KR20090102626A - 케미컬 필터 및 그 제조 방법 - Google Patents

케미컬 필터 및 그 제조 방법

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KR20090102626A
KR20090102626A KR1020090003589A KR20090003589A KR20090102626A KR 20090102626 A KR20090102626 A KR 20090102626A KR 1020090003589 A KR1020090003589 A KR 1020090003589A KR 20090003589 A KR20090003589 A KR 20090003589A KR 20090102626 A KR20090102626 A KR 20090102626A
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다카시 다나하시
도시로 나카노
다이넨 시모츠
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니치아스 가부시키가이샤
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Abstract

이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 장기에 걸쳐 유지되는 케미컬 필터를 제공하는 것이다.
부직포를 플리츠 가공하여 얻어진 케미컬 필터로서, 상기 부직포가 스펀레이스법에 의해, 섬유를 교락(交絡)시켜 제작된 스펀레이스 부직포이고, 상기 섬유에는, 방사선 그래프트 중합에 의해 이온 교환기가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터이다.

Description

케미컬 필터 및 그 제조 방법{CHEMICAL FILTER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 기체나 액체 중으로부터 악취 물질을 제거하기 위해서나, 반도체, 액정, 정밀 전자부품의 제조 공장의 클린 룸 또는 클린 룸 내에서 사용되는 장치에 설치되어, 이온성의 가스상 불순물을 제거하기 위해서 등에 이용되는 케미컬 필터에 관한 것이다.
반도체 제조, 액정 제조 등의 첨단 산업에서는, 제품의 수율이나 품질, 신뢰성을 확보하기 위해, 클린 룸 내의 공기나 제품 표면의 오염 제어가 중요해지고 있다. 특히, 반도체 산업 분야에서는, 제품의 고집적도화가 진행됨에 따라, HEPA, ULPA 등을 이용한 입자형상 오염 물질의 제어에 더하여, 이온성 가스상 오염 물질(염기성 가스 및 산성 가스)의 제어가 불가결해지고 있다. 이 중, 예를 들면, 염기성 가스인 암모니아는, 반도체 제조 시의 노광 공정에 있어서, 노광 시의 해상성의 악화나, 웨이퍼 표면의 흐려짐의 원인이 되고 있다. 또, 산성 가스인 SOX는, 반도체 제조 시의 열 산화막 형성 공정에 있어서, 기판 내에 적층 결함을 일으켜, 디바이스 특성이나 신뢰성을 악화시키는 원인이 된다.
이와 같이, 이온성 가스상 오염 물질은, 반도체 제조 등에 있어서, 여러 가지의 문제를 일으키므로, 반도체 제조 등에서 사용되는 클린 룸 내에서는, 이온성 가스상 오염 물질의 농도가 1ppb 이하인 것이 요구되고 있다.
이러한 경우, 이온 교환기가 도입된 부직포를 가공하여 얻어지는 케미컬 필터가 이용된다. 예를 들면, 일본국 특허공개 평11-290702호 공보(특허 문헌 1)에는, 스펀본드법의 일종인 멜트블로우법에 의해 작성된 평균 섬유직경이 10μm 이하인 폴리올레핀 섬유로 이루어지는 부직포이고, 자외선 그래프트 중합에 의해 이온 교환능이 부여된 케미컬 필터, 멜트블로우법에 의해 평균 섬유직경이 10μm 이하인 폴리올레핀 섬유에 의해 웹이 형성되며, 수류교락법(水流交絡法)에 의해 작성된 부직포이고, 자외선 그래프트 중합에 의해 이온 교환능이 부여된 케미컬 필터, 및 멜트블로우법에 의해 평균 섬유직경이 10μm 이하인 폴리올레핀 섬유에 의해 작성된 웹과, 평균 섬유직경이 50μm 이하인 스펀본드법에 의해 작성된 웹 혹은 단섬유의 웹의 적어도 2층 이상이 열 압착에 의해 적층 일체화된 부직포이고, 자외선 그래프트 중합에 의해 이온 교환능이 부여된 케미컬 필터가 개시되어 있다.
