JPH0868776A - Oxygen sensor with seal of fluoroelastomer - Google Patents

Oxygen sensor with seal of fluoroelastomer

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JPH0868776A
JPH0868776A JP6214350A JP21435094A JPH0868776A JP H0868776 A JPH0868776 A JP H0868776A JP 6214350 A JP6214350 A JP 6214350A JP 21435094 A JP21435094 A JP 21435094A JP H0868776 A JPH0868776 A JP H0868776A
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oxygen
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engine
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Abstract

PURPOSE: To increase resistance to high-temperature circumstances by sealing an electric conductor means from a sensitive element with fluoroelastomer. CONSTITUTION: A sensitive element 5 (platina covered zirconia, e.g.) is located in a housing 4 to generate electric signal in response to oxygen concentration in exhaust gas. A wiring 3 (an electric conductor means) is extended into a mainbody member to receive aen electric signal from the sensitive element 5. The wiring 3 is extended to the outside of the mainbody member to send the signal to an oxygen control means. The wiring 3 is passed through an elastomer seal 8 to the outside of the sensor 1. The seal 8 is formed of high- temperature resistant cured elastic copolymer (fluoroelastomer). Cured elastic coplymer fluoride has high resistance to high-temperature decomposition under the existance of exhaust gas from an engine. In is used as sealing material to increase the protection of inside electric components and ensure accurate operation of the sensitive element 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は、高温において自動車のエンジン
排気ガスおよびエンジン隔室の蒸気に対してとくに抵抗
性であるシール手段を有する酸素センサーに関する。
The present invention relates to an oxygen sensor having sealing means which is particularly resistant to motor vehicle engine exhaust gases and engine compartment vapors at high temperatures.

【0002】酸素センサーは燃焼ガスの存在下に高温に
暴露される。このようなセンサーは、典型的には、外部
が液体または蒸気である燃料および油との接触に暴露さ
れた環境の中に位置し、これらの燃料および油から内部
の感知素子および関連する回路を隔離して性能低下を防
止しなくてはならない。例えば、空気中の汚染物質への
感知素子の暴露はセンサーの性能に影響を与えることが
ある。従って、高温の環境に対して抵抗性のシール手段
は効率よい作動および延長した使用寿命のために必要で
ある。
Oxygen sensors are exposed to high temperatures in the presence of combustion gases. Such sensors are typically located in an environment exposed to contact with fuels and oils, which are liquids or vapors on the outside, from which fuels and oils are exposed to internal sensing elements and associated circuitry. It must be isolated to prevent performance degradation. For example, exposure of the sensing element to pollutants in the air can affect sensor performance. Therefore, sealing means that are resistant to high temperature environments are needed for efficient operation and extended service life.

【0003】最近の自動車用エンジンの隔室の設計の傾
向は、酸素センサーを300℃程度に高い温度に暴露さ
れる位置に配置する必要性を発生した。このような条件
は、酸素センサーの内部の機構を隔離しかつ保護するた
めに使用される弾性シールの急速な劣化を引き起こす。
このため、この分野においては、より大きい高温抵抗性
を有するエラストマー材料に基づくシール手段を組み込
んだ酸素センサーが要求されている。
A recent trend in automotive engine compartment designs has created the need to place oxygen sensors in locations that are exposed to temperatures as high as 300 ° C. Such conditions cause rapid deterioration of the elastic seal used to isolate and protect the internal mechanisms of the oxygen sensor.
Therefore, there is a need in the art for oxygen sensors that incorporate sealing means based on elastomeric materials having greater high temperature resistance.

【0004】本発明は、200℃を越える温度において
使用するための酸素センサーであって、前記センサーは
エンジン排気ガス中の前記センサーが感知した酸素含量
に対して応答して電気信号を、前記電気信号に応答して
前記エンジンへの酸素の供給をコントロールする手段に
供給し、前記センサーは本体部材からなり、前記本体部
材は、i)エンジン排気ガスを入れる開口、ii)本体
部材内に収容され、前記開口を通して前記本体部材に入
る前記ガスに暴露され、前記ガスの酸素含量に応答して
電気信号を発生する感知素子、iii)前記電気信号を
受け取りそして前記本体部材から導き出されて前記信号
を前記コントロール手段に伝送する電気コンダクター手
段、およびiv)前記コンダクター手段と前記本体部材
との間にシール関係を形成して、前記エンジン排気ガス
以外のガスが前記感知素子と接触するようになるのを防
止する手段を有する酸素センサーにおいて、前記シール
手段はパーフルオロオレフィンおよび少なくとも1種の
他のパーフルオロコモノマーのキュアされた弾性コポリ
マーからなることを特徴とする酸素センサーに関する。
The present invention is an oxygen sensor for use at temperatures in excess of 200 ° C., said sensor providing an electrical signal in response to the oxygen content sensed by said sensor in engine exhaust gas. In response to a signal, oxygen is supplied to the means for controlling the supply of oxygen to the engine, the sensor comprises a body member, the body member being i) an opening for admitting engine exhaust gas; A sensing element that is exposed to the gas entering the body member through the opening and that produces an electrical signal in response to the oxygen content of the gas, iii) receives the electrical signal and derives the signal from the body member. An electrical conductor means for transmitting to the control means, and iv) a seal function between the conductor means and the body member. And a means for preventing gases other than the engine exhaust from coming into contact with the sensing element, the sealing means comprising perfluoroolefin and at least one other perfluorocomonomer. To an oxygen sensor characterized by comprising a cured elastic copolymer of

【0005】本発明は、特定の設計の酸素センサーに限
定されるものではないが、弾性コポリマーの応用を例示
する目的で、図面に示された特定の設計のセンサーにつ
いて、以下に説明する。
Although the present invention is not limited to a particular design of oxygen sensor, the particular design of the sensor shown in the drawings is described below for purposes of illustrating the application of elastomeric copolymers.

