KR101640953B1 - 내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재 - Google Patents

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닛폰 바루카 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 불소고무 조성물은, 퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 폴리올화합물 0.1~3 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.1~4 중량부, 공가교제 1~9 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 내크랙성 실재(seal)는, 불소 폴리머 가교체와 폴리올화합물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 내크랙성 실재는, 상기 불소고무 조성물을 가교해서 얻을 수 있고, 얻어지는 내크랙성 실재의 내크랙성을 특히 우수한 것으로 할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 불소고무 조성물은, 우수한 내플라즈마성, 내크랙성, 압축 영구 변형률을 갖는, 파티클이 발생하기 어려운 수명이 긴 내크랙성 실재를 저렴하게 형성할 수 있다.

Description

내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재{Fluorine rubber composition capable of forming crack-resistant sealing material and crack-resistant sealing material obtained from the composition}
본 발명은 불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 실재(seals)에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은, 내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재에 관한 것이다.
불소고무는, 다음의 성질을 갖는 것으로 알려져 있다.
(1) 다른 범용 고무와 동일하게 고무 본래의 특성인 고무 탄력성을 갖는다;
(2) 고무 중의 탄소원자에 결합하고 있는 수소원자가 불소에 의해 치환된 상태에서 탄소 사슬이 결합되고, 또한 불포화결합을 포함하지 않기 때문에, 화학적으로 매우 안정하다;
(3) 다른 범용 고무에 비해 내열성, 내유성, 내약품성, 내후성, 내오존성 등의 특성이 우수하다.
그 때문에, 그들의 특성을 살려, 예를 들면, O링과 같이, 합성고무를 주재료로 하고, 이것에 가교제, 가교 보조제, 충전재 등의 고무 약품을 배합하여, 금형에 의해 가압 가열 성형한 고무계 실재 등에 사용되고 있다.
이 불소고무계 실재는, 유연한 것으로부터 접합면(플랜지 표면 등)과의 융합이 좋고, 또한 실성이 우수하기 때문에, 각종 산업의 장치·기기에 폭넓게 사용되고 있다.
이 중, 반도체산업에 있어서는, 불소고무계 실재가 내열성, 내약품성이 우수하여, 파티클이라 불리는 미립자나 가스의 발생이 적은 것으로부터, 에칭 등의 공정에 있어서의 약액 라인의 실재 등에 사용되고 있다.
반도체 제조에 있어서의 플라즈마처리를 사용하는 공정에 있어서는, O2, CF4, O2+CF4, N2, Ar, H2, NF3, CH3F, CH2F2, C2F6, Cl2, BCl3, TEOS(테트라에톡시실란), SF6 등의 플라즈마 가스가 사용되고 있다. 특히, 에칭공정에서는 주로 플루오로카본계 가스가 사용되고, 또한 애싱공정에서는 산소가스를 중심으로 한 혼합가스가 사용되고 있다.
종래, 플라즈마 가스 조건하에서 사용하는 실재로서는, 내플라즈마성이 우수한 것으로부터, 주로 퍼플루오로엘라스토머(주쇄 C-C 결합으로 결합하는 측쇄 중의 수소원자(H)가 실질적으로 완전히 불소원자(F)로 치환되어 불소화되어 있는 가교성 불소 폴리머: FFKM으로 분류된다)가 사용되어 왔다.
그러나, 퍼플루오로엘라스토머는 매우 고가이다. 그 때문에, 플라즈마 환경이 온화한 실링부위에서는, 반도체 제조장치용 실재로서, 보다 저렴한 가교성 불소 폴리머(주쇄 C-C 결합으로 결합하는 측쇄 중의 수소원자(H)가 불완전하게 불소원자(F)로 치환되고, 일부 수소원자(H)를 포함하는 미가황 불소고무 폴리머:FKM으로 분류된다)가 사용되는 경우가 늘어나고 있다.
그런데, 최근, 반도체의 디자인 룰(설계 룰)의 미세화, 및 스루풋(단위시간당 처리량)의 향상에 수반하여, 실재의 사용환경은 엄격해지고 있다.