또, 일본국 특허공개 평8-199480호 공보(특허 문헌 2)에는, 심초 구조의 섬유를 이용하여, 서멀본드법에 의해 얻어진 부직포에 대해, 방사선 그래프트를 행하고, 부직포에 이온 교환기를 도입하여 얻어지는 가스 흡착재가 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본국 특허공개 평11-290702호 공보(특허 청구의 범위)
[특허 문헌 2] 일본국 특허공개 평8-199480호 공보(특허 청구의 범위)
클린 룸 등에 설치되는 케미컬 필터에는, 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 높은 것에 더하여, 상기 제거 성능이 장기에 걸쳐 유지되는 것, 즉, 수명이 긴 것도 요구된다.
그러나, 상기 특허 문헌 1 및 2의 케미컬 필터에서는, 수명이 불충분하다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 과제는, 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 장기에 걸쳐 유지되는 케미컬 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 종래 기술에 있어서의 과제를 해결하기 위해, 예의 연구를 거듭한 결과, 부직포를 플리츠 가공하여 얻어지는 케미컬 필터에 있어서, (1) 상기 부직포를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 제작된 스펀레이스 부직포로 하고, 또한, 방사선 그래프트 중합으로 이온 교환기를 도입함으로써, 이온 교환기가 균일하게 분산된 케미컬 필터로 할 수 있으므로, 장수명의 케미컬 필터가 얻어지는 것, (2) 특히, 상기 부직포를, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터(cotton linter) 섬유 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 스펀레이스 부직포로 하고, 또한, 방사선 그래프트 중합에 의해, 양이온 교환기인 경우에 5.0meq/g 이상, 음이온 교환기인 경우에 4.0meq/g 이상의 이온 교환기를 도입함으로써, 이온 교환기가 다량으로 또한 균일하게 분산된 케미컬 필터로 할 수 있으므로, 장수명의 케미컬 필터가 얻어지는 것 등을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명 (1)은, 부직포를 플리츠 가공하여 얻어진 케미컬 필터로서,
상기 부직포가, 스펀레이스법에 의해, 섬유를 교락시켜 제작된 스펀레이스 부직포이고,
상기 섬유에는, 방사선 그래프트 중합에 의해 이온 교환기가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터를 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (2)는, 유기 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하고, 다음에, 얻어진 스펀레이스 부직포 중의 섬유에 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하며, 이어서, 얻어진 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (3)은, 유기 섬유에, 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하고, 다음에, 얻어진 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하며, 이어서, 얻어진 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 장기에 걸쳐 유지되는 장수명의 케미컬 필터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 케미컬 필터의 형태예의 모식적인 사시도이다.
[부호의 설명]
1 : 케미컬 필터
2 : 부직포
3 : 스페이서
4 : 산부
5 : 피처리 공기의 통기 방향
6 : 두께
7 : 폭
8 : 높이
본 발명의 케미컬 필터는, 부직포를 플리츠 가공하여 얻어진 케미컬 필터로서,
상기 부직포가, 스펀레이스법에 의해, 섬유를 교락시켜 제작된 스펀레이스 부직포이고,
상기 섬유에는, 방사선 그래프트 중합에 의해 이온 교환기가 도입되어 있는 케미컬 필터이다.
본 발명의 케미컬 필터는, 상기 부직포를 플리츠 가공하여 얻어지는 케미컬 필터이다. 본 발명의 케미컬 필터에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 케미컬 필터의 형태예를 도시한 모식적인 사시도이다. 도 1 중, 케미컬 필터(1)는, 3장의 부직포(2)를 서로 포개어 산부(4)에서 접어 플리츠형상으로 성형한 것이고, 통상, 상기 부직포(2)의 주름 사이에는, 상기 부직포(2)끼리가 접촉하지 않도록 스페이서(3)가 부설된다. 그리고, 상기 케미컬 필터(1)에서는, 상기 부직포(2)의 산부(4)에 대해 수직인 방향(부호 5a, 5b의 화살표 방향)으로 피처리 공기를 통과시킨다.
본 발명의 케미컬 필터에 따른 상기 부직포는, 고압 수류로 섬유를 교락시키는 스펀레이스법에 의해 제작된 스펀레이스 부직포이다.
