專利名稱：墊料材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛等所搭載的發(fā)動機、變速器等的墊料的材料，特別涉及由通 過壓延輥將混煉了橡膠、增強纖維和填充材料的原料加壓、層疊并硫化而成形的接合墊片 構(gòu)成墊料材料。
背景技術(shù)：
由于發(fā)動機反復(fù)進行轉(zhuǎn)/停動作，和發(fā)動機結(jié)合的變速器的殼體與通過螺栓固定 于該殼體的變速器罩之間的墊料插入部分發(fā)生較大的溫度變化。因此，在所述墊料插入部 分使用墊料的情況下，由于溫度反復(fù)變化而導致殼體及變速器罩與墊料之間的接合面反復(fù) 產(chǎn)生相對位移(微動磨損)。此外，結(jié)構(gòu)體的剛性因輕量化而降低，從而導致因施加在變速 器罩上的外力而產(chǎn)生微動磨損的情況。
因此，如專利文獻1所記載，在基材層上組合粘合力不同的表層、內(nèi)層，從而以3層 結(jié)構(gòu)的方式大幅提高密封耐久性；或者，如專利文獻2所記載，在基材層上組合摩擦系數(shù)不 同的表層、內(nèi)層，從而以3層結(jié)構(gòu)的方式大幅提高密封耐久性。
此外，通過增加增強纖維對橡膠材料或填充材料的混合量，或者增大增強纖維的 纖維長度來實現(xiàn)強度的提高。但是，芳綸纖維的成本較高，因而為了降低成本故需要減少芳 綸纖維的混合量。
專利文獻1 日本國專利申請公開公報“特開2004-036808號公報”
專利文獻2 日本國專利申請公開公報“特開2002-105437號公報”
專利文獻2 日本國專利申請公開公報“特愿2004-035806號公報”發(fā)明內(nèi)容
但是，芳綸纖維是目前用于代替禁止使用的石棉纖維使橡膠的拉伸強度等提高的 增強材料，因此難以降低其混合量。
此外，現(xiàn)有的片材為3層結(jié)構(gòu)，而3層結(jié)構(gòu)必然導致原料成本上升，材料的混合、混 煉步驟以及片材成型步驟變得復(fù)雜，該步驟的復(fù)雜性又與高成本化有關(guān)。
為了解決這些問題，專利文獻3的片材為2層結(jié)構(gòu)，其在橡膠材料中混煉芳綸纖 維、硫酸鋇等，從而提高接合墊片的可撓性并提高了強度，但是，需要將芳綸纖維的混合量 設(shè)定20%重量比以上而芳綸纖維較為昂貴，因而阻礙了低成本化。
本發(fā)明為順利解決上述問題而完成，本發(fā)明的墊料材料由通過壓延輥將混合了 橡膠、增強纖維和填充材料的原料加壓、層疊并硫化而成形的接合墊片構(gòu)成，其特征在于， 所述原料的基本組成包括作為橡膠的NBR :16- %重量比、作為增強纖維的芳綸纖維 4-8%重量比、作為增強纖維的針狀白云石10-20%重量比、作為填充材料的二氧化硅顆 粒8-20%重量比、和作為填充材料的無機填充物余量。
S卩，本發(fā)明的墊料材料的目的在于，維持接合墊片的性能并降低成本。通常，如果 減少芳綸纖維的混合量，則將導致拉伸強度的降低、可撓性降低引起的密封性能的降低以及耐熱性的降低。在該方面，在本發(fā)明的墊料材料中，作為增強纖維的芳綸纖維的混合量為 4-8%重量比，對于該芳綸纖維而言，優(yōu)選使用例如芳香族聚酰胺纖維(漿粕型)來提高原 纖度，其中，上述芳香族聚酰胺纖維的作為原纖度指標的比表面積為6m2/g-12m2/g。此外， 在本發(fā)明的墊料材料中，作為填充材料的二氧化硅顆粒的混合量為8-20%重量比，且優(yōu)選 使用一次粒徑為例如32nm-48nm的二氧化硅顆粒。
