(57)【要約】液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体が提供される。フィルタ媒体は基材と細繊維とを含み、基材と細繊維とは共に圧縮されて設けられる。
2013521106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗繊維を含む基材と；
前記基材に担持された細繊維であって、前記細繊維は前記粗繊維の平均繊維直径の少なくとも１／４以下に小さい平均繊維直径を有する、細繊維とを備え；
前記細繊維の坪量は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２であり、前記細繊維の直線カバレッジは少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２である；
液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体。
【請求項２】
前記フィルタ媒体は少なくとも２層の前記基材の層を備え、前記基材の層の各々は前記細繊維を担持し、前記基材の層の少なくとも一の基材の層上の前記細繊維の坪量は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２であり、前記細繊維の直線カバレッジは少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２であり、他の前記基材の層の細繊維坪量及び直線カバレッジは、前記少なくとも一の基材の層と同じか、又は異なる、
請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項３】
前記細繊維は、電界紡糸プロセスにより形成された電界紡糸細繊維であり、前記細繊維の平均繊維直径は０．１マイクロメートル未満である、
請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項４】
前記電界紡糸細繊維は前記基材上に堆積され、前記細繊維は、かさ高処理及び圧縮によって再配置され、前記粗繊維と部分的に一体化するように設けられた、
請求項３に記載のフィルタ媒体。
【請求項５】
前記細繊維は、前記基材の前記粗繊維と少なくとも部分的に一体化され、少なくともいくらかの前記細繊維は隣接する前記粗繊維に取り付けられた、
請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項６】
前記基材は、２構成要素繊維を有するスクリムであり、前記２構成要素繊維は高融点構成要素及び低融点構成要素を有する、
請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項７】
前記２構成要素繊維は、高融点ポリエステルの芯と低融点ポリエステルの鞘とを有し、少なくとも一の前記基材及び前記細繊維は、加熱され、共に圧縮されて前記フィルタ媒体を形成し、前記低融点ポリエステルの鞘は溶融又は軟化されて、前記粗繊維及び前記細繊維を結合するように設けられた、
請求項６に記載のフィルタ媒体。
【請求項８】
前記細繊維は、ポリアミドで形成された、
請求項７に記載のフィルタ媒体。
【請求項９】
前記フィルタ媒体は少なくとも３層の前記基材の層を備え、前記基材の層の各々は２構成要素粗繊維で形成されたスクリムから形成され、前記基材の層の各々は前記細繊維を担持し、前記基材の層の各々は、約０．０５ｇ／ｍ２乃至約０．２２５ｇ／ｍ２の坪量及び約９，０００ｋｍ／ｍ２乃至約４１，３００ｋｍ／ｍ２の直線カバレッジで前記細繊維を担持し、前記フィルタ媒体は、約０．３ｇ／ｍ２乃至約４．８ｇ／ｍ２の合計坪量及び約６０，０００ｋｍ／ｍ２乃至約３００，０００ｋｍ／ｍ２の合計直線カバレッジを有し、前記基材の層及び前記細繊維は、加熱によりかさ高にされ、圧縮されることにより、液体をろ過するために構成された圧縮されたフィルタ媒体を形成する、
請求項１に記載のフィルタ媒体。
【請求項１０】
前記基材の層の各々の上に担持される前記細繊維は、２層の前記基材の層の間に挟まれて設けられた、
請求項９に記載のフィルタ媒体。
【請求項１１】
前記圧縮されたフィルタ媒体は細繊維相互間の界面を含む、
請求項９に記載のフィルタ媒体。
【請求項１２】
前記フィルタ媒体は、マルチパス法に関するＩＳＯ１６８８９国際標準によるろ過効率試験の１０％時間間隔で、約１１／１０／５乃至７／５／０のＩＳＯ４４０６：９９清浄度コードを有する、
請求項９に記載のフィルタ媒体。
【請求項１３】
液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタエレメントであって；
粗繊維を含む基材と；
前記基材上に担持された細繊維であって、前記細繊維の平均繊維直径は、前記粗繊維の平均繊維直径の少なくとも４分の１以下であり、前記細繊維の坪量は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２であり、前記細繊維の直線カバレッジは少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２である、細繊維とを有する；
フィルタ媒体と；
流体入口を含む上端キャップと；
下端キャップとを備え；
前記フィルタ媒体は、前記上端キャップ及び前記下端キャップに密閉して取り付けられた；
フィルタエレメント。
【請求項１４】
前記フィルタ媒体は、少なくとも３層の前記基材の層を備え、前記基材の層の各々は２構成要素繊維で形成されたスクリムから形成され；前記基材の層の各々は前記細繊維を担持し；前記基材の層の各々は、約０．０５ｇ／ｍ２乃至約０．２２５ｇ／ｍ２の坪量及び約９，０００ｋｍ／ｍ２乃至約４１，３００ｋｍ／ｍ２の直線カバレッジで前記細繊維を担持し；前記フィルタ媒体は約０．３ｇ／ｍ２乃至約４．８ｇ／ｍ２の合計坪量及び約６０，０００ｋｍ／ｍ２乃至約３００，０００ｋｍ／ｍ２の合計直線カバレッジを有し；前記基材の層及び前記細繊維は、加熱によりかさ高にされ、圧縮されることにより、液体をろ過するために構成された圧縮されたフィルタ媒体を形成する、
請求項１３に記載のフィルタエレメント。
【請求項１５】
前記細繊維はポリアミドで形成され、０．１マイクロメートル未満の平均繊維直径を有し、前記２構成要素繊維は、高融点ポリエステルの芯及び低融点ポリエステルの鞘を含み、前記圧縮されたフィルタ媒体は、前記低融点ポリエステルの鞘中に埋め込まれた少なくともいくらかの前記細繊維を含む、
請求項１４に記載のフィルタエレメント。
【請求項１６】
前記フィルタ媒体はひだ加工され、前記ひだ付きのフィルタ媒体は熱可塑性溶接により前記上端キャップ及び前記下端キャップへ密閉して取り付けられた、
請求項１３に記載のフィルタエレメント。
【請求項１７】
前記上端キャップ及び前記下端キャップへの、前記ひだ付きのフィルタ媒体の前記熱可塑性溶接による取り付けにより、前記液体の流れが前記ひだ付きのフィルタ媒体を迂回することを防止するように設けられた、
請求項１６に記載のフィルタエレメント。
【請求項１８】
１マイクロメートル未満の平均繊維直径を有する細繊維を静電紡糸するステップと；
基材上に前記細繊維を付与して少なくとも０．０３ｇ／ｍ２の前記細繊維の坪量及び少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２の前記細繊維の直線カバレッジをもたらすステップであって、前記基材は、前記細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有する粗繊維を有するように構成された、基材上に前記細繊維を付与するステップと；
前記基材と共に前記付与された細繊維をプロセシングして前記基材上の前記細繊維を再配置するステップとを備える；
フィルタ媒体を製造する方法。
【請求項１９】
前記基材上の前記細繊維を再配置するステップは、加熱により前記基材及び前記細繊維をかさ高にプロセシングするステップと、ローラのセットにより前記基材及び前記細繊維を圧縮するステップとを含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも２つの前記基材の層を提供するステップであって、前記基材の層の各々が２構成要素粗繊維を有するスクリムから形成される、少なくとも２つの前記基材の層を提供するステップと；
第１の前記基材の層上に前記細繊維を付与して、約０．０５ｇ／ｍ２乃至約０．２２５ｇ／ｍ２の細繊維の坪量及び少なくとも約９，０００ｋｍ／ｍ２乃至約４１，３００ｋｍ／ｍ２の直線カバレッジをもたらすステップと；
第２の前記基材の層上に前記細繊維を付与して、約０．０５ｇ／ｍ２乃至約０．２２５ｇ／ｍ２の細繊維の坪量及び少なくとも約９，０００ｋｍ／ｍ２乃至約４１，３００ｋｍ／ｍ２の直線カバレッジをもたらすステップと；
前記細繊維を担持する前記第１の基材の層及び前記細繊維を担持する前記第２の基材の層を積層するステップと；
前記第１の基材の層及び前記第２の基材の層並びに前記細繊維を圧縮して液体をろ過するために構成された圧縮されたフィルタ媒体を形成するステップとを更に備える；
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧縮するステップの前に、前記第１及び第２の基材の層及び前記細繊維をかさ高にプロセシングして前記細繊維を再配置し、前記基材の前記粗繊維と前記細繊維とを少なくとも部分的に一体化させるステップを更に含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記細繊維を付与するステップは、前記第１の基材の層上の前記細繊維の前記坪量及び前記直線カバレッジが、前記第２の基材の層上の前記細繊維の前記坪量及び前記直線カバレッジを上回るように構成された、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記細繊維を付与するステップは、前記第１の基材の層上の前記細繊維の前記坪量及び前記直線カバレッジが、前記第２の基材の層上の前記細繊維の前記坪量及び前記直線カバレッジと等しくなるように構成された、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記細繊維を静電紡糸するステップは、ポリアミドを含む溶液から前記細繊維を形成するステップを含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記フィルタ媒体をひだ加工するステップを更に備える、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１に記載のフィルタ媒体を提供するステップと；
前記フィルタ媒体を通して液体流れを流し、前記液体流れの中の微粒子を捕捉するステップとを備える；
液体をろ過する方法。
【請求項２７】
０．６マイクロメートル超の平均繊維直径を有する２構成要素粗繊維を含む基材と；
前記基材上に担持された細繊維であって、前記細繊維は０．６マイクロメートル未満の平均繊維直径を有し、前記粗繊維は前記細繊維の平均繊維直径よりも少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有する、細繊維と；
前記細繊維は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２の坪量及び少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２の直線カバレッジを有する、
液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体。
【請求項２８】
少なくとも２層の基材の層であって、前記基材の層の各々は粗繊維で形成された、基材の層と；
前記基材の層の各々に担持された細繊維であって、前記粗繊維の平均繊維直径は、前記細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きい、細繊維と；
前記基材の層の少なくとも一の上に担持された前記細繊維は、少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２の直線繊維カバレッジをもたらす、少なくとも０．０３ｇ／ｍ２の坪量を有するように設けられた、
液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くフィルタ媒体（ろ過材）に関し、特に液体から微粒子をろ過する用途のための細繊維（ｆｉｎｅ  ｆｉｂｅｒｓ）を含む複合フィルタ媒体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体流れ及び気体流れ（例えば、空気流れ）等の流体流れは、その流体の流れの中に混入した、望ましくないことが多い汚染物質である微粒子（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ）を運ぶことがしばしばである。通常は、フィルタを用いて、流体流れから微粒子の一部又はすべてを除去している。
【０００３】
静電紡糸プロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いて形成された細繊維を含むフィルタ媒体も知られている。かかる従来技術には、米国特許５，６７２，３９９号「フィルタ材料構成及び方法」、米国特許公開２００７／０１６３２１７号「セルロース／ポリアミド複合体」、米国特許公開２００９／０１９９７１７号「フィルタ媒体、１００ナノメートル未満の細繊維及び方法」、米国特許公開２００９／０２６６７５９号「積層されたナノ繊維フィルタ媒体」、米国仮特許出願６１，０４７，４５５号「２構成要素（Ｂｉ−Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）ナノ繊維層を有するフィルタ媒体」、米国仮特許出願６１／３０８，４８８号「ナノ繊維マトリクスを含む拡張された複合フィルタ媒体及び方法」、及び米国仮特許出願６１／３３０，４６２号「圧縮されたナノ繊維複合媒体」が含まれる。これらの開示の全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本発明は、様々な液体から微粒子をろ過する用途のための改良されたフィルタ媒体を提供する。本発明のこれらの利点及び他の利点、並びに更なる本発明の特徴は、本明細書に提示する本発明の説明から明らかになるであろう。
