エアフィルタ用濾材およびエアフィルタ
【課題】 本発明は、Ｂ2Ｏ3含有量の低いガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3含有量の多いガラス繊維を主体とする混抄紙を用いることにより、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を調整し、所望の清浄空間となるようにエアフィルタから発生するホウ素量を低減することができるガラス繊維からなるエアフィルタ用濾材およびエアフィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のエアフィルタ用濾材は、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とする。
【解決手段】 本発明のエアフィルタ用濾材は、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体工場などのクリーンルームにおいて使用され、通風時に濾材からのホウ素発生量が少ないエアフィルタ用濾材およびエアフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体製品の高集積化や微細化に伴って、エアフィルタには、粒子状汚染物の除去効率が優れることのみならず、半導体製品の品質に影響を及ぼすホウ素等のガス状汚染物質の発生が少ないことが求められている。
従来より、クリーンルームで使用されるエアフィルタ用濾材には、ガラス繊維からなるものが用いられているが、この濾材を構成するガラス繊維は、ガラス繊維紡糸時のガラス溶融温度を下げる目的や、クリーンルーム内の光源による光照射によってガラス繊維が劣化しないように耐候性を付与する目的や、ガラス繊維の強度を向上する目的のため、Ｂ2Ｏ3が８〜１０質量％配合されたホウ珪酸ガラス繊維からなるものが用いられている。しかしながら、このようなＢ2Ｏ3の含有量が多いホウ珪酸ガラス繊維からなる濾材は、空気や窒素等の気体が通過する際に、ガラス繊維中からホウ素が発生し、クリーンルーム内を汚染してしまうという問題があった。例えば、ホウ珪酸ガラス繊維からなる濾材を用いたエアフィルタの場合、クリーンルーム内へのホウ素発生量は、１００〜３００ｎｇ／ｍ3と高かった。
【０００３】
濾材からのホウ素発生を防止するため、例えば、特許文献１には、純水中へのホウ素溶出量（６５℃×１２０時間）が１．５×１０-5ｇ／ｇを超えない石英ガラス繊維からなる濾材を用いたエアフィルタが開示されている。このエアフィルタを用いた場合は、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とすることができる。
しかしながら、このようなエアフィルタは、石英ガラス繊維が非常に高価であるため、単価が高くなり、クリーンルームの天井全面にエアフィルタを設ける場合は、非常にコストが高くなるという問題があった。
【０００４】
また、濾材からのホウ素発生を防止するため、例えば、特許文献２には、エアフィルタ用の濾材として、Ｂ2Ｏ3含有量が０．０１重量％以下のガラス繊維と有機繊維からなるものが開示されている。この濾材を用いたエアフィルタも、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とすることができる。
しかしながら、このようなエアフィルタも、Ｂ2Ｏ3含有量が０．０１重量％以下のガラス繊維が非常に高価なものであるため、コストが高くなるという問題があった。また、Ｂ2Ｏ3含有量の少ないガラス繊維は、材料と製造方法によっては、繊維強度が弱くなり、このようなガラス繊維からなる濾材をプリーツ加工する際に、繊維がケバ立ってしまう問題があった。また、ガラス繊維の繊維強度が弱いため、このようなガラス繊維からなる濾材は引張強度が弱くなり、濾材としての強度を満たすため有機繊維を配合しなければならないため、有機ガスの発生が増し、燃焼性が悪くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平６−２８５３１８号公報
【特許文献２】特開平９− ７０５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クリーンルーム内で製造する半導体製品のグレード等によっては、エアフィルタからクリーンルーム内へ発生するホウ素量が例えば１ｎｇ／ｍ3未満であり、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とするようになるまで、エアフィルタから発生するホウ素量を低減することが必ずしも求められない場合もあった。このような場合に、コストの高いエアフィルタをクリーンルームに設けてしまうと、設備費がかかってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、Ｂ2Ｏ3含有量の低いガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3含有量の多いガラス繊維を主体とする混抄紙を用いることにより、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を調整し、所望の清浄空間となるようにエアフィルタから発生するホウ素量を低減することができるガラス繊維からなるエアフィルタ用濾材およびエアフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエアフィルタ用濾材は、請求項１記載の通り、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とする。
また、請求項２記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１記載のエアフィルタ用濾材において、前記混抄紙の主体となるガラス繊維が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０〜８０質量％と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維６０〜２０質量％からなることを特徴とする。
また、請求項３記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１または２記載のエアフィルタ用濾材において、前記混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着してなることを特徴とする。
本発明のエアフィルタは、請求項４記載の通り、請求項１乃至３のいずれかに記載したエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とする。
また、請求項５記載のエアフィルタは、請求項４記載のエアフィルタにおいて、エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のエアフィルタ用濾材は、濾材を構成する混抄紙が、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3含有量が多いガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体として混抄紙を形成することによって、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を調整することができる。従って、このＢ2Ｏ3含有量を調整した混抄紙にバインダを添着することによって、ガラス繊維表面をバインダで被覆して、エアフィルタから発生するホウ素量を低減させたエアフィルタ用濾材およびエアフィルタを提供することができる。また、エアフィルタ用濾材が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3の含有量が多いガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体とした混抄紙からなるものであるため、有機繊維等を混抄することなく、濾材として要求される引張強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のエアフィルタ用濾材は、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものである。
