(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール架橋タイプのフッ素ゴム、当該フッ素ゴム１００質量部あたり３．８質量部以上、４．１質量部以下の、少なくともビスフェノール類を含むポリオール系架橋剤、および前記フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下のカーボンブラックを含むゴム組成物からなるフッ素ゴムチューブ。
【請求項２】
前記フッ素ゴムは、フッ化ビニリデン系ゴムである請求項１に記載のフッ素ゴムチューブ。
【請求項３】
前記ポリオール系架橋剤は、ビスフェノールＡＦとベンジルトリフェニルホスホニウム塩の混合塩である請求項１または２に記載のフッ素ゴムチューブ。
【請求項４】
チューブポンプ用またはピンチバルブ用である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフッ素ゴムチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばチューブポンプやピンチバルブに組み込む等して使用されるフッ素ゴムチューブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴムや軟質プラスチック等からなる柔軟なチューブを組み込んだ、例えばチューブポンプやピンチバルブが知られている。
かかるチューブポンプやピンチバルブは、流路を構成するチューブの内表面以外は流体と接触しないため、例えば使用後にチューブを交換することで流路を常にクリーンに保つことができ、流体のクロスコンタミネーションの防止等に効果がある。
【０００３】
また、例えば固体粒子の混じったスラリー等にも、目詰まりや動作不良等を生じることなしに良好に使用できるという利点もある。
そのため、例えば化学、半導体、食品、バイオ等の各種分野において、上記チューブポンプやピンチバルブが広く利用されている。
このうちチューブポンプでは、チューブをその長さ方向の一方向にしごく、すなわちチューブ上の一部の領域を径方向に押圧して内部の流路を押し潰した状態としつつ、当該押し潰した領域をチューブ上で一方向に移動させることにより、上記流路内の流体が同方向に送り出される。
【０００４】
そのためチューブポンプ用のチューブにおいては、上記領域が通過して押圧が解除された後、自身の持つ弾力性、復元性によってできるだけ速やかに元の状態に回復して、流路に十分な量の流体を収容しうる容積を確保できることが、当該チューブポンプによる流体の搬送性の点で重要である。
またピンチバルブでは、チューブの一部を径方向に押圧して内部の流路を押し潰して閉鎖した状態と、押圧を解除して、自身が持つ弾力性、復元性によって上記チューブを元の状態に回復させて流路を解放した状態とを選択することにより、当該流路内の流体の流通が開閉制御される。
【０００５】
そのためピンチバルブ用のチューブにおいては、やはり押圧を解除した後、自身の持つ弾力性、復元性によってできるだけ速やかに元の状態に回復して流路を解放できることが、当該ピンチバルブの応答性の点で重要である。
チューブポンプやピンチバルブに組み込むチューブとして、柔軟で、しかも化学的に安定で耐薬品性等にも優れたフッ素ゴムチューブを使用することが検討されている。
【０００６】
しかし、フッ素ゴムは架橋後の粘着性が高いため、押圧によってチューブが押し潰された状態から、押圧が解除されて、上記のように自身の持つ弾力性、復元性によってチューブが元の状態に回復するまでに時間がかかるという問題がある。
そのため、例えばチューブポンプの場合は流体の搬送性が低下して、特に微量の流体を迅速に送出できないおそれがある。またピンチバルブの場合は、開閉の応答性が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、例えば流路を構成するフッ素ゴムチューブの内面にフッ素樹脂等からなる被膜を形成して粘着を抑制することが提案されている（特許文献１、２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００２−５０２７３５号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが上記の構成では、チューブの構造および製造工程が複雑化するおそれがある。
また形成した被膜が、流路を流れる流体やその中に含まれる固体粒子などとの摩擦によって短期間で摩耗したり剥離したりして、流体のコンタミネーションの原因となるおそれもある。
