JPH0970512A - エアフィルタ用濾材及びエアフィルタ - Google Patents

エアフィルタ用濾材及びエアフィルタ

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JPH0970512A
JPH0970512A JP22824395A JP22824395A JPH0970512A JP H0970512 A JPH0970512 A JP H0970512A JP 22824395 A JP22824395 A JP 22824395A JP 22824395 A JP22824395 A JP 22824395A JP H0970512 A JPH0970512 A JP H0970512A
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JP
Japan
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fiber
filter
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glass
air filter
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JP22824395A
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English (en)
Inventor
Masao Watanabe
政夫 渡辺
Kazunori Seki
和徳 関
Tomohiko Soyama
智彦 楚山
Masahiro Watanabe
誠浩 渡辺
Yuko Nozaki
雄幸 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuetsu Paper Mills Ltd
Nippon Muki Co Ltd
Original Assignee
Hokuetsu Paper Mills Ltd
Nippon Muki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】濾過された気体中に、半導体等の電子産業分野
における製品の性能悪化を招く硼素がほとんど含まれ
ず、プリーツ加工適性が優れたエアフィルタ用濾材を提
供すること。 【解決手段】 このエアフィルタ用濾材はB2 3 含有
量0.01重量% 以下のガラス繊維80〜20重量% と
繊維径1〜70μm で繊維長が1〜15mmの有機繊維
20〜80重量% より成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアフィルタ用濾
材及びエアフィルタ、特に半導体工場などで使用される
クリーンルームにおいて気体中の不純物を濾過するため
に使用されるエアフィルタ用濾材及びエアフィルタに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】クリーンルームに使用されるエアフィル
タ用濾材は、その構成において、主体繊維として極細硼
珪酸ガラスから成るガラス繊維が使用されている。そし
て、これらガラス繊維には、繊維単体の強度を付与させ
る目的で硼素(B)が配合されている。しかし、近年こ
のようなエアフィルタを使用したクリーンルームでは、
より集積度の高いLSI、VLSI等の半導体に関して
良好な性能を有したものが製造できないという問題があ
る。これは、フィルタとして使用される濾材中を空気や
窒素等の気体が通過する時に、濾材により空気が汚染さ
れるため(濾材中の硼素が空気中に離脱する、即ち二次
汚染する)と考えられている。これを解決する手段とし
て構成成分として純水中への硼素溶出量が1.5×10
-5g/g(繊維)を超えない石英ガラス繊維を主体と
し、しかも前記繊維を純水および/または無機性希酸で
前処理した後抄造した濾材が提案されている。(特開平
6−55019号公報)(特開平6−285318号公
報)。
【0003】一方、濾材は通例エアフィルタとして使用
される際、濾材面積を広くとるために、山谷にジグザグ
に折る、いわゆるプリーツ加工を行い、アルミ枠などに
組入れてエアフィルタユニットとなる。ところが、B2
3 0.01重量% 以下のガラス繊維が、単体として
強度が弱く、これを使用した濾材はプリーツ加工時に折
った部分が割れや亀裂を生じ不良となる。あるいは折り
部が強度低下しているためロングランで通風時に風圧で
折り部より濾材がさけたり、亀裂部分からダストがもれ
る危険性があり、現在このような問題のない濾材の開発
