JP2004114392A

JP2004114392A - 高純度薬液用回転成形容器及びその製法

Info

Publication number: JP2004114392A
Application number: JP2002278537A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Deguchi; 出口　雄二郎; Satoru Okuno; 奥野　哲
Original assignee: Yodogawa Hu Tech Co Ltd
Current assignee: Yodogawa Hu Tech Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】フッ素系樹脂容器の肉厚内に含まれている金属不純物が、容器に容れた薬液に溶出することを防ぐ。
【解決する手段】全体が薬液に不活性であるフッ素系樹脂にて回転成形された２層構造の容器であって、外層３１は、回転成形用金型５の研掃処理による残存研掃材、該金型５に生じた錆等の金属不純物を肉厚内に封じ込めた封じ込め層であり、内層３２は、外層３１が容器に収容されるべき薬液を接触することを妨げて該金属不純物が容器に収容されるべき薬液に溶出することを防止する遮蔽層となっている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、フッ素系樹脂を用いて回転成形した容器及びその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フッ素系樹脂容器は、殆どの薬液に対して不活性であるから、薬液容器として用いられることが多い。
回転成形によって製造されるフッ素系樹脂を用いた容器については、特開昭６３−２５４０１３（以下、従来例１）に開示されている。
樹脂製品を回転成形によって２層構造にする構成については、特開平７−１４８７５３号（従来例２）に開示されている。
従来例１に記載されているとおり、回転成形用金型（以下、「金型」という）に、フッ素系樹脂が接触すると、フッ素系樹脂から発生するガスのため、錆が生じる問題がある。
【０００３】
金型表面の錆はフッ素系樹脂容器の肉厚に巻き込まれて、容器に薬液を容れたとき、錆の金属成分が薬液に溶出してしまい、薬液を汚染する。
そこで、容器を回転成形する毎に、金型に研掃材を噴射してから洗浄を行って金型を再使用している。更に、成形した容器を塩酸で洗浄しているが、容器を塩酸で洗浄する場合、当然にコスト高を招来する許りでなく、塩酸の廃液処理にもコストが掛っていた。又、金型表面に付着する研掃材の微粒子を完全に除去することは困難であり、これが回転成形された容器の肉厚に混入することがあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−２５４０１３（第１頁左欄１８行目乃至同右欄１２行目）
【特許文献２】
特開平７−１４８７５３号（
【０００９】乃至
【００１２】）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
回転成形したフッ素系樹脂容器を塩酸で洗浄しても、錆、残存研掃材等の金属不純物は容器の肉厚に巻き込まれているため除去できない。そのため容器に容れた薬液に金属イオンが溶出することは回避出来なかった。
半導体の洗浄に使用する薬液は、半導体が緻密化するに従って、薬液の金属溶出許容レベルが特に厳しくなってきており、従来のフッ素系樹脂容器では、収容した薬液に金属イオンが混じり、金属溶出許容レベルを越えてしまう問題が起こっている。
【０００６】
本発明は、回転成形によるフッ素系樹脂容器の壁を外層と内層からなる複数層構造とし、外層に金型の錆、残層研掃材等の不純物を封じ込め、内層はこれら不純物のないフッ素系樹脂とすることにより、上記問題を解決できる容器及びその製法を明らかにするものである。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明の容器（２）は、内層（３２）及び外層（３１）はフッ素系樹脂にて形成され、外層（３１）は、金型（５）の研掃処理による残存研掃材、該金型（５）の錆等の不純物を肉厚内に封じ込めた不純物封じ込め層であり、内層（３２）は、収容されるべき薬液に外層（３１）から溶出することを遮断する遮蔽層となっている。
【０００８】
本発明の容器の回転成形法は、回転成形用金型（５）に、フッ素系樹脂粉末（３１ｂ）を投入し、金型（５）を回転させて金型面に容器（２）の外層（３１）を形成し、次に再び金型内へ外層（３１）を通って内側へフッ素系樹脂粉末を投入し、金型（５）を回転させて、外層（３１）の内側に内層（３２）を形成するものであって、外層（３１）の形成は、金型（５）表面の研掃処理による残存研掃材、該金型（５）の錆等の金属不純物を肉厚内に封じ込めながら行うことを特徴とする
【０００９】
【作用及び効果】
容器（２）の内層（３２）は、外層（３１）の内側に配置され、金型（５）に接することなく形成されているため、金型（５）の錆や残存研掃材等の不純物が該内層（３２）に巻き込まれていないことを保証出来、容器（２）に容れた薬液にそれら不純物が溶出することは可及的に防止できる。
従って、半導体洗浄用の高純度薬液を本発明の容器（２）に容れても、容器から薬液への金属イオンの溶出は起こらず或いは溶出があっても極めて微量であって、金属溶出レベルを厳しい許容値よりも低く抑えることができる。
回転成形によって複数層の容器（２）を容易に形成出来、従来行っていた塩酸による容器（２）の洗浄工程を省略でき、コストの低減に寄与できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、回転成形により形成された本発明の容器（２）を、剛性の高いケース（７）に収容した状態を示しており、容器（２）は、全体がフッ素樹脂にて形成され、胴部（３）の上端に口部（４）を突設し、胴部（３）は外層（３１）と内層（３２）の２層構造となっている。
口部（４）は、胴部（３）よりも肉厚に形成されており、外周面又は内周面にネジ面（４１）を形成している。
実施例では、口部（４）は、四ふっ化エチレン素樹脂（ＰＴＦＥ）、胴部（３）は、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）にて形成され、口部（４）は、後記の如く、インサート成形により胴部（３）と一体化している。
【００１１】
