WO2026014255A1 - ゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法 - Google Patents

ゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法

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WO2026014255A1
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fluorine
less
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佑太 伊藤
藤村 涼 坂口
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    • C08K5/03Halogenated hydrocarbons aromatic, e.g. C6H5-CH2-Cl
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing

Definitions

  • the disclosure of this application relates to a rubber composition with excellent storage properties, a fluorine-containing elastomer obtained by crosslinking said rubber composition, a sealing material, and a method for storing the rubber composition.
  • Fluorine-containing elastomers are mainly used for sealing materials that require plasma resistance.
  • Patent Document 1 describes a composition containing a perfluoroelastomer, 55 to 75 parts by weight of carbon black per 100 parts by weight of the perfluoroelastomer, and a crosslinking agent represented by the following formula (1):
  • molded products fluorine-containing elastomers such as sealing components are formed (hereinafter sometimes referred to as "molded products").
  • molded products fluorine-containing elastomers such as sealing components are formed.
  • the rubber composition after the materials have been mixed but before crosslinking is sometimes separated from the production line and stored. Since the separated and stored rubber composition before crosslinking (hereinafter sometimes referred to as "stored product") is intended as a precaution in case of the unexpected occurrence of defective products, it is desirable that the separated rubber composition deteriorate as little as possible for approximately three months, and preferably six months, at room temperature.
  • the properties required of molded products vary depending on the user. For example, if carbon black is used to adjust the hardness, the molded product will be black, but in some cases users may require a non-black molded product.
  • the inventors have newly discovered that when the compound represented by formula (1) above is used as a crosslinking agent without carbon black being used in combination, the storage characteristics (pot life) of the stored product deteriorate.
  • FIG. 1 is a graph showing the correlation between the torque reduction rate when a rubber composition is stored at room temperature and when it is stored at 60°C.
  • FFKM refers to the above-mentioned fluorine-containing cross-linked reactive rubbers that do not contain hydrogen in their chemical structure.
  • FFKM include perfluororubbers such as tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FFKM), but are not limited to these.
  • the alkylene group of the alkylene group or fluorinated alkylene group may be straight-chain or branched, and preferably has 1 to 15 carbon atoms (more preferably 2 to 8 carbon atoms, and even more preferably 3 to 6 carbon atoms).
  • the fluorinated alkylene group may be a group in which the alkylene group is partially or completely fluorinated, and is preferably a perfluoroalkylene group.
  • Examples of compounds represented by formula (3) include, but are not limited to, dibutylhydroxytoluene (BHT), phenol, p-cresol, m-cresol, o-cresol, p-phenylphenol, m-phenylphenol, o-phenylphenol, allylphenol, p-hydroxybenzoic acid, and methyl p-hydroxybenzoate.
  • BHT dibutylhydroxytoluene
  • phenol p-cresol
  • m-cresol m-cresol
  • o-cresol p-phenylphenol
  • m-phenylphenol m-phenylphenol
  • o-phenylphenol allylphenol
  • p-hydroxybenzoic acid methyl p-hydroxybenzoate
  • the upper limit of compound C may be set from a cost perspective rather than a technical perspective.
  • Examples of upper limits, relative to 100 parts by weight of component (a), include, but are not limited to, 1% by weight or less, 0.9% by weight or less, 0.8% by weight or less, 0.7% by weight or less, 0.6% by weight or less, 0.5% by weight or less, 0.4% by weight or less, 0.3% by weight or less, 0.2% by weight or less, and 0.1% by weight or less. It is believed that the combined use of compound C and the compound represented by formula (1) suppresses deterioration of the storage properties of stored products due to the compound represented by formula (1) because compound C functions as an antioxidant and scorch retarder by capturing radicals.
  • the rubber composition may contain an acid acceptor.
  • the acid acceptor is not particularly limited as long as it is one generally used in the technical field, and examples thereof include primary amines, secondary amines, tertiary amines, inorganic acid acceptors, etc.
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorinated alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group.
  • Multiple R 1s are the same or different.
  • Multiple R 2s are the same or different.
  • Multiple R 3s are the same or different.
  • Multiple R 4s are the same or different.
  • At least one of R 1 , R 2 , and R 3 is a fluorine atom or a group containing a fluorine atom.
  • m is an integer of 1 to 5.
  • n is an integer of 1 to 5.
  • n and m are each 0 or 1.
  • t is an integer of 2 or more.
  • Z is a t-valent linking group.
  • the secondary crosslinking is performed, for example, by heating at 150 to 300°C for 1 to 100 hours.
  • Crosslinking can be performed using an electric furnace or the like. By providing a thermal history during secondary crosslinking, deformation during use can be prevented. Radiation treatment is not necessarily required for crosslinking, and omitting radiation treatment is preferable.
  • the rubber composition used to produce the fluorine-containing elastomer according to the embodiment may or may not have been stored.
  • the term "rubber composition” refers to a composition that has been stored or not, provided that it is not yet crosslinked.
  • a storage method is a method for storing a rubber composition according to any of the embodiments disclosed in the present application.
  • the storage method includes a kneading step of kneading the rubber composition, a separating step of separating the kneaded rubber composition, and a storage step of storing the rubber composition separated in the separating step.
  • the rubber composition may be stored at room temperature (23 ⁇ 2°C).
