(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気から微粒子を濾過する方法であって、
ａ．室内に空気濾過装置を提供する工程であって、前記装置が、
ファンと、
エアフィルタバッグであって、
第１の成分層であって、
少なくとも２つの異なるデニールを有する成形繊維を含む繊維の混合物であって、前記混合物中の各繊維が、０．７ｄｐｆ〜７．０ｄｐｆのデニールを含む、混合物、
複数の中空突出部及び陥凹領域であって、前記中空突出部が、３ｍｍ〜１６ｍｍの突出長さと、２ｍｍ〜１４ｍｍの非突出長さと、０．５ｍｍ〜３ｍｍの突出高さとを含み、前記中空突出部及び陥凹領域が、４０：６０〜６０：４０の平面領域比を含む、複数の中空突出部及び陥凹領域を含む、第１の成分層、
０．９ｄｐｆ〜２．０のデニールを有する繊維を少なくとも５０％含む第２の成分層、
第３の成分層であって、前記第２の成分層が前記第１と第３の成分層の間に配置される第３の成分層、並びに
前記第１の成分層と前記第２の成分層とを連結する複数の連結部であって、前記複数の連結部が繊維の機械的相互貫入を含み、前記エアフィルタバッグが１ｍｍ〜３ｍｍの厚みと３０ｇｓｍ〜１００ｇｓｍの坪量を有する、複数の連結部を含む、
エアフィルタバッグと、を含む、工程と、
ｂ．前記ファンを作動させて７０〜１５０ＣＦＭの空気を前記エアフィルタバッグに移動させ、前記エアフィルタを通過した空気の圧力低下が４Ｐａ〜２５Ｐａである工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記ファンが７０〜１００ＣＦＭの空気を前記エアフィルタバッグに移動させ、前記エアフィルタを通過した空気の圧力低下が４Ｐａ〜２０Ｐａである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記装置を少なくとも２０分間作動させ、これにより、１マイクロメートル〜１０マイクロメートルの微粒子の４０％超を前記室内の空気から除去する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記装置が、第１の開口端、第２の開口端、及びこれらの間の空気流路を含む実質的に空気不透過性の外スリーブを更に含み、前記外スリーブがその長手方向軸の周囲で前記エアフィルタバッグを覆う、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記装置が作動しているとき、前記第２の開口端から出る一定体積の空気の流出速度が、０．６〜２．６ｍ／ｓである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の成分層と前記第２の成分層が、水流交絡されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の成分層における前記繊維の混合物が、５．０ｄｐｆ〜７．０ｄｐｆのデニールを有するマルチローバルな深溝付成形繊維を更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の成分層における前記繊維の混合物が、１．０ｄｐｆ〜２．０ｄｐｆのデニールを有する不規則な成形繊維を更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の成分層が、更に、０．０００１ｄｐｆ〜０．００６ｄｐｆのデニールを有する繊維を少なくとも５％含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記エアフィルタバッグが、０．１ｍ2〜１ｍ2の空気流表面積を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記エアフィルタバッグが、Ｅ１粒子では１５％超、Ｅ２粒子の２０％〜７０％、及びＥ３粒子の５０〜９０％のシングルパス濾過効率を有し、圧力低下が２０Ｐａ未満である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の成分層中の前記繊維の混合物が、０．９ｄｐｆ〜２．０ｄｐｆのデニールを有する第１のトリローバル繊維と、２．７ｄｐｆ〜３．０ｄｐｆのデニールを有する第２のトリローバル繊維とを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維の混合物を含む複合フィルタ基材を提供することによって、空気から微粒子を濾過する方法を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
表面上及び空気中の汚染物質及び微粒子を清浄化及び濾過するための基材は、当技術分野において公知である。におい（例えば、たばこの煙）、揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）、微生物（例えば、細菌、ウイルス、かび）、及び微粒子（例えば、粉塵）等の汚染物質は、人間が吸入するか又は別の方法で接触したときに有害な効果を有する。微粒子単独では、ヒトの免疫反応を誘発し得る垢、ペットのフケ、チリダニの糞、及びその他の微視的（５マイクロメートル未満のサイズ）微粒子を含む。
【０００３】
微粒子の清浄化効率に加えて、消費者は、空気が基材を通過するときの圧力低下が少ないフィルタ基材を望む場合があるが、その理由は、ノイズレベルを低くすることができるためである。ノイズレベルが低いことは、長い空気濾過稼働時間（例えば、１日２４時間稼働）を可能にするために消費者にとって魅力的であり得る。清浄化効率が改善されかつノイズが最小である、消費者が入手可能なフィルタ基材を提供するために、当技術分野において様々な努力がなされてきた。しかし、ノイズ及び清浄化効率の改善は、典型的には、製造業者が低コストでフィルタ基材を生産する能力を損なわせる、及び／又はフィルタ基材の消費者が望む別の側面に負の影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、小型／可搬性及び消費者の許容可能なノイズレベル等の消費者に優しい特徴を有すると同時に、空気から微粒子をコスト効率的にかつ改善された効率で除去する、空気濾過装置用の改善されたフィルタ基材が引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、空気から微粒子を濾過する方法であって、（ａ）室内に空気濾過装置を提供する工程であって、前記装置が、ファンと、エアフィルタであって、第１の成分層であって、少なくとも２つの異なるデニールを有する成形繊維を含む繊維の混合物であって、前記混合物中の各繊維が、約０．７ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆのデニールを含む、混合物、複数の中空突出部及び陥凹領域であって、前記中空突出部が、約３ｍｍ〜約１６ｍｍの突出長さと、約２ｍｍ〜約１４ｍｍの非突出長さと、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの突出高さとを含み、前記中空突出部及び陥凹領域が、約４０：６０〜約６０：４０の平面領域比を含む、複数の中空突出部及び陥凹領域を含む、第１の成分層、並びに約０．９ｄｐｆ〜約２．０のデニールを有する繊維を少なくとも約５０％含む第２の成分層、前記第１の成分層と前記第２の成分層とを連結する複数の連結部を含む、エアフィルタと、を含む工程と、（ｂ）前記ファンを作動させて約７０〜約１５０ＣＦＭの空気を前記エアフィルタに移動させる工程と、を含む、方法に関する。
【０００６】
また、空気から微粒子を濾過する方法であって、（ａ）室内に空気濾過装置を提供する工程であって、前記装置が、ファンと、エアフィルタバッグであって、第１の成分層であって、少なくとも２つの異なるデニールを有するトリローバル繊維の混合物であって、前記混合物中の各繊維が、約０．７ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆのデニールを含む、混合物、複数の中空突出部を含む、第１の成分層、及び約０．９ｄｐｆ〜約２．０のデニールを有する繊維を少なくとも約５０％含む第２の成分層、及び前記第１の成分層と前記第２の成分層とを連結する複数の連結部を含む、エアフィルタバッグとを、含む、工程と、（ｂ）前記ファンを作動させて、約７０〜約１５０ＣＦＭの空気を前記エアフィルタバッグに移動させ、これにより、約１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルの微粒子の４０％超を前記室内の空気から除去する工程と、を含む、方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書は、本発明を詳細に指摘し明確に特許請求する請求項をもって結論とするが、本発明は、添付の図面と併せてなされる以下の説明から、より一層よく理解されると考えられる。
【図１】複数の中空突出部を含むフィルタ基材の１つの実施形態の概略斜視図である。
【図２】図１において点線円「２」によって表されている中空突出部の拡大概略図である。
【図３】中空突出部の図２の線３−３に沿った領域の断面図である。
【図４】複数の中空突出部及び陥凹領域を含む基材の１つの実施形態の３Ｄ画像（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図５】図４に示す中空突出部の線５−５に沿った断面図のマイクロコンピュータ断層画像である。
【図６】図６Ａは、成形繊維を含む複合フィルタ基材の第１の層の１つの実施形態の拡大図である。図６Ｂは、６Ａにおける点線囲みによって表されている領域の拡大図である。
【図７Ａ】ポリプロピレンのトリローバル繊維の１つの実施形態の拡大図である。
【図７Ｂ】ポリエステルの４つの深溝付繊維の１つの実施形態の拡大図である。
【図７Ｃ】ビスコースの不規則な成形繊維の１つの実施形態の拡大図である。
【図８】図４に示す基材の透過光学走査画像である。
【図９】中空突出部の断面の透過光学走査画像である。
【図１０Ａ】複数の中空突出部及び陥凹領域を含む基材の１つの実施形態の３Ｄ画像（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１０Ｂ】図１０Ａにおける線１、２、及び３に沿った中空突出部の突出高さを示すグラフである。
【図１１Ａ】全て５０：５０の平面領域比を有する様々な中空突出部パターンを有する基材の様々な実施形態を示す３Ｄ画像の二値２Ｄ投影（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１１Ｂ】全て５０：５０の平面領域比を有する様々な中空突出部パターンを有する基材の様々な実施形態を示す３Ｄ画像の二値２Ｄ投影（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１１Ｃ】全て５０：５０の平面領域比を有する様々な中空突出部パターンを有する基材の様々な実施形態を示す３Ｄ画像の二値２Ｄ投影（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１２Ａ】全て４０：６０の平面領域比を有する様々な中空突出部パターンを有する基材の様々な実施形態を示す３Ｄ画像の二値２Ｄ投影（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１２Ｂ】全て４０：６０の平面領域比を有する様々な中空突出部パターンを有する基材の様々な実施形態を示す３Ｄ画像の二値２Ｄ投影（ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器から）である。
【図１３】図１３Ａは、円形スパンボンドポリプロピレン、円形ナノポリプロピレン、及び円形メルトブローンポリプロピレン繊維を含む複合フィルタ基材の第２の層の１つの実施形態の拡大図である。図１３Ｂは、１３Ａにおける点線囲みによって表されている領域の拡大図である。
【図１４】中空突出部の突出高さを計算するためのフローチャートである。
【図１５】低及び高デニールのトリローバル繊維と円形ビスコース繊維とを含む成分層によって捕捉された汚れを示す拡大図である。
【図１６】高デニールのトリローバル繊維と４ＤＧ（商標）繊維とを含む成分層によって捕捉された汚れを示す拡大図である。
【図１７】円形ナノ繊維と円形ポリプロピレンスパンボンドと円形メルトブローン繊維とを含む成分層によって捕捉された汚れを示す拡大図である。
【図１８】本発明に係る空気濾過装置の１つの実施形態を示す。
【図１９】図１８の空気濾過装置の断面図を示す。
【図２０】図１８の空気濾過装置の分解図を示す。
【図２１】装置の基部のみ（すなわち、外スリーブ、エアフィルタ、及び関連部品が取り外された装置）を示す、図１９の装置の断面図を示す。
【図２２】図２１の基部の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
定義
「空気流表面積（air flow surface area）」とは、本明細書で使用するとき、空気が基材を通過する透過可能面積（permeable area）を意味する。この空気流表面積は、折り目もひだもない単一の平面上に基材を平らに置き（基材が袋又は三次元形体になっている場合、平らに置くために基材を切断しなくてはならない）、次いで、総表面積を測定することによって測定される。測定された空気流表面積は、エアフィルタの同部分を空気流が通過するのを物理的又は化学的バリア（例えば、フィルタの縁部における構造又はコーティング）が妨げる領域を全く含まなくてもよい。
【０００９】
「坪量」とは、本明細書で使用するとき、一般的にグラム／平方メートル（「ｇｓｍ」又は「ｇ／ｍ2」）で表される、基材の単位面積当たりの質量を指す。坪量は、典型的には、標準試験法であるＩＳＯ  ９０７３−１：１９８９「Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ−−Ｐａｒｔ  １：Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍａｓｓ  ｐｅｒ  ｕｎｉｔ  ａｒｅａ」を用いることによって測定される。
【００１０】
「デニール」とは、本明細書で使用するとき、フィラメント／繊維の繊度を示すために用いられる単位を指す。この単位は、長さ９０００メートル当たりのグラムでフィラメント／繊維の質量を表す。本明細書で使用するとき、繊維質材料に関して、デニールは、繊維又はフィラメント当たりのデニール、又は単に「ｄｐｆ」と表され、典型的には、多くのフィラメントの数値平均である。公知の繊維密度及び断面積では、デニールは、［繊維密度（キログラム／立方メートル）×断面積（平方メートル）×９０００リニアメーターの長さ×１０００（グラム／キログラム）］として計算することができる。
