(57)【要約】【課題】アウトガスの発生を抑制・抑止した電線・ケーブルを提供することにあり、特にアウトガス抑止が望まれる半導体製造装置のクリーンルーム内配線として好適な低アウトガス性電線・ケーブルを提供すること。【解決手段】ノンハロゲン熱可塑性樹脂をベース樹脂とする電線・ケーブル用被覆材に非通電時および通電時にマイナスイオンを生成する物質を配合して構成する。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノンハロゲン熱可塑性樹脂をベース樹脂とする電線・ケーブル用被覆材に非通電時および通電時にマイナスイオンを生成する物質を配合したことを特徴とする低アウトガス性電線・ケーブル。
【請求項２】
ノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物を０．１〜２００重量部配合してなる被覆材を用いてなる低アウトガス性電線・ケーブル。
【請求項３】
前記マイナスイオン生成物質は、天然鉱石のトルマリン又は水晶で粉状のものである請求項１又は２に記載の低アウトガス性電線・ケーブル。
【請求項４】
前記マイナスイオン生成物質に配合される充填剤は、無機系金属水和物である請求項２又は３に記載の低アウトガス性電線・ケーブル。
【請求項５】
前記ノンハロゲン熱可塑性樹脂をベース樹脂とする電線・ケーブル用被覆材には、必要に応じて可塑剤、安定剤、酸化防止剤、架橋剤、架橋助剤、加工助剤、充填剤を添加してなるものである請求項１、２、３又は４に記載の低アウトガス性電線・ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電線・ケーブルの被覆材から発生するアウトガスの影響を受けやすい半導体製造装置のクリーンルーム等の電線・ケーブルに係り、特に電線・ケーブルの被覆材からのアウトガスの発生を抑制・抑止した低アウトガス性電線・ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電線・ケーブルの導体を被覆する絶縁体やシースなど電線・ケーブル用の被覆材は、そのベース樹脂としてＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）の他、オレフィン樹脂組成物またはオレフィン系樹脂が使用され、これに難燃剤および難燃助剤を配合してオレフィン系難燃樹脂組成物としたものが使用される。さらに、そうしたベース樹脂に樹脂柔軟性を付与する可塑剤としてＤＯＰ（ジオクチルフタレート）やＤＢＰ（フタル酸ジブチル）が用いられ、また酸化防止剤としてＢＨＴ（ブチルヒドロキシトルエン）、そしてシリコン、リンおよびボロンなどの材料が配合される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような樹脂組成物の有機材料からは有機化合物が有機ガス（アウトガス）として発生したり、有機化合物が微量に有機ガス（アウトガス）として発生し続けたりする。このアウトガスは、半導体製造装置のクリーンルーム等においては、製造物に影響を与えることがあるという問題を有している。この樹脂組成物に配合される組成物で、特に可塑剤として添加されるＤＯＰからはアウトガスを発生することが知られている。このようなアウトガスを発生する材料を被覆材とする電線・ケーブルを半導体や液晶の製造装置におけるクリーンルーム、高エネルギー実験装置およびプラズマ実験装置などに配線すると、特にクリーンルームでは半導体ウエハなどの表面に付着して汚染し、デバイス製造にダメージを与えるという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、アウトガスの発生を抑制・抑止した電線・ケーブルを提供することにあり、特にアウトガス抑止が望まれる半導体製造装置のクリーンルーム内配線として好適な低アウトガス性電線・ケーブルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる請求項１に記載の低アウトガス性電線・ケーブルは、ノンハロゲン熱可塑性樹脂をベース樹脂とする電線・ケーブル用被覆材に非通電時および通電時にマイナスイオンを生成する物質を配合したことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで電線・ケーブル用被覆材のベース樹脂であるノンハロゲン熱可塑性樹脂としては、オレフィン系樹脂がある。このオレフィン系樹脂には、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−γ−オレフィン共重合体等がある。そして、オレフィン共重合体は、オレフィンと他のモノマーとの共重合体で、エチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等がある。このエチレン共重合体は、エチレンとオレフィン（プロピレン、ブテン）またはビニル系化合物（酢酸ビニル、アクリル酸エステル）との共重合体（コポリマー）である。このエチレン系共重合体には、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体がある。