【０００９】
本発明のエアフィルタ用濾材に用いるＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％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、珪酸ガラス繊維などを使用することができる。
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で吹き飛ばし、再溶融して繊維化したものであり、ＳｉＯ2の含有量が９９．９９質量％のものである。また、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繊維や、この多孔質ガラス繊維を焼成して微孔を潰したガラス繊維や、バイコールガラス（分相ガラス）を出発原料として微細化した多孔質ガラス繊維などであり、いずれのガラス繊維もＳｉＯ2の含有量が９９．８質量％のものである。ゾルゲル法シリカガラス繊維とは、ガラスを構成するケイ素のアルコキシド溶液の水分量を少なくして紡糸した後、６００〜９００℃で焼成したガラス繊維であり、ＳｉＯ2の含有量が９９．９９質量％のものである。これらのＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維のうち、ＳｉＯ2の含有量が９９．８質量％の高珪酸ガラス繊維は、汎用性があるため好ましい。
【００１０】
また、本発明のエアフィルタ用濾材に用いるＢ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維としては、ホウ珪酸ガラス、Ｃガラスからなるガラス繊維を用いることができる。これらのガラスからなるガラス繊維は、現在広く流通している製品であり、価格が安いため好ましい。Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維としては、その組成として、質量％で表示して、ＳｉＯ2：５０〜６０％、Ｎａ2Ｏ：７〜１４％、ＣａＯ：１〜６％、Ｋ2Ｏ：１〜５％、Ａｌ2Ｏ3：３〜８％、ＭｇＯ：０〜４％、ＺｎＯ：０〜５％、Ｆｅ2Ｏ3：０．３％未満、Ｂ2Ｏ3：５〜１５％、ＢａＯ：３〜６％のものを用いることができる。
【００１１】
本発明のエアフィルタ用濾材を構成する混抄紙は、その主体となるガラス繊維の配合量が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維が４０〜８０質量％、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が６０〜２０質量％からなるものであることが好ましい。
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えると、濾材からのホウ素発生量は少なくなるものの、クリーンルーム内の光源による光照射によって耐候性が低下し、引張強度が弱くなるため好ましくない。また、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が４０質量％未満であると、混抄紙を構成するガラス繊維自体に含まれるＢ2Ｏ3の含有量が多くなるため、濾材から発生するホウ素量が多くなり、好ましくない。
【００１２】
本発明に用いるガラス繊維は、例えば、その平均繊維径が０．２〜７０μｍのものである。クリーンルームで用いられる高性能フィルタとして、サブミクロン粒子を捕集するＨＥＰＡフィルタ（高性能フィルタ）やＵＬＰＡフィルタ（超高性能フィルタ）用の濾材とする場合は、平均繊維径が２．０μｍ以下のガラス繊維を用いることが好ましい。
また、エアフィルタ用濾材は、通常、プリーツ状に形成するので、濾材の引張強度を向上するために、上記のような平均繊維径をもつガラス繊維に、平均繊維径のやや太いガラス繊維を混合して混抄紙とすることが好ましい。本発明に用いるガラス繊維は、例えば、平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維８０〜２０質量％と、繊維径１〜７０μｍ、繊維長１〜１５ｍｍのガラス繊維２０〜８０質量％を混合することが好ましい。平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えると、平均繊維径の太いガラス繊維の配合量が少なくなり、引張強度の低下やプリーツ加工性の低下、圧力損失が増加する等の問題が生じるため好ましくない。平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維の配合量が２０質量％未満であると、クリーンルーム内のダストの捕集効率が低下するため好ましくない。
【００１３】
本発明のエアフィルタ用濾材を構成する混抄紙に添着するバインダとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂などを使用することができる。
バインダを混抄紙に添着する方法としては、混抄紙を構成するガラス繊維を工業用水又は水道水に分散させたスラリー中にバインダを添加してバインダとともに混抄紙を抄造することによって、バインダを添着してもよいし、混抄紙をバインダ溶液に浸漬してバインダを添着してもよく、また、この両方の方法によってバインダを添着してもよい。また、混抄紙の上からバインダ溶液を掛け流してバインダを添着してもよく、混抄紙にバインダ溶液を噴霧してバインダを添着してもよい。
混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着した場合は、混抄紙を構成するガラス繊維１本１本の表面にバインダが被覆されるため好ましい。
バインダは、混抄紙１００質量％に対して、４〜７外質量％添着することが好ましい。混抄紙に添着するバインダが少ないと、混抄紙の引張強度が不足するとともに、ガラス繊維表面に均一にバインダが被覆されないため好ましくない。また、バインダが多いと、バインダが混抄紙を構成するガラス繊維の隙間を塞ぎ、この混抄紙からなる濾材の圧力損失が高くなるため好ましくない。また、バインダが多いと燃焼成分量が増加し、有機ガスの発生が増し、燃焼性が悪くなるため好ましくない。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維として、質量％で表示して、その成分がＳｉＯ2：７０．０％、Ｎａ2Ｏ：１０．０％、ＣａＯ：６．０％、Ｋ2Ｏ：５．０％、Ａｌ2Ｏ3：３．０％、ＭｇＯ：３．０％、ＺｎＯ：１．０％、Ｆｅ2Ｏ3：０．２％未満、Ｂ2Ｏ3：０．１％未満の組成の平均繊維径０．７μｍと平均繊維径３μｍの溶融紡糸ガラス繊維と、前記組成の平均繊維径６μｍのチョップドストランドガラス繊維から構成されるガラス繊維を用いた。
