(57)【要約】【課題】従来技術のような不純物の放出の問題を解消した石英ガラス不織布およびフィルタを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の石英ガラス繊維は、不純物としてのアルカリ金属含有量の総和が１５ｗｔｐｐｍ以下、Ｂ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とするものである。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物としてのアルカリ金属含有量の総和が１５ｗｔｐｐｍ以下、Ｂ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする石英ガラス繊維。
【請求項２】
アルカリ金属含有量の総和が１０ｗｔｐｐｍ以下である請求項１の石英ガラス繊維。
【請求項３】
アルカリ金属がＬｉ、Ｎａ、Ｋの少なくとも１種である請求項１〜２のいずれかの石英ガラス繊維。
【請求項４】
不純物としてのアルカリ土類金属の総和がが１５ｗｔｐｐｍ以下である請求項１〜３のいずれかの石英ガラス繊維。
【請求項５】
長さが５ｍｍ以上である請求項１〜４のいずれかの石英ガラス繊維。
【請求項６】
長さが５０〜１０００ｍｍである請求項５の石英ガラス繊維。
【請求項７】
長さが１００〜７００ｍｍである請求項５の石英ガラス繊維。
【請求項８】
断面円形の場合直径、断面楕円形の場合長径で、０．１〜８０μｍである請求項１〜７のいずれかの石英ガラス繊維。
【請求項９】
繊維としては、請求項１〜８のいずれかに記載の石英ガラス繊維、およびＢ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、Ｐ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、ならびにアルカリ金属含有量の総和が１０ｗｔｐｐｍ以下である他の繊維のうち少なくとも前記石英ガラス繊維からなる石英ガラス不織布。
【請求項１０】
バルク密度が、１０〜４００ｋｇ／ｍ３である請求項９の石英ガラス不織布。
【請求項１１】
アルコキシシラン、アルコキシシラン、エポキシ、ウレタン、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエン重合体）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、酢酸ビニル、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン重合体）、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエン重合体）、ＶＰ（２−ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン重合体）、ＣＲ（クロロプレンラテックス）から構成された群から選択された１種のバインダーを用いた請求項９または１０の石英ガラス不織布。
【請求項１２】
前記バインダーが高分子長繊維であり、熱プレスにより形成された請求項９〜１１のいずれかの石英ガラス不織布。
【請求項１３】
前記バインダーがアルコキシシランであり、このアルコキシシランがＳｉ（ＯＲ）４（ただし、Ｒはアルキル基である）の一般式で表されることを特徴とする請求項１２記載の石英ガラス不織布。
【請求項１４】
厚さが０．５〜５０ｍｍの請求項９〜１３記載の石英ガラス不織布。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれかの石英ガラス不織布を用いて形成したことを特徴とするフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス繊維、それを用いた石英ガラス不織布およびそれを用いたフィルタに関し、更に詳細には、電子精密工業等で用いられるクリーンルーム、クリーンベンチ、バイオロジカルクリーンルームなどの清浄空間を得るための、エアフィルタ用石英ガラス繊維、不織布およびそれを用いたフィルタに関し、特に高温用エアフィルタ用石英ガラス繊維、不織布およびそれを用いたフィルタに関する。なお、本発明の浄化対象は空気ばかりでなく、その他の気体も含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子精密工業やバイオ技術産業などのクリーンルーム、クリーンベンチ、バイオロジカルクリーンルームなどの清浄空間得るために、超高性能フィルタが用いられる。エアフィルタには、不織布、ガラスマット、織物、編物、スポンジ、ガラスろ紙などが使用される。一般に、超高性能フィルタにはガラスろ紙が使用されている。
エアフィルタ用ろ紙は、微細ガラス繊維を水中に分散させる湿式法にて製造され、接着のためバインダーとしてアクリル系またはウレタン系などの有機物が使用される。この為、これらのバインダーに含まれる有機物が分解する温度以上で使用することは不可能であり、有機物が分解する温度以上で使用する場合にはバインダーを含まないフィルタとする必要がある。例えば、特開２００１−２１２４１５号公報、特開平１１−１０４４２６号公報。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２１２４１５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１１−１０４４２６号公報
【０００５】
また、エアフィルタ用ろ紙に用いられるガラス繊維は、一般に、Ｅガラスが用いられている。Ｅガラスは、アルカリ金属含有量が少ないといわれているが、アルカリ金属を１％程度、さらにＢを１０％程度含有している。
