JP2014525998A - 吸着性基布の調製方法および基布の統合処理システム - Google Patents
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Abstract
吸着性材料はポリエステルのような吸収性合成材料とすることができる。その材料は超清浄環境内の表面を清掃するのに用いられるように設計される。その方法は最初に吸着性材料のロールを基布としてクリーニングシステムの中に巻き出すことを含む。クリーニングシステムは幾つかのセクションを利用する。これらのセクションは、予備洗浄セクション、音響エネルギー洗浄セクションおよび乾燥セクションを含む。クリーニングシステムを通して前記基布を移動させる処理工程は連続していることが好ましい。音響エネルギー洗浄セクションは１または複数の音響エネルギー発生器を利用する。一態様では、その方法は、乾燥セクションを通して基布を移動させた後に、基布を複数の断片に裁断し、ワイパーを形成することも含む。その後、ワイパーはバッグに入れられ、バッグは密封される。本明細書において、吸着性材料の統合処理システムも提供される。
Description
本発明は吸着性基布に関する。より具体的には、本発明は、汚染管理に用いる吸着性基布を処理、包装する統合方法、およびクリーンルーム環境において使用するワイパーを調製する統合システムに関する。
［関連出願の相互参照］
本出願は２０１１年８月１日に出願の米国特許出願第13/195,100号の優先権およびその利益を主張し、同出願は、本願と一体をなすものとして引用する。
本出願は２０１１年８月１日に出願の米国特許出願第13/195,100号の優先権およびその利益を主張し、同出願は、本願と一体をなすものとして引用する。
種々の設定においてクリーンルームが使用される。これらの設定は半導体製造工場、医薬品および医療デバイス製造設備、航空宇宙研究所および極めて厳しい清浄度が要求される類似の場所を含む。
クリーンルームは建物の隔離されたエリア内で維持管理される。この点において、空中を浮遊する粒子が侵入するのを防ぐために、クリーンルームは通常、極めて特殊化された空気冷却システム、換気システムおよび濾過システムを有する。クリーンルームに入る人々は特殊な衣類および手袋を着用することになる。また、そのような人々は特殊なノートおよび筆記用具を使用する場合がある。
吸着性基布を用いてクリーンルーム内の機器を清掃することが望ましい。例えば、半導体製造用クリーンルームでは、種々の表面を頻繁に拭わなければならない。その際、汚染防止のために、特殊な拭取り具（ワイパー）および洗浄溶液が用いられる。そのような応用形態の場合、ワイパー自体も粒子が除去されいることが要求され、高度な湿潤強度および構造的完全性も有するべきである。このように、ワイパー基布は、表面を拭うために用いるときに洗浄液によって湿らせたり濡らしたりしても分解しない。
半導体製造用クリーンルームおよび医薬品製造設備のような汚染の影響を受けやすいエリア内で用いる製品は、或る特定の特性を得るために注意深く選択される。これらの特性には、粒子放出レベル、イオン性汚染物質レベル、吸着性、耐摩耗性、および洗浄剤への暴露に対する耐性を含むことができる。管理すべき汚染は、その汚染が小さな物理的汚染物質からなることから、「微小汚染」と呼ばれることが多い。そのような汚染物質は、バクテリアとウイルスの間のサイズの物質や、通常、百万分率、更には十億分率単位で測定される非常に低濃度の化学汚染物質を含む。
微小汚染物質は一般に、幾つかのタイプ：物理的粒子、イオンおよび微生物、並びに「抽出物」のうちの１つである。抽出物は、ワイパーの繊維から浸出された不純物である。以前ニュージャージー州アッパーサドルリバーに所在していたテックスワイプ社（現在はノースカロライナ州カーナーズヴィル所在のＩＴＷテックスワイプ社）は粒子管理環境において使用するのに特に適したワイパーを開発した。それぞれPaley等に付与された米国特許第4,888,229号および第5,271,995号を参照されたい。それらの開示は、法が許す範囲で、本願と一体をなすものとして引用する。Daiber等に付与された米国特許第5,229,181号も参照されたい。その開示は、同じく、法が許す範囲で本願と一体をなすものとして引用する。これらの特許はクリーンルームにおいて使用するワイパーを開示している。
然しながら、一貫して高い清浄度を有する吸収性かつ吸着性の基布を調製する方法を改良する必要がある。更に、一貫して、かつ効率的にクリーンルームワイパーを生産するクリーニングシステムが必要とされている。更に、起動後に人の介入を必要とすることなく動作する、クリーンルームワイパーを処理、包装する統合システムが必要とされている。
本明細書において最初に、吸着性材料を処理する方法が提供される。吸着性材料は、ポリエステルのような合成材料を含むことが好ましい。その材料はコアの周囲にロールとして配置され、その後、統合クリーニングおよび包装方法を通して材料を搬送するために巻き出されることが好ましい。
一態様では、その方法は最初に、吸着性材料のロールをシャフト上に配置することを含む。シャフトはモーターによって回転させることができるか、またはロールを引き出すことによって回転させることができる。その後、その方法は、クリーニングシステムを通して材料のロールを基布として巻き出すために、シャフトを回転させることを含む。
クリーニングシステムは幾つかのセクションまたはゾーンを利用することになる。これらのセクションまたはゾーンは、予備洗浄セクションと、音響エネルギー洗浄セクションと、乾燥セクションとを含むことができる。オプションでは、そのシステムは、乾燥セクションの前に濯ぎセクション、および乾燥セクションの前または後に裁断セクションも利用することができる。
また、その方法は予備洗浄セクションを通して基布を移動させることも含む。そのセッションでは、基布の少なくとも１つの面に前処理用流体を塗布することができる。前処理用流体は水溶液であり、基布の正面および背面の両方に噴霧されることが好ましい。水溶液は主に脱イオン水を含むことが好ましい。オプションでは、前処理用流体は気体である。