本発明の目的は、チューブの構造や製造工程を複雑化させたり、コンタミネーションの原因となったりする被膜を形成せずに、架橋後のフッ素ゴム自体の粘着を抑えて、例えばチューブポンプに使用した場合は流体の搬送性を向上でき、またピンチバルブに使用した場合は開閉の応答性を向上できるフッ素ゴムチューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ポリオール架橋タイプのフッ素ゴム、当該フッ素ゴム１００質量部あたり３．８質量部以上、４．１質量部以下の、少なくともビスフェノール類を含むポリオール系架橋剤、および前記フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下のカーボンブラックを含むゴム組成物からなるフッ素ゴムチューブである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、チューブの構造や製造工程を複雑化させたり、コンタミネーションの原因となったりする被膜を形成せずに、架橋後のフッ素ゴム自体の粘着を抑えて、例えばチューブポンプに使用した場合は流体の搬送性を向上でき、またピンチバルブに使用した場合は開閉の応答性を向上できるフッ素ゴムチューブを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例、比較例における、ポリオール系架橋剤の配合割合と、ピンチバルブの応答時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〈フッ素ゴムチューブ〉
本発明のフッ素ゴムチューブは、ポリオール架橋タイプのフッ素ゴム、当該フッ素ゴム１００質量部あたり３．８質量部以上、４．１質量部以下の、少なくともビスフェノール類を含むポリオール系架橋剤、および前記フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下のカーボンブラックを含むゴム組成物からなることを特徴とする。
【００１４】
後述する実施例、比較例の結果からも明らかなように、本発明によれば、ポリオール系架橋剤の配合割合を上記の範囲とすることにより、チューブの構造や製造工程を複雑化させたり、コンタミネーションの原因となったりする被膜を形成することなしに、架橋後のフッ素ゴム自体の架橋密度を高めて、その粘着を抑制できる。
また本発明によれば、ポリオール系架橋剤の配合割合を上記の範囲とするとともに、カーボンブラックの配合割合を上記の範囲とすることにより、上記架橋密度の上昇に伴って架橋後のフッ素ゴムチューブの柔軟性が低下するのを抑制して、適度な柔軟性を確保できる。
【００１５】
したがって、上記ゴム組成物によって形成することで、例えばチューブポンプに使用した場合には流体の搬送性を向上でき、またピンチバルブに使用した場合には開閉の応答性を向上できるフッ素ゴムチューブを提供できる。
（フッ素ゴム）
フッ素ゴムとしては、例えばフッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン二元共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン二元共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系ゴム（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系ゴム（ＦＦＫＭ）等の、分子中にフッ素を有しかつ架橋性を有するとともに、架橋によってゴム弾性を発現しうる種々のフッ素ゴムのうち、少なくともビスフェノール類を含むポリオール系架橋剤によって架橋可能なポリオール架橋タイプのフッ素ゴムの１種または２種以上が使用可能である。
【００１６】
中でもフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムが、汎用性や取り扱い性等に優れる上、ゴム弾性や耐摩耗性、引張強さ等に優れたフッ素ゴムチューブを形成できるため、好適に使用される。
またフッ素ゴムとしては、あらかじめポリオール系架橋剤を内添した状態で供給されるプレコンパウンドタイプのものと、ポリオール系架橋剤を内添しない生ゴムの状態で供給される生ゴムタイプのものとがあるが、本発明ではいずれのタイプのフッ素ゴムを使用してもよい。
【００１７】
フッ化ビニリデン系でポリオール架橋系の、プレコンパウンドタイプのフッ素ゴムの具体例としては、例えばデュポンエラストマー(株)製のバイトン（登録商標）シリーズのうちＡ２０１Ｃ、Ａ４０１Ｃ、Ｂ６０１Ｃ、Ｆ６０５Ｃ等の１種または２種以上が挙げられる。
またフッ化ビニリデン系でポリオール架橋系の、生ゴムタイプのフッ素ゴムの具体例としては、上記バイトンシリーズのうちＡ２００、Ａ５００、Ａ７００、ＡＨＶ、ＡＬ３００、ＡＬ６００、Ｂ２０２、Ｂ６００等の１種または２種以上が挙げられる。
【００１８】
（ポリオール系架橋剤）
ポリオール系架橋剤としては、例えばビスフェノールＡＦ〔２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン〕等のビスフェノール類が挙げられる。またビスフェノール類を、フッ素ゴム中に配合したマスターバッチの状態で使用することもできる。
【００１９】
さらにビスフェノール類と、当該ビスフェノール類によるフッ素ゴムの架橋反応を促進するために機能する促進剤との混合物も、ポリオール系架橋剤として使用可能である。
