JP4430541B2

JP4430541B2 - 耐透過性が改良されたフルオロエラストマーおよびその製造方法

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Publication number: JP4430541B2
Application number: JP2004536487A
Authority: JP
Inventors: フクシ，タツオ; ティー．ウォーム，アラン; ディー．ハレ，エリック; エス．ベネット，グレゴリー; ディー．コッジオ，ウィリアム
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: US7148300B2; AU2003273314A1; RU2005105936A; KR101022727B1; WO2004024788A1; CN1681860A; JP2005539115A; CN100354323C; KR20050053655A; EP1537154A1; US20040054055A1

Description

本発明は、低温特性に優れ、かつ耐透過性が改良されたフルオロエラストマーを形成するのに好適な配合物に関する。さらに本発明は、このフルオロエラストマーの製造方法も包含する。

自動車およびトラックの蒸発燃料に関する基準が一層厳しくなる中、燃料タンク、燃料注入管、燃料噴射装置用シール、燃料シール等の自動車部品を通して排出される燃料蒸気を最小限に抑える燃料系部品が求められている。一般に燃料シール用として用いられるエラストマーには、寒冷下においてもシール性を維持するための低温性（例えばガラス転移温度（Ｔｇ）が−２０℃未満であること）が必要である。こうした問題に対応するべく様々な種類の燃料シール用フルオロエラストマーが提案されてきた。一般に、エラストマーのなかでも最も効果の高いものには大概ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）が含まれている。ＰＭＶＥはガラス転移温度を低下させるが、大抵の場合は透過性に悪影響を及ぼす。燃料排出は着実にゼロに規制される方向に向かっており、これに適合する改良された低温シール性とより優れた耐透過性とを兼ね備えた材料が求められている。

フルオロエラストマー、特にＰＭＶＥモノマーのコスト上、フルオロエラストマーには増量剤を配合して使用することが望ましい場合が多い。しかし、他の炭化水素エラストマーに比べてフルオロエラストマーは充填剤を少量混ぜるだけでもデュロメータ値（ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）が異常に高くなってしまう。そうなると、この配合物はシール材としての用をなさなくなってしまう。

米国特許第３，４７０，１７６号明細書米国特許第３，５４６，１８６号明細書米国特許第３，５２３，１１８号明細書米国特許第５，２２５，５０４号明細書米国特許第４，２４３，７７０号明細書米国特許第４，３６１，６７８号明細書米国特許第６，２９４，６２７号明細書

フルオロエラストマーの耐透過性を十分に維持したまま低温性を実現することの難しさは当該技術分野の当業者の認識するところである。エラストマーの低温性を維持したまま燃料透過速度が改善できるとすれば有利であろう。

本発明は、ガラス転移温度が低くかつ所望の耐透過性を有するという独特の特徴を有するフルオロエラストマーの形成に好適な配合物に関する。この配合物は、通常は２種類の主成分を含む。第１の成分は、１種またはそれ以上の、式、ＣＦ₂＝ＣＦＯ−（ＣＦ₂）_m−（Ｏ（ＣＦ₂）_p）_n−ＯＲ_f（式Ｉ）（式中、Ｒ_fは、完全フッ素化（過フッ素化）(perfluorinated)（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、ｐ＝１〜２）またはＣＦ₂＝ＣＦ（ＣＦ₂）_m−Ｏ−Ｒ_f（式ＩＩ）（式中、ｍ＝１〜４、Ｒ_fは、場合によりＯ原子を含んでいてもよい、過フッ素化脂肪族基）の過フッ素化エーテルから誘導される共重合単位を含む非晶質共重合体である。

第２の成分は、少なくとも１種の充填剤を第１成分１００部当たり少なくとも１０部含む加硫成分である。加硫を施した結果として得られるエラストマー性配合物は、デュロメータ値、低温柔軟性（ｒｅｔｒａｃｔｉｏｎａｔｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（ＴＲ−１０）、および耐透過性で示される所望の物理的性質を有している。

デュロメータ値に関して言えば、本発明においては、ＡＳＴＭＤ２２４０−０２に準ずるショアＡ硬さが通常は６０以上、好ましくは６５−８５である。

ＡＳＴＭＤ１３２９−８８に準ずる低温柔軟性（ＴＲ−１０）は、−２５℃以下、好ましくは−３０℃以下である。

また、このエラストマー性配合物の透過速度（ＣＥ１０）は、６５（ｇ-ｍｍ／ｍ２-ｄａｙ）以下、好ましくは６０（ｇ-ｍｍ／ｍ２-ｄａｙ）以下である。上記した物理的性質を備えることにより、このフルオロエラストマーがシール用途に十分に好適なものとなる。

