説明

含フッ素エラストマー組成物およびゴム部材

【課題】圧縮永久ひずみが小さく、かつ高負荷のかかった状態でプラズマ照射した際においても、クラックが発生しにくいゴム部材を成形することのできる含フッ素エラストマー組成物を提供する。
【解決手段】過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、下記式(I)で示されるシラン化合物から選択される1種または2種以上を0.1質量部〜10質量部、および過酸化物を0.5質量部〜10質量部含有する、含フッ素エラストマー組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、含フッ素エラストマー組成物およびゴム部材に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体やフラットパネルディスプレイの製造工程では、化学気相成長(CVD)工程やエッチング工程、アッシング工程などの様々な工程においてプラズマを用いた処理が行われている。これらの処理装置には、シール材、搬送ローラまたは搬送パッド等の部品が装着されているが、これらの部品に使用されるゴム部材にとって、プラズマ処理は非常に過酷な条件であり、たとえば、プラズマが照射される部分に汎用のゴム部材を用いると、ゴム部材が著しく劣化して短期間で使用できなくなる。それゆえ、プラズマ処理装置の部品に使用されるゴム部材には、一般的にはフルオロエラストマー(FKM)、パーフルオロエラストマー(FFKM)等を含むフッ素系エラストマー組成物を加硫成形したものが使用されている。
【0003】
高負荷のかかった状態でプラズマ照射された場合にも、優れた性能を有する加硫成形品を形成せしめる含フッ素ゴム組成物として、過酸化物で架橋可能なフッ素含量68重量%以上のフッ素ゴム100重量部当り、多官能性不飽和化合物共架橋剤0.7重量部〜2.4重量部、および有機過酸化物0.3重量部〜1.0重量部を含有せしめたフッ素ゴム組成物が開示されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−56739号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように、半導体やフラットパネルディスプレイの製造工程において用いられる処理装置に装着される部品に使用されるゴム部材は、負荷荷重(圧縮あるいは伸長)のかかった状態でプラズマ照射された際に、クラックが発生し、機能が低下するという問題があった。
特許文献1に記載された含フッ素ゴム組成物においては、高負荷荷重のかかった状態でプラズマ照射される場合を考慮しているが、その加硫成形品の圧縮永久ひずみが極めて大きい傾向にあるため(実施例において、200℃、70時間の処理で、33%、46%、44%、56%、58%)、シール材とした場合のシール性能や、搬送ローラまたは搬送パッドとした場合の搬送性能などが低く問題であった。
従って、本発明の目的は、圧縮永久ひずみが小さく、かつ高負荷のかかった状態でプラズマ照射した際においても、クラックが発生しにくいゴム部材を成形できる含フッ素エラストマー組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は次の[1]〜[9]に関する。
[1]過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、下記式(I)で示されるシラン化合物から選択される1種または2種以上を0.1質量部〜10質量部、および過酸化物を0.5質量部〜10質量部含有する、含フッ素エラストマー組成物。
【0007】
【化1】

【0008】
[式中、Rはフルオロアルキル基、R、RおよびRはそれぞれ同一または異なって、アルキル基またはアルコキシ基を示し、R、RおよびRのうち2個以上がアルコキシ基である。]
【0009】
[2]過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーが、過酸化物架橋可能なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体からなる群より選択される1種または2種以上である、上記[1]に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【0010】
[3]過酸化物が有機過酸化物である、上記[1]または[2]に記載の含フッ素エラストマー組成物。
[4]さらに充填剤を含有する、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の含フッ素エラストマー組成物。
[5]充填剤が、カーボンブラック、グラファイト、ケイ酸、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、フッ素系樹脂パウダーからなる群より選択される1種または2種以上である、上記[4]に記載の含フッ素エラストマー組成物。
[6]さらに、共架橋剤を含有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の含フッ素エラストマー組成物。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の含フッ素エラストマー組成物を加硫してなる、ゴム部材。
[8]半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置またはそれらの周辺機器に装着される部品に用いられる、上記[7]に記載のゴム部材。
[9]部品が、シール材、搬送ローラまたは搬送パッドである、上記[8]に記載のゴム部材。
【発明の効果】
【0011】