その方法は音響エネルギー洗浄セクションを通して基布を移動させることを更に含む。そのセッションでは、基布の前面および背面のうちの少なくとも一方が１または複数の音響エネルギー発生器からの音響エネルギーに暴露される。
音響エネルギー洗浄セクションは、第１の超音波エネルギー洗浄工程、第２の超音波エネルギー洗浄工程、またはその両方のような１または複数の洗浄工程を含むことができる。音響または音波エネルギーは洗浄溶液を保持するタンク内で生成される。
第１の超音波エネルギー洗浄工程では、１または複数の管状共振器を用いることができ、各管状共振器は、例えば、約２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数において動作する。一態様では、第１の超音波エネルギー洗浄工程は、第１の組のローラーおよび第２の組のローラーを含む。第１の組のローラーは、基布の正面が第１の変換器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように、第１の変換器の周囲に基布を案内する。同様に、第２の組のローラーは、基布の背面が第２の変換器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように、第２の変換器の周囲に基布を案内する。
第２の超音波エネルギー洗浄工程でも、１または複数の変換器が用いられる。その変換器は、約８００ｋＨｚ〜２．０ＭＨｚ、より好ましくは９００ｋＨｚ〜１．２ＭＨｚの周波数において音響エネルギーを生成するメガソニック変換器であることが好ましい。第２の超音波洗浄工程のエネルギーは、第１の超音波洗浄工程の直前または直後に加えられることが好ましい。ローラーを用いて、１または複数の変換器によって生成された音響場を通して基布を移動させることができる。
上記方法は乾燥セクションを通して基布を移動させることを更に含む。そこで、洗浄した吸着性材料に熱が加えられる。その熱は、加温および濾過された空気の形をとることが好ましい。
好ましくは、予備洗浄セクション、音響エネルギー洗浄セクションおよび乾燥セクションを通して基布を移動させる処理工程は連続しており、吸収性材料のロールを装填し、そのロールをクリーニングシステムの中に最初に送り込む場合以外に、人手は不要である。
上記クリーニングシステムはオプションで濯ぎセクションを利用することができる。この状況では、その方法は濯ぎセクションを通して基布を移動させることを更に含む。これは乾燥セクションを通して基布を移動させる前に行われる。濯ぎセクションにおいて、基布は主に脱イオン水を含む水溶液を用いて濯がれる。
また、一態様では、上記方法は、所定長さの基布を裁断することを含む。これは乾燥セクションを通して基布を移動させた後に行われる。一態様では、所定長さの基布を裁断することは基布を約４インチ（１０．１６ｃｍ）〜１８インチ（４５．７ｃｍ）の長さ、より好ましくは約１２インチ（３０．５ｃｍ）の長さの複数のセクションに裁断することを意味する。所定長さの基布を裁断するステップは、例えば、レーザーカッター、または音波ホーン若しくは音波ナイフを用いることによって実行することができる。その後、その長さの基布、すなわち、基布断片は密封バッグに入れられる。基布を裁断するステップおよび基布断片を密封バッグに入れるステップは自動化されることが好ましく、それは、それらのステップが、人の手が吸着性材料に実質的に触れることなく実行されることを意味する。
吸着性材料は、超清浄環境または他の管理された環境内で表面、機器を清掃するのに用いられるように設計される吸収性材料であることが好ましい。一実施形態では、バッグに入れられる吸収性材料は約300mL/m2〜650mLg/m2の吸水度を有する。
本発明を更に深く理解できるように、或る特定の図解、グラフおよび／または流れ図が添付される。然しながら、図面は本発明の選択された実施形態のみを示しており、本発明は他の等しく有効な実施形態および応用形態を許容することができるので、それゆえ、図面は範囲を制限するものと見なされるべきではないことが留意される。
定義
本明細書において用いられるときに、用語「移動させる」は、製造方法の複数のステップを通して基布を並進させるか、または別の方法で案内することを意味する。用語「移動させる」は基布に張力をかけることを含む。また、用語「移動させる」は、モーターが回転力をかけることによって、または基布に張力をかけて基布を巻き出すことによって、またはその両方によってシャフトを回転させることも含むことができる。
本明細書において用いられるときに、用語「移動させる」は、製造方法の複数のステップを通して基布を並進させるか、または別の方法で案内することを意味する。用語「移動させる」は基布に張力をかけることを含む。また、用語「移動させる」は、モーターが回転力をかけることによって、または基布に張力をかけて基布を巻き出すことによって、またはその両方によってシャフトを回転させることも含むことができる。
図１Ａおよび図１Ｂは合わせて、一実施形態における本発明の処理および包装方法１００を提示する。方法１００は吸収性、吸着性、またはその両方である基布をクリーニングし、包装するシステムを利用する。本明細書において、方法として参照符号「１００」が参照されるが、参照符号１００は、処理および包装方法を実行する一連の他のセクションを含むシステムも示す。
方法１００の吸着性基布はポリエステルまたはナイロンのような合成材料から製造されることが好ましい。その材料はロール１１０として提供される。その材料は処理され、その後、コア１１５に巻き付けられ、ロール１１０としての役割を果たす。基布ロール１１０は、例えば、約９００フィート（２７４．３メートル）の材料を有することができる。その後、吸着性材料は、処理および包装方法を通して材料を搬送するために、基布１０５として巻き出される。