通常、本発明の配合物は、過フッ素化エーテルが結合した様々な共重合体、三元共重合体、または四元共重合体を含んでいてもよい。好ましい実施態様においては、フッ化ビニリデンを利用することによって所望の経済性を達成しながら有利な物理的性質を実現する。

本発明の配合物の加硫には従来の方法を用いてもよい。さらに、本配合物を用いて製造された物品は、自動車産業における用途を含む様々なシール用途に好適である。

本発明は、加硫を施すことによってシール用のフルオロエラストマーとして使用するのに好適なものとなるポリマー配合物に関する。このポリマー配合物は、通常は２成分系であり、特定の過フッ素化エーテルを含む非晶質共重合体を含んでいる。第２の成分は、少なくとも１種の充填剤を含む加硫成分である。この配合物は、例えば過酸化物等の架橋剤、共架橋剤、受酸剤といった１種またはそれ以上の従来の補助剤を含んでもよい。本発明の過フッ素化エーテルは所望のガラス転移温度を達成するのに有効であり、充填剤は、結果として得られる加硫物の透過速度を低下させることを対象としている。本発明において、非晶質共重合体とは、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）による測定で融解による吸熱ピークも結晶化による発熱ピークも本質的に検出されない共重合体を意図する。

通常、本発明の第１成分は、少なくとも１種の過フッ素化されたエーテルの共重合単位と、それ以外の従来のモノマーの共重合単位とを含む共重合体である。本発明の趣旨上、共重合体という用語には、２種またはそれ以上のモノマー単位から誘導されるポリマーを含めるものとする。好ましい実施態様においては、本発明は、最終的な加硫された配合物に特定の物理的性質を達成することを目的として用いられる特定の三元共重合体または四元共重合体を包含してもよい。

好適なモノマーとしては、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、ビニルエーテル類、クロロトリフルオロエチレン、ペンタフルオロプロピレン、フッ化ビニル、プロピレン、およびエチレンから選択される組成物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記したモノマーの組合せも同様に本発明の第１成分に用いてもよい。この第１成分は、式ＣＦ₂＝ＣＦＲ_f（式中、Ｒ_fは、フッ素または１〜８個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル）のエチレン性不飽和モノマーも含んでいてもよい。

当業者であれば、エラストマー性重合体を形成するための特定のモノマーを適切な量で選択することができる。このようにして、非晶質ポリマー組成物を得るために適切な量（モル％基準）のモノマーが選択される。

好ましくは、本発明のフルオロカーボンポリマーは、フッ化ビニリデン（ＶＦ₂）から誘導される繰り返し単位を約５０〜８０モル％と、式Ｉの過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位を約１０〜５０モル％とを含み、ハロゲン加硫サイトを有しても有しなくてもよい。これらは場合により、この過フッ素化エーテルおよびフッ化ビニリデン以外のフルオロモノオレフィンから誘導される繰り返し単位を約４０モル％まで含んでいてもよい。この種の他のフルオロモノオレフィンとしては、例えば、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、１−ヒドロペンタフルオロプロペン、パーフルオロ（メ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）、パーフルオロシクロブテン、およびパーフルオロ（メチルシクロプロペン）が挙げられる。場合により、上述した１種またはそれ以上のフルオロモノオレフィンを、フッ素を含まないオレフィン性モノマー（エチレン、プロピレン等）と共重合してもよい。

好ましい実施態様においては、本発明は、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、式ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃の過フッ素化されたビニルエーテル、および式ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）_mＣＦ₃（式中、ｍ＝０〜４）のパーフルオロアルキルビニルエーテル（好ましくはパーフルオロメチルビニルエーテル）から生成する四元共重合体である。この特定の実施態様は、シール用途に非常に望ましい所望の溶剤膨潤性およびガラス転移温度を示す。この四元共重合体組成物については２００３年９月＿日に出願された（代理人整理番号第５８０４１ＵＳ００４号）に詳細に説明されている。当該明細書全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。

