JP2020070325A - シール材及びそれに用いるコーティング剤 - Google Patents

Abstract

【課題】コーティング層のシール材本体の表面への密着性が高いとともに、表面粘着性が低いシール材を提供する。【解決手段】シール材１０は、シール材本体１１と、その表面を被覆するように設けられたコーティング層１２と、備える。コーティング層１２は、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されている。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、シール材及びそれに用いるコーティング剤に関する。

シール材本体の表面がコーティング層で被覆されたシール材が知られている。例えば、特許文献１には、パーフルオロポリエーテル骨格を備えるとともに、自己架橋性官能基を有し、且つシロキサン結合を有さないポリマーのコーティング層でシール材本体の表面が被覆されたシール材が開示されている。また、実施例としては、白金触媒を用いて反応する付加反応型のパーフルオロポリエーテルのコーティング層が開示されている。

特開２００６−３６８８４号公報

ところで、特許文献１に開示された実施例のシール材では、シール材本体の形成材料が白金触媒の触媒毒となる虞がある。例えば、シール材本体の形成材料が一般的にゴムの架橋に使用される硫黄やトリアリルイソシアヌレートを含む場合、これらが白金触媒の触媒毒となるので、白金触媒を用いて反応する付加反応型のパーフルオロポリエーテルの硬化が阻害され、そのためにコーティング層のシール材本体への十分な密着性が得られないという問題がある。

また、特許文献１に開示された実施例のシール材の低粘着性とは、シール材を圧縮して加熱した際の相手材への固着力が低いということであるので、取扱い性等を考慮すると、コーティング層の表面粘着性には改善が必要である。

本発明の課題は、コーティング層のシール材本体の表面への密着性が高いとともに、表面粘着性が低く、低いシール材を提供することである。

本発明は、シール材本体と、前記シール材本体の表面を被覆するように設けられたコーティング層とを備えたシール材であって、前記コーティング層は、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されている。

本発明は、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤である。

本発明によれば、コーティング層が、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されていることにより、コーティング層のシール材本体の表面への高い密着性とともに、低い表面粘着性を得ることができる。

実施形態に係るシール材の平面図である。 図１ＡにおけるIB-IB断面図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

図１Ａ及びＢは、実施形態に係るシール材１０を示す。実施形態に係るシール材１０は、いわゆるＯリングであって、例えば、エッチング装置やプラズマＣＶＤ装置のようなプラズマを使用する半導体製造装置に好適に使用される。

実施形態に係るシール材１０は、環状ゴム製のシール材本体１１と、その表面を被覆するように設けられたコーティング層１２とを備える。そして、コーティング層１２は、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されている。

このような実施形態に係るシール材１０によれば、コーティング層１２が、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されていることにより、コーティング層１２のシール材本体１１の表面への高い密着性とともに、低い表面粘着性を得ることができる。そのため、取扱い時におけるコーティング層１２の剥離や埃の付着が抑制されるので、優れた装着作業性を得ることができる。加えて、コーティング層１２が、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーを含有するので、優れた低温シール性能、耐薬品性、及び耐プラズマ性を得ることもできる。

ここで、シール材本体１１を形成するゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレン−α−オレフィン系ゴム等が挙げられる。シール材本体１１を形成するゴムは、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましい。シール材本体１１は、コーティング層１２の第１ポリマーが有する官能基との親和性の高い酸素を主骨格に有し、コーティング層１２との密着性を高めることができるという観点から、シリコーンゴムで形成されていることがより好ましい。

コーティング層１２の厚さは、耐プラズマ性及び耐薬品性とシール性能とのバランスの観点から、好ましくは１μｍ以上７０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下である。なお、コーティング層１２は、シール材本体１１の表面の全部を被覆するように設けられていてもよく、また、表面の一部分を被覆するように設けられていてもよい。

第１ポリマーは、酸変性やシロキサン結合等の修飾を有さないことが好ましい。コーティング層１２に含有される粘着抑制材としては、例えば、パーフルオロ基変性された縮合反応架橋型の第２ポリマー、固体摺動材等が挙げられる。粘着抑制材は、これらのうちの一方又は両方を含むことが好ましい。