口部（４）及び胴部（３）を形成する材料は、上記に限定されることはなく、四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重樹脂（ＴＥＰ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、四ふっ化エチレン・エチレン共重樹脂（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂であれば可い。
但し、口部（４）のフッ素系樹脂の溶融温度が、胴部（３）のフッ素系樹脂の溶融温度より高いことが望ましい。
これは、胴部（３）を回転成形する際の加熱温度で、口部（４）が熱変形することを抑えるためである。
【００１２】
本発明の容器（２）においては、胴部（３）の外層（３１）は、金型（５）に対する研掃処理による残存研掃材、該金型（５）に生じた錆等の不純物を肉厚内に封じ込めた封じ込め層となり、胴部（３）の内層（３２）は、外層（３１）の肉厚内に封じ込められた上記不純物が、容器（２）に収容されるべき薬液に溶出することを防止する遮蔽層となっている。
胴部（３）の外層（３１）及び内層（３２）の厚みは夫々１〜５ｍｍであるが、厚み寸法は、必要強度、経済性等を考慮して適宜選択される。
【００１３】
次に上記２層構造の容器（２）の製法を説明する。
図２は、公知の回転成形装置（１）を示しており、加熱室（１１）内に、駆動軸（１３）に支持された回転支持枠（１２）を配備し、前駆駆動軸（１３）に直交する二軸で回転可能に金型（５）を配備している。
金型（５）の型空間（５０）は、前記容器（２）の外形に対応しており、図４に示す如く、金型（５）は半体（５１）（５２）に２分割可能である。
図３Ｂに示す如く、金型（５）には、容器（２）の口部（４）に対応して貫通孔（５３）が開設されている。
【００１４】
実施例の金型（５）は、フッ素系樹脂に接しても錆の発生が抑えられる、黄銅、チタン又はチタン系金属にて形成されているが、これに限定されず、鉄等他の金属で形成しても可い。
【００１５】
容器の成形工程に先だって、前記回転成形装置（１）の支持枠（１２）から外した金型（５）を２分割し、２つの半体（５１）（５２）の内面に対して研掃材を噴射し、金型（５）の型面の錆や付着物を除去し、更にイソプロアルコール等の洗浄液で洗浄し、残存研掃材を除去しておく。しかし前述したとおり、この様な処理を行っても、残存研掃材、錆等の金属不純物を金型表面から完全に除去することができないのは経験済みである。
図３Ａに示す如く、一方の金型半体（５１）に、形成すべき容器（２）の胴部（３）の外層（３１）の肉厚に対応する量だけフッ素系樹脂の粉末（３１ｂ）を投入し、該金型半体（５１）の半円穴に、口部（４）となるＰＴＦＥ製の円筒体（４ａ）を配置する。該円筒体（４ａ）の孔（４２）にガス抜きパイプ（６）を緊密に挿入する。
ガス抜きパイプ（６）は、金型（５）内のエアーの加熱、冷却による膨張と収縮に対応させるために必要である。
【００１６】
図３Ｂに示す如く、上記容器半体（５１）に他方の容器半体（５２）を被せて金型（５）を組み付け、これを前記回転支持枠（１２）にセットし、金型を加熱しつつ二軸で回転させる。
成形温度は、３２０〜４００℃が好ましく、ＰＦＡの融点である３１０℃、ＰＴＦＥの融点である３２７℃よりも少し高温度の３４０〜３８０℃とすることが一層望ましい。
成形時間は２〜４時間とする。
成形温度が３２０℃以下では、容器（２）の胴部（３）を形成するＰＦＡと、口部（４）を形成しているＰＴＦＥの溶着が不十分となる。４００℃を越えるとＰＦＡとＰＴＦＥの熱分解が進行し易くなる。
【００１７】
上記成形工程により、容器（２）の外層（３１）が形成される。この成形工程において、前記金型（５）の研掃及び洗浄によっても除去しきれなかった微量の金属不純物が、溶融フッ素系樹脂に巻き込まれる。従って、容器外層（３１）は、その肉厚にこれら不純物が封じ込めた金属不純物の封じ込め層となる。
【００１８】
次に、回転成形装置（１）から金型（５）を取り出し、金型（５）内の容器口部（４）に挿入したガス抜きパイプ（６）から内層（３２）用のフッ素系樹脂粉末を投入する。該フッ素系樹脂粉末は、前記外層成形用のフッ素系樹脂粉末と同種のものであって、成形すべき内層（３２）の厚みに対応する量だけ投入する。
金型（５）を回転成形装置（１）に戻し、２軸回転させる。
成型条件は、外層（３１）成形の場合と同じで可い。
外層（３１）の内側に内層（３２）が形成される。即ち、金属不純物の封じ込め層の内側に、該封じ込め層と容器（２）に容れるべき薬液との接触を遮断する遮蔽層が形成される。
外層（３１）と内層（３２）は、同一フッ素系樹脂であるから、内層（３２）を成形する際の加熱温度で外層（３１）の内面も溶融し、外層（３１）と内層（３２）の境界が判別出来ない程度に一体化する。
【００１９】
金型（５）を開いて、容器（２）を取り出し、ガス抜きパイプ（６）を外して、口部（４）の孔（４２）をドリルで所望の径に大きくし、口部（４）に装着する蓋（図示せず）に合わせて、口部（４）の外周面或いは内周面にネジ面（４１）を形成する。
図１の一点鎖線で示す如く、必要に応じて、上記容器（２）を剛性の高いケース（７）に納めて使用する。
【００２０】
上記の如く、容器（２）の内層（３２）は、金型（５）に接することなく形成されているため、金型（５）の錆や残存研掃材等の不純物が該内層（３２）に巻き込まれていないことを保証出来、容器（２）に容れた薬液にそれら不純物が溶出することを確実に防止できる。
従って、半導体の洗浄に使用する高純度の薬液を本発明の容器（２）に容れても、厳しい金属溶出許容レベルをクリアーできる。
回転成形によって、複数層の容器（２）を簡単に形成出来、従来行っていた塩酸による容器（２）の洗浄工程を省略でき、コストの低減に寄与できる。
【００２１】
尚、本発明において、容器の形状、フッ素系樹脂の材料は上記に限定されることはなく、例えば、胴部の下部に口部を設ける、又、外層（３１）と内層（３２）は、口部を含めて四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）にて形成することもできる。
【００２２】
実験データ
回転成形により、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）にて、内層１．５ｍｍ、外層１．５ｍｍの、容量１リットルの２層容器を形成した。
比較例として、同じくＰＦＡにて、肉厚３ｍｍ、容量１リットルの単層容器を形成した。
上記２つの容器を純水で濯ぎ洗いし、同じ瓶に容れられていた塩酸（ブランク）を、上記、２層容器と単層容器の夫々に容量一杯に移し替え、蓋をした状態で１週間放置した。
１週間放置した後、容器内の塩酸の金属イオンを測定した。
測定は、ＩＣＰ−ＭＳ法による。
【００２３】
【表１】

