JP2002282625A

JP2002282625A - エアフィルタ用濾材

Info

Publication number: JP2002282625A
Application number: JP2001094755A
Authority: JP
Inventors: Motoki Nagase; 元樹長瀬; Yoichi Fujimura; 洋一藤村; Yasuhiro Asada; 康裕浅田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス吸着能力を低下させることなく、イオン
交換樹脂由来のアウトガスの発生を低減するようにした
エアフィルタ用濾材を提供する。【解決手段】少なくとも骨材繊維およびイオン交換樹
脂を含む紙または不織布からなり、骨材繊維は繊維状吸
着剤を含んでいる、エアフィルタ用濾材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアフィルタ用濾材
に関し、更に詳しくは、ガス吸着能力を低下させること
なく、イオン交換樹脂由来のアウトガスの発生を低減す
るようにしたエアフィルタ用濾材に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造において、雰囲気中にアン
モニア等のガス状汚染物質が存在すると、ウエハ上のパ
ターン不良や絶縁破壊を発生する原因になる。そのため
半導体の製造工場では、ガス状汚染物質をｐｐｂレベル
の超低濃度に低減させたクリーンルーム内で製造が行わ
れ、そのクリーンルーム内の空気をエアフィルタを用い
て有害ガスを除去しながら強制循環させるようにしてい
る。

【０００３】従来より、クリーンルーム内のアンモニア
ガスを除去するために、パルプを骨材として陽イオン交
換樹脂を含有させたエアフィルタが使用されていたが、
このエアフィルタからは、蟻酸や亜硫酸ガス等のアウト
ガスが発生し、異臭がするという問題があった。また、
酸性ガス除去用の吸着材として使用されている陰イオン
交換樹脂についても、アミンが脱離して異臭の原因とな
る。

【０００４】このようなアウトガスを除去するために
は、イオン交換樹脂を含有するエアフィルタの下流側に
アウトガス除去用の別のエアフィルタを設けることが考
えられる。しかし、２種類のフィルタを直列に繋ぐこと
になるため、１種類のフィルタを使用した場合のフィル
タの能力維持期間を維持しようとすると、フィルタが長
くなり圧力損失が大きくなるという問題があり、また、
フィルタ収納空間が小さい場合にはフィルタを長くでき
ないため、フィルタのガス吸着能力が低下し、延いては
性能維持期間が短くなるという問題があった。

【０００５】また、別のアウトガス除去方法として、陽
イオン交換樹脂や陰イオン交換樹脂をそれぞれ適量ずつ
エアフィルタ用濾材に含有させる方法が考えられるが、
新たに別の吸着剤を添加するため、本来のイオン交換樹
脂の含有量を低下させる必要があり、フィルタのガス吸
着能力が低下するという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
吸着能力を低下させることなく、イオン交換樹脂由来の
アウトガスの発生を低減するようにしたエアフィルタ用
濾材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のエアフィルタ用濾材は、少なくとも骨材繊維および
イオン交換樹脂を含む紙または不織布からなり、骨材繊
維は繊維状吸着剤を含んでいることを特徴とする。

【０００８】このように、エアフィルタ用濾材が、骨材
繊維に骨材繊維とガス吸着剤との両機能を兼ねる繊維状
吸着剤を含有させたため、繊維状吸着剤による占有空間
の増大を防ぐことができるため、本来のイオン交換樹脂
の配合量を低下することなく、このイオン交換樹脂から
発生するアウトガス成分を骨材繊維内の繊維状吸着剤で
除去することができる。したがって、上記エアフィルタ
用濾材より形成されたエアフィルタは、ガス吸着能力を
低下させずに、アウトガスを低減することが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において繊維状吸着剤と
は、骨材繊維であるとともにガス吸着性能も備えたもの
をいう。このような繊維状吸着剤としては、特に、セル
ロース構造体に微粒子状のゼオライトを一体化させたセ
ルロース複合材料（以下、ゼオライト−セルロース複合
材という）や活性炭素繊維を挙げることができる。なか
でも、ゼオライト−セルロース複合材が好ましい。

