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Dokumentenidentifikation DE69929329T2 21.09.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001084179
Titel WEISSE ELASTOMERE DICHTUNGSMATERIALIEN UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Anmelder Dupont Dow Elastomers L.L.C., Wilmington, Del., US
Erfinder RAI, Bunichi, Utsunomiya-shi, Todhigi 321-3231, JP;
SOGO, Shinichi, Utsunomiya-shi, Tochigi 321-3231, JP
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69929329
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.05.1999
EP-Aktenzeichen 999225618
WO-Anmeldetag 28.05.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/JP99/02846
WO-Veröffentlichungsnummer 1999062994
WO-Veröffentlichungsdatum 09.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 21.03.2001
EP date of grant 04.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse C08K 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08K 3/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist ein Dichtungsmaterial, das auf geeignete Weise in einem Apparat verwendet wird, worin der Dichtungsabschnitt davon mit Infrarotlicht bestrahlt wird, wie zum Beispiel in einem Apparat unter Verwendung von Infrarotlicht, wie zum Beispiel einer Wärmequelle in der Halbleiterindustrie oder dergleichen, einem Apparat, worin eine zweite Infrarotlichterzeugung, aufgrund der Verwendung bei einer hohen Temperatur von 600°C oder höher erfolgt, spezifisch in hoch dauerhaftes Dichtungsmaterial, das eine ausgezeichnete Wärme- und Chemikalienbeständigkeit zusammen mit einem minimalen Temperaturanstieg bei Bestrahlung mit Infrarotlicht aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines weißen elastomeren Dichtungsmaterials.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK/DER VERWANDTEN TECHNIK

Elastomere, wie zum Beispiel Silikon- und Nitrilgummi wurden bisher verbreitet als Dichtungsmaterialien verwendet. Fluorelastomere werden insbesondere aufgrund ihrer ausgezeichneten Wänne- und Chemikalienbeständigkeit, als Dichtungsmaterialien in Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Vorrichtungen zur Weltraumerforschung, Industriemaschinen, Einrichtungen zur Herstellung von Halbleitern und dergleichen verwendet. Perfluorelastomere werden auf geeignete Weise als Dichtungsmaterialien in Einrichtungen zur Herstellung von Halbleitern verwendet, weil sie über eine besonders hervorragende Wärme- und Chemikalienbeständigkeit verfügen. Dichtungsmaterialien, umfassend Fluorelastomere oder Perfluorelastomere verstärkt mit Metalloxiden wurden auch zur verbesserten Plasmabeständigkeit, einschließlich weißer Dichtungsmaterialien entwickelt. WO-A-9719983 offenbart zum Beispiel Perfluorelastomer-Zusammensetzungen, die wirksam bei den Verarbeitungsbedingungen eingesetzt werden können, die in Umgebungen zur Herstellung von Halbleitern im Trockenverfahren gefunden werden. Diese Perfluorelastomer-Zusammensetzungen sind im Wesentlichen frei von elementarem Kohlenstoff und enthalten ausgewählte metallische verstärkende Füllstoffe und Titandioxid, das den aus den Zusammensetzungen resultierenden gehärteten Gegenständen einen gewissen Weißgrad verleiht.

Dichtungsmaterialien, die jedoch in Umgebungen verwendet werden, die mit Infrarotlicht bestrahlt werden können, unterliegen wahrscheinlich dem Abbau aufgrund eines Anstiegs der Oberflächentemperatur des Dichtungsmaterials. Keine im Stand der Technik verwendeten Materialien waren bisher dazu fähig, das Problem des Dichtungsmaterials, das bei solchen Umgebungen dem Abbau unterliegt, zu lösen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der Erfindung ist unter solchen Umstanden die Bereitstellung eines hoch dauerhaften Dichtungsmaterials nach Anspruch 1, das eine ausgezeichnete Wärme- und Chemikalienbeständigkeit zusammen mit einem minimalen Temperaturanstieg besitzt, wenn es mit Infrarotlicht bestrahlt wird.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines weißen elastomeren Dichtungsmaterials nach Anspruch 2, worin das Verfahren eine verbesserte Produktivität aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist spezifisch die Abzielung auf die Bereitstellung eines Dichtungsmaterials mit einem hohen Weißgrad der Oberfläche und ein Verfahren zur Herstellung davon.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in der Entdeckung begründet, dass die Verbesserung des Weißgrads der Oberfläche des Dichtungsmaterials ermöglicht, dass ein Anstieg der Oberflächentemperatur des Dichtungsmaterials unterdrückt wird, wenn das Material mit Infrarotlicht bestrahlt wird; und die weiterhin fortgesetzten intensiven Untersuchungen hat die Erfinder zu dem Befund geführt, dass ein Dichtungsmaterial mit einem Weißgrad von mindestens 90, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, von einem minimalen Temperaturanstieg begleitet ist, wenn es mit Infrarotlicht bestrahlt wird.

