(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含フッ素エラストマーを含む組成物であって、
前記含フッ素エラストマー１００質量部に対して０．０００１〜３質量部のフラーレンを含み、
前記組成物の厚さ１００ｎｍの切片を走査透過電子顕微鏡で観察した際、任意の視野１μｍ四方に直径１０ｎｍ以上のフラーレン粒子が観察されない、
含フッ素エラストマー組成物。
【請求項２】
含フッ素エラストマーが、パーフルオロエラストマーを含む請求項１に記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項３】
さらに、架橋剤を含む請求項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、フィラーを含む請求項１〜３のいずれかに記載の含フッ素エラストマー組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の組成物を架橋した成形品。
【請求項６】
成形品がシール材である請求項５に記載の成形品。
【請求項７】
請求項５または６に記載の成形品が組み込まれた装置。
【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、その成形品、該成形品が組み込まれた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
含フッ素エラストマー、特にテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位を中心とするパーフルオロエラストマーは、優れた耐薬品性、耐溶剤性および耐熱性を示す。このことから、含フッ素エラストマーは、過酷な環境下において広く使用され、特にシール材として多用されている。
【０００３】
このシール材用エラストマー性材料として、架橋性の含フッ素エラストマーに有機または無機フィラーを配合した材料が提案されている。例えば、フィラーとして、カーボンブラック、シリカ（例えば、特許文献１および特許文献２参照）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、酸化チタン、クレー、タルク、硫酸バリウム等が知られている。さらに、アルミナおよびイミド系フィラーを使用することが提案されている（たとえば、特許文献３および特許文献４参照）。
【０００４】
一方、半導体やハードディスクの製造装置では、種々の連結部分やゲートバルブなどの可動部分に、封止のために前記含フッ素エラストマーのシール材が使用されている。中には、シール材の耐久性に対する要求は極めて苛酷な用途もある。
【０００５】
例えば、プラズマ装置のゲートバルブの開閉間隔は、半導体製造の工程では１２０秒／回程度であるが、よりスループットを向上させる目的でプロセスタイムが短いハードディスク製造工程では１０秒／回以下である。ここで、シール材の耐久性が十分でないと、弾力不良によりリークが発生したり、変質によりシール材がチャンバー側にくっ付いて、シール材が外れてしまったり、するなどの問題が生じる。そのため、短期間でのシール材の交換を余儀なくされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７８３５７６号公報
【特許文献２】特許第２８５８１９８号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０００／０６４９８０号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００１／０３２７８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、耐久性に優れた含フッ素エラストマー組成物、該含フッ素エラストマー組成物からなる成形品、さらに該成形品が組み込まれた装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の発明からなる。
[１]  含フッ素エラストマーを含む組成物であって、  前記含フッ素エラストマー１００質量部に対して０．０００１〜３質量部のフラーレンを含み、前記組成物の厚さ１００ｎｍの切片を走査透過電子顕微鏡で観察した際、任意の視野１μｍ四方に直径１０ｎｍ以上のフラーレン粒子が観察されない、含フッ素エラストマー組成物。
[２]  含フッ素エラストマーが、パーフルオロエラストマーを含む前項[１]に記載の含フッ素エラストマー組成物。
[３]  さらに、架橋剤を含む前項[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、フィラーを含む前項[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]   前項[１]〜[４]のいずれかに記載の組成物を架橋した成形品。
[６]  成形品がシール材である前項[５]に記載の成形品。
[７]   前項[５]または[６]に記載の成形品が組み込まれた装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、耐久性に優れたフッ素エラストマー組成物からなる成形品が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（含フッ素エラストマー組成物）
