CN112912246A - 超纯水用配管和多层管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供:能够在将钙溶出量抑制为满足超纯水的要求品质的程度的同时,作为具备机械特性的配管的超纯水用配管。本发明的超纯水用配管包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层;所述第1聚烯烃类树脂层中的钙浓度为10ppm以下;所述第2聚烯烃类树脂层中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下;所述超纯水用配管用于输送超纯水。通过该构成,能够在将钙溶出量抑制为满足超纯水的要求品质的程度的同时,作为具备机械特性的配管。

Description

超纯水用配管和多层管
技术领域
本发明涉及超纯水用配管和多层管。更具体而言,本发明涉及用作超纯水用配管的聚烯烃类树脂管和多层管。
背景技术
以往,在半导体装置或液晶显示装置等的精密设备的制造中,在清洗等的湿法工序使用了纯化为极其高纯度的超纯水。当水中存在给定浓度以上的金属离子等时,会在晶圆表面等吸附金属而对精密设备的品质造成不良影响,因此彻底进行了超纯水中的杂质的限制。
超纯水中杂质的混入,也发生在构成输送超纯水线的配管中。作为配管的材质,有时也使用了气体阻隔性优异的不锈钢等的金属,但是考虑来自配管的金属溶出的影响时,优选使用树脂。
作为超纯水用配管的材料中使用的树脂,使用了化学性不活泼,具有气体阻隔性并且超纯水中的溶出性极其少的氟树脂。例如,专利文献1中,作为半导体制造装置、液晶制造装置等中使用的配管,公开了:作为氟树脂2层叠层而成的氟树脂2重管,并且内侧层管由耐腐蚀性、耐化学品性优异的氟树脂(例如,四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)或四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE))构成,外侧层管由能够抑制气体的透过的氟树脂(例如,聚偏二氟乙烯(PVDF))构成的配管。此外,专利文献2中,公开了:作为超纯水的配管用的多层管,并且具备由氟树脂构成并且与超纯水接触的第1树脂层、由气体不透过性树脂构成并且设置在所述第1树脂层的外圆周面的第2树脂层的多层管,并且公开了,在第2树脂层的外圆周面上,设置有保护所述第2树脂层的第3树脂层,作为该第3树脂层而使用了聚乙烯。
超纯水用配管的材料中使用的树脂中,在半导体领域中,作为超纯水制造装置内的配管、从超纯水制造装置至使用点的输送超纯水用配管而实际使用化的配管中全部使用了聚偏二氟乙烯(PVDF),成为了超纯水用配管中的技术标准。
最近,随着半导体芯片的集成度的提高,电路图案越来越精细,变得更易于受到低水平杂质的影响。因此,超纯水要求的水质越来越严格。例如,半导体制造中使用的超纯水的品质等涉及的标准公示为SEMI F75,其每2年进行更新。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-299808号公报
专利文献2:日本特开2010-234576号公报
发明内容
发明所解决的技术问题
PVDF等的氟树脂制配管,相比于其他通常性的配管,在施工性和成本性上存在不利。然而,在对于超纯水的要求水质越发严格的背景下,氟树脂制配管成为了满足要求水质的配管的唯一选择,其突出的性能有力地支撑并弥补了施工性和成本性的方面。
在这样的背景下,本发明人反而特意着眼于超纯水配管的材料的代替品。例如,作为通常性的配管材料,使用了施工性和成本性优异的聚烯烃类树脂。然而,通常用作配管材料的聚烯烃类树脂通过使用了氯类催化剂的聚合而合成,在聚合后为了中和催化剂残渣,需要混合硬脂酸钙、水方解石等的中和剂。因此,在聚烯烃类树脂管的情况下,输送的水中来自中和剂的钙发生溶出。并且,该钙溶出水平远远达不到超纯水所要求的要求水质。
本发明人发现了,通过使用其中中和剂相对于聚烯烃类树脂中的催化剂的添加量远低于以中和催化剂残渣为目的的原本的量的材料作为聚烯烃类树脂管的材料,出人意料地能够在将钙溶出量锐减至迄今为止仅PVDF等的氟树脂制配管能够实现的程度的同时,还能够使得与超纯水接触的配管内壁侧的聚烯烃类树脂中催化剂残渣造成的影响不会产生钙溶出等问题。另一方面,配管外壁侧的聚烯烃类树脂中催化剂残渣的活性得到保持,氧化劣化被加速,其结果,存在无法满足作为配管应具备的机械强度(具体而言,对于内压的长期耐久性)这样的新问题。
即,将聚烯烃类树脂代替为超纯水配管的材料时,存在无法兼具下述两点这样的特有的问题:将钙溶出量抑制为满足超纯水的要求品质的程度;作为具备机械特性的配管。
