(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質メルトブローン不織布ウェブの少なくとも１つの成形層を含み、
該メルトブローン繊維が直径１０μｍ以下を有する交絡したマイクロファイバー及び１０μｍを超える直径を有するメソファイバーの二峰性混合物を含み、
繊維直径頻度ヒストグラムが、少なくとも２０μｍのメソファイバー最頻値および最大１０μｍのマイクロファイバー最頻値を示す、成形レスピレータ。
【請求項２】
前記繊維直径頻度ヒストグラムが、約１μｍ〜約２μｍのマイクロファイバー最頻値を示す、請求項１に記載の成形レスピレータ。
【請求項３】
メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含み、成形されカップ状に賦形された少なくとも１つの多孔質メルトブローン不織布ウェブ層であって、該メルトブローン繊維が直径１０μｍ以下を有する交絡したマイクロファイバー及び１０μｍを超える直径を有するメソファイバーの二峰性混合物を含み、繊維直径頻度ヒストグラムが、少なくとも２０μｍのメソファイバー最頻値および最大１０μｍのマイクロファイバー最頻値を示す、多孔質メルトブローン不織布ウェブ層と、
該多孔質メルトブローン不織布ウェブに隣接し、成形されカップ状に賦形された少なくとも１つの第２の濾過層と、を含む、カップ状成形レスピレータ。
【請求項４】
成形レスピレータを製造するプロセスであって、
メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質メルトブローン不織布ウェブを形成する工程であって、該メルトブローン繊維が、直径１０μｍ以下を有する交絡したマイクロファイバー及び１０μｍを超える直径を有するメソファイバーの二峰性混合物を含み、繊維直径頻度ヒストグラムが、少なくとも２０μｍのメソファイバー最頻値および最大１０μｍのマイクロファイバー最頻値を示す、工程と、
多孔質メルトブローン不織布ウェブを帯電させる工程と、
帯電させたウェブを成形して成形レスピレータを形成する工程と、を含むプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
浮遊微粒子を捕捉するためにメルトブローン繊維を用いるフィルタエレメントは公知であり、長い間にわたって使われている。このような繊維含有フィルタエレメントは、例えば、特許文献１（ブラウン（Braun）ら）、特許文献２（クロンザー（Kronzer）ら）、及び特許文献３（クルーガー（Krueger）ら）に記載のように、着用者に清浄な濾過された空気を供給するために一般的にレスピレータに用いられている。通常、電荷が繊維に帯電して捕捉効率が向上する。１９８０年に、クビク（Kubik）らは、繊維形成中に永続的な電荷をメルトブローン繊維に導入する方法を記載している（特許文献４参照）。クビク（Kubik）らによる開発後、例えば、特許文献５（クラッセ（Klaase）ら）、特許文献６（ディーズ（Deeds）ら）、及び特許文献７（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載のように、エレクトレット繊維（electret fiber）を製造するためにその他の帯電技術が開発された。
【０００２】
いわゆる短繊維もまた、メルトブローン不織布ウェブに加えられてきた。例えば、特許文献８（スプリンゲット（Springett）ら）は、熱的に接合された短繊維と熱的に接合されていない帯電したメルトブローン繊維とを含有する多孔質成形ウェブを含むフィルタエレメントを記載している。
【０００３】
フィルタエレメントとして用いるとき、帯電した繊維ウェブは、多くの場合、他の構造に支持される。例えば、レスピレータでは、フィルタウェブは永続的に成形された賦形層に支持されてもよい。フィルタウェブは、賦形層を覆うように配置され、成形構造を呈するべく賦形層に固定されている。レスピレータにおいてメルトブローン繊維含有フィルタ層を支持するのに別個の賦形層を用いることを開示している特許の例としては、特許文献９（バーグ（Berg））、特許文献１０（ダイラッド（Dyrud）ら）、特許文献１１（スコフ（Skov））、及び特許文献１２（アンガジバンド（Angadjivand）ら）が挙げられる。
【０００４】
これらのアプローチに加えて、例えば、特許文献１３（ブラウン（Braun）ら）に記載のように、ポリマー繊維の濾過ウェブはまた、織物、離間バンド、フィラメント又は繊維の使用により賦形構造を保持してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，６５６，３６８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３０７，７９６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７２９，３７１号明細書
【特許文献４】米国特許第４，２１５，６８２号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５８８，５３７号明細書
【特許文献６】米国特許第５，２２７，１７２号明細書
【特許文献７】米国特許第５，４９６，５０７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，８２７，７６４号明細書
【特許文献９】米国特許第４，５３６，４４０号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８０７，６１９号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，８５０，３４７号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，９２３，１８２号明細書
【特許文献１３】米国特許第５，６５６，３６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ウェブを目詰まりさせずに及び／又は不具合な程大きな圧力降下を発生させずに、高い粒子捕捉深さを得ることができる成形レスピレータおよびその製造プロセスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
短繊維とメルトブローン繊維の交絡混合物を含む多孔質ウェブが本明細書において開示される。メルトブローン繊維は、マイクロファイバーとメソファイバー（mesofiber）の交絡混合物を含む二峰の（bimodal）繊維直径分布で現れる。このような多孔質ウェブ（以下「二峰繊維混合ウェブ」と呼ぶ）は、短繊維、メソファイバー、及びメルトブローンマイクロファイバーの交絡した結合に起因して、粒子濾過のような用途によく適している。理論又は機序によって制限されるものではないが、短繊維はウェブに、嵩高さ、低固体分、及び／又は圧縮に対する抵抗を付与することができる場合があり、このことは、所望の深層濾過の性能及び目詰まりを抑える能力を達成するのに役立つことができる。更に、メソファイバーは、メソファイバーの長さ及び／又はマイクロファイバーとの接合能力によって、機械的強度及び一体性をウェブに付与することができ、このことは、このような嵩高で低固体分のウェブを、ハイドロチャージ及び成形などのプロセスを介して扱うのを可能とする上で有利であり得る。また、メルトブローンマイクロファイバーは、微粒子を捕獲及び濾過するのに役立つ働きをすることもできる。
【０００８】
一実施形態において、マイクロファイバー及びメソファイバーは同じポリマー組成物である。別の実施形態では、マイクロファイバー及びメソファイバーは異なるポリマー組成物である。
【０００９】
二峰繊維混合ウェブは、平坦でかつ形成したままの構造で、及び更には賦形された又は成形された状態で、優れた濾過性能を提供することができる。ある実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、目詰まりせずに又は大きな圧力降下を発生させずに、大量の粒子を濾過することができるという利点を有することができる。このようなウェブは、例えば、溶接ヒュームの濾過などの様々な用途に有用であり得る。
【００１０】
二峰繊維混合ウェブは、単独で使用されてもよく、又は組成物、気孔率、構造及び／又は濾過特性の異なる別の濾過媒体の層（例えば、膜、ウェブ等）と組み合わされて（例えばこれらに積層されて）使用されてもよい。いくつかの実施形態において、２つの二峰繊維混合ウェブは、使用目的で積み重ねられてもよい。特定の実施形態では、二峰繊維混合ウェブは、第２の濾過層、例えば、より小さな孔径を有する第２の濾過層のプレフィルタとして使用されてもよい。このように、繊維混合ウェブの優れた捕捉物載荷深さ（depth loading）及び貯蔵能力は、繊維混合ウェブが存在しない場合に起こるのと同じ速さで第２の濾過層が目詰まりを起こす又は飽和するのを防止する働きをすることができる。
【００１１】
特定の実施形態では、開示される二峰繊維混合ウェブは、多くの有益な追加特性を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、二峰繊維混合ウェブは比較的厚く、及び／又は低固体分にできる。二峰繊維混合ウェブはまた、有利な厚さ、固体分、及び／又は濾過特性を維持したまま、所望の形状に成形可能である。例えば、いくつかの実施形態では、このようなウェブは、ウェブを過度に圧縮（これは、低い気孔率、大きな圧力降下、及び望ましくないその他の特性を生じる場合がある）せずに成形することができる。
【００１２】
開示されたウェブは、様々な平坦な又は成形されたレスピレータ用途、及び様々な非レスピレータ濾過用途、例えば、ＨＶＡＣ（例えば、炉）フィルタ、乗物の室内フィルタ、クリーンルームフィルタ、加湿器フィルタ、除湿機フィルタ、室内空気清浄器フィルタ、ハードディスクドライブフィルタ、並びにその他の平坦又はひだ付けできる支持体付き又は自己支持濾過物品に使用することができる。開示された不織布ウェブはまた、空気濾過以外の用途に、例えば、液体（例、医療用）フィルタに、梱包材料に、表甲と靴底構成部分とインサートとを含む靴の構成部分に、並びに上着と活動着と有害物質用衣類とを含む衣類に、使用されてもよい。
【００１３】
したがって、本出願人は、一態様において、メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブの少なくとも１つの成形層を含む成形レスピレータを開示し、そのレスピレータのメルトブローン繊維は、交絡したマイクロファイバーとメソファイバーの二峰混合物を含む。
【００１４】
したがって、本出願人は、別の態様において、メルトブローンにより交絡したマイクロファイバーとメソファイバーとで交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブの少なくとも１つの成形層を含む成形レスピレータを開示し、そのレスピレータにはメソファイバーの少なくとも約５倍のマイクロファイバーが存在し、そのメソファイバーは少なくとも約３０重量％のメルトブローン繊維を含む。
【００１５】
したがって、本出願人は、別の態様において、メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブの少なくとも１つの成形層を含む成形レスピレータを開示し、そのレスピレータにおいて、メルトブローン繊維は交絡したマイクロファイバー及びメソファイバーの二峰混合物を含み、メソファイバーの少なくとも約５倍のマイクロファイバーが存在し、メソファイバーは少なくとも約３０重量％のメルトブローン繊維を含む。
【００１６】
したがって、本出願人は、別の態様において、メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブの少なくとも１つの成形されたカップ状の層を含むカップ状成形レスピレータを開示し、そのレスピレータにおいて、そのメルトブローン繊維は交絡したマイクロファイバー及びメソファイバーの二峰混合物を含み、かつ多孔質不織布ウェブに隣接した少なくとも１つのカップ状に成形された第２の濾過層を含む。
【００１７】
したがって、本出願人は、別の態様において、成形レスピレータを製造するプロセスを開示し、そのプロセスは、メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブを形成する工程であって、そのメルトブローン繊維が、交絡したマイクロファイバー及びメソファイバーの二峰混合物を含む工程と、その多孔質不織布ウェブを帯電させる工程と、その帯電されたウェブを成形して成形レスピレータを形成する工程と、を含む。
【００１８】
