JP7301470B2 - Fluoro-rubber composition for open cross-linking and method for cross-linking fluoro-rubber composition - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素ゴム組成物に関する。特に空気中でオープン架橋可能なフッ素ゴム組成物および架橋方法に関する。 The present invention relates to a fluororubber composition. In particular, it relates to a fluororubber composition capable of open cross-linking in air and a cross-linking method.
フッ素ゴムは、耐熱性や耐薬品性、耐油性などに優れており、多彩な用途に使用されている。たとえば、フッ素ゴムは、半導体製造工程や、自動車部品製造工程、電子機器製造工程に使用されている。フッ素ゴムを化学発泡や物理発泡により発泡させて、シール部材に使用することもある。 Fluororubber has excellent heat resistance, chemical resistance, and oil resistance, and is used in a wide variety of applications. For example, fluororubber is used in semiconductor manufacturing processes, automobile parts manufacturing processes, and electronic device manufacturing processes. Fluororubber may be foamed by chemical foaming or physical foaming and used as a sealing member.
例えば、特許文献1には、テトラフルオロエチレン系のフッ素ゴムに、熱分解型発泡剤とパーオキサイド系架橋剤を配合して、架橋された発泡フッ素ゴムを得る技術が開示されており、当該発泡フッ素ゴムによれば、特に耐薬品性が改善されることが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for obtaining a crosslinked foamed fluororubber by blending a tetrafluoroethylene-based fluororubber with a pyrolytic foaming agent and a peroxide-based cross-linking agent. Fluororubber is disclosed to improve chemical resistance in particular.
パーオキサイド架橋は、金属酸化物を配合しなくてもよく、溶出防止や耐薬品性の向上に適している。一方で、パーオキサイド架橋は架橋阻害が起こりやすいことが知られている。例えば、アシル系のパーオキサイドは、ゴム組成物に炭素質が含まれていると、架橋が阻害される。また、アルキル系のパーオキサイドは、空気中でオープン架橋することができない。また、特許文献1には、フッ素ゴムをパーオキサイド架橋するための有機過酸化物として、パークミルDやパーヘキシン25Bなどが記載されているが、これらパーオキサイドはオープン架橋できないため、金型を用いてプレス架橋する必要がある。 Peroxide cross-linking does not require the addition of metal oxides, and is suitable for preventing elution and improving chemical resistance. On the other hand, peroxide cross-linking is known to be prone to cross-linking inhibition. For example, acyl peroxides are inhibited from cross-linking when carbonaceous matter is contained in the rubber composition. Also, alkyl peroxides cannot undergo open cross-linking in the air. In addition, Patent Document 1 describes Permyl D, Perhexine 25B, etc. as organic peroxides for peroxide crosslinking of fluororubber, but these peroxides cannot be open-crosslinked, so they can be obtained by using a mold. It needs to be press-crosslinked.
フッ素ゴムを押出成形してパーオキサイド架橋する場合には、窒素ガス雰囲気での架橋、もしくは、所定の温度に加熱したポリエチレングリコール(PEG)の漕に押出成形されたフッ素ゴムを通すなど、酸素を遮断した状態で架橋を行い、架橋された製品を得る。特に、PEGを使用した場合、架橋が完了したのちに、成型品の外面を洗浄する必要があり、処理が煩雑である。そのため、ひも状のシール材、パッキンや、チューブ、中空の棒などをフッ素ゴムにより製造する際に、オープン架橋できることが要望されている。フッ素ゴムをオープン架橋できるパーオキサイド架橋システムは知られていない。 When fluororubber is extruded and peroxide-crosslinked, oxygen is removed by cross-linking in a nitrogen gas atmosphere, or by passing the extruded fluororubber through a tank of polyethylene glycol (PEG) heated to a predetermined temperature. Crosslinking is carried out in the closed state to obtain a crosslinked product. In particular, when PEG is used, it is necessary to wash the outer surface of the molded article after the completion of cross-linking, and the treatment is complicated. Therefore, when string-like sealing materials, packings, tubes, hollow rods, etc. are produced from fluororubber, it is desired to be capable of open cross-linking. A peroxide cross-linking system capable of open cross-linking fluororubbers is not known.
本発明の目的は、オープン架橋可能なフッ素ゴム組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an open-crosslinkable fluororubber composition.
発明者は、鋭意検討の結果、有機過酸化物系架橋システムに特定の有機過酸化物を含ませるとともに、熱膨張性マイクロカプセル発泡剤を含ませると、フッ素ゴム組成物がオープン架橋可能となることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies, the inventors found that a fluororubber composition can be open-crosslinked by including a specific organic peroxide in an organic peroxide-based cross-linking system and also including a thermally expandable microcapsule foaming agent. The inventors have found that and completed the present invention.
本発明は、酸素の存在する空気中でオープン架橋可能なフッ素ゴム組成物であって、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを0.1~5重量部、有機過酸化物を0.1~8重量部含み、前記未架橋フッ素ゴムは、フッ化ビニリデン系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン-プロピレン系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン-パーフルオロビニルエーテル系フッ素ゴム、もしくは、これらの混合物、または、ビニリデンフルオライド/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴム、であり、前記有機過酸化物は、t-ブチルパーオキシベンゾエート、α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、もしくは、ジクミルパーオキサイドを含む、オープン架橋用フッ素ゴム組成物である(第1発明)。
ここで、オープン架橋とは、空気中、特に酸素の存在する空気中で、フッ素ゴム組成物を加熱し、架橋反応させて、架橋されたフッ素ゴム組成物を得ることをいう。
The present invention relates to a fluororubber composition capable of open cross-linking in air in the presence of oxygen, comprising 0.1 to 5 parts by weight of unexpanded thermally expandable microcapsules per 100 parts by weight of uncrosslinked fluororubber, Contains 0.1 to 8 parts by weight of an organic peroxide, and the uncrosslinked fluororubber is vinylidene fluoride fluororubber, tetrafluoroethylene-propylene fluororubber, tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether fluororubber, or A mixture thereof, or a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer ternary fluororubber, wherein the organic peroxide is t-butyl peroxybenzoate, α,α'-di A fluororubber composition for open cross-linking containing (t-butylperoxy)diisopropylbenzene or dicumyl peroxide (first invention).