【００２４】
２層容器に容れた塩酸に対する金属イオンの溶出値は、単層容器に容れた塩酸に対する金属イオンの溶出値よりも小さいのは明らかである。
【００２５】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００２６】
例えば、回転成形法は、金型（５）が一軸又は二軸以上の回転軸に対し、回転、反転若しくは振り子運動が回転可能な公知の回転成形法を実施することができる。
尚、本発明の実施において、必要に応じて内層（３２）自体を複数層に分け回転成形出来、即ち、容器（２）全体として３層以上の複数層に形成することも可能である。
更に、本発明の容器は、上面開口の槽状容器にも実施でき、この場合、複数層構造の密閉筺体を回転成形により形成し、該筺体を切断して開口部を形成すれば可い。
【図面の簡単な説明】
【図１】２層容器の断面図図である。
【図２】回転成形装置の説明図である。
【図３】金型へのフッ素系樹脂粉末の投入手順の説明図である。
【図４】金型から容器を取り出す説明図である。
【符号の説明】
（１）　　回転成形装置
（２）　　容器
（３）　　胴部
（４）　　口部
（３１）　外層
（３１ａ）　　金属不純物封じ込め層
（３２）　内層
（３２ａ）　　遮蔽層

Claims

フッ素系樹脂の回転成形によって形成され胴部が複数層の成形層からなる容器において、外層（３１）は、回転成形用金型（５）の研掃処理による残存研掃材、該金型（５）に生じた錆等の金属不純物を肉厚内に封じ込めた金属不純物封じ込め層であり、内層（３２）は、容器（２）に収容されるべき高純度薬液が外層（３１）に接触することを遮断して金属イオンが薬液に溶出することを防止する遮蔽層となっている回転成形容器。
内層（３２）は、外層（３１）と同種のフッ素系樹脂によって形成されている請求項１に記載の回転成形容器。
外層（３１）と内層（３２）は共に、四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）にて形成されている請求項１に記載の回転成形容器。
胴部（３）に口部（４）を具えた容器（２）であって、口部（４）は、四ふっ化エチレン素樹脂（ＰＴＦＥ）、胴部（３）は、四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）にて形成され、口部（４）はインサート成形されている請求項１又は２に記載の回転成形容器。
回転成形用金型（５）に、フッ素系樹脂粉末を投入し、金型（５）を加熱しつつ回転させて金型の型面上に容器（２）の外層（３１）を形成し、次に該外層（３１）内にフッ素系樹脂粉末を投入し、金型（５）を回転させて内層（３２）を形成する容器の製法であって、外層（３１）の形成によって金型（５）表面の研掃処理による残存研掃材、該金型（５）の錆等の金属不純物を肉厚内に封じ込めることを特徴とする回転成形容器の製法。