基布ロール１１０は吸着性材料の大きなロールを表す。ロール１１０はニットポリエステル材料を含むことが好ましい。ポリエステル材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とすることができる。使用することができる他のポリエステル材料は、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン、ポリグリコライド、ポリラクチド、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバレレート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリプロピレンスクシネート等を含む。ポリエステル材料から製造されるワイパーは、VECTRA（商標）の商標でノースカロライナ州カーナーズヴィル所在のＩＴＷテックスワイプ社から市販されている。そのようなワイパーの例が、http://www.texwipe.comに記載されている。
他の合成材料を用いることもできる。これらの合成材料は、例えば、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリパラフェニレン−テレフタルアミド、ポリアミド（例えば、ナイロン６、ナイロン６／６、ナイロン１２、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸等）、ポリアミン、ポリイミド、ポリアクリル酸（例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、メタクリル酸およびアクリル酸のエステル等）、ポリカーボネート（例えば、ポリビスフェノール等）、ポリジエン（例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリノルボルネン等）、ポリエポキシド、ポリエーテル（例えば、ポリエチレングリコール（酸化ポリエチレン）、ポリブチレングリコール、酸化ポリプロピレン、ポリオキシメチレン（パラフォルムアルデヒド）、ポリテトラメチレンエーテル（ポリテトラヒドロフラン）、ポリエピクロロヒドリン等）、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブテン、ポリオクテン等）、ポリフェニレン（例えば、酸化ポリフェニレン、硫化ポリフェニレン、ポリフェニレンエーテルスルホン等）、シリコン含有ポリマー（例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボメチルシラン等）、ポリウレタン、ポリビニル（例えば、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールのエステルおよびエーテル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリビニルメチルケトン等）、ポリアセタール、およびポリアリレートを含む。
更に、ポリエステル材料およびセルロース材料の混紡物を用いることもできるが、超清浄の応用形態ではセルロース繊維を含むことは勧められない。織布および不織布合成材料の混紡物を用いることもできる。
図１Ａを参照すると、例示的な方法１００は最初に吸着性材料１１０のロールをシャフト１２０上に配置することを含む。シャフト１２０は、モーター１２２によって回転させるようにでき、これによって、所定の回転速度で基布ロール１１０が解かれる。ロール１１０は、方法１００を通して約２２フィート／分（０．１１メートル／秒）の速度で巻き出されるか、または移動することが好ましい。
モーター１２２は更に、支持台１２４によって支持することができる。支持台１２４は静止していることができる。代替的には、支持台１２４は可搬式とすることができる。図１Ａの視点では、支持台１２４は吸収性材料のロール１１０およびモーター１２２を所定の位置に移動させる車輪１２６を含む。いずれの場合でも、方法１００は次に、吸収性材料のロール１１０を解くために、シャフト１２０および取り付けられたコア１１５を回転させることを含む。
ポリエステル材料１１０は基布１０５として巻き出される。基布１０５は、幅が４インチ（１０．１６ｃｍ）〜１８インチ（４５．７ｃｍ）であることが好ましい。この段階において、基布１０５は「ウェブ」または「スリットロール」と呼ぶことができる。
基布１０５は方法１００の一部として一連の処理セクションまたは処理ゾーンに通される。これらのセクションまたはゾーンは、予備洗浄セクション１３０と、音響エネルギー洗浄セクション１４０、１５０と、濯ぎセクション１６０と、乾燥セクション１７０とを含むことができる。方法１００は、乾燥セクション１７０の前または後に裁断セクション１８０を、そして包装セクション１９０も利用することが好ましい。
図１Ａに示すように、方法１００は予備洗浄セクション１３０を通して基布１０５を移動させることを含む。そのセッションでは、前処理用流体１３３が、基布１０５を構成する吸収性材料上に噴霧される。一態様では、前処理用流体１３３は水溶液１３３であり、基布１０５の正面１０５ａおよび背面１０５ｂの両方に噴霧される。水溶液１３３は主に脱イオン水を含むことが好ましい。水溶液１３３を塗布するのにスプレーノズル１３４が用いられる。
代替的には、前処理用流体１３３は気溶体である。気溶体は、例えば、二酸化炭素、オゾン、蒸気またはその組み合わせを含むことができる。
基布１０５を予備洗浄セクション１３０に導入するために、作業者が最初に基布ロール１１０の前縁を引き出す。この処理工程は手動で行われるが、予備洗浄セクション１３０および方法１００の他のセクションは自動化される、すなわち、清浄度を確保し、かつ効率を高めるために人手を介することなく実行されることが好ましい。
予備洗浄セクション１３０を通して基布１０５を移動させるのを支援するように、複数のニップローラー１３２を利用することができる。ニップローラー１３２によって、基布１０５はスプレーノズル１３４間で移動できるようになり、それにより、基布１０５の正面１０５ａおよび背面１０５ｂの両方を湿らせることできる。ニップローラー１３２は、容易にクリーニングすることができるか、更には滅菌することができるステンレス鋼または他の材料から製造される管状物体を画定することが好ましい。
