JP2012236915A - パーフルオロエラストマー組成物およびその成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】フッ素の分解物に対して優れた耐性を示すパーフルオロエラストマー組成物、その成形体及び封止用シール材を提供すること。
【解決手段】パーフルオロエラストマー成分と、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上、１３００ｍ２/ｇ以下のカーボンブラックを含有するパーフルオロエラストマー組成物。
【選択図】なし
【解決手段】パーフルオロエラストマー成分と、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上、１３００ｍ２/ｇ以下のカーボンブラックを含有するパーフルオロエラストマー組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、熱拡散工程やプラズマＣＶＤ工程等で使用される装置の封止用シール材として好適なパーフルオロエラストマー組成物及びその成形体に関する。
パーフルオロエラストマー成形体は、その優れた化学安定性から半導体製造装置等に多く使用されている。パーフルオロエラストマー成形体は、耐熱性が求められる熱拡散炉やプラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置に好適に使用されている。
一般に、パーフルオロエラストマー成形体は、ポリマー主鎖の主要な部分を構成する共重合されたパーフルオロ化モノマーユニットの安定性および不活性により、優れた耐化学薬品性、耐熱性を発現しており、パーフルオロエラストマー組成物を主に過酸化物および共架橋剤を用いたパーオキサイド架橋により得ることができる。また、パーフルオロエラストマー成形体には、カーボンブラックをフィラーとして配合することで、機械的特性の向上を図っている。
しかしながら、熱拡散工程やプラズマＣＶＤ工程ではフッ素の分解物が発生し、これらの分解物が熱拡散炉等の装置およびその装置に接続されている周辺装置、例えば排気装置に使用されるシール材に影響を及ぼしシール材の劣化等を招来するという問題がある。
なお、国際公開番号ＷＯ２０００/０４２０９３号公報には、灰化分析法による不純物金属含有量が３００ｐｐｍ以下で平均粒径が７００μｍ以下のカーボンブラックフィラーと架橋性エラストマー成分とを含む架橋性エラストマー組成物を架橋成形して得られる成形品であって、該成形品の灰化分析法による不純物金属含有量が１００ｐｐｍ以下で、かつ酸素プラズマ照射によるパーティクル増加率が５００％以下であるエラストマー成形品が開示されている。また、架橋性エラストマー組成物に配合されるカーボンブラックフィラーは、加工性の点から比表面積が３ｍ２/ｇ以上でＤＢＰ吸油量が１５ｍｌ/１００ｇ以上のものが好適であることが記載されている。しかし、ＷＯ２０００/０４２０９３号公報記載のエラストマー成形品は、半導体製造工程におけるプラズマエッチングなどのドライ工程における、エラストマー成形品からのパーティクル（不純物微粒子）の発生を抑制するものであるか、あるいは洗浄などのウェットプロセスで使用するエラストマー成形品の金属溶出の問題を解決したものであり、フッ素分解物に対する耐性を解決するものではない。
また、特開２０１１−３２４６５号公報には、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合ゴム１００質量部当たり、５〜６０質量部のカーボンブラックを配合したゴム組成物を架橋形成してなるゴム部材が開示されている。このカーボンブラックは、混合加工性及び成形性の点から、窒素比表面積が５〜８０ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量が１５０ｍｌ/１００ｇ以下が好ましいと記載されている。しかし、特開２０１１−３２４６５号公報のゴム部材は、ゴム部材から発塵した摩耗粉の搬送物への粘着の低減やリン酸、塩酸及び硝酸などに対する耐性に優れたものであり、フッ素分解物に対する耐性を解決するものではない。
従って、本発明の目的は、フッ素の分解物に対して優れた耐性を示すパーフルオロエラストマー組成物およびその成形体を提供することにある。
かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、特定のカーボンブラックを配合したパーフルオロエラストマー組成物を架橋成形したエラストマー成形品であれば、熱拡散工程やプラズマＣＶＤ工程で発生したフッ素の分解物に対して優れた耐性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、パーフルオロエラストマー成分と、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上、１３００ｍ２/ｇ以下のカーボンブラックを含有するパーフルオロエラストマー組成物を提供するものである。
