JPH07507738A - 高真空圧システム用プラスチツクパイプ部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高真空圧システム用プラスチックパイプ部材（技術分野） 本発明は高真空圧ないしは超高真空圧システム用のプラスチック部品を構成する に優れたＰＶＣ若しくはｃｐｖｃのような低コストの熱可塑性材料に関する。こ の種の熱可塑性材料の真空圧での使用は、従来真空ポンプ排気ライン若しくは大 まかな真空圧の設定で足りる用途に限定されていた。また従来、上述の用途でこ の種の材料を使用する場合はＰＶＣ若しくはｃｐｖｃの熱可塑性プラスチック材 料における連続したガスの発生あるいはガス透過性ではな（製造残留物、非真空 適合潤滑剤あるいは連結接着剤である表面不純物に関連して問題の起きることが 残留ガスの分析により判明している。

従って、この種の材料が高真空圧に曝らされると、表面不純物が次第に除去され 得る。このような表面汚染が存在すると、熱可塑性材料が高真空圧ないしは超高 真空圧での使用に適さなくなる。本発明にあってはガス発生低減法を用いて９× ｌロー４トル〜９Ｘ１０−”　トル間の真空圧を必要とする高真空圧ないしは超 高真空圧システムを製造する際にｐｖｃ、ｃｐｖｃ熱可塑性プラスチック配合物 を好適に提供し得る構成が開示される。且つ残留ガスの分析により真空圧処理さ れたプラスチック配合物の相対純度レベルが決定される。全ての熱可塑性材料が 高真空圧、超高真空圧システム用として充分な性能を示すものではないことが理 解されよう９、ＰｖＣおよびＣＰＶＣの他の原価効率の良好な他の材料が使用さ れ得る。

（背；；」技術） 真空圧業界では、ＰＶＣやｃｐｖｃのような低コストの熱可塑性材料は高真空圧 、超高真空圧部品の構成材料として適していないと考えられて来た。これは先ず プラスチック材料のガス発生に、史に第２にこのガスがプラスチック材料を経た 内部の真空圧空間内への透過性に関係する。ここで“ガス発生”とは材料が経時 にガスを発生する傾向がある点を指す、。

材料からのガス発生は、特に高真空圧ないしは超高真空圧システムが殆ど低ガス 発生特性を示す高価な研磨ステンレススチール材料で構成される高真空圧ないし は超高真空圧システムに採用したとき問題になる。高真空圧、超高真空圧システ ム用のパイプ構成金属材のヘリウム漏れ速度に関する事項は周知であるが、高真 空圧システム用のパイプ材料の発生するガス発生・浸透速度を規制する点につい ての情報は現在のところ殆ど知られていない。一方低コストのｐｖｃ、ｃｐｖｃ 材料は通常流体パイプ輸送システムを構成する際に有効に使用される。これらの 材料は大量生産され得、ユーザに対し末端価格が低置になる。。

（発明の開示） ＰＶＣないしはｃｐｖｃのような熱可塑性材料は低コストで高真空圧ないしは超 高真空圧材料として優れている。この場合純性のｐｖｃ、ｃｐｖｃ材料は、ある 時間高真空圧ないしは超高真空圧を受けると、ｐｖｃ、ｃｐｖｃ材料のガス発生 率が９　Ｘ　１０−’　トル〜９ＸｌＯ−”　）ルの間で所定の許容範囲値内の レヘルまで急速に低下する。従って本発明はこの点に着目する。本発明の目的は ｐｖｃ、ｃｐｖｃのような低コストの材料を用いることが好適であり、且つ高真 空圧、超高真空圧システム用の部品として使用される場合、ステンレススチール より優れていることを示すことにある。これはＰＶＣ１ｃｐｖｃ材料を高真空圧 、超高真空圧に曝らし、高真空圧、超高真空圧に曝らされている間、これらの材 料によるガス発生レベルの残留ガス分析に基づき、表面を不純物にしたときのガ ス発生の低減が示される。

本発明の目的は処理された高真空圧システム用のプラスチック部品の使用法を提 供し、システムの製造・設置前に部品を所定の高真空圧で真空処理に寄与する汚 染物の種類および相対汚染量を示すデータが提供される。

