JPS646128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスケツト、パツキン或いはこれら
の成形素材等として好適な膨張黒鉛成形体に関す
るものである。

従来のこの種膨張黒鉛成形体例えば膨張黒鉛シ
ートは、鱗状天然黒鉛等の結晶粒を素材としてＣ
軸方向に80倍以上に膨張処理させた芋虫状の膨張
黒鉛粒子を、所望量シート状にロール或いは圧盤
でもつて圧縮成形させているのが普通である。

この膨張黒鉛シートは、主として高性能のガス
ケツトやパツキンの成形素材として用いられてお
り、かかる膨張黒鉛製のガスケツトやパツキン
は、膨張黒鉛本来の特性から、耐熱性、耐塞性、
耐薬品性及び密封性に優れたものであるが、その
反面次のような欠点を有するものでもある。

すなわち、第１に強度不足による取扱いの悪
さ、第２に相手材に付着し易く、層間より破壊さ
れ易い、第３に接触部において相手材に電気化学
的腐蝕を生じさせ易い、といつた欠点を有する。

そこで、従来からも、かかる欠点を解消すべく
種々の工夫が施されてはいるが、充分とはいい難
い。

すなわち、前記第１の欠点については、強度不
足を補うべく、有機及び無機高分子材（例えば合
成樹脂、水ガラス、リン酸塩等）といつた補強材
を膨張黒鉛シート成形時つまり膨張黒鉛粒子の圧
縮成形時において添加させておくこと等が行われ
ている。しかしながら、前記した如く膨張黒鉛粒
子は結晶粒が80倍以上にも膨張されたものである
ため、前記補強材が均一に分散混合されることは
期待し得ず、均質な製品を得ることは極めて困難
であり、しかも前記補強材の添加によつて、膨張
黒鉛本来の耐薬品性及び耐熱性といつた特性を損
うことにもなる。したがつて、かかる方法は殆ん
ど行われていないのが実情である。

また、前記第２の欠点を除去する方法として
は、油類の含浸による表面処理、金属類による鍍
金処理、無機及び有機固形潤滑材の塗布等が公知
である。しかしながら、かかる方法は、ガスケツ
ト等の成形素材としての膨張黒鉛シートに対して
はシートとしての加工性を損うことになり、した
がつて最終製品に対して行われることが多く、汎
用性に乏しい。しかも、前記したと同様に耐薬品
性及び耐熱性等の特性を損うことにもなる。

さらに、前記第３の欠点を除去させるために
は、亜鉛等の犠性金属を添加させる方法、亜硝酸
ナトリウム、過マンガン酸塩等の無機防蝕剤或い
はアミン、油類の有機防蝕剤を含浸させる方法が
公知である。しかしながら、前者の方法によれ
ば、亜鉛等の固形物を混合することによつて可撓
性等の強度特性が著しく損われることになり、ま
た後者の方法によれば、無機或いは有機防蝕剤の
含浸によつて耐熱性が劣化し、200℃以上では期
待する効果を持続し難くなる。

したがつて、以上の実情に鑑みれば、膨張黒鉛
成形体の前記した諸欠点を解消するに充分なもの
は未だ存在しないと考えられる。

そこで本発明は、膨張黒鉛粒子の表面に金属若
しくは金属酸化物を蒸着させておき、かかる膨張
黒鉛粒子を所望形状に圧縮成形させた膨張黒鉛成
形体を提供し、もつて膨張黒鉛本来の特性を損ね
ることなく、そのまま維持させながら、膨張黒鉛
単味からなる成形体において宿命的な前記諸欠点
を解消させるべく図つたものである。

すなわち、本発明によれば、膨張黒鉛粒子の圧
縮成形（ロール成形を含む）時において、膨張黒
鉛粒子の表面に蒸着させた金属若しくは金属酸化
物（以下、両者を含めて「金属等」と称する）の
微粉体が固有する凝集力によつて、膨張黒鉛粒子
相互の結合力が高められることになり、強度的に
優れた膨張黒鉛成形体を得ることができる。ここ
に、膨張黒鉛粒子の表面に蒸着される金属等とし
ては、亜鉛、鉛、アルミニウム、銅、アンチモ
ン、マグネシウム等の金属若しくはこれらの金属
酸化物が用いられる。

