專利名稱：化學(xué)過(guò)濾器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在半導(dǎo)體、液晶、精密電子零部件的制造工廠等凈化間或制造裝置等上的空氣凈化用的化學(xué)過(guò)濾器及其制造方法，更具體地說(shuō)，涉及從空氣中除去在該凈化間或制造設(shè)備等內(nèi)產(chǎn)生的離子性氣體狀污染物質(zhì)用的化學(xué)過(guò)濾器及其制造方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造、液晶制造等尖端工業(yè)中，為了確保產(chǎn)品的成品率及質(zhì)量、可靠性，凈化間內(nèi)的空氣及產(chǎn)品表面的污染控制是很重要的。特別是在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域，隨著產(chǎn)品的高集成化的進(jìn)展，除了使用HEPA、ULPA等控制粒子狀的污染物質(zhì)之外，離子性氣體狀污染物質(zhì)的控制也是不可缺少的。
在該離子性空氣狀污染物質(zhì)中，包括堿性氣體和酸性氣體。其中，例如作為堿性氣體的氨，在半導(dǎo)體制造時(shí)的曝光工序中，是造成曝光時(shí)分辨率惡化、晶片表面的模糊不清的原因。此外，作為酸性氣體的SOX，在半導(dǎo)體制造時(shí)的熱氧化膜形成工序中，是在基板內(nèi)引起疊層缺陷，使器件特性及可靠性惡化的原因。
這樣，由于該離子性氣體狀污染物質(zhì)在半導(dǎo)體制造等工程中引起種種困難，所以，在半導(dǎo)體制造等中使用的凈化間內(nèi)，要求離子性氣體狀污染物質(zhì)的濃度，在幾個(gè)μg/m3以下。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了除去該離子性氣體狀污染物質(zhì)，將離子交換基導(dǎo)入到化學(xué)過(guò)濾器中。例如，在日本專利特開(kāi)2001-259339號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，公開(kāi)了一種由基體材料內(nèi)含有粒徑及離子交換容量處于特定范圍內(nèi)的粉末狀離子交換樹(shù)脂的紙構(gòu)成的空氣過(guò)濾器用的過(guò)濾材料。
此外，日本專利特開(kāi)2000-5544號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，公開(kāi)了一種包含吸附介質(zhì)及離子交換樹(shù)脂的除臭劑。
除此之外，日本專利特開(kāi)2003-10613號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，公開(kāi)了一種構(gòu)成捕捉對(duì)象為堿性離子氣體的空氣過(guò)濾器的過(guò)濾材料，該過(guò)濾材料中的基體材料包含由陽(yáng)離子交換樹(shù)脂構(gòu)成的粉狀體、粒狀體或者纖維，同時(shí)也載置磷酸的空氣過(guò)濾器用過(guò)濾材料。
對(duì)于該化學(xué)過(guò)濾器，除了要求可以將離子性氣體狀污染物質(zhì)清除到幾個(gè)μg/m3以下的濃度的初始除去性能之外，還要求該除去性能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)，即，具有優(yōu)良的持續(xù)性。因此，必須在該化學(xué)過(guò)濾器中，導(dǎo)入大量的離子交換樹(shù)脂，單位體積平均的離子交換容量必須要大。
但是，日本專利特開(kāi)2001-259339號(hào)公報(bào)所述的空氣過(guò)濾器用過(guò)濾材料，由于將粉末狀的離子交換樹(shù)脂，利用紙漿基體材料的靜電力，或者紙漿基體材料與該粉末狀離子交換樹(shù)脂的摩擦力保持在紙漿基體材料的表面上，所以，當(dāng)粉末狀離子交換樹(shù)脂的附著量增多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生該粉末狀離子交換樹(shù)脂脫落的問(wèn)題。
此外，日本專利特開(kāi)2000-5544號(hào)公報(bào)所述的除臭劑，具體地說(shuō)，是將離子交換樹(shù)脂緩混合到活性炭纖維中造紙后獲得的，當(dāng)混合到該活性炭纖維中的離子交換樹(shù)脂增大時(shí)，造紙獲得的除臭劑的強(qiáng)度顯著降低，存在著通氣時(shí)該除臭劑破壞，或者不能進(jìn)行造紙等問(wèn)題。
此外，日本專利特開(kāi)2003-10613號(hào)公報(bào)所述的空氣過(guò)濾器用過(guò)濾材料，和日本專利特開(kāi)2000-5544號(hào)公報(bào)所述的除臭劑一樣，存在著很難使包含在過(guò)濾材料的基體材料中的離子交換樹(shù)脂量增多的問(wèn)題。進(jìn)而，該過(guò)濾材料，因?yàn)橥ㄟ^(guò)載置于空氣過(guò)濾器上的磷酸與離子性氣體狀污染物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)而除去該離子性氣體狀污染物質(zhì)，由該中和反應(yīng)生成的鹽，會(huì)抑制被處理氣體向過(guò)濾器纖維間的空隙內(nèi)的擴(kuò)散，所以，存在著除去性能的壽命容易降低的問(wèn)題。
從而，本發(fā)明的目的是，提供一種單位體積平均的離子交換容量大、離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的初期性能高、并且該除去性能的持續(xù)性優(yōu)良的化學(xué)過(guò)濾器及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人等，為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的課題，通過(guò)深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，(1)作為載體，通過(guò)采用使之含有離子交換纖維的材料，該離子交換纖維，與載置的離子交換樹(shù)脂粉末氫鍵結(jié)合，該纖維質(zhì)載體吸附該離子交換樹(shù)脂粉末的力增強(qiáng)，(2)因此，纖維質(zhì)載體與離子交換樹(shù)脂粉末的結(jié)合變得更加牢固，可以防止該離子交換樹(shù)脂粉末的脫落，所以，可以載置更多的離子交換樹(shù)脂粉末，(3)此外，在載置該離子交換樹(shù)脂粉末時(shí)，由于該離子交換樹(shù)脂粉末容易浸透到位于纖維質(zhì)內(nèi)部深處的纖維之間，所以，可以載置很多該離子交換樹(shù)脂粉末等，從而使本發(fā)明得以完成。