図１Ａのローラー１３２およびスプレーノズル１３４の構成は例示にすぎないことは理解されたい。一対のノズル１３４が基布１０５の一方の面のみに水または気体流体を噴霧する構成のような他の構成を利用することもできる。
任意の構成において、水溶液または他の前処理用流体１３３は容器１３６の中に凝結または落下し、その容器に簡単に収集される。その後、水溶液１３３は排水管１３８に向けられる。そこから、水溶液１３３は濾過し、再利用することができる。水位線１３５が図１Ａに示される。一実施形態では、最も下にあるニップローラー１３２は実際には水位線１３５の数インチ下方に延在することができる。
方法１００は音響エネルギー洗浄セクションを通して基布１０５を移動させることも含む。図１Ａの構成では、音響エネルギー洗浄セクションは実際には１４０および１５０として表される２つの工程を含む。
工程１４０は第１の超音波エネルギー洗浄工程を表す。その工程では、吸収性材料の正面１０５ａおよび背面１０５ｂが超音波エネルギーに暴露される。超音波エネルギーは１または複数のエネルギー発生器１４４によって供給される。エネルギー発生器１４４は、（数千個とまではいかなくても）数百個の内破する気泡を生成し、その気泡はマイクロ衝撃波を生成する。
エネルギー発生器１４４は管状共振器を備えることが好ましい。管状共振器は、超音波変換器および電源を表す。管状共振器１４４は、音響エネルギーを生成し、超音波洗浄工程１３０内の基布１０５に供給する。生成されるエネルギーの周波数は好ましくは約２０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの範囲にあり、より好ましくは約２０ｋＨｚ〜約５０ｋＨｚであり、更に好ましくは約４０ｋＨｚである。共振器１４４に入力される電力は、洗浄溶液１４３の１ガロンあたり約２０Ｗ〜約２５０Ｗの範囲にあることが好ましい。
超音波変換器は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）変換器または磁歪変換器とすることができる。適切な市販の変換器の一例が、コネチカット州ニュートン所在のソニックス＆マテリアルズ社から市販されているVibra-Cell VCXシリーズである。
図１Ａのエネルギー発生器１４４は管状共振器を表すことを意図しており、本明細書において、そのように呼ぶことができる。然しながら、エネルギー発生器１４４は、超音波周波数範囲内、好ましくは２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの超音波エネルギーを生成するプレートまたは他のエネルギー発生器とすることもできる。エネルギー発生器１４４は、例えば、カリフォルニア州エスコンディード所在のエレクトロウェーブ・ウルトラソニック社が製造する圧電変換器とすることができる。
共振器１４４はタンク１４６内に存在する。図１Ａの構成では、一対の管状共振器１４４が概略的に示される。然しながら、単一の共振器１４４を用いることもできるし、３つ以上の共振器１４４を設けることもできることは理解されたい。一態様では、幾つかの共振器のアレイがタンク１４６内に配置される場合がある。タンク１４６の幾何形状に応じて、管状共振器１４４を「同調させる」ことが好ましい。
共振器１４４は、基布１０５に極めて近接して配置される。共振器１４４は、高周波数音波エネルギーを送達し、そのエネルギーはキャビテーションを引き起こす。これは更に、音響場内の圧力を迅速に変更することによって、吸収性材料内の微小乱流を増加させる。場内で生成された音響波が十分に高い振幅を有する場合には、キャビテーションとして知られる現象が生じ、その場合、液相内に小さな空洞または泡が形成される。これは、液体剪断と、その後の急速崩壊とに起因する。十分なサイクル後に、キャビテーション気泡が、共振サイズと呼ぶことができるサイズにまで成長し、その時点で、それらの気泡は１つの圧縮サイクルにおいて激しく内破し、数千気圧の局所的な圧力変化を引き起こす。
タンク１４６は基布１０５をクリーニングする洗浄溶液１４３を保持する。洗浄溶液１４３は脱イオン水と、繊維製品クリーニングの分野において既知であるような界面活性剤とを含むことが好ましい。水分は加熱されることが好ましい。洗浄溶液１４３を交換または循環するときに、洗浄溶液１４３を受ける排水管１４８を設けることができる。
流体線１４５がタンク１４６内に示されている。これは、洗浄中の洗浄溶液１４３の水位を表す。オプションで、流体線１４５を越える水を取り除く側方排水路１４９が設けられる。このようにして、任意の浮遊する不揮発性残留物（NVR：non-volatile residue）がタンク１４６から除去される。
超音波エネルギー洗浄工程１４０を通して基布１０５を移動させるのを支援するように、複数のローラー１４２を利用することができる。ローラー１４２によって、基布１０５はエネルギー発生器１４４間を移動できるようになり、それにより、基布の正面１０５ａおよび背面１０５ｂの両方が暴露されるようになる。ローラー１４２は、ステンレス鋼から製造される円柱形デバイスであることが好ましい。
代替の構成では、エネルギー発生器１４４は、タンク１４６の底部または側壁上に取り付けることができる。これは、基布の両面１０５ａ、１０５ｂを音響エネルギーと接触させる可能性を制限するので好ましくない。いずれにしても、洗浄溶液１４３およびエネルギー発生器１４４の音響作用によって洗浄されるように、基布１０５は流体線１４５の下方に浸漬されることが好ましい。
一態様では、第１の超音波洗浄セクション１４０は、第１の組のローラーおよび第２の組のローラー１４２を含む。第１の組のローラーは、吸着性材料の正面１０５ａが第１のエネルギー発生器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように、第１のエネルギー発生器の周囲に基布１０５である吸着性材料を案内する。同様に、第２の組のローラーは、吸着性材料の背面１０５ｂが第２のエネルギー発生器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように、第２のエネルギー発生器の周囲に基布１０５である吸着性材料を案内する。