  • Component (c) (a compound containing a phenolic hydroxy group) BHT: 2,6-di-t-butyl-p-cresol (d) component (acid acceptor) manufactured by Nacalai Tesque, Inc. Melamine cyanurate: MC6000 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. Melamine: Melamine manufactured by Nacalai Tesque, Inc. DABCO: Triethylenediamine manufactured by Nacalai Tesque, Inc. (e) component (co-crosslinking agent) ⁇ TAICWH-60: Taik WH-60 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (f) Component (filler) Aerosil R972: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. Component (g) (initiator) Perhexa 25B: manufactured by NOF Corporation
  • Compression set (initial wire diameter - wire diameter after heat exposure) / (initial wire diameter - spacer thickness) x 100
  • Examples 8 to 10 Rubber compositions were prepared in the same manner as in Example 1, except that the formulations shown in Table 5 below were used, and the torque change rate was measured. The results of the torque change rate and color tone are also shown in Table 5. For comparison, the results of Example 3 are also shown.
  • Example 13 Rubber compositions were prepared in the same manner as in Example 1, except that the compounded amount of BHT in Example 1 was changed to the weight shown in Table 7, and the T90 [min] was measured. The results of T90 [min] are also shown in Table 7.
  • the rubber composition disclosed in the present application has improved storage properties, and therefore, even if a defective product is suddenly produced, molded products can be provided using the same rubber composition lot. Therefore, the rubber composition disclosed in the present application is useful in the sealing material industry, which requires plasma resistance and a predetermined hardness, and in the semiconductor industry, such as in plasma processing equipment and semiconductor manufacturing equipment, which use the sealing material.

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Abstract

保管特性に優れたゴム組成物を提供することを課題とする。 (a)架橋反応性フッ素ゴム及び/又は架橋反応性パーフルオロゴムと、 (b)架橋剤と、 (c)フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物と、を含むゴム組成物であって、 前記架橋剤が、式(1)で表される化合物を少なくとも含む(式(1)中、Aは、単結合、-O-、アルキレン基、又はフッ化アルキレン基である。R,R,Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフッ化アルキル基である。ただしR,R,Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ化アルキル基である。) ゴム組成物、により課題を解決できる。

Description

ゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法
 本出願における開示は、保管特性に優れたゴム組成物、および、当該ゴム組成物を架橋してなる含フッ素エラストマー、シール材、並びに、ゴム組成物の保管方法に関する。
 耐プラズマ性が求められるシール材には、主に含フッ素エラストマーが使用されている。例えば、特許文献1には、パーフルオロエラストマーと、前記パーフルオロエラストマー100重量部当たり55~75重量部のカーボンブラックと、下記式(1)で表される架橋剤を含む組成物が記載されている。
特許第7066010号公報
 ゴム組成物を成型し架橋することで、シール部材等の含フッ素エラストマーが形成される(以下、「成型品」と記載することがある)。ところで、突発的な不良品が発生する場合に備え、材料を混錬した後であって架橋前のゴム組成物を製造ラインから分出し保管することがある。分出し保管した架橋前のゴム組成物(以下、「保管品」と記載することがある。)は、突発的な不良品が発生した場合の備えであることから、一般的に常温で3か月程度、好ましくは6か月程度、分出したゴム組成物の悪化程度が少ないことが望ましい。