실링 개소로의 실재의 장착은, 장착성, 탈락 방지 등을 고려하여, 실재를 어느 정도 신장해서 장착하는 경우가 많고, 또한, 실링성을 충분히 발휘시키기 위해, 실재를 압축해서 장착한다.
이들의 실재는, 플라즈마 조사 분위기 중에 노출되면, 플라즈마 조사를 받아, 고무가 열화(劣化)되고, 실재 표면으로부터 고무성분이 휘발됨으로써 중량 감소가 발생한다.
또한, 플라즈마가 조사됨으로써, 이들의 실재에는 크랙이 발생하기 쉽고, 크랙 발생이 현저한 경우는, 크랙이 요인이 되어 실재가 절단되는 경우도 발견된다. 이것은 실링성능의 저하를 일으키는 등의 실재의 단수명화에 의한 반도체 제조장치의 메인터넌스 횟수 증가 등의 문제를 일으킨다.
실재는 일반적으로 조금 신장된 상태로 홈에 장착되는 경우가 많아, 이 신장이 보다 한층 크랙의 발생을 조장한다. 또한 크랙이 플라즈마가 조사되어 있는 부분에만 머무르지 않고 실링면에 도달하면, 리크가 발생하여, 장치의 정지 등, 제조공정에 있어서 중대한 문제를 일으켜, 이것에 의해 다대한 손해를 발생시킨다.
또한, 종래 실재로서 사용되고 있는 불소고무에서는, 기계적 강도나 압축 영구 변형 등의 상태(常態) 물성을 개선하기 위해 또는 비용 저감을 위한 증량제로서, 카본블랙, 실리카, 황산바륨, 산화티탄 등이 충전재로서 배합되고 있었다.
또한, 폴리올 가황이나 아민 가황에 있어서는, 가황제(加硫劑) 외에 수산제(受酸劑)로서 Mg, Pb, Ca, Al, Zn 등의 금속화합물을 병용할 필요가 있었다. 폴리올 가황에서는 추가적으로, 공촉매로서 수산화칼슘을 병용할 필요가 있었다.
이들의 무기 충전재는, 플라즈마 조사장치 내에 있어서의 파티클(미립자) 발생의 원인이 되나, 그 한편으로 그 발생을 저감하기 위해 무기 충전제가 배합되어 있지 않은 불소고무를 사용해도, 필요한 상태 물성값을 갖는 실재를 얻는 것이 곤란해진다.
또한, 무기 충전제를 사용하지 않는 경우에도, 열화된 실재 자신도 파티클 발생의 원인이 되기 쉬운 것으로부터, 실재에 사용되는 유기 고분자재료 자신에 있어서도, 파티클의 발생량의 저감, 바꾸어 말하면 내플라즈마성의 향상이 요구되고 있다.
이 때문에, 내플라즈마성(중량 감소율에 관련) 뿐만 아니라, 플라즈마 조사시에 있어서의 내크랙성, 압축 영구 변형률(모두 실 수명에 관련)도 우수하여, 파티클을 발생하지 않고, 또한 보다 저렴하게 수명이 긴 불소고무 실재가 요망되고 있다.
일본국 특허공개 평6-302527호 공보(특허문헌 1)에서는 실리카를 함유한 반도체 제조장치용 실재가 제안되어 있다. 그러나 그 반도체 제조장치용 실재는, 내크랙성이 불충분할 뿐 아니라, 실리카에 의한 파티클이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 일본국 특허공개 제2001-114964호 공보(특허문헌 2)에서는 내플라즈마성 실재로서 불소고무에 폴리아민계 가교제를 배합한 고무 조성물이 제안되고, 또한, 일본국 특허공개 제2001-164066호 공보(특허문헌 3)에서는 불소고무에 폴리아민계 가교제, 및 폴리올계 가교제를 배합한 고무 조성물이 제안되어 있다. 그러나 이들 고무 조성물은, 내플라즈마성이 불충분할 뿐 아니라, 가황시에 수산제로서 사용되는 금속산화물이 파티클의 원인이 되는 문제점이 있다.