本发明是鉴于以上的方面而完成的,其目的在于:提供一种超纯水用配管,其为聚烯烃类树脂制的超纯水用配管,所述配管能够在将钙溶出量抑制为满足超纯水的要求品质的程度的同时,作为具备机械特性(具体而言,是指对于内压的长期耐久性。下文中,有时单指强度)的配管。
解决问题的技术手段
本发明人深入研究的结果,发现了:通过将聚烯烃类树脂管设为多层结构,并且使用分别使用钙含量设计处于特定的范围的聚烯烃类树脂材料作为最内层的聚烯烃类树脂层及配置在其外侧的聚烯烃类树脂层的材料,而能够在将钙溶出量抑制为满足超纯水的要求品质的程度的同时,作为具备机械特性的配管。本发明,基于上述知识,进一步讨论而完成。即,本发明提供下文记载的实施方式的发明。
项1、一种超纯水用配管,其包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下,
所述超纯水用配管用于输送超纯水。
项2、项1所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物为聚乙烯类树脂组合物。
项3、项2所述的超纯水用配管,其中,
所述聚乙烯类树脂为高密度聚乙烯。
项4、项1~3中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn为2~20。
项5、项1~4中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的厚度为0.8mm以上。
项6、项1~5中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的厚度为2.0mm以下。
项7、项1~6中任一项所述的超纯水用配管,其SDR为17以下。
项8、项1~7中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量为所述第1聚烯烃类树脂中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量的1.5~4倍,所述第2聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn为20~40。
项9、项1~8中任一项所述的超纯水用配管,其中,
在所述第2聚烯烃类树脂层的外侧进一步包含气体阻隔层。
项10、项1~9中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述超纯水用于半导体元件或液晶的湿法处理工序。
项11、项1~9所述的超纯水用配管,其中,
所述超纯水用于最小线宽65nm以下的半导体元件的湿法处理工序。
项12、一种多层管,其包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下。
附图说明
[图1]是表示本发明的超纯水用配管的一个实例的示意性截面图。
[图2]是表示本发明的超纯水用配管的另一实例的示意性截面图。
[图3]是表示本发明的超纯水用配管的另一实例的示意性截面图。
本发明的具体实施方式
[1.配管层构成]
本发明的超纯水用配管或多层管包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层。以下,对于本发明的超纯水用配管或多层管的详细内容,举出图1~图3表示的超纯水用配管的实例进行说明。需要说明的是,本说明书中,“~”表示的数值范围包含其两端的值。例如,0.5~3.0mm的表述是指0.5mm以上3.0mm以下。
图1表示的超纯水用配管100包含:第1聚烯烃类树脂层210和第2聚烯烃类树脂层220。第1聚烯烃类树脂层210构成超纯水用配管100的最内层,第2聚烯烃类树脂层220与第1聚烯烃类树脂层210接触并进行叠层。图2表示的超纯水用配管100a包含:第1聚烯烃类树脂层210a和第2聚烯烃类树脂层220。第1聚烯烃类树脂层210a具有多层结构。虽然未图示,但是本发明的超纯水用配管可包含具有单层结构的第1聚烯烃类树脂层和具有多层结构的第2聚烯烃类树脂层;也可以包含具有多层结构的第1聚烯烃类树脂层和具有多层结构的第2聚烯烃类树脂层;还可以在第1聚烯烃类树脂层210和第2聚烯烃类树脂层220之间包含其他层。图3表示的超纯水用配管100b包含:第1聚烯烃类树脂层210、第2聚烯烃类树脂层220以及气体阻隔层300。气体阻隔层300叠层在第2聚烯烃类树脂层220的外侧即可。气体阻隔层300可构成超纯水用配管100b的最外层,可在气体阻隔层300的更外侧设置其他层。
[2.第1聚烯烃类树脂层]