即，本發(fā)明提供了一種在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上，載置離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器。
此外，本發(fā)明還提供了一種所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其中所述纖維質(zhì)載體具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明還提供了一種進(jìn)行向含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上噴涂含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料的處理的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法。
此外，本發(fā)明還提供了一種進(jìn)行將含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體，浸漬到含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料中的處理的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法。
本發(fā)明的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，由于單位體積平均的離子交換容量大，所以，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的初期性能高，并且，該除去性能的持續(xù)性優(yōu)良。此外，本發(fā)明的制造方法，適合于制造該發(fā)明的離子交換載置化學(xué)過(guò)濾器。


圖1是具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體的模式的立體圖；圖2是具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體的模式的剖面圖；圖3是表示氨氣的除去率隨時(shí)間變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的離子交換載置化學(xué)過(guò)濾器，在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上，載置離子交換樹(shù)脂粉末。
作為該離子交換纖維，沒(méi)有特別的限制，可以是陽(yáng)離子交換纖維或陰離子交換纖維中任何一種。作為該陽(yáng)離子交換纖維，例如，可以列舉出強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換纖維，弱酸性陽(yáng)離子交換纖維等，作為引入該陽(yáng)離子交換纖維的離子交換基，例如，可以列舉出磺酸基、磷酸基、羧酸基等。此外，作為陰離子交換纖維，例如，可以列舉出強(qiáng)堿性陰離子交換纖維，弱堿性陰離子交換纖維等，作為引入該陰離子交換纖維的離子交換基，例如，可以列舉出三甲銨基，二甲基乙醇銨基等。此外，作為該離子交換纖維的材料，沒(méi)有特定的限制，可以列舉出聚苯乙烯系，聚丙烯腈系，聚乙烯醇系等。此外，該離子交換纖維，也可以是一種單獨(dú)的、或者兩種以上的陽(yáng)離子交換纖維的組合，兩種以上的該陰離子交換纖維的組合，或者該陽(yáng)離子交換纖維及該陰離子交換纖維的組合。
該離子交換纖維的含量，在該纖維質(zhì)載體中，為20～80重量％，優(yōu)選的為40～60重量％。當(dāng)該含量不足20％時(shí)，吸附該離子交換樹(shù)脂粉末的力弱，該離子交換樹(shù)脂粉末變得容易脫落，并且，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能就降低。此外，當(dāng)該含量超過(guò)80％時(shí)，由于該離子交換纖維本身的機(jī)械強(qiáng)度低，所以，該纖維質(zhì)載體的機(jī)械強(qiáng)度變低。
該離子交換纖維的離子交換容量，沒(méi)有特定的限制，優(yōu)選的為1～5m當(dāng)量/g，特別優(yōu)選的為2～4m當(dāng)量/g。但該離子交換容量不足1m當(dāng)量/g時(shí)，吸附該離子交換樹(shù)脂粉末的力弱，該離子交換樹(shù)脂粉末次變得容易脫落，并且，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能降低。此外，當(dāng)該離子交換容量超過(guò)5m當(dāng)量/g時(shí)，由于該離子交換纖維本身的強(qiáng)度顯著降低，所以，該纖維質(zhì)載體的機(jī)械強(qiáng)度變低。
該離子交換纖維的平均纖維直徑，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～100μm，特別優(yōu)選的為10～50μm。該離子交換纖維的平均纖維長(zhǎng)度，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為0.1～50mm，特別優(yōu)選的為1～10mm。
該纖維質(zhì)載體，是將利用該離子交換纖維和加強(qiáng)纖維形成的織物或無(wú)紡布，例如，成形為蜂窩結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，該織物或該無(wú)紡布，例如，可以將該離子交換纖維和加強(qiáng)纖維的混合物通過(guò)造紙或者干式成形而獲得。
