JP5122048B2 - 低硼素含量マイクロガラス繊維の濾過媒質 - Google Patents
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Description
【０００１】
（本発明の分野）
本発明は硼素を含まない、即ち実質的に硼素を含まないガラス組成物を有する不織布ガラス繊維複合体に関する。この不織布複合体はフィルター媒質として、特にエレクトロニックスおよび半導体工業において有用である。
【０００２】
（本発明の背景）
ガラス繊維の製造において通常硼素またはフッ素を含むガラスバッチ成分が使用されてきた。ガラスバッチの中のこれらの成分は熔融中に融剤として作用し、一般に硼珪酸塩の中には約９〜１１重量％、Ｅ−ガラスの中には４〜７重量％のレベルで見出される。硼珪酸塩ガラスおよびＥガラスからつくられる高効率粒子用空気（ＨＥＰＡ）フィルターおよび超低透過性空気（ＵＬＰＡ）フィルターは従来からクリーンルームにおいて空気中に含まれる汚染物質を減少させるのに用いられてきた。しかし現在では、湿った条件下におかれるか、および／またはしばしば製造工程に使用されるガス状のフッ化水素酸に露出された場合、これらのガラスフィルターは硼素を含む汚染物質を生成することが知られている。例えばマイクロエレクトロニックス工業においては、硼素は珪素ウエハに対する汚染物質と考えられている。珪素ウエハに対する含硼素汚染物質により意図しないｐ−型のドーピングが行われる。
【０００３】
クリーンルーム中の硼素源は周囲空気の供給源と関連しているが、その硼素含量は最大５００ｎｇ／ｍ2に達することができる。アルミニウムのエッチング工程、イオン注入工程、ｐ−型のドーピング原料およびＨＥＰＡ並びにＵＬＰＡフィルター媒質もクリーンルームの環境に供給される空気の中の含硼素汚染物質として寄与することができる。伝統的なＨＥＰＡおよびＵＬＰＡフィルター媒質はガラス構造の内部にある元素の一つとして硼素を含有するガラス繊維を含んでいる。
【０００４】
例えば伝統的なＨＥＰＡフィルターは直径が約０．１〜５．０μｍの硼珪酸塩の微小ガラス繊維および直径が５〜６０μｍの合成強化繊維を含んでいることができる。合成強化繊維は炭素をベースにした重合体であることができ、ガスの放出起こすこと、可燃性、および／または湿った条件において引張り強さの保持性が悪いこと、例えば折り目強さ（ｃｒｅａｓｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が低いことのために一般的には高温の用途には適していない。別法として補強用の繊維は高水準で硼素を含むＥ−ガラスのようなガラス繊維であることができる。これらのＨＥＰＡフィルターから生じる硼素汚染物質は、約１８３フィート／分の空気速度において最高２６０ｎｇ／ｍ2に達することができる。フッ化水素酸および／またはクリーンルーム（相対湿度は４５％より大きいことが多い）から出る水が組み合わされ、ガラス繊維中の硼素は汚染物質、例えばＢＦ3または硼酸となって空気中に浮遊する原因になる。
【０００５】
従って、引張り強さおよび折り目強さの保持を含む上記問題を回避できる不織布ガラス繊維複合体の製造が必要とされている。
【０００６】
（本発明の概要）
本発明においては、ガラス繊維をベースにした濾過媒質用いる際に典型的に見られるような硼素をベースにしたガスの放出を起こさず、粒子および／またはオイルを保持し且つ湿った環境に耐えるガラス繊維の不織布ウエッブ、例えば複合体を提供することにより上記の問題が回避される。本発明のフィルター媒質は有利なことには折り目強さを著しく失うことなく長期間に亙って増加した耐湿性をもっている。その結果本発明の実質的に硼素を含まないフィルター媒質は、温度および湿度が厳密に制御され硼素をベースにした汚染物質の放出が許容されないような、例えばマイクロチップ等の製造に使用されるクリーンルームの中におけるような環境において使用することができる。
【０００７】
或る特定の具体化例において、本発明のフィルター媒質は実質的に硼素を含まないガラスウール繊維および実質的に硼素を含まない切断されたガラスのフィラメント／繊維を含む不織布のフィルター媒質複合体である。切断されたガラス繊維はガラスウール成分の全体に亙って分散（ｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅ）しており、不織布の濾過媒体に構造的な一体性を賦与している。一般に、複合体フィルターが所望の効率をもつためには、切断されたガラス繊維の割合は全量に関し約５〜約４０％である。典型的なガラスウール繊維の硼素含有量はは０．２重量％より、好ましくは０．１重量％より、最も好ましくは０．０８重量％より少ない。一般に切断ガラス繊維の硼素含量は１．０重量％より、好ましくは約０．６ 重量％より、さらに好ましくは０．１重量％より少なく、最も好ましくは酸化硼素のような硼素を検出できる水準で含んでいない。従って本発明によれば、硼素をベースにした汚染物質が殆ど許容されない工業的、医薬的用途および半導体の用途に有用なフィルター媒質が提供される。また本発明によれば高い濾過特性をもったフィルター媒質が提供される。
【０００８】
本発明の他の利点は、下記の説明を読むことによって当業界の専門家には容易に明らかになるであろう。本明細書において特記しない限りすべての重量による割合はフィルター複合体、ガラスウール繊維または切断ガラス繊維の全量に基づくものとする。また記載したすべての範囲は特記しない限り両端の値を含むものとする。
【０００９】
本発明の他の目的、利点および特徴は、添付図面と関連させて考察しながら下記の詳細な説明を読むことによって容易に評価できまた一層よく理解されるであろう。添付図面においては図面全体に亙って同じ部分には同じ参照番号が付けられている。
【００１０】
（本発明の詳細な記述）
本発明の特徴および他の詳細点は特許請求の範囲に一層特定的に説明され指摘されている。例示のために本発明の特定の具体化例が示されているが、これらの具体化例は本発明を限定するものではない。本発明の原理的な特徴は本発明の範囲を逸脱することなく種々の具体化例に用いることができる。本発明は少なくとも部分的には、空気中に含まれる硼素汚染物質のレベルに厳密な制限があるクリーンルームの中で使用するのに適したフィルター媒質を本発明によって提供できるという発見に基礎を置いている。このようにして本発明によれば実質的に硼素を含まないガラスウール繊維と実質的に硼素を含まない切断ガラス繊維を含む不織布のフィルター媒質複合体が提供される。
【００１１】
切断ガラス繊維はガラスウール全体に亙って内部に分散され、不織布のフィルター媒質に構造的な一体性を賦与し、不織布の複合体構造をつくっている。一般に、切断ガラス繊維の重量割合は複合フィルターの全量に関して約５〜５０重量％、例えば１０〜３５重量％. １５〜３０重量％. ２０〜３０重量％, ２０〜２５重量％であることができ、ここで該複合フィルターは不織布複合体の特性を選択的に変化させる他の成分を含んでいることができる。適当な不織布複合体の中に含まれる添加剤としては当業界の専門家には公知の接合剤、表面活性剤、撥水剤、連結剤、黴防止剤、染料および交叉結合剤がある。
【００１２】
「不織布」という言葉は当業界の専門家によって認知されており、機械的、熱的または化学的方法で繊維またはフィラメントを接合または絡み合わせることによってつくらたシートまたはウエッブ構造物を含むとされている。繊維を織物または編物にされる糸に変える必要はないから、不織布材料は伝統的な織物に比べ材料１フィート当たり一層迅速に且つ経済的に製造することができる。
【００１３】
不織布フィルター媒質のガラス繊維成分、即ちフィルター媒質のガラスウールおよび切断ガラス繊維部分は実質的に硼素を含んでいない。「実質的に含んでいない」という言葉は該組成物が硼素のような特定の成分、例えばガラス繊維を製造するのに使用される原料の中の不純物に由来する成分を多くとも痕跡量しか含んでいないことを意味する。一般にガラスウール繊維は硼素、例えば酸化硼素のような形で硼素を約０．２重量％以下しか、好ましくは約０．１重量％以下しか、さらに好ましくは約０．０８重量％以下しか含んでおらず、最も好ましくは検出し得えないレベルでしか、例えば約０重量％しか含んでいない。一般に、切断ガラス繊維は硼素、例えば酸化硼素を約１．０重量％以下しか、好ましくは約０．６重量％以下しか、さらに好ましくは検出し得えないレベルでしか、例えば約０重量％しか含んでいない。
【００１４】
硼素汚染物質を殆ど含んでいないガラスウール繊維は当業界の専門家には公知であり、その多くは市販されている。例えば米国特許５，７８９，３２９号; ４．５４２，１０６号；４，３９６，７２２号；４，１９９．３６４号；４，１６６．７４７号；４．０２６，７１５号；３．８７６，４８１号；３．９２９，４９７号；３，８４７．６２７号；３，８４７．６２６号；および英国特許明細書５２０．４２７号には本発明の不織布複合体に有用なガラス繊維を含む適当な低硼素含量のガラス繊維が記載されている。本発明の不織布複合体に使用できる市販の「実質的に硼素を含まない」ガラス繊維はＥｖａｎｉｔｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ, （米国オレゴン州、１５５１ Ｓ．Ｅ． Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｋｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｐｏｓｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｂｏｘ Ｅ． Ｃｏｒｖａｌｌｉｓ．９７３３９−０５９８、製品番号８００シリーズ）、Ｌａｕｓｃｈａ Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ． ＧｍｂＨ，（Ｄａｍｍｗｅｇ ３５， ９８７２４ Ｌａｕｓｃｈａ，ドイツ、Ｐｒｏｄｕｃｔ Ａ ｇｌａｓｓ， また １０５ Ｅａｓｐｏｒｔ Ｌａｎｅ Ｓｕｍｍｔｅｒｖｉｌｌｅ，米国サウスカロライナ州、２９４８３）、Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（３０ ＡｍＤｅＬｉ． Ｗｅｓｔ Ｙｕ Ｈｕａ Ｒｏａｄ， 南京 ２１００１２， 中華人民共和国）およびＴｈｕｒｉｎｇｅｒ Ｆｉｌｌｅｒ Ｇｌａｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ （９８７４３ Ｓｐｅｃｈｔｓｂｒｕｎｎ、ドイツ、Ｓａｎｎｅｂｅｒｇｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ４１）から市販されている。
【００１５】
一具体化例においては、本発明の不織布フィルター媒質複合体に使用するのに適したガラスウール繊維は約０．１〜約５．０μ、好ましくは約０．４〜約１．０μ、最も好ましくは約０．５５〜０．７５μ（μｍ）の平均直径をもっている。このガラスウール繊維の長さ対直径の比（ｌ／ｄ）は一般に約１００〜約１０，０００（ｌ／ｄ）、好ましくは約５０〜２５００、最も好ましくは約３００（ｌ／ｄ）である。
【００１６】
本発明の不織布複合体に使用するのに適したガラスウール繊維は一般に二酸化珪素（ＳｉＯ2）、三二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3）、約０．１％以下の硼素（酸化硼素並びにガラス繊維組成物中に典型的に見出される他の硼素汚染物質）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）、並びに種々の痕跡元素および／またはその酸化物、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、フッ素、硫酸塩、等を含んでいる。当業界の専門家にはこれらのガラス組成物は真の酸化物よりも原子価が多いまたは少ない各金属酸化物の不純物を含んでいることができることは明白であろう。例えば本発明の組成物の範囲内に含まれる金属酸化物には次の式をもつものがある：
Ｍn（Ｏ）n+1； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００１７】
Ｍn（Ｏ）n； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００１８】
Ｍn（Ｏ）n-1； ここでｎおよびｎ−１は０より大きな正の値である。さらにｎ＋１、ｎ、ｎ−１は整数またはその分数である。また