作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂,没有特别限定,只要是含有源自烯烃的单体单元的聚合物即可。例如,可举出:聚乙烯类树脂、乙烯-羧酸烯基酯共聚物树脂、乙烯-α-烯烃共聚物树脂、聚丙烯类树脂、聚丁烯类树脂、聚(4-甲基-1-戊烯)类树脂等。这些聚烯烃类树脂可以单独使用一种,或组合使用两种以上。这些聚烯烃类树脂中,从提高超纯水用配管的强度等的观点出发,优选为聚乙烯类树脂和聚丙烯类树脂。此外,聚乙烯类树脂和聚丙烯类树脂中,从抑制低分子量成分的含量并且抑制超纯水中的有机成分的溶出的观点出发,优选为聚乙烯类树脂,从更易于得到构成最内层的第1聚烯烃类树脂层的表面平滑性的观点出发,优选为聚丙烯类树脂。
作为聚乙烯类树脂,没有特别限定,例如,可举出:低密度聚乙烯(LDP E)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)等。这些中,从抑制超纯水中的有机成分的溶出的观点出发,优选为高密度聚乙烯(HDPE)。
作为乙烯-羧酸烯基酯共聚物树脂中的羧酸烯基酯,可举出:乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙酸异丙烯酯、乙酸烯丙酯等,优选可举出乙酸乙烯酯。
作为乙烯-α-烯烃共聚物,可举出:相对于乙烯,将丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯或1-辛烯等的α-烯烃作为共聚成分以数摩尔%左右的比例进行共聚而得到的共聚物。
作为聚丙烯类树脂,可举出:均聚丙烯,嵌段聚丙烯和随机聚丙烯等。作为嵌段聚丙烯和随机聚丙烯中的共聚成分,通常可举出乙烯。其中,从平衡性良好地表现超纯水用配管的刚性、强度等的观点出发,优选为随机聚丙烯。作为聚丁烯类树脂,可举出聚丁烯-1等。
作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量,没有特别限定,例如可举出1×105~7×105作为重均分子量Mw。从抑制超纯水中的有机成分的溶出并且得到表面平滑性的观点出发,例如可举出1×105~5×105作为重均分子量Mw,优选2×105~3×105。重均分子量Mw是通过凝胶·渗透·色谱仪测定得到的以聚苯乙烯计的测定值。
第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn),从管形成时的加工性的观点出发,例如为2以上,优选为3以上。此外,从一并抑制超纯水中的有机成分的溶出的观点出发,分子量分布(Mw/Mn),例如为30以下,优选为20以下,更优选为15以下,进一步优选为10以下,更进一步优选为7以下,特别优选为6以下。因此,作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)的具体的范围,可举出:2~30、2~20、2~15、2~10、2~7、2~6、3~30、3~20、3~15、3~10、3~7、3~6。分子量分布(Mw/Mn)是通过凝胶·渗透·色谱仪测定以聚苯乙烯计的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)并且将Mw除以Mn而得到的值(Mw/Mn)。
第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下。该钙浓度超过10ppm时,超纯水中的钙溶出量变得过度,变得无法满足超纯水的要求水质。从进一步抑制超纯水中的钙溶出量的观点出发,作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度,优选为5ppm以下,更优选为3ppm以下,进一步优选为1ppm以下,更进一步优选为0.9ppm以下。第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度越低,超纯水中的钙溶出量越少,鉴于此,所述钙浓度最优选为0ppm,但是在第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的合成中使用了齐格勒纳塔催化剂等的氯类催化剂的情况下使用了微量的中和剂的情况等,无法避免地混入了微量的钙的情况下,第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度可以例如为0.3ppm以上、0.5ppm以上或0.7ppm以上。因此,作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度的具体的范围,可举出:0~10ppm、0.3~10ppm、0.5~10ppm、0.7~10ppm、0~5ppm、0.3~5ppm、0.5~5ppm、0.7~5ppm、0~3ppm、0.3~3ppm、0.5~3ppm、0.7~3ppm、0~1ppm、0.3~1ppm、0.5~1ppm、0.7~1ppm、0~0.9ppm、0.3~0.9ppm、0.5~0.9ppm、0.7~0.9ppm。