作為該加強(qiáng)纖維，如果是通常用于化學(xué)過(guò)濾器的制造的纖維，沒(méi)有特別的限制，例如，可以列舉出硅鋁纖維，氧化硅纖維，氧化鋁纖維，莫來(lái)石纖維，玻璃纖維，石棉纖維，碳纖維等無(wú)機(jī)纖維；聚乙烯纖維，聚丙烯纖維，尼龍纖維，聚酯纖維，聚乙烯醇纖維，芳族聚酰胺纖維，紙漿纖維，人造纖維等有機(jī)纖維。此外，該加強(qiáng)纖維，可以是一種單獨(dú)使用，或者兩種以上的組合。該無(wú)機(jī)纖維與該有機(jī)纖維的組合，該化學(xué)過(guò)濾器的機(jī)械強(qiáng)度提高這一點(diǎn)是理想的，硅鋁纖維和人造纖維的組合是特別優(yōu)選的。
該加強(qiáng)纖維的平均直徑，沒(méi)有特定的限制，優(yōu)選的為0.1～25μm，特別優(yōu)選的為0.5～10μm，該加強(qiáng)纖維的平均纖維長(zhǎng)度，優(yōu)選的為0.1～50mm，特別優(yōu)選的為10～20mm。通過(guò)使該平均纖維直徑和該平均纖維長(zhǎng)度在該范圍內(nèi)，可以提高該纖維質(zhì)載體的機(jī)械強(qiáng)度。
由該離子交換纖維和該加強(qiáng)纖維形成的該織物或該無(wú)紡布的纖維間空隙率，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為50～95％，特別優(yōu)選的為70～95％。所謂該纖維間空隙率是指，從該織物或無(wú)紡布的表觀體積中減去該織物或無(wú)紡布纖維的體積的部分(下面也稱之為纖維間空隙)，在該織物或無(wú)紡布中的表觀體積中所占的比例。通過(guò)使該纖維間空隙率位于該范圍內(nèi)，不僅將離子交換樹(shù)脂粉末載置在纖維質(zhì)載體的外側(cè)表面上，而且還載置在纖維間的空隙內(nèi)，所以，該離子交換樹(shù)脂粉末的載置量增多了。此外，該織物或無(wú)紡布的厚度，沒(méi)有特定的限制，優(yōu)選的為0.1～0.5mm，特別優(yōu)選的為0.2～0.3mm。通過(guò)將該厚度處于該范圍內(nèi)，該纖維質(zhì)載體的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)了，并且在該纖維質(zhì)載體的纖維間空隙內(nèi)載置的該離子交換樹(shù)脂粉末的量也增加了。
同時(shí)，通過(guò)利用通常的方法將該織物或該無(wú)紡布(下面，也稱之為纖維質(zhì))成形，可以獲得該纖維質(zhì)載體。作為該纖維質(zhì)載體的形狀，沒(méi)有特定的限制，例如，可以列舉出將波紋狀的纖維質(zhì)與平坦?fàn)畹睦w維質(zhì)交互地層疊獲得的結(jié)構(gòu)(波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu))，通過(guò)彎折加工制成衣服褶形狀的纖維質(zhì)與相對(duì)于通氣方向成直角的平坦?fàn)畹睦w維質(zhì)依次層疊獲得的結(jié)構(gòu)等，在這些結(jié)構(gòu)中，波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)，由于被處理空氣的流路相對(duì)于通氣方向成為平行氣流，所以，從壓力損失低、可小型化外圍設(shè)備、低成本化的觀點(diǎn)來(lái)看，是優(yōu)選的。
下面，參照?qǐng)D1及圖2，對(duì)該波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖1是具有該波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體的模式的立體圖。纖維質(zhì)載體2，將含有該離子交換纖維的平坦?fàn)罾w維質(zhì)3及波紋狀纖維質(zhì)4交互疊層。在該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3及該波紋狀纖維質(zhì)4之間，形成沿該波紋狀纖維質(zhì)4的波峰部5連續(xù)的方向延伸的大致呈半圓柱形狀的空洞6。這樣，就形成了被處理空氣可以通過(guò)空洞6的結(jié)構(gòu)。
該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3，是利用該離子交換纖維和該加強(qiáng)纖維形成的織物或無(wú)紡布的半坦?fàn)钗?；該波紋狀纖維質(zhì)4，是通過(guò)波紋加工將該織物或無(wú)紡布的平坦?fàn)畛尚螢椴ㄐ螛?gòu)成的。所謂該波紋加工，是指將該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3等平坦?fàn)钗锿ㄟ^(guò)上下一對(duì)波紋形狀軋輥而成形為波形的加工方法。
然后，將平坦?fàn)罾w維質(zhì)3及波紋狀纖維質(zhì)4，以該波紋狀纖維質(zhì)4為中心交互地層疊，形成該纖維質(zhì)載體2。在此種情況下，該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3及作為中心的該波紋狀纖維質(zhì)4，可以利用粘結(jié)劑等將該波紋狀纖維質(zhì)4(中心)的上下波峰部5、5及該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3粘結(jié)形成一個(gè)整體，或者，也可以不進(jìn)行粘結(jié)，簡(jiǎn)單地將它們層疊，將該層疊后的疊層體收納固定在框體等內(nèi)。作為用于粘結(jié)該平坦?fàn)罾w維質(zhì)3及波紋狀纖維質(zhì)4的粘結(jié)劑，例如，可以列舉出與后面描述的硅溶膠等的無(wú)機(jī)系粘結(jié)劑同樣的粘結(jié)劑。
圖2是在該纖維質(zhì)載體2中在平行于開(kāi)口部7的面上剖開(kāi)的模式的剖面圖。在圖2中，該波紋狀纖維質(zhì)4的所述波峰部5與平坦?fàn)罾w維質(zhì)3粘結(jié)。該纖維質(zhì)載體2的波峰高度(圖2中的標(biāo)號(hào)h)，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為0.5～10mm，特別優(yōu)選的為1～5mm，更加優(yōu)選的為1～2mm。此外，該纖維質(zhì)載體2的間距(圖2中的標(biāo)號(hào)p)，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～20mm，特別優(yōu)選的為1～5mm，更加優(yōu)選的為2～4mm。通過(guò)使該波峰高度及該間距處于該范圍內(nèi)，可以使離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去率及壓力損失的平衡變得很好。