本発明の含フッ素エラストマー組成物を用いることにより、圧縮永久ひずみが小さく、かつ高負荷のかかった状態でプラズマ照射した際においても、クラックが発生しにくいゴム部材を成形することができる。それゆえ、該組成物を用いることにより、プラズマ照射時の寿命が長く、半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置またはそれらの周辺機器に装着される部品(シール材、搬送ローラまたは搬送パッドなど)に好適に使用できるゴム部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施例1の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図2】比較例1の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図3】比較例2の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図4】比較例3の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図5】比較例4の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図6】比較例5の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【図7】比較例6の含フッ素エラストマー組成物により調製した試料について、酸素プラズマ照射後の組成物表面の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の含フッ素エラストマー組成物は、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、下記式(I)で示されるシラン化合物から選択される1種または2種以上を0.1質量部〜10質量部、および過酸化物を0.5質量部〜10質量部含有してなる。
【0014】
【化2】

【0015】
[式中、Rはフルオロアルキル基、R、RおよびRはそれぞれ同一または異なって、アルキル基またはアルコキシ基を示し、R、RおよびRのうち2以上がアルコキシ基である。]
【0016】
本発明において用いる過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーとしては、公知の種々のものを用いることができるが、過酸化物架橋可能なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体等の二元系含フッ素エラストマーや、過酸化物架橋可能なヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体等の三元系含フッ素エラストマーが好適なものとして例示され、過酸化物架橋可能なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体がより好ましく用いられる。
なお、本発明においては、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーは、フッ素含有率が66質量%〜73質量%程度のものが好ましい。
【0017】
かかる含フッ素エラストマーとして、「ダイエルG−801」、「ダイエルG−901」、「ダイエルG−902」、「ダイエルG−912」、「ダイエルG−952」、「ダイエルG−9074」、「ダイエルG−9062」(以上ダイキン工業株式会社製)、「バイトンGF−600S」(デュポンエラストマー社製)、「テクノフロンP959」、「テクノフロンP459」、「テクノフロンP757」、「テクノフロンP457」(以上ソルベイ ソレクシス社製)等の市販の製品を用いることができる。本発明においては、これらから1種または2種以上を選択して用いることができる。
【0018】
本発明の含フッ素エラストマー組成物における、上記した過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーの含有量は特に限定されないが、含フッ素エラストマー組成物全量に対し、総量で40.0質量%〜99.5質量%とすることが好ましく、60.0質量%〜97.0質量%とすることがより好ましく、65.0質量%〜95.5質量%とすることがさらに好ましい。また、75.0質量%〜95.0質量%とすることが特に好ましい。
【0019】
本発明において用いるシラン化合物は、式(I)で示される。式(I)中、Rで示されるフルオロアルキル基としては、炭素数2〜15程度のアルキル基において、3個以上のフッ素により置換されたものが挙げられ、3個以上のフッ素により置換された炭素数3〜12のアルキル基が好ましい。また、下記Zで示される基(式中、mは0または1〜10の整数であり、好ましくは0または1〜8の整数、より好ましくは0または1〜6の整数である。nは1〜3の整数であり、好ましくは2である。)が好ましく、トリフルオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロオクチル等が特に好ましい。
【0020】
【化3】

【0021】
[式中、mは0または1〜10の整数であり、nは1〜3の整数である。]
【0022】
式(I)中、R、RまたはRで表されるアルキル基としては、炭素数1〜10程度のアルキル基が挙げられ、メチル基が特に好ましい。また、アルコキシ基としては、炭素数1〜3程度のアルコキシ基が挙げられ、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。本発明の目的には、式(I)中、R、RおよびRのうち、2個以上がアルコキシ基であることを要し、3個ともアルコキシ基であることがより好ましい。また、式(I)中のアルコキシ基がいずれも同じであることが、入手性の点で好ましい。
【0023】
本発明においては、上記シラン化合物として、機能性シランとして市販されている製品を用いることができる。かかる市販品としては、「KBM−7103」(信越化学工業株式会社製)、「DYNASYLAN F8261」(エボニック インダストリーズ社製)、「SIT8175.0」、「SIT8176.0」、「SIN6597.65」、「SIN6597.7」(以上ゲレスト社製)等を挙げることができる。本発明の含フッ素エラストマー組成物には、上記のシラン化合物より、1種または2種以上を選択して用いることができる。また、上記シラン化合物を1種単独で用いると、配合作業が減るため、配合作業効率の点で好ましい。