【発明の概要】
【０００５】
液体は、一般的に気体よりもはるかに粘性が高いので、結果として、より高い抗力（ｄｒａｇ  ｆｏｒｃｅ）を生ずる。したがって、液体ろ過用途は、気体又は空気ろ過用途と比較すると、特に細繊維フィルタ媒体に関して、独特の課題をもたらす。例えば、液体は、気体よりも、微粒子を引き入れる傾向がはるかに強い。このため、液体ろ過用途のためのフィルタ媒体の遮断能力（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）は、気体又は空気ろ過用途に比べて著しく劣る。実際に、液体の粘度が高くなるにつれて、フィルタ媒体による遮断性は低下する。例えば、フィルタ媒体のろ過効率は、空気ろ過用途の場合の約９０％から、ディーゼル燃料ろ過用途の場合の約２０％までに低下し得る。したがって、空気又は気体ろ過用途のために設計されたフィルタ媒体は、一般的に、液体ろ過用途のろ過要求性能を満たすことができない。
【０００６】
ナノ繊維を含むフィルタ媒体が、空気／気体ろ過用途で知られている。しかしながら、本願出願人は、液体の流体特性に起因して、液体フィルタにナノ繊維が一般的に使用されてきたとは考えていない。実際に、細繊維を用いた空気フィルタ媒体の液体用途のための微粒子／汚染物質に対する予備試験において、ナノ繊維は、細繊維が存在しない（ｎｏｎ‐ｅｘｉｓｔｅｎｔ）かのように、ほとんど又は全く効果をもたらさない（ｎｏ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）ことが示された。これは、液体により課される微粒子運動量（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  ｍｏｍｅｎｔｕｍ）及び粘性に起因すると考えられる。本発明の多様な実施の形態による複合フィルタ媒体は、様々な炭化水素燃料の微粒子のろ過等の、液体から微粒子をろ過する用途のために特に好適なナノ繊維を含むフィルタ媒体を提供する。本明細書においては、液体フィルタに対して有利に適用され得る多様な細繊維カバレッジ（細繊維被覆率）、細繊維パラメータ、基材、及び配置について述べる。
【０００７】
一の態様では、本発明は、液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体を提供する。フィルタ媒体は、基材と、基材上に担持された細繊維とを含む。基材は、細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有する粗繊維を含む。細繊維の坪量（ｂａｓｉｓ  ｗｅｉｇｈｔ）は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２であり、細繊維の直線カバレッジ（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）（単位面積当たりの直線に延長した長さ）は少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２である。
【０００８】
他の態様では、本発明は、液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタエレメントを提供する。フィルタエレメントは、フィルタ媒体、上端キャップ及び下端キャップを含む。フィルタ媒体は、基材と、基材上に担持された細繊維とを含む。基材は、細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有する粗繊維を含む。細繊維の坪量は少なくとも０．０３ｇ／ｍ２であり、細繊維の直線カバレッジは少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２である。更に、上端キャップは流体入口を含む。フィルタ媒体は、上端キャップ及び下端キャップに密閉して（ｓｅａｌｉｎｇｌｙ）取り付けられる。
【０００９】
更に他の態様では、本発明は、フィルタ媒体を製造する方法を提供する。方法は、１マイクロメートル未満の平均繊維直径を有する細繊維を静電紡糸するステップと；基材上に細繊維を付与して少なくとも０．０３ｇ／ｍ２の細繊維の坪量及び少なくとも約５０００ｋｍ／ｍ２の細繊維の直線カバレッジをもたらすステップであって、基材は、細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有する粗繊維を有するように構成された、基材上に細繊維を付与するステップと；基材と共に付与された細繊維をプロセシング（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（処理）して基材上の細繊維を再配置（ｒｅａｒｒｅｎｇｅ）するステップとを含む。
【００１０】
他の態様では、本発明は、液体をろ過する方法を提供する。方法は、本明細書に開示される実施の形態のいずれか一の実施の形態によるフィルタ媒体を提供するステップと、フィルタ媒体を通して液体流れを流し、液体流れの中の微粒子を補足するステップとを含む。
【００１１】
本発明の他の態様、目的及び利点は、添付図面を併せ見れば、以下の詳細な説明により更に明らかになるであろう。
【００１２】
本明細書に組み入れられ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の複数の態様を例示し、記述と共に、本発明の原理の説明に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一の実施の形態による細繊維を担持する緊密に圧縮された複数のスクリム層を含むフィルタ媒体を模式的に示す（例えば、関連して示される厚さは実際の縮尺とは異なる）断面図である。
【００１４】
【図２】図２は、ローラのセットによって圧縮状態へと圧縮される圧縮前状態の図１に示すフィルタ媒体を模式的に示す断面図である。
【００１５】
【図３】図３は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である同心に設けられた鞘／芯（ｓｈｅａｔｈ／ｃｏｒｅ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００１６】
【図４】図４は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である偏心して設けられた鞘／芯型の２構成要素繊維の模式図である。
【００１７】
【図５】図５は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である並列（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００１８】
【図６】図６は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維であるパイ楔（ｐｉｅ‐ｗｅｄｇｅ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００１９】
【図７】図７は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である中空パイ楔（ｈｏｌｌｏｗ  ｐｉｅ  ｗｅｄｇｅ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００２０】
【図８】図８は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である島／海（ｉｓｌａｎｄｓ／ｓｅａ）型の２構成要素繊維の基材の模式図である。
【００２１】
【図９】図９は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である三つ葉（ｔｒｉｌｏｂａｌ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００２２】
【図１０】図１０は、本発明の一の実施の形態による基材を構成する繊維である端部（ｔｉｐｐｅｄ）型の２構成要素繊維の模式図である。
【００２３】
【図１１】図１１は、本発明の一の実施の形態によるフィルタ媒体を製造するためのシステムの模式図である。
【００２４】
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１に示すシステムを用いて製造された２構成要素繊維及び細繊維の複合媒体を３００倍に拡大して示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。
【００２５】
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１に示すシステムを用いて製造された２構成要素繊維及び細繊維の複合媒体を１，０００倍に拡大して示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。
【００２６】
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１１に示すシステムを用いて製造された２構成要素繊維及び細繊維の複合媒体を２，０００倍に拡大して示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。
【００２７】
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、図１１に示すシステムを用いて製造された複合媒体の２構成要素繊維と細繊維との間の結合を１０，０００倍に拡大して示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。
【００２８】
【図１３】図１３は、本発明の別の実施の形態によるフィルタ媒体を製造するためのシステムの模式図である。
【００２９】
【図１４】図１４は、本発明の更に他の実施の形態によるフィルタ媒体を製造するためのシステムの模式図である。
【００３０】
【図１５】図１５は、本発明の一の実施の形態による緊密に圧縮された複数のスクリム層及び細繊維を含むフィルタ媒体を模式的に示す断面図である。
【００３１】
【図１６】図１６は、第１の試験サンプルの効率試験結果を示す図である。
【００３２】
【図１７】図１７は、第２の試験サンプルの効率試験結果を示す図である。
【００３３】
【図１８】図１８は、第３の試験サンプルの効率試験結果を示す図である。
【００３４】
【図１９】図１９は、本発明の別の実施の形態によるフィルタ媒体を模式的に示す断面図である。
【００３５】
【図２０】図２０は、第４の試験サンプルの効率試験結果を示す図である。
【００３６】
【図２１】図２１は、本発明の更に他の実施の形態によるフィルタ媒体を模式的に示す断面図である。
【００３７】
【図２２】図２２は、第５の試験サンプルの効率試験結果を示す図である。
【００３８】
【図２３】図２３は、本発明の一の実施の形態によるひだ付きのフィルタ媒体を含む液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタエレメントの斜視図である。
【００３９】
【図２４】図２４は、図２３に示すフィルタエレメント内に設けられるひだ付きのフィルタ媒体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明は、ある好ましい実施の形態と関連付けて説明されるが、それら実施の形態に限定する意図はない。反対に、意図するところは、全ての代替物、変形、及び均等物を、特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神と範囲の内に含まれるものとして、カバーすることである。
【００４１】
詳細を説明する前に、本発明の理解を助けるために用語を展開する。本明細書において、「基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」という用語は、本質的に広範な意味を持つように意図され、細繊維がその上に担持又は堆積される任意の構造体を含むことが意図されている。「基材」は、媒体（ｍｅｄｉａ）のロールから引き出され得るスクリム（ｓｃｒｉｍ）（粗目布）及び同様の物等の、従来の成形されたフィルタ媒体を含んでもよい。かかるフィルタ媒体は繊維交絡（ｆｉｂｅｒ  ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）を有し、典型的には機械的に、化学的に、接着により、及び／又は他の態様により共に結合又は固定され、それにより手作業で容易には引き裂くことのできないような強度（例えば、１平方フィート（０．０９３ｍ２（ｆｔ‐ｌｂ単位をＳＩ単位に換算したものであり有効数字を示すことは意図されていない。以下換算数字については同じ。））のシートが典型的には５ポンド（２．２６８ｋｇ）に上る張力の印加に耐える）を有すると共にろ過特性を有する。また、「基材」は、互いに結合又は固定されない、比較的緩やかな繊維交絡を有してもよい（例えば、１平方フィート（０．０９３ｍ２）のシートが、５ポンド（２．２６８ｋｇ）の張力の印加に対してバラバラになる（ｆａｌｌ  ａｐａｒｔ））。本明細書において、「スクリム」は、織成繊維交絡（ｗｏｖｅｎ  ｆｉｂｅｒ  ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）又は不織繊維交絡（ｎｏｎ−ｗｏｖｅｎ  ｆｉｂｅｒ  ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ）を指し、いずれの繊維も、結合され、平坦に成型された媒体（ろ過材）へと圧縮される。
【００４２】
