(57)【要約】  繊維成分に対する熱的効果または機械的影響によって繊維を損失することなく高温条件で使用可能な熱的に結合されたろ過媒体が開示される。このろ過媒体は、フィルタユニットまたは構造で製造し、使用することができ、除去可能な流体の流れの中に入れることができ、より広い温度範囲で移動性の流れから微粒子の負荷を除去することができる。二成分繊維と、他のろ過媒体繊維と、他のろ過添加剤との組合せが、高温における独特の特性、高性能用途を有する改良されたろ過媒体を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的に結合されたウェブ中の繊維を含む不織ウェブであって：
（ａ）構造ポリマー部分および熱可塑性のバインダーポリマー部分を有する二成分繊維であって、前記バインダーポリマーが、１１５℃より高い融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜２５μｍの直径および約２〜１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）ステープルファイバーと
を含み；
ガラス繊維を実質的に含まないウェブ。
【請求項２】
１２０℃より高い融点を有するバインダーポリマー部分を有する約１〜３０重量％の前記二成分繊維と；
セルロース系繊維または合成ポリマー繊維を含む、約７０〜９９重量％の前記ステープルファイバーと
を含み；
約０．１〜２ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項３】
前記バインダーポリマー部分の融点が、約１４０〜１６０℃であり、前記構造ポリマー部分の融点が、少なくとも２４０℃である、請求項１に記載のウェブ。
【請求項４】
約２〜１０％の固体性、約４５〜１５０ｇ／ｍ２の坪量を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項５】
約５０〜約１３０グラム／平方メートルの坪量を有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項６】
約１２〜５０μｍの細孔径を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項７】
約１．５〜３ｍ／秒の透過性を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項８】
前記ステープルファイバーが、約１〜約２０重量％のセルロース系繊維と、約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項９】
前記ステープルファイバーが、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維と、約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項１０】
熱的に結合されたウェブ中の繊維を含む不織ウェブであって：
（ａ）前記ウェブの重量を基準にして約１〜３０重量％の、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する二成分繊維であって、前記コアポリマーが、少なくとも２４０℃の融点を有し、前記シェルポリマーが、最大で１１５℃の融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜約２５μｍの直径および約２〜約１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）前記ウェブの重量を基準にして約５〜５０重量％の、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する二成分繊維であって、前記コアポリマーが、少なくとも２４０℃の融点を有し、前記シェルポリマーが、１２０℃〜１７０℃の融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜約２５μｍの直径および約２〜約１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｃ）前記ウェブの重量を基準にして約１０〜８０重量％のステープルファイバーと
を含み；
約０．２５〜約２ｍｍの厚さ、約５〜約１０％の固体性、約４５〜約１５０グラム／平方メートルの坪量、約１２〜約５０μｍの細孔径、および約１．５〜約３ｍ／秒の透過性を有するウェブ。
【請求項１１】
部分（ｂ）の前記シェルポリマーの融点が、約１４０℃〜約１６０℃である、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１２】
部分（ａ）および部分（ｂ）の前記コアポリマーが、２４０℃〜約２６０℃の融点を有する、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１３】
前記ウェブが、約５０〜１３０グラム／平方メートルの坪量を有する、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１４】
前記ウェブが実質的にガラスを含まない、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１５】
前記ステープルファイバーが、ウェブの約１〜５０重量％を占め、セルロース系繊維もしくはポリエステル繊維、またはそれらの混合物を含む、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１６】
前記ステープルファイバーが、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維と、約１０〜５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項１７】
ガラス繊維を実質的に含まない熱的に結合されたシート中の繊維を含む不織ウェブであって：
（ａ）２４０℃〜２６０℃の融点を有する第１のコアポリマーおよび１００℃〜１１５℃の融点を有するシェルポリマーを有する、約１〜約１５重量％の二成分繊維であって；約１０〜約１５μｍの直径および約０．３〜０．９ｃｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）２４０℃〜２６０℃の融点を有するコアポリマーおよび１２０℃〜１６０℃の融点を有するシェルポリマーを有する、約５〜約５０重量％の二成分繊維であって；約１０〜１５μｍの直径および約０．３〜０．９センチメートルの長さを有する二成分繊維と；
（ｃ）コットンリンター繊維と；
（ｄ）ポリエステル繊維と
を含むウェブ。
【請求項１８】
部分（ｂ）の前記二成分シェルポリマーの融点が、約１４０〜１６０℃である、請求項１７に記載のウェブ。
【請求項１９】
ポリエステル繊維が、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルポリエステル繊維および１５〜５５μｍの直径を有する約１０〜５０重量％の前記コットンリンター繊維を含み、前記第２のポリエステル繊維の直径に対する前記第１のポリエステル繊維の直径の比率が、約１：１．２〜１：５である、請求項１７に記載のウェブ。
【請求項２０】
熱的に結合されたウェブを含む不織ウェブを作製する方法であって：
（ａ）約０．００５〜約５重量％の固体の水溶液濃度を含む完成紙料を形成する工程であって；前記固体が、約２０〜約６０重量％の二成分繊維；コットンリンター繊維を含む約５〜約２５重量％のステープルファイバーを含み；前記綿繊維が、約８０μｍ未満の直径および約４ｍｍ未満の繊維長を有する工程と；
（ｂ）前記完成紙料を傾斜スクリーンと接触させて、湿潤層を形成する工程と；
（ｃ）前記湿潤層からウェブを形成する工程と
を含む方法。
【請求項２１】
前記ステープルファイバーが、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルポリエステル繊維、および１５〜５５μｍの直径を有する綿繊維を含み、
前記第２のポリエステル繊維の直径に対する前記第１のポリエステル繊維の直径の比率が、約１：１．２〜１：５である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の媒体の２つ以上の層を含むろ過媒体。
【請求項２３】
前記層のろ過特性が異なる、請求項２２に記載のろ過媒体。
【請求項２４】
前記層が、効率層および負荷層を含む、請求項２３に記載のろ過媒体。
【請求項２５】
ウェブの重量％を基準にして約０．５〜約５重量％のＣ２〜Ｃ９フルオロケミカル処理剤を含み；ガラス繊維を実質的に含まない、請求項１０に記載のウェブ。
【請求項２６】
前記繊維が、約０．１〜５重量％のＣ６フルオロアルキルアクリルポリマーの、前記繊維における処理剤を有する、請求項２５に記載のウェブ。
【請求項２７】
前記繊維が、約２重量％のＣ６フルオロアルキルアクリルポリマーの、前記繊維における処理剤を有する、請求項２５に記載のウェブ。
【請求項２８】
水性媒体を含む熱的に結合されたシートを含む不織ウェブを形成するのに好適な水性完成紙料であって：
（ａ）最大で１１５℃の融点；および約０．６ｃｍの繊維長で約１３μｍの直径を有する、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する約１〜３０重量％の第１の二成分繊維と；
（ｂ）１１５〜１７０℃の融点を有し；約１３μｍの繊維径および約０．６センチメートルの繊維長を有する、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する、約２０〜５０重量％の第２の二成分繊維と；
（ｃ）約２５０℃より高い融点を有する、約１０μｍの繊維径および約０．６センチメートルの繊維長を有する、約２０〜５０重量％のステープル非二成分ポリエステル繊維と；
（ｄ）約２９μｍの繊維径および約０．３センチメートルの繊維長を有する、約７．５重量％のステープルセルロース系繊維と
を含み；
（ｅ）前記ウェブが、約０．５〜５重量％のＣ２〜６フルオロケミカルの、前記繊維における処理剤を含み；
重量％が、固体含量を基準にしており、前記ウェブが、約０．７ミリメートルの厚さ、約８パーセントの固体性、約６５ｇ／ｍ２の坪量、約３０μｍの細孔径および２メートル／秒の透過性を有する完成紙料。
【請求項２９】
前記ウェブが、ガラス繊維を実質的に含まない、請求項２８に記載の完成紙料。
【請求項３０】
前記フルオロケミカルが、Ｃ２〜６フルオロアルキルアクリルポリマーを含む、請求項２８に記載の完成紙料。
【請求項３１】
前記フルオロケミカルが、Ｃ６フルオロアルキルアクリルポリマーを含む、請求項２８に記載の完成紙料。
【請求項３２】
前記セルロース系繊維が、コットンリンター繊維である、請求項２８に記載の完成紙料。
【請求項３３】
前記第１の二成分繊維および前記第２の二成分繊維が、２４０〜２６０℃の融点を有するコアポリマーを有するコア／シェル型繊維である、請求項２８に記載の完成紙料。
【請求項３４】
ガラス繊維を実質的に含まない熱的に結合されたシートを含む不織ウェブを作製する方法であって、傾斜ワイヤ式抄紙機中で：
（ｉ）
（ａ）約０．６ｃｍの繊維長で約１３μｍの繊維径を有する約２０〜７０重量％の二成分繊維；
（ｂ）ポリエステル繊維、セルロース系繊維または両方の組合せを含む、約３０〜７０重量％のステープルファイバーであって、約１０μｍの直径および約０．６ｃｍの繊維長を有するステープルファイバー
を含む、約０．００５〜５重量％の固体の濃度を有する水性完成紙料を形成する工程と；
（ｉｉ）水を除去することによって、前記完成紙料から層を形成する工程と；
（ｉｉｉ）前記層を、約２重量％のＣ２〜７フルオロケミカル処理剤で処理する工程と
を含む方法。
【請求項３５】
前記第１の二成分繊維および前記第２の二成分繊維が、２４０〜２６０℃の融点を有するコアポリマーを有するコア／シェル型繊維である、請求項３４に記載のウェブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年３月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／４５４，１７１号の優先権を主張し、２０１１年３月１８日に出願された米国仮特許出願第６１／４５４，１７２号の優先権を主張し、これらの仮出願の内容の全体が、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、ウェブまたは層の形態の熱的に形成された組成物、１つまたは複数のろ過媒体および改良された特性を有するフィルタ構造に関する。改良された透過性、高温強度、機械的安定性および空気、気体または液体流を含む移動流体からのエアロゾルまたは微粒子の除去のための高い能力が、熱的に形成された組成物から得られる。このろ過媒体は、ろ過パネル、カートリッジ、インサート、プリーツ型（ｐｌｅａｔｅｄ）形態などの形態の様々なフィルタユニットへと形成され得る。
【背景技術】
【０００３】
不織繊維層、ウェブまたは媒体は、ろ過を含む多くの用途のために長年にわたって製造されてきた。許容可能な一連の特性を有する多くの媒体が利用可能である。これらの媒体の製造に固有の複雑さにより、コストが増加し、製品提供の柔軟性が低下される。
【０００４】
このような不織繊維媒体が、粉塵およびミストのろ過、クランクケースベンチレーション（ＣＣＶ）およびオープンタイプのクランクケースベンチレーション（ＯＣＶ）などの、空気または液体流からのエアロゾルまたは固体微粒子のろ過を含む様々な用途に有用である。また、このような媒体は、層状の媒体構造へと形成され得る。
【０００５】
不織繊維媒体は、天然または合成繊維で作製され得、様々な媒体タイプへと形成され得る。１つの最近の媒体タイプが、特許文献１、特許文献２および特許文献３に示され、一般に、ウェブへと熱的に結合された二成分繊維およびガラス繊維を含む。このような媒体は、組み合わされた繊維成分から有用な細孔径およびろ過効率を有する。
【０００６】
二成分繊維媒体を含む多くのろ過媒体グレードが、約１００℃を超える温度で使用されており、ここ最近、約１３０℃〜１５０℃以上を超える温度で使用されている。将来の媒体は、より高い温度および他の厳しい動作条件に曝されるであろう。このような温度およびこのような条件下で、熱可塑性樹脂によって結合される繊維媒体および熱可塑性二成分媒体が、軟化し、または破損し得る。このような軟化した構造は、低下したろ過特性を有することがあり、使用中または軟化もしくは引張強度の低下の結果として機械的に破損することがあり、ろ過媒体の一部が、媒体から損失されることがあり、流体流に入って、下流の問題を引き起こすことがある。このような問題が、一貫して高い動作温度を受けるかまたは定期的な極端な温度（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｅｘｔｒｅｍｅ）を受ける任意の用途で起こり得る。このような媒体は、媒体にわたる低い圧力降下を維持しながら微粒子を除去するのに十分なろ過特性を必要とする。ＣＣＶ（クローズドタイプのクランクケースベンチレーション）またはＯＣＶ（オープンタイプのクランクケースベンチレーション）用途に使用される媒体は、堆積された油性液体を迅速に排出する必要がある。
【０００７】
対象となる１つの環境は、現在ますます一般的になっている「アンダーフード」のろ過である。環境への懸念および他の設計特性のために、様々なタイプのエンジンフィルタが、エンジンルームの内部でおよびエンジン部品に隣接してますます一般的に使用されている。最近のエンジン、特にディーゼルエンジンでは、アンダーフードの温度が、空気ろ過、油ろ過、油圧式ろ過（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、クランクケースベンチレーション（ＯＣＶおよびＣＣＶ）用途などを含むろ過用途に動作上の問題をもたらし続けている。このようなエンジンでは、ろ過媒体は、高温で動作し得る。さらに、エンジン停止の後、ろ過媒体は、高温のエンジン流体（空気、潤滑剤または燃料）にヒートソーク（ｈｅａｔ  ｓｏａｋ）される。このようなエンジンには、かなり高いヒートソーク温度に耐えることができるフィルタおよびろ過媒体が装備されなければならない。
【０００８】
ろ過特性、機械的完全性への性能上の悪影響を受けずに、またはろ過成分が損失されずに高温に耐えることができるろ過媒体に対する大きな必要性がある。媒体中のガラス繊維を減少させるかまたはなくす大きな必要性がある。
【０００９】
一方、さらに、ガラス繊維からろ過媒体を作製すると、ウェブ構造からガラス繊維が剥がれる媒体になり得る。ろ過媒体を離れたガラス繊維は、フィルタから下流の流体流れに入り得る。この流れは、フィルタ構造に関連する動作機構またはユニット中にガラス繊維を送り得る。このため、ろ過媒体中のガラス繊維を減少させるかまたはなくすことが、当業界において必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７，３１４，４９７号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３０９，３７２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５８０，４９９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、改良された特性を有する熱的に結合されたろ過媒体を見出した。媒体の第１の態様は、ヒートソークモードでまたは動作しているエンジン中でまたはろ過媒体を通過する流体中で、例えば、１００℃超、１３０℃超、多くの場合、最大で１５０℃および１５０℃超の温度でろ過特性を提供し得る。フィルタ構造は、第１の二成分繊維、任意選択の第２の二成分繊維、および熱可塑性のステープルファイバーまたはセルロース系繊維を含み、これらは、組み合わせて、改良されたろ過温度特性および改良された製造上の性質を有することができる。さらに、このような改良された高温媒体は、より高い温度条件におけるエレメントの使用を可能にすることができ、より小型のより効率的なろ過ユニットをもたらすことができ、エンジン設計のより高い柔軟性および延長されたフィルタ寿命を可能にする。
【００１２】