【００１１】
「密度」とは、本明細書で使用するとき、繊維、ボイド、又はその中の任意の添加剤を含む繊維質基材のバルク密度を意味する。バルク密度（又は単に基材の密度）は、基材の質量（又は基材の断面）を基材の総体積（又は質量を考慮するそれぞれの断面）で除することから計算される。基材の総体積は、基材が占有する面積及びその厚みを含む。長さ、幅、及び厚みを有する基材の矩形断面については、総体積は、基材の長さ、幅、及び厚みを乗じることによって計算することができる。基材の密度は、キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）として表される。
【００１２】
「高デニール繊維」は、本明細書で使用するとき、少なくとも約２．２ｄｐｆのデニールを有する繊維を意味する。
【００１３】
「中空突出部」とは、本明細書で使用するとき、構造の外表面を画定し、繊維質材料の少なくとも２層の複合層間に体積を有する、これら２層によって形成される巨視的三次元構造を意味する。巨視的三次元構造は、観察者の眼と基材の平面との間の垂直距離が約３０センチメートル（１２インチ）であるとき、肉眼で容易に見ることができる。言い換えれば、本発明の三次元構造は、シートの一方又は両方の表面が複数の平面に存在し、前記構造を約３０センチメートル（１２インチ）から観察するとき、これら平面間の距離が肉眼で観察可能であるという点で、非平面である基材である。「中空突出部」に適した例えは、気泡シートにみられる巨視的三次元構造である。「中空突出部」の内部体積は、実質的に中空であってもよく（すなわち、その外側繊維層によってのみ画定される）、又は部分的に繊維が充填されていてもよい（すなわち、その外側層間の体積の一部が幾つかの繊維に占有されている）。
【００１４】
「層」とは、本明細書で使用するとき、その一次寸法がＸ−Ｙである、すなわち、その長さ及び幅に沿っている、基材のメンバー又は構成要素を指す。層という用語が必ずしも材料の単一層又はシートには限定されないことを理解すべきである。したがって、層は、必要な種類の材料の幾つかのシート又はウェブの複合体又は組み合わせを含み得る。したがって、用語「層（layer）」は、「層（layers）」及び「層状（layered）」を含む。
【００１５】
「低デニール成形繊維」は、本明細書で使用するとき、最高１．２ｄｐｆのデニールを有する成形繊維である。
【００１６】
「不織布」は、本明細書で使用するとき、個々の繊維又は糸が入り組んでいるが、織布又は編布（後者の種類は、典型的には、ランダムに配向された又は実質的にランダムに配向された繊維を有しない）のような繰り返しパターンではない構造を有するウェブを指す。
【００１７】
「ランダムに分布している」とは、本明細書で使用するとき、不織布の厚み（ｚ方向）を横断し、貫く特定の方向を全く優先することなく繊維が配向されることを意味する。ランダムに分布している繊維は、何らかの配向を有していてよく、任意の２つ以上の隣接する繊維がランダムな配向を有していてもよい。指向性配向に加えて、ランダムに分布している繊維は、また、特定の間隔距離を全く優先することなく、互いにランダムな距離だけ離間している。
【００１８】
「成形繊維」とは、本明細書で使用するとき、円形ではない断面を有する繊維を指す。成形繊維は、デルタ形状、マルチローバル形状、及びこれらの外面上に毛管チャネルを含むような形状を含む様々な非円形の断面形状であってよい。毛管チャネルは、「Ｕ字形」、「Ｈ字形」、「Ｃ字形」、及び「Ｖ字形」等の様々な断面形状であってよい。１つの毛管チャネル繊維は、Ｆｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＮ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手可能な、４つの深溝付繊維と呼ばれるＴ−４０１（ポリエチレンテレフタレート繊維）である。成形繊維は、中実であっても中空であってもよい。
【００１９】
「比表面積」は、本明細書で使用するとき、基材の繊維の単位質量当たりの表面積を意味する。それは、一般的に、繊維１ｇ当たりの平方メートル（ｍ2／ｇ）で表される。
【００２０】
「熱可塑性」とは、本明細書で使用するとき、熱に曝露したときに剪断下で実質的に流動し、室温又は実質的にその融点を下回るまで冷却したときにその元の状態又は固体状態に戻るポリマーを指す。熱可塑性材料の例としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリ乳酸等のポリエステル、ポリビニル、ポリアミド、スチレンポリマー及びコポリマー、並びにアクリル、並びにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２１】
複合繊維基材
本発明は、繊維の混合物を含む複合フィルタ基材を提供することによって、空気から微粒子を濾過する方法を目的とする。
【００２２】
図１〜３を参照すると、本発明の複合フィルタ基材１０は、複数の成分層から形成されている。フィルタ基材１０は、第１の面２０及び第２の面３０を有し、シート、袋、又は微粒子を濾過するか若しくは表面を清浄化するのに好適な任意の形状になっていてよい。図１は、フィルタバッグに成形された複合フィルタ基材１０の１つの実施形態を示す。
【００２３】
図２及び３を参照すると、基材１０は、少なくとも第１の成分層１００及び第２の成分層２００から形成される。異なる構造であるか、又は第１の成分層若しくは第２の成分層と同じ構造から形成される追加の成分層が含まれていてもよい。図３では、第３の成分層３００が示されている。基材１０は、基材の第１の面１０又は第２の面２０上に中空突出部１１０及び陥凹領域１２０を含んでいてよい。
【００２４】
図４を参照すると、基材１０は、ｘ−ｙ−ｚ寸法を有し、ｘ−ｙは、基材の第１の面２０及び第２の面３０の平面を含み、ｚは、ｘ−ｙ平面に対して垂直な方向又は基材の厚みを貫く方向である。基材の厚みは、中空突出部１１０の高さと同じ方向である。
【００２５】
本発明の基材１０及び成分層は、織布又は不織布材料の構造を含む。不織布材料は、型、特にベルト上に置かれた溶融材料又は固体材料を用いる成形作業を用いて、及び／又は繊維上で実施される機械的作用／加工を含む成形作業によって作製することができる。成分層は、任意の好適な種類の不織布材料を含んでいてよい。好適な種類の不織布材料としては、エアレイド；湿式；カード式水流交絡、カード式スルーエアボンド、及びカード式ニードルパンチを含むカード式；スパンレイドニードルパンチ；メルトブローン；スパンボンド；及びスパンレイド水流交絡不織布；並びにこれらの組み合わせが挙げられる。織布は、織り又は編み等の標準的な布地作製プロセスを用いて作製することができる。成分層は、任意の好適な種類の織布材料を含んでいてよい。好適な種類の織布材料の非限定的な例としては、斜文織、破れ斜文織、平織、ドリル織、繻子織、平畳織、綾畳織、逆畳織、蜂巣織、斜子織、縦編み、横編み、及びこれらの組み合わせが挙げられる。織布材料は、フィルタ基材において汚れを捕捉するのに利用可能な比表面積を増加させるために、ニードルフェルト織り又は水流交絡されていてもよい。織布材料を作製するために用いられる糸は、単繊維であっても多繊維であってもよい。糸は、織布材料におけるフィラメントの耐久性及び表面積を増大させるために「Ｓ」又は「Ｚ」撚りしてよい。
【００２６】
基材１０の坪量は、最低で約３０ｇｓｍ〜最大で約２００ｇｓｍ、又は約３０ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍ、又は約４５ｇｓｍ〜７５ｇｓｍ、又は約５０ｇｓｍ〜約７０ｇｓｍ、又は約５０ｇｓｍ〜約６０ｇｓｍであってよい。
【００２７】
基材１０を形成するために用いられる繊維は、天然繊維、例えば、木材パルプ、綿、羊毛等に加えて、生分解性繊維、例えば、ポリ乳酸繊維；並びに合成繊維、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン（「ＰＰ」）及びＰＰコポリマー、ポリエチレン（「ＰＥ」）及びＰＥコポリマー）、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリアクリレート、並びにこれらの混合物、ブレンド、及びコポリマーを含む熱可塑性繊維；合成ポリマー及び繊維の二成分又は多成分の組み合わせ；並びに合成セルロース誘導体（例えば、ビスコースレーヨン、リオセル）、酢酸セルロース、及びこれらの組み合わせを含む材料であってよい。繊維の疎水性又は親水性の程度は、濾過される微粒子の種類、添加剤が存在する場合に提供される添加剤の種類、生分解性、入手可能性、及びこのような検討事項の組み合わせのいずれかの観点で、シートの所望の目的に応じて最適化される。一般に、より生分解性の高い材料は親水性であるが、より有効な材料は疎水性であり得る。
【００２８】
繊維は、フィラメントとも呼ばれる連続繊維であってもよく、又は約１５ｍｍ〜約７０ｍｍ、又は約２５ｍｍ〜約６０ｍｍ、又は約３０ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有する短繊維であってもよい。
【００２９】
基材１０は、８０ｋｇ／ｍ3未満、又は約７０ｋｇ／ｍ3未満、又は１０ｋｇ／ｍ3〜約６０ｋｇ／ｍ3の密度を有していてよい。６０ｇｓｍの水流交絡基材の実施形態では、約２０〜約６０ｋｇ／ｍ3の密度を提供することができる。
【００３０】
基材１０の成分層における繊維は、異なる密度の２つ以上の領域、例えば、低密度領域及び高密度領域に配置してよい。低密度領域は、約４０ｋｇ／ｍ3未満、又は約１０ｋｇ／ｍ3〜約４０ｋｇ／ｍ3、又は約２０ｋｇ／ｍ3〜約３５ｋｇ／ｍ3の密度を有していてよい。高密度領域は、約３０ｋｇ／ｍ3超、又は約３０ｋｇ／ｍ3〜約８０ｋｇ／ｍ3、又は約３５ｋｇ／ｍ3〜約７０ｋｇ／ｍ3の密度を有していてよい。高密度領域と低密度領域との密度の比は、約２．５未満、又は約１．１〜約２．０、又は約１．２５〜約２．０であってよい。低密度領域は、空気流表面積の約２０％〜約８０％、又は約３０％〜約７０％、又は約４０％〜約６０％、又は約４５％〜約５５％を占有し得る。高密度領域は、空気流表面積の約２０％〜約８０％、又は約３０％〜約７０％、又は約４０％〜約６０％、又は約４５％〜約５５％を占有し得る。空気流表面積の約５０％を占有する低密度領域は、約３７ｋｇ／ｍ3の密度を有し得、空気流表面積の約５０％を占有する高密度領域は、約４５ｋｇ／ｍ3の密度を有し得る。
【００３１】
典型的には、低密度領域は、フィルタ基材１０よりも高い坪量を有し、一方、高密度領域は、フィルタ基材よりも低い坪量を有する。低密度領域は、基材の平均坪量よりも約１％〜約２０％、又は約１％〜約１０％、又は約１％〜約５％高い坪量を有し得る。高密度領域は、基材の平均坪量よりも約１％〜約２０％、又は約１％〜約１０％、又は約１％〜約５％低い坪量を有し得る。高及び低密度領域の密度及び坪量は、本明細書に記載の方法を用いて測定することができる。６０ｇｓｍの基材では、低密度領域は、約６０．６ｇｓｍ〜約６６ｇｍｓの坪量を有し得、高密度領域は、約５９．４ｇｓｍ〜約５４ｇｓｍの坪量を有し得る。
【００３２】
低密度及び高密度領域は、互いに隣接して配置してよい。２つの密度領域における成分層のこの配置によって、空気濾過装置においてエアフィルタ効率が良好でありかつ圧力低下が低い不織布を得ることができる。これは、繊維が厚み全体に広がるためより多くの空気流経路が得られ、その結果、繊維間の接触が減少し、粒子を捕捉するために利用可能な繊維表面積が広くなるためである。このような高及び低密度領域は、複合層を水流交絡して、図４に示す通り、中空突出部１１０（例えば、低密度領域）及び陥凹領域１２０（例えば、高密度領域）を形成することによって形成することができる。図５に示す通り、中空突出部１１０は、同じ材料組成の中空突出部及び陥凹領域パターンを有しない基材と比べて、空気濾過装置で用いたとき、基材１０の圧力低下を少なくすることができる開口領域１３０を含む。
【００３３】
基材１０における繊維は、約５０ｍ2／ｇ超、又は約７５ｍ2／ｇ〜約６００ｍ2／ｇ、又は約１００ｍ2／ｇ〜約４００ｍ2／ｇ、又は約１００ｍ2／ｇ〜約２００ｍ2／ｇの比表面積を有し得る。基材の比表面積は、本明細書に記載の方法を用いて測定することができる。６０ｇｓｍの水流交絡材料では、成分層の繊維は、約１２０ｍ2／ｇ〜約１５０ｍ2／ｇの比表面積を有し得る。より大きな比表面積によって、汚れ粒子を捕捉するために提供される表面がより大きくなり、それによって、粒子捕捉効率が増大する。
【００３４】
成分層は、複合フィルタ基材１０を形成するために層間を複数の連結部を用いて一体化させてよい。このような連結部は、第１の成分層１００及び第２の成分層２００（水流交絡、又はニードルパンチング、又は縫製、又は任意の他の機械的交絡プロセスを介して形成してよい）からの繊維の機械的相互貫入；熱接着、スルーエアボンド、圧着、超音波接着、高周波接着、レーザー接着を介した融着；接着剤又は結合剤を介した接着；並びにこれらの組み合わせを含み得る。
【００３５】
本発明の成分層は、空気濾過装置で用いられるとき、圧力低下を低く維持しながら粒子捕捉効率を強化するパターンで中空突出部１１０を形成するために一体化させてよい。成分層を一体化させる１つの方法は、開口パターン化領域を有するか又は水流交絡中に成分層が積層されるパターンベルト又はパターンドラムを用いて水流交絡することである。水流交絡の際、開口領域１３０は、中空突出部１１０を形成する繊維を保持する。パターン化水流交絡の詳細な方法は、米国特許出願公開第２００１／００２９９６６号に開示されている。
【００３６】
低密度中空突出部１１０及び高密度陥凹領域１２０を形成する他の好適な方法は、成分層の少なくとも１つにこのような領域を形成し、続いて、本発明の成分層を一体化させることを含み得る。低及び高密度領域を有する１つ以上の成分層は、開口パターン化領域を有するパターンベルト又はドラム上でカーディング又はスパンレイド又はエアレイド又は湿式プロセスによって；クレーピング；コルゲーション；伸縮積層；ケーブル編み又は任意の他の好適なパターン等の編み；能動機械的変形；及びこれらの組み合わせによって形成し得る。１つ以上の成分層の能動機械的変形の好適な方法は、米国特許第７，６８２，６８６号（Ｃｕｒｒｏら）、米国特許出願公開第２０１２／００６４２８０号（Ｈａｍｍｏｎｓら）、及び米国特許出願公開第２００６／０２３４５８６号（Ｗｏｎｇら）に開示されている。伸縮積層の好適な方法は、米国特許第５，１４３，６７９号（Ｗｅｂｅｒら）及び同第５，６２８，７４１号（Ｂｕｅｌｌら）に開示されている。クレーピング法の例は、国際公開第１９９７０１９８０８号（Ｄｉａｚら）及び米国特許第６，８３５，２６４号（Ｓａｙｏｖｉｔｚら）に開示されている。コルゲーション法の例は、米国特許第５，７５３，３４３号（Ｂｒａｕｎら）に開示されている。
