DE102006029504A1

DE102006029504A1 - Geformter Elastomerartikel, Gummimaterial und O-Ring unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE102006029504A1
Application number: DE200610029504
Authority: DE
Inventors: Takeshi Hamamatsu Kuboyama; Naoya Hamamatsu Kuzawa
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-01-04
Also published as: JP2007002150A; TW200706577A; US20060292373A1; KR20070000353A

Abstract

Ein Film aus einem fluorierten Harz mit einer Dicke von 500 mum oder weniger wird auf einer Oberfläche eines geformten Elastomerartikels durch ein Vakuumablagerungsverfahren gebildet. Der resultierende geformte Elastomerartikel mit dem Film aus fluoriertem Harz hat eine Klebkraft an Metall von 100 N oder weniger in einer Umgebung von 200 DEG C bis 300 DEG C und hat ein Gewichtsreduktionsverhältnis von 1,0 Gew.-% oder weniger bei Bestrahlung mit einem gemischten Plasma, welches Sauerstoff und Kohlenstofftetrafluorid enthält.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen geformten Elastomerartikel mit verbesserten Oberflächeneigenschaften, insbesondere einen geformten Elastomerartikel, der für eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, eine Halbleitertransportvorrichtung, eine Flüssigkristallherstellungsvorrichtung und Ähnliches geeignet ist.

Konventionell muss ein Abdichtungsmaterial, so wie ein O-Ring, der bei einer Halbleiterherstellungsvorrichtung, einer Flüssigkristallherstellungsvorrichtung oder Ähnlichem verwendet wird, Plasmaresistenz, Hitzeresistenz, Sauberkeit, Stoffreinheit, Antihafteigenschaften, Widerstandskraft gegenüber Chemikalien und Ähnliches aufweisen. Daher wurden perfluorierte und fluorierte Gummimaterialien häufig verwendet, die ausgezeichnete Plasmaresistenz, Hitzeresistenz und eine Resistenz gegenüber Chemikalien und Ähnliches aufweisen.

Da normalerweise die Gummimaterialien oft an einer Metalloberfläche, die abgedichtet werden soll, anhaften, könnte normalerweise hierdurch die normalen Funktionen von Vorrichtungen gestört werden, bei welchen Öffnungs- und Schließvorgänge häufig ausgeführt werden. Bei der Wartung haftet das Abdichtungsmaterial an der Metalloberfläche so fest, dass es nicht leicht abgezogen werden kann. Wenn es unter Einsatz von Gewalt abgezogen wird, entsteht ein Problem dadurch, dass Gummipulver durch Abreiben abfällt und dadurch Probleme mit der Vorrichtung oder Ähnliches entstehen können. Diese Probleme des Anhaftens an Metalloberflächen, wie oben beschrieben, tritt auf ähnliche Weise auch bei fluorierten Gummis mit einer niedrigen Oberflächenenergie auf. Da insbesondere perfluorierte Gummimateralien häufig einem Vakkum oder einer hohen Temperatur ausgesetzt sind, wird hier das Problem des Anhaftens des Gummis an Metalloberflächen bemerkenswert.

Dementsprechend gibt es einen Bedarf für eine wirksame Technik zum Reduzieren der Anhaftungseigenschaften des Abdichtungsmaterials, insbesondere von fluoriertem Gummi. Als Verfahren zum Reduzieren der Haftungseigenschaften des Gummimaterials gab es bisher verschiedene bekannte Vorgehensweisen: Untermischen von Öl in das Gummi; Bilden einer reaktiven Siliconschicht auf der Oberfläche eines Gummimaterials; Mischen eines Gummimaterials mit Silicongummi; Einführen von Fluorkohlenstoffharzpulver oder Ähnlichem in das Gummi, Aufstrahlen einer bestimmten Art von Plasma auf ein Gummimaterial; Eliminieren von einer oden von mehreren kleinmolekularen Substanzen aus einem Gummimaterial; und Ähnliches.

Jedoch gibt es bei dem Verfahren des Untermischens von Öl in das Gummimaterial ein Problem dahingehend, dass das Öl aus dem Gummimaterial austreten und so eine Kontamination der Umgebung verursachen kann und ebenso die Stärke des Materials selbst verringert. Bei anderen Verfahren ist es schwierig, die Antihafteigenschaft den perfluorierten Gummimaterialien und den fluorierten Gummimaterialien zu verleihen, welche häufig unter anspruchsvollen Bedingungen verwendet werden, so wie in einer Hochtemperatur- und/oder einer Vakuumumgebung.