また、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維として、質量％で表示して、その成分がＳｉＯ2：６０．０％、Ｎａ2Ｏ：１０．０％、ＣａＯ：５．０％、Ｋ2Ｏ：３．０％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＭｇＯ：１．０％、ＺｎＯ：３．０％、Ｆｅ2Ｏ3：０．２％未満、Ｂ2Ｏ3：１０．０％、ＢａＯ：４．０％の組成のホウ珪酸ガラスからなる平均繊維径０．７μｍと平均繊維径３μｍの溶融紡糸ガラス繊維と、前記組成の平均繊維径６μｍのチョップドストランドガラス繊維から構成されるガラス繊維を用いた。前記Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０質量％と、前記Ｂ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維６０質量％を工業用水中にパルパーで解離し、これらの２種類のガラス繊維を主体として、抄紙機で混抄紙を形成した。この混抄紙を、アクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬し、混抄紙１００質量％に対してバインダ量が６外質量％となるように、混抄紙にバインダを添着し、その後ドライヤーで乾燥して、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。
このエアフィルタ用濾材をジグザグ状に折り畳み、濾材の折り山間隔をリボン材又はセパレータで保持したエアフィルタ用パックを、縦６１０ｍｍ×横６１０ｍｍ×奥行６５ｍｍのアルミニウム製の外枠内に収容し、エアフィルタ用パックの周囲をウレタン系樹脂にて接着してエアフィルタを作製した。
【００１６】
（実施例２）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維５０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維５０質量％を主体として混抄紙を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１７】
（実施例３）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維６０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維４０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１８】
（実施例４）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維７０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維３０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１９】
（実施例５）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維８０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維２０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２０】
（実施例６）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維９０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維１０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２１】
（実施例７）
実施例３と同様に形成した混抄紙を、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬して、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が４外質量％となるようにバインダを添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２２】
（実施例８）
実施例３と同様に形成した混抄紙を、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬して、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が１０外質量％となるようにバインダを添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２３】
（実施例９）
実施例３と同様に形成した混抄紙に対し、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液を、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が６外質量％となるように噴霧によって添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２４】
（従来例１）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維１００質量％を主体として形成した混抄紙を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２５】
（従来例２）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維１００質量％を主体として形成した混抄紙を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２６】
（比較例）
実施例３と同様の混抄紙に、バインダを添着していないこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２７】
実施例１〜９と、従来例１〜２と、比較例のエアフィルタについて、次の試験を行った。結果を表１に示す。
【００２８】
（エアフィルタ用濾材中に含まれるホウ素含有量）
エアフィルタ用濾材を酸溶液に溶解し、この溶解液をＩＣＰ−ＡＥＳにて定量分析を行い、エアフィルタ用濾材中のホウ素量を測定した。
【００２９】
（エアフィルタから発生するホウ素量）
図１にエアフィルタから発生するホウ素量を測定する測定装置を示す。図１に示すように、エアフィルタから発生するホウ素量の測定装置１においては、ファン３とケミカルフィルタ４を通過した清浄空気が、上流側サンプリング室５に流入し、上流側サンプリング室５から試験用エアフィルタ２を通じて下流側サンプリング室６を流通し、流出口７から外部に流出するようになっている。試験用エアフィルタ２には、ファン３とケミカルフィルタ４を通過した清浄空気を、面風速０．３５ｍ／ｓで通過させている。この試験用エアフィルタ２を通過する前の清浄空気と、試験用エアフィルタ２を通過した後の清浄空気を、上流側サンプリング室５と下流側サンプリング室６からそれぞれインピンジャ８，９で２．０Ｌ／ｍｉｎ、２４時間を目安にサンプリングした。サンプリングした捕集液をＩＣＰ−ＭＳで分析し、上流側サンプリング室５からサンプリングした捕集液中のホウ素濃度と下流側サンプリング室６からサンプリングした捕集液中のホウ素濃度を測定し、このホウ素濃度の差からエアフィルタから発生したホウ素量を算出した。
【００３０】
（クリーンルーム内のホウ素収束濃度）
図２にクリーンルームにエアフィルタを設置した場合のクリーンルーム内のホウ素収束濃度を推定するモデルを示す。クリーンルーム内のホウ素収束濃度とは、クリーンルームを運転した際に、クリーンルーム内のホウ素濃度が安定した時のホウ素濃度をいう。
図２に示すように、クリーンルーム施設１０内のクリーンルーム１１の天井にエアフィルタ１２を設置し、各エアフィルタ１２の上流側にファン１３を設置する。このファン１３の上流側に所定の積載率でケミカルフィルタ１４を設置する。クリーンルーム１１内の空気は、床部１５から排出され、その一部が循環路１６を通じて、再び、ケミカルフィルタ１４とエアフィルタ１２を通過して、クリーンルーム１１内に供給されるようになっている。
