(57)【要約】      （修正有）【課題】高耐熱性を有しかつ耐硫化水素性を有する耐熱シール部材を提供する。【解決手段】３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のカーボンナノファイバー４０を５質量部〜１５質量部と、平均直径が９ｎｍ以上２０ｎｍ以下の第２のカーボンナノファイバー４１を１０質量部〜１５質量部と、平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラック４２を０質量部〜２０質量部と、を含み、前記第１のカーボンナノファイバー４０と前記第２のカーボンナノファイバー４１を共に含み、かつ、前記第１のカーボンナノファイバー４０と前記第２のカーボンナノファイバー４１とを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、前記第１のカーボンナノファイバー４０と前記第２のカーボンナノファイバー４１と前記カーボンブラック４２とを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部である、耐熱シール部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、
平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜１５質量部と、
平均直径が９ｎｍ以上２０ｎｍ以下の第２のカーボンナノファイバーを１０質量部〜１５質量部と、
平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックを０質量部〜２０質量部と、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーを共に含み、かつ、前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーと前記カーボンブラックとを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部である、耐熱シール部材。
【請求項２】
請求項１において、
１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験における漏れ発生までの時間が４０時間以上１００時間以下である、耐熱シール部材。
【請求項３】
請求項１または２において、
２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下である、耐熱シール部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、１６０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下である、耐熱シール部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
２００℃の水中における、圧縮率２５％、４８時間後の圧縮永久ひずみが６０％以下である、耐熱シール部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記耐熱シール部材を室温で８００ｐｓｉの二酸化炭素雰囲気の容器内に２４時間保持した後、該容器内の圧力を２秒間で大気圧まで急速減圧したときの耐熱シール部材の体積変化率が５．０％以下である、耐熱シール部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
外形が連続する無端状である、耐熱シール部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
横断面が略円形のＯリングである、耐熱シール部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項において、
３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、
前記第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜８質量部と、
前記第２のカーボンナノファイバーを１２質量部〜１５質量部と、
前記カーボンブラックを１０質量部〜１５質量部と、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとを合わせたカーボンナノファイバーの総量が１５質量部〜２３質量部であり、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーと前記カーボンブラックとを合わせた総量が２７質量部〜３８質量部である、耐熱シール部材。
【請求項１０】
エラストマーと、
前記エラストマーに分散した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーと、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーが複数の第１のセル構造を形成し、
前記第２のカーボンナノファイバーが、複数の第１のセル構造を囲みながら、１つ以上の第２のセル構造を形成する、耐熱シール部材。
【請求項１１】
請求項１０において、
さらにカーボンブラックを含む、耐熱シール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐熱性を有しかつ耐硫化水素性を有する耐熱シール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
３元系の含フッ素エラストマーに平均直径が３０ｎｍを超え２００ｎｍ以下の１種類の気相成長炭素繊維と平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックとを配合した耐熱シール部材が開発されている（例えば、特許文献１）。このように優れた耐熱性を有する耐熱シール部材を、例えば、石油や天然ガスなどの地下資源を探査するためのダウンホール装置の静的シール部材として採用することによって、掘削深度を深くすることに成功した。
【０００３】
さらに、３元系の含フッ素エラストマーに平均直径が１０ｎｍ〜２０ｎｍカーボンナノファイバーもしくは平均直径が６０ｎｍ〜１１０ｎｍであって低温熱処理したカーボンナノファイバーのどちらか一方を配合した動的シール部材が開発されている（例えば、特許文献２）。このような動的シール部材は、２００℃以上の高温における高い機械的特性と優れた耐摩耗性を有することによって、例えば、油田用途の動的シール部材として採用することができた。
【０００４】
しかしながら、これらの耐熱シール部材の開発によって、掘削深度をさらに深くすることができるようになったため、さらに過酷な環境に耐えることができる耐熱シール部材の開発が望まれるようになった。このような過酷な環境としては、例えば、油田付近に発生する高温・高濃度の硫化水素ガスなどがある。
【０００５】
また、含フッ素エラストマーとカーボンナノファイバーを用いた耐熱性に優れた炭素繊維複合材料はこれまでにも提案されている（例えば、特許文献３）が、これまでに提案された材料では、過酷な環境、特に高温・高濃度の硫化水素ガス中での長時間の使用には耐えることが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００９／１２５５０３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１１／０７７５９５号公報
【特許文献３】特開２００９−１６１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高耐熱性を有しかつ耐硫化水素性を有する耐熱シール部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる耐熱シール部材は、
３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、
平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜１５質量部と、
平均直径が９ｎｍ以上２０ｎｍ以下の第２のカーボンナノファイバーを１０質量部〜１５質量部と、
平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックを０質量部〜２０質量部と、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーを共に含み、かつ、前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーと前記カーボンブラックとを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部であることを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる耐熱シール部材によれば、２種類の太さの異なる第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを所定量配合して、３元系の含フッ素エラストマー中に均一に分散させることによって、高耐熱性を有しかつ優れた耐硫化水素性を有することができる。
【００１０】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験における漏れ発生までの時間が４０時間以上１００時間以下であることができる。
【００１１】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができる。
【００１２】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、１６０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができる。
【００１３】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
２００℃の水中における、圧縮率２５％、４８時間後の圧縮永久ひずみが６０％以下であることができる。
【００１４】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
前記耐熱シール部材を室温で８００ｐｓｉの二酸化炭素雰囲気の容器内に２４時間保持した後、該容器内の圧力を２秒間で大気圧まで急速減圧したときの耐熱シール部材の体積変化率が５．０％以下であることができる。
【００１５】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
外形が連続する無端状であることができる。
【００１６】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
横断面が略円形のＯリングであることができる。
【００１７】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、
前記第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜８質量部と、
前記第２のカーボンナノファイバーを１２質量部〜１５質量部と、
前記カーボンブラックを１０質量部〜１５質量部と、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとを合わせたカーボンナノファイバーの総量が１５質量部〜２３質量部であり、
前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーと前記カーボンブラックとを合わせた総量が２７質量部〜３８質量部であることができる。
【００１８】
本発明にかかる耐熱シール部材は、
エラストマーと、
前記エラストマーに分散した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーと、
を含み、
前記第１のカーボンナノファイバーが複数の第１のセル構造を形成し、
前記第２のカーボンナノファイバーが、複数の第１のセル構造を囲みながら、１つ以上の第２のセル構造を形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかる耐熱シール部材において、
さらにカーボンブラックを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態で用いたオープンロール法による含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとの混練法を模式的に示す図である。
【図２】ダウンホール装置の使用状態を説明する模式図である。
【図３】ダウンホール装置の一部を示す模式図である。
【図４】ダウンホール装置の圧力容器の連結部分を示す縦断面図である。
【図５】ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【図６】ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【図７】海底用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【図８】図７の検層装置を模式的に示す部分断面図である。
【図９】図８の検層装置のマッドモータを模式的に示すＸ−Ｘ’断面図である。
