JP4690804B2 - フッ素樹脂製箱型中空容器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はフッ素樹脂製容器及びその製造方法に関し、特に耐薬品性、強度、非汚染性に優れ、半導体製造、液晶表示器製造、医薬品製造などの用途に使用可能なフッ素樹脂製容器及びその製造方法に関する。

従来、半導体製造、液晶表示器（ＬＣＤ）製造、医薬品製造等の分野では、その製造工程で各種の腐食性の薬液が多用され、それら薬液の取り扱うために貯蔵容器、処理容器、洗浄容器等が用いられている。また、それらの製造工程においては、製品の特性上、異物を嫌うことから高水準の耐薬品性、非汚染性が要求される。従って、その行程で使用される前記容器としても耐薬品性、非汚染性が要求され、加えて、高温の薬品が使用されることから液洩れを防ぐために強度、耐熱性等も要求される。

ところで、耐薬品性、耐熱性に優れた素材としては、例えばＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂），ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロビニルエーテル共重合樹脂），ＰＦＥＰ，ＥＴＦＥ，ＰＣＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＥＣＴＦＥ，ＰＶＦのフッ素樹脂があり、これらのフッ素樹脂のうちでは、ＰＴＦＥが最も耐熱性、耐薬品性に優れている。従って、これらの分野では、従来、前記貯蔵容器、処理容器、洗浄容器としては、耐薬品性、耐熱性等に優れたＰＴＦＥ，ＰＦＡ等のフッ素樹脂で容器全体が構成され、内容積２０〜１００リットル程度の比較的小型の容器が用いられている。これらのフッ素樹脂製容器のうちで、例えばＰＴＦＥ製容器は、シート材料を溶接する方法、あるいはアイソタティック成形等による一体成形方により製造され、ＰＦＡ製容器はインジェクション成形により一体成形して製造されている。

しかしながら、近年、半導体製品、ＬＣＤ等の大型化や、被処理物の大量生産化が進行しており、これに伴い大型の半導体、ＬＣＤ等をも処理でき、また一度に大量の半導体等をも処理しうるような大型の容器が求められている。従って、そのような要求に応える一つの手段として、上記フッ素樹脂製容器を大型化することが考えられる。しかし、フッ素樹脂は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等汎用樹脂に比して耐薬品性、高熱性に優れるが、強度が劣る。しかも、フッ素樹脂製容器の強度を高めるべくその肉厚を厚くすると、比重が合成樹脂のうちで最も高いため重くなり、取扱性に劣り、また著しくコスト高ともなる。特に、上記溶接法にて容器全体がＰＴＦＥで構成された容器を製造しようとすると、大型化した場合、溶接すべき表面積が多く、溶接面からの液漏れの可能性が高い。

また、大型で高強度のＰＴＦＥ製容器を製造しようとすれば、用いられるシート材料等の肉厚が厚くなることにより、溶接面積に係る荷重は大きくなる。更に、前記容器が使用される場合、即ち、容器内に薬液が満たされた状態ではさらに大きな荷重が溶接部分に加わり、使用時の変形を発生させる確率が高くなる。

また、ＰＴＦＥ樹脂は、樹脂の中では熱膨張率が比較的大きく、温度変化に伴い膨張収縮する。従って、ＰＴＦＥ製容器は、特に半導体製造プロセス等の温度が付加される分野で用いられた場合、繰り返して温度変化を受けて膨張収縮を繰り返すと、その溶接部で破断を引き起こしやすく、特に大型化で厚肉化したＰＴＦＥ製容器ではこの様な溶接部で破断を起こしやすいという問題点もある。それ故、従来と同様の溶接方法では、従来品と同等の品質、特に同等の強度を有する大型のフッ素樹脂製容器を製造することは困難である。

そこで、以上のような問題を解決するためにフッ素樹脂製容器の外側をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の熱可塑性樹脂で構成する方法が提案されている（特許文献１）
図５は、従来のＰＴＦＥ製箱型中空容器の斜視図を示す。この中空容器１は、１枚の底板２と４枚の側板３から構成されている。前記中空容器１は次のようにして製作する。即ち、まず、底板２、側板３となる計５枚のシート状材料を切り出した後、それらを各シート状材料に溶接用の開先部分ビス取り付け孔（図示せず）を加工する。次に、底板２と側板３、及び側板３同士をＰＴＦＥ樹脂製ビス４で仮止めすることによって、中空箱型を形成する。但し、図５は、便宜上底板２を上にした状態を示している。つづいて、底板２と側板３、側板３同士をＰＦＡ樹脂溶接棒を用いて溶接し、ＰＴＦＥ製箱型中空容器１を製作する。但し、図５の符番５は溶接部分を示す。
特開１０−２７８１４１号公報

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、耐薬品性、強度、耐熱性、非汚染性に優れ、特に大型化した場合に強度面の脆弱性の克服、コスト削減、非汚染性の向上をなしえる、半導体機器、液晶表示製造、医薬品の製造等に使用可能なフッ素樹脂製箱型中空容器及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るフッ素樹脂製箱型中空容器は、四フッ化エチレン樹脂製の底板と、この底板と一体的でかつ折り曲げられて連結された４つの四フッ化エチレン樹脂製の側板と、側板同士をネジ止めするネジとを具備し、隣接する側板同士がフッ素樹脂により溶接されていることを特徴とする。