【００３７】
基材１０は、総体積の少なくとも約１５％が約５０μｍ未満の半径の孔であり、総体積の少なくとも約４０％が約５０μｍ〜約１００μｍの半径の孔であり、総体積の少なくとも約１０％が約２００μｍ超の半径の孔である、孔体積分布（「ＰＶＤ」）を有し得る。あるいは、基材１０のＰＶＤは、総体積の少なくとも約１５％又は約１５％が約５０μｍ未満の半径の孔であってもよく、総体積の少なくとも約４０％が約５０μｍ〜約１００μｍの半径の孔であり、総体積の少なくとも約２５％が約１００μｍ〜約２００μｍの半径の孔であり、総体積の約１５％未満又は約１０％〜約１５％が約２００μｍ超の半径の孔である。あるいは、基材１０のＰＶＤは、総体積の少なくとも約２５％が約５０μｍ未満の半径の孔であってもよく、総体積の少なくとも約４５％又は約４５％が約５０μｍ〜約１００μｍの半径の孔であり、総体積の約１５％未満又は約１５％が約１００μｍ〜約２００μｍの半径の孔であり、総体積の約１０％未満が約２００μｍ超の半径の孔である。
【００３８】
基材１０は、約０．１ｍ2〜約１ｍ2（約１．０８ｆｔ2〜約１０．７６ｆｔ2）、又は約０．１ｍ2〜約０．６ｍ2（約１．０８ｆｔ2〜約６．４６ｆｔ2）、又は約０．１５ｍ2〜約０．５ｍ2（約１．６１ｆｔ2〜約５．３８ｆｔ2）、又は約０．２ｍ2〜約０．４ｍ2（約２．１５ｆｔ2〜約４．３１ｆｔ2）の空気流表面積を有し得る。より空気流表面積の大きな基材を使用することによって、空気濾過装置で用いるとき、圧力低下をより少なくすることができる。これにより、所与の量の電力について、ファンからの空気流量（すなわち、立方フィート／分（「ＣＦＭ」）の空気流）を増加させることが可能になる。また、空気流表面積が広いほどファンが必要とする電力が低下するため、装置の静音化も可能になる。
【００３９】
基材１０は、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約３ｍｍのｚ方向の厚みを有し得る。
【００４０】
基材１０は、任意選択的に、微粒子の除去を改善するための処理剤／添加剤、例えば、抗菌剤、抗ウイルス剤、又は抗アレルゲン剤；イオン性及び非イオン性の界面活性剤；湿潤剤；過酸化物；イオン性及び非イオン性のポリマー；金属塩；金属及び金属酸化物触媒（例えば、ＺＰＴ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、ＺｎＯ）；ｐＨ緩衝剤；酵素、天然成分、及びこれらの抽出物を含む生物剤；着色剤；並びに香料を含んでいてもよい。また、処理剤は、ビタミン、薬草系成分、又はその他の鼻、咽頭及び／又は肺用の治療用又は医療用活性剤を含み得ることも考えられる。また、基材１０は、においの除去及び／又は低分子（ＶＯＣ等）の捕捉を助けるための導電性材料及び／又は炭素粒子を含み得る。
【００４１】
複合フィルタ基材１０は、全ての粒径の浮遊微粒子について空気濾過効率を改善することができる。
【００４２】
第１の成分層
第１の成分層１００（又は「第１の層」）は、ランダムに分布し得る繊維の混合物を含む。繊維の混合物は、異なる形状（断面積）；サイズ（すなわち、デニール）；材料、及び／又は異なる化学的性質を有する繊維を含み得る。繊維の混合物は、少なくとも２つの異なるデニール及び同じ形状、又は少なくとも２つの異なるデニール及び少なくとも２つの異なる形状を有していてよい。
【００４３】
第１の成分層１００における繊維は、約０．７ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆ、又は約０．７ｄｐｆ〜約６．０ｄｐｆ、又は約０．７ｄｐｆ〜約４．０ｄｐｆのデニールを含んでよい。繊維は、低デニール及び高デニール繊維を含み得る。低デニール繊維は、スプリット繊維の分解から得られ得る。例えば、スプリット繊維は、例えば、水流交絡又は繊維質構造の機械的変形の任意の他の形態の場合、個々の低デニール繊維に分割され得る。スプリット繊維は、ホモポリマーであろうと、コポリマーであろうと、これらの混合物であろうと、異なるポリマーの少なくとも２本の糸、例えば、２〜１４本の糸で構成され得る。繊維の分割は、繊維のデニールを、例えば、元のデニールの１０分の１、又は更には元の繊維のデニールの２０分の１に低減してよい。
【００４４】
図６Ａ及び６Ｂは、第１の成分層において異なる形状及びサイズを有する繊維の拡大図を示す。低デニール成形繊維は、約０．６ｄｐｆ〜約１．２ｄｐｆ、又は約０．７ｄｐｆ〜約１．１ｄｐｆ、又は約０．８ｄｐｆ〜約１．１ｄｐｆ、又は約０．８ｄｐｆ〜約１．０ｄｐｆ、又は約０．９〜約１ｄｐｆの範囲のデニールを有し得る。繊維が複数の糸又はフィラメントに分割される場合、低デニール繊維は、約０．０１ｄｐｆ〜約０．５ｄｐｆ、又は約０．０５ｄｐｆ〜０．２５ｄｐｆ、又は約０．０５ｄｐｆ〜約０．１ｄｐｆの範囲のデニールを有し得る。高デニール繊維は、約２．２ｄｐｆ〜約６ｄｐｆ、又は約２．５ｄｐｆ〜約５ｄｐｆ、又は約２．８ｄｐｆ〜約４．５ｄｐｆ、又は約２．８ｄｐｆ〜約３．０ｄｐｆの範囲のデニールを有し得る。他の繊維デニールが含まれていてもよい。
【００４５】
繊維は、中実であっても中空であってもよい。存在する場合、繊維における中空領域は、単数であっても複数であってもよい。中空又は中実繊維は、断面が円形であっても、成形されていてもよい。成形繊維は、捕捉の表面積を増加させるために機械的若しくは化学的手段を用いて又は自然に、その場で紡ぐか又は作製してよい。成形繊維は、様々なマルチローバル形状を含んでよく、例えば、最も一般的にみられるのはトリローバル成形繊維である。約３．０ｄｐｆのデニールを有する１つのトリローバル繊維を図７Ａに示す。他のマルチローバル成形繊維としては、バイローバル、クアトロローバル成形繊維が挙げられる。また、成形繊維は、デルタ形状、凹状デルタ形状、三日月形状、楕円形状、星形状、台形状、四角形状、菱形状、Ｕ字状、Ｈ字状、Ｃ字状、Ｖ字状、マルチローバル深溝付（又は深いチャネル付）繊維、例えば、図７Ｂに示す６．０ｄｐｆの４ＤＧ（商標）繊維若しくは少なくとも３２個の深いチャネルを有するＷｉｎｇｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ（商標）、例えば、図７Ｃに示す１．５ｄｐｆのビスコース不規則成形繊維等の不規則成形繊維、又はこれらの組み合わせも含み得る。４ＤＧ（商標）繊維等のマルチローバル深溝付繊維は、３９８  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｄｒｉｖｅ，Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＮ，Ｕ．Ｓ．Ａ．に位置するＦｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から得ることができる。同様に、Ｗｉｎｇｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ（商標）は、Ａｌｌａｓｓｏ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ，ＮＣ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から得ることができる。成形繊維は、前述の成形繊維の任意の組み合わせを含み得る。
【００４６】
また、繊維は、１成分超のポリマーを含む多成分繊維（中実又は中空）であってもよい。多成分繊維、一般に、二成分繊維は、サイドバイサイド型、シース／コア型、分割パイ型、リボン型、又は海島型の構成であってよい。シースは、コアの周囲で連続であっても不連続であってもよい。
【００４７】
例えば、基材の弾力性及びロフト、粉塵負荷の増大、及び／又は圧力低下の減少（空気が容易に通過することを介して）のために、けん縮繊維を使用してもよい。けん縮繊維は、平面状、ジグザグ、又はらせん状、又は回旋けん縮であってよい。
【００４８】
低デニール成形繊維及び高デニール成形繊維は、同じ形状を有していてよい。例えば、低デニール成形繊維及び高デニール繊維は、トリローバル成形繊維であってよい。あるいは、低デニール成形繊維は、トリローバル成形繊維であってよく、高デニール繊維は、円形繊維であってよい。１つ超のサイズの各繊維形状が第１の成分層に含まれていてもよい。
【００４９】
好適な低デニール熱可塑性成形繊維の例としては、ＦｉｂｅｒＶｉｓｉｏｎｓ（７１０１  Ａｌｃｏｖｙ  Ｒｏａｄ  Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＧＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．３００１４）によって供給される１％  ＴｉＯ２（ｗ／ｗ）を含むトリローバルＰＰ短繊維（０．９ｄｐｆ、長さ３８ｍｍ）、又はＦｉｂｅｒＶｉｓｉｏｎｓ（７１０１  Ａｌｃｏｖｙ  Ｒｏａｄ  Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＧＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．３００１４）によって供給される０．５％  ＴｉＯ２（ｗ／ｗ）を含むトリローバルＰＰ短繊維（１．１７ｄｐｆ、３８ｍｍ）が挙げられる。
【００５０】
好適な高デニール熱可塑性繊維の例としては、ＦｉｂｅｒＶｉｓｉｏｎｓ（７１０１  Ａｌｃｏｖｙ  Ｒｏａｄ  Ｃｏｖｉｎｇｔｏｎ，ＧＡ，Ｕ．Ｓ．Ａ．３００１４）から供給される１％  ＴｉＯ２を含むトリローバルＰＰ短繊維（３．０ｄｐｆ、長さ３８ｍｍ）、又はＭａｅｒｋｉｓｃｈｅ  Ｆａｓｅｒ  ＧｍｂＨから供給される０．２２％  ＴｉＯ２を含む円形ＰＥ短繊維（３．０ｄｐｆ、３８ｍｍ）、又はＭａｅｒｋｉｓｃｈｅ  Ｆａｓｅｒ  ＧｍｂＨ（Ｇｒｉｓｕｔｅｎ  ｓｔｒ．１３，１４７２７  Ｐｒｅｍｎｉｔｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から供給される０．２２％  ＴｉＯ２を含むトリローバルポリエステル短繊維（２．５デニール、３８ｍｍ）、又はＦｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（３９８  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｄｒｉｖｅ，Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＮ，Ｕ．Ｓ．Ａ．３７６０４）から供給される４ＤＧ（商標）ＰＥＴ短繊維（６．０ｄｐｆ、３８ｍｍ）が挙げられる。
【００５１】
第１の成分層１００における繊維は、約２５％〜約１００％、又は約５０〜約１００％、又は約６５％〜約１００％、又は約６５％〜７５％の、約０．７ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆ、又は約０．７ｄｐｆ〜約４．０ｄｐｆ、又は約０．９ｄｐｆ〜約３．０ｄｐｆのデニールを有する熱可塑性成形繊維を含んでいてよい。
【００５２】
第１の成分層１００における繊維の混合物は、第１の成分層１００上に中空突出部１１０及び陥凹領域１２０を形成するために、水流交絡を含む任意の公知のプロセスによって不織布を形成し得る。このような水流交絡基材は、図５に示す通り、開口領域１３０を有する中空突出部１１０と陥凹領域１２０とを提供する。第１の成分層の不織布又は織布材料を形成する他の好適な方法は、上記の通りである。
【００５３】
次に、図８を参照すると、第１の成分層１００の中空突出部１１０は、高坪量低密度領域を形成し得るが、陥凹領域１２０は、低坪量高密度領域を形成し得る。中空突出部１１０は、第１の成分層における領域１１０及び１２０の坪量を単独で測定したとき、陥凹領域１２０の坪量よりも約１．１倍〜約５倍、又は１．１倍〜約３倍、又は１．１倍〜約２倍高い坪量を有し得る。第１の成分層における領域１１０及び１２０の坪量を他の成分層と合わせて測定したとき、中空突出部１１０は、陥凹領域１２０の坪量よりも約１．０１〜約１．６、又は１．０５〜約１．５、又は約１．１〜約１．３倍高い坪量を有し得る。坪量の比は、本明細書に記載の方法を用いて測定することができる。
【００５４】
次に、図９を参照すると、各中空突出部１１０は、突出長さ１１２及び非突出長さ１１４を含む。突出長さの非突出長さに対する比は、約９８：２〜約５０：５０、あるいは約９５：５〜約５０：５０、あるいは約８０：２０〜約６０：４０である。中空突出部は、約３ｍｍ〜約１６ｍｍ、又は約４ｍ〜約１０ｍｍ、又は約５ｍｍ〜約８ｍｍの突出長さ１１２を有する。非突出長さ１１４は、約２ｍｍ〜約１４ｍｍ、約３ｍｍ〜約９ｍｍ、又は約４ｍｍ〜約７ｍｍの長さを有し得る。図４、５、及び９の実施形態では、中空突出部１１０は、約５ｍｍ〜約７ｍｍの突出長さ、及び約４．５〜約５．５ｍｍの非突出長さを有する。
【００５５】
次に、図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、各中空突出部１１０は、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、又は約０．７ｍｍ〜約２ｍｍの突出高さを有し得る。中空突出部１１０は、約０．８ｍｍ〜約１．３ｍｍ、又は約１．０ｍｍ〜約１．２ｍｍの突出高さを有し得る。中空突出部の高さは、本明細書に記載の方法を用いて測定することができる。
【００５６】
陥凹領域１２０は、図４に示す通り、基材１０の一面上のＸ−Ｙ寸法に連続パターンを形成し得る。連続パターンは、約０．２５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約８ｍｍ、又は約２．５ｍｍ〜約２ｍｍの範囲の幅を有する陥凹領域１２０の狭いチャネルを含み得る。
【００５７】
中空突出部１１０は、陥凹領域１２０の連続パターン内部にパターンで形成され得る。本明細書に概説する平面領域比試験下で測定したときの第１の層１００の突出面の中空突出部と陥凹領域との比である平面領域比は、約２０：８０〜約８０：２０、又は約３０：７０〜約７０：３０、又は約４０：６０〜約６０：４０、又は約４０：６０〜約５０：５０、又は約５０：５０である。例示的なパターン及び平面比を図１１Ａ〜Ｃ並びに１２Ａ及びＢに示す。
【００５８】
第１の成分層１００の坪量は、最低で約１５ｇｓｍ〜最大で１００ｇｓｍ、又は約１５ｇｓｍ〜約７５ｇｓｍ、又は約２０ｇｓｍ〜６０ｇｓｍであり得る。実施形態では、坪量は、約３０ｇｓｍ〜４０ｇｓｍの範囲である。
【００５９】
第２の成分層