したがって、本出願人は、別の態様において、成形レスピレータを製造するプロセスを開示し、そのプロセスは、メルトブローン繊維と交絡した短繊維を含む多孔質不織布ウェブを形成する工程であって、そのメルトブローン繊維が、交絡したマイクロファイバー及びメソファイバーの二峰混合物を含む多孔質不織布ウェブ形成工程と、第２の濾過層を多孔質不織布ウェブに対して積み重ね関係で配置する工程と、その多孔質不織布ウェブと第２の濾過層とを帯電させる工程と、その多孔質不織布ウェブ／第２の濾過層の積み重ね体を成形して成形レスピレータを形成する工程と、を含む。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかし、上記の要約は、決して、請求された主題に関する限定として解釈されるべきではなく、主題は、手続処理の間に補正することができるような付属の「特許請求の範囲」によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】短繊維とメルトブローン繊維とを含む代表的なウェブの写真（倍率１００ｘ）。
【図２】メルトブローン繊維と短繊維とを含むウェブの第１の代表的な製造プロセスの概略図。
【図３】複数の大きい方のオリフィス及び小さい方のオリフィスを有する、代表的なメルトブローダイの出口端部の斜視図。
【図４】メルトブローン繊維と短繊維とを含むウェブの第２の代表的な製造プロセスの概略図。
【図５】複数のオリフィスを有する、代表的なメルトブローダイの出口端部の斜視図。
【図６】二峰繊維混合ウェブを含む代表的な使い捨て個人用レスピレータの、一部切り開いた斜視図。
【図７】実施例１の二峰混合ウェブのメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラム。
【図８】実施例１の二峰繊維混合ウェブのメルトブローン繊維集団の質量頻度ヒストグラム。
【図９】実施例２の二峰混合ウェブのメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラム。
【図１０】実施例２の二峰繊維混合ウェブのメルトブローン繊維集団の質量頻度ヒストグラム。
【図１１】実施例４の二峰混合ウェブのメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラム。
【図１２】実施例４の二峰繊維混合ウェブのメルトブローン繊維集団の質量頻度ヒストグラム。
【図１３】実施例５のウェブの二峰メルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラム。
【図１４】実施例５のウェブの二峰メルトブローン繊維集団の質量頻度ヒストグラム。
【図１５】実施例６のメルトブローン繊維ウェブの繊維直径頻度ヒストグラム。
【図１６】実施例６のメルトブローン繊維ウェブの質量頻度ヒストグラム。
【図１７】実施例７の二峰混合ウェブのメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラム。
【図１８】実施例７の二峰繊維混合ウェブのメルトブローン繊維集団の質量頻度ヒストグラム。  様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を指し示す。注記のない限り、図中の要素は目盛り付けしていない。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
用語解説
「メルトブローン」は、複数のオリフィスを通って溶融物質を押し出してフィラメントを形成し、フィラメントを空気又は他の微細化用ガスと接触させながらフィラメントをファイバーに微細化し、その後微細化されたファイバーの層を収集することを意味する。
【００２２】
「メルトブローン繊維」は、メルトブローンプロセスにより製造される繊維を意味する。
【００２３】
「マイクロファイバー」は、直径（顕微鏡法により決定される）１０μｍ以下であるメルトブローン繊維を意味し、「超微細マイクロファイバー」は、直径２μｍ以下であるマイクロファイバーを意味し、「サブミクロンマイクロファイバー」は、直径１μｍ以下であるマイクロファイバーを意味する。
【００２４】
「メソファイバーは」、直径（顕微鏡法により決定される）が１０μｍを超えるメルトブローン繊維を意味する。
【００２５】
「二峰繊維混合ウェブ」は、メルトブローン繊維と交絡された短繊維を含む不織布ウェブを意味し、当該メルトブローン繊維は、交絡されたマイクロファイバーとメソファイバーとの二峰混合物を示す。
【００２６】
交絡したマイクロファイバーとメソファイバーの二峰混合物」とは、マイクロファイバーとメソファイバーの交絡混合物を意味し、（例えば、繊維直径頻度ヒストグラムで特徴付けられるように）マイクロファイバーの少なくとも１つの最頻値（mode）及びメソファイバーの少なくとも１つの最頻値が存在する。（これと関連して、用語「二峰」は、少なくとも２つの最頻値を有することを意味し、かつ２つを超える最頻値、例えば、三峰以上を有する集団を包含する。）
【００２７】
繊維直径頻度ヒストグラム又は質量頻度ヒストグラムに関して使用する場合、「最頻値」は、局所的なピークよりも１及び２μｍ小さい及び１及び２μｍ大きい繊維直径の高さ以上の高さを有する局所的なピークを意味する。
【００２８】
繊維ウェブ試料の「繊維直径頻度ヒストグラム」は、様々な繊維直径に対応して観察される繊維の数が示されるヒストグラムを意味する。
【００２９】
繊維ウェブ試料の「質量頻度ヒストグラム」は、様々な繊維直径の繊維の相対質量が示されるヒストグラムを意味する。
【００３０】
「直径は」、繊維に関して使用するとき、円形断面を有する繊維の繊維直径を意味し、又は、非円形繊維の場合は、繊維の幅にわたって構成される場合がある最長断面コードの長さを意味する。
【００３１】
「同じポリマー組成物」は、本質的に同じ繰り返し分子単位を有するが、分子量、メルト・インデックス、製造方法、結晶性形状、商業形態、添加剤の有無及び量等が異なるポリマーを意味する。
【００３２】
「異なるポリマー組成物」は、かなりの量の異なる繰り返し分子単位を有するポリマーを意味する。
【００３３】
「連続」は、繊維に関して使用するとき、本質的に無限のアスペクト比（つまり、長さと直径の比が、例えば、少なくとも約１０，０００以上）を有することを意味する。
【００３４】
「フィラメントを微細化して繊維にする」という用語は、フィラメントのセグメントを、より長く、より小さな直径のセグメントに変化させることを意味する。
【００３５】
「デニール」は、フィラメント９，０００メートル当たりのグラム量を意味する。
【００３６】
「有効繊維直径」は、繊維の束に関して使用するとき、円形又は非円形のいずれかの断面形状を持つ繊維のウェブに関して、デービーズ，Ｃ．Ｎ．（Davies, C. N.）著「空中に浮遊する埃及び粒子の分離（The Separation of Airborne Dust and Particles）」（ロンドンの英国機械工学学会（Institution of Mechanical Engineers，London）、会報１Ｂ、１９５２年）に記載の方法に従って求めた値を意味する。
【００３７】
「多孔質」とは空気透過性であることを意味する。
【００３８】
「固体分」はウェブ中の固形分％を意味し、パーセンテージとして表わされる。
【００３９】
用語「自己支持する」は、実質的な引き裂き又は破裂が無く、リールからリールへの製造設備を使用してそれだけで取扱い可能であるような充分な強度を有するウェブを意味する。
【００４０】
「成形」は、ウェブ又はウェブの層に関して使用するとき、熱及び／又は圧力を使用してウェブを所定の形状に形成することを意味する。
【００４１】
「成形ウェブ」は、三次元より二次元において充分に大きく、人間の鼻及び口を覆ってフィットするように適合された、カップ状などの所望の形状に賦形された構造を意味する。
【００４２】
「レスピレータ」は、空気が人間の呼吸器系に入る前にその空気を濾過するために、人間によって着用される装置を意味する。
【００４３】
「マスク本体」は、少なくとも人間の鼻及び口を覆ってフィットすることができ、かつ外部気体空間から隔てられた内部気体空間を画定するのを助ける通気性構造体を意味する。
【００４４】
「ハーネス」は、マスク本体を着用者の顔面上で支持する助けとなる構造体又は部品の組み合わせを意味する。
【００４５】
「濾過層」は、当該層を通過する空気中の汚染物質を除去するように設計されるフィルタ媒体の通気層を意味する。
【００４６】
図１は、短繊維１２とメルトブローン繊維１４とを含む代表的なウェブ１０を示す。短繊維１２は、メルトブローン繊維１４の網状組織内にわたって分配されかつ交絡している。メルトブローン繊維１４は、マイクロファイバー１３（直径１０マイクロメートル以下のメルトブローン繊維と定義される）とメソファイバー１５（直径１０マイクロメートルを超えるメルトブローン繊維と定義される）との交絡混合を含む。一実施形態において、ウェブは交絡したマイクロファイバーとメソファイバーの二峰混合物を含む。各種実施形態において、マイクロファイバーは、最大直径約１０μｍ、約８μｍ、又は約５μｍを示す場合がある。更なる実施形態において、マイクロファイバーは最小直径約０．１μｍ、０．５μｍ、又は１μｍを示す場合がある。各種の実施形態において、メソファイバーは最小直径約１１μｍ、約１５μｍ、又は約２０μｍを示す場合がある。更なる実施形態において、メソファイバーは、最大直径約７０μｍ、６０μｍ、又は５０μｍを示す場合がある。
【００４７】
マイクロファイバー及びメソファイバーの集団は、それぞれ所与の直径の繊維（短繊維を含まず）の数を示す繊維直径頻度ヒストグラムに従って特徴付けることができる。あるいは、集団は、それぞれ所与の直径の繊維（短繊維を含まず）の相対質量示す質量頻度ヒストグラムによって特徴付けることができる。
【００４８】
メルトブローン繊維１４は、（例えば、繊維直径頻度ヒストグラムを参照して特徴付けられるように）、少なくとも１つの最頻値のマイクロファイバー及び少なくとも１つの最頻値のメソファイバーが存在するように二峰繊維直径分布に存在してもよい。（最頻値は質量頻度ヒストグラムに存在してもよく、繊維直径頻度ヒストグラムに存在する最頻値と同じであっても、同じでなくてもよい。）各種の実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、繊維直径が少なくとも０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、又は２μｍにおいて１つ以上のマイクロファイバー最頻値を示してもよい。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、繊維直径が最大１０μｍ、８μｍ、又は５μｍにおいて１つ以上のマイクロファイバー最頻値を示してもよい。特定の実施形態において、二峰繊維混合ウェブは１μｍ又は２μｍのマイクロファイバー最頻値を示してもよい。各種の実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、繊維直径が少なくとも約１１μｍ、１５μｍ、又は２０μｍにおいて１つ以上のメソファイバー最頻値を示してもよい。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、繊維直径が最大約５０μｍ、４０μｍ、又は３０μｍにおいて１つ以上のメソファイバー最頻値を示してもよい。このような二峰繊維混合ウェブは、対応する繊維直径が、小さい方の繊維直径の少なくとも約５０％、１００％、２００％、又は４００％だけ異なる、少なくとも２つの最頻値を示してもよい。二峰繊維混合ウェブヒストグラムは、（図９及び１０に例示されるように）小さい方の直径のメルトブローン繊維集団と大きい方の直径のメルトブローン繊維集団との間に１つ以上のギャップを示してもよい。あるいは、このようなギャップは存在しなくてもよい。
【００４９】
例えば、質量頻度ヒストグラムを見ることで確かめることができるように、重量で測定した場合、メソファイバーはメルトブローン繊維材料のかなりの部分を占め、その結果、ウェブに強度と機械的一体性を提供することができる。一実施形態において、メソファイバーは、少なくとも約３０量％のメルトブローン繊維を含む。更なる実施形態において、メソファイバーは、少なくとも約４０％、５０％、６０％、又は７０重量％のメルトブローン繊維を含む。
【００５０】