また、本発明は、前記パーフルオロエラストマー組成物を架橋成形して得られるエラストマー成形体を提供するものである。
本発明のエラストマー成形品は、フッ素の分解物に対して優れた耐性を示す。このため、本発明のエラストマー成形品を熱拡散工程やプラズマＣＶＤ工程で使用される装置の封止用シール材として使用した場合、長期間に亘り安定したシール性を発揮することができる。
本発明のパーフルオロエラストマー組成物（以下、単に、「エラストマー組成物」とも言う。）は、パーフルオロエラストマー成分を含有する。パーフルオロエラストマー成分は、（ａ）テトラフルオロエチレン、（ｂ）パーフルオロ（Ｃ１−Ｃ５アルキルビニルエーテル）および／またはパーフルオロ（Ｃ３−Ｃ１１アルコキシアルキルビニルエーテル）、（ｃ）硬化部位モノマーからなる共重合体である。
（ｂ）成分のパーフルオロ（Ｃ１−Ｃ５アルキルビニルエーテル）は、アルキル基の炭素数が１〜５であるパーフルオロアルキルビニルエーテルであって、具体的には、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロエチルビニルエーテル、パーフルオロプロピルビニルエーテル等が挙げられ、より好ましくはパーフルオロメチルビニルエーテルである。
また、（ｂ）成分のパーフルオロ（Ｃ３−Ｃ１１アルコキシアルキルビニルエーテル）は、側鎖の全炭素数が３〜１１のパーフルオロアルコキシアルキルビニルエーテル、すなわちアルコキシル基およびアルキル基の炭素数の合計が３〜１１のパーフルオロアルコキシアルキルビニルエーテルであって、具体的には、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣｎＦ２ｎ＋１（ｎ：１〜５）、ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）３ＯＣｎＦ２ｎ＋１ （ｎ：１〜５）、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２Ｏ）ｍＣｎＦ２ｎ＋１（ｎ：１〜５、ｍ：１〜３）ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）２ＯＣｎＦ２ｎ＋１（ｎ：１〜５）等が挙げられる。これらの（ｂ）成分は、単独または２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
（ｃ）硬化部位モノマーとしては、ヨウ素や臭素を含む硬化部位モノマーやシアノ基を含む硬化部位モノマーが挙げられる。ヨウ素や臭素を含む硬化部位モノマーとしては、ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）ｎＩ、ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）ｎＢｒ、Ｉ（ＣＦ２）ｎＩ等が挙げられる。またシアノ基を含む硬化部位モノマーの例としては、シアノ基含有パーフルオロビニルエーテルが挙げられ、例えば、ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）ｎＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＮ（ｎ：２〜４）、ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）ｎＣＮ （ｎ：２〜１２）、ＣＦ２＝ＣＦＯ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｍ（ＣＦ２）ｎＣＮ（ｎ：２、ｍ：１〜５）、ＣＦ２＝ＣＦＯ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｍ（ＣＦ２）ｎＣＮ（ｎ：１〜４、ｍ：１〜２）、ＣＦ２＝ＣＦＯ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｎＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）ＣＮ（ｎ：０〜４）等が挙げられる。中でも、パーフルオロ（８−シアノ−５−メチル−３，６−ジオキサ−１−オクテン）が好ましい。
また、配合比は、（ａ）テトラフルオロエチレンが５０〜７５モル％、好ましくは６０〜７５モル％、（ｂ）パーフルオロ（Ｃ1−Ｃ５アルキルビニルエーテル）および／またはパーフルオロ（Ｃ３−Ｃ１１アルコキシアルキルビニルエーテル）が４９．８〜２５モル％、好ましくは３９．８〜２５モル％、（ｃ）硬化部位モノマーが０．２〜５モル％、好ましくは０．５〜３モル％である。