此外,例如在超纯水用配管100a那样的第1聚烯烃类树脂层210a进行了多层化的情况下,可以将多层的第1聚烯烃类树脂层210a中构成最内层的聚烯烃类树脂中的钙浓度设计为低于构成第1聚烯烃类树脂层210a中其他层的聚烯烃类树脂中的钙浓度。
需要说明的是,通过设置在超纯水配管中除去氧的脱气装置,而使得第1聚烯烃类树脂层中不需要抗氧化剂。通过使第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中不包含抗氧化剂,而能够进一步抑制超纯水中有机成分的溶出。需要说明的是,作为抗氧化剂,可举出:酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂、硫类抗氧化剂、芳香胺类抗氧化剂和内酯类抗氧化剂等。
第1聚烯烃类树脂层的厚度没有特别限定,例如在0.5~3.0mm的范围内,可考虑第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度和超纯水用配管整体的强度等来适宜决定。从防止第2聚烯烃类树脂层中包含的钙的迁移导致的超纯水中的钙溶出的观点出发,第1聚烯烃类树脂层的厚度的下限优选为0.8mm以上,更优选为0.9mm以上。此外,超纯水用配管整体中,从抑制第1聚烯烃类树脂层本身的强度不足导致的影响的观点出发,第1聚烯烃类树脂层的厚度的上限优选为2.0mm以下,更优选为1.5mm以下,更优选为1.2m以下。因此,作为第1聚烯烃类树脂层的厚度的具体的范围,可举出:0.5~3.0mm、0.5~2.0mm、0.5~1.5mm、0.5~1.2mm、0.8~3.0mm、0.8~2.0mm、0.8~1.5mm、0.8~1.2mm、0.9~3.0mm、0.9~2.0mm、0.9~1.5mm、0.9~1.2mm。
此外,就上述的第1聚烯烃类树脂层的厚度而言,从使得管的内径相对于外径充分并且易于确保超纯水的输送量的观点出发,可以将SDR(标准外径/最小厚度)例如调整为7以上,优选为9.5以上,更优选为10以上。此外,就上述的第1聚烯烃类树脂层的厚度而言,从确保第2聚烯烃类树脂层的厚度并且弥补第1聚烯烃类树脂层本身的强度不足而作为超纯水用配管整体具备更适于实际使用的强度的观点出发,可以将SDR(标准外径/最小厚度)例如调整为20以下,优选为17以下,更优选为15以下,进一步优选为13以下。因此,作为SDR(标准外径/最小厚度)的具体的范围,可举出:7~20、7~17、7~15、7~13、9.5~20、9.5~17、9.5~15、9.5~13、10~20、10~17、10~15、10~13。
[3.第2聚烯烃类树脂层]
作为第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂,没有特别限定,可从上述的作为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂所举出的中进行适宜选择。上述的聚烯烃类树脂中,从抑制低分子量成分的溶出的观点和/或通过药剂清洗配管时的耐久性的观点出发,优选高密度聚乙烯(HDPE)。第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂,可以与第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂同种或不同种,但是在两层彼此接触并叠层的情况下,从提高两层的密合性而表现出优选的强度的观点出发,更优选为同种的聚烯烃类树脂。
作为第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量,没有特别限定,从强度的观点出发,优选大于第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量,例如作为重均分子量Mw,可举出5×105~8×105,优选为5.5×105~8×105,更优选为6×105~8×105。此外,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量,从强度的观点出发,可以为第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量的1.5~4倍,优选为2~4倍。
