JP3842923B2 - アンモニア吸着用シート状物及び繊維製品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンモニア吸着用シート状物及び繊維製品、更にはクリーンルーム内で使用される、人体より発生する半導体の製造工程では有害な塩基性物質を除去する無塵服に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニアは四大悪臭の内の一つであり、高濃度では人に不快感を与える。更に極低濃度であっても、例えば半導体の製造工程における、化学増幅型レジストの酸触媒を中和し、その硬化プロセスに影響を与えるために、充分な対策が必要である。
【０００３】
このようなアンモニアを除去する方法として、特開平９−２４１９７２号公報には、消臭性架橋アクリル系繊維を使用する方法が述べられている。しかし、この方法で作製されるシートは着色があり、クリーン感の必要なアンモニア吸着用シート状物或いは繊維製品には不適であった。更に、クリーンルーム内で使用される場合には脱ガスの問題などがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、着色のないアンモニア吸着用シート状物及び繊維製品、更にはクリーンルーム内で使用することのできるアンモニア吸着能力のある無塵服を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
少なくとも、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布よりなるアンモニア吸着用シート状物、更にこれを用いた繊維製品によって上記問題を解決した。
【０００６】
更に、少なくとも、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布の両面或いは片面に綿布が積層された繊維製品によって上記問題を解決した。
【０００７】
また、クリーンルーム用の無塵服において、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布が、少なくとも人体の一部或いは全体を覆うことのできるように縫製されたことを特徴とするクリーンルーム用無塵服によって上記問題を解決した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。紫外線グラフト法とは基本的に、紫外線によって繊維上にラジカルを生成する方法、紫外線を吸収する活性基をもつ繊維を利用する方法、光増感剤を通じて繊維上にラジカルを形成する方法が知られている。しかし放射線に比べ紫外線はエネルギーが小さいために、工業的に重要な方法としては最後の２つの方法で、特に最後の方法は低コストで紫外線グラフトができるので重要である。
【０００９】
紫外線グラフト法で用いられる光増感剤とは、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ジエトキシアセトフェノン、アシロキシムエステル、塩素化アセトフェンノン、ヒドロキシアセトフェノン、アシルフォスフィンオキサイド等のアセトフェンノン構造を持つ光増感剤、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ジベンゾスベロン、２−エチルアンスラキノン、イソブチルチオキサンソン、ベンジル等のチオキザンソン構造を持つ光増感剤、ベンゾイルペルオキシド等の過酸化物、Ｆｅ³⁺、Ｃｅ⁴⁺、ＵＯ₂ ²⁺等の金属イオン等が用いることができる。
【００１０】
光増感剤を用いた紫外線グラフト法とは、グラフトさせるべき単量体と光増感剤を溶解した溶液中に不織布を含浸させ、脱酸素の条件下で紫外線を照射して行われる。この時に照射される紫外線は４００ｎｍ以下２００ｎｍ以上の近紫外線の領域の光で、光増感剤がこの光を受けて励起し、繊維の構成材料であるポリオレフィンから水素を引き抜きラジカルを形成する。生成したラジカルは単量体と反応し、グラフト点となる。反応した単量体は次々他の単量体と反応し、グラフト点で化学的に結合したグラフトされたポリマーとなる。その後グラフトされていない単量体、オリゴマー、ポリマーを除去して、紫外線グラフト法は完了する。脱酸素の条件下とは雰囲気をアルゴンや窒素による置換や減圧下として重合の阻害要因となる酸素を除去する方法で、コスト的には窒素置換が簡便である。
【００１１】
単量体と光増感剤を溶解する溶液とは、水を含む高沸点溶媒が適当である。特に水は重合阻害要因もなく、用いられる紫外線にも比較的透明であるので有効である。高沸点溶媒とはシクロヘキサノン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、エチレンカーボネイト等沸点が８０℃以上の溶媒が適切である。