 ところで、成型品に求められる特性は、ユーザーにより異なる。例えば、硬度を調整するカーボンブラックが使用されると成型品は黒色になるが、非黒色の成型品がユーザーに求められる場合もある。しかしながら、本発明者らは、上記式(1)で表される化合物を架橋剤として用い、且つ、カーボンブラックが併用されない場合、保管品の保管特性(ポットライフ)が悪くなるという問題が発生することを新たに見出した。
 本出願における開示は、上記課題を解決する為になされたものである。本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、上記式(1)で表される化合物を架橋剤として用いる場合、フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物と併用することで、上記式(1)で表される化合物に起因する保管品の保管特性の悪化を抑制できることを新たに見出した。
 すなわち、本出願の開示の目的は、保管特性に優れたゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法を提供することである。
 本出願における開示は、以下に示す、ゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法に関する。
(1)(a)架橋反応性フッ素ゴム及び/又は架橋反応性パーフルオロゴムと、
 (b)架橋剤と、
 (c)フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物と、
を含むゴム組成物であって、
 前記架橋剤が、下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む
(式(1)中、Aは、単結合、-O-、アルキレン基、又はフッ化アルキレン基である。R,R,Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフッ化アルキル基である。ただしR,R,Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ化アルキル基である。)
 ゴム組成物。
(2)前記フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物が、ジブチルヒドロキシトルエンである
 上記(1)に記載のゴム組成物。
(3)前記(a)成分100重量部に対して、
  前記式(1)で表される化合物が0.5~20重量%、
  前記ジブチルヒドロキシトルエンが0.005~1重量%、
含まれる
 上記(2)に記載のゴム組成物。
(4)前記(a)成分100重量部に対して、30重量%以下の受酸剤を更に含む
 上記(1)~(3)のいずれか一つに記載のゴム組成物。
(5)充填材を更に含む
 上記(1)~(4)のいずれか一つに記載のゴム組成物。
(6)60℃で22日間保管した時のトルク変化率が、-32.6%未満である
 上記(1)~(5)のいずれか一つに記載のゴム組成物。
(7)上記(1)~(6)のいずれか一つに記載のゴム組成物を架橋してなる、含フッ素エラストマー。
(8)上記(7)に記載の含フッ素エラストマーを含む、シール材。
(9)250℃で336時間加熱したときの圧縮永久ひずみが80%未満である
 上記(7)に記載の含フッ素エラストマー。
(10)上記(1)~(6)のいずれか一つに記載のゴム組成物の保管方法であって、
 該保管方法は、
  前記ゴム組成物を混錬する混錬工程と、
  混錬したゴム組成物を分出す分出し工程と、
  分出し工程で分け出したゴム組成物を保管する保管工程と、
を含む、保管方法。
 本出願で開示するゴム組成物を用いることで、上記式(1)で表される化合物に起因する保管品の保管特性の悪化を抑制できる。
図1は、ゴム組成物を常温で保管した時と、60℃で保管した時のトルク低下率の相関関係を示す図である。
 以下に、本出願で開示するゴム組成物、含フッ素エラストマー、シール材およびゴム組成物の保管方法について詳しく説明する。
 なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書において、数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同一」、「同じ」等の表現)については、当該技術分野において一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
(ゴム組成物の実施形態)
 実施形態に係るゴム組成物は、(a)架橋反応性フッ素ゴム及び/又は架橋反応性パーフルオロゴムと、(b)架橋剤と、(c)フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物と、を含む。そして、架橋剤が下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む。以下、各成分について詳しく説明する。
<(a)成分について>
 先ず、(a)成分である架橋反応性フッ素ゴム(以下、「FKM」と記載することがある。)及び/又は架橋反応性パーフルオロゴム(以下、「FFKM」と記載することがある。)について記載する。なお、FKMおよびFFKMを纏める場合は、単に「含フッ素架橋反応性ゴム」と記載することがある。
 「架橋反応性」というのは、架橋反応によって架橋可能な含フッ素ゴムを意味する。含フッ素架橋反応性ゴムは、例えば、含フッ素モノマー由来の繰返し単位を含むことができる。含フッ素架橋反応性ゴムは、1種又は2種以上の含フッ素モノマー由来の繰返し単位を含むことができる。
 含フッ素モノマーとして、例えば、下記式(a-1)で表されるテトラフルオロエチレン(TFE)、下記式(a-2)で表されるヘキサフルオロプロピレン(HFP)等が挙げられる。
 CF=CF   (a-1)
 CF=CFCF   (a-2)
 また、含フッ素モノマーとして、例えば、好ましくは末端位に、エチレンタイプの1つの不飽和結合を有するパーフルオロオレフィン等が挙げられる。具体例として、下記式(a-3)で表されるパーフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)、下記式(a-4)で表されるパーフルオロオキシアルキルビニルエーテル、下記式(a-5)で表されるパーフルオロビニルエーテル等が挙げられる。
 CF=CFORf1   (a-3)
(式(a-3)において、Rf1は炭素数1~6のパーフルオロアルキル、例えばトリフルオロメチル又はペンタフルオロプロピルである。)