媒体の第２の態様は、高温を含む様々な厳しい条件下で、高い効率、機械的安定性、長い寿命、かなりの多用途性および清浄性（ｃｌｅａｎ−ａｂｉｌｉｔｙ）（または再生性）を実現するガラス繊維を実質的に含まない。
【００１３】
本発明者らは、湿潤した脱水ウェブの迅速で効率的な形成の際のプロセス水の迅速な除去、迅速な乾燥および形成されたウェブの、最終的な乾燥ろ過媒体への効率的な熱結合をもたらす、実質的な量のガラス繊維を用いずに、熱的に結合されたろ過媒体を作製する方法も見出した。本方法は、第１の二成分繊維供給源、任意選択の第２の二成分繊維供給源、および有効なウェブ形成量のステープルファイバーを組み合わせて、水性完成紙料（ａｑｕｅｏｕｓ  ｆｕｒｎｉｓｈ）を形成する工程と、傾斜スクリーン式抄紙機（ｉｎｃｌｉｎｅｄ  ｓｃｒｅｅｎ  ｐａｐｅｒ  ｍａｋｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）において水性完成紙料から湿潤ウェブを形成する工程と、湿潤ウェブからプロセス水を除去する工程と、湿潤ウェブを乾燥させる工程と、形成されたウェブを熱処理して、完成された媒体にする工程とを含む。本発明者らは、これらの繊維の組合せが、非常に有用なろ過媒体を迅速かつ効率的に形成することを見出した。
【００１４】
本発明の媒体は、気体および液体を含む様々な流体材料から固体または液体の微粒子を除去するための様々な用途に使用され得る。さらに、本発明のろ過媒体は、平坦な媒体、プリーツ型媒体、フラットパネルフィルタ、円筒形のスピンオン式フィルタ、ｚ媒体プリーツ型フィルタおよび他の実施形態を含む様々なフィルタエレメントのタイプに使用することができ、ここで、繊維および添加剤成分は、有用な特性を提供する。
【００１５】
本発明の媒体は、有効量の二成分繊維を含む。「二成分繊維」という用語は、ある融点を有する少なくとも１つの熱可塑性のバインダーポリマー部分およびバインダーポリマー部分と異なるより高い融点を有する第２の熱可塑性の構造ポリマー部分を有する繊維を意味する。これらの繊維の物理的な構成は、典型的に、「サイドバイサイド型」または「シースコア型」構造である。サイドバイサイド型構造では、２つの熱可塑性ポリマー樹脂が、典型的に、サイドバイサイド型構造で結合された形態で押し出される。より低い融点のポリマーが、バインダーとして働き、より高い融点のポリマーが、構造材料として働く。葉形（ｌｏｂｅ）、または先端が、より低い融点のポリマーから形成される葉形繊維（ｌｏｂｅｄ  ｆｉｂｅｒ）も使用し得る。シースコア型構造では、コアは、より高い、構造繊維の融点を含み、シースは、より低い、結合層の融点を含む。
【００１６】
「ガラス繊維が実質的に存在せずに」または「ガラス繊維を実質的に含まない」という用語は、ろ過媒体が、フィルタ特性にかなり寄与する実質的な量のガラス繊維を含まないことを意味することが意図される。媒体のろ過特性は、ろ過媒体の製造に使用される、二成分繊維、ステープルファイバーおよび他の二次繊維から得られる。当然ながら、ろ過特性を実質的に増大させるためにガラス繊維に依存する媒体を形成することなく、わずかな量のガラス繊維が、ウェブに導入され得る。
【００１７】
「エレメント」は、本発明のウェブまたは媒体を含むフィルタ部分である。フィルタは、一般に、製造作業の際に作製され得る構造のエレメントを含む。
【００１８】
本明細書において使用される際、「繊維」または「繊維供給源」という用語は、平均または中央値の繊維サイズまたは特徴の周りに分布される繊維サイズまたは繊維特徴の範囲内に全ての繊維が含まれるような、多数の組成的に関連した繊維を示す。このような繊維は、平均直径およびアスペクト比によって特徴付けられ、個別の原料として利用される。このような供給源の１つ以上のブレンドは、単一の供給源とは読めない。
【００１９】
「ガラス繊維」は、様々なタイプのガラスを用いて作製される様々な直径および長さの繊維を意味する。
【００２０】
本発明の媒体は、「ステープルファイバー」を含み得る。ステープルファイバーは、ろ過用途に使用するのに好適な直径、長さおよびアスペクト比を有する媒体によく見られる、二成分繊維以外の単一成分の非ガラス繊維である。ステープルファイバーは、細孔径の制御を提供し、媒体中の他の繊維と協働して、かなりの流量、高い能力、かなりの効率、および高い湿潤強度の媒体をもたらす。また、ステープルファイバーの慎重な選択により、本発明の材料の製造を向上させることもできる。本発明のろ過媒体における有用なステープルファイバーの例は、セルロース系繊維およびポリエステル繊維である。セルロース系繊維としては、コットンリンター繊維などの綿繊維が挙げられる。他の有用なステープルファイバーとしては、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維などの合成ポリマー繊維が挙げられる。
【００２１】
本明細書において使用される際、「二次繊維」という用語は、天然、合成、または特殊な供給源からの様々な異なる繊維を含み得る。このような繊維は、熱可塑性であり得、熱的に結合された媒体シート、媒体、またはフィルタを得るために使用され、適切な細孔径、透過性、効率、引張強度、圧縮性、および他の望ましいフィルタ特性を得るのに役立つこともできる。本発明の媒体は、流体流をろ過するのに使用される際に効率的なろ過特性を得るために、適切な固体性（ｓｏｌｉｄｉｔｙ）、厚さ、坪量、繊維径、細孔径、効率、透過性、引張強度、および圧縮性を得るように設計される。
【００２２】
本明細書において使用される際、「固体性」という用語は、通常、パーセンテージとして表される、ろ過媒体の総体積で除算した固体繊維体積を意味する。空気流から粉塵をろ過するのに使用される媒体の固体性は、空気流から水性または油性エアロゾルをろ過するのに使用される媒体の固体性と異なり得る。さらに、液体流から微粒子を除去するのに使用される媒体の固体性は、気体流から微粒子を除去するのに使用される媒体の固体性と異なり得る。本発明の技術の各適用例は、後述される特定の一連の動作パラメータに関連している。
【００２３】
本明細書において使用される際、「ウェブ」という用語は、約０．０５ｍｍを超える厚さを有するシート状または平坦な構造に関する。この厚さ寸法は、例えば、少なくとも０．０５ｍｍ、少なくとも０．０８ｍｍ、および少なくとも０．１ｍｍであり得る。この厚さ寸法は、例えば、２ｃｍ以下、１ｃｍ以下、または５ｍｍ以下であり得る。ウェブの長さおよび幅は、限定されず、不確定または任意選択であり得る。このようなウェブは、他の場合には、フィルタエレメントまたはフィルタ構造へと形成可能である、可撓性で、機械加工可能で、プリーツ加工可能なろ過媒体である。ウェブは、傾斜領域を有し得、また、一定の領域も有し得る。
【００２４】
本明細書において使用される際、複数形の「ろ過媒体」という用語または単数形の「ろ過媒体」という用語は、フィルタエレメントに有用な少なくとも最小限の透過性および多孔性を有するウェブに関し、従来の製紙湿式プロセスで作製された従来の紙、コート紙または新聞紙などの実質的に不透過性の層でない。
【００２５】
本明細書において使用される際、「繊維形態」という用語は、繊維の形状、形態または構造を意味する。特定の繊維形態の例としては、ツイスト（ｔｗｉｓｔ）、けん縮（ｃｒｉｍｐ）、円形（ｒｏｕｎｄ）、リボン様、直線状、またはコイル状が挙げられる。例えば、環状断面を有する繊維が、リボン様形状を有する繊維と異なる形態を有する。
【００２６】
本明細書において使用される際、「繊維サイズ」という用語は、形態の一部であり、「アスペクト比」、すなわち、長さ対直径の比率を含む。「直径」は、繊維のほぼ環状の断面の平均直径、または非環状繊維の最大断面寸法のいずれかを指す。
【００２７】
本明細書において使用される際、「繊維組成物」という用語は、繊維材料の配置を含む、繊維および１つまたは複数の繊維材料の化学的性質を意味する。繊維組成物は、有機または無機であり得る。有機繊維は、典型的に、性質が天然または合成および高分子または生体高分子である。繊維組成物の例としては、ガラス、セルロース、麻、アバカス（ａｂａｃｕｓ）、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ハロゲン化ポリマー、ポリウレタン、またはそれらの組合せ、ブレンド、もしくは合金が挙げられる。無機繊維は、ガラス、金属および他の非有機炭素源材料で作製される。
【００２８】
本明細書において使用される際、「表面負荷」、「表面媒体」または「表面負荷媒体」という用語は、媒体の厚さまたは深さの中ではなく表面にその粒子負荷を実質的に堆積する媒体を指す。
【００２９】
本明細書において使用される際、「深さ媒体」、「深さ負荷層」、または「深さ負荷媒体」という用語は、ろ過された微粒子が取得され、深さ媒体の厚さまたはｚ−寸法全体にわたって維持されるろ過媒体を指す。一般に、深さ媒体の配置は、その体積または深さを実質的に通して微粒子材料の負荷を提供するように設計され得る。したがって、このような配置は、フィルタの完全な寿命に達したときに、表面負荷されるシステムと比べてより多い量の微粒子材料を負荷するように設計され得る。微粒子の一部が、実際に、深さ媒体の表面上に堆積し得る一方、深さ媒体は、深さ媒体の厚さの中に微粒子を堆積し、保持する能力を有する。多くの用途、特に、比較的高い流量を必要とする用途において、深さ媒体が使用され得る。深さ媒体は、一般に、その多孔性、密度または固体含量パーセントについて規定される。例えば、２〜３％の固体性の媒体は、全体積の約２〜３％が繊維材料（固体）を構成し、残りが空気または流体の空間であるように配置された繊維の深さ媒体マットであろう。深さ媒体を規定する別の有用なパラメータは繊維径である。固体性パーセントが一定に保たれるが、繊維径（サイズ）が減少される場合、細孔径が減少され；すなわち、フィルタがより効率的になり、小さい粒子をより効果的に捕捉するであろう。典型的な従来の深さ媒体フィルタは、比較的一定の（または均一な）密度の媒体、すなわち、深さ媒体の固体性がその厚さ全体にわたって実質的に一体に保たれるシステムである。しかしながら、ある深さ媒体では、１つ以上の勾配が存在し得る。例えば、繊維の濃度が、第１の上流表面から第２の下流表面へと；すなわち、媒体の厚さを通して変化し得る。
【００３０】
本明細書において使用される際、「実質的に一定の」という用語は、濃度または密度などの示される特性の、あったとしても比較的少ない変動（約５％以下）が、媒体の深さ全体にわたって見られるに過ぎないことを意味する。このような変動は、例えば、ろ過媒体が入れられる容器による外部係合表面のわずかな圧縮から生じ得る。このような変動は、例えば、製造プロセスの変化によって生じる、ウェブにおける繊維の、わずかではあるが固有の富化または減少からも生じ得る。媒体は、繊維の濃度の実質的に一定の領域である領域を有し得る。
【００３１】
本明細書において使用される際、「負荷媒体」、「負荷層」、「効率媒体」または「効率層」という用語は、少なくとも２つの異なる媒体または媒体層の組合せを有するフィルタエレメントを指し、ここで、１つの媒体が、より小さい平均細孔径を有し、効率層と呼ばれ、より大きい平均細孔径を有する媒体が、負荷層、負荷媒体、または深さ負荷媒体と呼ばれる。流体経路において、通常、負荷層の後に効率層が続く。効率層は、流体が負荷層を出るにつれて流体流から残留微粒子を除去するために、好適な多孔性、効率、透過性および他のろ過特性を有する。
【００３２】
本開示の趣旨では、「細孔径」という用語は、媒体中の繊維材料によって形成される空間を指す。媒体の細孔径は、媒体の電子顕微鏡写真を検討することによって推定され得る。媒体の平均細孔径は、Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｃ．（Ｉｔｈａｃａ，ＮＹ．）から入手可能な、モデル番号ＡＰＰ  １２００  ＡＥＸＳＣを有するＣａｐｉｌｌａｒｙ  Ｆｌｏｗ  Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒを用いて計算することもできる。
【００３３】
本開示の趣旨では、「結合された繊維」という用語は、本発明の媒体またはウェブの形成の際、繊維材料が、隣接する繊維材料への物理的または化学的結合を形成することを示す。このような結合は、二成分繊維のより低い融点の成分の溶融融解などによって、繊維の固有の特性を用いて形成され得る。あるいは、本発明のウェブまたは媒体の繊維材料は、場合によっては、バインダー樹脂の水性分散液の形態で提供される別個の樹脂バインダーを用いて結合され得る。あるいは、本発明の繊維はまた、架橋試薬を用いて架橋され、繊維を結合させ得る電子ビームまたは他のエネルギー放射線を用いて、高温結合によって、または繊維を互いに結合させ得る任意の他の結合プロセスによって、結合され得る。
【００３４】
本明細書において使用される際、「供給源」という用語は、繊維を含む流体流の流れの発生点などの発生点である。供給源の一例はノズルである。別の例はヘッドボックス（ｈｅａｄｂｏｘ）である。
【００３５】
本明細書において使用される際、「完成紙料（ｆｕｒｎｉｓｈ）」という用語は、繊維と液体との比較的希薄なブレンド（１０重量％未満の固体；多くの場合、５重量％未満の固体、多くの場合、１重量％未満の固体）を意味する。ある実施形態において、液体は水を含む。ある実施形態において、完成紙料液体は水であり、「水性完成紙料」である。
【００３６】
本明細書において使用される際、「湿潤層」という用語は、完成紙料から水または水性媒体を除去して、「湿潤層」の形態の湿潤繊維を残すことによって、完成紙料から作製される層を意味する。この湿潤層は、乾燥されて、媒体が形成される。
【００３７】
「縦方向」は、ウェブを製造する装置などの装置を通ってウェブが移動する方向に平行な方向である。ある実施形態において、縦方向は、ウェブの最長寸法の方向である。
【００３８】
本発明の媒体は、気体または液体を含む様々な流体材料から固体または液体の微粒子を除去するための様々な用途に使用され得る。さらに、本発明のろ過された媒体は、平坦な媒体、ラップ（ｗｒａｐ）、プリーツ型媒体、フラットパネルフィルタ、円筒形のスピンオン式フィルタ、ｚ媒体プリーツ型フィルタならびに繊維および添加剤成分がガラス繊維成分の非存在下でも有用な特性を提供する他の実施形態を含む様々なフィルタエレメントのタイプに使用される。
【００３９】
本発明者らは、ポリエステル、綿および他の供給源で作製された１つ以上のステープルファイバーの慎重な選択が、大幅に改良されたろ過媒体特性または改良された製造処理および収率をもたらし得ることを見出した。媒体は、フルオロケミカル（ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）処理剤も含み得る。本発明者らは、これらのフルオロケミカル媒体が、耐久性を大幅に改良し、同様のまたは改良された効率で動作中に改良された圧力降下を受けることができ、クランクケースベンチレーションに使用される場合、油の保持による減少された質量増加および大幅に改良された油の排出を有し得ることを見出した。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
媒体は、高温で機能し得る、第１の二成分繊維および任意選択の第２の二成分繊維またはステープルファイバーを含む熱的に結合されたウェブを含む不織ウェブを含む。本発明の媒体は、ステープル媒体繊維または二次繊維と組み合わせることができ、かつガラス繊維を実質的に含まないことが可能である、高温のシース溶融特性を有する二成分繊維を含む熱的に結合されたウェブを含む。一実施形態において、二成分繊維は、ステープルポリエステル繊維と組み合わせられる。別の実施形態において、二成分繊維は、ステープルセルロース系繊維、好ましくは、コットンリンター繊維と組み合わせられる。第３の実施形態において、熱的に結合されたウェブを形成する方法は、水性完成紙料中の二成分繊維を、他のステープルファイバーと組み合わせる工程と、従来の傾斜スクリーン式抄紙機を用いてウェブを形成する工程とを含む。最後の実施形態は、移動流体をろ過する方法を含む。
【００４１】
本明細書に記載されるフィルタ材料（１つまたは複数のろ過媒体）は、集塵用のパルス洗浄型および非パルス洗浄型フィルタ、ＯＣＶおよびＣＣＶ用途、ガスタービンおよびエンジンの吸気または導入システム、ガスタービンの吸気または導入システム、大型車両用エンジンの吸気または導入システム、軽量車両用エンジンの吸気または導入システム、車両の室内空気、オフロード車の室内空気、ディスクドライブの空気、コピー機のトナーの取り外し、ならびに商業用または住宅用のろ過用途の両方におけるＨＶＡＣフィルタを含むがこれらに限定されない様々なフィルタ用途に使用され得る。一般に、このようなフィルタエレメントは、微粒子材料を有するガス流にわたって配向されるセルロース系繊維、合成繊維または他の繊維と二成分繊維の高密度のウェブまたはマットを含む。ウェブまたはエレメントは、一般に、ガス流に透過性であり、また、選択されたサイズより大きい粒子の通過を阻害するのに十分に微細な細孔径および適切な多孔性を有するように構成される。気体（流体）が、ウェブまたはエレメントを通過するにつれて、ウェブの上流側が、気体または液体（流体）流から選択されたサイズの液体または固体粒子を捕捉し、保持するように、拡散および遮断によって動作する。粒子は、「表面負荷」ウェブの上流側においてケーキとして捕集され得るかまたはろ過媒体の「深さ負荷」態様を通して捕集され得る。
【００４２】
一般に、本明細書に記載されるフィルタ材料は、微粒子材料が混入されていることが多い空気およびガス流をろ過するのに使用され得る。多くの場合、流れからの微粒子材料の一部または全ての除去が、連続運転、快適性または審美性のために必要である。例えば、自動車の車室への、自動車用のエンジンへの、または発電機器への吸気流；ガスタービンに送られるガス流；および、様々な燃焼炉への空気流は、微粒子材料を含むことが多い。車室の空気フィルタの場合、乗員の快適性のために、および／または審美性のために、粒状物質を除去するのが望ましい。エンジン、ガスタービンおよび燃焼炉への空気およびガス取込み流に関して、微粒子材料が関連する機器へのかなりの損傷を引き起こし得るため、微粒子材料を除去するのが望ましい。
【００４３】
