(57)【要約】  軸方向コアおよびコーティング層を備えた構造を有する細繊維が作製され得る。繊維は、ポリマーコアと、コアを囲む１つまたは２つの層とを有し得る。細繊維は、繊維の全体構造が、樹脂アルデヒド組成物の少なくとも１つの層によって囲まれたポリマーコアを有するように、ポリマー材料および樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物から作製され得る。
2014531523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって、
前記コア相がポリマーを含み、
前記コーティング相が樹脂アルデヒド組成物を含み、
さらに、前記ポリマーの少なくとも一部が、前記樹脂アルデヒド組成物によって架橋される細繊維。
【請求項２】
反応性アルコキシ基を含む樹脂アルデヒド組成物と、活性水素基を含むポリマーとから作製される細繊維であって、樹脂アルデヒド組成物対ポリマーのモル比は、反応性アルコキシ基対活性水素基のモル比が１０：１００を超えるようなものである、請求項１に記載の細繊維。
【請求項３】
前記樹脂アルデヒド組成物が、前記ポリマー１００重量部当たり２０重量部を超える量で存在するように、前記樹脂アルデヒド組成物および前記ポリマーから作製される、請求項２に記載の細繊維。
【請求項４】
前記活性水素基が、アミド基またはアミノ基を含む、請求項２に記載の細繊維。
【請求項５】
２相を含む細繊維であって、前記コア相が、前記ポリマーと前記樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項６】
３相を含む細繊維であって、前記コア相が前記ポリマーを含み、前記コーティング相が前記樹脂アルデヒド組成物を含み、前記転移相が、前記ポリマーと前記樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項７】
前記ポリマーがナイロンを含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項８】
前記ナイロンが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、それらの混合物またはコポリマーを含む、請求項７に記載の細繊維。
【請求項９】
前記ナイロンが、ナイロン−６−６，６−６，１０を含む、請求項８に記載の細繊維。
【請求項１０】
前記ポリマーが、ポリビニルブチラール、エチレンコ−ビニルアルコールコポリマー、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１１】
前記ポリマーが、エチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸フタル酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロース誘導体を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１２】
前記ポリマーが、ポリ（メタ）アクリル酸ホモポリマーまたはコポリマーを含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１３】
前記ポリマーが、スチレン−（メタ）アクリル酸コポリマーを含む、請求項１２に記載の細繊維。
【請求項１４】
前記ポリマーが、ポリ（無水マレイン酸）ホモポリマーまたはコポリマーを含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１５】
前記ポリマーが、スチレン−無水マレイン酸コポリマーを含む、請求項１４に記載の細繊維。
【請求項１６】
前記樹脂アルデヒド組成物が、樹脂ホルムアルデヒド組成物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１７】
前記樹脂ホルムアルデヒド組成物が、樹脂メラミン−ホルムアルデヒド組成物を含む、請求項１６に記載の細繊維。
【請求項１８】
前記樹脂アルデヒド組成物が、メラミン−アルデヒド組成物を含み；前記アルデヒドが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項１９】
前記樹脂アルデヒド組成物が、尿素とアルデヒドとの縮合生成物、フェノールとアルデヒドとの縮合生成物、メラミンとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項２０】
前記樹脂アルデヒド組成物が、ベンゾグアナミンとアルデヒドとの縮合生成物、グリコルリルとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む、請求項１に記載の細繊維。
【請求項２１】
コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって、
前記コア相がナイロンを含み、
前記コーティング相が樹脂メラミン−アルデヒド組成物を含み、
前記ナイロンの少なくとも一部が、樹脂メラミン−アルデヒド組成物によって架橋され、
さらに、前記細繊維が、前記ナイロン１００重量部当たり２０重量部を超える量の樹脂メラミン−アルデヒド組成物から作製される細繊維。
【請求項２２】
前記コア相が、非反応性ポリマーをさらに含む、請求項２１に記載の細繊維。
【請求項２３】
ろ過基材と、前記基材に配置された請求項１に記載の複数の細繊維を含む層とを含むろ材。
【請求項２４】
前記細繊維層が、０．０５μ〜３０μの厚さを有する、請求項２３に記載のろ材。
【請求項２５】
前記ろ過基材が、不織布基材である、請求項２３に記載のろ材。
【請求項２６】
前記細繊維層が、電界紡糸層であり、前記ろ過基材が、セルロースまたは合成不織布を含む、請求項２３に記載のろ材。
【請求項２７】
前記ろ過基材が、ポリエステル不織布、ポリオレフィン不織布、またはそれらの混紡不織布を含む、請求項２６に記載の細繊維媒体。
【請求項２８】
前記ろ過基材が、ポリプロピレン不織布を含む、請求項２７に記載の細繊維媒体。
【請求項２９】
前記ろ過基材が、スパンボンドまたはメルトブロー支持体を含む、請求項２３に記載の細繊維媒体。
【請求項３０】
請求項２３に記載の細繊維媒体を含むフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年４月４日に出願された米国仮特許出願第６１／６２０，２５１号、および２０１１年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／５３７，１７１号の優先権を主張するものであり、これらの仮特許出願の両方とも、全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
最近の技術が、細繊維の層を形成するのに使用されている。様々な他の物質と混合またはブレンドされたポリマー材料を想定した細繊維の技術が、例えばＣｈｕｎｇらの米国特許第６，７４３，２７３号明細書に開示されている。これらの繊維は、細繊維の層がろ過基材上に形成される特定のろ過用途において商業上許容されている。開示される繊維のいくつかは、ポリマー材料を含む相を含む軸方向コアを含む。軸方向コアの周囲には、フェノール系オリゴマーまたはフルオロポリマー成分などのコーティング材料の層が見られる。これらの繊維の形成の際、ポリマーおよび添加剤の溶液が、溶融プロセスによって形成されるかまたは電界紡糸されて、繊維が形成される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
ポリマー材料を、樹脂アルデヒド組成物と混合またはブレンドすることによって、独特の細繊維材料が形成される。特定の実施形態において、アルデヒド組成物は、メラミン−アルデヒド組成物である。繊維へと形成される場合、ポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との混合物またはブレンドは、適切な比率で、少なくとも２つの（例えば、同心または同軸の）相を形成する。第１の相は、ポリマー材料を含む内部コアまたは軸方向ポリマー相である。本明細書において、「内部コア」、「コア相」、「第１の相」および「軸方向相」は、同義的に使用される。第１のコア相は、樹脂アルデヒド組成物を含む第２の（コーティング）相によって囲まれる。
【０００４】
選択されるポリマー材料ならびに選択される樹脂アルデヒド組成物のタイプおよび量に応じて、ある割合の樹脂アルデヒドが、コアまたは軸方向ポリマー相に存在する隣接するポリマー鎖を架橋させ得る。言い換えると、ある割合の樹脂アルデヒド組成物が、内部コアまたは軸方向ポリマー相に存在するペンダント基またはポリマー主鎖における基である利用可能な活性水素部分（すなわち、基）のある程度の架橋を引き起こす。繊維形成の際の適切な比率のポリマー材料および樹脂アルデヒド組成物の使用により、ある実施形態において、樹脂アルデヒド組成物は、軸方向架橋ポリマー相を囲むさらなる外側コーティング相を形成することもできる。
【０００５】
したがって、本開示の一実施形態において、細繊維は、ポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む内部軸方向ポリマー相を含み、樹脂アルデヒド組成物は、ポリマー材料の利用可能な活性水素基を架橋し得る。この実施形態において、内部軸方向ポリマー相は、樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）組成物の層を含む第２のコーティング相によって囲まれ、第２の（コーティング）相にはポリマー材料がほとんどまたは全く含まれない。このような実施形態において、第２のコーティング相における任意のポリマー材料が、分散相または少量相として存在してもよい。
【０００６】
本開示の第２の実施形態において、細繊維は、３相を含む。この実施形態において、内部軸方向ポリマー相（またはコア相）は、ポリマー材料を含み、好ましくは、樹脂アルデヒド組成物をほとんどまたは全く含まない。内部軸方向ポリマー相の周囲は、ポリマー材料と樹脂アルデヒドとの混合物またはブレンドを含む第２のコーティング相（すなわち、転移層または転移相）である。固体樹脂アルデヒド組成物は、ポリマー材料の利用可能な活性水素基を架橋させる。繊維は、樹脂アルデヒド組成物を含む第３の外部相（すなわち、最外コーティング）をさらに含有する。
【０００７】
本開示の第３の実施形態において、上に開示される２層（すなわち、２相）または３層（すなわち、３相）の実施形態のいずれかの細繊維は、ナイロンポリマーであるポリマー材料と、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂である樹脂アルデヒド組成物とを含む。この実施形態において、ナイロンポリマーは、メラミン−ホルムアルデヒド材料との反応に利用可能な、ポリマー主鎖における反応性−ＮＨ−基を含有する。
【０００８】
したがって、本開示は、コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって、コア相がポリマーを含み、コーティング相が樹脂アルデヒド組成物を含み；ポリマーの少なくとも一部が、樹脂アルデヒド組成物によって架橋される細繊維を提供する。
【０００９】
本明細書において、「細」繊維は、１０μｍ以下の平均繊維径を有する。典型的に、これは、本開示の複数の繊維の試料が、１０μｍ以下の平均繊維径を有することを意味する。
【００１０】
本開示の細繊維は、好ましくは、アルコキシ基を含む樹脂アルデヒド組成物および活性水素基を含むポリマーから作製され、樹脂アルデヒド組成物対ポリマーのモル比は、アルコキシ基対活性水素基のモル比が１０：１００を超えるようなものである。
【００１１】
特定の実施形態において、少なくとも２０：１００、好ましくは２０：１００超（ポリマー１００重量部当たり２０重量部の樹脂アルデヒド組成物）の樹脂アルデヒド組成物対ポリマーの重量比を使用する場合、樹脂アルデヒド組成物を含む有用な外部相が、コアポリマーの周りに形成されることが分かった。樹脂アルデヒド組成物（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）の外部コーティング層は、市販されている繊維および繊維層と比べて、本開示の細繊維および細繊維層に、耐湿性などの改良された特性を提供する。
【００１２】
したがって、本開示は、コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって；コア相がナイロンを含み、コーティング相が樹脂メラミン−アルデヒド組成物を含み；ナイロンの少なくとも一部が、樹脂メラミン−アルデヒド組成物によって架橋され；さらに、細繊維が、ナイロン１００重量部当たり２０重量部を超える量で、樹脂メラミン−アルデヒド組成物から作製される細繊維も提供する。
【００１３】
これらの実施形態において、細繊維の層は、ろ過基材上に複数の細繊維を形成し、それによって、ろ材を形成することによって製造され得る。次に、ろ材（すなわち、細繊維層およびろ過基材）が、例えば、フラットパネルフィルタ、カートリッジフィルタ、または他のろ過構成要素を含む、フィルタエレメント（すなわち、ろ過エレメント）へと製造され得る。
【００１４】
「〜を含む」という用語およびその活用形は、これらの用語が本明細書および特許請求の範囲に出てくる場合、限定的な意味を有さない。
【００１５】
「好ましい」および「好ましくは」という用語は、特定の状況下で、特定の利益を提供し得る、本開示の実施形態を指す。しかしながら、同じまたは他の状況下で、他の実施形態が好ましいこともある。さらに、１つ以上の好ましい実施形態の記載は、他の実施形態が有用でないことを示唆せず、本開示の範囲から他の実施形態を除外することが意図されない。
【００１６】
本出願において、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」などの用語は、単数形の実体のみを指すことが意図されず、全体的な群を包含し、そのうち、特定の例が例示のために使用され得る。「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」という用語は、「少なくとも１つの」という用語と同義的に使用される。
【００１７】
「〜のうちの少なくとも１つ」および「〜のうちの少なくとも１つを含む」という語句とそれに続くリストは、リストにおける項目のいずれか１つおよびリストにおける２つ以上の項目の任意の組合せを指す。
【００１８】
本明細書において使用される際、「または」という用語は、一般に、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、「および／または」を含む通常の意味で用いられる。「および／または」という用語は、列挙される要素の１つもしくは全てまたは列挙される要素の任意の２つ以上の組合せを意味する。
【００１９】
また、本明細書において、全ての数値は、「」という用語によって、好ましくは「正確に」という用語によって修飾されるものとみなされる。測定量に関連して本明細書において使用される際、「」という用語は、測定を行い、測定の目的および使用される測定装置の精度に応じたレベルの注意を払う当業者によって予測され得る測定量の変動を指す。
【００２０】
また、本明細書において、端点による数値の範囲の記載は、端点だけでなく、その範囲内に含まれる全ての数値を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。
【００２１】