Here, open cross-linking refers to obtaining a cross-linked fluororubber composition by heating a fluororubber composition in air, particularly in air in which oxygen is present, to cause a cross-linking reaction.
第1発明において、好ましくは、熱膨張性マイクロカプセルが、アクリル系熱可塑性樹脂をシェルとし炭化水素化合物を内包したものである(第2発明)。また、第1発明において、好ましくは、さらに炭素質を0.1~200重量部含む(第3発明)。 In the first invention, preferably, the thermally expandable microcapsules have a thermoplastic acrylic resin as a shell and encapsulate a hydrocarbon compound (second invention). In addition, in the first invention, preferably, 0.1 to 200 parts by weight of carbonaceous matter is further included (third invention).
また、本発明は、第1発明ないし第3発明のいずれかのオープン架橋用フッ素ゴム組成物を、酸素の存在する空気中でオープン架橋して、架橋された発泡フッ素ゴム組成物を得る、フッ素ゴム組成物の架橋方法である(第4発明)。 The present invention also provides a fluororubber composition for open cross-linking according to any one of the first to third inventions, which is subjected to open cross-linking in air in the presence of oxygen to obtain a cross-linked foamed fluororubber composition. A method for cross-linking a rubber composition (fourth invention).
本発明のフッ素ゴム組成物(第1発明)や本発明のフッ素ゴム組成物の架橋方法(第4発明)によれば、フッ素ゴム組成物を、パーオキサイド系架橋システム(有機過酸化物系架橋システム)により酸素の存在する空気中でオープン架橋できるという効果が得られる。 According to the fluororubber composition of the present invention (first invention) and the method for crosslinking a fluororubber composition of the present invention (fourth invention), the fluororubber composition is a peroxide-based crosslinking system (organic peroxide-based crosslinking system). System) provides the effect of enabling open cross-linking in air in the presence of oxygen .
さらに、第2発明のようにした場合には、架橋後のフッ素ゴム組成物の発泡状態が良好となる。また、第3発明のようにした際には、強度に優れる発泡フッ素ゴム組成物が得られる。
Furthermore, in the case of the second invention, the foamed state of the fluororubber composition after cross-linking is improved. Further, when the third invention is used, a foamed fluororubber composition having excellent strength can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は、未架橋フッ素ゴムに有機過酸化物と未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを配合したオープン架橋可能なフッ素ゴム組成物である。フッ素ゴム組成物には炭素質が配合されていてもよい。以下、各構成要素について順次説明していく。 Embodiments of the present invention will be described below. The present invention is an open-crosslinkable fluororubber composition comprising an uncrosslinked fluororubber blended with an organic peroxide and unexpanded thermally expandable microcapsules. The fluororubber composition may contain a carbonaceous material. Hereinafter, each component will be described in order.
上記オープン架橋可能なフッ素ゴム組成物は、架橋することにより、架橋された発泡フッ素ゴム組成物となり、例えばひも状のシール部材や、チューブ、円筒状のカバー、シートなどの部材となるが、フッ素ゴム組成物の用途等は特に限定されない。 The open-crosslinkable fluororubber composition is crosslinked to become a crosslinked foamed fluororubber composition, for example, a member such as a string-like sealing member, a tube, a cylindrical cover, or a sheet. The use of the rubber composition is not particularly limited.
(未架橋フッ素ゴム)
未架橋フッ素ゴムの種類は特に限定されず、例えば、フッ化ビニリデン系フッ素ゴム(FKM)、テトラフルオロエチレン-プロピレン系フッ素ゴム(FEPM、TFE-P)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロビニルエーテル系フッ素ゴム(FFKM)や、これらの混合物であってもよい。中でも、テトラフルオロエチレン-プロピレン系フッ素ゴムが好ましい。テトラフルオロエチレン-プロピレン系フッ素ゴムを主体とするフッ素ゴムとしては、AGC株式会社から「AFLAS」の商品名で販売されているフッ素ゴムが例示できる。また、フッ素ゴムは、ビニリデンフルオライド/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴムであってもよい。このフッ素ゴムは、ダイキン株式会社から「ダイエル」の商品名で販売されている。
(Uncrosslinked fluororubber)
The type of uncrosslinked fluororubber is not particularly limited, and examples thereof include vinylidene fluoride fluororubber (FKM), tetrafluoroethylene-propylene fluororubber (FEPM, TFE-P), and tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether fluororubber. (FFKM) or a mixture thereof. Among them, tetrafluoroethylene-propylene fluororubber is preferable. As the fluororubber mainly composed of tetrafluoroethylene-propylene fluororubber, a fluororubber sold by AGC Co., Ltd. under the trade name of "AFLAS" can be exemplified. Further, the fluororubber may be a ternary fluororubber of vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer. This fluororubber is sold by Daikin Co., Ltd. under the trade name of "DAIEL".