別の好ましい実施態様においては、本発明のフルオロカーボンポリマーは、フッ化ビニリデン（ＶＦ₂）から誘導される繰り返し単位を約４０〜６５モル％と、式Ｉの過フッ素化エーテルから誘導される繰り返し単位を約１０〜５０モル％と、式ＩＩのパーフルオロメチルビニルエーテルから誘導される繰り返し単位を約１〜１５モル％とを含み、ハロゲン加硫サイトを有しても有しなくてもよい。これらは場合により、この過フッ素化されたエーテルおよびフッ化ビニリデン以外のフルオロオレフィンから誘導される繰り返し単位を約４０モル％まで含んでいてもよい。この種の他のフルオロモノオレフィンとしては、例えば、ヘキサフルオロプロペン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、１−ヒドロペンタフルオロプロペン、パーフルオロシクロブテン、およびパーフルオロ（メチルシクロプロペン）が挙げられる。場合により、上述した１種またはそれ以上のフルオロモノオレフィンを、フッ素を含まないオレフィン性モノマー（エチレン、プロピレン等）と共重合してもよい。

当該配合物中には１種またはそれ以上の過フッ素化されたエーテルを使用する。この過フッ素化エーテルは、式、
ＣＦ₂＝ＣＦＯ−（ＣＦ₂）_m−（Ｏ（ＣＦ₂）_p）_n−ＯＲ_f（式Ｉ）（式中、Ｒ_fは、過フッ素化（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、ｐ＝１〜２）または
ＣＦ₂＝ＣＦ（ＣＦ₂）_m−Ｏ−Ｒ_f（式ＩＩ）（式中、ｍ＝１〜４、Ｒ_fは、場合によりＯ原子を含んでいてもよい過フッ素化脂肪族基）を有する。

この過フッ素化エーテルは、非晶質化合物の形成が可能となる量で含有される。当業者であれば、所望の特性を達成するべく、少なくとも１種の他のモノマーと組み合わせて適切なモル％を選択することができる。

この過フッ素化エーテル成分を用いることにより、所望の低温柔軟性（ＴＲ−１０）を維持しながらショアＡ硬さ値に示される好ましい弾性を保持することが可能な配合物が得られる。当該配合物が可撓性に加えて低温柔軟性（ＴＲ−１０）を保持することによって、加硫配合物の耐透過性を向上させる量の充填剤を使用することが可能となる。

最も好ましい過フッ素化エーテルは、
ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂（ＯＣＦ₂）₃ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂（ＯＣＦ₂）₄ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、およびＣＦ₂＝ＣＦＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₃から選択される。また、上記した過フッ素化されたエーテルを組み合わせて用いてもよい。

通常、当該非晶質共重合体の構成要素は、１種またはそれ以上の、式、ａ）ＣＸ₂＝ＣＸ（Ｚ）（式中、（ｉ）Ｘは、ＨまたはＦ、かつ（ｉｉ）Ｚは、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、またはＲ_f２Ｕ（式中、Ｕは、Ｂｒ、Ｉ、Ｃｌ、またはＣＮ、かつＲ_f２は、場合によりＯ原子を含んでいてもよい、過フッ素化された２価の結合基））または（ｂ）Ｙ（ＣＦ₂）_qＹ（式中、（ｉ）Ｙは、ＢｒまたはＩまたはＣｌ、かつ（ｉｉ）ｑ＝１〜６）の化合物から誘導される加硫サイト部分を有効量含んでいてもよい。好ましくは、この加硫サイト部分は、ＣＦ₂＝ＣＦＢｒ、ＣＦ₂＝ＣＨＢｒ、ＩＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂Ｉ、ＣＨ₂Ｉ₂、ＢｒＣＦ₂ＣＦ₂Ｂｒ、ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）₃−ＯＣＦ₂ＣＦ₂Ｂｒ、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂Ｂｒ、ＣＨ₂＝ＣＨＣＦ₂ＣＦ₂Ｂｒ、ＣＨ₂＝ＣＨＣＦ₂ＣＦ₂Ｉ、ＣＦ₂＝ＣＦＣｌ、またはこれらの混合物からなる群から選択される１種またはそれ以上の化合物から誘導される。最も好ましい実施態様においては、このヨウ素、臭素、または塩素が当該配合物の第１成分の鎖末端に化学結合する。場合により、ニトリル加硫サイト部分も利用してもよい。当該架橋性組成物は、熱の影響下でニトリルの三量化によるトリアジン環の形成を促進することが知られている１種またはそれ以上の物質をさらに含んでもよい。このようなものとしては、（特許文献１）および（特許文献２）に記載されているヒ素、アンチモン、およびスズの有機金属化合物、ならびに（特許文献３）に記載されている金属酸化物が挙げられる。当該明細書全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。