Im ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein weißes elastomeres Dichtungsmaterial aus einer Zusammensetzung geformt, die ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfasst und eine Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 90 wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, aufweist.

Im zweiten erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, Formen eines Dichtungsmaterials aus einer Zusammensetzung, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung und Eintauchen des geformten Dichtungsmaterials in eine wässrige Wasserstoffperoxid-Lösung für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initiaien Weißgrades des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht.

Im dritten erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, Formen eines Dichtungsmaterials aus einer Zusammensetzung, umfassend ein Perfluoroelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung und Bestrahlung des geformten Dichtungsmaterials mit Ultraviolettlicht für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initialen Weißgrads des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht.

Im vierten erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, Formen eines Dichtungsmaterials aus einer Zusammensetzung, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung und Exposition des geformten Dichtungsmaterials gegenüber Ozon für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initialen Weißgrads des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht.

Die vorstehenden und anderen erfindungsgemäßen Gegenstände, Wirkungen, Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen davon, im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen genommen, offensichtlicher hervorgehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine grafische Darstellung, aus der die Beziehung zwischen dem Weißgrad und des prozentualen Anteils des Infrarotreflexionsgrads von Perfluorelastomer-Oberflächen ersichtlich ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial wird aus einer Zusammensetzung, umfassend ein Perfluorelastomer und mindestens 3 Gew.-% eines weißen Pigments bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung geformt.

Perfluorelastomere enthalten im Gegensatz zu teilweise fluorierten Elastomeren keine chemisch abbaubaren Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen in Teilen der Hauptpolymerkette, so dass ein Weißungsverfahren zusätzlich zum Zufügen eines weißen Pigments angewendet werden kann, das die Weißklasse der Oberfläche des Dichtungsmaterials, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem ausgedrückt ist, auf ein Niveau von größer als 75, bevorzugt von mindestens 80, bevorzugter von mindestens 90 verbessern kann.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen basieren auf Perfluorelastomeren. Unter „Perfluorelastomeren" versteht man hierin elastomere Perfluorpolymere, das heißt im Wesentlichen vollständig fluorierte Fluorpolymere, die bei Härtung einen elastomeren Charakter aufweisen. Die Perfluorelastomere enthalten copolymerisierte Härtungsort-Monomere, welche die Polymere vernetzbar machen.

Perfluorelastomere sind polymere Zusammensetzungen mit copolymerisierten Einheiten von mindestens zwei perfluorierten Hauptmonomeren. Eines der Hauptcomonomeren stellt im Allgemeinen ein Perfluorolefm dar, während das andere einen Perfluorvinylether darstellt. Repräsentative perfluorierte Olefine schließen Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen ein. Geeignete perfluorierte Vinylether stellen die der folgenden Formel dar CF2 = CFO(Rf')n(Rf''O)mRf(I) worin Rf' und Rf'' unterschiedliche lineare oder verzweigte Perfluoralkylengruppen aus 2-6 Kohlenstoffatomen darstellen, m und n unabhängig 0-10 darstellen und Rf eine Perfluoroalkylgruppe aus 1-6 Kohlenstoffatom(en) darstellt.

Eine bevorzugte Klasse von Perfluor(alkylvinyl)ethern schließen Zusammensetzungen der folgenden Formel ein: CF2 = CFO(CF2CFXO)nRf(II) worin X für F oder CF3 steht, n für 0-5 steht und Rf eine Perfluoralkylgruppe aus 1-6 Kohlenstoffatom(en) darstellt. Eine am meisten bevorzugte Klasse von Perfluor(alkylvinyl)ethern schließt die Ether ein, worin n für 0 oder 1 steht und Rf 1-3 Kohlenstoffatom(e) enthält. Beispiele solcher perfluorierten Ether schließen Perfluor(methylvinyl)ether und Perfluor(propylvinyl)ether ein. Andere nützliche Monomere schließen Verbindungen der folgenden Formel ein: CF2 = CFO[(CF2)mCF2CFZO]nRf(III) worin Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 1-6 Kohlenstoffatom(en) darstellt, m = 0 oder 1 darstellt, n = 0-5 darstellt und Z = F oder CF3 darstellt. Bevorzugte Mitglieder dieser Klasse sind die, worin Rf für C3F7 steht, m = 0 und n = 1 darstellt.