【００１０】本発明で使用するゼオライト−セルロ−ス
複合材は、例えば、アルミナ、シリカ及び水をセルロ−
ス繊維に含浸させ、高温、高圧、アルカリ存在下でゼオ
ライト結晶を生成させることにより、ゼオライト結晶を
セルロース繊維の内部に含んだ構造のゼオライト−セル
ロース複合材を得ることができる。市販品としては「セ
ルガイア」の商品名でレンゴー株式会社が製造販売して
いる。

【００１１】ゼオライトは、塩基性ガス、酸性ガスなど
の汚染ガスを吸着する特性を有するものであるが、ゼオ
ライト−セルロース複合材も、それに複合されるゼオラ
イトが同様の作用を有する。そのため、ゼオライト−セ
ルロース複合材をエアフィルタ用濾紙の骨材繊維に含有
させると、ゼオライト−セルロース複合材が骨材の一部
となるため、その骨材自体がアウトガスを吸着すること
になる。ゼオライト−セルロース複合材を骨材の主成分
とすると、より好ましい。これにより、エアフィルタ用
濾材にガス吸着剤として配合している本来のイオン交換
樹脂の含有量を減らすことなく、骨材中のゼオライトに
よってアウトガスを除去し、アウトガスの発生を低減し
たエアフィルタとすることができる。

【００１２】また、ゼオライトはセルロース構造体内に
結晶化して含有されているので、単にパルプとゼオライ
トを物理的に混抄した従来の濾紙のように粉落ちするこ
とがなく、濾紙内に大量のゼオライトを含有させること
ができる。

【００１３】また、ゼオライト−セルロース複合材料中
のゼオライトの含有量は１〜７０ｗｔ％の範囲内である
ことが好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｗｔ％の
範囲内である。１ｗｔ％未満であると、ガス吸着量が少
なくなり、７０ｗｔ％を超えるとセルロースからゼオラ
イトが脱離してしまい、繊維自身の強度が大幅に低下し
てしまうため好ましくない。

【００１４】また、本発明で繊維状吸着剤として使用す
る活性炭素繊維は、活性炭の表面に極性があり、表面酸
化物、いわゆる酸素官能基の量が多く存在するものほど
効果的に酸性ガスを吸着し、有機ガスの吸着効果も期待
できるため好ましい。

【００１５】純粋な炭素の表面は通常非極性であり、疎
水性と考えられているが、実際にはある種の酸素化合物
が存在するため、わずかに表面を極性にしている。

【００１６】活性炭の表面状態は、出発原料や生産工
程、ならびに使用環境によって、その性質が変化するこ
とが知られている。これは炭素表面がＯ₂、Ｈ₂Ｏなど
の酸化剤によって酸化されるからであり、炭素表面は多
かれ少なかれ含酸素官能基で覆われている。また、活性
炭の特性としては、細孔構造のほかに化学組成によって
変化する。炭素の微結晶構造を乱すものとして、たとえ
ば、結晶中に不完全な黒鉛層が存在すると、炭素骨格上
の電子雲の配列を変えることになるため、不飽和原子価
または不対電子を生じ、極性物質に対する吸着特性を変
えることになる。

【００１７】活性炭表面の酸素官能基の量は、活性炭の
形態や賦活の方法や上述の作用によって異なるが、活性
炭を液相酸化処理することにより大幅に増加する。

【００１８】本発明のエアフィルタ用濾材中の繊維状吸
着剤の含有量は、５〜８５ｗｔ％の範囲が好ましく、さ
らに好ましくは２０〜５０ｗｔ％の範囲が好ましい。繊
維状吸着剤の含有量が５ｗｔ％未満になるとアウトガス
吸着性能が少なくなり、また、濾材自身の強度が低下し
てしまう。８５よりも多くすると、相対的にイオン交換
樹脂の含有量が少なくなるためガス吸着量が低下する。

【００１９】本発明で使用する、アンモニア等の塩基性
ガスを吸着するイオン交換樹脂としては、一般に陽イオ
ン交換樹脂が使用され、スルホン基を導入したポリスチ
レンが好ましい。また、イオン交換樹脂の形状は、繊維
状、粒状等のいずれであってもよいが、特に繊維状にし
て使用する場合には、ポリスチレンは靭性が低く脆いの
で、繊維形成性に優れた重合体と複合させて、繊維軸方
向の補強を行った陽イオン交換繊維にすることが好まし
い。イオン交換樹脂を繊維状にすることにより、湿式抄
紙時にイオン交換繊維が均一に分散し、かつ骨材から脱
落し難くすることができる。