（図面の簡単な説明） ここに添付図面は本発明による好ましい実施例を示すが、本発明はこれらの実施 例に制限されるものではない。

図１は標準弁潤滑剤を真空適合潤滑剤と交換することにより、高真空圧、超高真 空システムに使用可能に構成された低コストＰＶＣポール弁の正面図、図２は高 真空圧、超高真空パイプシステムを製作する場合、従来の高価な金属部品形状体 と置換可能な広範の既存の低コスｈｐｖｃ、ｃｐｖｃによる堅牢なパイプ部品成 形体の正面図、図３は柔軟な連結が要求される高真空圧、超高真空パイプシステ ム内の高価で柔軟な金属ベローと置換可能な低コストで柔軟なＰＶＣ管の部分断 面図、図４はアルミニウムあるいはステンレススチールを用いて、より経済的に プラスチックから成型可能な高真空圧、超高真空用の複雑な形状のポンプ部品と しての成形されたＣＰＶＣ分子ドラッグポンプロータの斜視図、図５は加工金属 に代えて成型されるプラスチックから高真空分子ドラッグポンプを製造可能な成 型ＰｖＣ分子ドラッグポンプステータ・ハウシングの斜視図、図６はプラスチッ クパイプ部品材料あるいは金属内面汚染物の高真空圧および超高真空圧のガス発 生の評価・低減を説明するための代表的なシステム構成の斜視図、図７は真空チ ャンバ内におけるプラスチックパイプ部品材料あるいは金属内面汚染物の低減・ 評価を説明するための代表的なシステム構成の斜視図、図８は部分圧力レベルと 原子質量単位との関係を示す残留ガス分析棒グラフ、図９はそれぞれ直径が８イ ンチの２個のＰｖＣのＴ継手に対する高真空圧ないしは超高真空圧でのガス発生 低減・評価を示す実際の残留ガス分析スペクトル、図１Ｏは直径が夫々８インチ の２個のＰｖＣのＴ継手に対する最終高および超高真空圧でのガス発生の低減・ 評価を示す実際の残留ガス分析スペクトルである。

（発明を実施するための最良の形態） 本発明によれば高真空圧ないしは超高真空圧環境の発生および汚染を受ける部品 に対し、新規な熱可塑性材料を提供されることに関する。、ｐｖｃ、ポリ塩化ビ ニルのアクロニム、ＣＰＶＣ１塩素化ポリ塩化ビニルのような熱可塑性材料は、 低コストでありながら残留ガス分析評価により高真空圧、超高真空圧システム内 の高価な金属部品と置換可能であることが判明している。熱可塑性材料が高真空 圧に曝らされると、高真空圧および超高真空圧に対し当初損傷を有していた表面 の不純物が次第に除去される。ガス発生減少法を用いて真空圧が９　Ｘ　１０− ’　ｌ−ル〜９ＸｌＧ−”　）ルを要求する高真空圧、超高真空圧システムの製 作に好適にＰＶＣ，ＣＰＶＣプラスチック部品が使用できることが判明している 。本発明によればガス分子が材料から発生され、内蔵した高真空圧および超高真 空圧空間内に流出することを防止する、低透過性および材料がガス分子を高真空 圧空間内に流出する傾向のある低ガス発生特性の基準を満足させることにより、 別の熱可塑性材料を使用することもできる。−刃金ての熱可塑性材料は充分な高 真空圧、超高真空圧性能を示すものではない。ここで本発明による簡単な方法を 用い、残留ガス分析を用いて真空処理したプラスチック部品の相対純性レベルが 決定される。ＰｖＣ，ＣＰＶＣの他に原価効率の良好な他の材料が使用可能であ る。

図１を参照するに、多（の高真空圧、超高真空圧システムの用途の場合、高価な ステンレススチールの高真空圧および超高真空圧弁が標準弁間滑剤をデュポン社 製のＫＲＹＴＯＸのような真空適合潤滑剤と置換することにより、高真空圧、超 高真空圧システムへの使用可能に変更された低コストのＰ■Ｃホール弁と置換可 能である。これを表すためのＰｖＣ１ｃｐｖｃポール弁１が示される。