【００１２】
単量体と光増感剤の比率は２０：１から５００：１、好ましくは５０：１から２００：１が適切である。光増感剤の比率が大きくなるとグラフト点は増加するが、未グラフト状態のオリゴマー、ポリマーが増加して好ましくなく、また光増感剤の比率が小さすぎるとグラフト点が少なくなり、グラフト量が低下する。グラフト量とは作製されたケミカルフィルターの重量あたり、イオン交換能を有する官能基がどの程度グラフトされたかを示す量で、通常０．０１ｍｍｏｌ／ｇから２０ｍｍｏｌ／ｇ程度、好ましくは１ｍｍｏｌ／ｇから１２ｍｍｏｌ／ｇ程度である。本発明では、共重合体の場合との比較が必要であるので、グラフトされた酸性基量を明確にするために、グラフト量の代わりに酸性基付与量で示した。
【００１３】
本発明における単量体とは、アクリル酸、メタクリル酸の他に、スルホン酸を有する単量体、多官能性単量体を意味する。特にアクリル酸は反応性が高く、紫外線グラフト法においては優れた単量体である。
【００１４】
スルホン酸を有する単量体の具体例としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、メタリルオキシベンゼンスルホン酸、スルホエチルメタクリレート、スルホブチルメタクリレート、スチレンスルホン酸、ビニルベンジルスルホン酸などが挙げられるが、アクリル酸との共重合性の関係から、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸は特に優れた単量体である。
【００１５】
多官能性単量体とは具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、１,６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメクリレート、アジピン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、アジピン酸ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ビスジエチレングリコールフタレートジアクリレート、ビスジエチレングリコールフタレートジメタクリレート、ビスオキシエチレン化ビスフェノールＡジアクリレート、ノボラックアクリレート、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
【００１６】
本発明におけるシート状物は、紫外線グラフトを行った後、水或いは温水、熱水にて注意深く洗浄され、反応途中の水溶性オリゴマーや未反応単量体を除去する。しかし、ベンゾフェノンのような光増感剤は水に対する溶解性が著しく低く、そのままケミカルフィルターに残存してしまう。残存したベンゾフェノン或いはその光分解物は、除去に揮発し、再汚染の原因となるために、充分に除かなければならない。ベンゾフェノンに代表される光増感剤は有機溶剤としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、トルエンなどの低沸点有機溶剤が好ましい。特にエタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトンなどは光増感剤の溶解性が高く特に好ましい。有機溶剤による洗浄後、乾燥工程を経て、アンモニア吸着用シート状物が作製される。
【００１７】
得られたアンモニア吸着シート状物は、織布と接着剤によって積層したり縫接したりして繊維製品とすることができる。ここで繊維製品としてはトイレマット、スリッパなどのトイレ用品、ペットシートなどのペット用繊維製品、布団、シート、毛布、ベッドパットなどの寝装用品、失禁ショーツ、おむつカバー、おねしょカバー、ぬいぐるみ、エチケット用品、衣料などがある。更に、繊維製品としてクリーンルーム用の無塵服は、人体の一部或いは全体を覆うように縫製されて使用すると効果がある。
【００１８】
本発明における基材としては、メルトブロー法、スパンボンド法で作製された長繊維を用いた不織布、２０ｍｍから７０ｍｍ程度の短繊維を空気中で解繊したのちウェブとして、カート法や水流交絡法によって繊維間の絡みを持たせた不織布、またこのウェブに熱をかけ繊維を熱融着させて強度を増した不織布、ラテックスなどによって繊維間を接着させ強度を増した不織布、更に、３ｍｍから２０ｍｍ程度の短繊維を水中で解繊し、水流交絡や熱融着によって強度を増した不織布など多種のものが使用できる。用いられる繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系繊維の他、低融点部分を繊維の表面に持つ芯鞘構造を有する繊維、機械的な衝撃を与えることで分割された分割繊維等も用いることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により更に本発明を詳細に説明するが、本発明の趣旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