ナノ繊維カバレッジ（ｎａｎｏｆｉｂｅｒ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）（ナノ繊維被覆率）を特徴づけることができるいくつかの方法がある。その第1の方法は坪量（ｂａｓｉｓ  ｗｅｉｇｈｔ）（標準重量）である。しかしながら、坪量は、部分的に、ナノ繊維材料の比重量（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｇｒａｖｉｔｙ）とナノ繊維の選択されたサイズ（例えば、繊維直径及び／又は繊維太さとも同義的に呼ばれる）とに依存する（左右される）。ナノ繊維カバレッジを特徴づけるための他の有用な度量はキロメートル／平方メートル（ｋｍ／ｍ２）で表すことができるナノ繊維カバレッジの算出直線距離（ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ｌｉｎｅａｌ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）である。これは、カバレッジのこの度量により、使用され得る異なる複数の材料間における細繊維の直径の多様性及び比重量の差の多様性を解消する理由から有用である。
【００４３】
本明細書に例示する多くの実施の形態では、０．０８マイクロメートル（８０ナノメートル）の平均繊維直径を有する細繊維が用いられる。しかしながら、単純な面積計算（Π×Ｒ２）に基づき、２倍サイズの繊維（例えば、１６０ナノメートルサイズの細繊維）の重量は４倍となり、又、４倍サイズの繊維の重量は１６倍となることが理解されよう。細繊維を付与し過ぎる（ｏｖｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と、透過性（ｐｅｒｖｉｏｕｓ）又は多孔性（ｐｏｒｏｕｓ）をあまり有さず、したがって、フィルタ媒体には適さないプラスチックフィルムを得ることとなる。より小さな直径の細繊維を用いることは、それによってより高い直線カバレッジのレベル（程度）を得ることができるので望ましい。より大きな直径の細繊維は、一般的に又は概して、より大きな空隙空間（ｖｏｉｄ  ｓｐａｃｅ）を占める傾向があることを考慮すると、細繊維直径が大きくなるにつれて、キロメートル標準単位（ｋｉｌｏｍｅｔｅｒ  ｂａｓｉｓ）（ｋｍ／ｍ２）での細繊維の付与率を低くすることが望ましい。しかしながら、坪量に基づくカバレッジは、直径が２倍に増大することで質量が４倍となることにより、細繊維直径の増大につれてそれでも増大する場合がある。概して、坪量は、繊維直径が２倍に増大すると、２倍乃至２．５倍（繊維直径が４倍に増大すると、約４倍乃至６倍）に増大する。ここでは簡単のために２倍に増大するものとする。したがって、０．１５ｇ／ｍ２の細繊維カバレッジを８０ｎｍ平均直径の細繊維に対して用いるならば、１６０ｎｍの繊維については、０．３０ｇ／ｍ２のカバレッジを用いることとなり、３２０ｎｍの繊維については、０．６ｇ／ｍ２のカバレッジを用いることとなる。本明細書に示す実施の形態は、１マイクロメートル未満、典型的には５００ｎｍ未満の範囲の細繊維、及びより好ましくは１５０ｎｍ未満のより細かな繊維に対して有用である。しかしながら、前述の原則にしたがって、本明細書に示す実施の形態に対してカバレッジを調節することができる。
【００４４】
本明細書において、フィルタ媒体複合体又は複数層を呼称するときの用語「第１の」、「第２の」又は「第３の」は、特定の位置を指すように意図されてはいない。「第１の層」は、まさに最初の層を意味するようには意図されておらず、他の層（「上流」又は「下流」）に相対する上流の位置又は下流の位置を指すようにも意図されていない。そのようにではなく、「第１の」及び「第２の」というかかる用語は、先行詞としての意味目的で使用される。
【００４５】
［複数層複合フィルタ媒体］
【００４６】
図１は、本発明の一の実施の形態によるフィルタ媒体１００を模式的に示す断面図である。実際の細繊維層は厚さを事実上持たないが、説明と理解を目的として、図１及び他の模式図において厚さが示されているという意味で模式的に示すという。フィルタ媒体１００は、炭化水素燃料、水、及び潤滑油等の液体流れの中の固体を捕捉するように構成される。好ましい実施の形態では、フィルタ媒体１００は少なくとも２種類の異なる繊維、例えば電界紡糸ナノ繊維（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ）と、電界紡糸ナノ繊維を担持する粗繊維（ｃｏａｒｓｅｒ  ｆｉｂｅｒｓ）で設けられた基材とを含む。このため、本明細書では、フィルタ媒体１００は複合フィルタ媒体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）、複合媒体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｍｅｄｉａ）、又は他の類似の用語でも呼ばれる。フィルタ媒体１００は液体から微粒子をろ過する用途のために特に好適であり、複数の実施例／実施の形態は液体用途の微粒子のろ過に著しい効果を奏するが、フィルタ媒体１００を他の流体のろ過の用途に用いるものとしてもよい。
【００４７】
図１に示す実施の形態では、フィルタ媒体１００は、１０層の基材１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０を備え、その各々が細繊維１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２及び細繊維１４２の上端上の媒体１２２を担持する。基材１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０及び媒体１２２は細繊維の平均繊維直径よりも典型的により大きく設けられた平均繊維直径を有する繊維で形成されている。基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、細繊維１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２、及び媒体１２２は、積層され、共に緊密に圧縮されることにより、体積当たりの繊維表面積を増やし、ディーゼル燃料等の液体流れから微粒子をろ過するために十分な剛性／構造完全性を得る。本実施の形態は、媒体層１２２を有するものとして示されるが、この媒体層は追加するか否かは任意であるので、他の実施の形態によるフィルタ媒体１００はこの媒体層１２２を含まなくてもよい。
【００４８】
図１に示すフィルタ媒体は、図２に示すプロセス（方法）を用いて形成することができる。図２は、圧縮前状態１４４及び圧縮状態１４６のフィルタ媒体１００を示す図である。図示するように、フィルタ媒体１００は、その圧縮前状態１４４において、初期厚さｔ´（本明細書では元厚さ（ｏｒｉｇｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）とも呼ぶ）を有する。圧縮前状態１４４にあるフィルタ媒体１００は、ローラ１４８、１５０のセットを用いて圧縮状態１４６へと圧縮される。ここで初期厚さｔ´は最終厚さ（ｆｉｎａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）ｔまで減少される。
【００４９】
いくつかの実施の形態では、圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００は圧縮される前に加熱される。いくつかの特定の好ましい実施の形態では、（スクリム生産工程の間に少なくとも部分的に圧縮されたスクリム等の）基材の繊維は加熱中に、弛緩し、再配向（ｒｅｏｒｉｅｎｔ）されて、繊維同士の間の平均距離が増大する。そのため、基材層は膨張（拡張）すると共にかさ高（ｌｏｆｔ）となり、各基材層の厚さが増大する。更に、基材の表面近傍の繊維が弛緩して再配向されるため、これらの繊維に担持される細繊維はこれらの繊維と共に移動して再配向される。このように、細繊維は、より直径の大きな繊維と共に拡げられ、押され、引かれる。これにより、単なる平坦でも平面でもない、３次元マトリクスの細繊維が生成され得ると考えられる（かかる細繊維の３次元マトリクスは、基材表面内に一体化されているとしても、依然として「層」と見ることができ、本明細書で「層（ｌａｙｅｒ）」と呼ぶ場合がある）。
【００５０】
かかる実施の形態では、圧縮前状態１４４の初期厚さｔ´は、加熱により少なくとも１．５倍、２倍、３倍、又は更にそれ以上になり得る。かかる実施の形態では、かさ高となったフィルタ媒体１００を続いて圧縮した後のフィルタ媒体１００の最終厚さｔは、加熱時の膨張量及び圧縮時の減少量に応じて、初期厚さｔ´未満、又は初期厚さｔ´と同じ、又は初期厚さｔ´を超える厚さになり得る。他の実施の形態では、圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００は、加熱したカレンダ加工ローラ（ｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｒｏｌｌｅｒｓ）（圧延加工ローラ）のセットにより同時に加熱及び圧縮することができる。かかる実施の形態では、最終厚さｔへの厚さの減少の前に、膨張も、初期厚さｔ´の非常にわずかな増大もないだろう。更に別の実施の形態では、最終厚さｔの圧縮されたフィルタ媒体１００を圧縮後に加熱することができ、この場合は、最終厚さｔは増大し得る。いくつかの実施の形態では、フィルタ媒体１００を２度以上加熱することができる。例えば、フィルタ媒体１００を圧縮の直前、圧縮中、及び圧縮の直後に加熱するようにオーブン内に配置したローラのセットで圧縮することができる。いずれにしても、より多くの３次元マトリクスへと細繊維を再配置（ｒｅａｒｒａｎｇｅ）するために、細繊維の堆積後に媒体をプロセシング（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（処理）することが有利であると判明している。膨張及び／又は圧縮は、かかるプロセシングの例である。かかるプロセシングにより、より高い空隙率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を得ることができ、そして流れを更に良好にするために、及び／又は細繊維堆積のより多量のカバレッジを可能とするためにかかるプロセシングを用いてもよい。
【００５１】
一の実施の形態では、最終厚さｔを、初期厚さｔ´の約５０％乃至３００％、好ましくは初期厚さｔ´の約７０％乃至２００％、更に好ましくは初期厚さｔ´の８０％乃至１５０％とすることができる。圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００が最終的な圧縮状態１４６へと圧縮されると、細繊維１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２は隣接する基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の粗繊維とより一体となってフィルタ媒体１００内の３次元細繊維マトリクスを形成する。この実施の形態のフィルタ媒体１００は、細繊維を担持する１０層の基材層を含むが、他の実施の形態では、細繊維を担持する、それより多数の又は少数の基材層を含むことができる。例えば、フィルタ媒体は、十分に多くの量のカバレッジの細繊維を担持する（例えば、少なくとも約０．３ｇ／ｍ２）単層の基材層を含むことができる。
【００５２】
基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は任意の適切な多孔質材料で形成することができる。各基材層は同じタイプの多孔質物質又は異なるタイプの多孔質物質で形成することができる。一の実施の形態では、各基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は、形成された（形成済みの）フィルタ媒体を備える。この形成されたフィルタ媒体は、共に結合された複数の繊維を備える。例えば、形成されたフィルタ媒体の複数の繊維を、溶剤結合（ｓｏｌｖｅｎｔ  ｂｏｎｄｉｎｇ）、熱結合（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｏｎｄｉｎｇ）、及び／又は圧着（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）によって共に結合してもよい。形成されたフィルタ媒体は、細繊維を担持し、構造的支持をもたらすことができる。また、形成されたフィルタ媒体は、本明細書では、基材フィルタ媒体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）、フィルタ媒体基材（ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、フィルタ媒体（ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）、又は他の同様の用語で呼ばれる。
【００５３】
代替として、基材は、強く綿毛状に膨らめられた（ｆｌｕｆｆｅｄ）厚い状態で共に緩く交絡され、形成されたフィルタ媒体の場合のように共に結合されなくてもよい、１つ又は複数の繊維ウェブ（ｗｅｂ  ｏｆ  ｆｉｂｅｒｓ）（布状の繊維）を備えてもよい。したがって、この粗繊維のウェブは、手作業による非常にわずかな労力で容易にバラバラにすることができ、従来の意味では形成されたフィルタ媒体と見ることができない程まで構造的完全性が低い。繊維ウェブの繊維の平均繊維直径は、典型的には、細繊維の平均繊維直径よりも大きく設けられる。このため、繊維ウェブは、本明細書において、粗繊維のウェブ（ｗｅｂ  ｏｆ  ｃｏａｒｓｅ  ｆｉｂｅｒｓ）、又は他の同様の用語で呼ばれる。そのような粗繊維のウェブと一体化された細繊維を含む複合フィルタ媒体は、本願出願人に譲渡されている米国特許公開２００９／０２６６７５９号「一体化されたナノ繊維フィルタ媒体」で説明されており、その開示の全体を、参照により本明細書に組み込む。
【００５４】