第２の成分層２００（又は「第２の層」；業界ではキャリアウェブとしても知られている）は、第１の成分層に含まれる任意の繊維及び／又は当該技術分野において公知の他の繊維の種類を含み得る。第２の成分層は、１つのサイズの繊維、又は少なくとも２つの異なるサイズの繊維の混合物を含み得る。
【００６０】
第２の成分２００層における繊維は、約０．０００１ｄｐｆ〜最大で約１０ｄｐｆ、又は約０．０００１ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆ、又は約０．００１５ｄｐｆ〜約２．０ｄｐｆのデニールを有し得る。
【００６１】
第２の成分層２００は、約０．０００１ｄｐｆ〜約０．００６ｄｐｆ、又は約０．００１５ｄｐｆ〜約０．００５ｄｐｆ、又は約０．００１５ｄｐｆ〜約０．００３ｄｐｆ、又は約０．００１５ｄｐｆ〜約０．００１８ｄｐｆのデニールを有するナノ繊維を含み得る。ナノ繊維は、約０．０１ｄｐｆ未満のデニールを有し得る。例えば、ＰＰナノ繊維については、デニールは、一般的に、約０．００６３ｄｐｆ未満であり；又はポリエステルナノ繊維については、デニールは、一般的に、約０．００９８約ｄｐｆ未満であり；又はナイロン６，６ナノ繊維については、デニールは、一般的に、約０．００８２ｄｐｆ未満である。あるいは、丸形又は円形断面を有するナノ繊維は、１マイクロメートル以下の直径を有し得る。ナノ繊維を作製する好適な方法は、メルトブロー、溶融フィルムフィブリル化、電界紡糸、強制紡糸、エレクトロブロー、繊維スプリット加工、海島型、又はこれらの組み合わせである。溶融フィルムフィブリル化を用いてナノ繊維を作製する好適な方法は、米国特許第８，５１２，６２６号に記載されている。好適なナノ繊維は、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｇｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）製のＡｒｉｕｍ（登録商標）である。
【００６２】
繊維は、円形又は成形繊維、例えば、トリローバル、六角形、リブ付き、リボン付き等、及びこれらの組み合わせであってよい。このような繊維は、本明細書における基材の粉塵捕捉能を強化することができる。図１３Ａ及び１３Ｂは、第２の成分層で用いられる円形ナノ繊維を示す。
【００６３】
第２の成分層は、約０．９ｄｐｆ超、又は約０．９ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆ、又は約０．９ｄｐｆ〜約３．０ｄｐｆ、又は約０．９ｄｐｆ〜約２．０ｄｐｆのデニールを有する繊維を少なくとも５０％含み得る。第２の成分層は、上述のデニールのいずれかを有する繊維を少なくとも５０％、及び約０．００６３ｄｐｆ未満、又は約０．０００１ｄｐｆ〜約０．００６ｄｐｆのデニールを有するナノ繊維としての繊維を少なくとも５％含み得る。
【００６４】
第２の成分層として使用するのに好適な多層不織布ウェブの例としては、スパンボンド（「Ｓ」）、スパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（「ＳＭＳ」）、若しくはスパンボンド／メルトブロー／ナノ繊維／スパンボンド（「ＳＭＮＳ」）多層構造、又はこれらの組み合わせが挙げられる。第２の成分層として使用するのに好適な不織布ウェブの追加の非限定的な例は、カード式熱接着、カード式スルーエアボンド、カード式ニードルパンチ、カード式水流交絡、カード式樹脂接着等のカード式；湿式；エアレイド；又はこれらの組み合わせを含む。また、第２の成分層を形成するために織布材料を用いてもよい。第２の成分層に好適な織布材料は、複合フィルタ基材の項に上記した。
【００６５】
第２の成分層２００の坪量は、最低で約５ｇｓｍ〜最大で５０ｇｓｍ、又は約５ｇｓｍ〜約２５ｇｓｍ、又は約７．５ｇｓｍ〜２０ｇｓｍであってよい。実施形態では、坪量は、約１０ｇｓｍ〜約１５ｇｓｍの範囲である。
【００６６】
第２の成分層２００は、第１の成分層と合わせてもよく、又は第１の成分層１００及び任意選択的に第３の成分層３００と合わせてもよい。実施形態では、第２の成分層２００は、第１の成分層１００及び第３の成分層３００を含む２つのカード層間に挟まれてもよい。次いで、層を水流交絡して基材１０を形成してよい。
【００６７】
ＳＭＮＳ層として第２の成分層を作製する好適な方法は、米国特許第８，７１６，５４９号に記載されている。
【００６８】
第２の成分層２００は、約８０ｋｇ／ｍ3〜約１５０ｋｇ／ｍ3、又は約１００ｋｇ／ｍ3〜約１５０ｋｇ／ｍ3、又は約１００ｋｇ／ｍ3〜約１３０ｋｇ／ｍ3の密度を有し得る。
【００６９】
第１及び第２の成分層に加えて、基材は、第１及び／又は第２の層に連結されている追加の層を含み得る。基材は、第１及び第３の成分層が同じ繊維混合物から形成されている第１、第２、及び第３の成分層を含み得る。
【００７０】
微粒子を濾過する方法
本明細書に記載するフィルタ基材１０は、表面上又は空気中の粉塵、汚れ、微粒子、及び／又はアレルゲンの捕捉又は最小化において用いるために任意の構成にしてよい。フィルタ基材のこのような使用は、２０１４年５月７日出願の米国特許出願第１４／２７３，５９４号に記載されている空気濾過装置において用いられるように構成されたエアフィルタバッグを含む。
【００７１】
基材１０を空気濾過装置で用いる場合、基材は、空気流が第２の成分層２００を通過する前に第１の成分層１００に接触し、最後に、基材を構成する追加の任意層に接触するように配向してよい。基材１０は、中空突出部１１０及び陥凹領域１２０によって作製されるパターンが見えることが望ましい場合、逆に配向してもよい（すなわち、空気が第１の成分層と最後に接触する）。
【００７２】
図１８〜２２を参照すると、基材１０は、空気濾過装置４１０と共に使用するためのエアフィルタバッグ４５０に構成される。装置４１０は、電動式ファン４４０を安定させるために任意の公知の材料で構築された基部４２０を含んでいてよい。基部４２０は、ファン筐体４３０と、ファン筐体を支持し、かつ空気入口が基部の下側に配置される場合にファン筐体を支持面から引き上げて空気入口４２２への空気の流れを促進する脚部４３２とを含んでいてよい。基部４２０は、部品の重量を低減するために、脚部４３２と合わせて、高さ約５ｃｍ〜約１０ｃｍ及び直径約２０ｃｍ〜約３０ｃｍであってよい。基部４２０は、基部の第１の側４２３に空気入口４２２、及び基部の第２の側４２５に空気出口４２４を有する。幾つかの実施形態では、基部４２０は、空気入口４２２及び空気出口４２４に対応するグリルカバー４２６ａ、４２６ｂと、任意選択的に、大きな粒子（例えば、毛髪）を濾過してファンを清潔に保つためのファンプレフィルタ４４２及びファンカバー４４４とを含んでいてよい。
【００７３】
基部４２０は、エアフィルタ４５０の取り付けを可能にする第１の段差４３６と、外スリーブ４８０を取り付けるための第２の段差４３８とを備えるテーパ状の覆い４３４を有していてもよい。第２の段差４３８は、第１の段差４３６を周方向に取り囲むように基部４２０の覆い４３４の下方に存在し得る。覆い４３４は、頂部の直径が約１６ｃｍ〜約２５ｃｍであり得、下方に向かうにつれて約２０ｃｍ〜約３０ｃｍへと広がる。
【００７４】
ファン４４０は、一定体積の流入空気を基部の空気入口４２２へと引き込んで空気出口４２４から出し、その体積の空気を、外スリーブ４８０によって画定される空気流路４９０及び同じく空気流路４９０内に位置するエアフィルタバッグ４５０内へと押し込むのを補助するように、基部４２０に機能的に取り付けられる。ファン４４０は、基部４２０内の、基部４２０の第１の側４２３と第２の側４２５との間に取り付けられてもよい。幾つかの実施形態では、ファン４４０は、一定体積の空気が（エアフィルタ内に押し込まれるのに対して）エアフィルタ内に引き込まれ、ファン４４０を通過する前にこの空気をエアフィルタが清浄化するように、エアフィルタバッグ４５０の下流に配置してよい。「下流（downstream）」は、本明細書で使用するとき、空気濾過装置を通過する空気流を測定する場合、基準位置から時間的に遅い空気流路内の位置を意味する。
【００７５】
ファン４４０は、ファンブレード及びモータを含んでいてよい。回転するファンブレードは、空気を空気流路４９０へと押しやるときの高い圧力低下を回避するため、また、望ましくない量の残屑（例えば、粉塵／毛髪）の引き込みを最小限にするためにも、装置４１０が載置される面から少なくとも約５ｃｍの高さにあってよい。ファン４４０は、約２５ワット未満、又は約１５ワット未満、又は約８ワット未満、又は約６ワット未満の電力をファンに供給する電源によって作動させてもよく、電力が供給されてもよい。
【００７６】
ファン４４０は、所望の空気流量を提供するために所定の速度に設定してもよく、又はユーザが選択した速度を有する制御部によって設定されてもよい。ファン４４０は、エアフィルタ４５０又は外スリーブ４８０なしで作動させた場合、約７０〜約１５０ＣＦＭ、又は約８５〜約１３０ＣＦＭ、又は約１００〜約１２０ＣＦＭの空気を供給することができる。
【００７７】
１つの実施形態では、基部４２０内に軸流ファンが取り付けられる。軸流ファンが使用される場合、所望の軸流ファンブレード（インペラとも呼ばれる）の直径は、ブレードの最外点の先端から先端までを測定すればよく、約１０ｃｍ〜約２５ｃｍ、又は約１５ｃｍ〜約２５ｃｍ、又は約１７ｃｍ〜約２０ｃｍの直径を有していてよく、ＡＣ又はＤＣモータ、ファン筐体４３０と組み合わせられ、エアフィルタ４５０又は外スリーブ４８０なしで約７０〜約１５０ＣＦＭ、又は約８５〜約１３０ＣＦＭ、又は約１００〜約１２０ＣＦＭの空気を送り出すファン速度を有する。好適な軸流ファンとしては、Ｃｏｎｒａｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能なＳｉｌｖｅｒｓｔｏｎｅ  Ｓ１８０３２１２ＨＮ、Ａｌｌｉｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓから入手可能なＯｒｉｏｎ  ＯＤ１８０ＡＰＬ−１２ＬＴＢ、及びＲＳ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ｉｎｔｌから入手可能なＥＢＭ  Ｐａｂｓｔ  ６２１２ＮＭが挙げられる。軸流ファンは、空気濾過装置において典型的に用いられる遠心ファンよりも大幅に静音化することができる。
【００７８】
再度図１〜３を参照すると、装置４１０は、基部４２０から長手方向に延在する外スリーブ４８０を含む。外スリーブ４８０は、空気が入る第１の開口端４８２と、空気が出る第２の開口端４８４と、これらの間の空気流路４９０とを含む。外スリーブ４８０は、第１の開口端４８２において基部４２０に着脱可能に取り付けられるので、空気出口４２４と空気流連通する。外スリーブ４８０は、その長手方向軸ＬＡの周りにおいてエアフィルタ４５０を取り囲む。このようにして、空気流路４９０内における空気流の方向が、エアフィルタバッグ４５０及び外スリーブ４８０の長手方向軸ＬＡとほぼ整列する。図１８〜２０に示す外スリーブ４８０は、装置及びエアフィルタの長手方向軸と整列しているが、外スリーブの第２の開口端４８４は、第２の開口部が長手方向軸から約１５〜約３０度の角度をなして、長手方向軸ＬＡからわずかに曲線状に遠ざかってもよいと考えられる。
【００７９】
外スリーブ４８０は、第１の開口端４８２及び第２の開口端４８４において約７ｃｍ〜２５ｃｍ、又は約７ｃｍ〜約２３ｃｍ、又は約７ｃｍ〜約１７ｃｍ、又は約７ｃｍ〜約１５ｃｍの直径を有し得る。第２の開口端４８４は、外スリーブ４８０が第２の端部で先細になる場合、第１の開口端８２よりも小さくてよい。外スリーブ４８０は、その深さ及び幅に比べて長手方向軸ＬＡに沿う方が長い、長尺状であってもよい。エアフィルタを通過する空気流の捕捉を支援するために、外スリーブ４８０は、長手方向軸ＬＡに沿ってエアフィルタバッグ４５０よりも長くてもよい。１つの実施形態では、外スリーブ４８０は、長手方向軸ＬＡに沿って約５０ｃｍの長さを有していてよい。外スリーブ４８０は、エアフィルタバッグ４５０を出る空気流を捕捉し、この空気を、部屋全体での循環を促進する速度で下流に誘導するために、エアフィルタバッグ４５０よりも約１ｃｍ〜約８ｃｍ長くてよい。
【００８０】
外スリーブ４８０は、空気に対して実質的に不透過性の任意の好適な材料で作製してよい。実質的に不透過性とは、本明細書で使用するとき、装置の使用時（すなわち、ファンが作動しているとき）、第２の開口端４８４において外スリーブを出る空気の体積が、第１の開口端４８２において外スリーブに入る空気の少なくとも約６０％であることを意味する。幾つかの実施形態では、外スリーブ４８０は、外スリーブに入る空気の体積が外スリーブを出る空気の体積と等しくなるように空気不透過性である。更に、幾つかの実施形態では、外スリーブ４８０は、室内装飾品又は屋外用家具又は傘に使用される織布、不織布、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル等の、保管及び／又は輸送を容易にするためにほぼ平らな構成に又はその直立構成の約３０％未満に折りたたむことが可能な可撓性材料で作製してよい。
【００８１】
空気減衰を付与するために、外スリーブが幾分低水準の透過性を有することに幾らかの利点があることが分かっている。外スリーブ４８０は、ファン、フィルタ、装置システムからの音を減衰させるために外スリーブに空気の１０〜４０％を通過させる。
【００８２】
加えて又はあるいは、外スリーブ４８０は、音の減衰を補助し、かつ幾分振動吸収性であるフェルト、屋外家具用布地、室内装飾品用布地、不織布、及び他の非剛性材料等の軟質かつ可撓性又は折りたたみ可能な布地様材料から作製してよい。これは、筐体及び空気を誘導する及び／又はフィルタ周囲を密封するための手段として剛性の射出成形プラスチックを用いるほとんどの空気清浄化システムとは大きく異なる。
【００８３】
約５０〜約１５０ＣＦＭ又は約６０〜約８５ＣＦＭの空気を提供する空気濾過装置では、フィルタ基材１０は、約２０Ｐａ（０．０８インチの水）未満の圧力低下、あるいは約１０Ｐａ（０．０４インチの水）未満の圧力低下、あるいは約７．５Ｐａ（０．０３インチの水）未満の圧力低下を提供し得る。あるいは、更には約５Ｐａ（約０．０２インチの水）未満の圧力低下を有することが望ましい場合がある。圧力低下の範囲は、約４Ｐａ〜約２５Ｐａ又は約５Ｐａ〜約１０Ｐａ（約０．０５〜約０．１０センチメートル（約０．０２〜約０．０４インチ）の水）の圧力であり得る。
【００８４】