【0024】
上記シラン化合物の1種または2種以上は、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、これらの総量で0.1質量部〜10質量部、好ましくは0.2質量部〜5質量部、より好ましくは0.2質量部〜3質量部含有させる。また、0.5質量部〜3質量部含有させることがさらに好ましい。上記シラン化合物の含有量が0.1質量部未満である場合、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材のプラズマ照射時の耐クラック性が不十分である。一方、上記シラン化合物の含有量が10質量部を超えると、含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましくない。
【0025】
本発明において、架橋剤として用いる過酸化物としては、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物としては、一般的にエラストマーの架橋剤として用いられるものであれば特に制限なく用いることができ、たとえば、ジベンゾイルパーオキシド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジクミルパーオキシド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等が挙げられ、これらより1種または2種以上を選択して用いる。
なお、本発明の目的には、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等が好ましく用いられる。
【0026】
本発明において、上記過酸化物は、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、これらの総量で0.5質量部〜10質量部、好ましくは1質量部〜5質量部、より好ましくは1.2質量部〜3質量部含有させる。また、1.5質量部〜3質量部含有させることがさらに好ましい。過酸化物の含有量が0.5質量部未満であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみの点で好ましくなく、10質量部を超えると含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましくない。
【0027】
本発明の含フッ素エラストマー組成物には、上記過酸化物に加えて共架橋剤を含有させることができる。
かかる共架橋剤としては、一般的にエラストマーの共架橋剤として用いられるものであれば特に制限なく用いることができ、たとえば、キノンジオキシム系(p−キノンジオキシム等)、メタクリレート系(トリエチレングリコールジメタクリレート、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等)、アリル系(ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート等)、マレイミド系(マレイミド、フェニルマレイミド、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド等)、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンまたは1,2−ポリブタジエン等の複数の炭素−炭素不飽和基を有するモノマー(多官能性モノマー)が挙げられ、これらより1種または2種以上を選択して用いることができ、好ましくはトリアリルイソシアヌレートを用いることができる。
【0028】
本発明において、上記共架橋剤の含有量は特に限定されないが、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、好ましくは1質量部〜10質量部、より好ましくは2質量部〜6質量部、さらに好ましくは2.5質量部〜4質量部である。共架橋剤の含有量が1質量部以上であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみ特性の観点で好ましい。また、共架橋剤の含有量が10質量部以下であると、本発明の含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の観点で好ましい。
【0029】
本発明の含フッ素エラストマー組成物には、さらに充填剤を含有させることができる。充填剤は、エラストマー組成物において、エラストマーの補強、増量、加工性の改善等の目的で使用される。
【0030】
上記充填剤としては、たとえば、ポリアクリロニトリル、ナイロンおよびポリエステル等の合成繊維;木粉;パルプ;コルク粉;ポリスチレンラテックス、尿素−ホルムアルデヒド粒子およびポリエチレン−パウダー等の合成樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリドおよびポリビニルフルオリド等のフッ素樹脂パウダーなどの有機充填剤、カーボンブラック;ホワイトカーボン、ケイ酸、珪藻土、焼成珪藻土、珪石、珪砂およびクリストバライト等のケイ酸;ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリナイト、カオリンクレー(カオリナイトおよび石英)、焼成クレー(メタカオリン)、タルク、白雲母、絹雲母、ウォラストナイト、蛇紋石、パイロフィライト等のケイ酸塩類;酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩類;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ドロマイト等の炭酸塩類などの無機充填剤が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラック、グラファイト、ケイ酸、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の無機充填剤、およびフッ素樹脂パウダーが好ましく用いられ、より好ましくはケイ酸が用いられる。本発明の含フッ素エラストマー組成物には、これら充填剤より1種または2種以上を選択して用いることができる。