【００２０】
実施例１
繊維径３３ミクロン、繊維長６０ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）よりなる繊維７０重量部と１７ミクロン、繊維長６５ｍｍの芯鞘構造を有するバインダー繊維（芯部分は融点１６１℃のＰＰ、鞘部分は融点１４２℃のＰＰ−ポリエチレン（ＰＥ）共重合体）３０重量部を空気中で解繊し、カード法にてウェブを作製し、１５０℃に加熱してバインダー部分の鞘部分を融解させて、シート強度の高い、目付量１００ｇ／ｍ²の基材ａを作製した。
【００２１】
以下の水溶液ａを作製した。
アクリル酸（ＡＡ） ３０重量部
アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸 ３０重量部
（ＡＭＰＳ）
ベンゾフェノン １．０重量部
水 ３９重量部
【００２２】
作製した水溶液ａを基材ａに含浸させて、脱酸素状態で両面から紫外線を照射し、ＡＡとＡＭＰＳの共重合体をグラフトした。次に６０℃の温水で水洗し、更にアセトンで洗浄を行い、白色のシート状物ａを得た。このときのグラフト率は６６％（付与された総酸性基はＡＡ＋ＡＭＰＳで３．７ｍｍｏｌ／ｇ）、ＡＭＰＳの重合モル比は１５％であった。
【００２３】
白色シート状物ａから発生するガス成分を超純水で捕獲して、その成分をマススペクトル法及びイオンクロマト法にて分析した。この結果、大気より由来するトルエン、飽和炭化水素化合物、微量のベンゾフェノン、ナトリウム、アンモニア等が検出されたが、何れもクリーンルームで使用しても問題の無いレベルであった。
【００２４】
更に、白色シート状物ａに、目付量２５ｇ／ｍ²、メルトブロー法によるＰＰ不織布を熱圧法によって積層として、これを裏地としてクリーンルーム用無塵服を作製した。縫製の際は端部を熱処理した。この無塵服を着た後、２２℃、湿度６０％の実験室内で１時間作業した後、無塵服の内側のアンモニア濃度をイオンクロマト法にて測定したところ１５ｐｐｂであった。
【００２５】
比較例１
アクリル酸エステルとアクリロニトリルの共重合体を繊維状にし、ヒドラジン処理によって架橋結合を形成し、更にニトリル基を水酸化ナトリウム水溶液中で加水分解してカルボン酸として、更に有機酸でナトリウム塩を除き、熱水で十分に水洗して、カルボン酸基を持つ繊維を作製した。この繊維とＰＥ／ＰＰよりなる芯鞘繊維を乾式にて混合し、不織布として、目付量８０ｇ／ｍ²のアンモニア吸着用シートを作製した。このアンモニア吸着用シートから発生するガス成分を超純水にて捕獲し、その成分をマススペクトル法及びイオンクロマト法にて分析した。この結果、大気より由来するトルエン、飽和炭化水素化合物の他に、ヒドラジンが検出された他、多量のナトリウム、アンモニウムが検出され、更に定性の出来ない大量の有機の不純物が発生していることが判り、クリーンルーム内で使用するには問題があった。
【００２６】
比較例２
実施例１で使用した基材ａに、目付量２５ｇ／ｍ²、メルトブロー法によるＰＰ不織布を張り付け積層として、これを裏地としてクリーンルーム用無塵服を作製した。この無塵服を着た後２２℃、湿度６０％のクリーンルーム内で１時間作業した後、無塵服の内側のアンモニア濃度をイオンクロマト法にて測定したところ、３５０ｐｐｂであった。
【００２７】
実施例２
繊維径２５ミクロンのスパンボンド法によって作製された、目付量６０ｇ／ｍ²の基材ｂを作製した。次に以下の水溶液ｂを作製した。
【００２８】
ＡＡ １２０重量部
ベンゾフェノン １．０重量部
水 ６２重量部
【００２９】
作製した水溶液ｂを基材ｂに含浸させて、脱酸素状態で両面から紫外線を照射し、アクリル酸の重合体をグラフトした。次に５０℃の温水で水洗し、更にイソプロピルアルコールで洗浄を行い、白色のシート状物ｂを得た。この時のグラフト率は１６０％（５ｍｍｏｌ／ｇ）であった。
【００３０】
白色シート状物ｂに、目付量２５ｇ／ｍ²、メルトブロー法によるＰＰ不織布を積層し、これを裏地として白衣を作製とした。この無塵服を着用し、２２℃、湿度６０％のクリーンルーム内で１時間作業し、その無塵服の内部のアンモニア濃度を、ガス検知管にて測定したところ、１００ｐｐｂ以下であった。
【００３１】
比較例３