In JP-B Nr. 4-17217 wird ein Verfahren zum Bilden eines dünnen Films aus einem fluorierten Polymer auf einer Oberfläche eines Gummimaterials durch ein Sputteringverfahren vorgeschlagen. Weiterhin wird in JP-A Nr. 2004-137349 ein Verfahren zum Bilden einer Polymerschicht aus einem fluorhaltigen Monomer auf einer Oberfläche eines Gummimaterials durch ein Plasma-CVD-Verfahren (CVD = chemische Dampfablagerung) vorgeschlagen. Wie bei diesen Verfahren ersichtlich, ist das Verfahren zum Bilden eines Films aus einer fluorierten Verbindung auf der Oberfläche eines Gummimaterials extrem effektiv beim Verleihen der Antihafteigenschaften für das Gummimaterial.

Jedoch gibt es in Bezug auf die oben erwähnten konventionellen Verfahren ein Problem dahingehend, dass sowohl das Sputteringverfahren als auch das Plasma-CVD-Verfahren in den Behandlungsschritten kompliziert sind und dass die Kosten der Verwendung einer solchen Vorrichtung hoch sind. Weiterhin gibt es ein Problem dahingehend, dass bei dem Sputteringverfahren und dem Plasma-CVD-Verfahren eine Oberfläche eines geformten Elastomerartikels möglicherweise beschädigt wird, wenn der geformte Elastomerartikel einer Oberflächenbehandlung ausgesetzt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter diesen Umständen wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen geformten Elastomerartikel, bei welchem ein Film aus einem fluorierten Kunstharz auf einer Oberfläche gebildet wird, und einen Gummimaterial und einen O-Ring, bei welchem solch ein geformter Elastomerartikel, wie oben beschrieben, verwendet wird, zur Verfügung zu stellen.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein geformter Elastomerartikel zur Verfügung gestellt, welcher einen Film aus einem fluoriertem Kunstharz enthält, der durch ein Vakuumablagerungsverfahren auf einer Oberfläche des geformten Elastomerartikels gebildet wird.

Vorzugsweise beträgt bei dem geformten Elastomerartikel die Anhaftungskraft an Metall in einer Umgebung von 200 °C bis 300 °C 100 N (Newton) oder weniger.

Vorzugsweise beträgt bei dem geformten Elastomerartikel ein Gewichtsverlustsverhältnis durch Bestrahlung mit einem gemischten Plasma, welches Sauerstoff und Kohlenstofftetrafluorid enthält, 1,0 Gew.-% oder weniger.

Vorzugsweise beträgt bei dem geformten Elastomerartikel die Dicke des Films aus fluoriertem Kunstharz 500 μm oder weniger.

Vorzugsweise ist bei dem geformten Elastomerartikel ein Elastomerbestandteil ein Perfluorelastomer, welches eine Copolymerisierungseinheit enthält, enthaltend ein Perfluorolefin, einen Pertluorvinylether, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Perfluor(alkylvinyl)ether, einem Perfluor(alkoxyvinyl)ether und einer Mischung daraus, und ein Vernetzungsmonomer (cure site monomer).

Vorzugsweise ist bei dem geformten Elastomerartikel ein Elastomerbestandteil ein fluoriertes Elastomer.

Vorzugsweise ist bei dem geformten Elastomerartikel ein Ablagerungsmaterial, das bei dem Vakuumablagerungsverfahren verwendet wird, ein Fluorkohlenstoffharz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen (PTFE), einem Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA), einem Tetrafluorethylen- Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) und Mischungen daraus, welche kein Wasserstoffatom in der Hauptkette enthalten.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Gummimaterial für eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, eine Halbleitertransportvorrichtung oder eine Flüssigkristallherstellungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, das den geformten Elastomerartikel der vorliegenden Erfindung enthält.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein O-Ring zur Verfügung gestellt, der den geformten Elastomerartikel der vorliegenden Erfindung enthält.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Hiernach wird die vorliegende Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die besten Verfahren zur Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben (hiernach als "bevorzugte Ausführungsform" bezeichnet).

Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn ein Film aus Fluorkohlenstoffharz auf einer Oberfläche eines geformten Elastomerartikels unter Verwendung eines Vakuumablagerungsverfahrens gebildet wird, nicht nur die Oberfläche des Elastomerartikels kaum beschädigt wird und, sogar wenn er mit einem Metall in einer Hochtemperaturumgebung in Kontakt tritt, er seine Antihafteigenschaften aufzeigt, so dass er an der Oberfläche des Metalls nicht anhaftet, sondern dass auch dessen Widerstand gegenüber einem gemischten Plasma, das Sauerstoff und Kohlenstofftetrafluorid enthält, bemerkenswert erhöht ist, wodurch die vorliegende Erfindung gemacht wurde.

Insbesondere, wenn ein Film aus einem fluorierten Kunstharz auf einer Oberfläche eines geformten Elastomerartikels unter Verwendung eines Vakuumablagerungsverfahrens gebildet wird, kann ein geformter Elastomerartikel mit einer Anhaftungskraft an Metall von 100 N (Newton) oder weniger erhalten werden, beispielsweise in einer Umgebung von 200 bis 300 °C. Ein Gewichtsreduktionsverhältnis des geformten Elastomerartikels gemäß der bevorzugten Ausführungsform, welcher einer solchen Oberflächenbeschichtungsbehandlung, wie oben beschrieben durch Bestrahlung mit einem gemischten Plasma, enthaltend Sauerstoff und Kohlenstofftetrafluorid, ausgesetzt wurde, beträgt 1,0 Gew.-% oder weniger. Darüber hinaus hat der Film aus fluoriertem Kunstharz vorzugsweise eine Dicke von 500 μm oder weniger. Der Grund dafür ist, dass, wenn die Dicke des Films größer ist als 500 μm, die Härte der Oberfläche des geformten Elastomerartikels, welche einer Beschichtungsbehandlung ausgesetzt wurde, erhöht wird und dass dann die Abdichtungseigenschaften absinken. Wenn man zulässt, dass die Dicke des Films 500 μm oder weniger beträgt, wird es möglich, einen Heliumdurchlass so weit zu unterdrücken, dass es 1,0 × 10^–8 (Pa·m³/s) oder weniger beträgt.

Hierdurch wird, da die Glasübergangstemperatur des Films aus fluoriertem Kunstharz, der auf der Oberfläche des geformten Elastomerartikels gebildet wird, verglichen mit der des Elastomers extrem hoch ist, eine molekulare Bewegung einer molekularen Kette an der Oberfläche des geformten Elastomerartikels, auf welchem der Film gebildet ist, eingeschränkt, und hierdurch wird dessen Fluss in feine konkave und konvexe Bereiche der Metalloberfläche sogar bei hohen Temperaturen unterdrückt. Weiterhin wird, da die Polarisierbarkeit des fluorierten Kunstharzes klein ist, die kohäsive Kraft zwischen dessen Molekülen klein, und dadurch wird nicht nur eine Oberfläche mit einer geringen freien Oberflächenenergie gebildet, sondern außerdem wird die Oberfläche keine aktiven Gruppen, wie eine Hydroxylgruppe, eine Carbonylgruppe oder eine Carboxylgruppe enthalten. Dementsprechend wird eine Wasserstoffbrückenbindungswirkung mit der Metalloberfläche unterdrückt, eine ausgezeichnete Oberflächenstabilität wird für eine lange Zeitperiode beibehalten, und dann kann ein geformter Elastomerartikel mit einer Antihafteigenschaft erhalten werden. Weiterhin kann, da die Bindungsenergie zwischen Kohlenstoff und Fluor extrem groß ist, der geformte Elastomerartikel mit einer ausgezeichneten Plasmaresistenz durch Bilden des Films aus dem fluorierten Kunstharz darauf erhalten werden.