构成第2聚烯烃类树脂层的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)没有特别限定,可举出20~40。第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)为20以上,特别是在第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量为构成第1聚烯烃类树脂的聚烯烃类树脂的重均分子量的1.5~4倍,优选2~4倍的情况下为优选的。即,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)为20以上,从充分确保与第1聚烯烃类树脂层的层界面中的低分子成分(即,充分确保两层间分子量分布的重复部分)并提高密合性而得到良好的强度的观点出发为优选的,更优选为22以上。此外,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)为40以下,从得到第2聚烯烃类树脂层本身的强度的观点出发,为优选的,更优选为30以下,进一步优选为25以下。因此,作为第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的分子量分布(Mw/Mn)的具体的范围,可举出:20~40、22~30、22~40、22~30、25~40、25~30。
第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20~200ppm。第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度低于20ppm时,变得无法弥补第1聚烯烃类树脂层本身较弱的强度而无法作为超纯水用配管整体具备适于实际使用的强度。此外,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度超过200ppm时,易于使包含的钙本身成为异物而成为破坏的起点,变得无法具备适于实际使用的强度。
从弥补第1聚烯烃类树脂层本身的强度不足并作为超纯水用配管整体具备更优选的强度的观点出发,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度的下限优选为30ppm以上,更优选为40ppm以上,进一步优选为50ppm以上,更进一步优选为60ppm以上。从进一步降低第2聚烯烃类树脂层中的钙成为破坏起点的风险,并具备更优选的强度的观点、和/或在第1聚烯烃类树脂层较薄的情况下进一步良好地抑制通过第1聚烯烃类树脂层的钙溶出的观点出发,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度的上限优选为150ppm以下,更优选为130ppm以下,进一步优选为100ppm以下,更进一步优选为90ppm以下,进一步优选为80ppm以下,特别优选为85ppm以下。因此,作为第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度的具体的范围,可举出:20~200ppm、20~150ppm、20~130ppm、20~100ppm、20~90ppm、20~80ppm、20~85ppm、30~200ppm、30~150ppm、30~130ppm、30~100ppm、30~90ppm、30~80ppm、30~85ppm、40~200ppm、40~150ppm、40~130ppm、40~100ppm、40~90ppm、40~80ppm、40~85ppm、50~200ppm、50~150ppm、50~130ppm、50~100ppm、50~90ppm、50~80ppm、50~85ppm、60~200ppm、60~150ppm、60~130ppm、60~100ppm、60~90ppm、60~80ppm、60~85ppm。
第2聚烯烃类树脂层优选包含抗氧化剂。作为抗氧化剂,可举出:酚类抗氧化剂、磷类抗氧化剂、硫类抗氧化剂、芳香胺类抗氧化剂和内酯类抗氧化剂等。作为第2聚烯烃类树脂层中的抗氧化剂的含量,从抑制氧的影响并确保优选的强度的观点出发,例如为0.01重量%以上,优选为0.1重量%以上,作为抗氧化剂的含量的上限,例如为5重量%以下,优选为1重量%以下,更优选为0.5重量%以下。
[4.气体阻隔层]
气体阻隔层设置在第2聚烯烃类树脂层的外侧。气体阻隔层防止来自超纯水配管的外表面的氧渗入第2聚烯烃类树脂层的内部,并进一步渗入第1聚烯烃类树脂层的内部,从而能够提高超纯水用配管的强度。此外,设置气体阻隔层,从良好地抑止超纯水中的气体溶解的观点出发,也为优选的。
