JP2010248638A

JP2010248638A - 低発塵紙

Info

Publication number: JP2010248638A
Application number: JP2009096308A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Koizumi; 雅義小泉; Katsuhiko Fukuchi; 克彦福地; Koichi Kaneko; 貢一金子
Original assignee: Hokuetsu Kishu Paper Co Ltd
Current assignee: Hokuetsu Kishu Paper Co Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP5215923B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、クリーンルーム内で使用する、アウトガスの発生が少ない、低い発塵性を有する低発塵紙を提供することである。
【解決手段】本発明に係る低発塵紙は、天然繊維を主成分とし、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析し、定量した質量１ｇ当たりのアウトガス発生質量で定義されるアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の基紙に、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の水溶性高分子を含有せしめた低発塵紙であって、該低発塵紙のアウトガス発生速度が１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、天然繊維を主成分とする基紙に水溶性高分子を含有せしめた、アウトガスが少なく、半導体、液晶、食品・バイオ、医療等の産業分野のクリーンルーム内で使用できる低発塵紙に関する。

近年、エレクトロニクス、医療、食品・バイオ等の技術分野において、テクノロジーの高度化が進み、それらの分野において、製造現場、研究現場などで極めて高度なクリーンルームが必要とされている。そして、それらのクリーンルーム内で使用されるシートについても、低い発塵性を有することが必要である。この課題に対し、クリーンルーム内で使用されるシートとして、天然繊維を主成分とする基紙に、ブタジエン−スチレン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂、酢酸ビニル樹脂等の樹脂を含有させる方法が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開昭６１−１７０７４９号公報

ところで、半導体製造プロセス等の高度化、微細化に伴いクリーンルームに求められる清浄度が一層厳しくなるに従い、クリーンルーム内で使用される機材から放出されるガス状有機物（以下、「アウトガス」と記載する。）が問題となってきている。そこで、今後はシートからのアウトガスも問題となると考えられる。しかし、特許文献１で開示されている樹脂の水系分散物には、未反応のモノマー及び樹脂を水に分散するための分散剤が含まれており、それらはアウトガスの観点からは望ましくない。なお、本明細書において、水系高分子とは、水系分散物、すなわち分散剤を加えることで水に分散可能な樹脂（エマルジョン）をいい、水溶性高分子とは、水に常温又は加温によって溶解する樹脂、デンプン等の高分子をいう。

そこで、本発明の課題は、クリーンルーム内で使用する、アウトガスの発生が少ない、低い発塵性を有するシート、すなわち、低発塵紙を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の種類の繊維とバインダーを用いることで、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る低発塵紙は、天然繊維を主成分とし、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析し、定量した質量１ｇ当たりのアウトガス発生質量で定義されるアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の基紙に、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の水溶性高分子を含有せしめた低発塵紙であって、該低発塵紙のアウトガス発生速度が１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下であることを特徴とする。

本発明に係る低発塵紙では、前記水溶性高分子は、酸化デンプン、デキストリン等のデンプン類、ポリビニルアルコール又はそれらの誘導体類のうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。溶解に分散剤が不要であり、かつ、アウトガス発生速度の低いものが得られやすい。

本発明に係る低発塵紙では、半導体製造装置・材料国際協会（ＳＥＭＩ）Ｄｏｃ．Ｎｏ２３６２規定に準拠した方法で求めた擦り合わせ発塵度が、５０個／Ｌ以内であることが好ましい。クリーンルーム内での使用を満足することができる。

本発明に係る低発塵紙では、前記基紙に対して、前記水溶性高分子が０．５〜１０質量％含有されていることが好ましい。低発塵性と低アウトガス発生速度の両方を満足させやすく、現場作業性も満足させることができる。

本発明に係る低発塵紙は、シートからのアウトガスの発生問題を生じさせずに、低い発塵性を有するため、クリーンルーム内での使用条件を充分に満足させることができる。

以下本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

本実施形態に係る低発塵紙は、天然繊維を主成分とし、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析し、定量した質量１ｇ当たりのアウトガス発生質量で定義されるアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の基紙に、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の水溶性高分子を含有せしめた低発塵紙であって、該低発塵紙のアウトガス発生速度が１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下である。

基紙の主成分となる天然繊維としては、叩解によって容易に強度が向上する木材繊維、靱皮繊維、雁皮繊維などからなる天然由来の植物繊維が好ましい。本発明においては、特に木材繊維が、入手が容易である点で好ましい。木材繊維の具体例としては、針葉樹晒クラフトパルプ（Ｎ−ＢＫＰ）、針葉樹晒亜硫酸塩パルプ（Ｎ−ＢＳＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）、広葉樹晒亜硫酸塩パルプ（Ｌ−ＢＳＰ）などがある。