(有機過酸化物)
フッ素ゴム組成物に配合される有機過酸化物系架橋システムの有機過酸化物は、t-ブチルパーオキシベンゾエート、α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、もしくは、ジクミルパーオキサイドを含む。t-ブチルパーオキシベンゾエートは、日油株式会社から「パーブチルZ」の商品名で販売されている有機過酸化物であり、CAS-Noは614-45-9である。α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼンは、日油株式会社から「パーブチルP」の商品名で販売されている有機過酸化物であり、CAS-Noは25155-25-3である。ジクミルパーオキサイドは、日油株式会社から「パークミルD」の商品名で販売されている有機過酸化物であり、CAS-Noは80-43-3である。
(organic peroxide)
The organic peroxide of the organic peroxide-based cross-linking system blended in the fluororubber composition is t-butyl peroxybenzoate, α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, or dicumylper Contains oxide. t-Butyl peroxybenzoate is an organic peroxide sold by NOF Corporation under the trade name of "PERBUTYL Z" and has a CAS-No of 614-45-9. α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene is an organic peroxide sold by NOF Corporation under the trade name of "Perbutyl P", and CAS-No is 25155-25-3. is. Dicumyl peroxide is an organic peroxide sold by NOF Corporation under the trade name of "Percumyl D" and has a CAS-No of 80-43-3.
有機過酸化物系架橋システムは、上記有機過酸化物を単独で、もしくは組み合わせて含んでいてもよい。有機過酸化物系架橋システムには、他の有機過酸化物が含まれていてもよいが、上記有機過酸化物が架橋システムの有機過酸化物成分の主体となって、有機過酸化物系架橋システムが構成されていることが好ましい。上記有機過酸化物の好ましい配合量は、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、0.1~8重量部、より好ましくは、0.2~6重量部である。 The organic peroxide-based cross-linking system may contain the above organic peroxides alone or in combination. Although the organic peroxide-based cross-linking system may contain other organic peroxides, the above-mentioned organic peroxide is the main organic peroxide component of the cross-linking system, and the organic peroxide-based Preferably, a crosslinked system is constructed. The amount of the organic peroxide compounded is preferably 0.1 to 8 parts by weight, more preferably 0.2 to 6 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
(架橋成分)
また、有機過酸化物系架橋システムにおいては、さらに架橋成分として多官能不飽和化合物(多官能性モノマー)等を含んでいることが好ましい。フッ素ゴムポリマーの間に架橋成分が入って橋渡しすることにより、架橋反応が進行しやすくなり、ゴムの可撓性が向上する。架橋成分としては、例えばトリアリルイソシアヌレー ト(TAIC、三菱ケミカル製)や、トリメタリルイソシアヌレート(TMAIC、三菱ケミカル製)が例示される。有機過酸化物系架橋システムにおける架橋成分の好ましい配合量は、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、1~15重量部であり、より好ましくは2~10重量部である。
(Crosslinking component)
Moreover, it is preferable that the organic peroxide cross-linking system further contains a polyfunctional unsaturated compound (polyfunctional monomer) or the like as a cross-linking component. A cross-linking component intervening between fluororubber polymers facilitates the progress of the cross-linking reaction and improves the flexibility of the rubber. Examples of the cross-linking component include triallyl isocyanurate (TAIC, manufactured by Mitsubishi Chemical) and trimethallyl isocyanurate (TMAIC, manufactured by Mitsubishi Chemical). The amount of the cross-linking component in the organic peroxide-based cross-linking system is preferably 1-15 parts by weight, more preferably 2-10 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
(熱膨張性マイクロカプセル)
フッ素ゴム組成物に配合される未膨張の熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂製の殻(シェル)に炭化水素化合物が内包されたマイクロカプセルである。このマイクロカプセルは、加熱されるとシェルが軟化し、内部の炭化水素が気化して、体積が膨張する。フッ素ゴム組成物を架橋する際の処理温度よりも、マイクロカプセルの膨張ピーク温度が低くなるように、熱膨張性マイクロカプセルは選択される。未膨張の熱膨張性マイクロカプセルは、例えば、松本油脂株式会社から、「マツモトマイクロスフェアー」の商品名で販売されている。
(Thermal expandable microcapsules)
The unexpanded thermally expandable microcapsules blended in the fluororubber composition are microcapsules in which a hydrocarbon compound is encapsulated in a thermoplastic resin shell. When the microcapsules are heated, the shell softens and the hydrocarbons inside evaporate, expanding in volume. The thermally expandable microcapsules are selected so that the expansion peak temperature of the microcapsules is lower than the processing temperature at which the fluororubber composition is crosslinked. The unexpanded thermally expandable microcapsules are sold, for example, by Matsumoto Yushi Co., Ltd. under the trade name of "Matsumoto Microspheres".
熱膨張性マイクロカプセルのシェルを構成する熱可塑性樹脂としては、塩化ビニリデン系樹脂や、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂などが例示される。中でも、シェルがアクリル系樹脂で構成された熱膨張性マイクロカプセルを使用することが好ましい。 Examples of the thermoplastic resin forming the shell of the thermally expandable microcapsules include vinylidene chloride resins, acrylic resins, and olefin resins. Among them, it is preferable to use thermally expandable microcapsules whose shells are made of acrylic resin.
未膨張の熱膨張性マイクロカプセルは、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、0.1~5重量部、好ましくは0.2~4重量部、配合される。 The unexpanded thermally expandable microcapsules are blended in an amount of 0.1 to 5 parts by weight, preferably 0.2 to 4 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
(炭素質)
必須ではないが、フッ素ゴム組成物には、炭素質が配合されていてもよい。炭素質としては、カーボンブラックや黒鉛を、単独もしくは組み合わせて配合できる。炭素質は、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、0.1~200重量部、好ましくは1~150重量部、配合されることが好ましい。
(carbonaceous)
Although not essential, the fluororubber composition may contain a carbonaceous material. As the carbonaceous material, carbon black or graphite can be blended singly or in combination. The carbonaceous material is preferably blended in an amount of 0.1 to 200 parts by weight, preferably 1 to 150 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
カーボンブラックとしては、一般的にゴム工業用として市販されているカーボンブラックが使用でき、たとえば、カーボンブラックは、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックなどであってもよい。サーマルブラックの中でも特にMTカーボンを配合することが好ましい。カーボンブラックは、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、0.1~120重量部、好ましくは0.5~100重量部、配合されることが好ましい。 Carbon black generally available on the market for the rubber industry can be used as the carbon black. For example, the carbon black may be channel black, furnace black, thermal black, or the like. Among thermal blacks, it is particularly preferable to blend MT carbon. Carbon black is preferably blended in an amount of 0.1 to 120 parts by weight, preferably 0.5 to 100 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
黒鉛としては、鱗片状黒鉛や土状黒鉛、膨張黒鉛、膨張化黒鉛などが使用できる。黒鉛として、未膨張の膨張性黒鉛を配合してもよい。黒鉛は、未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、0.1~200重量部、好ましくは0.5~150重量部、配合されることが好ましい。 As the graphite, flake graphite, earthy graphite, expanded graphite, expanded graphite, and the like can be used. As the graphite, unexpanded expandable graphite may be blended. Graphite is preferably blended in an amount of 0.1 to 200 parts by weight, preferably 0.5 to 150 parts by weight, per 100 parts by weight of the uncrosslinked fluororubber.