Zusätzliche Perfluor(alkylvinyl)ether-Monomere schließen Verbindungen der folgenden Formel ein: CF2 = CFO[(CF2CFCF3O)n(CF2CF2CF2O)m(CF2)p]CxF2x+1(IV) worin m und n = 1-10 darstellen, p = 0-3 darstellt und x = 1-5 darstellt. Bevorzugte Mitglieder dieser Klasse schließen Verbindungen ein, worin n = 0-1, m = 0-1 und x = d darstellt.

Beispiele nützlicher Perfluor(alkoxyvinyl)ether schließen die folgenden ein: CF2 = CFOCF2CF(CF3)O(CF2O)mCnF2n+1(V) worin n = 1-5 darstellt, m = 1-3 darstellt und worin n bevorzugt = 1 darstellt.

Gemische aus Perfluor(alkylvinyl)ethern und Perfluor(alkoxyvinyl)ethern können auch verwendet werden.

Bevorzugte Perfluorelastomere setzen sich aus Tetrafluorethylen und mindestens einem Perfluor(alkylvinyl)ether als Hauptmonomereinheiten zusammen. In solchen Copolymeren machen die copolymerisierten, perfluorierten Ethereinheiten von ca. 15-50 Mol-% der Gesamtmonomereinheiten im Polymer aus.

Das Perfluorpolymer enthält weiter copolymerisierte Einheiten von mindestens einem Härtungsort-Monomer im Allgemeinen in Mengen von 0,1-5 Mol-%. Der Bereich liegt bevorzugt zwischen 0,3-1,5 Mol-%. Obwohl mehr als ein Härtungsort-Monomertyp vorliegen kann, wird am häufigsten nur ein Härtungsort-Monomer verwendet. Geeignete Härtungsort-Monomere schließen Nitril-enthaltende fluorierte Olefine und Nitril-enthaltende fluorierte Vinylether ein. Andere Härtungsort-Monomere schließen Olefine ein, die durch die Formel R1CH=CR2R3 dargestellt sind, worin R1 und R2 unabhängig aus Wasserstoff, Fluor, Brom und Iod ausgewählt sind und R3 unabhängig aus Wasserstoff, Fluor, Brom, Iod, Alkyl und Perfluoralkyl ausgewählt ist. Die Alkylgruppe kann mit einem oder mehr Halogenatomen substituiert sein. Die Perfluoralkylgruppe kann bis zu ca. 12 Kohlenstoffatome enthalten. Perfluoralkylgruppen von bis zu 4 Kohlenstoffatomen sind jedoch bevorzugt. Das Härtungsort-Monomer weist bevorzugt nicht mehr als drei Wasserstoffatome auf. Beispiele von solchen Olefinen schließen Ethylen, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid, 4-Brom-3,3,4,4-tetrafluorbuten-],4-iodo-3,3,4,4-tetrafluorbuten-], Trifluorethylen, 1-Hydropentafluorpropen und 2-Hydropentafluorpropen ein.

Nützliche Nitril-enthaltende Härtungsort-Monomere schließen die der nachstehend gezeigten Formeln ein. CF2 = CF-O(CF2)n-CN(VI) worin n = 2-12, bevorzugt 2-6 darstellt; CF2 = CF-O[CF2-CF(CF3)-O]n-CF2-(CF3)-CN(VII) worin n = 0-4, bevorzugt 0-2 darstellt; CF2 = CF-[OCF2CFCF3]x-O-(CF2)n-CN(VIII) worin x = 1-2 und n = 1-4 darstellt; und CF2 = CF-O-(CF2)n-O-CF(CF3)CN(IX) worin n = 2-4 darstellt.

Die von der Formel (VIII) sind bevorzugt. Besonders bevorzugte Härtungsort-Monomere stellen perfluorierte Polyether mit einer Nitrilgruppe und einer Trifluorvinylethergruppe dar. Ein am meisten bevorzugtes Härtungsort-Monomer stellt CF2 = CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CN(X), d. h. Perfluor(8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-l-octen) oder 8-CNVE dar.