Ｍは金属酸化物をつくり得る金属、例えば Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｂ等である。
【００１９】
一好適具体化例においては、ガラスウール繊維はＳｉＯ2含量が約７０重量％以下、Ａｌ2Ｏ3含量が約７重量％以下、酸化鉄含量が約０．５重量％以下、硼素含量が約０．２重量％以下、酸化ナトリウム含量が約１５重量％以下、酸化カリウム含量が約７重量％以下、酸化カルシウム含量が約１０．０重量％以下、酸化マグネシウム含量が約５重量％以下、酸化バリウム含量が約１０重量％以下、酸化亜鉛含量が約５重量％以下である。
【００２０】
最も好適な具体化例においては、ガラスウール繊維はＳｉＯ2含量が約６２〜約６９重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約２．５〜約６．５重量％、酸化鉄含量が約０．２重量％以下、硼素含量が約０．０８重量％以下、酸化ナトリウム含量が約８．５〜約１２．５重量％、酸化カリウム含量が約２．５〜約７．０重量％、酸化カルシウム含量が約４．０〜約６．０重量％、酸化マグネシウム含量が約２．５〜約５．０重量％、酸化バリウム含量が約０〜約９．５重量％、酸化亜鉛含量が約０．５〜約３．０重量％である。
【００２１】
硼素汚染物質を殆どまたは全く含まない切断ガラス繊維は当業界の専門家には公知であり、また市販されている。本発明の不織布複合体に有用な市販されている「実質的に硼素を含まない」切断ガラス繊維はＰｉｔｔｓｂｕｒｇｈ Ｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ社（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｏｎｅ ＰＰＧ Ｐｌａｃｅ， Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ， 米国ペンシルバニア州１５２７２）から商品名「ＺＢ」で、またＯｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ社（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ， Ｏｎｅ Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｍｉｎｇ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｔｏｌｅｄｏ，米国オハイオ州 ４３６５９）から商品名「ＡＤＶＡＮＴＥＸ」で市販されている。
【００２２】
一具体化例においては、本発明の不織布フィルター媒質複合体に使用するのに適した切断ガラス繊維は約５．０〜約９．０μ、好ましくは約６．０〜約７．０μ、最も好ましくは約６．５μの平均直径をもっている。切断ガラス繊維は１／１６〜約２インチ、好ましくは約１／８〜約１インチ、最も好ましくは約０．２５〜０．１５インチの範囲の規定された長さに正確に切断されている。典型的には切断ガラス繊維は不織布複合体の全重量に関し約５〜４０％、さらに好ましくは約１０〜３５％、最も好ましくは約１５〜３０％がガラスウール繊維の内部に絡め込まれている。切断ガラス繊維は連続フィラメントとして製造し、これをサイジング剤、例えば澱粉で処理し、上記の規定された長さに正確に切断する。切断ガラス繊維は水分を殆ど含まない乾燥した材料として、あるいは繊維の全重量に関し最高２５％の水分を含んだ材料として製造することができる。
【００２３】
本発明の不織布複合体に使用するのに適した切断ガラス繊維は一般に二酸化珪素（ＳｉＯ2）、三二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）、約０．１％以下の硼素（酸化硼素並びにガラス繊維組成物中に典型的に見出される他の硼素汚染物質）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）、並びに種々の痕跡元素および／またはその酸化物、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、フッ素、硫酸塩、等を含んでいる。当業界の専門家にはこれらのガラス組成物は真の酸化物よりも原子価が多いまたは少ない各金属酸化物の不純物を含んでいることができることは明白であろう。例えば本発明の組成物の範囲内に含まれる金属酸化物には次の式をもつものがある：
Ｍn（Ｏ）n+1； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００２４】
Ｍn（Ｏ）n； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００２５】
Ｍn（Ｏ）n-1； ここでｎおよびｎ−１は０より大きな正の値である。さらにｎ＋１、ｎ、ｎ−１は整数またはその分数である。また
Ｍは金属酸化物をつくり得る金属、例えば Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｂ等である。
【００２６】
好ましくは切断ガラス繊維の中の酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムの含量は酸化ナトリウムおよび酸化カリウムに比べて増加しており、その結果酸化ナトリウムおよび酸化カリウムの量は酸化ナトリウムおよび酸化カリウムが実質的に含まれていない量まで、例えば１％より少ない量まで減少している。酸化ナトリウムおよび酸化カリウムが減少すると湿った条件下において劣化／汚染物質の放出に耐える不織布複合体の能力が増加する。
【００２７】
一好適具体化例においては、切断ガラス繊維はＳｉＯ2含量が約５５〜約６５重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約１０〜１５重量％、硼素含量が約０〜約１重量％、酸化鉄含量が約１重量％以下、酸化ナトリウム含量が約２重量％以下、酸化カリウム含量が約３重量％以下、酸化カルシウム含量が約２０〜約２５重量％、酸化マグネシウム含量が約５重量％以下である。
【００２８】
最も好適な具体化例においては、切断ガラス繊維はＳｉＯ2含量が約５９〜約６０重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約１３重量％、硼素含量が約０６重量％以下、酸化鉄含量が約０．５重量％以下、酸化ナトリウム含量が約１重量％以下、酸化カリウム含量が約０．５重量％以下、酸化カルシウム含量が約２１〜約２３重量％、酸化マグネシウム含量が約４．０重量％以下である。
【００２９】
【表１】
【００３０】
本発明の不織布複合ガラス繊維ウエッブの坪量は或る与えられた濾過の用途の要求によって変化するであろう。一般にウエッブの坪量が大きいと良好な濾過を行うことができるが、フィルター媒質が大きな坪量をもっている場合フィルター障壁を横切る抵抗が高くなるか或いは圧力低下が起こる。一般にフィルター媒質の坪量を増加させるか、或いはフィルター媒質の繊維の平均直径を減少させることにより濾過の効率を増大させることができる。濾過効率が増加するにつれ、媒質を横切る抵抗または圧力低下も増加する。
【００３１】
大部分の用途に対しては、ウエッブの坪量は約１５〜約１５０ｇ／ｍ2の範囲内にある。好ましくはウエッブの坪量は約３０〜１１５ｇ／ｍ2、好ましくは約２５〜約９０ｇ／ｍ2の範囲内にある。当業界の通常の専門家は所望の濾過効率および抵抗の許容できるレベルののような因子を考慮して、最適のウエッブの坪量および繊維の直径を容易に決定することができる。さらに任意の与えられたフィルターとしての用途に使用される重合体繊維のウエッブから成る層の数も約１〜１０層の間で変化させることができる。当業界の通常の専門家は使用すべき層の最適の数を容易に決定することができる。
【００３２】
本発明の不織布フィルター媒質複合体は重合体の接合剤を含んでいることができる。適当な接合剤には当業界の専門家には公知のアクリルおよびスチレン−アクリル接合剤が含まれる。例えば適当な接合剤には非イオン性のアクリルエステル重合体ラテックス、例えばＲｈｏｐｌｅｘ ＨＡ−８またはＲｈｏｐｌｅｘ ＨＡ−１６（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ Ｃｏ．，Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ Ｍａｌｌ Ｗｅｓｔ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、米国フィラデルフィア州 １９１０５）；非イオン性のアクリルエステル重合体ラテックス、例えばＨｙｃａｒ ２６５５２またはＨｙｃａｒ ２６１３８（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，６１００ Ｏａｋ Ｔｒｅｅ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、米国オハイオ州 ４４１３１）；水溶性アクリルエステル／アクリル酸共重合体ラテックス、例えばＣａｒｂｏｓｅｔ ５５２（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性スチレン−アクリル酸エステル共重合体ラテックス、例えばＨｙｃａｒ ２６９１５（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性ポリウレタン・ラテックス、例えばＵ５０（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性ポリ塩化ビニルラテックス、例えばＨｙｃａｒ ４６０ Ｘ７５（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；および陽イオン性アクリル酸例えば重合体ラテックス、例えばＶｏｎｃｏａｌ ＳＦＣ−５５またはＶｏｎｃｏａｌ ＳＦＣ−３００（大日本インキ化学工業ＫＫ、東京都中央区日本橋３−７−２０）が含まれる。
【００３３】
接合剤は繊維を被覆し、接触点において繊維を互いに接着させ、これによって互いに撚り合わされたガラスウール繊維と切断ガラス繊維との間の接着を容易にするのに使用される。従って接合剤は媒質を多孔質の状態に保つのを容易にする。一般に接合剤は不織布複合体の中に存在する場合、複合体の全重量の約２〜１０％、好ましくは約３〜約９％、最も好ましくは約４〜７％をなしている。
【００３４】
本発明の不織布フィルター媒質複合体はまた撥水剤を含んでいることができる。適当な撥水剤には僅かに陽イオン性を帯びたパーフルオロアルキルアクリル酸エステル重合体ラテックス、例えばＦＣ−２８０．ＦＣ−６１０１またはＦＣ−５１０２（Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，３Ｍ，２２３−６ＳＥ，３Ｍ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ、米国ミネソタ州 ５５１４４）；Ａｑｕａｆｉｌｍ Ｔ（Ｃ．Ｎ．Ｃ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ，２０ Ｐｒｉｖｉｌｅｇｅ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｏｏｎｓｏｃｋｅｔ、米国ロードアイランド州 ０２８９５）または非イオン性パーフルオロアルキルアクリル酸重合体ラテックス、例えばＺｏｎｙｌ ＮＷＡ（ＤｕＰｏｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｈａｍｂｅｒ Ｗｏｒｋｓ Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ．米国ニュージャージー州 ０２８９５）が含まれる。撥水剤は繊維の表面変性剤として機能し、繊維の表面張力を減少させ、繊維と水滴との間の接触角を増加させる。一般に撥水剤は不織布複合体の中に存在する場合、該複合体の全量に関し約０．０１〜５％、好ましくは約０．０５〜約３％。最も好ましくは約０．１〜２％をなしている。
【００３５】