【0006】図面に示すように、酸素センサーは本体部
材からなり、これは複数の相互に接続されたハウジング
4、7、9、および10から構成されている。感知素子
5、例えば、白金被覆ジルコニアは本体部材内に、主と
して本体部材のハウジング4内に位置している。ハウジ
ング4は図面に示すように開口を有し、エンジンの排気
ガスをセンサーの中に入れそして、とくに、それと接触
させ、これにより感知素子をこれらのガスに暴露するこ
とができる。感知素子5は排気ガス中の酸素濃度に応答
して電気信号を発生する。ハウジング9は主として本体
部材の強化部材である。他の取り囲むハウジング7、4
および10はハウジング9に直接または間接的に取り付
けられており、ハウジング9は装置をエンジン排気シス
テムの中に設置するために使用するネジ区画を有する。
図面において配線3を含むように示されている電気コン
ダクター手段は、本体部材の中に延び込み、感知素子電
気的に連絡して感知手段から電気信号を受け取る。配線
3は、また、本体部材の外側に延びて、この信号をこの
分野において普通である酸素コントロール手段(図示せ
ず)に信号を送る。電気コンダクター手段は、また、1
系列の電気絶縁ハウジングの構成成分2、6および1
1、例えば、セラミック材料のハウジングの構成成分を
通過し、そしてこれらのハウジングの構成成分は保護の
ための本体部材内に取り囲まれている。配線3はエラス
トマーのシール8を通してセンサー1を出る。図示の態
様においては、シール8は配線3と本体部材との間のシ
ールを絶縁ハウジング構成成分11を介して間接的に形
成する。別の設計として、シール8は電気コンダクター
手段の配線と金属のハウジング構成成分との間に直接介
在することができる。このシールは一般に円筒形であ
り、回路配線の数、大きさおよび位置に対応する孔をも
ち、そして配線と本体部材との間の空間を場合に応じて
直接または間接的にシールする。
As shown in the drawings, the oxygen sensor comprises a body member, which comprises a plurality of interconnected housings 4, 7, 9, and 10. The sensing element 5, eg platinum coated zirconia, is located within the body member, primarily within the housing 4 of the body member. The housing 4 has openings, as shown in the drawing, which allow the engine exhaust gases to enter the sensor and in particular come into contact therewith, thereby exposing the sensing element to these gases. The sensing element 5 produces an electrical signal in response to the oxygen concentration in the exhaust gas. The housing 9 is mainly a reinforcing member for the main body member. Other surrounding housings 7, 4
And 10 are directly or indirectly mounted to the housing 9, which has a threaded section used to install the device in the engine exhaust system.
Electrical conductor means, shown in the drawing to include wires 3, extend into the body member and are in electrical communication with the sensing element to receive electrical signals from the sensing means. Wiring 3 also extends outside the body member to signal this signal to oxygen control means (not shown) which is common in the art. The electrical conductor means is also 1
Components of electrically insulating housings of the series 2, 6 and 1
1. Pass through the components of the housing, for example of ceramic material, and these components of the housing are enclosed within a protective body member. The wire 3 exits the sensor 1 through an elastomeric seal 8. In the illustrated embodiment, the seal 8 indirectly forms a seal between the wiring 3 and the body member via the insulating housing component 11. Alternatively, the seal 8 can be directly interposed between the wiring of the electrical conductor means and the metal housing components. The seal is generally cylindrical, has holes corresponding to the number, size and location of circuit traces, and directly or indirectly seals the space between the traces and the body member.

【0007】シール8の主要な機能は、センサーの内部
を大気ガス殊に酸素から隔離して感知素子が排気ガスの
みに暴露されるようにすることにある。この隔離保護を
提供する過程において、シールはまた有害な汚染物質、
例えば、エンジンからの粒子または油がセンサーに入る
のを防止する。シールの他の機能は、配線を本体部材内
にしっかり配置し、そして配線が絶縁ハウジングに対し
て擦切れするのを防止することである。シールは、ま
た、排気ガスが酸素センサーを通して大気中に逃げるの
を防止する作用をする。
The main function of the seal 8 is to isolate the interior of the sensor from atmospheric gases, in particular oxygen, so that the sensing element is exposed to exhaust gas only. In the process of providing this isolation protection, the seals are also harmful pollutants,
For example, it prevents particles or oil from the engine from entering the sensor. Another function of the seal is to place the wires securely within the body member and prevent the wires from fraying against the insulating housing. The seal also serves to prevent exhaust gases from escaping through the oxygen sensor into the atmosphere.