当該配合物は、フルオロポリマーを加硫可能にする加硫成分も含んでいる。この加硫成分は、例えば過酸化物や、１種またはそれ以上の共架橋剤等の加硫材を含んでいてもよい。過酸化物加硫剤としては、有機または無機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物は、特に、動的混合温度で分解しないものが好ましい。過酸化物としては、例えば、ジクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔブチルペルオキシ）ヘキサン、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、過安息香酸ｔ−ブチル、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３、およびローレルペルオキシド（ｌａｕｒｅｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の好適な過酸化物加硫剤が（特許文献４）（タツ（Ｔａｔｓｕ）ら）に記載されている。過酸化物加硫剤の使用量は、通常、フルオロポリマー１００部当たり０．１〜５、好ましくは１〜３部であろう。本発明に使用するラジカル開始剤としては、他の従来のものが好適である。

有機過酸化物を用いたフルオロカーボンポリマーの過酸化物加硫には、共架橋剤を含めるのが望ましい場合が多い。当業者であれば、所望の物理的性質に基づいて従来の共架橋剤を選択することができる。この種の薬剤として、例えば、トリ（メチル）アリルイソシアヌレート（ＴＭＡＩＣ）、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリ（メチル）アリルシアヌレート、ポリ−トリアリルイソシアヌレート（ｐｏｌｙ−ＴＡＩＣ）、キシリレン−ビス（ジアリルイソシアヌレート）（ＸＢＤ）、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、フタル酸ジアリル、トリス（ジアリルアミン）−ｓ−トリアジン、亜リン酸トリアリル、１，２−ポリブタジエン、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。他の有用な共架橋剤は、式ＣＨ₂＝ＣＨ−Ｒ_f ¹−ＣＨ＝ＣＨ₂（式中、Ｒ_f ¹は上記と同義）で表されるものであろう。この種の共架橋剤によって、最終的な加硫エラストマーの機械的強度が高くなる。通常、これらの使用量は、フルオロカーボンポリマー１００部当たり１〜１０部、好ましくは１〜５部である。

この加硫成分には、当該配合物の透過速度を改善する可能性のある充填剤も含まれる。充填剤は、当該配合物の第１成分１００部当たり少なくとも約１０部に含まれる。充填剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、従来から認められている熱可塑性フルオロポリマーの微粉末、クレー、シリカ、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、珪灰石、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、酸化チタン、および酸化鉄が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、従来の充填剤を組み合わせて使用してもよい。当業者であれば、加硫された配合物に所望の物理的性質を達成するように、特定の充填剤を上記した範囲内の量で選択することができる。

本発明の配合物の特性を改善することを目的として、従来の補助剤もこの配合物中に添加してもよい。例えば、当該配合物の加硫および熱安定性を促すことを目的として、受酸剤を用いてもよい。好適な受酸剤としては、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、二塩基性亜リン酸鉛、酸化亜鉛、炭酸バリウム、水酸化ストロンチウム、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、アルカリ金属ステアリン酸塩、シュウ酸マグネシウム、またはこれらの組合せが挙げられるであろう。受酸剤の使用量は、ポリマー１００重量部当たり約１〜約２５重量部の範囲である。

本発明のポリマーは、回分式もしくは半回分式のラジカル重合法または連続式のラジカル乳化重合法を用いて調製してもよい。また、これらをラジカル懸濁重合法によって調製してもよい。

例えば、連続式の乳化法を用いる場合は、連続式撹拌槽型反応器内でポリマーを調製するのが一般的である。重合温度は、圧力２〜８ＭＰａで４０〜１４５℃、好ましくは１００〜１３５℃の範囲内であろう。滞留時間は、好ましくは２０〜６０分である。過硫酸アンモニウム等の水溶性開始剤を使用し、これを熱分解するかまたは亜硫酸ナトリウム等の還元剤と一緒に反応させるかのいずれかによってフリーラジカルを発生させてもよい。この分散液を安定化させるためにパーフルオロオクタン酸アンモニウム等の不活性な界面活性剤を利用してもよく、通常は水酸化ナトリウム等の塩基またはリン酸二ナトリウム等の緩衝剤を一緒に添加することによってｐＨを３〜７の範囲に調整する。反応器流出液のラテックスを減圧下に蒸発させることによって未反応のモノマーを除去する。ストリッピング後のラテックスを凝固させることによってポリマーを回収する。凝固を行うには、例えば、ラテックスに酸を添加することによってｐＨを約３に低下させ、次いでこの酸性化されたラテックスに、硝酸カルシウム、硫酸マグネシウム、または硫酸カリウムアルミニウムの水溶液等の塩の溶液を添加してもよい。漿液からポリマーを分離し、次いでこれを水洗した後乾燥させる。乾燥後の生成物を加硫してもよい。