作為該離子交換樹(shù)脂粉末，沒(méi)有特定的限制，可以是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末或陰離子交換樹(shù)脂粉末中的任何一種。作為該陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，例如，可以列舉出強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末，弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末等，此外作為陰離子交換樹(shù)脂粉末，例如，可以列舉出強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂粉末，弱堿性陰離子交換樹(shù)脂粉末等。此外，導(dǎo)入該陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末或該陰離子交換樹(shù)脂粉末中的離子交換基，或者該離子交換樹(shù)脂粉末的材質(zhì)，和前述離子交換纖維相同。此外，該離子交換樹(shù)脂粉末，可以是一種單獨(dú)的、兩種以上的所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末的組合，兩種以上的所述陰離子交換樹(shù)脂粉末的組合，或者該陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末和該陰離子交換樹(shù)脂粉末的組合。
該離子交換樹(shù)脂粉末的載置量為，該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的單位體積當(dāng)量，50～200kg/m3，優(yōu)選的為100～180/m3，特別優(yōu)選的為130～160kg/m3。當(dāng)該載置量不足50kg/m3時(shí)，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的持續(xù)性變差，而當(dāng)超過(guò)200kg/m3時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末就變得容易脫落。
該離子交換樹(shù)脂粉末的平均粒徑，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～150μm，特別優(yōu)選的為10～50μm。由于通過(guò)縮小該平均粒徑可以縮小每一個(gè)的重量，所以，該離子交換樹(shù)脂粉末變得容易被該纖維質(zhì)載體吸附，難以從該纖維質(zhì)載體上脫落。但是，當(dāng)該平均粒徑不足1μm時(shí)，相對(duì)于該纖維間的空隙而言，該離子交換樹(shù)脂粉末的尺寸變得過(guò)分小了，因而，該離子交換樹(shù)脂粉末變得容易從該纖維間的空隙內(nèi)脫出，易于從該纖維質(zhì)載體上脫落。另一方面，當(dāng)該平均粒徑超過(guò)150μm時(shí)，由于每個(gè)該離子交換樹(shù)脂粉末的平均重量過(guò)大，所以，難以獲得足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，該離子交換樹(shù)脂粉末變得容易脫落。
該離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換容量，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～10m當(dāng)量/g，特別優(yōu)選的為3～6m當(dāng)量/g。當(dāng)該離子交換容量不足1m當(dāng)量/g時(shí)，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的持續(xù)性變差，此外，當(dāng)超過(guò)10m當(dāng)量/g時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換基在化學(xué)性能上變得不穩(wěn)定，該離子交換基變得容易從該離子交換樹(shù)脂粉末自身上脫落。
此外，離子性氣體狀污染物質(zhì)包含堿性氣體和酸性氣體兩者的情況下，該離子交換樹(shù)脂粉末優(yōu)選的是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末和陰離子交換樹(shù)脂粉末的混合物。此外，該陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末和該陰離子交換樹(shù)脂粉末的重量比例，優(yōu)選的為2∶8～8∶2，特別優(yōu)選的為4∶6～6∶4。如果該重量比例在該范圍以外時(shí)，該堿性氣體或該酸性氣體中之一的除去性能容易降低。
此外，對(duì)于該離子交換纖維和該離子交換樹(shù)脂粉末的組合，在該離子性氣體狀污染物質(zhì)僅為堿性氣體的情況下，令該離子交換纖維和該離子交換樹(shù)脂粉末兩者為陽(yáng)離子交換體，在該離子性氣體狀污染物質(zhì)僅為酸性氣體的情況下，令該離子交換纖維和該離子交換樹(shù)脂粉末兩者為陰離子交換體，這樣，除去性能提高，這一點(diǎn)是優(yōu)選的。此外，在該離子性氣體狀污染物質(zhì)包含堿性氣體和酸性氣體兩者的情況下，令該離子交換纖維或該離子交換樹(shù)脂粉末中之一為所述陽(yáng)離子交換體或陰離子交換體中的一個(gè)，將另一個(gè)作為與之具有相反性質(zhì)的離子交換體，或者，令該離子交換纖維或該離子交換樹(shù)脂粉末中的一個(gè)或兩個(gè)為陽(yáng)離子交換體及陰離子交換體的組合，這樣，從提高除去性能的角度出發(fā)，是優(yōu)選的。