基紙は、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析し、定量した質量１ｇ当たりのアウトガス発生質量で定義されるアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下、好ましくは１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下、更に好ましくは５００ｎｇ／ｇ／ｈ以下のものを使用する。アウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈを超えると、低発塵性が得られたとしても、シート全体でアウトガスの発生速度が大きく、クリーンルームでの使用に適さない。本実施形態においては、基紙についてアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下とするために、天然繊維を基紙の主成分とする。ここで天然繊維について脱リグニンの処理を行なったものを使用することが好ましい。なお、アウトガス発生速度が２００ｎｇ／ｇ／ｈ以上の基紙を使用すればよく、これよりアウトガス速度を小さくしても、処理費用がかかり、また、強度低下という問題が生じることもある。

なお、本実施形態において、アウトガス発生総量ではなく、アウトガス発生速度によって、基紙、水溶性高分子及びシートを特定する理由は、常温でのアウトガス発生総量が少なく、正確な測定が困難のためだからである。

基紙の主成分である天然繊維のほか、繊維の副成分として合成繊維、ガラス繊維等の非天然繊維をアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下を満たす限り配合することもできるが、非天然繊維はアウトガスを発生するものもあり、好ましくは基紙に含ませる繊維は、天然繊維だけとする。また、基紙には、アウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下を満たす限り、定着剤、サイズ剤、紙力向上剤、顔料、填料、染料、歩留まり向上剤等、各種添加剤を含有させてもよい。

基紙は、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等の各種抄紙機にて紙匹を形成した後に、乾燥させて得ることができる。

水溶性高分子としては、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下のものを使用する。アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈを超えると、低発塵性が得られたとしても、低発塵紙全体でアウトガスの発生速度が大きく、クリーンルームでの使用に適さない。本実施形態においては、水溶性高分子についてアウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下とするために、ケン化度と重合度が高いポリビニルアルコールを使用する。ケン化度は例えば８５ｍｏｌ％以上、重合度は５００以上とすることが好ましい。ケン化度と重合度が高いポリビニルアルコールは、アウトガス発生速度を小さくできるので好適であり、ポリビニルアルコールの揮発分も少なくできる。例えば、ポリビニルアルコールの揮発分は、９％以下のものが好ましい。また、ポリビニルアルコールは、カルボキシル基変性等のアニオン変性ポリビニルアルコールであることが好ましい。基紙の紙層内への浸透が適度に防止されるからである。なお、アウトガス発生速度が２００ｎｇ／ｇ／ｈ以上の水溶性高分子を使用すればよく、これよりアウトガス速度を小さくするためには、処理費用がかかり、また、溶解が困難という問題が生じることもある。

本実施形態に係る低発塵紙では、アウトガス発生速度を小さく保つためと発塵防止効果の改善のために、水溶性高分子と水系高分子との併用は排除しないが、水溶性高分子だけの使用が好ましい。

水溶性高分子の具体例としては、酸化デンプン、デキストリン等のデンプン類、ポリビニルアルコール又はそれらの誘導体類のうち少なくともいずれか一種であることが好ましい。これらの水溶性高分子は、水系高分子と異なり、分散剤を含ませる必要がないので、アウトガス発生速度を小さく保ちやすい。また、水溶性であるため、未反応のモノマー等のアウトガス発生源となる揮発性有機物を除去できるので精製しやすく、アウトガス発生速度の低いものが得られやすい。本発明においては、発塵防止効果の大きさから、ポリビニルアルコールが特に好ましい。また、繊維との結合力を更に向上させること、塗工安定性を改善することを目的として、各種変性を施したポリビニルアルコールでもよい。さらに、ポリビニルアルコールとデンプン類とを併用してもよい。

また、基紙に水溶性高分子を含浸させる方法としては、各種含浸方法があるが、本実施形態に係る発塵紙においては、サイズプレスが特に好ましい。

水溶性高分子の含有量は、対基紙に対して、０．５〜１０質量％含有されることが好ましい。含有量が０．５質量％未満の場合は、発塵量が多くなる場合がある。また、１０質量％を超えると、現場作業性が悪くなる場合がある。