他の場合、工業プロセスまたはエンジンからの生成ガスまたは排ガスは、微粒子材料を含有し得る。このようなガスが、下流の機器における様々な箇所を通してまたは大気へと排出され得るか、または排出されるべきである前に、それらの流れからの微粒子材料の実質的な除去がなされるのが望ましいであろう。
【００４４】
一般に、本明細書に記載されるフィルタ材料は、フィルタ液体システムに適用され得る。液体ろ過技術では、捕集機構は、粒子がサイズ排除によって除去されるときにふるい分けしているものと考えられる。単一層では、効率は、その層の効率である。液体用途における複合効率は、最も高い効率を有する単一層の効率によって制限される。本発明に係る媒体を通して液体を送ることができ、中に含まれる微粒子がふるい分け機構において捕捉される。液体フィルタシステムでは、すなわち、ろ過される微粒子材料が液体中で運ばれる場合、このような用途には、例えば、水流、潤滑油、油圧油、燃料フィルタシステムまたはミスト捕集装置などの、水性、非水性、および水性／非水性混合用途が含まれる。水性流には、流出物、冷却水、プロセス水などの、天然または人工の流れが含まれる。非水性流には、ガソリン、ディーゼル燃料、石油および合成潤滑剤、油圧油および他のエステル系の作動流体、切削油、食品等級の油などが含まれる。混合流れには、油中水型および水中油型組成物を含む分散体ならびに水および非水性成分を含むエアロゾルが含まれる。
【００４５】
流体（液体および気体）流れは、固体として、エアロゾル液体として、または両方として、かなりの量の微粒子を有する。エアロゾル中の液滴の大部分は、一般に、１００μｍ未満であるが、０．０１〜５０μｍ、または０．１〜５μｍのサイズの範囲内であり得る。さらに、このような流れは、炭素汚染物質などのかなりの量の微粒子汚染物質も有する。このような汚染物質は、一般に、１００μｍもの大きさであり得、約０．５〜３μｍの平均粒径を有し得る。本明細書に記載されるフィルタ材料は、約０．０１〜１００マイクロメートルの粒径を有する流体流から、約０．０１〜１００マイクロメートルの液滴径を有するミストの形態の液体を含有するガス流から、約０．１〜１００マイクロメートルの粒径を有する水性流から、約０．０５〜１００マイクロメートルの粒径を有する非水性流から、または約０．０５〜１００マイクロメートルの粒径を有する燃料、潤滑剤または油圧流れから、微粒子を除去するように構成される。
【００４６】
多くのろ過されるシステム中の汚染物質の量を減少させるために、様々な取り組みが行われてきた。除去に影響を与える変数には以下の変数が含まれる：（ａ）サイズ／効率の問題；すなわち、大きい分離器システムの必要性の回避と同時に、分離の良好な効率に対する要求；（ｂ）コスト／効率；すなわち、それほど高価なシステムを必要としない、良好なまたは高い効率に対する要求；（ｃ）多用途性；すなわち、実質的な再設計を伴わない、多種多様な用途および使用に適合され得るシステムの開発；および、（ｄ）清浄性／再生性；すなわち、長期間の使用後に、必要になった場合に容易に清浄化（または再生）可能なシステムの開発。
【００４７】
本発明のさらなる態様は、クランクケースベンチレーション（ＯＣＶおよびＣＣＶ）フィルタを用いてろ過する好ましい方法を含む。クランクケースガスを含むエンジンガスをろ過する配置におけるろ過媒体も使用され得る。好ましい媒体は、湿式プロセスからシート形態で作製され、様々な方法で、例えば、包装または巻き付け手法によって、またはパネル構造中に提供することによって、フィルタ配置へと組み込まれる。エンジンのクランクケースからブローバイガスをろ過するための好ましい使用のためのフィルタ構造が提供される。好ましいタイプの媒体を含む好ましいフィルタエレメントまたはカートリッジ配置も提供される。
【００４８】
本発明者らは、二成分繊維およびステープルファイバーまたは媒体繊維の様々な特性を組み合わせることによって、高温における大幅に改良された強度およびろ過が得られることを見出した。さらに、実質的な量のガラス繊維の使用を避け、様々な繊維径を組み合わせることによって、向上された特性を得ることもできる。
【００４９】
湿式または乾式プロセスが使用され得る。ろ過媒体を作製するための一実施形態において、繊維マットが、湿式または乾燥処理のいずれかを用いて形成される。マットは、熱可塑性材料を溶融するように加熱されて、繊維を内部で付着させることによって媒体が形成される。媒体に使用される二成分繊維により、繊維が融合して、機械的に安定したシート、媒体、またはフィルタになることができる。熱的に結合する外部シースを有する二成分繊維（または他の二成分形態）により、二成分繊維が媒体層中の他の繊維と結合する。それほど好ましくない実施形態において、二成分繊維は、水性または溶剤系樹脂および他のバインダーとともに使用されて、媒体が形成され得る。
【００５０】
湿式処理の好ましい方法において、媒体は、水性媒体中に繊維材料の分散体を含む希薄な（完成紙料中０．０５〜５重量％の固体）水性完成紙料から作製される。分散体の水性液体は、一般に水であるが、ｐＨ調整材料、界面活性剤、消泡剤、難燃剤、粘度調整剤、媒体処理剤、着色剤などの様々な他の材料を含み得る。水性液体は、通常、分散された固体を保持する傾斜スクリーンまたは他の穴あき支持体上に分散体を送り、液体を通過させて、湿潤紙組成物を得ることによって排出される。湿潤組成物は、支持体上に形成されてから、通常、真空または他の圧力によってさらに脱水され、残りの液体を蒸発させることによってさらに乾燥される。液体が除去された後、典型的に、形成された材料の熱可塑性繊維、樹脂または他の部分の一部を溶融することによって、熱結合が生じる。溶融材料は、成分を結合して、層にする。
【００５１】
本明細書に記載される媒体は、実験用のハンドスクリーン（ｈａｎｄ−ｓｃｒｅｅｎ）または手すき紙（ｈａｎｄ  ｓｈｅｅｔ）の配合（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ）から工業用サイズの製紙までの任意の規模の機器で作製され得る。工業用の規模のプロセスでは、二成分マットは、一般に、市販の長網抄紙機（Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ）、ワイヤシリンダ（ｗｉｒｅ  ｃｙｌｉｎｄｅｒ）、スティーブンスフォーマー（Ｓｔｅｖｅｎｓ  Ｆｏｒｍｅｒ）、ロトフォーマー（Ｒｏｔｏ  Ｆｏｒｍｅｒ）、インヴァーフォーマー（Ｉｎｖｅｒ  Ｆｏｒｍｅｒ）、ヴェンチフォーマー（Ｖｅｎｔｉ  Ｆｏｒｍｅｒ）、および傾斜式のデルタフォーマー（Ｄｅｌｔａ  Ｆｏｒｍｅｒ）機械などの傾斜スクリーン式抄紙機の使用によって加工される。好ましくは、傾斜式のデルタフォーマー機械が用いられる。一般的なプロセスは、二成分繊維、ステープルファイバーまたは媒体繊維、または水性液体中の他の媒体材料の分散体を作製する工程と、得られた分散体から液体を排出して、湿潤組成物を得る工程と、熱を加えて、湿潤不織組成物を形成し、結合し、乾燥させて、媒体を形成する工程とを含む。形成後、湿潤または乾燥ウェブは、添加剤材料で処理されて、追加の特性が与えられ得る。
【００５２】
好ましくは、本発明のろ過媒体は、典型的に、湿式処理され、二成分繊維と、ポリエステルまたはセルロース系繊維などのステープルファイバーとの組合せのランダムに配向された配列から構成される。これらの繊維は、二成分繊維中の可溶性ポリマーを用いて、また、ある実施形態において、バインダーまたは樹脂を添加して、一緒に結合される。好ましいウェブは、樹脂バインダーを含まない。
【００５３】
一実施形態において、本明細書に記載されるフィルタおよび方法に使用され得る媒体は、ステープルファイバー、二成分バインダー繊維、バインダーおよび他の成分を含む。ステープルファイバーは、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、綿、コットンフリースまたはリンター、ウールなどの繊維を含む天然繊維および合成繊維などの有機繊維を含み得る。本発明の媒体繊維は、金属、シリカ、ホウ素、炭素、および他の関連する繊維などの少量（多くの場合、５重量％未満）の無機繊維も含み得る。
【００５４】
本発明のろ過媒体は、典型的に、空気および他のガス、水性および非水性燃料、潤滑剤、作動液または他のこのような流体を含む流体が、汚染物質の微粒子を除去するように迅速にろ過され得るような、高効率のろ過特性のために適している。
【００５５】
過給（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｃｈａｒｇｅｄ）ディーゼルエンジンを含むピストン機関は、多くの場合、「ブローバイ」ガス、すなわち、燃焼室からピストンを通過して漏れる混合気の流れを生成する。このような「ブローバイガス」は、一般に、（ａ）０．０５〜１０．０μｍの液滴（主に、数によって）を主に含む疎水性流体（例えば、燃料エアロゾルを含む油）；および（ｂ）典型的に、炭素粒子（その大部分は、通常、約０．１〜１．０μｍのサイズである）を含む、燃焼からの炭素汚染物質を有する、気相、例えば、空気または燃焼排ガスを含む。このような「ブローバイガス」は、一般に、吹き抜け口（ｂｌｏｗ−ｂｙ  ｖｅｎｔ）によって、エンジンブロックから外側に送られる。
【００５６】
「疎水性流体」という用語が、ガス流中に混入された液体エアロゾルに関して使用される場合、非水性流体、特に油を指すことが意図されている。一般に、このような材料は、水に非混和性である。本明細書において、キャリア流体と関連して使用される「ガス」という用語またはその異なる表現は、空気、燃焼排ガス、およびエアロゾル用の他のキャリアガスを指す。
【００５７】
トラック、農業機械、ボート、バス、およびピストン（ガソリンおよびディーゼル）エンジンを一般に含む他のシステムのようなシステムで動作するエンジン、高圧のディーゼルエンジンは、上述されるように汚染されたかなりの空気またはＣＣＶもしくはＯＣＶガス流を受ける。例えば、流量は、約２〜５０フィート／分（ｆｐｍ）または０．６〜１５ｍ／分、典型的に、５〜１０ｆｐｍまたは１．６〜３．２ｍ／分であり得る。ターボ過給ディーゼルエンジンでは、空気が、空気フィルタを通してエンジンに運ばれ、大気から取り込まれた空気が清浄化される。ターボは、フィルタを介して清浄な空気をエンジン中へと推進する。空気は、燃焼室内に入り、ピストンおよび燃料と合わさることによって、圧縮および燃焼を起こす。燃焼プロセス中、エンジンは、ブローバイガスを放出する。フィルタ配置は、エンジンとガス流で連通し、ブローバイガスを清浄化し、それが吸気、燃料または他の導入システム構成要素へと戻される。ガスおよび空気は、ターボによって、エンジン中へと再度推進される。気体流から疎水性の液相を分離するのに使用されるガス流で連通するフィルタ配置（コアレッサ／分離器配置と呼ばれることもある）が、本明細書に記載されるろ過媒体を用いて提供される。動作の際、汚染されたガス流が、コアレッサ／分離器配置中に送られる。この配置内で、微細な油相またはエアロゾル相（すなわち、疎水性の相）が凝集する。この配置は、疎水性の相が凝集して液滴になるように構成され、液滴は、容易に捕集され、システムから除去され得るように液体として排出されるであろう。本明細書において以下に記載される好ましい配置では、特に、油相が部分的に充填されたコアレッサまたはコアレッサ／分離器は、ガス流中に保有される他の汚染物質（炭素汚染物質など）のためのフィルタとして動作する。実際に、いくつかのシステムでは、油が捕捉された炭素汚染物質の一部を保有することになるため、油がシステムから排出されるにつれて、それが、コアレッサのいくらかの自己洗浄を提供するであろう。
【００５８】
本開示に係る原理は、単段配置または多段配置において実施され得る。本発明者らは、一実施形態において、本明細書のろ過媒体の２つ以上の層が、１つのエレメントに組み合わされ得ることを見出した。ろ過のさらなる改良のために、２つ以上の類似または同一の媒体が、フィルタ構造中で組み合わされ得る。あるいは、２つの実質的に異なる媒体が、異なるタイプおよび量のろ過を組み合わせるのに使用され得る。媒体は、細孔径、透過性、効率、厚さ、材料組成などを含む任意の動作特性が異なり得る。一実施形態において、負荷層（効率層より大きい細孔径を有する）および効率層が使用され得、前記層のそれぞれは、複合層を形成するために別個の構造およびろ過特性を有する。流体経路において、負荷層の後に効率層が続く。効率層は、流体がフィルタ構造を通過するにつれて流体流からあらゆる残りの有害な微粒子を除去するために、好適な多孔性、効率、透過性および他のろ過特性を有する（負荷層と比較して）非常に効率的な層である。本発明の充填ろ過媒体は、約３０〜約１００ｇ／ｍ２の坪量を有する。効率層は、約４０〜約１５０ｇ／ｍ２の坪量を有する。負荷層は、約５〜約３０マイクロメートルの平均細孔径を有する。効率層は、約０．５〜約３マイクロメートルの範囲の、負荷層より小さい細孔径を有する。負荷層は、約５０〜２００ｆｔ／分または１５．２〜６１ｍ／分の範囲の透過性を有する。効率層は、約５〜３０ｆｔ／分または１．５２〜９．１４ｍ／分の透過性を有する。本発明の負荷層または効率層は、約５ポンド／ｉｎ２超、典型的に、約１０〜約２５ポンド／ｉｎ２（３４．４ｋＰａ超または６９〜１７２ｋＰａ）の湿潤破裂強度を有する。組み合わされたろ過層は、約４〜２０ｆｔ／分の透過性；１０〜２０ポンド／ｉｎ２（６９〜１３８ｋＰａ）の湿潤破裂強度および１００〜２００ｇ／ｍ２の坪量を有する。
【００５９】
簡潔には、繊維は、様々な組成、直径およびアスペクト比を有し得る。不織ウェブにおいて有用な媒体を形成するための本明細書に記載される概念は、ウェブを作製するのに使用される特定の繊維ストックに依存しない。繊維の組成の同定のために、当業者は、何種類もの繊維が有用であることを見出すであろう。このような繊維は、通常、有機または無機生成物のいずれかから加工される。媒体の特定の用途の要件により、繊維の選択、または繊維の組合せが、より好適になり得る。媒体の繊維は、二成分の、セルロース、麻、アバカス、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ハロゲン化ポリマー、ポリウレタン、アクリルまたはそれらの組合せを含み得る。バインダー樹脂は、典型的に、二成分繊維の非存在下で、繊維を機械的に安定した媒体またはウェブへと結合するのを助けるのに使用され得る。このようなバインダー樹脂材料は、乾燥粉末または溶媒系として使用され得るが、典型的に、ビニル熱可塑性樹脂の水性分散液（ラテックスまたはいくつかのラテックスのうちの１つ）である。サイズ剤、充填剤、着色剤、保持助剤、代替的な供給源からの再生繊維、バインダー、接着剤、架橋剤、粒子、または抗菌剤の添加剤が、水性分散液に加えられてもよい。
【００６０】
いくらかより詳細には、二成分繊維は、典型的に、２種のポリマー成分で作製される繊維である。ポリマー成分は、より低い融点の熱可塑性のバインダーポリマーおよびより高い融点の構造ポリマーを含む。このような二成分繊維は、「コア／シェル型」繊維または「サイドバイサイド型」繊維または「多葉形（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂｅ）」繊維であり得る。二成分繊維は、例えば、熱形成プロセス中、より低い融点のポリマーが繊維を融合し、結合して完全なウェブにし得るような温度まで繊維が加熱されるような融点を有するシート繊維を提供することによって動作する。典型的に、より高い融点のポリマーは、ウェブに構造的完全性を与え、熱結合温度または使用温度のいずれにおいても溶融しない材料である。本明細書に記載されるウェブまたは媒体では、ウェブは、二成分繊維および任意選択の第２の二成分繊維を含む。二成分繊維は、好ましくは、シースコア型構造を有する。本発明の好ましい二成分繊維は、より高い溶融特性を有し、すなわち、二成分繊維のより低い融点のポリマーは、少なくとも１００℃、１２０℃、より好ましくは少なくとも約１４０℃、最も好ましくは約１４０〜１６０℃の融点を有する一方；二成分繊維のより高い融点のポリマーは、少なくとも２３５℃または約２４０〜２６０℃の融点を有する。任意選択の二成分繊維は、より低い溶融特性を有し、二成分繊維のバインダーポリマーのより低い融点は、高温繊維の融点より低く、約７０〜１１５℃の範囲であり得、二成分繊維のより高い融点のポリマーは、２００℃超、および約２４０〜２６０℃の融点を有する。さらに、二成分繊維は、全体的に混合され、ステープルファイバー、パルプ繊維、または綿繊維と均一に分散され得る。
【００６１】
好ましい実施形態において、二成分繊維は、典型的に、約５〜５０マイクロメートル、多くの場合、約１０〜２０マイクロメートルの繊維径を有し、典型的に、繊維形態で、一般に、０．１〜２０ミリメートルの長さを有し、または多くの場合、約０．２〜約１５ミリメートルの長さを有する。このような繊維は、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）；ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＴ、ポリ−ブチレンテレフタレート、ＰＢＴなど）；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１２などを含むナイロンを含む様々な熱可塑性材料から作製され得る。適切な融点を有し得る任意の熱可塑性樹脂が、二成分繊維に使用され得る一方、より高い融点のポリマーが、繊維のより高い融点の部分に使用され得る。二成分繊維は、異なる融点のＰＥＴ／成分またはナイロンを有する、（例えば）ＰＥＴ／ＰＥＴまたはナイロン６／ナイロン６，６構造を有し得る。このような繊維の断面構造は、上述されるように、「サイドバイサイド型」または「シースコア型」構造または同じ熱結合機能を提供する他の構造であり得る。先端がより低い融点のポリマーを有する葉形繊維も使用することができるであろう。二成分繊維の比較的低い分子量のポリマーは、二成分繊維、およびシート、媒体、またはフィルタ作製材料中に存在する他の繊維を結合して、機械的に安定したシート、媒体、またはフィルタにするように働く、シート、媒体、またはフィルタの形成条件下で溶融し得る。
【００６２】