【0031】
上記ケイ酸としては、一般的にエラストマーの充填剤として用いられるものであれば特に制限なく、1種または2種以上を選択して用いることができる。
【0032】
本発明に用いるケイ酸のSiO純度は特に限定されないが、99%以上であることが好ましい。本発明の含フッ素エラストマー組成物に、該純度が99%以上であるケイ酸を含有させた場合、これを加硫してなるゴム部材を半導体やフラットパネルディスプレイ製造に用いると、前記ゴム成分の不純物成分(重金属、ヒ素、マグネシウム、カルシウムまたはナトリウムなど)に起因するメタルコンタミが極めて生じにくいため好ましい。
【0033】
本発明の目的には、ケイ酸として、乾式シリカまたは湿式シリカなどの合成非晶質シリカが好ましく、親水性乾式シリカまたは疎水性乾式シリカなどの乾式シリカがより好ましく、親水性乾式シリカがさらに好ましい。
【0034】
また、ケイ酸の平均一次粒子径は特に限定されないが、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは7nm〜100nmである。
ケイ酸の平均一次粒子径が5nm以上であると、含フッ素エラストマー組成物の分散性の観点で好ましく、また500nm以下であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の物理的強度の観点で好ましい。ここで、前記平均一次粒子径は、3,000〜5,000個のケイ酸粒子の電子顕微鏡写真の直径を測定し、それらの算術平均から求めた値である。
【0035】
次に、ケイ酸の比表面積は特に限定されないが、好ましくは20m/g〜500m/g、より好ましくは30m/g〜400m/gである。
ケイ酸の比表面積が20m/g以上であると、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の物理的強度の観点で好ましく、また500m/g以下であると、含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の観点で好ましい。ここで、前記比表面積は、BET法により測定した値である。
【0036】
本発明においては、上記ケイ酸として、市販されている製品を用いることができる。かかる市販品としては、「アエロジルOX50」、「アエロジル50」、「アエロジル90G」、「アエロジル130」、「アエロジル200」、「アエロジル300」、「アエロジル380」、「アエロジルR972」、「アエロジルR974」、「アエロジルR976」、「アエロジルRY50」、「アエロジルNAX50」、「アエロジルNX90G」、「アエロジルRX200」、「アエロジルRX300」(以上日本アエロジル社製)、「ニップシールAQ」、「ニップシールVN3」、「ニップシールLP」、「ニップシールER」、「ニップシールNS」、「ニップシールNA」、「ニップシールKQ」、「ニップシールKM」、「ニップシールKP」、「ニップシールE−75」、「ニップシールE−743」、「ニップシールE−150J」、「ニップシールE−170」、「ニップシールE−200」、「ニップシールK−500」、「ニップシールL−250」、「ニップシールG−300」(以上東ソー・シリカ社製)等を挙げることができる。本発明の含フッ素エラストマー組成物には、上記のケイ酸より1種または2種以上を選択して用いることができる。
【0037】
本発明において上記充填剤の含有量は特に限定されないが、過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、好ましくは1質量部〜100質量部、より好ましくは2質量部〜60質量部、さらに好ましくは2.5質量部〜40質量部である。充填剤の含有量が1質量部以上であると、含フッ素エラストマー組成物の混合加工性の点で好ましく、100質量部以下であると、含フッ素エラストマー組成物の成形加工性の点で好ましい。
【0038】
本発明の含フッ素エラストマー組成物には、たとえば老化防止剤(たとえばアミン系老化防止剤(フェニル−1−ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン等)、フェノール系老化防止剤(モノ(α−メチルベンジル)フェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等)、イミダゾール系老化防止剤(2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトメチルベンズイミダゾール等)など)、可塑剤(たとえばフタル酸系可塑剤(フタル酸ジオクチル等)、アジピン酸系可塑剤(ジオクチルアジペート等)、セバシン酸系可塑剤(セバシン酸ジオクチル等)、トリメリット酸系可塑剤(トリメリテート等)、重合型可塑剤(たとえばポリエーテルもしくはポリエステル等の重合型可塑剤)など)または加工助剤(たとえばステアリン酸またはその金属塩、パルミチン酸またはその金属塩、パラフィンワックス等)など、ゴム工業で一般的に使用されている配合剤を必要に応じて適宜添加することができる。なお、各配合剤の添加量は、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて適宜設定することができる。
【0039】
本発明の含フッ素エラストマー組成物を、従来公知のインタミックス、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機、オープンロール又は二軸混練押出機等を用いて混練した後、射出成形機、圧縮成形機、加熱プレス機又は押出成形機等を用いて所望の形状に架橋成形して本発明のゴム部材を得ることができる。前記架橋成形において、たとえば140℃〜200℃で2分間〜30分間の一次架橋を施した後、必要に応じて、150℃〜230℃で1時間〜24時間の二次架橋を施す、というような条件で架橋を行うことが好ましい。二次架橋を施すと、一次架橋のみの場合のゴム部材と比較して圧縮永久ひずみを小さくできるため、好ましい。