該離子交換樹(shù)脂粉末，例如，利用粘結(jié)劑，載置于該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙或外側(cè)表面上。作為該粘結(jié)劑，沒(méi)有特別的限制，可以是無(wú)機(jī)系粘結(jié)劑或有機(jī)系粘結(jié)劑中的任何一種，例如，作為該無(wú)機(jī)系粘結(jié)劑，可以列舉出硅溶膠，鋁溶膠，鈦溶膠，硅酸鈉，硅酸鉀等，作為有機(jī)系粘結(jié)劑，可以列舉出丙烯酸系樹(shù)脂，乙烯基乙酸系樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂，有機(jī)硅系樹(shù)脂，以及它們的共聚物樹(shù)脂等。其中，無(wú)機(jī)系粘結(jié)劑，由于該粘結(jié)劑的固化物不會(huì)成膜，成為粒子的凝聚體，所以，離子性氣體狀污染物質(zhì)易于透過(guò)該粘結(jié)劑固化物的間隙，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能高，從這一點(diǎn)看是優(yōu)選的。
該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器單位體積的離子交換容量，大致為500～1200當(dāng)量/m3，優(yōu)選的為600～1000當(dāng)量/m3，特別優(yōu)選的為700～900當(dāng)量/m3。
這樣，由于通過(guò)令該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的該纖維質(zhì)載體中使用包含該離子交換纖維的材料，該離子交換纖維與該離子交換樹(shù)脂粉末進(jìn)行氫鍵結(jié)合，所以，該纖維質(zhì)載體吸附該離子交換樹(shù)脂粉末的力增強(qiáng)。因此，即使載置大量的該離子交換樹(shù)脂粉末，該離子交換樹(shù)脂粉末也很難脫落。從而，本發(fā)明的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，因?yàn)樵撾x子交換樹(shù)脂粉末的載置量大，所以，單位體積平均的離子交換量增多。從而，該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，可以適合用作有必要將離子性氣體狀污染物質(zhì)除去到1μg/m3以下的低濃度的空氣凈化用化學(xué)過(guò)濾器，并且，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的持續(xù)性優(yōu)異。
下面，說(shuō)明本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法(下面，也簡(jiǎn)單地稱之為第一種實(shí)施方式的制造方法)。該第一種實(shí)施方式的制造方法，是一種在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上，進(jìn)行含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料的噴涂處理(下面也稱之為噴涂處理)的制造方法。
用于該第一種實(shí)施方式的制造方法的該離子交換纖維，和前述離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的說(shuō)明中所描述的相同。
用于該第一種實(shí)施方式的制造方法的該離子交換纖維質(zhì)載體的單位體積平均的離子交換容量，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為50～200當(dāng)量/m3，特別優(yōu)選的為100～150當(dāng)量/m3。通過(guò)使該單位體積平均的離子交換容量在該范圍內(nèi)，該纖維質(zhì)載體中的該離子交換纖維，吸附該漿料中的該離子交換樹(shù)脂粉末的效果提高，所以，變得易于浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙內(nèi)，可以增多該離子交換樹(shù)脂粉末的載置量。當(dāng)該單位體積平均的離子交換容量不足50當(dāng)量/m3時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末難以浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間空隙內(nèi)，此外，當(dāng)超過(guò)200當(dāng)量/m3時(shí)，該纖維質(zhì)載體的機(jī)械強(qiáng)度降低。此外，關(guān)于其它方面，和在前述離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的說(shuō)明中所描述的纖維質(zhì)載體相同。
用于該第一種實(shí)施方式的制造方法的該漿料，含有該離子交換樹(shù)脂粉末。此外，該漿料可以含有粘結(jié)劑或其它成分。此外，該漿料可以通過(guò)將所述離子交換樹(shù)脂粉末，所述粘結(jié)劑，所述其它成分等與水混合而得到。
包含在所述漿料內(nèi)的所述離子交換樹(shù)脂粉末的平均粒徑，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～150μm，特別優(yōu)選的為10～50μm。當(dāng)所述平均粒徑不足1μm時(shí)，所述漿料的粘度增高，由于該漿料變得難以浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙內(nèi)，所以該離子交換樹(shù)脂粉末的載置量減少。此外，當(dāng)該平均粒徑超過(guò)150μm時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末過(guò)大，變得難以浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙內(nèi)。