(その他配合材料)
上記フッ素ゴム組成物には、任意成分として、他の配合材料、例えば、充填材(シリカ系補強充填材や硫酸バリウムなどの無機系充填材など)や、可塑剤(エステル系、特にDOS)、金属酸化物(酸化亜鉛など)、滑剤、加工助剤、顔料などを必要に応じて、配合することができる。
(Other compounding materials)
The fluororubber composition may contain optional ingredients such as other compounding materials such as fillers (silica-based reinforcing fillers, inorganic fillers such as barium sulfate, etc.), plasticizers (ester-based, especially DOS), Metal oxides (zinc oxide, etc.), lubricants, processing aids, pigments, and the like can be blended as needed.
上記フッ素ゴム組成物は、各成分を任意の順序で配合し、十分に混合する事により製造できる。これら薬剤を配合したゴム組成物の混合は、二本ロール、ニーダー、バンバリー、二軸混練押出機、および各種ミキサー、その他の混練機を使用して行うことができ、薬剤が均一に分散された未加硫のゴム組成物を得ることができる。 The fluororubber composition can be produced by blending each component in an arbitrary order and sufficiently mixing them. Mixing of the rubber composition containing these agents can be carried out using a twin roll, a kneader, a Banbury, a twin-screw kneading extruder, various mixers, and other kneaders, and the agents are uniformly dispersed. An unvulcanized rubber composition can be obtained.
上記工程により未加硫状態で得られたフッ素ゴム組成物を架橋させると、架橋された発泡フッ素ゴム組成物となるが、架橋するための方法には、従来公知の熱架橋方法を広く採用できる。未架橋フッ素ゴム組成物を加熱することにより、有機過酸化物が分解して酸素ラジカルが発生し、フッ素ゴムが架橋する。また、架橋反応とともにマイクロカプセルの発泡も進行し、フッ素ゴム組成物は発泡フッ素ゴム組成物となる。 When the fluororubber composition obtained in the unvulcanized state by the above steps is crosslinked, it becomes a crosslinked foamed fluororubber composition. As a method for crosslinking, conventionally known thermal crosslinking methods can be widely adopted. . By heating the uncrosslinked fluororubber composition, the organic peroxide is decomposed to generate oxygen radicals, and the fluororubber is crosslinked. In addition, foaming of the microcapsules proceeds along with the cross-linking reaction, and the fluororubber composition becomes a foamed fluororubber composition.
特に、上記フッ素ゴム組成物はオープン架橋可能であり、酸素が存在した空気中の環境でも架橋を行うことができる。たとえば、押出機の口金から特定の断面形状で押出成形された未架橋フッ素ゴム組成物を、熱空気中でオープン架橋を実施することにより、ひも状の架橋された発泡フッ素ゴム組成物を得ることができ、シール材などに使用できる。押出成形を利用する場合には、押出成形された未架橋フッ素ゴム組成物を加熱炉に通して連続架橋を行って、長尺の帯状のゴム組成物を得ることもできる。加熱は二段階以上に分けて行うこともでき、加熱方法としては、熱空気加硫、窒素雰囲気化の加硫、UHF加硫、遠赤外線、直接水蒸気加硫など任意のオープン架橋方法によることができる。
なお、上記フッ素ゴム組成物は、必ずオープン架橋しなければならないわけではなく、加熱された金型でプレス架橋することもできる。
In particular, the fluororubber composition is capable of open cross-linking, and can be cross-linked even in an air environment in which oxygen is present. For example, an uncrosslinked fluororubber composition extruded into a specific cross-sectional shape from the nozzle of an extruder is subjected to open crosslinking in hot air to obtain a string-like crosslinked foamed fluororubber composition. can be used as a sealing material. When extrusion molding is used, the extruded uncrosslinked fluororubber composition can be passed through a heating furnace for continuous crosslinking to obtain a long strip-shaped rubber composition. Heating can be carried out in two or more stages, and the heating method may be any open cross-linking method such as hot air vulcanization, nitrogen atmosphere vulcanization, UHF vulcanization, far infrared rays, and direct steam vulcanization. can.
The fluororubber composition does not necessarily have to be open-crosslinked, and can be press-crosslinked with a heated mold.
上記フッ素ゴム組成物の作用効果について説明する。
上記フッ素ゴム組成物は、有機過酸化物系架橋システムを構成する有機過酸化物としてt-ブチルパーオキシベンゾエート、α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、もしくは、ジクミルパーオキサイドを含んでおり、さらに、未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを所定量含んでいるため、オープン架橋が可能となる。
The effects of the fluororubber composition will be described.
The fluororubber composition contains t-butyl peroxybenzoate, α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, or dicumylper as the organic peroxide constituting the organic peroxide cross-linking system. Since it contains an oxide and also contains a predetermined amount of unexpanded thermally expandable microcapsules, open cross-linking is possible.