二成分（例えば、コア／シェルまたはシースおよびサイドバイサイド型）繊維は、例えば、ポリオレフィン／ポリエステル（シース／コア）二成分繊維などの、類似のまたは異なる熱可塑性材料から構成可能であり、それによって、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレンシースは、コア、例えば、ポリエステルまたはポリエステル／ポリエステルまたはナイロン／ナイロン材料より低い温度で溶融する。典型的な熱可塑性ポリマーとしては、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、およびそれらのコポリマー；ポリテトラフルオロエチレン；ポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート；酢酸ビニル、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニルアセテート；ポリビニルブチラール；アクリル樹脂、例えば、ポリアクリレート、およびポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル；ポリアミド、すなわち、ナイロン；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン；ポリスチレン；ポリビニルアルコール；ポリウレタン；セルロース樹脂、すなわち、硝酸セルロース、酢酸セルロース、酪酸酢酸セルロース、エチルセルロースなど；上記の材料のいずれかのコポリマー、例えばエチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、Ｋｒａｔｏｎゴムなどが挙げられる。
【００６３】
本明細書に記載される繊維媒体の中で特に好ましいのは、ＤｕＰｏｎｔから入手可能な２７１Ｐとして知られている二成分繊維である。他の繊維としては、ＦＩＴ  ２０１、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｎ７２０およびＮｉｃｈｉｍｅｎ  ４０８０および類似の材料が挙げられる。これらの繊維は、最初の溶融の完了時にシース・トゥ・シースポリマー（ｓｈｅａｔｈ  ｔｏ  ｓｈｅａｔｈ  ｐｏｌｙｍｅｒ）を結合する特性を示す。１つの好ましい繊維は、ＰＥＴコア／ＰＥＴシース繊維である。典型的なＣＣＶ動作温度は、約７５〜１７５℃の範囲である。
【００６４】
媒体繊維は、ろ過または構造媒体層の形成に役立ち得る繊維である。このような繊維は、親水性、疎水性、親油性、および疎油性の両方のいくつかの繊維から作製される。これらの繊維は、バインダー、二次繊維および二成分繊維と協働して、機械的に安定しているが、高強度で透過性のろ過媒体を形成し、このろ過媒体は、流体材料の通過の機械的応力に耐えることができ、使用中の微粒子の負荷を維持し得る。このような繊維は、典型的に、約０．１〜約５０マイクロメートルの範囲であり得る直径を有する単一成分繊維であり、また、天然の綿、リネン、ウール、様々なセルロース系およびタンパク性天然繊維、レーヨン、アクリル、アラミド、ナイロン、ポリオレフィン、ポリエステル繊維を含む合成繊維を含む様々な材料から作製され得る。二次繊維の１つのタイプは、他の成分と協働して、材料を結合してシートにするバインダー繊維である。別のタイプの構造繊維が、他の成分と協働して、乾燥および湿潤状態の材料の引張強度および破裂強度を増大させる。さらに、バインダー繊維は、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルアルコールのようなポリマーから作製される繊維を含み得る。二次繊維は、炭素／黒鉛繊維、金属繊維、セラミック繊維およびそれらの組合せなどの無機繊維も含み得る。用途に応じて、１つまたは複数の媒体は、様々な量の二次バインダー繊維を含み得る。異なる媒体の例に使用される量は、０．１〜１０重量％であり得る。
【００６５】
綿は、綿の木の種子の周りの朔果（ｂｏｌｌ）の中で成長する軟質でふんわりしたステープルファイバーである。綿は、天然ワックス、タンパク質および他の生物由来物質を含む他の非セルロース成分と組み合わされた、実質的に９５％のセルロースである。典型的な栽培された綿材料の綿繊維は、２つのグループに分類される。綿繊維は、「ファズ（ｆｕｚｚ）」または「１つまたは複数のリンター」とみなされ得る。ファズ、綿、リンターコットンの間の大きな相違は、色素および強度ととともに長さである。コットンファズ繊維は、リンター繊維の２．５ｃｍの平均長さと比較して、典型的に、０．３３ｃｍであることを除いて、リンター繊維に類似している。ファズ繊維は、厚さが約３０〜４０μｍである傾向がある一方、リンター繊維は、約３０μｍ以下である傾向がある。また、リンター繊維は、種子に近接して作られ、典型的に、繊維製造プロセスの最後に除去されるため、ファズ繊維と区別される。コットン「ファズ」繊維およびコットン「リンター」繊維は両方とも、綿の製造業者の標準的な商品であり、ＢｕｃｋｅｙｅおよびＳｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅを含む様々な供給源から入手可能である。コットンリンターは、光沢のある細繊維であり、綿繰り後に綿の木の種子に付着する。これらの縮れた繊維は、典型的に、長さが３ｍｍ未満である。この用語は、いくつかの畑作物種からのより長い織物繊維のステープルリントならびにより短い毛羽立ち（ｆｕｚｚｙ）繊維にも適用され得る。リンターは、紙の製造の際およびセルロースの製造の際の原料として従来から使用されている。リンターは、「コットンウール」と呼ばれることが多い。これはまた、医療用、化粧用および多くの他の実用的用途を有する精製された製品（米国の用法で脱脂綿）であり得る。好ましいコットンリンターは、以下の特性を有する：５ｍｍ未満または約０．５〜４ｍｍの長さ、８０μｍ未満または約１５〜５５μｍの直径。
【００６６】
綿を含む本明細書に記載される媒体の重要な一態様は、二成分繊維と組み合わされる際の特性であり、コットンリンターは、湿式流動プロセスおよびステープル湿潤層の製造の成功、速度および生産性を大幅に向上させる。
【００６７】
熱可塑性のステープルファイバーとしては、以下に限定はされないが、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、コ−ポリエーテルエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）繊維、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）繊維、液晶ポリマー（ＬＣＰ）繊維、およびそれらの混合物が挙げられる。ポリアミド繊維としては、以下に限定はされないが、セルロース系繊維、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール繊維（８８％加水分解されたポリマー、９５％加水分解されたポリマー、９８％加水分解されたポリマーおよび９９．５％加水分解されたポリマーなどのポリビニルアルコールの様々な加水分解物を含む）、綿、ビスコースレーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸、および他の一般的な繊維のタイプを含め、ナイロン６、６６、１１、１２、６１２、および高温「ナイロン」（ナイロン４６など）が挙げられる。熱可塑性繊維は、一般に、場合により、酸化防止剤、安定剤、潤滑剤、強化剤などの予め混合された従来の添加剤を含有する、細く（約０．５〜２０デニールの直径）、短い（約０．１〜５ｃｍの長さ）ステープルファイバーである。さらに、熱可塑性繊維は、分散助剤で表面処理され得る。好ましい熱可塑性繊維は、ポリアミドおよびポリエチレンテレフタレート繊維であり、最も好ましくは、ポリエチレンテレフタレート繊維である。
【００６８】
バインダー樹脂は、繊維を機械的に安定した媒体層へと結合するのを助けるのに使用され得る。このような熱可塑性バインダー樹脂材料は、乾燥粉末または溶媒系として使用され得るが、典型的に、ビニル熱可塑性樹脂の水性分散液（ラテックスまたはいくつかのラテックスのうちの１つ）である。樹脂バインダー成分は、媒体の十分な強度を得るために必須ではないが、使用されてもよい。バインダーとして使用される樹脂は、媒体ウェブに直接加えられて、分散体を作製する水溶性または水分散性ポリマーの形態、または媒体ウェブが形成された後に加えられる熱によってバインダーとして活性化されるアラミドおよびステープルファイバーまたは媒体繊維と混合される樹脂材料の熱可塑性バインダー繊維の形態であり得る。樹脂としては、酢酸ビニル材料、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセチル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン酢酸ビニルコポリマー樹脂、尿素フェノール、尿素ホルムアルデヒド、メラミン、エポキシ、ポリウレタン、硬化性不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、多環芳香族樹脂、レゾルシノール樹脂および同様のエラストマー樹脂が挙げられる。水溶性または水分散性バインダーポリマーに好ましい材料は、製紙業界で一般的に使用される、一般に、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ尿素、ポリウレタン、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリエステルおよびアルキド樹脂、ならびに特定的に、水溶性アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂などの、水溶性または水分散性熱硬化性樹脂である。このようなバインダー樹脂は、典型的に、繊維を被覆し、最終的な不織マトリックス中で繊維と繊維を付着させる。十分な樹脂が、完成紙料に加えられて、シート、媒体、またはフィルタ材料に形成された細孔上にフィルムが生じないように、繊維が十分に被覆される。樹脂は、製紙中に完成紙料に加えられ得るかまたは形成後に媒体に適用され得る。
【００６９】
ラテックスバインダーが、弾性率または剛性を向上させるのに使用され得るが、好ましくなく、その理由は、完成紙料におけるその使用は、透過性を低下させ得るためである。ラテックスバインダーは、各不織層中の三次元の不織繊維ウェブを一緒に結合するのに使用されるかまたはさらなる接着剤として使用される場合、当該技術分野において公知の様々なラテックス接着剤から選択され得る。当業者は、結合されるセルロース系繊維のタイプに応じて特定のラテックス接着剤を選択することができる。ラテックス接着剤は、噴霧または発泡などの公知の技術によって適用され得る。一般に、ラテックスバインダーが使用される場合、１５〜２５％の固体を有するラテックス接着剤が選択される。分散体は、繊維を分散してからバインダー材料を加えるか、またはバインダー材料を分散してから繊維を加えることによって作製され得る。分散体は、繊維の分散体を、バインダー材料の分散体と組み合わせることによっても作製され得る。本明細書に記載される不織媒体は、親水性、疎水性、親油性、および疎油性の両方のいくつかの繊維から作製される二次繊維を含有し得る。これらの繊維は、ステープルファイバーまたは媒体繊維および二成分繊維と協働して、機械的に安定しているが、高強度で透過性のろ過媒体を形成し、このろ過媒体は、流体材料の通過の機械的応力に耐えることができ、使用中の微粒子の負荷を維持し得る。二次繊維は、典型的に、約０．１〜約５０マイクロメートルの範囲であり得る直径を有する単一成分繊維であり、また、天然の綿、リネン、ウール、様々なセルロース系およびタンパク性天然繊維、ならびにレーヨン、アクリル、アラミド、ナイロン、ポリオレフィン、およびポリエステル繊維を含む合成繊維を含む様々な材料から作製され得る。二次繊維の１つのタイプは、他の成分と協働して、材料を結合してシートにするバインダー繊維である。別のタイプの二次繊維は、他の成分と協働して、乾燥および湿潤状態の材料の引張強度および破裂強度を増大させる構造繊維である。さらに、バインダー繊維は、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールのようなポリマーから作製される繊維を含み得る。二次繊維は、炭素／黒鉛繊維、金属繊維、セラミック繊維およびそれらの組合せなどの無機繊維も含み得る。
【００７０】
本発明に有用な有機フッ素処理剤は、小分子または１つ以上のＣ２〜７フルオロ脂肪族基を有する有機高分子である。この基は、少なくとも２個の炭素原子を含有する、フッ素化された一価脂肪族有機基である。好ましくは、この基は、飽和パーフルオロ脂肪族一価有機基である。しかしながら、水素または塩素原子が、骨格鎖における置換基として存在し得る。多数の炭素原子を含有する基が、十分に機能し得るが、大きい基は、通常、より短い骨格鎖で可能であるより低い効率のフッ素利用を示すため、約２０個以下の炭素原子を含有する化合物が好ましい。処理組成物は、典型的な添加剤材料と組み合わせて、小分子または高分子組成物を含み得る。処理組成物は、完成紙料を調製し、湿潤または乾燥ウェブを形成後に処理するのに使用され得る。
【００７１】
本発明に用いられる有機フッ素処理剤に有用なカチオン性基は、酸素を含まないか（例えば、−ＮＨ２）または酸素を含有し得る（例えば、アミンオキシド）アミンまたは第四級アンモニウムカチオン性基を含み得る。このようなアミンおよび第四級アンモニウムカチオン性親水性基は、−ＮＨ２、−（ＮＨ３）Ｘ、−（ＮＨ（Ｒ２）２）Ｘ、−（ＮＨ（Ｒ２）３）Ｘ、または−Ｎ（Ｒ２）２→Ｏなどの式で表すことができ、式中、ｘが、ハロゲン化物、水酸化物、サルフェート、バイサルフェート、またはカルボキシレートなどのアニオン性対イオンであり、Ｒ２が、ＨまたはＣ１〜１８アルキル基であり、各Ｒ２が、他のＲ２基と同じかまたは異なり得る。好ましくは、Ｒ２が、ＨまたはＣ１〜１６アルキル基であり、Ｘが、ハロゲン化物、水酸化物、またはバイサルフェートである。
【００７２】
本発明に用いられる有機フッ素処理剤に有用なアニオン性基は、イオン化によってアニオン基になり得る基を含む。アニオン性基は、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＯＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３ＨＭ、−ＯＰＯ３Ｍ２、または−ＯＰＯ３ＨＭなどの式で表すことができ、式中、Ｍが、Ｈ、金属イオン、（ＮＲ１４）＋、または（ＳＲ１４）＋であり、ここで、各Ｒ１が、独立して、Ｈまたは置換もしくは非置換Ｃ１〜Ｃ６アルキルである。好ましくは、Ｍが、Ｎａ＋またはＫ＋である。本発明に使用される有機フッ素処理剤の好ましいアニオン性基は、式−ＣＯＯＭまたは−ＳＯ３Ｍで表される。アニオン性有機フッ素処理剤の群の中に含まれるのは、フッ化炭素側基が結合されたエチレン性不飽和モノおよびジカルボン酸モノマーから典型的に製造されるアニオン性高分子材料である。このような材料としては、ＦＣ−４３０およびＦＣ−４３１として公知の、３Ｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手される界面活性剤が挙げられる。
【００７３】
有機フッ素処理剤が、媒体に使用され得る。本発明に用いられる有機フッ素処理剤に有用な両性基は、上で定義される少なくとも１つのカチオン性基および上で定義される少なくとも１つのアニオン性基を含有する基を含む。
【００７４】
本発明に用いられる有機フッ素処理剤に有用な非イオン性基は、親水性であるが、通常の農業用途のｐＨ条件下でイオン化されない基を含む。非イオン性基は、−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２）ｘＯＨ（式中、ｘが、１より大きい）、−ＳＯ２ＮＨ２、−ＳＯ２ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−ＳＯ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２Ｈ）２、−ＣＯＮＨ２、−ＣＯＮＨＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、または−ＣＯＮ（ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）２などの式で表すことができる。このような材料の例としては、以下の構造式：
Ｆ（ＣＦ２ＣＦ２）ｎ−ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍ−Ｈ
（式中、ｎが、２〜８であり、ｍが、０〜２０である）の材料が挙げられる。
【００７５】
他の有機フッ素処理剤としては、例えば、米国特許第２，７６４，６０２号明細書；同第２，７６４，６０３号明細書；同第３，１４７，０６４号明細書および同第４，０６９，１５８号明細書に記載されるカチオン性のフルオロケミカルが挙げられる。このような両性の有機フッ素処理剤としては、例えば、米国特許第２，７６４，６０２号明細書；同第４，０４２，５２２号明細書；同第４，０６９，１５８号明細書；同第４，０６９，２４４号明細書；同第４，０９０，９６７号明細書；同第４，１６１，５９０号明細書および同第４，１６１，６０２号明細書に記載される両性のフルオロケミカルが挙げられる。このようなアニオン性の有機フッ素処理剤としては、例えば、米国特許第２，８０３，６５６号明細書；同第３，２５５，１３１号明細書；同第３，４５０，７５５号明細書および同第４，０９０，９６７号明細書に記載されるアニオン性のフルオロケミカルが挙げられる。
【００７６】
繊維層への添加のための、本発明に有用な有機フッ素剤は、Ｃ２〜７有機フッ素分子である。好ましくは、それは、飽和パーフルオロ脂肪族有機基を有する化学物質である。しかしながら、水素または塩素原子が、骨格鎖における置換基として存在し得る。
【００７７】
このような材料の例は、ｄｕＰｏｎｔ  Ｚｏｎｙｌ  ＦＳＮおよびｄｕＰｏｎｔ  Ｚｏｎｙｌ  ＦＳＯ非イオン性界面活性剤である。本発明のポリマーに使用され得る添加剤の別の態様は、一般構造式：
ＣＦ３（ＣＸ２）ｎ−アクリレート
（式中、Ｘが、−Ｆまたは−ＣＦ３であり、ｎが、１〜７である）で表される３ＭのＳｃｏｔｃｈｇａｒｄ材料などの低分子量のフッ化炭素アクリレート材料を含む。
【００７８】
本発明の好ましいフルオロポリマーは、式Ｉ：
【化１】
2014513217.tif 000002