上記混合物としては、例えば上記ビスフェノールＡＦと、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドとの、質量比約４／１の混合塩〔デュポンエラストマー(株)製のＶＣ−５０〕等が挙げられる。 
【００２０】
ポリオール系架橋剤の配合割合は、前述したようにフッ素ゴム１００質量部あたり３．８質量部以上、４．１質量部以下である必要がある。
ポリオール系架橋剤の配合割合がこの範囲未満では、架橋後のフッ素ゴムの粘着を抑える効果が得られず、押圧によってチューブが押し潰された状態から、押圧が解除されて自身の持つ弾力性、復元性によってチューブが元の状態に回復するまでに時間がかかってしまう。
【００２１】
そのため、フッ素ゴムチューブを例えばチューブポンプに使用した場合には流体の搬送性が低下して、特に微量の流体を迅速に送出できないという問題を生じ、ピンチバルブに使用した場合には開閉の応答性が低下するという問題を生じる。
一方、ポリオール系架橋剤の配合割合が上記の範囲を超えても、それ以上の効果が得られないだけでなく、架橋密度が高くなりすぎて、架橋後のフッ素ゴムの柔軟性が大きく低下してしまう。そのため、例えばフッ素ゴムチューブを、その形状に対応した金型を使用したプレス成形等によって製造した際には、上記金型から脱型できないといった問題を生じるおそれがある。
【００２２】
これに対し、ポリオール系架橋剤の配合割合を上記の範囲とすることにより、架橋密度が高くなりすぎて柔軟性が低下するのを抑制しながら、できるだけ粘着を抑えて、例えばチューブポンプに使用した場合には流体の搬送性を向上でき、またピンチバルブに使用した場合には開閉の応答性を向上できるフッ素ゴムチューブを提供できる。
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、ポリオール系架橋剤の配合割合は、上記の範囲でもフッ素ゴム１００質量部あたり３．９質量部以上、特に３．９５質量部以上であるのが好ましい。
【００２３】
ポリオール系架橋剤の配合割合は、当該ポリオール系架橋剤としてビスフェノール類を単独で使用する場合は、当該ビスフェノール類のみの配合割合である。
また、ポリオール系架橋剤として、ビスフェノール類と促進剤との混合物を使用する場合は、当該混合物の全体の配合割合とする。
さらにマスターバッチを使用する場合は、当該マスターバッチ中のポリオール系架橋剤の配合割合とする。
【００２４】
またプレコンパウンドタイプのフッ素ゴムを使用する場合は、ポリオール系架橋剤の全体の配合割合が前述した範囲となるように、内添されたポリオール系架橋剤の量を勘案して、さらにポリオール系架橋剤を追加すればよい。
（カーボンブラック）
カーボンブラックとしては、フッ素ゴムに対する補強剤、充填剤として機能しうる種々のカーボンブラックが使用可能である。
【００２５】
カーボンブラックの配合割合は、前述したようにフッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下である必要がある。
カーボンブラックの配合割合がこの範囲未満では、当該カーボンブラックの補強剤、充填剤としての機能が得られないため、フッ素ゴムチューブの強度等が低下するおそれがある。
【００２６】
一方、カーボンブラックの配合割合が上記の範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、架橋後のフッ素ゴムの柔軟性が大きく低下してしまう。そのため、例えばフッ素ゴムチューブを、その形状に対応した金型を使用したプレス成形等によって製造した際には、上記金型から脱型できないといった問題を生じるおそれがある。
これに対し、カーボンブラックの配合割合を上記の範囲とすることにより、架橋密度が高くなりすぎて柔軟性が低下するのを抑制しながら、適度な強度を有するフッ素ゴムチューブを提供できる。
【００２７】
なお、かかる効果をより一層向上することを考慮すると、カーボンブラックの配合割合は、上記の範囲でもフッ素ゴム１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましい。
（その他の成分）
ゴム組成物には、さらに促進助剤、受酸剤、加工助剤等を配合してもよい。
このうち促進助剤としては、水酸化カルシウムが好適に使用される。水酸化カルシウムの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。
【００２８】
受酸剤としては、例えば酸化マグネシウム等のマグネシウム塩や、酸化鉛（リサージ）等が挙げられる。受酸剤の配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
加工助剤としては、種々のワックス等が挙げられる。特に各種グレードのカルナバワックスが好ましい。加工助剤の配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり０．５質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下であるのが好ましい。