【0008】酸素センサーは、排気システムの中に取り
付けられて排気ガスの酸素含量をモニターするために使
用される。排気ガスと大気との間の酸素濃度の差は、濃
度の差に比例する電気信号を感知素子5が発生するよう
にさせる。そのように生成した電圧は、エンジンが「リ
ーン(lean)」(空気/燃料比が高い)で回転して
いるとき、低いが、エンジンが「リッチ(rich)」
(空気/燃料比が低い)で回転しているとき、高い。信
号は配線3を通してエンジン酸素コントロール手段に伝
送され、この手段は伝送された信号に応答してエンジン
への空気/燃料混合物の供給を適当に変化させる。この
装置は熱い排気ガスの中に位置するので、シール区域に
おける温度は一般に200℃以上であり、そして315
℃程度に高いことがある。
An oxygen sensor is installed in the exhaust system and is used to monitor the oxygen content of the exhaust gas. The difference in oxygen concentration between the exhaust gas and the atmosphere causes the sensing element 5 to generate an electrical signal proportional to the difference in concentration. The voltage so generated is low when the engine is running "lean" (high air / fuel ratio), but the engine is "rich".
High when rotating at (low air / fuel ratio). The signal is transmitted through line 3 to the engine oxygen control means, which responds to the transmitted signal to appropriately alter the supply of air / fuel mixture to the engine. Since this device is located in the hot exhaust gas, the temperature in the sealing area is generally above 200 ° C, and 315
It may be as high as ℃.

【0009】本発明の特徴は、電気配線3と本体部材
(絶縁ハウジング)との間の、普通にブッシュまたはグ
ロメットの形態の、シールの有利な構成にある。このシ
ールはさらに詳細に後述する硬化した高温抵抗性の弾性
コポリマー(フルオロエラストマー)から構成される。
キュアされたフッ素化弾性コポリマーは、エンジンの排
気ガスおよび疑似のエンジン隔室の流体および蒸気の存
在下に、高温の分解的作用に対して高度に抵抗性であ
り、そしてシール材料としてのその使用は内部の電気的
成分の使用の保護を増強し、そして感知素子の正確な作
動を保証する。このような酸素センサーは、それらが2
00℃を越える温度に暴露される環境における使用のた
めに適する。
A feature of the present invention is the advantageous construction of the seal between the electrical wiring 3 and the body member (insulating housing), usually in the form of a bush or grommet. The seal is composed of a cured high temperature resistant elastomeric copolymer (fluoroelastomer) which is described in more detail below.
The cured fluorinated elastic copolymer is highly resistant to the decomposing effects of high temperatures in the presence of engine exhaust gases and simulated engine compartment fluids and vapors, and its use as a sealing material. Enhances the protection of the use of internal electrical components and ensures the correct operation of the sensing element. Such oxygen sensors have two
Suitable for use in environments exposed to temperatures above 00 ° C.

【0010】フルオロエラストマーのシール要素、例え
ば、シール8の製作に利用できる適当な材料は、少なく
とも2種の主要なパーフルオロモノマーの共重合した単
位から構成されたキュアされた弾性コポリマーから選択
される。さらに、コポリマーは必要に応じてさらに少な
くとも1種のフッ素化キュア部位のモノマーの共重合し
た単位を含有することができる。第1の主要なコモノマ
ーは、パーフルオロオレフィン、例えば、テトラフルオ
ロエチレンである。他の主要なパーフルオロコモノマー
はパーフルオロ(アルキルビニル)エーテルCF2=C
FO(Rf’O) n(Rf”O)mfであり、ここでRf
およびRf”は2〜6個の炭素原子を有する異なる直鎖
状もしくは分枝鎖状のパーフルオロアルキレン基であ
り、mおよびnは独立に0〜10であり、そしてRf
1〜6個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基で
ある。パーフルオロ(ビニルエーテル)の好ましいクラ
スは式CF2=CFO(CF2CFXO)nfの化合物を
包含し、ここでXはFまたはCF3であり、nは0〜5
であり、そしてRfは1〜6個の炭素原子を有するパー
フルオロアルキル基である。最も好ましいパーフルオロ
(ビニルエーテル)は、nが0または1でありそしてR
fが1〜3個の炭素原子を含有する。このような過フッ
素化エーテルの例は、パーフルオロ(メチルビニル)エ
ーテルおよびパーフルオロ(プロピルビニル)エーテル
を包含する。他のモノマーは、式 CF2=CF[O(CF2mCF2CFZO]nf (I) (式中、Rfは1〜6個の炭素原子を有するパーフルオ
ロアルキル基であり、mは0または1であり、nは0〜
5であり、そしてZはFまたはCF3である。) および式 CF2=CFO[(CF2CFCF3O)n(CF2CF2 CF2O)m(CF2pCF3 (II) (式中、mおよびnは0〜10であり、そしてpは0〜
3である。)の化合物を包含する。
Fluoroelastomer sealing elements, eg
Thus, there are few suitable materials available to make the seal 8.
Both are copolymerized monomers of two major perfluoromonomers.
Choose from a cured elastic copolymer composed of
To be done. In addition, the copolymer may be less
Copolymerization of at least one fluorinated cure site monomer
Units may be included. First major comonoma
Is a perfluoroolefin, such as tetrafluoro
It is polyethylene. Other major perfluorocomonomer
Is perfluoro (alkyl vinyl) ether CF2= C
FO (Rf‘O) n(Rf"O)mRfAnd where Rf
And Rf"Is a different straight chain having 2 to 6 carbon atoms
A branched or branched perfluoroalkylene group
Where m and n are independently 0-10, and RfIs
A perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms
is there. The preferred class of perfluoro (vinyl ether)
The formula is CF2= CFO (CF2CFXO)nRfThe compound of
Include, where X is F or CF3And n is 0 to 5
And RfIs a par with 1 to 6 carbon atoms
It is a fluoroalkyl group. Most preferred perfluoro
(Vinyl ether) has n = 0 or 1 and R
fContains 1 to 3 carbon atoms. Such an overshoot
An example of a fluorinated ether is perfluoro (methyl vinyl) ether.
Ether and perfluoro (propyl vinyl) ether
Includes. Other monomers have the formula CF2= CF [O (CF2)mCF2CFZO]nRf (I) (wherein RfIs a perfluor having 1 to 6 carbon atoms
Is an alkyl group, m is 0 or 1, and n is 0 to
5 and Z is F or CF3Is. ) And the formula CF2= CFO [(CF2CFCF3O)n(CF2CF2 CF2O)m(CF2)pCF3 (II) (wherein m and n are 0 to 10 and p is 0 to
It is 3. ) Compounds.