さらに本発明の不織布複合体はまた表面活性剤を含んでいることができる。適当な表面活性剤の中には当業界の専門家には公知の非イオン性、両性、陰イオン性および陽イオン性の表面活性剤が含まれる。適当な表面活性剤の例示的な例にはフルオロ脂肪族表面活性剤、例えばパーフルオロアルキルポリアルキレンオキシド；および他の表面活性剤、例えばアクチルフェノキシポリエトキシエタノール非イオン性表面活性剤、アルキルアリールポリエーテルアルコール、およびポリエーテルオキシドが含まれる。本発明に適した市販の表面活性剤の中には例えば商品名Ｔｒｉｔｏｎ、Ｘ−１０２級としてＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｒｐ．から市販されている種々のポリ（エチレンオキシド）をベースにした表面活性剤、Ｅｍｅｒｅｓｔ、例えば２６２０および２６５０級としてＥｍｅｒｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されている種々のポリエチレングリコールをベースにした表面活性剤、 商品名ＰＥＧ、例えばＰＥＧ ４００としてＩＣＩから市販されているポリアルキレン脂肪酸誘導体、ソルビタンモノオレエート、例えばＩＣＩから市販されているＳｐａｎ ８０、エトキシル化されヒドロキシル化されたひまし油、例えばＩＣＩから市販されているＧ１２９２、ソルビタンモノオレエートとエトキシル化されヒドロキシル化されたひまし油の混合物、例えばＩＣＩから市販されている Ａｈｃｏｖｅｌ Ｂａｓｅ Ｎ６２、ポリオキシアルキレン変性フルオロ脂肪族表面活性剤、例えばＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．製のもの、両性をもつように変性されたエトキシル化されたアルキルアミン、例えばＳｃｈｅｒｃｏｐｏｌ ＤＳ−Ｉ２０ （Ｓｃｈｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．． Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ ４３１７． Ｃｌｉｆｔｏｎ、米国ニュージャージー州 ０７０１２）、非イオン性ポリエトキシレン（２）ソルビタンモノオレエート、例えばＡｌｋｏｎａｌ ６１１２（ＤｕＰｏｎｔ， Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ａｎｄ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｗｉｌｉｍｉｎｇｔｏｎ、米国デラウェア州 １９８９８）、およびそれらの混合物が含まれる。
【００３６】
連結剤を本発明のフィルター媒質複合体に加えることができる。適当な連結剤には有機性の官能基をもったシラン、例えばアミノ官能基をもったシラン、 Ｚ−６０２０、Ｚ−６０２６、Ｚ−６０３０およびＺ−６０３２、カルボキシ官能基をもったシラン、例えば Ｚ−６０３０、エポキシ官能基をもったシラン、例えばＺ−６０４０（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｍｉｄｌａｎｄ、米国ミシガン州 ４８６８６−０９９４）が含まれる。一般に約０．０１〜約１．０％の連結剤を複合フィルター媒質に加える。連結剤は複合体を強化する役目をする。
【００３７】
随時交叉結合剤を本発明のフィルター媒質組成物に加えることができる。典型的な交叉結合剤はＢｅｒｓｅｔ ２００３（Ｂｅｒｃｅｎ．Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｓｔｏｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｃｒａｎｓｔｏｎ、米国ロードアイランド州 ０２９２０−６７８９）のようなメラミン−フォルムアルデヒド樹脂である。交叉結合剤はもし存在するならば約０．０１〜約２．０％の範囲で見出される。交叉結合剤は複合材料を強化する役目をする。
【００３８】
表面活性剤は一般に繊維を水中に分散させるかおよび／または樹脂組成物の安定性を改善するために使用される。一般に表面活性剤はもし存在するならば複合体の全重量に関して約１×１０-5〜１．０％、好ましくは約５．０×１０-5〜約０．１％、最も好ましくは約１×１０-4〜約０．００５％で存在する。
【００３９】
フィルターの性能は異なった規準によって評価される。フィルターまたはフィルターの媒質は濾過すべき汚染物質がフィルターを横切る透過度が低い特徴をもっていることが望ましい。しかし同時にフィルターを横切る相対的な圧力低下または抵抗も小さい値でなければならない。しばしば％で表される透過度は下記式で定義される。
【００４０】
Ｐｅｎ ＝ Ｃ／Ｃo
ここでＣはフィルターを通った後の粒子の濃度であり、Ｃ0はフィルターを通過する前の粒子の濃度である。フィルターの効率は
１００％−透過度
として定義される。
【００４１】
具体的な試験として折り目引張り試験を用いる。フィルター媒質の折り目引張り強の測定方法は次のようにして行うことができる。折り目引張り強さの試験は公知方法であるＴＡＰＰＩ Ｔ ４９４ 「紙および厚紙の引張り破断特性（定速伸び装置の使用）」に基づいている。長手方向を機械方向にとって１×６インチの試料を切り出す。直線の縁の上に端と端とを合せて試料を折り曲げる。２×１／４インチの金属の円形のディスクを折り曲げた上部に置き、ディスクおよび折り目を付けた媒質の上に１５分間１０ボンドの重りを載せる。１５分後に重りを取り除き、引張り強さを測定するのに適した装置の鉤に材料を四つの点で固定する。引張り強さは（ポンド／インチ）または（ＫＮ／ｍ）の単位で測定され、破断時までの長さは％伸びの単位で測定される。この試験により、湿度が増加した条件並びに他の環境条件下においても、折り目の強さが工業的に許容されている標準的な材料（低硼素含量の繊維媒質をもたない材料）と同等な複合体材料が本発明によって提供されることが示される。従っ本発明の製品は折り目強さに関し現在入手できる硼素含有媒質に対して利点を与える。
【００４２】
好適具体化例においては、本発明のフィルター複合体は折り目引張り強さの値が少なくとも約１．０ポンド／インチ、好ましくは少なくとも約１．７５ポンド／インチ、最も好ましくは少なくとも約２．５ポンド／インチである。一般にこれらの折り目引張り強さの値は僅かしか減少せず、４８時間の間に約７０％以下、好ましくは約６０％以下、最も好ましくは約５０％以下しか減少しない。折り目引張り強さは好ましくは９０時間に亙り、もっと好ましくは１６８時間に亙り、最も好ましくは定義できないほどの時間、例えば数週間に亙って著しくは減少しないことが好適である。これとは対照的に、現在市販されている材料はこれらの規準を満たさず、折り目引張り強さは僅かに約１．２５ポンド／インチであり、この値は４８時間以内に減少してしまう。
【００４３】
当業界の専門家は、フィルターを横切る粒子の透過と濾過の際フィルターが受ける抵抗との間でバランスをとる必要があることが分かるであろう。本発明に従って使用されるガラスウールの繊維および切断ガラス繊維、並びにこれらのガラス成分の組成を変えて、クリーンルームにおける用途に必要なフィルター媒質の最適の性能を得るようにすることができる。
【００４４】
不織布ウエッブを製造する二つの公知の方法には、湿式沈積法および乾式沈積法がある。湿式沈積法では、繊維を０．０１〜０．５重量％のような非常に希釈された状態で水の中に均一に懸濁させる。繊維および水の溶液を、傾けて配置されたベルトまたはシリンダーの形をしていることができるフィルターまたはスクリーンの方へ流す。水がフィルターの中へと流し込まれて行くにつれ、繊維は互いに不規則な方向をとって沈積し、ゆるいウエッブをつくる。次にこのウエッブをローラの間で絞って余分の水を除去し、乾燥機の中を通すか乾燥缶の上で乾燥させる。湿式沈積法では、ウエッブをつくる前またはつくった後で、化学品、接合剤および着色剤を加えることができる。また異なった繊維を均一に配合して等方的な性質をもった不織布をつくることができる。
【００４５】
乾式沈積法には空気で沈積させる工程とカージングの工程とがある。空気による沈積は空気中に繊維を懸濁させることによって開始され、次いでこれをスクリーンの上にシートとして捕集する。スクリーン上への繊維の沈積は自由落下法或いは圧縮空気および／または吸引を用いる方法で達成することができる。カージングの工程では細かい針金と歯で覆われた回転ドラムを使用して繊維を梳って平行な配列をつくり、ウエッブに異方性を賦与する。
【００４６】
湿式沈積法および乾式沈積法は非常に広い範囲の種々の組成をもった紙、合成製品およびガラス製品を製造する公知の方法である。製造は比較的迅速且つ廉価で行われるが、この製品は一般的に有害な化学薬品、例えば硼素、硼酸、三フッ化硼素、フッ化水素酸および／または湿気と接触しない環境における用途だけに適している。
【００４７】
本発明の不織布ガラス組成物は上記のような当業界の専門家には公知の方法によって製造することができる。例えば新しい濾過したきれいな酸性化された水、低硼素含量の切断繊維、および低硼素含量のマイクロファイバー・ガラスウール繊維をハイドロパルパー（ｈｙｄｒｏｐｕｌｐｅｒ）の中で一緒にすることによってスラリをつくる。一態様においては、水温を約４０〜約１００°Ｆ、好ましくは約６５〜約８５°Ｆに保つ。典型的にはスラリのｐＨは約２．２〜約３．２、好ましくは約〜約２．６である。一般に約１０〜約２５０ポンド、好ましくは約５０〜約２００ポンドの切断繊維と、約５０〜約７５０ポンドのマイクロファイバー・ガラスウール繊維を、ｐＨを調節した水約１９００〜約１１，４００リットルに加える。
【００４８】
接合剤、合成有機繊維、および粘度調節剤のような添加剤を随時加えることもできる。
【００４９】
繊維をハイドロパルパーの中で１５分間分散させる。次にこのスラリを余分な水で希釈し、繊維の最終的な重量％が約０．２〜約２．０％になるようにする。次にこのスラリを遠心洗浄器に通し、繊維化されていないガラスまたは破片を除去する。繊維の分散をさらに良くするために精製器または薄片除去器のような他の装置にスラリを通すこともできるが、必ずしも通さなくても良い。繊維になされる仕事の量を最低限度に抑制するように注意しなければならない。ガラス繊維は非常に脆く、繊維が過剰に短くなることは避けなければならない。
【００５０】
次にスラリを約３０〜約１１５ｇ／ｍ2の速度で標準的なウエッブ生成装置に通す。重力および真空を用いる排水法によって過剰の水を除去する。湿ったウエッブにまたはつくったばかりの状態のウエッブに低濃度の接合剤を加える。
【００５１】
次にこの湿った状態でつくられたウエッブを約２５０〜約３５０°Ｆ、好ましくは約２７５〜３２５°Ｆの温度で乾燥させる。複合体繊維の水分含量が約０〜約０．５％になるまでの典型的な乾燥時間はさまざまである。
【００５２】
下記実施例により本発明をさらに例示する。
【００５３】
（実施例）
実施例１
下記の方法で一連の試行実験を行った：
温度を７５〜１００°Ｆに調節し、ｐＨを２．３〜２．９に調節した４０００リットルの新しいきれいな水を、切断したガラス繊維で補強した繊維７０〜９０ｋｇとハイドロパルパーの中で一緒にし、固体分の割合がが１．８〜２．４％になるようにした。このスラリを２〜１５分間撹拌し循環させた。微小ガラスウール繊維１４０〜１６０ｋｇおよびさらに７６００リットルの水をスラリに加えて固体分含量が約２．０％になるようにし、２〜１５分間撹拌循環させた。次にこのスラリを保持容器に移し、さらに１２，０００リットルの水を加えて最終の固体分含量が約１．０％になるようにした。このスラリからの原料を製紙機に対する主要供給流とした。
【００５４】
温度を７５〜１００°Ｆに調節し、ｐＨを２．３〜２．９に調節した９５００リットルの新しいきれいな水を一緒にして第２のスラリをつくった。ハイドロパルパーの中で微小ガラスウール繊維４５〜５０ｋｇを水に加え、固体分含量が０．５〜約１．０％になるようにした。このスラリを２〜１０分間撹拌循環させた。このスラリからの原料を製紙機に対する第２の供給流とした。
【００５５】
上記のようにしてつくった原料スラリを次に一連の遠心洗浄器に通して繊維化されないガラスおよび屑を除去し、製紙機の紙生成用針金の上に通す。一緒にした繊維に関し５％の割合でアクリル酸エステル重合体ラテックス、スチレン−アクリル共重合体の組成物から成る接合剤を湿ったウエッブに加えた。スラリの全容積にに関して０．１％のポリエトキシル化アルキル表面活性剤を湿ったウエッブに加え、また湿って生成した状態においてスラリの全容積に関して１．５％のフルオロアクリル酸重合体撥水剤をウエッブが被覆し、乾燥し重力によって水切りを行いさらに真空をかけて排水を行った後ウエッブが４〜７％の接合剤を保持するようにした。つぎに湿った状態の生成したウエッブを一連の乾燥ドラムに通して最終的に乾燥させる。折り目引張り強さの測定を上記方法で行った。
【００５６】
下記のようにして湿った状態で試料を老化させた。引張り強さの試験片を密封した部屋に入れる。この部屋は飽和水蒸気を含む環境にあり、或る一定期間温度は５０℃に保たれている。水分で老化させた折り目引張り強さ試験、引張り試験および％伸び試験を行うために試料を２４、４８、７２および９６時間目に取出した。