또한, 일본국 특허공개 제2007-137994호 공보(특허문헌 4)에서는 불소고무에 수지형상 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르를 함유한 불소 함유 알로이화 공중합체가 제안되어 있다. 그러나 그 불소 함유 알로이화 공중합체는, 내크랙성이 불충분하여, 충분한 실 수명이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
또한, 일본국 특허공개 제2006-228805호 공보(특허문헌 5)에서는 퍼플루오로엘라스토머에 FKM을 블렌드하여, 내크랙성을 향상시킨 반도체 제조장치용 실재가 제안되어 있다. 그러나 그 반도체 제조장치용 실재는, 내크랙성이 충분하다고는 할 수 없고, 또한, 퍼플루오로엘라스토머를 사용하고 있기 때문에, 불소고무 뿐인 경우와 비교하여, 가격이 비싸진다는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개 평6-302527호 공보
특허문헌 2: 일본국 특허공개 제2001-114964호 공보
특허문헌 3: 일본국 특허공개 제2001-164066호 공보
특허문헌 4: 일본국 특허공개 제2007-137994호 공보
특허문헌 5: 일본국 특허공개 제2006-228805호 공보
본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래 기술에 수반하는 문제점을 해결하는 것에 있다.
보다 상세하게는, 실재로서의 성능을 손상시키지 않고, 플라즈마 환경하에 있어서의 내크랙성이 우수한 내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물 및 그 고무 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재를 제공하는 것에 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 목적은, 내플라즈마성 뿐 아니라, 내크랙성이 우수하고, 또한 압축 영구 변형률도 우수하며, 파티클을 발생하지 않고, 또한, 보다 저렴하고 수명이 긴 내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물 및 그 고무 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 상기 고무 조성물 및 그 고무 조성물로부터 형성되는 내크랙성 실재를 얻기 위해 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머와 퍼옥사이드 가교제, 공가교제와 함께, 폴리올화합물을 배합해서 얻어지는 불소고무 조성물이, 상기 목적을 달성할 수 있는 내크랙성 실재를 형성할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명의 불소고무 조성물은, 퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 폴리올화합물 0.1~3 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.1~4 중량부, 공가교제 1~9 중량부를 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 폴리올화합물이 비스페놀류인 것이, 특히 내크랙성이 우수한 실재를 제조할 수 있는 점에서 바람직하다.
본 발명의 내크랙성 실재는, 불소 폴리머 가교체와 폴리올화합물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 내크랙성 실재는, 상기 불소고무 조성물을 가교해서 얻는 것이, 얻어지는 내크랙성 실재의 내크랙성을 특히 우수한 것으로 할 수 있는 점에서 바람직하다.
본 발명의 내크랙성 실재가, 비스페놀류, 특히 비스페놀 AF를 포함하고 있으면, 특히 내크랙성이 우수한 실재가 되는 점에서 바람직하다.
본 발명에 의하면, 내크랙성 실재를 형성 가능한 불소고무 조성물이 제공된다. 또한, 상기 조성물로부터 얻어지는 내크랙성 실재는, 실재로서의 성능을 손상시키지 않고, 플라즈마 환경에 있어서 우수한 내크랙성을 갖는다.
또한, 본 발명에 의한 불소고무 조성물은, 우수한 내플라즈마성, 내크랙성, 압축 영구 변형률을 갖는, 파티클을 발생하기 어려운 수명이 긴 내크랙성 실재를, 저렴하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 불소고무 조성물에 포함되는 폴리올화합물이 비스페놀류, 특히 비스페놀 AF이면, 내크랙성이 특히 양호한 실재를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 실재(seal)에 대해 구체적으로 설명한다.
불소고무 조성물
본 발명의 불소고무 조성물은, 퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 폴리올화합물 0.1~3 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.1~4 중량부, 공가교제 1~9 중량부를 함유하여, 내크랙성 실재를 형성 가능한 것이다.
[가교성 불소 폴리머]
본 발명에서 사용되는 가교성 불소 폴리머는 퍼옥사이드 가교성의 것으로서, 이러한 가교성 불소 폴리머로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 그들 중에서도 주쇄 C-C 결합으로 결합하는 측쇄 중의 수소원자(H)가 불완전하게 불소원자(F)로 치환되고, 일부 수소원자(H)를 포함하는 불소 폴리머(FKM)가, 제조비용 면에서 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들면, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체(예: 다이킨공업(주)제의 「다이엘 G912」), 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르/비닐리덴 플로라이드 공중합체(예: 다이킨공업(주)제의 「다이엘 LT302」), 플루오르화 비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 공중합체 등을 들 수 있다.