本開示の上記の概要は、本開示のそれぞれの開示される実施形態またはあらゆる実装例を説明することが意図されない。後続の説明が、例示的な実施形態をより具体的に例示する。本出願の全体にわたるいくつかの箇所において、例のリストによって指針が提供され、それらの例は、様々な組合せで使用され得る。それぞれの例において、記載されるリストは、代表的な群として用いられるに過ぎず、排他的なリストとして解釈されるべきではない。
【００２２】
本開示は、以下の図面に関連して、より完全に理解され得、図１〜１６は、ポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との混合物またはブレンドから作製される細繊維材料の構造および性質を実証する試験データおよび結果を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】参照例２から得られる繊維および実施例９の繊維（「ポリアミド：メラミン＝１：１」または１：１のナイロン：メラミン−ホルムアルデヒド重量比）のＳＥＭ画像を比較している。
【図２】実施例１〜３および参照例２の細繊維のろ過効率（ＬＥＦＳ）をグラフで示す。
【図３】エタノール浸漬試験（１分間）後に保持される細繊維層効率の量を比較することによって、参照例２の繊維（メトキシ−メチルナイロン−６）の架橋速度を、本開示の細繊維と比較する。滞留時間は、繊維形成後に試料が曝された高温での曝露時間を指す。
【図４Ａ】、
【図４Ｂ】参照例２と比較した実施例９〜１１の繊維のエタノールおよび温水浸漬試験の後に保持される細繊維層効率を示す。
【図５】参照例１および２と比較した実施例９〜１１の細繊維（１：１のメラミン−ホルムアルデヒド：ナイロン重量比）の、温湿度チャンバー（ＴＨＣ）における曝露時間に応じた保持される細繊維層効率をグラフで示す。
【図６】、
【図７】、
【図８】、
【図９】、
【図１０】本開示の特定の細繊維の表面分析結果を示す。
【図１１Ａ】、
【図１１Ｂ】それぞれ３相および２相構造を示す、本開示の例示的な細繊維の断面の図である。
【図１２】、
【図１３】、
【図１４】本開示の特定の細繊維の表面分析結果を示す。
【図１５】実施例２および１３〜１５の細繊維の保持される細繊維層効率を示す。
【図１６】実施例１６〜１９の細繊維のろ過効率（ＬＥＦＳ）をグラフで示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ポリマーウェブは、電界紡糸、溶融紡糸、押出溶融紡糸、エアレイド加工またはウェットレイド加工によって作製されている。このようなフィルタのろ過効率は、ろ過媒体に特徴的であり、移動性の流体流れから除去される微粒子の割合に関連している。効率は、典型的に、セット試験プロトコルによって測定され、その例が、以下に挙げられる特許に規定されている。様々な他の物質と混合またはブレンドされるポリマー材料を想定した細繊維技術が、Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，７４３，２７３号明細書；Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，９２４，０２８号明細書；Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，９５５，７７５号明細書；Ｃｈｕｎｇらの米国特許第７，０７０，６４０号明細書；Ｃｈｕｎｇらの米国特許第７，０９０，７１５号明細書；Ｃｈｕｎｇらの米国特許出願公開第２００３／０１０６２９４号明細書；Ｂａｒｒｉｓらの米国特許第６，８００，１１７号明細書；およびＧｉｌｌｉｎｇｈａｍらの米国特許第６，６７３，１３６号明細書に開示されている。さらに、Ｆｅｒｒｅｒらの米国特許第７，６４１，０５５号明細書では、ポリスルホンポリマーを、ポリビニルピロリドンポリマーと混合またはブレンドして、細繊維材料を電界紡糸するのに使用される単相ポリマー合金を得ることによって、不水溶性の、高強度ポリマー材料が作製される。上記の細繊維材料が、多くのろ過最終用途で十分な性能を有する一方、機械的安定性が必要とされる極端な温度範囲を有する用途では、繊維特性の改良が常に行われ得る。
【００２５】
本開示は、珍しい特殊なポリマーの混合物を用いずに、表面形成保護層および架橋剤の２つの機能を果たす添加剤を用いてより簡単な繊維形成組成物を提供する。特定の樹脂アルデヒド組成物と、ポリマー材料との混合物（すなわち、ブレンドは、所望の保護層構造を生成し得る。実質的に、本開示の細繊維は、高度の化学薬品／環境抵抗をもたらす架橋剤を用いた独特のポリマー組成物を有する。好ましくはかつ実質的に、この独特のポリマー組成物は、アルコール−水混合物の比較的安全な溶媒を用いた電界紡糸に好適である。
【００２６】
本開示の細繊維は、繊維形成ポリマー材料と、反応性メラミン−ホルムアルデヒド樹脂などの、アルコキシ基を含む樹脂アルデヒド組成物とを組み合わせることによって作製される。本明細書において、「樹脂（ｒｅｓｉｎ）」または「樹脂の（ｒｅｓｉｎｏｕｓ）」は、特に、繊維形成中に細繊維の表面に移動し得る性質を有するモノマー、オリゴマー、および／またはポリマーを指す。本明細書において、「樹脂アルデヒド組成物」という用語は、出発材料ならびに最終的な繊維における材料を指す。最終的な繊維において、樹脂アルデヒド組成物の少なくとも一部が、ポリマーの架橋に関与し、場合により、自己架橋に関与し得ることが理解されるであろう。
【００２７】
繊維形成ポリマー材料は、反応性基も含む。この文脈において、「反応性」は、ポリマーが、細繊維を作製するのに使用される樹脂アルデヒド組成物のアルコキシ基によって架橋されることが可能な１つ以上の官能基（例えば、活性水素基）を含むことを意味する。
【００２８】
これらの成分は、溶液または溶融物形態で組み合わされ得る。特定の実施形態において、細繊維は、溶液または分散体から電界紡糸される。この場合、ポリマー材料および樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物は、電界紡糸に好適な少なくとも１つの一般的な溶媒または溶媒ブレンドに分散可能または溶解可能である。
【００２９】
図１１Ａおよび１１Ｂを参照すると、繊維１００／１０２が形成されるにつれて、樹脂アルデヒド組成物は、主に樹脂アルデヒド組成物（例えば、メラミン−アルデヒド組成物）を含む第２のコーティング相２２（図１１Ｂ）などの少なくとも１つの外部同心（同軸）層（すなわち、相）、またはポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む第２のコーティング相２０（図１１Ａ）などの２つの外部同心層（すなわち、相）、および主に樹脂アルデヒド組成物を含む第３の外部相（最外相）３０（図１１Ａ）を形成するのが好ましい。すなわち、樹脂アルデヒド組成物は、２相繊維（図１１Ｂ）または３相繊維（図１１Ａ）を形成するために表面に移動することができ、ここで、コア１０（図１１Ａ）または１２（図１１Ｂ）は、主にポリマー材料（例えば、ナイロン）を含む。一般に、ポリマーと比べて樹脂アルデヒド含量が多くなるにつれ、３相繊維を形成する傾向が高くなる。
【００３０】
好ましくは、本開示の細繊維は、アルコキシ基を含む樹脂アルデヒド組成物および活性水素基を含むポリマーから作製され、樹脂アルデヒド組成物対ポリマーのモル比は、ポリマーの活性水素基に対する樹脂アルデヒド組成物のアルコキシ基のモル比が、１０：１００超（より好ましくは、２０：１００超、さらにより好ましくは、４０：１００超）であるようなものである。好ましくは、樹脂アルデヒド組成物対ポリマーのモル比は、ポリマー中の活性水素基に対する樹脂アルデヒド組成物中のアルコキシ基のモル比が、３００：１００以下（より好ましくは、２５０：１００以下、さらにより好ましくは、２１０：１００以下）であるようなものである。
【００３１】
特定の実施形態において、少なくとも２０：１００（好ましくは、２０：１００超）（ポリマー１００重量部当たり２０重量部の樹脂アルデヒド組成物）の樹脂アルデヒド組成物対ポリマーの重量比を使用すると、コアポリマーを囲む樹脂アルデヒド組成物を含む有用な外部相が得られる。主に樹脂のアルデヒド組成物（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）の外部コーティング層は、市販されている繊維および繊維層と比べて、本開示の細繊維および細繊維層に、耐湿性などの改良された特性を提供する。この文脈において、「主に」は、言及される材料が、特定の領域（例えば、コーティング、層、または相）において、該当する領域における材料の主要な量（すなわち、５０重量％超）で存在することを意味する。
【００３２】
好適な樹脂アルデヒド組成物は、本明細書に記載される細繊維を作製するのに使用されるポリマーを架橋することが可能な１つの分子につき２つ以上のアルコキシ基を含む。例示的な樹脂アルデヒド組成物は、縮合反応条件下で、様々なアルデヒドを反応剤で処理することによって作製される合成樹脂である。有用なこのような反応剤としては、フェノール、尿素、アニリン、ベンゾグアナミン、グリコルリル、およびメラミンが挙げられる。有用な樹脂アルデヒド組成物としては、架橋反応に使用され得るアルデヒドベースの剤が挙げられる。樹脂アルデヒド組成物は、典型的に、不揮発性である。（以下により詳細に説明されるように、ナイロンなどのポリマーと組み合わされる場合）樹脂アルデヒド組成物はまた、電界紡糸の際などの加工用のポリマー材料のために選択される溶媒に可溶であるべきである。架橋剤として有用な樹脂アルデヒド組成物としては、尿素とアルデヒドとの縮合生成物、フェノールとアルデヒドとの縮合生成物、またはメラミンとアルデヒドとの縮合生成物が挙げられる。架橋樹脂の１つの有用な種類としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、グリコルリル、およびアルデヒドを窒素化合物と反応させることによって製造される他の同様の樹脂などの窒素化合物をベースとする樹脂が挙げられる。このようなアミンベースの架橋樹脂は、プロセス溶媒に可溶であり、様々なポリマー種との反応性を有する。
【００３３】
有用な樹脂アルデヒド組成物（例えば、メラミン−アルデヒド組成物）は、架橋剤、および場合により、他の非反応性の室温で安定性の樹脂成分を含み、これらは、溶液または溶融物形態で、様々なポリマー材料と組み合わされ得る。メラミンは、様々な他の共反応剤（ｃｏ−ｒｅａｃｔａｎｔ）とともに樹脂組成物を形成する。
【００３４】
有用なメラミン−アルデヒド組成物は、メラミンとアルデヒド化合物との反応によって一般に形成されるメラミン−アルデヒド生成物を含む。有用なアルデヒド化合物は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドなどを含むＣ１〜６アルカナールを含む。このようなアルデヒドの混合物が、必要に応じて使用され得る。メラミン−アルデヒド樹脂、および他の好適な樹脂アルデヒド組成物は、１つの分子につき少なくとも２つのアルコキシ基を有する成分を含む。典型的な、部分的におよび完全に反応されたメラミン−アルデヒドは、１つの分子につき３〜６つ、または４〜６つのアルコキシ基を有する。
【００３５】
特定の実施形態において、樹脂アルデヒド組成物は、尿素とアルデヒドとの縮合生成物、フェノールとアルデヒドとの縮合生成物、メラミンとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む。特定の実施形態において、樹脂アルデヒド組成物は、ベンゾグアナミンとアルデヒドとの縮合生成物、グリコルリルとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む。
【００３６】
有用な樹脂アルデヒド組成物（例えば、メラミン−アルデヒド組成物）は：高度にメチル化されたメラミン；部分的にメチル化されたメラミン；メチル化された高イミノメラミン；高度にアルキル化された混合エーテルメラミン；高度にアルキル化されたカルボキシル化高イミノ混合エーテルメラミン；高度にｎ−ブチル化されたメラミン；ｎ−ブチル化された高イミノおよび部分的にｎ−ブチル化されたメラミン；部分的にイソ−ブチル化されたメラミン；部分的にｎ−ブチル化された尿素；部分的にイソ−ブチル化された尿素；グリコルリル；高度にアルキル化された混合エーテルメラミン−ホルムアルデヒド；高度にアルキル化された混合エーテルカルボキシル化メラミン樹脂；ヘキサブトキシメチルメラミン；ブトキシメチルメラミン；高度にアルキル化された混合エーテルメラミン；メトキシメチルメチロールメラミン、高度にメチル化されたメラミン樹脂；メタノールおよびｎ−ブトキシエタノール／ｎ−ブタノールブレンドとコエーテル化された（ｃｏ−ｅｔｈｅｒｉｆｉｅｄ）メラミン−ホルムアルデヒド樹脂；ｎ−ブタノール中でメタノールおよびｎ−ブタノールとコエーテル化されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂；ｎ−ブタノールとブチルグリコールとのブレンドに溶解された、ブチル化されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂；ヘキサブトキシメチルメラミン；部分的にｎ−ブチル化されたメラミン；高固形分の、高度にメチル化されたメラミン樹脂；Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手可能な商標ＣＹＭＥＬで販売されている様々な樹脂アルデヒド組成物（このような組成物としては、例えば、ＣＹＭＥＬ  ３０１、ＣＹＭＥＬ  ３０３  ＬＦ、ＣＹＭＥＬ  ３５０、ＣＹＭＥＬ  ３７４５、ＣＹＭＥＬ  ＭＭ−１００、ＣＹＭＥＬ  ３７０、ＣＹＭＥＬ  ３７３、ＣＹＭＥＬ  ３７４９、ＣＹＭＥＬ  ３２３、ＣＹＭＥＬ  ３２５、ＣＹＭＥＬ  ３２７、ＣＹＭＥＬ  ３２８、ＣＹＭＥＬ  ３８５、ＣＹＭＥＬ  ４８１、ＣＹＭＥＬ  １１１６、ＣＹＭＥＬ  １１３０、ＣＹＭＥＬ  １１３３、ＣＹＭＥＬ  １１３５、ＣＹＭＥＬ  １１６１、ＣＹＭＥＬ  １１６８、ＣＹＭＥＬ  １１２５、ＣＹＭＥＬ  １１４１、ＣＹＭＥＬ  ２０２、ＣＹＭＥＬ  ２０３、ＣＹＭＥＬ  ２５４、ＣＹＭＥＬ  １１５６、ＣＹＭＥＬ  １１５８、ＣＹＭＥＬ  ９３７０、ＣＹＭＥＬ  ＭＢ−９８、ＣＹＭＥＬ  ＭＢ−１１−Ｂ、ＣＹＭＥＬ  ＭＢ−１４−Ｂ、ＣＹＭＥＬ  ６１５、ＣＹＭＥＬ  ６５１、ＣＹＭＥＬ  ６８３、ＣＹＭＥＬ  ６８８、ＣＹＭＥＬ  ＭＩ−１２−Ｉ、ＣＹＭＥＬ  ＭＩ−９７−ＩＸ、ＣＹＭＥＬ  ＵＭ−１５、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−８０、ＣＹＭＥＬ  ＵＢ−２４−ＢＸ、ＣＹＭＥＬ  ＵＢ−２５−ＢＥ、ＣＹＭＥＬ  ＵＢ−２６−ＢＸ、ＣＹＭＥＬ  ＵＢ−３０−Ｂ、ＣＹＭＥＬ  ＵＢ−９０−ＢＸ、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−２２７−８、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６１０、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６４０、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６４６、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６６２、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６６３、ＣＹＭＥＬ  Ｕ−６６５、ＣＹＭＥＬ  ＵＩ−１９−Ｉ、ＣＹＭＥＬ  ＵＩ−１９−ＩＥ、ＣＹＭＥＬ  ＵＩ−２０−Ｅ、ＣＹＭＥＬ  ＵＩ−３８−Ｉ、ＣＹＭＥＬ  １１２３、ＣＹＭＥＬ  ６５９、ＣＹＭＥＬ  １１���２、ＣＹＭＥＬ  １１７０などが挙げられる）；ならびに商標ＬＵＷＩＰＡＬで販売され、ＢＡＳＦ  ＡＧ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能な様々な樹脂アルデヒド組成物（このような組成物としては、例えば、ＬＵＷＩＰＡＬ  ＬＲ  ８９５５、ＬＵＷＩＰＡＬ  ＬＲ  ８９６８、およびＬＵＷＩＰＡＬ  ＬＲ  ８９８４が挙げられる）を含む化合物およびそれらの混合物を含む。このような樹脂は、ＩＮＥＯＳ  Ｍｅｌａｍｉｎｅｓ  Ｉｎｃ．からも入手可能であり、商標ＲＥＳＩＭＥＮＥ（例えば、ＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ  ２６０８）、ＭＡＰＲＥＮＡＬ、およびＭＡＤＵＲＩＴで販売されている。樹脂アルデヒド組成物の様々な組合せが、必要に応じて使用され得る。