【００５７】
複合体試料に対する試験１では、空気面速度２．５ｃｍ／秒で試験を行った場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳ（大部分の透過粒子の大きさ）に対し最低効率が９９．９９９９％であった。この試料の平均接合剤含量は５〜６％であり、この試験に使用された切断繊維の中には低硼素含量の、例えば硼素を１．０％より少なくしか含まない、即ち硼素が検出されなかった切断繊維が約２８〜３２％含まれていた。
【００５８】
試験番号２、３および７の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９％であった。試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。使用した切断繊維中には、試験２では２０〜２５％、試験３では２８〜３２％、試験７では１８〜２２％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００５９】
試験番号４および６の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。使用した切断繊維中に試験４では２６〜３０％、試験６では１８〜２２％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６０】
試験番号５の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。この試料ではでは使用した切断繊維中に２２〜２８％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６１】
試験番号８の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。この試料では使用した切断繊維中に１２〜１８％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６２】
この一連の試験（試験番号１〜８）に対する水分による老化試験の結果を図２、５および８に示す。８０〜８５％のＥｖａｎｉｔｅ ＢまたはＭａｎｖｉｌｌｅ ４７５（硼素の含量約１０．５％）、１５〜２０％のＥ−ガラス、および下記実施例２記載の接着剤からつくられた標準的なガラス繊維複合体から得られたデータを比較のために掲げてある。この標準的なガラス媒質も０．５〜約４％のポリエステル補強繊維を含み、平均の有機物含量は約１〜１０．０％である。しかしデータは極めて変動しており、これらの試験試料は試験期間に亙ってある程度折り目引張り強さを保持しており、その半分は対照試料よりも優れていた。
【００６３】
実施例２
第２の系列の試験も実施例１と同様な方法で行った。これら試験は、非イオン性アクリル酸エステルラテックスおよび水溶性のアクリル酸エステル、アクリル酸共重合体、陽イオン性のフルオロアクリル重合体から成る接合剤、フルオロ炭素撥水剤を実施例１と同じ濃度で使用してつくり、乾燥後ウエッブが４〜７％の接合剤を保持するようにした。この系列の試験に対する水分による老化試験の結果を図３に示す。これらの試験の中で二つは上記のＭａｎｖｉｌｌ ４７５およびＥ−ガラスの切断繊維の複合体から成る対照品と同様な水分による老化を示した。一つの試験結果は試験時間に亙って減少を示したが、最高４８時間の間或る程度の強度を保持した。
【００６４】
試験番号１の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。この試験に用いたＣｈｅｍガラス切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６５】
試験番号２および３の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。これらの試験に使用した切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６６】
試験番号４の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９８５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。この試験に使用した切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６７】
図５および６は実施例１および２に対するＭＤ方向（機械方向）の引張り強さを示す。この結果は低硼素含量の複合体は引張り強さを保持することを示しており、一般に水分による老化の後で高硼素含量の対照試料に比べ改善された引張り強さを示した（上記のように０点は乾燥状態における０時間を示す）。
【００６８】
図８および９は実施例１および２に対するＭＤ方向の伸びの強さを示す。これらの結果も低硼素含量の複合体は伸びのパラメータを保持することを示しており、一般に水分による老化の後で高硼素含量の対照試料に比べ改善された伸びの特性を示した（上記のように０点は乾燥状態における０時間を示す）。
【００６９】
実施例３
試料の複合体は実施例１に従ってつくったが、さらに補強繊維として０〜２．０％のポリビニルアルコール繊維を加えた。接合剤、撥水剤および表面活性剤組成物は実施例１と同様であり、複合体の全有機分含量は４．０〜１０％であった。
【００７０】
図１は上記の対照試料が実施例３の試験試料１および２に比べ優れた折り目引張り強さを保持することを示している。これらの試験試料は低硼素含量のガラスウールの中にナトリウム含量が高くカルシウム含量がかなり低い、６７％のＳｉＯ２、７．０％のＡｌ２Ｏ３、１２％のＮａ２Ｏ、９．５％のＣａＯおよび４．２％のＭｇＯの組成をもつＣｈｅｍガラス切断繊維を混入したものである。酸化ナトリウムが５．０％より多く酸化カルシウム濃度が２０％よりも低い低硼素含量媒質は適切な折り目引張り強さを示さないことをこれらの値は示している。図４および７は実施例３の対照試料および試験試料１および２のＭＤ方向の引張り強さおよび伸びをそれぞれ示している。
【００７１】
当業界の専門家は、これ以上慣行的な実験を行わずとも上記本発明の特定の具体化例と同等な多くの変形を想定しそれを確認することができるであろう。これらの同等事項および他の同等事項は特許請求の範囲に包含されている。本発明の背景の項を含む本明細書に引用されたすべての出版物および引用文献は参考のために全文が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い切断繊維を有する低硼素含量のガラスウール複合体における折り目引張り強さの損失を示す水分による老化の研究の結果を、硼素含量が４〜７％の硼珪酸塩ガラスウールとＥ−ガラスから成る伝統的なＨＥＰＡ媒質に比較して示す図。
【図２】 ８個の試験試料の水分による老化研究の結果を示し、低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した図。
【図３】 図２とは異なった接合剤を混入した３個の試験試料の水分による老化試験の結果であり、低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した図。
【図４】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図５】 低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の８個の試験試料の引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図６】 図５とは異なった接合剤を混入した低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の３個の試験試料の引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図７】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体のＭＤ方向の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図８】 低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の８個の試験試料の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図９】 図８とは異なった接合剤を混入した低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の３個の試験試料の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
（本発明の分野）
本発明は硼素を含まない、即ち実質的に硼素を含まないガラス組成物を有する不織布ガラス繊維複合体に関する。この不織布複合体はフィルター媒質として、特にエレクトロニックスおよび半導体工業において有用である。
【０００２】
（本発明の背景）
ガラス繊維の製造において通常硼素またはフッ素を含むガラスバッチ成分が使用されてきた。ガラスバッチの中のこれらの成分は熔融中に融剤として作用し、一般に硼珪酸塩の中には約９〜１１重量％、Ｅ−ガラスの中には４〜７重量％のレベルで見出される。硼珪酸塩ガラスおよびＥガラスからつくられる高効率粒子用空気（ＨＥＰＡ）フィルターおよび超低透過性空気（ＵＬＰＡ）フィルターは従来からクリーンルームにおいて空気中に含まれる汚染物質を減少させるのに用いられてきた。しかし現在では、湿った条件下におかれるか、および／またはしばしば製造工程に使用されるガス状のフッ化水素酸に露出された場合、これらのガラスフィルターは硼素を含む汚染物質を生成することが知られている。例えばマイクロエレクトロニックス工業においては、硼素は珪素ウエハに対する汚染物質と考えられている。珪素ウエハに対する含硼素汚染物質により意図しないｐ−型のドーピングが行われる。
【０００３】
クリーンルーム中の硼素源は周囲空気の供給源と関連しているが、その硼素含量は最大５００ｎｇ／ｍ2に達することができる。アルミニウムのエッチング工程、イオン注入工程、ｐ−型のドーピング原料およびＨＥＰＡ並びにＵＬＰＡフィルター媒質もクリーンルームの環境に供給される空気の中の含硼素汚染物質として寄与することができる。伝統的なＨＥＰＡおよびＵＬＰＡフィルター媒質はガラス構造の内部にある元素の一つとして硼素を含有するガラス繊維を含んでいる。
【０００４】
例えば伝統的なＨＥＰＡフィルターは直径が約０．１〜５．０μｍの硼珪酸塩の微小ガラス繊維および直径が５〜６０μｍの合成強化繊維を含んでいることができる。合成強化繊維は炭素をベースにした重合体であることができ、ガスの放出起こすこと、可燃性、および／または湿った条件において引張り強さの保持性が悪いこと、例えば折り目強さ（ｃｒｅａｓｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が低いことのために一般的には高温の用途には適していない。別法として補強用の繊維は高水準で硼素を含むＥ−ガラスのようなガラス繊維であることができる。これらのＨＥＰＡフィルターから生じる硼素汚染物質は、約１８３フィート／分の空気速度において最高２６０ｎｇ／ｍ2に達することができる。フッ化水素酸および／またはクリーンルーム（相対湿度は４５％より大きいことが多い）から出る水が組み合わされ、ガラス繊維中の硼素は汚染物質、例えばＢＦ3または硼酸となって空気中に浮遊する原因になる。
【０００５】
従って、引張り強さおよび折り目強さの保持を含む上記問題を回避できる不織布ガラス繊維複合体の製造が必要とされている。
【０００６】
（本発明の概要）
本発明においては、ガラス繊維をベースにした濾過媒質用いる際に典型的に見られるような硼素をベースにしたガスの放出を起こさず、粒子および／またはオイルを保持し且つ湿った環境に耐えるガラス繊維の不織布ウエッブ、例えば複合体を提供することにより上記の問題が回避される。本発明のフィルター媒質は有利なことには折り目強さを著しく失うことなく長期間に亙って増加した耐湿性をもっている。その結果本発明の実質的に硼素を含まないフィルター媒質は、温度および湿度が厳密に制御され硼素をベースにした汚染物質の放出が許容されないような、例えばマイクロチップ等の製造に使用されるクリーンルームの中におけるような環境において使用することができる。
【０００７】