【0011】少量の共重合したフッ素化キュア部位のモ
ノマー単位は、また、パーフルオロコモノマーに加え
て、ポリマーの中に必要に応じて存在することができ
る。一般に、これらのキュア部位のモノマーは約3モル
%以下の量で存在する。それらは水素原子を含まないこ
とができるか、あるいは水素水素原子を含有することが
できる。適当なキュア部位のモノマーは、臭素化フルオ
ロオレフィン、例えば、ブロモトリフルオロエチレンお
よび4−ブロモ−3,3,4,4−テトラフルオロブテ
ン;臭素化フルオロエーテル、例えば、CF2=CF−
ORfCF2Br、(ここでRfは1〜9個の炭素原子を
含有するパーフルオロアルキレン基である)、およびフ
ッ化ビニリデンを包含する。好ましいキュア部位のモノ
マーは、パーフルオロフェニル(C65)またはシアノ
置換基を含有するフッ素化ビニルエーテル、例えば、式 CF2=CF−O(CF2n−C65 (III) (式中、nは1〜8である。) CF2=CF−O(CF23−O−C65 (IV) CF2=CF−[OCF2−CF3CF]n−O−C65 (V) (式中、nは1〜2である。) CF2=CF−O(CF2n−CN (VI) (式中、nは2〜12、好ましくは2〜4である。) CF2=CF−O−CF2−[CFCF3−O−CF2n−CFCF3−CN (VII) (式中、nは0〜4、好ましくは0〜2である。)およ
び CF2=CF−[OCF2−CF3CF]x−O−(CF2)n−CN (VIII) (式中、xは1〜2であり、そしてnは1〜4であ
る。)で表されるものを包含する。
Minor amounts of copolymerized fluorinated cure site monomer units can also optionally be present in the polymer in addition to the perfluorocomonomer. Generally, these cure site monomers are present in amounts up to about 3 mol%. They can be free of hydrogen atoms or can contain hydrogen hydrogen atoms. Monomers suitable cure site, brominated fluoroolefins, for example, bromotrifluoroethylene and 4-bromo-3,3,4,4-tetrafluoro butene; brominated fluoroethers, for example, CF 2 = CF-
OR f CF 2 Br, where R f is a perfluoroalkylene group containing 1 to 9 carbon atoms, and vinylidene fluoride. Monomers preferred cure site is a fluorinated vinyl ether containing perfluorophenyl (C 6 F 5) or cyano substituents, for example, the formula CF 2 = CF-O (CF 2) n -C 6 F 5 (III) ( wherein, n is 1~8.) CF 2 = CF- O (CF 2) 3 -O-C 6 F 5 (IV) CF 2 = CF- [OCF 2 -CF 3 CF] n -O- C 6 F 5 (V) (wherein, n is 1~2.) CF 2 = CF- O (CF 2) in n -CN (VI) (wherein, n is 2 to 12, preferably 2 to . a 4) CF 2 = CF-O -CF 2 - [CFCF 3 -O-CF 2] n -CFCF 3 -CN (VII) ( wherein, n 0-4, are preferably 0 to 2 .) and CF 2 = CF- [OCF 2 -CF 3 CF] x -O- (CF 2) n -CN (VIII) ( wherein, x is 1-2, and n is 1 Encompasses represented by those with a 4.).