本発明の含フッ素エラストマー組成物は、含フッ素エラストマー１００質量部に対して０．０００１質量部〜３質量部のフラーレンを含んでおり、走査透過電子顕微鏡での任意の視野１μｍ四方において直径１０ｎｍ以上のフラーレン粒子が観察されない。
【００１１】
凝集して直径が１０ｎｍを越えるフラーレン粒子が多く含まれると、耐久性を向上させる効果が低減する。なお、本発明において耐久性は、圧縮永久歪みを指標として測定されるものであり、より具体的には、後述する実施例の通り、ゲートバルブを開閉しリークが始まるまでの回数で測定される。
【００１２】
（含フッ素エラストマー組成物の製造方法）
本発明の含フッ素エラストマー組成物は、含フッ素エラストマーとフラーレンとを混合することにより得られる。混合方法としては、特に限定されないが、例えば、溶剤にフラーレンと含フッ素エラストマーとを溶解し、その後溶媒を除去する方法が、フラーレンの凝集粒子が生じ難く好ましい。含フッ素エラストマーとフラーレンとを混合するのは、含フッ素エラストマーの架橋前が好ましく、特に含フッ素エラストマーが生ゴムの段階で混合するのがより好ましい。
【００１３】
（フラーレン）
本発明の含フッ素エラストマー組成物において、フラーレンの含有量は、含フッ素エラストマー１００質量部に対して０．０００１質量部〜３質量部、好ましくは０．００１質量部〜３質量部、より好ましくは０．１質量部〜２質量部である。フラーレンの含有量は、３質量部より多くても添加量に応じた耐久性の向上効果が得難く、また、０．０００１質量部より少ないと耐久性の向上効果が得難い。
【００１４】
なお、フラーレンとしては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９６以上の高次フラーレン、及びこれらの混合物などが知られているが、本発明に使用するフラーレンとしては特に限定されない。入手性の点でＣ６０が扱いやすく好ましい。
【００１５】
（含フッ素エラストマー）
本発明に好適に使用され得る含フッ素エラストマーとしては、フッ素ゴムおよびフッ素ゴムからなるゴム組成物などが挙げられる。
【００１６】
フッ素ゴムとしては、非パーフルオロフッ素ゴム、パーフルオロフッ素ゴムおよび熱可塑性フッ素ゴムなどがあげられる。
【００１７】
また、含フッ素エラストマーとしては、含フッ素シリコーン系エラストマーを用いることができ、たとえば、フルオロシリコーンゴムなどが挙げられる。
【００１８】
さらに、含フッ素エラストマーとして、耐熱性の点からパーフルオロエラストマーを使用することが好ましい。ここで、含フッ素エラストマーは二種以上のモノマーを共重合させても良く、これらモノマーを構成単位とする。パーフルオロエラストマーの構成単位の９０モル％以上がパーフルオロモノマーであることが好ましい。
【００１９】
モノマーとしては、パーフルオロモノマーモノマーの他に、これと共重合可能なエチレン、プロピレン、塩化ビニル、ビニルエーテル、カルボン酸ビニルエステル、アクリル酸などを挙げることができる。
【００２０】
（添加物）
本発明の含フッ素エラストマー組成物には、必要に応じて、架橋剤やフィラーなどの添加物を含有させることができる。添加物は、含フッ素エラストマーとフラーレンとを混合後の工程で添加することが、フラーレンの凝集粒子の発生を抑える上で好ましい。混合方法としては、エラストマー用加工機械（例えば、オープンロール、バンバリーミキサー及びニーダーなどが挙げられる）を用いる方法、密閉式混合機を用いる方法およびエマルジョン混合から共凝析する方法などが挙げられる。
【００２１】
架橋剤は、一般に用いられているものから含フッ素エラストマーの架橋性基（キュアサイト）の種類によって適宜選定すればよい。なお、含フッ素エラストマーが架橋性基を持たない場合、放射線架橋をしてもよい。
【００２２】
フィラーとしては、無機金属化合物フィラーおよび／または有機高分子化合物フィラーなどが挙げられる。
【００２３】
（成形品）
本発明の成形品は、本発明の含フッ素エラストマー組成物および必要に応じてフィラーなどの成形用材料を混合し、架橋成形して得ることができる。また、本発明の成形品は、本発明の含フッ素エラストマー組成物でエラストマー性成形物を被覆し架橋した被覆成形品であってもよい。このように本発明の含フッ素エラストマー組成物は、各種成形品の成形材料としてだけでなく、コーティング材料としても有用である。
【００２４】
（シール材）
本発明の成形品は、特にシール材として好ましく用いられ、装置に組み込まれて使用されることに適する。なお、シール材は、一般にその適用箇所が可動部材であるか固定部材であるかによって、パッキン、ガスケットと呼ばれたり、またその形状からＯリング、Ｄリング、Ｕパッキン、Ｖパッキンなどと呼ばれたりすることがある。
【００２５】
（用途）
本発明の成形品は、耐久性に優れるため、一般にエラストマーが使用される成形品においても好適に使用することが出来、長期に渡って弾力性を維持することが出来る。  
【００２６】
また、本発明の成形品は、様々な分野の各種装置に組み込んで用いることができ、特に負荷のかかる可動部に組み込んで用いることができる成形品として有用であり、動作の度に衝撃を受ける部品の耐久性を顕著に向上させることが可能である。
【００２７】