結果として得られるポリマーの分子量分布を調整することを目的として、重合時に連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、イソプロパノール、メチルエチルケトン、酢酸エチル、マロン酸ジエチル、イソペンタン、１，３−ジヨードパーフルオロプロパン、１，４−ジヨードパーフルオロブタン、１，６−ジヨードパーフルオロヘキサン、１，８−ジヨードパーフルオロオクタン、ヨウ化メチレン、ヨウ化トリフルオロメチル、ヨウ化パーフルオロ（イソプロピル）、およびヨウ化パーフルオロ（ｎ−ヘプチル）が挙げられる。含ヨウ素連鎖移動剤の存在下に重合を行うと、結果として得られるポリマーは、１つのフルオロエラストマーポリマー鎖当たり１または２個のヨウ素原子が鎖末端に結合している場合がある（例えば（特許文献５）および（特許文献６）参照。当該明細書全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。）。このようなポリマーは連鎖移動剤の非存在下に製造されたポリマーに比べて流動性および加工性が向上している可能性がある。通常、フルオロエラストマー鎖末端に化学結合させるヨウ素は、ポリマー中に約１重量％まで、好ましくは０．１〜０．３重量％組み込むものとする。

この加硫成分は、任意の慣用のゴム混合装置（例えばバンバリーミキサー等のインターナルミキサーやロールミル等）を用いて架橋性フルオロポリマー組成物中に配合するか、または１または数段階で混合してもよい。最良の結果を得るためには、混合物の温度が約１２０℃を超えないようにするべきである。加硫を効果的に行うためには、混合時に各成分および添加剤を均一に分布させることが必要である。

次いでこの混合物を、例えば押出し（例えばホースまたはホースライニングの形状に）または成形（例えばＯ−リングシールの形状に）によって加工して付形する。次いで付形された物品を加熱してこのゴム状組成物を加硫することによって加硫エラストマー物品を形成することができる。

混練物のプレス（すなわちプレス加硫）は、典型的には、約９５〜２３０℃、好ましくは約１５０〜２０５℃の温度で約１分間〜約１５時間、通常は約１〜１０分間実施する。この組成物の成形に用いる圧力は、典型的には、約７００〜２０，０００ｋＰａ、好ましくは約３４００〜６８００ｋＰａである。まず金型に離型剤を塗って、事前に焼付けておいてもよい。

通常は、これに引き続き、加硫された成形物を約１５０〜３１５℃の温度、好ましくは約２００〜２６０℃の温度のオーブンで約２〜５０時間以上（試料の断面の厚さに応じて）二次加硫する。通常、厚みのある部分を二次加硫する場合は、上記温度範囲の下限から所望の最高温度まで除々に昇温していく。ここで用いる最高温度は、好ましくは約２６０℃であり、この値を約４時間以上維持する。

本発明の加硫された配合物は、従来の配合物に比べて、デュロメータ値、低温柔軟性（ＴＲ−１０、および透過速度に関し有利な物理的性質を兼ね備えている。この配合物は、ショアＡ硬さ試験（ＡＳＴＭＤ２２４０−０２）で約６０以上、好ましくは６５〜８５という低いデュロメータ値を示す。デュロメータ値は材料の弾性および粘弾性挙動の指標である。さらにこの配合物は、ＴＲ−１０が約−２５℃以下、好ましくは−３０℃以下である。この配合物のＣＥ１０燃料透過速度について、ＡＳＴＭＤ８１４−９５（２０００年再承認）に記載された手順を修正した方式を用いて４０℃で測定すると、以下の実施例の項に記載するように、６５（ｇ-ｍｍ／ｍ²-ｄａｙ）以下、好ましくは６０（ｇ-ｍｍ／ｍ²-ｄａｙ）以下、最も好ましくは約５５（ｇ-ｍｍ／ｍ²-ｄａｙ）以下となる。結果として得られる配合物の、ＡＳＴＭＤ４７１−９８によるＦｕｅｌＫ（ＣＭ８５）中における溶剤体積膨潤は、４０℃、７０時間で約６０％以下である。当該加硫性配合物が上記した物理的性質を兼ね備えることによって、低温性および優れた耐透過性が要求されるシール用途に十分に好適なものとなる。