超音波エネルギー洗浄セクションの工程１５０は、メガソニックエネルギー洗浄工程を表す。その工程では、吸着性材料の正面１０５ａおよび背面１０５ｂがメガソニックエネルギーに暴露される。メガソニックエネルギーは、少なくとも１つのエネルギー発生器１５４によって供給される。エネルギー発生器１５４は、（数十億個ではないにしても）数百万個の内破する気泡を生成し、それらの気泡がマイクロ衝撃波を生成する。
エネルギー発生器１５４は電源に接続される変換器であることが好ましい。変換器１５４は、音響エネルギーを生成し、メガソニック洗浄工程１５０内の基布１０５に供給する。生成されるエネルギーの周波数は、好ましくは約８００ｋＨｚ〜約１２００ｋＨｚの範囲にあり、より好ましくは約９００ｋＨｚ〜約１１００ｋＨｚであり、更に好ましくは約１ＭＨｚである。その変換器は、音響エネルギーを生成する圧電結晶から構成されることが好ましい。音響エネルギーは更には、水タンク内にキャビテーションを引き起こす。
メガソニック変換器１５４は、例えば、アイオワ州ダベンポート所在のブルーウェーブ・ウルトラソニック社が製造する磁歪変換器、または、ニュージャージー州トレントン所在のメガソニック・スウィーピング社が提供するメガソニック掃引発生器とすることができる。
変換器プレート１５４はタンク１５６内に存在する。図１Ａの構成では、単一の変換器プレート１５４が概略的に示される。然しながら、２つ以上の変換器プレート１５４を利用できることは理解されたい。タンク１５６の幾何形状に応じて、変換器プレート１５４を「同調」させることが好ましい。
タンク１５６は基布１０５をクリーニングする洗浄溶液１５３を保持する。洗浄溶液１５３は脱イオン水と、当該技術分野において既知であるような界面活性剤とを含むことが好ましい。洗浄溶液１５３の水分は加熱されることが好ましい。洗浄サイクル後に洗浄溶液１５３を受ける排水路１５８が設けられる。
流体線１５５がタンク１５６内に示されている。これは、音響クリーニング中の洗浄溶液１５３の水位を表す。
メガソニックエネルギー洗浄工程１５０を通して基布１０５を移動させるのを支援するように、複数のニップローラー１５２を利用することができる。ローラー１５２によって、基布１０５が変換器１５４の周囲で移動できるようになり、それにより、基布１０５の少なくとも１つの面が音響エネルギーに直接暴露されるようになる。変換器１５４はオプションでタンク１５６の底部または側壁上に取り付けることができる。いずれにしても、洗浄溶液１５３およびエネルギー発生器１５４の音響作用によって同時に洗浄されるように、基布１０５は流体線１４５の下方に浸漬されることが好ましい。
図１Ａの構成では、第１の超音波エネルギー洗浄工程１４０は、第２の超音波エネルギー洗浄工程１５０の前に行われる。然しながら、第２の超音波エネルギー洗浄工程１５０が第１の超音波エネルギー洗浄工程１４０の前に行われてもよいことは理解されたい。従って、メガソニック周波数範囲内の音響エネルギーは、超音波周波数範囲内の音響エネルギーの前後いずれかに加えることができる。
方法１００は、濯ぎセクション１６０を通して基布１０５を移動させることも含む。そのセッションでは、スプレーノズル１６４を用いて、基布１０５に水溶液１６３が噴霧される。一態様では、水溶液１６３は基布１０５の正面１０５ａおよび背面１０５ｂの両方に噴霧される。水溶液は主に脱イオン水を含むことが好ましい。
濯ぎセクション１６０を通して基布１０５を移動させるのを支援するように、複数のニップローラー１６２を利用することができる。ローラー１６２によって、基布１０５は、スプレーノズル１６４の上方、下方またはその間を移動できるようになり、それにより、基布１０５の正面１０５ａおよび背面１０５ｂ両方に噴霧できるようになる。ローラー１６２はステンレス鋼から製造される円柱形デバイスであることが好ましい。
脱イオン水１６３は容器１６６内に捕らえられ、その後、排水管１６８の中に向けられる。そこから、その水は濾過し、再利用することができる。水位１６５が図１Ｂに示される。一実施形態では、最も下にあるローラー１６２は実際には水位１６５の数インチ下方に延在する。
濯がれた後に、基布１０５を構成する吸着性材料は乾燥セクション１７０を通って移動する。そのセッションでは、クリーニングまたは処理された材料に熱が加えられる。その熱は、加温され、HEPAフィルター濾過された空気を含むことが好ましい。その空気は１または複数の加熱ユニット１７６を通して供給される。各加熱ユニット１７６は、基布１０５の正面１０５ａおよび／または背面１０５ｂにわたって、加温された空気を優しく当てる１または複数の送風機すなわちファン１７４を含む。
乾燥セクション１７０を通して基布１０５を移動させるのを支援するために、１または複数のニップローラー１７２を設けることができる。図１Ｂの構成では、ローラー１７２は加熱ユニット１７６の前と後とに配置することができる。
好ましくは、予備洗浄セクション１３０、音響エネルギー洗浄セクション１４０／１５０、濯ぎセクション１６０および乾燥セクション１７０を通して基布１０５を移動させる処理工程は連続している。調製方法１００を通して基布１０５を移動させるために、基布１０５は一連のローラーによって案内され、かつ優しく引っ張られる。その後、基布１０５は個々の断片に裁断される。