該離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換容量，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為1～10m當(dāng)量/g，特別優(yōu)選的為3～6當(dāng)量m/g。通過(guò)令該離子交換容量位于該范圍內(nèi)，由于該離子交換樹(shù)脂粉末容易浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間空隙內(nèi)，所以，可以增多該離子交換粉末的載置量。當(dāng)該離子交換容量不足1m當(dāng)量m/g時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末難以浸透該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙，此外，當(dāng)超過(guò)10m當(dāng)量/g時(shí)，該離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換基在化學(xué)性能上變得不穩(wěn)定，該離子交換基就變得容易從該離子交換樹(shù)脂粉末本身上脫離。此外，關(guān)于其它方面，與前述離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的說(shuō)明中所描述的離子交換樹(shù)脂粉末相同。
該漿料中的所述離子交換樹(shù)脂粉末的含量，沒(méi)有特定的限制，在該漿料中，占10～40重量％，優(yōu)選的為20～30重量％。當(dāng)該含量不足10重量％時(shí)，在離子交換樹(shù)脂粉末的載置量減少，此外，當(dāng)超過(guò)40重量％時(shí)，該漿料的粘度增高，該離子交換樹(shù)脂粉末就變得難以浸透到該纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙中。
此外，在離子性氣體狀污染物質(zhì)包含堿性氣體及酸性氣體兩者的情況下，優(yōu)選的，該離子交換樹(shù)脂粉末是所述陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末及陰離子交換樹(shù)脂粉末的混合物。此外，該陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末及陰離子交換樹(shù)脂粉末的重量比，優(yōu)選的為2∶8～8∶2，特別優(yōu)選的為4∶6～6∶4。當(dāng)該重量比處于該范圍之外時(shí)，該堿性氣體或酸性氣體其中之一的除去性能降低。
包含在該漿料中的所述粘結(jié)劑，與在前述離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的說(shuō)明中描述的粘結(jié)劑相同。
該漿料中的所述粘結(jié)劑的含量，沒(méi)有特別的限制，在該粘結(jié)劑是無(wú)機(jī)系粘結(jié)劑的情況下，相對(duì)于該離子交換樹(shù)脂粉末的該粘結(jié)劑的重量比(粘結(jié)劑/離子交換樹(shù)脂粉末)，優(yōu)選的為10/90～50/50，特別優(yōu)選的為15/85～25/75，在該粘結(jié)劑為有機(jī)系粘結(jié)劑的情況下，相對(duì)于該離子交換樹(shù)脂粉末的該粘結(jié)劑重量比，優(yōu)選的為1/99～20/80，特別優(yōu)選的為5/95～15/85。通過(guò)令該含量處于該范圍內(nèi)，因?yàn)樵撾x子交換樹(shù)脂粉末被充分粘結(jié)在該纖維質(zhì)載體上，很變得難以脫落。
此外，該離子交換樹(shù)脂粉末及該粘結(jié)劑的合計(jì)含量，沒(méi)有特定的限制，在該漿料中，優(yōu)選的為10～50重量％，特別優(yōu)選的為20～40重量％。通過(guò)令該合計(jì)含量在該范圍內(nèi)，該漿料具有恰當(dāng)?shù)恼扯?，所以，在該纖維質(zhì)載體的外側(cè)表面及纖維間的空隙內(nèi)載置很多所述離子交換樹(shù)脂粉末。
作為包含在該漿料中的水，沒(méi)有特定的限制，例如，可以列舉出離子交換水，蒸餾水，自來(lái)水，工業(yè)用水等。此外，在該粘結(jié)劑含有水分的情況下，該水分也可以作為構(gòu)成該漿料的水。例如，該粘結(jié)劑是硅溶膠的情況下，可以將二氧化硅以外的水分，用作構(gòu)成該漿料的水。
此外，該漿料根據(jù)需要，也可以包含分散劑等界面活性劑。
該噴涂處理，利用噴涂設(shè)備，例如，可以將該漿料以霧狀噴射的噴霧器等，或者，使該漿料成噴淋狀流下的噴淋設(shè)備等，通過(guò)將該漿料噴涂到該纖維質(zhì)載體上來(lái)進(jìn)行。
在進(jìn)行噴涂處理后，根據(jù)需要，可以進(jìn)行干燥處理。該干燥處理的干燥溫度，沒(méi)有特定的限制，優(yōu)選的為50～130℃，該干燥處理的干燥時(shí)間，沒(méi)有特定的限制，優(yōu)選的為30～120分鐘。進(jìn)行該干燥處理，能夠迅速且可靠地使該離子交換樹(shù)脂粉末載置到該纖維質(zhì)載體的外表面和纖維間的空隙內(nèi)，從而是優(yōu)選的。
此外，該噴涂處理，可進(jìn)行一次或兩次以上，在進(jìn)行兩次以上的情況下，在該噴涂處理之間進(jìn)行該干燥處理，該離子交換樹(shù)脂粉末的載置量增多，從而是優(yōu)選的。
接下來(lái)，說(shuō)明本本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法(下面，簡(jiǎn)單地稱之為第二種實(shí)施方式的制造方法)。在該第二種實(shí)施方式的制造方法中，對(duì)于和前述第一種實(shí)施方式的制造方法相同的點(diǎn)，省略其說(shuō)明，主要對(duì)于其不同之處進(jìn)行說(shuō)明。在第二種實(shí)施方式的制造方法中，與第一種實(shí)施方式的制造方法的主要不同點(diǎn)在于，代替進(jìn)行所述噴涂處理，而將纖維質(zhì)載體在含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料中進(jìn)行浸漬處理(下面也稱之為浸漬處理)。
該浸漬處理的浸漬時(shí)間，沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選的為10～300秒鐘，特別優(yōu)選的為30～120秒鐘。