본 발명의 케미컬 필터에 따른 상기 부직포에 있어서, 상기 부직포를 형성하고 있는 상기 섬유는 유기 섬유이고, 예를 들면, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유, 코튼린터(cotton linter) 섬유, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 아라미드 섬유 등을 들 수 있다. 그리고, 상기 부직포를 형성하고 있는 상기 유기 섬유 중, 이온 교환기의 도입량이 많아져, 케미컬 필터의 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 높고 또한 수명이 길어지는 점에서, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유 중 1종 또는 2종 이상의 조합이 바람직하고, 레이온 섬유가 특히 바람직하다. 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유, 특히, 레이온 섬유는, 방사선 그래프트 중합 시에, 중합 모노머 용액의 첨착율(添着率)을 높게 할 수 있으므로, 이온 교환기의 도입량이 많아진다. 또, 상기 유기 섬유의 섬유직경은 특별히 제한되지 않고, 바람직하게는 5∼20μm이다.
본 발명의 케미컬 필터에 따른 상기 부직포에 있어서, 고압 수류로 섬유를 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하는 방법은, 일반적으로, 스펀레이스법이라고 불리고 있는 방법이다. 상기 스펀레이스법은, 웹에 대해, 고압의 물을 노즐 등으로부터 분사하여, 수류로 섬유를 교락시키는 방법이다. 본 발명의 케미컬 필터에 따른 상기 스펀레이스법에서는, 물의 압력이나 처리를 하는 회수 등은, 적절히 선택된다.
상기 부직포를 형성하고 있는 섬유에는, 방사선 그래프트 중합에 의해 이온 교환기가 도입되어 있다. 따라서, 상기 부직포는, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포이다.
상기 부직포를 형성하고 있는 섬유에 도입되어 있는 상기 이온 교환기는, 양이온 교환기 또는 음이온 교환기 중 어느 하나이다. 상기 양이온 교환기로서는, 예를 들면, 술폰산기, 카르복실기, 인산기, 포스폰산기, 설포에틸기, 포스포메틸기, 카르보메틸기 등을 들 수 있고, 이들은, 1종 단독 또는 2종 이상의 조합이어도 된다. 또, 상기 음이온 교환기로서는, 예를 들면, 4급 암모늄기, 1급 아미노기, 2급 아미노기, 3급 아미노기, 메틸아미노기 등을 들 수 있고, 이들은, 1종 단독 또는 2종 이상의 조합이어도 된다.
본 발명의 케미컬 필터에 있어서, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법으로서는, 예를 들면, (1) 우선, 상기 유기 섬유, 바람직하게는 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 또는 코튼린터 섬유를, 상기 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하고, 다음에, 얻어진 스펀레이스 부직포 중의 섬유에, 중합 모노머를 방사선 그래프트 중합시킴으로써, 상기 부직포를 형성하고 있는 섬유에, 상기 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하여, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법, (2) 우선, 상기 유기 섬유, 바람직하게는 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 또는 코튼린터 섬유에, 중합 모노머를 방사선 그래프트 중합시킴으로써, 상기 섬유에 상기 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하고, 다음에, 얻어진 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하여, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법을 들 수 있다.
상기 방사선 그래프트 중합으로서는, 예를 들면, (i) 우선, 피중합체에 대해 방사선을 조사하고, 다음에, 방사선 조사 후의 상기 피중합체에, 중합 모노머 용액을 함침시키거나 또는 도포하여, 상기 피중합체에 중합 모노머를 그래프트 중합시키는 방사선 그래프트 중합, (ii) 우선, 피중합체에 중합 모노머 용액을 함침시키거나 또는 도포하여, 중합 모노머 용액이 함침 또는 도포된 피중합체를 얻고, 다음에, 상기 피중합체에 대해 방사선을 조사하여, 상기 피중합체에, 상기 중합 모노머를 그래프트 중합시키는 방사선 그래프트 중합을 들 수 있다. 상기 (i) 및 상기 (ii)의 방사선 그래프트 중합에서는, 방사선을 조사하기 전에, 분위기를 질소 가스 등의 불활성 가스로 치환하여, 불활성 분위기 하에서 방사선 그래프트 중합을 행한다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 피중합체란, 상기 방사선 그래프트 중합이 행해지는 대상을 가리키고, 상기 중합 모노머의 중합쇄가 도입되는 것을 가리킨다. 그리고, 상기 방사선 그래프트 중합으로서는, 상기 (ii)의 방사선 그래프트 중합이, 중합 모노머 용액이 함침 또는 도포된 피중합체의 부분만 질소 가스 등의 불활성 분위기로 하면 되므로, 비용적으로 저렴하여 바람직하다.