ここで、クリーンルーム施設１０へ供給する空気の風量をＱ１とし、この空気中のホウ素濃度をＣ１とする。クリーンルーム施設１０内に流入した空気の風量をＱ２とし、この空気中のホウ素濃度をＣ２とする。ケミカルフィルタ１４とエアフィルタ１２を通過して、エアフィルタ１２から発生するホウ素を含む空気中のホウ素濃度をＣ３とし、クリーンルーム１１内のホウ素収束濃度をＣ４とする。また、クリーンルーム１１の床部１５から流出して、循環路１６内を循環する空気の風量をＱ５とし、この空気中のホウ素濃度をＣ５とする。クリーンルーム１１の床部１５から流出し、排出口１７を通じて、外部に排出した空気の風量をＱ６とし、この空気中のホウ素濃度をＣ６とする。なお、ケミカルフィルタの積載率をＬとし、このケミカルフィルタの除去効率をηとする。また、クリーンルーム１１から循環路１６を通じて、再びクリーンルーム１１内に供給される空気のリターン率をＲとする。クリーンルーム１１内のホウ素の物質収支は、次式で表すことができる。
【００３１】
Ｃ２・Ｑ２・（１−η・Ｌ）＋Ｃ３・Ｑ２＝Ｃ４・（Ｑ５＋Ｑ６） ・・・（１）
【００３２】
ここで、Ｑ２＝Ｑ１＋Ｑ５、Ｑ１＝Ｑ６、Ｑ５＝Ｑ２・Ｒ、Ｃ５＝Ｃ６＝Ｃ４、Ｃ２・Ｑ２＝Ｃ１・Ｑ１＋Ｃ５・Ｑ５として、式（１）をＣ４について整理すると次式で表すことができる。
【００３３】
Ｃ４＝｛Ｃ１・Ｑ１（１−η・Ｌ）＋Ｃ３・Ｑ２｝／Ｑ２｛Ｒ・η・Ｌ＋（１−Ｒ）｝
・・・（２）
【００３４】
クリーンルーム施設内に供給する空気中には、ホウ素が含まれないと仮定すると、Ｃ１＝０である。このＣ１＝０を代入して、式（２）を整理すると、次式で表すことができる。
【００３５】
Ｃ４＝Ｃ３／｛Ｒ・η・Ｌ＋（１−Ｒ）｝ ・・・（３）
【００３６】
上記式（３）に基づいて、エアフィルタからクリーンルーム内に発生するホウ素量を算出した。なお、ホウ素量の算出に際しては、Ｒ＝０．９６、η＝０．８、Ｌ＝０．２を代入した。
【００３７】
（ＰＡＯの捕集効率）
ラスキンノズルで発生させた多分散ＰＡＯ（polyalphaolefin）粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ2のエアフィルタ用濾材に、面風速５．３ｃｍ／秒で通風し、エアフィルタ用濾材のＰＡＯ捕集効率をリオン社製レーザーパーティクルカウンタで測定した。なお、対象粒径は０．１〜０．１５μｍとした。
【００３８】
（圧力損失）
有効面積１００ｃｍ2のエアフィルタ用濾材に、面風速５．３ｃｍ／秒で通風し、その時のエアフィルタ濾材前後の差圧を微差圧計（マノメータ）で測定した。
【００３９】
（引張強度）
幅２５．４ｍｍのエアフィルタ用濾材を、つかみ間隔１０２ｍｍ、引張速度１２．７ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、破断時の強度を測定した。従来例１のエアフィルタ用濾材の破断時の強度を１００として、この従来例１の破断時の強度との対比による相対評価で濾材の強度を表した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１の実施例１〜９に示す通り、エアフィルタ用濾材を構成する混抄紙を、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3含有量が５〜１５質量％のガラス繊維の２種類のガラス繊維を混抄して得ることで、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を適宜調整することができた。この混抄紙にバインダを添着してガラス繊維表面にバインダを被覆したものをエアフィルタ用濾材として用いたエアフィルタによれば、発生するホウ素量を低減することができた。すなわち、実施例１〜９のエアフィルタから発生するホウ素量はその最大量が１５ｎｇ／ｍ3であり、従来例１のエアフィルタから発生するホウ素量の３００ｎｇ／ｍ3と比較して、発生するホウ素量が５％に低減されていた。また、実施例１〜６によれば、
エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3と低く、クリーンルーム内のホウ素収束濃度も５〜５０ｎｇ／ｍ3と低減することができた。
また、実施例６に示すように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えるガラス繊維を主体とした混抄紙からなるエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量が１ｎｇ／ｍ3未満と非常に低くくなるものの、エアフィルタ用濾材の強度が若干低くなった。
実施例７、８に示すように、バインダの添着量が多くなる程、エアフィルタから発生するホウ素量と、クリーンルーム内のホウ素収束濃度は低くなるが、バインダの添着量が多くなる程、エアフィルタの圧力損失が高くなった。また、実施例９に示すように、混抄紙にバインダ溶液を噴霧してバインダを添着したエアフィルタは、実施例１〜８のように混抄紙をバインダ溶液に浸漬させてバインダを添着したエアフィルタと比較して、エアフィルタから発生するホウ素量と、クリーンルーム内のホウ素収束濃度がともに増大していた。
これに対し、従来例１のエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量が３００ｎｇ／ｍ3、クリーンルーム内のホウ素収束濃度が１５５０ｎｇ／ｍ3と高かった。また、従来例２のように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維を主体として抄紙したエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量、クリーンルーム内のホウ素収束濃度が１ｎｇ／ｍ3未満と低いものの、エアフィルタ用濾材の強度が若干低かった。
比較例のように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3含有量が５〜１５質量％のガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体とした混抄紙からなるエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタであっても、この混抄紙にバインダを添着しない場合は、エアフィルタから発生するホウ素量が５０ｎｇ／ｍ3と高く、クリーンルーム内のホウ素収束濃度も２５８ｎｇ／ｍ3と高かった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】エアフィルタから発生するホウ素量を測定する測定装置の概略構成を説明する図
【図２】エアフィルタを設置したクリーンルーム内のホウ素収束濃度を推定するモデル示す図
【符号の説明】
【００４３】
１ エアフィルタから発生するホウ素量の測定装置
２ 試験用エアフィルタ
３ ファン
４ ケミカルフィルタ
５ 上流側サンプリング室
６ 下流側サンプリング室
７ 流出口
８ インピンジャ
９ インピンジャ
１０ クリーンルーム施設
１１ クリーンルーム
１２ エアフィルタ
１３ ファン
１４ ケミカルフィルタ
１５ 床部
１６ 循環路
１７ 排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体工場などのクリーンルームにおいて使用され、通風時に濾材からのホウ素発生量が少ないエアフィルタ用濾材およびエアフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体製品の高集積化や微細化に伴って、エアフィルタには、粒子状汚染物の除去効率が優れることのみならず、半導体製品の品質に影響を及ぼすホウ素等のガス状汚染物質の発生が少ないことが求められている。
従来より、クリーンルームで使用されるエアフィルタ用濾材には、ガラス繊維からなるものが用いられているが、この濾材を構成するガラス繊維は、ガラス繊維紡糸時のガラス溶融温度を下げる目的や、クリーンルーム内の光源による光照射によってガラス繊維が劣化しないように耐候性を付与する目的や、ガラス繊維の強度を向上する目的のため、Ｂ2Ｏ3が８〜１０質量％配合されたホウ珪酸ガラス繊維からなるものが用いられている。しかしながら、このようなＢ2Ｏ3の含有量が多いホウ珪酸ガラス繊維からなる濾材は、空気や窒素等の気体が通過する際に、ガラス繊維中からホウ素が発生し、クリーンルーム内を汚染してしまうという問題があった。例えば、ホウ珪酸ガラス繊維からなる濾材を用いたエアフィルタの場合、クリーンルーム内へのホウ素発生量は、１００〜３００ｎｇ／ｍ3と高かった。
