JP4733941B2 - シール材およびその製造方法 - Google Patents
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傾斜組成層は、シール材本体の組成から第1のダイヤモンド・ライク・カーボンの組成へ移行する傾斜組成、シール材本体と第1のダイヤモンド・ライク・カーボンとの中間組成またはシール材本体と第1のダイヤモンド・ライク・カーボンとの混合組成を有する。それにより、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜が傾斜組成層を介してシール材に強固に密着する。
さらに、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の表面が水素を含有しかつフッ素を含有しない第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜で被覆されている。第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜より高硬度でかつ耐食性に優れているので、基材であるゴムの膨潤を抑制することができる。
これらの結果、ゴムからなるシール材本体が膨潤することなく種々の気体を長期に渡って確実にシールすることが可能になる。
傾斜組成層は、シール材本体の組成から第1のダイヤモンド・ライク・カーボンの組成へ移行する傾斜組成、シール材本体と第1のダイヤモンド・ライク・カーボンとの中間組成またはシール材本体と第1のダイヤモンド・ライク・カーボンとの混合組成を有する。それにより、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜が傾斜組成層を介してシール材に強固に密着する。
さらに、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の表面が水素を含有しかつフッ素を含有しない第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜で被覆されている。第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は、第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜より高硬度でかつ耐食性に優れているので、基材であるゴムの膨潤を抑制することができる。
これらの結果、ゴムからなるシール材本体が膨潤することなく種々の気体を長期に渡って確実にシールすることが可能になる。
図7はDMEガスの透過率を示す説明図である。なお、本実施例では、パッキン本体1として0.5mmの厚さを有するブチルゴムを用いた。図7では、縦軸は経過時間(Hr)を示し、横軸はガス透過率(g/m2 ・Hr)を示す。
図8はDMEガスの透過率を示す説明図である。なお、本実施例では、パッキン本体1として0.5mmの厚さを有するニトリルゴムを用いた。図8では、縦軸は経過時間(Hr)を示し、横軸はガス透過率(g/m2 ・Hr)を示す。
図9はDMEガスの透過率を示す説明図である。なお、本実施例では、パッキン本体1として0.5mmの厚さを有する熱可塑性ポリエステルエラストマーを用いた。本実施例では、熱可塑性ポリエステルエラストマーとしてハイトレル(HYTREL:登録商標)を用いた。また、本実施例のDLC薄膜の厚さは3000nmである。
図10はDMEガスの透過率を示す説明図である。なお、本実施例では、パッキン本体1として0.5mmの厚さを有するブチルゴムを用いた。図10では、縦軸は経過時間(Hr)を示し、横軸はガス透過率(g/m2 ・Hr)を示す。
本実施例では、フッ素の含有量を変化させた複数のDLC薄膜がそれぞれ有する硬度の値を測定した。
1a 傾斜組成層
1b DLC薄膜
2 チャンバ
3 真空排気系
4 ガス導入系
5 導体
6 高絶縁フィードスルー
7 重畳装置
8 RF高周波電源
9 高電圧パルス電源
10 金属プラズマ源
11 アーク電源
12 トリガー電極
13 固体電極
Claims (13)
- 気体の通過を阻止するために用いられるシール材であって、
ゴムにより形成されるシール材本体の表面が水素およびフッ素を含有する第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜で被覆され、前記シール材本体と前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜との間に傾斜組成層が設けられ、前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の表面が水素を含有しかつフッ素を含有しない第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜で被覆され、
前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は、水素化アモルファス炭素およびフッ素含有水素化アモルファス炭素を含み、
前記傾斜組成層は、前記シール材本体のゴムの組成から前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成へ移行する傾斜組成、前記シール材本体のゴムの組成と前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成との中間組成または前記シール材本体のゴムの組成と前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成との混合組成を有することを特徴とするシール材。 - 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の水素の含有率は20原子%以上40原子%以下であることを特徴とする請求項1記載のシール材。
- 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の厚さは50nm以上3000nm以下であることを特徴とする請求項1または2記載のシール材。
- 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜のフッ素の含有率は5原子%以上35原子%以下であるとともに前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は、2GPa以上16GPa以下の硬度を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシール材。
- 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は三次元プラズマイオン注入成膜方法により形成されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシール材。
- 前記ゴムは、ニトリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、バイトンゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよび熱可塑性エラストマーよりなる群から選択されたゴムであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のシール材。
- 前記気体はジメチルエーテルを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のシール材。
- 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜のフッ素の含有率は5原子%以上35原子%以下であり、前記第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の水素の含有率は20原子%以上40原子%以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のシール材。
- 前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の厚さは20nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項8記載のシール材。
- 気体の通過を阻止するために用いられるシール材の製造方法であって、
三次元プラズマイオン注入成膜法によって、炭化水素を含むガスのプラズマ中で、ゴムにより形成されるシール材本体の表面に炭素イオンを注入することにより、前記シール材本体の表面に炭素原子が注入された炭素混合層を形成する工程と、
三次元プラズマイオン注入成膜法によって、炭化水素およびフッ素を含むガスのプラズマ中で、前記シール材本体の表面の前記炭素混合層に炭化水素イオンおよびフッ素イオンを注入することにより、傾斜組成層を形成する工程と、
三次元プラズマイオン注入成膜法によって、炭化水素およびフッ素を含むガスのプラズマ中でのイオン成膜により、前記傾斜組成層上に水素およびフッ素を含有する第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜を形成する工程と、
三次元プラズマイオン注入成膜法によって、炭化水素を含むガスのプラズマ中でのイオン成膜により、前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜上に水素を含有しかつフッ素を含有しない第2のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜を形成する工程とを含み、
前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜は、水素化アモルファス炭素およびフッ素含有水素化アモルファス炭素を含み、
前記傾斜組成層は、前記シール材本体のゴムの組成から前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成へ移行する傾斜組成、前記シール材本体のゴムの組成と前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成との中間組成または前記シール材本体のゴムの組成と前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜の組成との混合組成を有することを特徴とするシール材の製造方法。 - 前記炭素混合層を形成する工程および前記傾斜組成層を形成する工程は、前記シール材本体に高周波電力を印加するとともに前記シール材本体に第1のレベルを有する負の電圧パルスを印加する工程を含み、
前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜を形成する工程は、前記シール材本体に高周波電力を印加するとともに前記シール材本体に前記第1のレベルよりも低い第2のレベルを有する負の電圧パルスを印加する工程を含むことを特徴とする請求項10記載のシール材の製造方法。 - 前記炭素混合層を形成する工程および前記傾斜組成層を形成する工程は、前記シール材本体にパルス状の高周波電力を印加するとともに前記パルス状の高周波電力と交互に遅延するタイミングまたは前記パルス状の高周波電力と重複するタイミングで前記シール材本体に第1のレベルを有する負の電圧パルスを印加する工程を含み、
前記第1のダイヤモンド・ライク・カーボン薄膜を形成する工程は、前記シール材本体にパルス状の高周波電力を印加するとともに前記パルス状の高周波電力と交互に遅延するタイミングまたは前記パルス状の高周波電力と重複するタイミングで前記シール材本体に前記第1のレベルよりも低い第2のレベルを有する負の電圧パルスを印加する工程を含むことを特徴とする請求項10または11記載のシール材の製造方法。 - 前記ゴムは、ニトリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、バイトンゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよび熱可塑性エラストマーよりなる群から選択されたゴムであることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載のシール材の製造方法。
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