【0040】
本発明の含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材は、圧縮永久ひずみが小さく、かつ高負荷のかかった状態でプラズマ照射した際においてもクラックが発生しにくく、半導体またはフラットパネルディスプレイの製造に際し、化学気相成長(CVD)工程やエッチング工程、アッシング工程などにおいて行われるプラズマを用いた処理に対し、寿命の長いゴム部材として好適に用いることができる。
【0041】
さらに本発明は、上記含フッ素エラストマー組成物を適宜成形することにより、半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置またはそれらの周辺機器に装着される部品(シール材、搬送ローラまたは搬送パッドなど)に好適に用い得るゴム部材を提供することができる。
【0042】
本発明のゴム部材の形状は、特に限定されず、たとえば、Oリング、Dリング、角リング、Xリング、Tリング等のリング形状や、シート形状、円柱形状等が挙げられる。本発明のゴム部材は、金属材料や樹脂材料と接着等により組み合わせた複合体としても良い。本発明のゴム部材の大きさは、特に限定されず、目的に応じ適宜選ばれる。
【実施例】
【0043】
さらに本発明について、実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例および比較例のエラストマー組成物の調製に使用した材料は、以下のとおりである。
【0044】
過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーとしては、次の過酸化物架橋系フルオロエラストマーを用いた。
(a)ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体;「ダイエルG−9074」および「ダイエルG−912」(ダイキン工業株式会社製)、フッ素含有率=70.5質量%
(b)ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体;「ダイエルG−801」(ダイキン工業株式会社製)、フッ素含有率=66質量%
【0045】
式(I)で示されるシラン化合物としては、次の化合物を用いた。
(a)3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン;「KBM−7103」(信越化学工業株式会社製)、式(I)中、R=−CHCHCF、R、RおよびR=−OCH
(b)3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン;「Dynasylan F8261」(エボニック インダストリーズ社製)、式(I)中、R=−(CH(CFCF、R、RおよびR=−OCHCH
【0046】
式(I)で示されるシラン化合物に該当しないシラン化合物としては、次のものを用いた。
(a)シラザンであるヘキサメチルジシラザン;「HMDS−3」(信越化学工業株式会社製)
(b)ビニルシラン(官能基にビニル基を有するシラン化合物)であるビニルトリエトキシシラン;「KBM−1003」(信越化学工業株式会社製)
(c)イソシアネートシラン(官能基にイソシアネート基を有するシラン化合物)である3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン;「KBE−9007」(信越化学工業株式会社製)
(d)エポキシシラン(官能基にエポキシ基(あるいはエポキシ結合)を有するシラン化合物)である3−グルシドキシプロピルトリエトキシシラン;「KBE−403」(信越化学工業株式会社製)
(e)メタクリルシラン(官能基にメタクリル基を有するシラン化合物)であるメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;「KBM−503」(信越化学工業株式会社製)
【0047】
過酸化物としては、有機過酸化物である2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;「パーヘキサ25B」(日油株式会社製)を、共架橋剤としては、多官能性モノマーであるトリアリルイソシアヌレート;「TAIC」(日本化成株式会社製)を用いた。
【0048】
充填剤としては、次のものを用いた。
(a)ケイ酸:親水性乾式シリカ;「アエロジル200」(日本アエロジル株式会社製)、SiO純度=99.9%、平均一次粒子径=12nm、BET比表面積=200m/gおよび「アエロジルOX50」(日本アエロジル株式会社製)、SiO純度=99.9%、平均一次粒子径=40nm、BET比表面積=50m/g
(b)カーボンブラック:「Thermax Floform N990」(キャンカーブ社製)
(c)グラファイト:黒鉛;「RAS−1」(日本黒鉛工業社製)
(d)酸化チタン:「SA−1」(堺化学工業株式会社製)、アナターゼ型
(e)酸化アルミニウム:「Aeroxide AluC」(日本アエロジル株式会社製)、Al3純度=99.6%、平均一次粒子径=13nm、BET比表面積=100m/g
(f)ポリテトラフルオロエチレンパウダー:「フルオンPTFE L169J」(旭硝子株式会社製)平均粒子径=17μm(レーザー回折法による50%平均粒子径)、BET比表面積=2m/g
【0049】
[実施例1および比較例1〜6]
表1に示す割合の各成分をオープンロールにて混練して、実施例1および比較例1〜6の含フッ素エラストマー組成物を得た。次いで、各含フッ素エラストマー組成物を、それぞれプレス成形装置にて160℃で10分間プレス架橋した後、さらに180℃で4時間2次架橋して、ゴム部材を得た。なお、表1中の各成分の含有量は、質量部により示した。
【0050】
実施例1および比較例1〜6の各含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材を用いて、以下の評価を行った。