或る特定の具体化例において、本発明のフィルター媒質は実質的に硼素を含まないガラスウール繊維および実質的に硼素を含まない切断されたガラスのフィラメント／繊維を含む不織布のフィルター媒質複合体である。切断されたガラス繊維はガラスウール成分の全体に亙って分散（ｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅ）しており、不織布の濾過媒体に構造的な一体性を賦与している。一般に、複合体フィルターが所望の効率をもつためには、切断されたガラス繊維の割合は全量に関し約５〜約４０％である。典型的なガラスウール繊維の硼素含有量はは０．２重量％より、好ましくは０．１重量％より、最も好ましくは０．０８重量％より少ない。一般に切断ガラス繊維の硼素含量は１．０重量％より、好ましくは約０．６ 重量％より、さらに好ましくは０．１重量％より少なく、最も好ましくは酸化硼素のような硼素を検出できる水準で含んでいない。従って本発明によれば、硼素をベースにした汚染物質が殆ど許容されない工業的、医薬的用途および半導体の用途に有用なフィルター媒質が提供される。また本発明によれば高い濾過特性をもったフィルター媒質が提供される。
【０００８】
本発明の他の利点は、下記の説明を読むことによって当業界の専門家には容易に明らかになるであろう。本明細書において特記しない限りすべての重量による割合はフィルター複合体、ガラスウール繊維または切断ガラス繊維の全量に基づくものとする。また記載したすべての範囲は特記しない限り両端の値を含むものとする。
【０００９】
本発明の他の目的、利点および特徴は、添付図面と関連させて考察しながら下記の詳細な説明を読むことによって容易に評価できまた一層よく理解されるであろう。添付図面においては図面全体に亙って同じ部分には同じ参照番号が付けられている。
【００１０】
（本発明の詳細な記述）
本発明の特徴および他の詳細点は特許請求の範囲に一層特定的に説明され指摘されている。例示のために本発明の特定の具体化例が示されているが、これらの具体化例は本発明を限定するものではない。本発明の原理的な特徴は本発明の範囲を逸脱することなく種々の具体化例に用いることができる。本発明は少なくとも部分的には、空気中に含まれる硼素汚染物質のレベルに厳密な制限があるクリーンルームの中で使用するのに適したフィルター媒質を本発明によって提供できるという発見に基礎を置いている。このようにして本発明によれば実質的に硼素を含まないガラスウール繊維と実質的に硼素を含まない切断ガラス繊維を含む不織布のフィルター媒質複合体が提供される。
【００１１】
切断ガラス繊維はガラスウール全体に亙って内部に分散され、不織布のフィルター媒質に構造的な一体性を賦与し、不織布の複合体構造をつくっている。一般に、切断ガラス繊維の重量割合は複合フィルターの全量に関して約５〜５０重量％、例えば１０〜３５重量％. １５〜３０重量％. ２０〜３０重量％, ２０〜２５重量％であることができ、ここで該複合フィルターは不織布複合体の特性を選択的に変化させる他の成分を含んでいることができる。適当な不織布複合体の中に含まれる添加剤としては当業界の専門家には公知の接合剤、表面活性剤、撥水剤、連結剤、黴防止剤、染料および交叉結合剤がある。
【００１２】
「不織布」という言葉は当業界の専門家によって認知されており、機械的、熱的または化学的方法で繊維またはフィラメントを接合または絡み合わせることによってつくらたシートまたはウエッブ構造物を含むとされている。繊維を織物または編物にされる糸に変える必要はないから、不織布材料は伝統的な織物に比べ材料１フィート当たり一層迅速に且つ経済的に製造することができる。
【００１３】
不織布フィルター媒質のガラス繊維成分、即ちフィルター媒質のガラスウールおよび切断ガラス繊維部分は実質的に硼素を含んでいない。「実質的に含んでいない」という言葉は該組成物が硼素のような特定の成分、例えばガラス繊維を製造するのに使用される原料の中の不純物に由来する成分を多くとも痕跡量しか含んでいないことを意味する。一般にガラスウール繊維は硼素、例えば酸化硼素のような形で硼素を約０．２重量％以下しか、好ましくは約０．１重量％以下しか、さらに好ましくは約０．０８重量％以下しか含んでおらず、最も好ましくは検出し得えないレベルでしか、例えば約０重量％しか含んでいない。一般に、切断ガラス繊維は硼素、例えば酸化硼素を約１．０重量％以下しか、好ましくは約０．６重量％以下しか、さらに好ましくは検出し得えないレベルでしか、例えば約０重量％しか含んでいない。
【００１４】
硼素汚染物質を殆ど含んでいないガラスウール繊維は当業界の専門家には公知であり、その多くは市販されている。例えば米国特許５，７８９，３２９号; ４．５４２，１０６号；４，３９６，７２２号；４，１９９．３６４号；４，１６６．７４７号；４．０２６，７１５号；３．８７６，４８１号；３．９２９，４９７号；３，８４７．６２７号；３，８４７．６２６号；および英国特許明細書５２０．４２７号には本発明の不織布複合体に有用なガラス繊維を含む適当な低硼素含量のガラス繊維が記載されている。本発明の不織布複合体に使用できる市販の「実質的に硼素を含まない」ガラス繊維はＥｖａｎｉｔｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ, （米国オレゴン州、１５５１ Ｓ．Ｅ． Ｃｒｙｓｔａｌ Ｌａｋｅ Ｄｒｉｖｅ， Ｐｏｓｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｂｏｘ Ｅ． Ｃｏｒｖａｌｌｉｓ．９７３３９−０５９８、製品番号８００シリーズ）、Ｌａｕｓｃｈａ Ｆｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ． ＧｍｂＨ，（Ｄａｍｍｗｅｇ ３５， ９８７２４ Ｌａｕｓｃｈａ，ドイツ、Ｐｒｏｄｕｃｔ Ａ ｇｌａｓｓ， また １０５ Ｅａｓｐｏｒｔ Ｌａｎｅ Ｓｕｍｍｔｅｒｖｉｌｌｅ，米国サウスカロライナ州、２９４８３）、Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（３０ ＡｍＤｅＬｉ． Ｗｅｓｔ Ｙｕ Ｈｕａ Ｒｏａｄ， 南京 ２１００１２， 中華人民共和国）およびＴｈｕｒｉｎｇｅｒ Ｆｉｌｌｅｒ Ｇｌａｓ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ （９８７４３ Ｓｐｅｃｈｔｓｂｒｕｎｎ、ドイツ、Ｓａｎｎｅｂｅｒｇｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ ４１）から市販されている。
【００１５】
一具体化例においては、本発明の不織布フィルター媒質複合体に使用するのに適したガラスウール繊維は約０．１〜約５．０μ、好ましくは約０．４〜約１．０μ、最も好ましくは約０．５５〜０．７５μ（μｍ）の平均直径をもっている。このガラスウール繊維の長さ対直径の比（ｌ／ｄ）は一般に約１００〜約１０，０００（ｌ／ｄ）、好ましくは約５０〜２５００、最も好ましくは約３００（ｌ／ｄ）である。
【００１６】
本発明の不織布複合体に使用するのに適したガラスウール繊維は一般に二酸化珪素（ＳｉＯ2）、三二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ2Ｏ3）、約０．１％以下の硼素（酸化硼素並びにガラス繊維組成物中に典型的に見出される他の硼素汚染物質）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）、並びに種々の痕跡元素および／またはその酸化物、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、フッ素、硫酸塩、等を含んでいる。当業界の専門家にはこれらのガラス組成物は真の酸化物よりも原子価が多いまたは少ない各金属酸化物の不純物を含んでいることができることは明白であろう。例えば本発明の組成物の範囲内に含まれる金属酸化物には次の式をもつものがある：
Ｍn（Ｏ）n+1； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００１７】
Ｍn（Ｏ）n； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００１８】
Ｍn（Ｏ）n-1； ここでｎおよびｎ−１は０より大きな正の値である。さらにｎ＋１、ｎ、ｎ−１は整数またはその分数である。また
Ｍは金属酸化物をつくり得る金属、例えば Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｂ等である。
【００１９】
一好適具体化例においては、ガラスウール繊維はＳｉＯ2含量が約７０重量％以下、Ａｌ2Ｏ3含量が約７重量％以下、酸化鉄含量が約０．５重量％以下、硼素含量が約０．２重量％以下、酸化ナトリウム含量が約１５重量％以下、酸化カリウム含量が約７重量％以下、酸化カルシウム含量が約１０．０重量％以下、酸化マグネシウム含量が約５重量％以下、酸化バリウム含量が約１０重量％以下、酸化亜鉛含量が約５重量％以下である。
【００２０】
最も好適な具体化例においては、ガラスウール繊維はＳｉＯ2含量が約６２〜約６９重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約２．５〜約６．５重量％、酸化鉄含量が約０．２重量％以下、硼素含量が約０．０８重量％以下、酸化ナトリウム含量が約８．５〜約１２．５重量％、酸化カリウム含量が約２．５〜約７．０重量％、酸化カルシウム含量が約４．０〜約６．０重量％、酸化マグネシウム含量が約２．５〜約５．０重量％、酸化バリウム含量が約０〜約９．５重量％、酸化亜鉛含量が約０．５〜約３．０重量％である。
【００２１】
硼素汚染物質を殆どまたは全く含まない切断ガラス繊維は当業界の専門家には公知であり、また市販されている。本発明の不織布複合体に有用な市販されている「実質的に硼素を含まない」切断ガラス繊維はＰｉｔｔｓｂｕｒｇｈ Ｐｌａｔｅ ａｎｄ Ｇｌａｓｓ社（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｏｎｅ ＰＰＧ Ｐｌａｃｅ， Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ， 米国ペンシルバニア州１５２７２）から商品名「ＺＢ」で、またＯｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ社（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ， Ｏｎｅ Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｍｉｎｇ Ｐａｒｋｗａｙ，Ｔｏｌｅｄｏ，米国オハイオ州 ４３６５９）から商品名「ＡＤＶＡＮＴＥＸ」で市販されている。
【００２２】
一具体化例においては、本発明の不織布フィルター媒質複合体に使用するのに適した切断ガラス繊維は約５．０〜約９．０μ、好ましくは約６．０〜約７．０μ、最も好ましくは約６．５μの平均直径をもっている。切断ガラス繊維は１／１６〜約２インチ、好ましくは約１／８〜約１インチ、最も好ましくは約０．２５〜０．１５インチの範囲の規定された長さに正確に切断されている。典型的には切断ガラス繊維は不織布複合体の全重量に関し約５〜４０％、さらに好ましくは約１０〜３５％、最も好ましくは約１５〜３０％がガラスウール繊維の内部に絡め込まれている。切断ガラス繊維は連続フィラメントとして製造し、これをサイジング剤、例えば澱粉で処理し、上記の規定された長さに正確に切断する。切断ガラス繊維は水分を殆ど含まない乾燥した材料として、あるいは繊維の全重量に関し最高２５％の水分を含んだ材料として製造することができる。
【００２３】
本発明の不織布複合体に使用するのに適した切断ガラス繊維は一般に二酸化珪素（ＳｉＯ2）、三二酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３）、約０．１％以下の硼素（酸化硼素並びにガラス繊維組成物中に典型的に見出される他の硼素汚染物質）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）、並びに種々の痕跡元素および／またはその酸化物、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ＺｒＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、フッ素、硫酸塩、等を含んでいる。当業界の専門家にはこれらのガラス組成物は真の酸化物よりも原子価が多いまたは少ない各金属酸化物の不純物を含んでいることができることは明白であろう。例えば本発明の組成物の範囲内に含まれる金属酸化物には次の式をもつものがある：