好ましくは、基材は、複数構成要素フィルタ媒体から形成される。本明細書では、「複数構成要素フィルタ媒体（ｍｕｌｔｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）」、「複数構成要素媒体（ｍｕｌｔｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｍｅｄｉａ）」、「複数構成要素繊維媒体（ｍｕｌｔｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒ  ｍｅｄｉａ）」、及び他の同様の用語は、少なくとも２種類の異なる材料を含むフィルタ媒体を指すものとして同義に用いられる。例えば、複数構成要素フィルタ媒体は、第１の材料から形成された繊維及び第２の材料から形成された繊維を含むことができる。ここで、第１の材料及び第２の材料は異なる材料である。あるいは、複数構成要素フィルタ媒体は、以下に詳細に説明するように、第１の材料から形成された芯（ｃｏｒｅ）及び第２の材料から形成された鞘（ｓｈｅａｔｈ）を含む複数の繊維等、少なくとも２種類の異なる材料を含む複数の繊維から形成することができる。２種類の異なる材料を含む複数構成要素フィルタ媒体は、本明細書において「２構成要素フィルタ媒体（ｂｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）」「２構成要素媒体（ｂｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｍｅｄｉａ）」、及び類似の用語で呼ばれる。
【００５５】
一の好ましい実施の形態では、各基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は、異なる融点を有する２種類の異なる材料を含む２構成要素繊維で形成されたスクリムを備える。細繊維及びかかる複数構成要素繊維で形成された基材を備える複合フィルタ媒体は、本願出願人に譲渡されている国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０９／５０３９２号の「ナノ繊維が取り付けられた複数構成要素フィルタ媒体」に記載されており、その開示の全体を参照により本明細書に組み込む。
【００５６】
本実施の形態では、スクリムの２構成要素繊維の一の構成要素は他の構成要素よりもより低い融点を有する。この低融点構成要素は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリエステル等の任意の適切なポリマーとすることができる。他の構成要素は、低融点構成要素よりも高い融点を有するポリマー、あるいはガラス及び／又はセルロース等の他の適切な繊維材料であってもよい。２構成要素繊維は、共に結合され、及び／又は共に圧縮され、それにより特定の厚さを有するスクリム又は基材フィルタ媒体を形成する。
【００５７】
基材１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０として用いられるスクリムの２構成要素繊維は、高融点ポリマー構成要素と低融点ポリマー構成要素とを含むことができる。例えば、２構成要素（ｂｉ‐ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）は、高融点ポリエステル及び低融点ポリエステルを備えてもよく、ここでは、一方が他方よりも高い融点を有する。図３は、一の実施の形態による２構成要素繊維２２の模式図である。図示するように、２構成要素２２は、同心に設けられた鞘／芯（ｓｈｅａｔｈ／ｃｏｒｅ）型のものであり、芯２４は、高融点ポリマー構成要素から形成され、鞘２６は、低融点ポリマー構成要素から形成される。
【００５８】
この高融点ポリマー構成要素は、低融点ポリマー構成要素よりも高い溶融温度を有するポリマーから形成される。適切な高融点ポリマーには、ポリエステル及びポリアミドが含まれるが、それらに限定されない。適切な低融点ポリマーには、ポリプロピレン、ポリエチレン、コポリエステル、又は選択された高温で溶融するポリマーよりも低い溶融温度を有する任意の他の適切なポリマーが含まれる。例えば、２構成要素繊維は、ポリエステルの芯及びポリプロピレンの鞘で形成されてもよい。本実施の形態では、２構成要素繊維は２種類の異なるタイプのポリエステルから形成され、一方の融点は他方の融点よりも高い。
【００５９】
他のタイプの２構成要素繊維を、他の実施の形態で基材を形成するために用いるものとしてもよい。種々のタイプの２構成要素繊維のいくつかの例を図４乃至図１０に模式的に示す。芯３０及び鞘３２を備える偏心して設けられた鞘／芯型の２構成要素繊維２８を図４に示す。この繊維は、同心に設けられた鞘／芯繊維２２と同様であるが、芯３０は中心からずらして設けられる。これら２種類のポリマー構成要素の収縮率（ｓｈｒｉｎｋａｇｅ  ｒａｔｅｓ）が異なることにより、繊維は、加熱されると螺旋状に渦を巻く。これにより、他の場合であれば平坦な繊維が、加熱下では縮れて（ｃｒｉｍｐ）かさ高になる（ｂｕｌｋ）ことができ、その結果、異なる繊維再配置（ｆｉｂｅｒ  ｒｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）、拡張、及び／又は表面の起伏（ｕｎｄｕｌａｔｉｏｎ）が生じる。
【００６０】
図５は、第１のポリマー構成要素３６及び第２のポリマー構成要素３８を含む並列（ｓｉｄｅ‐ｂｙ‐ｓｉｄｅ）型の２構成要素繊維３４の模式図である。用途に応じて、第１のポリマー構成要素の融点は、第２のポリマー構成要素の融点より高くても低くてもよい。これは、偏心して設けられた鞘／芯繊維の更なる拡張であり、両ポリマーは繊維表面の一部を占めるように設けられる。適切なポリマーの選択により、この繊維は、偏心して設けられた鞘／芯繊維２８よりも高いレベルの潜在的な縮れを展開させることができる。
【００６１】
図６は、パイ楔（ｐｉｅ  ｗｅｄｇｅ）型の２構成要素繊維４０の模式図である。パイ楔繊維４０は、第１のポリマー構成要素４２及び第２のポリマー構成要素４４で形成された複数の隣接し合う楔（ウェッジ）を備える。各第１のポリマー構成要素４２はどちらの側面上にも第２のポリマー構成要素４４を有する。第１のポリマー構成要素４２は第２のポリマー構成要素４４よりもより高い又はより低い融点を有することができる。これらの繊維は、機械的撹拌（典型的には、液流交絡（ｈｙｄｒｏｅｎｔａｎｇｌｉｎｇ））により複数の構成要素楔へと分割されて、フィルタ媒体中に０．１乃至０．２デニール（１．１１１×１０−５ｇ／ｍ乃至２．２２２×１０−５ｇ／ｍ）のマイクロ繊維をもたらすように設計される。
【００６２】
図７は、第１のポリマー楔４８及び第２のポリマー楔５０を備える中空パイ楔（ｈｏｌｌｏｗ  ｐｉｅ  ｗｅｄｇｅ）型の２構成要素繊維４６の模式図である。ここでも、用途に応じて、第１のポリマー楔４８は第２のポリマー楔５０よりもより高い又はより低い融点を有するポリマーで形成することができる。中空パイ楔繊維４６は、パイ楔繊維４０に類似するが、中空中心５２の中心部を有し、これにより、楔の内側の先端部同士の接合が防止され、したがって分割が比較的容易となる。
【００６３】
図８は、島／海（ｉｓｌａｎｄｓ／ｓｅａ）型の２構成要素繊維５４の模式図である。この繊維は、「ペパローニピザ」構成ともいうことができ、第１のポリマー構成要素５６はペパローニピザに例えるとペパローニに当たり、第２のポリマー構成要素５８はペパローニピザに例えるとチーズに当たる。いくつかの実施の形態では、第１のポリマー構成要素５６は、第２のポリマー構成要素５８よりも高い融点のポリマーで形成されるか、又は第２のポリマー構成要素５８は可溶性ポリマーで形成される。かかる実施の形態では、この繊維により、後に溶融又は分解されてしまう低融点ポリマー又は可溶性ポリマー５８のマトリクス中に高融点ポリマー５６の多数の細いストランド（ｓｔｒａｎｄｓ）（より糸）を配置することが可能となる。これにより、細いマイクロ繊維で設けられた媒体を製造することが可能となる。なぜならば、これらの繊維は、個々の「ペパローニ」としてよりも「ピザ」の形態でプロセシングすることの方が容易だからである。ステープル繊維（ｓｔａｐｌｅ  ｆｉｂｅｒｓ）（繊維の束）が各ピザ上の３７個のペパローニからできるので、約０．０４デニール（約４．４４４×１０−６ｇ／ｍ）（直径約２マイクロメートル）又は更に細い繊維を生産することができる。
【００６４】
２構成要素繊維を様々な形に形成してもよい。例えば、２構成要素繊維は、前述の２構成要素繊維のような断面が円形の円筒形でなくてもよい。図９及び図１０は、複数の不規則な形を有する２構成要素繊維の複数の例を示す。これらの繊維は円形断面を有していないが、各繊維は本発明における意味（ｃｏｎｔｅｘｔ）において直径を有している。非円形断面を有する繊維の直径は繊維の外周から測定される。図９は、３つ葉（ｔｒｉｌｏｂａｌ）型の２構成要素繊維６０、６２の模式図である。３つ葉繊維６０、６２の各々は、第１のポリマー構成要素６４、６６及び第２のポリマー構成要素６８、７０を備える。３つ葉繊維６０、６２の各々は、その直径７２、７４によって測定される。いくつかの実施の形態では、第１のポリマー構成要素６４、６６は第２のポリマー構成要素６８、７０よりもより高い又はより低い融点を有するポリマーで形成される。
【００６５】
図１０は、端部（ｔｉｐｐｅｄ）型の２構成要素繊維７８、８０の模式図である。繊維７８は第１のポリマー中央部８２と第２のポリマー端部８４とを有する３つ葉端部型の２構成要素繊維である。繊維８０は、第１のポリマー中央部８６と第２のポリマー端部８８とを有する十字端部型の２構成要素繊維である。好ましくは、第１のポリマー中央部８２、８６は第２のポリマー端部８４、８８よりも高い融点を有するポリマーで形成される。
【００６６】
図１に戻って説明する。基材の繊維は細繊維の平均繊維直径よりも大きな平均繊維直径を有するように形成される。一の実施の形態では、基材の繊維は細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍の平均繊維直径を有する。他の実施の形態では、基材の繊維は、約０．６マイクロメートル超、好ましくは約３マイクロメートル超、より好ましくは５マイクロメートル超の平均繊維直径を有することができる。一の実施の形態では、基材の２構成要素繊維の平均直径は約１マイクロメートル乃至約４０マイクロメートルであり、より典型的には、約１０マイクロメートル乃至約４０マイクロメートルである。
【００６７】
粗繊維は、例えば、カレンダ加工ローラのセット及び／又はオーブンによって、圧縮及び／又は加熱され、基材１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０を形成し、基材層のいずれか一は、約０．０５乃至１．０ｍｍ、好ましくは約０．１乃至０．５ｍｍの厚さを有する。かかる基材は、細繊維に要求される構造的支持を提供することができる。任意の基材層として用いるために適した様々な厚さの２構成要素スクリムは、米国テネシー州ＲｏｇｅｒｓｖｉｌｌｅのＨＤＫ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．又は他のフィルタ媒体供給者等の様々な供給者から市販により入手することができる。したがって、基材は、かかる用意された複数の２構成媒体から選択することができる。
【００６８】
一の実施の形態では、各基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０及び媒体１２２は、高融点ポリエステルの芯と低融点ポリエステルの鞘とを有する２構成要素ステープル繊維で形成されたスクリムを備える。この２構成要素ステープル繊維は、全体として圧縮されてスクリムを形成する。このとき、この２構成要素ステープル繊維は、化学的に、機械的に、及び／又は熱的に共に結合される。例えば、この２構成要素ステープル繊維は、低融点ポリエステルの溶融温度又はその付近まで加熱され、全体として圧縮される。低融点ポリエステルで形成された鞘は、溶融又は軟化し、結合剤として機能して繊維を一体に結合する。
【００６９】
細繊維１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２は、対応する基材１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０上にそれらが形成されたままに直接堆積することができる。代替として、細繊維を細繊維ウェブとして別途用意してから、基材と共に積層してもよい。細繊維は、多様な繊維直径を有する繊維を備えることができるが、好ましくは、細繊維は、非常に細い繊維直径を有するナノ繊維とする。かかる細繊維は、電界紡糸プロセス又は他の適切なプロセスにより形成することができる。一の実施の形態では、細繊維は、約１マイクロメートル未満、好ましくは０．５マイクロメートル未満、より好ましくは０．０１乃至０．３マイクロメートルの平均繊維直径を有する電界紡糸ナノ繊維とする。本明細書に後述する実施例では、０．０８マイクロメートル（８０ｎｍ）というより小さな平均直径を用いている。かかる小直径の細繊維は、所与の体積においてより多数の繊維を一緒に詰め込むことを可能にすることにより、繊維表面積を増大させることが可能であり、これにより、ろ過効率が向上すると共に、フィルタ媒体の圧力損失（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｏｐ）を減少させることができる。
【００７０】
細繊維を様々な適切なポリマー材料で形成してもよい。フィルタ媒体１００の加熱時及び／又は圧縮時の細繊維の破壊（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を回避するために、細繊維は、典型的には、基材の２構成要素繊維の少なくとも低融点構成要素よりも高い溶融温度を有する材料から形成される。好ましい実施の形態では、細繊維はポリアミドから形成される。他の適切なポリマーには、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリエステル、セルロースエーテル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリレンオキシド、ポリスルホン、変性ポリスルホンポリマー及びポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデンが含まれるが、それらに限定されない。静電紡糸用のポリマー溶液を作るための溶剤には、酢酸、ギ酸、ｍ−クレゾール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール塩化溶剤、アルコール、水、エタノール、イソプロパノール、アセトン、及びＮ−メチルピロリドン、並びにメタノールが含まれてもよい。