基材ｂに、目付量２５ｇ／ｍ²、メルトブロー法によるＰＰ不織布を積層し、白衣とした。この白衣を着用し、２２℃、湿度６０％のクリーンルーム内で１時間作業し、その無塵服の内部のアンモニア濃度を、ガス検知管にて測定したところ、４００ｐｐｂであった。
【００３２】
実施例３
繊維径１２ミクロン、繊維長７０ｍｍのＰＰ繊維６０重量部と、繊維径１７ミクロン繊維長６８ｍｍのＰＰ繊維４０重量部を空気中で解繊し、カード法によって繊維を交絡し、目付量６０ｇ／ｍ²の基材ｃを作製した。次に以下の水溶液ｃを作製した。
【００３３】
ＡＡ ３２重量部
エチレングリコールジメタクリレート ３．２重量部
ベンゾフェノン ０．８重量部
水 ４６．８重量部
【００３４】
作製した水溶液ｃを基材ｃに含浸させて、脱酸素状態で両面から紫外線を照射し、３次元に架橋されたポリアクリル酸をグラフトした。次に７０℃の熱水で洗浄し、更にイソプロピルアルコールと水の９０対１０の重量比で混合した溶剤で洗浄し、白色のシート状物ｃを得た。この時のグラフト率は２５９％で、付与されたカルボン酸基は１０ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００３５】
白色シート状物ｃ２枚の間に、吸水性高分子１０ｇ／ｍ²、高分子接着剤５ｇ／ｍ²を混合し、熱圧にて封入した。更に、両面から径８０ミクロンの繊維を含む目付量１２０ｇ／ｍ²のポリエステル不織布を縫製して積層し、トイレマットを作製した。作製したトイレマットを家庭用トイレに約１ｍ²の大きさで使用し、トイレマット上のアンモニア濃度をガス検知管で測定したところ、３００ｐｐｂであった。
【００３６】
比較例４
基材ｃ２枚の間に、吸水性高分子１０ｇ／ｍ²、高分子接着剤５ｇ／ｍ²を混合し、熱圧にて封入した。更に、両面から径８０ミクロンの繊維を含む目付量１２０ｇ／ｍ²のポリエステル不織布を縫製して積層し、トイレマットを作製した。作製したトイレマットを家庭用トイレに約１ｍ²の大きさで使用し、トイレマット上のアンモニア濃度をガス検知管で測定したところ、２ｐｐｍであった。
【００３７】
実施例４
繊維径３３ミクロン、繊維長６０ｍｍのＰＰよりなる繊維７０重量部と１７ミクロン、繊維長６５ｍｍの芯鞘構造を有するバインダー繊維（芯部分は融点１６１℃のＰＰ、鞘部分は融点１４２℃のＰＰ−ＰＥ共重合体）３０重量部を空気中で解繊し、カード法にてウェブを作製し、１５０℃に加熱してバインダー部分の鞘部分を融解させて、シート強度の高い、目付量１００ｇ／ｍ²の基材ｄを作製した。次に以下の水溶液ｄを作製した。
【００３８】
ＡＡ ３２重量部
ＡＭＰＳ ９０重量部
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート １．２重量部
ベンゾフェノン １．０重量部
水 ６２重量部
【００３９】
作製した水溶液ｄを基材ｄに含浸させて、脱酸素状態で両面から紫外線を照射し、ＡＡとＡＭＰＳの架橋共重合体をグラフト重合した。次に５０℃の温水で水洗し、更にメチルイソブチルケトンで洗浄を行い、白色シート状物ｄを得た。この時のグラフト率は１６５％（付与された総酸性基量はＡＡ＋ＡＭＰＳで４．３ｍｍｏｌ／ｇ）、ＡＭＰＳの重合モル比は２５％であった。
【００４０】
このシート状物ｄを２枚に重ね、プリント布地を両面から縫製して、ゴミ箱を包む袋を作製した。このゴミ箱に、ＰＥの薄い袋に入れた家庭用生ゴミを入れて、一晩放置した。その後、ゴミ箱周辺のアンモニア濃度を測定したところ、１００ｐｐｂ以下であった。
【００４１】
比較例５
基材ｄを２枚に重ね、プリント布地を両面から縫製して、ゴミ箱を包む袋を作製した。このゴミ箱に、ＰＥの薄い袋に入れた家庭用生ゴミを入れて、一晩放置した。その後、ゴミ箱周辺のアンモニア濃度を測定したところ、３ｐｐｍであった。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、高性能で、アンモニア効率良く除去できるシート状物或いはこれを用いた繊維製品、更にクリーンルーム用の無塵服などを提供することができた。

Claims (3)

1. 少なくとも、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布よりなるアンモニア吸着用シート状物、更にこれを用いた繊維製品。
2. 少なくとも、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布の両面或いは片面に綿布が積層された繊維製品。
3. クリーンルーム用の無塵服において、紫外線グラフト法にてカルボン酸を含むポリマーがグラフトされた不織布が、少なくとも人体の一部或いは全体を覆うことのできるように縫製されたことを特徴とするクリーンルーム用無塵服。