專利名稱：化學過濾器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣凈化用的化學過濾器的制造方法，該化學過濾器除去離子性氣體狀污染物質(zhì)，用于半導體、液晶、精密電子零部件的制造工場等發(fā)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的凈化間、以及發(fā)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的裝置。
背景技術：
在半導體制造、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。特別是在半導體工業(yè)領域，隨著產(chǎn)品的高集成化的進展，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，在半導體制造時的曝光工序中，是造成曝光時分辨率惡化、晶片表面的模糊不清的原因。此外，作為酸性氣體的SOX，在半導體制造時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)在半導體制造等工程中引起種種困難，所以，在半導體制造等中使用的凈化間內(nèi)，希望離子性氣體狀污染物質(zhì)的濃度，在幾個μg/m3以下。
因此，為了除去該離子性氣體狀污染物質(zhì)，將離子交換基導入到化學過濾器中。例如，在日本專利特開2001-259339號公報(專利文獻1)中，公開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脂的紙構成的空氣過濾器用的過濾材料。此外，日本專利特開2000-5544號公報(專利文獻2)中，公開了一種包含吸附介質(zhì)及離子交換樹脂的除臭劑。除此之外，日本專利特開2003-10613號公報(專利文獻3)中，公開了一種構成捕捉對象為堿性離子氣體的空氣過濾器的過濾材料，該過濾材料中的基體材料包含由陽離子交換樹脂構成的粉狀體、粒狀體或者纖維，同時也載置磷酸的空氣過濾器用過濾材料。
對于該化學過濾器，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時間持續(xù)，即，具有優(yōu)良的持續(xù)性。因此，必須在該化學過濾器中，導入大量的離子交換樹脂，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2001-259339號公報所述的空氣過濾器用過濾材料，由于將粉末狀的離子交換樹脂，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脂的摩擦力保持在紙漿基體材料的表面上，所以，當粉末狀離子交換樹脂的附著量增多時，會產(chǎn)生該粉末狀離子交換樹脂脫落的問題。此外，日本專利特開2000-5544號公報所述的除臭劑，具體地說，是將離子交換樹脂緩混合到活性炭纖維中造紙后獲得的，當混合到該活性炭纖維中的離子交換樹脂增大時，造紙獲得的除臭劑的強度顯著降低，存在著通氣時該除臭劑破壞，或者不能進行造紙等問題。此外，日本專利特開2003-10613號公報所述的空氣過濾器用過濾材料，和日本專利特開2000-5544號公報所述的除臭劑一樣，存在著很難使包含在過濾材料的基體材料中的離子交換樹脂量增多的問題。進而，該過濾材料，因為通過載置于空氣過濾器上的磷酸與離子性氣體狀污染物質(zhì)發(fā)生中和反應而除去該離子性氣體狀污染物質(zhì)，由該中和反應生成的鹽，會抑制被處理氣體向過濾器纖維間的空隙內(nèi)的擴散，所以，存在著除去性能的壽命容易降低的問題。
從而，本發(fā)明的目的是，提供一種通過在含有離子交換纖維的基體材料中載置大量離子交換樹脂粉末，可以飛躍地提高離子性氣體狀污染物質(zhì)，離子交換樹脂粉末不容易脫落，并且壓力損失小的化學過濾器的化學過濾器的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這種情況，本發(fā)明人等深入研究的結果，發(fā)現(xiàn)，通過向含有離子交換纖維的纖維質(zhì)的紙上涂布或浸漬離子交換樹脂粉末和粘結劑的混合漿料，獲得離子交換樹脂粉末載置紙，將該離子交換樹脂粉末載置紙進行成形加工，形成波紋狀蜂窩結構的化學過濾器，可以將大量的離子交換樹脂粉末載置到構成化學過濾器的纖維質(zhì)的紙的纖維間的空隙內(nèi)，完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供了一種化學過濾器的制造方法，其特征在于，向含有離子交換纖維的纖維質(zhì)紙上涂布或浸漬離子交換樹脂粉末和粘結劑的混合漿料，獲得載置前述離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末載置紙，將該離子交換樹脂粉末載置紙進行波紋加工，獲得波紋狀蜂窩結構的化學過濾器。