而且，通常，對于使用玻璃纖維作為增強纖維的情況而言，使用該玻璃纖維時，片 材表面變得粗糙，因此為將其覆蓋而形成3層結(jié)構(gòu)的情況較多。而在本發(fā)明的墊料中，優(yōu)選 將作為其它增強纖維的針狀白云石的混合量設(shè)定為10-20%重量比并將該針狀白云石的平 均粒徑設(shè)定為4 μ m-12 μ m以形成微小的針狀。根據(jù)該針狀白云石，由于能夠平滑地完成而 不使片材表面粗糙，因此能夠維持片材性能并形成2層結(jié)構(gòu)。
為了降低混合的單價，作為余量的填充材料的無機填充材料可包含粘土顆粒(水 合硅酸鋁)、硫酸鋇、碳酸鈣、硅藻土及氧化鎂等。
根據(jù)本發(fā)明的墊料材料，由于在混合時增強纖維相互纏繞，因此接合墊片的拉伸 強度提高。此外，能夠通過提高壓縮回彈性、應(yīng)力松弛特性使耐熱性提高。
而且，根據(jù)本發(fā)明的墊料材料，由于不謀求增加增強纖維的組成混合量或增大增 強纖維的纖維長度，因此能夠使墊料表面變得平滑并充分提高密封性，此外，由于不是通過 接合墊片的層疊形成時的輥壓的上升或熱軋輥的溫度上升方法來實現(xiàn)強度提高，因此能夠 將接合墊片的硬度維持在較低水平，能夠充分提高密封性，并能夠提高墊料的密封性。
而且，根據(jù)本發(fā)明的墊料材料，由于不是通過增加增強纖維的組成混合量來實現(xiàn) 強度提高，或者增大增強纖維的纖維長度來實現(xiàn)形態(tài)效應(yīng)的增大，也沒有通過改變中間層 用和表層用的橡膠、增強纖維和填充材料的混合比例，從而以較之于中間層使表面層更具 可撓性的方式形成，因此，能夠避免原料成本的高漲或由原料混合步驟的復(fù)雜化引起的制 造成本的高漲的問題。


圖1是表示本發(fā)明的墊料材料的一個實施方式的剖面圖。
圖2是表示當改變芳綸纖維的原纖度時，作為上述實施方式的墊料材料的接合墊 片的拉伸強度的說明圖。
圖3是表示當改變二氧化硅粒徑時，作為上述實施方式的墊料材料的接合墊片的 螺栓載荷下降率的說明圖。
圖4是表示當改變針狀白云石粒徑時，作為上述實施方式的墊料材料的接合墊片 的拉伸強度的說明圖。
符號說明
1接合墊片(墊料材料)
1a 主層
1b 表層具體實施方式
以下，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。這里，圖1是表示本發(fā)明的墊料材料的一個實施方式的剖面圖，圖中符號1表示作為該實施方式的墊料材料的接合墊片，該接合 墊片1為2層結(jié)構(gòu)，其中，上述2層結(jié)構(gòu)包括含有所謂的芯材的主層Ia和含有所謂的表材 (皿材)的表層lb。
該實施方式的接合墊片1如下形成將混合了作為橡膠的NBR、作為增強纖維的原 纖化(微細部纖維化)后的芳綸纖維、同樣作為增強纖維的針狀白云石、作為填充材料的二 氧化硅顆粒以及同樣作為填充材料的例如粘土等的無機填充物的原料供給至壓延輥的熱 軋輥上，通過這些軋輥混煉并進行加壓，由此在熱軋輥上層疊，然后通過該加熱輥的熱進行 硫化，并在固化后從熱軋輥上剝離，其中，上述壓延輥具有熱軋輥和冷軋輥的一對軋輥。而 且，此時，通過使增強纖維或填充材料的混合量不同，從而如圖1所示形成主層Ia和表層Ib 的2層。
另外，在該實施方式的接合墊片1中，上述原料的基本組成包括NBR :16- %重 量比、芳綸纖維4-8%重量比、針狀白云石10-20%重量比、二氧化硅顆粒8-20%重量比 以及無機填充物余量。