作为气体阻隔层中使用的材料,例如,可举出:聚乙烯醇(PVA)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)和聚丙烯腈(PAN)等,优选为聚乙烯醇(PVA)和乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)。
作为气体阻隔层的厚度,只要是可确保至少能够抑制聚烯烃类树脂的氧化劣化导致的强度降低的程度的气体阻隔性的厚度,就没有特别限定,例如为50~300μm,优选为100~250μm,更优选为150~250μm。
[5.超纯水配管的用途]
本发明的超纯水配管用于输送超纯水。具体而言,本发明的超纯水配管可用作:超纯水制造装置内的配管、从超纯水制造装置向使用点输送超纯水的配管和来自使用点的超纯水返送用配管等。
本发明的超纯水配管,优选为对于超纯水的要求水质特别严格的原子力发电用水配管或者医药品的制造工序、半导体元件或液晶、更优选半导体元件的制造工序中的清洗等的湿法处理工序中使用的输送超纯水配管。作为该半导体元件,也优选具有更高的集成度,具体而言,更优选为在最小线宽65nm以下的半导体元件的制造工序中使用的元件。作为半导体制造中使用的超纯水的品质等相关的标准,例如可举出SEMI F75。
此外,本发明的超纯水配管为聚烯烃类树脂制,因此施工性优异。例如,能够在较低温下容易地进行对接(butt)熔接接合、EF(电熔接)接合这样的熔接施工。
[6.超纯水配管的制造]
本发明的超纯水配管可通过下述方式制造:分别准备第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物、第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物、以及根据需要而定的构成气体阻隔层的树脂组合物等,以使得超纯水配管中的各层的厚度为给定的厚度的方式进行共挤出成形。本发明的超纯水配管为聚烯烃类树脂制,因此能够以较低价格进行制造。
第1聚烯烃类树脂层和第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂均可通过基于通用的齐格勒纳塔催化剂(使用了三乙基铝和四氯化钛的催化剂)等的氯类催化剂进行的聚合来合成。
各聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度,直接通过调整聚合后添加的中和剂的量来进行控制。此外,中和剂的量影响氯类催化剂的量,因此钙浓度可间接通过调整氯类催化剂的量来进行控制。此外,聚烯烃类树脂层的分子量分布(Mw/Mn),可通过调整氯类催化剂的量和/或聚合工序(一段聚合或二段聚合以上的多段聚合)来进行控制。例如通过提高氯类催化剂量,而存在分子量分布(Mw/Mn)增大的倾向。此外,通过设为二段聚合以上的多段聚合,能够提高分子量分布(Mw/Mn)。
更具体而言,第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂,例如以本领域技术人员适宜决定的量使用氯类催化剂并进行一段聚合,然后添加以钙浓度计为10ppm以下的量的中和剂(例如,硬脂酸钙、水方解石等)。在添加中和剂的情况下,中和剂可以单独使用1种或组合使用多种。或者,可以不添加中和剂。此外,构成第1聚烯烃类树脂层的聚烯烃类树脂,可以使用所述的氯类催化剂以外的聚合催化剂、例如铬类催化剂或茂金属催化剂来进行聚合。该情况下,不需要添加中和剂。
此外,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂,以本领域技术人员适宜决定的量使用氯类催化剂,进行多段聚合,优选二段聚合,然后,添加以钙浓度计为20~200ppm的量的中和剂(例如,硬脂酸钙、水方解石等),优选还一并添加抗氧化剂。
实施例
以下,举出实施例来进一步详细说明本发明,但是本发明不限于这些实施例。
(1)超纯水用配管的制备
作为第1聚烯烃类树脂层(第1PO层)用的聚烯烃和第2聚烯烃类树脂层(第2PO层),使用了表1和表2所述的树脂。表中,HDPE表示高密度聚乙烯,rPP表示随机聚丙烯。各树脂通过使用了包含四氯化钛的催化剂的1段聚合或2段聚合来合成,以成为表中所述的钙浓度的方式添加中和剂。在比较例2以外,在第2聚烯烃类树脂层用的聚烯烃中添加了抗氧化剂。此外,作为气体阻隔层用的树脂,使用了乙烯乙烯醇共聚物。
将各树脂组合物以在超纯水配管中分别成为表1和表2表示的厚度和SDR的方式进行共挤出成形。需要说明的是,比较例2中成形为单层管,实施例1~9和比较例1、3~5中成形为多层管。需要说明的是,气体阻隔层的厚度为200μm,外径为60mm。