第２ポリマーとしては、例えば、パーフルオロ基変性された縮合反応型のアクリルポリマーやエポキシポリマーが挙げられる。コーティング層１２における第２ポリマーの含有量の第１ポリマーの含有量に対する比は、耐薬品性及び耐ラジカル性と低表面粘着性とのバランスの観点から、好ましくは、１／１０以上１／２以下、より好ましくは１／５以上１／３以下である。

固体摺動材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂粉、二硫化モリブデン、有機モリブデン化合物、グラファイト、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、二硫化タングステン等が挙げられる。固体摺動材は、これらのうちの１種又は２種以上を含むことが好ましく、低表面粘着性を得る観点から、フッ素樹脂粉を含むことがより好ましい。固体摺動材の平均粒子径（ｄ５０）は、表面粘着性とシール性能とのバランスの観点から、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上３０μｍ以下である。コーティング層１２における固体摺動材の含有量は、耐薬品性及び耐ラジカル性と表面粘着性とのバランスの観点から、第１ポリマー１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上３０質量部以下、より好ましくは１質量部以上１０質量部以下である。

実施形態に係るシール材１０は、プレス成形等によりシール材本体１１を作製した後、その表面にコーティング剤をコートして硬化させてコーティング層１２を形成することにより製造することができる。

ここで、コーティング剤は、第１ポリマーと粘着抑制材と溶剤とを含有する。溶剤としては、例えば、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロエーテル、メタキシレンヘキサフロライド等のフッ素系溶媒が挙げられる。コーティング剤の固形分濃度は、コーティング層１２の優れた形成加工性を得る観点から、好ましくは１質量％以上４０質量％以下、より好ましくは１質量％以上２０質量％以下である。

コーティング剤のコート方法としては、例えば、スプレーコート法、ディップコート法等が挙げられる。コーティング剤の硬化は、オーブンでの加熱雰囲気下で行ってもよく、また、常温雰囲気下で行ってもよい。

（試験片）
以下の実施例１及び２並びに比較例１〜５の試験片を作製した。なお、それぞれの構成については表１にも示す。

＜実施例１＞
シリコーンゴム（ＫＥ−８７１Ｃ−Ｕ 信越化学工業社製)に、その１００質量部に対して１質量部の硬化剤（Ｃ−８ 信越化学工業社製)添加し、それを２本ロールで混錬して得たコンパウンドを調製した。このコンパウンドを用い、１６５℃及び１５分の条件でのプレス成型による一次架橋、及びその後の１８０℃及び４時間の条件での二次架橋により、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×厚み２ｍｍのゴムシート本体を得た。同様にして、ＡＳ−２１４サイズのＯリングのシール材本体を得た。

また、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーに、その１００質量部に対して２５質量部のパーフルオロ基変性された縮合反応架橋型のアクリルポリマーの第２ポリマーを加えるとともに、フッ素溶剤（Ｎｏｖｅｃ７２００ ３Ｍ社製）で希釈して固形分濃度が５質量％のコーティング剤を調製した。

そして、シリコーンゴム製のゴムシート本体及びシール材本体のそれぞれの表面に、コーティング剤をスプレーコートし、その後、１５０℃及び６０分の条件で加熱してコーティング層を形成することにより、実施例１のゴムシート及びシール材の試験片を作製した。コーティング層の厚さは１０μｍであった。

＜実施例２＞
パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーに、その１００質量部に対して５質量部のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）粉（ＫＶＮＡＲ７４１ アルケマ ｄ５０：１５μｍ）を加えるとともに、フッ素溶剤（Ｎｏｖｅｃ７２００ ３Ｍ社製）で希釈して超音波処理により分散させたコーティング剤を用いた以外は実施例１と同様にしてゴムシート及びシール材の試験片を作製し、それらを実施例２とした。

＜比較例１＞
第２ポリマーを加えていないコーティング剤を用いた以外は実施例１と同様にしてゴムシート及びシール材の試験片を作製し、それらを比較例１とした。

＜比較例２＞
第１ポリマーに代えて、パーフルオロポリエーテル骨格を有する付加反応架橋型のポリマーを含有するコーティング剤を用いた以外は実施例１と同様にしてゴムシート及びシール材の試験片を作製し、それらを比較例２とした。

＜比較例３＞
第１ポリマーに代えて、パーフルオロポリエーテル骨格を有する付加反応架橋型のポリマーを含有するコーティング剤を用いた以外は実施例２と同様にしてゴムシート及びシール材の試験片を作製し、それらを比較例３とした。