が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、濾過された気体中に、半導体等の電子産業分野にお
ける製品の性能悪化を招く硼素がほとんど含まれず、プ
リーツ加工適性が優れたエアフィルタ用濾材を提供する
ことを課題とする。
【0005】
【発明を解決するための手段】本発明の濾材は請求項に
示す通りB2 3 含有量0.01重量% 以下のガラス繊
維が80〜20重量% 、繊維径が1〜70μm で繊維長
が1〜15mmの有機繊維が20〜80重量% から構成
されることを特徴とする。なお、ガラス繊維の組成は、
高周波プラズマ発光分析法(ICP)により確認した。
【0006】
【発明の実施の形態】前記B2 3 含有量0.01重量
% 以下のガラス繊維としては、溶融石英ガラス繊維、高
珪酸ガラス繊維、ゾルゲル法シリカガラス繊維、珪酸ガ
ラス繊維〔B 2 3 を含まない耐アルカリ性ガラス繊維
(ZrO2 含有)、更にZrO2 分を高めたARガラス
繊維(日本電気硝子社製)のもの〕等が使用できる。ま
た繊維径は0.2〜20μm のものが使用できるが、ク
リーンルームの最終フィルタに使われるサブミクロン粒
子を捕集するHEPAフィルタ(高性能エアフィルタ)
やULPAフィルタ(超高性能エアフィルタ)用の濾材
を製造する際には、ガラス繊維の平均径を2.0μm 以
下とする必要がある。
【0007】なお、「溶融石英ガラス繊維」とは、溶融
石英ガラスを火炎ジェットを吹き飛ばす方法で再溶融繊
維化したものでSiO2 99.99% のもの、「高珪酸
ガラス繊維」とは無アルカリガラス(Eガラス)繊維を
酸処理などでシリカ以外の成分を溶出させた多孔質ガラ
ス、更にそれを焼成した微孔をつぶしたガラスであり、
更にバイコールガラス(分相ガラス)繊維を出発とし原
料としたもの、いずれも、SiO2 99.8% のもの、
「ゾルゲル法シリカガラス繊維」はケイ素のアルコキシ
ド溶液の水量分を少なくして紡糸後600〜900℃で
焼成したものでSiO2 99.99% 以上のものであ
る。この中で、B2 3 0.01重量% 以下でかつSi
2 分99.8% 以上の高珪酸ガラス繊維は、コスト面
で有利であり、最も汎用性があるものである。
【0008】本発明はこのB2 3 含有量0.01重量
% 以下のガラス繊維に太径の有機繊維を20〜80重量
% 配合して、初めて達成され得るものである。この理由
として、従来広く使われている硼珪酸ガラス繊維濾材で
も強度付与のため5〜10重量% 程度、チョップドスト
ランド繊維と呼ばれる太径の硼珪酸ガラス繊維が用いら
れているが、ガラス繊維が剛直で曲げにくいため、例え
ば強度の弱いB2 3 含有量0.01重量% 以下のガラ
ス繊維に配合したとしても、ブリーツ加工により折り曲
げられた部分のひずみを太径のガラス繊維が吸収せず、
ひずみがそのままB2 3 含有量0.01重量% 以下の
ガラス繊維にかかり、亀裂を生じる。この点有機繊維は
柔軟で折り曲げやすく、かつ、折り曲げても亀裂を生じ
にくい性質を有しているので、プリーツ加工時のひずみ
を吸収することができる。
【0009】クリーンルームなどで使用されるエアフィ
ルタは通常、濾材単体で使用されることはほとんど無
く、エアフィルタユニットなどの形態で加工されて用い
られるので、プリーツ加工性が良いことは不可欠な条件
である。ここで太径の有機繊維の配合率が20重量% 以
下では、有機繊維の絶対量が少なくプリーツ破断に対す
る効果は少ない。80重量% 以下の配合では、クリーン
ルーム内のダスト捕集に有効なガラス繊維の絶対量が少
なくなり、エアフィルタとしての捕集性能が低くなる。
【0010】また繊維径は1〜70μm の範囲内でなけ
ればならない。繊維径1μm 以下のときは、繊維径が細
過ぎて強度が弱くなってしまい、繊維径が70μm 以上
のときは、濾材が剛直になってしまい、いずれもプリー
ツ加工性が悪くなる。さらに繊維長については1〜15
mmの範囲内でなければならない。繊維長が1mm以下
のときは繊維が短過ぎて濾材強度が弱くプリーツ部に亀
裂が入ってしまう。また、繊維長が15mm以上のとき
は濾材製造時に分散不良を起こして結束繊維と呼ばれる
かたまりが濾材表面に残り、濾材の均一性を悪くしてし
まう。
【0011】本発明で使用される有機繊維は、その基本
構成の中に硼素が含まれないものが使用でき、本発明の
目的を達成できるものであるならば、天然繊維または有
機化学合成繊維の何れであってもよく、素材は限定され
ない。例えば木綿、絹、麻等の天然繊維並びに中でもア
ラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、
ビニロン繊維、ポリ塩化ビニル繊維などであり、再生繊