(2)重均分子量Mw、数均分子量Mn和Mw/Mn
重均分子量Mw、数均分子量Mn和Mw/Mn,通过凝胶·渗透·色谱仪(GPC)测定。作为GPC装置,使用TOSHO制HLC-8121GPC/HT,作为柱,使用3根TSKgelGMHHR-H(20)、1根TSKguardcоlumn-HHR(30),作为检测器,使用示差折射率计(RI检测器)进行测定。测定溶剂,使用邻二氯苯,并将柱温度设为140℃。样品浓度设为0.1wt/vol%。分子量的校准曲线,通过通用校准方法并使用分子量已知的聚苯乙烯样品而制成。
(3)性能评价
(3-1)有机成分(TOC)溶出量和钙溶出量测定
将得到的超纯水用配管切成200mm长,向内部封入超纯水,将两端用聚四氟乙烯(PTFE)密封,从外部用线固定而得到试验样品。作为超纯水,使用了TOC量和钙浓度为测定器的检测极限以下的。将试验样品在85℃±5℃的条件下静置7日来进行溶出。溶出后,分别使用TOC计(THERMO FISHER SCIENTIFIC公司制,产品编号ICS2000)和ISP-MS装置(AGILENT·TECHNOLOGIES公司制,产品编号Agirent7500cs)来测定试验样品内的水中的TOC和钙的量。需要说明的是,作为有机成分(TOC)溶出量的应满足的基准值,基于SEMI F57标准而设为60000μg/m2以下,作为钙溶出量的应满足的基准值,基于SEMI F57标准而设为30μg/m2以下。结果如表1和表2表示。
(3-2)强度(内压蠕变性能)测定
将外径60mm的超纯水用配管切成300mm长,将两端用金属性的固定夹具密封,得到试验样品。基于JISK6761所述的内压蠕变试验法,测定直至破坏所需要的时间,导出为耐用年数。需要说明的是,作为通过内压蠕变性能试验而导出的耐用年数的应满足的基准值,设为实际使用上必要的30年以上。结果如表1和表2表示。
[表1]
Figure BDA0003024633710000131
[表2]
Figure BDA0003024633710000132
如所述表表示的,在第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙的浓度超过10ppm的情况(比较例1)下,超纯水中的钙溶出量过多,无法满足超纯水的要求水质。在第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙的浓度低至10ppm以下时(比较例2、4、5),超纯水中的钙溶出量得到抑制,能够满足超纯水的要求水质,但是,在超纯水配管本身由单层构成的情况(比较例2)和超纯水配管本身由多层构成且第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙的浓度低于20ppm的情况下,无法满足实际使用中必要的机械性强度。此外,即使第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙的浓度高于200ppm(比较例3),也无法满足实际使用中必要的机械性强度。此外,在第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙的浓度高于200ppm的情况(比较例3)下,第1聚烯烃类树脂层的厚度较薄时,第2聚烯烃类树脂层的钙通过第1聚烯烃类树脂层而迁移并向超纯水中过度溶出,而无法满足超纯水的要求水质。
与之相对,在第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下并且第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下的情况(实施例1~8)下,超纯水中的钙溶出量得到抑制,能够满足超纯水的要求水质,并且,能够满足实际使用中必要的机械性强度。此外,鉴于钙溶出量和有机成分(TOC)溶出量的水平,认为实施例1~8的超纯水配管适用于适于最小线宽65nm以下的半导体元件的湿法处理工序的半导体清洗液的输送。
此外,如实施例1和实施例2的比较所表示的,在第1聚烯烃类树脂层中使用了聚乙烯类树脂的情况(实施例1)下,超纯水中的钙溶出量和TOC溶出量得到进一步抑制。
如实施例1和实施例3的比较所表示的,在第2聚烯烃类树脂层的外侧设置有气体阻隔层的情况(实施例1)下,可通过抑制来自超纯水的外表面的氧导致的聚烯烃类树脂的氧化劣化,而得到更优选的强度。