エチレン−エチルアクリレート共重合体（エチレンアクリル酸エステル共重合体、ＥＥＡ）は、外観が低密度ポリエチレンに似ており、ゴム及び軟質ビニルに似たエラストマーの性質をもっている樹脂である。
また、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）は、主成分量のエチレンと副成分量の酢酸ビニルとの大部分を保有するとともに柔軟性、伸び及び耐衝撃性がかなり増大しており、多くの点でエラストマーに似ているが熱可塑性樹脂と同様に加工することができるものである。
さらに、ポリエチレンは、エチレンを重合した熱可塑性樹脂で、ポリプロピレンは、プロピレンをチーグラー系触媒たとえば塩化チタン−ジエチルアルミニウムクロリドを用いて配位アニオン重合することによって得られるプロピレンの重合体である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、被覆材に配合されたマイナスイオン生成物質によって非通電時でもマイナスイオンが生成され、通電するとそのイオン生成はさらに促進される。被覆材が揮発性有機成分をアウトガスとして発生した場合でも、そうしたアウトガスをマイナスイオンで吸着し、使用環境においてアウトガスの発生を抑制・抑止して清浄化する。
【０００８】
また、請求項２に記載の低アウトガス性電線・ケーブルは、ノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物を０．１〜２００重量部配合してなる被覆材を用いて構成したものである。
【０００９】
ここで、ノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に対して、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物の配合量０．１〜２００重量部におけるマイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物０．１重量部は、マイナスイオン生成物質のみ０．１重量部で、充填剤は、０重量部である。また、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物２００重量部は、マイナスイオン生成物質０．１重量部を超えて２００重量部で、充填剤は、１９９．９重量部〜０重量部の範囲である。
【００１０】
また、ここで、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物をノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に対して、０．１〜２００重量部配合しているのは、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物をノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に対して、０．１重量部未満配合したのでは、アウトガス発生量の低下の効果が生じないからで、マイナスイオン生成物質に充填剤を添加した混合物をノンハロゲン樹脂組成物１００重量部に対して、２００重量部を超えて配合すると、アウトガス発生量の低下の効果は有するが、引張強さ１０ＭＰａを下回ってしまうからである。
【００１１】
また、請求項３に記載の低アウトガス性電線・ケーブルは、マイナスイオン生成物質を、天然鉱石のトルマリン又は水晶で粉状のものにしたものである。
【００１２】
ここでマイナスイオン生成物質の具体例としては、天然鉱石のトルマリンや水晶を粉状にしたものが有効である。このトルマリンは電気石と称し、近年、外部電界が存在している限り正電荷の中心と負電荷の中心とが自発的に電気分極を有する固体誘電体として発見された天然に産する鉱物（トルマリン鉱石）である。
【００１３】
また、請求項４に記載の低アウトガス性電線・ケーブルは、マイナスイオン生成物質に配合される充填剤を、無機系金属水和物で構成したものである。
【００１４】