空気濾過装置において用いられるとき、複合フィルタ基材１０は、全ての粒径の浮遊微粒子について空気濾過効率を改善することができる。基材は、本明細書に概説するシングルパスＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ５２．２変法によって定義したとき、Ｅ１粒子の約１５％超、又はＥ１粒子の約１５％〜約４５％；Ｅ２粒子の約２０％〜約７０％；及びＥ３粒子の約５０％〜約９０％のシングルパス濾過効率を有し得る。
【００８５】
試験方法
Ａ．厚みの測定
厚みは、ＥＤＡＮＡ  ３０．５−９０（１９９６年２月）変法に従う以下の方法によって測定する。
１．機器設定は、以下を含むべきである。
ａ．脚部直径：５６．４ｍｍ（２．２２１インチ）
ｂ．脚部面積：２４．９８ｃｍ2（３．８７４ｉｎ2）
ｃ．脚部重量：１２８グラム（０．２８ｌｂｓ）
ｄ．脚部圧力：５．１グラム−力／ｃｍ2（０．０７３ｐｓｉ、０．５ｋＰａ）
ｅ．滞留時間：１０秒
２．少なくとも４つの位置、理想的には１０の位置を測定する。全て単一層でありかつ折り目のないものとすべきである。折り目を除去するために材料を平らにしたりアイロンをかけたり引っ張ったりしない。試験片は、圧力脚部（pressure foot）の面積よりも大きくする必要がある。
３．折り目のないサンプルを滞留時間の間圧力脚部下に置き、厚み（ｍｍ）を測定する。
４．全ての試験片について数値平均を報告する。
【００８６】
Ｂ．比表面積
比表面積は、基材の繊維の単位質量当たりの繊維の表面積である。それは、３００℃の代わりに１００℃の脱気温度を使用する、触媒及び触媒担体の表面積の標準試験法であるＡＳＴＭ  Ｄ３６６３−０３（２００８）を用いて測定される。比表面積の測定に好適な機器は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡ  Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手可能な「ＡＳＡＰ  ２０２０  −  Ｐｈｙｓｉｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ」である。比表面積の結果は、平方メートル／グラム（ｍ2／ｇ）として得られる。
【００８７】
Ｃ．累積孔体積
１．試験前に最低１２時間、温度２３℃±２．０℃及び相対湿度４５％±１０％に調整されたサンプルに対して以下の試験法を実施する。全ての試験は、同一環境条件下及びこのように調整した室内で実施する。損傷した製品はいずれも廃棄する。しわ、破れ、穴等の欠陥を有するサンプルは試験しない。全ての機器は、製造業者の仕様書に従って較正する。本明細書に記載の通り調整したサンプルは、本発明の目的上、乾燥サンプル（例えば、「乾燥繊維状シート」）であるとみなされる。任意の所与の被試験材料に対して少なくとも４つのサンプルを測定し、これら４つの複製の結果を平均して最終的な報告値を得る。４つの複製サンプルはそれぞれ、５５ｍｍ×５５ｍｍの寸法を有する。
２．孔体積測定は、ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ（Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（「ＴＲＩ」）／Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｉｎｃ．（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，Ｎ．Ｊ．，Ｕ．Ｓ．Ａ．））で行う。ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒは、多孔質材料の孔体積分布（例えば、有効気孔半径１〜１０００μｍの範囲内の様々な大きさの孔の体積）を測定するための自動コンピュータ制御機器である。Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｒｅｌｅａｓｅｓ２０００．１若しくは２００３．１／２００５．１、又はＤａｔａ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｒｅｌｅａｓｅ  ２０００．１（ＴＲＩ  Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｉｎｃ．から入手可能）等のコンピュータプログラム及び表計算プログラムを用いて、測定されたデータの取り込み及び分析を行う。ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒについての更なる情報、その作動及びデータ処理については、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ（１９９４），ｖｏｌｕｍｅ  １６２，ｐａｇｅｓ  １６３−１７０の１０雑誌に掲載された、Ｂ．Ｍｉｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｉ．Ｔｙｏｍｋｉｎによる論文「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ：Ｎｅｗ  Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」に見出すことができる。
３．本明細書で使用するとき、多孔度測定は、周囲の空気圧が変化するときに多孔質材料に入るか又は出る液体の増分を記録することを含む。試験チャンバ中のサンプルを、精密に制御された空気圧の変化に曝露する。空気圧が増加又は減少するにつれて、異なるサイズの孔群が液体を排出又は吸収する。孔径分布又は孔体積分布は、更に、対応する圧力で機器により測定したとき、各孔径群の取り込みの体積の分布として決定することができる。各群の孔体積は、対応する空気圧で機器により測定したとき、この液体の量に等しい。総累積流体取り込み量は、吸収された流体の総累積体積として決定される。孔の有効半径は、以下の関係による圧力差に関係する。
４．圧力差＝［（２）γｃｏｓΘ］／有効半径
（式中、γ＝液体の表面張力、及びΘ＝接触角である）。
５．この方法では、上記等式を用いて、定数及び機器制御圧に基づき有効孔半径を計算する。自動化機器は、液体を吸収するために圧力を減少させる（孔径を増加させる）か、又は液体を排出するために圧力を増加させる（孔径を減少させる）ことによって、試験チャンバの空気圧をユーザが指定する増分で変化させることにより作動する。各圧力増分において吸収又は排出される液体体積は、直前の圧力設定と最新の設定との間における全ての孔群の累積体積である。ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒは、試料の総孔体積に対する孔体積の寄与を報告し、また、所与の圧力及び有効半径における体積及び重量も報告する。これらデータから圧力−体積曲線を直接作成することができ、また、この曲線は、多孔質媒体を説明する又は特徴付けるために一般的に使用される。
６．ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒのこの用途では、この液体は、９９．８重量％の蒸留水中のオクチルフェノキシポリエトキシエタノール（Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｃｏ．（Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ．）製のＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００）の０．２重量％溶液（溶液の比重は、約１．０である）である。機器の計算定数は、以下の通りである。ρ（密度）＝１ｇ／ｃｍ３；γ（表面張力）＝３１ダイン／ｃｍ；ｃｏｓΘ＝１。１．２μｍのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ混合セルロースエステルメンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｅｄｆｏｒｄ，ＭＡ）；カタログ番号ＲＡＷＰ０９０２５）を、試験チャンバの多孔質プレート上で使用する。Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｆｉｌｔｅｒ上でサンプルが確実に平らになるように、重量約３２ｇのプレキシガラスプレート（機器と共に供給される）をサンプル上に置く。サンプルに追加の重量はかけない。
７．試験チャンバ内の任意の表面及び／又はエッジ効果について明らかにするために、ブランク条件（プレキシガラスとＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｆｉｌｔｅｒとの間にサンプルが存在しない）で試験を行う。このブランク試験の実施で測定される任意の孔体積は、試験サンプルの該当孔群から差し引かれる。試験サンプルについては、測定中にＭｉｌｌｉｐｏｒｅフィルタ上でサンプルが確実に平らになるように、重量約３２ｇの４ｃｍ×４ｃｍプレキシガラスプレート（機器と共に供給される）をサンプル上に置く。
８．サンプルに追加の重量はかけない。この用途の孔径（圧力）の順序は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００（有効孔径（μｍ））である。これら圧力値は、Ａｄｖａｎｃｉｎｇ  １及びＲｅｃｅｄｉｎｇ  １曲線を作成するために用いられる。この順序は、乾燥した状態のサンプルから開始され、サンプルは圧力が減少するにつれて飽和し（すなわち、Ａｄｖａｎｃｉｎｇ  １曲線）、次いで、その後、圧力が再び増加するにつれて流体を排出する（すなわち、Ｒｅｃｅｄｉｎｇ  １曲線）。
９．ＴＲＩ／Ａｕｔｏｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒは、各圧力レベルにおける液体の累積重量（ｍｇ）を測定し、サンプルのそれぞれの累積孔体積を報告する。これらデータ及び元の乾燥サンプルの重量から、任意の測定された圧力レベルにおける累積孔体積／サンプル重量の比を計算し、ｍｍ3／ｍｇで報告することができる。この試験法の場合、それぞれの累積孔体積はＲｅｃｅｄｉｎｇ  １曲線において決定され、ｍｍ3／ｍｇで報告され、ＴＲＩ機器から得られる。
【００８８】
Ｄ．突出高さ及び平面領域比
１．３Ｄ画像の取得
突出高さ及び平面領域比は、Ｏｐｔｉｃａｌ  ３Ｄ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ  Ｃｏｍｐａｃｔ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ（「ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器」）及びＯＤＳＣＡＤ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ６．３  Ｒｅｖ．２ソフトウェア（ＧＦＭｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ（「ＧＦＭ」）ＧｍｂＨ（Ｗａｒｔｈｅｓｔｒａβｅ  Ｅ２１，Ｄ１４５１３  Ｔｅｌｔｏｗ，Ｂｅｒｌｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）を用いて取得した基材高さ画像から測定される。ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器は、以下の構成部品からなる、デジタルマイクロミラープロジェクションに基づく小型の光学測定用センサを備える：
ａ．１０２４×７６８の直接デジタル制御型マイクロミラーを備えたＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＤＭＤ（商標）プロジェクタ。
ｂ．高解像度（１６２４×１２３６ピクセル）のＢａｓｌｅｒ  Ａ６４１ｆ  ＣＣＤカメラ。
ｃ．少なくとも５０×３８ｍｍの測定面積に適合された投影光学系。
ｄ．Ｓｃｈｏｔｔ  ＫＬ１５００  ＬＣＤ冷光源。
ｅ．小型の硬質ストーンプレートに基づく台及び三脚。
ｆ．測定、制御、及び評価コンピュータ。
ｇ．測定、制御、及び評価ソフトウェアＯＤＳＣＡＤ  ６．３  Ｒｅｖ．２。
ｈ．横方向（ｘ−ｙ）及び垂直（ｚ）較正のための調整プローブ。
【００８９】
ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏｃａｄＣＡＤ光学プロファイラシステムは、デジタルマイクロミラーパターン投影技術を用いてサンプルの高さを測定する。分析結果は、ｘ−ｙ変位に対する表面高さ（ｚ）のマップである。システムは、ｘ−ｙ視野において２１μｍ／ピクセルの解像度の５０×３８ｍｍの視野を提供しなければならない。高さ解像度は、約０．５μｍ／カウントに設定する。高さ範囲は、解像度の６５，４００倍である。繊維質構造サンプルを測定するために、以下の工程を利用する。
ｉ．冷光源の電源を入れる。冷光源設定を、ディスプレイ上に少なくとも２，８００ｋの読み取り値を提供するように設定する。
ｊ．コンピュータ、モニタ、及びプリンタの電源を入れ、ソフトウェアを開く。
ｋ．ＯＤＳＣＡＤタスクバーから「Ｓｔａｒｔ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｐｒｏｇｒａｍ」アイコンを選択し、次いで、「Ｌｉｖｅ  Ｉｍａｇｅ」ボタンをクリックする。
ｌ．機器の視野よりも大きい繊維質構造サンプルを得る。サンプルの平面状表面がレンズの前面に対して平行になるようにカメラの下にサンプルを置くが、サンプルは、５０×３８ｍｍの視野を完全に満たさなければならない。視野内にサンプルの伸縮も圧縮もないように、できる限り平坦にサンプルを置かなければならない。サンプルは、ガラスプレート下で圧縮されてはならない。サンプルは、視野の外側で重り又は接着剤（例えば、テープ）を用いて、伸縮のないように縁部に押さえつけてもよい。
ｍ．以下のように、サンプルとプロジェクタヘッドとの間の距離を、最良の焦点が得られるよう調整する。「Ｓｈｏｗ  Ｃｒｏｓｓ」ボタンをオンにする。スクリーン上に青色の十字が現れるはずである。「Ｐａｔｔｅｒｎ」ボタンを繰り返しクリックして、最良の焦点を得るのを支援するために幾つかの焦点調節パターンのうちの１つを提示する。四角を有するもの等のパターンを十字線で選択する。十字線がスクリーン上の青色の「十字」と位置合わせされるまで、焦点制御を調整する。
ｎ．プロジェクタヘッドの側面にある穴を通してレンズの口径を変更し、及び／又はカメラのスクリーン上のゲイン設定を変更することによって、画像の輝度を調整する。照度が最適である場合、「Ｉ．Ｏ．」と表示されたスクリーンの底部にある赤色の円が緑色に変わる。「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」ボタンをクリックして、３Ｄ高さ画像を取得する。