したがつて、かかる膨張黒鉛成形体をガスケツ
ト或いはパツキンとして用いたときにも、強度不
足による取扱いの悪さ及び相手材に付着すること
による焼付の発生並びに破壊といつた欠点を全く
生じることがない。さらに、膨張黒鉛粒子の表面
に蒸着させた金属等が、マグネシウム、アルミニ
ウム、亜鉛等の犠性金属若しくはこれらの酸化物
である場合には、より一層相手材に与える電気化
学的腐蝕が確実に防止される。しかも、金属等の
微粉体が表面に蒸着された膨張黒鉛粒子を用いて
圧縮成形させたものであるから、膨張黒鉛粒子自
体の形状が添加物等によつて変化されず、膨張黒
鉛本来の特性が何ら損われない。

ところで、前記した如く金属等の微粉体の凝集
力によつて膨張黒鉛粒子間の結合力が高められる
理由としては、膨張黒鉛粒子の表面に金属等の微
粉体が蒸着されていることによつて、比表面積が
増大し、表面エネルギーが増大することが挙げら
れる。したがつて、膨張黒鉛粒子表面に蒸着され
る金属等の微粉体は、これが可及的に微細なもの
であることが望ましい。

また、膨張黒鉛粒子表面に蒸着される金属等と
しては前述したように種々のものが選択される
が、特に高温中では、高温時の潤滑性が最もよい
鉛或いは酸化鉛が好適である。

さらに、ガスケツト等の最終製品は、金属等を
表面に蒸着された膨張黒鉛粒子をシート状に圧縮
成形して得られた膨張黒鉛シートを用いて製造
（圧縮成形）されたものであつても、或いは上記
の膨張黒鉛粒子を用いてそのまま最終製品形状に
圧縮成形されたものであつても、前記した利点を
有するに変りない。

次に、本発明を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は、膨張黒鉛粒子の表面に金属等を真空
蒸着させるための真空蒸着装置の一例を示したも
のである。

すなわち、図示の真空蒸着装置において、１は
真空容器で、アルゴン等の不活性ガスを供給する
ための供給管２及び真空吸引ポンプ（図示せず）
に連結された排気管３を夫々備えている。

この真空容器１内の上位には、各々シヤツタ４
ａでもつて開閉される一対の落下口４ｂ，４ｂを
備えたホツパー４が配設されており、このホツパ
ー４内には、膨張黒鉛粒子１０が適当量収納され
ている。

ところで、膨張黒鉛粒子１０は、一般に次のよ
うにして得られるものである。

すなわち、鱗片状天然黒鉛等の、結晶がよく発
達した大きな結晶粒のものを素材として、主とし
て濃硫酸及び濃硝酸で酸化処理して、Ｃ軸方向結
晶層間に硫酸化合物を生成させ、これを水洗によ
り水に置換させる。そして、表面符着水を適度に
除去すべく乾燥させた上、これを350℃以上の雰
囲中に置いて、急加熱によつて結晶層間に存する
水等を気化させる。かくすることによつて、結晶
粒がＣ軸方向に80倍以上に膨張された膨張黒鉛粒
子が得られる。この膨張黒鉛粒子の形態は、第２
図に示す如く、Ｃ軸方向に平行且つ不連続な無数
の楔状の破断溝１０ａ，１０ａ……を有する芋虫
形状をなしている。

また、前記真空容器１内の下位には、前記各落
下口４ｂの直下に各々位置せしめて一対の収納槽
５，５が配設されていると共に両収納槽５，５間
に位置せしめて蒸発源坩堝６が配設されている。
この蒸発源坩堝６内には、鉛或いは酸化鉛といつ
た膨張黒鉛粒子１０に蒸着させるための金属等が
収容されている。蒸発源坩堝６は、発熱体７によ
つて加熱されて前記金属等を蒸発させるものであ
り、その加熱温度つまり蒸着源温度は熱電対８に
よつて適宜に調節可能である。なお、９は加熱電
源である。

而して、以上のような真空蒸着装置によれば、
真空容器１内を10^-2〜10^-3torrの雰囲気に保持し
ておき、ホツパー４の各落下口４ｂから各収納槽
５へ各々膨張黒鉛粒子１０，１０……を分散状に
遂次落下させることにより、表面に50Å〜0.1μｍ
の金属等の超微粉体が均一に且つ強固に蒸着され
た膨張黒鉛粒子１０が得られる。この蒸着層の厚
みは、蒸着時間つまり膨張黒鉛粒子１０の落下距
離並びに蒸発源温度を適宜に調整することによつ
て、任意とできるが、好まくは100Å〜1μｍとし
ておく。なお、蒸着層の厚さの測定並びにこれに
基づく調整はかなり困難であるため、蒸着による
膨張黒鉛粒子の重量増を測定して蒸着層厚さの調
整を行うが、この重量増は0.1〜１％の重量増で
あることが望ましい。