상기 방사선 그래프트 중합에 따른 상기 중합 모노머는, 양이온 교환기를 갖는 중합 모노머, 양이온 교환기의 염의 기를 갖는 중합 모노머, 음이온 교환기를 갖는 중합 모노머 또는 음이온 교환기의 염의 기를 갖는 중합 모노머, 혹은, 상기 이온 교환기에 적절한 방법으로 관능기 변환 가능한 치환기를 갖는 중합 모노머이다.
상기 부직포에 도입되는 상기 이온 교환기가 양이온 교환기인 경우, 상기 중합 모노머로서는, 예를 들면, 스티렌술폰산나트륨, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산나트륨, 아크릴산, 메타크릴산, 알릴술폰산나트륨을 들 수 있다. 이들은 1종 단독 또는 2종 이상의 조합이어도 된다. 또한, 상기 중합 모노머가, 상기 양이온 교환기의 염의 기를 갖는 중합 모노머인 경우는, 방사선 그래프트 중합을 행한 후의 공정에서 산 처리를 함으로써, 상기 양이온 교환기의 염의 기를, 상기 양이온 교환기로 변환할 수 있다. 또, 상기 양이온 교환기의 염의 기란, 예를 들면, 스티렌술폰산나트륨의 술폰산나트륨기(-SO3Na)와 같이, 양이온 교환기가 중화된 기를 가리킨다.
또, 예를 들면, 상기 유기 섬유가, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유 등과 같이, 수산기를 갖는 섬유인 경우, 이들 섬유로 이루어지는 피중합체에 아황산나트륨 또는 아황산수소나트륨의 수용액을 함침시키거나 또는 도포하고, 다음에, 방사선을 조사하면, 이들 섬유에, 술폰산기의 염의 기(화학식 : -SO3Na)를 도입할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는, 아황산나트륨 또는 아황산수소나트륨과 같은 방사선을 조사함으로써, 이온 교환기를 섬유에 도입할 수 있는 화합물도, 상기 중합 모노머에 포함된다.
또, 상기 부직포에 도입되는 상기 이온 교환기가 음이온 교환기인 경우, 상기 중합 모노머로서는, 예를 들면, 비닐벤질트리메틸암모늄염, 디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독 또는 2종 이상의 조합이어도 된다. 또한, 상기 중합 모노머가, 상기 음이온 교환기의 염의 기를 갖는 중합 모노머인 경우는, 방사선 그래프트 중합을 행한 후의 공정에서 알칼리 처리를 함으로써, 상기 음이온 교환기의 염의 기를, 상기 음이온 교환기로 변환할 수 있다.
상기 방사선 그래프트 중합에 있어서, 조사하는 방사선은, 자외선, 전자선, X선, α선, β선 또는 γ선 등이고, 바람직하게는 전자선 및 γ선이다. 상기 방사선 그래프트 중합에 있어서, 상기 방사선의 조사선량은, 그래프트 중합의 중합도에 따라 적절히 선택되지만, 통상, 전자선의 경우에 30∼200kGy가 바람직하고, γ선의 경우에 100∼800kGy가 바람직하다.
상기 방사선 그래프트 중합에 있어서, 상기 중합 모노머 용액의 용매로서는, 물, 알코올 등의 친수성 용매를 들 수 있다. 상기 중합 모노머 용액 중, 상기 중합 모노머의 농도는 적절히 선택되지만, 40∼70질량%가 바람직하다.
상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 이온 교환 용량은, 양이온 교환기의 경우 5.0meq/g 이상, 바람직하게는 5.5∼6.0meq/g이고, 음이온 교환기의 경우 4.0meq/g 이상, 바람직하게는 4.5∼5.0meq/g이다. 상기 부직포의 이온 교환 용량이 상기 범위 내에 있음으로써, 케미컬 필터의 흡착 용량이 크고 또한 수명이 길어진다.
상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 면밀도는, 바람직하게는 50∼200g/m2, 특히 바람직하게는 100∼160g/m2이다. 또, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 두께는, 바람직하게는 0.3∼1.5mm, 특히 바람직하게는 0.6∼1.0mm이다.