【０００３】
濾材からのホウ素発生を防止するため、例えば、特許文献１には、純水中へのホウ素溶出量（６５℃×１２０時間）が１．５×１０-5ｇ／ｇを超えない石英ガラス繊維からなる濾材を用いたエアフィルタが開示されている。このエアフィルタを用いた場合は、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とすることができる。
しかしながら、このようなエアフィルタは、石英ガラス繊維が非常に高価であるため、単価が高くなり、クリーンルームの天井全面にエアフィルタを設ける場合は、非常にコストが高くなるという問題があった。
【０００４】
また、濾材からのホウ素発生を防止するため、例えば、特許文献２には、エアフィルタ用の濾材として、Ｂ2Ｏ3含有量が０．０１重量％以下のガラス繊維と有機繊維からなるものが開示されている。この濾材を用いたエアフィルタも、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とすることができる。
しかしながら、このようなエアフィルタも、Ｂ2Ｏ3含有量が０．０１重量％以下のガラス繊維が非常に高価なものであるため、コストが高くなるという問題があった。また、Ｂ2Ｏ3含有量の少ないガラス繊維は、材料と製造方法によっては、繊維強度が弱くなり、このようなガラス繊維からなる濾材をプリーツ加工する際に、繊維がケバ立ってしまう問題があった。また、ガラス繊維の繊維強度が弱いため、このようなガラス繊維からなる濾材は引張強度が弱くなり、濾材としての強度を満たすため有機繊維を配合しなければならないため、有機ガスの発生が増し、燃焼性が悪くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平６−２８５３１８号公報
【特許文献２】特開平９− ７０５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クリーンルーム内で製造する半導体製品のグレード等によっては、エアフィルタからクリーンルーム内へ発生するホウ素量が例えば１ｎｇ／ｍ3未満であり、クリーンルーム内を非常に高い清浄空間とするようになるまで、エアフィルタから発生するホウ素量を低減することが必ずしも求められない場合もあった。このような場合に、コストの高いエアフィルタをクリーンルームに設けてしまうと、設備費がかかってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、Ｂ2Ｏ3含有量の低いガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3含有量の多いガラス繊維を主体とする混抄紙を用いることにより、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を調整し、所望の清浄空間となるようにエアフィルタから発生するホウ素量を低減することができるガラス繊維からなるエアフィルタ用濾材およびエアフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエアフィルタ用濾材は、請求項１記載の通り、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とする。
また、請求項２記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１記載のエアフィルタ用濾材において、前記混抄紙の主体となるガラス繊維が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０〜８０質量％と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維６０〜２０質量％からなることを特徴とする。
また、請求項３記載のエアフィルタ用濾材は、請求項１または２記載のエアフィルタ用濾材において、前記混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着してなることを特徴とする。
本発明のエアフィルタは、請求項４記載の通り、請求項１乃至３のいずれかに記載したエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とする。
また、請求項５記載のエアフィルタは、請求項４記載のエアフィルタにおいて、エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のエアフィルタ用濾材は、濾材を構成する混抄紙が、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3含有量が多いガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体として混抄紙を形成することによって、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を調整することができる。従って、このＢ2Ｏ3含有量を調整した混抄紙にバインダを添着することによって、ガラス繊維表面をバインダで被覆して、エアフィルタから発生するホウ素量を低減させたエアフィルタ用濾材およびエアフィルタを提供することができる。また、エアフィルタ用濾材が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、このガラス繊維よりもＢ2Ｏ3の含有量が多いガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体とした混抄紙からなるものであるため、有機繊維等を混抄することなく、濾材として要求される引張強度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のエアフィルタ用濾材は、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものである。
【０００９】
本発明のエアフィルタ用濾材に用いるＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％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、珪酸ガラス繊維などを使用することができる。
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で吹き飛ばし、再溶融して繊維化したものであり、ＳｉＯ2の含有量が９９．９９質量％のものである。また、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繊維や、この多孔質ガラス繊維を焼成して微孔を潰したガラス繊維や、バイコールガラス（分相ガラス）を出発原料として微細化した多孔質ガラス繊維などであり、いずれのガラス繊維もＳｉＯ2の含有量が９９．８質量％のものである。ゾルゲル法シリカガラス繊維とは、ガラスを構成するケイ素のアルコキシド溶液の水分量を少なくして紡糸した後、６００〜９００℃で焼成したガラス繊維であり、ＳｉＯ2の含有量が９９．９９質量％のものである。これらのＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維のうち、ＳｉＯ2の含有量が９９．８質量％の高珪酸ガラス繊維は、汎用性があるため好ましい。
【００１０】
