JPWO2009113417A1 - シール材 - Google Patents

Abstract

［課題］例えば、シール材が、高温・高圧下で長時間使用されたとしても、良好なシール性を確保しつつそのシール材をシール面から容易に引き離すことができるシール材を提供する。［解決手段］第１部材（１０）に形成されたシール溝（２）内にシール材本体（４ａ）が装着され、この第１部材（１０）に第２部材（１２）が圧接されることによりシール部が形成されるシール材であって、第２部材（１２）に全面接触するシール部が、前記シール部材の外周面の全周にわたり形成されているとともに、シール溝（２）の底面側に近づくほどシール部の接触面積が小さくなる段部（６）が、前記シール部材の外周面に形成されていることを特徴としている。

Description

本発明は、シール材に関する。

ゴムシール材は低い締め付け力で簡単にシール性を確保できる一般的なシール材として広く用いられており、例えば、半導体製造装置や液晶製造装置の真空用ゲート弁のシール材に用いられている。

ゴムシール材の形状はごく一般的なＯリングやリップパッキンなどの他、例えば、特許文献１〜特許文献３に開示されているような断面異形品も多数用いられている。
特開平１０−３１８３７３号公報 特許第３０５０９１９号公報 特開２００４−３１６７２４号公報

ところで、例えば、半導体製造装置などにおいては高温処理などを行うこともあり、その際にシール材と相手シール面との間に固着を生じる問題がある。ここで固着とは、ゴムシール材と金属等の相手シール面とが、高温・高圧下で長時間接触した場合に、シール材と相手シール面とが物理的及び化学的に結合し、シール材を剥がすのに必要な力（固着力）が増大する現象をいう。この固着の問題を避けるために金属製シール材を使用すると、シール材の締め付けに多大な荷重が必要となり、装置を大型化しなければならないため、ゴム等からなるシール材を使用しつつ固着の影響を抑制することが望まれている。

本発明は、このような実状に鑑みなされたものであって、例えば、シール材が、高温・高圧下で長時間使用されたとしても、相手シール面からシール材を容易に剥がすことができるシール材を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、
第１部材に形成されたシール溝内にシール材本体が装着され、この第１部材に第２部材が圧接されることによりシール部が形成されるシール材であって、
前記第２部材に全面接触するシール部が、前記シール部材の外周面の全周にわたり形成されているとともに、前記シール溝の底面側に近づくほど、前記シール部の接触面積が小さくなる段部が、前記シール部材の外周面に形成されていることを特徴とする。

このような構成であれば、シール部の接触面積の小さい部分を起点に、第２部材（すなわち、相手シール面）からシール材を容易に剥がすことができる。

さらに、前記段部は、シール材本体から外方に傾斜姿勢で延出されたリップ部の先端側表面に形成されていても良い。

このように本発明は、リップシールにおいて好適に用いることができる。すなわち、段部が形成されたリップ部の先端側表面において、シール部の接触面積が小さくなる段部が形成されることで、この部分を起点として、第２部材からシール材を容易に剥がすことができる。

また、本発明では、前記段部は、正面視において、波状の曲線を描くように形成されていても良い。

このように段部が波状の曲線により形成されていれば、シールを解除するときの第２部材に対するシール部の接触面積が略等間隔で略均一的に変化するので、同様に固着力も略均一的に変化し、第２部材からシール材を確実に剥がすことができる。

また、本発明では、前記段部は、別部材を貼着することにより形成されていても良い。

このように別部材をシール材に貼着して段部を形成する場合には、必要に応じて、別部材として、例えばフッ素樹脂などの耐薬品性、耐腐食ガス性などに優れた材料のものを用いることで、耐薬品性、耐腐食ガス性などを向上させたシール材を提供することができる。

さらに、本発明では、シール材の高さが、周方向に不均一となるように形成されていても良い。

このようにシール材の高さを周方向に不均一に形成することで、第２部材とシール材との圧接程度が周方向に変化し、したがって、固着力も周方向に変化するから、周方向に固着力の小さい箇所を起点として、第２部材からシール材を一層容易に剥がすことができる。

本発明に係るシール材によれば、シール材が締め付けられた状態では、シール性を良好に維持することができる。

また、締め付け力を解除すれば、シール材と第２部材との接触面積は、シール溝の底面側に近づくほど小さくなっており、したがって、固着力もシール溝の底面側に近づくほど小さいから、このシール部の接触面積の小さい部分を起点として、第２部材からシール材を容易に剥がすことができる。