Die zum erfindungsgemäßen Gebrauch geeigneten Perfluorelastomere können aufgrund der Verwendung verschiedener Initiatoren oder Kettenübertragungsmittel während der Polymerisation jedwede von einer Reihe verschiedener Endgruppen enthalten. So können die Polymere zum Beispiel Sulfonat, Sulfonsäure, Carboxylat, Carbonsäure, Carboxamid, Difluormethylgruppen oder Trifluorvinylgruppen enthalten.

Jedwedes übliche weiße Pigment kann als die weiße Pigmentkomponente, ob organisch oder anorganisch, verwendet werden, vorausgesetzt, dass das weiße Pigment zur erfindungsgemäßen Weißwirkung führt. Dies schließt spezifisch Titanoxid, Bariumsulfat, Siliziumdioxid, ein Fluorharz, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen und dergleichen ein. Titandioxid ist besonders bevorzugt. Das weiße Pigment wird mindestens in einer Menge von 1 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung inkorporiert. Eine Konzentration unter 1 Gew.-% führt nicht zum vollständigen Weißen der Oberflächenschicht des Folienmaterials, an dem diese erfindungsgemäße Weißbehandlung durchgeführt wird, wobei es nicht zur Bereitstellung eines weißen Dichtungsmaterials in der Lage ist.

Das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial schließt im Allgemeinen eine Verbindung ein, die zur Vernetzung des Perfluorelastomers, zum Beispiel einer Organozinnverbindung oder von bestimmten Aminogruppen-enthaltenden Benzen-Verbindungen in der Lage ist. Geeignete Organozinn-Verbindungen schließen Allyl-, Propargyl-, Triphenyl- und Allenylzinn-Härtungsmittel ein. Tetraalkylzinn-Verbindungen oder Tetraarylzinn-Verbindungen stellen die bevorzugten Härtungsmittel zum Gebrauch im Zusammenhang mit Nitril-substituierten Härtungsorten dar. Die Menge des eingesetzten Härtungsmittels hängt notwendigerweise vom Grad der im Endprodukt erwünschten Vernetzung ebenso wie dem Typ und der Konzentration der reaktiven Komponenten im Perfluorelastomer ab. Im Allgemeinen können ca. 0,5-10 Teile pro Hundert Teile Gummi, d. h. phr, des Härtungsmittels verwendet werden und 1-4 phr ist für die meisten Zwecke zufriedenstellend. Es wird angenommen, dass die Nitril-Gruppen zur Bildung von s-Triazinringen in Gegenwart von Härtungsmitteln, wie zum Beispiel Organozinn, trimerisieren, wodurch das Perfluorelastomer vernetzt wird. Die Vernetzungen sind selbst bei Temperaturen von 275°C und darüber wärmestabil.

Ein bevorzugtes Härtungssystem, das für Perfluorelastomere, enthaltend Nitril-enthaltende Härtungsorte nützlich ist, macht sich Bis(aminophenole) und Bis(aminothiophenole) der folgenden Formeln zunutze:

und Tetraamine der Formel
worin A für Folgendes steht: SO2, O, CO, Alkyl aus 1-6 Kohlenstoffatom(en), Perfluorallcyl aus 1-10 Kohlenstoffatom(en) oder einer Kohlenstoff-Kohlensoff Bindung. die zwei aromatische Ringe verknüpft. Die Amino- und Hydroxylgruppen der Formeln XI und XII vorstehend, sind in den meta- und para-Positionen in Bezug auf die Gruppe A gegenseitig austauschbar. Das Härtungsmittel ist bevorzugt eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus 2,2-Bis[3-amino-4-hydroxyphenyl]hexafluorpropan; 4,4'-Sulfonyl-bis(2-aminophenol); 3,3'-diaminobenzidin; und 3,3',4,4'-Tetraaminobenzophenon. Das erste dieser bevorzugten Härtungsmittel ist als Diaminobisphenol AF bekannt. Die Härtungsmittel können wie in US-Patent Nr. 3.332.907 an Angelo hergestellt werden.

Diaminobisphenol AF kann durch Nitrierung von 4,4'-[2,2,2-Trifluor-l-(trifluormethyl)ethyliden]bisphenol (d. h. Bisphenol AF), bevorzugt mit Kaliumnitrat und Trifluoressigsäure hergestellt werden, gefolgt von katalytischer Hydrierung, bevorzugt mit Ethanol als ein Lösungsmittel und einer katalytischen Palladiummenge auf Kohlenstoff als Katalysator hergestellt werden. Von den Mitgliedern der bevorzugten Klasse stellt 3,3'-Diaminobenzidin eine besonders bevorzugte Verbindung dar.

