JP2004026996A - ゴム成形体の変色防止処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴム成形体が本来有している純粋性、圧縮永久歪み、ゴム弾性、機械的強度などの特性を変化させることなく、ゴム成形体の経時的な変色を防止することができる、ゴム成形体の変色防止処理方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかるゴム成形体の変色防止処理方法は、有機過酸化物および有機溶剤を含む処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させた後、加熱処理を施す。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム成形体の変色を防止する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一般的なゴム成形体には、通常、多量の無機フィラーが配合されており、それらフィラーによる色がゴム成形体の色となる場合が多い。例えば、カーボンブラックが配合されている場合は黒色となり、金属フィラーである硫酸バリウムや酸化チタンが配合されている場合は白色となる。また、顔料などが配合される場合には、配合した顔料の色がゴム成形体の色となる。これら無機フィラーや顔料は隠蔽性能が高いため、これらが配合されている場合、ゴム自身が変色を起こしてもゴム成形体の外観に変色は現れず、これまではゴム成形体の変色が問題視されることはなかった。
【０００３】
しかし、例えば液晶・半導体製造装置等に用いられるシール材、特にプラズマ雰囲気に曝されるシール材等の用途においては、無機フィラーや顔料はパーティクルとなりプロセス内を汚染し、歩留まりに大きく影響するため、無機フィラーや顔料の含有量が低く、純度の高いゴム成形体材料が求められており、近年では、無機フィラーや顔料の含有量をできる限り低減した、もしくは全く含有しないゴム成形体が注目されている。ところが、このようなゴム成形体では、ゴム自身の色がゴム成形体の色となることから、ゴム自身が変色を起こした場合、その変色がゴム成形体の外観に直接現れることとなり、長期間にわたりゴム成形体の色を一定に保つことができないといった問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ゴム成形体が本来有している純粋性、圧縮永久歪み、ゴム弾性、機械的強度などの特性を変化させることなく、ゴム成形体の経時的な変色を防止することができる、ゴム成形体の変色防止処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、フッ素ゴム成形体における変色は、熱エネルギーやエネルギー線（放射線や紫外線など）等によりゴムの主要構造から発色構造を取りうる部分（臭素原子やヨウ素原子など）が遊離し、該遊離した部分が発色構造を取り発色することにより起こることを見出した。そして、この知見に基づき、有機過酸化物を含浸させたフッ素ゴム成形体を加熱処理して、ゴム成形体中の有機過酸化物を分解し、ラジカル反応を起こさせるようにすると、変色を防止できること、さらに、有機過酸化物をより効率よくゴム成形体中に含浸させるには、有機過酸化物を有機溶剤とともに含浸させるとよいこと、を見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明にかかるゴム成形体の変色防止処理方法は、有機過酸化物および有機溶剤を含む処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させた後、加熱処理を施す。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の変色防止処理方法は、フッ素ゴム成形体に適用することができるものである。
前記フッ素ゴム成形体は、フッ素ゴム基材を主成分とするものであれば、特に限定されるものではなく、従来公知のあらゆるフッ素ゴム成形体であってよい。通常、前記フッ素ゴム基材に、架橋させるための共架橋剤や加硫剤、および無機フィラーや顔料などその他の添加物が適宜配合されてなるものである。
前記フッ素ゴム基材とは、臭素原子やヨウ素原子を有する連鎖移動剤を添加してフッ素モノマーを重合したゴムのことである。このようなフッ素ゴム基材としては、具体的には、例えば、二元系のフッ化ビニリデン系ゴム、三元系のフッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、熱可塑性フッ素ゴム等の基材が挙げられる。なお、前記熱可塑性フッ素ゴムとは、エラストマー性ポリマー鎖セグメントと非エラストマー性ポリマー鎖セグメントとを含み、かつこれらのセグメントのうち少なくとも一方が含フッ素ポリマー鎖セグメントであるものであって、室温付近の温度では、エラストマー性ポリマー鎖セグメントが何らかの形でその塑性変形が阻止されているためゴム弾性を示すが、温度が上昇して非エラストマー性ポリマー鎖セグメントより形成される硬質ブロックが軟らかくなると塑性変形を示すものをいう。また、これらのフッ素ゴム基材は、放射線架橋等の架橋処理が施されたものであってもよい。
【０００８】
本発明においては、前記フッ素ゴム成形体が無機フィラーおよび／または顔料を含むものである場合には、無機フィラーおよび／または顔料の合計含有量が５重量％以下であることが好ましい。無機フィラーおよび／または顔料の合計含有量が５重量％を超えると、それらによりゴム自体の変色が隠蔽されるため、本発明の変色防止効果が現れにくくなる。言い換えると、無機フィラーおよび／または顔料の合計含有量が少なければ少ないほど、本発明の変色防止処理が有効になるのである。