（２）本発明に係るフッ素樹脂製箱型中空容器の製造方法は、箱型中空容器を展開図状に切り出して底板形成予定部とこの底板形成予定部と一体的に連結された４つの側板形成予定部を有したシート状部材を形成する工程と、底板形成予定部と側板形成予定部との境界部に折り曲げ用溝を形成する工程と、前記溝を起点として前記シート状部材を折り曲げて箱型状にする工程と、側板形成予定部同士をネジ止めする工程と、隣接する側板形成予定部同士を溶接し、底板と側板からなる箱型中空容器を形成する工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、耐薬品性、強度、耐熱性、非汚染性の点で優れたフッ素樹脂製箱型中空容器が得られる。また、本発明によれば、強度が大きく信頼性が増すことにより、大型のフッ素樹脂製化した箱型中空容器が得られ、半導体機器、液晶表示製造、医薬品の製造等に使用可能となる。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明において、側板は折り曲げ用溝を起点として底板に対して略９０度に折り曲げられている。ここで、側板は通常４個であり、この場合側板同士を補強の観点からネジ止めすることが好ましい。但し、側板は４個に限らず、３個でも５個以上であってもよい。この場合、側板の数に応じて底板も三角形状、五角形状にする必要がある。

本発明において、折り曲げ用溝の形状や深さは特に限定されず、例えばＶ字型の切り込み、円弧状の切り込み、単純な直線状の切り込みが挙げられ、用途に応じて採用することができる。また、溝を起点とする折り曲げ方向は、溝を内側に折り曲げてもよいし、溝を外側に折り曲げてもよい。但し、非汚染性の観点からは、容器内部に切れ目が無いことから溝を外側に折り曲げる方が好ましく、この場合、溝を起点して折り曲げた後、折り曲げ部に沿ってＰＦＡ樹脂溶接棒等で補強することが好ましい。更に、折り曲げ加工に際しては、折り曲げを容易にしかつ折り曲げ部の白化を防ぐ為に、通常、折り曲げ加工前に熱風式溶接ガンを使用して折り曲げの起点となる溝部分を折り曲げ部の表面が約３００℃程度になるように加熱することが好ましい。

本発明において、シート状部材は、例えば、ＰＴＦＥ樹脂の成形粉末を金型中で常温において通常２０ＭＰａ程度の圧力で圧縮することによって予備成型品を製作した後、その予備成型品を融点以上、通常３６０℃以上の炉中で焼成するというＰＴＦＥ樹脂特有の粉末冶金に類似した圧縮成形をすることにより得られる。この時使用するＰＴＦＥ樹脂としては、限定するものではないが、いわゆる懸濁重合で作製された１００％のＰＴＦＥ樹脂で構成されるＰＴＦＥ樹脂モールディングパウダー、もしくはそれを１質量％以下の他のフッ素樹脂で変性したＰＴＦＥ樹脂モールディングパウダーのいずれも使用可能である。

本発明において、隣接する側板形成予定部同士の溶接は、例えばプラスチック溶接用の熱風式溶接ガンを使用し、ＰＦＡ樹脂製棒により行うことができる。また、底板形成予定部と側板形成予定部との境界部（溝部分）も強度の観点から溶接することが好ましい。

以下、具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１に係るフッ素樹脂製箱型中空容器を図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
まず、ＰＴＦＥ樹脂の成形粉末を金型中で常温において２０ＭＰａ程度の圧力で圧縮することによって予備成型品を製作した。ここで、ＰＴＦＥ樹脂としては、懸濁重合で作製された１００％のＰＴＦＥ樹脂で構成されるＰＴＦＥ樹脂モールディングパウダーを用いた。次に、その予備成型品を融点以上、通常３６０℃以上の炉中で焼成するというＰＴＦＥ樹脂特有の粉末冶金に類似した圧縮成形でＰＴＦＥ樹脂シート１１を作製した。つづいて、このＰＴＦＥ樹脂シート１１の底板形成予定部１２と側板形成予定部１３との境界部に折り曲げ用溝１４を形成するとともに、底板形成予定部１２のコーナー部Ｘに隣接する側板形成予定部１３同士を切断した。更に、側板形成予定部１３の対向する２辺に沿ってビス挿入用の貫通穴１５を開けるとともに、ビス装着用の開口穴１６を形成した（図１（Ａ）図示）。

次に、折り曲げ用溝１４に沿って溝１４が外側になるように側板形成予定部１３を底板形成予定部１２に対して矢印方向に９０度折り曲げ、箱型状にした（図１（Ｂ）図示）。つづいて、側板形成予定部１３同士をビス１７により止めた。更に、側板形成予定部１３同士をプラスチック溶接用の熱風式溶接ガンを使用し、ＰＦＡ樹脂製棒により溶接した。これにより、厚み２０ｍｍの底板１８と、この底板１８と一体的な４個の厚み２０ｍｍの側板１９からなる箱型中空容器２０が製作された（図１（Ｃ）図示）。なお、図１（Ｃ）中の符番２１はＰＦＡ樹脂製の溶接部分を示す。