這里，上述芳綸纖維使用作為原纖度的指標的比表面積為6m2/g以上12m2/g以下 的纖維，例如芳香族聚酰胺(漿粕型)。如果芳綸纖維的比表面積小于6m2/g，則不能充分 提高接合墊片以及之后形成的墊料的拉伸強度及屈曲疲勞表面壓力，如果超過12m2/g，則 將導致芳綸纖維分散在原料中從而發(fā)生缺陷。
此外，上述二氧化硅顆粒使用一次粒徑為32nm以上48nm以下的二氧化硅顆粒。如 果使用一次粒徑小于32nm或超過48nm的二氧化硅顆粒，則接合墊片以及之后形成的墊料 的螺栓載荷下降率增大。
而且，上述針狀白云石使用平均粒徑為4μπι以上12 μ m以下的針狀白云石。如果 針狀白云石的平均粒徑小于4μπι，則不能充分提高接合墊片以及之后形成的墊料的拉伸強 度及屈曲疲勞表面壓力，如果超過12 μ m，則接合墊片的表面粗糙。
根據(jù)本實施方式的接合墊片，由4-8%重量比的芳綸纖維和10-20%重量比的針 狀白云石組成的增強纖維在混合時相互纏繞，能夠?qū)⒔雍蠅|片的可撓性維持在較高水平并 提高強度，因此即使在殼體或罩等的結(jié)構(gòu)體中產(chǎn)生微動磨損，也能夠確保密封性能。
而且，由于不是通過增加增強纖維的組成混合量或增大增強纖維的纖維長度來實 現(xiàn)強度提高，因此能夠?qū)|料的原料成本維持在較低水平，能夠使墊料表面平滑并充分提 高密封性，此外，由于不是通過提高接合墊片的層疊形成時的輥壓或提高熱軋輥的溫度來 實現(xiàn)強度提高，因此能夠?qū)⒔雍蠅|片的硬度維持在較低水平，確保墊料對反復(fù)壓縮應(yīng)力的 耐久性，并能夠防止由墊料的屈曲疲勞引起的密封性降低。
而且，由于不是通過增加增強纖維的組成混合量來實現(xiàn)強度提高，或者通過增大 增強纖維的纖維長度來實現(xiàn)形態(tài)效應(yīng)的增大，也非通過橡膠、增強纖維和填充材料的混合 比例來進行改變，從而以較之于中間層使表面層更具可撓性的方式形成，因此，能夠避免原 料成本的高漲或由原料混合步驟的復(fù)雜化引起的制造成本的高漲的問題。
因此，根據(jù)將該實施方式的接合墊片1裁切、形成為預(yù)定輪廓形狀的車輛用密封 墊圈等的墊料，在變速器等的結(jié)構(gòu)體的剛性較低，且賦予該結(jié)構(gòu)體(例如殼體和罩之間)的 接合墊片插入部高螺栓緊固力的情況下，即使對該結(jié)構(gòu)體施加較大的力，也能夠發(fā)揮優(yōu)良 的密封耐久性。即，在結(jié)構(gòu)體的剛性較低的情況下，雖然在緊固螺栓下面及其附近，在墊料插入部產(chǎn)生的表面壓力增高，但卻在緊固螺栓的跨距間降低。因此在該墊料插入部插入的 墊料需要高耐屈曲性和由良好的可撓性產(chǎn)生的密封性，根據(jù)使用了本實施方式的接合墊片 1的墊料，能夠得到高耐屈曲性和由良好的可撓性產(chǎn)生的密封性。
而且，在對結(jié)構(gòu)體的通過上述墊料進行密封的部位進行設(shè)計時，由本實施方式的 接合墊片1所形成的、車輛用密封墊圈等墊料的上述特性能夠提高緊固螺栓等的螺距或尺 寸以及罩厚度等的自由度，并能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)體的輕量化。
實施例
按照表1所示的比較例1-8及本發(fā)明的實施例1-12，使芳綸纖維、針狀白云石、二 氧化硅、橡膠以及無機填充材料的混合比例進行變化，分別制備接合墊片，通過拉伸強度試 驗、螺栓載荷下降率試驗、極限密封壓力試驗進行性能確認。