본 발명의 케미컬 필터는, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠형상으로 가공한 것이면, 형상, 크기, 접힘 피치수 등은 특별히 제한되지 않는다. 또, 도 1에는, 상기 부직포를, 3장 서로 포개어 플리츠형상으로 가공하여 얻어지는 케미컬 필터의 형태예를 나타내고 있지만, 본 발명의 케미컬 필터에서는, 상기 부직포를 서로 겹치는 장수는 특별히 제한되지 않고, 통상 1∼4장, 바람직하게는 2∼3장이다.
본 발명의 케미컬 필터는, 반도체, 액정, 정밀 전자부품 제조 공장의 클린 룸 및 상기 클린 룸 내에서 사용되는 장치에 설치되는 케미컬 필터로서 적합하게 이용된다.
또, 본 발명의 케미컬 필터에 있어서, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법이, 상기 (1)의 방법, 요컨대, 우선, 상기 유기 섬유, 바람직하게는 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 또는 코튼린터 섬유를, 상기 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하고, 다음에, 얻어진 스펀레이스 부직포 중의 섬유에, 상기 중합 모노머를 방사선 그래프트 중합시킴으로써, 상기 부직포를 형성하고 있는 섬유에, 상기 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하여, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법의 경우, 상기 이온 교환기가 도입되기 전의 상기 스펀레이스 부직포의 흡수율(吸水率)은, 바람직하게는 50∼300질량%, 특히 바람직하게는 150∼200질량%이다. 상기 이온 교환기가 도입되기 전의 상기 스펀레이스 부직포의 흡수율이 상기 범위 내에 있음으로써, 이온 교환기의 도입량이 많아져, 케미컬 필터의 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 높고 또한 수명이 길어진다.
또한, 본 발명에 있어서, 부직포의 흡수율은, 이하의 조작 순서에 의해 구해진다. 우선, 측정 대상의 부직포를 수면에 대해 대략 평행해지도록 물에 침지하여, 부직포에 물을 흡수시킨다. 다음에, 물을 흡수한 부직포를 수면에 대해 대략 평행하게 한 채로 물에서 빼내어, 수면보다 위의 위치에서, 물이 떨어지지 않게 될 때까지 부직포를 방치한다. 그리고, 흡수시키기 전의 부직포의 질량을 A(g), 물이 떨어지지 않게 되었을 때의 부직포의 질량을 B(g)로 하여, 하기 식 (1) :
부직포의 흡수율(%) = {(B-A)/A}×100 (1)
에 의해, 부직포의 흡수율을 구한다.
또, 본 발명의 케미컬 필터에 있어서, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법이, 상기 (1)의 방법의 경우이고, 또한, 상기 방사선 그래프트 중합이, 상기 (ii)의 방법, 요컨대, 우선, 상기 스펀레이스 부직포(피중합체)에, 중합 모노머 용액을 함침시키거나 또는 도포하여, 중합 모노머 용액이 함침 또는 도포된 상기 스펀레이스 부직포를 얻고, 다음에, 상기 스펀레이스 부직포에 대해, 방사선을 조사하여, 상기 스펀레이스 부직포에, 상기 중합 모노머를 그래프트 중합시키는 방사선 그래프트 중합의 경우, 상기 스펀레이스 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율을 50∼300질량%로 하는 것이 바람직하고, 150∼200질량%로 하는 것이 특히 바람직하다. 상기 스펀레이스 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율이 상기 범위 내에 있음으로써, 이온 교환기의 도입량이 많아져, 케미컬 필터의 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 높고 또한 수명이 길어진다. 또한, 본 발명에 있어서, 상기 스펀레이스 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율은, 상기 중합 모노머 용액을 함침 또는 도포 전의 상기 스펀레이스 부직포의 질량을 C(g), 상기 중합 모노머 용액을 함침 또는 도포 후의 상기 스펀레이스 부직포의 질량을 D(g)로 하여, 하기 식 (2) :
상기 스펀레이스 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율(%) = {(D-C)/C}×100 (2)
에 의해 구해진다. 또한, 상기 스펀레이스 부직포가 흡수할 수 있는 양 이상의 상기 중합 모노머 용액을 함침 또는 도포한 경우, 상기 중합 모노머 용액을 함침 또는 도포 후의 상기 스펀레이스 부직포를 대략 수평으로 방치해 두면, 상기 스펀레이스 부직포로부터 액이 떨어지므로, 이 경우는, 액이 떨어지지 않게 되었을 때의 상기 스펀레이스 부직포의 질량을, 상기 중합 모노머 용액을 함침 또는 도포 후의 상기 스펀레이스 부직포의 질량을 D(g)로 한다.