【図１０】地下用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【図１１】耐摩耗性試験の試験装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】一実施の形態にかかる耐熱シール部材の構造を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施の形態にかかる耐熱シール部材は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜１５質量部と、平均直径が９ｎｍ以上２０ｎｍ以下の第２のカーボンナノファイバーを１０質量部〜１５質量部と、平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックを０質量部〜２０質量部と、を含み、前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーを共に含み、かつ、前記第１のカーボンナノファイバーと前記第２のカーボンナノファイバーと前記カーボンブラックとを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかる耐熱シール部材は、エラストマーと、前記エラストマーに分散した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーと、を含み、前記第１のカーボンナノファイバーが複数の第１のセル構造を形成し、前記第２のカーボンナノファイバーが、複数の第１のセル構造を囲みながら、１つ以上の第２のセル構造を形成することを特徴とする。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（Ｉ）エラストマー
本実施の形態に用いられるエラストマーとしては、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロ
ロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ，ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エポキシ化ブタジエンゴム（ＥＢＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＣＥＯ）、ウレタンゴム（Ｕ）、ポリスルフィドゴム（Ｔ）などのエラストマー類；オレフィン系（ＴＰＯ）、ポリ塩化ビニル系（ＴＰＶＣ）、ポリエステル系（ＴＰＥＥ）、ポリウレタン系（ＴＰＵ）、ポリアミド系（ＴＰＥＡ）、スチレン系（ＳＢＳ）、などの熱可塑性エラストマー；およびこれらの混合物を用いることができる。
【００２５】
エラストマーは、重量平均分子量が好ましくは５０００ないし５００万、さらに好ましくは２万ないし３００万である。エラストマーの分子量がこの範囲であると、エラストマー分子が互いに絡み合い、相互につながっているので、エラストマーは第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを分散させるために良好な弾性を有している。エラストマーは、粘性を有しているので凝集した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの相互に侵入しやすく、さらに弾性を有することによって第１のカーボンナノファイバー及び／または第２のカーボンナノファイバー同士を分離する効果が大きい。
【００２６】
エラストマーとしては、高耐熱性が要求される用途においては、３元系の含フッ素エラストマーを用いることができる。以下の説明では、エラストマーとして３元系の含フッ素エラストマーを用いた実施の形態について説明する。
【００２７】
本実施の形態に用いられる３元系の含フッ素エラストマーは、分子中にフッ素原子を含むフッ化ビニリデン系の合成ゴムであり、３元系フッ素ゴムとも呼ばれ、例えば、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）−テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＦＭＶＥ）−テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３元共重合体（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ）などが挙げられる。３元系の含フッ素エラストマーとしては、例えば、デュポン社製の商品名バイトン、ダイキン工業社製の商品名ダイエルＧなどをあげることができる。以下の説明では、３元系の含フッ素エラストマーをＦＫＭと省略する。３元系の含フッ素エラストマーは、重量平均分子量が好ましくは５０，０００〜３００，０００であることができる。３元系の含フッ素エラストマーの分子量がこの範囲であると、３元系の含フッ素エラストマー分子が互いに絡み合い、相互につながっているので、３元系の含フッ素エラストマーはカーボンナノファイバーを分散させるために良好な弾性を有することができる。３元系の含フッ素エラストマーは、粘性を有しているので凝集したカーボンナノファイバーの相互に侵入しやすく、さらに弾性を有することによってカーボンナノファイバー同士を分離することができる。３元系の含フッ素エラストマーの重量平均分子量が５０，０００より小さいと、３元系の含フッ素エラストマー分子が相互に充分に絡み合うことができず、後の工程で剪断力をかけても弾性が小さいためカーボンナノファイバーを分散させる効果が小さくなる傾向がある。また、３元系の含フッ素エラストマーの重量平均分子量が３００，０００より大きいと、３元系の含フッ素エラストマーが固くなりすぎて加工が困難となる傾向がある。ＦＫＭは、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）に比べ耐摩耗性に多少劣るものの高温特性に優れることから、例えば検層装置のシール部材、特にＨＮＢＲでは劣化してしまう１７５℃以上の環境下において動的シール部材として用いることができる。ＦＫＭは、１７５℃〜２００℃の高温の環境においても使用可能である。また、ＦＫＭは、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）に比べて、耐薬品性に劣るものの高温における耐摩耗性に優れることができる。本実施の形態に用いるＦＫＭは、フッ素含有量が６６質量％〜７０質量％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１２１℃）の中心値が２５〜６５、ガラス転移点が０℃以下であることができる。フッ素含有量が６６質量％以上であると耐熱性に優れ
、フッ素含有量が７０質量％以下であれば耐アルカリ性、耐酸性、耐塩素性などの耐薬品性に優れる。また、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１２１℃）の中心値が２５以上であると引張強さ（ＴＳ）や圧縮永久ひずみ（ＣＳ）などの基本要求性能を有することができ、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４１２１℃）の中心値が６５以下であれば適度な粘度を有するので加工することができる。例えば地下資源探査は海底の地下で行われることがあるが、海底は高圧のため４℃程度の水温であり、ＦＫＭのガラス転移点が０℃以下であれば海底から高温の探査帯まで動的シール部材として使用することができる。
【００２８】
３元系の含フッ素エラストマーは、パルス法ＮＭＲを用いてハーンエコー法によって、３０℃、観測核が１Ｈで測定した、ネットワーク成分のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ／３０℃）が好ましくは３０ないし１００μ秒、より好ましくは４５ないし６０μ秒である。上記範囲のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ／３０℃）を有することにより、含フッ素エラストマーは、柔軟で充分に高い分子運動性を有することができ、すなわちカーボンナノチューブを分散させるために適度な弾性を有することになる。また、含フッ素エラストマーは粘性を有しているので、含フッ素エラストマーとカーボンナノチューブとを混合したときに、含フッ素エラストマーは高い分子運動によりカーボンナノチューブの相互の隙間に容易に侵入することができる。スピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ／３０℃）が３０μ秒より短いと、含フッ素エラストマーが充分な分子運動性を有することができない。また、スピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ／３０℃）が１００μ秒より長いと、含フッ素エラストマーが液体のように流れやすく、弾性が小さい（粘性は有している）ため、カーボンナノチューブを分散させることが困難となる。
【００２９】
パルス法ＮＭＲを用いたハーンエコー法によって得られるスピン−スピン緩和時間は、物質の分子運動性を表す尺度である。具体的には、パルス法ＮＭＲを用いたハーンエコー法により３元系の含フッ素エラストマーのスピン−スピン緩和時間を測定すると、緩和時間の短い第１のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ）を有する第１の成分と、緩和時間のより長い第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）を有する第２の成分とが検出される。第１の成分は高分子のネットワーク成分（骨格分子）に相当し、第２の成分は高分子の非ネットワーク成分（末端鎖などの枝葉の成分）に相当する。そして、第１のスピン−スピン緩和時間が短いほど分子運動性が低く、３元系の含フッ素エラストマーは固いといえる。また、第１のスピン−スピン緩和時間が長いほど分子運動性が高く、３元系の含フッ素エラストマーは柔らかいといえる。
【００３０】
パルス法ＮＭＲにおける測定法としては、ハーンエコー法でなくてもソリッドエコー法、ＣＰＭＧ法（カー・パーセル・メイブーム・ギル法）あるいは９０゜パルス法でも適用できる。ただし、本発明にかかる耐熱シール部材は中程度のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２）を有するので、ハーンエコー法が最も適している。一般的に、ソリッドエコー法および９０゜パルス法は、短いＴ２の測定に適し、ハーンエコー法は、中程度のＴ２の測定に適し、ＣＰＭＧ法は、長いＴ２の測定に適している。
【００３１】
３元系の含フッ素エラストマーは、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバー、特にその末端のラジカルに対して親和性を有するハロゲン基を有する。第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、通常、側面は炭素原子の６員環で構成され、先端は５員環が導入されて閉じた構造となっているが、構造的に無理があるため、実際上は欠陥を生じやすく、その部分にラジカルや官能基を生成しやすくなっている。本実施の形態では、３元系の含フッ素エラストマーの主鎖、側鎖および末端鎖の少なくともひとつに、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーのラジカルと親和性（反応性または極性）が高いハロゲン基を有することにより、３元系の含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとを結合することができる。このことにより、第１のカーボンナノファイバ
ー及び第２のカーボンナノファイバーの凝集力にうち勝ってその分散を容易にすることができる。
【００３２】
本実施の形態の３元系の含フッ素エラストマーは、未架橋体のまま第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーと混練することが好ましい。
【００３３】
（ＩＩ）第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバー
本実施の形態に耐熱シール部材は、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーを共に含む。耐熱シール部材は、このように２種類の第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーを共に含むことによって、耐熱性と耐摩耗性を有しながら、剛性と柔軟性をバランスよく有することができ、掘削深度が深くなった場合のさらに過酷な環境（例えば、油田付近に発生する高温・高濃度の硫化水素ガスなど）における長時間の使用に耐えることができる。これに対し、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーのいずれか一方のみを含むシール部材は、例えば背景技術で説明した特許文献２（国際公開ＷＯ２０１１／０７７５９５号公報）の動的シール部材のように、掘削深度が深くなった場合のさらに過酷な環境における長時間の使用に耐えることが難しい。
【００３４】
第１のカーボンナノファイバーは、第２のカーボンナノファイバーよりも小さな平均直径を有することができる。
【００３５】