また、本発明のエアフィルタ用濾材に用いるＢ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維としては、ホウ珪酸ガラス、Ｃガラスからなるガラス繊維を用いることができる。これらのガラスからなるガラス繊維は、現在広く流通している製品であり、価格が安いため好ましい。Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維としては、その組成として、質量％で表示して、ＳｉＯ2：５０〜６０％、Ｎａ2Ｏ：７〜１４％、ＣａＯ：１〜６％、Ｋ2Ｏ：１〜５％、Ａｌ2Ｏ3：３〜８％、ＭｇＯ：０〜４％、ＺｎＯ：０〜５％、Ｆｅ2Ｏ3：０．３％未満、Ｂ2Ｏ3：５〜１５％、ＢａＯ：３〜６％のものを用いることができる。
【００１１】
本発明のエアフィルタ用濾材を構成する混抄紙は、その主体となるガラス繊維の配合量が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維が４０〜８０質量％、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が６０〜２０質量％からなるものであることが好ましい。
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えると、濾材からのホウ素発生量は少なくなるものの、クリーンルーム内の光源による光照射によって耐候性が低下し、引張強度が弱くなるため好ましくない。また、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が４０質量％未満であると、混抄紙を構成するガラス繊維自体に含まれるＢ2Ｏ3の含有量が多くなるため、濾材から発生するホウ素量が多くなり、好ましくない。
【００１２】
本発明に用いるガラス繊維は、例えば、その平均繊維径が０．２〜７０μｍのものである。クリーンルームで用いられる高性能フィルタとして、サブミクロン粒子を捕集するＨＥＰＡフィルタ（高性能フィルタ）やＵＬＰＡフィルタ（超高性能フィルタ）用の濾材とする場合は、平均繊維径が２．０μｍ以下のガラス繊維を用いることが好ましい。
また、エアフィルタ用濾材は、通常、プリーツ状に形成するので、濾材の引張強度を向上するために、上記のような平均繊維径をもつガラス繊維に、平均繊維径のやや太いガラス繊維を混合して混抄紙とすることが好ましい。本発明に用いるガラス繊維は、例えば、平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維８０〜２０質量％と、繊維径１〜７０μｍ、繊維長１〜１５ｍｍのガラス繊維２０〜８０質量％を混合することが好ましい。平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えると、平均繊維径の太いガラス繊維の配合量が少なくなり、引張強度の低下やプリーツ加工性の低下、圧力損失が増加する等の問題が生じるため好ましくない。平均繊維径２．０μｍ以下のガラス繊維の配合量が２０質量％未満であると、クリーンルーム内のダストの捕集効率が低下するため好ましくない。
【００１３】
本発明のエアフィルタ用濾材を構成する混抄紙に添着するバインダとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂などを使用することができる。
バインダを混抄紙に添着する方法としては、混抄紙を構成するガラス繊維を工業用水又は水道水に分散させたスラリー中にバインダを添加してバインダとともに混抄紙を抄造することによって、バインダを添着してもよいし、混抄紙をバインダ溶液に浸漬してバインダを添着してもよく、また、この両方の方法によってバインダを添着してもよい。また、混抄紙の上からバインダ溶液を掛け流してバインダを添着してもよく、混抄紙にバインダ溶液を噴霧してバインダを添着してもよい。
混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着した場合は、混抄紙を構成するガラス繊維１本１本の表面にバインダが被覆されるため好ましい。
バインダは、混抄紙１００質量％に対して、４〜７外質量％添着することが好ましい。混抄紙に添着するバインダが少ないと、混抄紙の引張強度が不足するとともに、ガラス繊維表面に均一にバインダが被覆されないため好ましくない。また、バインダが多いと、バインダが混抄紙を構成するガラス繊維の隙間を塞ぎ、この混抄紙からなる濾材の圧力損失が高くなるため好ましくない。また、バインダが多いと燃焼成分量が増加し、有機ガスの発生が増し、燃焼性が悪くなるため好ましくない。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維として、質量％で表示して、その成分がＳｉＯ2：７０．０％、Ｎａ2Ｏ：１０．０％、ＣａＯ：６．０％、Ｋ2Ｏ：５．０％、Ａｌ2Ｏ3：３．０％、ＭｇＯ：３．０％、ＺｎＯ：１．０％、Ｆｅ2Ｏ3：０．２％未満、Ｂ2Ｏ3：０．１％未満の組成の平均繊維径０．７μｍと平均繊維径３μｍの溶融紡糸ガラス繊維と、前記組成の平均繊維径６μｍのチョップドストランドガラス繊維から構成されるガラス繊維を用いた。
また、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維として、質量％で表示して、その成分がＳｉＯ2：６０．０％、Ｎａ2Ｏ：１０．０％、ＣａＯ：５．０％、Ｋ2Ｏ：３．０％、Ａｌ2Ｏ3：６．０％、ＭｇＯ：１．０％、ＺｎＯ：３．０％、Ｆｅ2Ｏ3：０．２％未満、Ｂ2Ｏ3：１０．０％、ＢａＯ：４．０％の組成のホウ珪酸ガラスからなる平均繊維径０．７μｍと平均繊維径３μｍの溶融紡糸ガラス繊維と、前記組成の平均繊維径６μｍのチョップドストランドガラス繊維から構成されるガラス繊維を用いた。前記Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０質量％と、前記Ｂ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維６０質量％を工業用水中にパルパーで解離し、これらの２種類のガラス繊維を主体として、抄紙機で混抄紙を形成した。この混抄紙を、アクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬し、混抄紙１００質量％に対してバインダ量が６外質量％となるように、混抄紙にバインダを添着し、その後ドライヤーで乾燥して、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。
このエアフィルタ用濾材をジグザグ状に折り畳み、濾材の折り山間隔をリボン材又はセパレータで保持したエアフィルタ用パックを、縦６１０ｍｍ×横６１０ｍｍ×奥行６５ｍｍのアルミニウム製の外枠内に収容し、エアフィルタ用パックの周囲をウレタン系樹脂にて接着してエアフィルタを作製した。
【００１６】
（実施例２）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維５０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維５０質量％を主体として混抄紙を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１７】
（実施例３）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維６０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維４０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１８】
（実施例４）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維７０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維３０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００１９】