(拉伸試驗)
按照JIS K 6251中規(guī)定的條件進行拉伸試驗。
(螺栓載荷下降率試驗)
以500kgf的螺栓載荷將接合墊片緊固并夾持在極限密封壓力試驗用夾具上，然 后，放置在電爐中，通過應(yīng)變片測定150°C下經(jīng)過32小時之后的螺栓載荷下降率。
(極限密封壓力試驗)
以11. 8Nm的螺栓扭矩將接合墊片夾持在具有4根M6螺栓的螺栓間距為IOOmm的 正方形夾具上，在150°C下加熱32小時，冷卻后，通過油對框狀的接合墊片的內(nèi)側(cè)進行加壓 并調(diào)查有無泄漏，其中，上述接合墊片是沿著夾具輪廓的正方形框狀。
在上述條件下，分別對這些接合墊片進行拉伸試驗、螺栓載荷下降試驗以及極限 密封壓力測定試驗，并將結(jié)果示于表1，由該結(jié)果能夠確認，按照一般的判定標準，實施例 1-16是具有16MPa以上的拉伸強度、0. 7MPa以上的極限密封性能、12%以下的螺栓載荷下 降率的、具有良好特性的墊料材料。而比較例1-8不滿足16MPa以上的拉伸強度、0. 7MPa以 上的極限密封性能、12%以下的螺栓載荷下降率中的任意一項以上。
[表 1]
權(quán)利要求
1.墊料材料，由通過壓延輥將混煉了橡膠、增強纖維和填充材料的原料加壓、層疊并硫 化而成形的接合墊片構(gòu)成，其特征在于，所述原料的基本組成包括作為橡膠的NBR :16- %重量比， 作為增強纖維的芳綸纖維4-8%重量比， 作為增強纖維的針狀白云石10-20%重量比， 作為填充材料的二氧化硅顆粒8-20%重量比，以及 作為填充材料的無機填充物余量。
2.如權(quán)利要求1所述的墊料材料，其特征在于，所述芳綸纖維的原纖度以比表面積 (BET)計為 6m2/g"12m2/go
3.如權(quán)利要求1所述的墊料材料，其特征在于，所述二氧化硅顆粒的一次粒徑為 32nm_48nm0
4.如權(quán)利要求1所述的墊料材料，其特征在于，所述針狀白云石的平均粒徑為 4 μ m-12 μ m。
5.使用權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述墊料材料的車輛用密封墊圈。
6.如權(quán)利要求5所述的使用權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述墊料材料的車輛用密封 墊圈，其特征在于，所述密封墊圈具備由表層和主層組成的2層結(jié)構(gòu)，其中，所述主層含有所述墊料材料。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于廉價地提供能夠保持高度的可撓性并提高了強度的墊料材料。所述墊料材料由通過壓延輥將混合了橡膠、增強纖維和填充材料的原料加壓、層疊并硫化而形成的接合墊片(1)構(gòu)成。所述原料的基本組成包括作為橡膠的NBR16-28％重量比、作為增強纖維的芳綸纖維4-8％重量比、作為增強纖維的針狀白云石10-20％重量比、作為填充材料的二氧化硅顆粒8-20％重量比、以及作為填充材料的無機填充物余量。
文檔編號C08K7/18GK102037262SQ20098011877
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者望月信介, 永井康晃, 浜田義明, 秋吉浩二, 藤原健 申請人:日本利克雷斯工業(yè)株式會社, 本田技研工業(yè)株式會社