본 발명의 제1 형태의 케미컬 필터의 제조 방법은, 유기 섬유, 바람직하게는 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유 중 1종 또는 2종 이상을, 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하고, 다음에, 얻어진 스펀레이스 부직포 중의 섬유에, 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻으며, 이어서, 그 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 케미컬 필터의 제조 방법이다.
또, 본 발명의 제2 형태의 케미컬 필터의 제조 방법은, 유기 섬유, 바람직하게는 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유 중 1종 또는 2종 이상에, 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하고, 다음에, 얻어지는 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻으며, 이어서, 그 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 케미컬 필터의 제조 방법이다.
본 발명의 제1 형태의 케미컬 필터의 제조 방법 및 본 발명의 제2 형태의 케미컬 필터의 제조 방법에 있어서, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법은, 본 발명의 케미컬 필터에 있어서, 상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻는 방법과 동일하고, 또, 본 발명의 제1 형태의 케미컬 필터의 제조 방법 및 본 발명의 제2 형태의 케미컬 필터의 제조 방법에 따른 상기 스펀레이스법 및 상기 방사선 그래프트 중합은, 본 발명의 케미컬 필터에 따른 상기 스펀레이스법 및 상기 방사선 그래프트 중합과 동일하다.
본 발명의 케미컬 필터에서는, 케미컬 필터를 구성하는 부직포가, 스펀레이스법에 의해 제작된 스펀레이스 부직포이므로, 섬유의 분포가 균일하고, 또한, 상기 부직포에는 이온 교환기가 방사선 그래프트 중합을 이용하여 도입되어 있다. 이 때문에, 본 발명의 케미컬 필터에서는, 케미컬 필터를 구성하는 부직포 중에 이온 교환기가 균일하게 도입되어 있으므로, 본 발명의 케미컬 필터는, 제거 성능이 높고 또한 수명이 길어진다.
또한, 본 발명의 케미컬 필터에서는, 피중합체로서, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유를 이용하고, 또한, 이온 교환기의 도입 방법으로서, 방사선 그래프트 중합을 이용함으로써, 케미컬 필터를 구성하는 부직포 중에, 이온 교환기를 다량으로 또한 균일하게 도입할 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 케미컬 필터는, 제거 성능이 높고 또한 수명이 길어진다.
다음에, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 이것은 단지 예시로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
[실시예]
(실시예 1)
(이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 제작)
스펀레이스법에 의해, 면밀도 160g/m2, 두께 0.9mm, 섬유직경 약 20μm의 레이온제 스펀레이스 부직포를 제작하였다. 다음에, 얻어진 레이온제 스펀레이스 부직포에, 스티렌술폰산나트륨 20질량%, 아크릴산 40질량%를 함유하는 중합 모노머 수용액을 300g/m2의 비율로 도포하였다. 이 때, 상기 레이온제 스펀레이스 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율은 187.5%였다.
다음에, 중합 모노머 수용액이 도포된 부직포에 질소 분위기 하에서, γ선을 조사하였다. 이 때의 조사선량은 400kGy였다.
다음에, 조사 후의 부직포를 황산 수용액과 접촉시켜, 상기 부직포 중의 나트륨을 프로톤형(H+형)으로 치환하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻었다.
상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 이온 교환 용량은 5.8meq/g이었다.
(케미컬 필터의 제조)
상기와 같이 하여 얻어진 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를, 하기의 사양으로 플리츠 가공하여 케미컬 필터를 제조하였다.