Beispiele von Elastomerbestandteilen, die jeweils den geformten Elastomerartikel gemäß der bevorzugten Ausführungsform darstellen, beinhalten natürliches Gummi, ein Isoprengummi, ein Butadiengummi, ein Styrolbutadiengummi, ein Butylgummi, ein Chloroprengummi, ein Nitrilgummi, ein Ethylenpropylengummi, ein Acrylgummi, ein Epichlorhydringummi, Hypalon, ein Urethangummi, ein Silicongummi, ein Fluorkohlenstoffgummi und ein Perfluorgummi, sind aber nicht darauf beschränkt. Bezüglich des Perfluorgummis sind solche Perfluorgummis bevorzugt, die eine Copolymerisierungseinheit mit einem Perfluorolefin, einem Perfluorvinylether, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Perfluor(alkylvinyl)ether, einem Perfluor(alkoxyvinyl)ether und einer Mischung daraus, und einem Vernetzungsmonomer (cure site monomer) enthalten.

Weiterhin beinhalten die Elastomerbestandteile, die jeweils den geformten Elastomerartikel der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform darstellen, ebenso quervernetzte geformte Artikel aus solchen Elastomeren, wie oben beschrieben. Jedoch ist ein solches Quervernetzungsverfahren nicht besonders limitiert.

Durch Bilden des Films aus fluoriertem Kunstharz mittels Vakuumablagerung auf dem geformten Elastomerartikel, geformt aus solch einem Elastomerbestandteil wie oben beschrieben, kann der geformte Elastomerartikel gemäß der bevorzugten Ausführungsform, welcher bezüglich der Antihafteigenschaft und der Plasmaresistenz ausgezeichnet ist, erhalten werden.

Hierbei ist, vom Standpunkt der Antihafteigenschaft und der Plasmaresistenz gesehen, ein Dampfablagerungsmaterial, das beim Bilden des Films auf der Oberfläche des geformten Elastomerartikels verwendet wird, vorzugsweise ein Fluorkohlenstoffharz mit einer geringen kritischen Oberflächenspannung und einer großen Bindungsdissoziationsenergie und mehr bevorzugt ein Fluorkohlenstoffharz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethlyen (PTFE), einem Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) und einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) und Mischungen daraus, die kein Wasserstoffatom in der Hauptkette enthalten.

Als Temperaturvorgabe des oben beschriebenen Ablagerungsmaterials zum Zeitpunkt der Vakuumablagerung kann auf eine Temperatur bestimmt werden, die dem Siedepunkt des Materials oder einer höheren Temperatur entspricht. Jedoch gibt es bei schneller Überhitzung die Möglichket der Bildung einer unebenen Oberfläche auf dem Ablagerungsmaterial, und daher ist es bevorzugt, dass die Temperatur relativ langsam erhöht wird.

Ein Vakuumgrad einer Vorrichtung zum Zeitpunkt der Ausführung der Vakuumablagerung beträgt vorzugsweise 1 Torr (133 Pa) oder weniger, und ein optimaler Wert hierfür wird ungefähr eingestellt, abhängig von der Vakuumablagerungsvorrichtung und dem Ablagerungsmaterial. Wenn der Grad des Vakuums nicht angemessen niedrig wird, werden die Verhältnisse von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Staub, die in der Kammer vorhanden sind, in welcher die Vakuumablagerung ausgeführt wird, hoch, und dann wird es schwierig, den angestrebten Ablagerungsfilm zu erhalten. Deshalb ist es bevorzugt, ungefähr die untere Grenze des Vakuumgrades festzusetzen.

Eine Ablagerungszeit befindet sich vorzugsweise im Bereich von 30 s bis zu 10 min. Die Ablagerungszeit steht direkt in Bezug zur Dicke des Films, der auf der Oberfläche des geformten Elastomerartikels gebildet werden soll; jedoch ist es, wie oben beschrieben, um die Abdichtungseigenschaften beizubehalten erforderlich, die Dicke auf 500 μm oder weniger einzustellen, und daher wird die Ablagerungszeit dementsprechend kontrolliert. Die oben beschriebene Filmdicke kann auch durch ein Volumen des Ablagerungsmaterials, das aufgetragen werden soll, kontrolliert werden.

Wenn der geformte Elastomerartikel als Basismaterial bei einer niedrigen Geschwindigkeit langsam rotiert wird, während der Film gebildet wird, kann die Uniformität des zu bildenden Films verbessert werden. Hierbei beträgt solch eine Rotationsgeschwindigkeit vorzugsweise von etwa 5 bis 600 rpm.

