JP2015071456A - 精密部材用収納容器およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】微量の不純物または汚染物質によっても損傷を被る精密部材を損傷なく保存および運搬することができる、経済的な精密部材用収納容器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ポリカーボネート樹脂から形成される精密部材用収納容器であって、前記ポリカーボネート樹脂を水に入れ50℃で12時間放置し、25℃で12時間振とうした後の液のイオンクロマトグラフィーによる、塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)および硫酸イオン(SO 2−)の検出量が、それぞれ独立して、2ppb以下である、精密部材用収納容器。
【選択図】なし

Description

本発明は、精密部材用収納容器およびその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、微量の不純物または汚染物質によっても損傷を被る精密部材を損傷なく保存および運搬するための精密部材用収納容器およびその製造方法に関する。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、耐衝撃性などの機械的特性、耐熱性、透明性などに優れるので、多様な用途で使用されている。特に、ポリカーボネート樹脂で製造された容器は、耐衝撃性に優れ、透明または半透明であって内容物が外部から見えるという長所のため広く使用されてきた。また、これら容器は、電気/電子部品または装置のように汚染からの隔離が厳格に要求される精密部材の分野にも適用されるようになった。
しかし、一般的なポリカーボネート樹脂、特に、界面重合により製造されたポリカーボネート樹脂で製造された容器の場合、容器から塩素イオンなどが揮発し、ICチップなどの半導体材料またはシリコンウェハなどの精密部材(製品)に損傷を与えるおそれがあることが明らかになった。
例えば、通常の精密部材用収納容器(工程外のウェハ運送容器(FOSB:Front Opening Shipping Box)など)は、ホスゲンなどの塩素を含む原料から製造される界面重縮合により製造されたポリカーボネート樹脂(以下、界面重縮合ポリカーボネート樹脂とも称する)から製造されている。これによって、界面重縮合ポリカーボネート樹脂の塩素の量を低減させたり、製品からの揮発を防止したりする方法が研究されてきた(特許文献1〜4など)。
特許第3785180号明細書 特許第3966935号明細書 特許第3995346号明細書 特許第4356828号明細書
しかしながら、特許文献1〜4の方法のような界面縮重合ポリカーボネート樹脂の塩素の量を最小化させる方法には限界があり、このように塩素の量を低減させた樹脂を使用して容器を製造することは非経済的であり、塩素の他にも、フッ素イオン(F)、硫酸イオン(SO 2−)、および150℃以上で揮発されるガスによって精密部材が損傷を被るおそれがあることが明らかになった。
したがって、既存の精密部材用収納容器に比べて、透明性、耐衝撃性などの物性を維持しながら、揮発性ガスの量を最小化させた経済的な精密部材用収納容器が求められている。
よって、本発明の目的は、微量の不純物または汚染物質によっても損傷を被る精密部材を損傷なく保存および運搬することができる、経済的な精密部材用収納容器およびその製造方法を提供することにある。
本発明の一つの形態は、精密部材用収納容器に関する。前記精密部材用収納容器は、ポリカーボネート樹脂から形成された精密部材用収納容器であって、前記ポリカーボネート樹脂を水に入れて50℃で12時間放置し、その後12時間振とうした液のイオンクロマトグラフィーで検出される、塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)、および硫酸イオン(SO 2−)の検出値がそれぞれ独立して、2ppb以下であることを特徴とする。
本発明の他の形態は、精密部材用収納容器の製造方法に関する。前記製造方法は、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを溶融重合することによって重合物を製造し、前記重合物を押出機に投入することによって、ペレット化された押出物を製造し、前記ペレット化された押出物を精密部材用収納容器の形態に成形することを含む。
本発明によれば、微量の不純物または汚染物質によっても損傷を被る精密部材を損傷なく保存および運搬することができる、経済的な精密部材用収納容器およびその製造方法が提供されうる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る精密部材用収納容器は、精密部材を損傷なく保存および運搬できるものである。前記精密部材用収納容器の形態は、特に制限されず、ボックス形態、円筒形態、通常の工程外のウェハ運送容器(FOSB:Front Opening Shipping Box)の形態などの多様な形態を有することができる。
本発明の精密部材用収納容器は、ポリカーボネート樹脂試料35gを50gの水に入れ、50℃で12時間放置した後、常温(25℃)で12時間振とうした後の液のイオンクロマトグラフィー(IC:ion chromatography)による塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)、および硫酸イオン(SO 2−)の検出量が、それぞれ独立して、2ppb以下、好ましくは0.2ppb〜1.8ppbであるポリカーボネート樹脂から形成されることを特徴とする。前記塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)、および硫酸イオン(SO 2−)の検出量が、それぞれ2ppbを超えると、各イオンが揮発されて精密部材を汚染および損傷させるおそれがある。