の残基を含む繰返し単位を有するポリマーを含むポリマー組成物であり、式中、Ｓが：
【化２】
2014513217.tif 000003
であり、式中、Ｑが、−（ＣＨ２）ｘ−、−Ｙ−、−Ｙ（ＣＨ２）ｘ−、−（ＣＨ２）ｘＹ−、または−（ＣＨ２）ｘＹ（ＣＨ２）ｘ’−などのスペーサであり、ここで、Ｙが、アリール（好ましくはフェニル）であり；
Ｒが、Ｈまたはメチルであり；
本発明のフルオロアルキル基Ａｆは、好ましくは、Ｃ２〜６フルオロアルキル、より好ましくはＣ４〜６フルオロアルキルである。フルオロアルキル基は、任意選択であるが好ましくは、ペルフルオロアルキルである（すなわち、全ての水素がフッ素によって置換される）。フルオロアルキル基は、ＮおよびＯから選択される１個または２個のヘテロ原子を含有してもよく、フルオロアルキルの例としては、以下に限定はされないが：−Ａｆ１；−Ｏ−Ａｆ２；−Ａｆ１−ＮＡｆ２Ａｆ３；−Ａｆ１−Ｏ−Ａｆ２（−Ａｆ３）ｍ−ＮＡｆ４Ａｆ５が挙げられ、式中、Ａｆ１、Ａｆ２、Ａｆ３、Ａｆ４、およびＡｆ５がそれぞれ、独立して、ペルフルオロアルキルであり；ここで、Ａが、−（ＣＦ２）ｘ−ＣＦ３であり得、ここで、ｍが、上で定義される。
各Ｒ１が、独立して、Ｈまたはハロ（好ましくはフルオロ−）であり；
Ｔが、−Ｏ−または共有結合であり；
ｎが、アクリルポリマーに特有の数であり、
ｍが、０または１または２であり；
ｘが、１〜５であり、
ｘ＋ｘ’が、２〜１０であり；
ｘ＋ｘ’＋ｍが、１０以下である。
【００７９】
ポリマーは、アクリルポリマーに特有の数（ｎ）であってもよく、任意の好適な分子量、例えば、１，０００または２，０００ダルトンから最大で５，０００ダルトン、またはある実施形態において、１０００から最大で５０，０００または１００，０００ダルトン以上を有し得る。
【００８０】
疎水性基を含有するコモノマーまたは結合基を含有するコモノマーに使用され得る好適なコモノマー（一般に、エチレン性不飽和化合物）は、（メタ）アクリル酸と共重合可能なエチレン性不飽和化合物を含む。例としては、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリロニトリル、スチレン、αメチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシメチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、メタクリル酸ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、ビニルアルキルエーテル、ハロゲン化アルキルビニルエーテル、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、無水マレイン酸（メタ）アクリレート、（フッ素基を有さず、一般式（式４）：
ＣＨ２＝ＣＡ１ＣＯ２−アルキル      （式４）
［式中、Ａ１が、水素原子またはメチル基を表し、アルキルが、ＣｍＨ２ｍ＋１（ｍが、１〜３０の整数を表す）によって表されるアルキル基を表す］によって表されるもの；フルオロスルホネート化合物（スルホン酸含有モノマー）が挙げられる。
【００８１】
本発明の一実施形態は、フルオロケミカル化合物を、ウレタン化合物と組み合わせる。本発明のこれらの材料は、（ａ）ジ−、トリ−またはより高次のイソシアネートを、反応性のフルオロケミカル単官能性化合物と、および（ｂ）任意に、限られた量の脂肪族単官能性化合物と反応させることによって形成され得る。反応は、例えば、少量のジブチルスズジラウレート触媒を用いて、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などの好適な溶媒中での縮合などによる周知の技術にしたがって行われ得る。このように形成されるウレタン化合物は、水中で乳化されるかまたは有機溶媒に溶解されてもよく、任意に、エマルジョンを安定化させるのに使用され得る１つ以上の好適な界面活性剤と組み合わされてもよい。
【００８２】
少なくとも３つのイソシアネート官能基を有する好ましい脂肪族イソシアネートが、フルオロケミカルポリマーの調製に使用され得る。好適な多官能性イソシアネート化合物の代表例としては、本明細書に定義される多官能性イソシアネート化合物のイソシアネート官能性誘導体が挙げられる。誘導体の例としては、以下に限定はされないが、尿素、ビウレット、アロファネート、イソシアネート化合物の二量体および三量体（ウレトジオン（ｕｒｅｔｄｉｏｎｅ）およびイソシアヌレートなど）、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられる。脂肪族、脂環式、芳香脂肪族（ａｒａｌｉｐｈａｔｉｃ）、または芳香族ポリイソシアネートなどの任意の好適な有機ポリイソシアネートが、単独でまたは２つ以上の混合物として使用され得る。脂肪族多官能性イソシアネート化合物は、一般に、芳香族化合物より良好な光安定性を提供する。
【００８３】
有用な脂環式多官能性イソシアネート化合物の例としては、以下に限定はされないが、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ．）から入手可能な、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｗとして市販されているＨ１２ＭＤＩ）、４，４’−イソプロピル−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，４−ジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、１，４−シクロヘキサンビス（メチレンイソシアネート）（ＢＤＩ）、１，３−ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン（Ｈ６ＸＤＩ）、３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、およびそれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられる。
【００８４】
有用な脂肪族多官能性イソシアネート化合物の例としては、以下に限定はされないが、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレン１，４−ジイソシアネート、ヘキサメチレン１，６−ジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，１２−ドデカンジイソシアネート、２，２，４−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、２，４，４−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）、２−メチル−１，５−ペンタメチレンジイソシアネート、二量体ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートの尿素、ヘキサメチレン１，６−ジイソシアネート（ＨＤＩ）のビウレット（Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ．）からＤｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−１００およびＮ−３２００として入手可能）、ＨＤＩのイソシアヌレート（Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ．）からＤｅｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３３００およびＤｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３６００として入手可能）、ＨＤＩのイソシアヌレートと、ＨＤＩのウレトジオンとのブレンド（Ｂａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ．）からＤｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３４００として入手可能）、およびそれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられる。
【００８５】
好適な市販の多官能性イソシアネートは、それぞれＢａｙｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，Ｐａ．）から入手可能な、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３２００、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３３００、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３４００、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−３６００、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｈ（ＨＤＩ）、およびＤｅｓｍｏｄｕｒ（商標）Ｎ−１００によって例示される。
【００８６】
他の有用なトリイソシアネートは、３モルのジイソシアネートを、１モルのトリオールと反応させることによって得られるものである。例えば、トルエンジイソシアネート、３−イソシアナトメチル−３，４，４−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、またはｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネートが、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）プロパンと反応されて、トリイソシアネートが形成され得る。ｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネートとの反応からの生成物は、ＣＹＴＨＡＮＥ  ３１６０（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｙａｎａｍｉｄ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，Ｃｏｎｎ．）として市販されている。
【００８７】
ヘキサメチレンジイソシアネートの単独重合から誘導されるポリイソシアネート官能性のビウレットおよびイソシアヌレートは、その幅広い商業的入手性のため、本発明に係る使用に好ましい。このような化合物は、例えば、Ｄｅｓｍｏｄｕｒの商標（その製品はＭｉｌｅｓ  Ｃｏｒｐ．から入手可能である）で販売されている。
【００８８】
フルオロケミカル単官能性化合物および脂肪族単官能性化合物との反応の後に残るイソシアネート基は、任意に、ブロックトイソシアネート基であってもよい。用語「ブロックトイソシアネート」とは、イソシアネート基がブロッキング剤（ｂｌｏｃｋｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）と反応された（ポリ）イソシアネートを意味する。イソシアネートブロッキング剤は、イソシアネート基と反応させると、室温で通常はイソシアネートと反応する化合物と室温で反応しないが、高温でイソシアネート反応性化合物と反応する基を生じる化合物である。一般に、高温で、保護基は、ブロックト（ポリ）イソシアネート化合物から放出され、それによって、イソシアネート基を再度生成し、それが、次に、イソシアネート反応性基と反応し得る。ブロッキング剤およびそれらの機構は、Ｄｏｕｇｌａｓ  ＷｉｃｋｓおよびＺｅｎｏ  Ｗ．Ｗｉｃｋｓ  Ｊｒ．による“Ｂｌｏｃｋｅｄ  ｉｓｏｃｙａｎａｔｅｓ  ＩＩＩ．：Ｐａｒｔ．Ａ，Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ａｎｄ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”，Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ，３６（１９９９），ｐｐ，１４  １７２に詳細に記載されている。
【００８９】
ブロックトイソシアネートは、一般に、ブロックトジ−またはトリイソシアネートまたはそれらの混合物であり、イソシアネートを、イソシアネート基と反応することが可能な少なくとも１つの官能基を有するブロッキング剤と反応させることによって得られる。好ましいブロックトイソシアネートは、好ましくは、ブロックされた材料のために認識されている高温でブロッキング剤を脱ブロック化することによって、１５０℃未満の温度でイソシアネート反応性基と反応することが可能なブロックトポリイソシアネートである。好ましいブロッキング剤としては、フェノールなどのアリールアルコール、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム、ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム、２−ブタノンオキシムまたはジエチルグリオキシムなどのオキシムが挙げられる。さらなる好適なブロッキング剤としては、バイサルファイトおよびトリアゾールが挙げられる。
【００９０】
本明細書に記載されるシート媒体は、典型的に、製紙プロセスを用いて作製される。このような湿式プロセスは、特に有用であり、繊維成分の多くが、水性分散液処理向けに設計される。しかしながら、媒体は、エアレイド処理向けに適合された同様の成分を使用するエアレイドプロセスによって作製され得る。
【００９１】
湿式シートの作製に使用される機械としては、手すき式（ｈａｎｄ  ｌａｉｄ  ｓｈｅｅｔ）機器、長網式抄紙機、円網式（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ）抄紙機、傾斜式抄紙機、組合せの抄紙機および適切に混合された紙を利用し、完成紙料成分の１つまたは複数の層を形成し、流体水性成分を除去して、湿潤シートを形成し得る他の機械が挙げられる。材料を含有する繊維スラリーが、典型的に、混合されて、希薄な（０．０５〜５重量％）比較的均一な繊維スラリーが形成される。次に、繊維スラリーは、湿式製紙プロセスにかけられる。スラリーが湿式シートへと形成されてから、湿式シートは、乾燥され、硬化されまたは他の方法で加工されて、乾燥した、透過性であるが、実体のあるシート、媒体、またはフィルタが形成され得る。十分に乾燥され、ろ過媒体へと加工された後、シートは、典型的に、約２０〜２００または３０〜１５０ｇ／ｍ２の坪量を有し、厚さが約０．２５〜２ミリメートルである。工業用の規模のプロセスでは、二成分マットは、一般に、市販の長網抄紙機、ワイヤシリンダ、スティーブンスフォーマー、ロトフォーマー、インヴァーフォーマー、ヴェンチフォーマー、および傾斜式のデルタフォーマー機械などの傾斜ワイヤ式抄紙機の使用によって加工される。好ましくは、傾斜式のデルタフォーマー機械が用いられる。
【００９２】
層またはウェブを作製するのに使用される二成分完成紙料が、例えば、パルプおよびステープルファイバーまたは媒体繊維スラリーを形成し、混合タンク中でスラリーを組み合わせることによって、調製され得る。プロセスに使用される水の量は、使用される機器のサイズに応じて変化し得る。しかしながら、完成紙料は、典型的に、かなり希薄であり、約９０、９５または９９．５〜９９．９重量％を超える水であり得る。完成紙料は、従来のヘッドボックス中に通されてもよく、ここで、完成紙料は、脱水され、移動するワイヤスクリーン上に付着され、ここで、吸引または真空によって脱水されて、不織二成分ウェブが形成される。次に、ウェブは、従来の手段、例えば、浸水法（ｆｌｏｏｄ）および抽出法によって、バインダーで被覆され、乾燥部分に通され得、乾燥部分は、マットを乾燥させ、バインダーを硬化させ、シート、媒体、またはフィルタを熱的に結合する。得られたマットは、大きいロールに収集され得る。
【００９３】
１つまたは複数の媒体は、熱結合中に湿潤組成物を保持する形態を用いて、ほぼ平坦なシートへと形成されるかまたは様々な幾何学形状へと形成され得る。本発明の媒体繊維は、金属、ポリマーおよび他の関連する繊維を含み得る。成形された媒体を形成する際、各層またはフィルタが、繊維を水溶液系中に分散し、真空を用いて鋳型においてフィルタを形成することによって形成される。次に、形成された構造は、オーブン中で、乾燥され、結合される。フィルタを形成するのにスラリーを用いることによって、このプロセスは、管状、円錐形、および楕円形のシリンダなどのいくつかの構造を形成するための可撓性を提供する。
【００９４】
特定の好ましい配置は、フィルタ構造全体にほぼ画定されるろ過媒体を含む。このような使用のためのある好ましい配置は、プリーツがほぼ長手方向に、すなわち円筒形パターンの長手方向軸と同じ方向に延在する円筒形のプリーツ型形態で配置される媒体を含む。このような配置では、媒体は、従来のフィルタと同様に、末端キャップに埋め込まれ得る。このような配置は、典型的な従来の目的のために、必要に応じて上流のライナーおよび下流のライナーを含み得る。
【００９５】
