JPS62277119A - 空気清浄化用濾過体 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （発明の利用分野） 本発明はＬＳＩ装置の製造などにおいて要求される高清
浄度をもつ作業環境を実現し、品質の向上に貢献しうる
高性能気体戸祇に関するものである。

（従来技術とその問題点） 電子工業、精密工業、製薬工業など塵埃の付着が製品の
性能などに知命的な影響を及ぼすものの製造においては
、高度な無塵化環境を要求し、これに伴い０．３μｍ径
粒子を９９．９７％以上の効率のもとに捕捉できる高い
性能をもつ濾紙が開発されている。しかし、一般に高性
能濾紙の製造において普遍的な技術となっている細い硝
子繊維や化学繊維を抄紙して作る方法では、濾紙の性能
から殆どの塵埃が捕捉されていると思われるにもかかわ
らず、環境の清浄度は考えた程上昇しない。

例えば第１図に示す使用後の戸祇の断面図のように、送
風により空気中の塵埃は例えば枦祇の厚さを４００μｍ
とした場合、その空気入口側の表面および厚さが２００
μｍまでの範囲内に捕捉されてｐ祇（１１を黒く染め、
それ以後は白い状態で存在して塵埃の侵入が見られない
と思われるにもかかわらず、期待した清浄度まで浄化さ
れないことが明らにされ、この状態は細い繊維を用いて
通気細孔の大きさを更に小としても捕捉効率の向上は期
待されない。従って、このままでは性能には自ずからな
る限界があり、現在以上の性能向上は望み得ない。

本発明は上記の如きｐ過性能の実質的な低下原因を明ら
かにし、これから現在のものより、更に高い性能をもつ
ｐ祇を実現したものである。次に図面を用いてその詳細
を説明する。

〔発明の構成〕

（問題点の発生原因） 従来の高性能濾紙は要求される性能に対応して太さが選
ばれた、硝子繊維や化学繊維などの繊維を、強度付与の
ために接着用樹脂を混入した水中に混合して抄紙したも
のを脱水し乾燥して作られるが、繊維を製造する際に微
細な繊維屑を生じ、これがそのまま水の中に混入される
のを防ぐことができない。しかもこれに加えて抄紙特使
用される水中にも微細な多数の粒子が含まれるため、脱
水し乾燥して作られた濾紙の表面および内部には必然的
に多量の微細粒子が含まれるのを防ぐことができない。

勿論この含有微細粒子は強度を与えるために水中に混入
される接着用樹脂の接着作用により繊維の表面に固定で
きる。しかし接着用樹脂の量を多くすると繊維相互の接
着強度は強くなるが、その一方繊維相互間に形成される
通気細孔を閉塞する割合も多くなるため圧力損失が増大
する。従って通常Ｐ紙型量に対して接着用樹脂の量を７
％程度の低い値に抑えているが、これでは含有微細粒子
を繊維面に全量固定するには不充分であり、多くの含有
微細粒子が不安定な状態でＰ紙中に存在するのを許すこ
とになる。このため送風などにより振動・衝撃が濾紙に
与えられると、不安定な含有微細粒子は脱落して空気清
浄度を実質的に低下させることになる。

第　　１　　表 □］■ 第１表は濾紙中における微細粒子の含有量を示す簡単な
実験結果例であって、標準的な高性能濾過器の濾紙、即
ち平均径が約０．４〜０．７μＭの硝子繊維を、０．４
鶴の厚さに抄紙して作られた０、３μｍ径の粒子に対し
て９９．９７％の捕捉効率をもつｐ祇を４μｍＸ４ｃｍ
の大きさに切断し、これを無塵の水即ち純水１００ｃｃ
中に１分間宛３回浸漬して、純水中への含有微細粒子の
流出量を粒子径毎に分類して測定した結果である。

これから明らかなように含有微細粒子は１回の浸漬によ
って除去されるものではなく、１回目９２６個、２回目
１０７７個、３回目１１０２個と逆に増す傾向にあり、
しかも各回における最大個数は０．５〜０．７μｍの粒
径に現れる。また３回の総個数は３１０５個であるから
、これを一般に使用されている標準的な濾過器、即ち６
１０１ｍ（縦）Ｘ６１０ｍ（横）Ｘ１５０ｍ（奥行）の
枠内に波形に濾紙を固定した９９．９７％の捕捉効率を
もつ濾過器に換算すると、その濾紙の全面積は２Ｏｎ？
であるので総個数は４．１８５　Ｘ　１０’個となる。