エラストマー組成物に配合されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上、１３００ｍ２/ｇ以下、好ましくは６０ｍ２/ｇ以上、１０００ｍ２/ｇ以下、特に６５ｍ２/ｇ以上、２００ｍ２/ｇ以下である。カーボンブラックの窒素比表面積が５０ｍ２/ｇ未満では、エラストマー成形体が、高温に加熱したフッ素ガスに曝されると、表面が溶解し易くなる。なお、窒素吸着比表面積とは、窒素吸着量から Ｓ−ＢＥＴ式で求めた比表面積（ＪＩＳＫ ６２１７）のことである。
エラストマー組成物に配合されるカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が好ましくは９０ｃｍ３/１００ｇ以上、６００ｃｍ３/１００ｇ以下、特に好ましくは９５ｃｍ３/１００ｇ以上、４００ｃｍ３/１００ｇ以下、更に好ましくは９５ｃｍ３/１００ｇ以上、２００ｃｍ３/１００ｇ以下である。カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、９０ｃｍ３/１００ｇ未満では、エラストマー成形体が、高温に加熱したフッ素ガスに曝されると、表面が溶解し易くなる。ＤＢＰ吸油量とは、カーボンブラック１００ｇ が吸収する ＤＢＰ（ジブチルフタレート）量（ＪＩＳ Ｋ６２２１）のことである。
このようなカーボンブラックとしては、例えば、ＳＡＦカーボンブラック、ＩＳＡＦカーボンブラック、ＨＡＦカーボンブラック、ＦＥＦカーボンブラック等のファーネスブラックやアセチレンブラックが挙げられる。この中、アセチレンブラックが、耐フッ素ガス性に優れる点で好ましい。
カーボンブラックは、パーフルオロエラストマー成分１００重量部に対して、５重量部以上、好ましくは１０重量部以上、３０重量部以下、特に好ましくは１２重量部以上、２５重量部以下、更に好ましくは１４重量部以上、２０重量部以下配合する。カーボンブラックの配合量が、パーフルオロエラストマー成分１００重量部に対して、５重量部未満であると、エラストマー成形体が高温に加熱したフッ素ガスに曝されると、表面が溶解し易くなる。
本発明のエラストマー組成物には、任意成分として、適用箇所の要求に対応する各種添加剤を配合することができる。このような、各種添加剤としては、例えば安定剤、可塑剤、潤滑剤および加工助剤等が挙げられる。また、各種添加剤の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲で適宜決定することができる。
本発明のエラストマー組成物は、架橋剤を含有する。本発明のエラストマー組成物に配合する架橋剤は、エラストマーの架橋性基の種類によって適宜選定すればよい。架橋反応としては、例えばパーオキサイド架橋系、ポリオール架橋系、ポリアミン架橋系、トリアジン架橋系、オキサゾール架橋系、イミダゾール架橋系、チアゾール架橋系、放射線架橋系など公知の架橋系が挙げられる。
架橋剤の配合量は、パーフルオロエラストマー成分１００重量部に対し、通常０．０５〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。架橋剤の配合量が０．０５重量部未満であると、エラストマーが充分架橋されず、１０重量部を超えると、架橋物の物性を悪化させる。
本発明のエラストマー組成物は、各種成形体の成形材料として有用である。また、本発明のエラストマー組成物は、特に、半導体ウェハーの熱拡散炉の封止用成形体に使用される。本発明のエラストマー組成物は、パーフルオロエラストマー成分、上記カーボンブラック、及び架橋剤などの上記の各成分を、通常のエラストマー用混練機械、たとえば、オープンロール、バンバリーミキサー、ニーダー等を用いて混合することにより調製することができる。
本発明のエラストマー成形体は、エラストマー組成物を架橋成形して得られる。すなわち、得られた混練物を所定形状、例えばＯリング等に成形し、加熱して架橋させることで本発明のパーフルオロエラストマー成形体が得られる。架橋条件は、公知の方法に準拠すればよく、例えば金型に入れ、加圧下１２０〜２２０℃で１〜６０分間保持することによってプレス架橋を行ない、次いで１２０〜２６０℃の炉中で０．５〜５０時間保持することによってオーブン架橋を行なう方法等が挙げられる。
本発明のエラストマー成形体は、半導体ウェハーの熱拡散炉の封止用シール材、例えば、Ｏリングとして使用すると、本発明の効果が顕著に表れる。半導体ウェハーの熱拡散炉は、半導体ウエハー製造過程におけるウエハーへの不純物の熱拡散を行うものであり、例えば特開平６−４５２９４号公報の不純物拡散装置であってもよい。また、半導体ウェハーの熱拡散炉は、熱拡散炉周辺の例えば排気装置等を含むものである。本発明のエラストマー成形体を、例えばＯリングとして、これら熱拡散炉のシール材として使用すると、熱拡散炉で発生する高温のフッ素ガスに曝されても、Ｏリング表面が溶解等損傷しないため、長期間に亘り、安定したシール機能を発現することができる。
（実施例）
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
（エラストマーの製造）