【0051】
(1)常態物性
含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の硬さ、引張強さおよび切断時伸びを次に示す方法により、測定した。
(a)硬さ
JISK6253に準拠し、タイプAデュロメータを用いて測定した。本発明の目的には、タイプAデュロメータにより測定される含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の硬さは、50〜90であることが好ましい。
(b)引張強さ
引張強さは、JISK6251に準拠し、ダンベル3号形を用いて測定した。本発明の目的には、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の引張強さは、10MPa以上であることが好ましい。
(c)切断時伸び
切断時伸びは、JISK6251に準拠し、ダンベル3号形を用いて測定した。本発明の目的には、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の切断時伸びは、100%以上であることが好ましい。
【0052】
(2)圧縮永久ひずみ
JISK6262に準拠し、実施例および比較例の各含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材について、JISK6262大型試験片を用いて圧縮率25%、200℃で70時間圧縮し、圧縮装置から取り出して30分後に残留するひずみを求めた。圧縮永久ひずみ(%)は、次の式(1)により算出した。
圧縮永久ひずみ(%)={(t−t)/(t−t)}×100 (1)
;圧縮前の試験片の厚さ(mm)
;試験片を圧縮装置から取り出し、30分経過後の厚さ(mm)
;圧縮ひずみを加えた状態での試験片の厚さ(スペーサーの厚さ)(mm)
なお、本発明の目的には、含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材の圧縮永久ひずみが30%以下であることが好ましい。
【0053】
(3)耐プラズマ性
実施例および比較例の各含フッ素エラストマー組成物を加硫してなるゴム部材について、Oリングの試料(AS568−206)を作成した。前記試料の内径にジグを挿入し、20%伸張した状態で、下記条件にて酸素プラズマまたは四フッ化炭素プラズマを発生させた平行平板電極間の下部電極に載置することによってプラズマ照射し、プラズマ照射による試料の質量減少率(%)を求めた。また、試料におけるクラックの発生状況を、試料表面を顕微鏡により100倍に拡大観察することにより評価した。
<装置>
ヤマト科学株式会社製 プラズマクリーニング装置 型式V―1000
<酸素プラズマ照射条件>
処理モード:DP方式
周波数:13.56MHz
出力:1,000W
酸素流量:100mL/分
圧力:20Pa
照射時間:表中に示す時間
<四フッ化炭素プラズマ照射条件>
処理モード:DP方式
周波数:13.56MHz
出力:1,000W
四フッ化炭素流量:100mL/分
圧力:10Pa
照射時間:表中に示す時間
【0054】
上記についての評価結果は、表1に併せて示した。また、酸素プラズマ照射後の各試料の表面状態を図1〜7に示した。
【0055】
【表1】

【0056】
表1より明らかなように、本発明の実施例1の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材は良好な常態物性を示し、特に、比較例1〜6の各含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材に比べて、引張強さおよび切断時伸びが良好であった。また、圧縮永久ひずみは十分に小さいものであった。さらに、酸素プラズマ照射後の質量減少率も小さく、試料におけるクラックの発生は見られなかった(図1)。四フッ化炭素プラズマ照射によっても、試料におけるクラックの発生は見られなかった。すなわち、本発明の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材は、充分に小さい圧縮永久ひずみ特性と、高負荷のかかった状態でプラズマ照射した際に良好な耐プラズマ特性を併せ持つことが確認された。
【0057】
一方、式(I)で示されるシラン化合物を含有しない比較例1の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材、式(I)で示されるシラン化合物の替わりに、シラザンまたは式(I)で示されるシラン化合物以外のシラン化合物を含有する比較例2〜6の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材においては、酸素プラズマ照射により、試料全面にクラックの発生が観察された(図2〜7)。なお、イソシアネートシランを含有する比較例4の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材においては、圧縮永久ひずみが顕著に高く、酸素プラズマ照射後の質量減少率も高くなっていた。また、四フッ化炭素プラズマを照射した場合には、比較例3の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材を除き、試料の全面におけるクラックの発生または部分的なクラックの発生が認められた。比較例1〜3の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材では、酸素プラズマ照射後の質量減少率において、比較例2および5の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材では、四フッ化炭素プラズマ照射後の質量減少率において、実施例1の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材と顕著な差は見られないにもかかわらず、試料表面においてクラックの発生が見られた。