透過性は、水柱０．５インチの圧力低下におけるろ過媒体を通って流れる空気の量（ｆｔ３／分／ｆｔ２）ｆｔ／分に関する。一般に、この用語が使用される際の透過性は、Ｆｒａｚｉｅｒ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ．Ｉｎｃ．（Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，Ｍｄ．）から入手可能なＦｒａｚｉｅｒ  Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  Ｔｅｓｔｅｒを用いたＡＳＴＭ  Ｄ７３７に準拠したＦｒａｚｉｅｒ  Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ＴｅｓｔまたはＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐ（ＡＴＩ）（２４３  Ｅａｓｔ  Ｂｌａｃｋ  Ｓｔｏｃｋ  Ｒｄ．Ｓｕｉｔｅ  ２，Ｓｐａｒｔａｎｂｕｒｇ，Ｓ．Ｃ．２９３０１，（８６４）９８９−０５６６，ｗｗｗ．ａｔｉｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．ｃｏｍ）から入手可能なＴｅｘＴｅｓｔ  ３３００またはＴｅｘＴｅｓｔ  ３３１０によって評価される。本開示に示される細孔径は、Ｐｏｒｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｒｎｅｌｌ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐａｒｋ，Ｂｌｄｇ．４．８３  Ｂｒｏｗｎ  Ｒｏａｄ，Ｉｔｈａｃａ，Ｎ．Ｙ．）によって販売されているＭｏｄｅｌ  ＡＰＰ  １２００  ＡＥＸＳＣのような毛細管流ポロメータ計測器（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｌｏｗ  ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を用いて測定される平均流れ細孔径（ｍｅａｎ  ｆｌｏｗ  ｐｏｒｅ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を意味する。
【００９６】
好ましいクランクケースベンチレーションフィルタは、典型的に、有用なカートリッジにおいて、積層され、包装され、または巻き付けられた少なくとも１つの媒体段、通常、複数の層として、例えば、管形状の、湿式媒体シートを有する。使用の際、有用なカートリッジは、好都合な排水のために垂直に配向された媒体段を用いて配置されるであろう。例えば、媒体が管形状である場合、媒体は、典型的に、ほぼ垂直に延在する中心の長手方向軸によって配向されるであろう。
【００９７】
示されるように、複数の包装または巻き付けからの複数の層が、使用され得る。第１のタイプの湿式媒体の１つ以上の層をまず適用し、第２の、任意に異なるタイプの媒体（典型的に、湿式媒体）の１つ以上の層を適用することによって、媒体段に傾斜が設けられ得る。典型的に、傾斜が設けられる場合、傾斜は、効率の差のために選択される２つの媒体タイプの使用を必要とする。これは、以下にさらに説明される。
【００９８】
上述される配置の例では、任意選択の第１の段および第２の段が記載される。本明細書に係る湿式媒体は、いずれも段にも用いられ得る。しかしながら、典型的に、媒体は、管状媒体段を形成する段において用いられるであろう。本開示に係る材料が使用される一部の場合には、上記の任意選択の第１の段として特徴付けられる媒体の第１の段は、有利には、完全に回避され得る。
【００９９】
フィルタの段を形成するのに使用される湿式シートの媒体組成物は、少なくとも１０μｍ、通常、少なくとも１２μｍの細孔径の計算値を有する形態で提供される。細孔径は、典型的に、６０μｍ以下、例えば、１２〜５０μｍ、典型的に１５〜４５μｍの範囲内である。媒体は、３〜１８％、典型的に、５〜１５％の範囲内のＤＯＰ％の効率（０．３μｍの粒子の場合１０．５ｆｐｍで）を有するように配合される。
【０１００】
媒体は、シート内のフィルタ材料の総重量を基準にして、少なくとも３０重量％、典型的に、少なくとも４０重量％、多くの場合、少なくとも４５重量％、通常、４５〜７０重量％の範囲内の、本明細書に提供される一般的な説明に係る二成分繊維材料を含み得る。媒体は、シート内の繊維材料の総重量を基準にして、３０〜７０重量％（典型的に、３０〜５５重量％）の、少なくとも１μｍ、例えば、１〜２０μｍの範囲内の平均最大断面寸法（平均直径は円である）を有するステープルファイバーまたは二次繊維材料を含む。場合によっては、直径は、８〜１５μｍであろう。平均長さは、規定されるように、典型的に、１〜２０ｍｍ、多くの場合、１〜１０ｍｍである。この二次繊維材料は、繊維の混合物であり得る。典型的に、ポリエステルおよび／またはステープルファイバーまたは媒体繊維が使用されるが、代替案が可能である。
【０１０１】
典型的にかつ好ましくは、繊維シート（および得られる媒体段）は、二成分繊維内に含まれるバインダー材料以外に追加されるバインダーを含まない。追加される樹脂またはバインダーが存在する場合、好ましくは、それは、繊維の総重量の約７重量％以下、より好ましくは、繊維の総重量の３重量％以下で存在する。
【０１０２】
典型的にかつ好ましくは、湿式媒体は、３，０００平方フィート当たり少なくとも２０ポンド（３３ｇｍ／ｍ２；９ｋｇ／２７８．７平方メートル）、典型的に、３，０００平方フィート当たり１２０ポンド以下（１９５ｇｍ／ｍ２；５４．５ｋｇ／２７８．７平方メートル）の坪量になるように作製される。通常、湿式媒体は、３，０００平方フィート当たり３０〜１００ポンド（４９〜１６３ｇｍ／ｍ２；１４ｋｇ〜４５．４ｋｇ／２７８．７平方メートル）の範囲内で選択されるであろう。典型的にかつ好ましくは、湿式媒体は、４０〜５００フィート／分（１２〜１５３メートル／分）、典型的に、１００フィート／分（３０メートル／分）のＦｒａｚｉｅｒ透過性（フィート／分）になるように作製される。約４０ポンド／３，０００平方フィート〜１００ポンド／３，０００平方フィート（１８〜４５．４ｋｇ／２７８．７平方メートル）程度の坪量では、典型的な透過性は、約３００〜６００フィート／分（９２〜１８４メートル／分）であろう。０．１２５ｐｓｉ（８．６ミリバール）でフィルタ中に記載される媒体段を後に形成するのに使用される湿式媒体シートの厚さは、典型的に、少なくとも０．０１インチ（０．２５ｍｍ）、多くの場合、約０．０１８インチ〜０．０６インチ（０．４５〜１．５３ｍｍ）程度；典型的に０．０１８〜０．０３インチ（０．４５〜０．７６ｍｍ）であろう。
【０１０３】
二成分繊維とステープルファイバーまたは媒体繊維との混合物を含む、本明細書に提供される一般的な定義による媒体は、一般に上述されるフィルタ中の任意の媒体段として使用され得る。典型的にかつ好ましくは、媒体は、管状の段を形成するのに用いられるであろう。このように使用される場合、媒体は、典型的に、複数の層、例えば、多くの場合、少なくとも５〜２０層、典型的に、２０〜７０層で、フィルタ構造の中心コアの周りに包まれるであろうが、代替案が可能である。典型的に、包装の総深さは、必要とされる全体効率に応じて、約０．２５〜２インチ（６〜５１ｍｍ）、通常、０．５〜１．５（１２．７〜３８．１ｍｍ）インチであろう。典型的に、十分な媒体シートが、最終的な媒体段に使用されて、少なくとも７０％、少なくとも８５％、典型的に、９０％以上の、このように測定される全体効率を有する媒体段が提供されるであろう。場合によっては、９５％以上の効率を有するのが好ましいであろう。本文脈では、「最終的な媒体段」という用語は、湿式媒体のシートのラップまたは巻き付けから得られる段を指す。
【０１０４】
クランクケースベンチレーションフィルタでは、１２〜８０μｍの範囲内の細孔径の計算値が一般に有用である。典型的に、細孔径は、１５〜４５μｍの範囲内である。多くの場合、図面に特徴付けられている設計では、液体が混入されたガス流をまず受け入れる媒体の部分、すなわち、管状媒体構造の内面に隣接する部分は、少なくとも０．２５インチ（６．４ｍｍ）の深さを通して、少なくとも２０μｍの平均細孔径を有する。これは、この領域において、凝集／排水のより大きい最初のパーセンテージが行われるためである。凝集性の排水があまり行われない外層では、固体粒子のより効率的なろ過のためのより小さい細孔径が、場合によっては望ましいことがある。本明細書において使用される際のＸ−Ｙ細孔径という用語およびその異なる表現は、ろ過媒体中の繊維間の理論的距離を指すことを意味する。Ｘ−Ｙは、媒体厚さであるＺ方向に対する表面方向を指す。計算は、媒体中の全ての繊維が媒体の表面に平行に整列され、等間隔に配置され、繊維の長さに垂直な断面で見たときに四角形として配列されることを仮定する。Ｘ−Ｙ細孔径は、四角形の対向する角における繊維表面間の距離である。媒体が、様々な直径の繊維で構成される場合、繊維のｄ２平均が、直径として使用される。ｄ２平均は、直径の２乗の平均の平方根である。当該媒体段が、クランクケースベンチレーションフィルタにおいて、７インチ（１７８ｍｍ）未満の総垂直高さを有する場合、細孔径の計算値の好ましい範囲の上限が、典型的に３０〜５０μｍであることが有用であり；フィルタカートリッジの高さの上限が、典型的に７〜１２インチ（１７８〜３０５ｍｍ）である場合、約１５〜３０μｍの細孔径の下限が、有用であることがあることが分かった。より高いフィルタ段は、凝集中により高い液体ヘッドを提供することができ、これにより、排水中に重力下で、凝集された液体を、より小さい細孔に通して下方に流すことができる。より小さい細孔により、より高い効率およびより少ない層が可能になる。同じ媒体段が、様々なフィルタサイズに使用するために、典型的に、初期の分離の際の凝集／排水に使用される湿式媒体の少なくとも一部のために構成される典型的な運転では、約３０〜５０μｍの平均細孔径が有用であろう。
【０１０５】
固体性は、体積のパーセンテージ（％）として表される繊維が占める媒体の体積分率である。固体性は、単位質量当たりの繊維体積を、単位質量当たりの媒体の体積で除算した比率である。特に、関連して上述されるものなどの配置における管状の媒体段として、本開示に係る媒体段に使用するのに好ましい典型的な湿式材料は、１０％未満、典型的に、８％未満、例えば、６〜７％の、０．１２５ｐｓｉ（８．６ミリバール）における固体性パーセントを有する。本開示に係る媒体パックを作製するのに用いられる媒体の厚さは、典型的に、１平方インチの円形の押さえ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｆｏｏｔ）を備えたＡｍｅｓ  ＃３Ｗ（ＢＣＡ  Ｍｅｌｒｏｓｅ  ＭＡ）などのダイヤルコンパレータを用いて測定される。合計２オンス（５６．７ｇ）の重量が、押さえにわたって加えられる。本開示に係る媒体配置を形成するために包装または積層されるのに有用な典型的な湿式媒体シートは、０．１２５ｐｓｉ（８．６ミリバール）で少なくとも０．０１インチ（０．２５ｍｍ）、同様に０．１２５ｐｓｉ（８．６ミリバール）で最大で約０．０６インチ（１．５３ｍｍ）の厚さを有する。通常、厚さは、同様の条件下で０．０１８〜０．０３インチ（０．４４〜０．７６ｍｍ）であろう。
【０１０６】
本明細書に記載される媒体は、湿式媒体の層またはシートの場合、０．３μｍの粒子について、１０．５ｆｔ／分（３．２ｍ／分）で好ましいＤＯＰ効率を有する。この要件は、典型的に、少なくとも７０％、少なくとも８５％または多くの場合、９０％以上、場合によっては、９５％以上の媒体段の望ましい全体効率を得るために、湿式媒体のいくつかの層が、典型的に、必要とされるであろうことを示す。一般に、ＤＯＰ効率は、１０．５ｆｐｍで媒体を負荷する０．３μｍのＤＯＰ粒子（フタル酸ジオクチル）の部分効率である。ＴＳＩモデル３１６０  Ｂｅｎｃｈ（ＴＳＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎ．）が、この特性を評価するのに使用され得る。媒体を負荷する前に、ＤＯＰのモデル分散粒子が、サイズ分けされ、中和される。湿式ろ過媒体は、バインダーの添加を用いて強度を得る。しかしながら、これは、効率および透過性を損ない、固体性を増加させ得る。したがって、上に示されるように、本明細書における好ましい実施形態に係る湿式媒体シートおよび段は、典型的に、添加されるバインダーを含まず、またはバインダーが存在する場合、それは、繊維の総重量の７％以下、典型的に、繊維の総重量の３％以下のレベルである。
【０１０７】
媒体のグレードを一般に規定する強度特性には、剛性、張力および耐圧縮性が含まれる。一般に、二成分繊維の利用および高分子バインダーの回避により、所与のまたは同様の耐圧縮性とともにより低い剛性、および良好な張力も得られる。縦方向の張力は、縦方向（ＭＤ）に評価される媒体の薄片の破断強度である。以下の試験条件を用いてＴａｐｐｉ  ４９４を参照する：試料の幅、１インチ（２５．４ｍｍ）；試料の長さ、４インチの間隙（１０１．６ｍｍ）；引張速度−２インチ／分（５０．８ｍｍ／分）。
【０１０８】
水との接触角の増大などの、媒体中の繊維の表面特性の改質は、ろ過媒体の排水能力、ひいてはフィルタの性能（減少された圧力低下および向上された質量効率）を向上させるはずである。繊維層に添加するための、本発明に有用な有機フッ素湿潤剤は、Ｃ２〜１２有機フッ素分子である。好ましくは、化学的に安定した飽和パーフルオロ脂肪族有機基を有する化学物質が使用される。しかしながら、水素または塩素原子が、骨格鎖における置換基として存在し得る。様々な繊維が、例えば、ミストフィルタなどの低圧フィルタ（１ｐｓｉ未満の末端圧力低下）に使用されるろ過媒体の設計に使用される。
【０１０９】
繊維の表面を改質する一方法は、媒体の０．００１〜５％または約０．０１〜２．５重量％の、フルオロケミカルまたはシリコーン含有材料などの表面処理剤を適用することである。繊維の表面特性は、二成分繊維、追加の樹脂バインダーが追加されたおよび追加されない合成繊維、セラミック繊維または金属繊維などの他の二次繊維を含み得る湿式層において改変され得る。得られた媒体は、一般に、０．０５インチ超、多くの場合、約０．１〜０．２５インチの厚さを有するフィルタエレメント構造に組み込まれ得る。媒体は、一般に、１０μｍ超、多くの場合、約１５〜１００μｍの、従来の空気媒体より大きいＸＹ細孔径を有し、一般に、６μｍ超のより大きいサイズの繊維から構成されるであろうが、場合によっては、小さい繊維が、効率を向上させるのに使用され得る。表面改質剤の使用が、非処理の媒体より小さいＸＹ細孔径を有する媒体の構築を可能にし、それによって、小さい繊維の使用による効率を向上させ、より小型のエレメントのために媒体の厚さを減少させ、エレメントの平衡圧低下を減少させ得る。
【０１１０】
ミストろ過の場合、システムは、捕集された液体を排水するように設計され得る。排水の反対は、ろ過中の質量増加または重量増加である。最大の排水および最小の重量増加の両方が、本明細書に記載される媒体およびフィルタ配置を用いる望ましい結果である。前置フィルタおよび主要エレメントの両方における媒体が、液体が媒体から排出され得るように配置される。これらの２つのエレメントの重要な性能特性は：初期および平衡部分効率、圧力低下、および排水能力である。媒体の重要な物理的特性は、厚さ、固体性、および強度である。
【０１１１】
エレメントは、典型的に、垂直に整列され、これにより、フィルタの排出能力が向上される。この配向では、任意の所与の媒体組成物が、ＸＹ細孔径、繊維配向、および接触角として測定される繊維の表面との液体の相互作用の関数である平衡液体高さを示すであろう。媒体中の液体の収集により、媒体からの液体の排出速度とバランスが取れた点まで高さが増加されるであろう。排出液体で詰まった媒体のいずれの部分も、ろ過に利用できず、ひいてはフィルタにわたる圧力低下を増加させ、効率を低下させるであろう。したがって、液体を保持するエレメントの部分を最小限に抑えることが有利である。
【０１１２】
排出速度に影響を与える３つの媒体因子、すなわち、ＸＹ細孔径、繊維配向、および繊維の表面と排出される液体との相互作用は全て、液体で詰まった媒体の部分を最小限に抑えるように改変され得る。エレメントのＸＹ細孔径は、媒体の排水能力を向上させるために増加され得るが、ろ過に利用可能な繊維の数を減少させ、ひいてはフィルタの潜在的な効率を低下させるという得られる影響に対してバランスを取られるべきである。目標の効率を得るために、比較的大きいＸＹ細孔径の必要性により、典型的に、０．１２５インチ超の比較的厚いエレメント構造が必要とされ得る。繊維は、媒体の垂直方向に対して配向され得る。繊維の表面と排出される液体との相互作用は、排出速度を高めるように改変され得る。
【０１１３】
１つの用途である、クランクケースろ過用途では、小さい油粒子ミストが捕捉され、エレメントに捕集され、最終的に、エレメントから排出されて、エンジンの油だめへと戻される。ディーゼルエンジンのクランクケース吸排気管に設置されたろ過システムは、複数のエレメント、すなわち、一般に、５μｍ超の大きい粒子を除去する前置フィルタおよび残留汚染物質の大部分を除去する主要フィルタから構成され得る。主要なエレメントは、媒体の単層または複数層から構成され得る。各層の組成は、効率、圧力低下および排出性能を最適化するように変化され得る。
【０１１４】
ろ過システムのサイズの制約により、前置および主要なエレメントは、平衡部分効率または平均質量が増加するように設計されなければならない。平衡部分効率は、エレメントが捕集速度に等しい速度で液体を排出しているときのエレメントの効率と定義される。３つの性能特性、すなわち、初期および平衡部分効率、圧力低下、および排水能力が、最適な性能を得るためにエレメントの設計に対してバランスを取られる。したがって、例として、高い液体負荷環境における短いエレメントは、比較的速い速度で排出するように設計されなければならない。
【０１１５】
本発明の好ましい一実施形態において、１つまたは複数のろ過媒体は、熱的に結合されたシートから構成される。シートは、約２０〜８０重量％の第１のシースコア型二成分バインダー繊維および約５〜２０重量％の任意選択の第２の二成分繊維から構成される。第１の二成分繊維は、約２４０〜２６０℃の融点および約１４０〜１６０℃のシース融点を有するコアポリマーを有する。任意選択の第２の二成分繊維は、２４０〜２６０℃の融点を有するコアポリマーおよび第１の二成分繊維より少なくとも１０℃低く、約７０〜１４０℃、７５〜１２０℃、または７５〜１１０℃の範囲であり得る融点を有するシースポリマーを有する。媒体またはウェブは、約２０〜８０重量％のステープルファイバーまたは媒体繊維も含む。二成分バインダー繊維のそれぞれが、約５〜５０マイクロメートルの直径および約０．１〜１５ｃｍの長さを有する。ステープルファイバーまたは媒体繊維は、約０．１〜３０マイクロメートルの直径および約１０〜１０，０００のアスペクト比を有する。媒体は、約０．２〜５０ｍｍの厚さ、約２〜２５％の固体性、約１０〜１０００ｇ／ｍ２の坪量、約０．５〜１００マイクロメートルの細孔径および約５〜５００ｆｔ／分の透過性を有する。媒体は、約０．５〜１５重量％の二次繊維から構成される。媒体は、単一層または２つ以上の層から構成される。媒体は、約０．０１〜１０重量％の有機フッ素剤から構成される。異なる媒体組成物の実施形態例が、表１および表２に示される：