ｏ．突出高さ及び平面領域比の測定及び計算のために、Ｆｉｌｅメニューから３Ｄ高さ及びカメラ画像を保存する（それぞれ、Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｌｅｓ  *．ｏｍｃ及び*．ｋａｍとして）。
【００９０】
２．３Ｄ画像に基づく突出高さの測定及び計算
この方法は、第１項において上に概説した方法によって取得した３Ｄ画像を使用する。ＯＤＳＣＡＤソフトウェアによって３Ｄ画像処理を行い、続いて、ソースコードの形態でＦｒｅｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎのＧＮＵ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｌｉｃｅｎｓｅの同意の下フリーソフトウェアとして入手可能な「Ｒ」統計ソフトウェアパッケージバージョン３．１．１（Ｒ：Ａ  Ｌａｎｇｕａｇｅ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（Ｒ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ（Ｖｉｅｎｎａ，Ａｕｓｔｒｉａ）））を用いて、計算及び統計解析を行う。ソフトウェアは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒ−ｐｒｏｊｅｃｔ．ｏｒｇ．からダウンロードすることができる。
ａ．ＯＤＳＣＡＤソフトウェアのＦｉｌｅメニューから基材の３Ｄ高さ画像（ファイルタイプ．ＯＭＣ）を開く。
ｂ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから、「Ｒｅｍｏｖｅ  Ｉｎｖａｌｉｄ」をクリックして、測定値から、焦点領域外のものを除去する。以下の設定を使用する：半径の限度（ピクセル）＝９９；以下の３つの選択肢のボックスをチェック又は選択する：「Ｒｅｍｏｖｅ  ｉｎｖａｌｉｄ  ａｒｅａｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｔｏ  ｐｉｃｔｕｒｅ  ｅｄｇｅ」；及び「Ｒｅｐｌａｃｅ  ｉｎｖａｌｉｄ  ａｒｅａｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ  ｆｒｏｍ  Ｘ＋Ｙ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ」。
ｃ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから、「Ａｖｅｒａｇｅ  Ｆｉｌｔｅｒ」をクリックして、高さ画像から突出している１本の繊維を平滑化する。Ｘ及びＹ方向の両方において２５ピクセルのマスクを選択し、全画像領域についてＸ＋Ｙ方向ボックスを選択する。
ｄ．Ｅｖａｌｕａｔｅメニューから、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｎｉｍｕｍ，Ｍａｘｉｍｕｍ」をクリックして、更にフィルタリングする前に元の最小高さ（マイクロメートル（μｍ））を測定及び記録する。
ｅ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから、「Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐａｒｔ」をクリックして、基材全体における任意の大規模なバックグラウンドのうねり又は湾曲を除去する。これらバックグラウンドの湾曲又はうねりは、ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器で高さ画像を撮影している間、基材が正確に平坦に置かれていなかった場合に生じる。バックグラウンドのうねり又は湾曲は、典型的には、突出領域よりも面積がはるかに大きい。Ｒａｎｋ５の多項式を選択し、２サイクルで０．１％の各頂点及び谷部を除外し、１．０倍の「Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｏｎ  ｅｎｔｉｒｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ」を選択する。「Ｃａｌｃｕｌａｔｅ」ボタンをクリックして、多項式フィルタ係数を評価する。高さ画像におけるバックグラウンドのうねりを表す多項式フィルタは、左上に示され、フィルタリングされた画像は、左下に示されるであろう。「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ」ボタンをクリックして、高さ画像からバックグラウンドのうねり及び湾曲をフィルタリングする。
ｆ．Ｅｖａｌｕａｔｅメニューから、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｎｉｍｕｍ，Ｍａｘｉｍｕｍ」をクリックして、多項式フィルタ補正の後に最小高さ（マイクロメートル（μｍ））を測定及び記録する。
ｇ．上記工程ｅにおいて多項式フィルタを用いて基材におけるバックグラウンドのうねり及び湾曲を除去する前後に基材の最小高さが一定であると仮定することによって、画像の高さをスケーリングする。これは、Ｅｄｉｔメニューにおいて「Ｎｅｗ  Ｓｃａｌｉｎｇ」を選択することによって行われる。工程ｄで得られた元の最小高さから工程ｆで得られた最小高さを減じる。結果を（ｍｍ）でボックスＣに入力する。
ｈ．Ｅｖａｌｕａｔｅメニューから、「Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｉｎｉｍｕｍ，Ｍａｘｉｍｕｍ」をクリックして、最小及び最大の高さを評価する。ここで、この工程で評価される最小高さは、工程ｄで得られた元の最小高さと同じになるであろう。
ｉ．Ｍａｒｋメニューから、「Ｄｒａｗ  Ｌｉｎｅ」ツールを選択し、図１０Ａに示す通り、それぞれランダムに選択された突出部の中心から始まってｘ方向に伸び、陥凹領域の中心及び別の隣接する突出部の中心を通る等の３本又は４本の異なる直線を引く。図１０Ａはｘ方向に引かれたこれら線を示すが、線は、ｙ方向に引かれていてもよい。Ｖｉｅｗメニューから、アイコン「Ｓｈｏｗ  Ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｄｉａｇｒａｍ」をクリックして、図１０Ｂに示す通り、様々な線についての高さ対距離のチャートを見る。高さプロファイルデータをＡＳＣＩＩデータとして保存して、Ｆｉｌｅメニューにおける「Ｅｘｐｏｒｔ  Ｄａｔａ」をクリックすることによって断面線から突出高さを分析する。
ｊ．図１４のフローチャートに示すサブルーチンを用いて、各サンプルの突出高さの平均及び標準偏差を計算する。サブルーチンは、上述の通り、「Ｒ」統計ソフトウェアパッケージバージョン３．１．１で実行してよい。フローチャートにおいて言及されるライブラリパッケージを、ＣＲＡＮ（Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｒ  Ａｒｃｈｉｖｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）リポジトリを利用するパッケージインストーラを用いて基本の「Ｒ」ソフトウェア内からプラグインとして追加してもよい。「ｓｔａｔｓ」パッケージについては、用いるバージョンは３．１．１であり；「ＧｅｎｅＣｙｃｌｅ」パッケージについては、用いるバージョンは、Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｓ  Ｆｏｋｉａｎｏｓによって開発された１．１．２であり；「ｓｙｎｃｈｒｏｎｙ」パッケージについては、用いるバージョンは、Ｔａｒｉｋ  Ｃ．Ｇｏｕｈｉｅｒによって開発された０．２．３である。プラグイン及びライブラリパッケージ用のパッケージインストーラ及びＣＲＡＮリポジトリは、Ｒ  Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ（Ｗｉｒｔｓｃｈａｆｔｓｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ  Ｗｉｅｎ，Ｗｅｌｔｈａｎｄｅｌｓｐｌａｔｚ  １，１０２０  Ｖｉｅｎｎａ，Ａｕｓｔｒｉａ）から入手可能である。あるいは、Ｒソフトウェアは、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒ−ｐｒｏｊｅｃｔ．ｏｒｇ．からダウンロードすることができる。
ｋ．中空突出部の高さを測定するために、フローチャートに示すボックスプロットルールを用いて外れ値を除去した後、最大値の平均（図１４のフローチャートに示す通り、「ｆｉｎｄ．ｍｉｎｍａｘ」関数から評価）をとる。同様に、陥凹領域の高さを測定するために、図１４のフローチャートに示すボックルプロットルールを用いて外れ値を除去した後、最小値の平均をとる。
【００９１】
３．３Ｄ画像に基づく平面領域比の測定及び計算
この方法は、第１項において上に概説した方法によって取得した３Ｄ画像を使用する。３Ｄ画像処理及び平面領域比の計算は、ＯＤＳＣＡＤソフトウェアで行われる。
ａ．ＯＤＳＣＡＤソフトウェアのＦｉｌｅメニューから基材の３Ｄ高さ画像（ファイルタイプ．ＯＭＣ）を開く。
ｂ．Ｓｅｔｔｉｎｇｓメニューから、「Ｓｅｔ  Ｃｏｌｏｕｒ  Ｔａｂｌｅ」をクリックする。黒色によって表される最小高さ、白色によって表される最大高さ、及び連続的に灰色の色合いによって表される中間高さのグレースケールを選択する。
ｃ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから、「Ｒｅｍｏｖｅ  Ｉｎｖａｌｉｄ」をクリックして、測定値から、焦点領域外のものを除去する。以下の設定を使用する：半径の限度（ピクセル）＝９９；以下の２つの選択肢のボックスをチェック又は選択する：「Ｒｅｍｏｖｅ  ｉｎｖａｌｉｄ  ａｒｅａｓ  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｔｏ  ｐｉｃｔｕｒｅ  ｅｄｇｅ」及び「Ｒｅｐｌａｃｅ  ｉｎｖａｌｉｄ  ａｒｅａｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｎｅｉｇｈｂｏｒｓ  ｆｒｏｍ  Ｘ＋Ｙ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ」。
ｄ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから「Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｆｉｌｔｅｒ」をクリックして、繊維等の微細スケールの形体を除去し、突出部及び陥凹領域によって表されるマクロテクスチャを維持する。（約０．７５ｍｍの実際の距離、又は最小テクスチャの形体サイズの約半分未満に対応する）約２０ピクセルのカットオフ波長を選択する。カットオフ波長よりも小さな形体は、画像から除去されるであろう。「Ｗａｖｅ  Ｆｉｌｔｅｒ」選択項目を選択し、「Ｆｉｎｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｓ  Ｒｅｓｕｌｔ」の選択を取り消す。２「Ｆｉｌｔｅｒ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｓ」を選択する。３Ｄ画像全体にフィルタを適用する。
ｅ．Ｆｉｌｔｅｒメニューから、「Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｐａｒｔ」をクリックして、基材全体における任意の大規模なバックグラウンドのうねり又は湾曲を除去する。これらバックグラウンドの湾曲又はうねりは、ＧＦＭ  ＭｉｋｒｏＣＡＤ光学プロファイラ機器で高さ画像を撮影している間、基材が正確に平坦に置かれていなかった場合に生じる。バックグラウンドのうねり又は湾曲は、典型的には、突出領域よりも面積がはるかに大きい。Ｒａｎｋ５の多項式を選択し、２サイクルで０．１％の各頂点及び谷部を除外し、１．０倍の「Ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｏｎ  ｅｎｔｉｒｅ  ｐｒｏｆｉｌｅ」を選択する。「Ｃａｌｃｕｌａｔｅ」ボタンをクリックして、多項式フィルタ係数を評価する。高さ画像におけるバックグラウンドのうねりを表す多項式フィルタは、左上に示され、フィルタリングされた画像は、左下に示されるであろう。「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ」ボタンをクリックして、高さ画像からバックグラウンドのうねり及び湾曲をフィルタリングする。
ｆ．Ｖｉｅｗメニューから、「Ｃｏｌｏｕｒ  Ｃｏｄｉｎｇ」をクリックする。「Ｍａｘ」、「Ｍｉｎ」、及び「Ｃｕｔ２」をデフォルトとして維持しながら、「Ｃｕｔ１」を０．０００に設定する。面積率を灰色（陥凹領域）及び白色（中空突出部）で書き留める。これら面積率は、平面領域比に対応する。灰色対白色の面積率の比は、陥凹対中空突出領域比に等しく、これが平面領域比である。
ｇ．工程ａ〜ｆを少なくとも３枚のサンプル画像について繰り返し、次いで、平面領域比の平均を計算し、報告する。
【００９２】
Ｅ．突出長さの測定
突出長さは、画像処理及び解析方法を用いることによって測定される。少なくとも１２００ドット／インチ（「ｄｐｉ」）の走査解像度が可能な光学透過スキャナを用いて、試料の画像を撮影する。１つのこのようなスキャナは、Ｃａｎｏｎ  Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．（Ｍｅｌｖｉｌｌｅ，ＮＹ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手可能なＣａｎｏｎ（登録商標）ＣａｎｏＳｃａｎ（商標）８８００Ｆである。画像は、Ｃａｎｏｎ  Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．から入手可能なＣａｎｏｎ（登録商標）ＭＰ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ  ＥＸ  ４．０ソフトウェア等の画像取得ソフトウェアを有するコンピュータを用いてスキャナから取得することができる。画像処理及び解析は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ，ＭＤ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）からパブリックドメインライセンス下で入手可能であり、ｈｔｔｐ：／／ｒｓｂ．ｉｎｆｏ．ｎｉｈ．ｇｏｖから自由にダウンロードすることができるＩｍａｇｅＪのバージョン１．４８以上を用いて行われる。
