JPH02251214A - 高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体製造工場のクリーンルーム等に用いられ
る空気清浄用の高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾
紙に関する。

（従来の技術） 従来、クリーンルーム等に用いられる高性能エアーフィ
ルター用ガラス繊維濾紙としては、粒径０．３μｌのＤ
ＯＰ粒子を９９．９７％以上捕集するＨＥＰＡ用濾紙と
、粒径０．１　μｍのｏｏｐ粒子を対象としＨＥＰＡ以
上の捕集効率を有するＵＬＰＡ用濾紙用便紙されている
。これらの濾紙は要求されるクリーンルームの清浄度に
応じて各種捕集効率の濾紙が濾材メーカーによって準備
されている。

捕集効率を上げるためには、繊維径のより小さい極細ガ
ラス繊維の配合率を上げることで対処できるが、それに
伴い圧力損失も上昇し、ＨＥＰＡよりＵＬＰＡ、またＵ
ＬＰＡにおいても捕集効率の要求度が高くなる程、圧力
損失も高くなっているのが現状である。因みに現在実用
化されている高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙
の圧力損失は面風速５．３ｃｍ／Ｓの条件で２８〜６３
　ｍｍ　Ｅｌ　ｚ　Ｏの範囲にある。圧力損失６０ｔｍ
　Ｈｚ　０以上のＵＬＰＡ用濾紙用便紙体工場クリーン
ルームにおける１６Ｍｂｉｔ　ＬＳＩの製造に要求され
る空気清浄度にも十分対応できると言われているが、圧
力損失が高いことによるエネルギー負荷が大きく、省エ
ネルギーのための圧力損失の低減が望まれている。一方
旧り規格で規定されるＨＥＰＡ用濾紙の捕集効率下限値
９９．９７％を満足させ、かつ圧力損失が２６　ＭＩ　
Ｈｔ　Ｏ以下のものは未だ実用化されていない。補数効
率を維持しながら、圧力損失を低減するために、これま
で各種の方法が提案されている０例えばエレクトレット
化濾材の使用、０．０５〜０．５デニールの化合繊を用
いる方法（特開昭６２−１１０７１８）　、平均繊維径
０．５μｍ以下のガラス繊維から成る１０〜５０ｇ／ｒ
ｔｆＯ紙層と平均繊維径１０μｍ以下のガラス繊維から
成る紙層とを一体化した濾材（特開昭６２−３３５１４
）、中性水でカチオン性水溶液高分子とカチオン性アク
リルエマルジョンの共存下でガラス繊維を抄紙する方法
（特開昭６１−２７１０１２）等多数あるが、クリーン
ルーム用として実用化されているものはほとんどない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、従来のＨＥＰＡ、　ＵＬＰＡ用ガラス
繊維濾紙の捕集効率を維持しながら、圧力損失が従来品
に比べ４〜８ｍｍＢ、０低い高性能エアーフィルター用
濾紙を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は圧力損失及び捕集効率のフィルター特性と
濾紙物性の関係にって鋭意検討した結果、表面粗さで示
される濾材表面の平滑性により、上記フィルター特性が
大いに影響を受けるという実験結果に着目し、本発明に
至った。

すなわち本発明は、平均径４μｍ以下の極細ガラス繊維
を主体とし、１０重量％以下の可燃物を含有するガラス
繊維濾紙においてＪＩＳ　Ｂ０６０１で規定される十点
平均粗さ（Ｒ２）が該濾紙フェルト面において７０μ端
以下である高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙及
びその製造方法である。

本発明の濾紙及びその製造方法についてさらに詳しく説
明する。

本発明でいう高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙
とは、０．３μｒｅ　　ＤＯＰ粒子の捕集効率が面風速
５．３Ｃ１１／秒の条件下で９９．９７％以上の性能を
示すガラス繊維濾紙を意味し、通常ＨＥＰＡ（高性能エ
アーフィルター）及びＵＬＰＡ　（超性能エアーフィル
ター）と呼ばれるエアーフィルター用ガラス繊維濾紙を
意味するものである。

