(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子中に水素を持つフッ素ゴムの未加硫コンパウンドからなる内層部と、その外周に均一に設けられたパーフルオロゴムの未加硫コンパウンドからなる外層部とを備えた紐状体を押出し、内外層部を同時に加硫することによって形成した二層構造の線状シーリング材。
【請求項２】
前記分子中に水素を持つフッ素ゴムが、フッ化ビニリデン系フッ素ゴムである請求項１記載の線状シーリング材。
【請求項３】
分子中に水素を持つフッ素ゴム未加硫コンパウンドからなる内層部とパーフルオロ未加硫コンパウンドからなる外層部とを備えた二層構造の紐状体を押出し、該紐状体をＯ−リング用金型中にセットし、熱プレスすることにより内外層を同時に加硫することを特徴とする二層構造のＯ−リングの製造方法。
【請求項４】
前記紐状体が、分子中に水素を持つフッ素ゴム未加硫コンパウンドとパーフルオロ未加硫コンパウンドとを２色押出金型に通して形成される、請求項３記載のＯ−リングの製造方法。
【請求項５】
前記紐状体が、ドーナツ状に切り抜いたパーフルオロゴムの未加硫コンパウンドの穴の部分に、円板状に切り抜いた分子中に水素を持つフッ素ゴムの未加硫コンパウンドをはめ込み、これをシリンダー内に積み重ねて、その上から圧縮機にてピストンを降下させることにより形成される、請求項３記載のＯ−リングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱性，耐薬品性などに優れた特殊ゴムの成形品に関する。例えばフッ素ゴムのようなゴム弾性体の成形品及びその成形加工方法に関する。フッ素ゴムには種々の種類のものが実用化されているが、大略２種類に大別し得る。その一つは、その分子が主として炭素，フッ素，水素から構成される種類のもので、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンとの共重合体ないしフッ化ビニリデンと六フッ化プロピレン及び四フッ化エチレンの三元共重合体，四フッ化エチレンとプロピレンの共重合体などが良く知られ、工業的に利用されている。この種のゴムを本発明については、分子中に水素を持つフッ素ゴムなる用語を使用する。今一つは、分子の構成原素が炭素，フッ素，酸素及び少量の沃素または臭素からなるゴム状体で、四フッ化エチレンとパーフルオロビニルエーテルの共重合体が良く知られており、通常パーフルオロゴムと呼ばれている。本発明においてもパーフルオロゴムなる用語はこの種のゴムを指すものとして使用する。近年パーフルオロゴムは特に優れた性質を有する弾性体として市販され、その加工品が種々の分野に利用され始めている。
【０００２】
このような加工品の一つとしては、各種のＯ−リングがある。利用される分野は半導体工業分野，化学工業分野，医療・医薬分野などで広く使用されている。半導体分野では、半導体製品の製造工程で極めて腐食性の強い酸やアルカリを使用するし、また有害なガス体などを使用するので、耐食性に優れたシーリング材が要望されている。
【０００３】
化学工業分野や医療・医薬分野では極性の強い有機溶剤例えばアセトン，メチルエチルケトン等のケトン類，ジメチルホルムアミド等のアミド類，エチレンジアミン，トリエチルアミンなどのアミン類，テトラヒドロフラン，２−メチルテトラヒドロフランなどのフラン類などが通常的に用いられる。従ってこれら有機溶剤に耐性を有するシーリング材特にＯ−リングが要望されている。
【０００４】
本発明は、耐熱性，耐薬品性に優れたパーフルオロゴム，フッ化ビニリデン系のフッ素ゴムの加工に関するものであり、これらのゴムを複合的に組合わせた２層構造のゴム成形品を提供するものである。
【０００５】
【従来の技術】
【発明が解決しようとする課題】