第１のカーボンナノファイバーは、平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。また、第１のカーボンナノファイバーは、平均直径が６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることができ、さらに、平均直径が６０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることができる。カーボンナノファイバーを３元系の含フッ素エラストマーに配合することによって耐熱シール部材の剛性の向上と耐熱性の向上が期待できる。特に、平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である第１のカーボンナノファイバーを配合することによって、第１のカーボンナノファイバーが３元系の含フッ素エラストマーを取り囲むセルが比較的大きないわゆるマクロセルが形成されるため、耐熱シール部材の優れた柔軟性を有することができる。第１のカーボンナノファイバーは、平均長さが１μｍ以上であることができる。
【００３６】
第２のカーボンナノファイバーは、平均直径が９ｎｍを超え２０ｎｍ以下である。平均直径が９ｎｍを超え２０ｎｍ以下である第２のカーボンナノファイバーを配合することによって、第２のカーボンナノファイバーが３元系の含フッ素エラストマーを取り囲むセルが比較的小さないわゆるナノセルが形成されるため、耐熱シール部材の優れた耐摩耗性を有することができる。しかしながら、第２のカーボンナノファイバーは、少量の配合によって耐熱シール部材の剛性を向上することができるが、耐熱シール部材の柔軟性が失われる傾向がある。そこで、第２のカーボンナノファイバーを単独で配合するのではなく、第１のカーボンナノファイバーを適量配合することによって、耐熱シール部材の柔軟性を維持することができる。また、第２のカーボンナノファイバーは、平均長さが１μｍ以上であることができる。
【００３７】
第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、炭素六角網面のグラファイトの１枚面（グラフェンシート）を巻いて筒状にした形状を有する多層構造を有し、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ：マルチウォールカーボンナノチューブ）、気相成長炭素繊維などと呼ばれる。なお、本発明の詳細な説明において、第１及び第２のカーボンナノファイバーの平均直径及び平均長さは、走査型電子顕微鏡による例えば５，０００倍の撮像（カーボンナノファイバーのサイズによって適宜倍率は変更できる）から２００箇所以上の直径及び平均長さを計測し、その算術平均値として計算して得ることができる。
【００３８】
このような第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、各種気相成長法により製造することができる。気相成長法は、ベンゼンやトルエン等の炭化水素を気相で熱分解し、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを合成するもので、より具体的には、流動触媒法やゼオライト担持触媒法などが例示できる。第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、例えばベンゼン、トルエン、天然ガス等の有機化合物を原料に、フェロセン等の遷移金属触媒の存在下で、水素ガスとともに８００℃〜１３００℃で熱分解反応させることによって得ることができる。また、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、ホウ素、炭化ホウ素、ベリリウム、アルミニウム、ケイ素等の黒鉛化触媒と共に例えば２３００℃〜３２００℃で黒鉛化処理することができる。
【００３９】
第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、エラストマーと混練される前に、あらかじめ表面処理、例えば、イオン注入処理、スパッタエッチング処理、プラズマ処理などを行うことによって、エラストマーとの接着性やぬれ性を改善することができる。
【００４０】
（ＩＩＩ）カーボンブラック
第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーに加えて、さらにカーボンブラックを配合することができる。本実施の形態に用いられるカーボンブラックは、平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍである。さらに、カーボンブラックは、平均粒径が７０ｎｍ〜２５０ｎｍであることができる。カーボンブラックの平均粒径は、市販されている場合はメーカーで平均粒径を測定し公表しているが、カーボンブラックを透過型電子顕微鏡の撮像によって観察してアグリゲートを構成している単一粒子（基本粒子）とみなしての粒子直径を２０００個以上測定して算術平均値として求めることができる。また、カーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が１０〜１５０ｍｌ／１００ｇであることができ、さらに、１５〜５０ｍｌ／１００ｇであることができる。このような条件を満たすカーボンブラックとして、特にＦＴグレードのカーボンブラックやＭＴグレードのカーボンブラックなどを用いることができる。耐熱シール部材は、比較的大きな粒径を有するカーボンブラックを所定量用いて補強することができる。このように、３元系の含フッ素エラストマーのマトリックス領域をカーボンブラックによって多数の微小領域に分割することができるので、その分割した微小領域をカーボンナノファイバーで補強すれば良いので、比較的高価なカーボンナノファイバーの充填率を削減することができる。特に、エラストマー組成物におけるカーボンブラックの周囲にはバウンドラバーが形成されるため、より効率よくカーボンナノファイバーの充填率を削減することができる。特に、カーボンブラックを３元系の含フッ素エラストマーに所定量配合することによって、耐熱シール部材における圧縮永久ひずみを低く抑えながら、硬度を上げることができる。
【００４１】
耐熱シール部材は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜１５質量部と、第２のカーボンナノファイバーを１０質量部〜１５質量部と、平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックを０質量部〜２０質量部と、を含む。また、耐熱シール部材は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとカーボンブラックとを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部である。
【００４２】
また、このように太さの異なる２種類のカーボンナノファイバーを３元系の含フッ素エラストマーに配合することによって、耐熱シール部材は、１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験を行った漏れ発生までの時間が４０時間以上１００時間以
下であることができる。耐摩耗性試験については、実施例において詳細に説明する。
【００４３】
さらに、このように太さの異なる２種類のカーボンナノファイバーを３元系の含フッ素エラストマーに配合することによって、耐熱シール部材は、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができ、例えば０％を超え４０％以下であることができる。また、耐熱シール部材は、２種類のカーボンナノファイバーを所定量配合することによって、耐熱性と耐摩耗性を有しながら、剛性と柔軟性をバランスよく有することができる。
【００４４】
第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、１５質量部以上であれば非常に細かいカーボンナノファイバーによって囲まれた微小領域（ナノサイズのセル）が形成されることによって特に耐摩耗性を向上させることができる。また、その総量が３０質量部以下であれば伸び特性の低下による加工性や被シール部品への装着容易性を確保することができる。また、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜２５質量部であることができ、さらに、２０質量部〜２５質量部であることができる。
【００４５】
また、例えば、耐熱シール部材は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜８質量部と、第２のカーボンナノファイバーを１２質量部〜１５質量部と、カーボンブラックを１０質量部〜１５質量部と、を含み、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを合わせたカーボンナノファイバーの総量が１５質量部〜２３質量部であり、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとカーボンブラックとを合わせた総量が２７質量部〜３８質量部であることができる。
【００４６】
（ＩＶ）耐熱シール部材を得る工程
本実施の形態では、耐熱シール部材を得る工程として、図１を用いてロール間隔が０．５ｍｍ以下の薄通しを行なうオープンロール法を用いた例について述べる。
【００４７】
図１は、２本のロールを用いたオープンロール法を模式的に示す図である。図１において、符号１０は第１のロールを示し、符号２０は第２のロールを示す。第１のロール１０と第２のロール２０とは、所定の間隔ｄ、例えば１．５ｍｍの間隔で配置されている。第１および第２のロールは、正転あるいは逆転で回転する。図示の例では、第１のロール１０および第２のロール２０は、矢印で示す方向に回転している。
【００４８】
まず、第１，第２のロール１０，２０が回転した状態で、第１のロール１０に、エラストマー例えば３元系の含フッ素エラストマー３０を巻き付けると、ロール１０，２０間に３元系の含フッ素エラストマーがたまった、いわゆるバンク３２が形成される。このバンク３２内にまず必要に応じてカーボンブラック４２を加えて混練し、さらに第１のカーボンナノファイバー４０及び第２のカーボンナノファイバー４１を加えて、第１、第２のロール１０，２０を回転させると、３元系の含フッ素エラストマー３０とカーボンブラック４２と第１のカーボンナノファイバー４０及び第２のカーボンナノファイバー４１の混合物が得られる。この混合物をオープンロールから取り出す。さらに、第１のロール１０と第２のロール２０の間隔ｄを、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．１ないし０．５ｍｍの間隔に設定し、得られた混合物をオープンロールに投入して薄通しを行なう。薄通しの回数は、例えば３回〜１０回程度行なうことが好ましい。第１のロール１０の表面速度をＶ１、第２のロール２０の表面速度をＶ２とすると、薄通しにおける両者の表面速度比（Ｖ１／Ｖ２）は、１．０５ないし３．００であることが好ましく、さらに１．０５ないし１．２であることが好ましい。このような表面速度比を用いることにより、所
望の剪断力を得ることができる。
【００４９】
このようにして得られた剪断力により、３元系の含フッ素エラストマー３０に高い剪断力が作用し、凝集していた第１のカーボンナノファイバー４０及び第２のカーボンナノファイバー４１が３元系の含フッ素エラストマー分子に１本ずつ引き抜かれるように相互に分離し、３元系の含フッ素エラストマー３０に分散される。
【００５０】
また、第１のカーボンナノファイバー４０及び第２のカーボンナノファイバー４１の投入に先立って、カーボンブラック４２をバンク３２に投入することで、ロールによる剪断力はカーボンブラック４２のまわりに乱流状の流動を発生させ、第１のカーボンナノファイバー４０及び第２のカーボンナノファイバー４１を３元系の含フッ素エラストマー３０により均一に分散させることができる。
【００５１】
この工程では、できるだけ高い剪断力を得るために、３元系の含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとの混合は、０ないし５０℃で行うことができ、さらに、５ないし３０℃の比較的低い温度で行うことができる。このような低温での薄通しは、３元系の含フッ素エラストマーがゴム弾性を有しているので、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを効率よくマトリックス中に分散することができる。
【００５２】
このとき、本実施の形態の３元系の含フッ素エラストマーは、上述した特徴、すなわち、３元系の含フッ素エラストマーの分子形態（分子長）や分子運動によって表される弾性と、粘性と、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとの化学的相互作用と、を有することによって第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの分散を容易にするので、分散性および分散安定性（第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーが再凝集しにくいこと）に優れた耐熱シール部材を得ることができる。より具体的には、３元系の含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとを混合すると、粘性を有する３元系の含フッ素エラストマーが第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの相互に侵入し、かつ、３元系の含フッ素エラストマーの特定の部分が化学的相互作用によって第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの活性の高い部分と結合する。この状態で、分子長が適度に長く、分子運動性の高い(弾性を有する)３元系の含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとの混合物に強い剪断力が作用すると、３元系の含フッ素エラストマーの移動に伴って第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーも移動し、さらに剪断後の弾性による３元系の含フッ素エラストマーの復元力によって、凝集していた第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーが分離されて、３元系の含フッ素エラストマー中に分散されることになる。本実施の形態によれば、薄通しによって混合物が狭いロール間から押し出された際に、３元系の含フッ素エラストマーの弾性による復元力で混合物はロール間隔より厚く変形する。その変形は、強い剪断力の作用した混合物をさらに複雑に流動させ、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを３元系の含フッ素エラストマー中に分散させると推測できる。そして、一旦分散した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーは、３元系の含フッ素エラストマーとの化学的相互作用によって再凝集することが防止され、良好な分散安定性を有することができる。