容量５００ｍｌのステンレスオートクレーブ内に、蒸留水２００ｍｌ、パーフルオロオクタン酸アンモニウム２．５ｇ及びＮａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ４．４ｇを仕込んだ後、内部を窒素ガス置換して、次いで減圧した。このオートクレーブを５０℃まで冷却した後、テトラフルオロエチレン３２ｇ、パーフルオロメチルビニルエーテル６８ｇ、パーフルオロ−８−シアノ−５−メチル３，６−ジオキサ−１−オクテン６．４ｇを仕込み、８０℃に昇温させた後、亜硫酸ナトリウム０．７５ｇ及び過硫酸アンモニウム３．７５ｇをそれぞれ２５ｍｌの水溶液として仕込み重合を開始した。２０時間重合を継続した後、未反応ガスをパージし、そこに形成された水性ラテックスを取り出し、１０％塩化ナトリウム水溶液で塩析した後、乾燥させクラムラバー状の３元系共重合体を４４ｇ得た。この３元系共重合体は、赤外線吸収分析の結果から、テトラフルオロエチレン６２モル％、パーフルオロメチルビニルエーテル３７モル％及びパーフルオロ−８−シアノ−５−メチル３，６−ジオキサ−１−オクテン（シアノ基の特性吸収２２６８ｃｍ−１）１．０モル％の共重合組成を有していた。
容量５００ｍｌのステンレスオートクレーブ内に、蒸留水２００ｍｌ、パーフルオロオクタン酸アンモニウム２．５ｇ及びＮａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ４．４ｇを仕込んだ後、内部を窒素ガス置換して、次いで減圧した。このオートクレーブを５０℃まで冷却した後、テトラフルオロエチレン３２ｇ、パーフルオロメチルビニルエーテル６８ｇ、パーフルオロ−８−シアノ−５−メチル３，６−ジオキサ−１−オクテン６．４ｇを仕込み、８０℃に昇温させた後、亜硫酸ナトリウム０．７５ｇ及び過硫酸アンモニウム３．７５ｇをそれぞれ２５ｍｌの水溶液として仕込み重合を開始した。２０時間重合を継続した後、未反応ガスをパージし、そこに形成された水性ラテックスを取り出し、１０％塩化ナトリウム水溶液で塩析した後、乾燥させクラムラバー状の３元系共重合体を４４ｇ得た。この３元系共重合体は、赤外線吸収分析の結果から、テトラフルオロエチレン６２モル％、パーフルオロメチルビニルエーテル３７モル％及びパーフルオロ−８−シアノ−５−メチル３，６−ジオキサ−１−オクテン（シアノ基の特性吸収２２６８ｃｍ−１）１．０モル％の共重合組成を有していた。
（Ｏリングの製造）
上記製造方法で得られたエラストマー１００重量部、架橋剤２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン１重量部、下記「カーボンブラックＡ」５重量部をオープンロールで混練した後、１９０℃の温度で３０分間加熱処理して１次架橋し、次いで２４０℃で４８時間熱処理をして２次架橋を行い成形した。成形体の形状はＯリング（ＡＳ５６８Ｂ−２１４）とした。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは下記のフッ素ガス暴露試験を実施し、高温のフッ素ガスに対する耐性について評価した。その結果を表１に示す。
上記製造方法で得られたエラストマー１００重量部、架橋剤２，２−ビス（３−アミノ−４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン１重量部、下記「カーボンブラックＡ」５重量部をオープンロールで混練した後、１９０℃の温度で３０分間加熱処理して１次架橋し、次いで２４０℃で４８時間熱処理をして２次架橋を行い成形した。成形体の形状はＯリング（ＡＳ５６８Ｂ−２１４）とした。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは下記のフッ素ガス暴露試験を実施し、高温のフッ素ガスに対する耐性について評価した。その結果を表１に示す。
「カーボンブラックＡ」；
「デンカブラック」（電気化学工業社製；アセチレンブラック）
窒素吸着比表面積６９ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１９０ｃｍ３/１００ｇ
「デンカブラック」（電気化学工業社製；アセチレンブラック）
窒素吸着比表面積６９ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１９０ｃｍ３/１００ｇ
（フッ素ガス暴露試験）
ＡＳ５６８Ｂ−２１４サイズ（直径Ｄが３．５３ｍｍ）のＯリングを切断して一本の円形断面の線状体とし、そこから長さＬが１０ｍｍの線分を切り出した試験片を得た（図１参照）。そして、試験片をチャンバー内にセットし、２０％濃度のフッ素ガス（８０％窒素）を圧力が５００ｔｏｒｒになるように導入後、チャンバー内を２５０℃に加温して２時間保持した。
ＡＳ５６８Ｂ−２１４サイズ（直径Ｄが３．５３ｍｍ）のＯリングを切断して一本の円形断面の線状体とし、そこから長さＬが１０ｍｍの線分を切り出した試験片を得た（図１参照）。そして、試験片をチャンバー内にセットし、２０％濃度のフッ素ガス（８０％窒素）を圧力が５００ｔｏｒｒになるように導入後、チャンバー内を２５０℃に加温して２時間保持した。