Die Menge des Härtungsmittels sollte zur Optimierung der gewünschten Eigenschaften des Vulkanisats gewählt werden. Im Allgemeinen wird ein geringer Überschuss des Härtungsmittels über der zum Reagieren mit allen im Polymer anwesenden Härtungsorten erforderlichen Menge verwendet. In der Regel sind 0,5-5,0 Gewichtsteile des Härtungsmittels pro 100 Teile Polymer erforderlich. Der bevorzugte Bereich liegt bei 1,0-2,5 Teilen.

Additive, wie zum Beispiel Akzeleratoren, Stabilisatoren, Plastifiziermittel, Gleitmittel, Füllstoffe und Verarbeitungshilfsmittel, die in der Regel bei der Perfluorelastomer-Compoundierung verwendet werden, können in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen inkorporiert werden, vorausgesetzt, dass sie eine angemessene Stabilität für die beabsichtigten Betriebsbedingungen aufweisen.

Dichtungsmaterialien, umfassend Elastomer-Zusammensetzungen, können anhand bekannter Verfahren, wie zum Beispiel Extrusion, Formpressen und dergleichen geformt werden.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können durch Mischen des Perfluorelastomers, weißen Pigments, optionalen Härtungsmittels und jedweder anderer Komponenten unter Verwendung von Standardverfahren zur Compoundierung von Gummi hergestellt werden. So können zum Beispiel die Komponenten an einem Zweiwalzengummiwalzwerk, in einem Innenmischgerät, zum Beispiel einem Banbury-Innenmischgerät oder in einem Extruder gemischt werden. Die härtbaren Zusammensetzungen können dann durch Aufbringen von Wärme und/oder Druck vernetzt (d. h. gehärtet) werden. Wenn Formpressen verwendet wird, folgt einem Härtungszyklus durch Pressen im Allgemeinen ein Zyklus nach dem Härten, während dem die durch Pressen ausgehärtete Zusammensetzung mehrere Stunden bei erhöhten Temperaturen über 200°C hinausgehend erhitzt wird.

Die Oberfläche des Dichtungsmaterials muss einen Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, bevorzugt einen Weißgrad von 80 oder höher, bevorzugter einen Weißgrad von 90 oder höher, aufweisen. Je höher der Weißgrad ist, desto größer ist bei Bestrahlung mit Infrarotlicht der Grad der Suppression des Anstiegs der Oberflächentemperatur des Dichtungsmaterials, um so größer ist die Schwierigkeit mit der das Dichtungsmaterial abgebaut wird; ein Weißgrad von 90 oder höher kann den Abbau des Dichtungsmaterials signifikant verhindern.

Ein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, kann durch Eintauchen eines Dichtungsmaterials, das aus einem Perfluorelastomer und einem weißen Pigment in wässriger Wasserstoffperoxidlösung geformt ist, erhalten werden. Die spezifischen Weißbehandlungsbedingungen werden auf geeignete Weise gemäß dem erforderlichen Weißgrad von unter der Konzentration der wässrigen Wasserstoffperoxid-Lösung, der Temperatur der Lösung und der Eintauchzeit ausgewählt. Tabellen 1 und 2 zeigen typische Behandlungsbedingungen für ein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 80 und typische Behandlungsbedingungen für ein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 90.

TABELLE 1
TABELLE 2

Ein Dichtungsmaterial mit einem Weißgrad der Oberfläche von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, kann auch durch Bestrahlung eines Dichtungsmaterials, das aus einer Zusammensetzung geformt ist, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment mit UV-Licht, erhalten werden. Spezifische Weißbehandlungsbedingungen werden auf geeignete Weise gemäß dem erforderlichen Weißgrad hinsichtlich der Wellenlänge des UV-Lichts und der Bestrahlungszeit erhalten werden.

So kann zum Beispiel ein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75 durch Bestrahlung eines geformten Dichtungsmaterials mit UV-Licht bei einer Wellenlänge von nicht länger als 300 nm über eine Stunde bei Raumtemperatur in einer Kammer hergestellt werden. Ein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 90 kann durch Bestrahlung eines geformten Dichtungsmaterials mit UV-Licht bei einer Wellenlänge von nicht länger als 300 nm über drei Stunden bei Raumtemperatur in einer Kammer erhalten werden.