現在市場で入手できる弾性体の中で最も耐薬品性と耐熱性の優れているパーフルオロゴムは比較的新しいにも関わらず、その加工方法はすでに幾つかの方法が提案され、Ｏ−リングなどの加工品はシーリング用として使用されている。しかしこのゴム材料は極めて高価であり、その使用範囲も限定されざるを得ない。従って、高性能でより安価なシーリング材が望まれており、幾つかの試みがなされている。そのうちの一つとしてシリコーンゴム製のＯ−リングの外周をフッ素樹脂チューブで包み込んだ構造のものが、すでに実用化されているが、外周が樹脂チューブであるため、使用中の圧縮応用により割れたり、長期の圧縮に対してはクリープ変形が起こりやすい欠点を有している。つまりこの種のＯ−リングは耐薬品性は優れてはいるが、シーリング性は劣ることになる。また耐熱性は、シリコーンゴム並みとなり、フッ素樹脂はこの点では何の寄与もしない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、耐薬品性はパーフルオロゴムの性能を維持しながらコスト的にはより安価なシーリング材を開発すべく研究を重ね、特にＯ−リングについて種々検討を加えた。その結果、内層部は比較的安価ではあるがやや耐薬品性の劣る分子中に水素を持つ含フッ素ゴム例えば、フッ化ビニリデン系フッ素ゴムからなり、その周囲を隙間なくパーフルオロゴムで包み込んだ２層構造にすることにより、耐薬品性が優れており、安価なシーリング材が得られることが解り本発明を完成した。
【０００７】
本発明の線状シーリング材は、分子中に水素を持つフッ素ゴムの未加硫コンパウンドからなる内層部と、その外周に均一に設けられたパーフルオロゴムの未加硫コンパウンドからなる外層部とを備えた紐状体を押出し、内外層部を同時に加硫することによって形成したことを特徴としている。また、このような線状シーリング材であって、分子中に水素を持つフッ素ゴムが、フッ化ビニリデン系フッ素ゴムであるものが好ましい。
本発明の二層構造のＯ−リングの製造方法は、分子中に水素を持つフッ素ゴム未加硫コンパウンドからなる内層部とパーフルオロ未加硫コンパウンドからなる外層部とを備えた二層構造の紐状体を押出し、該紐状体をＯ−リング用金型中にセットし、熱プレスすることにより内外層を同時に加硫することを特徴とする。また、このような製造方法であって、前記紐状体が、分子中に水素を持つフッ素ゴム未加硫コンパウンドとパーフルオロ未加硫コンパウンドとを２色押出金型に通して形成されるものが好ましい。また、前記紐状体が、ドーナツ状に切り抜いたパーフルオロゴムの未加硫コンパウンドの穴の部分に、円板状に切り抜いた分子中に水素を持つフッ素ゴムの未加硫コンパウンドをはめ込み、これをシリンダー内に積み重ねて、その上から圧縮機にてピストンを降下させることにより形成されるものであってもよい。
【０００８】
【作用】
本発明の主旨を内層部がフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムであり、外周部がパーフルオロゴムで構成されているＯ−リングを例に取って説明する。カーボン，加硫剤その他の添加剤が均一に混合された未加硫のフッ化ビニリデン系フッ素ゴムコンパウンドと、同じようにカーボン，加硫剤，その他添加剤が均一に配合された未加硫パーフルオロゴムコンパウンドを用意し、内層部にビニリデン系フッ素ゴムコンパウンド，その外周部に均一な厚みで未加硫パーフルオロゴムコンパウンドが配置された構造の所定太さの紐状体を用意する。
【０００９】
この紐状体を切断し、所定寸法のＯ−リング用圧縮金型にセットする。この場合紐状体の両末端は互いに重ね合わせられるように４５度に斜めカットを行うのが好ましい。紐状体がセットされた金型は、あらかじめ加硫温度に保持された熱板プレスにて圧縮加硫を行うことにより、末端同志が融着されると同時に内層部のフッ化ビニリデン系ゴムも、外周部のパーフルオロゴムも加硫される。金型から取り外した加硫済みのＯ−リングは、さらに常圧加熱オーブン中で２次加硫を行うこともできる。両末端を融着する際に内層部のフッ化ビニリデン系フッ素ゴムが表面にはみ出してパーフルオロゴム層と逆転する可能性もある。これを避けるために短いパーフルオロゴム紐を継ぎとして使用することも良好な方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