如实施例3和实施例5的比较、实施例4和实施例6的比较所表示的,在第1聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn为2~20的情况(实施例3、4)下,超纯水中的TOC溶出量得到进一步抑制。另一方面,如实施例3和实施例5的比较所表示的,第1聚烯烃类树脂和第2聚烯烃类树脂的分子量分布的重叠越多(实施例5),层间的密合性越好,超纯水配管整体的强度得到提高。
如实施例1、3、4、7、9和实施例8的比较所表示的,在第1聚烯烃类树脂层的厚度为0.8mm以上,第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类组合物中的钙浓度为150ppm以下的情况(实施例1、3、4、7、9)下,防止第2聚烯烃类树脂层中包含的钙浓度的迁移导致的超纯水中的钙溶出,超纯水中的钙溶出量得到进一步抑制。
如实施例7和实施例3的比较、实施例4、9和实施例6的比较所表示的,在第1聚烯烃类树脂层的厚度为2.0mm以下的情况(实施例3、6)下,第1聚烯烃类树脂层的强度不足对超纯水配管整体造成的影响较少,作为超纯水配管整体可得到更优选的强度。
如实施例9和实施例4、6的比较所表示的,在SDR为17以下的情况(实施例4、6)下,通过确保第2聚烯烃类树脂层的相对厚度,能够进一步弥补第1聚烯烃类树脂层本身的强度不足,得到更优选的强度。
如实施例1、3、4、7、9表示的,当以第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量为第1聚烯烃类树脂中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量的1.5~4倍的程度而发生了分子量背离时,造成原本层间的密合性不足导致的超纯水配管整体的强度不足这样的不利倾向,但是通过将所述第2聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn设为20~40,而能够确保第1聚烯烃类树脂和第2聚烯烃类树脂的分子量分布的重叠从而充分确保层间的低分子量成分,由此,能够充分确保超纯水配管整体的强度。
符号说明
100、100a、100b 超纯水用配管
210、210a 第1聚烯烃类树脂层
220 第2聚烯烃类树脂层
300 气体阻隔层

Claims (12)

1.一种超纯水用配管,其包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下,
所述超纯水用配管用于输送超纯水。
2.根据权利要求1所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物为聚乙烯类树脂组合物。
3.根据权利要求2所述的超纯水用配管,其中,
所述聚乙烯类树脂为高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn为2~20。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的厚度为0.8mm以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第1聚烯烃类树脂层的厚度为2.0mm以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的超纯水用配管,其SDR为17以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量为所述第1聚烯烃类树脂中使用的聚烯烃类树脂的重均分子量的1.5~4倍,所述第2聚烯烃类树脂层的分子量分布Mw/Mn为20~40。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的超纯水用配管,其中,
在所述第2聚烯烃类树脂层的外侧进一步包含气体阻隔层。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的超纯水用配管,其中,
所述超纯水用于半导体元件或液晶的湿法处理工序。
11.根据权利要求1~9所述的超纯水用配管,其中,
所述超纯水用于最小线宽65nm以下的半导体元件的湿法处理工序。
12.一种多层管,其包含:构成最内层的第1聚烯烃类树脂层和配置在所述第1聚烯烃类树脂层的外侧的第2聚烯烃类树脂层,
所述第1聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为10ppm以下,
所述第2聚烯烃类树脂层中使用的聚烯烃类树脂组合物中的钙浓度为20ppm以上200ppm以下。
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