【００３７】
多くの好ましい実施形態において、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（本明細書において、単に「メラミン組成物」または「メラミン樹脂」と呼ばれることがある）が使用される。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂への言及は、１つのメラミン分子につき２つ以上の（少なくとも２つの）アルコキシ官能基（メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなど）を有するメラミンベースの樹脂を意味する。アルコキシ官能基に加えて、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、ＮＨ、ヒドロキシル、またはカルボン酸官能基を有し得る。非架橋メラミン−ホルムアルデヒドは、加熱される際に架橋ポリマーを強化する、ポリマーを架橋するのに使用される熱硬化性プラスチック（熱硬化性樹脂）添加剤である。一旦硬化されると、非架橋メラミン−ホルムアルデヒドは、異なる形状を形成するように再成形または硬化することができない。架橋メラミン−ホルムアルデヒドプラスチックは、熱で軟化し、冷却されると固化する他のタイプの熱可塑性プラスチック（アセテート、アクリル、およびナイロンなど）と異なり、その強度および形状を保持する。架橋メラミン−ホルムアルデヒドは、防汚性であり、強溶剤および水に対して耐性である。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂における官能基に応じて、非架橋樹脂は、水溶性および不水溶性の両方であり得、あるいはアルコール、炭化水素（トルエン、キシレンなど）もしくはその他、またはこれらの溶媒の混合物などの有機溶媒に可溶であり得る。
【００３８】
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、ホルムアルデヒドとメラミンとの反応から作製される。メラミン（化学式Ｃ３Ｈ６Ｎ６）およびホルムアルデヒド（化学式ＣＨ２Ｏ）は、以下の構造を有する：
【化１】
2014531523.tif 000003
式中、メラミンが、１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン；または２，４，６−トリアミノ−ｓ−トリアジン；またはシアヌロトリアミドである。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の代表的な構造が、構造ＩまたはＩＩに示される：
【化２】
2014531523.tif 000004
化合物Ｉにおいて、Ｘが、Ｈまたはアルコキシまたはヒドロキシルであり、少なくとも２つのＸ基がアルコキシである。好ましくは、化合物が、２つまたは３つのアルコキシ基を有する場合、アルコキシ基は、同じ窒素置換基上にない。メラミン樹脂化合物Ｉは、少なくとも２つの反応性または架橋性アルコキシ基を必要とする。代表的な化合物ＩＩは、ヘキサ（アルコキシメチル）メラミンタイプの樹脂と呼ばれる完全に反応された化合物であり、ここで、（ＯＲが、アルコキシ基（メトキシ、エトキシ、ブトキシなど）であるように）Ｒが、Ｈまたはアルキル（メチル、エチル、ブチルなど）である。
【００３９】
メラミン樹脂は、より広い種類のアミノ樹脂の一部である。メラミン樹脂は、合板およびパーティクルボードにおける結合剤および織物における防しわ剤として使用される。メラミン樹脂はまた、電気装置ならびに様々な商用および家庭用の用途向けに成形される。メラミン樹脂は、耐水性を向上させるためにペーパータオルにおける架橋剤としても使用される。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂に言及する場合、非架橋メラミン樹脂を指す。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂は、ＣＹＭＥＬ、ＬＵＷＩＰＡＬ、ＲＥＳＩＭＥＮＥ、ＭＡＰＲＥＮＡＬなどを含む様々な商標で販売されている。
【００４０】
例示的なこのようなメラミン樹脂は、ヘキサ（メトキシメチル）メラミン（ＨＭＭＭ）（例えば、上記の構造ＩＩ（式中、Ｒがメチルである））である。ＨＭＭＭの反応相手として、活性水素基、主にアミド、ヒドロキシル、カルボキシルまたは無水物官能基を有するポリマーが、フィルムを作製するのに使用されている。
【００４１】
必要に応じて、および樹脂アルデヒド組成物に応じて、例えば、本明細書に記載される架橋反応は、パラ−トルエンスルホン酸などのスルホン酸などの強酸触媒を必要とし得る。特定の実施形態において、酸触媒などの触媒は、架橋速度を高めるために、ポリマー固体を基準にして少なくとも４重量％の量で使用されるのが好ましい。典型的に、１０重量％以下の触媒（酸触媒など）が、本開示の架橋反応に使用される。
【００４２】
必要に応じて、本明細書に記載される、樹脂アルデヒド組成物とポリマー材料との間の架橋反応から形成される細繊維が、細繊維を熱処理に曝すことによって、例えば、速度および架橋度について強化され得る。このような熱処理は、典型的に少なくとも５秒間、典型的に１０分間以下にわたる、少なくとも８０℃、少なくとも１００℃、または少なくとも１２０℃、典型的に１５０℃以下の温度を典型的に含む。
【００４３】
本開示の繊維において、本開示の樹脂アルデヒド組成物は、ポリマーあるいはポリマー混合物またはブレンドを含むポリマー材料と組み合わされる。ポリマーあるいはポリマー混合物またはブレンドは、溶液または分散体または溶融物で樹脂アルデヒド組成物と組み合わされ得るように選択される。ポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との組合せは、特定の実施形態において、繊維が形成され得るように、十分な時間にわたって溶融物または溶液または分散体形態で実質的に安定している必要がある。
【００４４】
ポリマーあるいはポリマー混合物またはブレンドは、樹脂アルデヒド組成物によって架橋されることが可能な１つ以上の活性水素基を含む少なくとも１つの繊維形成ポリマーを含むべきである。好ましいこのようなポリマー材料は、樹脂アルデヒド組成物と反応し、樹脂アルデヒド組成物に架橋することが可能な１つ以上の活性水素基を含む。活性水素基としては、以下に限定はされないが、チオール（−ＳＨ）、ヒドロキシル（−ＯＨ）、カルボキシレート（−ＣＯ２Ｈ）、アミド（−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−または−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ２）、アミノ（−ＮＨ２）、またはイミノ（−ＮＨ−）、および無水物（−ＣＯＯ）２Ｒ基（加水分解の際）が挙げられる。これらの基は、ペンダントポリマー基またはポリマー主鎖に見られる。
【００４５】
本開示のポリマー組成物に使用するのに好適なポリマー材料は、活性水素との付加ポリマーおよび縮合ポリマー材料の両方を含む。好適な例としては、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアミド、セルロースエーテルおよびエステル、ポリ（無水マレイン酸）、キトサンなどのポリアミンならびにそれらの混合物、ブレンド、合金、およびブロック、グラフト、またはランダムコポリマーが挙げられる。このようなコポリマーは、前の文に挙げられるものに加えて１つ以上の他の部分を含み得る。これらの一般的な種類に含まれる好ましい材料は、架橋および非架橋形態で様々な加水分解度（例えば、８７％〜９９．５％）におけるポリ（ビニルアルコール）を含む。好ましい付加ポリマーは、ガラス質である傾向があり、すなわち、室温を超えるＴｇ（ガラス転移温度）を有する。さらに、ポリ（ビニルアルコール）材料などの、低い結晶化度を有するポリマー材料も、本開示のポリマー材料として有用である。
【００４６】
有用なポリマー材料の他の好ましい例としては、エチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸フタル酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロース誘導体；例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸コポリマーおよびエチレン−（メタ）アクリル酸コポリマーを含むポリ（メタ）アクリル酸ホモポリマーおよびコポリマー；例えば、ポリビニルブチラールおよびエチレンコ−ビニルアルコールコポリマーを含むポリビニルアルコールホモポリマーまたはコポリマー；例えば、スチレン−無水マレイン酸コポリマーを含むポリ（無水マレイン酸）ホモポリマーまたはコポリマー；およびポリウレタンが挙げられる。本明細書において、ポリ（メタ）アクリル酸は、ポリ（アクリル酸）およびポリ（メタクリル酸）ポリマーを指す。
【００４７】
多くのタイプのポリアミドも、本開示の繊維におけるポリマー材料として有用である。ポリアミド縮合ポリマーの１つの有用な種類は、ナイロン材料である。「ナイロン」という用語は、全ての長鎖合成ポリアミドの総称である。典型的に、ナイロンの命名は、出発材料がＣ６ジアミンおよびＣ６二酸であることを示すナイロン−６，６（１つ目の数字がＣ６ジアミンを示し、２つ目の数字がＣ６ジカルボン酸化合物を示す）などの一連の数字を含む。別のナイロンが、少量の水の存在下におけるε−カプロラクタムの重縮合によって作製され得る。この反応により、線状ポリアミドであるナイロン−６（ε−アミノカプロン酸としても知られている、環状ラクタムから作製される）が形成される。さらに、ナイロンコポリマーも考えられる。例示的なナイロン材料としては、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、それらの混合物またはコポリマーが挙げられる。
【００４８】
コポリマーは、様々なジアミン化合物、様々な二酸化合物および様々な環状ラクタム構造を、反応混合物中で組み合わせて、次に、ポリアミド構造中にランダムに配置されたモノマー材料を有するナイロンを形成することによって作製され得る。例えば、ナイロン−６，６−６，１０材料は、ヘキサメチレンジアミンおよびＣ６およびＣ１０二酸のブレンドから製造されるナイロンである。ナイロン−６−６，６−６，１０は、ε−アミノカプロン酸、ヘキサメチレンジアミンおよびＣ６およびＣ１０二酸材料のブレンドの共重合によって製造されるナイロンである。本明細書において、「コポリマー」という用語は、２つ以上の異なるモノマーから作製されるポリマーを含み、ターポリマーなどを含む。
【００４９】
ブロックコポリマーも、本開示の繊維におけるポリマー材料として有用である。このようなコポリマーでは、繊維が電界紡糸されることになる場合、溶媒または溶媒ブレンドの選択が重要である。選択される溶媒または溶媒ブレンドは、両方のブロックが溶媒に可溶であるように選択される。有用なブロックコポリマーの例としては、Ａｒｋｅｍａ  Ｉｎｃ．（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）から入手可能なＰＥＢＡＸ  ε−カプロラクタム−ｂ−エチレンオキシド；ならびにエチレンオキシドおよびイソシアネートのポリウレタンが挙げられる。
【００５０】
ポリビニルアルコールのような付加ポリマー、およびアクリル酸とのポリ（アクリロニトリル）コポリマーなどの非晶質付加ポリマーも有用である。それらは、低い圧力および温度で様々な溶媒および溶媒ブレンドに可溶または分散可能であるため、比較的容易に溶液紡糸され得る。例えば、８７〜９９．９＋％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）が、本開示の繊維におけるポリマー材料として使用され得る。
【００５１】
この実施形態中の好ましいポリマーとしては、ポリアミド（特に、ナイロン）、ポリエステルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン−コ−ビニルアルコールポリマー、ポリビニルブチラール、およびポリ（無水マレイン酸）が挙げられる。好ましい活性水素基としては、ヒドロキシル基、アミノ基、およびアミド基が挙げられる。必要に応じて、ポリマー材料の様々な組合せが使用され得る。
【００５２】
場合により、反応性水素基を有するポリマーに加えて、本開示の繊維に使用されるポリマー材料は、１つ以上の非反応性ポリマーを含み得る。この文脈において、「非反応性」は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂または使用される他の樹脂アルデヒド組成物と架橋することができないものとして定義される。例えば、多くのポリオレフィン、ポリ塩化ビニルおよび他のこのような材料などのポリマー材料が使用されてもよく、このようなポリマーは、樹脂アルデヒド組成物と架橋することができる基を有さない。他の非反応性ポリマーとしては、ポリアセタール、ポリエステル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリーレンオキシド、ポリスルホン、改質された（例えば、ポリエーテル）ポリスルホンポリマー、ポリ（４−ビニルピリジン）などのポリ（ビニルピリジン）などが挙げられる。これらの一般的な種類に含まれる好ましい材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（メチルメタクリレート）、（および他のアクリル樹脂）、ポリスチレン、およびそれらのコポリマー（ＡＢＡ型ブロックコポリマーを含む）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（塩化ビニリデン）、混合物、ブレンド、または合金が挙げられる。有用なブロックコポリマーの例としては、ＡＢＡ型コポリマー（例えば、スチレン−ＥＰ−スチレン）（ここで、「ＥＰ」は、エチレン−プロピレンを指す）またはＡＢ（例えば、スチレン−ＥＰ）ポリマー、Ｋｒａｔｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  Ｕ．Ｓ．ＬＬＣ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）から入手可能なＫＲＡＴＯＮスチレン−ｂ−ブタジエンおよびスチレン−ｂ−水素化ブタジエン（エチレンプロピレン）；およびＳｙｍｐａＴｅｘ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．（Ｈａｍｐｔｏｎ，ＮＨ）から入手可能なＳＹＭＰＡＴＥＸポリエステル−ｂ−エチレンオキシドが挙げられる。非反応性ポリマーの様々な組合せが、必要に応じて使用され得る。