内層部が未加硫のフッ化ビニリデン系フッ素ゴムコンパウンドからなり、その外周部が未加硫パーフルオロゴムコンパウンドからなる紐状体を製作する方法について述べる。図１（ｂ）はシリンダー２と取り外し自在なダイス１及びシリンダー２の中に上下に可動し得るピストン３から構成される押出金型である。図２は、ゴムを打ち抜く為の刃であり刃（ｂ）は刃（ａ）の中に隙間なく挿入できるが、刃先では一定の間隙（ｒ−ｒ’）が開けられるように設計されている。まず未加硫パーフルオロゴムコンパウンドを一定厚みのシート状となし、刃（ａ）と刃（ｂ）を嵌合してシート上にセットして、（ｂ）を押し下げてゴムシートを切り抜き、次いで（ａ）を押し下げるとドーナツ状の形状のシートが得られる。このドーナツ状の未加硫パーフルオロゴムコンパウンドを必要とする枚数作成する。次いで未加硫のフッ化ビニリデン系ゴムコンパウンドの厚みが前記シートと同じであるシートから、打ち抜き刃（ｂ）のみを使用して円板状のものを同一枚数打ち抜く。この円板状のコンパウンドをドーナツ状のパーフルオロゴムコンパウンドの穴の部分にはめ込む。これを図１のシリンダー２の中に積み重ね状態で挿入すると内層部にフッ化ビニリデン系ゴムコンパウンド、その周囲をパーフルオロゴムコンパウンドで包み込んだロッドが得られる。このダイス１の設けられたシリンダー２を図３に示す如く台座Ｂにセットし、圧縮機Ａにてピストンを降下させれば内層部にフッ化ビニリデン系ゴムコンパウンド、外周部にパーフルオロゴムコンパウンドが均一に取り囲んだ２層構造の紐状体を得ることができる。
【００１１】
２層構造の未加硫紐状態を製作する別の方法を次に開示する。図４のＣとＤはスクリュー押出機でありＥは所謂２色押出金型を示している。この金型は、図５にそれぞれの平面図と断面図を示したダイ部品７，８，９及び１０が組立てられたものである。スクリュー押出機Ｄからは、フッ化ビニリデン系ゴムコンパウンドが２色押出金型に供給され、ダイ部品８，９及び１０にまがたる円錐形状のダイスｋは、このコンパウンドで充填された状態になる。
【００１２】
一方パーフルオロゴムコンパウンドはスクリュー押出機Ｃより供給され、流路ｎを通って押出金型にダイ部品９と８を通過してダイ部品７に達する。ダイ部品７には２方向に分かれた流路ｉが設けられており、パーフルオロゴムコンパウンドはこの流路を通ってノズルｍに至る。ノズルｍの中心にはダイスｋを通過してきたフッ化ビニリデン系ゴムコンパウンドが押し出されてきており、この周囲をパーフルオロゴムが外周を包み込む形でノズルから押出される。かくして所定寸法の２層構造の押出物が得られる。
【００１３】
以上の方法においては、スクリュー式押出機、２色押出金型とも温度を７０℃ないし９０℃に調節することが好ましい。しかし押出機のスクリュー回転数は、押出物である紐状体の太さ、押出金型の構造、必要とする内外層の断面積比、押出スピードなどにより選定する必要がある。この方法は条件決定には手間がかかるが、一度条件を決めてしまうと比較的大量の生産に好ましく用いられる。
【００１４】
【実施例１】
内径３０ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの金属性シリンダー及びシリンダー中に密接状態でスムーズに上下できる長さ１２０ｍｍのピストンを用意した。このシリンダーの先に図１（ｃ）に示す如きダイス１を取付け押出金型とした。主要な寸法を示すと、ダイス入口径はピストン内径に等しく３０ｍｍとし、出口の径は３．３ｍｍ、ランド長５ｍｍである。ダイス角度は約２０度である。これらの部品はいずれもクロムメッキをほどこした。使用したゴム材料はダイキン工業（株）社製の商品名ダイエルパーフルオロＧＡ−５５とダイエルＧ−９０２で、いずれもパーオキサイド系加硫剤、カーボン粉末その他の添加剤が均一に配合されているものを使用した。この未加硫ゴムそれぞれを３ｍｍ厚みのシート状とし、ダイエルＧ−９０２のシートからは図２（ｂ）に示す打ち抜き刃を用いて２０ｍｍ径の円板を２５枚打ち抜いた。一方ダイエルパーフルオロＧＡ−５５のシートからは、図２（ａ）と（ｂ）に示した打ち抜き刃を組合せ外径３０ｍｍ内径２０ｍｍのドーナツ状のシートを同枚数打ち抜いた。前記円板状のダイエルＧ−９０２を、ドーナツ状の内層部にはめ込み、押出金型のシリンダー２中に積み重ね状態で充填した。押出時の流れの乱れを防止する目的でダイス１の中は、ダイエルＧ−９０２のみであらかじめ充填しておいた。