濾紙は４μ鴎以下の極細ガラス繊維を主体とするもの、
であり、極細ガラス繊維のガラス繊維全重量に対する割
合は７０％以上好ましくは８０％以上である０強度維持
のために繊維径６μＩ以上のチョツプドストランドガラ
ス繊維を配合しても良い、可燃物の大半は有機性の結合
剤であり、その量は１０％以下であり、好ましくは７％
以下であり、必要強度が維持される範囲内で少ない程好
ましい、有機性結合剤の量が増えるにつれ、圧力損失は
上昇し、捕集効率は低下する。

ガラス繊維濾紙フェルト面の十点平均粗さ（Ｒｚ）はＪ
ＩＳ　Ｂ０６０１に規定される方法で測定される。

基準長さは濾紙表面の不均質性を考慮し２５ｍｍとし、
少なくとも濾紙のＣＤ方向に沿って異なる場所で２回以
上断面曲線を測定し、各曲線から計算される十点平均粗
さの平均値をもって本発明の十点平均粗さとした０本発
明では、十点平均粗さは７０μ−以下、好ましくは６５
μ爾以下であり、さらに好ましくは６０μｍ以下であり
、低いほど好ましい。図１は同一ガラス繊維配合の原料
を用い、抄紙濃度、分散剤の種類と量、その他の抄紙条
件を変え、実際の抄紙機で抄造し、十点平均粗さ（以下
Ｒｚと呼ぶ）と捕集効率の関係をみたものである。Ｒｚ
７ＯＩＩ　ＩＩ付近から捕集効率の急激な改善が観察で
きる。図２はＨＢＰＡ用ガラメガラス繊維濾紙て圧損と
捕集効率の関係をＲｚの異なる数種の濾材で比較・した
ものである。

本発明のＲｚ５０〜６５μｍのガラス繊維濾紙はＲ２が
８０〜９０〃ｍの濾紙に対し、同一捕集効率で３〜６ｍ
ｍＨｔＯ程度圧力損失が低いことが観察できる。これは
０．１　μ翔のＤＯＰ粒子を用い、ＵＬＰＡ用濾紙で行
っても同様のことが観察できる。

表面粗さの減少方法としては、各種の方法があり、特に
一つの方法に限定されるものではない。本発明、のガラ
ス繊維濾紙で特定するＲｚレベルまで表面粗さを減少す
るには以下に述べるように数種の方法の組合せで初めて
可能となる。

表面粗さを減少するための手段は、紙層形成以前すなわ
ち、抄紙機ワイヤー上で湿紙が形成される工程を含め、
それ以前の工程でとるべきであり、乾燥工程以降、例え
ばロール間で加圧し、機械的処理によって平滑化するよ
うな方法は、たとえ表面粗さが減少するにしても、濾紙
の圧力損失の上昇を招来するわりに、捕集効率の改善が
少なく、不適当である。

ガラス繊維を離解、分散する工程は重要である。ガラス
繊維の分散を良くするために、ｐＨ２〜３の酸性水で離
解、分散する方法は最も一般的な方法であるが、より低
圧力損失、高捕集効率の濾紙を製造する場合には中性付
近で行うことが望ましい。酸性水を用いる代わりに分散
剤を使用することが好ましい。分散剤の種類と使用量は
慎重に選択すべきである。好ましい分散剤はカチオン性
の分散剤の中から選択され、例えば以下のものが特に適
する： ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチ
レンセチルアミン、ポリオキシエチレンミリスチルアミ
ン等のポリオキシエチレン高級アルキルアミン；ステア
リルアミン酢酸塩、ジメチルステアリルアミン酢酸塩、
モノメチルステアリルアミン酢酸塩等の高級アルキルア
ミン酢酸塩；ポリオキシエチレンオレイルメチルアンモ
ニウムメチルホスフェート、ポリオキシエチレンセチル
ジメチルアンモニウムエチルサルフェート、ポリオキシ
エチレンステアリルメチルアンモニウムクロライド、ポ
リオキシエチレンラウリルメチルアンモニウムホスフェ
ート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ス
テアリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第４級
アンモニウム塩等。

分散剤の添加量は通常ガラス繊維重量に対し０．０２〜
２．０重量％の範囲にある。０．０２重量％より少なく
ては表面粗さの改善はなく、２．０重量％より多くては
湿紙が著しく弱くなり不適である。