【００５３】
必要に応じて、非反応性ポリマーは、活性水素を有するポリマーの使用の際に起こる架橋の好ましい効果に悪影響を与えない量で使用され得る。
【００５４】
ポリ（フッ化ビニリデン）、シンジオタクチックポリスチレン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）およびその様々なコポリマーなどの非晶質付加ポリマー、ならびにポリ（メチルメタクリレート）およびその様々なコポリマーのような付加非反応性ポリマーは、低い圧力および温度で様々な溶媒および溶媒ブレンドに可溶または分散可能であるため、比較的容易に溶液紡糸され得る。しかしながら、ポリエチレンおよびポリプロピレンのような高結晶質のポリマーは、典型的に、溶液紡糸される場合、高温、高圧の溶媒または溶媒ブレンドを必要とする。したがって、ポリエチレンおよびポリプロピレンの溶液紡糸は非常に困難である。
【００５５】
本開示の一態様は、細繊維材料がろ材などのフィルタ構造へと形成される際のこのような細繊維材料の利用である。このような構造において、本開示の細繊維材料は、フィルタ基材（すなわち、ろ過基材）上に形成され、フィルタ基材に接着される。天然繊維および合成繊維基材が、フィルタ基材として使用され得る。例としては、スパンボンドまたはメルトブローされた支持体または布帛、合成繊維、セルロース系材料、およびガラス繊維の織布および不織布が挙げられる。有機ポリマーの限外ろ過（ＵＦ）および精密ろ過（ＭＦ）膜がそうであるように、押出しかつ穿孔されたプラスチックスクリーンのような材料が、フィルタ基材の他の例である。合成不織布の例としては、ポリエステル不織布、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン）不織布、またはそれらの混紡不織布が挙げられる。シート状の基材（例えば、セルロースまたは合成不織ウェブ）が、フィルタ基材の典型的な形態である。しかしながら、フィルタ材料の形状および構造は、典型的に、設計技師によって選択され、具体的なろ過用途に応じて決まる。
【００５６】
本開示に係るろ材構造は、第１の表面を有する透過性の目の粗い繊維材料（すなわち、媒体または基材）の層を含み得る。細繊維媒体の第１の層が、好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の層の第１の表面上に配置される。
【００５７】
好ましくは、透過性の目の粗い繊維材料の層は、少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも１２μｍ、さらにより好ましくは少なくとも１４μｍの平均直径を有する繊維を含む。好ましくは、目の粗い繊維は、５０μｍ以下の平均直径を有する。
【００５８】
また、好ましくは、透過性の目の粗い繊維材料は、２６０グラム／平方メートル（ｇ／ｍ２）以下、より好ましくは１５０ｇ／ｍ２以下の坪量を有する媒体を含む。好ましくは、透過性の目の粗い繊維材料は、少なくとも０．５ｇ／ｍ２、より好ましくは少なくとも８ｇ／ｍ２の坪量を有する媒体を含む。好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の第１の層は、少なくとも０．０００５インチ（１２μｍ）の厚さ、より好ましくは少なくとも０．００１インチの厚さである。好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の第１の層は、０．０３０インチ以下の厚さである。典型的にかつ好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の第１の層は、０．００１インチ〜０．０３０インチ（２５〜８００μｍ）の厚さである。好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の第１の層は、少なくとも２メートル／分（ｍ／分）のフレージャー透気度（Ｆｒａｚｉｅｒ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）（０．５水柱インチに設定された差圧）を有する。好ましくは、透過性の目の粗い繊維媒体の第１の層は、９００ｍ／分以下のフレージャー透気度（０．５水柱インチに設定された差圧）を有する。
【００５９】
好ましい配置において、透過性の目の粗い繊維材料の第１の層は、フレージャー透気度試験によって構造の残りの部分と別々に評価される場合、少なくとも１ｍ／分、好ましくは少なくとも２ｍ／分の透気度を示し得る材料を含む。好ましい配置において、透過性の目の粗い繊維材料の第１の層は、フレージャー透気度試験によって構造の残りの部分と別々に評価される場合、９００ｍ／分以下、典型的にかつ好ましくは２〜９００ｍ／分の透気度を示し得る材料を含む。本明細書において、効率が言及される場合、特に規定されない限り、言及は、本明細書に記載されるように、ＡＳＴＭ−１２１５−８９に準拠して、２０ｆｐｍ（フィート／分、６．１ｍ／分）で、０．７８μｍ（μ）の単分散ポリスチレン球形粒子を用いて測定される際の効率を意味する。
【００６０】
本開示の細繊維は、静電紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸、溶融紡糸、押出し式紡糸、直接紡糸、ゲル紡糸などを含む様々な技術を用いて作製され得る。
【００６１】
本明細書において、「細」繊維は、１０μｍ以下の平均繊維径を有する。典型的に、これは、本開示の複数の繊維の試料が、１０μｍ以下の平均繊維径を有することを意味する。好ましくは、このような繊維は、５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらにより好ましくは１μｍ以下、さらにより好ましくは０．５μｍ以下の平均直径を有する。好ましくは、このような繊維は、少なくとも０．００５μｍ、より好ましくは少なくとも０．０１μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．０５μｍの平均直径を有する。
【００６２】
細繊維は、例えば、静電紡糸または溶融紡糸の形成中に支持層上に収集され、繊維の作製後に熱処理されることが多い。好ましくは、細繊維材料の層は、繊維の層としての透過性の目の粗い繊維媒体の層（すなわち、支持層）の第１の表面上に配置される。また、好ましくは、透過性の目の粗い繊維材料の第１の層の第１の表面上に配置される細繊維材料の第１の層は、５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下、さらにより好ましくは２０μｍ以下、最も好ましくは１０μｍ以下である全厚を有する。典型的にかつ好ましくは、細繊維層の厚さは、層を作製するのに使用される細繊維平均直径の１〜２０倍（多くの場合、１〜８倍、より好ましくは５倍以下）の厚さの範囲内である。特定の実施形態において、細繊維層は、少なくとも０．０５μの厚さを有する。
【００６３】
本開示の細繊維を作製するための繊維紡糸プロセスにおいて、紡糸されるポリマーは、典型的に、（例えば、溶媒への溶解または溶融によって）流体状態へと転化される。次に、流体ポリマーは、紡糸口金に通され、ここで、ポリマーは冷えてゴム状態になり、次に固化形態になる。流体ポリマーが固体状態に移行するにつれて、アルデヒド組成物は、表面に移動し得る。湿式紡糸は、典型的に、紡糸されるために溶媒に溶解される必要があるポリマーに使用される。紡糸口金は、繊維を沈殿させる薬品浴中に浸漬され、その後、紡糸口金が出てくると繊維は固化する。このプロセスは、この「湿式」浴にちなんで名付けられている。アクリル、レーヨン、アラミド、モダクリル、およびスパンデックスは、このプロセスによって製造される。乾式紡糸も、溶媒に溶解されるポリマーに使用される。乾式紡糸は、固化が溶媒の蒸発によって達成される点で異なる。これは、通常、空気または不活性ガスの流れによって達成される。沈殿液体が含まれないため、繊維は、乾燥させる必要がなく、溶媒がより容易に回収される。溶融紡糸は、溶融され得るポリマーに使用される。ポリマーは、紡糸口金から押し出された後、冷却によって固化する。
【００６４】
典型的なプロセスにおいて、固体ポリマーのペレットまたは顆粒が、押出機中に供給される。ペレットは、押出スクリューによって、圧縮され、加熱され、溶融され、次に、紡糸ポンプおよび紡糸口金中に供給される。直接紡糸プロセスは、固体ポリマーペレットの段階を回避する。ポリマー溶融物が、原料から製造され、次に、ポリマー仕上げ装置から紡糸ミルへと直接送り込まれる。直接紡糸は、ポリエステル繊維およびフィラメントの製造中に主に適用され、高生産能力専用である（＞１００トン／日）。乾式−湿式紡糸としても知られているゲル紡糸は、繊維の高強度または他の特別な性質を得るために使用される。ポリマーは、「ゲル」状態であり、部分的に液体であるに過ぎず、それにより、ポリマー鎖がいくらか互いに結合される。これらの結合により、繊維における強い鎖間力が生じ、繊維の引張り強さが増大される。繊維内のポリマー鎖は、大きい配向度も有し、それにより強度が増大される。繊維はまず空気乾燥され、次に、液体浴中でさらに冷却される。いくつかの高強度ポリエチレンおよびアラミド繊維が、このプロセスによって製造される。
【００６５】
本開示の細繊維を作製するための代替法は、メルトブロープロセスである。メルトブロー（ＭＢ）は、フィラメントを減衰させる（ａｔｔｅｎｕａｔｅ）ために高速風または別の適切な力を用いて、直接、ポリマーまたは樹脂から繊維ウェブまたは物品を製造するためのプロセスである。このプロセスは、通常の紡織繊維のサイズの繊維ではなく、ほぼ極細繊維のみを製造するのに使用されるため、独特である。ＭＢ極細繊維は、一般に、２〜４μｍ（マイクロメートルまたはμｍまたはμ）の範囲の直径を有するが、０．１μｍほどの小ささおよび１０〜１５μｍほどの大きさであってもよい。柔軟性、被覆または不透明性、および多孔性の程度などの、ＭＢ不織布と他の不織布との差は、一般に、フィラメントサイズの差に起因し得る。溶融ポリマーが、ダイス孔から押し出されるとすぐに、（ダイスのノズル（ｄｉｅ  ｎｏｓｅｐｉｅｃｅ）の上側および底部側から出る）高速の温風流れが、極細繊維を形成するためにポリマー流れを減衰させる。極細繊維を含む温風流れが、収集スクリーン（ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ  ｓｃｒｅｅｎ）に向かって進むにつれて、温風流れは、大量の周囲空気（二次空気とも呼ばれる）を取り込み、それが繊維を冷却し、固化する。その後、固化された繊維は、収集スクリーン上にランダムに載せられ、自己結合された不織ウェブが形成される。繊維は、一般に、空気流れの乱流のためにランダムに載せられる（また、非常にもつれる）が、収集装置を移動させることによって与えられるある程度の方向性により、縦方向の偏向は小さい。収集装置の速度およびダイスのノズルからの収集装置の距離は、様々なメルトブローウェブを製造するために変動され得る。通常、温風を抜くために収集スクリーンの内部に真空がかけられ、繊維設置プロセス（ｆｉｂｅｒ  ｌａｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が促進される。
【００６６】
本開示の細繊維を作製するための上に挙げたプロセスのいずれかが、ろ過基材用の透過性の目の粗い繊維材料を作製するのに使用され得る。スパンボンド技術も、ろ過基材用の透過性の目の粗い繊維材料を作製するのに使用され得る。スパンボンド布帛は、押し出され、紡糸されたフィラメントを、均一でランダムに収集ベルト上に堆積し、その後、繊維を結合することによって製造される。繊維は、空気ジェットまたは帯電によって、ウェブ設置プロセス（ｗｅｂ  ｌａｙｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）中に分離される。空気流れが偏向して繊維を無制御に搬送しないように、収集面は、通常、穿孔される。ポリマーを部分的に溶融させ、繊維を融合させるために、加熱ロールまたはホットニードル（ｈｏｔ  ｎｅｅｄｌｅ）を適用することによって、結合により、強度および完全性がウェブに与えられる。分子配向により融点が上昇されるため、高度に延伸されていない繊維が、熱結合繊維として使用され得る。ポリエチレンまたはランダムエチレン−プロピレンコポリマーが、低融点結合部位として使用される。スパンボンド製品は、カーペット基布、ジオテキスタイル、および使い捨ての医療用品／衛生用品に用いられる。布帛の製造は、繊維の製造と組み合わされるため、プロセスは、一般に、不織布を作製するのに短繊維を用いた場合より経済的である。紡糸プロセスは、連続フィラメント糸の製造と同様であり、所与のポリマーについて同様の押出機条件を用いる。溶融ポリマーが紡糸口金を出て、冷気によってクエンチされるにつれて、繊維が形成される。このプロセスの目的は、広いウェブを製造することであり、したがって、全幅にわたって十分な繊維を生成するために、多くの紡糸口金が並んで配置される。紡糸口金の集団は、ブロックまたはバンクと呼ばれることが多い。商業生産では、繊維の被覆率を増加させるために、２つ以上のブロックがともに使用される。
【００６７】
スパンボンドプロセスにおいて、移動ベルトまたはスクリーン上への堆積の前に、紡糸口金の出力は、通常、１００本以上の個々のフィラメントからなり、これらのフィラメントは、繊維の強度を増大し、伸展性を低下させるように、繊維内の分子鎖を配向するように減衰されなければならない。これは、紡糸口金を出た直後にプラスチック繊維を迅速に延伸することによって行われる。実際には、繊維は、機械的にまたは空気圧で加速される。ほとんどのプロセスにおいて、繊維は、複数のフィラメント束において、空気圧で加速されるが；個々のフィラメントの線状に配列された１つまたは複数の列が空気圧で加速される、他の配置が記載されている。
【００６８】
従来の織物スパンボンドプロセスでは、部分延伸糸（ＰＯＹ）を製造するために、約３，２００ｍ／分の速度でフィラメントを巻くことによって、繊維のいくらかの配向が得られる。ＰＯＹは、強度を高めるために、別個の工程で機械的に延伸され得る。スパンボンド製造では、フィラメント束が、６，０００ｍ／分以上の空気圧による加速速度によって部分的に配向される。このような高速は、特に軽量の構造（１７ｇ／ｍ２）について、部分的な配向および高速のウェブ形成をもたらす。高速における広いウェブの形成は、生産性の高い作業である。
【００６９】
多くの用途のために、フィルタ基材の目の粗い繊維の部分的な配向は、機能的な布帛（例：おむつカバーストック）を得るために、強度を十分に増大し、伸展性を低下させる。しかしながら、カーペット用一次基布などのいくつかの用途は、非常に高い引張り強さおよび低い程度の伸展を有するフィラメントを必要とする。このような用途のために、フィラメントは、３．５：１の典型的な延伸比で、加熱ロール上で延伸される。次に、フィラメントは、移動ベルトまたはスクリーン上で、空気圧で加速される。このプロセスはよりゆっくりであるが、より強度の高いウェブを生じる。
【００７０】