（評価方法）
フッ素ガス暴露試験後のＯリングの表面及び端面を観察する。高温フッ素ガスによる溶解が進行するＯリングの場合、溶解は図２（Ｂ）に示すようにＯリングの端面の角部において生じ、溶解の進行が進むと端面が球面に近づいていく。このため、Ｏリングの端面の角部の半径Ｒを測定することで、高温フッ素ガスに対する耐性を評価した。この角部の半径Ｒは、試験後のＯリングを図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った切断面を写真撮影し、画像処理により求めた。従って、この半径（ｍｍ）が大であるほど、高温のフッ素ガスに対する耐性が劣ることになり、小であるほど、高温のフッ素ガスに対する耐性が優れることになる。
フッ素ガス暴露試験後のＯリングの表面及び端面を観察する。高温フッ素ガスによる溶解が進行するＯリングの場合、溶解は図２（Ｂ）に示すようにＯリングの端面の角部において生じ、溶解の進行が進むと端面が球面に近づいていく。このため、Ｏリングの端面の角部の半径Ｒを測定することで、高温フッ素ガスに対する耐性を評価した。この角部の半径Ｒは、試験後のＯリングを図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った切断面を写真撮影し、画像処理により求めた。従って、この半径（ｍｍ）が大であるほど、高温のフッ素ガスに対する耐性が劣ることになり、小であるほど、高温のフッ素ガスに対する耐性が優れることになる。
「カーボンブラックＡ」に代えて、下記「カーボンブラックＢ」を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図３に示す。図３中、黒色部分が試験体であり、白色部分が、角部の半径を有する画像処理で付記された円形である。
「カーボンブラックＢ」；
「シヨウブラックＩＰ１５００」（ＳＡＦカーボンブラック）（キャボット社製）
窒素吸着比表面積１８０ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１２３ｃｍ３/１００ｇ
「シヨウブラックＩＰ１５００」（ＳＡＦカーボンブラック）（キャボット社製）
窒素吸着比表面積１８０ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１２３ｃｍ３/１００ｇ
「カーボンブラックＡ」に代えて、下記「カーボンブラックＣ」を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図４に示す。図４中、黒色部分が試験体であり、白色部分が、角部の半径を有する画像処理で付記された円形である。
「カーボンブラックＣ」；
「旭＃７０」（ＨＡＦカーボンブラック）（旭カーボン社製）
窒素吸着比表面積７７ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１０１ｃｍ３/１００ｇ
「旭＃７０」（ＨＡＦカーボンブラック）（旭カーボン社製）
窒素吸着比表面積７７ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量１０１ｃｍ３/１００ｇ
「カーボンブラックＡ」５重量部に代えて、「カーボンブラックＡ」１５重量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図５に示す。
「カーボンブラックＢ」５重量部に代えて、「カーボンブラックＢ」１５重量部を使用した以外は、実施例２と同様の方法により、Ｏリングを作成した。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図６に示す。
「カーボンブラックＣ」５重量部に代えて、「カーボンブラックＣ」１５重量部を使用した以外は、実施例３と同様の方法により、Ｏリングを作成した。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図７に示す。図７中、黒色部分が試験体であり、白色部分が、角部の半径を有する画像処理で付記された円形である。
比較例１
「カーボンブラックＡ」に代えて、下記「カーボンブラックＤ」を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図８に示す。図８中、２つの円形は角部の半径を有する画像処理で付記されたものである。
「カーボンブラックＡ」に代えて、下記「カーボンブラックＤ」を使用した以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図８に示す。図８中、２つの円形は角部の半径を有する画像処理で付記されたものである。
「カーボンブラックＤ」；
「旭＃５０」（ＳＲＦ−ＨＳ−ＨＭカーボンブラック）（旭カーボン社製）