図２を参照するに、高価で直径の大きなステンレススチールのパイプ部品が多く の高真空圧、超高真空圧システム用の用途の場合、特定の用途では実際ステンレ ススチールより優れている低コストのＰＶＣ部品と交換可能であることを開示す るため、直径８インチのＰＶＣ十字継手２が示されて（λる。。

図３を参照するに、柔軟な連結が必要なある高真空圧、超高真空圧パイプ用にお いて高価な金属ベロー管が低コストで柔軟なＰＶＣ管と置換可能であることを説 明するための、肉厚が１２インチで直径が４インチの柔軟なＰＶＣ管３が示され ている。

図４にはアルミニウムあるいはステンレススチールから加工によって、より経済 的にプラスチックから成型可能な、複雑な形状の高真空圧、超高真空システム用 ポンプ部品を説明するための、射出成型されたｃｐｖｃ分子ドラッグポンプロー タ４が示されている。

図５を参照するに、機械加工された金属に代えて成型されたプラスチックから大 幅に削減した低コストで高真空圧の分子ドラッグポンプの２部品を製造可能であ ることを開示すべく、成型されたＰｖＣ分子ドラッグポンプのステータ・〕１ウ ジング５が示される。

図６を参照するに、熱可塑性のパイプ部品材料あるいは材料の内面汚染物を高真 空圧、超高真空圧でのガス発生を減少あるいは評価に値する代表的なシステムが 示されてＬ）る。この場合キャップ９を有した柔軟なＰＶＣ管３が高真空圧、超 高真空圧のガス発生削減マニホルド８に連結され、次に残留ガスセン１月０に接 続された残留ガスの分析装置６で特定の高真空圧、超高真空圧が得られ、各原子 Ｗ足単位に対するガス発生率が０−１００になるまで、高真空圧、超高真空圧ポ ンプ７により減圧される。、ここで使用される上記の分析装置およびセンサはＭ ＫＳ測定装置からのモデルＰＰＴおよびこれに接続されたＡＬＲフライヤモデル ＰＣである。

図７を参照するに、熱可塑性パイプ部品全体の内面および外面に対し高真空圧、 超高真空圧におけるガス発生を削減・評価し得る代表的なシステムが示されてい る。この場合ＰＶＣ−ＣＰＶＣボール弁１が高真空圧、超高真空圧システムのハ ス発生削減チャンバ１３内に配置され、高真空圧、超高真空の真空ポンプ７によ り減圧されて、残留ガスセンサｌＯに接続された残留ガス分析装置６において特 定の高真空圧、超高真空圧ないしは０〜１００の各原子質量単位に対し特定のガ ス発生率が得られる。

図８を参照するに、原子質量単位４のヘリウム１２および原子質量単位２８の窒 素１４のような、各原子質量単位と部分圧の読みレベル値との関係を示す残留ガ ス分析の棒グラフが示される。各原子質量単位に対する部分圧を加算したものが 全真空圧に等しい。夫々の原子質量単位の部分圧を正確にモニターすることによ り、高真空圧、超高真空圧を受けている部品の純度および高真空圧、超高真空圧 のガス発生低減・評価システム自体の一体性・有効性を決定することが可能にな る。

図９を参照するに、実際の残留ガス分析における初期ガスの発生低減スペクトル １６が示される。この実際のデータは直径が各々８インチの２本のＰＶＣＴ継手 を高真空圧、超高真空圧ガス発生の低減マニホルドに接続し、６時間後に取り出 した。スペクトルはマニホルトンステ１１内に出た熱可塑性材料の成分・面不純 物の原子質量単位を示す。

図１０を参照するに、８インチのＰＶＣＴＪＩ手を高真空圧、超高真空ガス発生 低減マニホルドに連結した７２時間後のガス発生低減スペクトル１７が示される 。この顕著な原子質量単位ガス発生に寄与するものは水に対し従および主の原子 質量単位である１７と１８である。水蒸気に対するこれらの部分圧レベルは、ス テンレススチールあるいはアルミニウムのチャンバ内より容易に水蒸気分子を熱 可塑性システムから除去する加熱されていない真空チャンバの場合極めて低（な る。