（実施例５）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維８０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維２０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２０】
（実施例６）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維９０質量％と、実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維１０質量％を主体として混抄を形成したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２１】
（実施例７）
実施例３と同様に形成した混抄紙を、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬して、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が４外質量％となるようにバインダを添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２２】
（実施例８）
実施例３と同様に形成した混抄紙を、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液に浸漬して、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が１０外質量％となるようにバインダを添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２３】
（実施例９）
実施例３と同様に形成した混抄紙に対し、実施例１と同様のアクリル系ラテックスとフッ素系界面活性剤の混合液からなるバインダ溶液を、前記混抄紙１００質量％に対してバインダ量が６外質量％となるように噴霧によって添着したこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２４】
（従来例１）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が１０．０質量％のガラス繊維１００質量％を主体として形成した混抄紙を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２５】
（従来例２）
実施例１と同様のＢ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維１００質量％を主体として形成した混抄紙を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２６】
（比較例）
実施例３と同様の混抄紙に、バインダを添着していないこと以外は、実施例１と同様にして、目付７０ｇ／ｍ2のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを作製した。
【００２７】
実施例１〜９と、従来例１〜２と、比較例のエアフィルタについて、次の試験を行った。結果を表１に示す。
【００２８】
（エアフィルタ用濾材中に含まれるホウ素含有量）
エアフィルタ用濾材を酸溶液に溶解し、この溶解液をＩＣＰ−ＡＥＳにて定量分析を行い、エアフィルタ用濾材中のホウ素量を測定した。
【００２９】
（エアフィルタから発生するホウ素量）
図１にエアフィルタから発生するホウ素量を測定する測定装置を示す。図１に示すように、エアフィルタから発生するホウ素量の測定装置１においては、ファン３とケミカルフィルタ４を通過した清浄空気が、上流側サンプリング室５に流入し、上流側サンプリング室５から試験用エアフィルタ２を通じて下流側サンプリング室６を流通し、流出口７から外部に流出するようになっている。試験用エアフィルタ２には、ファン３とケミカルフィルタ４を通過した清浄空気を、面風速０．３５ｍ／ｓで通過させている。この試験用エアフィルタ２を通過する前の清浄空気と、試験用エアフィルタ２を通過した後の清浄空気を、上流側サンプリング室５と下流側サンプリング室６からそれぞれインピンジャ８，９で２．０Ｌ／ｍｉｎ、２４時間を目安にサンプリングした。サンプリングした捕集液をＩＣＰ−ＭＳで分析し、上流側サンプリング室５からサンプリングした捕集液中のホウ素濃度と下流側サンプリング室６からサンプリングした捕集液中のホウ素濃度を測定し、このホウ素濃度の差からエアフィルタから発生したホウ素量を算出した。
【００３０】
（クリーンルーム内のホウ素収束濃度）
図２にクリーンルームにエアフィルタを設置した場合のクリーンルーム内のホウ素収束濃度を推定するモデルを示す。クリーンルーム内のホウ素収束濃度とは、クリーンルームを運転した際に、クリーンルーム内のホウ素濃度が安定した時のホウ素濃度をいう。
図２に示すように、クリーンルーム施設１０内のクリーンルーム１１の天井にエアフィルタ１２を設置し、各エアフィルタ１２の上流側にファン１３を設置する。このファン１３の上流側に所定の積載率でケミカルフィルタ１４を設置する。クリーンルーム１１内の空気は、床部１５から排出され、その一部が循環路１６を通じて、再び、ケミカルフィルタ１４とエアフィルタ１２を通過して、クリーンルーム１１内に供給されるようになっている。
ここで、クリーンルーム施設１０へ供給する空気の風量をＱ１とし、この空気中のホウ素濃度をＣ１とする。クリーンルーム施設１０内に流入した空気の風量をＱ２とし、この空気中のホウ素濃度をＣ２とする。ケミカルフィルタ１４とエアフィルタ１２を通過して、エアフィルタ１２から発生するホウ素を含む空気中のホウ素濃度をＣ３とし、クリーンルーム１１内のホウ素収束濃度をＣ４とする。また、クリーンルーム１１の床部１５から流出して、循環路１６内を循環する空気の風量をＱ５とし、この空気中のホウ素濃度をＣ５とする。クリーンルーム１１の床部１５から流出し、排出口１７を通じて、外部に排出した空気の風量をＱ６とし、この空気中のホウ素濃度をＣ６とする。なお、ケミカルフィルタの積載率をＬとし、このケミカルフィルタの除去効率をηとする。また、クリーンルーム１１から循環路１６を通じて、再びクリーンルーム１１内に供給される空気のリターン率をＲとする。クリーンルーム１１内のホウ素の物質収支は、次式で表すことができる。
【００３１】
Ｃ２・Ｑ２・（１−η・Ｌ）＋Ｃ３・Ｑ２＝Ｃ４・（Ｑ５＋Ｑ６） ・・・（１）
【００３２】
ここで、Ｑ２＝Ｑ１＋Ｑ５、Ｑ１＝Ｑ６、Ｑ５＝Ｑ２・Ｒ、Ｃ５＝Ｃ６＝Ｃ４、Ｃ２・Ｑ２＝Ｃ１・Ｑ１＋Ｃ５・Ｑ５として、式（１）をＣ４について整理すると次式で表すことができる。
【００３３】
Ｃ４＝｛Ｃ１・Ｑ１（１−η・Ｌ）＋Ｃ３・Ｑ２｝／Ｑ２｛Ｒ・η・Ｌ＋（１−Ｒ）｝
・・・（２）
【００３４】
クリーンルーム施設内に供給する空気中には、ホウ素が含まれないと仮定すると、Ｃ１＝０である。このＣ１＝０を代入して、式（２）を整理すると、次式で表すことができる。
【００３５】
Ｃ４＝Ｃ３／｛Ｒ・η・Ｌ＋（１−Ｒ）｝ ・・・（３）
【００３６】
上記式（３）に基づいて、エアフィルタからクリーンルーム内に発生するホウ素量を算出した。なお、ホウ素量の算出に際しては、Ｒ＝０．９６、η＝０．８、Ｌ＝０．２を代入した。
【００３７】
（ＰＡＯの捕集効率）
ラスキンノズルで発生させた多分散ＰＡＯ（polyalphaolefin）粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ2のエアフィルタ用濾材に、面風速５．３ｃｍ／秒で通風し、エアフィルタ用濾材のＰＡＯ捕集効率をリオン社製レーザーパーティクルカウンタで測定した。なお、対象粒径は０．１〜０．１５μｍとした。
【００３８】
（圧力損失）