또한, 다이킨공업(주)제의 「다이엘 시리즈」, 듀폰·다우 엘라스토머사제의 「바이톤 시리즈」, 솔베이솔렉시스사제의 「테크노플론 시리즈」, 스미토모 쓰리엠사제의 「다이네온 불소고무」, 아사히글래스(주)제의 「플루온 아프라스 시리즈」 등의 시판품을 사용해도 된다.
이들 중, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르/비닐리덴 플로라이드 공중합체가, 본 발명의 불소고무 조성물로부터 얻어지는 실재의 내플라즈마성이 양호한 것으로부터 바람직하다. 이들의 공중합체는 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 된다.
[퍼옥사이드 가교제]
본 발명의 불소고무 조성물에 배합되는 퍼옥사이드 가교제는, 폴리올 가교제, 폴리아민 가교에서 사용되는 산화마그네슘, 산화칼슘과 같은 가교 보조제(수산제)를 사용하지 않고 가교시키는 것이 가능하다. 그 때문에, 상기 퍼옥사이드 가교제를 사용하면, 상기 가교 보조제(수산제)에 유래하는 파티클의 발생을 발생시키지 않는다는 이점을 얻을 수 있다.
퍼옥사이드계 가황의 가교제로서는, 종래 공지의 것을 널리 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산(닛폰유지제, 상품명 「퍼헥사 25B」), 디쿠밀퍼옥시드(닛폰유지사제, 상품명 「퍼쿠밀 D」), 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, t-부틸디쿠밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드(닛폰유지사제, 상품명 「나이퍼 B」), 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)헥신-3(닛폰유지사제, 상품명 「퍼헥신 25B」), 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, α,α'-비스(t-부틸퍼옥시-m-이소프로필)벤젠(닛폰유지사제, 상품명 「퍼부틸 P」), t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, 파라클로로벤조일퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 양호한 상태 물성, 압축 영구 변형률을 나타내는 실재가 얻어지는 관점에서, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 및 α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠이 바람직하고, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산이 특히 바람직하다.
이들 가교제는, 1종 또는 2종 이상 조합해서 사용해도 된다.
상기 가교제는, 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 통상 0.1~4.0 중량부, 바람직하게는 0.3~2.0 중량부, 보다 바람직하게는 0.5~1.5 중량부의 비율로 배합된다.
이와 같은 범위에서 상기 가교제를 배합하면, 양호한 상태 물성, 압축 영구 변형률을 나타내는 실재가 얻어지는 점에서 바람직하다.
[공가교제]
퍼옥사이드 가황에서는, 통상 퍼옥사이드 가교제와 공가교제가 병용해서 사용된다. 공가교제(가황 보조제)로서는, 종래 공지의 것을 널리 사용할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 트리알릴이소시아누레이트(닛폰화성사제, 상품명 「TAIC」), 트리알릴시아누레이트, 트리알릴포르말, 트리알릴트리멜리테이트, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, 디프로파길테레프탈레이트, 디알릴프탈레이트, 테트라알릴테레프탈아미드 등의 라디칼에 의한 공가교 가능한 화합물을 들 수 있다.
이들 중에서는, 트리알릴이소시아누레이트가, 반응성이 우수하고, 또한 양호한 내열성, 압축 영구 변형을 나타내는 실재가 얻어지는 등의 점에서 바람직하다.
이들 공가교제는, 1종 또는 2종 이상 조합해서 사용해도 된다.
상기 공가교제는, 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 통상 1~9 중량부, 바람직하게는 2~7 중량부, 보다 바람직하게는 3~6 중량부의 비율로 배합된다.
이와 같은 범위에서 상기 공가교제를 배합하면, 양호한 상태 물성, 압축 영구 변형률을 나타내는 실재가 얻어지는 점에서 바람직하다.