＜比較例４＞
シリコーンゴム製のシール材本体の表面がパーフロオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）で被覆された市販品のシール材の試験片を比較例４とした。

＜比較例５＞
コーティング層を有さないシリコーンゴム製の市販品のシール材の試験片を比較例５とした。

（試験方法）
＜ゴムへの密着性＞
実施例１及び２並びに比較例１〜３のそれぞれのシート材の試験片について、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−６：１９９９に準じてクロスカット法試験を実施し、試験結果を分類０〜分類５のいずれに該当するかで評価した。なお、格子の間隔は２ｍｍとし、剥離テープにはニチバン社製のセロテープ（登録商標）を用いた。

＜表面粘着性＞
実施例１及び２並びに比較例１〜５のそれぞれのシール材の試験片について、幅５０ｍｍ×高さ７０ｍｍのポリエチレン製の袋に入れ、その際にスムーズに入ればＡ評価、及び袋に付いて引っ掛かればＢ評価とした。

＜シール性能＞
実施例１及び２並びに比較例１〜５のそれぞれのシール材の試験片について、表面粗さＲａ＝１．６μｍのアルミＡ５０５６製の冶具で２５％圧縮した後、Ｈｅリークディテクター（ＨＥＬＥＮ Ｍ−２２２ＬＤ−Ｈ キヤノンアネルバ社製）を取り付けて−２５℃の恒温槽中で３時間冷却した。その後、恒温槽中にＨｅガスを導入し、Ｈｅリークディテクターでシール材を透過するＨｅ量を測定した。

シール材の気体リークには、接面から漏れ出す接面リークと、内部を透過する透過リークとの２種類がある。接面リークがない場合、Ｈｅがシール材の内部を透過するまで、ＨｅリークディテクターにＨｅが検出されない。そのため、Ｈｅガスの導入後、Ｈｅ検出量が増加しない数十秒間のシール領域が認められる。一方、接面リークがある場合、Ｈｅガスの導入直後から、ＨｅリークディテクターにＨｅが検出される。コーティング層によるシール性は、接面リークに関係するので、シール性能として、シール領域の長さを記録した。

＜耐プラズマ性＞
実施例１及び２並びに比較例１〜５のそれぞれのシール材の試験片について、マイクロ波プラズマ発生機を用いて発生させたプラズマに曝露した際の質量減少率を求めた。なお、試験条件は、ガス流量は、Ｏ_２：３４０ｍｌ／ｍｉｎ及びＣＦ_４：１７０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力は１００Ｐａ、並びに曝露時間は３０分とした。

（試験結果）
試験結果を表１に示す。これによれば、実施例１及び２は、ゴムとの密着性、表面粘着性、シール性能、及び耐プラズマ性のいずれも優れることが分かる。一方、比較例１では、表面粘着性が高く、比較例２では、表面粘着性が高い上にゴムとの密着性が低く、比較例３では、ゴムとの密着性が低いことが分かる。また、市販品の比較例４では、シール性能が低く、市販品の比較例５では、耐プラズマ性が低いことが分かる。

本発明は、シール材及びそれに用いるコーティング剤の技術分野について有用である。

１０ シール材
１１ シール材本体
１２ コーティング層

Claims (7)

1. シール材本体と、前記シール材本体の表面を被覆するように設けられたコーティング層と、を備えたシール材であって、
   前記コーティング層は、パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤の架橋硬化物で形成されているシール材。
2. 請求項１に記載されたシール材において、
   前記粘着抑制材が、パーフルオロ基変性された縮合反応架橋型の第２ポリマーを含むシール材。
3. 請求項２に記載されたシール材において、
   前記第２ポリマーの含有量の前記第１ポリマーの含有量に対する比が１／１０以上１／２以下であるシール材。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたシール材において、
   前記粘着抑制材が固体摺動材を含むシール材。
5. 請求項４に記載されたシール材において、
   前記固体摺動材の含有量が、前記第１ポリマー１００質量部に対して１質量部以上３０質量部以下であるシール材。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載されたシール材において、
   前記シール材本体がシリコーンゴムで形成されているシール材。
7. パーフルオロポリエーテル骨格を有する縮合反応架橋型の第１ポリマーと、粘着抑制材とを含有するコーティング剤。

Images