 CF=CFORf2   (a-4)
(式(a-4)において、Rf2は1以上のエーテル基を含む炭素数1~12のパーフルオロオキシアルキル、例えばパーフルオロ-2-プロポキシプロピルである。)
 CF=CFOCFORf3   (a-5)
(式(a-5)において、Rf3は、炭素数2~6の直鎖又は分枝パーフルオロアルキル、炭素数5,6の環状パーフルオロアルキル、又は酸素原子1~3個を含む炭素数2~6の直鎖又は分枝パーフルオロオキシアルキルである。)
 一実施形態において、式(a-5)で表されるパーフルオロビニルエーテルは、下記式(a-6)または式(a-7)で表される。尚、式(a-6)で表されるパーフルオロビニルエーテルを「MOVE1」、式(a-7)で表されるパーフルオロビニルエーテルを「MOVE2」と称する場合がある。
 CF=CFOCFOCFCF   (a-6)
 CF=CFOCFOCFCFOCF   (a-7)
一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、式(a-1)及び式(a-2)からなる群から選択される1種以上の含フッ素モノマーに由来する繰返し単位と、式(a-3)~式(a-5)からなる群から選択される1種以上の含フッ素モノマー(コモノマー)に由来する繰返し単位とを含むコポリマーであり得る。
 含フッ素架橋反応性ゴムを製造するために用いられる含フッ素モノマーの組成(モル比)は格別限定されない。
 一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、式(a-1)及び式(a-2)からなる群から選択される1種以上の含フッ素モノマー50~85モル%、及び式(a-3)~式(a-5)からなる群から選択される1種以上の含フッ素モノマー15~50モル%を用いて製造される。
 一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、TFE 50~85モル%、及びPAVE 15~50モル%を用いて製造される。
 一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、TFE 50~85モル%、およびMOVE 15~50モル%を用いて製造される。ここで、「MOVE」は、MOVE1およびMOVE2からなる群から選択される1種以上である。
 一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、フッ化ビニリデン由来のユニットを含むかまたは含まない。
 本明細書において、FKMは上記含フッ素架橋反応性ゴムの中で、化学構造中に水素を含むゴムを意味する。FKMは、例えば、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(二元系FKM)、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン/テトラフルオロエチレン共重合体(三元系FKM)、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン/プロピレン共重合体、ヘキサフルオロプロピレン/エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン/エチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン/2,3,3,3-テトラフルオロプロピレン等のフッ素ゴム(FKM)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 本明細書において、FFKMは上記含フッ素架橋反応性ゴムの中で、化学構造中に水素を含まないゴムを意味する。FFKMは、例えば、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FFKM)等のパーフルオロゴム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 FKMは、安価であり且つある程度の耐プラズマ性および耐熱性を有する。一方、FFKMは、FKMと比較して高価であるが、FKMより高い耐プラズマ性を有する。したがって、成型品に求められる特性に応じて、FKMのみが用いられてもよいし、FFKMのみが用いられてもよいし、FKMおよびFFKMが混合して用いられてもよい。なお、FKMおよびFFKMが混合して用いられる場合、配合比率に特に制限はなく、求められる耐プラズマ特性等に応じて適宜調整すればよい。
 一実施形態において、含フッ素架橋反応性ゴムは、ヨウ素及び/又は臭素を含む炭素数3~8のフルオロオレフィンに由来するユニットを含んでもよいし、含まなくてもよい。含フッ素架橋反応性ゴムが前記ユニットを含む場合は、架橋(硬化)の際のラジカルのアタック部位として、好ましくはヨウ素及び/又は臭素、より好ましくはヨウ素を含む。過酸化物により硬化可能な含フッ素架橋反応性ゴムは、例えば特開2006-9010号公報等に記載されている。含フッ素架橋反応性ゴムが前記ユニットを含む場合は、一般に、全ポリマー重量に対して0.001重量%~5重量%、好ましくは0.01重量%~2.5重量%でヨウ素を含む。ヨウ素原子は、含フッ素架橋反応性ゴムの鎖に沿って及び/又は末端位に存在し得る。
<(b)成分について>
 (b)成分である架橋剤は、下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む。
 上記式(1)中、Aは、単結合、-O-、アルキレン基、又はフッ化アルキレン基である。好ましくは単結合、アルキレン基、又はフッ化アルキレン基であり、より好ましくはフッ化アルキレン基である。
 アルキレン基又はフッ化アルキレン基のアルキレン基は、直鎖でも分枝でもよく、炭素数は好ましくは1~15(より好ましくは炭素数2~8、さらに好ましくは炭素数3~6)である。
 フッ化アルキレン基は、アルキレン基が一部又は全部フッ素化されていてよい。好ましくはパーフルオロアルキレン基である。
 前記アルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ペプチレン基等が例示できる。
 上記式(1)中、R,R,Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフッ化アルキル基である。ただしR,R,Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ化アルキル基である。