このように、実施例１に係るフッ素樹脂製箱型中空容器２０は、四フッ化エチレン樹脂製の底板１８と、この底板１８と一体的でかつ４箇所で折り曲げられて連結された４個の四フッ化エチレン樹脂製の側板１９とを具備し、隣接する側板１９同士がＰＦＡ樹脂からなる溶接部分２０とビス１７により補強された構成となっている。こうした構成の中空容器によれば、底板１８や側板１９がＰＴＦＥ製であるので耐薬品性、耐熱性、非汚染性に優れていることは勿論の他、従来の中空容器に比べて溶接部分が少ない（半分）ので、特に大型化した場合に強度面の脆弱性を克服できるとともに、溶接工程も少ないのでコストを削減することができる。従って、近年の半導体製品、ＬＣＤ等の大型化や、被処理物の大量生産化の進行に貢献することができる。

なお、図１の中空容器においては、底板１８と側板１９の境界部（折り曲げ用溝部分）をＰＦＡ樹脂棒により溶接することができる。これにより、中空容器の強度をいっそう向上することができる。また、図１には図示されていないが、中空容器の底又は底近くには中空容器に収容する液等を取り出すための液取り出し口が形成される。

（実施例２）
実施例２に係るフッ素樹脂製箱型中空容器について図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同じ符番を付して説明する。本実施例２では、４つの側板形成予定部１９を折り曲げ用溝が内側となるように折り曲げたことを特徴とする。
図２の中空容器２２によれば、溶接部分２０が内側に位置するので、外観の点で優れるという利点を有する。

（実施例３）
実施例３に係るフッ素樹脂製箱型中空容器について図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。ここで、図４（Ａ）は中空容器の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の正面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。但し、図１と同部材は同じ符番を付して説明する。

図４の中空容器２３は、底板１８及び側板１９からなる容器本体２４と、この容器本体２４の上部周縁部に設けられたオーバーフロー部２５とを備えている。オーバーフロー部２５は、その上面が該容器本体２４の上面より高くなるように容器本体２４の上部に溶接等により設けられている。前記側板１９の上縁部には、角度（α）９０°にカットされた複数のＶ字型溝２６が形成されている。液が容器本体２４から溢れた場合このＶ字型溝２６よりオーバーフロー部２５へ流れる。前記オーバーフロー部２５にはオーバーフローした液を流すための液取り出し口２７が設けられている。また、容器本体２４の底にも液取り出し口２８が設けられている。

図３の中空容器によれば、オーバーフロー部２５を備えているので、容器本体２４からオーバーフローした液を周囲に飛散させることなく処理することができ、周辺機器の汚染を回避することができる。

（実施例４）
実施例４に係るフッ素樹脂製箱型中空容器について図３を参照して説明する。図３は、実施例４の中空容器を作製するためのシート状部材の展開図を示す。実施例４の中空容器２７は、六角形の底板形成予定部２９と６個の側板形成予定部３０とを備え、側板形成予定部３０を底板形成予定部２９との境界部で折り曲げた後、底板形成予定部同士を溶接することにより構成される。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。具体的には、容器の形状は図１，図２のような四角形状や図３のような六角形状に限定されず、三角形状等の複数角形状でもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施例１に係るフッ素樹脂製箱型中空容器の製造方法を工程順に示す説明図。 本発明の実施例２に係るフッ素樹脂製箱型中空容器の斜視図。 本発明の実施例４に係るフッ素樹脂製箱型中空容器の説明図。 本発明の実施例３に係るフッ素樹脂製箱型中空容器の展開図。 従来のＰＴＦＥ製箱型中空容器の斜視図。

符号の説明

１１…ＰＴＦＥ樹脂シート、１２，２９…底板形成予定部、１３，３０…側板形成予定部、１４…折り曲げ用溝、１５…貫通穴、１６…開口穴、１７…ビス、１８…底板、１９…側板、２１…溶接部分、２０，２２，２３…箱型中空容器、２４…容器本体、２５…オーバーフロー部、２６…Ｖ字型溝、２７，２８…液取り出し口。

Claims (2)

1. 四フッ化エチレン樹脂製の底板と、この底板と一体的でかつ折り曲げられて連結された４つの四フッ化エチレン樹脂製の側板と、側板同士をネジ止めするネジとを具備し、隣接する側板同士がフッ素樹脂により溶接されていることを特徴とするフッ素樹脂製箱型中空容器。
2. 箱型中空容器を展開図状に切り出して底板形成予定部とこの底板形成予定部と一体的に連結された４つの側板形成予定部を有したシート状部材を形成する工程と、底板形成予定部と側板形成予定部との境界部に折り曲げ用溝を形成する工程と、前記溝を起点として前記シート状部材を折り曲げて箱型状にする工程と、側板形成予定部同士をネジ止めする工程と、隣接する側板形成予定部同士を溶接し、底板と側板からなる箱型中空容器を形成する工程とを具備することを特徴とするフッ素樹脂製箱型中空容器の製造方法。

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