【００２９】
（成形および架橋）
上記各成分を含むゴム組成物をチューブ状に成形し、架橋させてフッ素ゴムチューブを製造する工程は、従来同様に実施できる。
すなわち成形方法としては、例えばプレス成形法、押出成形法、トランスファー成形法、射出成型法等の各種の成形方法がいずれも採用可能である。プレス成形法やトランスファー成形法では、成形と同時の加熱によってゴム組成物を架橋してフッ素ゴムチューブを製造できる。またその他の成形法では、成形後に加硫缶等を用いて架橋させればよい。
【００３０】
またプレス成形法やトランスファー成形法により成形と同時に架橋（一次架橋）させたフッ素ゴムチューブを、さらに脱型後に二次架橋させてもよい。
成形、架橋の条件は任意に設定できる。
上記本発明のフッ素ゴムチューブは、先述したようにチューブポンプやピンチバルブに組み込んで使用するのに適している。
【実施例】
【００３１】
〈実施例１〉
フッ化ビニリデン系でポリオール架橋系の生ゴムタイプのフッ素ゴム〔前出のデュポンエラストマー(株)製のバイトンＡ７００〕１００質量部に、カーボンブラック〔ＭＴカーボン〕５質量部、水酸化カルシウム６質量部、酸化マグネシウム３質量部、およびポリオール系架橋剤〔前出のデュポンエラストマー(株)製のＶＣ−５０、ビスフェノールＡＦとベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドとの質量比約４／１の混合塩〕３．８質量部を配合し、混練してゴム組成物を調製した。
【００３２】
次いで、調製したゴム組成物を金型に充填して、１７７℃でチューブ状にプレス成形するとともに一次架橋させ、さらに脱型したのち２３２℃で２４時間加熱して二次架橋させて、内径：１ｍｍ、外径：２ｍｍのフッ素ゴムチューブを製造した。
〈実施例２、３、比較例１、２〉
ポリオール系架橋剤の配合割合を、フッ素ゴム１００質量部あたり２．５質量部（比較例１）、３．５質量部（比較例２）、３．９５質量部（実施例２）および４．１質量部（実施例３）としたこと以外は実施例１と同様にしてフッ素ゴムチューブを製造した。
【００３３】
〈実施例４、５〉
カーボンブラックの配合割合を、フッ素ゴム１００質量部あたり７質量部としたこと以外は実施例１（実施例４）、および実施例３（実施例５）と同様にしてフッ素ゴムチューブを製造した。
〈比較例３〉
ポリオール系架橋剤の配合割合を４．３質量部としたこと以外は実施例１と同様にしてフッ素ゴムチューブを製造しようとしたが、プレス成形後に金型から脱型することができなかった。
【００３４】
〈比較例４、５〉
カーボンブラックの配合割合を、フッ素ゴム１００質量部あたり１０質量部としたこと以外は比較例２（比較例４）、および実施例１（比較例５）と同様にしてフッ素ゴムチューブを製造しようとしたが、いずれもプレス成形後に金型から脱型することができなかった。
【００３５】
〈応答時間の計測〉
上記実施例１〜５、比較例１、２で製造したフッ素ゴムチューブを、ソレノイド駆動用の開閉機構と組み合わせてピンチバルブを作製し、上記フッ素ゴムチューブの一端をＩＮ側としてエアーの供給部に接続するとともに、他端をＯＵＴ側として圧力計に接続した。
そして開閉機構を動作させて、フッ素ゴムチューブの一部を径方向に押圧して内部の流路を押し潰して閉鎖した状態で、当該フッ素ゴムチューブのＩＮ側に１００ｋＰａのエアー圧をかけながら、再び開閉機構を動作させて押圧を解除した時点から、実際にフッ素ゴムチューブの流路が開かれてＯＵＴ側の圧力計が所定値を検知するまでに要した時間を、応答時間として計測した。
【００３６】
結果を表１、表２に示す。また実施例１〜３、比較例１、２の結果を図１に示す。
【００３７】
【表１】
0006670442.tif 000002
【００３８】
【表２】
0006670442.tif 000003
【００３９】
表１、表２および図１の実施例１〜５、比較例１〜５の結果より、架橋後のフッ素ゴムの粘着を抑えて、ピンチバルブ等として使用した際の、フッ素ゴムチューブの開閉の応答性を向上するためには、ポリオール系架橋剤の配合割合を、フッ素ゴム１００質量部あたり３．８質量部以上とする必要があり、中でも３．９質量部以上、特に３．９５質量部以上とするのが好ましいことが判った。
【００４０】
また架橋後のフッ素ゴムの架橋密度が高くなりすぎて柔軟性が低下するのを抑制して、例えばプレス成形等による脱型等を可能とするためには、ポリオール系架橋剤の配合割合を、上記の範囲でもフッ素ゴム１００質量部あたり４．１質量部以下とする必要があることが判った。
また上記の効果を維持しながら、柔軟性が低下するのを抑制して上記脱型等を可能とするためには、カーボンブラックの配合割合は、フッ素ゴム１００質量部あたり３質量部以上、７質量部以下とする必要があり、中でも５質量部以上とするのが好ましいことが判った。
【図１】
0006670442.tif 000004