【００５３】
３元系の含フッ素エラストマーに第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを剪断力によって分散させる工程は、上記オープンロール法に限定されず、密閉式混練法あるいは多軸押出し混練法を用いることもできる。要するに、この工程では、凝集した第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを分離でき
る剪断力を３元系の含フッ素エラストマーに与えることができればよい。
【００５４】
本工程（混合・分散工程）によって得られたエラストマー組成物を、架橋剤によって架橋させて所定形状に成形して耐熱シール部材を得ることができる。なお、３元系の含フッ素エラストマーと第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーとの混合・分散工程において、あるいは続いて、通常、ゴムなどの３元系の含フッ素エラストマーの加工で用いられる配合剤を加えることができる。配合剤としては公知の例えば、架橋剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤、軟化剤、可塑剤、硬化剤、補強剤、充填剤、老化防止剤、着色剤などを挙げることができる。例えば、カーボンブラック以外の充填剤として、シリカ、クレー、タルクなどを配合することができる。特にシリカの場合は、平均粒径が５ｎｍ〜５０ｎｍとすることで、カーボンブラックのように、マトリックスを微小領域に分割する効果があるので、高価なカーボンナノファイバーの充填率を低くすることができる。
【００５５】
（Ｖ）耐熱シール部材
図１２は、一実施の形態にかかる耐熱シール部材の構造を説明する模式図である。本実施の形態にかかる耐熱シール部材１２０は、第１のカーボンナノファイバーが複数の第１のセル構造１００を形成し、第２のカーボンナノファイバー１０２が、複数の第１のセル構造１００を囲みながら、１つ以上の第２のセル構造１１０を形成する。第１のセル構造１００は、図示しない第１のカーボンナノファイバーによって微小単位のエラストマー１０４を囲むようにして形成されている。図１２においては、第１のセル構造１００は、説明ために小さな丸い粒状に描かれているが、これに限定されるものではない。第１のセル構造が複数寄り集まって帯状に連なって形成され、その帯の周りを第２のカーボンナノファイバー１０２が囲みながら、第２のセル構造１１０を成している。
【００５６】
図１２において、第２のセル構造１１０は平面的に示したが、このような構造が３次元的に形成されている。第２のセル構造１１０は、耐熱シール部材１２０中に１つ以上形成されている。
【００５７】
エラストマーとして３元系の含フッ素エラストマーを用いた、他の実施の形態にかかる耐熱シール部材について、以下説明する。
【００５８】
他の実施の形態にかかる耐熱シール部材は、３元系の含フッ素エラストマー１００質量部に対して、平均直径が６０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のカーボンナノファイバーを５質量部〜１５質量部と、平均直径が９ｎｍ以上２０ｎｍ以下の第２のカーボンナノファイバーを１０質量部〜１５質量部と、平均粒径が２５ｎｍ〜５００ｎｍのカーボンブラックを０質量部〜２０質量部と、を含み、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーを共に含み、かつ、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとを合わせた総量が１５質量部〜３０質量部であり、第１のカーボンナノファイバーと第２のカーボンナノファイバーとカーボンブラックとを合わせた総量が２０質量部〜４５質量部である。
【００５９】
本実施の形態にかかる耐熱シール部材は、１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験における漏れ発生までの時間が４０時間以上１００時間以下であることができる。さらに、耐熱シール部材は、１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験における漏れ発生までの時間が４０時間以上７０時間以下であることができる。耐摩耗性試験については、図１１を用いて実施例において詳細に説明する。
【００６０】
本実施の形態にかかる耐熱シール部材は、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができ、例えば０％
を超え４０％以下であることができる。圧縮永久ひずみの測定方法は、耐熱シール部材をＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）のＴＭ０２９６に準拠して行うものである。具体的な測定方法については、実施例において説明する。耐熱シール部材は、基材（マトリックス）である３元系の含フッ素エラストマーに第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーが均一に分散し、必要に応じてカーボンブラックが分散している。第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの周囲には、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの表面に吸着した３元系の含フッ素エラストマーの分子の凝集体と考えられる界面相が形成される。界面相は、例えば３元系の含フッ素エラストマーとカーボンブラックとを混練した際にカーボンブラックの周囲に形成されるバウンドラバーに類似するものと考えられる。このような界面相は、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを被覆して保護し、耐熱シール部材中における第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの量が増えるにつれて界面相同士が連鎖して微小なセルを形成してセル化する。しかも、耐熱シール部材中における第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーが最適割合にあると、ナノサイズの微小セルによって、高温（例えば２００℃以上）の硫化水素中における含フッ素エラストマーの劣化を防ぎ、圧縮永久ひずみを低く抑えることができる。また、耐熱シール部材は、高温高圧水中における圧縮永久ひずみを低く抑えることができる。さらに、耐熱シール部材は、耐摩耗寿命を延ばすことができる。なお、カーボンブラックをさらに用いると、耐熱シール部材全体に占める第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーの充填率を下げることができる。
【００６１】
耐熱シール部材は、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができ、例えば０％を超え４０％以下であることができる。さらに、耐熱シール部材は、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、１６０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることができ、例えば０％を超え４０％以下であることができる。耐熱シール部材は、２００℃の水中における、圧縮率２５％、４８時間後の圧縮永久ひずみが６０％以下であることができ、例えば０％を超え６０％以下であることができる。
【００６２】
また、耐熱シール部材は、耐熱シール部材を室温で８００ｐｓｉの二酸化炭素雰囲気の容器内に２４時間保持した後、該容器内の圧力を２秒間で大気圧まで急速減圧したときの耐熱シール部材の体積変化率が５．０％以下であることができる。例えば油田用途などにおいては、耐熱シール部材が高圧ガス雰囲気中にあると耐熱シール部材の内部へ高圧ガスがわずかではあるが浸透するため、耐熱シール部材を用いたシステムが急速に減圧すると、耐熱シール部材内部のガスが膨張することによって耐熱シール部材を変形または損傷することがある。そこで、二酸化炭素を用いて、高圧ガス環境下から急速に減圧させ、耐熱シール部材の試験前後の体積変化を測定することによって、耐熱シール部材の耐急速減圧性（耐ＥＤ性）を判定することができる。試験前後の耐熱シール部材の体積変化は、小さいことが望ましく、例えば、５．０％以下であることができる。耐急速減圧性の測定方法は、耐熱シール部材をＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）のＴＭ０２９７−９７に準拠して行うものである。具体的な測定方法については、実施例において説明する。
【００６３】
また、耐熱シール部材は、パルス法ＮＭＲを用いてハーンエコー法によって１５０℃、観測核が１Ｈで測定した、無架橋体における、第１のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ）は６００ないし１０００μ秒であり、第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）を有する成分の成分分率（ｆｎｎ）は０．２未満であることができる。
【００６４】
未架橋のエラストマー組成物におけるＴ２ｎ，ｆｎｎは、マトリックスのエラストマー
にカーボンナノファイバーが均一に分散されていることを表すことができる。つまり、３元系の含フッ素エラストマーにカーボンナノファイバーが均一に分散されているということは、３元系の含フッ素エラストマー分子がカーボンナノファイバーによって拘束されている状態であるともいえる。この状態では、カーボンナノファイバーによって拘束を受けた３元系の含フッ素エラストマー分子の運動性は、カーボンナノファイバーの拘束を受けない場合に比べて小さくなる。そのため、本実施の形態にかかる無架橋体における耐熱シール部材の第１のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ）、第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）及びスピン−格子緩和時間（Ｔ１）は、カーボンナノファイバーを含まない含フッ素エラストマー単体の場合より短くなり、特にカーボンナノファイバーが均一に分散することでより短くなる。
【００６５】
また、３元系の含フッ素エラストマー分子がカーボンナノファイバーによって拘束された状態では、以下の理由によって、非ネットワーク成分（非網目鎖成分）は減少すると考えられる。すなわち、カーボンナノファイバーによって３元系の含フッ素エラストマーの分子運動性が全体的に低下すると、非ネットワーク成分は容易に運動できなくなる部分が増えて、ネットワーク成分と同等の挙動をしやすくなること、また、非ネットワーク成分（末端鎖）は動きやすいため、カーボンナノファイバーの活性点に吸着されやすくなること、などの理由によって、非ネットワーク成分は減少すると考えられる。そのため、第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）を有する成分の成分分率（ｆｎｎ）は、カーボンナノファイバーを含まない含フッ素エラストマー単体の場合より小さくなる。なお、第１のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎ）を有する成分の成分分率（ｆｎ）は、ｆｎ＋ｆｎｎ＝１であるので、カーボンナノファイバーを含まない３元系の含フッ素エラストマー単体の場合より大きくなる。
【００６６】
耐熱シール部材は、固定部分に使われるガスケットや可動部分に使われるパッキンとして用いることができ、例えば、外形が連続する無端状である無端状シール部材がある。無端状シール部材は、外形が円形だけでなく、シール部材を配置する溝や部材の形状に併せて例えば多角形であってもよい。無端状シール部材としては、横断面が円形のＯリングであることができる。また、無端状シール部材としては、例えば、いわゆるＤリング、Ｘリング、リップリング（Ｕリップリング、Ｖリップリングなど）の中から選択することができる。
【００６７】
（ＶＩ）油田用途
耐熱シール部材は、油田用途として、例えば、油田装置（Ｏｉｌｆｉｅｌｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）に用いることができる。油田装置の代表的な実施形態について以下に説明する。