本発明に使用されるポリカーボネート樹脂は、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートが溶融重合されたものが好ましい。
前記芳香族ジヒドロキシ化合物としては、ポリカーボネートの製造に使用される通常の芳香族ジヒドロキシ化合物を使用してよく、下記の化学式1で表される化合物が好ましい。
前記化学式1において、Aは、単結合、置換または非置換の炭素数1〜30の2価の炭化水素基、−CO−、−S−、または−SO−であり、RおよびRは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、aおよびbは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。
本明細書において、「炭化水素基」は、特別な言及がない限り、直鎖状、分枝状または環状の飽和または不飽和炭化水素基を意味し、「アルキル基」は、特別な言及がない限り、直鎖状、分枝状または環状のアルキル基を意味し、前記の「置換」は、水素原子がハロゲン原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のハロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜30のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、およびこれらの組み合わせなどの置換基に置換されたことを意味する。
具体例において、上記化学式1中のAは、単結合、置換もしくは非置換のC1−C30(炭素数1〜30)のアルキレン基、置換もしくは非置換のC2−C5(炭素数2〜5)のアルケニレン基、置換もしくは非置換のC2−C5(炭素数2〜5)のアルキリデン基、置換もしくは非置換のC5−C6(炭素数5〜6)のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC5−C6(炭素数5〜6)のシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC5−C10(炭素数5〜10)のシクロアルキリデン基、置換もしくは非置換のC6−C30(炭素数6〜30)のアリーレン基、置換もしくは非置換のC1−C20(炭素数1〜20)のアルコキシレン基、ハロゲン酸エステル基、炭酸エステル基、−CO−、−S−、または−SO−である。上記化学式1中のRおよびRは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30、好ましくは炭素数1〜10のアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30、好ましくは炭素数6〜10のアリール基である。
前記芳香族ジヒドロキシ化合物の具体的な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4’−ビフェノール、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどが挙げられるが、これらに制限されることはない。これらは単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。これらのうち、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンを使用することが好ましい。
前記ジアリールカーボネートとしては、ポリカーボネートの製造に使用される通常のジアリールカーボネートを使用してよく、下記化学式2で表される化合物が好ましい。
前記化学式2において、ArおよびArは、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6〜20、好ましくは炭素数6〜10のアリール基である。
前記ジアリールカーボネートの具体的な例としては、ジフェニルカーボネート、ジトリルカーボネート、ビス(クロロフェニル)カーボネート、m―クレシルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス(ジフェニル)カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなどが挙げられるが、これらに制限されることはない。これらは単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。これらのうち、ジフェニルカーボネートを使用することが好ましい。
具体例において、前記芳香族ジヒドロキシ化合物および前記ジアリールカーボネートのモル比(芳香族ジヒドロキシ化合物:ジアリールカーボネート)は1:0.9〜1:1.3が好ましく、1:0.95〜1:1.25がより好ましい。このような範囲であれば、未反応単量体の含量を減少させることができ、末端構造の含量による反応性を最適化することができる。
具体例において、前記ポリカーボネート樹脂は、通常の溶融重合法によって製造されてもよく、例えば、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを重合することによってポリカーボネート予備重合体を製造し、製造された予備重合体を溶融重合して得てもよい。ここで予備重合体とは、多段階の重合過程中において形成され、最終的に得られる重合体よりも低い分子量を有する重合体を意味する。例えば、予備重合体は、2,000g/mol〜15,000g/molの重量平均分子量を有する重合体であってもよい。
前記予備重合体の製造は、通常の原料混合工程を通じて前記芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを混合した後で行ってもよい。例えば、原料混合工程は、好ましくは140℃〜250℃、より好ましくは160℃〜240℃で、好ましくは1時間〜10時間行われてもよい。
