以外的填充材料，由于阻礙范德瓦耳斯結合力，雖然初期的抗拉強度良好，但因熱和蒸汽抗拉強度明顯變小，故不理想，但在不降低NA片狀墊片的抗拉強度的范圍內，也可以微量含有石墨以外的填充材料。
作為用于本發(fā)明的NA片狀墊片的橡膠藥品，廣泛使用硫磺、氧化鋅、氧化鎂、過氧化物、二硝基苯等的硫化劑，聚胺類化合物、縮醛胺類化合物、二烴胺荒酰類化合物、二硫代氨基甲酸鹽類化合物、硫酰亞胺類化合物、噻唑類化合物、亞胺脲類化合物、硫脲類化合物、黃原酸鹽類化合物等的硫化促進劑、或者防老化劑、抗焦劑、增塑劑、著色劑等、作為以往的密封墊片形成用橡膠藥品公知的藥品。
根據本發(fā)明的NA片狀墊片的制造方法，可以得到具有與石棉密封墊片同等或者以上的抗拉強度，更具有良好的密封性的NA密封墊片。特別是在高溫條件下抗拉強度不會降低，在苛刻的條件下也顯示出良好的密封性。
作為本發(fā)明的NA片狀墊片的制造方法，可以列舉出使用壓延輥的方法以及抄造方法。舉一使用壓延輥的方法。即，將以有機纖維作為主纖維的基材纖維、橡膠、石墨以及橡膠藥品溶解在甲苯等的溶劑后，利用亨舍爾混合機或者捏和機混合20～60分鐘左右，制作混合材料。將所得到的混合材料投入到由加熱到120℃～160℃的熱軋輥和保持在20～50℃的冷軋輥構成的一對壓延輥中，一邊在熱軋輥側層疊到規(guī)定的厚度(卷繞)，一邊進行溶劑的蒸發(fā)和硫化，最后將層疊(卷繞)的片狀物從熱軋輥進行剝離，從而得到片狀物的方法。另外，從熱軋輥剝離而得到的片狀物，為了增進硫化，也可以進一步在高壓釜中進行2次硫化。另外，示出抄造方法的一例。即，抄造含有以有機纖維作為主纖維的基材纖維、橡膠、石墨以及橡膠藥品的漿液，干燥以后進行壓延，從而得到片狀物的方法。在制造該漿液時，作為原料的投入順序，沒有特別的限制，但是，先將基材纖維和水一起放進勻料機中，制作基材材料均勻分散的第一漿液的方法，在片狀墊片中能夠均勻配合大量的、作為基材材料的主纖維的有機纖維方面是優(yōu)選的。接著，在第一漿液中投入橡膠、石墨以及橡膠藥品、或者凝固劑，得到漿狀物。將漿液放進公知的抄造機中，做成如厚度為3.0mm的抄造板。另外，當使用有機纖維以外的纖維類、如使用無機纖維時，除第一漿液之外另配制分散有無機纖維的漿液，將該分散有無機纖維的漿液與第一漿液進行混合即可。另外，分散有無機纖維的漿液也可以配合填充材料。作為漿液抄造機，沒有特別的限制，可以列舉出圓網抄造機、長網抄造機等，但圓網抄造機的成品率良好，故優(yōu)選。
抄造板干燥以后，進行壓延。壓延后的厚度為，如果是厚度為3.0mm的抄造板，則壓延至1.5mm。作為壓延方法沒有特別的限制，可以列舉出通過兩個熱軋輥之間的方法(加熱壓延法)以及使用壓力機壓延的方法，其中，通過兩個熱軋輥之間的方法(加熱壓延法)在顯示出高生產率的方面優(yōu)選。作為加熱壓延方法的具體例，可以列舉出如使干燥抄造板通過被加熱到100～120℃的熱軋輥之間，通過規(guī)定的線壓負荷進行壓延的方法。另外，為了促進從熱軋輥之間得到的片狀物的硫化，也可以進一步在高壓釜中進行2次硫化。
如此得到的片狀墊片，由于含有作為填充材料的、對熱和蒸汽穩(wěn)定的石墨，并且石墨之間通過范德瓦耳斯力結合形成了牢固的骨架結構，因此，即使在初期以及高溫下使用，也顯示出與石棉密封墊片同等的抗拉強度，顯示出優(yōu)秀的密封性。
作為本發(fā)明的NA片狀墊片的物理性質，抗拉強度為20～50MPa，柔軟性為10～15。另外，本發(fā)明的NA片狀墊片作為用于石油化學機械設備、各種工業(yè)用機械裝置、汽車、船舶、家電等廣泛領域中的密封墊片基材，以涂敷膠或者無涂敷的形式安裝在法蘭中。
具體實施例方式
以下，利用實施例對本發(fā)明進行更具體的說明，但這只是示例，不能限制本發(fā)明。