[폴리올화합물]
본 발명에 있어서, 상기 퍼옥사이드 가교제 및 공가교제와 함께 불소고무 조성물에 배합되는 폴리올화합물은, 주로 본 발명의 불소고무 조성물로부터 얻어지는 실재의 내크랙성을 우수한 것으로 하는 목적으로 사용된다.
또한, 본 발명에 있어서 배합되는 폴리올화합물에는 폴리올 가교제로서 사용 가능한 것도 포함되나, 반드시 폴리올 가교를 목적으로서 배합하는 것은 아니고, 통상 폴리올 가교에 병용되는 산화마그네슘, 수산화칼슘 등의 폴리올 가교 보조제(수산제)에 대해서도 반드시 필요로 하지 않는다.
따라서, 본 발명의 실재에서는, 이 폴리올화합물은, 통상 퍼옥사이드 가교 가능한 불소 폴리머와는 반응하지 않는 것으로 추측된다.
퍼옥사이드 가교 가능한 불소 폴리머와 폴리올화합물이 반응하고 있지 않는 것은, 폴리올화합물로 불소 폴리머를 가교시키기 위해서는 다음의 화합물이 필요한 것으로부터 추찰할 수 있다.
(1) 촉매로서의 4급 암모늄염, 또는 4급 오늄염; 및
(2) 공촉매로서의 수산화칼슘이나, 수산제로서의 MgO 등의 금속화합물.
즉, 본 발명에서 폴리올 가교제로서 사용 가능한 폴리올화합물을 사용하는 경우, 배합되는 폴리올화합물은, 내크랙성이 우수한 실재를 부여(형성) 가능한 충전재로서의 역할을 하고 있다. 이 점은 종래의 폴리올 가교 가능한 폴리올화합물의 사용 목적에는 보이지 않는 본 발명의 특징의 하나로 되어 있다.
폴리올화합물로서는, 종래 공지의 것을 널리 사용할 수 있다. 예를 들면, 2,2-비스(4-히드록시페닐)퍼플루오로프로판(비스페놀 AF), 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(비스페놀 A), 비스(4-히드록시페닐)설폰(비스페놀 S) 등의 비스페놀류를 들 수 있고, 이들 화합물의 알칼리 금속염, 알칼리 토류금속염 등의 염류여도 된다. 또한, 상기 폴리올화합물에는 폴리올 가황 가능한 것도 포함되고, 상기 폴리히드록시 방향족 화합물류에 한정되지 않는다.
상기 폴리올화합물 중, 바람직하게는 비스페놀 AF, 비스페놀 A 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 비스페놀 AF를 사용하는 것이, 얻어지는 실재가 우수한 내크랙성을 나타내는 것, 및, 불소고무로의 상용성의 관점에서 바람직하다.
상기 폴리올화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 된다.
상기 폴리올화합물은, 사전에, 원료 폴리머에 마스터배치로서 혼합되어 있어도 된다. 예를 들면, 비스페놀 AF의 마스터배치는 「큐라티브 VC #30」(유효성분 50%, 듀폰 다우 엘라스토머사제)로서 입수 가능하다.
폴리올화합물은 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 통상 0.1~3 중량부, 바람직하게는 0.1~2 중량부, 보다 바람직하게는 0.1~1.0 중량부의 비율로 배합하는 것이 바람직하다.
상기 범위에서 폴리올화합물을 배합하면, 얻어지는 실재가 우수한 내크랙성, 압축 변형성, 가황속도를 나타내기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 비율보다도 적은 양으로 폴리올화합물을 배합한 경우에는, 얻어지는 실재는 내크랙성이 부족한 것이 되는 경향이 있다. 한편, 상기 비율보다도 많은 양으로 폴리올화합물을 배합한 경우에는, 얻어지는 실재의 압축 영구 변형이 저하되거나, 얻어지는 불소고무 조성물의 가황속도가 지연되는 등의 경향이 있다.
이 때문에, 상기 범위 외에서 폴리올화합물을 배합하면, 얻어지는 불소고무 조성물이나 실재에 실재로서의 성능상의 문제나 실재 제조 상의 문제가 발생하여, 불소고무 조성물 또는 실재로서 실용적인 제품이 얻어지지 않는 경우가 있다.