【0012】フッ素化ポリマーは、また、開始剤および
連鎖移動剤から誘導された末端基を含有することができ
る。使用する開始剤および連鎖移動剤に依存して、この
ような末端基は反応性でありかつ硬化反応に参加するこ
とができる。適当な開始剤は、ハロゲンの末端基源であ
る化合物、例えば、ヨウ化水素酸、臭化水素酸、および
第IA族、第IB族、第IIA族、第IIB族に属する
金属、例えば、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、M
g、Ca、Sr、Ba、Cu、Ag、Zn、Cd、なら
びに、遷移金属、例えば、Fe、Co、Ni、Ru、R
h、Pd、Pt、あるいは第III族および第IVB族
に属する金属、例えば、Al、Ga、Sn、およびPb
のヨウ化物および臭化物を包含する。適当な連鎖移動剤
は、ヨウ化メチレン、イソプロパノール、モノヨードパ
ーフルオロアルカン、例えば、モノヨードパーフルオロ
メタンおよびメタンヨードパーフルオロプロパン;臭化
パーフルオロアルキル、4−ブロモ−パーフルオロブテ
ン−1、1,4−ジヨードパーフルオロヘキサン、1,
4−ジヨードパーフルオロヘキサン、および1,4−ジ
ヨードパーフルオロオクタンを包含する。
The fluorinated polymer can also contain end groups derived from initiators and chain transfer agents. Depending on the initiator and chain transfer agent used, such end groups are reactive and can participate in the curing reaction. Suitable initiators include compounds that are the source of end groups of halogens, such as hydroiodic acid, hydrobromic acid, and metals belonging to Group IA, IB, IIA, IIB, such as Li. , Na, K, Rb, Cs, Be, M
g, Ca, Sr, Ba, Cu, Ag, Zn, Cd, and transition metals such as Fe, Co, Ni, Ru, R
h, Pd, Pt, or metals belonging to Group III and Group IVB, such as Al, Ga, Sn, and Pb
Iodide and bromide. Suitable chain transfer agents are methylene iodide, isopropanol, monoiodoperfluoroalkanes such as monoiodoperfluoromethane and methaneiodoperfluoropropane; perfluoroalkyl bromide, 4-bromo-perfluorobutene-1, 1, , 4-diiodoperfluorohexane, 1,
Includes 4-diiodoperfluorohexane, and 1,4-diiodoperfluorooctane.

【0013】シール要素の製作のためにとくに好ましい
ものは、テトラフルオロエチレン、パーフルオロ(メチ
ルビニル)エーテル、およびパーフルオロ(8−シアノ
−5−メチル−3,6−ジオキサ−1−オクテン)のコ
ポリマーである。
Particularly preferred for fabrication of the sealing element are tetrafluoroethylene, perfluoro (methylvinyl) ether, and perfluoro (8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-1-octene). It is a copolymer.

【0014】本発明において使用するシール要素の製作
に使用するフルオロエラストマーの組成物は、未キュア
のフルオロエラストマーおよびキュアリング剤をポリマ
ーのキュア温度より低い温度において配合することによ
って製造される。次いで、配合した組成物をシール、例
えば、ガメットに成形(プレス)し、プレスキュアリン
グし、次いで、通常、後キュアリングする。本発明の組
成物は、当業者に知られているいるように、存在する特
定の共重合したキュア部位のモノマーと組み合わせて普
通に使用される架橋系によりキュアすることができる。
例えば、ペンタフルオロフェニル基を含有するキュア部
位が存在するとき、脂肪族ジアミンに基づくか、あるい
は好ましくはビスフェノールAFの2カリウム塩KOC
64−C(CF32−C64OKに基づくキュアリング
剤系を使用することができる。シアノ置換基を含有する
キュア部位が存在するとき、有機錫化合物に基づくキュ
アリング剤系を通常選択する。適当な有機錫化合物は、
アリル−、プロパルギル−、トリフェニル−およびアレ
ニル錫硬化剤を包含する。テトラフェニル錫は、シアノ
置換されたキュア部位と組み合わせて使用するために好
ましいキュアリング剤である。
The fluoroelastomer composition used to make the seal elements used in the present invention is prepared by compounding an uncured fluoroelastomer and a curing agent at a temperature below the cure temperature of the polymer. The compounded composition is then molded (pressed) into a seal, for example a gammet, press cured and then usually post cured. The compositions of the present invention may be cured by commonly used crosslinking systems in combination with the particular copolymerized cure site monomers present, as known to those skilled in the art.
For example, when a cure site containing a pentafluorophenyl group is present, it is based on an aliphatic diamine or, preferably, the dipotassium salt of bisphenol AF, KOC.
6 H 4 -C (CF 3) may be used curative systems based on 2 -C 6 H 4 OK. When a curing moiety containing a cyano substituent is present, a curing agent system based on organotin compounds is usually selected. Suitable organotin compounds are
Includes allyl-, propargyl-, triphenyl- and allenyl tin hardeners. Tetraphenyltin is the preferred curing agent for use in combination with the cyano-substituted cure site.