【００７１】
一の実施の形態では、細繊維は、電界紡糸によりナイロン（登録商標）‐６（ポリアミド‐６、本明細書においては「ＰＡ‐６」とも呼ぶ）から形成され、電界紡糸される細繊維は基材上に直接堆積される。本実施の形態では、細繊維１２４は、ナイロン（登録商標）‐６を含有する溶液から静電気により生成され、基材１０２の表面上に堆積する。細繊維１２６は、同様に基材層１０４上に生成及び堆積することができる。電界紡糸されたナノ繊維１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２で覆われた基材層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は、その後、細繊維の各層が隣接する基材及び／又は媒体１２２に挟まれて図２に示す圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００を形成するように、媒体１２２と共に積層される。前述のように、図１及び図２に示す通り、圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００は、その後圧縮されて、その最終的な圧縮状態１４６のフィルタ媒体１００を形成する。好適な実施の形態では、フィルタ媒体１００は圧縮前、圧縮中及び／又は圧縮後に加熱される。例えば、圧縮前状態１４４のフィルタ媒体１００は、ローラ１４８、１５０のセットを通過する前に加熱される。また、ローラ１４８、１５０のセットを加熱して、圧縮中にフィルタ媒体１００を更に加熱することができる。
【００７２】
細繊維と、隣接する基材及び／又は媒体１２２のより粗い繊維との間の結合は、溶剤による結合、加圧による結合、及び／又は熱による結合（融着）を含んでもよい。例えば、細繊維を、溶剤を含有するポリマー溶液から静電気により生成する場合、細繊維の表面に残っている溶剤は、細繊維が基材の粗繊維と接触状態になるときに、溶剤による結合を生じさせることができる。更に、基材の２構成要素繊維の低融点構成要素は、細繊維と基材の隣接する粗繊維との間の結合を強化するために用いることができる。かかる実施の形態では、フィルタ媒体１００は、低融点構成要素の融点又はその付近まで加熱され、圧縮される。２構成要素の粗繊維の低融点構成要素が溶融又は軟化することにより、隣接する細繊維及び低融点構成要素が共に圧縮される際に、隣接する細繊維が低融点構成要素内に埋め込まれ得るようになり、これにより、粗繊維と細繊維との間の結合が強化される（加圧による結合及び熱による結合による）。好ましい一の実施の形態では、細繊維と細繊維がその上に堆積する基材との間の接着は、細繊維と他の隣接する基材との間の接着よりも強い。例えば、細繊維１２４と基材１０２との間の接着は、細繊維１２４と基材１０４との間の接着よりも強い。そのため、剥離が強制されると、細繊維１２４は基材１０４から剥離され、基材１０２上に留まる。このように強制されたとき、かかる実施の形態のフィルタ媒体１００は、細繊維を担持する１０層の基材（１０２／１２４、１０４／１２６、１０６／１２８、１０８／１３０、１１０／１３２、１１２／１３４、１１４／１３６、１１６／１３８、１１８／１４０、１２０／１４２）及び媒体１２２に分離されることができる。
【００７３】
一の実施の形態では、各基材層は、約１乃至４０マイクロメートルの平均繊維直径と約０．５乃至１５オンス／平方ヤード（約１６．９５３ｇ／ｍ２乃至５０８．５９ｇ／ｍ２）の坪量とを有する２構成要素繊維スクリムから形成される。２構成要素繊維は高融点ポリエステルの芯と低融点ポリエステルの鞘とを備える。細繊維はナイロン（登録商標）‐６で形成された電界紡糸ナノ繊維である。細繊維は約０．０１乃至０．５マイクロメートルの平均繊維直径を有し、細繊維の各層１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２は約０．０３ｇ／ｍ２乃至０．５ｇ／ｍ２の坪量を有し、０．３ｇ／ｍ２乃至５ｇ／ｍ２の細繊維の総被覆坪量をもたらす。液体から微粒子をろ過する用途のためのフィルタ媒体１００の細繊維カバレッジは、気体用途フィルタ媒体又は空気用途フィルタ媒体の細繊維カバレッジよりも著しく大きい。各基材層上の細繊維の目標坪量は、細繊維の平均直径並びにフィルタ媒体の所望の効率及び能力（ｃａｐａｃｉｔｙ）に応じて選択される。フィルタ媒体１００の所望の効率及び能力は、細繊維直径、各基材上の細繊維カバレッジ、細繊維層の数、かさ高（ｌｏｆｔｉｎｇ）の量及び圧縮の量を調節することにより得ることができる。
【００７４】
細繊維カバレッジは、坪量に関して特徴付けることができるが、坪量は、ポリマー（又は複数のポリマー）の比重量（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｗｅｉｇｈｔ）と細繊維の直径とに依存する。したがって、面積当たりの直線カバレッジ（ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｖｅｒａｇｅ  ｐｅｒ  ａｒｅａ）（ｋｍ／ｍ２）に関して細繊維カバレッジを特徴付けることは最も有用である。なぜならば、これにより、比重量及び繊維直径に関連する多様性が排除されるからである。したがって、直線カバレッジにより、繊維量として定義される繊維の量が正しく示される。これによれば、好ましい細繊維直線カバレッジの範囲は、最も多い量のカバレッジ細繊維については、５，０００ｋｍ／ｍ２超、より好ましくは１０，０００ｋｍ／ｍ２超、最も好ましくは２０，０００ｋｍ／ｍ２乃至６０，０００ｋｍ／ｍ２である。以下の表１には、本発明の実施の形態による約０．０８マイクロメートル（８０ｎｍ）の平均繊維直径を有する細繊維についての坪量及び直線カバレッジを含む多様な見地（項目）において、細繊維カバレッジが示される。これらの実施の形態の細繊維は、電界紡糸プロセスにより、１．０８４ｇ／ｃｍ３の密度を有するＰＡ‐６から形成される。表１は０．０３乃至０．２２５ｇ／ｍ２に形成された細繊維質量カバレッジを含む。
【００７５】
【表１】
2013521106.tif 000003
【００７６】
表２は、本発明の多様な実施の形態による細繊維で被覆された多層基材を含むフィルタ媒体を示す。細繊維は、表１に示す実施の形態による工程速度（ｌｉｎｅ  ｓｐｅｅｄｓ）の一によって基材層上に付与された。
【００７７】
【表２】
2013521106.tif 000004
【００７８】
細繊維カバレッジは、８０ｎｍ繊維を用いた実施例及び他の計算に基づけば、繊維直径に基づいて変わり得るが、典型的には、５００ｎｍ未満の平均直径を有する細繊維を用いた実施の形態では、広範な特徴付け及び特許請求の範囲の目的に照らして同様のカバレッジ範囲を持つことになるだろう。
【００７９】
［複数層複合フィルタ媒体を製造する方法］
【００８０】
図１１は、本発明のプロセス（方法）の実施の形態によるフィルタ媒体を製造する典型的なプロセスの模式図である。本実施の形態は、図１に示すフィルタ媒体１００を製造するためのプロセスステップを含むが、このプロセスは、非本質的な改変（ｍｉｎｏｒ  ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）を伴って本発明の他の実施の形態によるフィルタ媒体を生産することもできる。図１１に示すシステム２００は、基材と基材上に堆積させた細繊維とを含む複合媒体を製造するための上流システム２０１と、複合媒体の複数の層を積層し、かさ高にし、及び圧縮して、液体から微粒子をろ過する用途のための複数層複合フィルタ媒体（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）を製造するための下流システム２０３とを含む。
【００８１】
上流システム２０１は巻出しステーション２０２、電界紡糸ステーション２０４、オプション（追加するか否かは任意）であるオーブン２０６、オプションであるローラ２０７のセット及び巻戻しステーション２０８を含む。本実施の形態では、基材層として用いられるスクリムロール２１０が巻出しステーション２０２から巻き出される。スクリムロール２１０から巻き出されたスクリム２１２は、マシン方向２１４に電界紡糸ステーション２０４へ向けて移動する。電界紡糸ステーション２０４では、細繊維２１６がスクリム２１２の一方の表面に形成されて堆積し、細繊維２１６を担持するスクリムを備える複合媒体２１８を形成する。複合媒体２１８を巻戻しステーション２０８上の複合媒体ロール２３０へ巻き付ける前に、細繊維と基材との間の接着を向上させるためにオプションであるオーブン２０６及びオプションであるローラ２０７のセットで加熱及び圧縮してもよい。
【００８２】
スクリムを、システム２００の上流プロセス（連続ラインプロセスの一部又は断続ラインプロセスのいずれか）で形成してもよく、又はＨＤＫ等の供給者又はＨ＆Ｖ若しくはＡｈｌｓｔｒｏｍ等の他の適切な媒体供給者又は同様の供給者からロール形態で購入してもよい。スクリムを、前述の図３乃至図１０に示す２構成要素繊維等の様々な適切な材料から形成することができる。例えば、スクリムを、高融点ポリエステルの芯／低融点ポリエステルの鞘の２構成要素ステープル繊維で形成することができ、２構成要素ステープル繊維は圧縮及び／又は加熱されて、所望の厚さと固体性（中実性）とを有するスクリムロール２１０を形成する。代替として、基材層は、圧縮されて溶剤結合又は熱結合等により定位置に保持される（成形される）他の単一構成要素媒体（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｍｅｄｉａ）であってもよい。
【００８３】
例えば２構成要素繊維の場合、同心に設けられた鞘／芯型の２構成要素繊維を、芯として高融点ポリエステルを用い、鞘として低融点ポリエステルを用いて同時押出成形（ｃｏｅｘｔｒｕｄｅ）してもよい。そして、かかる２構成要素繊維を、スクリム又はフィルタ媒体を形成するために用いることができる。一の実施の形態では、２構成要素繊維を、ステープル繊維（ｓｔａｐｌｅ  ｆｉｂｅｒｓ）（ステープルファイバ）（（短く）切断した繊維）として用いることにより、従来の乾式積層プロセス又は空気積層プロセスによって複数構成要素フィルタ媒体又はスクリムを形成する。このプロセスで用いられるステープル繊維は比較的短く不連続なものであるが、従来の装置で扱うためには十分な長さである。２構成要素繊維の複数の包装（ｂａｌｅｓ）は、シュート供給（ｃｈｕｔｅ  ｆｅｅｄ）を経由して供給され、カーディング装置（ｃａｒｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）で個々の繊維に分離されてから、繊維ウェブへと空気積層（ａｉｒ  ｌａｉｄ）される（この繊維ウェブ自体は、本開示においては基材として用いることができる）。次に、繊維ウェブを、カレンダ加工ローラのセットを用いて圧縮し、スクリムロール２１０を形成する（このスクリムロール２１０は基材としても用いることができる）。追加するか否かは任意に、繊維ウェブをカレンダ加工ローラのセットに入れる前に加熱してもよい。本実施の形態のスクリム２１０は、高融点構成要素及び低融点構成要素を含む２構成要素繊維を備えるため、２構成要素フィルタ媒体とも呼ばれる。いくつかの実施の形態では、繊維ウェブをカレンダリング（圧延加工）する前に折り畳んで、より厚い２構成要素フィルタ媒体を形成する。
【００８４】
別の実施の形態では、ポリエステル繊維等の高融点ポリマー繊維を備えるウェブ、及びポリプロピレン繊維等の低融点ポリマー繊維を備えるウェブを分離して形成し、共に積層することにより、２構成要素フィルタ媒体又はスクリムのロールを形成することができる。かかる実施の形態では、細繊維２１６は、スクリム２１２の低融点側に堆積される。この実施の形態では、低融点ウェブは、低融点構成要素が加熱及び溶融されたときに高融点ウェブの表面を塞がないように、高融点ウェブよりも実質的に薄く設けられる。
【００８５】
他の実施の形態では、２構成要素繊維スクリムは、溶融ブロープロセス（ｍｅｌｔ  ｂｌｏｗｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）により形成することができる。例えば、溶融ポリエステル及び溶融ポリプロピレンが、加熱された高速空気を伴って押出し及び引抜き成形されることで粗繊維を形成することができる。この繊維は、移動中の網（ｓｃｒｅｅｎ）上にウェブとして収集されることにより２構成要素スクリム２１０を形成することができる。
【００８６】
また、複数構成要素繊維フィルタ媒体又はスクリムは、少なくとも２種類の異なるポリマー材料を用いてスパンボンド（ｓｐｕｎ−ｂｏｎｄｅｄ）（紡糸接着）されてもよい。典型的なスパンボンドプロセスでは、溶融ポリマー材料が複数の押出成型開口（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｏｒｉｆｉｃｅｓ）を通過することにより複数糸紡糸工程（ｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ  ｓｐｉｎｌｉｎｅ）が形成される。この複数糸紡糸工程では、その引張り強さを高めるために引き抜かれ、固体化を生じさせる急冷ゾーンを通過させられて、移動する網（ｓｃｒｅｅｎ）等の支持体の上に集められる。スパンボンドプロセスは溶融ブロープロセスに類似するが、溶融ブローによる繊維はスパンボンドによる繊維よりもより細いのが通常である。
【００８７】
更に他の実施の形態では、複数構成要素フィルタ媒体は湿式積層（ｗｅｔ−ｌａｉｄ）される。湿式積層プロセスでは、高融点繊維及び低融点繊維が搬送ベルト上に分散され、これらの繊維は、湿った状態にある間に均一なウェブへと広げられる。湿式積層操作では、典型的には１／４乃至３／４インチ（６．３５ｍｍ乃至１９．０５ｍｍ）の長さの繊維が用いられるが、繊維が硬かったり太かったりする場合には時として、より長い繊維を用いる。多様な実施の形態による前述の繊維は、圧縮されることにより、所望の厚さを有するスクリム２１０又はフィルタ媒体を形成する。
【００８８】