例えば、繊維直径頻度ヒストグラムを見ることで確かめることができるように、マイクロファイバーはウェブ中の繊維の数の大部分を含むことができるので、結果として、微粒子を取り込む望ましい能力を提供することができる。一実施形態において、メソファイバーの少なくとも５倍のマイクロファイバーが存在する。代替実施形態において、メソファイバーの少なくとも１０倍のマイクロファイバーが存在し、別の実施形態では、少なくとも２０倍のマイクロファイバーが存在する。
【００５１】
短繊維１２は、メルトブローン繊維１４の網状組織内にわたって分配されかつ交絡している。各種の実施形態において、ウェブは、少なくとも約３０重量％、４０重量％、又は４５％の短繊維を含む。更なる実施形態において、ウェブは、最大約７０重量％、６０重量％、又は５５重量％の短繊維を含む。
【００５２】
短繊維は、通常、ウェブ中にメルトブローンされるのとは対照的に、（例えば、後で説明する代表的なプロセスによって）固化形態で不織布ウェブに添加される。多くの場合、短繊維は、（例えば、メルトブローン繊維と比較して）繊維直径が、繊維が通って押し出されるオリフィスの寸法とより酷似するようなプロセスで製造される。製造プロセス又は組成物に関わらず、短繊維は通常、特定の所定の又は識別可能な長さに機械切断される。短繊維の長さは通常、メルトブローン繊維よりずっと短く、０．６１メートル未満、又は約０．３メートル未満であり得る。短繊維の長さは約１〜８ｃｍであるのが好ましく、より好ましくは約２．５ｃｍ〜６ｃｍである。短繊維の幾何平均繊維直径（average geometric fiber diameter）は、一般に、平均して約１５μｍを超え、各種実施形態では２０、３０、４０、又は５０μｍを超え得る。短繊維は一般に、約３ｇ／９，０００ｍを超える、及び約４ｇ／９，０００ｍ以上のデニールを有する。上限で、デニールは通常、約５０ｇ／９，０００ｍ未満であり、より一般的には、約２０ｇ／９０００ｍ〜１５ｇ／９０００ｍである。
【００５３】
短繊維は通常、合成ポリマー材質である。それらの組成物は、（成形レスピレータ本体を形成するのに使用されるような）通常の成形プロセスの間に互いに融着され得るように及び／又はメルトブローン繊維に融着され得るように選択されてもよい。あるいは、通常の成形プロセスの間に互いに結合しない又はメルトブローン繊維に接合しない性質（例えば、融点）を有する材料から製造することができる。本明細書で使用される短繊維に関し、用語「熱接合性」は、一般に、互いに又はメルトブローン繊維にある程度融着することが可能な１つ以上の構成成分を有する短繊維を表わすために使用される。用語「熱接合性でない」は一般に、互いに又はメルトブローン繊維に極めて高度に融着することが可能である任意の構成成分を有さない短繊維を表わすために使用される。
【００５４】
短繊維が熱接合性でない特定の実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、ウェブを著しく圧縮する（このことは濾過特性に影響を及ぼす場合がある）ことなく成形する（例えば、人間の鼻及び口を覆ってフィットするように適用可能であり、かつ個人用レスピレータに有用な、通常はカップ状に賦形された幾何形状に）ことができる、優れた能力を提供することができる。短繊維が熱接合性である他の実施形態では、成形プロセス中にウェブのかなりの圧縮が発生する場合がある。しかしながら、このタイプの二峰繊維混合ウェブも各種の濾過用途に適している場合がある。具体的には、このようなウェブは、優れた成形構造の保持能力を有し得るので、ウェブを特定の成形レスピレータ及び／又はひだ付きフィルタに適するようにレンダリングすることができる。
【００５５】
好適な短繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、コポリエステル、ポリアミド、又はこれらの１つの組み合せから作製することができる。接合可能な場合、短繊維は通常、接合後にその繊維構造の多くを保持する。短繊維は、米国特許第４，１１８，５３１号（ハウザー（Hauser））に記載の繊維のような捲縮繊維であってもよい。捲縮繊維は、連続的な波状で縮れた、又はギザギザの輪郭を長さに沿って有し得る。短繊維は、１ｃｍ当たり約１０~３０の捲縮を有する捲縮繊維を含んでもよい。短繊維は単一成分繊維又は多成分繊維であってよい。通常採用される成形条件で非接合性である市販の単一成分繊維の例には、インビスタ社（インビスタ社（Invista Corp））（ノースカロライナ州シャーロット（North Carolina））から入手可能なＴ−２９５が挙げられる。市販の単一成分熱接合性短繊維の例には、同様にインビスタ社（インビスタ社（Invista Corp））から入手可能なＴ  ２５５、Ｔ  ２５９、及びＴ  ２７１、及びフォス・マニュファクチャリング社（Foss Manufacturing Inc.,）（ニューハンプシャー州ハンプトン（Hampton, New Hampshire））から入手可能な４１０  ＰＥＴＧ型、１１０  ＰＥＴＧ型が挙げられる。短繊維は多成分繊維であってもよく、構成成分の少なくとも１つが加熱中に軟化して、短繊維が互いに接合することができ、又はメルトブローン繊維と接合することができる。異なる構成成分は異なる種類のポリマー（例えば、ポリエステル及びポリプロピレン）であってもよく、又は同じ種類であるが融点が異なるポリマーであってもよい。多成分繊維は、同一の広がりを持つ並列構造（side-by-side configuration）、同一の広がりを持つ同心の芯鞘構造（sheath-core configuration）、又は同一の広がりを持つ楕円の芯鞘構造を有する複合繊維であってもよい。熱的に接合された短繊維として使用することができる複合繊維の例には、インビスタ社（Invista Corp）から入手可能なＴ  ２５４、Ｔ  ２５６；全てチッソ株式会社（Chisso Inc.）（日本、大阪）から入手可能な（チッソ（Chisso）ＥＳ、ＥＳＣ、ＥＡＣ、ＥＫＣ）のようなポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維、ポリプロピレン／ポリプロピレン複合繊維（チッソＥＰＣ）、及びポリプロピレン／ポリエチレンテレフタレート複合繊維（チッソＥＴＣ）；及び南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）（台湾、台北）から入手可能なＬＭＦ型ポリエステル５０／５０鞘／芯短繊維、が挙げられる。
【００５６】
メルトブローン繊維は、メルトブローイングプロセス、例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（クビク（Kubik）ら）に記載のように、例えばダイオリフィスを通して繊維形成材料を気体流の中に押し出すことによって製造される繊維である。通常、メルトブローン繊維は短繊維と比べて非常に長い。通常特定の又は識別可能な長さを有する短繊維とは違って、メルトブローン繊維は通常不定長である。（メルトブローン繊維は時に不連続であると報告されているが、繊維は一般に長くかつ十分に絡み合っており、このような繊維の塊から１本の完全なメルトブローン繊維を取り出すこと、又はメルトブローン繊維を始めから終りまでたどることは不可能である）。
【００５７】
更に、固化したメルトブローン繊維の直径は、溶融繊維前駆体が生成される発生源となるオリフィスの寸法とかなり異なっても（例えば、かなり小さくても）よい。一実施形態において、メルトブローンマイクロファイバー及びメソファイバーを作製するのに使用する樹脂は同一のポリマー組成物である。このような場合、マイクロファイバー及びメソファイバーは、各プロセスに用いられる特定の条件に応じて、メルトブローイングプロセスの間又は次の成形プロセスの間に互いに融着することができてもよい。代替実施形態において、メルトブローン繊維（マイクロファイバー及びメソファイバー）の製造に使用される樹脂は異なるポリマー組成物である。
【００５８】
一実施形態において、マイクロファイバー及びメソファイバーの製造に使用される樹脂のメルト・フロー・インデックスは、実質的に同じである。代替実施形態において、マイクロファイバー及びメソファイバーの製造に使用される樹脂のメルト・フロー・インデックスは、かなり異なる。
メルトブローに好適であり得る繊維形成樹脂の例には、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンなどの熱可塑性ポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレン及びスチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーのようなブロックコポリマー、及びポリプロピレン、ポリブチレン及びポリ（４−メチル−１−ペンテン）のようなポリオレフィン、又はこのような樹脂の組み合わせが挙げられる。メルトブローン繊維を作製するために用いることができる材料の例が、米国特許第５，７０６，８０４号（バウマン（Baumann）ら）、米国特許第４，４１９，９９３号（ピーターソン（Peterson））、米国再発行特許ＲＥ２８，１０２号（メイヒュー（Mayhew））、米国特許第５，４７２，４８１号及び同第５，４１１，５７６号（ジョーンズ（Jones）ら）、並び米国特許第５，９０８，５９８号（ルソー（Rousseau）ら）に開示されている。
【００５９】
帯電されることになるウェブの場合、投入されるポリマー樹脂は、満足の行くエレクトレット特性又は荷電分離性を保持することになる任意の熱可塑性繊維形成材料であっても本質的に適用可能である。荷電可能なウェブの好ましいポリマー繊維形成材料は、室温（２２℃）で１０１４Ω−ｃｍ以上の体積抵抗率を有する非導電性樹脂である。好ましくは体積抵抗率は約１０１６Ωｃｍ以上である。荷電可能なウェブに使用するポリマー繊維形成材料はまた、好ましくは、導電性を大幅に増加させるか、あるいは繊維が帯電を受け入れ保持する性能を阻害する可能性がある、静電気防止剤などの成分を実質的に含まない。帯電可能なウェブに用いてよいポリマーのいくつかの例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）等のポリオレフィンを含む熱可塑性ポリマー及び環状オレフィンコポリマー、及び該ポリマーの混合が挙げられる。用いてよいが、帯電することが困難であったり、急速に帯電を放出する可能性のあるその他のポリマーには、ポリカーボネート、スチレンブタジエンスチレン及びスチレンイソプレンスチレンブロックコポリマー等のブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン等のポリエステル及び当業者に周知のその他のポリマーが挙げられる。
【００６０】
ウェブの濾過性能、エレクトレット帯電能力、機械的特性、エージング特性、着色、表面特性、又は対象の他の特性を強化するために、ポリマーに添加剤を添加してもよい。例えば、ポリマーは、濾過性能を改善するために、米国特許第５，０２５，０５２号及び同第５，０９９，０２６号（クレーター（Crater）ら）に記載された添加剤を含む添加剤を含有していてもよく、濾過性能を改善するために、（例えば、米国特許第６，２１３，１２２号（ルソー（Rousseau）ら）に記載のように）低レベルの抽出可能な炭化水素を有していてもよい。繊維ウェブはまた、米国特許第４，８７４，３９９号（リード（Reed）ら）並びに米国特許第６，２３８，４６６号及び同第６，０６８，７９９号（共に、ルソー（Rousseau）ら）に記載されているように、オイルミスト抵抗性が向上するように作製されてもよい。
【００６１】
他の潜在的に適している添加剤には、充填剤、人工降雨剤（例えば、ミリケン・ケミカル（Milliken Chemical）から商標「ミラド（MILLAD）」で入手可能な、製品番号３９８８のジベンジリデンソルビトール）、エレクトレット帯電強化添加剤（例えば、トリステアリルメラミン、及びチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）から商標「チマソーブ（CHIMASSORB）」で入手可能な、製品番号１１９及び９４４のような各種光安定剤）、硬化開始剤、剛性化剤（例えば、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、界面活性剤、及び表面処理剤（例えば、ジョーンズ（Jones）らに付与された米国特許第６，３９８，８４７（Ｂ１）号、同第６，３９７，４５８（Ｂ１）号、及び同第６，４０９，８０６（Ｂ１）号に記載のような、オイルミスト環境中で濾過性能を改善するためのフッ素系処理剤）が挙げられる。
【００６２】
使用する各種添加剤の種類及び量は当業者には周知であろう。例えば、エレクトレット荷電促進添加剤は、一般に、約５重量％未満、より典型的には約２重量％未満の量で存在する。
【００６３】