しかも第１表のように含有微細粒子は３回の浸漬によっ
ても全量流出するものではないことから、全含有微細粒
子数は４．１８５　Ｘ　１０’個以上の極めて多量とな
り、これが送風・振動などにより少量宛放出されるので
濾紙の実質的な性能を低下させる。

（問題点を解決するための手段と作用）上述から明らか
なように２紙の性能を現在以上に向上するに当たっては
、基本的には２紙の製造工程において含有微細粒子を作
らないようにすることが必要であるが、その実現は極め
て難しい。

従って含有微細粒子の存在を許し、これを戸祇外に放出
させないようにすることが実際的である。

しかしその為に圧力損失を増大し、２紙の性能を低下さ
せないようにすることが必要であることは勿論である。

従ってもし圧力損失を大きく上昇させることなく含有微
細粒子の通過を阻止できる薄くてしかも開口率の大きい
２紙または多孔質膜があれば、これを阻止体（２）とし
て第２図の部分斜視図のように２紙（１）の空気流出側
面（３）に重畳することにより、捕捉効率９９．９７％
以上と云う高性能濾紙の性能を全面的に発揮させること
ができる。

しかし繊維による２紙は厚さを充分薄く作れず、また仮
に作れたとしても必要とする通気細孔径を得ることが難
しい。また従来開発されている合成樹脂による多孔質膜
は通気細孔径を満足し得ても開孔率は３０％程度が最高
である。従ってこれを高性能濾紙に重畳した場合には、
含有微細粒子の放出を防ぎ得ても圧力損失の著しい増大
を招いて２紙としては列置使用できず、従ってこのまま
では阻止体を用いる前記目的の実現は不可能である。

ところが、従来の集塵器において付着した塵埃の除去が
容易なために空気流入側に設けられている多孔質の弗素
樹脂製であるボアテックス（ジャパンゴアテフクス株式
会社製商品名）が、上記のような含有微細粒子の放出阻
止という目的を充分に達成しうろことが本発明者の研究
によって明らかとなった。本発明はこの研究結果に基づ
いてなされたものである。

さて上記のボアテックスはポリ四弗化エチレン。

四弗化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテルな
どの弗素系樹脂を特殊加工して第３図（ａ）　（ｂ）に
示す顕微鏡図のように、微細な多数の結節Ａと、これら
を連結する微細な多数の繊維Ｂと、これらによって囲ま
れた多数の細長い微細空隙即ち通気細孔Ｃをもつ多孔質
膜であり、無塵室中で製造することにより含有微細粒子
をほぼ零とすることができると同時に、通気細孔径とし
て０．０２〜１５μ個の範囲のものを自由に作ることが
でき、阻止体として必要な通気細孔径のものを容易に得
ることができる。また、開孔率としても２５〜９５％の
範囲のものを自由に得ることができ、１００％といえな
いまでもこれに近い９５％にも及ぶ阻止体として理想的
なものを得ることができる。

第　　　２　　　表 しかも接着性がよいことから、例えば第４図に示す点線
丸印のように間隔をおいてスポット的に接着することに
より、大面積の２紙でもそのものの開孔率に殆ど影響を
与えることなく重畳できるので、製造が容易である。ま
た更に耐熱性に優れていることから硝子繊維を用いた耐
熱性濾紙に重畳して高温環境用のｐ過器の実現が可能で
あり、また耐薬品性をもつことから硝子繊維や化学繊維
を用いて作られた２紙に重畳して腐蝕性気体用−過器の
実現にも貢献することができる。

しかし一方、本発明の目的に適するものは厚さが数μｍ
の薄いものであり、また通気細孔径も数１０分の１μｍ
の細いものであるから、従来のようにこれを空気流入側
に設けて多量の塵埃を含む大気の濾過に用いた場合には
、短時間のうちに目詰りするので、負荷容量が小さく短
時間の間に圧力損失を大きく増大する。このためこれが
重畳された高性能１紙本体そのものは巨詰りしなくても
全体として短時間の間に使用できなくなる筈である。

しかし、第１図によって前記したように、２紙（１）に
おいては、塵埃は表面および流入口側からＡ程度の深さ
までの間において捕捉され、阻止体（２）に達するもの
は僅少である。このため阻止体であるボアテックスは、
濾紙中から少量宛放出される大気塵に比べて温かに少な
い量の含有微細粒子を捕捉すれば足りる。従って第２図
のように空気の流出側に設ければ、阻止体の目詰りは２
紙のそれに比べて少な（圧力損失に大きな影響を与える
ことがないので、含有微細粒子による２紙の性能低下を
効果的に防止できる。