以下の実施例により本発明をさらに説明する。

特に記載のない限り、以下に示す実施例および比較例における濃度および百分率はすべて重量によるものとする。（特許文献７）に記載された方法に従いフルオロエラストマーゴムを調製した。当該明細書全体を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。実施例に使用したフルオロエラストマーのモノマー組成比を表１に示す。実施例および比較例に使用したフルオロエラストマー配合物についても表１にまとめる。表２には、実施例１〜５および比較例１〜４の物理的性質をまとめる。特に記載のない限り、表２中の量はいずれも重量部か、またはゴム１００重量部当たりの重量部（ｐｈｒ）を表す。表中、ＶＤＦはフッ化ビニリデン、ＴＦＥはテトラフルオロエチレン、ＰＭＶＥはパーフルオロメチルビニルエーテル、ＭＶ−３１はパーフルオロ−３−メトキシプロピルビニルエーテル（ＣＦ₂＝ＣＦＯ（ＣＦ₂）₃ＯＣＦ₃）、ＣＳＭは加硫サイトモノマーを表す。

フルオロポリマー
表１に記載したフルオロポリマーを本発明に用いた。モノマーの組成比は¹⁹Ｆ−ＮＭＲにより決定した。ＡＳＴＭ１６４６−００に基づきこの材料のムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１２１℃））を測定した。結果をムーニー単位（Ｍｏｏｎｅｙｕｎｉｔ）で記載する。ガラス転移点（Ｔｇ）は、昇降温速度（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｔｅ）を２０℃／分としたときのピークの中間点の温度から得た。示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により０から２００℃まで走査したが、どのポリマー試料にも融解ピークおよび融解点は検出されなかった。

試験方法
ムーニー粘度はＡＳＴＭ１６４６−００（ＭＬ１＋１０（１２１℃））に基づき測定した。結果をムーニー単位で記す。

加硫時のレオロジーについては、未加硫の混練物について、ＡＳＴＭＤ５２８９−９５に従い、アルファ・テクノロジー・ムービング・ディスク・レオメータ（ＡｌｐｈａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭｏｖｉｎｇＤｉｓｋＲｈｅｏｍｅｔｅｒ）（ＭＤＲ）型式２０００を用いて、１７７℃、予熱なし、試験時間（ｅｌａｐｓｅｄｔｉｍｅ）１２分（特に記載のない場合）、振角０．５℃で試験を行った。最小トルク（ＭＬ）、最大トルク（ＭＨ）（すなわち、規定時間内に平坦部も最大値も得られなかった場合、到達した最大トルク）、およびトルク差ΔＴ（すなわち（ＭＨ−ＭＬ））を記載した。また、ｔｓ２（トルクがＭＬから２単位増加するまでの時間）、ｔ’５０（トルクがＭＬ＋０．５（ＭＨ−ＭＬ）に到達するまでの時間）、およびｔ’９０（トルクがＭＬ＋０．９（ＭＨ−ＭＬ）に到達するまでの時間）も記載した。

物理的性質測定用のプレス加硫試料（特に記載のない場合、１５０×７５×２．０ｍｍのシート）は、１７７℃、約６．９×１０３ｋＰａで１０分間プレスすることによって調製した。

二次加硫試料は、プレス加硫試料を空気循環式オーブンに放置することによって調製した。オーブンを２３０℃に維持して試料を１６時間処理した。

破断引張強さ、破断伸び、および１００％モジュラスについては、２．０ｍｍのシートをＡＳＴＭダイＤで打抜いた試料について、ＡＳＴＭＤ４１２−９８を用いて測定を行った。単位をメガパスカル（ＭＰａ）で記載する。

デュロメータ値すなわち硬さは、ＡＳＴＭＤ２２４０−０２ＭｅｔｈｏｄＡを用いてタイプＡ−２のショア・デュロメータで測定した。単位を度数で記載する。

低温柔軟性（ＴＲ−１０）については、ＡＳＴＭＤ１３２９−８８（１９９８年再承認）を用いてエタノールを冷媒として測定を行った。単位を℃で記載する。

溶剤体積膨潤については、ＡＳＴＭＤ４７１−９８の方法に従い、ＦｕｅｌＫ（ＣＭ８５：メタノール８５容量％、イソオクタン７．５容量％、トルエン７．５容量％）を用いて４０℃、７０時間で測定を行った。