 アルキル基又はフッ化アルキル基のアルキル基は、直鎖でも分枝でもよく、炭素数は好ましくは1~15(より好ましくは炭素数1~6、さらに好ましくは炭素数1~4)である。
 フッ化アルキル基は、アルキル基が一部又は全部フッ素化されていてよい。好ましくはパーフルオロアルキル基である。
 前記アルキル基として、メチル基、エチル基、プロピル基等が例示できる。
 R,R,Rは好ましくはそれぞれ独立して、水素原子、又はフッ素原子である。
 -CR=CRとして以下の基を例示できる。
 上記式(1)中、Aと-CR=CRは、オルト位、メタ位又はパラ位のいずれであってもよいが、パラ位であることが好ましく、Aと2つの-CR=CRが、ともにパラ位であることがより好ましい。
 前記式(1)で表わされる化合物の具体例として、下記式(2)~(4)で表わされる化合物が挙げられる。
 上記式中、R,R,Rは前記と同様である。tは好ましくは1~15(より好ましくは2~8、さらに好ましくは3~6)である。
 上記式(1)で表わされる化合物の具体例として、以下のような化合物が挙げられる。なお、該化合物は、例えば、WO2016/017187を参照することで合成できる。
 架橋剤は、上記例示した化合物の中から1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。架橋剤の配合量の下限値は、上記(a)成分が架橋できる量であれば特に制限はない。限定されるものではないが、(a)成分100重量部に対して、下限値としては、0.5重量%以上、1.0重量%以上、1.5重量%以上、2.0重量%以上、2.5重量%以上、3.0重量%以上、3.5重量%以上、4.0重量%以上、4.5重量%以上、5.0重量%以上、等が挙げられる。一方、架橋剤は配合量が多い程、耐蒸気性、耐熱性が改善される傾向がある。ただし多すぎると硬くなる恐れがある。したがって、限定されるものではないが、(a)成分100重量部に対して、上限値としては、20重量%以下、19重量%以下、18重量%以下、17重量%以下、16重量%以下、15重量%以下、14重量%以下、13重量%以下、12重量%以下、11重量%以下、10重量%以下、等が挙げられる。
 実施形態に係るゴム組成物は、上記式(1)で表される化合物が架橋剤として少なくとも含まれていれば、その他の架橋剤が含まれてもよい。式(1)で表される化合物以外の架橋剤としては、限定されるものではないが、トリアリルイソシアヌレート等が挙げられる。上記式(1)で表される化合物とその他の架橋剤が併用される場合は、併用される架橋剤が上記した架橋剤の配合量となるようにすればよい。
<(c)成分について>
 (c)成分であるフェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物(以下、「化合物C」と記載することがある。)は、式(1)で表される化合物と併用することで、上記式(1)で表される化合物に起因する保管品の保管特性の悪化が抑制されれば特に制限はない。限定されるものではないが、例えば、フェノール性ヒドロキシ基を2個含む化合物、フェノール性ヒドロキシ基を1個含む化合物が挙げられる。
 フェノール性ヒドロキシ基を2個含む化合物としては、下記式(2)で表される化合物が挙げられる。
 上記式(2)のR、Rは、各々独立して、水素原子、炭素数1~12の有機基および炭素数1~12の含フッ素有機基の何れかを示す。炭素数1~12の有機基および炭素数1~12の含フッ素有機基は、直鎖状、分岐状、環状の何れであってもよく、また、不飽和結合を含んでもよいし、含まなくてもよい。なお、R,Rの一方が不飽和結合を介して式(2)の基本骨格に結合している場合は、R,Rの他方は含まれない。
 式(2)で表される化合物の例としては、限定されるものではないが、ビスフェノールA、ビスフェノールAF、ビスフェノールAP、ビスフェノールC、ビスフェノールF等が挙げられる。
 フェノール性ヒドロキシ基を1個含む化合物としては、下記式(3)で表される化合物が挙げられる。
 上記式(3)のR、R、Rは、各々独立して、水素原子、炭素数1~12の有機基および炭素数1~12の含フッ素有機基の何れかを示す。炭素数1~12の有機基および炭素数1~12の含フッ素有機基は、直鎖状、分岐状、環状の何れであってもよく、また、不飽和結合を含んでもよいし、含まなくてもよい。また、炭素数1~12の有機基および炭素数1~12の含フッ素有機基は、カルボン酸誘導体を含んでもよい。
 式(3)で表される化合物の例としては、限定されるものではないが、ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、フェノール、p-クレゾール、m-クレゾール、o-クレゾール、p-フェニルフェノール、m-フェニルフェノール、o-フェニルフェノール、アリルフェノール、p-ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸メチル等が挙げられる。化合物Cは、保管品の保管特性の悪化を抑制できる範囲であれば、配合量に特に制限はない。限定されるものではないが、(a)成分100重量部に対して、下限値としては、0.005重量%以上、0.0075重量%以上、0.01重量%以上、0.015重量%以上、0.02重量%以上、0.025重量%以上、0.03重量%以上、0.035重量%以上、0.04重量%以上、0.045重量%以上、等が挙げられる。一方、化合物Cの配合量を多くすると、後述する実施例に示すとおり、ゴム成型時間の目安であるT90(MH(最大トルク)の90%に達するまでの時間)が長くなる。換言すると、製造サイクルが長くなることから、製造効率が低下し、コストアップになる。したがって、技術的観点ではなく、コスト的観点から化合物Cの上限値を設定してもよい。限定されるものではないが、(a)成分100重量部に対して、上限値としては、1重量%以下、0.9重量%以下、0.8重量%以下、0.7重量%以下、0.6重量%以下、0.5重量%以下、0.4重量%以下、0.3重量%以下、0.2重量%以下、0.1重量%以下、等が挙げられる。なお、化合物Cおよび式(1)で表される化合物を併用することで上記式(1)で表される化合物に起因する保管品の保管特性の悪化が抑制される理由は、化合物Cがラジカルを捕捉することで抗酸化剤やスコーチ遅延剤として機能すると推測される。