該第二種實(shí)施方式的制造方法，可以在一次處理中將大量的所述離子交換樹(shù)脂粉末載置到纖維質(zhì)載體的外側(cè)表面及纖維之間的空隙內(nèi)，所以是優(yōu)選的。
此外，也可以將所述噴涂處理及所述浸漬處理組合進(jìn)行。
本發(fā)明的化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，由于通過(guò)把包含在纖維質(zhì)載體內(nèi)的所述離子交換纖維與所述漿料中的所述離子交換樹(shù)脂粉末進(jìn)行氫鍵結(jié)合而吸附在一起，所以，該漿料易于浸透到所述纖維質(zhì)載體的纖維間的空隙內(nèi)。因此，本發(fā)明的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，可以增多所述離子交換樹(shù)脂粉末的載置量。
下面，列舉本發(fā)明的實(shí)施例，一面與比較例進(jìn)行比較，一面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，這些僅僅是例示，并不是限制本發(fā)明的描述。
實(shí)施例1(具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體的制作)將離子交換容量2.0m當(dāng)量/g的強(qiáng)酸性離子交換纖維(平均纖維直徑30μm，平均纖維長(zhǎng)度5mm)，硅鋁纖維(平均纖維直徑5μm，平均纖維長(zhǎng)度20mm)以及人造纖維，以50∶30∶20的重量比例，進(jìn)行濕式造紙，獲得纖維間空隙率為90％，厚度(圖2中，標(biāo)號(hào)t)為0.2mm的平坦?fàn)罾w維質(zhì)。
然后，令平坦?fàn)罾w維質(zhì)從上下一對(duì)的波浪形波紋板軋機(jī)之間通過(guò)，制作波紋狀纖維質(zhì)。在該波紋狀纖維質(zhì)的波峰部涂布作為粘結(jié)劑的硅溶膠之后，與上述平坦?fàn)罾w維質(zhì)重合、層疊。將所述波紋狀纖維質(zhì)與所述平坦?fàn)罾w維質(zhì)的層疊，以通氣方向?yàn)橥粋€(gè)方向的方式反復(fù)進(jìn)行，獲得圖1及圖2所示的中心的間距(圖2中，標(biāo)號(hào)p)為2.8mm、波峰高度(圖2中，標(biāo)號(hào)h)為1.3mm的具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體。
(含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料的調(diào)制)將平均粒徑為20μm、離子交換容量為5.0m當(dāng)量/g的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂粉末(商品名ダイヤイオン(三菱化學(xué)公司制))，作為粘結(jié)劑的硅溶膠(商品名スノテツクスス(日產(chǎn)化學(xué)公司制))(固體成分20重量％)，以及水，以該離子交換樹(shù)脂粉末與該硅溶膠的固體成分的重量比為8∶2，該離子交換樹(shù)脂粉末及該硅溶膠的固體成分的合計(jì)含量在漿料中為30重量％的方式進(jìn)行混合，調(diào)制含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料。
(化學(xué)過(guò)濾器的制作)將上述具有波紋狀蜂窩結(jié)構(gòu)的纖維質(zhì)載體，在放入容器內(nèi)的上述漿料中浸漬60秒鐘(第一次浸漬處理)，從該漿料中拉出之后，在80℃進(jìn)行60分鐘的干燥，將離子交換樹(shù)脂載置于該纖維質(zhì)載體上。再重復(fù)一次該浸漬處理及干燥(第二次浸漬處理)，將離子交換樹(shù)脂載置在該纖維質(zhì)載體上，獲得化學(xué)過(guò)濾器A。
將該化學(xué)過(guò)濾器A切割成長(zhǎng)100mm×寬100mm×厚40mm，將其嵌入到鋁制的框體內(nèi)。
該化學(xué)過(guò)濾器A的單位體積平均的離子交換容量為850當(dāng)量/m3，該化學(xué)過(guò)濾器A的單位體積平均的離子交換纖維及離子交換樹(shù)脂粉末的含量，分別為60kg/m3，146kg/m3。此外，該單位體積平均的離子交換容量，是通過(guò)將在該化學(xué)過(guò)濾器A中的離子交換纖維的含量上乘以該離子交換纖維的離子交換容量的值，加上在離子交換樹(shù)脂粉末的含量上乘以該離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換容量的值的合計(jì)作為該化學(xué)過(guò)濾器A的離子交換容量計(jì)算出來(lái)的。
(性能測(cè)定)利用該化學(xué)過(guò)濾器A，在下述條件下，測(cè)定氨除去率隨時(shí)間的變化以及化學(xué)過(guò)濾器的壽命。此外，在實(shí)際的凈化間中，成為問(wèn)題的氨濃度為幾十μg/m3，但為了進(jìn)行加速試驗(yàn)，令氨濃度為240μg/m3。其結(jié)果示于表1及圖3。該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器A的壽命為1050小時(shí)。此外，在該條件下，測(cè)定該化學(xué)過(guò)濾器A的壓力損失，為27Pa。此外，化學(xué)過(guò)濾器的壽命，是氨的除去率降低到90％時(shí)的時(shí)間。
<試驗(yàn)條件>
·通氣氣體的組成含有240μg/m3氨的空氣·通氣氣體的溫度及濕度23℃、50％RH·除去對(duì)象氣體氨·通氣風(fēng)速0.5m/s(比較例1)準(zhǔn)備將含有陽(yáng)離子交換基的多芯海島型離子交換纖維(離子交換容量3.5m當(dāng)量/g)和熱熔融纖維進(jìn)行造紙構(gòu)成的類似于濾紙的平坦?fàn)罾w維質(zhì)，和將該平坦?fàn)罾w維質(zhì)進(jìn)行波紋加工制成的波紋狀纖維質(zhì)，交互層疊形成的長(zhǎng)100mm×寬100mm×厚度40mm的市售的化學(xué)過(guò)濾器B(商品名FILTORAY(東レ公司制))(間距3.3mm，波峰高度1.1mm)。該化學(xué)過(guò)濾器B的單位體積平均的離子交換容量為700當(dāng)量/m3，該化學(xué)過(guò)濾器B的單位體積平均的離子交換纖維量為200kg/m3。