圧縮永久歪み（Ｃ／ｓｅｔ）については、ＡＳＴＭＤ３９５−０１ＭｅｔｈｏｄＢに基づき、０．１３９インチ（３．５ｍｍ）のＯ−リングを２００℃で７０時間圧縮したものについて測定を行った。結果を百分率で記載する。

ガラス転移温度（Ｔｇ）および融解ピークまたは融解点の検出（Ｔｍ、吸熱過程）については、ＡＳＴＭＤ７９３−０１およびＡＳＴＭＥ１３５６−９８に従い、パーキン−エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）示差走査熱量測定ＤＳＣ７．０を用いて、窒素流中、昇温速度を２０℃／分として測定を行った。走査速度２０℃／分で−４０℃〜２００℃までＤＳＣ走査を行った。

燃料透過係数については、以下の方法を用いて測定を行った。二次加硫シート（プレス加硫：１７７℃、１０分、二次加硫：２３０℃、１６時間）を直径７．７２ｃｍの円板状に裁断し、これを透過試験に用いた。ＡＳＴＭＤ８１４−９５（２０００年再承認）に記載された手順を用いて、以下の変更点または条件で透過係数を得た。ＡＳＴＭＤ８１４のガラスジャーをＡＳＴＭＥ９６−００に記載のスイング−・アルバート・ベーポメーター・パーマビリティー・カップ（Ｔｈｗｉｎｇ−ＡｌｂｅｒｔＶａｐｏｍｅｔｅｒＰｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙＣｕｐ）に替え；試験試料のフルオロポリマー面を試験液側に向け；ガスケットをネオプレンゴムではなくダイニオン（Ｄｙｎｅｏｎ）ＦＥ−５８４０Ｑエラストマー（ショアＡ硬さ約６０）製のものを使用してこれを試験試料の上下に配し、試験中に試験試料が変形するのを防ぐため、ガスケット上面に円形の網目スクリーンの円板を使用し；試験液をＣＥ１０燃料（エタノール１０％、イソオクタン４５％、トルエン４５％）１００ｍＬとし；試験温度を４０℃とした。メトラー（Ｍｅｔｔｌｅｒ）ＡＴ４００を用いて３０日間の重量損失を０．１ｍｇの精度で測定することによって透過係数（ｇ-ｍｍ／ｍ²-ｄａｙ）を計算した。時間（日）に対する重量損失（グラム）の最小二乗フィッティングにより得られた線の傾きを試験片の面積で除して厚みを乗じた。

実施例１
表１のフルオロエラストマーゴムＬＴＦＥ−１と各組成物に使用する原料とを標準的な方法を用いて２本ロールミルで配合した。トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）共架橋剤（活性成分７２％のＴＡＩＣＤＬＣ−Ａとして、オハイオ州アクロンのハーウィック（Ｈａｒｗｉｃｋ，Ａｋｒｏｎ，ＯＨ）より入手可能）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）−ヘキサン（活性成分５０％のバロックス（Ｖａｒｏｘ）ＤＢＰＨ−５０として、コネチカット州ノーウォークのアール・ティー・バンダビルト（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ，Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴ）より入手可能）、酸化亜鉛（ペンシルバニア州モナカ（Ｍｏｎａｃａ，ＰＡ）のジンク・コーポレーション・オブ・アメリカ（ＺｉｎｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａ）よりＵＰＳ−１として入手可能）、およびカーボンブラック（カナダ国アルベルタ州メディシンハットのキャンカーブ・リミテッド（ＣａｎｃａｒｂＬｉｍｉｔｅｄ，ＭｅｄｉｃｉｎｅＨａｔ，Ａｌｂｅｒｔａ，Ｃａｎａｄａ）よりサーマックス（Ｔｈｅｒｍａｘ）ＭＴ，ＡＳＴＭＮ９９０として入手可能）を他の原料と混合した。このゴム状配合物の組成を表２にまとめる。

アルファ・テクノロジー・ムービング・ディスク・レオメータ（ＭＤＲ）型式２０００を用いてＡＳＴＭＤ５２８９−９５に記載された手順により未加硫の混練物について試験を行い、試料の加硫時のレオロジーを調べた。どの試料も良好な加硫特性を示した。

ＡＳＴＭＤ４７１−９８に従いＦｕｅｌＫ（ＣＭ８５：メタノール８５容量％、イソオクタン７．５容量％、トルエン７．５容量％）を４０℃で７０時間使用して溶媒体積膨潤を得た。