【００６８】
図２は、ダウンホール装置の使用状態を説明する模式図である。図３は、ダウンホール装置の一部を示す模式図である。図４は、ダウンホール装置の圧力容器の連結部分を示す縦断面図である。図５は、ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。図６は、ダウンホール装置用のＯリングの他の一使用形態を示す縦断面図である。
【００６９】
図２に示すように、地下資源の探査は、例えば海５２に浮くプラットホーム５０から海底５４に設けられた縦穴や横穴などで構成される井戸５６内にダウンホール装置６０を進入させ、地中の地質構造などを探査し、目標物質である例えば石油の有無を探査する。ダウンホール装置６０は、例えばプラットホームから延びる長いロッドの先端に固定され、図３に示すような複数の圧力容器６２ａ、６２ｂを有し、さらにその先端に図示しないドリルビットを有してもよい。圧力容器６２ａ、６２ｂは、その両端の連結部６４ａ、６４ｂ、６４ｃで隣接する圧力容器と液密にシールして連結している。圧力容器６２ａ、６２
ｂの内部には、例えば音波検層システムなどの電子機器６３ａ，６３ｂが封入され、地中の地質構造などを探査することが可能である。
【００７０】
図４に示すように、圧力容器６２ａの端部６６ａは、圧力容器６２ｂの端部６６ｂの内径よりも多少小さな外径を有する円筒状であり、端部６６ａの外周に設けられた無端状溝６８ａに無端状の耐熱シール部材例えばＯリング７０がはめ込まれている。Ｏリング７０は、耐熱シール部材を用いて形成されかつ外形が連続する円形の無端状シール部材であって、横断面が円形である。圧力容器６２ａの端部６６ａが圧力容器６２ｂの端部６６ｂの内側に入り込み、Ｏリング７０を偏平に押しつぶして組み付けられることによって圧力容器６２ａ、６２ｂの連結部６４ｂは液密にシールされている。ダウンホール装置６０は、地中深く掘られた井戸５６内で作業するため、高温・高圧力下で圧力容器６２ａ，６２ｂ内を液密に保たなければならない。本実施形態にかかるダウンホール装置６０用のＯリング７０は、高温によるエラストマーの劣化が少なく、しかも高温においても高い柔軟性と高い強度を維持することができる。
【００７１】
図５に示すように、例えば、Ｏリング７０と共に無端状溝６８ａ内に樹脂製のバックアップリング７２を設置してもよいし、図６に示すように、例えばＯリング７０ａ，７０ｂを２本並べて無端状溝６８ａ内に設置してシール性を向上させてもよい。
【００７２】
また、耐熱シール部材は、例えば、検層装置（ｌｏｇｇｉｎｇ  ｔｏｏｌ）やモータのような回転機械やピストンのような往復動機械などの動的シール部材に用いることができる。検層装置は、例えば掘削された坑井（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）内及び坑井周辺の地層、油層などの物理的特性や坑井あるいはケーシングの幾何学的特性（孔径、方位、傾斜等）、油層の流れの挙動などを深度毎に記録するための装置であって、例えば油田（ｏｉｌｆｉｅｌｄ）において用いることができる。
【００７３】
油田用途の検層装置としては、例えば、図７に示す海底（ｓｕｂｓｅａ）用途と、図１０に示す地下（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ）用途と、を挙げることができる。検層装置には、ワイヤーライン検層（Ｗｉｒｅｌｉｎｅ  ｌｏｇ／ｌｏｇｇｉｎｇ）や泥水検層（Ｍｕｄ  ｌｏｇｇｉｎｇ）などがあり、測定機器が掘削アッセンブリーに装備されている掘削中検層(ＬＷＤ：Ｌｏｇｇｉｎｇ  Ｗｈｉｌｅ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ)や掘削中測定（ＭＷＤ：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｗｈｉｌｅ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）などがある。これらの検層装置は、地中の深い位置で作業するため、周囲環境は動的シール部材にとって苛酷になり、高温特に１７５℃以上にさらされた状態で摩擦に耐えて液密状態を保たなければならない場合があり、ＨＮＢＲの複合材よりも高い耐熱性が要求されることがある。
【００７４】
図７〜図１０を用いて、検層装置に用いられる本発明の一実施形態の動的シール部材について説明する。図７は、本発明の一実施形態にかかる海底用途の検層装置を模式的に示す断面図である。図８は、本発明の一実施形態にかかる図７の検層装置を模式的に示す部分断面図である。図９は、図８の検層装置のマッドモータを模式的に示すＸ−Ｘ’断面図である。図１０は、本発明の一実施形態にかかる地下用途の検層装置を模式的に示す断面図である。
【００７５】
図７に示すように、海洋における、掘削アッセンブリーに装備された測定機器による地下資源の探査は、例えば海１５２に浮くプラットホーム１５０から海底１５４に設けられた縦穴や横穴などで構成される坑井１５６内に検層装置として例えば穴底組立体（ＢＨＡ：ｂｏｔｔｏｍ  ｈｏｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１６０を進入させ、地中の地質構造などを探査し、目標物質である例えば石油の有無を探査する。穴底組立体１６０は、例えばプラットホーム１５０から延びる長いドリル・ストリング（ｄｒｉｌｌ  ｓｔｒｉｎｇ）１５３の先端に固定され、複数のモジュールを有し、例えば、先端から順に、ドリルビット
１６２、回転操作システム（ＲＳＳ：ｒｏｔａｒｙ  ｓｔｅｅｒａｂｌｅ  ｓｙｓｔｅｍ）１６４、マッドモータ（Ｍｕｄ  ｍｏｔｅｒ）１６６、掘削中測定モジュール１６８、及び掘削中検層モジュール１７０を連結して有することができる。ドリルビット１６２は、坑井１５６の坑底部１５６ａにおいて回転によって掘削を進めることができる。
【００７６】
図８に示す回転操作システム１６４は、ドリルビット１６２を回転させたまま一定の方向へビットを偏向させる図示しない偏向機構を有し、傾斜制御掘削を可能とするシステムである。回転操作システム１６４は、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。回転操作システム１６４は、例えば最大約２１０℃において高い耐摩耗性をもった動的シール部材や、様々な泥水への暴露に対する高い耐薬品性を有する動的シール部材が必要である。従来の動的シール部材は、ゴムの摩耗及び断裂によって機能しなくなる傾向があった。特に、厳しい化学的環境においては、問題は深刻となる傾向があった。米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号に示されているようなロータリー・ステアラブル・システムのための動的シール部材は、高い摺動速度（〜１００ｍｍ／ｓｅｃ）で機能を果たすことが要求されるが、使用温度におけるエラストマーの特性低下及び掘削流体の摩耗特性により、動的シール部材の前記問題が助長される傾向があった。これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材を回転操作システム１６４の動的シール部材に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加えて、粒子を含む掘削マッドから密閉するための高い耐摩耗性、広範な掘削流体に対するより優れた耐薬品性、及び断裂を減少させる高温におけるより優れた機械的特性により、上記の諸課題を解決することができる。回転操作システム１６４は、回転しない円筒形の筐体１６４ａと、筐体１６４ａ内を貫通してマッドモータ１６６の回転力をドリルビット１６２へ伝える伝達軸１６４ｂと、伝達軸１６４ｂを筐体１６４ａ内で回転可能に支持する動的シール部材１６４ｃとを有する。動的シール部材１６４ｃは、筐体１６４ａに設けられた環状溝にはめ込まれた例えば無端状のＯリングであることができ、回転する伝達軸１６４ｂの表面との間で密封する機能を有する。この動的シール部材１６４ｃが前記（ＩＶ）で得られた動的シール部材であることで、高温例えば１７５℃程度までの地下の過酷な環境においても耐摩耗性に優れるため、長時間密封機能を維持することができる。このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号と米国特許第７，１８８，６８５号とにおいて見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００６／０１５７２８３号の図５は、ロータリー可変アセンブリのバイアス装置の穴３０を密閉するピストン３６上のシール部材３８を示している。米国特許第７，１８８，６８５号は、バイアス装置を示している。
【００７７】
図９に示すマッドモータ１６６は、ダウンホール・モーターとも呼ばれ、泥水の流力を動力として、ドリルビット１６２を回転させるための流体駆動モータである。マッドモータ１６６は、例えば、偏距坑井掘削用（ｆｏｒ  ｄｅｖｉａｔｅｄ  ｗｅｌｌｂｏｒｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）のマッドモータを挙げることができ、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。マッドモータ１６６は、例えば、最大約１５０℃〜２００℃の高温特性を持った動的シール部材、極度の摩耗条件下で機能することができる動的シール部材、あるいは様々な掘削マッドを取り扱うための耐薬品性を有する動的シール部材が必要である。従来のマッドモータの動的シール部材は、例えば、動的シール部材の膨張、クラック及び動的シール部材本体の大きな断片の脱落（チャンキング現象）による密閉不足、高温における摩耗による密閉不足、そして動的シール部材の摩耗作用による動的シール部材の局部加熱及びさらなる劣化が生じる傾向があった。これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をマッドモータ１６６の動的シール部材に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加えて、高温におけるより優れた機械的特性により断裂及び脱落を減少させ、優れた耐薬品性による広範な掘削流体に対する耐性、より優れた熱伝導性による局部加熱部分の減少などにより、上記の諸課題を解決することができる。マッドモータ１６６は、円筒形の筐体１６６ａと、筐体１６
６ａの内周面には管状のステータ１６６が固定され、ステータ１６６ｄの内側にはロータ１６６ｃが回転可能に配置されている。ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄは、例えば５本の螺旋状の溝が回転操作システム１６４側から掘削中測定モジュール１６８側へと延びている。ステータ１６６ｂは、前記（ＩＶ）で得られた本発明の一実施形態の動的シール部材を用いることができる。例えば金属製のロータ１６６ｃの外周面１６６ｅは、例えば４本の螺旋状に突出したねじ山を有し、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄの溝に沿って配置されている。ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄとロータ１６６ｃの外周面１６６ｅとは、図９のように一部で接触し、内周面１６６ｄと外周面１６６ｅとの隙間１６６ｆに泥水を流す流路が形成される。この隙間１６６ｆを流れる泥水とロータ１６６ｃの外周面１６６ｅが接触することによって、ロータ１６６ｃがステータ１６６ｂ内を例えば図８，図９の矢印の方向へ偏心回転することができる。このとき、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄとロータ１６６ｃの外周面１６６ｅとは、接触し、かつ、泥水によって偏心回転するため、ステータ１６６ｂの内周面１６６ｄはいわゆる動的シール部材と同様に機能する。したがって、前記したような地下の過酷な環境においても耐摩耗性に優れるため、マッドモータ１６６のロータ１６６ｃを長時間回転駆動させることができる。なお、本実施の形態においては、流体駆動モータとしてマッドモータ１６６を用いて説明したが、同様の構造を有しかつ流体を用いて駆動する他の流体駆動モータに採用することができ、また、ロータを前記（ＩＶ）で得られた動的シール部材で形成し、ステータを例えば金属で形成することもできる。このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００６／０２１６１７８号と、米国特許第６，６０４，９２２号とにおいて見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００６／０２１６１７８号の図３は、はロータを密閉してロータ上に掘削トルクを発生するエラストマーステータ（ライニング）としてのシール部材を示している。マッドは、ステータとロータの間を流れる。また、同じく図４は、ステータを密閉する、ロータに取り付けられたエラストマースリーブとしてのシール部材を示している。同じく図５は、ステータを密閉するロータ上のエラストマースリーブとしてのシール部材を示している。米国特許第６，６０４，９２２号の図４は、ステータに取り付けられたライナーの弾性層は密閉機能を有することを示し、この弾性層がシール部材として機能する。同じく図１３は、エラストマー層からなるロータライニングが密閉機能を有することを示し、このエラストマー層がシール部材として機能する。
【００７８】