窒素吸着比表面積２３ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量６３ｃｍ３/１００ｇ
「旭＃５０」（ＳＲＦ−ＨＳ−ＨＭカーボンブラック）（旭カーボン社製）
窒素吸着比表面積２３ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量６３ｃｍ３/１００ｇ
比較例２
「カーボンブラックＡ」５重量部に代えて、下記「カーボンブラックＥ」１５重量部とした以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図９に示す。図９中、２つの円形は角部の半径を有する画像処理で付記されたものである。
「カーボンブラックＡ」５重量部に代えて、下記「カーボンブラックＥ」１５重量部とした以外は、実施例１と同様の方法により、Ｏリングを作成した。なお、カーボンブラックは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７（１９９７）に準じ、窒素吸着比表面積およびＤＢＰ吸油量を算出したものであり、その値はメーカーカタログ値である。得られたＯリングは同様に耐フッ素ガス性を評価した。その結果を表１に示す。また、フッ素ガス暴露試験後の試験体の端面角部の半径を求めるための画像を図９に示す。図９中、２つの円形は角部の半径を有する画像処理で付記されたものである。
「カーボンブラックＥ」；
「サーマックスＭＴ Ｎ９９０」（ＭＴカーボンブラック）（ｃａｎｃａｒｂ社製）
窒素吸着比表面積１０ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量４３ｃｍ３/１００ｇ
「サーマックスＭＴ Ｎ９９０」（ＭＴカーボンブラック）（ｃａｎｃａｒｂ社製）
窒素吸着比表面積１０ｍ２/ｇ、ＤＢＰ吸油量４３ｃｍ３/１００ｇ
表１及び図５〜図７から明らかなように、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上のカーボンブラックを、エラストマー成分１００重量部に対して１５重量部含有するパーフルオロエラストマー組成物から得られる実施例４〜６の成形体は、高温のフッ素ガス雰囲気に所定時間曝されても、溶解現象はほとんど観察されなかった。これは、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上のカーボンブラックは微細粒子の集合体であるため、パーフルオロエラストマーとの相互作用が強く、高温のフッ素ガスに曝されても、エラストマーの溶融を塞き止めているものと思われる。また、表１及び図３、図４から明らかなように、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上のカーボンブラックを、エラストマー成分１００重量部に対して５重量部含有するパーフルオロエラストマー組成物から得られる実施例１〜３の成形体は、高温のフッ素ガス雰囲気に所定時間曝されても大きな溶解現象は観察されなかった。これに対して、窒素吸着比表面積が１０ｍ２/ｇや２３ｍ２/ｇのカーボンブラックを含有パーフルオロエラストマー組成物から得られる比較例１及び２の成形体は、図８及び図９から明らかなように、大きな溶解現象が観察された。
本発明のエラストマー成形品は、フッ素の分解物に対して優れた耐性を示すため、フッ素分解物が発生する半導体ウェハーの熱拡散炉の封止用シール材として好適に使用できる。
Ｄ 試験体の直径
Ｌ 試験体の長さ
Ｒ 溶解を受けた角部の半径
Ｌ 試験体の長さ
Ｒ 溶解を受けた角部の半径
Claims (5)
- パーフルオロエラストマー成分と、窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上、１３００ｍ２/ｇ以下のカーボンブラックを含有するパーフルオロエラストマー組成物。
- 前記カーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量（Ａ法）が９０ｃｍ３/１００ｇ以上、６００ｃｍ３/１００ｇ以下であることを特徴とする請求項１記載のパーフルオロエラストマー組成物。
- 前記カーボンブラックは、アセチレンブラックであることを特徴とする請求項１又は２記載のパーフルオロエラストマー組成物。
- 前記カーボンブラックを、パーフルオロエラストマー成分１００重量部に対して、５重量部以上、３０重量部以下配合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパーフルオロエラストマー組成物。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のパーフルオロエラストマー組成物を架橋成形して得られるエラストマー成形体。
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