二次加硫シート（プレス加硫：１７７℃、１０分、二次加硫：２３０℃、１６時間）を直径７．７２ｃｍの円板状に裁断し、これを透過試験に用いた。上述した試験方法に従い、ＣＥ１０燃料（エタノール１０％、イソオクタン４５％、トルエン４５％）を用いて、試験温度を４０℃として透過係数（ｇ-ｍｍ／ｍ²-ｄａｙ）を得た。透過係数の結果を表２にまとめる。

実施例２〜３および比較例Ｃ１〜Ｃ２
実施例２および３ならびに比較例Ｃ１およびＣ２においては、フルオロエラストマーに添加するカーボンブラック、ＴＡＩＣ共架橋剤、およびバロックスＤＢＰＨ−５０の量を変化させたことを除いて、実施例１と同様に試料を調製して試験を行った。試験結果を表２にまとめる。

実施例４
実施例４においては、フルオロエラストマーゴムである表１のＬＴＦＥ２を使用し、このフルオロエラストマーに添加するカーボンブラック、ＴＡＩＣ共架橋剤、およびＤＢＰＨ−５０の量を変えたことを除いて、実施例１と同様に試料を調製して試験を行った。試験結果を表２にまとめる。

実施例５および比較例Ｃ３
実施例５においては、フルオロエラストマーに添加するカーボンブラック、ＴＡＩＣ共架橋剤、およびＤＢＰＨ−５０の量を変えたことを除いて、実施例４と同様に試料を調製して試験を行った。試験結果を表２にまとめる。

比較例Ｃ４
比較例Ｃ４においては、フルオロエラストマーＬＴＦＥ−１またはＬＴＦＥ−２に替えて、式Ｉの過フッ素化エーテルも式ＩＩの過フッ素化エーテルも含まないことがＮＭＲ分析から示されている、Ｔｇが−３１℃であるバイトン（Ｖｉｔｏｎ）（登録商標）ＧＬＴ３０１（デラウエア州ウイルミントンのデュポン・ダウ・エラストマーズ・エルエルシー（ＤｕＰｏｎｔＤｏｗＥｌａｓｔｏｍｅｒｓ，ＬＬＣ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）をフルオロエラストマーとして用いたことを除いて、実施例４と同様に試料を調製して試験を行った。ムーニー粘度ＭＬ１＋１０（１２１℃）は３２であった。フルオロポリマー配合物を実施例４と同様に調製して試験を行った。このゴム状配合物の組成および特性を表２にまとめる。

比較例Ｃ５
比較例Ｃ５においては、カーボンブラックの量を変えたことを除いて、比較例Ｃ５と同様に試料を調製して試験を行った。このゴム状配合物の組成および特性を表２にまとめる。

当業者は、上に開示した本発明の原則および上の詳細な説明から、本発明に許容される様々な修正を容易に理解するであろう。したがって本発明の範囲は、以下に示す特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるべきである。

Claims

（ａ）１種またはそれ以上の、式、
ＣＦ₂＝ＣＦＯ−（ＣＦ₂）_m−（Ｏ（ＣＦ₂）_p）_n−ＯＲ_f（式Ｉ）（式中、Ｒ_fは、完全フッ素化された（Ｃ１〜Ｃ４）アルキル基、ｍ＝１〜４、ｎ＝０〜６、ｐ＝１〜２）の完全フッ素化エーテルから誘導される共重合単位を含む非晶質共重合体と、
（ｂ）成分（ａ）１００部当たり少なくとも１種の充填剤を４５〜９０部含む加硫成分と、
を含む組成物であって、加硫を施した結果として得られる組成物のＡＳＴＭＤ２２４０に準拠したショアＡ硬さが６５〜８５であり、ＴＲ−１０が−２５℃以下であり、かつ透過速度が６５（ｇ・ｍｍ／ｍ²・ｄａｙ）以下である、組成物。
前記１種またはそれ以上の完全フッ素化されたエーテルが、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂（ＯＣＦ₂）₃ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂（ＯＣＦ₂）₄ＯＣＦ₃ 、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₂ＯＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃、ＣＦ₂＝ＣＦＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＯＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₃ 、またはこれらの組合せを含む、請求項１に記載の組成物。
前記充填剤が、カーボンブラック、グラファイト、熱可塑性フルオロポリマーの微粉末、クレー、シリカ、タルク、珪藻土、硫酸バリウム、珪灰石、炭酸カルシウム、フッ化カルシウム、酸化チタン、酸化鉄、またはこれらの組合せを含む、請求項１に記載の組成物。