Ｍn（Ｏ）n+1； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００２４】
Ｍn（Ｏ）n； ここでｎは０より大きな正の値である。
【００２５】
Ｍn（Ｏ）n-1； ここでｎおよびｎ−１は０より大きな正の値である。さらにｎ＋１、ｎ、ｎ−１は整数またはその分数である。また
Ｍは金属酸化物をつくり得る金属、例えば Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｂａ、Ｂ等である。
【００２６】
好ましくは切断ガラス繊維の中の酸化カルシウムおよび酸化アルミニウムの含量は酸化ナトリウムおよび酸化カリウムに比べて増加しており、その結果酸化ナトリウムおよび酸化カリウムの量は酸化ナトリウムおよび酸化カリウムが実質的に含まれていない量まで、例えば１％より少ない量まで減少している。酸化ナトリウムおよび酸化カリウムが減少すると湿った条件下において劣化／汚染物質の放出に耐える不織布複合体の能力が増加する。
【００２７】
一好適具体化例においては、切断ガラス繊維はＳｉＯ2含量が約５５〜約６５重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約１０〜１５重量％、硼素含量が約０〜約１重量％、酸化鉄含量が約１重量％以下、酸化ナトリウム含量が約２重量％以下、酸化カリウム含量が約３重量％以下、酸化カルシウム含量が約２０〜約２５重量％、酸化マグネシウム含量が約５重量％以下である。
【００２８】
最も好適な具体化例においては、切断ガラス繊維はＳｉＯ2含量が約５９〜約６０重量％、Ａｌ2Ｏ3含量が約１３重量％、硼素含量が約０６重量％以下、酸化鉄含量が約０．５重量％以下、酸化ナトリウム含量が約１重量％以下、酸化カリウム含量が約０．５重量％以下、酸化カルシウム含量が約２１〜約２３重量％、酸化マグネシウム含量が約４．０重量％以下である。
【００２９】
【表１】
本発明の不織布複合ガラス繊維ウエッブの坪量は或る与えられた濾過の用途の要求によって変化するであろう。一般にウエッブの坪量が大きいと良好な濾過を行うことができるが、フィルター媒質が大きな坪量をもっている場合フィルター障壁を横切る抵抗が高くなるか或いは圧力低下が起こる。一般にフィルター媒質の坪量を増加させるか、或いはフィルター媒質の繊維の平均直径を減少させることにより濾過の効率を増大させることができる。濾過効率が増加するにつれ、媒質を横切る抵抗または圧力低下も増加する。
【００３１】
大部分の用途に対しては、ウエッブの坪量は約１５〜約１５０ｇ／ｍ2の範囲内にある。好ましくはウエッブの坪量は約３０〜１１５ｇ／ｍ2、好ましくは約２５〜約９０ｇ／ｍ2の範囲内にある。当業界の通常の専門家は所望の濾過効率および抵抗の許容できるレベルののような因子を考慮して、最適のウエッブの坪量および繊維の直径を容易に決定することができる。さらに任意の与えられたフィルターとしての用途に使用される重合体繊維のウエッブから成る層の数も約１〜１０層の間で変化させることができる。当業界の通常の専門家は使用すべき層の最適の数を容易に決定することができる。
【００３２】
本発明の不織布フィルター媒質複合体は重合体の接合剤を含んでいることができる。適当な接合剤には当業界の専門家には公知のアクリルおよびスチレン−アクリル接合剤が含まれる。例えば適当な接合剤には非イオン性のアクリルエステル重合体ラテックス、例えばＲｈｏｐｌｅｘ ＨＡ−８またはＲｈｏｐｌｅｘ ＨＡ−１６（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ Ｃｏ．，Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ Ｍａｌｌ Ｗｅｓｔ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、米国フィラデルフィア州 １９１０５）；非イオン性のアクリルエステル重合体ラテックス、例えばＨｙｃａｒ ２６５５２またはＨｙｃａｒ ２６１３８（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，６１００ Ｏａｋ Ｔｒｅｅ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、米国オハイオ州 ４４１３１）；水溶性アクリルエステル／アクリル酸共重合体ラテックス、例えばＣａｒｂｏｓｅｔ ５５２（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性スチレン−アクリル酸エステル共重合体ラテックス、例えばＨｙｃａｒ ２６９１５（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性ポリウレタン・ラテックス、例えばＵ５０（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；非イオン性ポリ塩化ビニルラテックス、例えばＨｙｃａｒ ４６０ Ｘ７５（Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ）；および陽イオン性アクリル酸例えば重合体ラテックス、例えばＶｏｎｃｏａｌ ＳＦＣ−５５またはＶｏｎｃｏａｌ ＳＦＣ−３００（大日本インキ化学工業ＫＫ、東京都中央区日本橋３−７−２０）が含まれる。
【００３３】
接合剤は繊維を被覆し、接触点において繊維を互いに接着させ、これによって互いに撚り合わされたガラスウール繊維と切断ガラス繊維との間の接着を容易にするのに使用される。従って接合剤は媒質を多孔質の状態に保つのを容易にする。一般に接合剤は不織布複合体の中に存在する場合、複合体の全重量の約２〜１０％、好ましくは約３〜約９％、最も好ましくは約４〜７％をなしている。
【００３４】
本発明の不織布フィルター媒質複合体はまた撥水剤を含んでいることができる。適当な撥水剤には僅かに陽イオン性を帯びたパーフルオロアルキルアクリル酸エステル重合体ラテックス、例えばＦＣ−２８０．ＦＣ−６１０１またはＦＣ−５１０２（Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，３Ｍ，２２３−６ＳＥ，３Ｍ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ、米国ミネソタ州 ５５１４４）；Ａｑｕａｆｉｌｍ Ｔ（Ｃ．Ｎ．Ｃ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ，２０ Ｐｒｉｖｉｌｅｇｅ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｗｏｏｎｓｏｃｋｅｔ、米国ロードアイランド州 ０２８９５）または非イオン性パーフルオロアルキルアクリル酸重合体ラテックス、例えばＺｏｎｙｌ ＮＷＡ（ＤｕＰｏｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｈａｍｂｅｒ Ｗｏｒｋｓ Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ．米国ニュージャージー州 ０２８９５）が含まれる。撥水剤は繊維の表面変性剤として機能し、繊維の表面張力を減少させ、繊維と水滴との間の接触角を増加させる。一般に撥水剤は不織布複合体の中に存在する場合、該複合体の全量に関し約０．０１〜５％、好ましくは約０．０５〜約３％。最も好ましくは約０．１〜２％をなしている。
【００３５】
さらに本発明の不織布複合体はまた表面活性剤を含んでいることができる。適当な表面活性剤の中には当業界の専門家には公知の非イオン性、両性、陰イオン性および陽イオン性の表面活性剤が含まれる。適当な表面活性剤の例示的な例にはフルオロ脂肪族表面活性剤、例えばパーフルオロアルキルポリアルキレンオキシド；および他の表面活性剤、例えばアクチルフェノキシポリエトキシエタノール非イオン性表面活性剤、アルキルアリールポリエーテルアルコール、およびポリエーテルオキシドが含まれる。本発明に適した市販の表面活性剤の中には例えば商品名Ｔｒｉｔｏｎ、Ｘ−１０２級としてＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｒｐ．から市販されている種々のポリ（エチレンオキシド）をベースにした表面活性剤、Ｅｍｅｒｅｓｔ、例えば２６２０および２６５０級としてＥｍｅｒｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されている種々のポリエチレングリコールをベースにした表面活性剤、 商品名ＰＥＧ、例えばＰＥＧ ４００としてＩＣＩから市販されているポリアルキレン脂肪酸誘導体、ソルビタンモノオレエート、例えばＩＣＩから市販されているＳｐａｎ ８０、エトキシル化されヒドロキシル化されたひまし油、例えばＩＣＩから市販されているＧ１２９２、ソルビタンモノオレエートとエトキシル化されヒドロキシル化されたひまし油の混合物、例えばＩＣＩから市販されている Ａｈｃｏｖｅｌ Ｂａｓｅ Ｎ６２、ポリオキシアルキレン変性フルオロ脂肪族表面活性剤、例えばＭｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．製のもの、両性をもつように変性されたエトキシル化されたアルキルアミン、例えばＳｃｈｅｒｃｏｐｏｌ ＤＳ−Ｉ２０ （Ｓｃｈｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．． Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ ４３１７． Ｃｌｉｆｔｏｎ、米国ニュージャージー州 ０７０１２）、非イオン性ポリエトキシレン（２）ソルビタンモノオレエート、例えばＡｌｋｏｎａｌ ６１１２（ＤｕＰｏｎｔ， Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ａｎｄ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｗｉｌｉｍｉｎｇｔｏｎ、米国デラウェア州 １９８９８）、およびそれらの混合物が含まれる。
【００３６】
連結剤を本発明のフィルター媒質複合体に加えることができる。適当な連結剤には有機性の官能基をもったシラン、例えばアミノ官能基をもったシラン、 Ｚ−６０２０、Ｚ−６０２６、Ｚ−６０３０およびＺ−６０３２、カルボキシ官能基をもったシラン、例えば Ｚ−６０３０、エポキシ官能基をもったシラン、例えばＺ−６０４０（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｍｉｄｌａｎｄ、米国ミシガン州 ４８６８６−０９９４）が含まれる。一般に約０．０１〜約１．０％の連結剤を複合フィルター媒質に加える。連結剤は複合体を強化する役目をする。
【００３７】
随時交叉結合剤を本発明のフィルター媒質組成物に加えることができる。典型的な交叉結合剤はＢｅｒｓｅｔ ２００３（Ｂｅｒｃｅｎ．Ｉｎｃ．，Ｃｒａｎｓｔｏｎ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｃｒａｎｓｔｏｎ、米国ロードアイランド州 ０２９２０−６７８９）のようなメラミン−フォルムアルデヒド樹脂である。交叉結合剤はもし存在するならば約０．０１〜約２．０％の範囲で見出される。交叉結合剤は複合材料を強化する役目をする。
【００３８】
表面活性剤は一般に繊維を水中に分散させるかおよび／または樹脂組成物の安定性を改善するために使用される。一般に表面活性剤はもし存在するならば複合体の全重量に関して約１×１０-5〜１．０％、好ましくは約５．０×１０-5〜約０．１％、最も好ましくは約１×１０-4〜約０．００５％で存在する。
【００３９】
フィルターの性能は異なった規準によって評価される。フィルターまたはフィルターの媒質は濾過すべき汚染物質がフィルターを横切る透過度が低い特徴をもっていることが望ましい。しかし同時にフィルターを横切る相対的な圧力低下または抵抗も小さい値でなければならない。しばしば％で表される透過度は下記式で定義される。
【００４０】
Ｐｅｎ ＝ Ｃ／Ｃo
ここでＣはフィルターを通った後の粒子の濃度であり、Ｃ0はフィルターを通過する前の粒子の濃度である。フィルターの効率は
１００％−透過度
として定義される。
【００４１】