従来のフッ素ゴム組成物においては、有機過酸化物を用いてパーオキサイド架橋を行うためには、酸素を遮断する必要があり、通常、金型を用いるプレス架橋や、窒素雰囲気化の架橋、ポリエチレングリコールを満たした加熱漕による架橋を行う必要があった。酸素が存在する空気中でパーオキサイド架橋を行うと、架橋不良(典型的には架橋アンダー)が発生し、ゴム組成物の表面が未架橋ゴムのようにべたべたした状態となってしまうためである。 In conventional fluororubber compositions, in order to perform peroxide crosslinking using an organic peroxide, it is necessary to block oxygen. Cross-linking had to be done with a heating bath filled with glycol. This is because if peroxide cross-linking is carried out in air in the presence of oxygen, poor cross-linking (typically under-cross-linking) occurs and the surface of the rubber composition becomes sticky like uncross-linked rubber. .
発明者は、有機過酸化物系架橋システムをt-ブチルパーオキシベンゾエート、α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、もしくは、ジクミルパーオキサイドを含むように構成し、さらに、熱膨張性マイクロカプセルを組み合わせると、パーオキサイド架橋されるフッ素ゴム組成物であっても、空気の存在する環境でオープン架橋可能となり、ゴム表面のべたつきや架橋アンダーの発生を防止できることを突き止めた。 The inventor has constructed an organic peroxide-based cross-linking system to include t-butyl peroxybenzoate, α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, or dicumyl peroxide, and It was found that when thermally expandable microcapsules are combined, even a peroxide-crosslinked fluororubber composition can be open-crosslinked in an environment where air exists, preventing the occurrence of stickiness on the rubber surface and under-crosslinking.
特定の有機過酸化物系架橋剤に熱膨張性マイクロカプセルを組み合わせると、なぜオープン架橋が可能になるのかのメカニズムについては明らかではないが、以下のようなメカニズムに基づくのではないかと推定する。
オープン架橋の際の熱風や遠赤外線等の加熱は、ゴム組成物の表面から行われるため、ゴム組成物の表面は温度上昇が速く、マイクロカプセルの軟化、発泡のタイミングも早い。そのため、ゴム組成物の表面付近では、膨張したマイクロカプセルが半溶融状態となってゴム組成物の表面を部分的に覆うようになると考えられる。また、加熱され膨張したマイクロカプセルの内部からは気化した炭化水素化合物が漏れ出してくるが、こうした炭化水素化合物のガスは、ゴム組成物の内部から表面、空気中に向かって流れていく。これら作用により、空気中の酸素がゴム組成物の内部に入っていきにくくなる。また、マイクロカプセルから出てくる炭化水素化合物も、有機過酸化物系架橋システムの振舞いに影響するものと考えられる。
Although the mechanism of why open cross-linking becomes possible when a specific organic peroxide-based cross-linking agent is combined with thermally expandable microcapsules is not clear, it is presumed to be based on the following mechanism.
Since the surface of the rubber composition is heated by hot air, far infrared rays, or the like during open cross-linking, the temperature rises quickly on the surface of the rubber composition, and the timing of softening and foaming of the microcapsules is also early. Therefore, in the vicinity of the surface of the rubber composition, the expanded microcapsules are considered to be in a semi-molten state and partially cover the surface of the rubber composition. Vaporized hydrocarbon compounds leak out from the inside of the heated and expanded microcapsules, and the gas of such hydrocarbon compounds flows from the inside of the rubber composition toward the surface and into the air. These actions make it difficult for oxygen in the air to enter the interior of the rubber composition. Hydrocarbon compounds released from the microcapsules are also thought to affect the behavior of the organic peroxide-based crosslinked system.
こうしたカプセルの熱可塑性樹脂成分や炭化水素化合物が存在し、特定の有機過酸化物と相互作用することによって、パーオキサイド架橋であってもオープン架橋が可能になり、十分に架橋された発泡フッ素ゴム組成物が得られるものと考えられる。 The presence of thermoplastic resin components and hydrocarbon compounds in these capsules and their interaction with specific organic peroxides enables open cross-linking even with peroxide cross-linking, resulting in sufficiently cross-linked foamed fluororubber. It is believed that a composition is obtained.
熱膨張性マイクロカプセルが、アクリル系熱可塑性樹脂をシェルとし炭化水素化合物を内包したものである場合には、マイクロカプセルの膨張と有機過酸化物架橋剤の分解のタイミングが調整しやすくなり、得られる架橋された発泡フッ素ゴムの架橋状態と発泡状態をともに良好なものにしやすい。 When the heat-expandable microcapsules have a thermoplastic acrylic resin as a shell and contain a hydrocarbon compound, the timing of expansion of the microcapsules and decomposition of the organic peroxide cross-linking agent can be easily adjusted. Both the crosslinked state and the foamed state of the crosslinked foamed fluororubber obtained are likely to be good.
また、上記未架橋フッ素ゴム組成物が、フッ素ゴム100重量部に対し、さらに炭素質を0.1~200重量部含む場合には、かかる炭素質により、架橋されたフッ素ゴム組成物の強度の向上が図れる。パーオキサイド架橋技術において、特にアシル系の有機過酸化物を架橋剤に使用する場合に顕著なように、炭素質はパーオキサイド架橋を阻害し、架橋不良を起こしやすい物質として知られている。上記フッ素ゴム組成物においては、特定の有機過酸化物を架橋剤の成分として含み、かつ、熱膨張性マイクロカプセルを併用することにより、未架橋フッ素ゴム組成物に炭素質が含まれていても、架橋不良を起こすことなく、オープン架橋によって良好に架橋されたフッ素ゴム組成物を得ることができる。 In addition, when the uncrosslinked fluororubber composition further contains 0.1 to 200 parts by weight of carbonaceous matter with respect to 100 parts by weight of fluororubber, such carbonaceous matter increases the strength of the crosslinked fluororubber composition. improvement can be achieved. In peroxide cross-linking technology, carbonaceous substances are known to inhibit peroxide cross-linking and tend to cause poor cross-linking, especially when an acyl organic peroxide is used as a cross-linking agent. In the above fluororubber composition, a specific organic peroxide is included as a component of the cross-linking agent, and by using thermally expandable microcapsules in combination, even if the uncrosslinked fluororubber composition contains carbonaceous , it is possible to obtain a fluororubber composition that is satisfactorily crosslinked by open cross-linking without causing poor cross-linking.