【００２０】本発明のエアフィルタ用濾材中のイオン交
換樹脂の含有量は、１０〜９０ｗｔ％の範囲内が好まし
く、さらに好ましくは４０〜７０ｗｔ％の範囲内であ
る。１０ｗｔ％未満であると酸性ガスの交換量が少なく
なり、９０ｗｔ％を超えると、濾材から脱落し易くなる
ため好ましくない。

【００２１】本発明のエアフィルタ用濾材は、材料を水
と混合し漉きあげる湿式方式でシート状にする方法や、
金網の上に均一に吹き付けてシート状にする乾式方式で
製造することができる。

【００２２】本発明で使用する紙または不織布は、ＪＩ
ＳＰ８１１３に準拠して測定した裂断長が、少なくと
も０．１ｋｍであることが好ましい。さらに好ましくは
０．１〜１０．０ｋｍの範囲であり、さらに好ましくは
０．５〜５．０ｋｍの範囲である。裂断長が０．１ｋｍ
よりも小さいとエアフィルタ濾材として十分な強度が得
られず、段ボール加工により波形に加工した場合の形態
保持性が低下してしまうため好ましくない。また、１
０．０ｋｍよりも大きくすると相対的に紙の密度が高く
なって通気性が低下する。

【００２３】また、本発明のエアフィルタ用濾材を構成
する紙または不織布は、骨材繊維やイオン交換樹脂の相
互接着のため熱可塑性繊維を含有させることが望まし
い。熱可塑性繊維を使用すると、エアフィルタ用濾材を
平行流型フィルタ等に加工するとき、濾材同士を融着に
より接着できるため、接着剤を使用することなく接着を
行うことが可能になる。一般に接着剤は揮発性の有機成
分を含むため、エアフィルタに加工した後、その使用中
にアウトガスを発生し、半導体製造工場のクリーンルー
ムを汚染することになる。しかし、熱可塑性繊維をエア
フィルタ用濾材に含有させ、これにより融着させた場合
には、このような障害をなくすことが出来る。

【００２４】また、熱可塑性繊維としては、２種類以上
のそれぞれの融点が互いに異なる熱可塑性樹脂を組合せ
た複合繊維が好ましい。このように、融点の異なる熱可
塑性樹脂の複合からなる熱可塑性繊維を含ませると、融
点の低い樹脂が溶融し、かつ融点の高い樹脂が繊維状態
に残存して骨材相互間を融着させるため、高い強度と剛
性をもつ紙又は不織布にすることができる。

【００２５】また、熱可塑性繊維の繊維形態は、円形断
面、異形断面のいずれであってもよいが、芯鞘構造の複
合繊維が好ましい。特に、芯成分が鞘成分よりも高い融
点の熱可塑性重合体の組合せにした芯鞘構造が好まし
い。

【００２６】本発明において使用する、熱可塑性繊維の
素材は特に限定されないが、好ましくは融点が８０〜３
００℃の熱可塑性重合体を使用するとよい。例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリビニルアルコール及びこれら重合体を主成分と
する共重合体などが挙げられる。

【００２７】エアフィルタ用濾材中の熱可塑性繊維の含
有量は５〜４０ｗｔ％の範囲が好ましく、さらに好まし
くは１０〜３０ｗｔ％の範囲内である。５ｗｔ％未満で
あると濾材同士を融着することが難しくなる。また、４
０ｗｔ％よりも多くすると、相対的にイオン交換樹脂の
含有量が少なくなるためガス吸着量が低化する。

【００２８】本発明のエアフィルタ用濾材には抗菌性を
もたせるため、銅を含有させることが好ましい。エアフ
ィルタ内にカビ等の菌類が繁殖すると、クリーンルーム
の汚染の原因になり、またエアフィルタの表面を菌類が
覆うとエアフィルタのガス吸着能力が低下するため、銅
をエアフィルタ用濾材の骨材に担持させて菌類の繁殖を
防止することが好ましい。