１．突出部を壊さないようにしながら、鋭いナイフ又はハサミを用いて基材の厚みを貫いて少なくとも１つの突出部を横断して（図４中の線５−５に示す通り）、幅約２ｍｍのフィルタ基材の小さな切片をスライスする。
２．サンプルが損傷しないように注意しながら、ピンセットを用いて、スライスした基材サンプルの１つの縁部をそっとつかみ、その縁部を透過スキャナの平坦な床上に下向きに置いて、図３に示す概略図と同様に画像を得る。
３．ＭＰ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ  ＥＸソフトウェアの全ての自動画像調整設定をオフにすることによって、少なくとも１２００ｄｐｉの解像度で透過モードにて画像を走査する。画像をＴＩＦ画像としてコンピュータに保存する。
４．ＦｉｌｅメニューからＩｍａｇｅＪソフトウェアで試料の画像を開く。Ａｎａｌｙｚｅメニューから、「Ｓｅｌｅｃｔ  Ｓｃａｌｅ」ダイアログを開く。「Ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｐｉｘｅｌｓ」を１２００又は走査画像の解像度（ｄｐｉ）に；「Ｋｎｏｗｎ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ」を２５，４００に；「Ｐｉｘｅｌ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ」を１．０に；「Ｕｎｉｔ  ｏｆ  Ｌｅｎｇｔｈ」を「ｍｉｃｒｏｎｓ」に設定する。
５．Ｉｍａｇｅメニューから、「Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ．．．」をクリックして画像のコピーを作成する。画像のコピーを選択する。画像のコピーに工程６〜９を適用する。
６．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｆｉｌｔｅｒｓ」をクリックし、次いで、「Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｒ．．．」を選択する。半径５０マイクロメートル（μｍ）を選択し、「Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｒ」ダイアログボックスの「Ｓｃａｌｅｄ  Ｕｎｉｔｓ」のボックスにチェックを入れる。これによって画像が平滑化されて、任意の微細スケール（５０μｍ未満）のノイズ及びディフェクトが除去されるであろう。
７．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｅｎｈａｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ」をクリックして、任意の光ディフェクトを除去するためにヒストグラムを均一にする。「Ｅｎｈａｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ」ダイアログボックスにおいて、「Ｅｑｕａｌｉｚｅ  Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ」ボックスを選択し、「Ｓａｔｕｒａｔｅｄ  Ｐｉｘｅｌｓ」テキストボックスに０．４％を入力する。
８．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｂｉｎａｒｙ」サブメニューをクリックし、次いで、「Ｍａｋｅ  Ｂｉｎａｒｙ」を選択する。これによって、画像が、繊維質領域は黒色、バックグラウンドは白色として、純粋な黒色及び白色に変換されるであろう。次いで、Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｂｉｎａｒｙ」サブメニューをクリックし、次いで、「Ｅｒｏｄｅ」を選択する。１〜２回繰り返して繊維質領域に属しない任意のストレイブラックピクセルを確実に除去する。
９．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｂｉｎａｒｙ」サブメニューをクリックし、次いで、「Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｍａｐ」を選択する。
１０．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｉｍａｇｅ  Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ．．．」機能をクリックする。オリジナルの画像を「Ｉｍａｇｅ  １」として、画像のコピーを「Ｉｍａｇｅ  ２」として選択する。オリジナルの画像に工程「５」から得られた画像のコピーのＤｉｓｔａｎｃｅ  Ｍａｐを重ねるための操作として、「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ」を選択する。Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｍａｐは、オリジナルの突出部のスライス画像に重ねたとき、基材の厚み及び突出部の厚みの中央を通過する先導線を提供する。次いで、これら先導線を追跡して、突出部の基部に対する突出部の長さを測定する。
１１．ツールバーからＬｉｎｅ  Ｔｏｏｌを選択する。Ｌｉｎｅ  Ｔｏｏｌを右クリックして「Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  Ｌｉｎｅ」を選択する。突出部の厚みを通過する先導線を追跡する。Ｉｍａｇｅメニューの「Ｏｖｅｒｌａｙ」サブメニューから「Ａｄｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」をクリックする。次いで、Ａｎａｌｙｚｅメニューの「Ｍｅａｓｕｒｅ」機能をクリックして、突出部の長さを得る。
１２．突出部の基部について工程１１を繰り返して、その長さを測定する。先導線を越えて線を追跡した際、画像は図９のものと同様に現れるはずである。突出長さ及びその基部の長さの比をとる。
１３．更に５つの試料について工程１〜１２を繰り返して、突出部対基部の長さの比を測定する。
【００９３】
Ｆ．坪量比
坪量は、ランベルト−ベールの法則を用いて基材の透過走査画像から計算することができ、それに従って基材を透過した光が以下に与えられる：
透過光，Ｉ＝Ｉ0ｅ-μρL                （１）
（式中、Ｉ0は入射光であり、μは質量吸収係数であり、Ｌは基材の厚みであり、ρは基材の密度である）。ρＬは、単位面積当たりの質量、すなわち、坪量（Ｂ）であり、式（１）は、以下の通り改変される：
Ｉ＝Ｉ0ｅ-μB                        （２）
【００９４】
再配置すると、式（２）は、以下のようになる。
【００９５】
【数１】
0006599990.tif 000002
【００９６】
式３は、所与の入射光Ｉ0、透過光Ｉ、及び質量吸収係数μに基づいて、任意の位置における基材の坪量を提供する。透過光及び入射光は、それぞれ、基材有り及び無しで透過スキャナから測定される。しかし、質量吸収係数μは、容易に測定可能ではないか又は入手可能でない場合もある。したがって、一緒に撮影された同じ基材の異なる領域の（例えば、領域Ａ及びＢの）坪量が評価される：
【００９７】
【数２】
0006599990.tif 000003
【００９８】
ここで、基材の任意の平面位置において、坪量は、第１の成分層、第２の成分層、及び任意の支持層の組み合わせである。したがって、第１の成分層の坪量（Ｂ1）は、合計坪量（Ｂt）から第２の成分層及び任意の支持層の坪量（Ｂ2+s）を減じることによって計算される。
Ｂ1＝Ｂt−Ｂ2+s                      （５）
【００９９】
ここで、式（３）に基づいて式（５）を改変する。
【０１００】
【数３】
0006599990.tif 000004
（式中、Ｉ2+sは、第２の成分層及び任意の支持層を透過した光の強度であり、Ｉtは、基材全体を透過した光の強度である）。
【０１０１】
再配置すると、式（６）は、以下のようになる。
【０１０２】
【数４】
0006599990.tif 000005
【０１０３】
式（４）及び（７）を用いると、第１の成分層の高及び低坪量領域の坪量比は、以下の通り定義される。
【０１０４】
【数５】
0006599990.tif 000006
（式中、下付き文字ｈｉｇｈ及びｌｏｗは、それぞれ、第１の成分層の高及び低坪量領域に対応する）。
【０１０５】
したがって、高及び低坪量領域の坪量比を評価するために、光の３つの強度のみを測定すればよい：それぞれ、第１の成分層の高及び低坪量領域における基材全体を透過した光Ｉt,high及びＩt,low、並びに第２の成分層及び任意の支持層を透過した光Ｉ2+s。
【０１０６】
式（８）に基づいて、以下の試験方法は、第１の成分層の中空突出部及び陥凹領域の坪量の比を評価する。画像解析を使用して、上述の光強度：それぞれ、第１の成分層の高及び低坪量領域における基材全体を透過した光Ｉt,high及びＩt,low、並びに第２の成分層及び任意の支持層を透過した光Ｉ2+sを評価する。試料の画像は、少なくとも３００ｄｐｉ（ドット／インチ）の走査解像度、並びに画像の走査及び保存のために１６ビットのダイナミックレンジが可能な光学透過スキャナを用いて撮影する。１つのこのようなスキャナは、Ｃａｎｏｎ  Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．（Ｍｅｌｖｉｌｌｅ，ＮＹ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手可能なＣａｎｏｎ（登録商標）ＣａｎｏＳｃａｎ（商標）８８００Ｆである。画像は、Ａｄｏｂｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃから入手可能なＡｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  ＣＳ５バージョン１２．０．４ソフトウェア及びＡｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  ＣＳ５に含まれているＴＷＡＩＮスキャナドライバ等の１６ビット画像取得ソフトウェアを有するコンピュータを用いて、スキャナから取得することができる。画像処理及び解析は、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ，ＭＤ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）からパブリックドメインライセンス下で入手可能であり、ｈｔｔｐ：／／ｒｓｂ．ｉｎｆｏ．ｎｉｈ．ｇｏｖから自由にダウンロードすることができるＩｍａｇｅＪのバージョン１．４８以上を用いて行われる。
【０１０７】
サンプルの調製：
少なくとも１０センチメートル×２０センチメートル（４インチ×８インチ）の面積のサンプルをとる。第１の成分層の幾つかの領域から（鋭い刃又はハサミを用いて）中空突出部を慎重に切断し除去して、第１の成分層の下の第２の成分層の上部を露出させる。中空突出部が除去された領域から透過した光は、第２の成分層及び任意の支持層を透過した光Ｉ2+sを提供するであろう。
【０１０８】
画像の取得：
Ａｄｏｂｅ  Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ  ＣＳ５ソフトウェアにおいて、ＦｉｌｅメニューのＩｍｐｏｒｔサブメニューを通してスキャンを開始する。ダイナミックレンジを１６ビットに設定し、スキャナドライバにおける全ての自動画像調整設定をオフにした状態で、解像度３００ｄｐｉで透過モードにて画像を走査する。画像をＴＩＦ画像としてコンピュータに保存する。
【０１０９】
画像処理：
ａ．ＦｉｌｅメニューからＩｍａｇｅＪソフトウェアで試料の画像を開く。Ａｎａｌｙｚｅメニューから、「Ｓｅｌｅｃｔ  Ｓｃａｌｅ」ダイアログを開く。「Ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｐｉｘｅｌｓ」を３００又は走査された画像の解像度（ｄｐｉ）に；「Ｋｎｏｗｎ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ」を２５．４に；「Ｐｉｘｅｌ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ」を１．０に；「Ｕｎｉｔ  ｏｆ  Ｌｅｎｇｔｈ」を「ｍｍ」に設定する。
ｂ．ＩｍａｇｅメニューのＴｙｐｅサブメニューから画像を３２ビットのグレースケールに変換する。
ｃ．Ｐｒｏｃｅｓｓメニューから、「Ｆｉｌｔｅｒｓ」をクリックし、次いで、「Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｒ．．．」を選択する。半径０．２５ｍｍを選択し、「Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｒ」ダイアログボックスの「Ｓｃａｌｅｄ  Ｕｎｉｔｓ」のボックスにチェックを入れる。これによって画像が平滑化されて、任意の微細スケール（０．２５ｍｍ未満）のノイズ及びディフェクトが除去されるであろう。
【０１１０】
画像解析
ｄ．Ａｎａｌｙｚｅメニューから、「Ｓｅｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．．．」機能をクリックして、測定の種類を選択する。「Ｍｅａｎ  Ｇｒａｙ  Ｖａｌｕｅ」測定を選択する。この測定は、透過光の強度を提供するであろう。
ｅ．まず、第２の成分層＋任意の支持層を透過した光の強度を測定する（Ｉ2+s）。この測定のために、ツールバーから「Ｏｖａｌ」ツールを選択する。キーボードのシフトキーを押しながら、突出部が除去された領域に直径約２ｍｍの円形選択線を引き、これら領域は、領域の残りよりも明るくなるはずである。Ｉｍａｇｅメニューの「Ｏｖｅｒｌａｙ」サブメニューから「Ａｄｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」をクリックする。次いで、Ａｎａｌｙｚｅメニューの「Ｍｅａｓｕｒｅ」機能をクリックして、選択した円形領域における第２の成分層及び任意の支持層を透過した光を表す平均濃淡値Ｉ2+sを得る。直径約２ｍｍの円形選択線を引くことによってこの工程を繰り返して、突出部が除去された領域の残りから平均濃淡値を得る。円形選択線から全ての測定された平均濃淡値の平均値をとって、全体の平均Ｉ2+sを得る。この試料についてこの値を書き留める。