この無機系金属水和物としては、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２　）、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３　）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２　）がある。これらの金属水和物を配合することにより、ノンハロゲン難燃オレフィン組成物が燃焼した場合でも、金属水和物に含まれる結晶水が噴出して消火作用を行うために燃焼し難くなり、燃焼した際にも燃え殻を炭化させて保形性を持たせる機能を得ることができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の低アウトガス性電線・ケーブルは、ノンハロゲン熱可塑性樹脂をベース樹脂とする電線・ケーブル用被覆材には、必要に応じて可塑剤、安定剤、酸化防止剤、架橋剤、架橋助剤、加工助剤、充填剤を添加して構成したものである。
【００１６】
ここで、可塑剤には、フタル酸系エステル可塑剤、アジピン酸系ポリエステル可塑剤、バリウム亜鉛系安定剤等がある。また、安定剤は、ノンハロゲン熱可塑性樹脂の使用時の劣化を防ぐもので、例えば、Ｐｂ系安定剤がある。また、酸化防止剤には、ヒンダートフェノール系酸化防止剤、チオビスフェノール系酸化防止剤、ブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）がある。
さらに、架橋剤としては、ジクミルパーオキサイト（ＤＣＰ）、２，５−（第三ブチルペルオキシ）ヘキシン−３，１，３−ビス（第三ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンがある。そして、架橋助剤は、複合材料の強化材と樹脂母材の両方と反応し界面において強い結合を形成するかまたはそれを助長することのできる化学物質で、オレフィン系樹脂の分子間を橋渡すものである。架橋助剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ノルマルヘキシルトリメトキシシラン等がある。
【００１７】
また、加工助剤には、ポリメタクリル酸メチル、ステアリン酸、ポリエチレンワックス等がある。さらに、充填剤としては、難燃剤、酸化チタン、カーボン、炭酸カルシウム等がある。すなわち、酸化チタンは、難燃性を向上するためのもので、金属水酸化物の配合量を少なく抑制したときの難燃性の確保を行っている。そして、カーボンブラックは、炭化水素の熱分解と不完全燃焼とを、巧みに制御して生産される微結晶を含む球状または鎖状の黒色粒子で、このカーボンブラックを配合して、剥離性を向上している。そして、炭酸カルシウムは、炭酸ガスキャッチャーとして必要量が添加される。
【００１８】
可塑剤としてＤＯＰ（ジオクチルフタレート）やＤＢＰ（フタル酸ジブチル）が用いられ、またＢＨＴ（ブチルヒドロキシトルエン）の含有される酸化防止剤が用いられ、その他、シリコーン、リンおよびボロンを含有する添加剤が用いられる。このため、配線された電線・ケーブルは、使用している間に揮発性有機化合物（ＤＯＰ、ＢＨＴ、シリコーン、リン、ボロン等）を発生する。しかし、被覆剤に配合されたマイナスイオン生成物質によってマイナスイオンが生成され、このマイナスイオン生成物質に添加剤から発生する揮発性有機化合物（ＤＯＰ、ＢＨＴ、シリコーン、リン、ボロン等）が吸収され、電線・ケーブル周辺の揮発性有機化合物（ＤＯＰ、ＢＨＴ、シリコーン、リン、ボロン等）が低減される。そして、電線・ケーブルに通電することによって、マイナスイオン生成物質によってマイナスイオンが生成され更にマイナスイオン生成物質に揮発性有機化合物（ＤＯＰ、ＢＨＴ、シリコーン、リン、ボロン等）が吸収されて、電線・ケーブル周辺の揮発性有機化合物が更に低減される。すなわち、本発明によると、低アウトガス性を実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる低アウトガス性電線・ケーブルについてその実施の形態を説明する。
電線・ケーブルの導体を被覆する絶縁体やシースなど被覆材のベース樹脂としてオレフィン樹脂組成物またはオレフィン系樹脂を用い、これに難燃剤および難燃助剤を配合したノンハロゲン系難燃樹脂組成物となっている。その場合に本発明の骨子としている点は、かかるベース樹脂にマイナスイオン生成物質である特にトルマリン（電気石）や水晶など天然鉱石を微粒状態で含有させていることである。すなわち、本例の電線・ケーブルの導体を被覆する外被は「マイナスイオン生成物質含有被覆材」ということができる。
【００２０】
このようにトルマリン等のマイナスイオン生成物質を配合した被覆材を使用している本発明に係る電線・ケーブルは、マイナスイオン生成物質による電子の放出によって電線・ケーブルの被覆材の周囲にマイナスイオンを生成し、電線・ケーブルの被覆材から揮発する揮発性有機化合物を吸着する。したがって、電線・ケーブルの被覆材から揮発性有機化合物を揮発されても、それを電線・ケーブルの被覆材に配合されるマイナスイオン生成物質によって吸収するため、電線・ケーブルからのアウトガス発生を抑制したり抑止することができる。