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，從含有前述離子交換纖維的纖維質(zhì)紙的兩面來涂布前述混合漿料。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述纖維質(zhì)紙，含有20～80％范圍內(nèi)的離子交換纖維。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換纖維的離子交換容量為1～5m當量/g。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換纖維，包含陽離子交換纖維及陰離子交換纖維中的至少一種。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末的平均粒徑為1～150μm。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末的離子交換容量為1～10m當量/g。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末，包含陽離子交換樹脂粉末及陰離子交換樹脂粉末中的至少一種。
此外，本發(fā)明所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述粘結劑，包括無機系粘結劑或有機系粘結劑中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的化學過濾器的制造方法，由于離子交換纖維與離子交換樹脂粉末進行氫鍵結合，彼此強有力的吸引，所以，在含有離子交換纖維的纖維質(zhì)紙的外側表面和纖維間空隙內(nèi)，可以大量且難以脫落地載置離子交換樹脂粉末，同時，即使進行以后的成形加工該離子交換樹脂粉末也不會容易的脫落。因此，可以大幅度增大所獲得的化學過濾器的單位體積平均的離子性氣體狀污染物質(zhì)的反應量，可以延長離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能的壽命。此外，所獲得的化學過濾器因為是基體材料為波紋狀蜂窩結構的化學過濾器，被處理空氣的流路相對于通氣方向成為平行流，所以，可以抑制壓力損失，借此，可以使外圍設備更加緊湊，所以，可以降低成本。進而，由于在形成波紋狀蜂窩結構的化學過濾器之前，預先使該纖維質(zhì)紙載置離子交換樹脂粉末，所以，在纖維質(zhì)紙的兩個面上，可以分別調(diào)整離子交換樹脂粉末的種類及載置量。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由于混合漿料充分浸透纖維間的空隙，所以，可以增多離子交換樹脂粉末的載置量。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以增大單位體積平均的與離子性氣體污染物質(zhì)的反應量。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以除去氨、胺類等堿性氣體，以及SOX、NOX等酸性氣體兩種氣體。根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以提高離子交換樹脂粉末向纖維質(zhì)紙上的粘結性，可以抑制離子交換樹脂從基體材料上脫落。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以牢固地將離子交換樹脂粉末載置在纖維質(zhì)紙的纖維間的空隙內(nèi)。