図２は、例えば、二峰繊維混合ウェブなどの各種直径のメルトブローン繊維を含むウェブの製造に使用することができる装置２００の代表的な構成を示す。ホッパー２０２及び押出成形機２０４から送り込まれる溶融繊維形成ポリマー材料は、入口２０８を介してメルトブローダイ２０６に入り、ダイ空洞２１０を通って流れ、ダイ空洞２１０の前方端部を超えて一列に配置されかつダイ空洞２１０と流体連通する（一実施形態において、ダイ空洞２１０は、図２に示されていない導管によってオリフィスと流体連通する）、より大きい及びより小さい寸法のオリフィスの列（図３に関連して以下に説明）を通ってダイ空洞２１０を出る。溶融繊維形成材料は、フィラメント２１２を形成するためにこうしてオリフィスから押し出される。開口の組が提供され、当該開口を通って、気体、通常は加熱空気が非常に高速で押し込まれ、フィラメント２１２を繊維に微細化し、これによりメルトブローン繊維の空気浮遊ストリーム２１４を形成する。ある特別の実施形態では、上記の装置は、単一の押出成形機と、単一のダイと、単一のダイ空洞から構成される。
【００６４】
図３は、微細化気体偏向板が取り除かれた、代表的なメルトブローダイ２０６の拡大端部斜視図である。一実施形態において、ダイ２０６は、複数の流路を画定する大きい方のオリフィス３０６及び小さい方のオリフィス３０８の列３０４を有する突出したチップ部分３０２を含み、溶融繊維形成材料は当該オリフィスを通過してダイ２０６を出て行き、フィラメント２１２を形成する。大きい方のオリフィス３０６及び小さい方のオリフィス３０８は円形であり得るが、他の形状を含むこともできる。孔３１０が、通しボルト（図３には示さず）を受け入れ、これらがダイの各種部品を共に保持する。図３に示される実施形態において、大きい方のオリフィス３０６及び小さい方のオリフィス３０８の寸法比は２：１であり、大きい方のオリフィス３０６のそれぞれに対して９個の小さい方のオリフィス３０８が存在する。大きい方のオリフィスの寸法と小さい方のオリフィスの寸法の比には、例えば、１．５：１以上、２：１以上、２．５：１以上、３：１以上、又は３．５：１以上を用いてよい。大きい方のオリフィスに対する小さい方のオリフィスの数におけるその他の比は、例えば、５：１以上、６：１以上、１０：１以上、１２：１以上、１５：１以上、２０：１以上、又は３０：１以上を用いてよい。各種実施形態において、小さい方のオリフィスの直径（又は、非円形オリフィスを使用する場合には最も大きい寸法）は、少なくとも約０．２ｍｍから少なくとも０．４ｍｍまで、又は少なくとも約０．５ｍｍまでの範囲内であることができる。小さい方のオリフィス及び大きい方のオリフィスの数、及びそれらの外形寸法は、大きい方のオリフィスからの溶融押出品の容積流量の、小さい方のオリフィスからの溶融押出品の容積流量に対する公称比が、約７０：３０、６０：４０、５０：５０、４０：６０から３０：７０の範囲で変動可能なように選択することができる。しかしながら、各種寸法のオリフィスから出る容積流量の正確な比は、ポリマー樹脂の粘度、及び押出プロセスで採用される操作条件の影響を受ける。したがって、この開示に基づいて理解されるように、ポリマーの流量、押出成形機及び／又はダイの操作温度、微細化気流速度等のような操作条件（及び下記のように装置２２０を介して導入される短繊維）は、こうして形成される不織布ウェブが所望の構造と物理的特性とを有するように、全て組み合せて選択することができる。このやり方で、図２及び３に示される装置は、大きい方の寸法のオリフィスから流出する大きい方の直径の繊維と、小さい方の寸法のオリフィスから流出する小さい方の直径の繊維とを含むストリームを提供するように操作され、これにより、例えば、二峰繊維直径分布を含む不織布ウェブを作製することができる。
【００６５】
図４は、例えば二峰繊維混合ウェブのような、各種直径のメルトブローン繊維を含むウェブを製造するのに使用することができる第２の装置８００の代表的な構成を示す。単一のメルトブローダイ２０１には、ホッパー２０５、押出成形機２０７、及び導管２０９から送り込まれる第１の溶融繊維形成材料が供給される。ダイ２０１には、ホッパー２１１、押出成形機２１３、及び導管２１７から送り込まれる第２の溶融繊維形成材料が別個に供給される。導管２０９及び２１７は、ダイ空洞２６８及び２７０の外壁を形成する概ね対称的な第１及び第２の部材２２２及び２２４内に位置する第１及び第２のダイ空洞２６８及び２７０とそれぞれ流体連通する。第１及び第２の対称部材２２６及び２２８は、ダイ空洞２６８及び２７０の内壁を形成し、かつ継ぎ目２３０で交わる。部材２２６及び２２８は、それらの長さのほとんどに沿って断熱材２３２によって分離されてもよい。偏向板２４０及び２４２は、微細化流体（例えば、加熱空気）のストリームを、当該ストリームがメルトブローダイ２０１から流出するフィラメント２１２に集まり、かつフィラメント２１２を繊維２１４に微細化するように方向付ける。
【００６６】
図５は、微細化気体偏向板２４０及び２４２が取り除かれた、代表的なメルトブローダイ２０１の拡大端部斜視図である。部材２２２と２２４とは継ぎ目２４４で互いに接しており、継ぎ目２４４にはオリフィス２４６の第１の組及びオリフィス２４８の第２の組が位置し、これらを介してフィラメント２１２が吐出される。一実施形態において、組２４６のオリフィスと組２４８のオリフィスの寸法（例えば、円形オリフィスの場合の直径）は同じである。代替実施形態において、組２４６のオリフィスと組２４８のオリフィスの寸法は異なる。ダイ空洞２６８及び２７０は、通路２３４、２３６及び２３８を介して、オリフィス２４６の第１の組及びオリフィス２４８の第２の組とそれぞれ流体連通している。図５に示される代表的な実施形態において、オリフィス２４６及び２４８は、ダイ２０１の出口端部にわたって一列で交互に、かつダイ空洞２６８及び２７０と５０：５０の比でそれぞれ流体連通して配置される。オリフィスのその他の構成及びオリフィス２４６及び２４８のその他の数の比を採用してもよい。例えば、オリフィスは、微細化空気出口間の複数個の列（例えば、２、３、４又はそれ以上の列）に配置されてもよい。必要に応じて、列以外のパターン、例えば不規則に位置するオリフィスが使用されてもよい。複数個の列に配置する場合、各列は１組だけ又は第１及び第２の組の両方からオリフィスを包含してもよい。第１及び第２の組のオリフィスの数は、例えば５０：５０、５０：５０未満（例えば１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０等）、及び５０：５０超過（例えば６０：４０、７０：３０、８０：２０、９０：１０等）など、各種の比で並んでもよい。第１及び第２の組の両方のオリフィスが１乃至複数の列に配列されている場合、第１及び第２の組のオリフィスは交互に配置される必要はなく、所望のウェブ構造に応じて例えば１２２１、１１２２２１１、１１１１２２２１１１１及び他の配列等、任意の所望態様の配置とすることができる。ダイチップは、メルトブローダイの中の第１、第２、第３、及び、必要であれば、更なるダイ空洞とそれぞれ流体連通し、第１、第２、第３、及び、必要であれば、更なる押出成形機によって送り込まれる、１組を超えるオリフィス、例えば、第１、第２、第３のオリフィス及び、必要であれば、更なるオリフィスの組を包含してもよい。
【００６７】
図４及び５に示される装置は、１組のダイ空洞／オリフィスから流出する大きい方の寸法の繊維と、他の組のダイ空洞／オリフィスから流出する小さい方の寸法の繊維とを含むストリームを提供するように操作することができ、これにより、例えば、二峰メルトブローン繊維直径分布を含む不織布ウェブが作製される。これは、一実施形態では、１組のオリフィスから流出する溶融繊維形成材料の粘度が他の組のオリフィスから流出する溶融繊維形成材料の粘度と異なる条件下で装置を操作することで行われる。ある特定の実施形態において、第１の繊維形成材料は、実質的に低粘度の間にオリフィスの第１の組を通って流れてより小さい直径のフィラメントを形成し、第２の繊維形成材料は、実質的に高粘度の間にオリフィスの第２の組を通って流れてより大きい直径のフィラメントを形成する。（これと関連して、実質的に高い／低いは、例えば、少なくとも約２０％異なることを意味してよい。）２組のオリフィスから流出する押出品の粘度のこのような差異は、各種方法により達成することができる。例えば、第１の繊維形成材料は、実質的に高温でオリフィスの第１の組を通って流れ、第２の繊維形成材料は、実質的に低温でオリフィスの第２の組を通って流れてもよい。（これと関連して、実質的に高いは、例えば、少なくとも約１０℃異なることを意味してよい。）これは、一方の押出成形機では高いバレル温度を用い、他方では低いバレル温度を用いることで、及び／若しくは、一方の押出成形機では高い導管温度を用い、他方では低い導管温度を用いることで、並びに／又は、一方のダイ空洞には高いダイ空洞温度を用い、他方のダイ空洞には低いダイ空洞温度を用いることで（ダイ空洞温度の個別制御が可能な場合）達成することができる。したがって、代表的な一実施形態では、押出成形機２１３のバレル温度が押出成形機２０７よりも低く維持された状態で、ポリマー樹脂が押出成形機２０７からダイ空洞２６８に、かつ押出成形機２１３からダイ空洞２７０に供給され、その結果、相対的に大きい方の直径の繊維がオリフィスの組２４８から製造され、相対的に小さい方の直径の繊維がオリフィスの組２４６から製造される。この実施形態では、２つの繊維形成材料のメルト・フロー・インデックスは実質的に同じであってもよい。
【００６８】
別の実施形態では、粘度の所望の差異を達成するために、実質的に異なるメルト・フロー・インデックスのポリマー樹脂がオリフィスの２つの組に供給される。（この場合、温度の異なる２つの押出成形機、導管、及び／又はダイ空洞を有する必要はないが、所望であれば有してもよい。）したがって、代表的な一実施形態では、メルト・フロー・インデックスが実質的に高い（即ち融解粘度が低い）ポリマー樹脂が押出成形機２０７からダイ空洞２６８に供給され、メルト・フロー・インデックスが実質的に低いポリマー樹脂が押出成形機２１３からダイ空洞２７０に供給され、その結果、相対的に大きい方の直径の繊維がオリフィスセット２４８から製造され、相対的に小さい方の直径の繊維がオリフィスセット２４６から製造される。（これと関連して、実質的に異なる及び実質的に高い／低いは、例えば、少なくとも約２０％異なることを意味してよい。）
【００６９】
別の実施形態において、装置８００は、各オリフィスを通過する溶融物質の線速度（即ち、オリフィスの面積で除したオリフィスを通過する容積流量）が比較的低い状態で、第１の溶融繊維形成材料がオリフィスの第１の組を通って流れ、その結果より小さい直径のフィラメントが形成されるように設計されても及び／又は操作されてもよい。また、これらオリフィスのそれぞれを通過するこの溶融物質の線速度が比較的高い状態で、第２の溶融繊維形成材料がオリフィスの第２の組を通って流れ、その結果より大きい直径のフィラメントが形成される。（これと関連して、比較的高い／低いは、例えば、少なくとも約２０％異なることを意味してよい。）
【００７０】
一実施形態において、これは、第１の押出成形機から第１の溶融樹脂を、低い容積流量に設定された第１のダイ空洞及びオリフィスに供給し、第２の押出成形機から第２の溶融樹脂を、高い容積流量に設定された第２のダイ空洞及びオリフィスに供給することによって達成してもよい。一実施形態において、ポリマー樹脂は、押出成形機２０７からダイ空洞２６８に、及び押出成形機２１３からダイ空洞２７０に供給され、押出成形機２１３は押出成形機２０７よりも多いポリマー流量を提供し、その結果、相対的に大きい方の直径の繊維がオリフィス２４８から製造され、相対的に小さい方の直径の繊維がオリフィス２４６から製造される。２つの押出成形機の容積排出量の差異は、当該技術分野において既知の各種方法によって達成することができる。
【００７１】
特定の実施形態において、特に、オリフィスの各組のオリフィスの数又は２組のオリフィスの寸法が異なる実施形態では、押出成形機の排出量はそれに応じて調整される。場合によっては、低い容積流量で作動する押出成形機は大きい方の直径の繊維を生成し、高い容積流量で作動する押出成形機は小さい方の直径の繊維を生成してもよい。
【００７２】
任意又は全ての上記パラメータ値（樹脂メルト・フロー・インデックス及び／又は押出成形機操作条件の選択、例えば、押出成形機の容積排出量、押出成形機のバレル温度、押出成形機の導管温度、及び／又はダイ空洞の温度などが挙げられるがこれらに限定されない）は、所望の特性を有するメルトブローン繊維ウェブを製造するために、単独で又は他のパラメータと組み合わされて選択されてもよい。押出成形の分野の当業者であれば、多くのアプローチを採用することができることが本開示に基づいて理解されるであろう。任意の又は全てのこれらパラメータの選択肢は、別別に又は組み合わされて、所望の特性を有するメルトブローン繊維ウェブを製造するために、ダイオリフィスの寸法及び構造の選択肢と組み合わせることもできる。
