JPWO2009110342A1 - 多孔質部材 - Google Patents

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Abstract

本発明の一の態様によれば、炭素繊維2を含有するフッ素樹脂3によって形成された、所定形状を有する部材1を用意し、部材1を、酸化性ガスに曝して、部材1に含まれる炭素繊維2を除去することにより形成されたことを特徴とする、多孔質部材が提供される。

Description

本発明は、多孔質部材に関する。
従来から、半導体製造業界等においては、エアフィルタおよびろ過フィルタ等のフィルタが広く使用されている。近年、フィルタとしては、圧力損失が極めて低く、かつ捕集効率が極めて高いポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質膜からなるフィルタが注目されている。
PTFE多孔質膜のフィルタは、例えば以下の方法により製造することができる。まず、未焼成または半焼成のPTFEのシート状成形体を作製し、得られたシート状成形体を延伸してクラックを形成することによってシート状成形体に孔を形成して、フィルタを製造する。
しかし、シート状成形体にクラックを形成して、シート状成形体に孔を形成しているので、孔径の制御が困難である。なお、特開2003−41083号公報には、PTFEに炭素繊維を含有させる技術が開示されている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、孔径の均一性を向上させた多孔質部材およびその製造方法を提供することを目的とする。また、処理の均一性を向上させることができるフィルタを提供することを目的とする。
本発明の一の態様によれば、炭素繊維を含有するフッ素樹脂によって形成された、所定形状を有する部材を用意し、前記部材を、酸化性ガスに曝して、前記部材に含まれる前記炭素繊維を除去することにより形成されたことを特徴とする、多孔質部材が提供される。
本発明の他の態様によれば、炭素材料を含有するフッ素樹脂によって形成された、所定形状を有する部材を用意し、前記部材を、酸化性ガスに曝して、前記部材に含まれる前記炭素繊維を除去することを特徴とする、多孔質部材の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、上記本発明の多孔質部材からなることを特徴とする、フィルタが提供される。
本発明の一の態様の多孔質部材および本発明の他の態様の多孔質部材の製造方法によれば、炭素繊維を含有するフッ素樹脂製の部材を、酸化性ガスに曝して、この部材に含まれる炭素繊維を除去することにより多孔質部材が形成されるので、炭素繊維の直径が多孔質部材の孔の径となる。これにより、孔径の均一性を向上させた多孔質部材を提供することができる。
本発明の他の態様のフィルタによれば、フィルタが孔径の均一性を向上させた多孔質部材から構成されているので、フィルタを使用して行う処理の均一性を向上させることができる。
図1(a)および図1(b)は実施の形態に係る部材の平面図および縦断面図である。 図2(a)および図2(b)は実施の形態に係る多孔質部材の平面図および縦断面図である。 図3は実施例に係る実験前の試料の写真である。 図4は実施例に係る試料を処理するための実験装置の模式的な構成図である。 図5は実施例に係る実験後の試料の写真である。 図6は図5のA−A断面写真である。 図7は図6のB部を拡大した顕微鏡写真である。 図8は図6のC部を拡大した顕微鏡写真である。 図9は図6のD部を拡大した顕微鏡写真である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図1(a)および図1(b)は本実施の形態に係る部材の平面図および縦断面図であり、図2(a)および図2(b)は本実施の形態に係る多孔質部材の平面図および縦断面図である。
図1(a)および図1(b)に示されるように、まず、所定の形状を有し、次に説明する炭素繊維2が除去されていない処理前の部材1を用意する。部材1は、炭素繊維2を含有したフッ素樹脂3から構成されている。炭素繊維2は、フッ素樹脂3内にほぼ均一に含有されており、また本実施の形態では、炭素繊維2の長手方向が部材1の厚み方向に沿うように炭素繊維2が配置されている。
フッ素樹脂3としては、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EPE)、またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)等が挙げられる。
このような部材1は、様々な方法で作製することができる。具体的には、例えばフッ素樹脂3がPFAの場合にはPFA材料に炭素繊維2を混合して、斜出成形することにより、炭素繊維2が含有されたPFAからなる部材1を作製することができる。また、フッ素樹脂がPTFEの場合にはPTFE粉末に炭素繊維2を混合して、焼結させることにより、炭素繊維2が含有されたPTFEからなる部材1を作製することができる。
次いで、部材1を、オゾンおよび水蒸気を含む酸化性ガスに曝す。これにより、炭素繊維2がオゾンおよび水蒸気により酸化され、二酸化炭素となってフッ素樹脂3から離脱し、炭素繊維2がフッ素樹脂3から除去される。なお、酸化性ガスはオゾンのみから構成してもよい。
ここで、オゾンおよび水蒸気の酸化により炭素繊維2のC−C結合は切断されるが、オゾンの酸化力ではフッ素樹脂3内のC−C結合やC−F結合は切断されないので、オゾンおよび水蒸気にフッ素樹脂3を曝しても、炭素繊維2が除去されるだけで、フッ素樹脂3の組成には何ら影響がないと考えられる。
この炭素繊維2の除去は、好ましくは炭素繊維2を実質的に除去するように行われる。すなわち、炭素繊維2の除去は、酸化性ガスに曝す時間に依存するので、この時間により制御することにより、炭素繊維2の除去する深さを制御することができる。したがって、酸化性ガスに曝す時間を制御することによって、部材1に存在する炭素繊維2を実質的に除去することができる。
また、上記の「実質的」とは、部材1に存在する炭素繊維2が全て除去されていることのみならず、部材1に炭素繊維2が僅かに残存している場合も含まれることを意味する。なお、例えば多孔質部材4をフィルタとして使用する場合において、炭素繊維2自体が悪影響を及ぼす場合には、部材1に存在する炭素繊維2を全て除去することが望ましい。
これにより、図2(a)および図2(b)に示される多孔質部材4が作製される。炭素繊維2が除去されると、炭素繊維2が存在していた箇所に孔4aが形成されるので、多孔質部材4は多孔質となる。なお、炭素繊維2は炭素繊維2の長手方向が部材1の厚さ方向に沿うように配置されているので、炭素繊維2の除去によって形成された孔4aは多孔質部材4の厚さ方向に沿って形成されている。
本実施の形態によれば、炭素繊維2を含有するフッ素樹脂3製の部材1を、酸化性ガスに曝して、この部材3に含まれる炭素繊維1を除去することにより多孔質部材4が形成されるので、炭素繊維1の直径が多孔質部材4の孔4aの径となる。これにより、孔径の均一性を向上させた多孔質部材4を提供することができる。
また、この多孔質部材4をフィルタとして使用した場合には、孔4aにおける孔径の均一性が向上しているので、フィルタを使用して行う処理の均一性を向上させることができる。なお、孔4aは多孔質部材4の厚み方向に形成されているので、フィルタに通される流体は多孔質部材4の厚み方向から流される。
本実施の形態によれば、酸化性ガスとしてオゾンと水蒸気を使用しているので、オゾン単独で使用するよりも、炭素繊維2の除去速度を上昇させることができる。すなわち、オゾン単独で使用する場合には酸素ラジカルのみが作用するが、オゾンと水蒸気を使用する場合には、酸素ラジカルの他に、強力な酸化力を有するヒドロキシルラジカルが作用する。これにより、炭素繊維2の除去速度を上昇させることができる。
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。上記実施の形態では、多孔質部材4をフィルタとして使用した場合について説明しているが、多孔質部材4の用途は、フィルタに限られない。
以下、実施例について説明する。本実施例においては、炭素繊維を含有したPFAを作製して、上記実施の形態で説明したようにPFAに含有されている炭素繊維を除去できるか否か実験した。図3は実施例に係る実験前の試料の写真であり、図4は本実施例に係る試料を処理するための実験装置の模式的な構成図であり、図5は本実施例に係る実験後の試料の写真であり、図6は図5のA−A断面写真であり、図7は図6のB部を拡大した顕微鏡写真であり、図8は図6のC部を拡大した顕微鏡写真であり、図9は図6のD部を拡大した顕微鏡写真である。
(1)試料について
まず、PFAに炭素繊維を含有させた試料を用意した。通常、PFAは半透明であるが、PFA全体に炭素繊維が含有されているため、試料は図3に示されるように黒色となっていた。この試料を個片化して実験に使用した。
(2)実験装置について
実験には、図4に示される実験装置10を使用した。実験装置10は、主に、試料Sを処理するためのチャンバー11、オゾンを発生させるためのオゾン発生器12、水蒸気を発生させるための水蒸気発生器13、オゾン発生器12および水蒸気発生器13で発生したオゾンおよび蒸気の流量を調節するためのバルブ14、チャンバー11内の圧力を調節するためのバルブ15、チャンバー11から排気されたオゾンを分解するためのオゾン分解器16、および排気系17等から構成されている。
(3)実験条件について
チャンバー11内に試料Sを入れて、温度105℃、圧力75KPaに維持した。また、オゾン発生器12でオゾンを発生させるとともに水蒸気発生器13で水蒸気を発生させ、オゾン9%volおよび水蒸気4.5cc/minとなるようにバルブ14で調節して、これらをチャンバー11に供給した。なお、オゾンおよび水蒸気を供給した時間は30時間であった。
(4)実験結果について
図5および図6に示されるように試料の表面部は、白濁色となっていた。これは、試料の表面部の炭素繊維が除去されたためであると考えられる。一方、図5に示されるように試料の内部は、黒色のままであった。これは、試料の内部の炭素繊維が残存しているためであると考えられる。
また、図7に示されるように試料の内部(B部)には、炭素繊維が残存していることが確認され、図8および図9に示されるように試料の表面部(C部およびD部)には、炭素繊維が除去されていることが確認された。
これらの結果から、オゾンおよび水蒸気により試料の炭素繊維を除去することができるということが確認された。なお、上記したように炭素繊維の除去は、オゾンおよび水蒸気に曝す時間に依存するので、オゾンおよび水蒸気に曝す時間を本実施例で曝した時間より長くすれば、本実施例で使用した大きさのものであっても、試料の内部に残存している炭素繊維も全て除去することができると考えられる。