水溶性高分子を含浸した後の乾燥方式としては、熱風乾燥、赤外乾燥、ドラム乾燥などが挙げられるが、本発明においては特に限定されるものではない。

本実施形態に係る低発塵紙は、天然繊維を主成分とし、アウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の基紙に、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の水溶性高分子を含有せしめ、アウトガス発生速度を小さくする。本実施形態に係る低発塵紙は、発塵性抑制効果が得られ、かつ、アウトガス発生速度を損なわない範囲で、定着剤、サイズ剤、紙力向上剤、顔料、填料、染料、歩留まり向上剤等、各種添加剤を含有させてもよい。各種添加剤についても、アウトガス発生源を除くことで、シートとしてはアウトガス発生速度を１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下、好ましくは７５０ｎｇ／ｇ／ｈ以下、さらに好ましくは５００ｎｇ／ｇ／ｈ以下とする。なお、シートとしては、アウトガス発生速度が２００ｎｇ／ｇ／ｈ以上であってもよく、これよりアウトガス速度を小さくするためには、多額の処理費用がかかり、実用的でない。

本実施形態に係る低発塵紙では、半導体製造装置・材料国際協会（ＳＥＭＩ）Ｄｏｃ．Ｎｏ２３６２規定に準拠した方法で求めた擦り合わせ発塵度が、５０個／Ｌ以内、好ましくは１０個／Ｌ以内とする。発塵性は、主として水溶性高分子の種類、その添加量によって調整できるが、５０個／Ｌ以内であればクリーンルーム内での使用を満足することができる。

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。また、例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り「質量部」及び「質量％」を示す。

（実施例１）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーを長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度２５６ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水溶性高分子としてアウトガス発生速度６５７ｎｇ／ｇ／ｈのポリビニルアルコール（商品名：ゴーセナールＴ−３５０、日本合成化学工業株式会社、カルボキシル基変性、ケン化度：９３〜９５ｍｏｌ％、重合度：３５００、揮発分：７％以下）を対基紙２．５質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（実施例２）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーに湿紙力増強剤（商品名：ポリフィックス２５９、昭和高分子株式会社）を対パルプ０．２５質量％添加して長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度１１３０ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水溶性高分子としてアウトガス発生速度６５７ｎｇ／ｇ／ｈのポリビニルアルコール（商品名：ゴーセナールＴ−３５０、日本合成化学工業、カルボキシル基変性、ケン化度：９３〜９５ｍｏｌ％、重合度：３５００、揮発分：７％以下）を対基紙２．５質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（実施例３）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーを長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度２５６ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水溶性高分子としてアウトガス発生速度７２６ｎｇ／ｇ／ｈのポリビニルアルコール（商品名：ＰＶＡ１３５Ｈ、株式会社クラレ、ケン化度：９９．７ｍｏｌ％以上、重合度：３５００、揮発分：９％以下）を対パルプ２．５質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（実施例４）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーに湿紙力増強剤（商品名：ポリフィックス２５９、昭和高分子株式会社）を対パルプ０．２５質量％添加して長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度１１３０ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水溶性高分子としてアウトガス発生速度７２６ｎｇ／ｇ／ｈのポリビニルアルコール（商品名：ＰＶＡ１３５Ｈ、株式会社クラレ、ケン化度：９９．７ｍｏｌ％以上、重合度：３５００、揮発分：９％以下）を対基紙２．５質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（比較例１）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーに湿紙力増強剤（商品名：ポリフィックス２５９、昭和高分子株式会社）を対パルプ０．５質量％添加して長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度２１００ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水系高分子としてアウトガス発生速度１０８００ｎｇ／ｇ／ｈのブタジエン−スチレン樹脂ラテックス（商品名：ＰＡ−３０１０、日本Ａ＆Ｌ株式会社）を対基紙０．５質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（比較例２）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーに湿紙力増強剤（商品名：ポリフィックス２５９、昭和高分子株式会社）を対パルプ０．５質量％添加して長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度２１００ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスでアウトガス発生速度９６４ｎｇ／ｇ／ｈの高分子として、ポリビニルアルコール（商品名：ＰＶＡ１３５Ｈ、株式会社クラレ、ケン化度：９９．７ｍｏｌ％以上、重合度：３５００、揮発分：９％以下）９７質量％とブタジエン−スチレン樹脂ラテックス（商品名：ＰＡ−３０１０、日本Ａ＆Ｌ株式会社）３質量％との混合体を対基紙３．０質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（比較例３）
広葉樹晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を、叩解機によってＣＳＦ４００ｍｌとなるように叩解処理した。このパルプスラリーに湿紙力増強剤（商品名：ポリフィックス２５９、昭和高分子株式会社）を対パルプ０．５質量％添加して長網抄紙機で抄紙・乾燥して、アウトガス発生速度２１００ｎｇ／ｇ／ｈの基紙を得た。この基紙に、サイズプレスで水系高分子としてアウトガス発生速度１０８００ｎｇ／ｇ／ｈのブタジエン−スチレン樹脂ラテックス（商品名：ＰＡ−３０１０、日本Ａ＆Ｌ株式会社）を対基紙３．０質量％含有させ、坪量５０ｇ／ｍ^２のシートを得た。