<사양>
·케미컬 필터의 치수 : 두께 150mm×폭 130mm×높이 130mm(두께 : 도 1 중 부호 6, 폭 : 도 1 중 부호 7, 높이 : 도 1 중 부호 8)
·접힘 피치 : 79산/m
(케미컬 필터의 수명 시험)
상기와 같이 하여 얻어진 케미컬 필터를, 제거 대상 가스를 암모니아로 하여, 하기의 시험 조건으로 수명 시험을 행하였다. 제거율이 90%까지 저하한 시점을 케미컬 필터의 수명으로 하였다. 그 결과, 케미컬 필터의 수명은 400시간이었다.
또한, 실제의 클린 룸 등에서 문제가 되는 암모니아의 농도는 수 체적 ppb이지만, 가속 시험으로서 2000체적 ppb의 농도 조건으로 행하였다.
<시험 조건>
·대상 가스 : 암모니아 2000체적 ppb
·통과 풍속 : 0.5m/초
(비교예 1)
(이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 제작)
서멀본드법에 의해, 면밀도 160g/m2, 두께 0.9mm, 섬유직경 약 20μm의 심초 구조의 섬유(심부 : 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초부 : 폴리에틸렌)제 서멀본드 부직포를 제작하였다.
다음에, 얻어진 서멀본드 부직포에, 스티렌술폰산나트륨 20질량%, 아크릴산 40질량%를 함유하는 중합 모노머 수용액을 300g/m2의 비율로 도포하려고 하였지만, 액이 떨어져 180g/m2밖에 도포할 수 없었다. 이 때, 상기 서멀본드 부직포로의 상기 중합 모노머 용액의 첨착율은 112.5%였다.
다음에, 상기 중합 모노머가 도포된 서멀본드 부직포를 질소 분위기 하에서, γ선을 조사하였다. 이 때의 조사선량은 400kGy였다.
다음에, 조사 후의 부직포를 황산 수용액과 접촉시켜, 상기 부직포 중의 나트륨을 프로톤형(H+형)으로 치환하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻었다.
상기 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포의 이온 교환 용량은 4.4meq/g이었다.
(케미컬 필터의 제조)
상기와 같이 하여 얻어진 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 이용해, 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 케미컬 필터를 제조하였다.
(케미컬 필터의 수명 시험)
상기와 같이 하여 얻어진 케미컬 필터를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 케미컬 필터의 수명 시험을 행하였다. 그 결과, 케미컬 필터의 수명은 240시간이었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 이온성 가스상 오염 물질의 제거 성능이 높고 또한 수명이 긴 케미털 필터를 제조할 수 있다.

Claims (9)

  1. 부직포를 플리츠 가공하여 얻어진 케미컬 필터로서,
    상기 부직포가, 스펀레이스법에 의해, 섬유를 교락(交絡)시켜 제작된 스펀레이스 부직포이고,
    상기 섬유에는, 방사선 그래프트 중합에 의해 이온 교환기가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스펀레이스 부직포를 형성하고 있는 섬유가, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터(cotton linter) 섬유 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 부직포의 이온 교환 용량이, 상기 이온 교환기가 양이온 교환기인 경우 5.0meq/g 이상이고, 상기 이온 교환기가 음이온 교환기인 경우 4.0meq/g 이상인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 그래프트 중합에 있어서, 이온 교환기가 도입되기 전의 스펀레이스 부직포로의 중합 모노머 용액의 첨착율(添着率)이 50∼300질량%인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 그래프트 중합이, 먼저, 피중합체에 중합 모노머 용액을 도포 또는 함침시키고, 다음에, 상기 피중합체에 방사선을 조사하는 방사선 그래프트 중합인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터.
  6. 유기 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하고, 다음에, 얻어진 스펀레이스 부직포 중의 섬유에 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻으며, 이어서, 그 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법.
  7. 유기 섬유에 이온 교환기를 방사선 그래프트 중합에 의해 도입하고, 다음에, 얻어진 섬유를 스펀레이스법에 의해 교락시켜 스펀레이스 부직포를 제작하여, 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 얻으며, 이어서, 그 이온 교환기가 도입되어 있는 부직포를 플리츠 가공하는 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 유기 섬유가, 레이온 섬유, 펄프 섬유, 코튼 섬유 및 코튼린터 섬유 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 방사선 그래프트 중합에 있어서, 이온 교환기가 도입되기 전의 스펀레이스 부직포로의 중합 모노머 용액의 첨착율이 50∼300질량%인 것을 특징으로 하는 케미컬 필터의 제조 방법.
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