 本出願で開示するゴム組成物は、上記式(1)で表される化合物に起因する保管品の保管特性の悪化を抑制できる。換言すると、保管特性が優れるという効果を奏する。なお、本明細書において「保管特性」とは、分出し直後のゴム組成物(保管品0日)のトルクを基準にして、60℃で22日間保管した時のゴム組成物のトルク変化率を意味する。そして、本明細書において保管特性の悪化を抑制できるとは、トルク変化率が-32.6%未満であることを意味する。トルクが極端に下がると架橋密度が低下するため、成型不良(形状不良、金型への張り付きなど)や耐熱性不足になる可能性があるが、-32.6%未満であれば、成型不良や耐熱性不良が発生する可能性が低くなる。保管特性は、トルク変化率が-32.6%未満であれば特に制限はないが、トルク変化率が小さいほど好ましい。限定されるものではないが、60℃で22日間保管した時のゴム組成物のトルク変化率は、-30%未満、-28%未満、-26%未満、-24%未満、-22%未満、-20%未満、-18%未満、-16%未満、-14%未満、-12%未満、-10%未満、-8%未満、-6%未満、-4%未満、-2%未満、等であってもよい。
<ゴム組成物に含まれてもよい任意付加的成分について>
 続いて、ゴム組成物に含まれてもよい任意付加的成分について説明する。
(d)受酸剤
 ゴム組成物には、受酸剤が含まれてもよい。受酸剤は、当該技術分野で一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、無機受酸剤等が挙げられる。第一級アミン、第二級アミン、第三級アミンの何れかの具体例としては、メラミンシアヌレート(MC)、メラミン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane(DABCO)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリドン(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone)等が挙げられる。また、無機受酸剤の具体例としては、酸化亜鉛(II)、酸化カルシウム(II)、酸化マグネシウム(II)等が挙げられる。
 後述する実施例に示すとおり、化合物Cの配合量が少ない場合に受酸剤が配合されると、保管品の保管特性が向上するという効果が得られる。受酸剤は、保管品の保管特性が向上する範囲であれば、配合量に特に制限はない。限定されるものではないが、(a)成分100重量部に対して、30重量%以下、28重量%以下、26重量%以下、24重量%以下、22重量%以下、20重量%以下、18重量%以下、16重量%以下、14重量%以下、12重量%以下、10重量%以下、8重量%以下、6重量%以下、4重量%以下、2重量%以下、1重量%以下、0.8重量%以下、0.6重量%以下、等が挙げられる。なお、化合物Cは、ゴム組成物の保管特性を向上させる効果を奏する一方で、成型時には過酸化物から発生したラジカルを捕捉し架橋反応を阻害する。したがって、化合物Cの使用量が多いと、成型不良が発生するおそれがある。化合物Cと受酸剤を併用した場合には、少ない化合物Cの量でゴム組成物の保管特性を向上し且つ化合物Cの量を少なくできることで成型不良の発生可能性が下げられるという効果を相乗的に奏する。
(e)共架橋剤
 ゴム組成物は、共架橋剤を含んでもよい。共架橋剤としては、フッ素系エラストマー架橋用の公知のものを用いることができる。例えば、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリレート、N,N’-m-フェニレンジマレイミド、トリメチロールプロパントリメタクリレート、等が挙げられる。その他、アクリレート系、メタクリレート系モノマー、等も用いることができる。なお、TAICは液体である。TAICは液体のまま使用してもよいが、他の成分と混錬し易くするため、シリカ等の粉体と混合した混合形態(例えば、TAICWH-60)で使用してもよい。その場合、混合形態のTAIC成分は共架橋剤として機能し、シリカ等の粉体成分は後述する充填材として機能する。TAIC以外の液体の共架橋剤も、同様に、混合形態で用いてもよい。
 また、共架橋剤として、下記式(e-1)で表される化合物、及び/又は、下記式(e-2)で表される化合物、を用いてもよい。
(式(e-1)において、Aは単結合、-O-、-S-、ヘテロ原子含有基、直鎖又は分岐のアルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基であり、これらの基において、水素原子はフッ素原子で置換されていないか、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換されている。R、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ化アルキル基又は置換若しくは無置換のアリール基である。複数のRは同一であるか又は異なる。複数のRは同一であるか又は異なる。複数のRは同一であるか又は異なる。複数のRは同一であるか又は異なる。R、R及びRの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素原子を含む基である。mは1~5の整数である。nは1~5の整数である。)
(式(e-2)において、n、mはそれぞれ0又は1である。tは2以上の整数である。Zはt価の連結基である。)
 なお、上記式(e-1)および式(e-2)に記載の化合物の詳しい説明は国際公開第2021/230231号に記載されている。したがって、本明細書では、上記式(e-1)および式(e-2)の説明は省略する。国際公開第2021/230231号の記載事項は、参照により本明細書に含まれる。上記した共架橋剤は、単独で用いてもよいし2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(f)充填材
 実施形態に係るゴム組成物には、充填材が含まれてもよい。充填材は、フッ素系エラストマーの分野で公知の充填材を用いることができる。限定されるものではないが、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、ワラストナイト、マイカ、タルク、硫酸バリウム等が挙げられる。なお、実施形態に係るゴム組成物は、式(1)に記載の化合物と化合物Cを併用することで、本願課題は解決される。実施形態に係るゴム組成物は、本願課題が解決されていれば、例えば、成型品の着色や硬度調整のために、カーボンブラックが添加されてもよい。つまり、実施形態に係るゴム組成物は、式(1)に記載の化合物と化合物Cが必須の発明特定事項として含まれていれば、カーボンブラックが含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