前記フッ素ゴム成形体の形状としては、特に限定はなく、例えば、シート状、板状、棒状、リング状、各種の複雑なブロック形状など、その用途に応じて任意の形状であってよい。
【０００９】
本発明において用いられる処理液は、有機過酸化物および有機溶剤を含むことが重要である。有機過酸化物を含む処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させ、加熱処理を施すことにより、ゴム成形体中の有機過酸化物を分解させてラジカル反応を起こさせることができ、これにより変色を防止できるのである。これは、前記ラジカル反応により、フッ素ゴム成形体中の臭素原子やヨウ素原子等が積極的に遊離し、ゴム成形体から放出されることによると推測される。また、処理液に有機溶剤をも含有させることにより、ゴム成形体を膨潤させ、有機過酸化物をより効率よくゴム成形体中に含浸させることができるので、変色防止をより効率よく行うことが可能となる。
【００１０】
前記有機過酸化物としては、具体的には、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（パーオキシベンゾエート）ヘキシン−３、１，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ラウロイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーアセテート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルパーベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーフェニルアセテート等が挙げられる。これら有機過酸化物は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
前記有機溶剤としては、ゴム成形体を膨潤することが可能で、有機化酸化物を溶解することができるものであれば、特に制限されないが、具体的には、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；ヘキサン、ヘプタン、トルエン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素類；等が挙げられる。これら有機溶剤は１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記処理液における有機過酸化物と有機溶剤との割合は、用いるゴム成形体の種類および有機過酸化物の種類によって異なるため、一概には決定できないが、例えば、有機溶剤１００重量部に対して、有機過酸化物０．０１重量部以上とすることが好ましい。有機溶剤に対する有機過酸化物の量が前記範囲よりも少ないと、変色防止効果が小さくなることが予想される。
【００１２】
本発明の変色防止処理方法においては、前記処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させる。処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させると、処理液中の溶媒分子のゴム基材中への含浸・拡散がきっかけとなり、有機過酸化物がゴム基材中へ含浸・拡散し、ゴム成形体は次第に膨潤してくることになる。
前記処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させる方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。例えば、ゴム成形体を処理液に浸漬するようにしてもよいし、ゴム成形体に処理液をかけるようにしてもよいし、スプレーなどで吹き付けるようにしてもよいし、刷毛などで塗布するようにしてもよい。特に好ましくは、ゴム成形体を処理液に浸漬する方法がよい。
【００１３】
ゴム成形体への処理液の含浸量（言い換えれば、含浸時間等の条件）は、用いるゴム成形体の種類、用いる処理液中の有機過酸化物および有機溶剤の種類、処理液の濃度、ゴム成形体の架橋密度、処理液を含浸させた後に加熱処理するまでの保存期間等によって異なり、一概に決定されない。具体的には、例えば、ゴム成形体を処理液に浸漬する場合には、常温（例えば１５〜２５℃）および常圧（１気圧）下で、通常、０．１秒以上、好ましくは１秒〜１ヶ月間程度、さらに好ましくは１秒〜７２時間程度浸漬することが望ましい。なお、長時間含浸すれば、平衡に達する前は、時間とともに処理液は成形体内部に深く浸入するが、平衡膨潤に達すると含浸は見掛け上、止まることになる。
【００１４】
本発明の変色防止処理方法においては、前述のようにしてフッ素ゴム成形体に前記処理液を含浸させた後、加熱処理を施す。
前記加熱処理の際の加熱温度および時間は、用いる有機過酸化物の種類等によって異なるが、通常、５０〜３５０℃の範囲で１秒〜１４４時間程度とすることが好ましい。
前記加熱処理に際しては、有機過酸化物の分解によるラジカル反応を阻害しないようにするために、酸素濃度の低い雰囲気下で加熱することが好ましく、該酸素濃度は少なくとも大気中より低くなるようにすることが望ましい。具体的には、例えば、１）炭酸ガスや不活性ガス（窒素ガスやヘリウムガス等）気流中あるいは、これらガスにより置換された条件下で加熱処理を行なう方法、２）真空ポンプや吸引ポンプ等を用いて真空引きし、大気圧以下に減圧した条件下で加熱処理を行なう方法。３）オイルや溶剤等の液体中またはこれらの液体をゴム成形体表面に塗布して加熱する方法、等を採用すればよいが、これらの方法には限定はされない。なお、これら１）〜３）の方法は１種単独でもよいし２種以上を組み合わせて行ってもよい。
【００１５】