抄紙濃度はできるだけ下げるべきであり、０．１重量％
以下の濃度が好ましい。０８１重量％より高濃度では均
一な地合が形成されず、その結果表面粗さが増加する。

ストックインレットでは原料の滞留がないようにすべき
であり、またワイヤーパートでは、ワイヤーのシェーキ
ングやダンデイロールの使用が望ましい。特にダンデイ
ロールは有効であり、使用しない場合ガラス繊維濾紙フ
ェルト面のＲｚを７０μｍ以下にすることは困難である
。

本発明の濾紙を製造する機械は、円網、短網、長編、傾
斜式ワイヤー抄紙機の中から選択されるが、ガラス繊維
の分散性を良くするために低濃度で抄紙できる抄紙機を
選択すべきである。

本発明で使用する有機系結合側は、この分野で一般に使
用されるものであり、例えば各種イオン性のアクリル系
樹脂等がある。この結合剤の付与法としては、大別して
、紙層形成前に添加する内添法と、紙層形成後に添加す
る外添法とがあるが、内添法の場合有機性の結合剤を紙
中に留めるための薬品がガラス繊維の分散性を悪化させ
るために、外添法、例えばバインダー液中に湿紙を通す
方法、ロールを介してバインダー液を転写する方法、湿
紙の両面からスプレーまたはシャワーにより液をかける
方法等を採用するのが好ましい。

上記の方法により、表面粗さを減少すると、通常若干の
圧力損失の上昇が観察されるが、それにも増して捕集効
率の上昇が大きい。したがって捕集効率を一定にして圧
力損失を下げるためには、原料配合の微調整によって対
処できる。

（作用） 表面粗さを減少することによる捕集効率の上昇の作用機
構については必ずしも明確ではないが、次のように推定
される。

極細ガラス繊維を使用した高性能エアーフィルター用ガ
ラス繊維濾紙の捕集機構は濾紙を構成する単繊維の捕集
効率と単繊維径が太き（関与していると言われている。

したがって単繊維の捕集効果を充分発揮させるためには
、単繊維は固まりを形成せず、紙層全層に渡って均一に
分散している必要がある。従来ガラス繊維濾紙の表面に
ついては注目されてはいなかったが、濾紙内部の均一性
のみならず、濾紙表面の均一性を制御することにより、
単繊維の捕集効果が紙層全層に渡って有効に発揮され、
その結果捕集効率の上昇につながるものと考える。

（実施例） 実施例１ 平均繊維径１μｍ以下の極細ガラス繊維９５重量部、平
均繊維径９μｍのチジップドガラス繊維５重量部をパル
パーで中性の水を用い濃度０．５％で１０分間離解した
。次いでカチオン性分散剤（ユータミン２４Ｐ（製造元
；花王石鹸株式会社）□ラウリルトリメチルアンモニウ
ムクロライド）を対ガラス繊維０．１重量％添加し、イ
ンレット濃度０．０５重量％でダンデイロールを使用し
、ワイヤーシェーキングを行いながら抄紙機にて抄紙し
た。

アクリル系ラテックス（ヨドゾールＡ−４１００、製造
元：カネボーエヌエスシー社）を湿紙に付与し、その後
ドライヤーで乾燥し、目付７０ｇ／ＩＩ雪のＨＥＰＡ用
ガラメガラス繊維濾紙。

実施例や 実施例１においてカチオン性分散剤を０．１重量％の代
わりに０．５重量％添加した以外は実施例１と同様にし
て目付６９ｇ／ｍのＨＥＰＡ用ガラメガラス繊維濾紙。

実施例３ 実施例１において平均繊維径１μｍ以下の極細ガラス繊
維９５重量部中に、平均繊維径０．３２μｍの極細ガラ
ス繊維を５重量部配合した以外は実施例１と同様にして
目付６８ｇ／ｒｄのＩＪＬＰＡ用ガラス繊維濾紙を得た
。

実施例４ 実施例１において平均繊維径１μｍ以下の極細ガラス繊
維９５重量部中に平均繊維径０．３２μｍの極細ガラス
繊維を１０重量部配合した以外は実施例１と同様にして
目付７２　ｇｅｔｓ”のＵＬＰＡ用ガラメガラス繊維濾
紙。

実施例５ 実施例４においてカチオン性分散剤を０．１重量％のか
わりに０．５重量％添加した以外は実施例４と同様にし
て目付７２ｇ／ｍ”のＵＬＰＡ用ガラメガラス繊維濾紙
。