そして、上記したオープン架橋用のフッ素ゴム組成物をオープン架橋して、架橋されたフッ素ゴム組成物を得るようにすれば、例えば、押出成形されたひも状やチューブ状の未架橋フッ素ゴム組成物を、効率的に架橋して、架橋されたフッ素ゴム製のひも状シール部材やチューブを効率的に生産できる。
Then, if the above-described fluororubber composition for open crosslinking is open-crosslinked to obtain a crosslinked fluororubber composition, for example, an extruded string-shaped or tubular uncrosslinked fluororubber composition can be efficiently crosslinked to efficiently produce crosslinked fluororubber string-like sealing members and tubes.
以下に本発明のオープン架橋可能なフッ素ゴム組成物について、より詳細に実施例で説明する。以下の説明において、本文中の部とは、全て重量部を意味する。実施例および比較例の配合及び試験結果を表1に示す。なお、実施例や比較例において、炭素質や加工助剤、滑剤等を配合しているが、これらを配合しない場合でも、フッ素ゴム組成物の表面のベタツキ等の架橋特性には影響がなく、これら成分は本発明の必須成分ではない。 The open crosslinkable fluororubber composition of the present invention will be described in more detail below with reference to examples. In the following description, "parts" means "parts by weight". The formulations and test results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1. In the examples and comparative examples, carbonaceous materials, processing aids, lubricants, etc. are blended. These components are not essential components of the present invention.
(実施例1)
フッ素ゴム成分としてAGC株式会社のAFLAS 400Eを100部、熱膨張性マイクロカプセルとして、マツモトマイクロスフェアーFD-230D(松本油脂製薬株式会社製)を2部、有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物として、t-ブチルパーオキシベンゾエートを含むパーブチルZ(日油株式会社製)を1部、有機過酸化物系架橋システムに含まれる架橋成分として、トリアリルイソシアヌレート(TAIC、日化トレーディング株式会社)を5部、炭素質(MTカーボン)として、N990(東海カーボン株式会社製)を20部、滑剤として、スクラクトールWS-280(エスアンドエス株式会社製)を1部、加工助剤としてステアリン酸ナトリウム(昭和化学株式会社製)を1.5部の割合で配合し均一に混錬されるよう、加圧ニーダーやオープンロールを用いて未架橋のフッ素ゴム組成物(実施例1)を得た。
(Example 1)
100 parts of AFLAS 400E from AGC Co., Ltd. as a fluororubber component, and 2 parts of Matsumoto Microsphere FD-230D (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) as a thermally expandable microcapsule, included in the organic peroxide cross-linking system. As an organic peroxide, 1 part of Perbutyl Z (manufactured by NOF Corporation) containing t-butyl peroxybenzoate, and as a cross-linking component contained in the organic peroxide-based cross-linking system, triallyl isocyanurate (TAIC, Nikka Trading Co., Ltd.), 5 parts of carbonaceous (MT carbon), 20 parts of N990 (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.), 1 part of Suclactol WS-280 (manufactured by S&S Co., Ltd.) as a lubricant, and stearin as a processing aid. An uncrosslinked fluororubber composition (Example 1) was obtained using a pressure kneader or an open roll so that sodium phosphate (manufactured by Showa Kagaku Co., Ltd.) was blended at a rate of 1.5 parts and kneaded uniformly. rice field.
得られた未架橋、未発砲のフッ素ゴム組成物を、オープンロールで厚さ1mmのシート状に分出しした。得られた未架橋、未発砲のフッ素ゴム組成物のシートを200℃に加熱したギアオーブンで10分間加熱してオープン架橋(1次加硫)した。さらに、200℃で2時間、ギアオーブンで2次加硫を行い、架橋された発泡フッ素ゴムシートを得た。 The obtained uncrosslinked and unexpanded fluororubber composition was cut into a sheet having a thickness of 1 mm with an open roll. The resulting uncrosslinked and unfoamed fluororubber composition sheet was heated in a gear oven heated to 200° C. for 10 minutes to carry out open crosslinking (primary vulcanization). Further, secondary vulcanization was performed in a gear oven at 200° C. for 2 hours to obtain a crosslinked foamed fluororubber sheet.
以下、他の実施例や比較例の配合を説明する。以下の説明では先行する実施例と異なる点を中心に説明し、同様である点については説明を省略する。得られた実施例や比較例の未架橋ゴム組成物は、実施例1と同様に、分出し、オープン架橋処理が行われた。 Hereinafter, formulations of other examples and comparative examples will be described. In the following description, the points that are different from the preceding embodiment will be mainly described, and the description of the points that are the same will be omitted. The obtained uncrosslinked rubber compositions of Examples and Comparative Examples were separated and subjected to an open cross-linking treatment in the same manner as in Example 1.