圖1是說明本發(fā)明的離子交換樹脂粉末載置紙的制造方法的圖示；圖2是說明本發(fā)明的離子交換樹脂粉末載置紙的制造方法的另外一種圖不；圖3是說明本發(fā)明的化學過濾器的波紋狀蜂窩結構的圖示；圖4是本發(fā)明的化學過濾器的波紋狀蜂窩結構的一部分的剖面圖；圖5是表示氨氣除去率隨時間變化的曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明中使用的所謂含有離子交換纖維的纖維質(zhì)紙，是指利用離子交換纖維和其它加強纖維形成的織物或無紡布。作為該離子交換纖維，沒有特定的限制，可以是陽離子交換纖維或陰離子交換纖維質(zhì)的任何一種。作為該陽離子交換纖維，例如，可以列舉出強酸性陽離子交換纖維，弱酸性陽離子交換纖維等，作為導入該陽離子纖維的離子交換基，例如，可以列舉出磺酸基，膦酸基，羧酸基等。此外，作為陰離子交換纖維，例如，可以列舉出強堿性陰離子交換纖維、弱堿性陰離子交換纖維等，作為導入該陰離子交換纖維的的離子交換基，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，也可以是一種單獨的、或者兩種以上的該陽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，或者該陽離子交換纖維與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)紙中，為20～80重量％，優(yōu)選的為40～60重量％。當該含量不足20％時，由于氫鍵結合的吸附該離子交換樹脂粉末的力弱，該離子交換樹脂粉末變得容易脫落，并且，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能降低。此外，當該含量超過80％時，由于該離子交換纖維本身的機械強度低，所以，該纖維質(zhì)紙的機械強度變低。
該離子交換纖維的離子交換容量，沒有特定的限制，優(yōu)選的為1～5m當量/g，特別優(yōu)選的為2～4m當量/g。當該離子交換容量不足1m當量/g時，吸附該離子交換樹脂粉末的力弱，該離子交換樹脂粉末變得容易脫落，并且，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能降低。此外，當該離子交換容量超過5m當量/g時，由于該離子交換纖維本身的強度顯著降低，所以，該纖維質(zhì)紙的機械強度變低。
該離子交換纖維的平均纖維直徑，沒有特別的限制，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度，沒有特別的限制，優(yōu)選的為0.1～50mm，特別優(yōu)選的為1～10mm。
在本發(fā)明中，當離子交換纖維至少包含陽離子交換纖維及陰離子交換纖維的其中之一時，由于可以除去氨、胺類等堿性氣體，或SOX、NOX等酸性氣體，或者兩者都可以除去，所以是優(yōu)選的。
作為該加強纖維，可以是通常用于化學過濾器的制造的纖維，沒有特別的限制，例如，可以列舉出硅鋁纖維，氧化硅纖維，氧化鋁纖維，莫來石纖維，玻璃纖維，石棉纖維，碳纖維等無機纖維；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，人造纖維等有機纖維。此外，該加強纖維，可以是一種單獨的，或兩種以上的組合。該無機纖維與該有機纖維的組合，該化學過濾器的機械強度提高，是優(yōu)選的，硅鋁纖維和人造纖維的組合是特別優(yōu)選的。
該加強纖維的平均直徑，沒有特定的限制，優(yōu)選的為0.1～25μm，特別優(yōu)選的為0.5～10μm，該加強纖維的平均纖維長度，優(yōu)選的為0.1～50mm，特別優(yōu)選的為10～20mm。通過使該平均纖維直徑和該平均纖維長度在該范圍內(nèi)，可以提高該纖維質(zhì)紙的機械強度。
該纖維質(zhì)紙纖維間的空隙率，沒有特別的限制，優(yōu)選的為50～95％，特別優(yōu)選的為70～95％。所謂該纖維間的空隙率，是指，用形成該織物或該無紡布的纖維之間存在的空隙的總體積除以該織物或該無紡布的表觀體積的值。通過使該纖維間的空隙率位于該范圍內(nèi)，不僅將離子交換樹脂粉末載置在纖維質(zhì)紙的外側表面上，而且還載置在纖維間空隙內(nèi)，所以，該離子交換樹脂粉末的載置量增多了。此外，該織物或無紡布的厚度，沒有特定的限制，優(yōu)選的為0.1～0.5mm，特別優(yōu)選的為0.2～0.3mm。通過令該厚度處于該范圍內(nèi)，可以增強該纖維質(zhì)紙的機械強度，并且增多載置在該纖維質(zhì)載體的纖維間空隙內(nèi)的該離子交換樹脂粉末的量。