図１Ｂは、加熱ユニット１７６から裁断セクション１８０への、基布１０５の例示的な移動を説明する。裁断セクション１８０では、基布１０５はローラー１８２によって幾つかのパドル１８４のうちの１つの上に案内される。パドル１８４はカルーセル１８６上で回転する。動作時に、所定長さの基布１０５がパドル１８４上に置かれる。基布１０５は、それぞれのパドル１８４内の穴１８５を通してかけられる適度な真空によってパドル１８４上の適所に保持される。一態様では、パドル１８４は実質的に垂直な位置に保持され、ホース（図示せず）が直立したパドル１８４内の穴１８５を通して吸引を行う。その後、その長さの基布１０５が、レーザーまたはブレード（図示せず）のいずれかを用いて裁断される。代替的には、基布１０５の複数の部分が熱エネルギーまたは音波エネルギーを用いて裁断され、そのエネルギーは複数の部分の境界を封止または溶融する役割を果たす。例えば、音波ナイフまたは音波ホーンを利用することができる。
その長さの基布１０５は、長さが４インチ（１０．１６ｃｍ）、９インチ（２２．９ｃｍ）、１２インチ（３０．５ｃｍ）、更には１６インチ（４０．６ｃｍ）である断片に裁断されることが好ましい。一態様では、各断片は１２インチ×１２インチである。代替的には、各セクションは約９インチ×１２インチとすることができる。個々の断片が１８１に示される。
その長さの基布１０５の背面には負圧がかかるので、基布の新たな各裁断片１８１は、裁断後であっても、パドル１８４上に留まる。その後、パドル１８４は約９０度だけ下方に回転し、その際に、真空が解除され、基布の断片１８１が解放される。図１Ｂの視点では、基布断片１８１の積層体１８９が示される。
基布の断片１８１が解放された後に、カルーセル１８６が回転する。新たなパドル１８４が次の所定長さの基布を受け取り、レーザーまたはブレードに向ける。その長さの基布が裁断され、その後、新たに裁断された断片１８１が積層体１８９上に置かれる。基布の更に多くの断片１８１を裁断するために、この方法が繰り返され、それらの部分を積層体１８９上に置く。
５０、７５または１００のような指定されたサイクル数後に、基布断片１８１、すなわち、「ワイパー」の積層体１８９がコンベアベルト１８８（または他の並進デバイス）に沿って移動する。コンベアベルト１８８を用いて、ワイパーの積層体１８９が包装セクション１９０に供給される。その後、包装セクション１９０は、ワイパーを積層体１８９として表面１９５上に置く。
包装セクション１９０は自動化されることが好ましく、それは人手を必要とすることなく、ワイパーの積層体１８９がバッグに入れられることを意味する。一態様では、積層体１８９にバッグ１９２が差し出される。空気パルスがバッグ１９２の一端を開き、２つのフリッパー（図示せず）が部分的に回転して、バッグ１９２の一端を開いたままにする。その後、積層体１８９がバッグ１９２の中に移され、バッグ１９２は、移動されて密封される。ワイパーをバッグ１９２の中に入れるのは、プランジャー１９４を用いて自動的に行われる。このようにして、その吸着性材料は人の手によって触れられない。
裁断される基布の各断片１８１（すなわち、各ワイパー）は、約０．５μｍ〜５．０μｍである粒子および繊維を１平方メートルあたり約０．５×１０6〜５．０×１０6だけ有することが好ましい。更に、各ワイパーは、長さが約５．０μｍ〜１００μｍである粒子および繊維を１平方メートルあたり約３００００〜７００００だけ有することが好ましい。更に、各ワイパーは１００μｍより大きな繊維を１平方メートルあたり１５０未満だけ有することが好ましい。
一態様では、各ワイパーは約0.06ppm未満のカリウム、約0.05ppm未満の塩化物、約0.05ppm未満のマグネシウム、約0.20ppm未満のカルシウムおよび約0.30ppm未満のナトリウムを有する。別の態様では、各ワイパーは約0.20ppm未満の硫酸塩を有する。別の態様では、各ワイパーは約0.02g/m2ＩＰＡ抽出剤および約0.01g/m2ＤＩＷ抽出剤を有する。別の態様では、各ワイパーは約0.02g/m2ＩＰＡ抽出剤および約0.01g/m2ＤＩＷ抽出剤を有する。更に別の態様では、各ワイパーは約300mL/m2〜約650mL/m2、より好ましくは約450mL/m2の吸水度を有する。
図２は、吸着性基布の包装体として用いることができるような例示的なバッグ１９２の斜視図である。バッグ１９２は、基布１０５が裁断セクション１８０において複数の断片に裁断された後の吸着性材料の断片、すなわち、ワイパーを収納する。その後、バッグ１９２は密封される。図２に示されるように、バッグ１９２はミシン目１９５を含み、それにより、密封されたバッグ１９２をクリーンルーム内でユーザーが容易に開封できるようにする。
バッグ１９２はクリーンルーム内の表面を清掃するのにエンドユーザーが用いることができる。本明細書において表面を清掃する方法が提供される。その方法は、ワイパー包装体を受け取ることを含む。そのワイパーは、種々の実施形態において方法１００に関して上記で説明されたシステムのような処理システムにおいて包装されている。その方法は、ワイパー包装体を開封することと、ワイパーのうちの１つを取り出すことと、取り出されたワイパーを用いて、クリーンルーム環境内の表面を拭うこととを更に含む。
上記からわかるように、吸収性または吸着性の材料を包装する改善された方法が提供される。図１Ａおよび図１Ｂにおいて方法１００の場合に示された構成は単なる例示であることに留意されたい。例えば、予備洗浄セクション１３０、音響エネルギー洗浄セクション１４０、１５０、濯ぎセクション１６０および乾燥セクション１７０は、より小さなフットプリントを有するモジュールの中に組み込むことができる。そのフットプリントは、例えば、わずか３０フィート×３０フィート（すなわち約８３．６ｍ2）とすることができる。そのモジュールは、セクション１３０、１４０、１５０、１６０、１７０を通り抜ける基布１０５の進行を監視するように、種々のセクションにカメラを備えることができる。
本明細書において記述された発明は、上記で説明された利益および利点を達成するのに十分に適合するのは明らかであるが、本発明は、その精神から逸脱することなく、変更、変形および改変の余地があることは理解されよう。
１００ 処理、包装方法
１０５ 基布
１０５ａ 正面
１０５ｂ 背面
１１０ 基布ロール
１１５ コア
１２０ シャフト
１２２ モーター
１２４ 支持台
１２６ 車輪
１３０ 予備洗浄セクション
１３２ ニップローラー
１３２ ローラー
１３３ 前処理用流体
１３３ 水溶液