スパンボンドウェブは、フィラメント束を移動ベルト上に空気圧で堆積することによって形成される。空気圧式銃（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ  ｇｕｎ）は、高圧空気を用いて、ベンチュリ管と同様により高い速度で、フィラメントを、より低い圧力の制限された領域を通して移動させる。ウェブが最大の均一性および被覆を得るために、個々のフィラメントが、ベルトに達する前に分離され得る。これは、張力下でかつ堆積前に、束に帯電を引き起こすことによって行われる。帯電は、摩擦電気的にまたは高電圧電荷を印加することによって引き起こされ得る。前者は、フィラメントを接地した導電面に擦り付けることの結果である。フィラメントにおける帯電は、少なくとも３０，０００静電単位毎平方メートル（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｕｎｉｔｓ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ  ｍｅｔｅｒ）（ｅｓｕ／ｍ２）であり得る。
【００７１】
本開示の細繊維は、好ましくは静電紡糸プロセスを用いて作製され得る。細繊維を形成するための好適な電界紡糸装置は、細繊維形成溶液が収容されるリザーバと、一般に、複数のオフセット孔を含む回転部分からなる放出装置（ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）とを含む。電界紡糸装置が静電場中で回転すると、放出装置における溶液の液滴が、収集媒体に向かって静電場によって加速される。エミッタと間隔を空けて、エミッタに面しているのがグリッドであり、グリッド上に収集媒体（すなわち、基材または組み合わされた基材）が配置される。空気が、グリッドを通って吸い込まれ得る。高電圧静電電位が、好適な静電電圧源によって、エミッタとグリッドとの間で維持される。基材は、繊維を収集するために、エミッタとグリッドとの間に配置される。
【００７２】
特に、グリッドとエミッタとの間の静電電位は、電荷を材料に与え、それにより、液体が細繊維としてそれらから放出され、細繊維は、グリッドに吸い込まれ、グリッドにおいて基材に到達し、基材上に収集される。溶液中のポリマーの場合、基材への繊維の移動の際に、溶媒の一部が、蒸発されて繊維から取り除かれる。溶媒が蒸発し続け、繊維が冷えるにつれて、細繊維は、基材繊維に結合する。静電場の強度は、ポリマー材料がエミッタから収集媒体へと確実に加速され、ポリマー材料が非常に細い極細繊維またはナノ繊維構造になるのに加速が十分であるように選択される。収集媒体の進行速度を上昇または低下させることにより、形成媒体上により多いまたはより少ない放出繊維を堆積することができ、それによって、形成媒体上に堆積される各層の厚さの制御が可能になる。電界紡糸プロセスは、通常、５〜２０％の固体（ポリマーにおける）濃度を有するポリマー溶液を使用する。安全で使用しやすい溶媒が産業上の利用において望ましい。他方、このような溶媒を用いて形成される繊維は、多くの場合、様々な環境に耐え、その中で機能する必要がある。
【００７３】
高い除去効率を有するろ材が、本開示からのポリマーおよび繊維を用いて製造され得る。ろ材の典型的な特性が、表１に示される。表１において、ＬＥＦＳ効率（低効率フラットシート（Ｌｏｗ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｆｌａｔ  Ｓｈｅｅｔ））は、ＡＳＴＭ−１２１５−８９に準拠して試験した際の、２０フィート／分（ｆｔ／分）の面速度における０．７８μｍのラテックス粒子の除去効率を指す。
【００７４】
【表１】
2014531523.tif 000005
【００７５】
次に、ろ過基材上に配置される層の形態の本開示の細繊維は、フラットパネルフィルタ、カートリッジフィルタ、または他のろ過構成要素を含むフィルタエレメントへと製造され得る。このようなフィルタエレメントの例が、米国特許第６，７４６，５１７号明細書；同第６，６７３，１３６号明細書；同第６，８００，１１７号明細書；同第６，８７５，２５６号明細書；同第６，７１６，２７４号明細書；および同第７，３１６，７２３号明細書に記載されている。
【００７６】
ＭＥＲＶ  １５またはより高い定格を満たすフィルタエレメントが、９０％以上のＬＥＦＳ効率を有する本開示のろ材（すなわち、基材上の細繊維層）を用いて製造され得る（ＡＳＴＭ−１２１５−８９に準拠して）。ＭＥＲＶは、最小効率報告値（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ  Ｖａｌｕｅ）の頭字語であり；それは、ＡＳＨＲＡＥ規格５２．２に基づいた、圧力低下および除去効率性能についてのフィルタエレメントの定格である。個々のＭＥＲＶ定格に関連する効率および圧力低下測定が、表２に示される（表中、「＜」は未満を意味し、「≧」は以上を意味し；「ｉｎ．Ｗ．Ｇ．」は、インチ水柱ゲージまたは単に「インチＨ２Ｏ」）を意味する。
【００７７】
【表２】
2014531523.tif 000006
【００７８】
例示的実施形態
１．コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって；コア相がポリマーを含み、コーティング相が樹脂アルデヒド組成物を含み；さらに、ポリマーの少なくとも一部が、樹脂アルデヒド組成物によって架橋される細繊維。
【００７９】
２．反応性アルコキシ基を含む樹脂アルデヒド組成物と、活性水素基を含むポリマーとから作製される細繊維であって、樹脂アルデヒド組成物対ポリマーのモル比は、反応性アルコキシ基対活性水素基のモル比が１０：１００を超えるようなものである、実施形態１に記載の細繊維。
【００８０】
３．樹脂アルデヒド組成物が、ポリマー１００重量部当たり２０重量部を超える量で存在するように、樹脂アルデヒド組成物およびポリマーから作製される、実施形態２に記載の細繊維。
【００８１】
４．活性水素基が、アミド基またはアミノ基を含む、実施形態２に記載の細繊維。
【００８２】
５．２相を含む細繊維であって、コア相が、ポリマーと樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の細繊維。
【００８３】
６．３相を含む細繊維であって、コア相がポリマーを含み、コーティング相が樹脂アルデヒド組成物を含み、転移相が、ポリマーと樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の細繊維。
【００８４】
７．ポリマーがナイロンを含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の細繊維。
【００８５】
８．ナイロンが、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン−６，１０、それらの混合物またはコポリマーを含む、実施形態７に記載の細繊維。
【００８６】
９．ナイロンが、ナイロン−６−６，６−６，１０を含む、実施形態８に記載の細繊維。
【００８７】
１０．ポリマーが、ポリビニルブチラール、エチレンコ−ビニルアルコールコポリマー、またはそれらの混合物を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の細繊維。
【００８８】
１１．ポリマーが、エチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸フタル酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロース誘導体を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の細繊維。
【００８９】
１２．ポリマーが、ポリ（メタ）アクリル酸ホモポリマーまたはコポリマーを含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９０】
１３．ポリマーが、スチレン−（メタ）アクリル酸コポリマーを含む、請求項１２に記載の細繊維。
【００９１】
１４．ポリマーが、ポリ（無水マレイン酸）ホモポリマーまたはコポリマーを含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９２】
１５．ポリマーが、スチレン−無水マレイン酸コポリマーを含む、請求項１４に記載の細繊維。
【００９３】
１６．樹脂アルデヒド組成物が、樹脂ホルムアルデヒド組成物を含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９４】
１７．樹脂ホルムアルデヒド組成物が、樹脂メラミン−ホルムアルデヒド組成物を含む、請求項１６に記載の細繊維。
【００９５】
１８．樹脂アルデヒド組成物が、メラミン−アルデヒド組成物を含み；アルデヒドが、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、またはそれらの混合物を含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９６】
１９．樹脂アルデヒド組成物が、尿素とアルデヒドとの縮合生成物、フェノールとアルデヒドとの縮合生成物、メラミンとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９７】
２０．樹脂アルデヒド組成物が、ベンゾグアナミンとアルデヒドとの縮合生成物、グリコルリルとアルデヒドとの縮合生成物、またはそれらの混合物を含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の細繊維。
【００９８】
２１．コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって；コア相がナイロンを含み、コーティング相が樹脂メラミン−アルデヒド組成物を含み；ナイロンの少なくとも一部が、樹脂メラミン−アルデヒド組成物によって架橋され；さらに、細繊維が、ナイロン１００重量部当たり２０重量部を超える量で、樹脂メラミン−アルデヒド組成物から作製される細繊維。
【００９９】
２２．コア相が、非反応性ポリマーをさらに含む、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載の細繊維。
【０１００】
２３．ろ過基材と、基材に配置された実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の複数の細繊維を含む層とを含むろ材。
【０１０１】
２４．細繊維層が、０．０５μ〜３０μの厚さを有する、実施形態２３に記載のろ材。
【０１０２】
２５．ろ過基材が、不織布基材である、実施形態２３または実施形態２４に記載のろ材。
【０１０３】
２６．細繊維層が、電界紡糸層であり、ろ過基材が、セルロースまたは合成不織布を含む、実施形態２３〜２５のいずれか１つに記載のろ材。
【０１０４】
２７．ろ過基材が、ポリエステル不織布、ポリオレフィン不織布、またはそれらの混紡不織布を含む、実施形態２６に記載の細繊維媒体。
【０１０５】
２８．ろ過基材が、ポリプロピレン不織布を含む、実施形態２７に記載の細繊維媒体。
【０１０６】
２９．ろ過基材が、スパンボンドまたはメルトブロー支持体を含む、実施形態２３〜２８のいずれか１つに記載の細繊維媒体。
【０１０７】
３０．実施形態２３〜２９のいずれか１つに記載の細繊維媒体を含むフィルタエレメント。
【実施例】
【０１０８】
本開示の目的および利点が、以下の実施例によってさらに示されるが、これらの実施例に記載される特定の材料およびその量、ならびに他の条件および詳細は、本開示を過度に限定するものと解釈されるべきではない。
【０１０９】
試験手順
ＥＳＣＡ
電子分光法または化学分析（ＥＳＣＡ、Ｘ線光電子分光法またはＸＰＳとしても知られている）は、固体材料の表面についての化学的情報を得るために使用される表面分析技術である。材料の特性評価方法は、固体試料を励起して、光電子を発光させるためにＸ線ビームを用いる。これらの光電子のエネルギー分析により、試料表面についての元素および化学結合情報の両方が得られる。光電子の比較的低い運動エネルギーは、ＥＳＣＡに約３Åのサンプリング深さを与える。ＥＳＣＡは、約０．１原子パーセントの検出限界で、リチウムからウランまでの全ての元素を検出することができる。ＥＳＣＡの主な利点は、広範囲の材料（ポリマー、ガラス、繊維、金属、半導体、紙など）を調べ、表面成分ならびにそれらの化学状態を特定するその能力である。この試験は、繊維の表面へのアルデヒド化合物の移動の指標として使用され得る。
【０１１０】
エタノール浸漬試験
基材上に配置される層の形態の細繊維の試料を、周囲条件下でエタノール（１９０プルーフ）中に浸漬させる。１分後、試料を取り出し、乾燥させ、米国特許第６，７４３，２７３号明細書に記載される手順にしたがって測定した際に保持される細繊維層効率の量（「保持される細繊維層効率」）について評価する。保持される細繊維の量が、細繊維の初期量におけるパーセンテージとして報告され、「保持される細繊維層効率」として示される。これは、得られる架橋度が、侵食（ａｔｔａｃｋ）／エタノールへの溶解からバルク材料を保護するのに十分であったか否かの良好な指標になる。
【０１１１】
温水浸漬試験
基材上に配置される層の形態の細繊維の試料を、１４０°Ｆの温度まで予め加熱された水中に浸漬させる。５分後、試料を取り出し、乾燥させ、米国特許第６，７４３，２７３号明細書に記載される手順にしたがって測定した際に保持される細繊維層効率の量（「保持される細繊維層効率」）について評価する。保持される細繊維の量が、細繊維の初期量におけるパーセンテージとして報告され、「保持される細繊維層効率」として示される。これは、得られる架橋度が、侵食／温水への溶解からバルク材料を保護するのに十分であったか否かの良好な指標になる。
【０１１２】
細繊維の作製
参照例
参照例１（Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，７４３，２７３号明細書の実施例５）は、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールのオリゴマー、湿潤環境から細繊維を保護する添加剤を組み込むことによる、表面コーティング層の形成を用いる。
【０１１３】
環境抵抗を向上させるための代替的な方法は、自己架橋性ポリマーおよび非自己架橋性ポリマーをブレンドする工程を含み、それにより、ＩＰＮ（相互貫通網目構造（ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ  ｎｅｔｗｏｒｋ））または半ＩＰＮ（半相互貫通網目構造（ｓｅｍｉ−ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ  ｎｅｔｗｏｒｋ））に類似の構造が形成され、非架橋性ポリマーは、電界紡糸および熱処理の後に再溶解しない。参照例２（Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，７４３，２７３号明細書の実施例６）は、このような構造がいかに得られるかを説明している。
【０１１４】
最後に、参照例３（Ｃｈｕｎｇらの米国特許第６，７４３，２７３号明細書の実施例６Ｂ）は、参照例１および２に記載される表面コーティングおよび架橋方法を組み合わせたものであり、細繊維の環境抵抗のかなりの改良がなされる。この方法において、３つの重要な成分、すなわち、非自己架橋性繊維形成ポリマー、自己架橋性繊維形成ポリマー、および非架橋性表面形成添加剤が存在する。
【０１１５】
実施例１