【００２１】
さらに、電線・ケーブルに通電すると、導体の周囲に磁界が発生する。するとこの発生した磁界によってマイナスイオン生成物質が刺激され、電子の放出が盛んになり、電線・ケーブルの被覆材の周囲に多くのマイナスイオンを生成する。したがって、通電時は更にも増して電線・ケーブルの被覆材から揮発する揮発性有機化合物を吸着する。すなわち、電線・ケーブルの被覆材から揮発性有機化合物を揮発されても、それを電線・ケーブルの被覆材に配合されるマイナスイオン生成物質によって吸収するため、電線・ケーブルからのアウトガス発生を抑制したり抑止することができる。
これらの理論から、清浄効果が期待できることが、本発明者らの実験によって検証され、以下それを明らかにする。
【００２２】
ところで、このような電線・ケーブルの被覆材としてのベース樹脂には、オレフィン系樹脂としては、ＰＥ（ポリエチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）が好ましく、さらにはエチレンアクリル酸エステル共重合体（ＥＥＡ）やエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）といったエチレン系共重合体が好ましい。その場合、樹脂製造時にＢＨＴなど比較的揮発性の高いとされる酸化防止剤を使用しておらず、直鎖状低密度ポリエチレンや低密度ポリエチレンのように低分子ポリマ分量を極力抑えたものの使用が望まれる。ポリエチレンはエチレンを重合した熱可塑性樹脂であり、ポリプロピレンはプロピレンをチーグラー系触媒たとえば塩化チタン−ジエチルアルミニウムクロリドを用いて配位アニオン重合することによって得られるプロピレンの重合体である。
【００２３】
さらに電線・ケーブルの被覆材は、かかるオレフィン系樹脂をベースにして可塑剤、安定剤、酸化防止剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、加工助剤、そして充填剤として難燃剤や難燃助剤である酸化チタン、カーボン、炭酸カルシウムなど必要とされるものを配合した組成物となっている。難燃樹脂組成物とする場合、特にノンハロゲン難燃樹脂組成物であることが望ましいことから、難燃剤、酸化防止剤および可塑剤には以下の材料が使用される。
【００２４】
まず難燃剤については、無機系の水酸化マグネシウム，水酸化アルミニウムおよび水酸化カルシウムなどを用いることができる。これらの金属水和物を配合することにより、ノンハロゲン難燃オレフィン組成物が燃焼した場合でも、金属水和物に含まれる結晶水が噴出して消火作用を行うために燃焼し難くなり、燃焼した際にも燃え殻を炭化させて保形性を持たせる機能が得られる。
【００２５】
酸化防止剤は、光や熱などによって空気中で酸素によって高分子化合物が徐々に分解して酸化し、この酸化による変質、老化、腐敗などを防ぐ目的で合成樹脂などの高分子化合物に添加する薬剤である。この酸化防止剤として前述のＢＨＴがあるが、ＢＨＴは有機揮発成分が半導体製造用のシリコンウエハに吸着し易いことから、半導体製造用のクリーンルームで配線される電線・ケーブルの絶縁被覆材など、外被組成としてノンハロゲン難燃ポリオレフィン組成物に配合する酸化防止剤としては適さない。すなわち、低アウトガス性ノンハロゲン難燃電線・ケーブルに用いられるノンハロゲン難燃ポリオレフィン組成物に配合する酸化防止剤としてＢＨＴを使用していない。そうした理由で本例の電線・ケーブルに使用される被覆材組成についても、ＢＨＴを使用しないことが骨子となっている。
【００２６】
次に、可塑剤については、高分子物質に添加し、加工温度を低下して成形時の可塑性を高め、かつ弾性率や転移温度低下して使用時の柔軟性や耐衝撃性を与えるために配合される。可塑剤として代表的な前述のＤＯＰは有機溶剤に溶け、ビニル系樹脂と相溶性が良く、揮発性が少ないとはいえ、空気中での揮発度０．０２ｍｇ／ｃｍ２ｈｒ（１００℃）といった揮発性を有する。また、ＤＢＰは、有機溶剤に溶け、ビニル系樹脂と相溶性が良く、安価であるが揮発性が大きい性質を有している。このような有機揮発成分の可塑剤は、半導体製造クリーンルームで揮発すると、ノンハロゲン難燃電線・ケーブルおよびこれに使用される粘着テープから有機揮発成分としてＤＯＰやＤＢＰがシリコンウエハに吸着され、シリコンウエハにダメージを与える可能性が大きく、不適といえる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明に係る低アウトガス性電線・ケーブルに用いる被覆剤の具体的実施例について比較例と比較して説明する。
【００２８】
実施例
