專利名稱：：橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在要求材料具有耐等離子體性、耐化學(xué)品性、耐熱性等的場(chǎng)合中使用的密封材料。
背景技術(shù)：
：人們要求用于在諸如等離子體氣氛和化學(xué)品氣氛之類的條件下使用的設(shè)備中的密封材料對(duì)多種化學(xué)品具有較高的穩(wěn)定性，并且人們主要使用的是由含氟彈性體制成的模制品。由于具有高濃度和高化學(xué)反應(yīng)性的氣體或化學(xué)品溶液有助于提高效率等，所以近來(lái)，在所述的設(shè)備中使用了這樣的氣體或化學(xué)品溶液。因此，迄今為止被廣泛使用的、由含氟彈性體制成的密封材料發(fā)生了嚴(yán)重劣化，使得必須盡早替代它們。在含氟彈性體中，由于全氟彈性體表現(xiàn)出特別優(yōu)異的耐等離子體性和耐化學(xué)品性，使得全氟彈性體己經(jīng)被廣泛地用作用于在上述惡劣條件下使用的設(shè)備中的密封材料。但是，全氟彈性體存在特別昂貴的問(wèn)題。另一方面，針對(duì)所述的情況，人們提出了這樣的復(fù)合型密封材料，其中將由具有較高的耐等離子體性的氟樹(shù)脂制成的密封件布置于等離子體接觸表面上，將由含氟彈性體制成的密封件布置于等離子體不接觸的部分上(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1和2)。專利文獻(xiàn)l:JP-A-2005-164027專利文獻(xiàn)2:WO2004/038781然而，在上述專利文獻(xiàn)1和2中所述的各種復(fù)合型密封材料中，由氟樹(shù)脂制成的密封件僅是為了防止等離子體進(jìn)入含氟彈性體密封件那一側(cè)。嚴(yán)格地講，這種由氟樹(shù)脂制成的密封件不具有密封性能。因此，即使當(dāng)由氟樹(shù)脂制成的密封件發(fā)生輕微變形時(shí)，等離子體也可能會(huì)進(jìn)入含氟彈性體密封件那一側(cè)。另外，氟樹(shù)脂具有因受到熱壓而容易發(fā)生變形并且難以恢復(fù)至初始狀態(tài)的性質(zhì)，從而使得當(dāng)密封材料在加熱氣氛下或在反復(fù)壓制的環(huán)境下長(zhǎng)期使用時(shí)，等離子體進(jìn)入含氟彈性體密封件一側(cè)的可能性變大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是在考慮了所述的情況之后而完成的，并且本發(fā)明的目的是提供一種密封材料，該密封材料具有耐等離子體性、耐化學(xué)品性、以及密封性能，并且即使該密封材料在加熱氣氛下或在反復(fù)壓制的環(huán)境下長(zhǎng)期使用時(shí)，其仍具有特別優(yōu)異的耐等離子體性。由以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的和效果將顯而易見(jiàn)。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用粘合劑將包含橡膠類彈性體的基材結(jié)合到氟樹(shù)脂膜上，可以得到這樣的密封材料，該密封材料具有耐等離子體性、耐化學(xué)品性、以及密封性能，并且即使該密封材料在加熱氣氛下或在反復(fù)壓制的環(huán)境下長(zhǎng)期使用時(shí)，其仍具有特別優(yōu)異的耐等離子體性。換言之，本發(fā)明提供以下橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料(1)一種橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其包含含有橡膠類彈性體的基材；和氟樹(shù)脂膜，該氟樹(shù)脂膜是用粘合劑結(jié)合到所述基材上的；(2)上述(1)中所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中氟樹(shù)脂膜的厚度為50pm或更?。?3)上述(1)或(2)中所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中該橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的至少與待密封的流體發(fā)生接觸的部分覆蓋有所述的氟樹(shù)脂膜；以及(4)上述(1)至(3)中任意一項(xiàng)所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中所述氟樹(shù)脂膜包括聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、或它們的混合物。根據(jù)本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，將具有優(yōu)異的耐等離子體性等的氟樹(shù)脂形成為膜狀，并將其結(jié)合到包含橡膠類彈性體的基材上。