図１は、本発明の一実施例によるシール材の説明用断面図である。 図２は、図１に示したシール材が装着された片あり溝の片断面図である。 図３は、本発明の一実施例によるシール材を片あり溝に装着し圧縮したときの初期状態を示す概略断面図である。 図４は、本発明の一実施例によるシール材を片あり溝に装着しシール状態としたときの概略断面図である。 図５は、本発明の他の実施例によるシール材の片断面図である。 図６は、本発明のさらに他の実施例による段部の線Ｓを示したものである。 図７（Ａ），（Ｂ）は、本発明のさらに他の実施例による段部の曲線Ｓをそれぞれ示したものである。 図８（Ａ），（Ｂ）は、本発明の他の実施例によるシール材の形状を周方向に均一とせず、全体の高さを異なるように不均一にした例の断面図である。

符号の説明

２ 片あり溝
２ａ シール溝底面
２ｂ 径内方側壁面
４ シール材本体
６ 段部
８ 別部材
１０ 第１部材
１２ 第２部材
Ｓ 曲線

以下、本発明に係るシール材について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るシール材４を示したもので、図２は、図１のシール材４が装着されたシール溝として特に、片あり溝２の断面を示したものである。

なお、この片あり溝２は、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置の継手部分に形成されたもので、そのシール溝底面２ａ側の幅が、片あり溝２の開口部側の幅より広くなっている。また、片あり溝２の径内方側壁面２ｂは垂直面とされ、片あり溝２の径外方側壁面２ｃは傾斜面とされている。

一方、シール材４は、閉環状のシール材であって、片あり溝２内に装着されるシール材本体４ａと、このシール材本体４ａから前記片あり溝２の外方に傾斜姿勢で延出されるリップ部４ｂとから、断面略Ｌ字状に形成されている。また、このシール材本体４ａの肉厚Ｄは、リップ部４ｂの肉厚ｄより厚い。

さらに、シール材４のリップ部４ｂの先端側外表面と基端側外表面との間には、シール材本体４ａ側がリップ部４ｂ側よりも低くなる段部６が形成されている。この段部６は、シール材４の周方向に連続して形成されたもので、正面視で部分的に見れば、図１に示したように、リップ部４ｂの先端部をＡ，リップ部４ｂの下端側先端部をＢ，シール材本体４ａの底面４ｃをＣとしたとき、Ａ−Ｂ間において、段部６を形成する曲線は、左右に広がる曲線Ｓとして視認される。このように曲線Ｓに沿う段部６は、例えば放電加工することにより形成されている。なお、段部６は切削加工によって形成しても良く、あるいは型成形時に賦形しても良い。

また上記シール材４は、弾性変形可能な材料であれば良く、材質については特に限定されないが、天然ゴム、フッ素ゴムなどの合成ゴムから構成されているのが好ましい。

本実施例のシール材４は、上記のように構成されているが、以下に、その作用について図３および図４を参照しながら説明する。

今、シール材４は、シールすべき第１部材１０と第２部材１２との間の片あり溝２内に装着されている。なお、図３および図４は片あり溝２の左側の断面を示したもので、シール材４の中心は図３，４において右方に位置している。

図３に示したようにシール材４を片あり溝２内に装着した状態において、第１部材１０に第２部材１２を圧接すると、図４に示したように、シール材４が締め付けられて、リップ部４ｂの先端側表面が第２部材１２に圧接される。

このとき、第１部材１０と第２部材１２との間は、図１に示したリップ部４ｂにおいて、直線Ａと曲線Ｓで囲まれたエリア（図１の斜線部分）がシール部となり、ここでシールされることによって、シール性が確保される。

すなわち、シール材４を第１部材１０と第２部材１２との間で圧縮すると、リップ４ｂのＡ−Ｄエリアでは、全周にわたり周方向の接触が保たれたまま倒れこんでいく。

そして、リップ部４ｂが図４に示したように、完全に倒れこんだ状態（使用時）では、リップ部４ｂのＡ−Ｄエリアが全周に渡り全面接触であるため、シール性が確保される。

一方、図１に示した波形の段差６が存在しているＤ−Ｂエリアでは、シール材４は相手側の第２部材１２に対し、全周にわたって接触してはいない。すなわち、直線Ｅに示したように、第２部材１２に接する部分と接触しない部分とが交互に現れる。しかも、その接触面積は、リップ部４ｂの下端側先端部Ｂ点に近づくにつれて少なくなっている。

そして、リップ部４ｂの下端側先端部Ｂでは、第２部材１２に対する接触面積は最も小さくなるため、シール材４が締め付けられた状態であっても、その部分は固着が最も生じ難くなっている。