なお、第１図に示す真空蒸着装置を用いた上記
蒸着方法によれば、膨張黒鉛粒子を自然落下を利
用することにより簡便に蒸着処理させることがで
きるが、蒸着量を任意に選択したい場合や蒸着速
度が極めて遅い場合等には、第３図に示す如き真
空蒸着装置を用いるのがより有効である。

すなわち、この真空蒸着装置は、第３図に示す
如く、真空容器１内に、シユータ１１ａ及び開閉
シヤツタ１１ｂを備えた膨張黒鉛粒子収納用ホツ
パー１１と、該ホツパー１１のシユータ１１ａの
直下位から下方へ傾斜して収納槽５の直上位に臨
む移送体１２と、該移送体１２の下位に位置され
た、蒸発源坩堝６の直上位へと下り傾斜状に延び
るシユータ１３ａ及び開閉シヤツタ１３ｂを備え
た金属等の微粉物収納用ホツパー１３とを夫々配
設したものである。前記移送体１２は、金網等の
網状体１２ａの両端に案内体１２ｂ，１２ｃを一
体連設してなるものであり、この移送体１２及び
ホツパー１１，１３は、夫々適宜のバイブレータ
１２ｄ及び１１ｃ，１３ｃによつて振動せしめら
れるようなされている。なお、１４は真空計端子
である。第３図において、第１図におけると同一
部分には同一の符号を付してある。

而して、かかる真空蒸着装置を用いて膨張黒鉛
粒子１０を蒸着処理させるには、まず真空容器１
内が10^-4torr程度となるよう排気管３より排気さ
せた上、10^-2〜10^-3torrとなるまで供給管２より
アルゴンを供給させると共に、坩堝６を約1500℃
に加熱させておく。そして、ホツパー１３内の金
属等の粉粒物を、バイブレータ１３ｃによる振動
によつてシユータ１３ａから坩堝６へと適当量宛
供給させながら、ポツパー１１内の膨張黒鉛粒子
１０を、バイブレータ１１ｃによる振動によつて
シユータ１１ａから移送体１２上へ適当量宛供給
させる。かくすれば、移送体１２上に供給された
膨張黒鉛粒子１０は、移送体１２つまり網状体１
２ａをその傾斜及びバイプレータ１２ｄによる振
動によつて下方へ転動移送せしめられ、この間に
おいて、表面に金属等の超微粉体が均一且つ強固
に蒸着される。その後、膨張黒鉛粒子１０は、移
送体１２つまり案内体１２ｃから収納槽５へと落
下収納される。

したがつて、第３図に示す真空蒸着装置によれ
ば、蒸着時間を、移送体１２の傾斜及びバイブレ
ータ１２ｄによる振動を適宜調整することによつ
て、任意に設定できるから、蒸着量を自由に選択
でき、蒸着速度が極めて遅い場合等においても良
好な蒸着処理を施すことができる。しかも、膨張
黒鉛粒子１０は移送体１２上を転動移送され、こ
の間において蒸着されるから、蒸着がより均一に
行われうる。

そして、以上の如くして得られた膨張黒鉛粒子
を所望量用いて、シート状等所望形状に圧縮成形
することによつて、本発明の膨張黒鉛成形体が得
られる。なお、第１図及び第３図に例示した如き
真空蒸着装置による蒸着によつては、膨張黒鉛粒
子１０の第２図に示す如き芋虫形状が何ら損われ
ず、且つ無数の楔状の破断溝１０ａ，１０ａ……
もそのまま維持されるから、圧縮成形時において
生じる膨張黒鉛粒子間相互の投錨効果が何ら損わ
れず、金属等の超微粉体の凝集力による膨張黒鉛
粒子相互の結合力が有効に高められる。

なお、ガスケツト等の成形素材としての膨張黒
鉛シートは、金属等が蒸着されていない膨張黒鉛
粒子をシート状に圧縮成形した上で、その表面に
金属等を蒸着させたものでも、かかるシートを積
層して圧縮成形によりガスケツト等を製造した場
合には、本発明に従つて得られた膨張黒鉛シート
を用いた場合同様の効果を奏しうる。

これも、シート表面に蒸着された金属等の微粉
体の凝集力に基づくものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空蒸着装置の一例を示す概略図、第
２図は膨張黒鉛粒子の拡大図であり、第３図は真
空蒸着装置の他の一例を示す概略図である。 １０……膨張黒鉛粒子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面に所望量の金属若しくは金属酸化物を蒸
   着させた膨張黒鉛粒子を、所望形状に圧縮成形し
   てなる膨張黒鉛成形体。