Ein Dichtungsmaterial mit einem Weißgrad der Oberfläche von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, kann auch durch Exposition eines aus einer Zusammensetzung geformten Dichtungsmaterials, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment, gegenüber Ozon erhalten werden. Andere Weißverfahren ergeben kein Dichtungsmaterial mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 95, wie durch das W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist; eine Exposition gegenüber Ozon bei einer Konzentration von 3% für ca. 12 Minuten in einer Kammer bei einer Temperatur von 180°C kann jedoch den Weißgrad der Oberfläche des Dichtungsmaterials auf 95 oder höher bringen.

Das Ozon kann in gasförmiger Form vorliegen oder es kann eine wässrige Ozon-Lösung, die bevorzugt 10% Ozon in Gas oder 50 ppm Ozon in einer wässrigen Lösung enthält, darstellen.

Spezifische Weißbehandlungsbedingungen werden in geeigneter Weise gemäß dem erforderlichen Weißgrad hinsichtlich der Ozonkonzentration, der Temperatur der inneren Kammer und der Ozon-Expositionszeit ausgewählt. Die Temperatur in der Kammer darf jedoch nicht höher als die Temperaturgrenze für die Wärmebeständigkeit des verwendeten Perfluorelastomers sein. Diese beträgt im Allgemeinen zwischen 200°C und 320°C. Die Behandlungszeit kann durch eine Exposition sowohl gegenüber UV-Licht als auch Ozon verkürzt werden.

In Tabelle 3 sind typische Behandlungsbedingungen ersichtlich.

TABELLE 3
BEISPIELE

In den folgenden Beispielen stellen alle Teile Gewichtsteile dar, sofern nicht anderweitig angegeben ist.

W (Lab) FARBEXPRESSIONSSYSTEM

Der Weißgrad, W (Lab), wurde an einem Farbmesssystem, Modell SZ-Sigma 80 von Nippon Denshoku Industries Company Limited, bestimmt. In diesem System wurde die Reflexion der Weißlichtquelle C nach der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE; Commission International de L'Eclairage) von den Gummiteilen gemessen. Die sich ergebenden CIELab-Werte wurden dann unter Verwendung der Formel W (Lab) = 100 – [(100 – L)2 + a2 + b2]1/2 in W (Lab) umgewandelt. Ein W (Lab)-Wert von 100 stellt ein perfektes Weiß dar, während ein Wert von 0 ein perfektes Schwarz darstellt.

BEISPIELE 1-2 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1-3

Bei dem in den Beispielen verwendeten Polymer handelte es sich um ein Terpolymer mit copolymerisierten Einheiten von 56,2 Gew.-% Tetrafluorethylen, 43 Gew.-% Perfluormethylperfluorvinylether und 0,8 Gew.-% 4-Brom-3,3,4,4-tetrafluorbuten-1. Das Polymer wurde mit den folgenden Additiven zur Bildung einer härtbaren Zusammensetzung gemischt. Polymer 100 Gewichtsteile Titandioxid 20 Gewichtsteile Proton SpongeTM 0,5 Gewichtsteile Trimethylallylisocyanurat 2,0 Gewichtsteile LupercoTM 101-XL 3,0 Gewichtsteile

LupercoTM 101-XL stellt ein Gemisch aus (2,5-Dimethyl-2,5-bist-butylperoxy])hexan und 45% inerten Bestandteilen dar. Proton Sponge stellt 1,8-Bis-(dimethylamino)napthalen dar, das gewerblich von der Aldrich Chemical Company erhältlich ist.

Das compoundierte Polymer wurde in eine Perfluorelastomer-Folie geformt, die 15-20 Minuten bei 200°C gehärtet und in einem Luftofen 24 Stunden bei 288°C nachgehärtet wurde.

Scheibenprobestücke von 25 mm im Durchmesser wurden aus der gehärteten Folie angefertigt.

Die Oberfläche des Probestückes wurde unter den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen geweißt. Tabelle 4 zeigt den Weißgrad der Oberfläche von jedem Probestück, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist.

Ein geweißtes Probestück wurde auf eine Vorrichtung mit einer großen Probekammereinheit MPC-3100 gespannt, die an ein Spektralphotometer, UV-3100, hergestellt von Shimazu Seisakusho, angeschlossen und mit Licht bei einer in Tabelle 4 angegebenen Wellenlänge beleuchtet war, wobei der Reflexionsgrad (%) von jedem Probestück gemessen werde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 und 1 ersichtlich.