１３４ スプレーノズル
１３５ 水位線
１３６ 容器
１３８ 排水管
１４０ 工程
１４０ 超音波エネルギー洗浄工程
１４２ ローラー
１４３ 洗浄溶液
１４４ エネルギー発生器
１４４ 管状共振器
１４４ 共振器
１４５ 流体線
１４６ タンク
１４８ 排水管
１４９ 側方排水路
１５０ 第２の超音波エネルギー洗浄工程
１５２ ニップローラー
１５３ 洗浄溶液
１５４ エネルギー発生器
１５４ メガソニック変換器
１５５ 流体線
１５６ タンク
１５８ 排水路
１６０ 濯ぎセクション
１６２ ニップローラー
１６３ 水溶液
１６４ スプレーノズル
１６５ 水位
１６６ 容器
１６８ 排水管
１７０ 乾燥セクション
１７２ ニップローラー
１７４ ファン
１７６ 加熱ユニット
１８０ 裁断セクション
１８１ 裁断片
１８２ ローラー
１８４ パドル
１８５ 穴
１８６ カルーセル
１８８ コンベアベルト
１８９ 積層体
１９０ 包装セクション
１９２ バッグ
１９４ プランジャー
１９５ ミシン目
１０５ 基布
１０５ａ 正面
１０５ｂ 背面
１１０ 基布ロール
１１５ コア
１２０ シャフト
１２２ モーター
１２４ 支持台
１２６ 車輪
１３０ 予備洗浄セクション
１３２ ニップローラー
１３２ ローラー
１３３ 前処理用流体
１３３ 水溶液
１３４ スプレーノズル
１３５ 水位線
１３６ 容器
１３８ 排水管
１４０ 工程
１４０ 超音波エネルギー洗浄工程
１４２ ローラー
１４３ 洗浄溶液
１４４ エネルギー発生器
１４４ 管状共振器
１４４ 共振器
１４５ 流体線
１４６ タンク
１４８ 排水管
１４９ 側方排水路
１５０ 第２の超音波エネルギー洗浄工程
１５２ ニップローラー
１５３ 洗浄溶液
１５４ エネルギー発生器
１５４ メガソニック変換器
１５５ 流体線
１５６ タンク
１５８ 排水路
１６０ 濯ぎセクション
１６２ ニップローラー
１６３ 水溶液
１６４ スプレーノズル
１６５ 水位
１６６ 容器
１６８ 排水管
１７０ 乾燥セクション
１７２ ニップローラー
１７４ ファン
１７６ 加熱ユニット
１８０ 裁断セクション
１８１ 裁断片
１８２ ローラー
１８４ パドル
１８５ 穴
１８６ カルーセル
１８８ コンベアベルト
１８９ 積層体
１９０ 包装セクション
１９２ バッグ
１９４ プランジャー
１９５ ミシン目
Claims (32)
- 吸着性材料を処理する方法において、
吸着性材料のロールを解いて基布としてクリーニングシステム内へ引き出し、
前記クリーニングシステム内の音響エネルギー洗浄セクションを通して前記基布を移動させ、前記基布の正面と背面の少なくとも一方を、洗浄溶液のタンク内で１または複数の音響エネルギー発生器からのエネルギーパルスに暴露し、
前記クリーニングシステム内の乾燥セクションを通して前記基布を更に移動させ、前記洗浄した吸着性材料に熱を与えることを含み、
洗浄、乾燥した吸着性材料が１００μｍより長い繊維を１平方メートルあたり１５０未満だけ均一に有しているようにした方法。 - 前記吸着性材料は合成材料を含む請求項１に記載の方法。
- 前記吸着性材料は主にポリエステルを含む請求項２に記載の方法。
- 前記吸着性材料は吸収性材料を含む請求項１に記載の方法。
- 前記吸収性材料は、約300mL/m2〜約650mL/m2の吸水度を有する請求項４に記載の方法。
- 前記クリーニングシステム内の予備洗浄セクションを通して前記基布を移動させることを更に含み、前記音響エネルギー洗浄セクションを通して前記基布を移動させる前に、前記吸着性材料に前処理用流体が噴霧される請求項３に記載の方法。
- 前記予備洗浄セクション内の前記前処理用流体は、（ｉ）主に脱イオン水を含む液体であるか、（ｉｉ）二酸化炭素、蒸気、オゾンまたはその混合物を含む気溶体であるか、（ｉｉｉ）その組み合わせである請求項６に記載の方法。
- 前記予備洗浄セクション、前記音響エネルギー洗浄セクションおよび前記乾燥セクションを通して前記基布を移動させることは連続している請求項７に記載の方法。
- 前記乾燥セクションを通して前記基布を移動させた後に、前記基布を複数の断片に裁断して個々のワイパーを形成し、
前記ワイパーをバッグ中に入れ、
前記バッグを密封することを更に含む請求項８に記載の方法。 - 前記基布を複数の断片に裁断する段階および前記ワイパーをバッグに入れる段階は、実質的に人の手が前記吸着性材料と接触することなく実行される請求項９に記載の方法。
- 所定長さの前記基布を裁断する段階は、レーザーカッター、音波ナイフまたは音波ホーンを用いることによって実行される請求項１０に記載の方法。
- 前記各ワイパーは、（ｉ）長さが５．０μｍ〜１００μｍである粒子および繊維を１平方メートルあたり３００００〜７００００だけ有するか、（ｉｉ）約０．５μｍ〜５．０μｍの粒子および繊維を１平方メートルあたり約０．５×１０6〜５．０×１０6だけ有するか、または（ｉｉｉ）その両方である請求項９に記載の方法。
- 前記各ワイパーは約0.06ppm未満のカリウム、約0.05ppm未満の塩化物、約0.05ppm未満のマグネシウム、約0.20ppm未満のカルシウムおよび約0.30ppm未満のナトリウムを有する請求項９に記載の方法。
- 前記音響エネルギー洗浄セクションは第１の超音波エネルギー洗浄器を備え、
前記１または複数のエネルギー発生器は、約２０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの変換器を備える請求項３に記載の方法。 - 前記音響エネルギー洗浄セクションは第２の超音波エネルギー洗浄器を備え、
前記１または複数のエネルギー発生器は、約９００ｋＨｚ〜２．０ＭＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの変換器を備える請求項３に記載の方法。 - 前記音響エネルギー洗浄セクションは、
約２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの音響変換器を有する超音波エネルギー洗浄ステーションと、