在本發(fā)明中，向上述纖維質(zhì)紙上涂布或浸漬離子交換樹脂粉末和粘結劑的混合漿料。作為該離子交換樹脂粉末，沒有特定的限制，可以是陽離子交換樹脂粉末或陰離子交換樹脂粉末中的任何一種。作為該陽離子交換樹脂粉末，可以列舉出強酸性陽離子交換樹脂粉末。弱酸性陽離子交換樹脂粉末，此外，作為陰離子交換樹脂粉末，例如，可以列舉出強堿性陰離子交換樹脂粉末，弱堿性陰離子交換樹脂粉末等。此外，導入到該陽離子交換樹脂粉末或該陰離子交換樹脂粉末中的離子交換基，或該離子交換樹脂粉末的材質(zhì)，與前述離子交換纖維相同。此外，該離子交換樹脂粉末，可以是單獨的一種，或者兩種以上的該陽離子交換樹脂粉末的組合，或者兩種以上的該陰離子交換樹脂粉末的組合，或者是該陽離子交換樹脂粉末與該陰離子交換樹脂粉末的組合。
在本發(fā)明中使用的離子交換樹脂粉末，平均粒徑通常為1～150μm，優(yōu)選的為10～50μm。當平均粒徑超過150μm時，離子交換樹脂粉末的平均一個重量過大，難以獲得與粘結劑之間的足夠的粘結強度，所以恐怕會發(fā)生離子交換樹脂粉末脫落。此外，當平均粒徑不足1μm時，離子交換樹脂粉末與粘結劑的混合漿料的粘度增高，將該混合液向纖維質(zhì)紙上涂布時，混合漿料難以充分浸透到纖維質(zhì)紙內(nèi)，所以，離子交換樹脂粉末的載置量容易降低。
此外，離子交換樹脂粉末的離子交換容量通常為1～10m當量/g，優(yōu)選的為3～6m當量/g。當離子交換容量不足1m當量/g時，與離子性氣體狀污染物質(zhì)的反應量變小，其除去性能容易降低。此外，當離子交換容量超過10m當量/g時，構成離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂的化學穩(wěn)定性差，交換基容易從離子交換樹脂粉末本體上脫離。
在本發(fā)明中，當離子交換樹脂粉末包含陽離子交換樹脂粉末和陰離子交換樹脂粉末時，可以同時除去堿性氣體(氨、胺類等)和酸性氣體(SOX、NOX等)，所以是優(yōu)選的。
在離子交換樹脂粉末包含陽離子交換樹脂粉末和陰離子交換樹脂粉末的情況下，陽離子交換樹脂粉末和陰離子交換樹脂粉末的混合比例，前者與后者的重量比例通常為2∶8～8∶2，優(yōu)選的為4∶6～6∶4。當混合比例在該比例之外時，該酸性氣體或該堿性氣體其中之一的除去性能容易降低。
作為本發(fā)明中使用的粘結劑，沒有特定的限制，可以列舉出無機系粘結劑及有機系粘結劑。本發(fā)明中使用的粘結劑，可以至少包含無機系粘結劑及有機系粘結劑的其中之一。作為無機系粘結劑，可以列舉出硅溶膠，鋁溶膠，鈦溶膠，硅酸鈉，硅酸鉀等。此外，作為有機系粘結劑，可以列舉出丙烯酸系樹脂，乙烯基乙酸樹脂，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，有機硅系樹脂，以及它們的共聚物樹脂等。其中，無機系粘結劑，由于該粘結劑的固化物不會成膜，成為粒子的凝聚體，所以，離子性氣體狀污染物質(zhì)易于透過該粘結劑固化物的間隙，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去性能高，從這一點看是優(yōu)選的。
本發(fā)明中使用的混合漿料，是通過將離子交換樹脂粉末、粘結劑和水混合獲得的，但根據(jù)需要，也可以添加分散劑等界面活性劑。此外，混合漿料中的水可以另外單獨添加，但是，在粘結劑中含有水分的情況下，也可以將該水分作為構成混合漿料的水。例如，在粘結劑是硅溶膠的情況下，可以將氧化硅之外的水作為構成混合漿料的水。在粘結劑是無機系粘結劑的情況下，混合漿料中的離子交換樹脂粉末與無機粘結劑的混合比例，離子交換樹脂粉末與無機系粘結劑的固體成分的重量比通常為90∶10～50∶50，優(yōu)選的為85∶15～75∶25。此外，在粘結劑是有機系粘結劑的情況下，離子交換樹脂粉末與有機系粘結劑的混合比例，離子交換樹脂粉末與有機系粘結劑的固體成分的重量比通常為99∶1～80∶20，優(yōu)選的為95∶5～85∶15。此外，混合漿料的漿料濃度，即，離子交換樹脂粉末和粘結劑固體成分的總計重量相對于混合漿料的總重量的比例，通常為30～70重量％，優(yōu)選的為40～60重量％。當上述混合比例及漿料濃度在上述范圍內(nèi)時，通過混合漿料向纖維質(zhì)紙上的涂布及浸漬，可以很容易將混合漿料中的離子交換樹脂粉末充分載置到纖維質(zhì)紙的表面及內(nèi)部，所以是優(yōu)選的。