掘削中測定モジュール１６８は、ドリルカラー（ｄｒｉｌｌ  ｃｏｌｌａｒ）と呼ばれる厚い壁を有するパイプの壁部に設けられたチャンバー１６８ａ内に図示しない掘削中測定器具が配置されている。掘削中測定器具は、各種センサを含み、例えば、方位、傾斜、ビットの向き、荷重、トルク、温度、圧力等の坑底データを計測するとともに、これらの計測データをリアルタイムに地上へ伝送することができる。
【００７９】
掘削中検層モジュール１７０は、ドリルカラー（ｄｒｉｌｌ  ｃｏｌｌａｒ）と呼ばれる厚い壁を有するパイプの壁部に設けられたチャンバー１７０ａ内に図示しない掘削中検層器具が配置されている。掘削中検層器具は、各種センサを含み、例えば、比抵抗、孔隙率、音波速度及びガンマ線等を測定し、物理検層データを取得することができ、この物理検層データをリアルタイムに地上へ伝送することができる。
掘削中測定モジュール１６８及び掘削中検層モジュール１７０は、各種センサを泥水などから守るため、チャンバー１６８ａ，１７０ａ内において前記（ＩＶ）で得られた本発明の一実施形態の動的シール部材を用いることができる。
【００８０】
図１０に示すように、地表１５５における、掘削アッセンブリーに装備された測定機器による地下資源の探査は、例えば坑井（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）１５６の上方に配置されたプラットホーム及びデリック組立体１５１と、デリック組立体１５１から地下に設けられた縦穴や横穴などで構成される坑井１５６内に配置された検層装置として例えば穴底組立体
（ＢＨＡ：ｂｏｔｔｏｍ  ｈｏｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１６０と、を有する。デリック組立体１５１は、例えば、フック１５１ａと、回転スイベル（ｒｏｔａｒｙ  ｓｗｉｖｅｌ）１５１ｂと、ケリー（ｋｅｌｌｙ）１５１ｃと、回転テーブル１５１ｄと、を含むことができる。穴底組立体１６０は、例えばデリック組立体１５１から延びる長いドリル・ストリング（ｄｒｉｌｌ  ｓｔｒｉｎｇ）１５３の先端に固定される。ドリル・ストリング１５３の内部には、図示していないポンプから回転スイベル１５１ｂを介して泥水が送り込まれ、穴底組立体１６０の流体駆動モータを駆動させることができる。穴底組立体１６０については、基本的に図８〜図１０において説明した海底用途の検層装置と同様であるので、ここでは説明を省略するが、地下用途の検層装置においても本発明の一実施形態の動的シール部材を採用することができる。なお、孔底組立体１６０は、一実施形態として、ドリルビット１６２と、回転操作システム１６４と、マッドモータ１６６と、掘削中測定モジュール１６８と、掘削中検層モジュール１７０と、を有する例について説明したが、これに限らず、検層用途に合わせて選択して組み合わせることができる。
【００８１】
油田用途は、前記検層装置に限定されない。例えば、ワイヤーライン検層に用いられるダウンホール・トラクターに、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このようなダウンホール・トラクターの一例としては、シュルンベルジェ社のＭａｘＴＲＡＣ又はＴｕｆｆＴＲＡＣ（いずれもシュルンベルジェ社の商標）がある。このようなダウンホール・トラクターは、高い耐摩耗性をもった往復動シール部材を、最大約１７５℃において、長期の運用年数と信頼性のために必要とする。
【００８２】
これまでの動的シール部材は、ダウンホール・トラクターにあるシーリングピストンの表面に対して高度な研磨を必要としていた。このように動的シール部材を研摩することで、製造の際に鏡面加工されたピストンやシリンダの表面の高い歩留まりにつながっていた。通常のエラストマーからなる従来の動的シール部材は、摩耗、漏洩、機器の寿命の低下、故障が発生していた。また、動的シール部材は、最大２０００ｆｔ／ｈｏｕｒの高い摺動速度で使用される場合もある。ダウンホール・トラクターに用いられる動的シール部材は、両側に油圧オイルが存在する状態又は一方の側に油圧オイルが存在し、他方の側に場合によっては粒子を含む泥水又は流体が存在する状態で機能する必要がある。また、トラクター作業においては、牽引距離よりも大きな摺動距離にわたって摺動動的シール部材が十分に機能することが必要となる。例えば、１０，０００フィートのトラクター作業では、動的シール部材は最大２０，０００フィート以下の累積摺動距離にわたって確実に機能することが求められる。さらに、動的シール部材は、通常、最大で２００ｐｓｉの差圧を受けることになる。
【００８３】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をダウンホール・トラクターに用いることによって、上述の動的シール部材の特性により、上記の諸課題を解決することができる。特に、密閉性のピストンや円筒の表面に対する加工が緩和され、製造費用を低減することができる。また、優れた耐摩耗性は、より長寿命かつ信頼できるシール機能に役立つことになる。さらに、長寿命は、低摩擦性によっても可能となる。
【００８４】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６,１７９,０５５号において見られる。より詳細に述べると、この米国特許の図９Ａ及び図１０Ａはピストン上のシール部材を示している。この特許の図９Ｂ，１０Ｂ，１２も同様である。この特許の図１５，１２，１６Ｂは、管材及びハウジングを密封するピストン上のシール部材を示している。また、この米国特許の図１６Ｂは、ロッド上のシール部材を示している。
【００８５】
また、油田用途として、例えば、地層検査及び油層流体サンプリング機器（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ  ｆｌｕｉｄ  ｓａｍｐｌｉｎ
ｇ  ｔｏｏｌ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このような機器は、例えば、シュルンベルジェ社のモジュラー・フォーメーション・ダイナミックス・テスター（ＭＤＴ：シュルンベルジェ社の商標）を含む。このような地層検査及び油層流体サンプリング機器は、ポンプアウトモジュール及びその他ピストンにおいて、高い耐摩耗性を持った動的シール部材を必要とする。また、地層検査及び油層流体サンプリング機器は、坑井を密封するために、高い耐摩耗性と最大約２１０℃の高温特性を持った動的シール部材を必要とする。
【００８６】
これまでの動的シール部材は、ポンプアウトモジュールの移動装置（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｕｎｉｔ）のピストンにおいては、多数の往復動が、油層流体を移動し、抽出し、供給して、サンプリングと、機器作動と、分析とをしていた。通常の動的シール部材を使用した従来のピストン動的シール部材は摩耗し、限られた寿命後に機能しなくなる傾向があった。この問題は、より高い温度において顕著に発生した。また、流体中の粒子の存在は、動的シール部材の摩耗及び破損を加速した。
【００８７】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材を地層検査及び油層流体サンプリング機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性により、上記の諸課題を解決することができる。特に、高温において高い耐摩耗性を有する動的シール部材は、寿命を向上することができる。低摩擦性を有する動的シール部材は、摩耗の減少及び寿命を向上することができる。また、高温における高い機械的特性を有する動的シール部材は、寿命及び信頼性を向上することができる。さらに、高い耐薬品性を有する動的シール部材は、高温における油井及び流体へ暴露する使用もできる。
【００８８】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６，０５８，７７３号及び米国特許第３，６５３，４３６号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第６，０５８，７７３号の図２は、ポンプアウトモジュールに設けられた移動装置（ＤＵ）内のシャトルピストン上の往復運シール部材を示している。また、米国特許第３，６５３，４３６号の図２、図３、図４は、マッドケーキでライニングされた坑井表面を密閉しているエラストマー部材を示している。
【００８９】
また、油田用途として、例えば、その場流体サンプリングボトル（Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｆｌｕｉｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｂｏｔｔｌｅｓ）及びその場流体分析・サンプリングボトル（Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｆｌｕｉｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｂｏｔｔｌｅｓ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このような機器は、例えば、地層検査及び油層流体サンプリング機器やワイヤーライン検層に用いることができる。このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、低温及び高温において、高圧での使用を可能とする動的シール部材を必要とする。また、このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、産出された様々な流体に暴露された場合に、高い耐薬品性を有する動的シール部材を必要とする。さらに、このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルは、耐ガス性を有する動的シール部材を必要とする。
【００９０】
このようなその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルにおいて、油層流体は、高圧高温を有する現場の油層条件で回収されていた。これらのボトルを地表まで回収すると、温度が低下するけれども圧力は高いままであった。回収後、サンプルは他の貯蔵用、輸送用又は分析用の容器に移された。サンプルボトル内の摺動ピストン上の動的シール部材は、サンプルの回収中はサンプルの輸送中と同様に、以下に説明する重要な機能を担っていた。例えば、地表まで回収する際に高圧低温密封ができない場合の深海域等におけるサンプルのロス、回収時の地表におけるサンプルのロス、サンプルとの化学的な不適合性及びガス吸収による膨張によって生じる密閉不良によるサンプルの
ロス、ガス吸収した動的シール部材が膨張してピストンの摩擦と抗力が増加する、動的シール部材の過度の膨張によりサンプルをボトルから他の貯蔵場所又は分析装置に移す際に固着及び密閉不足又はその他の問題、及び作業時に複数のサンプルボトルが重ねて使用されことによる問題などがあった。回収時の地表におけるサンプルのロスは、特にサンプルがＨ２Ｓ、ＣＨ４，ＣＯ２などの物質を含む場合に、何らかの問題につながる可能性があった。
【００９１】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をその場流体サンプリングボトル及びその場流体分析・サンプリングボトルに用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、高い耐ガス性と、高い耐薬品性と、高圧高温要求特性を満たしながら優れた低温密閉性能を達成することにより、上記の諸課題を解決することができる。
【００９２】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第６，０５８，７７３号、米国特許第４，８６０，５８１号、及び米国特許第６，４６７，５４４号（ｂｒｏｗｎ他）において見られる。より詳細に述べると、米国特許第６，０５８，７７３号の図７は、サンプルボトル内のピストン上のシール部材を示している。米国特許第４，８６０，５８１号の図２における２つのボトルからなる構成は、サンプルボトル内のピストン上のシール部材を示している。米国特許第６，４６７，５４４号の図１は、シール弁を示している。
【００９３】
また、油田用途として、例えば、その場流体分析機器（ＩＦＡ：ＩｎＳｉｔｕ  Ｆｌｕｉｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｔｏｏｌ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このようなその場流体分析機器は、ダウンホールＰＶＴ用の高い耐摩耗性及び耐ガス性を有する動的シール部材を必要とする。ＰＶＴは、圧力、体積、及び温度を分析することを意味する。また、その場流体分析機器は、産出した流体を取り扱うための高い耐薬品性有する動的シール部材を必要とする。さらに、その場流体分析機器は、高圧と最大約２１０℃の高温特性と高い耐ガス性とをもったフローライン固定動的シール部材を必要とする。フローラインは、サンプリングした流体に暴露される領域のことである。
【００９４】
その場流体分析機器は、例えば、ダウンホールＰＶＴでは、油層流体サンプルを回収し、圧力を減少させてガス生成を開始させると共にバブルポイントを決定することが必要となっていた。減圧は非常に急速で例えば３０００ｐｓｉ／分超であり、ＰＶＴサンプル室に直接接続された動的シール部材において急激な減圧が生じることがあった。動的シール部材は、２００以上のＰＶＴサイクルに耐えることができなければならなかった。また、ダウンホールＰＶＴ用の動的シール部材は、急激な減圧によるガスによって機能しなくなることがあった。そのため、従来の市販の動的シール部材では、２１０℃でダウンホールＰＶＴを行うことができなかった。従来の動的シール部材では、フローライン中において、膨張による不良及びガス透過による水泡形成が生じることがあった。