(g)その他成分
 上記(d)~(f)に記載以外の任意付加的成分としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)へキサン等の開始剤、増粘剤、顔料、カップリング剤、安定剤等が挙げられる。例示した任意付加的成分は、フッ素系エラストマーの分野で公知の材料を用いることができる。
(含フッ素エラストマーの実施形態)
 実施形態に係る含フッ素エラストマーは、本出願で開示する任意の実施形態のゴム組成物を架橋することで作製できる。ゴム組成物を架橋する際の条件(架橋条件)は格別限定されず、例えば、ゴム組成物を100~250℃で10分~5時間加熱すればよい。通常、一次架橋として、金型に原料(ゴム組成物)を入れプレス加工しながら架橋する。1次架橋は、例えば、150~200℃で5~60分加熱する。その後、金型から外して、空気中又は不活性ガス雰囲気で、2次架橋する。2次架橋は、例えば、150~300℃で1~100時間加熱する。架橋は電気炉等を用いておこなうことができる。2次架橋で熱履歴を与えることにより、使用中の変形等を防ぐことができる。架橋に際して放射線処理は必ずしも必要ではなく、放射線処理を省略することは好ましいことである。なお、実施形態に係る含フッ素エラストマーを作製する際のゴム組成物は、保管したものであってもよいし、保管していないものであってもよい。本明細書において「ゴム組成物」と記載した場合、架橋前であれば保管の有無の両方を含む概念である。
(シール材の実施形態)
 実施形態に係るシール材は、本出願で開示する何れかの実施形態に係る含フッ素エラストマーを含む。シール材の形態は格別限定されず、例えば、ガスケットまたはシールリング等の成形体が挙げられる。シール材の用途は格別限定されず、種々の装置に広く適用できるが、本出願で開示するシール材は耐プラズマ性に優れ且つ硬度を比較的高くできることから、例えば半導体製造装置用のシール材として好適である。半導体製造装置としては、例えば、プラズマ装置、エッチング装置、プラズマCVD装置等が挙げられる。
(保管方法の実施形態)
 実施形態に係る保管方法は、本出願で開示する何れかの実施形態に係るゴム組成物を保管する方法である。保管方法は、ゴム組成物を混錬する混錬工程と、混錬したゴム組成物を分出す分出し工程と、分出し工程で分け出したゴム組成物を保管する保管工程と、を含む。保管工程は、常温(23±2℃)で保存すればよい。
 以下に実施例を掲げ、本出願で開示する実施形態を具体的に説明するが、この実施例は単に実施形態の説明のためのものである。本出願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。
<材料>
 実施例および比較例に用いた材料は下記のとおりである。
(a)成分(FKM、FFKM)
・FKM:ダイエルG912、ダイキン工業株式会社製
・FFKM:AFLAS(登録商標)Premium PM3000、AGC株式会社製
・FFKM:スリーエムジャパン株式会社製LJ213091
(b)成分(架橋剤)
・式(1)で表される化合物:自社で以下の化合物を合成。なお、以下の表ではFN-10と記載する。
(c)成分(フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物)
・BHT:ナカライテスク株式会社製2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール
(d)成分(受酸剤)
・メラミンシアヌレート:日産化学株式会社製MC6000
・メラミン:ナカライテスク株式会社製メラミン
・DABCO:ナカライテスク株式会社製トリエチレンジアミン
(e)成分(共架橋剤)
・TAICWH-60:三菱ケミカル株式会社製タイクWH-60
(f)成分(充填材)
・アエロジルR972:日本アエロジル社製
(g)成分(開始剤)
・パーヘキサ25B:日油株式会社製
<ゴム組成物の作製>
 以下の表1~表7に示す配合割合(重量比)の材料をオープンロールで混練することでゴム組成物を作製した。
 得られたゴム組成物について以下の評価をした。
(1)トルク測定
 アルファテクノロジーズ社製のゴム加硫試験機(Premier MDR)を用いて、以下の条件で測定した。         
・測定条件:155℃×30min
・角度:0.5°
a:最大トルク(MAX[dNm])
b:最適加硫点(T90[min]、最大トルクの90%に達する時間。)
(2)トルク変化率
 上記(1)の方法で測定した分出し直後のゴム組成物(保管品0日)の最大トルクの測定値をA、所定日数保管した後の測定値をBと規定した際に、下記式でトルク変化率を求めた。なお、保管は、60℃で7日、14日、22日、常温で14日、59日、92日行った。
(3)耐熱性CS%
(3-1)サンプルの調整方法
 上述した材料を、成型155℃×15分、2次架橋条件160℃×15hrすることでサンプル(Oリング)を作製した。
(3-2)実験方法
 得られたOリングを長さ30mmにカットした試験体を、平板2枚でスペーサーを用いて25%圧縮するようにボルトで締めこんだ締結体を用意し、その締結体をギアオーブンで所定の条件(大気環境において、200、250℃×70、336時間)で熱曝露した。その後、ギアオーブンから取出し、締結体が熱いうちに試験体を開放、常温迄放冷した後、線径を測定、以下の式で圧縮永久ひずみを算出した(単位:%)。この圧縮永久ひずみを耐熱性とした。
圧縮永久ひずみ=(初期線径-熱曝露後線径)/(初期線径-スペーサー厚さ)×100
[常温保管と60℃保管の相関関係について]
<実施例1、比較例1>
 分出したゴム組成物を、常温で保管した時と、60℃で保管した時のトルク低下率の相関関係を調べた。実験で用いたゴム組成物の配合を表1に示す。また、常温および60℃で所定日数保管した際の最大トルクと、最大トルクの変化率を表2および表3に示す。また、表2の結果に基づき、作製したグラフを図1に示す。
 表2および表3並びに図1から明らかなように、分出したゴム組成物を常温で保管した場合も、60℃で保管した場合も、保管日数が増加するにしたがって、略直線状に最大トルクが低下した。そして、60℃で22日間保管した際のトルク低下率は約-55%であり、常温保管した際のトルク低下率が-55%を超えるのは、図1から明らかなように少なくとも92日以上である。したがって、ゴム組成物の60℃、22日間の保管は、常温で保管した際の少なくとも3か月以上に相当することを確認した。上記のとおり、分出したゴム組成物は、常温で3か月程度は保管できることが一般的に求められている。したがって、以下の実験では、実験効率の観点から、ゴム組成物を60℃で22日間保管した時の特性を調べた。