作為混合漿料向纖維質(zhì)紙上的涂布方法或浸漬方法，例如，可以列舉出利用輥式涂布機的方法，以及將纖維質(zhì)紙浸漬到混合漿料中的方法等。其中，前一種方法，易于連續(xù)地向纖維質(zhì)紙的外側表面及纖維質(zhì)空隙載置離子交換樹脂粉末，所以是優(yōu)選的。作為前一種方法的具體例子，可以列舉出采用圖1所述的涂布裝置20，通過輥式涂布機22向皮帶式輸送機21輸送的平坦狀的纖維質(zhì)紙2上涂布混合漿料11的方法(單面涂布方法)。這樣，通過向纖維質(zhì)紙上涂布混合漿料，獲得在纖維質(zhì)紙的外側表面及纖維間空隙載置離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂載置紙。
此外，上述涂布處理，可以根據(jù)需要進行兩次以上。例如，由于混合漿料的漿料濃度高等原因，只向纖維質(zhì)紙的一側表面上涂布混合漿料，混合漿料中的離子交換樹脂粉末的載置不能充分滲透到纖維質(zhì)紙的纖維間空隙的情況下，也可以進一步向纖維質(zhì)紙的另一側表面上進行涂布處理(兩面涂布方法)。
下面，參照圖1及圖2說明兩面涂布方法。在圖1的涂布裝置20中，首先，沿箭頭A的方向連續(xù)重復輸出帶式輸送機21上的平坦狀纖維質(zhì)紙2，向平坦狀纖維質(zhì)紙2的上表面31上涂布混合漿料11，干燥后獲得在平坦狀纖維質(zhì)紙2上載置離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末的單面涂布紙3a。然后，如圖2所示，將該離子交換樹脂粉末單面涂布紙3a以涂布面31在下面、未涂布面32在上面的方式，與圖上下相反地設置在涂布裝置20上，將離子交換樹脂粉末單面涂布紙3a沿箭頭B方向連續(xù)地重復輸出，和圖1一樣，向該未涂布面32上涂布混合漿料11，干燥后獲得在平坦狀纖維質(zhì)紙2上載置離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末兩面涂布紙3b。這樣，通過向纖維質(zhì)紙的兩個面上涂布混合漿料，可以獲得在纖維質(zhì)紙的外側表面及纖維間空隙內(nèi)載置離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末載置紙。
此外，將混合漿料涂布到纖維質(zhì)2等上之后的干燥處理，雖說是根據(jù)需要進行，不過由于進行干燥處理，通過混合漿料中的粘結劑，能夠迅速可靠地進行離子交換樹脂粉末向纖維質(zhì)紙的外側表面及纖維間空隙的載置，所以是優(yōu)選的。作為干燥方法，例如，如圖1及圖2所示，可以列舉出利用干燥機23，沿圖示箭頭X方向加熱和吹熱風的方法。作為干燥處理的條件，沒有特定的限制，干燥溫度通常為50～130℃，干燥時間通常為5～30分鐘。此外，在多次進行上述涂布處理的情況下，當在各次涂布處理之間進行干燥處理時，通過在可靠地進行了離子交換樹脂的載置之后，進行下一次的涂布處理，可以很容易增多離子交換樹脂粉末的載置量，所以是優(yōu)選的。
在本發(fā)明中，成形加工上述離子交換樹脂粉末載置紙，獲得波紋狀蜂窩結構的化學過濾器。首先，準備平坦狀離子交換樹脂粉末載置紙。然后，將波紋加工的該平坦狀離子交換樹脂載置紙和不進行波紋加工的紙分開，經(jīng)過波紋加工后的紙成為波紋狀離子交換樹脂粉末載置紙。這里，所謂波紋加工，是指將平坦狀離子交換樹脂粉末載置紙等平坦狀物通過上下一對波紋形狀的軋輥之間，成形為波紋形狀的加工方法。接下來，將平坦狀的離子交換樹脂載置紙與波紋狀離子交換樹脂載置紙以波紋狀離子交換樹脂載置紙作為中心交互地疊層，形成波紋狀蜂窩結構的化學過濾器。
下面利用圖3對波紋狀蜂窩結構的化學過濾器進行說明。圖3是說明本發(fā)明中獲得的波紋狀蜂窩結構的化學過濾器的波紋狀蜂窩結構的立體圖。波紋狀蜂窩結構的化學過濾器1結構，例如是這樣的，或者利用粘結劑將波紋狀蜂窩離子交換樹脂載置紙4(中心)的上下波峰部5、5和平坦狀的離子交換樹脂粉末載置紙3粘結形成一個整體，或者不進行粘結等而只是將它們簡單地層疊，將該層疊體收納固定到框體等中。在層疊時利用粘結劑的情況下，作為粘結劑，例如，可以列舉出和前面所述的硅溶膠等無機系粘結劑相同的粘結劑。
在所獲得的化學過濾器1上，在平坦狀離子交換樹脂粉末載置紙3與波紋狀離子交換樹脂粉末載置紙4之間，形成沿著波紋狀離子交換樹脂粉末載置紙4的波峰部5連續(xù)的方向延伸的大致半圓柱形的空洞6。因此，當從開口部7將被處理空氣導入時，被處理空氣就可以通過空洞6。