再び図１１を参照して説明する。スクリム２１２は、細繊維２１６が形成されてスクリム２１２の一方の表面上に堆積する、電界紡糸ステーション２０４に入る。電界紡糸ステーション２０４において、細繊維２１６は、電界紡糸セル２２２から電界紡糸され、スクリムウェブ２１２の上に堆積する。システム２００の電界紡糸プロセスは、本願出願人に譲渡された米国特許公開２００９／０１９９７１７号の「１００ナノメートル未満の細繊維及び方法」に開示されている電界紡糸プロセスと実質的に同様とすることができ、その開示の全体を参照により本明細書に組み込む。代替として、ノズルバンク（ｎｏｚｚｌｅ  ｂａｎｋｓ）又は他の電界紡糸設備を用いて細繊維を形成することもできる。このような代替としての電界紡糸装置又はセル２２２のチェーン電極の経路変更により、繊維を所望の配向に堆積させることが可能となる（例えば、繊維は上方向に紡糸されていることが示されているが、粗繊維を搬送するコンベヤ上へ繊維を下方向、水平方向、又は対角方向に紡糸することも可能である）。
【００８９】
この電界紡糸プロセスは、ナノ繊維としても知られる小直径の合成繊維を生産する。静電紡糸の基本プロセスは、高電圧勾配等の強電界が存在する中での、溶融ポリマーの流れ又はポリマー溶液の流れへの静電荷の導入を伴う。電界紡糸セル２２２においてポリマー流体へ静電荷を導入することにより、荷電流体噴流（荷電流体ジェット）が形成される。この荷電噴流は、静電界中で加速して細くなり、接地コレクタ（ｇｒｏｕｎｄ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）の方向に引き付けられる。かかるプロセスにおいては、ポリマー流体の粘弾性力により、この噴流は安定化し、小直径の糸（ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）が形成される。繊維の平均直径は、静電紡糸セル２２２の設計及びポリマー溶液の配合により制御することができる。
【００９０】
細繊維を形成するために用いるポリマー溶液は、様々なポリマー材料及び溶剤を含むことができる。例示のポリマー材料には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリエステル、セルロースエーテル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリレンオキシド、ポリスルホン、変性ポリスルホンポリマー及びポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデンが含まれる。静電紡糸用のポリマー溶液を作るための溶剤には、酢酸、ギ酸、ｍ−クレゾール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール塩化溶剤、アルコール、水、エタノール、イソプロパノール、アセトン、及びＮ−メチルピロリドン、並びにメタノールが含まれてもよい。この溶剤とポリマーは、所与の溶剤及び／又は溶剤混合物（両方とも「溶剤」と呼ぶ場合がある）中のポリマーの十分な可溶性に基づいて、適切に用いるために組み合わせることができる。例えば、ギ酸をナイロン（登録商標）‐６に対して選択してもよい。細繊維の電界紡糸に関する更なる詳細については前述の特許を参照することができる。
【００９１】
電界紡糸ステーション２０４において、高電圧差を生じさせる高電圧を供給することにより、電界紡糸セル２２２内の電極と真空コレクタコンベヤ（ｖａｃｕｕｍ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ  ｃｏｎｖｅｙｏｒ）２２４との間に静電界が生成される。図１１に示すように、細繊維２１６が形成される複数の電界紡糸セル２２２を設けてもよい。電界紡糸セル２２２の電極で形成された細繊維２１６は、静電界により与えられる力によって真空コレクタコンベヤ２２４の方向に引かれる。また、真空コレクタコンベヤ２２４は、スクリム２１２を保持し、機械方向２１４にスクリム２１２を移送する。この構成では、スクリム２１２は、細繊維２１６がスクリム２１２上に堆積するように電界紡糸セル２２２と真空コレクタコンベヤ２２４との間に配置される。スクリム２１２が一方の表面上の低融点構成要素と他方の表面上の高融点構成要素とを含む複数構成要素フィルタ媒体である実施の形態では、複数構成要素スクリム２１２は、複数構成要素スクリムの低融点構成要素表面が電界紡糸セル２２２に対面するように、電界紡糸セル２２２と真空コレクタコンベヤ２２４との間に配置される。
【００９２】
好ましい一の実施の形態では、電界紡糸セル２２２は、ポリアミド‐６（ＰＡ‐６）と、２／３の酢酸及び１／３のギ酸からなる適切な溶剤とを含むポリマー溶液を収容する。かかる溶剤において、酢酸及びギ酸は共に、ＰＡ‐６を溶解するための溶解剤として機能し、酢酸は、ポリマー溶液の導電性及び表面張力を制御する。電界紡糸セル２２２は、ＰＡ‐６から形成される細繊維を生成し、この細繊維は、スクリム２１２の表面上に堆積される。細繊維２１６がスクリム２１２の表面に堆積されると共に、いくらかの細繊維２１６は、電界紡糸セル２２２に対面するスクリムの表面近傍の粗繊維と交絡（ｅｎｔａｎｇｌｅ）する。いくらかの細繊維２１６が、いくらかの粗繊維と交絡するときに、電界紡糸プロセスからの細繊維２１６内に残留する溶剤は、細繊維２１６とスクリム２１２の粗繊維との間に溶剤結合を生じさせることができる。
【００９３】
他の実施の形態では、細繊維は、溶融ブロープロセス等の他の適切なプロセスにより形成することができる。例えば、約０．６乃至０．７マイクロメートルの平均繊維直径を有する細繊維を、電界の影響下で溶融ブローにより形成することができる。かかる実施の形態では、基材用の粗繊維は細繊維の平均繊維直径の少なくとも４倍以上に大きな平均繊維直径を有するように用意される。差異化のために、溶融ブロー繊維（ｍｅｌｔ  ｂｌｏｗｎ  ｆｉｂｅｒｓ）及び電界紡糸ナノ繊維（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ）は、包括的であることを意図する細繊維よりも更に特定的な用語であることを意図している。
【００９４】
スクリム２１２の２構成要素繊維と細繊維２１６との間の結合は、オプション（追加するか否かは任意）であるオーブン２０６とオプションであるカレンダ加工ローラ２０７のセットとにより、熱結合及び加圧結合によって強化することができる。複合媒体２１８が、オーブン２０６内で加熱されると、２構成要素繊維の低融点ポリマー構成要素が軟化又は溶融して、細繊維２１６が低融点ポリマー構成要素内に埋め込まれることを可能とする。したがって、熱処理中は、複合フィルタ媒体２１８は、低融点構成要素のガラス転移温度を少なくとも上回るまで、より好ましくは低融点構成要素の溶融温度又はその付近まで、加熱される。例えば、複合媒体２１８は、２構成要素繊維の外側の低融点ポリエステル層が溶融し、ＰＡ‐６から形成された細繊維２１６と結合するように、低融点ポリエステルの融点まで又はその付近まで加熱される。かかる実施の形態では、ＰＡ‐６及び高融点ポリエステルの溶融温度は、低融点ポリエステルの溶融温度よりも著しく高いので、ＰＡ‐６細繊維２１６及び２構成要素繊維の高融点ポリエステルの芯は溶融しない。最も低い溶融温度を有する低融点ポリエステルは溶融又は軟化し、隣接するＰＡ‐６細繊維２１６は、この軟化又は溶融した低融点ポリエステル内に埋め込まれ、それにより細繊維２１６とスクリム２１２とが結合して合体する。したがって、低融点ポリエステルは、２構成要素繊維スクリム２１２と細繊維２１６との間の結合剤として機能する。細繊維２１６とスクリム２１２との間の結合は、ローラ２０７のセットによる加圧結合により更に強化することができる。複合媒体がローラ２０７を通過すると、細繊維２１６及びスクリム２１２は一緒に圧縮され、細繊維はスクリム２１２の繊維中へ更に埋め込まれる。更に、この圧縮により複合媒体中の空隙（ｖｏｉｄｓ）が減少されて、増大された固体性（中実性）を有する複合媒体２２０が形成される。
【００９５】
図１２Ａ乃至図１２Ｄはスクリム２１２の２構成要素繊維及びスクリム２１２の表面近傍の細繊維２１６を多様な倍率で示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。図１２Ａ及び図１２Ｂの３００倍及び１，０００倍で示すＳＥＭ画像に見られるように、スクリムウェブ２１２上に堆積した細繊維２１６は、スクリム２１２の表面近傍に位置するより粗い２構成要素繊維の間の蜘蛛の巣状の繊維構造を形成する。より高い倍率で得られたＳＥＭ画像（２，０００倍の図１２Ｃ及び１０，０００倍の図１２Ｄ）は、細繊維２１６と２構成要素繊維との間の結合を示す。図１２Ｄに鮮明に示すように、細繊維２１６は、２構成要素繊維の低融点ポリエステル表面に埋め込まれている。
【００９６】
２構成要素スクリム２１２と細繊維２１６とを含む複合媒体ロール２３０は、下流システム２０３において、他の複合媒体２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８及び媒体２５０と積層される。各複合媒体ロール２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８及び媒体ロール２５０は、巻出しステーション２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４、２６６、２６８、２７０、２７２から巻き出され、ローラ２７４のセットによって共に積層される。このローラのセットは積層体に著しい圧力を印加し、複合媒体の層の厚さを大幅に減少させるカレンダ加工ローラであってもよい。あるいは、ローラ２７４のセットは積層体に小さい圧力を印加し、オーブン２７６を通り抜けるためにちょうど十分な厚さに合わせるようにこの積層体の厚さを減少するものとしてもよい。かかる実施の形態では、積層された複数の層２８０はオーブン２７６で加熱され、カレンダ加工ローラ２８２のセットにより圧縮される。このとき、積層された複数の層２８０は、所望の厚さ及び固体性（ｓｏｌｉｄｉｔｙ）（中実性）を有する圧縮状態へ一緒に圧縮される。
【００９７】
本実施の形態では、各複合媒体ロール２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８は、複合媒体ロール２３０と同様に用意される。したがって、各複合媒体ロール２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８は、２構成要素繊維スクリムで形成された基材２８４、２８６、２８８、２９０、２９２、２９４、２９６、２９８、３００及び２構成要素繊維スクリム２８４、２８６、２８８、２９０、２９２、２９４、２９６、２９８、３００に担持される電界紡糸されたナノ繊維３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８を含む。
【００９８】
一の実施の形態では、各基材２１２、２８４、２８６、２８８、２９０、２９２、２９４、２９６、２９８、３００及び媒体２５０は約０．０５ｍｍ乃至１．０ｍｍの厚さを有する同一の２構成要素繊維スクリムで形成される。各細繊維層２１６、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８は電気紡糸ＰＡ‐６ポリマー溶液によって形成され、０．０３ｇ／ｍ２乃至０．５ｇ／ｍ２の細繊維カバレッジ（細繊維被覆率）をもたらす。他の実施の形態では、基材は、異なるタイプのフィルタ媒体又はスクリム、及び異なる細繊維カバレッジを有することができる各細繊維層で形成されてもよい。
【００９９】
複合媒体２８０は、オーブン２７６内で、２構成要素繊維スクリムの低融点ポリエステル構成要素の溶融温度又はその付近まで加熱される。
【０１００】
加熱中、基材は弛緩し、その厚さを拡張することができる。したがって、このかさ高となった複合媒体２８１の厚さは、オーブン２７６内で加熱される前の複合媒体２８０の厚さの少なくとも１．５倍、２倍、３倍又はそれ以上になり得る。次に、かさ高となった複合媒体２８１は、カレンダ加工ローラ２８２のセットにより圧縮状態３２０へと圧縮される。複合媒体は、複合媒体２８０の厚さが、加熱前の複合媒体２８０の元の厚さの約５０％乃至３００％、好ましくは約７０％乃至２００％、更に好ましくは約８０％乃至１５０％（（１０層の細繊維層を担持する１０層のスクリム層の合計の厚さ＋媒体の厚さ−圧縮状態３２０の複合媒体の厚さ）／（１０層の細繊維層を担持する１０層のスクリム層の合計の厚さ＋媒体の厚さ））だけ減少するように圧縮される。厚さの減少は、加熱中のかさ高量に依存することができる。したがって、加熱によるかさ高量が大きい場合、圧縮後の複合媒体の最終厚さは、加熱前の複合媒体の初期厚さよりも厚くなることができる。次に、圧縮状態３２０にある複合媒体はフィルタ媒体ロール３２４へと巻かれる。
【０１０１】
本実施の形態では、複合媒体ロール２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８及び媒体２５０は、各細繊維層２１６、３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８が隣接する基材層及び／又は媒体との間に挟まれるように共に積層される。しかしながら、他の実施の形態では、複合媒体層は、細繊維層のいくつかが相互に対面することにより最終複合媒体３２０内において細繊維の相互結合（ｆｉｎｅ  ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｆｉｎｅ  ｆｉｂｅｒ  ｂｏｎｄｉｎｇ）又は基材の相互結合（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｔｏ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）を形成するように、積層してもよい。例えば、システム２００を用いて、図１５に示すフィルタ媒体５００を製造することができる。この実施の形態では、第１の５つの巻出しステーション２５２、２５４、２５６、２５８、２６０はそれぞれ、ナノ繊維が図１１に示すように上方に向くように、複合媒体ロールを巻き出す。しかしながら、巻出しステーション２６２は、ナノ繊維が下方に向くように複合媒体を巻き出す。そのため、図１５に示すように、第１の４つの基材層上の細繊維５１４、５１６、５１８、５２０は、基材５０２、５０４、５０６、５０８、５１０の間に挟まれる。しかしながら、基材５１０上の細繊維５２２及び基材５１２上の細繊維５２４は、相互に対面して、細繊維‐細繊維を形成する。