【００２９】ゼオライト−セルロース複合繊維には銅を
イオン吸着により担持させることができる。また、活性
炭素繊維に銅を含有させるには硫酸銅の水溶液に活性炭
素繊維を浸漬させる方法で、銅イオンを物理吸着させる
ことができる。

【００３０】本発明のエアフィルタ用濾材は、空気通過
方向と平行に多列に濾材を配列した平行流型フィルタに
加工しても、或いは空気通過方向と垂直に濾材を配列し
た直交流型フィルタに加工してもよいが、平行流型が好
ましい。平行流型フィルタでは、直交流型フィルタのよ
うにイオン交換樹脂や微粒子活性炭繊維等のガス吸着剤
の含有量を増やしても圧力損失が大きくならないため、
必要に応じてガス吸着剤の含有量を増大させることがで
きる。

【００３１】平行流型フィルタは、多数の濾材からなる
角筒が平行に配列した集積構造体として形成され、その
多数の角筒内にエアを平行に流すことにより、濾材表面
でガス除去が行われる構成になっている。そして、好ま
しくは、所謂段ボール加工により、波形に加工した濾材
と平面状態の濾材とを重ねて相互の接点を接着して片段
ボール材にし、この片側段ボール材を複数段に積層し相
互接着し、多数の平行流路を有する集積構造体に加工し
たものがよい。この平行流型フィルタはフレームに組み
付けられ、エアフィルタユニットとして完成する。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、上述したように、エア
フィルタ用濾材が、骨材繊維に繊維状吸着剤を含有させ
たため、繊維状吸着剤による占有空間の増大を防ぐこと
ができるため、本来のイオン交換樹脂の配合量を低下す
ることなく、このイオン交換樹脂から発生するアウトガ
ス成分を骨材繊維内の繊維状吸着剤で除去することがで
きる。したがって、上記エアフィルタ用濾材より形成さ
れたエアフィルタは、ガス吸着能力を低下させずに、ア
ウトガスを低減することが可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅田康裕滋賀県大津市大江１丁目１番１号東レ株式会社瀬田工場内Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA03 BA06 BA12 BA13 BA16 BB03 BB13 BC04 BC05 4G066 AA05B AA61B AA61C AA62B AC02B AC02C BA16 BA42 CA29 DA01 FA34 FA37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも骨材繊維およびイオン交換樹
脂を含む紙または不織布からなり、骨材繊維は繊維状吸
着剤を含んでいる、エアフィルタ用濾材。
【請求項２】前記紙または不織布のＪＩＳＰ８１１
３に準拠して測定した裂断長が少なくとも０．１ｋｍで
ある、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】前記繊維状吸着剤が、セルロース構造体
内にゼオライトを含有するゼオライト−セルロース複合
材である、請求項１または２に記載のエアフィルタ用濾
材。
【請求項４】前記ゼオライト−セルロース複合材中の
ゼオライトの含有量が１〜７０ｗｔ％の範囲内にある、
請求項３に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項５】前記繊維状吸着剤が活性炭素繊維であ
る、請求項１〜４のいずれかに記載のエアフィルタ用濾
材。
【請求項６】前記繊維状吸着剤が銅を含有している、
請求項１〜５のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項７】前記繊維状吸着剤の含有量が５〜８５ｗ
ｔ％の範囲内にある、請求項１〜６のいずれかに記載の
エアフィルタ用濾材。
【請求項８】前記イオン交換樹脂の含有量が１０〜９
０ｗｔ％の範囲内にある、請求項１〜７のいずれかに記
載のエアフィルタ用濾材。
【請求項９】前記紙または不織布が熱可塑性繊維を含
んでいる、請求項１〜８のいずれかに記載のエアフィル
タ用濾材。
【請求項１０】前記熱可塑性繊維の融点が、８０〜３
００℃の範囲内にある、請求項９に記載のエアフィルタ
用濾材。
【請求項１１】前記熱可塑性繊維の含有量が５〜４０
ｗｔ％の範囲内にある、請求項９または１０に記載のエ
アフィルタ用濾材。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれかに記載のエ
アフィルタ用濾材が、空気の流れ方向と平行に多列に配
置されてなる平行流型エアフィルタ。