圖4是在波紋狀蜂窩結構的化學過濾器1中，在平行于開口部7的面上剖開的模式的剖面圖。在本發(fā)明中使用的波紋狀蜂窩結構的化學過濾器1的波峰的高度h，通常為0.5～10mm，優(yōu)選的為1～5mm，更優(yōu)選的為1～2mm。此外，波紋狀蜂窩結構的化學過濾器1的間距p，通常為1～20mm，優(yōu)選的為1～5mm，更優(yōu)選的為2～4mm。在本發(fā)明中，當波峰高度和間距在上述范圍內(nèi)時，離子性氣體狀污染物質(zhì)的除去效率和壓力損失的平衡很好，所以是優(yōu)選的。
本發(fā)明中獲得的化學過濾器，在纖維質(zhì)紙內(nèi)包含離子交換纖維，進而，通過使用粘結劑，可以使離子交換樹脂粉末載置到紙的表面及纖維間的空隙內(nèi)，所以，單位體積平均的離子交換容量大，壽命長，并且壓力損失小。單位體積平均的離子交換容量，例如，可以在750當量/m3以上。
本發(fā)明中獲得的化學過濾器，可以利用在半導體、液晶、精密電子零部件的制造工場等發(fā)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的凈化間，以及發(fā)生離子性氣體狀污染物質(zhì)的裝置中，用作除去離子性氣體狀污染物質(zhì)的空氣凈化用的化學過濾器，特別是，適合于用作將離子性氣體狀污染物質(zhì)的濃度降低到1μg/m3以下的空氣凈化用化學過濾器。
下面，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但這只是例子，并不構成對本發(fā)明的限制。
實施例1(混合漿料的調(diào)制)將平均粒徑20μm，離子交換容量5.0m當量/g的強酸性陽離子交換樹脂粉末(三菱化學株式會社制ダイヤオン)和硅溶膠(粘結劑)以固體成分的重量比為8∶2的比例混合，調(diào)制成固體成分濃度(漿料濃度)40重量％的混合漿料11。
(波紋狀蜂窩結構的化學過濾器的制作)將離子交換容量2.0m當量/g的強酸性陽離子交換纖維(平均纖維直徑30μm，平均纖維長度5mm)、硅鋁纖維(平均粒徑5μm，平均纖維長度20mm)以及人造纖維以50∶30∶20的比例，進行濕式造紙，在纖維間空隙率90％、厚度0.2mm的平坦狀纖維質(zhì)紙2的上表面上，利用輥式涂布機涂布上述混合漿料11，進而，用干燥機23在80℃進行干燥，卷繞在平坦狀纖維質(zhì)紙2上載置離子交換樹脂粉末的平坦狀的離子交換樹脂粉末單面涂布紙3a(圖1)。其次，在以上述涂布面變成下表面的方式設置該單面涂布紙3a之后，對于沒有形成涂布面的的上表面，與上述同樣的涂布混合漿料11并使之干燥，卷繞在平坦狀纖維質(zhì)紙上載置離子交換樹脂粉末的平坦狀離子交換樹脂粉末雙面涂布紙3b(圖2)。
然后，將該平坦狀離子交換樹脂粉末雙面涂布紙3b的一部分通過上下一對波紋形波的波紋板軋機之間，以波紋離子交換樹脂粉末雙面涂布紙4b為中心制作。在中心4b的波峰部上涂布作為粘結劑的硅溶膠之后，與上述平坦狀離子交換樹脂粉末雙面涂布紙3b重合層疊。將該中心和平坦狀離子交換樹脂粉末雙面涂布紙3b的疊層按照中心通氣方向為同一個方向的方式反復進行，獲得圖3及圖4所示的中心間距p為2.8mm、波峰高度h為1.3mm的波紋狀蜂窩結構。
(化學過濾器的制作)將上述波紋狀蜂窩結構的化學過濾器切割成長100mm×寬100mm×厚度40mm，將其嵌入鋁制的框體中。上述化學過濾器的單位體積平均的離子交換容量為900當量/m3，化學過濾器的單位體積平均的離子交換纖維及離子交換樹脂粉末的含量，分別為60kg/m3、156kg/m3。此外，單位體積平均的離子交換容量，是通過在過濾器中含有的離子交換纖維及離子交換樹脂粉的重量上，分別乘上離子交換纖維及離子交換樹脂粉末的離子交換容量計算出來的。
(性能測定)使用上述化學過濾器，在下述條件下，測定氨除去率隨時間的變化以及化學過濾器的壽命。此外，在實際的凈化間中，成為問題的氨濃度為幾十μg/m3，但為了進行加速試驗，令氨濃度為240μg/m3。其結果示于圖5?；瘜W過濾器的壽命為1100小時。此外，化學過濾器的壽命，是氨的除去率降低到90％時的時間。此外，在該條件下，測定過濾器的壓力損失為27Pa。結果示于表1。
<試驗條件>