【０１０２】
図１３は、本発明の別の実施の形態によるフィルタ媒体を製造するシステム及びプロセス（方法）の模式図である。システム４００は、概して、巻出しステーション４０２、電界紡糸ステーション４０４、折り畳みステーション４０６、ローラ４０８のセット、オーブン４１０、カレンダ加工ローラ４１２のセット、及び巻戻しステーション４１４を含む。
【０１０３】
この実施の形態では、基材４１６のロールが、巻出しステーション４０２から巻き出され、電界紡糸ステーション４０４へ移送され、この電界紡糸ステーション４０４において、細繊維が基材４１６の表面上に形成及び堆積される。電界紡糸ステーション４０４及びそのプロセスは、前述の電界紡糸ステーション２０４及びそのプロセスと同様である。この実施の形態では、基材４１６は、高融点ポリエステルの芯及び低融点ポリエステルの鞘を含む２構成要素繊維で形成されたスクリムである。細繊維４１８はＰＡ‐６で形成される。
【０１０４】
基材４１６と細繊維４１８とを含む複合媒体４２０は、折り畳みステーション４０６で折り畳まれる。複合媒体４２０は、最終的な媒体の所望の特性に応じて２乃至２０折りの厚さに折り畳むことができる。図示のように、この折り畳みにより、細繊維相互（ｆｉｎｅ  ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｆｉｎｅ  ｆｉｂｅｒ）の積層面及び基材相互（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｔｏ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の積層面が生じる。この実施の形態における折り畳みステーション４０６は、折り目がローラ４０８のセットの方向を指すような、ライン（工程）方向における複合媒体４２０の折り畳みとして示される。しかしながら、他の実施の形態では、複合媒体４２０を、折り目が電界紡糸ステーション４０４の方向を指すように折り畳んでもよく、又はライン（工程）を横切る方向に折り畳んでもよい。次いで、折り畳まれた複合媒体４２２は、オーブン４１０を通り抜けるのに適した厚さにまで圧縮される。複合媒体４２４が加熱されると共に、低融点ポリエステルの鞘が溶融又は軟化して、層間の熱結合を生じさせる。オーブン４１０を出た後で、複合媒体４２４は、カレンダ加工ローラ４１２のセットを通過する。カレンダ加工ローラ４１２は、媒体の所望の最終厚さに応じて相互に離間される。複合媒体４２４は、カレンダ加工ローラ４１２のセットを通過する際に、所望の厚さを有する圧縮状態へ圧縮される。
【０１０５】
更に、媒体層４２６、４２８が、媒体４３０の各表面上に積層され、巻戻しステーション４１４でロールに巻かれる。媒体４３０、媒体層４２６、４２８を含むフィルタ媒体４３２の拡大断面図を図１３に示す。図示するように、媒体４３０は、折り畳みプロセスにより、傾斜（斜め）方向に複数層の基材４１６及び複数層の細繊維４１８を含む。媒体層４２６、４２８は、任意の適切な媒体で形成することができるが、この実施の形態では、媒体層４２６、４２８は、基材４１６に用いられる同一の２構成要素繊維スクリムで形成される。
【０１０６】
図１４は、媒体を製造するためのシステム及びプロセス（方法）の更に別の実施の形態を示す。システム６００はシステム４００に類似するが、この実施の形態における細繊維は、基材上に堆積されない。代わりに、細繊維は、緩く交絡させた粗繊維ウェブ上に形成及び堆積される。システム６００は、全体として、シュート（ｃｈｕｔｅ）供給装置６０２、カーディング装置（ｃａｒｄｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）６０３、電界紡糸ステーション６０４、折り畳みステーション６０６、ローラ６０８のセット、オーブン６１０及びカレンダ加工ローラ６１２のセット及び巻戻しステーション６１４を含んでいる。
【０１０７】
システム６００において、粗繊維ウェブ６１６は、乾式積層プロセス又は空気積層プロセスを用いてステープル繊維から形成される。この実施の形態のステープル繊維は、高融点ポリエステルの芯及び低融点ポリエステルの鞘を備える２構成要素繊維である。２構成要素ステープル繊維は、比較的短く、不連続であるが、従来の設備で扱うために十分な長さを有する。ステープル繊維の複数の包装（ｂａｌｅｓ）が、シュート供給装置６０２を通って供給される。カーディング装置６０３において、２構成要素ステープル繊維は個別の繊維に分離され、空気積層されて、粗繊維ウェブ６１６を形成する。ここで、粗繊維ウェブ６１６は強く綿毛状に膨らめられた（ｆｌｕｆｆｅｄ）厚い状態で共に緩く交絡され、共に結合されていなくてもよい。粗繊維のウェブ６１６は、手作業による非常にわずかな労力で容易にバラバラにすることができ、この点で、従来の意味ではフィルタ媒体又は基材と見ることができない程まで構造的完全性が低い。
【０１０８】
粗繊維ウェブ６１６は、コンベヤベルト６１７により電界紡糸ステーション６０４に向けて移送され、そこで細繊維６１８が形成されて、粗繊維ウェブ６１６の表面上に堆積する。細繊維６１８が粗繊維ウェブ６１６の上に堆積すると共に、細繊維６１８は、基材４１６を用いた前述の実施の形態以上に、粗繊維ウェブ６１６の粗繊維と一体化する。その理由は、粗繊維ウェブ６１６が、はるかに多くの多孔質性とはるかに低い密度とを有し、それにより細繊維６１８のより深い一体化が可能となるからである。
【０１０９】
次に、細繊維６１８と一体化した粗繊維ウェブ６１６は、折り畳みステーション６０６で１０乃至３０折りへと折り畳まれ、ローラ６０８のセットで圧縮され、オーブン６１０で加熱され、システム４００と同様に、カレンダ加工ローラ６１２のセットで再び圧縮される。次に、媒体６３０は、媒体層６２６及び多孔層６２８と共に積層されて、フィルタ媒体６３２を形成する。この実施の形態の媒体６３０の粗い２構成要素繊維と細繊維とは、はるかに強く一体化される。したがって、媒体６３０の断面からは複数の層が見えず、ほとんど単体の一体化された媒体６３０のように見える。媒体６３０は、炭化水素燃料流れ等の液体の流れから微粒子成分を捕捉するために十分な細繊維カバレッジ及び構造完全性を有する。
【０１１０】
本発明の多様な実施の形態による媒体は、様々な用途のために様々な形状と大きさに構成することができる。例えば、これらの媒体を、スピンオンフィルタ（螺合取付ろ過材）用途、大型燃料ろ過容器、航空機用フィルタシステム、液圧フィルタエレメント、バイオ燃料システム、ディーゼル燃料フィルタ、潤滑油フィルタ、及び水ろ過システムに使用することができる。媒体にひだ加工（ｐｌｅａｔｅｄ）又はギャザー加工（ｇａｔｈｅｒｅｄ）を施して、溝付きフィルタ（ｆｌｕｔｅｄ  ｆｉｌｔｅｒ）、ひだ付きフィルタ（ｐｌｅａｔｅｄ  ｆｉｌｔｅｒ）、又は他のかかる典型的なフィルタエレメント構成とすることができる。
【実施例】
【０１１１】
［実施例及び試験結果］
【０１１２】
図１５は、本発明の別の実施の形態によるフィルタ媒体５００を模式的に示す断面図である。フィルタ媒体５００はフィルタ媒体１００と同様に設けられるが、細繊維を担持する１０層の基材ではなく、６層の基材５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２を含み、各基材は、細繊維５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４を担持する。更に、基材層５１２と細繊維５２４とを備える最上流の複合媒体層は、細繊維５２４が細繊維５２２に対面して細繊維‐細繊維界面を形成するように、反転される。図示するように、基材５１２は、フィルタ媒体５００の上流面５２６を形成するので、細繊維は露出することなく保護される。
【０１１３】
フィルタ媒体５００の試験サンプルを実験室で製作した。本明細書で説明する全ての実施の形態の試験サンプルは、サンプル面積が０．１平方フィート（９２９０．３ｍｍ２）となるように製作される。３５．０ＧＳＹ（４１．８６ｇ／ｍ２）の坪量を有する高融点ポリエステルの芯と低融点ポリエステルの鞘とを備える２構成要素繊維スクリムを、各基材層５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２に用いた。細繊維は、電界紡糸プロセスにより、ＰＡ‐６を含むポリマー溶液から形成し、各基材層の上に堆積させた。基材５１２上には、平均繊維直径が０．０８マイクロメートルの、約０．０５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５２４を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約９１７６ｋｍ／ｍ２（５，７０２マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材５１０上には、平均繊維直径が０．０８マイクロメートルの、約０．１５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５２２を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約２７，５３０ｋｍ／ｍ２（１７，１０６マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。各基材層５０２、５０４、５０６、５０８上には、平均繊維直径が０．０８マイクロメートルの、約０．２２５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５１４、５１６、５１８、５２０を形成して堆積した。このレベルの細繊維坪量により、各基材上に、約４１，２９０ｋｍ／ｍ２（２５，６５９マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。したがって、フィルタ媒体５００は約１．１ｇ／ｍ２の合計細繊維坪量を有し、この坪量は、約２０１，８６６ｋｍ／ｍ２（１２５，４４４マイル／ｍ２）の直線繊維カバレッジをもたらす。
【０１１４】
細繊維を担持する６層の基材層を、図１５に示すように配置した。それにより、基材層５１２が上流面５２６を形成し、基材層５０２が下流面５２８を形成する。６層の複合媒体層を、前述の実施の形態で説明したようなカレンダ加工ローラにより加熱及び圧縮して複合フィルタ媒体５００を形成した。
【０１１５】
ろ過性能を評価するためのマルチパス法に関するＩＳＯ１６８８９国際標準にしたがって、フィルタ媒体５００の試験サンプルを製作して、試験を行った。全ての試験は、ＩＳＯＭＴＤ試験用ダストを添加され、試験温度での粘度は１５ｍｍ２／ｓである液体の流体Ｍｉｌ−Ｈ−５６０６を用いて実施した。
【０１１６】
第１の試験では、５．００ｍｇ／Ｌの基本上流汚染濃度を有する試験流体を、０．２６ＧＰＭ（０．９８４リットル／分）の流量で使用した。図１６は、１ｍＬ当たりの微粒子数（ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｃｏｕｎｔｓ）及び６時間の試験期間の間の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％及び１００％の時間間隔でのろ過率（ｆｉｌｔａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）を示す。試験結果を、ＩＳＯ４４０６：９９清浄度コード（Ｒ４／Ｒ６／Ｒ１４）にしたがって流体清浄度等級（ｆｌｕｉｄ  ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ  ｒａｔｉｎｇ）に換算すると、１０％時間間隔での清浄度等級は７／５／０、１００％時間間隔で１３／１１／７、平均は６／４／０である。
【０１１７】
第２の試験では、１５．００ｍｇ／Ｌの基本上流汚染濃度を有する試験流体を、０．２６ＧＰＭ（０．９８４リットル／分）の流量で使用した。図１７は、１ｍＬ当たりの微粒子数及びろ過率の試験結果を示す。１０％時間間隔での清浄度等級は７／６／０、１００％時間間隔で１９／１８／１４、平均は１２／１１／７である。
【０１１８】
第３の試験のためのフィルタ媒体５００の試験サンプルを、第１の試験及び第２の試験のための試験サンプルと同様に実験室で製作した。しかし、各基材層の細繊維坪量を変更した。各基材５１０及び５１２上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．０５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５２２、５２４を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、各基材上に約９１７６ｋｍ／ｍ２（５，７０２マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材５０８上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．０７５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５２０を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約１３，７６０ｋｍ／ｍ２（８，５５３マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材５０６上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．０９ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５１８を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約１６，５２０ｋｍ／ｍ２（１０，２６３マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材５０４上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．１５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５１６を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約２７，５３０ｋｍ／ｍ２（１７，１０６マイル／ｍ２）の直線繊維カバレッジが得られる。基材５０２上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．２２５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維５１４を形成して堆積させた。このレベル細繊維坪量により、約４１，２９０ｋｍ／ｍ２（２５，６５９マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。したがって、フィルタ媒体５００は約０．６４ｇ／ｍ２の合計細繊維坪量を有し、この坪量は、約１１７，４５２ｋｍ／ｍ２（７２，９８５マイル／ｍ２）の直線繊維カバレッジをもたらす。