具体的な試験として折り目引張り試験を用いる。フィルター媒質の折り目引張り強の測定方法は次のようにして行うことができる。折り目引張り強さの試験は公知方法であるＴＡＰＰＩ Ｔ ４９４ 「紙および厚紙の引張り破断特性（定速伸び装置の使用）」に基づいている。長手方向を機械方向にとって１×６インチの試料を切り出す。直線の縁の上に端と端とを合せて試料を折り曲げる。２×１／４インチの金属の円形のディスクを折り曲げた上部に置き、ディスクおよび折り目を付けた媒質の上に１５分間１０ボンドの重りを載せる。１５分後に重りを取り除き、引張り強さを測定するのに適した装置の鉤に材料を四つの点で固定する。引張り強さは（ポンド／インチ）または（ＫＮ／ｍ）の単位で測定され、破断時までの長さは％伸びの単位で測定される。この試験により、湿度が増加した条件並びに他の環境条件下においても、折り目の強さが工業的に許容されている標準的な材料（低硼素含量の繊維媒質をもたない材料）と同等な複合体材料が本発明によって提供されることが示される。従っ本発明の製品は折り目強さに関し現在入手できる硼素含有媒質に対して利点を与える。
【００４２】
好適具体化例においては、本発明のフィルター複合体は折り目引張り強さの値が少なくとも約１．０ポンド／インチ、好ましくは少なくとも約１．７５ポンド／インチ、最も好ましくは少なくとも約２．５ポンド／インチである。一般にこれらの折り目引張り強さの値は僅かしか減少せず、４８時間の間に約７０％以下、好ましくは約６０％以下、最も好ましくは約５０％以下しか減少しない。折り目引張り強さは好ましくは９０時間に亙り、もっと好ましくは１６８時間に亙り、最も好ましくは定義できないほどの時間、例えば数週間に亙って著しくは減少しないことが好適である。これとは対照的に、現在市販されている材料はこれらの規準を満たさず、折り目引張り強さは僅かに約１．２５ポンド／インチであり、この値は４８時間以内に減少してしまう。
【００４３】
当業界の専門家は、フィルターを横切る粒子の透過と濾過の際フィルターが受ける抵抗との間でバランスをとる必要があることが分かるであろう。本発明に従って使用されるガラスウールの繊維および切断ガラス繊維、並びにこれらのガラス成分の組成を変えて、クリーンルームにおける用途に必要なフィルター媒質の最適の性能を得るようにすることができる。
【００４４】
不織布ウエッブを製造する二つの公知の方法には、湿式沈積法および乾式沈積法がある。湿式沈積法では、繊維を０．０１〜０．５重量％のような非常に希釈された状態で水の中に均一に懸濁させる。繊維および水の溶液を、傾けて配置されたベルトまたはシリンダーの形をしていることができるフィルターまたはスクリーンの方へ流す。水がフィルターの中へと流し込まれて行くにつれ、繊維は互いに不規則な方向をとって沈積し、ゆるいウエッブをつくる。次にこのウエッブをローラの間で絞って余分の水を除去し、乾燥機の中を通すか乾燥缶の上で乾燥させる。湿式沈積法では、ウエッブをつくる前またはつくった後で、化学品、接合剤および着色剤を加えることができる。また異なった繊維を均一に配合して等方的な性質をもった不織布をつくることができる。
【００４５】
乾式沈積法には空気で沈積させる工程とカージングの工程とがある。空気による沈積は空気中に繊維を懸濁させることによって開始され、次いでこれをスクリーンの上にシートとして捕集する。スクリーン上への繊維の沈積は自由落下法或いは圧縮空気および／または吸引を用いる方法で達成することができる。カージングの工程では細かい針金と歯で覆われた回転ドラムを使用して繊維を梳って平行な配列をつくり、ウエッブに異方性を賦与する。
【００４６】
湿式沈積法および乾式沈積法は非常に広い範囲の種々の組成をもった紙、合成製品およびガラス製品を製造する公知の方法である。製造は比較的迅速且つ廉価で行われるが、この製品は一般的に有害な化学薬品、例えば硼素、硼酸、三フッ化硼素、フッ化水素酸および／または湿気と接触しない環境における用途だけに適している。
【００４７】
本発明の不織布ガラス組成物は上記のような当業界の専門家には公知の方法によって製造することができる。例えば新しい濾過したきれいな酸性化された水、低硼素含量の切断繊維、および低硼素含量のマイクロファイバー・ガラスウール繊維をハイドロパルパー（ｈｙｄｒｏｐｕｌｐｅｒ）の中で一緒にすることによってスラリをつくる。一態様においては、水温を約４０〜約１００°Ｆ、好ましくは約６５〜約８５°Ｆに保つ。典型的にはスラリのｐＨは約２．２〜約３．２、好ましくは約〜約２．６である。一般に約１０〜約２５０ポンド、好ましくは約５０〜約２００ポンドの切断繊維と、約５０〜約７５０ポンドのマイクロファイバー・ガラスウール繊維を、ｐＨを調節した水約１９００〜約１１，４００リットルに加える。
【００４８】
接合剤、合成有機繊維、および粘度調節剤のような添加剤を随時加えることもできる。
【００４９】
繊維をハイドロパルパーの中で１５分間分散させる。次にこのスラリを余分な水で希釈し、繊維の最終的な重量％が約０．２〜約２．０％になるようにする。次にこのスラリを遠心洗浄器に通し、繊維化されていないガラスまたは破片を除去する。繊維の分散をさらに良くするために精製器または薄片除去器のような他の装置にスラリを通すこともできるが、必ずしも通さなくても良い。繊維になされる仕事の量を最低限度に抑制するように注意しなければならない。ガラス繊維は非常に脆く、繊維が過剰に短くなることは避けなければならない。
【００５０】
次にスラリを約３０〜約１１５ｇ／ｍ2の速度で標準的なウエッブ生成装置に通す。重力および真空を用いる排水法によって過剰の水を除去する。湿ったウエッブにまたはつくったばかりの状態のウエッブに低濃度の接合剤を加える。
【００５１】
次にこの湿った状態でつくられたウエッブを約２５０〜約３５０°Ｆ、好ましくは約２７５〜３２５°Ｆの温度で乾燥させる。複合体繊維の水分含量が約０〜約０．５％になるまでの典型的な乾燥時間はさまざまである。
【００５２】
下記実施例により本発明をさらに例示する。
【００５３】
（実施例）
実施例１
下記の方法で一連の試行実験を行った：
温度を７５〜１００°Ｆに調節し、ｐＨを２．３〜２．９に調節した４０００リットルの新しいきれいな水を、切断したガラス繊維で補強した繊維７０〜９０ｋｇとハイドロパルパーの中で一緒にし、固体分の割合がが１．８〜２．４％になるようにした。このスラリを２〜１５分間撹拌し循環させた。微小ガラスウール繊維１４０〜１６０ｋｇおよびさらに７６００リットルの水をスラリに加えて固体分含量が約２．０％になるようにし、２〜１５分間撹拌循環させた。次にこのスラリを保持容器に移し、さらに１２，０００リットルの水を加えて最終の固体分含量が約１．０％になるようにした。このスラリからの原料を製紙機に対する主要供給流とした。
【００５４】
温度を７５〜１００°Ｆに調節し、ｐＨを２．３〜２．９に調節した９５００リットルの新しいきれいな水を一緒にして第２のスラリをつくった。ハイドロパルパーの中で微小ガラスウール繊維４５〜５０ｋｇを水に加え、固体分含量が０．５〜約１．０％になるようにした。このスラリを２〜１０分間撹拌循環させた。このスラリからの原料を製紙機に対する第２の供給流とした。
【００５５】
上記のようにしてつくった原料スラリを次に一連の遠心洗浄器に通して繊維化されないガラスおよび屑を除去し、製紙機の紙生成用針金の上に通す。一緒にした繊維に関し５％の割合でアクリル酸エステル重合体ラテックス、スチレン−アクリル共重合体の組成物から成る接合剤を湿ったウエッブに加えた。スラリの全容積にに関して０．１％のポリエトキシル化アルキル表面活性剤を湿ったウエッブに加え、また湿って生成した状態においてスラリの全容積に関して１．５％のフルオロアクリル酸重合体撥水剤をウエッブが被覆し、乾燥し重力によって水切りを行いさらに真空をかけて排水を行った後ウエッブが４〜７％の接合剤を保持するようにした。つぎに湿った状態の生成したウエッブを一連の乾燥ドラムに通して最終的に乾燥させる。折り目引張り強さの測定を上記方法で行った。
【００５６】
下記のようにして湿った状態で試料を老化させた。引張り強さの試験片を密封した部屋に入れる。この部屋は飽和水蒸気を含む環境にあり、或る一定期間温度は５０℃に保たれている。水分で老化させた折り目引張り強さ試験、引張り試験および％伸び試験を行うために試料を２４、４８、７２および９６時間目に取出した。
【００５７】
複合体試料に対する試験１では、空気面速度２．５ｃｍ／秒で試験を行った場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳ（大部分の透過粒子の大きさ）に対し最低効率が９９．９９９９％であった。この試料の平均接合剤含量は５〜６％であり、この試験に使用された切断繊維の中には低硼素含量の、例えば硼素を１．０％より少なくしか含まない、即ち硼素が検出されなかった切断繊維が約２８〜３２％含まれていた。
【００５８】
試験番号２、３および７の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９％であった。試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。使用した切断繊維中には、試験２では２０〜２５％、試験３では２８〜３２％、試験７では１８〜２２％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００５９】
試験番号４および６の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。使用した切断繊維中に試験４では２６〜３０％、試験６では１８〜２２％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６０】
試験番号５の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。この試料ではでは使用した切断繊維中に２２〜２８％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６１】
試験番号８の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．０％であった。この試料では使用した切断繊維中に１２〜１８％の低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が含まれていた。
【００６２】
この一連の試験（試験番号１〜８）に対する水分による老化試験の結果を図２、５および８に示す。８０〜８５％のＥｖａｎｉｔｅ ＢまたはＭａｎｖｉｌｌｅ ４７５（硼素の含量約１０．５％）、１５〜２０％のＥ−ガラス、および下記実施例２記載の接着剤からつくられた標準的なガラス繊維複合体から得られたデータを比較のために掲げてある。この標準的なガラス媒質も０．５〜約４％のポリエステル補強繊維を含み、平均の有機物含量は約１〜１０．０％である。しかしデータは極めて変動しており、これらの試験試料は試験期間に亙ってある程度折り目引張り強さを保持しており、その半分は対照試料よりも優れていた。
【００６３】
実施例２
第２の系列の試験も実施例１と同様な方法で行った。これら試験は、非イオン性アクリル酸エステルラテックスおよび水溶性のアクリル酸エステル、アクリル酸共重合体、陽イオン性のフルオロアクリル重合体から成る接合剤、フルオロ炭素撥水剤を実施例１と同じ濃度で使用してつくり、乾燥後ウエッブが４〜７％の接合剤を保持するようにした。この系列の試験に対する水分による老化試験の結果を図３に示す。これらの試験の中で二つは上記のＭａｎｖｉｌｌ ４７５およびＥ−ガラスの切断繊維の複合体から成る対照品と同様な水分による老化を示した。一つの試験結果は試験時間に亙って減少を示したが、最高４８時間の間或る程度の強度を保持した。
【００６４】
試験番号１の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。この試験に用いたＣｈｅｍガラス切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６５】
試験番号２および３の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９９５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。これらの試験に使用した切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６６】
試験番号４の複合体試料では、２．５ｃｍ／秒の空気面速度で試験した場合、ＵＬＰＡ効率はＭＰＰＳに対し最低効率が９９．９９８５％であった。この試料の平均接合剤含量は４．５〜６．５％であった。この試験に使用した切断繊維の中には低硼素含量の切断繊維、例えば硼素を１．０％より少ししか含まない、即ち硼素が検出されない切断繊維が約１５〜２２％含まれていた。