予備重合体を得るための重合は、好ましくは160℃〜300℃、より好ましくは200℃〜300℃、さらに好ましくは240℃〜290℃の温度で行われる。重合時の系内の圧力は、好ましくは13.33Pa〜13.33kPa(0.1torr〜100torr)、より好ましくは39.99Pa〜6.667kPa(0.3torr〜50torr)であり、重合時間は好ましくは1時間〜10時間である。また、重合は、2段階以上に分けて行われてもよい。上記の範囲であれば、重量平均分子量が2,000g/mol〜15,000g/molであるポリカーボネートの予備重合体を効率よく製造することができる。
溶融重合は、好ましくは240℃〜300℃、より好ましくは250℃〜290℃の温度で行われる。重合時の系内の圧力は、好ましくは13.33Pa〜0.667kPa(0.1torr〜5torr)、より好ましくは40.00Pa〜0.267kPa(0.3torr〜2torr)であり、重合時間は好ましくは1時間〜10時間であるが、これらに制限されることはない。
具体例において、予備重合体の重合および溶融重合は、触媒の存在下で行われてもよい。触媒としては、通常のポリカーボネート樹脂の溶融重合に使用される触媒を使用してよく、例えば、アルカリ金属触媒、アルカリ土類金属触媒などが使用される。アルカリ金属触媒の例としては、LiOH、NaOH、KOHなどがあるが、これらに制限されることはない。これらは、単独でもまたは2種以上を混合して使用してもよい。触媒の使用量は、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートの100質量部に対して、1×10−7質量部〜1×10−4質量部であることが好ましいが、これに制限されることはない。
具体例において、ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネート樹脂試料4gを150℃で30分間加熱して発生するガス(アウトガス)をHS−SPME−GC/MS(HeadSpace−Solid Phase MicroExtraction−Gas Chromatography/Mass Spectrometry)で測定した際、検出されるピーク数は25個以下が好ましく、15個〜25個がより好ましい。また、検出面積値が3.5×10Area/g以下が好ましく、3×10Area/g〜3.4×10Area/gがより好ましい。このような範囲であれば、高温で揮発され得るガスによる精密部材の汚染を防止することが可能な精密部材用収納容器を製造することができる。
具体例において、該ポリカーボネート樹脂は、GPC(gel permeation chromatography)で測定した重量平均分子量(Mw)が20,000g/mol〜35,000g/molであることが好ましい。この範囲であれば、目的とする精密部材用収納容器を効率よく製造することができる。
該ポリカーボネート樹脂は、ASTM D256に基づいて厚さ1/8インチの試験片で測定したノッチ付きアイゾット衝撃強度が60kgf・cm/cm〜100kgf・cm/cmが好ましく、75kgf・cm/cm〜90kgf・cm/cmがより好ましい。この範囲であれば、耐衝撃性に優れた精密部材用収納容器を製造することができる。
また、該ポリカーボネート樹脂は、ASTM D1238に基づいて300℃および1.2kgの条件で測定した溶融指数が5g/10分〜80g/10分の範囲であることが好ましく、8g/10分〜30g/10分の範囲であることがより好ましい。この範囲であれば、目的とする精密部材用収納容器を効率よく製造することができる。
具体例において、該ポリカーボネート樹脂は、押出機内で溶融・押出しされてペレットの形態に製造されることが好ましい。この場合、押出機は、終端にベント装備が備えられており、ベントしながらペレット化された押出物を製造することが好ましい。ベント時、塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)および硫酸イオン(SO 2−)の量、ならびにガス(アウトガス)ピーク検出数および検出面積をさらに減少させることができる。
本発明に係る精密部材用収納容器は、例えば、上記のように、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを溶融重合することによって重合物を製造し、前記重合物を押出機に投入することによって、ペレット化された押出物を製造し、前記ペレット化された押出物を精密部材用収納容器の形態に成形することを含む製造方法により製造されることが好ましい。
ここで、上記成形は、射出成形などの方法によって行われることが好ましい。例えば、射出成形は、300℃〜320℃の成形温度で行われることが好ましい。
このような成形方法は、本発明の属する分野で通常の知識を有する者によってよく知られている。
以下、本発明の好ましい実施例を通じて本発明の構成および作用をより詳細に説明する。ただし、これは、本発明の好ましい例示として提示されたものであって、如何なる意味でもこれによって本発明が制限されると解釈してはならない。
(実施例1)
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン)(ビスフェノールA、BPA)180kg、ジフェニルカーボネート(DPC)202.7kg、および触媒(KOH)100ppb(対BPA、質量)を混合槽に順次添加した後、窒素を使用して混合槽内の酸素を除去した。混合槽の温度を160℃に上げて原料を溶かした後、昇温させて6時間維持した。次に、混合原料を1番目の反応槽に連続的に移送して220℃まで昇温させた後、1時間維持しながら2番目の反応槽に連続的に移送した。その後、第3の重合槽に連続的に移送して予備重合体を製造した。次に、予備重合体を第4の反応槽に連続的に移送して溶融重合させた。その後、最終重合物が押出機を通過することによって、ペレット化されたポリカーボネート樹脂を製造した(収率:99%、重量平均分子量:25,000g/mol)。
(実施例2)
押出時に、押出機の終端でベントしたことを除いては、実施例1と同様の方法でポリカーボネート樹脂を製造した(収率:99%、重量平均分子量:25,000g/mol)。