前記基布が前記超音波エネルギー洗浄ステーションを通って移動する間に、或る量の脱イオン水および界面活性剤を保持する前記超音波エネルギー洗浄ステーション内のタンクと、
約９００ｋＨｚ〜２．０ＭＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの音響変換器を有するメガソニックエネルギー洗浄ステーションと、
前記基布が前記メガソニックエネルギー洗浄ステーションを通って移動する間に、或る量の脱イオン水および界面活性剤を保持する前記メガソニックエネルギー洗浄ステーション内の別のタンクとを備える請求項３に記載の方法。 - 前記乾燥セクションを通して前記基布を移動させる前に、濯ぎセクションを通して前記基布を移動させることを更に含み、前記基布は主に脱イオン水を含む水溶液を用いて濯がれる請求項３に記載の方法。
- 前記吸着性材料のロールをシャフト上に配置することを更に含み、
前記吸着性材料のロールを巻き出すことは、前記基布を前記予備洗浄セクションに導入するために前記シャフトから前記ロールを巻き出すことを含む請求項６に記載の方法。 - 前記吸着性材料のロールは前記シャフト上に配置される前にコアに巻き付けられ、
前記吸着性材料のロールは前記シャフト上に配置される前に少なくとも２５フィート（３．３１メートル）の長さを有し、
前記吸着性材料のロールを巻き出すことは前記シャフトを回転させることを含む請求項１８に記載の方法。 - 前記熱は、加温され、HEPAフィルター濾過された空気を含む請求項１に記載の方法。
- 吸着性材料のロールを基布として受け取り前記吸着性材料を処理する処理システムにおいて、
洗浄溶液のタンク内の１または複数の音響エネルギー発生器からのエネルギーパルスに前記基布の正面および背面のうちの少なくとも一方を暴露する音響エネルギー洗浄セクションと、
前記洗浄した吸着性材料に、加温および濾過された空気を当てる乾燥セクションと、
前記基布が前記乾燥セクションを通過した後に前記基布を個々のワイパーに連続して裁断し、複数の前記ワイパーを積重ねて積層体を形成する裁断セクションと、
人手を実質的に必要とすることなく、前記ワイパーの前記各積層体を連続して受け取り、前記積層体をバッグに入れる包装セクションと、
を備える処理システム。 - 前記吸着性材料は主にポリエステルを含む請求項２１に記載の処理システム。
- 前記吸着性材料は、吸収性材料または吸着性材料若しくはその双方であり、
洗浄、乾燥後に、前記吸着性材料は、長さが１００μｍより大きい繊維を１平方メートルあたり１５０未満だけ均一に有する請求項２１に記載の処理システム。 - 前記吸着性材料は吸収性材料であり、
前記吸収性材料は、約300mL/m2〜約650mL/m2の吸水度を有する請求項２１に記載の処理システム。 - 前記吸着性材料のロールを基布として受け取り、前記基布が前記音響エネルギー洗浄セクションの中に移動する前に前記吸着性材料上に前処理用流体を噴霧する予備洗浄セクションを更に備える請求項２１に記載の処理システム。
- 前記予備洗浄セクション内の前記前処理用流体は、（ｉ）主に脱イオン水を含む液体であるか、（ｉｉ）二酸化炭素、蒸気、オゾンまたはその混合物を含む気溶体であるか、（ｉｉｉ）その組み合わせである請求項２５に記載の処理システム。
- 前記音響エネルギー洗浄セクションから前記基布を連続して受け取り、乾燥させる前に脱イオン水を噴霧することによって前記基布を濯ぐ濯ぎセクションと、
前記吸着性材料のロールを支持するシャフトを有する台と、
前記吸着性材料のロールを基布として前記予備洗浄セクションの中に巻き出すために前記シャフトを回転させるモーターとを更に備える請求項２６に記載の処理システム。 - 前記音響エネルギー洗浄セクションは第１の超音波エネルギー洗浄器を備え、
前記１または複数のエネルギー発生器は約２０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの変換器を備える請求項２１に記載の処理システム。 - 前記少なくとも１つの変換器はそれぞれ管状共振器であり、
前記少なくとも１つの管状共振器はそれぞれ約２０ｋＨｚ〜約５０ｋＨｚの周波数において動作する請求項２８に記載の処理システム。 - 前記第１の超音波エネルギー洗浄器は、
前記基布の前記正面が第１の変換器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように前記第１の変換器の周囲に前記基布を案内する第１の組のローラーと、
前記基布の前記背面が第２の変換器からの超音波エネルギーに直接暴露されるように前記第２の変換器の周囲に前記基布を案内する第２の組のローラーと、
を備える請求項２８に記載の処理システム。 - 前記音響エネルギー洗浄セクションは第２の超音波エネルギー洗浄器を備え、
前記１または複数のエネルギー発生器は、約８００ｋＨｚ〜２．０ＭＨｚの周波数において動作する少なくとも１つの変換器を備える請求項２８に記載の処理システム。 - 表面を清掃する方法において、
処理システムにおいてワイパーを包装したワイパー包装体を受け取ることを含み、
前記処理システムは、
基布の正面および背面のうちの少なくとも一方を、洗浄溶液のタンク内の１または複数の音響エネルギー発生器からのエネルギーパルスに暴露する音響エネルギー洗浄セクションと、
前記洗浄した吸着性材料に、加温および濾過された空気を当てる乾燥セクションと、
前記基布が前記乾燥セクションを通過した後に前記基布を個々のワイパーに連続して裁断し、複数の前記ワイパーを積重ねて積層体を形成する裁断セクションと、
人手を実質的に必要とすることなく、前記ワイパーの各積層体を連続して受け取り、前記積層体をバッグに入れる包装セクションとを備えており、
前記方法は、更に、
前記ワイパー包装体を開封し、
前記ワイパーのうちの１つを取り出し、
前記取り出されたワイパーを使用してクリーンルーム環境内の表面を拭うことを含む表面清掃方法。
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