（アウトガス発生速度の測定）
ダイナミックヘッドスペース法を用いた。発生ガス濃縮導入装置を（ＭＳ−ＴＤ−２５８、ジーエルサイエンス社製）を用い、水溶性高分子、水系高分子、水溶性・水系高分子の混合体、得られた基紙又は得られた低発塵紙からそれぞれ試料約０．３ｇを採り、９９．９９９％のＨｅ気流（流量５０ｍｌ／ｍｉｎ）中で８０℃、１時間加熱し、試料から発生したアウトガスを吸着剤（ＴＥＮＡＸＴＡ）で捕集濃縮し、２７０℃で再脱離させたガスをクライオフォーカスユニットでサンプルバンドを狭めた後、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣＭＳ−ＱＰ５０５０Ａ、島津製作所製）に導入して定量した。キャピラリーカラムは、ＴＣ−１（ジーエルサイエンス社製、０．２５ｍｍ×６０ｍ、膜厚０．２５μｍ）を用い、質量分析計のイオン化方法を電子衝撃法（イオン化電圧７０ｅＶ）とした。このときの単位時間当たりのアウトガス発生量をアウトガス発生速度として、ｎ−ヘキサデカン検量線によって相対評価した。

（発塵度の測定）
発塵度の測定は、半導体製造装置・材料国際協会（ＳＥＭＩ）Ｄｏｃ．Ｎｏ２３６２規定に準拠した方法を用いた。得られたシートからＡ５判（２１０ｍｍ×１４８ｍｍ）の試験片を２枚用意し、クリーンベンチ内において、試験片の表と裏を重ね合わせ、１０秒間に３回の割合で２００秒間擦り合わせる。このときに発生した０．１μｍ以上の粒子を光散乱粒子計測器（ＫＣ−１８、リオン社製）で測定した。該粒子の総個数（１リットル中）から発塵度を表した。したがって、数値が小さいほど発塵し難いことを表す。評価基準は、次のとおりである。
１０個／リットル以下・・・低発塵紙として問題なく使える
１０個／リットルを超えて５０個／リットル以下・・・ＪＩＳ清浄度クラス７以下のクリーンルーム中で低発塵紙として問題なく使える（実用下限レベル）
５０個／リットル超・・・低発塵紙として使用不可（実用不可）

以上の測定結果を表１に示す。

表１のアウトガス発生速度は、実施例１〜３のシートでは１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下とクリーンルーム内での使用において、シートからのアウトガスの発生問題を生じさせないレベルであったが、比較例１は１４５００ｎｇ／ｇ／ｈ、比較例２は９９０００ｎｇ／ｇ／ｈ、比較例３は１１５０００ｎｇ／ｇ／ｈとクリーンルーム内での使用において、シートからのアウトガスの発生問題を生じさせるレベルであった。また、発塵度は、比較例１だけが３１８と三桁台であり、劣っていた。

Claims

天然繊維を主成分とし、オーブンで８０℃の加熱条件下において１時間アウトガスを捕集し、ＧＣ−ＭＳにて分析し、定量した質量１ｇ当たりのアウトガス発生質量で定義されるアウトガス発生速度が１２００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の基紙に、アウトガス発生速度が８００ｎｇ／ｇ／ｈ以下の水溶性高分子を含有せしめた低発塵紙であって、該低発塵紙のアウトガス発生速度が１０００ｎｇ／ｇ／ｈ以下であることを特徴とする低発塵紙。
前記水溶性高分子は、酸化デンプン、デキストリン等のデンプン類、ポリビニルアルコール又はそれらの誘導体類のうち少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の低発塵紙。
半導体製造装置・材料国際協会（ＳＥＭＩ）Ｄｏｃ．Ｎｏ２３６２規定に準拠した方法で求めた擦り合わせ発塵度が、５０個／Ｌ以内であることを特徴とする請求項１又は２に記載の低発塵紙。
前記基紙に対して、前記水溶性高分子が０．５〜１０質量％含有されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の低発塵紙。