(実施例2)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物として、α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼンを含むパーブチルP(日油株式会社製)を1部、熱膨張性マイクロカプセルとして、エクスパンセルDU-80(日本フィライト株式会社製)を0.5部、を含ませた点以外は、実施例1と同様の配合とし、実施例2の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Example 2)
As the organic peroxide contained in the organic peroxide-based cross-linking system, 1 part of Perbutyl P (manufactured by NOF Corporation) containing α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, The uncrosslinked fluororubber composition of Example 2 with the same formulation as in Example 1, except that 0.5 parts of Expancel DU-80 (manufactured by Nippon Philite Co., Ltd.) was included as a capsule. got
(実施例3)
フッ素ゴムのゴム成分をダイキン工業株式会社のダイエルG902(100部)とし、有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物として、ジクミルパーオキサイドを含むパークミルD(日油株式会社製)を1部、熱膨張性マイクロカプセルとして、マツモトマイクロスフェアーFD-190D(松本油脂製薬株式会社製)を0.2部、有機過酸化物系架橋システムに含まれる架橋成分として、トリアリルイソシアヌレート(TAIC、日化トレーディング株式会社)を4部、を含ませ、ステアリン酸ナトリウム(昭和化学株式会社製)を含ませないようにした点以外は、実施例1と同様の配合とし、実施例3の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Example 3)
The rubber component of the fluororubber is DAIEL G902 (100 parts) of Daikin Industries, Ltd., and the organic peroxide contained in the organic peroxide cross-linking system is Permil D (manufactured by NOF Corporation) containing dicumyl peroxide. 1 part of heat-expandable microcapsules, 0.2 parts of Matsumoto Microsphere FD-190D (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.), triallyl isocyanurate as a cross-linking component contained in the organic peroxide-based cross-linking system (TAIC, Nikka Trading Co., Ltd.), except that sodium stearate (manufactured by Showa Kagaku Co., Ltd.) was not included. to obtain an uncrosslinked fluororubber composition.
(比較例1)
熱膨張性マイクロカプセルを含ませないようにした点以外は、実施例1と同様の配合とし、比較例1の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative example 1)
An uncrosslinked fluororubber composition of Comparative Example 1 was obtained in the same formulation as in Example 1, except that the thermally expandable microcapsules were not included.
(比較例2)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物を、t-ブチルパーオキシベンゾエートを含むパーブチルZを1部とし、熱膨張性マイクロカプセルを含ませないようにした点以外は、実施例3と同様の配合とし、比較例2の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative example 2)
Example 3 except that the organic peroxide contained in the organic peroxide cross-linking system was 1 part of Perbutyl Z containing t-butyl peroxybenzoate and no thermally expandable microcapsules were contained. , and an uncrosslinked fluororubber composition of Comparative Example 2 was obtained.
(比較例3)
熱膨張性マイクロカプセルを含ませないようにした点以外は、実施例2と同様の配合とし、比較例3の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative Example 3)
An uncrosslinked fluororubber composition of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 2, except that the thermally expandable microcapsules were not included.
(比較例4)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物を、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサンを含むパーヘキサHC(日油株式会社製)を1部とした点以外は、実施例1と同様の配合とし、比較例4の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative Example 4)
Implemented except that the organic peroxide contained in the organic peroxide-based crosslinking system was 1 part of PerhexaHC (manufactured by NOF Corporation) containing 1,1-di(t-hexylperoxy)cyclohexane. Using the same formulation as in Example 1, an uncrosslinked fluororubber composition of Comparative Example 4 was obtained.
(比較例5)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物を、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンを含むパーヘキサ25B-40(日油株式会社製)を1部とした点以外は、実施例1と同様の配合とし、比較例5の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative Example 5)
Perhexa 25B-40 (manufactured by NOF Corporation) containing 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane was used as the organic peroxide contained in the organic peroxide-based cross-linking system. An uncrosslinked fluororubber composition of Comparative Example 5 was obtained in the same formulation as in Example 1, except that parts were used.
(比較例6)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物を、ベンゾイルパーオキサイドを含むナイパーBW(日油株式会社製)を1部とした点以外は、実施例1と同様の配合とし、比較例6の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative Example 6)
The same formulation as in Example 1 except that the organic peroxide contained in the organic peroxide-based cross-linking system was 1 part of Nyper BW (manufactured by NOF Corporation) containing benzoyl peroxide, and Comparative Example An uncrosslinked fluororubber composition No. 6 was obtained.
(比較例7)
有機過酸化物系架橋システムに含まれる有機過酸化物を、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンを含むパーヘキサ25B-40(日油株式会社製)を1部とし、熱膨張性マイクロカプセルとして、マツモトマイクロスフェアーFD-230D(松本油脂製薬株式会社製)2部を含ませた点以外は、実施例3と同様の配合とし、比較例7の未架橋のフッ素ゴム組成物を得た。
(Comparative Example 7)
Perhexa 25B-40 (manufactured by NOF Corporation) containing 2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane was used as the organic peroxide contained in the organic peroxide-based cross-linking system. The composition was the same as in Example 3 except that 2 parts of Matsumoto Microsphere FD-230D (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) was included as a thermally expandable microcapsule. A fluororubber composition was obtained.
各実施例について、架橋の状態を評価した。実施例1、実施例2、実施例3については、平滑なシート形状を維持しながら発泡し、架橋された発泡フッ素ゴムシートが得られた。いずれの実施例においても、ゴム硬度が測定でき、架橋されたゴムの物性として適度な伸びが確保されており、十分に架橋されたフッ素ゴム組成物が得られた。これら架橋サンプルでは、ゴム表面を鉛筆でひっかいても、ゴムが削れない。この点を表1の「架橋状態」の欄では、「〇」で示している。 The state of cross-linking was evaluated for each example. In Examples 1, 2, and 3, foaming was performed while maintaining a smooth sheet shape, and crosslinked foamed fluororubber sheets were obtained. In any of the examples, the rubber hardness could be measured, an appropriate elongation was ensured as a physical property of the crosslinked rubber, and a sufficiently crosslinked fluororubber composition was obtained. In these crosslinked samples, the rubber did not scrape even when the rubber surface was scratched with a pencil. This point is indicated by "o" in the "crosslinked state" column of Table 1.