[보강제, 충전제]
보강제 또는 충전제로서는, 카본블랙, 불소수지, 실리카, 클레이, 규산염, 알루미나, 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 규산화합물, 각종 수지의 미립자 등을 들 수 있다. 이들의 보강제, 충전제는 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 예를 들면, 1~50 중량부 정도의 양으로 사용된다.
이들 보강제나 충전제를 필요에 따라 사용함으로써, 얻어지는 실재의 물성(인장강도나, 압축 영구 변형, 신장, 경도 등)을 고무 실재로서 바람직한 것으로 조정할 수 있다. 단, 반도체 용도에 있어서는, 플라즈마에 의해 고무 실재가 에칭을 받았을 때, 포함되는 충전재가 파티클로서 비산되어, 반도체 제조의 생산 효율을 저해할 우려가 있는 것으로부터, 충전재 프리, 또는 무기 충전제 프리의 것이 요망되는 경우가 많다.
즉, 본 발명에 있어서는, 상기 실재 및 실재 형성용 조성물은, 모두, 실리카, 카본블랙, 클레이, 규산염, 알루미나, 탄산칼슘, 마이카, 황산바륨, 산화티탄 등의 충전재를 실질상 포함하지 않는 것이, 얻어지는 실재가 플라즈마에 의해 에칭된 경우, 파티클의 원인이 되지 않는 점에서 바람직하다.
[기타 배합성분]
또한, 가공성 개선, 물성의 조정을 위해, 종래의 특성을 손상시키지 않을 정도로 필요에 따라, 종래 공지의 가소제, 가공 보조제 등을 배합해도 된다. 그러나, 반도체 용도에 있어서는 이들 성분이 실재 중에서 반도체 제조장치 내에 휘발, 용출, 또는 석출되어, 반도체 제조의 생산 효율을 저해할 우려가 있는 것으로부터, 이들의 배합성분을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
[불소고무 조성물 및 그 조성물로부터 얻어지는 실재의 제조방법]
본 발명의 상기 고무 조성물 및 실재는, 종래 공지의 방법으로 제조할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 오픈 롤, 반바리 믹서, 가압식 니더, 2축 롤 등의 혼련장치로 가교성 불소 폴리머를 반죽하고, 필요하다면, 가공 보조제, 충전제, 가소제, 수산제를 첨가해서 혼련한다. 그 후, 폴리올화합물, 공가교제를 첨가해서 혼련하고, 마지막으로 퍼옥사이드 가황제를 첨가해서 혼련하여 고무 컴파운드(불소고무 조성물)를 조제한다.
이어서, 소정 형상의 금형에 고무 컴파운드(즉 본 발명의 불소고무 조성물)를 충전하여, 100~200℃의 가열온도에서, 약 0.5~120분 정도, 열프레스 성형함으로써, 실재 등의 소정의 고무 성형체를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 바람직하게는, 고무 성형체를 오븐 속 등에 소정 시간 두어(예: 150~250℃ 정도의 온도 및 상압하에서 4~48시간 정도 유지함으로써) 2차 가황하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 진공 중에서 2차 가황을 실시하는 것이, 반도체 제조에 있어서 문제가 되는 고무 성형체로부터의 방출가스나 파티클을 저감하는 데 있어 바람직하다.
본 발명의 고무 조성물 및 실재는, 종래 공지의 방법으로 제조할 수 있다.
구체적으로는, 오픈 롤, 반바리 믹서, 2축 혼련기 등의 혼련장치로 상기 고무성분을 반죽하고, 추가적으로, 가교제 등의 다른 배합성분을 첨가하여 상기 고무 컴파운드를 조제한다.
이어서, 소정 형상의 금형에 고무 컴파운드를 충전하고, 열프레스 성형함으로써, 소정의 고무 성형체를 얻을 수 있다.
더욱 바람직하게는, 고무 성형체를 공기 환류 전기로, 진공 전기로 등에 소정 시간 두어 2차 가황을 하는 것이 바람직하다. 2차 가황은 가황반응을 충분히 완결시키는 동시에, 특히 반도체 제조에 있어서 문제가 되는 아웃 가스나 파티클을 저감시키는 효과도 있다.