【００７３】
図２及び３に関して記載したダイオリフィスの設計と、図４及び５に関して記載した方法とを組み合わせることができることも想定される。即ち、寸法が異なる（例えば、同じダイの中の）オリフィスの組に、樹脂を個別に（例えば別個の押出成形機を使用して）送り込んでもよい。あるいは、オリフィスの組の一方又は両方が複数の寸法のオリフィスを含む別個のオリフィスの組に、樹脂を個別に送り込んでもよい。
【００７４】
上記に論じた各種オリフィスの設計パラメータ、及び上記に論じた押出成形の操作パラメータは、大きい方のオリフィスからの溶融押出品の小さい方のオリフィスからの溶融押出品に対する容積流量の公称比が、例えば、約９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：４０、５０：５０、４０：６０、３０：７０、２０：８０から、約１０：９０の範囲になり得るように選択することができる。しかしながら、既に説明したように、これら上記のパラメータは、形成される繊維の直径に影響を与える。したがって、直径の異なる繊維を製造すること、及びそれら直径の異なる繊維を所望の相対的個体数で生成する、という２つの目標を達成するために、各種のパラメータを注意深く選択する必要があることが、本開示に基づいて当業者には理解されよう。
【００７５】
オリフィスの各組に供給される各樹脂の組成物は、（樹脂が実質的に同じメルト・フロー・インデックスを有するかどうかとは別にかつそのこととは関係なく）所望により選択することができる。一実施形態において、樹脂は同じポリマー組成物であり、即ち、それらは本質的に同じ繰り返し分子単位を有するが、分子量、メルト・インデックス、製造方法、結晶性形状、商業形態、添加剤の有無及び量等が異なってもよい。同じポリマー組成物の樹脂を使用することで、例えば、メルトブロープロセスの間及び／又は後続の成形プロセスの間に、大きい方の及び小さい方の繊維が互いに接合する能力を強化することができる。別の実施形態において、樹脂は異なるポリマー組成物であり、即ち、それらは、かなりの量の異なる繰り返し分子単位を有する（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレンは異なるポリマー組成物である）。異なるポリマー組成物の樹脂を使用することで、例えば、所与の用途に合わせて、大きい方の及び小さい方の繊維の特性を個別に選択することができる。樹脂が同じポリマー組成物であるか異なるポリマー組成物であるかに関わらず、大きい方の及び小さい方の繊維に望ましい添加剤（例えば帯電添加剤等）の量及び種類を、所与の用途のニーズに合わせて選択することができることは言うまでもない。
【００７６】
短繊維１２は、図２及び図４に示される代表的な装置２２０を使用してメルトブローン繊維２１４のストリームに導入されてもよい。このような装置は、メルトブロー装置に近設されるリッカリン（lickerin）ロール３６を提供する。短繊維の集合３８（通常、反毛機又は「ランドーウェバー（Rando-Webber）」上に作製されたような緩い不織布ウェブ）は、前縁がリッカリンロール３６と係合している駆動ロール４２の下でテーブル４０に沿って進められる。リッカリンロール３６は、矢印の方向に回転して、繊維をウェブ３８の前縁から取り、繊維を互いに分離する。取られた繊維は、含められたトラフ又はダクト４５を通過する気流中を搬送されて、メルトブローン繊維のストリーム２１４へと入り、そこでメルトブローン繊維と混合される。気流は、本質的にリッカリンロールの回転により生成され、又は、気流は、ダクト４４を通して操作される補助のファン又は送風機を用いて増強されてもよい。
【００７７】
短繊維及びメソファイバー並びにマイクロファイバーの混合交絡ストリーム２１５は、次に、コレクタ２１６へと進み、そこで繊維は自己支持するウェブ、例えば、短繊維とマイクロファイバーとメソファイバーとを含む、ランダムに混合されかつ交絡された繊維の二峰繊維混合ウェブ２１８を形成する。コレクタ２１６は、通常、微細多孔スクリーンであり、閉鎖ループベルト、平スクリーン、又はドラム若しくはシリンダを備えていてもよい。コレクタはまた、コレクタの選択された点が螺旋パターンで動くように、軸の周囲を回転しかつ軸方向に動く一般に円柱形状成形表面も有する（米国特許第６，１３９，３０８号（ベリガン（Berrigan）ら）に記載）。気体抜き装置は、スクリーンの背後に配置されて、繊維の付着及び気体の除去を補助してもよい。得られたウェブ２１８は、コレクタから剥されて保管ロールに巻き取られてもよく、切断、ハンドリング、又は成形操作において後に処理されてもよい。
【００７８】
このようなウェブ中の各種繊維集団は、通常、均一に交絡されており、即ち、各種繊維直径のメルトブローン繊維、並びに短繊維は、ウェブの長さ及び全幅にわたって均一に分配されている。典型的には、各種繊維集団は、同様に、ウェブの厚さにわたって均一に存在する。しかしながら、多層ウェブは、多層ウェブの異なる層の中に異なる繊維集団を有するように製造され得る。このような多層製品は、最初に形成されたウェブを図２又は図４に示されるタイプの第２のウェブ形成装置に通すか、又は収集ベルトの長さに沿って設置された第２のウェブ付着ステーションを有することにより形成することができる。別の方法としては、最初に形成されたウェブを一時的に巻き取り、次に、追加層を付着させるために、同じ（又は異なる）ウェブ形成装置を通すこともできる。あるいは、個別に形成されたウェブを層状にする、積層するなどして、多層構造を形成することができる。これら方法のいずれかにより、多層ウェブの異なる層がメルトブローン繊維の異なる集団、及び／又は短繊維を有する多層の二峰繊維混合ウェブを形成することができる。
【００７９】
所望の場合、各種のやり方で本開示の不織布ウェブに電荷を付与することができる。これを、例えば、米国特許第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に開示のウェブと水との接触（contacting the web with water）、米国特許第４，５８８，５３７号（クラッセ（Klasse）ら）に開示のコロナ処理（corona-treating）、例えば、米国特許第５，９０８，５９８号（ルソー（Rousseau）ら）に開示のハイドロチャージ（hydrocharge）、米国特許第６，５６２，１１２（Ｂ２）号（ジョーンズ（Jones）ら）及び米国特許出願公開第２００３／０１３４５１５（Ａ１）号（デイビット（David）ら）に開示のプラズマ処理（plasma treating）、又はその組み合わせにより実施してよい。
【００８０】
二峰繊維混合ウェブは、短繊維、メソファイバー、及びマイクロファイバーの交絡された組み合わせに起因して、多くの有利な特性を有することができる。
【００８１】
各種実施形態において、二峰繊維混合ウェブの厚さは、少なくとも約１ｍｍ、４ｍｍ、又は８ｍｍであってよい。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブの最大厚さは、約３０ｍｍ、２５ｍｍ、又は２０ｍｍであってよい。各種実施形態において、二峰繊維混合ウェブの固体分は、少なくとも約１．０％、１．５％、２．０％、又は２．５％であってよい。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブの固体分は、最大約８．０％、６．０％、又は４．０％であってよい。各種実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、少なくとも約３μｍ、７μｍ、又は１１μｍの有効繊維直径を呈してよい。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブは、最大約５０μｍ、４０μｍ、又は３０μｍの有効繊維直径を呈してよい。各種実施形態において、二峰混合ウェブの坪量は、少なくとも約３０ｇ／ｍ２、８０ｇ／ｍ２、又は１００ｇ／ｍ２であってよい。更なる実施形態において、二峰混合ウェブの坪量は、最大約３００ｇ／ｍ２、２５０ｇ／ｍ２、又は２００ｇ／ｍ２であってよい。各種実施形態において、二峰繊維混合ウェブは３９．２Ｐａ（４ｍｍＨ２０）、１９．６Ｐａ（２ｍｍＨ２０）、又は４．９Ｐａ（０．５ｍｍＨ２０）未満の圧力降下（毎分３２リットルの気体流が面積約１０１ｃｍ２のテストウェブを通過する場合）を示してよい。
【００８２】
二峰繊維混合ウェブ２１８は、任意の数の好適な方法によって、何種類かの濾過装置のいずれかに導入されてよい。一実施形態において、ウェブ２１８は、上記のプロセスで作製される形状の平坦なウェブとして使用することができる。例えば、ウェブ２１８の一片をダイカットし、キャニスター又はホルダーの中に定置してもよい。別の方法としては、ウェブ２１８を、折り畳みマスク型のレスピレータ、例えば、平坦にパックされるが、レスピレータをカップ状に賦形された構造に開くことができるように継ぎ目、ひだ、及び／又は折り目が形成されるレスピレータ、の濾過層として使用してもよい。代替実施形態では、ウェブ２１８は非平面形状、例えばひだ付きフィルタ、に賦形されても（例えば成形されても）よい。
【００８３】
一実施形態において、ウェブ２１８は、人間の鼻及び口を覆ってフィットするように適合された形状、例えば、いわゆるカップ形状に賦形されても（例えば成形されても）よい。図６は、代表的なカップ状の使い捨て個人用レスピレータ４００を部分断面で示す。レスピレータ４００は、二峰繊維混合ウェブ濾過層２１８を含み、かつ内層４０２及び／又は外層４０６を有してもよい、マスク本体４０１を含む。任意の融着縁部４０８は、これら層を１つにまとめ、かつレスピレータ４００の縁部を通る漏れを低減するためのフェイスシール領域を提供する。漏れは、例えば、アルミニウムなどの金属製又はポリプロピレンなどのプラスチック製の任意の柔軟な極軟鼻バンド４１０によって更に低減され得る。レスピレータ４００はまた、ハーネス４１２（例えば、タブ４１４を使用してしっかり留められる調節可能なヘッド及びネックストラップ４１２を含む）を有し、かつ任意に呼気弁４１６を有することができる。
【００８４】
任意に、内層４０２及び外層４０６の一方又は両方が設けられてもよく、これらは多くの機能を果たすことができる。一実施形態において、層の一方又は両方は、純粋に審美的役割を果たしてもよい。別の実施形態において、内層は、米国特許第６，０４１，７８２号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載の方法及び材料を用いて、着用者に改善された快適さを提供するように選択され得る。これらの用途に加えて又は替えて、内層及び／又は外層は、レスピレータに所望の成形形状を提供するための、及び／又は濾過層２１８を支持するための賦形層としての機能を果たすことができる。このような賦形層は、例えば、米国特許第４，８０７，６１９号（ダイラッド（Dyrud）ら）及び同第４，５３６，４４０号（ベルグ（Berg））に記載の通りに、例えば、熱接合性繊維の不織布ウェブから作製し、カップ状に賦形された構造に成形することができる。このような賦形層はまた、多孔質層で作製する、又は米国特許第４，８５０，３４７号（スコブ（Skov））に開示されている賦形層のように、可撓性プラスチックのすかし細工（open work）の「魚網」タイプ網状組織で作製することができる。賦形層は、米国特許第４，８５０，３４７号又は同第５，３０７，７９６号（クロンザー（Kronzer）ら）に記載の手順のような既知の手順に従って成形することができる。このような賦形層は、構造及び／又は濾過層２１８の支持を提供するという主要目的のために設けられてもよく、賦形層はまたフィルタとして、例えば、より大きな粒子用の粗いプレフィルタとして機能することもできる。
【００８５】
賦形層は、繊維接触点で繊維を互いに接合することができる接合成分を有する繊維を含んでもよい。このような接合成分により、隣接して接触している繊維は、熱を受けて冷却されると融合することができる。このように熱接合する繊維は、例えば、単繊維及び２成分形態で供給され得る。
【００８６】
賦形層を形成するのに有用な好適な繊維、並びに賦形層の一般的な形成方法は、米国特許第４，８０７，６１９号（ダイラッド（Dyrud）ら）、同第４，５３６，４４０号（ベルグ（Berg））、及び同第６，０４１，７８２号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に見出すことができる。