Da der Film aus fluoriertem Kunstharz auf der Oberfläche des geformten Elastomerartikels gemäß der bevorzugten Ausführungsform gebildet wird, die auf eine Art und Weise erhalten wird, die oben beschrieben ist, ist der geformte Elastomerartikel nicht nur bezüglich der Hitzeresistenz und der Resistenz gegenüber Chemikalien ausgezeichnet, sondern ebenso in Bezug auf die Antihafteigenschaften und die Plasmaresistenz. Daher ist er als Bestandteil einer Vorrichtung bevorzugt, so wie einer Halbleiterherstellungsvorrichtung, einer Halbleitertransportvorrichtung, einer Nahrungsmittelherstellungsvorrichtung, einer Nahrungsmitteltransportvorrichtung, einer Nahrungsmittellagerungsvorrichtung, medizinischer Teile oder einer Flüssigkristallherstellungsvorrichtung, die unter erschwerten Bedingungen wie einer Hochtemperaturvakuumumgebung verwendet werden sollen. Beispielsweise auf einem Gebiet der Herstellung des Halbleiters kann der geformte Elastomerartikel innerhal eines Teils der Halbleiterherstellungsvorrichtung verwendet werden, so wie einer Nassspülvorrichtung, einer Plasmaätzvorrichtung, einer Plasmaveraschungsvorrichtung, einer Plasma-CVD-Vorrichtung, einer Ioneninjektionsvorrichtung und einer Sputteringvorrichtung, ebenso wie einer Hilfsvorrichtung dazu wie einer Waferbeförderungsvorrichtung. Wie oben beschrieben, wird der geformte Elastomerartikel gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Gummimaterial, insbesondere als O-Ring für die Halbleiterherstellungsvorrichtung, die Halbleiterbeförderungsvorrichtung, die Flüssigkristallherstellungsvorrichtung, die Nahrungsmittelherstellungsvorrichtung, die Nahrungsmittelbeförderungsvorrichtung oder die Nahrungsmittellagerungsvorrrichtung verwendet.

Die vorliegende Erfindung wird genauer unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele illustriert werden, die jedoch für die Erfindung nicht limitierend auszulegen sind.

Beispiel 1
In einem Autoklaven, hergestellt aus Edelstahl und mit einer Aufnahmekapazität von 500 ml, wurden 200 ml destilliertes Wasser, 2,5 g Ammoniumperfluoroctanoat und 4,4 g Na₂HPO₄·12H₂O geladen, und dann wurde das Innere des Autoklaven mit einem Stickstoffgas gespült, gefolgt durch Druckreduktion. Nach dem Abkühlen dieses Autoklaven auf 50 °C wurden 32 g Tetrafluorethylen, 68 g Perfluormethylvinylether und 6,4 g Perfluor-8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-1-octen eingeführt und die Temperatur wurde auf 80 °C erhöht. Dann wurden jeweils 0,75 g Natriumsulfit und 3,75 g Ammoniumpersulfat in der Form einer 25 ml wässrigen Lösung hinzugefügt.
Danach wurde die Polymerisierung initiiert. Nach der Fortführung der Polymerisierung für 20 Stunden wurde nichtumgesetztes Gas entfernt und dann wurde der wässrige Latex, der sich am Boden des Autoklaven gebildet hatte, entnommen. Danach wurde der herausgenommene wässrige Latex einer Aussalzungsbehandlung unter Verwendung einer 10 %igen wässrigen Natriumchloridlösung ausgesetzt, gefolgt durch Trocknen, wodurch 44 g eines ternären Copolymers in einem krümeligen Gummizustand erhalten wurden. Durch Resultate einer Infrarotabsorptionsanalyse wurde bestätigt, dass dieses ternäre Copolymer eine Copolymerisationszusammensetzung aus 62 Mol-% Tetrafluorethylen, 37 Mol-% Perfluormethylvinylether und 1,0 Mol-% Perfluor-8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-1-octen aufwies.
Als Nächstes wurde ein Perfluorelastomer durch die Verfahren unter Verwendung des ternären Copolymers erhalten, die hierunter beschrieben sind.
Mischungszusammensetzung:

ternäres Copolymer (100 Teile);
2,2'-Bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluorpropan (1 Teil);
Dicyclohexyl-18-Kron-6 (2 Teile);
Zinkweiß (2 Teile); und
MT-Kohlenstoff (20 Teile).