電子精密工業等ではフッ化水素（ＨＦ）や塩化水素（ＨＣｌ）などのガスを使用することが多い。Ｂを含有するＥガラスなどのガラス繊維フィルタは、一度ＨＦ蒸気に曝されると、それが繊維内に浸透し、代わりに内部のＢが放出され、高濃度のＢを発生し続けることが問題となっている。よく知られているように、Ｂは、半導体の性能自体に影響する元素である。後に説明するＰも同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、従来技術の上記のような問題のない石英ガラス繊維、石英ガラス不織布およびフィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明による以下の（１）〜（１５）の構成のいずれかの石英ガラス繊維、石英ガラス不織布およびフィルタにより達成される。
（１）  不純物としてのアルカリ金属含有量の総和が１５ｗｔｐｐｍ以下、Ｂ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする石英ガラス繊維。
（２）  アルカリ金属含有量の総和が１０ｗｔｐｐｍ以下である上記（１）の石英ガラス繊維。
（３）  アルカリ金属がＬｉ、Ｎａ、Ｋの少なくとも１種である上記（１）〜（２）のいずれかの石英ガラス繊維。
（４）  不純物としてのアルカリ土類金属の総和がが１５ｗｔｐｐｍ以下である上記（１）〜（３）のいずれかの石英ガラス繊維。
（５）  長さが５ｍｍ以上である上記（１）〜（４）のいずれかの石英ガラス繊維。
（６）  長さが５０〜１０００ｍｍである上記（５）の石英ガラス繊維。
（７）  長さが１００〜７００ｍｍである上記（５）の石英ガラス繊維。
（８）  断面円形の場合直径、断面楕円形の場合長径で、０．１〜８０μｍである上記（１）〜（７）のいずれかの石英ガラス繊維。
（９）  繊維としては、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の石英ガラス繊維、およびＢ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、Ｐ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、ならびにアルカリ金属含有量の総和が１０ｗｔｐｐｍ以下である他の繊維のうち少なくとも前記石英ガラス繊維からなる石英ガラス不織布。
（１０）  バルク密度が、１０〜４００ｋｇ／ｍ３である上記（９）の石英ガラス不織布。
（１１）  アルコキシシラン、アルコキシシラン、エポキシ、ウレタン、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエン重合体）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、酢酸ビニル、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン重合体）、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエン重合体）、ＶＰ（２−ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン重合体）、ＣＲ（クロロプレンラテックス）から構成された群から選択された１種のバインダーを用いた上記（９）または（１０）の石英ガラス不織布。
（１２）  前記バインダーが高分子長繊維であり、熱プレスにより形成された上記（９）〜（１１）のいずれかの石英ガラス不織布。
（１３）  前記バインダーがアルコキシシランであり、このアルコキシシランがＳｉ（ＯＲ）４（ただし、Ｒはアルキル基である）の一般式で表されることを特徴とする上記（１２）記載の石英ガラス不織布。
（１４）  厚さが０．５〜５０ｍｍの上記（９）〜（１３）記載の石英ガラス不織布。
（１５）  上記（９）から（１４）のいずれかの石英ガラス不織布を用いて形成したことを特徴とするフィルタ。
【０００８】
【発明の効果】
本発明のフィルタにおいては、不純物濃度が非常に低濃度である石英ガラス繊維をフィルタ基材に使用することで、ＮａやＫなどのアルカリ金属やＢによる汚染が問題となるクリーンルーム、クリーンベンチ、バイオロジカルクリーンルームなどの清浄空間を得ることをできる。バインダーを使用する場合には、バインダーをアルコキシシランとすることで、上記不純物ほかＰをほとんど含有することなしに、より高温で使用した場合にも有機物の炭化物が発塵、飛散することを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態による石英ガラス繊維は、不純物としてのアルカリ金属含有量の総和が１５ｗｔｐｐｍ以下、好ましくは１０ｗｔｐｐｍ、Ｂ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下である。また、アルカリ土類金属もなるべく含有していない方が好ましく、含有量が１５ｗｔｐｐｍ以下であることが好ましい。
アルカリ金属の総和が１５ｗｔｐｐｍを超える場合には、雰囲気中へのアルカリ金属の放出が多くなり、半導体デバイス等の電気特性異常が多くなる。
また、アルカリ土類金属含有量が１５ｗｔｐｐｍを超える場合にも同様である。
【００１０】
アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋの少なくとも１種であることが好ましい。また、アルカリ土類金属としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウムが挙げられる。