【０１１９】
第３の試験では、１５．００ｍｇ／Ｌの基本上流汚染濃度を有する試験流体を、０．２６ＧＰＭ（０．９８４リットル／分）の流量で使用した。図１８は、１ｍＬ当たりの微粒子数及びろ過率の試験結果を示す。１０％時間間隔での清浄度等級は１１／９／４、１００％時間間隔で１７／１６／１１、平均は１６／１５／１０である。
【０１２０】
図１９は、本発明の別の実施の形態によるフィルタ媒体６００を模式的に示す断面図である。フィルタ媒体６００は図１５に示すフィルタ媒体５００と同様に設けられる。しかしながら、フィルタ媒体６００は５層の基材層６０２、６０４、６０６、６０８、６１０及び５層の細繊維層６１２、６１４、６１６、６１８、６２０を含む。第４の試験のためのフィルタ媒体６００の試験サンプルは、第１乃至第３の試験サンプルと同様に実験室で製作した。これらの試験サンプルは、各基材層６０２、６０４、６０６、６０８、６１０上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．１５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維６１２、６１４、６１６、６１８、６２０を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約２７，５３０ｋｍ／ｍ２（１７，１０６マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。したがって、フィルタ媒体６００は、約０．７５ｇ／ｍ２の合計細繊維坪量を有し、約１３７，６５０ｋｍ／ｍ２（８５，５３０マイル／ｍ２）の直線繊維カバレッジをもたらす。
【０１２１】
第４の試験では、１５．００ｍｇ／Ｌの基本上流汚染濃度を有する試験流体を、０．２６ＧＰＭ（０．９８４リットル／分）の流量で使用した。図２０は、１ｍＬ当たりの微粒子数及びろ過率の試験結果を示す。１０％時間間隔での清浄度等級は１０／８／０、１００％時間間隔で１６／１３／１１、平均は１４／１２／８である。
【０１２２】
図２１は、本発明の更に他の実施の形態によるフィルタ媒体７００を模式的に示す断面図である。フィルタ媒体７００は図１５に示すフィルタ媒体５００と同様に設けられる。しかしながら、フィルタ媒体７００は、３層の基材層７０２、７０４、７０６及び３層の細繊維層７０８、７１０、７１２を含む。第５の試験のためのフィルタ媒体７００の試験サンプルは、第１乃至第４の試験サンプルと同様に実験室で製作した。これらの試験サンプルは、基材層７０６上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．０７５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維７１２を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約１３，７６０ｋｍ／ｍ２（８，５５３マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材７０４上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．０９ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維７１０を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約１６，５２０ｋｍ／ｍ２（１０，２６３マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。基材７０２上に、０．０８マイクロメートルの平均繊維直径を有する約０．１５ｇ／ｍ２のＰＡ‐６ナノ繊維７０８を形成して堆積させた。このレベルの細繊維坪量により、約２７，５３０ｋｍ／ｍ２（１７，１０６マイル／ｍ２）の直線細繊維カバレッジが得られる。したがって、フィルタ媒体７００は、約０．３１５ｇ／ｍ２の合計細繊維坪量を有し、約５７，８１０ｋｍ／ｍ２（３５，９２２マイル／ｍ２）の直線繊維カバレッジをもたらす。
【０１２３】
第５の試験では、５．００ｍｇ／Ｌの基本上流汚染濃度を有する試験流体を、０．２６ＧＰＭ（０．９８４リットル／分）の流量で使用した。図２２は、１ｍＬ当たりの微粒子数及びろ過率の試験結果を示す。１０％時間間隔での清浄度等級は１１／１０／５、１００％時間間隔で１１／９／４、平均は９／８／０である。
【０１２４】
［フィルタエレメント］
【０１２５】
本発明の多様な実施の形態によるフィルタ媒体は、ひだ加工、ギャザー加工、又は様々な液体ろ過用途に応じて異なる形状へと形成することができる。図２３は、本発明の一の実施の形態による機関車用ディーゼル燃料システムのためのフィルタエレメント８００を示す。フィルタエレメント８００は、ひだ付きのフィルタ媒体８０２、下端キャップ８０４、上端キャップ８０６及び外側保護層８１２を含む。ひだ付きのフィルタ媒体８０２は、図１５に示すフィルタ媒体５００等、本発明の多様な実施の形態のフィルタ媒体から形成することができる。図２４は、フィルタ媒体５００から形成されたひだ付きのフィルタ媒体８０１を示す。このひだ付きのフィルタ媒体８０１は、多様なひだ深さを有するようにひだ加工され得る。６層の基材層及び６層の細繊維層を含む圧縮されたフィルタ媒体５００から形成されたひだ付きのフィルタ媒体８０１は、他の多層媒体又は単一層媒体から形成されたひだ付きのフィルタ媒体に比べて剛性及び構造完全性がより高い。したがって、ひだ付きのフィルタ媒体８０１は、ディーゼル燃料等の粘性液体流れの中の微粒子をろ過する目的に非常に適する。次いで、ひだ付きのフィルタ媒体８０１は、円筒形状を有するひだ付きのフィルタ媒体８０２へと巻かれる。
【０１２６】
次に、下端キャップ８０４及び上端キャップ８０６が、円筒形ひだ付きのフィルタ媒体８０２の各端部に配置される。次に、ひだ付きのフィルタ媒体８０２は、下端キャップ８０４及び上端キャップ８０６へ熱で溶着されて液体流れがひだ付きのフィルタ媒体８０２の両端部と下端キャップ８０４及び上端キャップ８０６との間から流出することを防止する。下端キャップ８０４及び上端キャップ８０６は、様々な適切なポリマー材料から形成することができる。この実施の形態では、下端キャップ８０４及び上端キャップ８０６はポリエステルで設けられている。下端キャップ８０４は、流れ経路を有しない閉鎖端部を形成する。上端キャップ８０６は、その上端の表面から延出する中空円筒片８０８を含み、この中空円筒片８０８が、流体の流れ経路（流体の流路）８１０を与える。外側保護層８１２は複数の大きな開口を含み、フィルタエレメント８００の外周部を形成してひだ付きのフィルタ媒体８０２を保護する。
【０１２７】
本明細書中で引用する公報、特許出願及び特許を含む全ての文献は、各文献を個々に、具体的に示し、引用して組み込むかのように、又、その全体を本明細書に記載するかのように、引用して組み込まれる。
【０１２８】
本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」及び「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（即ち「〜を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明される全ての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例又は例示的な言い回し（例えば「等」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。
【０１２９】
本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正及び均等物を全て含む。更に、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、全ての変形における上記要素のいずれの組み合わせも本発明に包含される。
【符号の説明】
【０１３０】
２２  ２構成要素繊維（同心型）
２４  芯
２６  鞘
２８  ２構成要素繊維（偏心型）
３０  芯
３２  鞘
３４  ２構成要素繊維（並列型）
３６  第１のポリマー構成要素
３８  第２のポリマー構成要素
４０  ２構成要素繊維（パイ楔型）
４２  第１のポリマー構成要素
４４  第２のポリマー構成要素
４６  ２構成要素繊維（中空パイ楔型）
４８  第１のポリマー楔
５０  第２のポリマー楔
５２  中空中心
５４  ２構成要素繊維（島／海型）
５６  第１のポリマー構成要素
５８  第２のポリマー構成要素
６０  ２構成要素繊維（３つ葉型）
６２  ２構成要素繊維（３つ葉型）
６４  第１のポリマー構成要素
６６  第１のポリマー構成要素
６８  第２のポリマー構成要素
７０  第２のポリマー構成要素
７２  直径
７４  直径
７８  ２構成要素繊維（３つ葉端部型）
８０  ２構成要素繊維（十字端部型）
８２  第１のポリマー中央部
８４  第２のポリマー端部
８６  第１のポリマー中央部
８８  第２のポリマー端部
１００  フィルタ媒体
１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０  基材
１２２  媒体
１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０、１４２  細繊維
１４４  圧縮前状態
１４６  圧縮状態
１４８  ローラ
１５０  ローラ
２００  システム
２０１  上流システム
２０２  巻出しステーション
２０３  下流システム
２０４  電界紡糸ステーション
２０６  オーブン
２０７  ローラ
２０８  巻戻しステーション
２１０  スクリムロール
２１２  スクリム
２１４  マシン方向
２１６  細繊維
２１８  複合媒体
２２０  複合媒体
２２２  電界紡糸セル
２２４  真空コレクタコンベヤ
２３０、２３２、２３４、２３６、２３８、２４０、２４２、２４４、２４６、２４８  複合媒体ロール
２５０  媒体ロール
２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４、２６６、２６８、２７０、２７２  巻出しステーション
２７４  ローラ
２７６  オーブン
２８０  複合媒体（積層された複数の層）
２８１  かさ高となった複合媒体
２８２  カレンダ加工ローラ
２８４、２８６、２８８、２９０、２９２、２９４、２９６、２９８、３００  基材
３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、３１４、３１６、３１８  電界紡糸ナノ繊維
３２０  複合媒体（圧縮状態）
３２４  フィルタ媒体ロール
４００  システム
４０２  巻出しステーション
４０４  電界紡糸ステーション
４０６  折り畳みステーション
４０８  ローラ
４１０  オーブン
４１２  カレンダ加工ローラ
４１４  巻戻しステーション
４１６  基材
４１８  細繊維
４２０  複合媒体
４２２  折り畳まれた複合媒体
４２４  複合媒体
４２６  媒体層
４２８  媒体層
４３０  媒体
４３２  フィルタ媒体
５００  フィルタ媒体
５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２  基材
５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４  細繊維
５２６  上流面
５２８  下流面
６００  システム
６０２  シュート供給装置
６０３  カーディング装置
６０４  電界紡糸ステーション
６０６  折り畳みステーション
６０８  ローラ
６１０  オーブン
６１２  カレンダ加工ローラ
６１４  巻戻しステーション
６１６  粗繊維ウェブ
６１７  コンベヤベルト
６１８  細繊維
６２６  媒体層
６２８  多孔層
６３０  媒体
６３２  フィルタ媒体
７００  フィルタ媒体
７０２、７０４、７０６  基材層
７０８、７１０、７１２  細繊維層
８００  フィルタエレメント
８０１  ひだ付きのフィルタ媒体
８０２  ひだ付きのフィルタ媒体
８０４  下端キャップ
８０６  上端キャップ
８０８  中空円筒片
８１０  流体の流れ経路
８１２  外側保護層
【図１】
2013521106.tif 000005
【図２】
2013521106.tif 000006
【図３】
2013521106.tif 000007
【図４】
2013521106.tif 000008
【図５】
2013521106.tif 000009
【図６】
2013521106.tif 000010
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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