ナイロンコポリマー樹脂（Ｓｈａｋｅｓｐｅａｒｅ  Ｃｏ．（Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＳＣ）から入手されるＳＶＰ  ６５１、４５％のナイロン−６、２０％のナイロン−６，６および２５％のナイロン−６，１０を含む２１，５００〜２４，８００の数平均分子量を有するターポリマー）溶液を、ポリマーをアルコール（エタノール、１９０プルーフ）に溶解させ、６０℃まで加熱して、９％の固体溶液を生成することによって調製した。冷却した後、溶液に、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（すなわち、架橋剤）（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ）から入手されるＣＹＭＥＬ  １１３３）を加えた。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂対ナイロンの重量比は、２０：１００重量部であった。さらに、溶液に、パラ−トルエンスルホン酸（ポリマー固体を基準にして７％）を加えた。溶液を、均一になるまで撹拌し、次に、電界紡糸して、ろ過基材上に細繊維の層を形成した。この実施例では、５０ｋＶの電圧を用いて、エミッタから４インチの距離で９ｆｔ／分の線速度で移動する基材材料上に細繊維層を形成した。基材材料は、６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチ（ｉｎ）の平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）であった。基材上に配置された細繊維を、１４０℃で１０分間熱処理した。形成された媒体層は、７６．５％の初期ＬＥＦＳ効率および０．８７水柱インチの初期圧力低下を有していた。この文脈において、「初期」は、任意のエタノールまたは水の浸漬試験の前であることを意味する。試験結果については図２を参照されたい。
【０１１６】
実施例２および３
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂：ナイロンの４０：１００（実施例２）および６０：１００（実施例３）の重量比を用いたことを除いて、実施例１を繰り返した。実施例２は、７８．１％の初期ＬＥＦＳ効率および０．９０水柱インチの初期圧力低下を有していた。実施例３は、８０．３％の初期ＬＥＦＳ効率および０．９１水柱インチの初期圧力低下を有していた。この文脈において、「初期」は、任意のエタノールまたは水の浸漬試験の前であることを意味する。試験結果については図２を参照されたい。
【０１１７】
実施例４〜８
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（ＣＹＭＥＬ  １１３５）：ナイロンの２０：１００（実施例４）、４０：１００（実施例５）、６０：１００（実施例６）、８０：１００（実施例７）、または１００：１００（実施例８）の重量比を用いたことを除いて、実施例１を繰り返した。また、実施例１に記載される基材上に配置された細繊維を、０秒間、１０秒間、１５秒間、２０秒間、または１０分間の滞留時間にわたって１４０℃で熱処理した。試験結果については図３を参照されたい。実施例４〜８の媒体試料についてのさらなるデータが表３に示される。
【０１１８】
【表３】
2014531523.tif 000007
【０１１９】
実施例９〜１１
等しい重量のナイロンコポリマーおよびメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を用いたことを除いて、実施例１を繰り返した。実施例９を、６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチの平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）上に形成した。実施例１０を、７０ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１２インチの平均厚さ、および１４ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドポリエステル／セルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ３５２）上に形成し、実施例１１を、７０ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０２１インチの平均厚さ、および３１ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドポリエステル／ガラス媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ３１６）上に形成した。試験結果については図１、４Ａ／Ｂ、および５を参照されたい。
【０１２０】
実施例１２
異なるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂（ＩＮＥＯＳ  ＭｅｌａｍｉｎｅｓによってＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ  ２６０８として販売されている）および１００：４０のナイロン：メラミン−ホルムアルデヒドの重量比を用いたことを除いて、実施例１を繰り返した。細繊維試料を、６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチの平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）上に形成した。試験結果については図１５を参照されたい。
【０１２１】
実施例１３〜１５
エタノール中６％の固体のナイロン溶液を用いて、ナイロンコポリマーと非反応性ポリマー（ポリ（４−ビニルピリジン）（Ｐ４ＶＰ））とのブレンドを用いたことを除いて、実施例１２を繰り返した。ナイロン：Ｐ４ＶＰの重量比は、１００：５０であった。実施例１および１２のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を使用した。実施例１３および１４では、ナイロン：メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（ＳＶＰ  ６５１：ＣＹＭＥＬ  １１３３）の重量比はそれぞれ、１００：４０および１００：１００であった。実施例１５では、ナイロン：メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（ＳＶＰ  ６５１：ＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ  ２６０８）の重量比は、１００：４０であった。６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチの平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）上で試料を形成した。試験結果については図１５を参照されたい。
【０１２２】
実施例１６〜１７
Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）によって提供されるポリ（ビニルブチラール）（「ＰＶＢ」）６０Ｔおよび６０ＨＨを用いて、細繊維試料を作製した。Ｋｕｒａｒａｙによれば、６０Ｔについての反応性ＯＨ基のパーセントは２４〜２７％であり、６０ＨＨについては１２〜１６％である。６０Ｔ（実施例１６）では、１９０プルーフのエタノール中、７％の溶液、および６０ＨＨ（実施例１７）では、６％の溶液を調製した（溶液を加熱しなかった）。細繊維試料を作製するのに用いられる溶液は、ＭＥ：ＰＶＢの重量比が４０：１００であるように、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂（本明細書において「ＭＥ」また単に「メラミン樹脂」）（ＣＹＭＥＬ  １１３３）も含有していた。実施例１と同様に、酸触媒を使用した。（実施例１の手順を用いて）紡糸してから、その後、細繊維試料を（実施例１と同様に）熱処理にかけて、ＰＶＢ中に存在するＯＨ基とメラミン樹脂のアルコキシ（この場合、メトキシおよびブトキシ）基との間の架橋反応を促進した。６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチの平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）上で試料を形成した（実施例１と同様に）。試験結果については図１６を参照されたい。
【０１２３】
実施例１８〜１９
Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）によって提供されるポリ（ビニルブチラール）（「ＰＶＢ」）６０Ｔおよび６０ＨＨを用いて、細繊維試料を作製した。６０Ｔについての反応性ＯＨ基のパーセントは２４〜２７％であり、６０ＨＨについては１２〜１６％である。６０Ｔ（実施例１８）では、１９０プルーフのエタノール中、７％の溶液、および６０ＨＨ（実施例１９）では、６％の溶液を調製した（溶液を加熱しなかった）。細繊維試料を作製するのに用いられる溶液は、ＭＥ：ＰＶＢの重量比が４０：１００であるような量でメラミン樹脂（ＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ  ２６０８）も含有していた。実施例１と同様に、酸触媒を使用した。（実施例１の手順を用いて）紡糸してから、その後、細繊維試料を（実施例１と同様に）熱処理にかけて、ＰＶＢ中に存在するＯＨ基とメラミン樹脂のアルコキシ（この場合、メトキシおよびブトキシ）基との間の架橋反応を促進した。６８．６ポンド／３０００ｆｔ２の平均坪量、０．０１１インチの平均厚さ、および１６ｆｔ／分の平均フレージャー透気度を有する、Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ  ａｎｄ  Ｖｏｓｅ製のウェットレイドセルロース媒体（Ｇｒａｄｅ  ＦＡ  ４４８）上で試料を形成した（実施例１と同様に）。試験結果については図１６を参照されたい。
【０１２４】
実施例２０
Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手されるポリアクリル酸（ＰＡＡ）（分子量約４５０，０００；Ｔｇ約１０６℃）を用いて、細繊維試料を作製した。細繊維試料を作製するのに用いられる溶液（１９０プルーフのエタノール中）は、メラミン樹脂（ＭＥ）（１００：６０のＰＡＡ：ＭＥ）（ＣＹＭＥＬ  １１３３）も含有していた。溶液を加熱しなかったが、実施例１と同様に、酸触媒を使用した。（実施例１の手順を用いて）紡糸してから、その後、細繊維試料を（実施例１と同様に）熱処理にかけて、ＰＡＡ中に存在するＣＯＯＨ基と、メラミン樹脂のアルコキシ（この場合、メトキシおよびブトキシ）基との間の架橋反応を促進した。実施例１のセルロース媒体上に（実施例１と同様に）試料を形成した。測定された繊維径は、２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であった。試験結果については図１２および１３を参照されたい。
【０１２５】
実施例２１
Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）によって提供されるポリ（ビニルブチラール）（ＰＶＢ）６０Ｔを用いて、細繊維試料を作製した。細繊維試料を作製するのに用いられる溶液は、メラミン（ＭＥ）樹脂（ＰＶＢ：ＭＥ１００：６０）（ＣＹＭＥＬ  １１３３）も含有していた。溶液を加熱しなかったが、実施例１と同様に、酸触媒を使用した。（実施例１の手順を用いて）紡糸してから、その後、細繊維試料を（実施例１と同様に）熱処理にかけて、ＰＶＢ中に存在するＯＨ基とメラミン樹脂のアルコキシ（この場合、メトキシおよびブトキシ）基との間の架橋反応を促進した。実施例１のセルロース媒体上に（実施例１と同様に）試料を形成した。測定された繊維径は、２００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であった。試験結果については図１４を参照されたい。
【０１２６】
実施例２２〜２４
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂：ナイロンの２０：１００（実施例２２）、４０：１００（実施例２３）、および１００：１００（実施例２４）の重量比を用いたことを除いて、ＣＹＭＥＬ  １１３５を用いて、実施例４〜８と同様に細繊維試料を作製した。また、細繊維を収集した基材材料は、固定されており、試料を５分間収集した。これらの試料を、１４０℃で１０分間熱処理した。試験結果については表４を参照されたい。
【０１２７】
実施例２５〜２９
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂：ナイロンの０：１００（実施例２５または「純粋なＰＡ」（メラミン−ホルムアルデヒド樹脂を含まないナイロン））、５：１００（実施例２６）、１０：１００（実施例２７）、２０：１００（実施例２８）、および６０：１００（実施例２９）の重量比を用いたことを除いて、ＣＹＭＥＬ  １１３３を用いて、実施例１と同様に細繊維試料を作製した。また、細繊維を収集した基材材料は、固定されており、試料を５分間収集した。さらに、各試料の一部を、１４０℃で１０分間熱処理し、一部は熱処理しなかった。試験結果については表６を参照されたい。
【０１２８】
実施例３０〜３３
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂：ナイロンの６０：１００（実施例３０〜３２）および４０：１００（実施例３３）の重量比を用いたことを除いて、ＣＹＭＥＬ  １１３３を用いて、実施例１と同様に細繊維試料を作製した。また、細繊維を収集した基材材料は、５ｆｔ／分の線速度で移動していた。試験結果については表７を参照されたい。
【０１２９】
結果：細繊維のバルク特性
実施例１〜３３で製造された細繊維試料は、１０μｍ以下の平均繊維径を有していた。典型的に、それらは、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によって測定した際に、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の平均繊維径を有していた。試料のいくつかを、繊維形態、粒子捕集効率（ＬＥＦＳ−−０．８μｍのラテックス粒子における粒子捕集効率、ＡＳＴＭ規格Ｆ１２１５−８９によって２０ｆｔ／分で動作するベンチ）、耐湿性、および架橋効率について評価した。
【０１３０】
繊維形態
本開示の細繊維の主な特徴は、使用されるポリマーの繊維形成特性に対する樹脂アルデヒド組成物の悪影響が全くないことである。図１は、参照例２から得られる繊維および実施例９の繊維（「ポリアミド：メラミン＝１：１」または１：１のナイロン：メラミン−ホルムアルデヒド重量比）のＳＥＭ画像を比較する。両方の繊維層を、同じ基材材料上に形成した。明らかに、両方の繊維形成および得られた繊維径は、非常に似ている。ポリマー（この実施例ではナイロン）の繊維形成能力に対する樹脂アルデヒド組成物（この実施例ではメラミン−ホルムアルデヒド樹脂）の悪影響がないことは、粒子捕集効率も同様に大きく影響されないであろうことを示唆する。図２は、実施例１〜３の細繊維に関してこの主張を確認している。
【０１３１】
架橋速度
さらに、架橋反応は、参照例２と同程度の速さで行われ得る（図３を参照）。図は、エタノール浸漬試験（１分間）後に保持される細繊維層効率を比較することによって、参照例２の繊維（メトキシ−メチルナイロン−６）の架橋速度を、本開示の細繊維（実施例４〜８）と比較する。エタノール中への電界紡糸細繊維試料の浸漬は、得られる架橋度が、侵食／溶解からバルク材料を保護するのに十分であったか否かの良好な指標になる。全ての繊維層を、同じ基材上に形成した。滞留時間は、繊維形成後に試料が曝された高温での曝露時間を指す。エタノール浸漬に供された試料において保持される細繊維効率は、架橋が所望の保護を与えるのに十分であったことを示す。