由此，使得本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料具有耐等離子體性和耐化學(xué)品性，同時(shí)由于基材包含橡膠類彈性體而使得密封性能得到保障和保持。具體地說(shuō)，即使當(dāng)本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料在加熱氣氛或反復(fù)壓制的環(huán)境下長(zhǎng)期使用時(shí)，其仍具有優(yōu)異的耐等離子體性。圖1是示出將包含本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的o形圈設(shè)置于密封部分上的狀態(tài)的示意圖。圖2(A)至圖2(C)是示出制備O形圈(其為本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的例子)的工藝的示意圖。圖3是示出通過(guò)圖2(A)至圖2(C)所示的工藝獲得的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料(O形圈)的剖視圖。圖4是示出用于制備對(duì)比例2的密封材料的模具的剖視圖。圖5是示出對(duì)比例2的密封材料的剖視圖。圖6是用于說(shuō)明等離子體暴露試驗(yàn)的試驗(yàn)方法的示意圖。圖7是用于說(shuō)明氦氣泄漏試驗(yàn)的試驗(yàn)方法的示意圖。附圖中使用的附圖標(biāo)記分別表示如下1:橡膠類彈性體10:氟樹(shù)脂膜具體實(shí)施方式以下將說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式(下文稱為實(shí)施方案)。本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料是這樣一種橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其是通過(guò)使用粘合劑將包含橡膠類彈性體的基材結(jié)合到氟樹(shù)脂膜上而制備得到的。本文所用的橡膠類彈性體是指交聯(lián)的橡膠組合物?？墒褂玫南鹉z材料的例子包括(但不限于)天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯丁二烯橡膠、丁腈橡膠、乙烯-丙烯橡膠，丙烯?；鹉z、環(huán)氧氯丙烷橡膠、海帕隆、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、全氟橡膠等。考慮到它們是在加熱氣氛或反復(fù)壓制的環(huán)境下使用，乙烯-丙烯橡膠和氟橡膠是理想的。對(duì)交聯(lián)方法沒(méi)有特別限定。從耐等離子體性、耐化學(xué)品性和耐熱性方面考慮，理想的是，氟樹(shù)脂為聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、以及四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物，但并不限于這些。另外，可以使用它們的混合物。但是，根據(jù)條件的不同，可以使用其它氟樹(shù)脂，而不僅限于上述的氟樹(shù)脂。為了通過(guò)包含橡膠類彈性體的基材確保密封性能并且為了確保耐等離子體性，氟樹(shù)脂膜的厚度理想為50pm或更小、更理想為1pm至40,。優(yōu)選的是，氟樹(shù)脂膜這樣進(jìn)行結(jié)合，使得其覆蓋包含橡膠類彈性體的基材的整個(gè)表面。但是，氟樹(shù)脂膜還可以這樣進(jìn)行結(jié)合，使得其在設(shè)置有密封材料的位置處僅覆蓋與待密封的流體相接觸的部分。所述的與待密封的流體相接觸的部分還包括這樣的密封表面，該密封表面是與凸緣等相接觸的接觸表面以及與流體相接觸的接觸部分。圖1是示出將包含本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的O形圈設(shè)置于密封部分上的狀態(tài)的示意圖。將O形圈l嵌入第一元件2的圓環(huán)狀凹槽3中，并將第二元件4放置在0形圈1的上方。將第一元件2和第二元件4在該附圖所示的垂直方向上夾住，從而密封了兩個(gè)元件的連接部分。流體(氣體或液體)5通過(guò)沿著第一元件2和第二元件4的中心軸設(shè)置的流通路徑6流動(dòng)，這樣僅需要使氟樹(shù)脂膜10被結(jié)合成能夠覆蓋O形圈1的從與第一元件2的凹槽3的內(nèi)周表面3a相接觸的接觸部分A到與第二元件4的底表面4a相接觸的接觸部分B的表面，換言之，僅需要使氟樹(shù)脂膜10被結(jié)合成能夠覆蓋處于流通路徑的O形圈1的截面為弧形的表面的至少四分之一。為了將包含橡膠類彈性體的基材結(jié)合到氟樹(shù)脂膜上，使用了粘合劑。對(duì)粘合劑沒(méi)有限定，只要其能夠?qū)⑾鹉z類彈性體結(jié)合到氟樹(shù)脂膜上即可，并且根據(jù)橡膠類彈性體和氟樹(shù)脂的種類對(duì)粘合劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。