【0015】キュア部位のモノマーを含有するポリマ
ー、ならびに共重合したキュア部位のモノマーをもたな
いポリマーは、過酸化物キュアリング剤を使用する遊離
基法によりキュアすることができる。例えば、組成物を
キュア前に高温において加工すべきとき、50℃以上の
温度において分解するジアルキルパーオキシドはことに
好ましい。パーオキシ酸素に結合した第3炭素原子を有
するジ第3ブチルパーオキシドは多くの場合においてと
くに有益である。このタイプの最も有用なパーオキシド
の例は、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ
ーオキシ)ヘキシン−3および2,5−ジメチル−2,
5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンである。他の
パーオキシドは、ジクミルパーオキシド、ジベンゾイル
パーオキシド、t−ブチルパーベンゾエート、およびジ
[1,3−ジメチル−2−(t−ブチルパーオキシ)ブ
チル]カーボネートなどである。有機パーオキシドは、
一般に、フルオロポリマーの100部当たり約1〜3部
のパーオキシドの量で存在する。また、広範な種類のパ
ーオキシド共働剤(coagent)をを使用すること
ができ、それらのうちでトリメタリルイソシアヌレー
ト、トリアリルイソシアヌレート、およびトリメチロー
ルプロパントリメタクリレートは好ましい。パーオキシ
ドの共働剤は、一般に、100部のフルオロポリマー当
たり約1〜3部の量で存在する。
Polymers containing cure site monomers, as well as polymers without copolymerized cure site monomers, can be cured by the free radical method using a peroxide curing agent. For example, dialkyl peroxides that decompose at temperatures above 50 ° C. are particularly preferred when the composition is to be processed at elevated temperatures prior to curing. Ditertiary butyl peroxide having a third carbon atom attached to peroxy oxygen is often particularly useful. Examples of the most useful peroxides of this type are 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3 and 2,5-dimethyl-2,
5-di (t-butylperoxy) hexane. Other peroxides include dicumyl peroxide, dibenzoyl peroxide, t-butyl perbenzoate, and di [1,3-dimethyl-2- (t-butylperoxy) butyl] carbonate. Organic peroxide is
Generally, an amount of peroxide of about 1 to 3 parts per 100 parts of fluoropolymer is present. Also, a wide variety of peroxide coagents can be used, of which trimetalyl isocyanurate, triallyl isocyanurate, and trimethylolpropane trimethacrylate are preferred. The peroxide synergist is generally present in an amount of about 1 to 3 parts per 100 parts fluoropolymer.

【0016】さらに、二重のキュアリング系はニトリル
基を含有するパーフルオロエラストマーとともに使用す
ることができる。二重のキュアリング系は、ニトリル基
を通してパーフルオロエラストマーを架橋できる錫触
媒、例えば、水酸化トリフェニル錫;パーフルオロエラ
ストマーを架橋できるパーオキシド、例えば、2,5−
ビス(t−ブチルパーオキシド)−2,5−ジメチルヘ
キサン;およびジエンおよびトリエンの共働剤、例え
ば、トリアリルイソシアヌレートから成る。キュアリン
グ剤の使用量は、必然的に、最終生成物において望む架
橋度、ならびにパーフルオロエラストマー中の反応性部
分のタイプおよび濃度に依存するであろう。一般に、約
1〜10phrのキュアリング剤を使用することがで
き、そして2〜5phrはほとんどの目的のために満足
すべきものである。パーフルオロエラストマーとともに
典型的に使用される他の添加剤、例えば、カーボンブラ
ック、充填剤、安定剤、可塑剤、滑剤、または加工助剤
は、意図する使用条件下に適切な安定性を有するかぎ
り、本発明の組成物の中に混入することができる。とく
に、低温の性能はパーフルオロポリエーテルの添加によ
り増強することができると同時に、いっそうすぐれた高
温性能を保持することができる。本発明の組成物の中に
使用できるパーフルオロポリエーテルは、分子のポリマ
ー主鎖の中に酸素原子が飽和フルオロカーボン基により
分離されているものである。1より多いタイプのフルオ
ロカーボン基が分子の中に存在することができる。
Additionally, the dual curing system can be used with perfluoroelastomers containing nitrile groups. Dual curing systems include tin catalysts that can crosslink perfluoroelastomers through nitrile groups, such as triphenyltin hydroxide; peroxides that can crosslink perfluoroelastomers, such as 2,5-
It consists of bis (t-butyl peroxide) -2,5-dimethylhexane; and a synergist of dienes and trienes, such as triallyl isocyanurate. The amount of curing agent used will necessarily depend on the degree of crosslinking desired in the final product, as well as the type and concentration of reactive moieties in the perfluoroelastomer. Generally, about 1-10 phr of curing agent can be used, and 2-5 phr should be satisfactory for most purposes. Other additives that are typically used with perfluoroelastomers, such as carbon black, fillers, stabilizers, plasticizers, lubricants, or processing aids, as long as they have adequate stability under the intended conditions of use. Can be incorporated into the composition of the present invention. In particular, low temperature performance can be enhanced by the addition of perfluoropolyether, while at the same time maintaining better high temperature performance. Perfluoropolyethers that can be used in the compositions of the present invention are those in which the oxygen atoms are separated by saturated fluorocarbon groups in the polymer backbone of the molecule. More than one type of fluorocarbon group can be present in the molecule.