[내크랙성 실재]
본 발명의 내크랙성 실재는, 가교성 불소 폴리머, 폴리올화합물, 및 퍼옥사이드 가교제를 함유하는 본 발명의 불소고무 조성물을 퍼옥사이드 가황함으로써 얻어지는 내크랙성이 우수한 실재이다.
또한, 본 발명의 내크랙성 실재는, 내플라즈마성이 우수하기 때문에 반도체 제조공정 등에 있어서의 피처리물로의 플라즈마 조사시에도 실재 유래의 파티클을 발생시키지 않고, 또한, 내크랙성, 내압축 변형이 우수하기 때문에 수명이 길다.
실시예
이하, 본 발명의 불소고무 조성물 및 내크랙 실재에 대해 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.
하기의 실시예와 비교예를 대비하면 명백한 바와 같이, 본 발명의 불소고무 조성물로부터 얻어지는 실재는, 내플라즈마성, 특히 지금까지 문제가 되고 있었던, 플라즈마에 의한 크랙 발생이 저감되어 있다(우수한 내크랙성). 그 때문에, 그 실재는, 플라즈마 에칭, 플라즈마 애싱, CVD 등 반도체 제조에 있어서 다용되는 플라즈마 처리공정에 있어서 사용되는 반도체 처리장치용의 실재를 비롯한 각종 고무 부재로서 우수하다는 효과를 나타낸다.
(3-1) 시료의 성형방법
표 1에 나타내는 조건으로 시료를 배합하고, 그 배합물을 오픈 롤로 혼련하여 얻은 고무 컴파운드(불소고무 조성물)을 금형에 세팅하였다. 이어서, 금속에 세팅한 고무 컴파운드를, 50 t 압축 진공 프레스를 사용해서 50 kgf/㎠의 압력으로 160℃의 온도에서 30분간 가열해서 성형을 행하고, 이어서, 진공 전기로(진공도 14 Pa)에서의 감압하에서 180~230℃의 온도로 16시간 2차 가황을 행하여 O링 성형체(실재)를 얻었다.
O링의 치수: AS568B-214, 내경 24.99 ㎜, 선경 3.53 ㎜.
(3-2) 평가 항목의 측정방법
(1) 내플라즈마성(중량 감소율)
전극 직경: φ100 ㎜, 전극 간 거리: 50 ㎜의 평판 플라즈마 처리장치(히라노 고우온사제)를 사용해서, RF300W, 가스 유량비=O2:CF4=9:1, 가스 유량 200 sccm, 진공도 1 torr의 조건하, 시료에 플라즈마를 6시간 조사하였다.
또한, 시료는 플라즈마 전극에서 10 ㎝ 떨어진 장소에 설치하였다. 이어서, 시험 전후의 시료의 중량을 측정하여 아래 식으로부터 중량(질량) 감소율(%)을 구하는 동시에, 내플라즈마성을 평가하였다.
시료의 중량 감소율(질량 감소율(%))=[(x-y)/x]×100
여기서, x는 시험 전의 질량(g), y는 시험 후의 질량(g)이다.
상기 중량(질량) 감소율(%)이 적을수록 내플라즈마성이 우수하다고 할 수 있다.
(2) 내크랙성
전극 직경: φ100 ㎜, 전극 간 거리: 50 ㎜의 평행 평판 플라즈마 처리장치(히라노 고우온사제)를 사용해서, RF300W, 가스 유량비=O2:CF4=9:1, 가스 유량 200 sccm, 진공도 1 torr의 조건하, 시료에 플라즈마를 2시간 조사하여, 크랙 발생의 유무를 확인하였다.
또한, 시료로서는 「AS568B-214 Oring」을 사용하였다. Oring은, 그 내경의 신장률이 28%가 되도록 원기둥에 장착하고, 플라즈마 전극보다 10 ㎝ 떨어진 장소에 설치하였다. 크랙 발생의 유무는, 마이크로스코프를 사용해서 Oring의 표면을 20배로 확대해서 확인하였다.