TABELLE 4

Die Oberfläche eines Probestücks mit einem Weißgrad von mindestens 90 weist einen hochprozentigem Reflexionsgrad auf, wobei ermöglicht wird, einen Anstieg der Oberflächentemperatur zu verhindern. Wenn der Weißgrad 95 erreicht, wird der Reflexionsgrad beträchtlich hoch, so dass Dichtungsmaterialien mit einem Weißgrad von 95 oder höher insbesondere geeignet in Umgebungen sind, in denen der Anstieg der Oberflächentemperatur von mit Infrarot bestrahlten Dichtungsmaterialien ausschlaggebend ist.

BEISPIELE 3-6

Das in den Beispielen verwendete Polymer stellte ein Terpolymer mit copolymerisierten Einheiten von 56,2 Gew.-% Tetrafluorethylen, 43 Gew.-% Perfluormethylperfluorvinylether und 0,8 Gew.-% 4-Brom-3,3,4,4-tetrafluorbuten-1 dar. Das Polymer wurde mit den folgenden Additiven zur Bildung einer härtbaren Zusammensetzung gemischt. Polymer 100 Gewichtsteile Titandioxid 20 Gewichtsteile Proton SpongeTM 0,5 Gewichtsteile Trimethylallylisocyanurat 2,0 Gewichtsteile LupercoTM 101-XL 3,0 Gewichtsteile

LupercoTM 101-XL stellt ein Gemisch aus (2,5-Dimethyl-2,5-bist-butyl)hexan und 45% inerten Bestandteilen dar. Proton Sponge stellt 1,8-Bis-(dimethylamino)napthalen dar, das gewerblich von der Aldrich Chemical Company erhältlich ist.

Das compoundierte Polymer wurde in eine Perfluorelastomer-Folie geformt, die 15-20 Minuten bei 200°C gehärtet wurde und 24 Stunden in einem Luftofen bei 288°C nachgehärtet wurde.

Eine hantelförmige Probe Nr. 3 wurde als ein Probestück gemäß JIS K6250 und K6251 von 1993, unter Verwendung der gehärteten Folie hergestellt.

Die sich ergebenden Probestücke wurden in eine 3%ige wässrige Wasserstoffperoxid-Lösung für in Tabelle 5 vorgegebene Zeitintervalle bei 80°C eingetaucht, wonach der Weißgrad berechnet wurde. Die Zugfestigkeit und Dehnung beim Reißen gemäß JIS K 6250 von 1993, wurden auch gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 ersichtlich.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Das Probestück wurde auf die gleiche Weise wie das für Beispiele 3-6 hergestellt und der Weißgrad wurde für das sich ergebende Probestück berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 5 ersichtlich.

VERGLEICHSBEISPIEL 5

Bei dem in dem Beispiel verwendeten Polymer handelte es sich um ein Terpolymer mit copolymerisierten Einheiten von 55,2 Gew.-% Tetrafluorethylen, 42,6 Gew.-% Perfluormethylperfluorvinylether und 2,2 Gew.-% Perfluor(8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-l-octen). Das Polymer wurde mit den folgenden Additiven zur Bildung einer härtbaren Zusammensetzung gemischt. Polymer 100 Gewichtsteile 18-Kronen-6-polyether 0,2 Gewichtsteile Polytetrafluorethylen 2 Gewichtsteile Titandioxid 3 Gewichtsteile Tetraphenylzinn 2 Gewichtsteile

Das compoundierte Polymer wurde in eine Perfluorelastomer-Folie geformt, die 15-20 Minuten bei 200°C gehärtet und 24 Stunden unter Stickstoff bei 288°C nachgehärtet wurde.

Eine hantelförmige Probe Nr. 3 wurde als ein Probestück gemäß JIS K6250 und K6251 von 1993, unter Verwendung der gehärteten Folie hergestellt, und der Weißgrad wurde für das sich ergebende Probestück berechnet. Das Ergebnis ist in Tabelle 5 ersichtlich.

TABELLE 5

Ein Vergleich von Beispielen 3-6 mit Vergleichsbeispielen 4 und 5 weist darauf hin, dass die Dichtungsmaterialien sogar nach Eintauchen in wässrige Wasserstoffperoxid-Lösung zur Verbesserung des Weißgrads ihre erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufrechterhalten können.

BEISPIELE 7-11

Das Probestück wurde auf die gleiche Weise wie das für Beispiel 3-6 hergestellt.