實施例1將如表1所示配合的基材纖維、橡膠、橡膠藥品、填充材料、甲苯用亨舍爾混合機在低速旋轉下混合20分鐘，制作混合材料。之后，將所得到的混合材料投入到加熱至150℃的熱軋輥和保持在20℃的冷軋輥之間，一邊在熱軋輥側進行層疊，一邊進行加壓硫化成型，得到了厚度為1.5mm的NA片狀墊片。另外，調整漿液中的各原料的投入量，使精加工的NA片狀墊片的組成成為表1所示的比例。表1中的數據為重量％。另外，在橡膠的表示中，NBR表示為丁腈橡膠，HNBR表示為氫化丁腈橡膠，SBR表示為苯乙烯丁二烯橡膠，EPDM表示為乙丙橡膠。對所得到的NA片狀墊片在各種條件下進行了抗拉強度到評價。在常態(tài)以及油浸漬后的抗拉強度的測定，依據JIS R3453密封墊片的試驗規(guī)格進行。熱老化的抗拉強度的測定是對在300℃的熱風循環(huán)爐中經過70小時的熱老化了的NA片狀墊片進行的。蒸汽老化的抗拉強度的測定是對在產生10Kg/cm2的飽和蒸汽的密閉容器中經過70小時的蒸汽老化了的NA片狀墊片進行的。將其結果示于表2中。
實施例2～5分別使用表1的實施例2～5中顯示配合的材料，用與實施例1相同的方法，制造出厚度為1.5mm的NA片狀墊片，同樣測定了抗拉強度。將其結果示于表2。
比較例1～比較例3分別使用表1的比較例1～3中顯示的配合的材料，用與實施例1相同的方法，制造出厚度為1.5mm的NA片狀墊片，同樣測定了抗拉強度。將其結果示于表2。
表1

表2

從表1以及表2的結果可知，實施例1～5在常態(tài)，熱老化，蒸汽老化以及耐油中，抗拉強度良好，具有與比較例3的石棉密封墊片同等的抗拉強度。比較例1、2的抗拉強度不如石棉密封墊片，特別是熱老化、蒸汽老化后的降低顯著、影響耐久性。
權利要求
1.一種非石棉類片狀墊片，其含有以有機纖維為主纖維的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品的片狀墊片組合物，其特征在于，在組合物中含有15～30重量％的所述有機纖維，該填充材料為石墨。
2.如權利要求1所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，在組合物中含有35～80重量％的上述石墨。
3.如權利要求1或2所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述基材纖維為有機纖維。
4.如權利要求1或2所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述有機纖維為芳香族聚酰胺纖維。
5.如權利要求3所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述有機纖維為芳香族聚酰胺纖維。
6.如權利要求1或2所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述橡膠為含有丁腈橡膠的橡膠。
7.如權利要求3所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述橡膠為含有丁腈橡膠的橡膠。
8.如權利要求4所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述橡膠為含有丁腈橡膠的橡膠。
9.如權利要求5所述的非石棉類片狀墊片，其特征在于，上述橡膠為含有丁腈橡膠的橡膠。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非石棉類片狀墊片，該非石棉類片狀墊片具有與石棉密封墊片同等或以上的抗拉強度、且在高溫領域也可以使用。該非石棉類片狀墊片為含有以有機纖維為主纖維的基材纖維、橡膠、填充材料以及橡膠藥品的片狀墊片組合物，其中，組合物中含有15～30重量％的該有機纖維，該填充材料為石墨。
文檔編號C09K3/10GK1803963SQ20061000491
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權日2005年1月12日
發(fā)明者糸井克豐, 小高康二郎, 齊藤浩史 申請人:霓佳斯株式會社