[架橋性反応性ゴムの種類と、BHTおよび受酸剤の配合割合について]
<実施例2~7、比較例2~3>
 以下の表4に記載の配合を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順でゴム組成物を作製し、トルク変化率を調べた。トルク変化率の結果も表4に併せて示す。
 表4に示すとおり、含フッ素架橋反応性ゴムがFFKM(実施例2~5)およびFKM(実施例6~7)の何れの場合にも、式(1)に記載の化合物およびBHTを併用することで、BHTを用いなかった比較例2および3と比較して、保管特性が向上した。なお、FFKMと比較して、FKMは少ないBHTの配合量でも保管特性が向上した。また、実施例2~5の結果から、BHTの配合量が多いほど保管特性が向上することを確認した。更に、実施例4-5および6-7の結果から、BHTおよび受酸剤を併用することで、保管特性がより向上することを確認した。
[受酸剤の種類について]
<実施例8~10>
 以下の表5に記載の配合を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順でゴム組成物を作製し、トルク変化率を調べた。トルク変化率の結果および色調も表5に併せて示す。また、比較の関係上、実施例3の結果も併せて示す。
 表5に示すとおり、受酸剤の種類を問わず、BHTと併用することでゴム組成物の保管特性が向上することを確認した。また、実施例3、8~10では、カーボンブラックを用いていないことから色調は黒にはならず、且つ用いる受酸剤の種類によって、ゴム組成物の色調を調整できることを確認した。
[受酸剤を含む場合の効果について]
<実施例11~12>
 以下の表6に記載の配合を用いた以外は、上記実施例1と同様の手順でゴム組成物を作製し、上述した「(3)耐熱性CS%」に記載の手順により耐熱性を調べた。耐熱性の結果も表6に併せて示す。
 表6に示す耐熱性CS[%]は数値が高いほど耐熱性が低くなり、一般的に80%を超えるとシール性の評価が×になる。表6から明らかなように、受酸剤であるMC6000を添加した実施例12の耐熱性CS[%]の数値は、MC6000を添加していない実施例11の数値より低くなった。以上の結果から、受酸剤は、ゴム組成物の保管特性の向上およびゴム組成物を架橋して得られた成型品の耐熱性の向上という相異なる効果を併せて奏することを確認した。
[BHTの配合量とT90の関係について]
<実施例13>
 実施例1のBHTの配合量のみ表7に示す重量に変えた以外は、上記実施例1と同様の手順でゴム組成物を作製し、T90[min]を調べた。T90[min]の結果も表7に併せて示す。
 表7から明らかなように、BHTの配合量を多くするほど、T90の時間が長くなった。したがって、本出願で開示するゴム組成物は、技術的観点ではなく、製造効率の観点から、BHTの配合量の上限を適宜設定すればよいことを確認した。
 本出願で開示するゴム組成物は保管特性が向上することから、突発的な不良品が発生した場合にも同一ロットのゴム組成物を用いて成型品を提供できる。したがって、耐プラズマ性と所定の硬度が求められるシール材産業、および、当該シール材を用いるプラズマ処理装置や半導体製造装置等の半導体産業等にとって有用である。
 

Claims (14)

  1.  (a)架橋反応性フッ素ゴム及び/又は架橋反応性パーフルオロゴムと、
     (b)架橋剤と、
     (c)フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物と、
    を含むゴム組成物であって、
     前記架橋剤が、下記式(1)で表される化合物を少なくとも含む
    (式(1)中、Aは、単結合、-O-、アルキレン基、又はフッ化アルキレン基である。R,R,Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフッ化アルキル基である。ただしR,R,Rの少なくとも1つはフッ素原子又はフッ化アルキル基である。)
     ゴム組成物。
  2.  前記フェノール性ヒドロキシ基を含有する化合物が、ジブチルヒドロキシトルエンである
     請求項1に記載のゴム組成物。
  3.  前記(a)成分100重量部に対して、
      前記式(1)で表される化合物が0.5~20重量%、
      前記ジブチルヒドロキシトルエンが0.005~1重量%、
    含まれる
     請求項2に記載のゴム組成物。
  4.  前記(a)成分100重量部に対して、30重量%以下の受酸剤を更に含む
     請求項1に記載のゴム組成物。
  5.  前記(a)成分100重量部に対して、30重量%以下の受酸剤を更に含む
     請求項2に記載のゴム組成物。
  6.  前記(a)成分100重量部に対して、30重量%以下の受酸剤を更に含む
     請求項3に記載のゴム組成物。
  7.  充填材を更に含む
     請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  8.  60℃で22日間保管した時のトルク変化率が、-32.6%未満である
     請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  9.  請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物を架橋してなる、含フッ素エラストマー。
  10.  請求項7に記載のゴム組成物を架橋してなる、含フッ素エラストマー。
  11.  請求項9に記載の含フッ素エラストマーを含む、シール材。
  12.  請求項10に記載の含フッ素エラストマーを含む、シール材。
  13.  250℃で336時間加熱したときの圧縮永久ひずみが80%未満である
     請求項9に記載の含フッ素エラストマー。
  14.  請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物の保管方法であって、
     該保管方法は、
      前記ゴム組成物を混錬する混錬工程と、
      混錬したゴム組成物を分出す分出し工程と、
      分出し工程で分け出したゴム組成物を保管する保管工程と、
    を含む、保管方法。
     
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