Claims (9)

  1. 炭素繊維を含有するフッ素樹脂によって形成された、所定形状を有する部材を用意し、
    前記部材を、酸化性ガスに曝して、前記部材に含まれる前記炭素繊維を除去することにより形成されたことを特徴とする、多孔質部材。
  2. 前記炭素繊維が前記部材から実質的に除去されている、請求項1に記載の多孔質部材。
  3. 前記フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体またはポリテトラフルオロエチレンである、請求項1に記載の多孔質部材。
  4. 炭素材料を含有するフッ素樹脂によって形成された、所定形状を有する部材を用意し、
    前記部材を、酸化性ガスに曝して、前記部材に含まれる前記炭素繊維を除去することを特徴とする、多孔質部材の製造方法。
  5. 前記炭素繊維を前記部材から実質的に除去する、請求項4に記載の多孔質部材の製造方法。
  6. 前記フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体またはポリテトラフルオロエチレンである、請求項4に記載の多孔質部材の製造方法。
  7. 前記酸化性ガスがオゾンを含んでいる、請求項4に記載の多孔質部材の製造方法。
  8. 前記酸化性ガスが水蒸気を含んでいる、請求項7に記載の多孔質部材の製造方法。
  9. 請求項1に記載の多孔質部材からなることを特徴とする、フィルタ。
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