実施例は、ＥＥＡ１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（具体的には、協和化学工業株式会社製　キスマ５Ａ）を７０重量部、トルマリンを１０重量部、酸化防止剤（具体的には、チバスペシャルティ・ケミカルズ株式会社製　ＩＲ１０１０）を１重量部配合したものである。
【００２９】
比較例
比較例は、ＥＶＡ１００重量部に対して、水酸化マグネシウム（具体的には、協和化学工業株式会社製　キスマ５Ａ）を８０重量部、トルマリンを０重量部（トルマリンは配合していない）、酸化防止剤（具体的には、チバスペシャルティ・ケミカルズ株式会社製　ＩＲ１０１０）を１重量部配合したものである。
【００３０】
従来例
従来例は、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル樹脂）１００重量部に対し、可塑剤（フタル酸エステル）を５０重量部、Ｐｂ系安定剤（三塩基性硫酸鉛）を３重量部、滑剤（ステアリン酸鉛）を１重量部、難燃剤（炭酸カルシウム）を４０重量部配合したものである。
【００３１】
これらの実施例、比較例、従来例の組成に基づく被覆剤を電線・ケーブルの絶縁体、シースに用いて電線・ケーブルを製造した。このように製造した実施例の被覆剤による電線・ケーブル、比較例の被覆剤による電線・ケーブル、従来例の被覆剤による電線・ケーブルのそれぞれについて揮発性有機化合物の発生量（単位：μｇ／ｍ２ｈ）を測定を行った。その比較結果が表１に示してある。
【００３２】
【表　１】
2004063371.tif 000002
この表１中のＢＨＴの検出、ＤＯＰの検出は、クリーンルーム内装材・設備機械から発生する分子状汚染物質の低減を目的とした材料選択を行うための発生ガス評価法であるダイナミックヘッドスペース−スクリーニングテスト法（社団法人　日本空気洗浄協会『クリーンルーム構成材料から発生する分子状汚染物質の測定方法指針』附属書２）に準拠して、マイクロチャンバを用いて行う。
なお、電線・ケーブルの導体へは、１００〜２００ボルト（Ｖ）の電圧を印加した。
【００３３】
この表１から明らかなように、実施例のトルマリン配合難燃電線・ケーブルにおいては、非通電時のアウトガス量が９００μｇ／ｍ２ｈであり、通電時はさらに減少して４００μｇ／ｍ２ｈという満足すべき低量に抑えられた。
それに対して、比較例では非通電時のアウトガス量が実施例の２倍より多い量である２０００μｇ／ｍ２ｈであり、従来例では２２倍を超える２００００μｇ／ｍ２ｈという多量のアウトガスの発生があった。また、この比較例と従来例では、１００〜２００ボルト（Ｖ）の電圧を印加しても変化は見られない。
このようにトルマリンを配合することにより、非通電時よりも通電時にさらにマイナスイオン生成が促進されて多量に生成し、それが揮発性有機化合物を吸着してアウトガスの抑制・抑止に有効であることが判る。
【００３４】
以上の説明で判るように、本発明の実施例として製造されたトルマリン配合のノンハロゲン難燃電線・ケーブルはアウトガスの発生を抑制・抑止する効果が顕著であり、特に、半導体製造装置におけるクリーンルームでの配線使用などに最適であることが判る。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被覆材に配合されたマイナスイオン生成物質によって非通電時でもマイナスイオンが生成され、通電するとそのイオン生成はさらに促進される。
また、本発明によれば、被覆材が揮発性有機成分をアウトガスとして発生した場合でも、そうしたアウトガスをマイナスイオンで吸着し、使用環境においてアウトガスを抑制・抑止して清浄化することができる。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明によれば、アウトガスの発生を抑制・抑止した電線・ケーブルを提供することにあり、特にアウトガス抑止が望まれる半導体製造装置のクリーンルーム内配線として好適な低アウトガス性電線・ケーブルを得ることができる。
【００３７】
また、請求項３に記載の発明によれば、マイナスイオン生成物質の具体例として、トルマリンや水晶を粉状にしたものが有効である。
【００３８】
また、請求項４に記載の発明によれば、難燃剤として無機系の水酸化マグネシウム，水酸化アルミニウムおよび水酸化カルシウムなどを用いることができ、これらの金属水和物を配合することにより、ノンハロゲン難燃オレフィン組成物が燃焼した場合でも、金属水和物に含まれる結晶水が噴出して消火作用を行うために燃焼し難くなり、燃焼した際にも燃え殻を炭化させて保形性を持たせる機能が得られる。
【００３９】
また、請求項５に記載の発明によれば、配線された電線・ケーブルで使用している間に揮発性有機化合物（ＤＯＰ、ＢＨＴ、シリコーン、リン、ボロン等）が発生してもマイナスイオン生成物質によってマイナスイオンが生成されマイナスイオン生成物質に揮発性有機化合物が吸収されて、電線・ケーブル周辺の揮発性有機化合物を低減することができる。