Nach dem Mischen wurde die Zusammensetzung unter Verwendung einer offenen Rolle geknetet, sie wurde in erster Linie quervernetzt durch die Aussetzung gegenüber einer thermischen Behandlung bei 190 °C für 20 Minuten und dann in zweiter Linie quervernetzt durch die Aussetzung gegenüber einer thermischen Behandlung bei 240 °C für 48 Stunden, um dadurch eine geformten Perfluorelastomerartikel zu erhalten.
Der so erhaltene geformte Perfluorelastomerartikel und PTFE im Bulk, welches als Ablagerungsmaterial dient, wurden in einer Kammer einer Vakuumablagerungsvorrichtung angeordnet, und dann wurde die Temperatur des Ablagerungsmaterials auf 800 °C im Laufe von 10 Minuten unter solchen Bedingungen erhöht, dass der Grad des Vakuums 1,0 × 10^–5 Torr (1,33 × 10^–3 Pa) betrug, die Substrattemperatur betrug 200 °C und die Drehung der Substratbühne betrug 60 rpm, um zu erlauben, dass PTFE 2 Minuten abgelagert wurde, bis es vollständig aus einem Schmelztiegel verdampft war.
Bezüglich des somit erhaltenen geformten Perfluorelastomerartikels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welcher einer PTFE-Filmbildungsbehandlung ausgesetzt wurde, wobei PTFE ein fluorierter Kunstharz ist, wurde ein Klebetest, ein Plasma-Aussetzungstest und ein Heliumdurchlässigkeitstest ausgeführt. Als Vergleichsbeispiel wurde ein geformter Perfluorelastomerartikel, welcher noch nicht der Filmbildungsbehandlung ausgesetzt worden ist, denselben Tests ausgesetzt wie die Artikel, die oben beschrieben worden sind. Die Resultate dieser Tests sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 wird der geformte Perfluorelastomerartikel gemäß der bevorzugten Ausführungsform als "mit Film" bezeichnet, und das Vergleichsbeispiel wurde als "ohne Film" bezeichnet. Die Resultate des Klebetests sind bezeichnet als "Klebkraft", und das Resultat des Plasmaaussetzungstests ist als "Gewichtsverlustsverhältnis" bezeichnet, und das Ergebnis des Heliumdurchlässigkeitstests ist als "entwichene Heliummenge" bezeichnet.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, betrug in einem Fall des geformten Perfluorelastomerartikels, bei welchem der Film aus PTFE gemäß der bevorzugten Ausführungsform gebildet ist, die Klebkraft etwa ein Sechstel verglichen mit der des geformten Perfluorelastomerartikels, welcher noch keiner Filmbildung ausgesetzt worden war (Vergleichsbeispiel). Daher wurde gefunden, dass die Antihafteigenschaften gegenüber Metall verbessert waren. Darüber hinaus wird bei dem Plasmaaussetzungstest gefunden, dass es keine Veränderungen bezüglich des Gewichtsreduktionsverhältnisses gibt und dass bei dem geformten Perfluorelastomerartikel gemäß der bevorzugten Ausführungsform die günstige Plasmaresistenz beibehalten wird. Weiterhin war bei dem Heliumdurchlässigkeitstest die entwichene Heliummenge des geformten Perfluorelastomerartikels gemäß der bevorzugten Ausführungsform fast gleich zu der des Vergleichsbeispiels.
Nun werden verschiedene Testtypen erklärt.
(Klebetestverfahren)
Ein geformter Perfluorelastomerartikel mit einer Dicke von 6 mm und einem Durchmesser von 10 mm wurde hergestellt und um 25 % in der Richtung der Dicke von beiden Seiten dadurch gepresst, dass er zwischen Kompressionsplatten aus Edelstahl (SUS316L) oder zwischen solchen aus Aluminium (A5152 Alumit), jeweils in Scheibenform mit einer Dicke von 2 mm und einem Durchmesser von 90 mm, eingeschlossen wurde. Dieser Aufbau, wie oben beschrieben, wurde wie er war in einem einstellbaren Ofen bei 200 °C für 22 Stunden angeordnet und dort stehen gelassen. Nach dem Abkühlen wurden die Kompressionsplatten aus Metall vertikal unter Verwendung eines Autographen mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/s abgezogen, und dabei wurde die Maximalbelastung zu dieser Zeit gemessen.
(Plasmaaussetzungstest)
Ein Plasmaaussetzungstest wurde mit einem Teststück unter den Bedingungen, die hierunter angegeben sind, ausgeführt, das Gewichtsverlustsverhältnis des Teststücks im Laufe des Tests wurde gemessen, um dadurch die Plasmaresistenz zu bewerten.
Plasmaaussetzungsbedingungen:

Plasmabildungsvorrichtung: Oberflächenwellenplasmaätzvorrichtung, hergestellt durch SHINKO SEIKI CO., LTD.;
Probengrößen: 20 mm × 20 mm × 2 mm dick;
Ätzgas: O₂/CF₄ (2000/200 ml/min);
Verarbeitungsdruck: 133 Pa;
Stromverbrauch. 3000 W;
Plasmaaussetzungszeit: 2 Stunden;

Gewichtsreduktionsverhältnis (Gew.-%) = (Gewicht des Teststücks vor der Aussetzung gegenüber dem Plasma – Gewicht des Teststücks nach der Aussetzung gegenüber dem Plasma)/(Gewicht des Teststücks vor der Aussetzung gegenüber dem Plasma) × 100.
(Heliumdurchlässigkeitstest)
Die hindurchtretende Menge wurde eine Minute, nachdem das Helium fließen gelassen wurde, unter Verwendung eines Heliumleckdetektors UL500, hergestellt durch LEYBOLD, gemessen, um dadurch die Wasserdichtigkeit eines Interfaces mit dem Metall oder Ähnlichem zu bewerten.
Beispiel 2
In einen Autoklaven, hergestellt aus Edelstahl und mit einer Haltekapazität von 100 ml, wurden 40 g ionenausgetauschtes Wasser, 5 g tert.-Butanol, 0,5 g C₆F₁₇COONH₄, 1,0 g Na₂HPO₄·12H₂O und 0,1 g NaOH eingewogen, und dann wurden 0,5 g Ammoniumpersulfat, gelöst in einer kleinen Menge Wasser, hinzugefügt. Danach wurde das Innere des Autoklaven mit flüssigem Stickstoff abgekühlt, eine vorher hergestellte wässrige Lösung, in welcher 0,0075 g FeSO₄·7H₂O, 0,009 g EDTA (Ethlendiamintetraessigsäuredinatriumsalz·2H₂O; hiernach wird dasselbe angewendet) und 0,04 g CH₂(OH)SO₂Na in 5 g Wasser gelöst waren, wurde hinzugefügt, und das Innere des Autoklaven wurde entlüftet. Das resultierende Katalysator-enthaltende wässrige Medium hatte einen pH-Wert von 9,1.
Als Nächstes wurden 8,2 g eines gemischten Gases, enthaltend Tetrafluorethlyen und Propylen, in welchem ein molares Verhältnis von C₂F₄/C₃H₆ so angepasst wurde, dass es 85/15 betrug, in den Autoklaven eingeführt, und dann wurde der Autoklav in einem thermostatischen Ofen mit einer Temperatur von 25 °C angeordnet, und eine Copolymerisierungsumsetzung wurde ausgeführt, während der Autoklav geschüttelt wurde. Als ein Ergebnis wurde ein Fluorgummilatex erhalten, welcher ein Propylen-Tetrafluorethylen-Copolymer mit einem molaren Verhältnis von C₂F₄/C₃H₆ von 45/55 und einem Molekulargewicht von 13,3 × 104 mit einer Copolymerisierungsumsetzungsgeschwindigkeit von 120 g/l·Stunde ist.
Eine wässrige Ammoniumacetatlösung (Konzentration: 10 Gew.-%) mit fünfmal dem Volumen wie der Fluorgummilatex wurde in einen Koagulationstank eingeführt, und dann wurde der Fluorgummilatex in Tropfen mit einer angemessenen Geschwindigkeit unter Rühren eingeführt. Durch diese Verfahren wurde der Fluorgummilatex koagulatgetrennt. Das so koagulatgetrennte gummiähnliche Produkt wurde mit Wasser gewaschen und getrocknet, um dadurch rohes Gummi zu erhalten.
Weiterhin wurde das so erhaltene rohe Gummi unter Hitze bei 150 °C gepresst, um dadurch eine vorläufige Schicht von 100 mm × 100 mm × 6 mm Dicke herzustellen. Die so hergestellte Schicht wurde mit Gammastrahlen mit einer Strahlungsdosis von 80 kGy in einer Stickstoffgasatmosphäre bestrahlt, um die Quervernetzung zu ermöglichen, und als Ergebnis wurde ein quervernetzter geformter Artikel (geformter fluorierter Elastomerartikel) erhalten.
Der so erhaltene geformte fluorierte Elastomerartikel wurde der Filmbildungsbehandlung mit PTFE durch Vakuumablagerung auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 ausgesetzt.
Auf den so erhaltenen geformten fluorierten Elastomerartikel, der einer Filmbildungsbehandlung mit einer Fluorkohlenstoffharz (PTFE) ausgesetzt wurde, wurde der Klebtest, der Plasmaaussetzungstest und der Heliumdurchlässigkeitstest angewendet. Darüber hinaus wurde das fluorierte Elastomer, welches noch keiner Filmbildungsbehandlung ausgesetzt wurde, diesen Tests auf dieselbe Art und Weise als Vergleichsbeispiel ausgesetzt. Diese Testergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, beträgt die Klebkraft im Falle des geformten Perfluorelastomerartikels, welcher der Filmbildungsbehandlung mit dem fluoriertem Kunstharz ausgesetzt wurde, etwa ein Fünftel der Klebkraft des geformten Perfluorelastomerartikels, welcher dieser Filmbildungsbehandlung nicht ausgesetzt wurde (Vergleichsbeispiel). Daher wurde herausgefunden, dass sich die Antihafteigenschaften verbessert haben. Weiterhin wurde herausgefunden, dass bei dem Plasmaaussetzungstest das Gewichtsreduktionsverhältnis des geformten Perfluorelastomerartikels, welcher der Filmbildungsbehandlung mit dem fluoriertem Kunstharz ausgesetz wurde, nur etwa ein Viertel so groß war, wie bei dem Vergleichsexperiment. Weiterhin wurde bei dem Heliumdurchlässigkeitstest herausgefunden, dass die durchgelassene Heliummenge des geformten Perfluorelastomerartikels, welcher der Filmbildungsbehandlung mit dem fluoriertem Kunstharz ausgesetzt wurde, verglichen mit der des Vergleichsbeispiels, fast unverändert war.