【００１５】
シリンダー外周にバンドヒーターを取付け、スライダックにて電圧を調節することによりシリンダーの温度を９０℃に保ち、図３に示す如く油圧万能試験機（島津製作所製ユニバーサルテストマシン）にセットした。ピストンの降下速度を５０ｍｍ／ｍｉｎに調節しながら押出を行うことにより、径約４．３〜４．５ｍｍのなめらかな肌を持った未加硫紐状体を得た。約１５グラムの未加硫ゴムがダイス部に残存した。この紐状体を切断し拡大鏡で観察したところ、内層部と外周部の２層構造になっていることが確認できた。別途用意した内径２４ｍｍ，線径４．２ｍｍの２つ割り１個取りのＯ−リング用金型の溝中に両末端を４５度カットし重ね合わせた状態でセットし、熱板プレスにて１８０℃２０分間圧縮プレスし、さらに電気炉中で２００℃４時間２次加硫を行った。かくして得られたダイエルＧ−９０２とＧＡ−５５の２層構造のＯ−リングを常温でアセトン中に浸漬したが、１０時間後でも何らの変化は認められなかった。比較のためにＧ−９０２のみで同様な方法により作成したＯ−リングは、アセトン中に浸漬したところ１時間後には３０％の重量増加があり、寸法増大が認められた。
【００１６】
【実施例２】
内層部と外周部の２層構造を明確に確認する事を目的として、実施例１とほぼ同様の実験を行った。実施例１と異なる点はダイエルＧ−９０２の配合を白色とした点にある。白色配合はカーボンに代えて酸化硅素と炭酸バリウムを配合したものである。作成したＯ−リングを切断し断面を拡大観察した。約１０倍に拡大した写真のコピーを図６に示す。白色の内層部が黒色のパーフルオロゴムで隙間なく取り囲まれている状態が良く解る。境界相の密着性は極めて高く異種ゴム間の剥離は認め得なかった。この２層構造のＯ−リングもアセトン浸漬２０時間後の膨潤は観察されなかった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の内層部が安価な含フッ素ゴムで構成され、外層部が高価ではあるが性能の高いパーフルオロゴムで隙間なく包まれている２層構造のゴム成形品は、性能特に耐薬品性はパーフルオロゴム並みであるにも関わらず安価に提供できる。本発明は断面が円形のＯ−リングなどの成形品のみに限定されるものではなく、異形断面のシーリング材、例えば電気炉の扉のパッキンなどにも有効に利用できる。２層構造の異形押出品を得るには図５で詳細に開示したダイスに多少の変更を加えることにより有効に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の２層構造のゴム成形品を成形する押出金型である。
【図２】打ち抜き刃を示す平面図である。
【図３】押出金型を圧縮機に取付けた図である。
【図４】スクリュー押出機２台で２層構造体を製作する概念図である。
【図５】２層構造を得るためのダイスの詳細図である。
【図６】実施例２で得られたＯ−リングの断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１ ダイス
２ シリンダ
３ ピストン
４ バンドヒーター
５ ゴムコンパウンド
６ 押出紐
７ ダイ部品
８ ダイ部品
９ ダイ部品
１０ ダイ部品
Ａ 圧縮機
Ｂ 台座
Ｃ スクリュー押出機
Ｄ スクリュー押出機
Ｅ ２色押出金型
ｒ 打ち抜き刃の径
ｒ’ 打ち抜き刃の径
ｉ 流路
ｋ ダイス
ｍ ノズル
ｎ 流路
【図１】
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【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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