例えば、シール材として、産業機械、自動車、航空機、半導体製造装置などの各種機械または装置における要素（部品）間のジョイント部などの密閉性が要求される箇所に装着して使用することができる。前記装置としては、例えば、ハードディスク製造に用いられる開閉頻度が高い装置が挙げられ、より具体的には、テクスチャ装置、洗浄装置、成膜装置、研磨装置、潤滑膜形成装置および検査工程の各検査装置などが挙げられ、特にＣＶＤ装置やスパッタ装置などの製膜装置が挙げられる。
【実施例】
【００２８】
以下に本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。
【００２９】
＜フラーレン凝集粒子数の分析＞
含フッ素エラストマー組成物の薄片約１００ｎｍをミクロトーム（ライカマイクロシステムズ社製  ＵＬＴＲＡＣＵＴ ＵＣＴ）を用いて作製し、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：（株）日立ハイテクノロジーズ製  ＨＤ−２３００）を用いて、フラーレン粒子の大きさを観察した。このときの条件は、加速電圧：２００ｋＶ、蒸着：Ｐｔ−Ｃ、蒸着の厚さは約１００ｎｍであった。
フラーレン凝集粒子数として、任意の視野１μｍ四方の直径１０ｎｍ以上のフラーレン粒子の数を数えた。
＜ゲートバルブ耐久性試験＞
被験サンプルとしてＯ−リングに成形した成形品を用い、以下の条件下でゲートバルブを開閉しリークが始まるまでの回数を測定した。また開閉途中で、変質してゲートバルブから外れた場合は、その時の回数とした。
スパッタ装置（キャノンアネルバ製  Ｃ３０１０）のゲートバルブに披験サンプルのＯ−リングを嵌め、１０秒／回の間隔でゲートバルブの開閉を繰り返した。
【００３０】
（実施例１）
フラーレン（フロンティアカーボン社製  ｎａｎｏｍ（登録商標）  ｍｉｘ  ＳＴ； Ｃ６０を主成分としてＣ７０以上の高次フラーレンを含む混合物）１質量部をヘキサフルオロベンゼン１６００質量部に添加し、超音波を照射しながら３時間撹拌し、フラーレン溶液を得た。この溶液には未溶解部分がないことを目視で確認した。フラーレン溶液に含フッ素エラストマー（ダイエル（登録商標）パーフロＧＡ−１０５）を１００質量部加え、さらに超音波を照射しながら２４時間撹拌を継続し、フラーレン含有含フッ素エラストマー溶液を得た。この溶液からロータリエバポレーターで溶媒を除去し、フラーレン含有含フッ素エラストマーを得た。
【００３１】
このフラーレン含有含フッ素エラストマーに、トリアリルイソシアヌレート２質量部及び２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製、商品名：パーヘキサ２５Ｂ）１質量部を添加して、オープンロールにて混練して架橋可能な含フッ素エラストマー組成物を調製した。この含フッ素エラストマー組成物を用いてフラーレン凝集粒子数の分析を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
この含フッ素エラストマー組成物を、Ｏ−リング用の金型に入れ、１６０℃で７分間プレスして架橋を行なったのち、さらにオーブン中で１８０℃で４時間のオーブン架橋を施し、Ｏ−リング（線径約４ｍｍ）の被験サンプルを作製した。この被験サンプルを用いてゲートバルブ耐久性試験を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
なお、成形品（Ｏ−リング）についてもフラーレン凝集粒子の分析を行ったところ、成形前後で変化は観察されなかった。
【００３４】
（実施例２〜５および比較例２）
フラーレンの添加量を表１に示す量に変更した以外は、実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００３５】
（比較例１）
フラーレンを添加しなかった以外は、実施例１と同様に調製し、含フッ素エラストマー組成物を得た。結果を表１に示す。
【００３６】
（比較例３）
フラーレン（フロンティアカーボン社製  ｎａｎｏｍ  ｍｉｘ  ＳＴ）１５質量部、ダイエルパーフロＧＡ−１０５を１００質量部、トリアリルイソシアヌレート２質量部及び２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂製、商品名：パーヘキサ２５Ｂ）１質量部を混合し、オープンロールにて混練して架橋可能な含フッ素エラストマー組成物を調製した。以後、実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
0006435454.tif 000002
【００３８】
表１から明らかなように、フラーレンを添加した含フッ素エラストマー組成物は、添加しないものよりゲートバルブ耐久性が格段に向上した。さらにフラーレンを５質量部、１５質量部添加した場合（比較例１〜３）は、任意の１μｍ四方の視野に直径１０ｎｍ以上のフラーレン粒子が存在した。一方フラーレンを０．００１質量部〜３質量部添加した場合(実施例１〜５)はフラーレン凝集粒子が観察されず、ゲートバルブ耐久性が比較例に比べて優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の含フッ素エラストマー組成物から得られる本発明の成形品は、様々な分野の各種装置に組み込んで用いることができる。