Claims

Ein geformter Elastomerartikel, umfassend einen Film aus einem fluorierten Harz, gebildet durch ein Vakuumablagerungsverfahren auf einer Oberfläche des geformten Elastomerartikels.
Der geformte Elastomerartikel gemäß Anspruch 1, bei dem die Klebkraft an Metall in einer Umgebung von 200 °C bis 300 °C 100 N (Newton) oder weniger beträgt.
Der geformte Elastomerartikel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Gewichtsreduktionsverhältnis durch Bestrahlung mit einem gemischten Plasma, umfassend Sauerstoff und Kohlentetrafluorid, 1,0 Gew.-% oder weniger beträgt.
Der geformte Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke des Films des fluorierten Harzes 500 μm oder weniger beträgt.
Der geformte Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Elastomerbestandteil ein Perfluorelastomer ist, enthaltend eine Copolymerisationseinheit, welche ein Perfluorolefin, einen Perfluorvinylether, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Perfluor(alkylvinyl)ether, einem Perfluor(alkoxyvinyl)ether und einer Mischung daraus, und einen Vernetzungsmonomer (cure site monomer), umfasst.
Der geformte Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Elastomerbestandteil ein fluoriertes Elastomer ist.
Der geformte Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Ablagerungsmaterial, das bei dem Vakuumablagerungsverfahren verwendet wird, ein Fluorkohlenstoffharz ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen (PTFE), einem Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA), einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) und Mischungen daraus, welche kein Wasserstoffatom in einer Hauptkette enthalten.
Ein Gummimaterial für eine Halbleiterherstellungsvorrichtung, eine Halbleiterbeförderungsvorrichtung oder eine Flüssigkristallherstellungsvorrichtung, umfassend den geformten Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Ein O-Ring, umfassend den geformten Elastomerartikel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.