前記含浸処理から加熱処理までの時間は、特に限定されず、含浸処理後、直ちに加熱処理を施してもよいし、含浸処理した成形体を一定期間保存した後に加熱処理を施すようにしてもよく、常温、常圧中においては、含浸処理後、加熱処理を施すまで、通常、１秒〜１ヶ月程度保存可能である。また、例えば、ゴム成形体を処理液に浸漬した状態で加熱するなど、前記含浸処理と同時に加熱処理を行うようにしてもよい。
本発明の変色防止処理方法においては、ゴム成形体の経時的な変色を防止することができると同時に、使用する有機過酸化物および有機溶剤は熱によりガス化してゴム成形体より離脱するため、本発明の処理によりゴム成形体が本来有している純粋性、圧縮永久歪み、ゴム弾性、機械的強度などの特性を変化させることがない。従って、本発明の変色防止処理方法は、例えば、液晶・半導体製造装置等に用いられるシール材、特にプラズマ雰囲気に曝されるシール材等の用途におけるゴム成形体に、非常に有効な方法である。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、得られたゴム成形体の評価は、以下のようにして行った。
＜常態物性（引張り強さ、伸び、１００モジュラス）＞　それぞれＪＩＳ−Ｋ−６２５１に準じて測定した。
＜変色試験＞　エキシマ光照射装置（ウシオ電機社製）を用い、波長１７２ｎｍのエキシマ光を、ランプ出力２Ｗ、照射距離３０ｍｍの条件で７２時間照射する促進試験を行い、ゴム成形体の変色状態を目視にて観察し、試験前と比較して、下記のように判定した。
０：変色なし
１〜５：変色有り（数値が大きい程、変色が大きい）
＜ヨウ素量定量＞　酸素フラスコ燃焼／吸光光度法により、検出感度５０ｐｐｍで測定した。なお、ヨウ素量が多いほど、実際に起こっている変色（前記変色試験に現れない変色も含む）が大きいと言える。
【００１７】
（実施例１および２）
熱可塑性フッ素ゴム（ダイキン工業社製「ダイエルサーモプラスチックＴ５３０」）を２３０℃で溶融し、金型に流し込んだ後、冷却して、シート状の成形体とし、これをゴム成形体（Ａ）として用いた。なお、該ゴム成形体（Ａ）は、無機フィラーおよび顔料を全く含まないものである。
処理液としてアセトン１００重量部とジクミルパーオキサイド１５重量部との混合液を用い、該処理液に前記ゴム成形体（Ａ）を表１に示す時間の間、常温常圧で浸漬した後、１５０℃で２４時間真空加熱処理（１０Ｐａ）を行い、変色防止処理済みのゴム成形体（Ａ’）を得た。
【００１８】
得られたゴム成形体（Ａ’）についての各種評価の結果を表１に示す。また、比較として、変色防止処理を行わない前記ゴム成形体（Ａ）についても同様に各種評価を行い、その結果を併せて表１に示した。
（実施例３および４）
３元系（フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン）のフッ化ビニリデン系ゴム（ダイキン工業社製「Ｇ９０２」）１００重量部、硫酸バリウム（堺化学社製「硫酸バリウムＢＡ」）５重量部、トリアリルイソシアヌレート（日本化成社製「ＴＡＩＣ」）３重量部、および２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂社製「パーヘキサ２５Ｂ」）２重量部を、ロールにて混合し、１７０℃×１５分の条件でプレス成形してシート状の成形体とし、該シート状成形体を１８０℃で４時間アフターキュアーしたものを、ゴム成形体（Ｂ）として用いた。なお、該ゴム成形体（Ｂ）は、隠蔽力の比較的低い無機フィラーである硫酸バリウムを、ゴム成形体中４．５重量％含有するものである。
【００１９】
ゴム成形体（Ａ）の代わりに、前記ゴム成形体（Ｂ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、変色防止処理済みのゴム成形体（Ｂ’）を得た。
得られたゴム成形体（Ｂ’）についての各種評価の結果を表１に示す。また、比較として、変色防止処理を行わない前記ゴム成形体（Ｂ）についても同様に各種評価を行い、その結果を併せて表１に示した。
（実施例５および６）
３元系（フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン）のフッ化ビニリデン系ゴム（ダイキン工業社製「Ｇ９０２」）１００重量部、顔料（カーボンブラック：Ｃａｎｃａｒｂ社製「Ｔｈｅｒｍａｘ　Ｎ−９９０」）２０重量部、トリアリルイソシアヌレート（日本化成社製「ＴＡＩＣ」）４重量部、および２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂社製「パーヘキサ２５Ｂ」）１．５重量部を、ロールにて混合し、１６０℃×１０分の条件でプレス成形してシート状の成形体とし、該シート状成形体を１８０℃で４時間アフターキュアーしたものを、ゴム成形体（Ｃ）として用いた。なお、該ゴム成形体（Ｃ）は、隠蔽力の高い顔料であるカーボンブラックを、ゴム成形体中１５．９重量％含有するものである。
【００２０】
ゴム成形体（Ａ）の代わりに、前記ゴム成形体（Ｃ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、変色防止処理済みのゴム成形体（Ｃ’）を得た。
得られたゴム成形体（Ｃ’）についての各種評価の結果を表１に示す。また、比較として、変色防止処理を行わない前記ゴム成形体（Ｃ）についても同様に各種評価を行い、その結果を併せて表１に示した。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴム成形体が本来有している純粋性、圧縮永久歪み、ゴム弾性、機械的強度などの特性を変化させることなく、ゴム成形体の経時的な変色を防止することができる。

Claims (2)

1. 有機過酸化物および有機溶剤を含む処理液をフッ素ゴム成形体に含浸させた後、加熱処理を施す、ゴム成形体の変色防止処理方法。
2. 前記フッ素ゴム成形体における無機フィラーおよび／または顔料の合計含有量が５重量％以下である、請求項１に記載のゴム成形体の変色防止処理方法。