【０１３２】
濡れ挙動に対するメラミン−ホルムアルデヒド含量の影響
実施例２２〜２４の繊維ウェブにおける水接触角を、様々なメラミン−ホルムアルデヒド樹脂対ナイロンの重量比）について測定した。表４は、予想どおり、（参照例２と比較した）濡れ角の増加を示すが、メラミン−ホルムアルデヒド含量に関する傾向は、予想どおりではなかった。
【０１３３】
【表４】
2014531523.tif 000008
【０１３４】
参照例２の繊維マット上では、液滴は、１００秒後に基材に吸収された。実施例２２〜２４の繊維マット上では、液滴は、１００秒後に消失しなかった。
【０１３５】
触媒レベルの影響
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の推奨される触媒レベルは、通常、固体の２％未満である（フィルムなどの典型的な三次元製品の場合）。一次元の繊維の場合、十分に速い架橋速度を得るために、より高いレベルの触媒が必要とされる。活性触媒種が、通常の三次元方向に沿う代わりに、繊維軸に沿って移動する必要があると考えられる。ここで、好ましい触媒濃度は、好ましい架橋速度のためにポリマー固体を基準にして少なくとも４重量％である。
【０１３６】
環境抵抗
メラミン−ホルムアルデヒド樹脂を加えると、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の移動のために、架橋および繊維表面保護の両方が得られる。表４に記載される接触角データは、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂が表面上にある一方、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の存在により、より大きい接触角が必ずしも得られるわけではないことを示唆する。環境抵抗の観点から、エタノールおよび湿度の影響を、参照例２の繊維対実施例９〜１１の細繊維（１：１のメラミン−ホルムアルデヒド：ナイロン重量比）の様々なろ材（フラットシート）について試験した。図４Ａおよび４Ｂは、以下のエタノールおよび温水の浸漬浴材料が、同様のレベルの保持される細繊維層効率を示すことを示す。
【０１３７】
湿潤環境のより長い期間の影響を試験するために、ろ材を、温湿度チャンバー（ＴＨＣ）において試験した（曝露時間は、ｘ軸であり；米国特許第６，７４３，２７３号明細書に記載される試験手順、Ｔ＝１４０°Ｆ、１００％のＲＨ、および１０ｆｔ／分の流量）。図５において、実施例９〜１１の繊維は、メラミン−ホルムアルデヒド添加剤の表面移動および架橋能力により、１００％のＲＨ（相対湿度）および１４０°Ｆで、より良好な耐湿性を明らかに示す。参照例についての結果もプロットに含まれる。表５に記載されるように３つの異なる基材を使用した）。
【０１３８】
図４〜５に使用されるろ材試料についてのさらなるデータが、表５に示される。表５において、「初期」は、任意のエタノールまたは水の浸漬試験の前であることを意味する。
【０１３９】
【表５】
2014531523.tif 000009
【０１４０】
異なるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂の影響
図１５は、実施例２および１２〜１３の細繊維についての（アルコール浸漬試験への曝露後の）細繊維層効率保持データを示す。このデータは、本開示の細繊維が、異なるタイプのメラミン−ホルムアルデヒド樹脂（実施例２ではＣＹＭＥＬ  １１３３を用い、実施例１２ではＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ  ２６０８を用いる）を用いて形成され得ることを実証する。ＣＹＭＥＬ  １１３３は、自己架橋しないが、ＲＥＳＩＭＥＮＥ  ＨＭ２６０８は、自己架橋する。実施例１３〜１５の細繊維は、細繊維層効率保持が、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の量およびタイプによって制御され得ることを実証する。
【０１４１】
ＬＥＦＳに対する活性水素基の数の影響
図１６は、低い割合の活性水素基（１２〜１６％のＯＨ基）によっても、実施例１６〜１９において良好な繊維架橋が得られたことを示す（エタノール浸漬後のＬＥＦＳ結果によって示されるように）。
【０１４２】
結果：細繊維の表面特性
ポリアミドおよびメラミン樹脂からの細繊維の表面分析
ＸＰＳデータ
湿潤結果（接触角；表４）は、繊維表面にある種の改質がなされたことを明らかに示唆する。表面現象をよりよく理解するために、ＥＳＣＡ分析を、Ｅｖａｎｓ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｇｒｏｕｐ（Ｃｈａｓｋａ，ＭＮ）で行った。結合エネルギーレベル５３３ｅＶ（メラミンからのＣ−Ｏを反映している）および５３１ｅＶ（アミド結合のＣ＝Ｏを反映している）を見ることによって、５ｎｍの深さまでの表面における相対組成を評価した。純粋なポリアミド繊維マット（メラミン−ホルムアルデヒド架橋剤を含まない）も、Ｃ−Ｏ結合のいくらかの存在を示すため、詳細な定量分析を行うのは難しい。ＥＳＣＡ分析の結果は、表６に示される。メラミン−ホルムアルデヒド樹脂含量の増加に伴う、表面層におけるＣ−Ｏ面積の増加の一貫した傾向が観察された。これは、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂含量の増加に伴う、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂の表面移動を明らかに確認する。「純粋なＭＥ」は、入手したままの、試験される使用されるメラミン−ホルムアルデヒド組成物（液体形態）を指し、これを、１４０℃で１０分間熱処理した。
【０１４３】
【表６】
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【０１４４】
Ｃ６０イオン銃スパッタリング（ｉｏｎ  ｇｕｎ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）
さらに、Ｃ６０（バックミンスターフラーレンまたはバッキーボール）イオン銃を用いて、体系的な深さプロファイル分析実験を、参照例１の純粋なポリアミド繊維および実施例２９の細繊維について行った。この技術により、ごくわずかな全体的な試料の損傷で；スパッタリングによる表面の層ごとの除去が行われる。参照例１の純粋なポリアミド繊維では、スパッタリング時間とともにＣ、Ｎ、およびＯ（Ｃ１ｓ、Ｎ１ｓ、およびＯ１ｓ）濃度のごくわずかな変化がある（図６を参照）。さらに、参照例１について、Ｃ１ｓスペクトルのごくわずかな変化が観察される（図７を参照）。
【０１４５】
対照的に、実施例２９の細繊維に対する深さプロファイル分析実験は、著しい変化が起こっていることを示す。スペクトル変化は、最初のうちが極めて著しく、スパッタリング時間が長くなるほど遅くなる（図８を参照）。
【０１４６】
図９の上側の図は、本開示の繊維（実施例２９）の表面組成物が、バルク繊維組成物と異なることを示す。表面組成物は、繊維のバルクより窒素および酸素がより多く、炭素がより少ない。Ｃ１ｓプロファイルは、２つの成分：１）メラミンからの寄与分および２）ナイロンからの寄与分へと分離される（図９の下側の図）。Ｃ１ｓプロファイルを分離すると、スパッタリング時間とともにナイロン成分からの寄与分の増加が、それが一定になるまで見られる。それに応じて、コーティング成分からのＣ１ｓ寄与分の減少が観察される。図に示される結果に基づいて、以下の３つの領域が特定される：（１）最大で１分間のスパッタ時間に対応する上部初期層（約５ｎｍ）が、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂層であり；（２）大きい中間領域（１分間〜４０分間のスパッタ時間）（ここで、層は、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂とナイロンとの混合物からなる）および（３）ポリアミド（ナイロン）が主に存在していることを示す底部領域（４０〜６０分間のスパッタ時間）。ここで、参照例２および３と対照的に、６０：１００のレベルにおけるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂の添加（すなわち、１００部のポリマーに対する６０部の樹脂アルデヒド組成物）（実施例２９）は、以下の３段階の構造を与える：表面における非常に高い濃度のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、中間層における様々な比率、および、最後に、内部におけるポリアミド（ナイロン）の優勢（図１１Ａを参照）。
【０１４７】
メラミン−ホルムアルデヒド含量の低下（例えば、２０：１００の重量比未満）は、３段階の構造に影響を与え、それは、最終的に、繊維断面にわたるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂のより均一な分布につながり得ることが予測される。図９の下側の図（実施例２９の繊維）のデータと対照的に、メラミンＣ１ｓ濃度は、一定に低下し（図１０、実施例２８の繊維）、初期の低下後、図９の下側の図にあるように横ばい状態にならない。これは、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂コーティングが、大幅に薄く、メラミンの大部分が、繊維の断面にわたって分配されていることを示唆する（図１１Ｂを参照）。これは、実施例２８の細繊維のポリマー材料に対する樹脂アルデヒド組成物の重量比（２０：１００、すなわち、１００部のポリマーに対する２０部の樹脂アルデヒド組成物）を上回る（すなわち、それを超える）樹脂アルデヒド樹脂の大幅な増加が、表面移動（繊維表面特性を変化させる）および従来の架橋の両方をもたらし、それによって、バルク特性を向上させるという仮定に、明らかに信憑性を与える。
【０１４８】
ポリアクリル酸およびメラミン樹脂からの細繊維の表面分析
実施例２０の細繊維の表面を、ＥＳＣＡを用いてＥｖａｎｓ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｇｒｏｕｐｓによって分析した。ポリアミドの結果から予測されるように、メラミン−ホルムアルデヒドは、高濃度の原子Ｎ（図１２）によって示されるように、明らかに表面に移動する。図１３中のＣ１ｓスペクトルは、スパッタリングの最初の３〜５分間以内に起こる深さプロファイルの最も著しい変化を示す（Ｃ６０）。スパッタリングのデータは、Ｃ１ｓスペクトルが、メラミンベースのコーティングと一致するスペクトルから、（メラミン−ホルムアルデヒド樹脂なしで実施例２０の繊維として作製されるような）ＰＡＡ対照繊維のスペクトルと類似のスペクトルへと変化したことを示す。
【０１４９】
スペクトルは、炭化水素とＯ−Ｃ＝Ｏ線との間で、２８７ｅＶ前後のスペクトルの中にかなりの濃度がまだ存在していたことを示す。この強度は、おそらく、残りのメラミン−ホルムアルデヒド樹脂と一致する。興味深いことに、強度は低下し、その後、プロファイルの残りの部分を通して１０原子％のレベルに保たれる。この残りのコーティングを、スパッタビームによって除去しなかったことが、材料の表面粗さに関連し得る。ポリアミド試料と異なり、ＰＡ試料（ＰＡＡ対照および実施例２０の試料の両方）は、セルロース基材への強力な接着を示すため、接着された細繊維を脱離せずに基材から分離することができず、それによって、表面粗さの現象を説明する。
【０１５０】
ポリ（ビニルブチラール）およびメラミン樹脂からの細繊維の表面分析
実施例２１の繊維の表面を、ＥＳＣＡを用いてＥｖａｎｓ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｇｒｏｕｐｓによって分析し、結果が、図１４に示される。ＰＶＢは、高レベルのＮの存在およびＣ１ｓスペクトルの形状（図１４）に基づいて、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂コーティングを有するようである。予想どおり、ＮおよびＯ濃度は両方とも、深さプロファイルの間に徐々に減少した一方、Ｃ含量は増加した。しかしながら、実施例２１の繊維（およびメラミン−ホルムアルデヒド樹脂なしで実施例２１の繊維として作製されたＰＶＢ対照繊維）の深さプロファイルにおいて観察される変化は、おそらく、材料の（イオンビーム下での）劣化を反映し、そのため、このプロファイルには界面（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が観察されなかった。
【０１５１】
高効率ろ材
高い粒子除去効率を有するろ材を、本開示からのポリマーおよび繊維を用いて製造した。表７に示されるようにろ過効率について試験される材料を、実施例３０〜３３について上記のように製造した。
【０１５２】
【表７】
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【０１５３】
結果の説明
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、およびメラミン樹脂が、ポリアミド樹脂の架橋剤として使用され得る。中でも特に１つの考えられる架橋剤としてのメラミン樹脂の使用は、Ｌｏｄｈｉらの米国特許出願公開第２００７／００８２３９３Ａ１号明細書およびＣｈｅｎらの国際特許公報の国際公開第２００９／０６４７６７Ａ２号パンフレットに開示されている。さらに、Ｂａｌｌａｒｄの米国特許第４，９９２，５１５号明細書には、裁縫用途におけるコーティングとして使用するための架橋されたナイロンターポリマーを得るためのメラミン−ホルムアルデヒド樹脂の使用が開示されている。しかしながら、全ての場合において、メラミン樹脂の使用は、ポリアミドターポリマー用の架橋剤としてのその能力に限定される。従来の架橋用途において、架橋剤は、所望の最終特性に適合する程度までポリマーを架橋するのに十分な（典型的に、ポリマーを基準にして１５重量％未満の）量で用いられる。例えば、繊維形成の際、ポリマー材料の過剰な架橋は、脆性および弾性の低下につながる。
【０１５４】
それにもかかわらず、本開示において、繊維形成の際の比較的大量の樹脂アルデヒド組成物、例えば、２０重量パーセントより多い量のメラミン−アルデヒド組成物が、樹脂アルデヒド組成物と架橋可能なポリマー材料とともに用いられる場合、バルク特性および表面特性の両方の著しい向上を予想外にもたらすことが分かった。これらの特性は、ポリマー溶液の繊維形成能力を犠牲にせずに得られる。対照的に、他のタイプの架橋剤（フェノールおよびエポキシ）は、バルク特性に悪影響を与えることがあり、表面特性（例えば、接触角）に影響を与えない。
【０１５５】
ポリマー材料が、ポリアミド／ナイロンブレンドである場合、例えば、過剰なまたはメラミン−アルデヒド組成物などの樹脂アルデヒド組成物の使用が、ポリアミド繊維（メラミン−アルデヒドを含まない）組成物と比べて引張り強さを向上させる。さらに、樹脂アルデヒド組成物の非存在下でのポリアミド細繊維と比べて、本開示の細繊維ウェブにおける極性液体の接触角の増加から明らかなように、本開示の繊維の表面特性が向上される。
【０１５６】