·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·除去對象氣體氨·通氣風度0.5m/s·化學過濾器的厚度40mm比較例1使用含有陽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當量/g)和熱熔融纖維進行造紙形成的類似于濾紙的平坦狀纖維質(zhì)紙，準備將該平坦狀纖維質(zhì)紙進行波紋加工成的波紋狀纖維質(zhì)紙與平坦狀纖維質(zhì)紙交互層疊形成的長100mm×寬100mm×厚度40mm的市售的化學過濾器(間距3.3mm，波峰高度1.1mm)。上述化學過濾器的單位體積平均的離子交換容量為700當量/m3，化學過濾器的單位體積的離子交換纖維量為200kg/m3。
利用上述化學過濾器，與實施例1同樣測定氨除去率的隨時間的變化和化學過濾器的壽命。結果示于圖5。化學過濾器的壽命為900小時。此外，與實施例1一樣，測定化學過濾器的壓力損失，為27Pa。結果示于表1。
比較例2準備下述化學過濾器，用電離性放射線照射過的有機高分子化合物的無紡布，將陽離子交換基(磺酸根)接枝聚合(離子交換容量3.0m當量/g)的制品折疊制成衣服褶狀的市售的化學過濾器(長100mm×寬100mm×厚45mm)。上述化學過濾器的單位體積平均的離子交換容量為330當量/m3，化學過濾器的單位體積平均的離子交換纖維量為110kg/m3。
利用上述化學過濾器，與實施例1同樣測定氨除去率的隨時間的變化和化學過濾器的壽命。結果示于圖5?；瘜W過濾器的壽命為550小時。此外，與實施例1一樣，測定化學過濾器的壓力損失，為53Pa。結果示于表1。
比較例3準備在活性炭纖維中添加磷酸的蜂窩狀的長100mm×寬100mm×40mm的市售的化學過濾器。
利用上述化學過濾器，與實施例1同樣測定氨除去率的隨時間的變化及化學過濾器的壽命。結果示于圖5。化學過濾器的壽命為300小時。此外，與實施例1一樣，測定化學過濾器的壓力損失，為20Pa。結果示于表1。
(表1)

權利要求
1.一種化學過濾器的制造方法，其特征在于，向含有離子交換纖維的纖維質(zhì)紙上涂布或浸漬離子交換樹脂粉末和粘結劑的混合漿料，獲得載置前述離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末載置紙，將該離子交換樹脂粉末載置紙進行成型加工，獲得波紋狀蜂窩結構的化學過濾器。
2.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，從含有前述離子交換纖維的纖維質(zhì)紙的兩面，涂布前述混合漿料。
3.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述纖維質(zhì)紙，含有20～80％范圍內(nèi)的離子交換纖維。
4.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換纖維的離子交換容量為1～5m當量/g。
5.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換纖維，至少含有陽離子交換纖維和陰離子交換纖維中的一種。
6.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末的平均粒徑為1～150μm。
7.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末的離子交換容量為1～10m當量/g。
8.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述離子交換樹脂粉末，至少含有陽離子交換樹脂粉末和陰離子交換樹脂粉末中的一種。
9.如權利要求1所述的化學過濾器的制造方法，其特征在于，前述粘結劑，至少包括無機系粘結劑或有機系粘結劑中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明的化學過濾器的制造方法，向含有離子交換纖維的纖維質(zhì)紙上涂布或浸漬離子交換樹脂粉末和粘結劑的混合漿料，獲得載置前述離子交換樹脂粉末的離子交換樹脂粉末載置紙，將該離子交換樹脂粉末載置紙進行成型加工，獲得波紋狀蜂窩結構的化學過濾器。
文檔編號B01D39/00GK1676195SQ200510004229
公開日2005年10月5日 申請日期2005年1月5日 優(yōu)先權日2004年3月29日
發(fā)明者棚橋隆司, 中野壽朗, 今井章博 申請人:霓佳斯株式會社