【００８７】
二峰繊維混合濾過層２１８及び任意のカバー層４０２及び４０６に加え、別の１乃至複数の濾過層を任意に設けてもよい。このように、図６には任意の第２の濾過層４０５が描かれている。濾過層４０５は、要望に合わせて選択される任意の濾過層、媒体、又は膜で構成され得る。一実施形態において、濾過層４０５はメルトブローン繊維の層を含む。比較的厚くてもよい上記の濾過層２１８と比べ、濾過層４０５は薄くてもよく、例えば１〜３ｍｍであってもよい。濾過層４０５の有効繊維直径は、対をなす二峰繊維混合ウェブと異なっていてもよい。ある実施形態において、濾過層４０５及び二峰繊維混合濾過層２１８は、相補的なやり方で機能するように、即ちそれぞれが他方の性能を増大させる特性を有するように選択することができる。そのように選択されると、層４０５と層２１８の組み合せは顕著な利点を提供することができる。例えば、層４０５は、（粒子の通過を防止するという点で）優れた濾過特性を提供することができるが、目詰まりを起こし易い場合がある。一方で、層２１８は高い負荷容量を有してもよい。したがって、層２１８は、粒子を含有する気体の流れと層４０５との間（即ち典型的なカップ状に賦形されたレスピレータの凸側）に配置されて、層４０５が目詰まりしないように粒子の大部分を取り込んでもよい。こうして、このような２つの層の組合せは、いずれかの層が単独で用いられる場合と比べて顕著に優れた性能を提供することができる。一実施形態において、フィルタ層４０５は、米国特許第６，９３２，１８２号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載のタイプのメルトブローン繊維フィルタ層を含む。各種実施形態において、フィルタ層４０５の有効繊維直径は、少なくとも１μｍ、３μｍ、又は５μｍであることができる。更なる実施形態において、フィルタ層４０５の有効繊維直径は、最大２０μｍ、１０μｍ、又は６μｍであることができる。
【００８８】
第２の濾過層４０５が望ましい場合、当該層は層２１８とは別個に製造し、後で説明されるように、レスピレータが作製される成形プロセスの間にレスピレータに導入することができる。あるいは、第２の濾過層４０５は濾過層２１８とは別個に製造され、濾過層２１８に積層されて多層積層体を形成してもよく、当該積層体は、次に、レスピレータ成形プロセス供せられる。層２１８及び４０５は、最適な濾過性能を得るために、前述の方法に従って帯電させてもよい。このような帯電は各層に個別に実施されてもよく、又は、ウェブを組み合わせて（例えば積層して）単一プロセスで帯電させてもよい。一実施形態において、フィルタ層４０５は、米国特許第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載のプロセスに従って個別に帯電される。
【００８９】
他の層及び／又は添加剤を含ませてもよく、例えば、米国特許出願第１１／４３１，１５２号（２００６年５月８日出願）、名称「粒子含有繊維ウェブ（PARTICLE-CONTAINING FIBROUS WEB）」に記載の多孔質層のように、１つ以上の層は、対象の蒸気を捕捉するために用いることができる吸着粒子を含有してもよい。各種の理由（例えば、審美性、装飾性、機械的支持又は剛性）から他の層を含ませてもよい。
【００９０】
一実施形態において、個人用レスピレータ４００は、二峰繊維混合ウェブ２１８から以下のプロセスを介して製造することができる。二峰繊維混合ウェブ２１８、及び任意の濾過層４０５は、前述のプロセスによって帯電され、次に、積み重ね関係で配置される。（各ウェブに個別に帯電プロセスを実施した後ウェブを接合してもよく、別の方法としては、ウェブを、例えば、積層するなどして接合し、一体として帯電させてもよい。）次に、任意のカバー層ウェブ４０２及び４０６のいずれか又は両方を、ウェブ２１８（又はウェブ２１８と４０５の組み合せ）に対して積み重ね関係で配置することができる。
【００９１】
濾過層とカバー層の積み重ね体は、次に、（通常加熱される）カップ状に賦形された雌雄成形面を有する成形装置の中に配置される。次に、成形面は、多層積み重ね体を（通常凸側及び凹側を有する）カップ状に賦形されたマスク本体に形成するために、十分な時間及び／又は十分な圧力で接合される。続いて、成形品の周囲から余剰材料を切断することができ、その後、完成したレスピレータを形成するために、所望によりストラップ、ハーネス、バルブ等を加えることができる。
【００９２】
成形プロセスは通常、任意の第２の濾過層及び任意の賦形層と共に、ある程度の永続的な賦形を濾過層２１８に付与する。成形プロセスはまた、繊維間の接点において各種の個別繊維の間に若干の融着も付与し、かつ異なる層の互いに対する、即ち、二峰繊維混合層２１８と任意の層４０５との間、層２１８と層４０２及び／又は４０６との間などに、若干の融着も付与する。成形プロセスにおいて異なる層間の十分な接合が行われない場合、追加の方法を用いることができる。層が適切に接合されていることを確実にするために、例えば、レスピレータの縁部４０８の周囲に接合プロセス（例えば超音波溶接）を行うことができ、あるいは縁部４０８の周囲に機械的クランプ又はその他の接合手段を用いることができる。接合が十分でない場合は、レスピレータの特性が過度に影響を受けない限り、レスピレータの適切な位置に局部的接合処理（例えばスポット溶接等）を用いることができる。米国特許第６，９２３，１８２号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載のように、異なる層を接合するために接着剤層を使用することも可能である。
【００９３】
本明細書に記載のような二峰繊維混合ウェブを含む成形レスピレータは、単独で又は本明細書に記載のような第２の濾過層と組み合わされて、多くの有用な特性を示すことができる。各種実施形態において、二峰繊維混合ウェブを含む成形レスピレータは、０．４９ｋＰａ（５０ｍｍＨ２０）、０．２５ｋＰａ（２５ｍｍＨ２０）、又は０．１９ｋＰａ（２０ｍｍＨ２０）未満の圧力降下（毎分８５リットルのガス状の流れが、７０ｍｇの食塩を負荷した約１５９ｃｍ２のテストウェブを通過する場合）を示す。更なる実施形態において、二峰繊維混合ウェブを含む成形レスピレータは、８０Ｐａ、６０Ｐａ、又は４０Ｐａ未満の圧力降下（毎分３０リットルのガス状の流れが、４０ｍｇの溶接ヒュームを負荷した約１５９ｃｍ２のテストウェブを通過する場合）を示す。
【００９４】
この特性の組み合わせは、二峰繊維混合ウェブを各種の濾過用途、例えば、ウェブを目詰まりさせずに及び／又は不具合な程大きな圧力降下を発生させずに、高い粒子捕捉深さを得ることができる用途に好適なものとすることができる。
【００９５】
本発明は以下の実施例により更に説明される。
【実施例】
【００９６】
以下の試験方法を用いてウェブ及び成形フィルタエレメントを評価した。
【００９７】
塩化ナトリウムを用いた粒子透過率
個々の成形フィルタの透過率及び圧力降下を、ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）のＴＳＩインコーポレーテッド（TSI Incorporated）のＡＦＴテスター、型番８１３０を用いて求めた。１立方メートル当たり２０ミリグラム（ｍｇ／ｍ３）の濃度の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を投与エアロゾルとして用いた。投与エアロゾルは、１秒当たり１３．８センチメートル（ｃｍ／秒）の面速度で送達され、これは毎分の流量８５リットルに相当する。透過率試験中、成形フィルタ試験片（面積約１５９ｃｍ２）の圧力降下を測定し、ミリメートル水（ｍｍＨ２Ｏ）で記録した。具体的には、食塩負荷７０ｍｇにおける圧力降下が報告された。
【００９８】
溶接ヒューム試験
以下の装置及び方法を用いて、成形フィルタ試料を溶接ヒュームに暴露した。軟鋼溶接プレート（厚さ６ｍｍ）をコレクタチャンバの中に配置した。フラックス入りワイヤー（ニッテツ（Nittetsu）ＳＦ−１；直径１．２ｍｍ）を鋼板に隣接して配置した。溶接用シールドガス（ＣＯ２）を、１３リットル／毎分流量で溶接部位に導入した。溶接電圧２２Ｖ及び電流１７０Ａを使用して、ヒューム組成を生成し、それは、渦流式送風機を使用してコレクタチャンバからヒュームチャンバ（０．８ｍ×１．０ｍ×１．３ｍ）へ搬送された。次に、ヒューム含有空気を、サンプリングシステムの下流端にあるサクションポンプを使用して、ヒュームチャンバからサンプリングシステムを通って抜き取った。成形フィルタ試料を、ヒュームを含む空気が試料の面積約１５９ｃｍ２を通過するように、サンプリングシステムのホルダーボックス内に配置した。ＨＥＰＡ濾過された希釈空気を、ヒュームチャンバの下流及び試料ホルダーボックスの上流に位置するバルブを使用して、サンプリングシステム内に導入した。サクションポンプを操作し、希釈空気を、サンプルが空気１立方メートル当たりヒューム試料約５０ｍｇでヒュームを含む空気を用いて、流量３０リットル／分で投与されるような条件で導入した。光散乱検出器（柴田科学器械工業から入手可能、ＡＰ−６３２Ｆ）を試料の上流及び下流に配置して、試料に衝突するヒューム濃度及び試料を貫通するヒューム濃度のそれぞれをモニタした。成形フィルタ試験片の圧力降下を透過率試験の間に測定し、パスカルで記録した。具体的には、溶接ヒューム負荷４０ｍｇにおける圧力降下を報告した。
【００９９】
有効繊維直径
ウェブ試験片の有効繊維直径（ＥＦＤ）を、デービーズ，Ｃ．Ｎ．（Davies, C. N.）著「空中に浮遊する埃及び粒子の分離（The Separation of Airborne Dust and Particles）」（ロンドンの英国機械工学学会（Institution of Mechanical Engineers，London）、会報１Ｂ、１９５２年）に記載の方法に従って求めた。
【０１００】
圧力降下
ウェブ試験片を、毎分３２リットル（ｌｍｐ）の空気流に暴露した場合の圧力降下に関して特性評価した。
【０１０１】
繊維直径分布
繊維（直径）寸法分布の測定は、ウェブ試験片の顕微鏡写真の画像解析により行った。 ウェブ試験片は、ウェブ試料を走査型電子顕微鏡スタブに取り付けて、約１００オングストローム（Å）の金／パラジウムで繊維を気相めっきして調製した。めっきは、スパッタカソードめっき源を有するデントン・真空デスクＩＩ（DENTON Vacuum Desk II）コールドスパッタリング装置（デントン・バキューム（DENTON Vacuum）（ニュージャージー州モーリスタウン（Moorestown, New Jersey）から入手可能）を用いて、チャンバ圧６．７Ｐａ（５０ミリトール）で、１６．７〜１９．９Ｐａ（１２５〜１５０ミリトール）のアルゴンガス流を供給して行った。めっきプロセスの継続時間は約４５秒であった。次に、めっきされた試料をＬＥＯ  ＶＰ  １４５０走査型電子顕微鏡（１０５９４、ニューヨーク州ニューヨーク、ソーンウッド、ツァイスドライブ（One Zeiss Drive, Thournwood, New York, New York）のＬＥＯエレクトロン・マイクロスコピー社（LEO Electron Microscopy Inc））に挿入し、０度傾斜、加速電圧１５キロボルト（ｋＶ）、及び１５ｍｍＷＤ（作動距離）で撮像した。各種の倍率で撮像した電子像を使用して繊維直径を求めた。試験片の表面の電子像を、テキサス大学から入手可能な、ＵＴＨＳＣＳＡ（サンアントニオ（San Antonio）のテキサス大学健康科学センター（University of Texas Health Science Center））画像解析ソフト、Ｗｉｎｄｏｗｓバージョン２．００を実行している個人用のコンピュータで分析した。画像解析を実行するために、最初に画像解析ソフトを顕微鏡倍率に較正し、次に、個々の繊維をその幅（直径）にわたって測定するために試験片の電子像を処理した。各ウェブ試料に関して最低１５０本のメルトブローン繊維を測定した。各画像から個体の繊維（結合又は巻き込まれていない繊維）のみを測定した。
【０１０２】
ヒストグラムを生成するために、繊維直径を最も近いマイクロメートルに切り上げした（例えば、ヒストグラム値２マイクロメートルは測定直径が約１〜２マイクロメートルの繊維を包含する）。繊維直径頻度ヒストグラムでは、各繊維直径毎に頻度（繊維の数）が報告された。繊維直径頻度（繊維の数）に繊維直径の二乗に比例する係数を掛けて、各繊維直径毎の質量頻度ヒストグラムデータを得た。用いた試験方法に起因して、特定の直径（一般に直径２２マイクロメートル、又は場合によっては１８マイクロメートル）を超える繊維の存在及び数は検出したが、直径は定量化できなかった。したがって、これら繊維（即ち、質量頻度ヒストグラムに１８マイクロメートルを超える、又は２２マイクロメートルを超えるとして示される繊維）に関して報告された質量頻度値は原寸に比例していない。