【０１１６】
【表１】
2014513217.tif 000004
【０１１７】
【表２】
2014513217.tif 000005
【０１１８】
本発明の方法は、液体流のろ過を実施し、ここで、本方法は、フィルタユニットを蒸気中に入れる工程と、フィルタユニット内のろ過媒体を用いて、フィルタ表面に、流れに混入された固体微粒子を保持する工程とを含む。ろ過媒体は、熱的に結合されたシートから構成される。熱的に結合されたシートは、合計で約１０〜９０重量％の第１および任意選択の第２の二成分バインダー繊維および約１０〜９０重量％の媒体繊維から構成される。任意選択の繊維は、約０〜４０重量％、２〜３０重量％または５〜２５重量％で使用される。二成分バインダー繊維は、約５〜５０マイクロメートルの直径および約０．１〜１５ｃｍの長さを有する。媒体繊維は、約０．１〜５マイクロメートルの直径および約１０〜１０，０００のアスペクト比を有する。媒体は、約０．１〜２ｍｍの厚さ、約２〜２５％の固体性、約２〜２００ｇ／ｍ２の坪量、約０．２〜５０マイクロメートルの細孔径および約２〜２００ｆｔ／分（０．６〜６０ｍ／分）の透過性を有する。ろ過される液体は、水性液体または非水性液体のいずれかであり得る。媒体は、単一層または２つ以上の層から構成される。媒体は、約０．０１〜１０重量％の有機フッ素剤から構成される。
【０１１９】
本発明の別の方法は、ガス状の流体のろ過を実施する。本方法は、液体エアロゾル汚染物質を含有する（固体微粒子も含有し得る）ガス状の移動流体相をろ過媒体に通す工程であって、媒体が約０．２〜５０ｍｍの厚さを有し、媒体が熱的に結合されたシートを含む工程と、汚染物質を除去する工程とを含む。シートは、約１０〜８０重量％の第１および任意選択の第２の二成分バインダー繊維および約２０〜８０重量％のステープルファイバーまたは媒体繊維から構成される。任意選択の繊維は、約０〜４０重量％、２〜３０重量％または５〜２５重量％である。二成分バインダー繊維は、約５〜５０マイクロメートルの直径および約０．１〜１５ｃｍの長さを有する。ステープルファイバーまたは媒体繊維は、約０．１〜３０マイクロメートルの直径を有する。媒体は、約２〜２５％の固体性、約１０〜１０００ｇ／ｍ２の坪量、約０．５〜１００マイクロメートルの細孔径および約５〜５００ｆｔ／分（１．５〜１５２ｍ／分）の透過性を有し、移動流体相は、第２の成分の融点より高い温度を有する。記載される方法の一実施形態において、流体は、気体または液体である。記載される方法の一実施形態において、液体は、水性液体、燃料、潤滑油または油圧油である。記載される方法の一実施形態において、汚染物質は、液体または固体である。
【０１２０】
本発明の別の方法は、加熱された気体または液体流体のろ過を実施する。本方法は、汚染物質を含有する移動流体相をろ過媒体に通す工程であって、媒体が、約０．２〜５０ｍｍの厚さを有し、媒体が、熱的に結合されたシートを含む工程と、汚染物質を除去する工程とを含む。シートは、約２０〜８０重量％の二成分バインダー繊維および約２０〜８０重量％のステープルファイバーまたは媒体繊維から構成される。二成分バインダー繊維は、ある融点を有する第１の成分およびより低い融点を有する第２の成分を有する。二成分バインダー繊維は、約５〜５０マイクロメートルの直径および約０．１〜１５ｃｍの長さを有する。ステープルファイバーまたは媒体繊維は、約０．１〜３０マイクロメートルの直径を有する。媒体は、約２〜２５％の固体性、約１０〜１０００ｇ／ｍ２の坪量、約０．５〜１００マイクロメートルの細孔径および約５〜５００ｆｔ／分（１．５〜１５２ｍ／分）の透過性を有し、移動流体相は、第２の成分の融点より高い温度を有する。記載される方法の一実施形態において、流体は、気体または液体である。記載される方法の一実施形態において、液体は、水性液体、燃料、潤滑油または油圧油である。記載される方法の一実施形態において、汚染物質は、液体または固体である。
【０１２１】
本明細書に記載される媒体は、他の従来のフィルタ構造と組み立てられて、フィルタ複合層またはフィルタユニットが作製され得る。媒体は、膜、セルロース媒体、合成媒体、スクリムまたはエキスパンドメタル支持体であり得る基層と組み立てられ得る。媒体は、フィルタ性能または寿命を向上させるために、従来の媒体などの多くの他のタイプの媒体とともに使用され得る。
【０１２２】
穴あき構造が、媒体を通過する圧力下で、流体の影響下で媒体を支持するのに使用され得る。本発明のフィルタ構造は、穴あき構造、高い透過性の、機械的に安定したスクリムなどのスクリム、および別個の負荷層などのさらなるろ過層のさらなる層と組み合わせることもできる。一実施形態において、このような複数領域の媒体の組合せが、非水性液体のろ過に一般的に使用されるフィルタカートリッジに収容される。
【０１２３】
一実施形態において、不織ウェブを作製する方法が、第１の供給源から流体流を分配する工程を含み、ここで、流体流は繊維を含む。本方法は、供給源に近接し、かつ供給源の下流に位置する受容領域上に繊維を収集する工程をさらに含む。受容領域は、繊維を収集することによって供給源からおよび湿潤層から分配されるフロー流れを受容するように設計される。本方法のさらなる工程は、湿潤層を乾燥させて、不織ウェブを形成する工程である。
【０１２４】
別の実施形態において、不織ウェブを作製する方法が、供給源から、少なくとも第１の繊維を含む完成紙料を提供する工程と、不織ウェブを作製するための装置から完成紙料の流れを分配する工程とを含む。本方法は、供給源から下流に位置する受容領域上に、開口を通過する繊維を収集する工程と、混合区画の下流部分における受容領域上に、繊維の残りを収集する工程と、湿潤層を乾燥させて、不織ウェブを形成する工程とをさらに含む。
【０１２５】
湿式処理の一実施形態において、媒体は、繊維材料および水性媒体に必要とされる他の成分の分散体を含む水性完成紙料から作製される。分散体の水性液体は、一般に水であるが、ｐＨ調整材料、界面活性剤、消泡剤、難燃剤、粘度調整剤、媒体処理剤、着色剤などの様々な他の材料を含み得る。水性液体は、通常、分散された固体を保持するスクリーン、傾斜スクリーンまたは他の穴あき支持体上に分散体を送り、液体を通過させて、湿潤媒体組成物を得ることによって、分散体から排出される。湿潤組成物は、支持体上に形成されてから、通常、真空または他の圧力によってさらに脱水され、残りの液体を蒸発させることによってさらに乾燥される。液体の除去のための選択肢は、重力排水デバイス、１つ以上の真空デバイス、１つ以上のテーブルロール（ｔａｂｌｅ  ｒｏｌｌ）、真空箔、真空ロール、またはそれらの組合せを含む。装置は、受容領域に近接し、かつ受容領域の下流の乾燥部分を含み得る。乾燥部分のための選択肢は、乾燥缶部分、１つ以上のＩＲ加熱器、１つ以上のＵＶ加熱器、通気乾燥器（ｔｈｒｏｕｇｈ−ａｉｒ  ｄｒｙｅｒ）、移送ワイヤ（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｗｉｒｅ）、コンベヤ、またはそれらの組合せを含む。
【０１２６】
液体が除去された後、熱結合を誘発するための加熱が、熱可塑性繊維の一部、樹脂または形成されるウェブ材料の他の部分を溶融することによって、必要に応じて行われ得る。化学処理、樹脂硬化工程を含む他の後処理手順も、様々な実施形態において可能である。プレス加工、熱処理および添加剤処理が、ワイヤからの収集の前に行われ得る後処理の例である。ワイヤからの収集の後、繊維マットの乾燥およびカレンダリングなどのさらなる処理が、仕上げプロセスで行われ得る。
【０１２７】
本明細書に記載されるように使用され得る１つの特定の機械は、Ｄｅｌｔａｆｏｒｍｅｒ（商標）機械（Ｇｌｅｎｓ  Ｆａｌｌｓ  Ｉｎｔｅｒｗｅｂ，Ｉｎｃ．（Ｓｏｕｔｈ  Ｇｌｅｎｓ  Ｆａｌｌｓ，ＮＹ）から入手可能）であり、これは、非常に希薄な繊維スラリーを繊維媒体へと形成するように設計される機械である。繊維を分散し、繊維を完成紙料中で互いに交絡させ続けるのに、大量の水を使用しなければならないため、このような機械は、例えば、湿式プロセスのために比較的長い繊維長を有する無機または有機繊維が使用される場合に有用である。湿式プロセスにおける長繊維は、典型的に、５〜１０ｍｍ以上の範囲であり得る、４ｍｍを超える長さを有する繊維を意味する。ナイロン繊維、二成分繊維、コットンリンター、ポリエステル繊維（Ｄａｃｒｏｎ（登録商標）など）、再生セルロース（レーヨン）繊維、アクリル繊維（Ｏｒｌｏｎ（登録商標）など）、綿毛（ｃｏｔｔｏｎ  ｆｌｕｆｆ）繊維、ポリオレフィン繊維（すなわちポリプロピレン、ポリエチレン、それらのコポリマーなど）、およびアバカ（マニラ麻）繊維が、このような改変された傾斜式抄紙機を用いて、繊維媒体へと有利に形成される繊維の例である。
【０１２８】
Ｄｅｌｔａｆｏｒｍｅｒ（商標）機械は、ワイヤ部分が傾斜して設置され、スラリーがヘッドボックスを出るにつれてスラリーを重力に対して上向きに流す点で従来の長網抄紙機と異なる。傾斜は、希薄溶液の流れパターンを安定化させ、希薄溶液の排出を制御するのを助ける。複数の区画を有する真空生成ボックスが、排出の制御を補助する。これらの改変は、従来の長網抄紙機の設計と比較して、ウェブにわたって特性の均一性が改良された繊維媒体へと希薄なスラリーを形成する手段を提供する。
【０１２９】
湿潤部分の一実施形態において、繊維と流体との混合物が、別個の完成紙料作製プロセスの後に完成紙料として提供される。完成紙料は、媒体形成プロセスにおける次の工程に送られる前に、添加剤と混合され得る。別の実施形態において、乾燥した繊維は、乾燥した繊維および流体を、湿潤部分の一部であり得るリファイナ（ｒｅｆｉｎｅｒ）に通して送ることによって、完成紙料を作製するのに使用され得る。リファイナにおいて、繊維は、回転リファイナディスクにおけるバーの間で高圧パルスにかけられる。これは、乾燥した繊維を粉砕し、リファイナに提供される水などの流体中にそれらをさらに分散させる。洗浄および脱気も、この段階で行われ得る。
【０１３０】
完成紙料の作製が完了した後、完成紙料は、ヘッドボックスなどの、フロー流れの供給源である構造に入り得る。供給源構造は、完成紙料を幅にわたって分散し、開口部からジェットを用いて移動するワイヤメッシュコンベヤへと完成紙料を充填する。本明細書に記載されるある実施形態において、２つの供給源または２つのヘッドボックスが、装置に含まれる。異なるヘッドボックス形態が、媒体を提供するのに有用である。一形態において、上部および底部ヘッドボックスが、互いに真上に積層される。他の形態において、上部および底部ヘッドボックスは、いくらかずれている。上部ヘッドボックスは、縦方向にさらに下方にあり得る一方、底部ヘッドボックスは上流である。
【０１３１】
一実施形態において、ジェットは、水または空気などの、完成紙料を付勢し、移動させまたは推進する流体である。ジェットの流れは、いくらか繊維を整列させ、これは、ジェットとワイヤメッシュコンベヤとの速度差を調整することによって部分的に制御され得る。ワイヤは、ヘッドボックスの下から、完成紙料が適用されるヘッドボックスを通過して、成形板（ｆｏｒｍｉｎｇ  ｂｏａｒｄ）と一般的に呼ばれるものへと、前方駆動ロール、またはブレストロールの周りを旋回する。
【０１３２】
成形板は、水平にされた（ｌｅｖｅｌｅｄ）完成紙料と連携し、繊維の整列は、水の除去の準備の際に調整され得る。プロセスラインのさらに下方では、排出ボックス（排出部分とも呼ばれる）が、真空を用いてまたは用いずに媒体から液体を除去する。ワイヤメッシュコンベヤの端部の近くで、クーチロール（ｃｏｕｃｈ  ｒｏｌｌ）と呼ばれることが多い別のロールが、ラインに予め存在するものより高い真空力である真空を用いて残留液体を除去する。
【０１３３】
本明細書に記載される媒体は、他の従来のフィルタ構造と組み立てられて、フィルタ複合層またはフィルタユニットが作製され得る。媒体は、膜、セルロース媒体、合成媒体、スクリムまたはエキスパンドメタル支持体であり得る基層と組み立てられ得る。媒体は、フィルタ性能または寿命を向上させるために、従来の媒体などの多くの他のタイプの媒体とともに使用され得る。
【０１３４】
穴あき構造が、媒体を通過する圧力下で、流体の影響下で媒体を支持するのに使用され得る。本発明のフィルタ構造は、穴あき構造、高い透過性の、機械的に安定したスクリムなどのスクリム、および別個の負荷層などのさらなるろ過層のさらなる層と組み合わせることもできる。一実施形態において、このような複数領域の媒体の組合せが、非水性液体のろ過に一般的に使用されるフィルタカートリッジに収容される。
【０１３５】
本発明の不織ウェブは、熱的に結合されたウェブ中の繊維を含み、ここで、ウェブは、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する二成分繊維；およびセルロース系繊維または合成ポリマー繊維を含み、シェルは、約１１５℃より高い融点を有し、ここで、二成分繊維は、約５〜２５μｍの直径および約２〜１５μｍの長さを有し；ここで、ウェブは、ガラス繊維を実質的に含まない。シェルポリマーの融点は、１２０℃〜１８０℃、好ましい実施形態において、約１４０℃〜１６０℃であり得る。コア／シェル型の実施形態において、コアポリマーの融点温度は、シェルの融点より高い。ある実施形態において、第２のポリマー、またはコアポリマーの融点は少なくとも約２４０℃である。二成分繊維径は、約５〜５０マイクロメートル、多くの場合、約１０〜２０マイクロメートルであり、典型的に、繊維形態で、一般に、０．１〜２０ミリメートルの長さを有するかまたは多くの場合、約０．２〜約１５ミリメートルの長さを有する。
【０１３６】
上述される本発明の不織ウェブのある実施形態において、熱的に結合されたウェブは、約１〜３０重量％の二成分繊維および７０〜９９重量％のステープルファイバーを有し、ウェブは、約０．２〜２ｍｍの厚さ、約１〜２０％または約２〜１０％の固体性、約４５〜１５０ｇ／ｍ２の坪量、約１２〜５０μｍの細孔径、および約１．５〜３ｍ／秒の透過性を有する。ある実施形態において、熱的に結合されたウェブは、約０．１〜５０重量％の二成分繊維および約５０〜９９．９重量％のステープルファイバーを有する。ある実施形態において、ウェブは、約０．１ｍｍ〜２ｃｍの厚さを有する。ある実施形態において、ウェブは、約１〜２０％の固体性を有する。ある実施形態において、ウェブは、約２０〜３００ｇ／ｍ２または約５０〜１３０ｇ／ｍ２の坪量を有する。ある実施形態において、ウェブは、約５〜１５０μｍの細孔径を有する。ある実施形態において、ウェブは、約０．５〜１０ｍ／秒の透過性を有する。ある実施形態において、ステープルファイバーは、約１〜２０重量％のセルロース系繊維または約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維のいずれかである。
【０１３７】
上述される不織ウェブのある実施形態において、ステープルファイバーは、セルロース系繊維とポリエステル繊維の両方のブレンドであり、ここで、ブレンドは、ウェブの重量に対して、約１〜２０重量％のセルロース系繊維および約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維から構成される。ある実施形態において、ステープルファイバーは、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維または約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維のいずれかである。ある実施形態において、ステープルファイバーは、コットンリンター繊維とポリエステル繊維の両方のブレンドであり、ここで、ブレンドは、ウェブの重量に対して、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維および約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維から構成される。ある実施形態において、ウェブは、約１〜３０重量％の二成分繊維および７０〜９９重量％のステープルファイバーを有し、ウェブは、約０．２〜２ｍｍの厚さ、約１〜２０％または約２〜１０％の固体性、約４５〜１５０ｇ／ｍ２の坪量、約１２〜５０μｍの細孔径、および約１．５〜３ｍ／秒の透過性を有する。ある実施形態において、熱的に結合されたウェブは、約０．１〜５０重量％の二成分繊維および約５０〜９９．９重量％のステープルファイバーを有する。ある実施形態において、ウェブは、約０．１ｍｍ〜２ｃｍの厚さを有する。ある実施形態において、ウェブは、約１〜２０％の固体性を有する。ある実施形態において、ウェブは、約２０〜３００ｇ／ｍ２または約５０〜１３０ｇ／ｍ２の坪量を有する。ある実施形態において、ウェブは、約５〜１５０μｍの細孔径を有する。ある実施形態において、ウェブは、約０．５〜１０ｍ／秒の透過性を有する。ある実施形態において、ステープルファイバーは、約１〜２０重量％のセルロース系繊維または約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維のいずれかである。
【０１３８】
実施形態において、本発明の不織ウェブは、熱的に結合されたウェブ中の繊維を含み、ここで、ウェブは、
（ａ）ウェブの重量を基準にして約１〜３０重量％の、第１のコアポリマーおよび第１のシェルポリマーを有する第１の二成分繊維であって、第１のシェルポリマーが、最大で１１５℃の融点を有し、第１の二成分繊維が、約５〜２５μｍの直径および約２〜１５ｍｍの長さを有する第１の二成分繊維と；
（ｂ）ウェブの重量を基準にして約５〜５０重量％の、第２のコアポリマーおよび第２のシェルポリマーを有する第２の二成分繊維であって、第２のシェルポリマーが、約１２０℃〜１７０℃の融点を有し；第２の二成分繊維が、約５〜２５μｍの繊維径および約２〜１５ｍｍの繊維長を有する第２の二成分繊維と；
（ｃ）ウェブの重量を基準にして約１０〜８０重量％のステープルファイバーと
を含み；