上記石英ガラス繊維の長さは、５ｍｍ以上、特に５０〜１０００ｍｍ、さら１００〜７００ｍｍにであることが好ましく、５ｍｍ未満の場合には、バインダーを多量に使用する必要があり、雰囲気の有機物汚染への影響がある。
上記石英ガラス繊維は、断面円形の場合直径、断面楕円形の場合長径で、０．１〜８０μｍであることが望ましい。上記の範囲未満のときは、繊維の強度が弱く飛散しやすく、超える場合には、フィルターとしての能力が低下する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の態様による石英ガラス不織布は、用いる繊維としては、上記の石英ガラス繊維、およびＢ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、Ｐ含有量が５ｗｔｐｐｍ以下、ならびにアルカリ金属含有量の総和が１０ｗｔｐｐｍ以下である他の繊維のうち少なくとも前記石英ガラス繊維からなる石英ガラス不織布である。
【００１２】
本石英ガラス不織布は、バルク密度が、１０〜４００ｋｇ／ｍ３であることが好ましく、それ未満であるときには、フィルターとしての能力が低く、それを超える場合には、圧力損失が大きくなり実用的ではない。
【００１３】
本石英ガラス不織布は、バインダーを用いてあるいは用いないで作製することができ、用いる場合には、バインダーとしては、アルコキシシラン、エポキシ、ウレタン、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエン重合体）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）、酢酸ビニル、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン重合体）、ＢＲ（ポリブタジエン）、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエン重合体）、ＶＰ（２−ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン重合体）、ＣＲ（クロロプレンラテックス）から構成された群から選択された１種のバインダーを用いることができ、特に好ましくは、アルコキシシランである。このアルコキシシランはＳｉ（ＯＲ）４（ただし、Ｒはアルキル基である）の一般式で表されるものであることが好ましい。
【００１４】
バインダーとしては、条件によっては、高分子長繊維も好ましく用いることができ、この場合には、石英ガラス不織布は、熱プレスにより制作することができる。
本石英ガラス不織布の厚さは、０．５〜５０ｍｍであることが好ましい。
以上の石英ガラス不織布は、通常の構造のフィルタの濾紙の代わりに組み込むことにより簡単にフィルタとして構成することができる。
【００１５】
次に、本発明の石英ガラス不織布を製造する装置を添付図面に基づき説明する。
図１は、石英ガラス不織布製造装置の一例を示す模式的説明図である。本装置は、石英ガラス不織布装置で、石英ガラス２をバーナー３の火炎で吹飛ばし、吹飛ばされて生成した石英ガラス短繊維５を耐熱性の網４などで吹付けた反対側からサクション１にて排気することで石英ガラス繊維を網などに付着させる。さらに堆積した石英ガラス繊維にスプレー６にてアルコキシシランを塗布し、石英ガラス繊維をプレス８で圧縮することで不織布７を連続生産する。
【００１６】
【実施例１】
以下に本発明方法の実施例をあげて更に具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるものであり、限定的に解釈されるべきものではないことはいうまでもない。
図１において直径０．３ｍｍの石英ガラスロッド２を１２本を２本づつ１．８ｍ／ｍｉｎにて６連酸水素バーナー３の火炎に導入して吹飛ばし、１００ｍｍ／ｍｉｎで移動している金網４に吹付ける。テトラエトキシシランを純水にて１％で加水分解し、石英ガラス短繊維にスプレー６にて塗布し、プレス８にて圧縮する。圧縮された石英ガラス短繊維を乾燥し、巻き取り、さらに電気炉中にて５００℃で加熱処理することで石英ガラス不織布を作成した。
また、得られた石英ガラス不織布の不純物濃度を表１に示した。不純物濃度測定は、原子吸光法により測定した。
【００１７】
【実施例２】
攪拌中の１％塩酸水溶液ににテトラメトキシシラン２％を滴下し、不織布に塗布するバインダーを作成した。石英ガラス不織布の作成は実施例１と同様で、バインダーのみ変更した。
【００１８】
【比較例１】
Ｅガラス単繊維をアクリル樹脂エマルジョンをバインダーとして不織布を作成した。
【００１９】
【比較例２】
実施例１の石英ガラス繊維を用い、アクリル樹脂エマルジョンをバインダーとして不織布を作成した。
【００２０】
【比較例３】
実施例２の石英ガラス繊維を用い、アクリル樹脂エマルジョンをバインダーとして不織布を作成した。
【００２１】
【性能評価】
実施例１および実施例２の石英ガラス不織布、および比較例１のＥガラスフィルタ、ならびに比較例２，３にフッ酸蒸気を導入し、ろ過後雰囲気のＢ発生量を比較した。評価結果を表２に示した。
【００２２】
【表１】
2004352576.tif 000002
【００２３】
【表２】
2004352576.tif 000003
以上から本発明の効果が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】石英ガラス不織布作製装置の模式的説明図である。
【符号の説明】
１  排気サクション
２  石英ガラスロッド
３  酸水素またはプロパンバーナー
４  耐熱性の網など
５  石英ガラス短繊維
６  スプレー
７  石英ガラス不織布
８  プレス用ローラー
【図１】
2004352576.tif 000004