【００９５】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をその場流体分析機器に用いることによって、上記の諸課題を解決することができる。高圧高温における機械的特性が優れている動的シール部材は、膨張傾向を減少することができる。カーボンナノファイバーによって動的シール部材中の空隙が減少した動的シール部材は、耐ガス性を向上することができる。動的シール部材の材料特性の向上によって、膨張及び急激な減圧に対する耐性を向上することができる。耐薬品性に優れた動的シール部材は、広範な産出流体に対して耐薬品性を向上することができる。
【００９６】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許出願公開第２００９／００７８４１２号、米国特許第６，７５８，０９０号、米
国特許第４，７８２，６９５号、及び米国特許第７，４６１，５４７号において見られる。より詳細に述べると、米国特許出願公開第２００９／００７８４１２号の図７は弁上のシール部材を示し、図５はピストンシール装置上のシール部材を示している。米国特許第６，７５８，０９０号の図２１ａは、弁及びピストン上のシール部材を示している。米国特許第４，７８２，６９５号は、ニードルとＰＶＴ処理室の間のシール部材を示している。米国特許第７，４６１，５４７号は、ＰＶＴ分析用ＰＶＣＵ（圧力体積制御装置）内のピストンスリーブ装置のシール部材として、ＰＶＣＵにおいて流体を隔離するための弁上のシール部材を示している。
【００９７】
また、油田用途として、例えば、ワイヤーライン検層、掘削中検層、坑井試験、穿孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）、サンプリング作業に用いられる全ての機器にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このような機器は、例えば、低温及び高温における高圧密閉を可能にする動的シール部材を必要とする。
【００９８】
このような機器は、例えば、深海における利用では、低温から高温にかけて広い温度範囲で機能する動的シール部材が要求され、低温において動的シール部材が正常に機能しない場合には、電子部品等の空気室への漏洩や機器の故障が生じる可能性があった。また、深海域や北海等の冷水域でのサンプリングにおいて、動的シール部材は、低温から高温にかけて広い温度範囲で機能しなければならなかった。このような水域において、地中で回収したときのサンプルは高温であるが、地表へ運んだサンプルの温度は地表温度まで低下するからである。例えば、動的シール部材による高圧低温における密閉が不十分な場合には、サンプルの漏洩やロス及びその他の問題が生じる可能性があった。このような機器の多くは、油圧オイルで充填され、１００〜２００ｐｓｉに加圧されるため、低温において十分に機能する動的シール部材を使用しない場合には、冷表面条件においてオイルの漏洩が生じたり、低温の深海部からの回収時に不具合が生じたりする可能性があった。
【００９９】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をこのような機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、優れた低温密封性、高温におけるより優れた機械的特性による高圧高温における優れた密閉性によって、上記の諸課題を解決することができる。
【０１００】
また、油田用途として、例えば、側壁コアリング機器（Ｓｉｄｅ  ｗａｌｌ  Ｃｏｒｉｎｇ  Ｔｏｏｌ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このような側壁コアリング機器は、例えば、低摩擦性・高耐摩耗性を有する動的シール部材、長い寿命及び高い密閉信頼性を有する動的シール部材、最大約２００℃の高温特性を持った動的シール部材、あるいはデルタＰが１００ｐｓｉ以下（低速摺動）である動的シール部材を必要とする。ここで、デルタＰはピストンの動的シール部材両側における圧力差であり、例えば動的シール部材が低摩擦性を有することで、デルタＰは小さくなり、すなわち小さな圧力差でピストンを動かすことができることを示す。
【０１０１】
このような側壁コアリング機器は、例えば、動的シール部材が固着又は摩擦力の増加をもたらす場合には、コアリングを停止する場合があった。また、各コアの掘削では、地層を切断する間、動的シール部材と係合させることによってドリルビットを回転・摺動させることが要求された。さらに、高いコア掘削効率を維持するためには、動的シール部材における低いシーリング摩擦性が重要であった。
【０１０２】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をこのような機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、以下の特性によって、上記の諸課題を解決することができる。低摩擦性の動的シール部材は、コア掘削作業及び作動／移動のための電力消費量を減少することができる。また、低摩擦性の動的シール部材は、固着（ｓｔｉ
ｃｋｉｎｇ）及び転がり摩耗（ｒｏｌｌｉｎｇ）の傾向が減少し、コア掘削作業の効率を向上することができる。さらに、高い耐摩耗性を有する動的シール部材は、摩耗性を有する流体中における密閉寿命を向上することができる。
【０１０３】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許公開第２００９／０１３３９３２号、米国特許第４，７１４，１１９号、及び米国特許第７，１９１，８３１号において見られる。より詳細に述べると、米国特許公開第２００９／０１３３９３２号の図４及び図５は、モータによって駆動されるコアリングアセンブリのコアリングビット上のシール部材を示している。米国特許第４，７１４，１１９号の図３Ｂ、図７、図８は、最大２０００ｒｐｍでモータによって試錐孔からコアを採掘するように駆動されたドリルビット上のシール部材を示している。米国特許第７，１９１，８３１号の図２Ａ及び図２Ｂは、モータによって駆動されるコアリングビット及びコアリングアセンブリ間のシール部材を示し、図３及び図４符号２０１〜２０４で示される部品の境界又は図８Ｂのビットとハウジング間には、本実施形態のシール部材のような低摩擦性シール部材を用いることで高い効率を達成することができる。
【０１０４】
また、油田用途として、例えば、掘削用途のためのテレメトリー・発電機器（Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ  ａｎｄ  ｐｏｗｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｔｏｏｌ  ｉｎ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このようなテレメトリー・発電機器は、例えば、高い耐摩耗性を有する回転動的シール部材、低摩擦性を有する回転・摺動シール部材、最大約１７５℃の高温特性を持った動的シール部材を必要とする。
【０１０５】
このようなテレメトリー・発電機器、例えば、米国特許第７，０８３，００８号に開示されているようなマッドパルステレメトリ装置は、オイルで充填された機器の内部を、回転動的シール部材によって坑井流体（掘削泥水）から保護することが要求された。しかしながら、坑井流体中に粒子が含まれるため、動的シール部材の摩耗や断裂が増加する傾向があった。また、動的シール部材の摩滅及び摩耗による不十分な密閉により、泥水が侵入すると機器の故障が発生する可能性があった。また、米国特許第７，０８３，００８号に開示されているテレメトリー及び発電機器は、外部流体で内部油圧を補償するピストン上の摺動動的シール部材を使用して動作しており、動的シール部材の摩耗、摩滅、膨張、固着により、外部流体の侵入による機器の故障が発生する可能性があった。
【０１０６】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材をテレメトリー・発電機器に用いることによって、上述の動的シール部材の特性に加え、動的シール部材の耐摩耗性及び低摩擦性の向上により、より信頼性の高い作業及びより長いシール寿命が得られることによって、上記の諸課題を解決することができる。
【０１０７】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第７，０８３，００８号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第７，０８３，００８号の図２はロータ間の動的シール部材／軸受アセンブリにおけるロータリ動的シール部材を示し、図３ａは圧力補償室内において油と坑井流体（マッド）を分離する補償形ピストン上の摺動動的シール部材を示している。
【０１０８】
また、油田用途として、例えば、サンプリング及び地層検査のために坑井の一部を隔離するために使用される膨張パッカー（ｉｎｆｌａｔｅ  ｐａｃｋｅｒ）にも、本発明の一実施形態の動的シール部材を適用することができる。このような膨張パッカーにおける動的シール部材は、坑井内の複数の位置における膨張・収縮の繰り返し作業を可能とするために高い摩耗強度と高温特性を有することが必要である。
【０１０９】
従来のパッカーにおける動的シール部材は、所望の高温特性を有していないために密閉機能に劣化・低下する傾向があった。また、従来のパッカーの動的シール部材は、所望の寿命を満たさない傾向があった。
【０１１０】
これに対して、本発明の一実施形態の動的シール部材を膨張パッカーに用いることによって、動的シール部材がより優れた耐摩耗性及びより高い高温特性を有することにより、パッカー部材の寿命と信頼性を向上することができる。
【０１１１】
このような動的シール部材の使用は、例えば、本明細書において全体として援用される米国特許第７，５７８，３４２号、米国特許第４，８６０，５８１号、及び米国特許第７，３９２，８５１号において見られる。より詳細に述べると、米国特許第７，５７８，３４２号の図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃは、シール部材が膨張して発破孔を密閉し、符号１６で示される部材を隔離することを示している。また、図４Ａのエラストマーシール部材（パッカー部材）又は図７、図８の符号７１２、８１２で示される部材がシール部材を示している。米国特許第４，８６０，５８１号の図１は、坑井を密閉する膨張パッカー部材を示している。米国特許第７，３９２，８５１号は、膨張パッカー部材を示している。
【０１１２】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。したがって、このような変形例はすべて、本発明の範囲に含まれるものとする。
【実施例】
【０１１３】
以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１４】
（１）サンプルの作製
第１の工程：ロール径が６インチのオープンロール（ロール温度１０〜２０℃）に、表１、２に示す１００質量部（ｐｈｒ）の３元系の含フッ素エラストマー（表１、２では「ＦＫＭ−１」、「ＦＫＭ−２」と記載した）を投入して、ロールに巻き付かせた。
【０１１５】
第２の工程：次に、表１、２に示す質量部（ｐｈｒ）の第１のカーボンナノファイバー（表１、２では「ＭＷＣＮＴ−１」と記載した）、第２のカーボンナノファイバー（表１、２では「ＭＷＣＮＴ−２」と記載した）、カーボンブラック（表１、２では「ＭＴ−ＣＢ」と記載した）、架橋剤としてのパーオキサイド、及び加工助剤等の配合剤をエラストマーに投入した。このとき、ロール間隙を１．５ｍｍとした。
【０１１６】
第３の工程：配合剤を投入し終わったら、配合剤を含む混合物をロールから取り出した。
【０１１７】
第４の工程：ロール間隙を１．５ｍｍから０．３ｍｍと狭くして、混合物を投入して薄通しをした。このとき、２本のロールの表面速度比を１．１とした。薄通しは繰り返し１０回行った。
【０１１８】
第５の工程：ロールを所定の間隙（１．１ｍｍ）にセットして、薄通しした複合材料を投入し、分出しして未架橋体のエラストマー組成物を得た。
【０１１９】
第６の工程：未架橋のエラストマー組成物をＯリング型に入れて１６０℃、１０分間プレス成形（キュア）した後、さらに２３０℃、４時間ポストキュアして、実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプル（Ｏリング）を得た。耐熱シール部材は、ＡＳ５６８Ｂ−２２３のＯリングであった。
【０１２０】
なお、表１、２において、「ＭＷＣＮＴ−１」は平均直径（走査型電子顕微鏡の撮像を用いて２００か所以上の測定値を算術平均した値）６８ｎｍの多層カーボンナノチューブ（第１のカーボンナノファイバー）であり、「ＭＷＣＮＴ−２」は平均直径（走査型電子顕微鏡の撮像を用いて２００か所以上の測定値を算術平均した値）１３ｎｍの多層カーボンナノチューブ（第２のカーボンナノファイバー）であり、「ＦＫＭ−１」はムーニー粘度ＭＬ１＋４  １２１℃（中心値）６５の３元系ＦＫＭであり、「ＦＫＭ−２」はムーニー粘度ＭＬ１＋４  １２１℃（中心値）５３の３元系ＦＫＭであり、「ＭＴ−ＣＢ」は平均粒径２００ｎｍ、ＤＢＰ吸油量２５ｍｌ／１００ｇのＭＴグレード（平均粒径及びＤＢＰ吸油量はメーカー公表値）のカーボンブラックであった。