維ならばレーヨン繊維、ポリノジック繊維などの有機化
学合成繊維が挙げられる。
【0012】本発明のエアフィルタ濾材は、一般のガラ
ス繊維濾材と同様、湿式抄造法によって作成される。B
2 3 含有量0.01重量% 以下のガラス繊維と太径の
有機繊維を水でスラリー状混合物にしてこれをメッシュ
ですくい、メッシュ上に残留したシート状の紙状の混合
物体を乾燥させるようにして作成される。抄造用の水
は、工業用水や水道水などが使用される。極細高珪酸ガ
ラス繊維と有機繊維はそれ自身接着性はないので、バイ
ンダー薬品を内添させるか、または含浸させ強度を付与
される。バインダー量が少ないと、シート強度とプリー
ツ加工強度が不足し、また多過ぎると濾材の目を塞ぎ、
ダスト捕集性能を低下させる。濾材に対し4〜7% 付与
させることが望ましい。バインダーとしては、例えばア
クリル系樹脂、エポキシ系樹脂、スチレン系樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエ
ーテル、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂等が用
いられる。
【0013】本発明の濾材により作成されるフィルター
は、B2 3 含有量0.01重量%以下のガラス繊維か
ら構成されるため、空気中の水分により硼素が硼酸水溶
液となり、更に蒸発してガス状(分子状)物質となりボ
ロン汚染となるといった問題がない。また、B2 3
有量0.01重量% 以下のガラス繊維が多孔質ガラス繊
維であれば、表面の多孔質の微孔によりガス状の不純物
を物理吸着でき、また高珪酸ガラス繊維であれば溶融石
英ガラスに比べ安価に入手できるためコスト低減とな
る。
【0014】平均繊維径2.0μm 以下の高珪酸ガラス
繊維が80〜20重量% 、繊維径が1〜70μm で繊維
長が1〜15mmの有機繊維が20〜80重量% 配合す
ることで、従来のエアフィルタよりプリーツ加工適性に
優れたものになる。
【0015】
【実施例】実施例1: 平均繊維径2.0μm 以下の高珪酸ガラス繊
維80重量% と平均繊維径13.7μm の再生繊維であ
るビスコースレーヨン20重量% を工業用水を用いてパ
ルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙した。次いで、
バインダーとしてアクリル系ラテックス(商品名:プラ
イマルE−358、製造元:日本アクリル化学(株))
を湿紙に付与し、その後ドライヤーで乾燥し、目付80
g /m2 の濾材を得た。
【0016】実施例2〜4:実施例2、3、4は、実施
例1においてビスコースレーヨン配合率をそれぞれ3
0、50、70重量% とした以外は実施例1と同様にし
て目付80g /m2 の濾材を得た。実施例5: 実施例2において有機繊維を平均繊維径1
3.7μm の再生繊維であるポリノジック繊維とした以
外は実施例2と同様にして目付80g /m2 の濾材を得
た。
【0017】実施例6:実施例1において有機繊維を平
均繊維径14.3μm のアラミド繊維とした以外は実施
例1と同様にして目付80g /m2 の濾材を得た。実施例7: 実施例3において有機繊維を平均繊維径1
4.3μm のアラミド繊維とした以外は実施例3と同様
にして目付80g /m2 の濾材を得た。
【0018】実施例8:実施例2において有機繊維を難
燃ビニロン繊維とした以外は実施例2と同様にして目付
80g /m2 の濾材を得た。実施例9: 平均繊維径2.0μm 以下の溶融石英ガラス
繊維80重量% と平均繊維径13.7μm のビスコース
レーヨン20重量% を工業用水を用いてテーブルブレン
ダーで離解し、次いでTappiスタンダード手抄装置
にて手抄きを行った。次いでバインダーとしてアクリル
系ラテックス(商品名:プライマルE−358、製造
元:日本アクリル化学(株))を湿紙に対し含浸付与
し、その後循環乾燥機にて110℃、15分乾燥を行
い、目付80g /m2 の手抄きシート濾材を得た。
【0019】比較例1:従来の平均繊維径2.0μm 以
下の硼素を含む硼珪酸ガラス繊維90重量% に、平均繊
維径6μm 繊維長6mmの硼素含有Eガラスのチョップ
ドストランド繊維を10重量% 配合した以外は実施例1
と同様にして目付80g /m2 の濾材を得た。この濾材
は折目付強度や折り割れ評価法に優れているが、極細ガ
ラスの中に硼素が存在するため、硼素が空気中に離脱す
る可能性が有る。
【0020】比較例2:平均繊維径2.0μm 以下の高
珪酸ガラス繊維の配合を100重量% とした以外は実施
例1と同様にして目付80g /m2 の濾材を得た。高珪
酸ガラス繊維自体強度が弱く、折目付強度が低く、且