【0017】フルオロエラストマー組成物の高温性能を
増強するために、大きい粒子サイズのカーボンブラック
を使用することはとくに望ましい。約20〜70phr
(ゴム100重量部当たりの重量部)、好ましくは25
〜45重量部を含有するフルオロエラストマーは熱安定
性および加工可能性の有用な組み合わせを提供すること
が発見された。好ましいカーボンブラックは、ASTM
D3849により決定して、少なくとも100nm〜
500nmの平均粒子サイズを有する。
It is particularly desirable to use large particle size carbon black to enhance the high temperature performance of the fluoroelastomer composition. About 20-70 phr
(Parts by weight per 100 parts by weight of rubber), preferably 25
It has been discovered that fluoroelastomers containing ~ 45 parts by weight provide a useful combination of thermal stability and processability. The preferred carbon black is ASTM
At least 100 nm as determined by D3849;
It has an average particle size of 500 nm.

【0018】[0018]

【実施例】 VF2−HFPコポリマー 100phr (フッ素含量66%) 酸化マグネシウム 3 カーボンブラック 30 炭酸カルシウム 6 キュアリング剤 I 1.8 キュアリング剤 II 4 なる組成物を用いて、加圧177℃×10分およびオー
ブン加熱232℃×24時間なるキュアリング条件の下
で、ブッシュを製造した。このブッシュを、オーブン中
で275℃の循環空気に70時間暴露する老化試験に供
したところ、4%の重量減少が観察された(公知例)。
EXAMPLES VF 2 -HFP copolymer 100 phr (fluorine content 66%) Magnesium oxide 3 carbon black 30 calcium carbonate 6 curing agent I 1.8 curing agent II 4 using a composition of pressure 177 ° C. × 10 Bushings were prepared under curing conditions of minutes and oven heating 232 ° C x 24 hours. When this bush was subjected to an aging test in which it was exposed to circulating air at 275 ° C. for 70 hours in an oven, a weight loss of 4% was observed (known example).

【0019】一方、 55.8TFE−42PMVE−2.2CNVE 100phr コポリマー(フッ素含量73%) クラウンエーテル 0.3 カーボンブラック 12 テトラフエニル錫 3 なる組成物を用いて、加圧204℃×15分およびオー
ブン加熱305℃×26時間(窒素雰囲気中)なるキュ
アリング条件の下で、ブッシュを製造した。このブッシ
ュを前記と同じ老化試験に供したところ、その重量減少
は僅か1%にすぎなかった(本発明例)。
On the other hand, a composition of 55.8TFE-42PMVE-2.2CNVE 100phr copolymer (fluorine content 73%) crown ether 0.3 carbon black 12 tetraphenyltin 3 was used, pressurization 204 ° C. × 15 minutes and oven heating. The bush was manufactured under curing conditions of 305 ° C. × 26 hours (in a nitrogen atmosphere). When this bush was subjected to the same aging test as described above, the weight loss thereof was only 1% (Example of the present invention).

【0020】[註] VF2 :ビニリデンフルオライド HFP:ヘキサフルオロプロピレン TFE:テトラフルオロエチレン PMVE:パーフルオロメチルビニルエーテル CNVE:CF2=CF−O−CF2(CF3)CF−O−
(CF2)2−CN (前記式VIIIにおいてxが1でnが2であるモノマ
ー) クラウンエーテル:18−クラウン−6−クラウンエー
テル、(C2466 キュアリング剤 I:デユポン社製の“Viton Curati
ve No.20” (ベンジルトリフエニルホスホニウムクロライド33重
量%とVF2−HFPコポリマー67重量%との混合
物) キュアリング剤 II:デユポン社製の“Viton Cur
ative No.30” (ビスフエノールAF50重量%とVF2−HFPコポ
リマー50重量%との混合物) 本発明によれば、上記実施例の試験結果から明らかなよ
うに、200℃を越える温度において使用することが可
能な酸素センサーが提供される。コンダクター手段が前
述のキュアされたフルオロエラストマー組成物からなる
シールで本体部材から隔離された本発明の酸素センサー
は、200℃を越える操作温度において高度に抵抗性で
あり、先行技術の酸素センサーを越えた増大した使用寿
命を提供する。このような本発明の酸素センサーは、自
動車用エンジンの300℃程度に高い温度に暴露される
位置に配置して使用するのに適合する。
[Note] VF 2 : vinylidene fluoride HFP: hexafluoropropylene TFE: tetrafluoroethylene PMVE: perfluoromethyl vinyl ether CNVE: CF 2 ═CF—O—CF 2 (CF 3 ) CF—O—
(CF 2) 2 -CN (monomer x is n 1 is 2 in Formula VIII) crown ether: 18-crown-6 crown ether, (C 2 H 4) 6 O 6 curing agent I: DuPont Made by "Viton Curati
ve No.20 "(benzyl mixture of triphenyl phosphonium chloride 33 wt% and VF 2 -HFP copolymer 67 wt%) curing agent II: DuPont Co." Viton Cur
According to ative No.30 "(a mixture of bisphenol AF50 wt% and VF 2 -HFP copolymer 50 wt%) present invention, as it is clear from the test results of the above Examples, for use in temperatures above 200 ° C. The oxygen sensor of the present invention, in which the conductor means is separated from the body member by a seal composed of the aforementioned cured fluoroelastomer composition, is highly resistant to operating temperatures above 200 ° C. And provides an increased service life over prior art oxygen sensors.The oxygen sensor of the present invention is used in locations where it is exposed to temperatures as high as 300 ° C in automotive engines. Fit to do.