Die sich ergebenden Probestücke wurden bei einer Konzentration von 3% und/oder UV-Licht bei Wellenlängen von 185 nm und 284 nm in einer Kammer für eine in Tabelle 6 vorgegebene Zeit dem Ozon ausgesetzt, und es wurde danach ihr Weißgrad berechnet. Die mechanischen Eigenschaften wurden auch wie mit Beispielen 3-6 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 ersichtlich.

TABELLE 6

Ein Vergleich von Beispiel 8 mit Beispiel 10 deutet darauf hin, dass die Exposition gegenüber Ozon unter den gleichen Bedingungen den Weißgrad mehr als die UV-Bestrahlung erhöhen kann. Ein Vergleich von Beispiel 7 mit Beispiel 8 weist darauf hin, dass der Weißgrad durch Bestrahlung mit UV-Licht nicht durch die Innentemperatur der Kammer beeinflusst wird. Ein Vergleich von Beispiel 10 mit Beispiel 11 lässt erkennen, dass der Weißgrad durch eine Exposition gegenüber Ozon unter Bedingungen einer hohen Temperatur einen Weißgrad ergeben kann, der sich nicht von dem unterscheidet, der ohne den kombinierten Gebrauch des UV-Lichts erhalten worden wäre; eine kombinierte Verwendung von Ozon zusammen mit UV-Licht kann jedoch zu besseren mechanischen Eigenschaften führen.

BEISPIEL 12

Probe 12A wurde durch Compoundieren der folgenden Komponenten an einem Zweiwalzengummiwalzwerk wie folgt hergestellt: 100 Teile eines Terpolymers, enthaltend copolymerisierte Einheiten von Tetrafluorethylen (TFE), Perfluor(methylvinyl)ether (PMVE) und 8-CNVE, (Gewichtsverhältnis: TFE/PMVE/8-CNVE 48,8/49/2,2), im Wesentlichen hergestellt gemäß dem in US-Patent 5.789.489 beschriebenen allgemeinen Verfahren; 1,5 Teile Diaminobisphenol AF-Härtungsmittel; und 1,03 Teile Titandioxid. Proben 12B, 12C und 12D wurden auf die gleiche Weise hergestellt, außer dass 12B 2,07 Teile Titandioxid und 100 Teile Terpolymer enthielt, 12C 3,14 Teile Titandioxid und 100 Teile Terpolymer enthielt und 12D 5,34 Teile Titandioxid und 100 Teile Terpolymer enthielt. Tafeln von 2-3 mm Dicke aus den compoundierten Zusammensetzungen wurden in einer Presse 15-20 Minuten bei 200°C gehärtet und dann in einem Luftofen 24 Stunden bei 288°C nachgehärtet. Die gehärteten Tafeln wurden gasförmigem Ozon bei einer Konzentration von 10% in einer Kammer bei 200°C unter den in Tabelle 7 angegebenen Bedingungen ausgesetzt. Der Weißgrad wurde unter Verwendung des W (Lab) Farbexpressionssystems unter Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle bestimmt.

TABELLE 7

Die vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen ausführlich beschrieben.


Anspruch[de]
  1. Weißes Elastomer, geeignet für ein Dichtungsmaterial, das aus einer Zusammensetzung geformt ist, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung und mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von mindestens 90, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials mit einer Oberfläche mit einem Weißgrad von größer als 75, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer C-Lichtquelle ausgedrückt ist, worin das Verfahren das Formen eines Dichtungsmaterials aus einer Zusammensetzung, umfassend ein Perfluorelastomer und ein weißes Pigment in einer Menge von mindestens 1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, umfasst und Behandlung der geformten Dichtung mit einer Behandlung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus:

    (a) Eintauchen des geformten Dichtungsmaterials in wässrige Wasserstoffperoxidlösung für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initialen Weißgrads des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht;

    (b) Bestrahlung des geformten Dichtungsmaterials mit Ultraviolettlicht für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initialen Weißgrads des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht; und

    (c) Exposition des geformten Dichtungsmaterials gegenüber Ozon für eine Zeitdauer, die zur Steigerung des initialen Weißgrads des weißen elastomeren Dichtungsmaterials um mindestens 5 Einheiten ausreicht.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials nach Anspruch 2, worin die Oberfläche einen Weißgrad von mindestens 80, wie durch ein W (Lab) Farbexpressionssystem unter den Bedingungen eines Blickfelds von 2° und einer Lichtquelle ausgedrückt ist, aufweist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmaterials nach Anspruch 2, worin die Zusammensetzung das weiße Pigment in einer Menge von mindestens 3 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfasst.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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