ＦＩＧ、３゜ ＦＩＧ、乙 ツタ！−ミド′ｌｌｔ単イ尤乙 ５．０Ｏｅ−０９）ＩＬ／ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＰＴ、　Ｓ Ｅ）、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＨＵ、ＪＰ 、ＫＲ，ＬＫ、Ｎ。

、　ＰＬ、　ＲＯ，ＲＵ、　５Ｅ （７２）発明者　クレイトン、アール０．ダラスアメリカ合衆国　ニュー　メキ シコ州 ８７１０８　、アルバカーキ、エヌ、イー０．アルバラド　ドライブ　５０１

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．荒引き圧より低い動作圧を有した真空圧システムに使用される熱可塑性材料 で作られた真空圧部品の熱可塑性材料の新規な使用。
2. ２．９×１０−４トルと９×１０−９トルとの間の真空圧を有する真空システム に使用されてなる請求項１の熱可塑性材料で作られる真空圧部品。
3. ３．９×１０−４トルと９×１０−９トルとの間の真空圧を有する真空圧システ ムと組み合わせて、真空圧システムの少なくとも一部をなしてなる請求項１の熱 可塑性材料で作られる真空圧部品。
4. ４．管状のパイプ、ポンプ、ポンプのロータ、弁、十字継手、ベローの機能を行 う柔軟な管状の部材の少なくともーである請求項３の熱可塑性材料で作られる真 空圧部品。
5. ５．ポリ塩化ビニルおよび塩素化ポリ塩化ビニルの少なくともーで作られてなる 請求項１の熱可塑性材料で作られる真空圧部品。
6. ６．定常真空システムに使用されるとき低いガス透過性と低いガス発生率とを有 してなる請求項１の熱可塑性材料で作られる真空圧部品。
7. ７．荒引き圧より低い動作真空圧を有する真空圧システムの熱可塑性材料で作ら れた真空部品を製造する真空圧部品製造工程を包有する熱可塑性材料を使用する 方法。
8. ８．真空圧部品製造工程には９×１０−４トル〜９×１０−９トル間の真空圧を 有する真空圧システムに使用される真空圧部品を製造する工程を包有してなる請 求項７の方法。
9. ９．真空圧部品製造工程には９×１０−４トル〜９×１０−９トル間の真空圧を 有する真空圧システムに使用される真空圧部品を製造する工程と真空圧システム に真空圧部品を設置する工程とを包有してなる請求項７の方法。
10. １０．真空圧部品製造工程には真空圧部品を管、弁、ポンプ、十字状の部材およ びロータの１に形成する工程を包有してなる請求項７の方法。
11. １１．真空圧部品製造工程には定常動作で低いガス透過性および低いガス発生率 を有する熱可塑性材料を選択する工程を包有してなる請求項７の方法。
12. １２．真空圧部品製造工程には、熱可塑性材料を所望の部品形状体に形成する工 程と、真空圧システムの部品形状体を定常状態で使用する前に部品形状体のガス 発生を低減するガス発生低減工程とを包有し、ガス発生低減工程には部品形状体 を使用するシステムの真空圧にほぼ等しい真空圧まで部品形状体の少なくとも内 面を減圧する工程を包有してなる請求項１１の方法。
13. １３．ガス発生低減工程には更にすべての外面を真空圧まで減圧する減圧工程を 包有してなる請求項１２の方法。
14. １４．ガス発生低減工程には部品形状体を真空ポンプシステムと連結する工程と 部品形状体の内部に真空を生成する工程とを包有してなる請求項１１の方法。
15. １５．ガス発生低域工程には部品形状体を使用するシステムの真空圧にほぼ等し い真空圧を有する真空チヤンバ内に部品形状体を配置する工程が包有されてなる 請求項１３の方法。
16. １６．更に減圧工程の少なくとも一部中のガス発止された残留ガスを測定する測 定工程を包有し、測定工程には各残留ガスの存在および発生率を決定する工程を 包有してなる請求項１２の方法。