【０１０３】
ヒストグラムを生成するために、メルトブローン繊維のみをカウントした。外観（例えば表面組織、輪郭等）、その長さの短さ、及び／又ははっきりした長さによってメルトブローン繊維と区別することができる短繊維は、ヒストグラムに含めなかった。
【０１０４】
所望の場合、このような繊維直径分布データから、例えば、米国特許第６，８２７，７６４号（スプリンゲット（Springett）ら）に概説されている手順に従って、繊維集団又は不織布ウェブに関する幾何平均繊維直径を求めることができる。
【０１０５】
（実施例１）
図２及び図３に示されるような装置、並びにウェンテ，ヴァン．Ａ著、「超微細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fiber）」（インダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー（Industrial and Engineering Chemistry）、第４８巻、第８号、１９５６年、１３４２〜１３４６頁）及び米国海軍研究所報告書（Naval Research Laboratory Report）１１１４３７（１９５４年４月１５日）に記載のような手順を用いて、マイクロファイバーとメソファイバーの交絡混合を含んだメルトブローン繊維ウェブを製造した。
【０１０６】
メルトブローン繊維を、トータルＳＡ（Total S.A.）（フランス、パリ（Paris, France））から表記「ＥＯＤ−１２」で入手可能な、１３５０メルトフローポリプロピレンから形成し、これに１重量％のトリステアリルメラミンをエレクトレット帯電添加剤として添加した。クロンプトン・アンド・ノールズ社（Crompton & Knowles Corp.）のデイビス・スタンダード・ディビジョン（Davis Standard Division）の、モデル２０デイビス・スタンダード（DAVIS STANDARD）（商標）５０．８ｍｍ（２インチ）の一軸スクリュー押出成形機にポリマーを送り込んだ。押出成形機の長さ／直径比は２０／１、及び圧縮比は３／１であった。ゼニス（Zenith）１０ｃｃ／ｒｅｖメルトポンプでポリマーの流量を計量して、幅５０．８ｃｍのドリル穿孔されたオリフィスを有するメルトブローダイに注ぎ込んだ。もともと直径０．３ｍｍのオリフィスを有するダイを、９番目毎のオリフィスを０．６ｍｍに穿孔して修正し、小さい寸法の孔と大きい寸法の孔の数の比を９：１に、かつ大きい方の孔の寸法と小さい方の孔の寸法との比を２：１とした。このダイ設計は、大きい方の直径の繊維押出品と小さい方の直径の繊維押出品の公称比約６０／４０（容量で）、を提供する働きをした。（上記で言及したように、正確な比は、具体的なプロセス条件及び使用する樹脂に依存する。）オリフィスの列は、１０孔／ｃｍの孔間隔を有した。加熱空気を使用して、ダイチップで繊維を微細化した。エアーナイフはダイチップから０．５ｍｍ負にセットバックした位置に配置し、エアギャップは０．７６ｍｍであった。ウェブ成形の時点で、中型のメッシュコレクタスクリーンを貫通して、ゼロから中程度に真空引きした。押出成形機からのポリマー排出速度は約０．１８ｋｇ／ｃｍ／時間、ＤＣＤ（ダイとコレクタ間の距離）は約７４ｃｍであり、気圧は所望の通りに調節した。
【０１０７】
この方法で形成された二峰のメルトブローン繊維ウェブの試料（短繊維を含まず）を特性評価し、各種の特性を表１に報告した。
【０１０８】
次に、（上述のような）短繊維添加装置をスタートさせ、上記条件に従って製造されたメルトブローン繊維を含み、かつメルトブローン繊維のストリームに導入された短繊維を更に含むウェブを形成した。約５０重量％のメルトブローン繊維と約５０重量％の短繊維とを含む二峰繊維混合ウェブを形成するように、インビスタ社（Invista Corp）から表記商品名「Ｔ−２９５」で入手可能な６デニールポリエステル繊維製品を含む短繊維を導入した。
【０１０９】
得られた二峰繊維混合ウェブは、米国特許第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載されたプロセスに従ってハイドロチャージ（hydrocharge）した。ウェブを、５ｃｍ／秒の速度で真空スロットに通過させ、真空スロットから約１０ｃｍ離し、かつ約７ｃｍ上の中央に配置させた一対のティージェット（Teejet）９５０１噴霧器ノズル（スプレーイングシステムズ社（Spraying Systems Co.,）（イリノイ州ウィートン（Wheaton, Illinois））より入手可能）から脱イオン水を約６２０ｋＰａの静水圧でウェブにスプレーすることによりハイドロチャージを実施した。次に、ウェブを裏返して、ハイドロチャージプロセスを繰り返して、ウェブの両側を脱イオン水と衝突させた。ウェブを３回真空スロットに通過させることにより、過剰な水を除去した。ウェブを周囲条件下で吊るすことにより乾燥させた。
【０１１０】
次に、この方法で形成された二峰繊維混合ウェブの試料を特性評価し、各種の特性を表２に報告した。
【０１１１】
ヒストグラムデータを生成するために、代表的な二峰繊維混合ウェブを、同様に前述の機器及び手順を用いて分析した。図７は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図８は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図７の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、繊維直径約２マイクロメートルで少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値、及び繊維直径約１４マイクロメートルで少なくとも１つのメソファイバー最頻値を示すことが見て取れる。
【０１１２】
第２のフィルタウェブを、同様に、米国特許第６，９２３，１８２号の実施例１に概説されている方法に従って製造しかつ帯電させたが、この場合にはフィルタウェブの坪量が１平方メートル当たり２５グラムであるという相違があった。この第２のフィルタウェブは、オリフィスの直径が均一なダイを使用して作製した。使用した樹脂は、トータルＳＡ（Total S.A.）（フランス、パリ（Paris, France））から表記「３９６０」で入手可能なポリプロピレン樹脂であった。第２のフィルタウェブには短繊維がなかった。こうしてこの第２の層は、坪量が約２５ｇ／ｍ２、固体分が約８．４％、及び有効繊維直径が約４．７μｍである多孔質メルトブローン不織布を含んでいた（第２のフィルタウェブは、図１５に示されるのと同様の繊維直径頻度ヒストグラムを呈し、繊維直径約２マイクロメートルでマイクロファイバー最頻値を有した）。
【０１１３】
二峰繊維混合ウェブ及び第２のフィルタウェブの片を、米国特許第６，０４１，７８２号に概説されている手順に従って製造した外側（上部及び下部）賦形層と共に接合した。賦形層は、南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）、（台湾、台北）から表記「ＬＭＦ」で入手可能な４デニール複合繊維の短繊維から作製した、坪量５５ｇ／ｍ２の不織布ウェブで構成された。
【０１１４】
レスピレータを形成するためのウェブ層の成形は、ウェブ層を、高さ約５５ｍｍ、体積約３１０ｃｍ３の半球形カップ状加熱金型のはめ合い部品間に配置することにより行った。金型の上半分と下半分を約１０８℃まで加熱した。加熱金型を、約２．５ｍｍのギャップで約６秒間閉じた。この後、金型を開き、成形した製品を取り出して手作業でトリミングした。次に、成形レスピレータの縁部に超音波接合を実施した。
【０１１５】
二峰繊維混合ウェブ層に対して第２の層がレスピレータの凹側に向かうようにレスピレータを成形した。こうして形成されたレスピレータの特性を、（二峰繊維混合ウェブ層を第２の層の上流に配置し、レスピレータの凸側を気体の流れに暴露した状態で）試験し、特性を表３に示す。
【０１１６】
（実施例２）
次の違いはあるが、実施例１の一般的な方法を用い同じ様にしてウェブを作製した。メルトブローン繊維は、エクソン・モービル・コーポレーション（ExxonMobil Corporation）（テキサス州アービング（Irving, TX））から製品表記「３７４６」で入手可能な１４７５メルトフローポリプロピレンから作製した。押出成形機からのポリマー排出速度は約０．２７ｋｇ／ｃｍ／時間であり、エアーナイフを０．２５ｍｍ正にセットバックした位置に配置し、ＤＣＤ（ダイとコレクタの距離）は約３３ｃｍであった。メルトブローン繊維のストリームに導入された短繊維は、南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）から表記「ＬＭＦ」で入手可能な４デニールバイコンポーネント５０／５０鞘／芯ポリエステル繊維を含んだ。
【０１１７】
これら条件下で作製された代表的なメルトブローン繊維ウェブ試料及び二峰繊維混合ウェブのデータを、表１及び表２に示す。このウェブは成形レスピレータ試料に形成しなかった。
【０１１８】
ヒストグラムデータを生成するために、代表的な二峰繊維混合ウェブを、同様に前述の機器及び手順を用いて分析した。図９は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図１０は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図９の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、繊維直径約２マイクロメートルで少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値、及び繊維直径約２１マイクロメートルで少なくとも１つのメソファイバー最頻値を示すことが見て取れる。
【０１１９】
（実施例３）
次の違いはあるが、実施例１の一般的な方法を用い同じ様にしてウェブを作製した。メルトブローン繊維のストリームに導入された短繊維は、南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）から表記「ＬＭＦ」で入手可能な、４デニールバイコンポーネント５０／５０鞘／芯ポリエステル繊維を含んだ。
【０１２０】
ウェブは、実施例１と同様の方法で成形レスピレータに形成され、外側賦形層及び内側賦形層、並びに２５ｇ／ｍ２の第２のフィルタ層を含んだ。
【０１２１】
実施例１と同様の方法で試料を試験した。これら条件下で作製された代表的なメルトブローン繊維ウェブ試料及び二峰繊維混合ウェブ試料、並びにこれらウェブ試料から成形レスピレータのデータを表１、２、及び３に列記する。
【０１２２】
この実施例では繊維直径ヒストグラムは得なかった。
【０１２３】
（実施例４）
次の違いはあるが、実施例１の一般的な方法を用い同じ様にしてウェブを作製した。メルトブローン繊維は、エクソン・モービル・コーポレーション（ExxonMobil Corporation）（テキサス州アービング（Irving, TX））から製品表記「３７４６」で入手可能な１４７５メルトフローポリプロピレンから形成した。エアーナイフを０．２５ｍｍ正にセットバックした位置に配置した。メルトブローン繊維のストリームに導入された短繊維は、南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）から表記「ＬＭＦ」で入手可能な４デニールバイコンポーネント５０／５０鞘／芯ポリエステル繊維を含んだ。約７０重量％のメルトブローン繊維と３０重量％の短繊維とを含む製品ウェブを形成するように、短繊維を導入した。
【０１２４】
レスピレータを形成するためのウェブ層の成形は、実施例１と同様の方法で、金型温度約１１４℃、金型ギャップ約１．０ｍｍ、及び成形時間約１０秒で行った。構造は外側賦形層及び内側賦形層を有したが、第２のフィルタ層を有さなかった。
【０１２５】
試料を実施例１と同様の方法で試験した。これら条件下で作製された代表的なメルトブローン繊維ウェブ試料及び二峰繊維混合ウェブ、並びにこれらウェブから成形されたレスピレータのデータを、表１、２、及び３に列記する。
【０１２６】