ここで、ウェブは、約０．２５〜２ｍｍの厚さ、約５〜１０％の固体性、約４５〜１５０ｇ／ｍ２の坪量、約１２〜約５０μｍの細孔径、および約１．５〜３ｍ／秒の透過性を有する。あるこのような実施形態において、第２のシェルポリマーの融点は、約１４０℃〜１６０℃である。あるこのような実施形態において、第１の二成分繊維および第２の二成分繊維は、２４０〜２６０℃の融点を有する第１および第２のコアポリマーを有するコア／シェル型繊維である。あるこのような実施形態において、ウェブは、約５０〜約１３０ｇ／ｍ２の坪量を有する。あるこのような実施形態において、ウェブは、実質的にガラスを含まない。あるこのような実施形態において、ステープルファイバーは、約１〜２０重量％のセルロース系繊維および約１０〜５０重量％のポリエステル繊維を含む。あるこのような実施形態において、ステープルファイバーは、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維および約１０〜５０重量％のポリエステル繊維を含む。
【０１３９】
実施形態において、本発明の不織ウェブは、ガラス繊維を実質的に含まない熱的に結合されたウェブ中の繊維を含み、ここで、ウェブは、
（ａ）２４０℃〜２６０℃の融点を有する第１のコアポリマーおよび１００℃〜１１５℃の融点を有する第１のシェルポリマーを有する、約１〜１５重量％の第１の二成分繊維であって；第１の二成分繊維が、約１０〜１５μｍの直径および約０．３〜０．９ｃｍの繊維長を有する第１の二成分繊維と；
（ｂ）２４０℃〜２６０℃の融点を有する第２のコアポリマーおよび１２０℃〜１６０℃の融点を有する第２のシェルポリマーを有する、約５〜５０重量％の第２の二成分繊維であって；第２の二成分繊維が、約１０〜１５μｍの直径および約０．３〜０．９センチメートルの繊維長を有する第２の二成分繊維と；
（ｃ）約１〜２０重量％のコットンリンター繊維と；
（ｄ）約１０〜５０重量％のポリエステル繊維と
を含む。
【０１４０】
あるこのような実施形態において、第２のシェルポリマーの融点は、約１４０℃〜１６０℃である。あるこのような実施形態において、ポリエステル繊維は、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルファイバーおよび１５〜５５μｍの直径を有するセルロース系繊維または綿繊維を含み、第２のポリエステル繊維の直径に対する第１のポリエステル繊維の直径の比率が、約１：１．２〜５である。
【０１４１】
本発明の実施形態は、熱的に結合されたウェブを含む不織ウェブを作製する方法を含み、この方法は：
（ａ）約０．００５〜５または０．００５〜７重量％の固体の水溶液濃度を含む完成紙料を形成する工程であって、固体が、約２０〜約６０重量％の二成分繊維、約５〜約２５重量％のコットンリンター繊維、ならびに約７〜約１５μｍの直径および約３〜約１０ｍｍの繊維長を有する約１０〜５０重量％のステープルポリエステル繊維を含む工程と；
（ｂ）完成紙料を傾斜スクリーンと接触させて、湿潤層を形成する工程と；
（ｃ）湿潤層を乾燥させて、ウェブを形成する工程と
を含む。
【０１４２】
あるこのような実施形態において、ポリエステル繊維は、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルファイバーおよび１５〜５５μｍの直径を有するセルロース系繊維または綿繊維を含み、第２のポリエステル繊維の直径に対する第１のポリエステル繊維の直径の比率は、約１：１．２〜１：５である。
【実施例】
【０１４３】
完成紙料を配合して、改良された特性を有する不織ウェブを生成した。実施例１〜３は、完成紙料配合物についての組成情報を示す。以下の異なる繊維を、表１に列挙される完成紙料の例に使用した。ここで、各繊維の略称が括弧内に示される：
１．約７３℃のシース溶融温度を有する、Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ  Ｎｅｍｏｕｒｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ  ＤＥ）から入手可能な２７１Ｐとして知られているポリエステル二成分繊維。２７１Ｐの平均繊維径は約１３μｍであり、長さは６ｍｍである。
２．４９．５％のポリエチレンテレフタレート、４７％のコ−ポリエステルおよび２．５％のポリエチレンコポリマーからなる、ポリエステル／コ−ポリエステル混合物で作製されるショートカット繊維として知られている二成分繊維（ＢＩ−ＣＯ）。このような繊維の一例が、約１５５℃のシース溶融温度を有する、日本の大阪の帝人ファイバー株式会社（Ｔｅｉｊｉｎ  Ｆｉｂｅｒｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）から入手可能なＴＪ０４ＢＮ  ＳＤ  ２．２Ｘ５である。平均繊維径は１３μｍであり、長さは６ｍｍである。
３．Ｂｕｃｋｅｙｅ  Ｃｏｒｐが供給元の繊維であるセルロースコットンリンター繊維。
４．ポリエステル繊維（Ｐ２０ＦＭ）またはＢａｒｎｅｔ  ＵＳＡ（Ａｒｃａｄｉａ，Ｓｏｕｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）から入手可能なＩｎｖｉｓｔａ  ２０５  ＷＳＤ。
【０１４４】
これらの例において、硫酸を加えて、ｐＨを約３．０に調整して、繊維を水性懸濁液中に分散させた。繊維含量は、これらの例において媒体を作製するのに使用される完成紙料の水性懸濁液中で約０．０３％（重量％）であった。分散された繊維を含有する完成紙料を、その後の使用のために、それらのそれぞれの機械の容器（貯蔵タンク）に貯蔵した。媒体の製造中、完成紙料流を、適切な希釈の後、それらのそれぞれのヘッドボックスに供給した。
【０１４５】
【表３】
2014513217.tif 000006
【０１４６】
【表４】
2014513217.tif 000007
【０１４７】
【表５】
2014513217.tif 000008
【０１４８】
【表６】
2014513217.tif 000009
【０１４９】
【表７】
2014513217.tif 000010
【０１５０】
媒体の形成中に調整される、機械における他の変数には、パルパーの稠度、初期の混合区画（ｍｉｘｉｎｇ  ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）の傾斜角、機械の傾斜角、延長された混合区画の傾斜角、坪量、機械速度、ヒール高さ（ｈｅｅｌ  ｈｅｉｇｈｔ）、完成紙料の流れ、ヘッドボックスの流れ、ヘッドボックスの稠度、および排水ボックスの収集が含まれる。得られる媒体は、典型的に、単一のウェブ処理プロセス工程を用いて、例えば、化学処理、添加剤、カレンダリング、加熱または他の方法および当該技術分野において周知の機器を用いて後処理されて、完成した傾斜繊維マットが得られる。
【０１５１】
試験試料片の引張破断強度、ならびに破壊荷重および伸びを、ＴＡＰＰＩ  Ｔ  ４０４の手順にしたがって測定する。パルプ手すき紙を試験するためのさらなる要件が、規格ＴＡＰＰＩ  ２２０に詳述されている。これらは、破裂強度、引張破壊荷重；破断長さおよび比引裂き強さの評価を含む。引張エネルギー吸収量−紙の引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）は、グリップ間の紙の表面積に対する荷重−伸び曲線の下の面積（すなわち、エネルギー）と定義される。この結果は、典型的に、紙のエネルギー吸収能力の特性を表すために使用され（ＴＡＰＰＩ  Ｔ  ４９４を参照）、マイクロプロセッサまたはコンピュータを用いて、エネルギーを計算することで、データ整理が大幅に簡略化される。伸びの測定−包装、段ボールおよびティッシュに使用されるとき、折り畳み性に優れ、局部応力に対して耐性があることが、シートに必要な要件であるため、紙および板紙の伸び量は、重要な品質基準である。本発明者らは、上側グリップで試料を最初に固定した後、小さい応力を加えて、うねりを取り除くことを提案する。次に、試料を、引っ張って、Ｔ  ４５７に詳述されるように、所定の時間以内に破断させる。ＴＥＡ測定が必要とされる場合、ＴＡＡＰＰＩ規格Ｔ４９４−ｏｓに準拠するプロッターを備えた一定の速度の伸び試験装置を使用する。１×６インチのダイカッターを用いて試料を作製する。１４９℃に保つことが可能なオーブン中で、必要に応じて、試料を硬化させる。試験中、１７８×１７８ｍｍの寸法を有する２つの代表試料を取る。マイクロフォン繊維（ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ  ｆｉｂｅｒ）の融点またはそれを超える温度で試料が硬化されたことを慎重に確認する。試料から、縦方向および横方向のそれぞれが２５．４×１５２ｍｍの寸法を有する３つの試験片を得る。試験片を２４時間乾燥させる。試験片が、白色（ｗｈｉｔｅ）状態で試験されるべきである場合、試験片を１％のＴｒｉｔｏｎ−１００界面活性剤を含有する蒸留水に浸漬する。浸透したら、試料を、取り出し、ふき取って、過剰な液体を除去し、試験する。４インチ間隔を空けて設置された上側および下側クリップ（ｊａｗ）で試験装置に試料を固定する。試験装置を、試料に２インチ／分の応力を与えるように設定する。試験装置を操作し、試験片の破断（ｆａｉｌｕｒｅ）を記録する。破断が記録されない場合、引張破断強度および重量ポンドまたは重量キログラムを報告する。データを用いて、３つの成功した試験から得られた平均引張破断強度またはＴＥを、試料の湿潤または乾燥性質、縦方向および任意の他の関連する記載事項とともに報告する。
【０１５２】
【表８】
2014513217.tif 000011
【０１５３】
【表９】
2014513217.tif 000012
【０１５４】
これらの表において、権利請求される材料の破裂強度および高温引張強度が、比較例より良好であり、温度が上昇されるにつれて改良された強度も見られる。
【０１５５】
本発明は、その特定の実施形態に関して説明されてきたが、本発明は、さらなる変更が可能であり、本出願は、一般に、本発明の原理にしたがい、本発明が関係する技術分野において公知または慣例的な実施に伴うような本開示からの逸脱、および本明細書において上述される本質的な特徴に適用され得るような本開示からの逸脱、および添付の特許請求の範囲にしたがうような本開示からの逸脱を含む、本発明の任意の変形形態、使用、または適合形態を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月24日(2012.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱的に結合されたウェブ中の繊維を含む不織ウェブであって：
（ａ）構造ポリマー部分および熱可塑性のバインダーポリマー部分を有する二成分繊維であって、前記バインダーポリマーが、１１５℃より高い融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜２５μｍの直径および約２〜１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）ステープルファイバーと
を含み；
前記ウェブが、ガラス繊維を実質的に含まず；前記ウェブが：
１２０℃より高い融点を有するバインダーポリマー部分を有する約１〜３０重量％の前記二成分繊維と；
セルロース系繊維または合成ポリマー繊維を含む、約７０〜９９重量％の前記ステープルファイバーと
を含み；
前記ウェブが、約０．１〜２ｍｍの厚さを有するウェブ。
【請求項２】
前記バインダーポリマー部分の融点が、約１４０〜１６０℃であり、前記構造ポリマー部分の融点が、少なくとも２４０℃である、請求項１に記載のウェブ。
【請求項３】
約２〜１０％の固体性、約４５〜１５０ｇ／ｍ２の坪量および約１．５〜３ｍ／秒の透過性を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項４】
約５０〜約１３０グラム／平方メートルの坪量および約１２〜５０μｍの細孔径を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項５】
前記ステープルファイバーが、約１〜約２０重量％のセルロース系繊維と、約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項６】
前記ステープルファイバーが、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維と、約１０〜約５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項７】
熱的に結合されたウェブ中の繊維を含む請求項１に記載の不織ウェブであって：
（ａ）前記ウェブの重量を基準にして約１〜３０重量％の、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する二成分繊維であって、前記コアポリマーが、少なくとも２４０℃の融点を有し、前記シェルポリマーが、最大で１１５℃の融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜約２５μｍの直径および約２〜約１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）前記ウェブの重量を基準にして約５〜５０重量％の、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する二成分繊維であって、前記コアポリマーが、少なくとも２４０℃の融点を有し、前記シェルポリマーが、１２０℃〜１７０℃の融点を有し；前記二成分繊維が、約５〜約２５μｍの直径および約２〜約１５ｍｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｃ）前記ウェブの重量を基準にして約１０〜８０重量％のステープルファイバーと
を含み；
約０．２５〜約２ｍｍの厚さ、約５〜約１０％の固体性、約４５〜約１５０グラム／平方メートルの坪量、約１２〜約５０μｍの細孔径、および約１．５〜約３ｍ／秒の透過性を有するウェブ。
【請求項８】
ウェブの重量％を基準にして約０．５〜約５重量％のＣ２〜Ｃ９フルオロケミカル処理剤を含み；ガラス繊維を実質的に含まない、請求項７に記載のウェブ。
【請求項９】
前記繊維が、約０．１〜５重量％のＣ６フルオロアルキルアクリルポリマーの、前記繊維における処理剤を有する、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１０】
部分（ａ）および部分（ｂ）のコアポリマーが、２４０℃〜約２６０℃の融点を有する、請求項７に記載のウェブ。
【請求項１１】
前記ステープルファイバーが、ウェブの約１〜５０重量％を占め、セルロース系繊維もしくはポリエステル繊維、またはそれらの混合物を含む、請求項７に記載のウェブ。
【請求項１２】
前記ステープルファイバーが、約５〜１５重量％のコットンリンター繊維と、約１０〜５０重量％のポリエステル繊維との組合せを含む、請求項７に記載のウェブ。
【請求項１３】
ガラス繊維を実質的に含まない熱的に結合されたシート中の繊維を含む請求項１に記載の不織ウェブであって：
（ａ）２４０℃〜２６０℃の融点を有する第１のコアポリマーおよび１００℃〜１１５℃の融点を有するシェルポリマーを有する、約１〜約１５重量％の二成分繊維であって；約１０〜約１５μｍの直径および約０．３〜０．９ｃｍの長さを有する二成分繊維と；
（ｂ）２４０℃〜２６０℃の融点を有するコアポリマーおよび１２０℃〜１６０℃の融点を有するシェルポリマーを有する、約５〜約５０重量％の二成分繊維であって；約１０〜１５μｍの直径および約０．３〜０．９センチメートルの長さを有する二成分繊維と；
（ｃ）コットンリンター繊維と；
（ｄ）ポリエステル繊維と
を含むウェブ。
【請求項１４】
ポリエステル繊維が、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルポリエステル繊維および１５〜５５μｍの直径を有する約１０〜５０重量％の前記コットンリンター繊維を含み、前記第２のポリエステル繊維の直径に対する前記第１のポリエステル繊維の直径の比率が、約１：１．２〜１：５である、請求項１３に記載のウェブ。
【請求項１５】
熱的に結合されたウェブを含む不織ウェブを作製する方法であって：
（ａ）約０．００５〜約５重量％の固体の水溶液濃度を含む完成紙料を形成する工程であって；前記固体が、約２０〜約６０重量％の二成分繊維；コットンリンター繊維を含む約５〜約２５重量％のステープルファイバーを含み；前記綿繊維が、約８０μｍ未満の直径および約４ｍｍ未満の繊維長を有する工程と；
（ｂ）前記完成紙料を傾斜スクリーンと接触させて、湿潤層を形成する工程と；
（ｃ）前記湿潤層からウェブを形成する工程と
を含む方法。
【請求項１６】
前記ステープルファイバーが、７〜１５μｍの直径を有する約１〜２０重量％のステープルポリエステル繊維、および１５〜５５μｍの直径を有する綿繊維を含み、
前記第２のポリエステル繊維の直径に対する前記第１のポリエステル繊維の直径の比率が、約１：１．２〜１：５である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水性媒体を含む熱的に結合されたシートを含む不織ウェブを形成するのに好適な水性完成紙料であって：
（ａ）最大で１１５℃の融点；および約０．６ｃｍの繊維長で約１３μｍの直径を有する、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する約１〜３０重量％の第１の二成分繊維と；
（ｂ）１１５〜１７０℃の融点を有し；約１３μｍの繊維径および約０．６センチメートルの繊維長を有する、コアポリマーおよびシェルポリマーを有する、約２０〜５０重量％の第２の二成分繊維と；
（ｃ）約２５０℃より高い融点を有する、約１０μｍの繊維径および約０．６センチメートルの繊維長を有する、約２０〜５０重量％のステープル非二成分ポリエステル繊維と；
（ｄ）約２９μｍの繊維径および約０．３センチメートルの繊維長を有する、約７．５重量％のステープルセルロース系コットンリンター繊維と
を含み；
（ｅ）前記ウェブが、約０．５〜５重量％のＣ２〜６フルオロケミカルの、前記繊維における処理剤を含み；
重量％が、固体含量を基準にしており、前記ウェブが、約０．７ミリメートルの厚さ、約８パーセントの固体性、約６５ｇ／ｍ２の坪量、約３０μｍの細孔径および２メートル／秒の透過性を有し、前記完成紙料が繊維を実質的に含まない、完成紙料。
【国際調査報告】
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