【００６７】
図５および６は実施例１および２に対するＭＤ方向（機械方向）の引張り強さを示す。この結果は低硼素含量の複合体は引張り強さを保持することを示しており、一般に水分による老化の後で高硼素含量の対照試料に比べ改善された引張り強さを示した（上記のように０点は乾燥状態における０時間を示す）。
【００６８】
図８および９は実施例１および２に対するＭＤ方向の伸びの強さを示す。これらの結果も低硼素含量の複合体は伸びのパラメータを保持することを示しており、一般に水分による老化の後で高硼素含量の対照試料に比べ改善された伸びの特性を示した（上記のように０点は乾燥状態における０時間を示す）。
【００６９】
実施例３
試料の複合体は実施例１に従ってつくったが、さらに補強繊維として０〜２．０％のポリビニルアルコール繊維を加えた。接合剤、撥水剤および表面活性剤組成物は実施例１と同様であり、複合体の全有機分含量は４．０〜１０％であった。
【００７０】
図１は上記の対照試料が実施例３の試験試料１および２に比べ優れた折り目引張り強さを保持することを示している。これらの試験試料は低硼素含量のガラスウールの中にナトリウム含量が高くカルシウム含量がかなり低い、６７％のＳｉＯ２、７．０％のＡｌ２Ｏ３、１２％のＮａ２Ｏ、９．５％のＣａＯおよび４．２％のＭｇＯの組成をもつＣｈｅｍガラス切断繊維を混入したものである。酸化ナトリウムが５．０％より多く酸化カルシウム濃度が２０％よりも低い低硼素含量媒質は適切な折り目引張り強さを示さないことをこれらの値は示している。図４および７は実施例３の対照試料および試験試料１および２のＭＤ方向の引張り強さおよび伸びをそれぞれ示している。
【００７１】
当業界の専門家は、これ以上慣行的な実験を行わずとも上記本発明の特定の具体化例と同等な多くの変形を想定しそれを確認することができるであろう。これらの同等事項および他の同等事項は特許請求の範囲に包含されている。本発明の背景の項を含む本明細書に引用されたすべての出版物および引用文献は参考のために全文が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い切断繊維を有する低硼素含量のガラスウール複合体における折り目引張り強さの損失を示す水分による老化の研究の結果を、硼素含量が４〜７％の硼珪酸塩ガラスウールとＥ−ガラスから成る伝統的なＨＥＰＡ媒質に比較して示す図。
【図２】 ８個の試験試料の水分による老化研究の結果を示し、低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した図。
【図３】 図２とは異なった接合剤を混入した３個の試験試料の水分による老化試験の結果であり、低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した図。
【図４】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体の折り目引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図５】 低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の８個の試験試料の引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図６】 図５とは異なった接合剤を混入した低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の３個の試験試料の引張り強さを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図７】 酸化ナトリウム含量が高く酸化カルシウム含量が低い低硼素含量切断繊維を含む低硼素含量ガラスウール複合体のＭＤ方向の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図８】 低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の８個の試験試料の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
【図９】 図８とは異なった接合剤を混入した低硼素含量ガラスウール／切断繊維複合体の３個の試験試料の％伸びを、補強材料として４〜７％の硼素を含む硼珪酸塩ガラスウールおよびＥ−ガラスを含有する伝統的なＨＥＰＡ媒質から成る対照試料と比較した、水分による老化試験の結果を示す図。
Claims (37)
- 実質的に硼素を含まず且つ７０重量％より少ないＳｉＯ２を含むガラスウール繊維および実質的に硼素を含まない切断ガラス繊維から成り、該切断ガラス繊維は規定の長さに切断されたものであり、全体に亙って該ガラスウールの中に分散していることを特徴とする不織布フィルター媒質複合体であって、
該ガラスウール繊維は酸化硼素を約０．２重量％より少ない量で含んでおり、
該切断ガラス繊維は酸化硼素を約１．０重量％より少ない量で含んでおり、
該切断ガラス繊維は約５５重量％と約６５％重量％との間のＳｉＯ ２ を含んでおり、
該ガラスウール繊維は約５５重量％と約７０重量％との間のＳｉＯ ２ を含んでいる、不織布フィルター媒質複合体。 - 該ガラスウール繊維は平均直径が約０．１〜約５．０μであることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は平均直径が約０．４〜約１．０μであることを特徴とする請求項２記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維の長さ対直径の比（ｌ／ｄ）は約１００〜約１０，０００であることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は平均直径が約６．５μであることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は平均の長さが約６．３５ｍｍ〜１２．７ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該複合体はさらに接合剤を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該接合剤は該複合体の約２〜１０重量％であることを特徴とする請求項７記載のフィルター媒質複合体。
- 該接合剤はスチレン−アクリル系接合剤であることを特徴とする請求項７記載のフィルター媒質複合体。
- 該複合体はさらに撥水剤を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該撥水剤はフルオロアクリレートであることを特徴とする請求項１０記載のフィルター媒質複合体。
- 該複合体はさらに表面活性剤を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約１０〜１５％重量％のＡｌ２Ｏ３を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約０重量％と約１重量％未満との間の硼素を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約１重量％より少ない酸化鉄を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約２重量％より少ない酸化ナトリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約３．０重量％より少ない酸化カリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約２０〜約２５重量％の酸化カルシウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約５重量％より少ない酸化マグネシウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約７重量％より少ないＡｌ２Ｏ３を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約０．５重量％より少ない酸化鉄を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約０．２重量％より少ない硼素を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約０．０８重量％より少ない硼素を含んでいることを特徴とする請求項２２記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約１５重量％より少ない酸化ナトリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約７重量％より少ない酸化カリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約１０．０重量％より少ない酸化カルシウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約５重量％より少ない酸化マグネシウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約１０重量％より少ない酸化バリウムを含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該ガラスウール繊維は約５重量％より少ない酸化亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約５５〜約６５重量％のＳｉＯ２、約１０〜１５重量％のＡｌ２Ｏ３、約０重量％と約１重量％未満との間の硼素、約１重量％より少ない酸化鉄、約２．０重量％より少ない酸化ナトリウム、約３．０重量％より少ない酸化カリウム、約２０〜２５重量％の酸化カルシウム、および約５重量％より少ない酸化マグネシウムを含み、該ガラスウール繊維は約７０重量％より少ないＳｉＯ２、約７重量％より少ないＡｌ２Ｏ３、約０．５重量％より少ない酸化鉄、約０．２重量％より少ない硼素、約１５重量％より少ない酸化ナトリウム、約７重量％より少ない酸化カリウム、約１０．０重量％より少ない酸化カルシウム、約５重量％より少ない酸化マグネシウム、約１０重量％より少ない酸化バリウムおよび約５重量％より少ない酸化亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は該フィルター媒質複合体の全重量の約５〜約４０重量％をなしている請求項３０記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は約５９〜約６０重量％のＳｉＯ２、約１３重量％のＡｌ２Ｏ３、約０．６重量％より少ない硼素、約０．５重量％より少ない酸化鉄、約１．０重量％より少ない酸化ナトリウム、約０．５重量％より少ない酸化カリウム、約２１〜２３重量％の酸化カルシウム、約４．０重量％より少ない酸化マグネシウムを含み、該ガラスウール繊維は約６２〜６９重量％のＳｉＯ２、約２．５〜６．５重量％のＡｌ２Ｏ３、約０．２重量％より少ない酸化鉄、約０．０８重量％より少ない硼素、約８．５〜１２．５重量％の酸化ナトリウム、約２．５〜約７．０重量％の酸化カリウム、約４．０〜６．０重量％の酸化カルシウム、約２．５〜約５．０重量％の酸化マグネシウム、約０〜約９．５重量％の酸化バリウムおよび約０．５〜約３．０重量％の酸化亜鉛を含んでいることを特徴とする請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は該フィルター媒質複合体の全重量の約５〜約４０重量％をなしている請求項３２記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は該フィルター媒質複合体の全重量の約５〜約４０重量％をなしている請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は該フィルター媒質複合体の全重量の約２０〜約２５重量％をなしている請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は平均直径が５．０〜９．０μである請求項１記載のフィルター媒質複合体。
- 該切断ガラス繊維は長さが０．１６ｃｍ〜５．０８ｃｍである請求項１記載のフィルター媒質複合体。
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