つ、折れ割れ評価法では折り曲げた部分が亀裂を生じ
る。
【0021】比較例3:平均繊維径2.0μm 以下の高
珪酸ガラス繊維90重量% に、硼素を含有しない平均繊
維径13μm 繊維長6mmのARガラス(日本電気硝子
製)を10重量% 配合した以外は実施例1と同様にして
目付80g /m2 の濾材を得た。折目付強度の低下が大
きく、且つ、折り曲げた部分に亀裂が生じる。
【0022】比較例4比較例3において、ARガラスの
代わりに平均繊維径14.3μm のアラミド繊維を10
重量% 配合した以外は比較例3と同様にして目付80g
/m2 の濾材を得た。折目付強度の低下が大きく、且
つ、折り曲げた部分に亀裂が生じる。比較例5 比較例3において、ARガラスの代わりに平均
繊維径13.7μm のビスコースレーヨン繊維を10重
量% 配合した以外は比較例3と同様にして目付80g /
2 の濾材を得た。折り曲げた部分に亀裂を生じる。
【0023】比較例6比較例5において、ビスコースレ
ーヨン繊維を15重量% 配合した以外は比較例5と同様
にして目付80g /m2 の濾材を得た。折り曲げた部分
に亀裂を生じる。比較例7 比較例5において、ビスコースレーヨン繊維を
90重量% 配合した以外は比較例5と同様にして目付8
0g /m2 の濾材を得た。折目付強度や折り割れ試験に
優れているが、圧力損失が上がらず、ダスト捕集効率も
悪くなる。
【0024】上記の実施例および比較例で得られたフィ
ルタについて以下の試験を行った: 圧力損失 自製の装置を用いて有効面積100cm2 の濾紙に面風
速5.3cm/秒で通過させ、その時の差圧を微差圧計
で測定する。 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100cm2 の濾紙に面風速2.5cm
/秒通風した時のDOP捕集効率をリオン社製レーザー
パーティクルカウンターにて測定した。なお、対象粒径
に0.1〜0.15μm で測定した。
【0025】 引張強度 濾紙のMD方向より1インチ幅にカットした試験片をス
パン長100mm、引張速度15mm/分で定速引張試
験機を用い測定した。 折目付強度 引張強度試験と同様にMD方向より1インチ幅にカット
した試験片を採取する。その試験片を表面側に5回折っ
たものを引張強度試験同様に測定する。また、別の試験
片を裏面側に5回折ったものも同様に測定する。この表
面側と裏面側の平均値を示す。特に折目付強度について
は、プリーツ加工の指針となる。
【0026】 折目付低下率が大きいときは、プリーツ加工適性が悪い
ことを示す。 折れ割れ評価 折り割れ評価法は目視で行い、濾紙を折り曲げたときの
山部が折れ割れないものを○で表示し、折れ割れて亀裂
の入ったものを×で表示した。
【0027】以上の試験の測定結果を以下の表1および
2に示す: 注: 米坪(紙、シートの厚薄を単位面積当たりの重量で表したもの)は 80g /m2 、厚さ0.45mm狙い。
【0028】引張強度と折目付強度は縦目方向(MD方
向)で測定した。
【0029】
【発明の効果】以上から判る通り、本発明のエアフィル
タ用濾材は、半導体工場などで使用されるクリーンルー
ムにおいて気体中の粉塵及びガス状の不純物を濾過する
ために使用される高性能なエアフィルタ用濾材であり、
従来のものと比較して濾材をユニットに組入れる際、濾
材を折り曲げるプリーツ加工適性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楚山 智彦 新潟県長岡市西蔵王3丁目5番1号 北越 製紙株式会社研究所内 (72)発明者 渡辺 誠浩 茨城県結城市作の谷415 日本無機株式会 社結城工場内 (72)発明者 野崎 雄幸 茨城県結城市作の谷415 日本無機株式会 社結城工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 B2 3 含有量0.01重量% 以下のガ
    ラス繊維が80〜20重量% 、繊維径1〜70μm で繊
    維長が1〜15mmの有機繊維が20〜80重量% であ
    ることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
  2. 【請求項2】 前記ガラス繊維が平均繊維径2.0μm
    以下の高珪酸ガラスである請求項1に記載のエアフィル
    タ用濾材。
  3. 【請求項3】 請求項1または2のいずれかに記載のエ
    アフィルタ用濾材により作成されたことを特徴とするエ
    アフィルタ。
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