(性能測(cè)定)除代替化學(xué)過(guò)濾器A而使用化學(xué)過(guò)濾器B之外，利用和實(shí)施例相同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，示于表1及圖3。該化學(xué)過(guò)濾器B的壽命為900小時(shí)。此外，化學(xué)過(guò)濾器B的壓力損失為27Pa。
(比較例2)準(zhǔn)備在用電離性放射線照射過(guò)的有機(jī)高分子化合物的無(wú)紡布，將陽(yáng)離子交換基(磺酸根)接枝聚合(離子交換容量3.0m當(dāng)量/g)的制品折疊制成衣服褶狀的市售的化學(xué)過(guò)濾器C(商品名EPIX(荏原制作所制))(長(zhǎng)100mm×寬100mm×厚45mm)。該化學(xué)過(guò)濾器C的單位體積平均的離子交換容量為330當(dāng)量/m3，該化學(xué)過(guò)濾器C的單位體積平均的離子交換纖維量為110kg/m3。
(性能測(cè)定)除代替化學(xué)過(guò)濾器A而使用化學(xué)過(guò)濾器C之外，利用和實(shí)施例相同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，示于表1及圖3。該化學(xué)過(guò)濾器C的壽命為550小時(shí)。此外，化學(xué)過(guò)濾器B的壓力損失為53Pa。
(比較例3)準(zhǔn)備在活性炭纖維中添加磷酸的蜂窩狀的長(zhǎng)100mm×寬100mm×厚40mm的市售的化學(xué)過(guò)濾器D(商品名ピユアアクト(ピユアテツク公司制))。
(性能測(cè)定)除代替化學(xué)過(guò)濾器A而使用化學(xué)過(guò)濾器D之外，利用和實(shí)施例相同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，示于表1及圖3。該化學(xué)過(guò)濾器D的壽命為300小時(shí)。此外，該化學(xué)過(guò)濾器D的壓力損失為20Pa。
(表1)

1)纖維單位體積平均的離子交換纖維的量2)樹(shù)脂單位體積平均的離子交換樹(shù)脂粉末的量3)由于不包含離子交換纖維，所以未測(cè)定。
本發(fā)明的化學(xué)過(guò)濾器，可以作為半導(dǎo)體、液晶、精密電子零部件的制造工場(chǎng)等產(chǎn)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的凈化間，以及產(chǎn)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的裝置的化學(xué)過(guò)濾器來(lái)使用。
權(quán)利要求
1.一種離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上，載置離子交換樹(shù)脂粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述離子交換纖維的含量，在前述纖維質(zhì)載體中，為20～80重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述離子交換纖維的離子交換容量為1～5m當(dāng)量/g。
4.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述離子交換樹(shù)脂粉末的載置量為50～200kg/m3。
5.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述離子交換樹(shù)脂粉末的平均粒徑為1～150μm。
6.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換容量為1～10m當(dāng)量/g。
7.如權(quán)利要求1所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征在于，前述纖維質(zhì)載體，具有波紋狀的蜂窩結(jié)構(gòu)。
8.一種離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，其特征在于，在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上，進(jìn)行噴涂含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料的處理。
9.一種離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，其特征在于，進(jìn)行把含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體，浸漬到含有離子交換樹(shù)脂粉末的漿料中的處理。
10.如權(quán)利要求8或9所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹(shù)脂粉末的平均粒徑為1～150μm。
11.如權(quán)利要求8或9所述的離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹(shù)脂粉末的離子交換容量為1～10m當(dāng)量/g。
全文摘要
一種離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，其特征是在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)載體上載置離子交換樹(shù)脂粉末，該離子交換樹(shù)脂載置化學(xué)過(guò)濾器，單位體積平均的離子交換容量大，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的初期性能高，并且，除去性能的持續(xù)性優(yōu)良。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1676196SQ200510004230
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者棚橋隆司, 中野壽朗, 今井章博 申請(qǐng)人:霓佳斯株式會(huì)社