17. １７．更に部品形状体を減圧する減圧工程中用いられる真空圧にほぼ等しい真空 圧を有する真空圧システムに部品形状体を協働して連結する工程を包有してなる 請求項１２の方法。
18. １８．更に真空圧システムに部品形状体を協働して連結する工程を包有してなる 請求項１１の方法。
19. １９．減圧されている熱可塑性材料の表面積の少なくとも一部に使用するシステ ムの真空圧にほぼ等しい真空圧を与える真空圧印加工程と、真空圧印加工程の少 なくとも一部中で発生される残留ガスを検出する検出工程とを包有してなり、検 出工程には残留ガスの存在および発生率を決定する工程を包有してなる、荒引き 圧より低い真空圧を有した真空圧システムに使用可能な熱可塑性材料を減圧する 方法。
20. ２０．検出工程には残留ガスの発生率を測定して熱可塑性材料が定常動作で低い ガス透過性および低いガス発生特性を有するか否かを決定する工程を包有してな る、請求項１９による荒引き圧より低い真空圧を有する真空圧システムに使用可 能な熱可塑性材料を評価する方法。
21. ２１．真空圧印加工程には減圧される熱可塑性材料の表面積の少なくとも一部を 所定の時間、減圧させる工程を包有し、所定の時間はテストされている真空圧シ ステムの流量に基づき表面積から残留ガスのガス発生を最大に除去する時間長に 等しくされてなる、請求項２０による荒引き圧より低い真空圧を有する真空圧シ ステムに使用可能な熱可塑性材料を評価する方法。
22. ２２．更に真空圧印加工程の前に中空の内面部および外面部を有する所望の部品 形状体に熱可塑性材料を形成する工程を包有し、真空圧印加工程には少なくとも 内面部を真空圧に減圧する工程を包有してなる、請求項１９による荒引き圧より 低い真空圧を有する真空圧システムに使用可能な熱可塑性材料を評価する方法。
23. ２３．真空圧印加工程には熱可塑性材料の少なくとも一部をさらす９×１０−６ トルの最小全真空圧を有する真空圧を形成する工程を包有してなる、請求項１９ による荒引き圧より低い真空圧を有する真空圧システムに使用可能な熱可塑性材 料を評価する方法。
24. ２４．測定工程には定常動作で低いガス透過性および低いガス発生率を示す残留 ガスの各原子質量単位に対し所定の最小ガス発生率の時間長に等しい時間長の間 、評価されている熱可塑性材料の表面積の少なくとも一部を真空圧に曝らす工程 を包有してなる、請求項２０による荒引き圧より低い真空圧を有する真空圧シス テムに使用可能な熱可塑性材料を評価する方法。
25. ２５．真空圧を発生する真空圧供給源と、真空圧供給源を熱可塑性材料と連結し 熱可塑性材料の少なくとも一部に対し真空圧を与える連結装置と、連結装置に協 働可能に連結され熱可塑性材料の少なくとも一部から残留ガスの発生を検出し測 定して荒引き圧より低い真空圧で真空部品としての使用に好適な熱可塑性材料で あるか否かを決定する残留ガス測定システムとを備えた、荒引き圧より低い真空 圧を有する真空圧システムに使用可能な熱可塑性材料を評価するシステム。
26. ２６．真空圧供給源を熱可塑性材料と連結する連結装置が熟可塑性材料を内部に 配置する真空チヤンバでなる、請求項２５による荒引き圧より低い真空圧を有す る真空圧システムに他用可能な熱可塑性材料を評価するシステム。
27. ２７．熱可塑性材料が内面および外面を有する部品形状体でなり、真空圧供給源 を熱可塑性材料と連結する連結装置は一端部が部品形状体の一端部に固定されこ のため部品形状体の内面が真空圧供給源を受け外面が外気にさらされてなる、請 求項２５による荒引き圧より低い真空圧を有する真空圧システムに使用可能な熱 可塑性材料を評価するシステム。