従来の混合物またはブレンドに用いられるポリマー材料対アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物（ここで、アルデヒド組成物は、架橋剤として用いられる）の比率、アルデヒド組成物対ポリマー材料の重量比は、典型的に、例えば、０．１：１００〜５：１００の範囲である。樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物とのポリアミド混合物またはブレンドの場合、１５：１００あるいは１８：１００もの（アルデヒド組成物：ポリマー材料）が使用されている。このような比率は、単に自然に架橋しているかまたはそれから形成される繊維全体にわたって組成が実質的に均一であるポリアミドと樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）との混合物またはブレンドをもたらす。
【０１５７】
しかしながら、本開示の繊維を形成するのに用いられるポリマー材料対アルデヒド組成物の重量比は、好ましくは、１００：２０〜１００：２００、例えば、ある実施形態において、１００：２００〜１００：１００、他の実施形態において、１００：１７５〜１００：２５、他の実施形態において、１００：１７５〜１００：１２５、他の実施形態において、１００：１５０〜１００：３０、他の実施形態において、１００：１５０〜１００：７５、他の実施形態において、１００：１２５〜１００：４０、他の実施形態において、１００：１２５〜１００：６０、他の実施形態において、１００：１２５〜１００：５０、他の実施形態において、１００：１００〜１００：５０、他の実施形態において、１００：１００〜１００：６０の範囲である。意外にも、このような比率は、外部樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）層の形成ならびにバルク特性および表面特性の著しい改良をもたらす。
【０１５８】
理論に制約されるものではないが、これらの利点が生じる理由は、ポリマー材料が架橋されると、残りのアルデヒド組成物が、シェルを形成し、繊維が形成されるにつれて繊維の表面を被覆することであると考えられる。コーティングは、繊維の内部と組成が異なり、コア−シェル型の形態が得られる。したがって、繊維へと形成される際、ポリマー材料と樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物とのブレンドは、適切な混合またはブレンド比で、少なくとも２つの同心相を形成する。本開示の繊維は、ポリマー材料を含む内側相またはコア相と、樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物を含む、内側相を囲む少なくとも１つの同心相とを有する。ここで、本開示の繊維の外面における樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物相の存在は、本開示の繊維ウェブが基材上に形成され、その後、ろ過用途に用いられる場合、性能パラメータの向上をもたらす。
【０１５９】
図１１Ａ／Ｂを見ると、同心相繊維形成の２つの観察される実施形態が示される。図１１Ａは、第１の実施形態を表し、本開示の１つの細繊維１００およびその層状構造の断面図が示される。第１の相１０は、ポリマー材料を含む内部軸方向ポリマー相であり、ここで、ポリマー材料は、相における唯一の材料であり、またはポリマー材料は、相における材料の少なくとも５０重量％（重量パーセント）であり、好ましくは、主要な材料（相における材料の５０重量％超）である。第１の相は、繊維１００の様々な実施形態において、５０重量％〜１００重量％のポリマー材料、またはある実施形態において、７５重量％〜９５重量％のポリマー材料を含む。第１の相１０の残りは、ある実施形態において、アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物である。第１の相は、ポリマー材料および樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物の両方を含む第２のコーティング相２０によって囲まれ、ここで、ポリマー材料対樹脂アルデヒド組成物の重量比は、第１の相１０の重量比未満であり、第２の相は、１０重量％〜７５重量％のポリマー材料、またはある実施形態において、２５重量％〜５０重量％のポリマー材料を含む。選択される特定のポリマー材料および選択される反応性アルデヒド組成物の量に応じて、第２の相２０のある割合の樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物は、内部軸方向ポリマー相１０に隣接するポリマー鎖を架橋し得る。言い換えると、ある割合の樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物は、第１の相１０におけるポリマー材料の利用可能な反応性部分（ポリマー主鎖にペンダントしており、第２の相２０に隣接する活性水素部分を含む）のある程度の架橋を引き起こす。細繊維１００は、大部分、すなわち、５０重量％超またはそれ以上の樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物を含む第３の外部相３０をさらに含有し、ここで、ポリマー材料対樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物の重量比は、第２の相２０の重量比未満であり、第３の相は、０重量％〜５０重量％のポリマー材料、またはある実施形態において、５重量％〜２５重量％のポリマー材料を含む。
【０１６０】
ポリマー材料がポリアミドであり、樹脂アルデヒド組成物がメラミン−ホルムアルデヒド組成物であり、さらに、繊維が、１００：１００〜１００：２５、または１００：７５：〜１００：５０、または１００：６０のポリアミド：メラミン−ホルムアルデヒド重量比のブレンドから電界紡糸されるある実施形態において、図１１Ａに示されるように本開示の３相の実施形態が形成される。メラミン−ホルムアルデヒド組成物を用いてポリアミドを架橋することは公知であるが、本開示の細繊維を形成するのに用いられる重量比は、メラミン組成物を用いたポリアミドの架橋を引き起こすのに従来から使用される比率を反映していない。ポリマー対架橋剤の従来の重量比は、例えば、１００：０．１〜１００：５である（または、言い換えると、０．１：１００〜５：１００の樹脂アルデヒド組成物：ポリマー）。しかしながら、以下にさらに説明されるように、相分離およびそれに伴って形成されるコア−シェル型の形態が、著しい性能向上につながるという予想外かつ意外な結果のため、本開示の繊維を形成するのに、上述されるように、大幅に多い量の樹脂アルデヒド組成物を使用するのが有利である。
【０１６１】
図１１Ｂは、本開示の第２の実施形態を表し、本開示の１つの細繊維１０２の断面図が示される。第１の相１２は、典型的に、ポリマー材料と樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む内部軸方向ポリマー相である。第１の相は、繊維１０２の様々な実施形態において、２５重量％〜１００重量％のポリマー材料、またはある実施形態において、５０重量％〜７５重量％のポリマー材料を含む。第１の相１２の残りは、ある実施形態において、樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）組成物である。第１の相１２は、大部分、すなわち、５０重量％超またはそれ以上の樹脂アルデヒド組成物を含む第２のコーティング相２２によって囲まれ、ポリマー材料対樹脂アルデヒド組成物の重量比は、第１の相１２の重量比未満である。選択される特定のポリマー材料および選択される反応性メラミン組成物の量に応じて、第２の相２２のある割合の反応性メラミン組成物は、内部軸方向ポリマー相１２に隣接するポリマー鎖を架橋し得る。言い換えると、ある割合の樹脂アルデヒド組成物は、第１の相１２におけるポリマー材料の利用可能な反応性部分（ポリマー主鎖にペンダントしており、第２の相２２に隣接する活性水素部分を含む）のある程度の架橋を引き起こす。
【０１６２】
本開示の３相の実施形態において、外側コーティング相は、樹脂アルデヒドが５０モル％を超えるコーティング組成物を含む領域として特徴付けることができ、コア相は、ポリマー材料が５０モル％を超えるコア組成物を含む領域を含む。さらに、外側コーティング相とコア相との間の架橋された転移相は、樹脂アルデヒドのモル％がコーティング相からコア相に向かって減少する不均質な組成物によって特徴付けられる。ある実施形態において、コア相は、比較的高い割合のポリマー材料および比較的低い割合の樹脂アルデヒドを含む均質な組成物であり、コーティング相は、比較的低い割合のポリマー材料および比較的高い割合の樹脂アルデヒドを含む均質な組成物である。ある実施形態において、ポリマー材料は、コア相の組成物の７５モル％超を占める。ある実施形態において、樹脂アルデヒドは、コーティング相の７５モル％超を占める。
【０１６３】
ポリマー材料がポリアミドであり、樹脂アルデヒド組成物がメラミン−ホルムアルデヒド組成物であり、さらに、繊維が、１００：５０〜１００：１０、または１００：２５：〜１００：１５、または１００：２０のポリアミド：メラミン−ホルムアルデヒド重量比のブレンドから電界紡糸されるある実施形態において、図１１Ｂに示される２相の実施形態が形成される。メラミン−ホルムアルデヒド組成物を用いてポリアミドを架橋することは公知であるが、本開示の細繊維を形成するのに用いられる重量比は、メラミン−ホルムアルデヒド組成物を用いたポリアミドの架橋を引き起こすのに従来から使用される比率を反映していない。ポリマー対架橋剤の従来の重量比は、例えば、１００：０．１〜１００：５である（または、言い換えると、０．１：１００〜５：１００の樹脂アルデヒド組成物：ポリマー）。しかしながら、以下にさらに説明されるように、相分離およびそれに伴って形成されるコア−シェル型の形態が、著しい性能向上につながるという予想外かつ意外な結果のため、本開示の繊維を形成するのに、上述されるように、大幅に多い量の樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）組成物を使用するのが有利であることを本発明者らは見出した。
【０１６４】
図１１Ａ／Ｂに示される２相または３相の実施形態ならびに他の形態が考えられ、本開示の範囲内である。このような形態は、ポリマー材料および樹脂アルデヒド組成物のタイプおよび量を変更することによって、さらに、本開示の細繊維を形成するのに用いられる方法（電界紡糸、メルトブロー、回転紡糸など）を変更することによって得られる。細繊維は、意外にも大量の樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−アルデヒド）組成物、すなわち、従来のブレンド中の利用可能な反応性ポリマー部分を架橋するために樹脂アルデヒド組成物について必要とされる量よりかなり多い量を含む、樹脂アルデヒド（例えば、メラミン−ホルムアルデヒド）組成物対ポリマー材料の比率で作製される。過剰の量が、図１１Ａ／Ｂに示される形態と類似した、１つ以上のコーティング相、および／または外部相を形成するのに利用可能である。例えば、メラミン−ホルムアルデヒドの外部コーティング層は、本開示の細繊維および細繊維層の耐熱性および耐湿性を含む改良されたろ過特性をもたらす。外部コーティング層は、細繊維層の表面特性にも影響を与える。細繊維の外層における高い割合のアルデヒド樹脂の存在が、本開示の細繊維のウェブの観察される水接触角の増加をもたらすことが観察された。理論に制約されるものではないが、メラミン樹脂（または他の樹脂アルデヒド）は、細繊維の小さい直径のために、細繊維の表面により速く移動すると考えられる。このより速い移動により、コーティングが、他の製造プロセスによって製造されるより大きい繊維において形成されるより細繊維においてより速く形成される。本開示の細繊維の繊維形態に関して、過剰なアルデヒド組成物が、観察されるように、ポリマー材料と別個の相であり得ることは意外であり、その場合、アルデヒド組成物は、繊維の外部にコーティング相を形成し、さらに、連続相における十分なポリマー鎖を架橋するように作用する。結果として、本開示の細繊維は、例えば、メラミン−アルデヒド樹脂に付随する追加された強度および環境安定性とともに、ポリアミドの可撓性の有利な特性を示す。
【０１６５】
本明細書に引用される特許、特許文献、および刊行物の完全な開示は、それぞれが個々に援用されているかのように、全体が参照により援用される。本開示には、様々な変更および代替的な形態が可能であるが、その詳細が、実施例および図面として示されており、これ以降に詳細に記載される。しかしながら、本開示が、記載される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。逆に、本開示の趣旨および範囲に含まれる変更、均等物、および代替例を包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014531523.tif 000022
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月13日(2014.5.13)
【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】
コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって、
前記コア相がポリマーを含み、
前記コーティング相が樹脂アルデヒド組成物を含み、
さらに、前記ポリマーの少なくとも一部が、前記樹脂アルデヒド組成物によって架橋され、
前記ポリマーが、
ナイロン、
ポリビニルブチラール、エチレンコ−ビニルアルコールコポリマー、もしくはそれらの混合物、
エチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸フタル酸セルロース、およびそれらの混合物からなる群から選択されるセルロース誘導体、
ポリ（メタ）アクリル酸ホモポリマーもしくはコポリマー、または
ポリ（無水マレイン酸）コポリマー
を含む、細繊維。
【請求項２】
２相を含み、前記コア相が、前記ポリマーと前記樹脂アルデヒド組成物との混合物を含むか、または
３相を含み、前記コア相が前記ポリマーを含み、前記コーティング相が前記樹脂アルデヒド組成物を含み、遷移相が、前記ポリマーと前記樹脂アルデヒド組成物との混合物を含む、
請求項１に記載の細繊維。
【請求項３】
コア相と、コーティング相とを含む細繊維であって、
前記コア相がナイロンを含み、
前記コーティング相が樹脂メラミン−アルデヒド組成物を含み、
前記ナイロンの少なくとも一部が、樹脂メラミン−アルデヒド組成物によって架橋され、
さらに、前記細繊維が、前記ナイロン１００重量部当たり２０重量部を超える量の樹脂メラミン−アルデヒド組成物から作製される細繊維。
【請求項４】
ろ過基材と、前記基材に配置された請求項１乃至３の何れか１項に記載の複数の細繊維を含む層とを含むろ材。
【請求項５】
請求項４に記載のろ材を含むフィルタエレメント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本明細書において、全ての数値は、「約」という用語によって、好ましくは「正確に」という用語によって修飾されるものとみなされる。測定量に関連して本明細書において使用される際、「約」という用語は、測定を行い、測定の目的および使用される測定装置の精度に応じたレベルの注意を払う当業者によって予測され得る測定量の変動を指す。
【国際調査報告】
2014531523.tif 000030
2014531523.tif 000031