(3) 압축 영구 변형률
고무 실재로서의 물성을 평가하기 위한 항목은 몇 가지 있으나, 그 중에서도 압축 영구 변형률은, 실 수명을 판단하는 가장 중요한 평가항목이라고 할 수 있다. 따라서, 압축 영구 변형률을 측정함으로써 각 시료가 반도체 실재로서 필요한 물성을 갖는지 여부의 기준으로 하였다.
압축 영구 변형률은, JIS K 6262에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
구체적으로는 다음과 같다.
시료(AS214 Oring)를 압축률 25%로 철판에 끼워 넣고, 200℃의 온도에서 70시간, 전기로에서 가온하였다. 이어서, 압축을 해방하고, 30분간 방냉 후의 Oring의 변형량을 아래 식으로 계산하여, 압축 영구 변형률(%)을 산출하였다.
압축 영구 변형률(%)={T0-T1/T0-T2}×100%
T0=시험 전의 Oring의 높이(O링의 중심축 방향의 두께).
T1=압축을 신속히 해방하여 Oring을 압축판으로부터 빼내고 나서 30분 후의 Oring 높이.
T2=스페이서의 두께.
또한, 각 실시예, 비교예 등에서 사용한 각 성분(표 1 참조)은 이하와 같다.
(가) FKM 폴리머 1: 「다이엘 G912」 다이킨공업사제, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체, 무니 점도(ML1+10, 100℃): 76, 비중: 1.90, 불소 함량: 71 wt%.
(나) FKM 폴리머 2: 「다이엘 LT302」 다이킨공업사제, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르/비닐리덴 플로라이드 공중합체, 무니 점도(ML1+10, 100℃): 65, 비중: 1.79, 불소 함량: 62 wt%.
(다) FKM 폴리머 3: 「다이엘 G701M BP」 다이킨공업사제, 헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체, 무니 점도(ML1 +10, 100℃): 55, 비중: 1.81, 불소 함량: 66 wt%.
FKM 폴리머 4: 「다이엘 G621」 다이킨공업사제, 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체(4급 암모늄염, 비스페놀 AF 함유의 마스터배치), 무니 점도(ML1+10, 100℃): 88, 비중: 1.90, 불소 함량: 71 wt%.
FKM 폴리머 5: 「다이엘 G801」 다이킨공업사제, 헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플로라이드 공중합체, 무니 점도(ML1+10, 100℃): 66, 비중: 1.81, 불소 함량: 66 wt%.
(라) 비스페놀 AF: 2,2-비스(4-히드록시페닐)퍼플루오로프로판, 도쿄화성사제.
(마) 비스페놀 S: 비스(4-히드록시페닐)설폰, 도쿄화성사제.
(바) 큐라티브 VC20: 트리페닐벤질포스포늄 클로라이드(유효성분 33%의 마스터배치) 듀폰 엘라스토머사제.
(사) 교와마그 #150: 산화마그네슘, 교와화학사제.
(아) 칼딕 #2000: 수산화칼슘, 오오미화학사제.
(자) TAIC: 트리알릴이소시아누레이트, 닛폰화성사제.
(차) 퍼헥사 25B: 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 닛폰유지사제.
(카) 퍼부틸 P: α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 닛폰유지사제.
이하, 각 실시예, 비교예에 있어서, 시료의 배합조건을 표 1에 나타내고, 각종 시험의 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112010065983512-pct00001
Figure 112010065983512-pct00002

Claims (7)

  1. 퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머, 폴리올화합물, 퍼옥사이드 가교제, 및 공가교제를 함유하고, 금속화합물인 폴리올 가교 보조제를 함유하지 않으며,
    상기 폴리올화합물이 비스페놀류이고,
    퍼옥사이드 가교성 불소 폴리머 100 중량부에 대해, 폴리올화합물 0.1~3 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.1~4 중량부, 공가교제 1~9 중량부를 함유하는 불소고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올화합물이 비스페놀 AF인 불소고무 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항의 불소고무 조성물을 가교해서 얻어지는 내크랙성 실재.
  5. 불소 폴리머 가교체와 폴리올화합물을 포함하며, 금속화합물인 폴리올 가교 보조제를 함유하지 않고,
    상기 폴리올화합물이 비스페놀류인 내크랙성 실재.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리올화합물이 비스페놀 AF인 내크랙성 실재.
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