本發(fā)明的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料可以通過(guò)(例如)圖2所示的模制工藝進(jìn)行制備。本文將對(duì)制備O形圈的情況進(jìn)行舉例說(shuō)明。對(duì)于模制工藝而言，使用外部框架模具100和與該外部框架模具100同心排布的內(nèi)部框架模具110。如圖2(A)所示，模具100和110在一起構(gòu)成了這樣的形狀，該形狀形成了圓環(huán)狀截面的圓形空間120和與該空間120的部分外周面相連的圓環(huán)狀間隙130。首先，如圖2(A)所示，設(shè)置其表面(經(jīng)過(guò)可粘接處理)上涂敷有粘合劑的氟樹(shù)脂膜10，使得橫截面為凹狀，從而使該氟樹(shù)脂膜覆蓋位于外部框架模具100和內(nèi)部框架模具IIO之間的間隙130的底表面130a和內(nèi)周表面130b的下部，此外，將橫截面為矩形的橡膠類材料1置于氟樹(shù)脂膜10上。將氟樹(shù)脂膜10的面積調(diào)節(jié)至這樣的尺寸，該尺寸使得氟樹(shù)脂膜可以大體覆蓋空間120內(nèi)壁的整個(gè)表面，并將橡膠類材料1的體積調(diào)節(jié)至與空間120的內(nèi)部體積大致相同。然后，如圖2(B)所示，將圓環(huán)狀推進(jìn)元件140插入位于外部框架模具IOO和內(nèi)部框架模具110之間的間隙130中，并按附圖中向下的方向推進(jìn)。由此，空間120的內(nèi)壁除了與間隙130連接的部分之外都覆蓋有氟樹(shù)脂膜IO，并且氟樹(shù)脂膜10的內(nèi)部填滿了橡膠類材料1，如圖2(c)所示。然后，通過(guò)在這種狀態(tài)下進(jìn)行加熱使得氟樹(shù)脂膜10由粘合劑牢固地結(jié)合到橡膠類彈性體1上。另外，可以根據(jù)需要對(duì)橡膠類材料進(jìn)行二次交聯(lián)。圖3是示意性示出由此獲得的0形圈的剖視圖。如圖1所示，與流體接觸的部分覆蓋有氟樹(shù)脂膜10。例子參照以下實(shí)施例和對(duì)比例來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)該被理解為受限于此。實(shí)施例1使用由DaikinIndustries株式會(huì)社制造的氟橡膠DC2280作為橡膠類彈性體。使用經(jīng)過(guò)可粘接處理的20pm厚的PTFE膜作為氟樹(shù)脂膜。使用由LordFarEast公司制造的Chemlok5150作為粘合劑。根據(jù)圖2所示的工藝，制備出如圖3所示的覆蓋有PTFE膜的O形圈(AS568-214尺寸)。在17(TC下模制IO分鐘，然后在23(TC下加熱24小時(shí)以進(jìn)行二次固化。實(shí)施例2按照與實(shí)施例1相同的方法制備0形圈，不同之處在于使用了40pm厚的PTFE膜。對(duì)比例I按照與實(shí)施例1相同的方法制備0形圈，不同之處在于使用了100pm厚的PTFE膜。對(duì)比例2如圖4所示，使用具有圓環(huán)狀空間(將該空間形成為其內(nèi)徑側(cè)橫截面為矩形，外側(cè)橫截面為圓形)200的上下模具對(duì)210制備密封材料。如圖5所示，將PTFE塊220布置于空間200的矩形部分201中，并將包含氟橡膠DC2280(由DaikinIndustries株式會(huì)社制造)的0形圈230布置于圓形部分202中，然后進(jìn)行模制，其中所述PTFE塊220具有矩形的橫截面，并且在其外周面上具有弧狀凹陷部分，此外該P(yáng)TFE塊220還經(jīng)過(guò)可粘接處理。PTFE塊220的高度H是0形圈230的直徑的0.75倍。使用由LordFarEast公司制造的Chemlok5150作為粘合劑。將所得物在170'C下模制IO分鐘，然后在23(TC下加熱24小時(shí)以進(jìn)行二次固化。如圖5所示，在所得的密封材料中，包含氟橡膠的O形圈230結(jié)合到PTFE塊220的外側(cè)，其尺寸為約AS568-214。對(duì)比例3使用由DaikinIndustries株式會(huì)社制造的氟橡膠DC2280,制備尺寸為AS568-214的O形圈(不具有氟樹(shù)脂膜)。將該O形圈在170°C下模制IO分鐘，然后在230'C下加熱24小時(shí)以進(jìn)行二次固化。使上述制備的O形圈或密封材料經(jīng)過(guò)(1)等離子體暴露試驗(yàn)、(2)氦氣泄漏試驗(yàn)和(3)熱壓后的等離子體暴露試驗(yàn)，其結(jié)果如下所示。O)等離子體暴露試驗(yàn)如圖6中示意性示出的那樣，將0形圈或密封材料350置于兩個(gè)凸緣310A和310B之間，在該兩個(gè)凸緣的中間部分設(shè)置有用于使等離子體通過(guò)的通孔300，并且將用于防止等離子體從外徑側(cè)進(jìn)入到達(dá)O形圈或密封材料350的、尺寸為AS568-223的全氟橡膠密封O形圈360置于外側(cè)。