（発明の効果） 標準的な一過器である６１０龍（縦）Ｘ６１０ｆｌ（横
）Ｘ１５０ｎ（奥行）の寸法をもつ第５図の斜視図の如
き枠体（４）内に、厚さ４００〜５００　μｍ、圧力損
失２ＯＮ（吸引風速５．３ｃｍ／ｓｅｃに対して）、捕
捉効率９９．５％（吸引風速５．３ｃｍ　／　ｓｅｃ、
　０．３　ｐ　ｍ径の粒子に対して）の高性能濾紙に、
厚さ７μｍ、圧力損失２０顛（吸引風速５．３ｃｍ／Ｓ
ｅｃに対して）、捕捉効率９９．９７％（吸引風速５．
３ｃｒｍ／ｓｅｃ、　０．３μｍ径粒子に対して）のボ
アテックスを阻止体として重畳した、表面積が２０ｒｒ
ｒの一祇（５）を波形に折曲げて固定した一過器につい
て大気塵を用いて試験したところ、ボアテックスを重畳
しない濾紙本来の捕捉効率９９．５％を得ることができ
た。

また上記と同一性能のボアテックス単独と、このボアテ
ックスΦ厚さを２００μｍとした上記と同一の高性能濾
紙に重畳したものについて、０．３μｍ径の粒子に対す
る圧力損失と吸引時間との関係を吸引風速５．３ｃｍ／
ｓｅｃのもとで比較した結果を第６図に示す。

第６図から明らかなように曲線Ａによりて示すボアテッ
クスのみの場合は、２５時間吸引で圧力損失が当初の２
０鶴に対して４２ｍとなり、２２ｍの圧力損失増となる
。これに対しボアテックスを重畳した場合には、８曲線
のように当初の圧力損失２７ｍが２９．２ｍｍとなって
、２．２鶴の圧力損増（図示していないが５０時間吸引
では３ｆｌ増）となるにすぎず、ボアテックス単独の場
合に比べて圧力損失は著しく少ない。従って、含有微細
粒子の放出による性能低下のない実用的な高性能Ｐ紙を
実現できる。

なお以上の実験に使用された大気塵の粒径分布および濃
度はほぼ第３表に示す通りである。また圧力損失の実験
には第７図に示す装置が使用された。図において（６）
は吸引ポンプ、（７）は濾紙装着体、（８）は締付フラ
ンジ、（９）は締付ねし、（５）は試験する２紙、ＱＯ
Ｉは圧力計、αυは連続ホースである。

第　　　３　　　表 以上本発明について説明したが、前記ボアテックスと同
等またはそれ以上のものがあれば、それを用いて本発明
を実施できることは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は枦祇における塵埃の捕捉状態を示す拡大部分断
面図、第２図は本発明の構成例を示す部分斜視図、第３
図は多孔質膜阻止体の断面図、第４図は多孔質膜阻止体
と炉祇との重畳法の一例図、第５図は標準的一過器の部
分断面斜視図、第６図は多孔質膜阻止体と、これを２紙
に重畳したものにおける圧力損失と吸引時間の関係図、
第７図は圧力損失試験に用いられた装置図である。 （１）・・・高性能濾紙、　（２）・・・阻止体、　（
３）・・・空気流出側面、　（４）・・・枠体、　（５
）・・・阻止体とＰ紙を重畳して作られたｐ祇、　（６
）・・・吸引ポンプ、（７）・・・濾紙装着体、　（８
）・・・締付フランジ、（９）・・・締付ねし、　ａト
・・圧力計、αυ・・・連結ホース。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）硝子繊維や化学繊維により形成された高性能濾紙
   の空気流出側面に、高性能濾紙内に含有又は表面に付着
   している繊維の微細粒子の通過を阻止しうる径の通気細
   孔を多数有し、その開孔率が大きい薄い多孔質膜からな
   る微細粒子阻止体を重畳したことを特徴とする高性能濾
   紙。
2. （２）特許請求の範囲第１項においてその微細粒子阻止
   体を微細な多数の結節と、これらを連結する微細な多数
   の繊維とこれらによって囲まれた多数の微細空隙とより
   成るポリ四弗化エチレン製の連続多孔質膜で構成したこ
   とを特徴とする高性能濾紙。