ヒストグラムデータを生成するために、代表的な二峰繊維混合ウェブを、前述の機器及び手順を同様に用いて分析した。図１１は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図１２は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図１１の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、繊維直径約２マイクロメートルで少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値、及び繊維直径約１５マイクロメートルで少なくとも１つのメソファイバー最頻値を示すことが見て取れる。
【０１２７】
（実施例５）
次の違いはあるが、実施例１の一般的な方法を用い同じ様にしてウェブを作製した。メルトブローン繊維は、エクソン・モービル・コーポレーション（ExxonMobil Corporation）（テキサス州アービング（Irving, TX））から製品表記「３１５５」で入手可能な３６メルトフローポリプロピレンからで形成し、押出成形機からのポリマー排出速度は約０．２７ｋｇ／ｃｍ／時間であり、エアーナイフを０．２５ｍｍ正にセットバックした位置に配置し、ＤＣＤ（ダイとコレクタの距離）は約５１ｃｍであり、短繊維は使用しなかった。レスピレータを形成するためのウェブ層の成形は、実施例１と同様の方法で、金型温度約１０８℃、金型ギャップ約２．５ｍｍ、及び成形時間約６秒で行った。構造は、外側賦形層及び内側成形層を含むが、第２のフィルタ層は含まなかった。
【０１２８】
これら条件下で作製された代表的な二峰メルトブローン繊維ウェブ試料（短繊維を含まず）、及びこのウェブ試料から成形されたレスピレータのデータを、表１、２、及び３に列記する。
【０１２９】
ヒストグラムデータを生成するために、実施例５に記載の通りに製造された代表的なメルトブローン繊維ウェブ試料を、前述の機器及び手順を同様に用いて分析した。図１３は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図１４は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図１３の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、繊維直径約１マイクロメートルで少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値、及び繊維直径約１５マイクロメートルで少なくとも１つのメソファイバー最頻値を示すことが見て取れる。
【０１３０】
（実施例６）
米国特許第６，９２３，１８２号の実施例１に概説されている方法に従って、多孔質不織布メルトブローン繊維ウェブを製造したが、この場合にはフィルタウェブの坪量が１平方メートル当たり２５グラムであるという相違があった。使用した樹脂は、トータルＳＡ（Total S.A.）（フランス、パリ（Paris, France））から表記「３９６０」で入手可能なポリプロピレン樹脂であった。ウェブは、１０孔／ｃｍの孔間隔の均一なオリフィス直径約０．３８ｍｍを有するダイを使用して作製した。短繊維は存在しなかった。したがって、このウェブは、二峰のメルトブローン繊維直径分布を有さない多孔質メルトブローン不織布ウェブを含んだ。
【０１３１】
ヒストグラムデータを生成するために、このウェブからの代表的な試料を前述の機器及び手順を用いて分析した。図１５は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図１６は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図１５の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、（繊維直径約２マイクロメートルで）少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値を示すが、メソファイバー最頻値を示さないことが見て取れる。
【０１３２】
このウェブからは成形されたレスピレータ試料を作らなかった。
【０１３３】
（実施例７）
図４及び図５に示されるような装置、並びにウェンテ，ヴァン．Ａ（Wente, Van A.）著、「超微細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fiber）」（インダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー（Industrial and Engineering Chemistry）、第４８巻、第８号、１９５６年、１３４２〜１３４６頁）及び米国海軍研究所報告書（Naval Research Laboratory Report）１１１４３７（１９５４年４月１５日）に記載のような手順を用いて、マイクロファイバーとメソファイバーの交絡混合を含有するメルトブローン繊維ウェブを製造した。
【０１３４】
使用した樹脂は、トータルＳＡ（Total S.A.）（フランス、パリ（Paris, France））から表記「３９６０」で入手可能なポリプロピレン樹脂であり、これに０．８重量％のトリステアリルメラミンをエレクトレット帯電添加剤として添加した。樹脂を、クロンプトン・アンド・ノールズ社（Crompton & Knowles Corp.）のデイビス・スタンダード・ディビジョン（Davis Standard Division）の、モデル２０デイビス・スタンダード（DAVIS STANDARD）（商標）５０．８ｍｍ（２インチ）単独推進押出成形機に送り込んだ。押出成形機の長さ／直径比は２０／１、及び圧縮比は３／１であった。同じ樹脂を、クロンプトン・アンド・ノールズ社（Crompton & Knowles Corp.）のデイビス・スタンダード・ディビジョン（Davis Standard Division）の、デイビス・スタンダード（DAVIS STANDARD）（商標）３８ｍｍ（１．５インチ）単独推進押出成形機に別個に送り込んだ。ゼニスポンプ（Zenith Pumps）の１０ｃｃ／ｒｅｖゼニス（Zenith）（商標）融解ポンプを使用して、各ポリマーの流量を計量して、幅５０．８ｃｍの、ドリル穿孔されたオリフィスを有するメルトブローダイの個別のダイ空洞に注ぎ込んだ。当該メルトブローダイは、直径０．３８ｍｍのオリフィスを１０孔／ｃｍの孔間隔で配した交互型オリフィスを用い、樹脂を各ダイ空洞から送り込んだ。加熱空気により、ダイチップにおいて繊維を微細化した。エアーナイフは、０．２５ｍｍの正のセットバック及び０．７６ｍｍの空隙を採用した。ウェブ成形の時点で、中型のメッシュコレクタスクリーンを貫通して中程度の真空に真空引きした。押出成形機からの組み合せたポリマー排出速度は０．１８ｋｇ／ｃｍ／時間、ＤＣＤ（ダイとコレクタの距離）は５０．８ｃｍ、かつコレクタ速度は坪量が約５０ｇｓｍ（１平方メートル当たりのグラム）のウェブを提供するのに必要な速度に調節した。機器設計パラメータと操作条件の組み合せの働きにより、大きい方の直径の繊維押出品と小さい方の直径の繊維押出品の公称比約６５／３５が実現された。
【０１３５】
この方法で形成された二峰メルトブローン繊維ウェブの試料（短繊維を含まず）を特性評価し、各種の特性を表１に報告した。
【０１３６】
次に、（上述のような）短繊維添加装置をスタートさせ、上記条件に従って製造されたメルトブローン繊維を含み、かつメルトブローン繊維のストリームに導入された短繊維を更に含むウェブを形成した。短繊維は、インビスタ社（Invista Corp）から表記商品名「Ｔ−２９５」で入手可能な６デニールポリエステル繊維製品を含み、約５０重量％のメルトブローン繊維と５０重量％の短繊維とを含む二峰繊維混合ウェブを形成するために導入した。
【０１３７】
得られた二峰繊維混合ウェブは、米国特許第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に記載されたプロセスに従ってハイドロチャージした。ウェブを、５ｃｍ／秒の速度で真空スロットに通過させ、真空スロットから約１０ｃｍ離し、約７ｃｍ上で中央に配置した一対のティージェット（Teejet）９５０１噴霧器ノズル（スプレーイングシステムズ社（Spraying Systems Co.,）（イリノイ州ウィートン（Wheaton, Illinois））より入手可能）から脱イオン水を約６２０ｋＰａの静水圧でウェブにスプレーすることによりハイドロチャージを実施した。ウェブを裏返して、ハイドロチャージプロセスを繰り返して、ウェブの両側を脱イオン水と衝突させた。ウェブを３回真空スロットに通過させることにより、過剰な水を除去した。ウェブを周囲条件下で吊るすことにより乾燥させた。
【０１３８】
次に、この方法で形成された二峰メルトブローン繊維ウェブの試料を特性評価し、各種の特性を表２に報告した。
【０１３９】
ヒストグラムデータを生成するために、代表的な二峰繊維混合ウェブを、前述の機器及び手順を同様に用いて分析した。図１７は、この試料のメルトブローン繊維集団の繊維直径頻度ヒストグラムである。図１８は、同じ試料の質量頻度ヒストグラムである。図１７の繊維直径頻度ヒストグラムを参照すると、この試料は、繊維直径約３マイクロメートルで少なくとも１つのマイクロファイバー最頻値、及び繊維直径約１５マイクロメートルで少なくとも１つのメソファイバー最頻値を示すことが見て取れる。
【０１４０】
第２のフィルタウェブを、米国特許第６，９２３，１８２号の実施例１に概説されている方法に従って同様に製造しかつ帯電させたが、この場合にはフィルタウェブの坪量が１平方メートル当たり２５グラムであるという相違があった。この第２のフィルタウェブは、オリフィスの直径が均一なダイを使用して作製した。使用した樹脂は、トータルＳＡ（Total S.A.）（フランス、パリ（Paris, France））から表記「３９６０」で入手可能なポリプロピレン樹脂であった。第２のフィルタウェブに短繊維は存在しなかった。こうしてこの第２の層は、坪量が約２５ｇ／ｍ２、固体分が約８．４％、及び有効繊維直径が約４．７μｍである多孔質メルトブローン不織布を含んだ。（第２のフィルタウェブは、図１５に示されるのと同様の繊維直径頻度ヒストグラムを示し、繊維直径約２マイクロメートルでマイクロファイバー最頻値を有した。）
【０１４１】
二峰繊維混合ウェブ及び第２のフィルタウェブの片を、米国特許第６，０４１，７８２号に概説されている手順に従って製造した外側（上部及び下部）賦形層と共に結合した。賦形層は、南亜プラスチック社（Nan Ya Plastics Corporation）、（台湾、台北）から表記「ＬＭＦ」で入手可能な４デニールバイコンポーネント短繊維から作製した、坪量５５ｇ／ｍ２の不織布ウェブで構成された。
【０１４２】
レスピレータを形成するためのウェブ層の成形は、それらの層を、高さ約５５ｍｍ、体積約３１０ｃｍ３の半球形カップ状加熱金型の相手部品との間に配置することにより行った。金型の上半分と下半分を約１０８℃まで加熱した。加熱金型を、約２．５ｍｍのギャップで約６秒間閉じた。この後、金型を開き、成形した製品を取り出して手作業でトリミングした。次に、成形されたレスピレータの縁部に超音波接合を実施した。二峰繊維混合ウェブ層に対して第２の層の方がレスピレータの凹側に向かうようにレスピレータを成形した
【０１４３】
こうして形成されたレスピレータの特性を、（レスピレータの凸側を気体の流れに暴露し、二峰繊維混合ウェブ層を第２の層の上流に配置して）試験し、特性を表３に列記する。
【０１４４】
メルトブローン繊維ウェブ、二峰繊維混合ウェブ（実施例５及び６に関して上記した例外を有する）、二峰繊維混合ウェブを含む成形レスピレータ（再度、実施例５及び６に関して上記した例外を有する）の特性を表１、２、及び３に提示した。これらの表では、ＥＦＤはマイクロメートル単位の有効繊維直径であり、「ｄ」は繊維長９０００メートル当たりのグラム単位のデニールを表し、ｌｍｐは毎分のリットルを示し、その他のパラメータについては本明細書中に予め定義された通りである。
【０１４５】
【表１】
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【０１４６】
【表２】
0005583008.tif 000003
【０１４７】
【表３】
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【０１４８】
本発明の多数の実施形態を説明してきた。いずれにしても、本発明から逸脱することなく各種修正を行ってもよいことが理解されるであろう。したがって、その他の実施形態も、以下の特許請求の範囲の範疇にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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