【0021】本発明の主な特徴および態様は、次の通り
である。
The main features and aspects of the present invention are as follows.

【0022】1.200℃を越える温度において使用す
るための酸素センサーであって、前記センサーはエンジ
ン排気ガス中の前記センサーが感知した酸素含量に対し
て応答して電気信号を、前記電気信号に応答して前記エ
ンジンへの酸素の供給をコントロールする手段に供給
し、前記センサーは本体部材からなり、前記本体部材
は、i)エンジン排気ガスを入れる開口、ii)本体部
材内に収容され、前記開口を通して前記本体部材に入る
前記ガスに暴露され、前記ガスの酸素含量に応答して電
気信号を発生する感知素子、iii)前記電気信号を受
け取りそして前記本体部材から導き出されて前記信号を
前記コントロール手段に伝送する電気コンダクター手
段、およびiv)前記コンダクター手段と前記本体部材
との間にシール関係を形成して、前記エンジン排気ガス
以外のガスが前記感知素子と接触するようになるのを防
止する手段を有する酸素センサーにおいて、前記シール
手段はパーフルオロオレフィンおよび少なくとも1種の
他のパーフルオロコモノマーのキュアされた弾性コポリ
マーからなることを特徴とする酸素センサー。
An oxygen sensor for use at temperatures in excess of 1.200 ° C., wherein the sensor responds to the oxygen content sensed by the sensor in engine exhaust gas with an electrical signal responsive to the electrical signal. In response to the means for controlling the supply of oxygen to the engine, the sensor comprises a body member, the body member being i) an opening for entering engine exhaust gas; ii) housed in the body member; A sensing element that is exposed to the gas entering the body member through an opening and produces an electrical signal in response to the oxygen content of the gas, iii) receives the electrical signal and derives from the body member to control the signal Electrical conductor means for transmitting to the means, and iv) forming a sealing relationship between the conductor means and the body member. And in an oxygen sensor having means for preventing gases other than the engine exhaust from coming into contact with the sensing element, the sealing means is a cure of perfluoroolefin and at least one other perfluorocomonomer. Oxygen sensor, characterized in that it comprises an elastic copolymer.

【0023】2.シール手段がパーフルオロオレフィ
ン、少なくとも1種の他のパーフルオロコモノマーおよ
びフッ素化キュア部位のモノマーのキュアされた弾性コ
ポリマーからなる上記第1項記載の酸素センサー。
2. The oxygen sensor of claim 1 wherein the sealing means comprises a cured elastomeric copolymer of perfluoroolefin, at least one other perfluorocomonomer and a fluorinated cure site monomer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の酸素センサーの1つの態様の部分的断
面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of one embodiment of the oxygen sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 酸素センサー 2、6、11 ハウジングの構成成分 3 配線 4、7、9、および10 相互に接続するハウジング 5 感知素子 8 フルオロエラストマーのシール 1 Oxygen Sensor 2, 6, 11 Housing Components 3 Wiring 4, 7, 9, and 10 Interconnected Housing 5 Sensing Element 8 Fluoroelastomer Seal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 200℃を越える温度において使用する
ための酸素センサーであって、前記センサーはエンジン
排気ガス中の前記センサーが感知した酸素含量に対して
応答して電気信号を、前記電気信号に応答して前記エン
ジンへの酸素の供給をコントロールする手段に供給し、
前記センサーは本体部材からなり、前記本体部材は、
i)エンジン排気ガスを入れる開口、ii)本体部材内
に収容され、前記開口を通して前記本体部材に入る前記
ガスに暴露され、前記ガスの酸素含量に応答して電気信
号を発生する感知素子、iii)前記電気信号を受け取
りそして前記本体部材から導き出されて前記信号を前記
コントロール手段に伝送する電気コンダクター手段、お
よびiv)前記コンダクター手段と前記本体部材との間
にシール関係を形成して、前記エンジン排気ガス以外の
ガスが前記感知素子と接触するようになるのを防止する
手段を有する酸素センサーにおいて、前記シール手段は
パーフルオロオレフィンおよび少なくとも1種の他のパ
ーフルオロコモノマーのキュアされた弾性コポリマーか
らなることを特徴とする酸素センサー。
1. An oxygen sensor for use at temperatures above 200.degree. C., the sensor providing an electrical signal in response to the oxygen content sensed by the sensor in engine exhaust gas. In response to the means for controlling the supply of oxygen to the engine,
The sensor comprises a body member, and the body member is
i) an opening for admitting engine exhaust gas, ii) a sensing element housed within the body member, exposed to the gas entering the body member through the opening, and generating an electrical signal in response to the oxygen content of the gas, iii. ) An electrical conductor means for receiving said electrical signal and for delivering said signal to said control means by being derived from said body member, and iv) forming a sealing relationship between said conductor means and said body member, said engine In an oxygen sensor having means for preventing gases other than exhaust gases from coming into contact with the sensing element, the sealing means comprises a cured elastomeric copolymer of perfluoroolefin and at least one other perfluorocomonomer. Oxygen sensor characterized by becoming.
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