【０１２１】
また、比較例３，４は２種類のカーボンナノファイバーの一方のみを配合したサンプルであって、特に、比較例３は背景技術で説明した特許文献２（国際公開ＷＯ２０１１／０７７５９５号公報）のシール部材に相当するサンプルとした。
【０１２２】
（２）パルス法ＮＭＲを用いた測定
未架橋体の実施例及び比較例の第５の工程で得られた未架橋体のエラストマー組成物サンプルについて、パルス法ＮＭＲを用いてハーンエコー法による測定を行った。この測定は、日本電子（株）製「ＪＭＮ−ＭＵ２５」を用いて行った。測定は、観測核が１Ｈ、共鳴周波数が２５ＭＨｚ、９０゜パルス幅が２μｓｅｃの条件で行い、ハーンエコー法のパルスシーケンス（９０゜ｘ−Ｐｉ−１８０゜ｙ）にて、減衰曲線を測定し、複合材料サンプルの１５０℃における特性緩和時間（Ｔ２／１５０℃）及び第２のスピンスピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ／１５０℃）を有する成分の成分分率（ｆｎｎ）を測定した。実施例の未架橋体のエラストマー組成物サンプルは、６００ないし１０００μ秒の範囲内であり、第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）を有する成分の成分分率（ｆｎｎ）は０．２未満であった。また、比較例１，２の未架橋体のエラストマー組成物サンプルは、１０００μ秒を超え、第２のスピン−スピン緩和時間（Ｔ２ｎｎ）を有する成分の成分分率（ｆｎｎ）は０．２を超えていた。
【０１２３】
（３）基本特性試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）試験に基づいてゴム硬度（Ｈｓ）を測定した。
【０１２４】
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、ＡＳＴＭ  １４１４試験に準拠して引張試験し、室温における、引張強さ（ＴＳ（ＭＰａ））、破断伸び（Ｅｂ（％））、２５％変形時の応力（σ２５（ＭＰａ））を測定した。さらに、同様に、２００℃における２５％変形時の応力（σ２５（ＭＰａ））を測定した。
【０１２５】
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、ＳＩＩ社製の動的粘弾性試験機ＤＭＳ６１００を用いて、測定温度−７０〜３５０℃、動的ひずみア０．０５％、周波数１ＨｚでＪＩＳ  Ｋ６３９４に基づいて動的粘弾性試験を行い、ｔａｎδのピーク温度（Ｔｇ（℃））及び２００℃の動的バネ定数（Ｋ’（ｋＮ／ｍ））を測定した。各測定結果を表１，２に示した。
【０１２６】
（４）２００℃における耐硫化水素性試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、ＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）ＴＭ０２９６に基づいて、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中に７０時間及び１６０時間保持した後、前記（３）と同様の試験を行い、ゴム硬度（Ｈｓ）、引張強さ（Ｔｓ（ＭＰａ））、破断伸び（Ｅｂ（％））、２５％変形時の応力（σ２５（ＭＰａ））及び圧縮永久ひずみ（ＣＳ（％））を測定した。圧縮永久ひずみ試験は、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中に圧縮
率２５％で７０時間及び１６０時間保持した後の耐熱シール部材サンプルについて、ＡＳＴＭ  Ｄ１４１４、Ｄ３９５に準拠して測定した。圧縮永久ひずみは、高温・硫化水素ガス中における耐熱シール部材のいわゆる耐ヘタリ性についての評価である。
【０１２７】
以下、耐硫化水素性試験についてより具体的に説明する。
【０１２８】
ＮＡＣＥ  ＴＭ０２９６の規定に沿って、次の試験液（液相１、２）及び混合ガス（気相）を使って、試験を行った。
液相１．水：高圧容器の全容量の５体積％。
液相２．炭化水溶液（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｌｉｑｕｉｄ）：高圧容器の全容量の６０体積％。
気相．混合ガス：高圧容器の全容量の３５体積％。混合ガスは、１，０００ｐｓｉに加圧した。
【０１２９】
前記炭化水溶液の成分は次の通り：
ヘキサン：２５％
オクタン：２０％
デカン：５０％
トルエン：５％
混合ガスの成分は次の通り：
Ｈ２Ｓ:２０％
ＣＯ２:５％
ＣＨ４:７５％
耐硫化水素（Ｈ２Ｓ）性試験は、以下の手順に従って行った。
【０１３０】
１．試験前の耐熱シール部材サンプルの体積及び質量を測定し、かつ、基本特性（Ｈｓ、ＴＳ、Ｅｂ、σ２５、ＣＳ）を前記（３）の基本特性試験に従って測定する。
２．前記試験液を入れた高圧容器を用意し、耐熱シール部材サンプルを入れる。
３．高圧容器にＨ２Ｓを含む混合ガスを注入し、２００℃、１，０００ｐｓｉ平衡圧力で７０時間（または１６０時間）保持する。
４．高圧容器内の混合ガスを減圧・脱気し、耐熱シール部材サンプルを高圧容器から取り出す。
５．試験後の体積及び質量を測定し、かつ、基本特性（Ｈｓ、ＴＳ、Ｅｂ、σ２５、ＣＳ）を前記（３）の基本特性試験に従って測定する。
【０１３１】
測定結果を「Ｈ２Ｓ試験」として、表１，２に示した。表１，２において、「Δ」で示した値は、試験前後の差である。
【０１３２】
【表１】
2014109020.tif 000003
【０１３３】
【表２】
2014109020.tif 000004
（５）耐高温高圧水試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、２００℃の水中に圧縮率２５％で４８時間保持した後の耐熱シール部材サンプルについて、ＡＳＴＭ  Ｄ１４１４、Ｄ３９５に準拠して圧縮永久ひずみ（ＣＳ（％））を測定した。
【０１３４】
以下、耐高温高圧水試験について、具体的に説明する。
１．耐熱シール部材サンプルの厚さを測定する。
２．耐熱シール部材サンプルを板で挟み、ネジを用いて固定し、圧縮歪み（２５％）を与える。
３．水の入った容器に前記２で圧縮した状態の耐熱シール部材サンプルを入れ、密封する。
４．容器をオーブンに入れ２００℃加熱し、所定時間（２４時間、４８時間、７０時間、４００時間）保持する。
５．容器をオーブンから取り出し、容器が冷えるのを待つ。
６．容器から圧縮した状態の耐熱シール部材サンプルを取り出し、オーブンで２時間加熱する。
７．板から耐熱シール部材サンプルを取り外して圧縮状態を解除し、３０分後に厚さを測定する。
【０１３５】
各測定結果及び計算結果を表３，４に「Ｈ２Ｏ試験」として示した。なお、実施例１については４８時間以外の実験を行わなかった。
【０１３６】
（６）耐急速減圧性試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、ＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）のＴＭ０２９７−９７に準拠して、室温で８００ｐｓｉの二酸化炭素雰囲気の容器内に２４時間保持した後、該容器内の圧力を２秒間で大気圧まで急速減圧したときの耐熱シール部材の体積変化率を測定した。
【０１３７】
以下、耐硫化水素性試験についてより具体的に説明する。
１．耐熱シール部材サンプルの体積を測定する。
２．高圧容器を用意し、耐熱シール部材サンプルを入れる。
３．高圧容器にＣＯ２を注入し、８００ｐｓｉ、室温で２４時間保持する。
４．高圧容器内の圧力を約２秒間で大気圧まで急速減圧する。
５．直ちに耐熱シール部材サンプルの体積を測定する。
【０１３８】
試験前後の耐熱シール部材サンプルの体積変化率（％）を「ΔＶ」として表２，３の「耐ＥＤ試験」に示した。
【０１３９】
（７）はみ出し試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、１７５℃、クリアランス２０μｍにおけるシール可能圧力（Ｐ１（ＭＰａ））と、１７５℃、クリアランス８０μｍにおけるシール可能圧力（Ｐ２（ＭＰａ））と、におけるシール可能圧力を測定した。
【０１４０】
以下、はみ出し試験についてより具体的に説明する。
１．２個の耐熱シール部材サンプルを治具に間隔をあけて取り付ける。
２．治具を圧力テストシステムに取り付け、オーブンにて１７５℃に加熱する。
３．治具に取り付けられた２個の耐熱シール部材サンプル間にテスト圧力をかけ、３０分保持する。
４．テスト圧力を下げる。
５．治具を室温まで冷ます。
６．耐熱シール部材サンプルを治具から取り出し、はみ出しによって破壊されたかどうかを確認する。
７．耐熱シール部材サンプルが破壊されていなければ、前記３のテスト圧力を上げて前記１〜７の試験を行う。耐熱シール部材サンプルが破壊されていれば、その前のテスト圧力をシール可能圧力とした。
【０１４１】
各測定結果を表３，４にクリアランスごとに「Ｐ１」、「Ｐ２」として「はみ出し」に示した。
【０１４２】
（８）耐摩耗性試験
実施例及び比較例の耐熱シール部材サンプルについて、図１１に示す試験装置において１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で実機試験を行い、漏れ（リーク）発生までの時間（Ｔ（ｈｒ））を測定した。図１１は、耐摩耗性試験の試験装置２１０を説明する模式図である。オーブン２００内に略円柱状のピストン２１４が円筒状のシリンダ２１２内に配置され、オーブン２００の外に配置したモータ２３０によってピストン２１４が
シリンダ２１２内を進退移動することができる。ピストン２１４の進退方向中心付近に外周溝２１８が形成され、シリンダ２１２の内壁との間にオイル２１６が注入される。外周溝２１８の進退方向の両側にはＯリングをはめ込む溝２２４が形成され、溝２２４には耐熱シール部材サンプル２２０及びバックアップリング２２２が嵌め込まれている。
【０１４３】
以下、耐摩耗性試験について図１１を用いて具体的に説明する。
１．図１１に示すようにピストン２１４に耐熱シール部材サンプル２２０を実装する。
２．オーブン２００内で試験装置２１０全体を１７５℃に加熱する。
３．外周溝２１８内のオイル２１６の圧力を３５ＭＰａに上げる。
４．モータ２３０によりピストン２１４を進退運動させ、磨耗試験を行う。このときの移動距離は片道１００ｍｍ、速度は３００ｍｍ／ｍｉｎで行う。
５．耐熱シール部材サンプル２００が破壊されたら試験を終了させる。
各耐熱シール部材サンプル２００が破壊されるまでの時間を表３，４に「耐摩耗試験」として示した。
【０１４４】
【表３】
2014109020.tif 000005
【０１４５】
【表４】
2014109020.tif 000006
表１，２の結果から、実施例の耐熱シール部材サンプルは、１７５℃、３５ＭＰａ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で耐摩耗性試験における漏れ発生までの時間が４０時間〜６８時間であった。また、実施例の耐熱シール部材サンプルは、２００℃の硫化水素ガス雰囲気中における、圧縮率２５％、７０時間後の圧縮永久ひずみが４０％以下であることがわかった。また、実施例の耐熱シール部材サンプルは、２００℃の水中における、圧縮率２５％、４８時間後の圧縮永久ひずみが６０％以下であることがわかった。このことから、実施例の耐熱シール部材サンプルであれば、これまで不可能であった過酷な環境、例えば、硫化水素環境下においてもさらに長時間の石油の掘削作業ができることが予想された。また、実施例の耐熱シール部材サンプルであれば、例えば、高温高圧水中においてもさらに長時間の石油の掘削作業ができることが予想された。
【０１４６】
なお、実施例１〜４において、カーボンブラックを配合しない実施例はないが、カーボンブラックを配合しないことで多少硬度が低くなるものの第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを配合する効果である耐硫化水素性は良好であることが予想された。また、第１のカーボンナノファイバー及び第２のカーボンナノファイバーを各２０質量部ずつ配合した比較例サンプルを作成してないが、このようなサンプルによればシール部材として使用可能な硬度ではなくなることが予想できたため、試験しなかった。
【符号の説明】
【０１４７】
１０  第１のロール、２０  第２のロール、ｄ  第１のロール１０と第２のロール２０との間隔、３０  ３元系の含フッ素エラストマー、３２  バンク、４０  第１のカーボンナノファイバー、４１  第２のカーボンナノファイバー、４２  カーボンブラック、５０
プラットホーム、５２  海、５４  海底、５６  井戸、６０  ダウンホール装置、６２ａ、６２ｂ  圧力容器、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ  連結部、６２ａ、６２ｂ  圧力容器、６３ａ，６３ｂ  電子機器、７０  Ｏリング、１００  第１のセル構造、１０２  第２のカーボンナノファイバー、１０４  エラストマー、１１０  第２のセル構造、１２０  耐熱シール部材
【図１】
2014109020.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014109020.tif 000014
【図９】
2014109020.tif 000015
【図１０】
2014109020.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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