実施例1、実施例2、実施例3については、得られた架橋フッ素ゴム組成物のゴム硬度、100%モジュラス、引張強度、伸びを測定した。なお、ゴムの硬さはJIS K6253(1997)「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準拠して、伸び及び引張強度、100%モジュラスは、ダンベルを切り出して、JIS K6251(2004)「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの引張特性の求め方」に準拠して測定した。実施例1、実施例2、実施例3の架橋されたフッ素ゴム組成物は、オープン架橋で発泡させた発泡フッ素ゴム組成物としては、適度な強度や伸び特性を有している。 For Examples 1, 2 and 3, the rubber hardness, 100% modulus, tensile strength and elongation of the obtained crosslinked fluororubber compositions were measured. The hardness of the rubber was determined according to JIS K6253 (1997) "Hardness test method for vulcanized rubber and thermoplastic rubber". ) Measured according to "Determination of tensile properties of vulcanized rubber and thermoplastic rubber". The crosslinked fluororubber compositions of Examples 1, 2, and 3 have moderate strength and elongation characteristics as foamed fluororubber compositions foamed by open crosslinking.
一方で、比較例1ないし比較例7については、1次架橋(200℃、10分)が完了しても、ゴム表面が荒れており、べたべたするなど、架橋が完了しておらず、いわゆる架橋アンダーの状態となっていた。サンプルによっては、発泡に比べ架橋の進行が悪いため、発泡が過剰となり、平滑なシート形状が維持できていないものもあった。いずれのサンプルも架橋処理後の表面状態が悪く、ゴム硬度の測定ができなかった。いずれのサンプルも、ダンベルを作成できず、強度、伸び等の計測ができなかった。また、比較例のサンプルでは、ゴム表面が十分に架橋されていないため、鉛筆でゴム表面をひっかくと、表面が削れてしまった。これらの点を表1の「架橋状態」の欄では、「×」で示している。 On the other hand, in Comparative Examples 1 to 7, even after the primary crosslinking (200°C, 10 minutes) was completed, the rubber surface was rough and sticky, and the crosslinking was not completed. It was in an under state. Depending on the sample, cross-linking progressed slower than foaming, resulting in excessive foaming and a smooth sheet shape that could not be maintained in some samples. All samples had poor surface conditions after cross-linking treatment, and the rubber hardness could not be measured. Dumbbells could not be produced for any of the samples, and strength, elongation, etc. could not be measured. In addition, in the sample of the comparative example, the rubber surface was not sufficiently crosslinked, so when the rubber surface was scratched with a pencil, the surface was scraped. These points are indicated by "x" in the "crosslinked state" column of Table 1.
これら実施例と比較例を対比すると、実施例1ないし実施例3のように、特定の有機過酸化物と熱膨張性マイクロカプセルが組み合わされていると、オープン架橋が可能となる。しかしながら、比較例1ないし比較例3のように、同じ有機過酸化物を用いても、熱膨張性マイクロカプセルが配合されていないと、架橋がうまくいかない。また、比較例4ないし比較例7のように、熱膨張性マイクロカプセルが配合されていても、異なる有機過酸化物が用いられていると、架橋がうまくいかない。 Comparing these examples with comparative examples, open cross-linking becomes possible when a specific organic peroxide and thermally expandable microcapsules are combined as in Examples 1 to 3. However, as in Comparative Examples 1 to 3, even if the same organic peroxide is used, cross-linking does not go well unless thermally expandable microcapsules are blended. Moreover, as in Comparative Examples 4 to 7, even if thermally expandable microcapsules are blended, cross-linking does not go well when different organic peroxides are used.
上記オープン架橋可能なフッ素ゴム組成物は、架橋して発泡フッ素ゴム組成物となり、シール部材などに使用でき、産業上の利用価値が高い。 The open-crosslinkable fluororubber composition is crosslinked to form a foamed fluororubber composition, which can be used for sealing members and the like, and has a high industrial utility value.
Claims (4)
未架橋フッ素ゴム100重量部に対し、
未膨張の熱膨張性マイクロカプセルを0.1~5重量部、
有機過酸化物を0.1~8重量部含み、
前記未架橋フッ素ゴムは、
フッ化ビニリデン系フッ素ゴム、
テトラフルオロエチレン-プロピレン系フッ素ゴム、
テトラフルオロエチレン-パーフルオロビニルエーテル系フッ素ゴム、
もしくは、これらの混合物、
または、ビニリデンフルオライド/テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体の三元系フッ素ゴム、であり、
前記有機過酸化物は、
t-ブチルパーオキシベンゾエート、
α,α’-ジ(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、もしくは、
ジクミルパーオキサイドを含む、
オープン架橋用フッ素ゴム組成物。 A fluororubber composition capable of being openly crosslinked in air in the presence of oxygen,
For 100 parts by weight of uncrosslinked fluororubber,
0.1 to 5 parts by weight of unexpanded thermally expandable microcapsules,
0.1 to 8 parts by weight of an organic peroxide,
The uncrosslinked fluororubber is
vinylidene fluoride fluororubber,
Tetrafluoroethylene-propylene fluororubber,
Tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether fluororubber,
or mixtures thereof,
or a vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer ternary fluororubber ,
The organic peroxide is
t-butyl peroxybenzoate,
α,α'-di(t-butylperoxy)diisopropylbenzene, or
containing dicumyl peroxide,
A fluororubber composition for open cross-linking.
酸素の存在する空気中でオープン架橋して、架橋された発泡フッ素ゴム組成物を得る、
フッ素ゴム組成物の架橋方法。 The open-crosslinking fluororubber composition according to any one of claims 1 to 3,
open cross-linking in air in the presence of oxygen to obtain a cross-linked foamed fluororubber composition;
A method for cross-linking a fluororubber composition.
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