それゆえ、本発明の実施例1の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材においては、明らかな質量減少を来たさない程度の微小なクラックの発生も抑制されていると考えられた。
【0058】
[実施例2〜6]
表2に示す割合の各成分をオープンロールにて混練し、実施例2〜6の含フッ素エラストマー組成物を得た。次いで、実施例1と同様に、前記各含フッ素エラストマー組成物の加硫によりゴム部材を得た。なお、表2中の各成分の含有量は、質量部により示した。
実施例2〜6の含フッ素エラストマー組成物を加硫してなる各ゴム部材について、上記と同様に(1)常態物性、(2)圧縮永久ひずみ、および(3)耐プラズマ性を評価し、評価結果を表2に併せて示した。
【0059】
【表2】

【0060】
表2より明らかなように、本発明の実施例2〜6の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材は良好な常態物性を示し、圧縮永久ひずみも十分に小さいものであった。さらに、酸素プラズマ照射、四フッ化炭素プラズマ照射のいずれによっても、試料におけるクラックの発生は見られなかった。
【0061】
[実施例7〜12、比較例7〜12]
表3、4に示す割合の各成分をオープンロールにて混練し、実施例7〜12および比較例7〜12の含フッ素エラストマー組成物を得た。次いで、実施例1および比較例1〜6と同様に、前記各含フッ素エラストマー組成物の加硫によりゴム部材を得た。なお、表3、4中の各成分の含有量は、質量部により示した。
実施例7〜12および比較例7〜12の含フッ素エラストマー組成物を加硫してなる各ゴム部材について、上記と同様に(1)常態物性、(2)圧縮永久ひずみ、および(3)耐プラズマ性を評価し、評価結果を表3、4に併せて示した。
【0062】
【表3】

【0063】
【表4】

【0064】
表3および4より明らかなように、本発明の実施例7〜12の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材は良好な常態物性を示し、圧縮永久ひずみも十分に小さいものであった。さらに、酸素プラズマ照射、四フッ化炭素プラズマ照射のいずれによっても、試料におけるクラックの発生は見られなかった。
【0065】
一方、式(I)で示されるシラン化合物を含有しない比較例7〜12の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材においては、常態物性および圧縮永久ひずみについては、実施例7〜12の含フッ素エラストマー組成物を加硫したゴム部材と差異は認められなかったが、酸素プラズマ照射、四フッ化炭素プラズマ照射により、試料全面におけるクラック発生または部分的なクラックの発生を認め、耐プラズマ性に劣ることが示された。
【産業上の利用可能性】
【0066】
以上詳述したように、本発明によれば、耐プラズマクラック性が高く、半導体装置、フラットパネルディスプレイ製造装置またはそれらの周辺機器に装着される部品(シール材、搬送ローラまたは搬送パッドなど)に用いるゴム部材の成形に好適に用い得る、含フッ素エラストマー組成物を提供することができる。
【0067】
本出願は、わが国で出願された特願2011−178069を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマー100質量部に対し、下記式(I)で示されるシラン化合物から選択される1種または2種以上を0.1質量部〜10質量部、および過酸化物を0.5質量部〜10質量部含有する、含フッ素エラストマー組成物。
【化1】

[式中、Rはフルオロアルキル基、R、RおよびRはそれぞれ同一または異なって、アルキル基またはアルコキシ基を示し、R、RおよびRのうち2個以上がアルコキシ基である。]
【請求項2】
過酸化物架橋可能な含フッ素エラストマーが、過酸化物架橋可能なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体、ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド−テトラフルオロエチレン共重合体からなる群より選択される1種または2種以上である、請求項1に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項3】
過酸化物が有機過酸化物である、請求項1または2に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項4】
さらに充填剤を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項5】
充填剤が、カーボンブラック、グラファイト、ケイ酸、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、フッ素系樹脂パウダーからなる群より選択される1種または2種以上である、請求項4に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項6】
さらに、共架橋剤を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載の含フッ素エラストマー組成物を加硫してなる、ゴム部材。
【請求項8】
半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ製造装置またはそれらの周辺機器に装着される部品に用いられる、請求項7に記載のゴム部材。
【請求項9】
部品が、シール材、搬送ローラまたは搬送パッドである、請求項8に記載のゴム部材。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2013−57057(P2013−57057A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−164119(P2012−164119)
【出願日】平成24年7月24日(2012.7.24)
【出願人】(000003263)三菱電線工業株式会社 (734)
【Fターム(参考)】