(比較例1)
界面重合で製造されたポリカーボネート樹脂(帝人株式会社製、製品名:L−1250WP、重量平均分子量:25,000g/mol)を使用した。
(物性評価方法)
(1)塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)、および硫酸イオン(SO 2−)検出量の測定:ポリカーボネート樹脂試料35gを50gの水に入れ、50℃で12時間放置した後、常温(25℃)で12時間振とうした液を用いて、イオンクロマトグラフィー(IC、ion chromatography)で検出した。なお、イオンクロマトグラフィーの測定条件は下記表1の通りである。
(2)ガス(アウトガス)の評価:ポリカーボネート樹脂試料4gを150℃で30分間加熱して発生するガス(アウトガス)をHS−SPME−GC/MS(HeadSpace−Solid Phase MicroExtraction−Gas Chromatography/Mass Spectrometry)でガス(アウトガス)のピーク数および検出面積値を測定した。HS−SPME−GC/MSの測定条件は、下記表2の通りである。
(3)アイゾット衝撃強度の評価:ポリカーボネート樹脂のノッチ付きアイゾット衝撃強度を、ASTM D256に基づいて1/8インチ厚さの試験片に対して測定した。
(4)溶融指数の評価:ポリカーボネート樹脂の溶融指数(melt flowrate、MFR)をASTM D1238に基づいて300℃および1.2kgの条件で測定した。
評価結果を下記表3に示す。
上記表3の結果から、本発明のポリカーボネート樹脂で製造された精密部材用収納容器は、不純物(イオン、アウトガスなど)の発生が少ないので、精密部材の汚染可能性が低いことが分かる。また、特別な工程を付加することなく、簡単な溶融重合を通じて製造されたポリカーボネート樹脂を使用するため、経済的に精密部材用収納容器を製造できることが分かる。
本発明の単純な変形および変更は、この分野の通常の知識を有する者によって容易に実施することができ、このような変形や変更は、いずれも本発明の範囲に含まれるものと見なすことができる。

Claims (12)

  1. ポリカーボネート樹脂から形成される精密部材用収納容器であって、
    前記ポリカーボネート樹脂を50℃の水に入れ12時間放置し、25℃で12時間振とうした後の液のイオンクロマトグラフィーによる、塩素イオン(Cl)、フッ素イオン(F)、および硫酸イオン(SO 2−)の検出量が、それぞれ独立して、2ppb以下である、精密部材用収納容器。
  2. 前記ポリカーボネート樹脂を150℃で30分間加熱し、発生するガスをHS−SPME−GC/MSで測定したときの検出されるピーク数が25個以下である、請求項1に記載の精密部材用収納容器。
  3. 前記ポリカーボネート樹脂は、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートが溶融重合されたものである、請求項1または2に記載の精密部材用収納容器。
  4. 前記芳香族ジヒドロキシ化合物は、下記化学式1で表される、請求項3に記載の精密部材用収納容器:
    前記化学式1中、Aは、単結合、置換もしくは非置換の炭素数1〜30の2価の炭化水素基、−CO−、−S−、または−SO−であり、RおよびRは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、aおよびbは、それぞれ独立して、0〜4の整数である。
  5. 前記ジアリールカーボネートは、下記化学式2で表される、請求項3または4に記載の精密部材用収納容器:
    前記化学式2中、ArおよびArは、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数6〜20のアリール基である。
  6. 前記芳香族ジヒドロキシ化合物および前記ジアリールカーボネートのモル比(芳香族ジヒドロキシ化合物:ジアリールカーボネート)は、1:0.9〜1:1.3である、請求項3〜5のいずれか1項に記載の精密部材用収納容器。
  7. 前記ポリカーボネート樹脂は、重量平均分子量(Mw)が20,000g/mol〜35,000g/molである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の精密部材用収納容器。
  8. 前記ポリカーボネート樹脂は、ASTM D256に基づいて厚さ1/8インチの試験片で測定したノッチ付きアイゾット衝撃強度が60kgf・cm/cm〜100kgf・cm/cmである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の精密部材用収納容器。
  9. 前記ポリカーボネート樹脂は、ASTM D1238に基づいて300℃および1.2kgの条件で測定した溶融指数が5g/10分〜80g/10分である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の精密部材用収納容器。
  10. 芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを溶融重合することによって重合物を製造し、
    前記重合物を押出機に投入することによって、ペレット化された押出物を製造し、
    前記ペレット化された押出物を精密部材用収納容器の形態に成形する、
    ことを含む、精密部材用収納容器の製造方法。
  11. 前記押出機は終端にベント装備が備えられており、ベントしながら前記ペレット化された押出物を製造する、請求項10に記載の精密部材用収納容器の製造方法。
  12. 前記溶融重合は、芳香族ジヒドロキシ化合物およびジアリールカーボネートを重合することによってポリカーボネート予備重合体を製造し、製造された予備重合体を溶融重合することを含む、請求項10または11に記載の精密部材用収納容器の製造方法。
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