另外，將在25t:的氣氛下其厚度為0形圈或密封材料350的高度0.75倍的墊片370置于外側(cè)(凸緣端部)，并將全部夾緊至使得0形圈或密封材料達(dá)到墊片370的厚度。然后，將其與凸緣一起置于等離子體蝕刻裝置中，并暴露于處于以下條件下的等離子體中。由0形圈或密封材料350在進(jìn)行等離子體暴露前和暴露后的重量差來(lái)計(jì)算重量降低率。<等離子體暴露條件>等離子體產(chǎn)生裝置由ShinkoSeiki株式會(huì)社制造的表面波等離子體蝕刻裝置；樣品規(guī)格AS568-214;蝕刻氣體02/CF4(2000/200ml/分鐘);加工壓力100Pa;功率消耗3000W;等離子體暴露時(shí)間2小時(shí)；以及重量降低率(重量％):[(樣品暴露于等離子體前的重量一樣品暴露于等離子體后的重量)/(樣品暴露于等離子體前的重量)]x100。(2)氦氣泄漏試驗(yàn).如圖7中示意性示出的那樣，將0形圈或密封材料450置于設(shè)置有氦氣流入開(kāi)口400的下凸緣410和不具有開(kāi)口的上凸緣420之間，并將在25。C的氣氛下其厚度為0形圈或密封材料450的高度0.75倍的墊片470置于外側(cè)(凸緣端部)。將全部夾緊至使得O形圈或密封材料達(dá)到墊片470的厚度。然后，將其與凸緣一起設(shè)置于由LEYBOLD公司制造的氦氣泄漏檢測(cè)器UL500上，并將氦氣引入0形圈或密封材料450的外部。IO分鐘后，測(cè)定泄漏于0形圈或密封材料450的內(nèi)部的氦氣的量。(3)熱壓后的等離子體暴露試驗(yàn)將按照與上述(1)所述的等離子體暴露試驗(yàn)相同的方式夾緊的凸緣置于被加熱至20(TC的烘箱中，并保持72小時(shí)。然后，將該凸緣從烘箱中取出，在與上述相同的條件下進(jìn)行等離子體暴露試驗(yàn)。由O形圈或密封材料在等離子體暴露前和暴露后的重量差來(lái)計(jì)算重量降低率。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如上述表1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1和2的O形圈經(jīng)離子體暴露試驗(yàn)的重量降低率較小，而在氦氣泄漏試驗(yàn)中也幾乎不能觀測(cè)到發(fā)生泄漏。此外，在熱壓后的等離子體試驗(yàn)中，重量降低率也沒(méi)有發(fā)生變化。另一方面，對(duì)比例1的O形圈經(jīng)等離子體暴露試驗(yàn)的重量降低率較小，但是經(jīng)氦氣泄漏試驗(yàn)的泄漏量卻極大。此外，對(duì)比例2的密封材料經(jīng)初始等離子體暴露試驗(yàn)的重量降低率和經(jīng)氦氣泄漏試驗(yàn)的泄漏量都較小，但是在熱壓后的等離子體暴露試驗(yàn)中的重量降低率卻顯著增加。而且，對(duì)比例3的0形圈由于沒(méi)有覆蓋PTFE膜而使得其經(jīng)等離子體暴露試驗(yàn)的重量降低率極大。盡管已參照具體實(shí)施方案詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的條件下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種改變和修改。本申請(qǐng)基于2006年12月28日提交的日本專利申請(qǐng)No.2006-355039，其內(nèi)容以引用方式并入本文。權(quán)利要求1.一種橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其包含基材，其含有橡膠類彈性體；和氟樹(shù)脂膜，其是用粘合劑結(jié)合到所述基材上的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中所述氟樹(shù)脂膜的厚度為50nm或更小。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中該橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料的至少與待密封的流體發(fā)生接觸的部分覆蓋有所述的氟樹(shù)脂膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其中所述氟樹(shù)脂膜包括聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-全氟垸基乙烯基醚共聚物、或它們的混合物。全文摘要本發(fā)明提供一種橡膠/樹(shù)脂復(fù)合密封材料，其包含含有橡膠類彈性體的基材和氟樹(shù)脂膜，該氟樹(shù)脂膜是用粘合劑結(jié)合到所述基材上的。文檔編號(hào)C09K3/10GK101230247SQ20071030707公開(kāi)日2008年7月30日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日發(fā)明者九澤直也,豬谷秀幸申請(qǐng)人:霓佳斯株式會(huì)社