有効面積１００ｃｍ2のエアフィルタ用濾材に、面風速５．３ｃｍ／秒で通風し、その時のエアフィルタ濾材前後の差圧を微差圧計（マノメータ）で測定した。
【００３９】
（引張強度）
幅２５．４ｍｍのエアフィルタ用濾材を、つかみ間隔１０２ｍｍ、引張速度１２．７ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、破断時の強度を測定した。従来例１のエアフィルタ用濾材の破断時の強度を１００として、この従来例１の破断時の強度との対比による相対評価で濾材の強度を表した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１の実施例１〜９に示す通り、エアフィルタ用濾材を構成する混抄紙を、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3含有量が５〜１５質量％のガラス繊維の２種類のガラス繊維を混抄して得ることで、混抄紙中のＢ2Ｏ3含有量を適宜調整することができた。この混抄紙にバインダを添着してガラス繊維表面にバインダを被覆したものをエアフィルタ用濾材として用いたエアフィルタによれば、発生するホウ素量を低減することができた。すなわち、実施例１〜９のエアフィルタから発生するホウ素量はその最大量が１５ｎｇ／ｍ3であり、従来例１のエアフィルタから発生するホウ素量の３００ｎｇ／ｍ3と比較して、発生するホウ素量が５％に低減されていた。また、実施例１〜６によれば、
エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3と低く、クリーンルーム内のホウ素収束濃度も５〜５０ｎｇ／ｍ3と低減することができた。
また、実施例６に示すように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維の配合量が８０質量％を超えるガラス繊維を主体とした混抄紙からなるエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量が１ｎｇ／ｍ3未満と非常に低くくなるものの、エアフィルタ用濾材の強度が若干低くなった。
実施例７、８に示すように、バインダの添着量が多くなる程、エアフィルタから発生するホウ素量と、クリーンルーム内のホウ素収束濃度は低くなるが、バインダの添着量が多くなる程、エアフィルタの圧力損失が高くなった。また、実施例９に示すように、混抄紙にバインダ溶液を噴霧してバインダを添着したエアフィルタは、実施例１〜８のように混抄紙をバインダ溶液に浸漬させてバインダを添着したエアフィルタと比較して、エアフィルタから発生するホウ素量と、クリーンルーム内のホウ素収束濃度がともに増大していた。
これに対し、従来例１のエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量が３００ｎｇ／ｍ3、クリーンルーム内のホウ素収束濃度が１５５０ｎｇ／ｍ3と高かった。また、従来例２のように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維を主体として抄紙したエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタは、エアフィルタから発生するホウ素量、クリーンルーム内のホウ素収束濃度が１ｎｇ／ｍ3未満と低いものの、エアフィルタ用濾材の強度が若干低かった。
比較例のように、Ｂ2Ｏ3含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3含有量が５〜１５質量％のガラス繊維の２種類のガラス繊維を主体とした混抄紙からなるエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタであっても、この混抄紙にバインダを添着しない場合は、エアフィルタから発生するホウ素量が５０ｎｇ／ｍ3と高く、クリーンルーム内のホウ素収束濃度も２５８ｎｇ／ｍ3と高かった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】エアフィルタから発生するホウ素量を測定する測定装置の概略構成を説明する図
【図２】エアフィルタを設置したクリーンルーム内のホウ素収束濃度を推定するモデル示す図
【符号の説明】
【００４３】
１ エアフィルタから発生するホウ素量の測定装置
２ 試験用エアフィルタ
３ ファン
４ ケミカルフィルタ
５ 上流側サンプリング室
６ 下流側サンプリング室
７ 流出口
８ インピンジャ
９ インピンジャ
１０ クリーンルーム施設
１１ クリーンルーム
１２ エアフィルタ
１３ ファン
１４ ケミカルフィルタ
１５ 床部
１６ 循環路
１７ 排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項２】
前記混抄紙の主体となるガラス繊維が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０〜８０質量％と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維６０〜２０質量％からなることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
前記混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着してなることを特徴とする請求項１または２記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載したエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とするエアフィルタ。
【請求項５】
エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項４記載のエアフィルタ。
【請求項１】
Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維が主体となる混抄紙にバインダを添着してなるものであることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項２】
前記混抄紙の主体となるガラス繊維が、Ｂ2Ｏ3の含有量が０．１質量％以下のガラス繊維４０〜８０質量％と、Ｂ2Ｏ3の含有量が５〜１５質量％のガラス繊維６０〜２０質量％からなることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項３】
前記混抄紙をバインダ溶液に浸漬し、バインダを添着してなることを特徴とする請求項１または２記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載したエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とするエアフィルタ。
【請求項５】
エアフィルタから発生するホウ素量が１〜１０ｎｇ／ｍ3であることを特徴とする請求項４記載のエアフィルタ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−７５８６（Ｐ２００７−７５８６Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９３２０７（Ｐ２００５−１９３２０７）
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００２３２７６０）日本無機株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３０日（２００５．６．３０）
【出願人】（０００２３２７６０）日本無機株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
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