比較例１〜３ 比較例１は実施例１．２、比較例２は実施例３、比較例
３は実施例４．５に対応するものであり、カチオン性分
散剤を使用する代わりにｐＨ２〜３の硫酸水を用いダン
デイロールを使用せずに抄紙した以外は実施例と同様に
して抄紙した。尚、ガラス繊維配合は、それぞれ対応す
る実施例と同一配合とすると、圧力損失、捕集効率いず
れも下がるために、捕集効率がほぼ同レベルと成るよう
に平均繊維径１１Ｉ−以下の極細ガラス繊維９５重量部
中の平均繊維径０．６５μ園のガラス繊維成分を増加さ
せて調節した。

参考例１〜３ 参考例１〜３は市販の外国製高性能エアーフィルター用
ガラス繊維濾紙であり、参考例１は実施例１，２、参考
例２は実施例３、参考例３は実施例４，５に対応するも
のである。

実施例１〜５、比較例１〜３、参考例１〜３の濾紙の分
析は下記の方法で行い結果を表１に示した。

■　十点平均粗さ（Ｒｚ） ■小板研究所社製万能表面形状測定器 ＭＯＤｔ！ＬＳＥ−３Ｆを使用し、ガラス繊維濾紙フェ
ルト面について基準長２５■でＣＤ方向に沿い、断面曲
線を測定した。異なる場所で３回測定し、それらの平均
をもって、十点平均粗さとした。

■　圧力損失 自製の装置を用い有効面積１００　ａｌｌの濾紙に面風
速５．３ｃｍ／秒で通風し、その時の圧力損失を微差圧
針で測定した。

■　ＤＯＰ捕集効率 ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空
気を、有効面積１００　ｄｌの濾紙に面風速で５．３ｃ
ｍ／秒で通風した時のＤＯＰ捕集効率をすオン社製レー
ザーパーティクルカウンターを使用し測定した。尚、Ｈ
ＥＰＡ用ガラメガラス繊維濾紙ては０．３ｐｍ　５ＵＬ
ＰＡ用ガラス繊維濾紙については０．１　μｍのＤＯＰ
粒子について測定した。

■　可燃物 ９２５±２５°ＣＩＯ分間電気炉にて加熱し、加熱前後
の重量差を加熱部重量で割り、百分率として求めた。

第１表 （効果） 本発明は従来クリーンルーム用として用いられてきたＨ
ＥＰＡ及びＵＬＰＡ用ガラメガラス繊維濾紙て、濾紙表
面粗さを規定値以下に制御することでより低圧損、高捕
集効率の新規なガラス繊維濾紙を提供するものであり以
下の効果が期待できる。

（１）捕集効率を従来品と同一レベルにした場合、圧力
損失の低減が可能であり、クリーンルームに用いた場合
、クリーンルームの空気清浄度を落とすことなく、省エ
ネルギー、ファンの騒音低減に寄与する。

（２）圧力損失を同一レベルにした場合、捕集効率は上
昇し、同一エネルギー消費量でクリーンルームの空気清
浄度を上げることができる。

（３）従来品にくらべ、はぼ同様のコストで製造できる
。

以上に述べたように本発明の実用的価値は極めて高く、
半導体産業のみならず、クリーンルームを使用する食品
産業、医療産業等、他産業にも十分貢献するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス繊維濾紙フェルト面の十点平均粗さと０
．３μｔａ　ＤＯＰ捕集効率の関係を示している。第２
図は圧力損失と０．３μｍ　ＤＯＰ捕集効率との関係を
ガラス繊維濾紙フェルト面の十点平均粗さとの関係で示
している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均径４μｍ以下の極細ガラス繊維を主体とし、
   １０重量％以下の可燃物を含有するガラス繊維濾紙にお
   いて、ＪＩＳ　Ｂ０６０１で規定される十点平均粗さ（
   Ｒ＿ｚ）が該濾紙フェルト面において７０μｍ以下であ
   る高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙。
2. （２）カチオン性分散剤を使用し、ガラス繊維を中性付
   近で水中に離解分散する工程を含むことを特徴とする請
   求項１記載の高性能エアーフィルター用ガラス繊維濾紙
   の製造方法。