以下、シール材の締め付け力を解除する場合について説明する。

第１部材１０と第２部材１２との締め付け力を解除すると、シール材４は、リップ部４ｂの下端側先端部Ｂから剥がれていく。この際、リップ部４ｂの下端側先端部Ｂは、第２部材１２との接触面積が最も小さいため、このリップ部４ｂの下端側先端部Ｂを起点として、シール材４を容易に剥がすことができる。また、図１に示す直線Ｄに近づくにつれて徐々に接触面積が増えていくため、シール材４を確実に剥がすことができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。

例えば、上記実施例では、シール材本体４ａとリップ部４ｂとを、同一材料とし、かつ一体物から形成しているが、これに代え、例えば、図５に示したように、リップ部４ｂに正面視で曲線Ｓとなる溝７を全周に渡って形成し、この溝７内に別部材８を接着しても良い。また、この別部材８は、環状（無端状）であっても良く、あるいは帯状（有端状）のものを環状に引き回しても良い。また、別部材８は、シール材本体４ａあるいはリップ部４ｂと同一の材料であっても良いが、別部材８を他の材料から形成しても良い。例えば、全体の素地となる部分を弾性に富んだゴムから形成し、別部材８をフッ素ゴムから形成することもできる。このように、別部材８としてフッ素ゴムを用いることにより、リップ部４ｂに耐薬品性、耐プラズマガス性などを付与することができる。

フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／トリフルオロクロロエチレン系共重合体、フッ化ビニリデン／ペンタフルオロプロピレン系共重合体等の２元系のフッ化ビニリデン系ゴム、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン／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系共重合体、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体等の３元系のフッ化ビニリデンゴムやテトラフルオロエチレン／プロピレン系共重合体、テトラフルオロエチレンｌパーフルオロアルキルビニルエーテル系共重合体、熱可塑性フッ素ゴムなどが使用可能である。

このようにリップ部４ｂの表面が、フッ素ゴムから形成されていれば、腐食性ガス、プラズマに接触したとしても、腐食性ガス、プラズマなどへの耐久性が良好である。

また、上記実施例では、段部６は、波状の曲線Ｓを描くように形成したが、これに限定されず、図６に示したように、山形の直線Ｓにより形成しても良い。

また、図７（Ａ）に示したように、大きな円弧１４と小さな円弧１６との組み合わせによる波状の曲線Ｓにより、段部６を形成しても良い。

また、図７（Ｂ）に示したように、大きな円弧１８の先端に凸部２０を備えた曲線Ｓにより、段部６を形成しても良い。このように段部６を形成する線は、第２部材１２とシール材４のリップ部との接触面積がシール溝の底面側に近づくほど小さくなる線であれば、どのような線であっても良い。さらに、図８に示したように、段部６の上側で構成されるリップ部４ｂの高さＨ１，Ｈ２を部分的に不均一にしても良い。

図８の例では、一方側で低く他方側で高くしているが、このような高低差を周方向に多数形成しても良い。要は、シール材４の高さが周方向全体として不均一に形成されていれば、第２部材１２とシール材４との圧接程度が周方向に変化し、したがって、シール材４の固着力も周方向に不均一とすることができるので、シール材４の固着力を調整することができる。すなわち、周方向に固着力の小さい箇所を任意に形成することができるので、この周方向に固着力の小さい箇所を起点として、シール材４を一層容易に剥がすことが可能となる。

また、上記実施例では、片あり溝２内に装着されるシール材４を説明したが、本発明のシール溝は片あり溝２に限定されない。

さらに、シール材４は、リップ部４ｂを供えたリップシールに限定されず、断面円形のＯリングにも適用可能である。

また、異形品のシール材にも適用可能である。

Claims (5)

1. 第１部材に形成されたシール溝内にシール材本体が装着され、この第１部材に第２部材が圧接されることによりシール部が形成されるシール材であって、
   前記第２部材に全面接触するシール部が、前記シール部材の外周面の全周にわたり形成されているとともに、前記シール溝の底面側に近づくほど、前記シール部の接触面積が小さくなる段部が、前記シール部材の外周面に形成されていることを特徴とするシール材。
2. 前記段部は、シール材本体から外方に傾斜姿勢で延出されたリップ部の先端側表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール材。
3. 前記段部は、正面視において、波状の曲線を描くように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシール材。
4. 前記段部は、別部材を貼着することにより形成されてい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。
5. シール材の高さが、周方向に不均一となるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のシール材。

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