ｆ．次に、それぞれ、第１の成分層の高及び低坪量領域における基材全体を透過した光Ｉt,high及びＩt,lowを測定するために、これら領域を選択する。この目的のために、ツールバーから「Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ」選択ツールを選択する。最も暗い高坪量領域において約１ｍｍ×３ｍｍの矩形選択線を引く。Ｉｍａｇｅメニューの「Ｏｖｅｒｌａｙ」サブメニューから「Ａｄｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」をクリックする。次に、既に選択した暗い高坪量領域に隣接する、より明るい低坪量領域に、約１ｍｍ×３ｍｍの別の矩形選択線を引く。Ｉｍａｇｅメニューの「Ｏｖｅｒｌａｙ」サブメニューから「Ａｄｄ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ」をクリックする。互いに隣接する少なくとも１０対の高及び低坪量領域について、矩形選択プロセスを繰り返す。Ｉｍａｇｅメニューの「Ｏｖｅｒｌａｙ」サブメニューから「Ｔｏ  ＲＯＩ  Ｍａｎａｇｅｒ」をクリックすることによって、Ｏｖｅｒｌａｙ選択をＲＯＩ  Ｍａｎａｇｅｒ（対象領域）に転送する。
ｇ．式（８）で定義される坪量比を評価するために、Ｐｒｏｃｅｓｓメニューの「Ｍａｔｈ」サブメニューにおける「Ｍａｃｒｏ．．．」機能を用いて画像強度（グレースケール値）を変更する。この計算のために、工程「ｅ」から全体の平均Ｉ2+sを得る必要がある。「Ｍａｃｒｏ．．．」機能の「Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｅｖａｌｕａｔｏｒ」ダイアログボックスにおいて、「Ｃｏｄｅ」を「ｖ＝ｌｏｇ（Ｉ2+s／ｖ）」に設定し、工程「ｅ」から得られたＩ2+sの数値をこの式の変数に入力する。「Ｏｋ」をクリックして、式を画像に適用する。
ｈ．Ｗｉｎｄｏｗメニューから「ＲＯＩ  Ｍａｎａｇｅｒ」ウインドーを開く。工程「ｆ」からＲＯＩ  Ｍａｎａｇｅｒに転送されたオーバーレイを選択し、「Ｍｅａｓｕｒｅ」ボタンをクリックする。それぞれ、高及び低坪量領域から式（８）の分子及び分母を表す平均強度値の結果がＲｅｓｕｌｔｓウインドーに表示される。得られた結果から、第１の成分層の高及び低坪量領域の坪量比を計算する。
【０１１１】
Ｇ．密度
１．複合基材の密度
複合基材の密度は、複合材の坪量をｚ方向の厚みで除することによって計算される。複合基材の坪量は、不織布の単位面積当たりの質量のためのＥＤＡＮＡ  ＷＳＰ  １３０．１．Ｒ４（１２）標準試験法によって測定される。基材の厚みは、本明細書における試験法のセクション（Ａ）に上記された厚み測定方法によって測定される。測定された坪量を厚みで除して、複合基材の平均密度を得る。
【０１１２】
２．複合基材の低及び高密度領域の密度
第１の低密度領域（中空突出部）及び第２の高密度領域（陥凹領域）のような、複合基材の局所領域の密度は、基材の局所領域の坪量をｚ方向における基材の局所領域の厚みで除することによって計算される。中空突出部及び陥凹領域等の基材の局所領域は非常に小さいので、坪量及び厚みを測定する標準試験法（上に概説した通り）は適用できない。坪量を測定するために基材から局所高及び低密度領域を切り取らなければならないが、局所領域の厚みは、試験法のセクション（Ｄ）における突出高さ測定方法において上に概説した通り、表面形状測定装置を用いて測定される。局所坪量及び高さの測定から、局所領域の密度を上記の通り測定する。
【０１１３】
まず、高密度陥凹領域及び低密度中空突出領域の厚み又は高さをサンプルから測定した後、坪量を測定するためにそれぞれの領域を切り取る。坪量を測定するために、切断切片を計量し、その面積を測定して坪量（単位面積当たりの質量）を計算する。局所領域の坪量を測定する詳細な方法を以下に概説する。
【０１１４】
サンプルの調製
鋭いハサミを用いて、複合基材から局所領域−高密度陥凹領域及び低密度中空突出領域−の切片を慎重に切り取る。これら切片は、例えば、図１２Ａに示す通り、非常に小さくてよい（突出部を横断して１０〜２０ｍｍ）。可能な限り大きなサイズで各領域の少なくとも１０個の切片を切り取る。高及び低密度切断切片を別々に維持する。
【０１１５】
面積の測定
局所領域の小さな切断切片の面積を測定するために、画像解析方法が最も適している。少なくとも３００ｄｐｉ（１インチ当たりのドット又はピクセル）の解像度が可能な光学スキャナを用いる。１つのこのようなスキャナは、Ｃａｎｏｎ  Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．（Ｍｅｌｖｉｌｌｅ，ＮＹ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）から入手可能なＣａｎｏｎ（登録商標）ＣａｎｏＳｃａｎ（商標）８８００Ｆである。反射モードでスキャナを使用する。各局所領域の切片を、Ｘ−Ｙ面がスキャナ床に面するように平坦に置き、３００ｄｐｉの解像度で黒色のバックグラウンドを用いてグレースケールで別々に走査する。走査するために、できる限り高いコントラスト設定を使用する。例えば、ＣａｎｏＳｃａｎ（商標）８８００Ｆスキャナに添付されているＭＰ  Ｎａｖｉｇａｔｏｒ  １．０スキャニングソフトウェアでは、「Ｈｉｇｈ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ」色調曲線設定を使用する。各領域の全ての切片の走査画像をＴＩＦＦフォーマットで保存する。
【０１１６】
画像解析ソフトウェアで画像を開いて、各切断切片の面積を計算する。ＩｍａｇｅＪバージョン１．４８以上等の画像解析ソフトウェアを使用してよい。ＩｍａｇｅＪソフトウェアは、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）からパブリックドメインライセンス下で入手可能であり、ｈｔｔｐ：／／ｒｓｂ．ｉｎｆｏ．ｎｉｈ．ｇｏｖから自由にダウンロードすることができる。ＩｍａｇｅＪソフトウェアでは、「Ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｐｉｘｅｌｓ」を３００又は走査画像の解像度（ｄｐｉ）に設定し；「Ｋｎｏｗｎ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ」を２５．４に設定し；「Ｐｉｘｅｌ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ」を１．０に設定し；「Ｕｎｉｔ  ｏｆ  Ｌｅｎｇｔｈ」を「ｍｍ」に設定することによって、画像のスケールを「Ａｎａｌｙｚｅ／Ｓｅｔ  Ｓｃａｌｅ．．．」メニューから設定する。次いで、「Ｐｒｏｃｅｓｓ／Ｆｉｌｔｅｒ．．．」メニューから選択される２ピクセル半径「Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｂｌｕｒ」フィルタで画像をフィルタリングする。次いで、「Ｉｍａｇｅ／Ａｄｊｕｓｔ／Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．．．」メニューから「Ｏｔｓｕ」閾値設定を用いることによって、画像を二値化する（純粋な黒色及び白色にする）。「Ｐｒｏｃｅｓｓ／Ｂｉｎａｒｙ／Ｃｏｎｖｅｒｔ  ｔｏ  Ｍａｓｋ」メニューを選択することによって二値画像をマスクに変換し、次いで、クリーンアップして、「Ｐｒｏｃｅｓｓ／Ｂｉｎａｒｙ」メニューから「Ｅｒｏｄｅ  ａｎｄ  Ｄｉｌａｔｅ」形態学的フィルタの組み合わせを使用して任意のストレイブラックピクセルを除去する。次いで、二値画像の、各切片の面積を測定する準備が整う。「Ａｎａｌｙｚｅ／Ｓｅｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」メニューから、「Ａｒｅａ」を選択する。「Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｒｅｓｕｌｔｓ」及び「Ｓｕｍｍａｒｉｚｅ」ボックスにチェックを入れた状態で、「Ａｎａｌｙｚｅ／Ａｎａｌｙｚｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．．．」をクリックすることによって、全ての片の面積を測定する。コマンドを実行して粒子を分析する際、結果は、全ての切片の合計面積及び個々の片の面積を示す。全ての切片の合計面積を書き留める。画像解析プロセスを第２の切断切片について繰り返す。
【０１１７】
質量の測定
各局所領域の切断切片の質量を、０．１ｍｇ（１グラムの１０，０００分の１）まで測定することができる秤で測定する。１つの局所領域の全ての切断切片を秤にのせ、その合計質量を書き留める。このプロセスを第２の局所領域について繰り返す。
【０１１８】
坪量の計算
各局所領域の坪量は、各領域の切断切片の合計質量を画像解析から測定された合計面積で除することによって計算される。
【０１１９】
Ｈ．圧力低下試験法／汚れ捕捉
汚れ捕捉能、及び汚れを付加したことによる圧力低下の変化は、ＡＳＨＲＡＥ  ５２．１−１９９２変法を介して測定される。
１．この方法により定められている通り、少なくとも２つ、好ましくは６つ以上の濾材サンプルを測定する。
２．少なくとも３６ｃｍ×３６ｃｍ（１４”×１４”）のプリーツ、しわ、折り目等のない平らなフィルタシートで測定を実施する。次いで、フィルタシートの直径３０ｃｍ（１ｆｔ）の円に粒子を噴射する。
３．材料が配向によって異なる特性を有する場合、装置内で第１の粒子が見える、第１の材料の同じ側に粒子が当たるように、試験装置内に材料を配向する。材料が領域全体で不均質な場合、代表的な材料をサンプリングする。
４．装置で用いられるエアフィルタの表面積及び装置の空気流量に基づいて、装置のエアフィルタ面速度に厳密に一致するように選択したエアフィルタ面速度を用い、汚れを６グラムまで装填し、ＩＳＯ  Ｆｉｎｅ  Ａ２汚れ（ＩＳＯ  １２１０３−１に定義されている）を使用し、０．５ｇの増分で装填して、試験を実施する。０．５ｇごとの追加後に抵抗を測定する。
【０１２０】
Ｉ．シングルパス効率試験法
フィルタ基材のシングルパス濾過特性は、ＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ５２．２−２０１２（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  Ａｉｒ−Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｂｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ」）に記載されているものと同様に試験することによって決定することができる。試験は、ウェブを平らなシート（例えば、プリーツ、折り目、又はたたみ目がない）として構成し、平らなシートを試験ダクトに取り付け、平らなシートを、乾燥させて電荷を中和した塩化カリウム粒子に曝露することを含む。試験面速度は、装置で用いられるフィルタの表面積及び装置の空気流量に基づいて、装置の面速度に厳密に一致するように選択すべきである。光学式パーティクルカウンタを用いて、一連の１２の粒径範囲について試験フィルタの上流及び下流の粒子の濃度を測定することができる。等式：
【０１２１】
【数６】
0006599990.tif 000007
を使用して、各粒径範囲についての捕捉効率を決定することができる。試験中の各粒径範囲における最低効率を決定し、複合最低効率曲線を決定する。複合最低効率曲線から、０．３μｍ〜１．０μｍの４つの効率値を平均してＥ１最低複合効率（「ＭＣＥ」）を得ることもでき、１．０μｍ〜３．０μｍの４つの効率値を平均してＥ２  ＭＣＥを得ることもでき、３．０μｍ〜１０．０μｍの４つの効率値を平均してＥ３  ＭＣＥを得ることもできる。比較として、ＨＥＰＡフィルタは、典型的には、Ｅ２粒子及びＥ３粒子の両方について９９％を超えるシングルパス効率を有する。
【実施例】
【０１２２】
短繊維及び連続繊維の両方を含む基材を本発明に従って作製する。短繊維は、ＰＰ、ＰＥ、レーヨン、及びこれらの組み合わせから作製する。短繊維は、約０．７ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆの範囲であり、円形〜実質的に円形から、トリローバル及び４ＤＧ（商標）等の表面積が増加した複雑な形状に及ぶ断面を有する。本発明では、短繊維の約３０％〜約５０％が、約０．７ｄｐｆの低デニールであり、短繊維の約２５％〜約３５％が、約３．０ｄｐｆ〜約７．０ｄｐｆの高デニールであり、残りの短繊維がレーヨンである。連続繊維は、ＰＰである。連続繊維は、スパンボンド、メルトブローン、ナノであってもよいが、これらに限定されない。
【０１２３】
本発明は、短繊維の２枚のマットの間に連続繊維層を配置することによって構築される。短繊維のマットは、異なる重量の同じ重量であってよい。この実施例では、ウェブの画像側、すなわち、パターン側は、短繊維の約７０重量％〜約８０重量％であり、一方、非画像側、すなわち、平坦側は、短繊維の２０重量％〜約３０重量％である。次いで、水流交絡を介して３層構造を一体化させる。最後の水流交絡工程では、パターン化ロールを介してウェブ上にパターンを組み付けしてもよく、又は材料を平坦なままにしておいてもよい。
【０１２４】
陥凹領域の中空突出部に対する比が５０／５０である３ｍｍのスクリーンを有する例示的な基材を表１に提供する。
【０１２５】
【表１−１】
0006599990.tif 000008
【０１２６】
【表１−２】
0006599990.tif 000009
【０１２７】
【表１−３】
0006599990.tif 000010
【０１２８】
【表２】
0006599990.tif 000011
【０１２９】
表２は、サンプル１〜９及び対照１〜３（全て表１に示す）についての粒子捕捉効率（すなわち、何個の粒子がサンプル基材を通り抜けるかを測定）を示す。粒子捕捉効率は、本明細書で特定したシングルパス濾過方法を用いた１回目のパス後に決定する。表１中の値は、捕捉された粒子の百分率である（粒子のサイズによる）。
【０１３０】
サンプル１〜４における微粒子繊維によって捕捉された粒子を図１５〜１７に示す。図１５は、低及び高デニールのトリローバル繊維及び円形ビスコース繊維を含む成分を含むサンプル２によって捕捉された汚れを示す。図１６は、高デニールのトリローバル繊維及び４つの深溝付繊維を含むサンプル４における成分層によって捕捉された汚れを示す。  図１７は、円形ナノ繊維及び円形ＰＰスパンボンド繊維及び円形メルトブロー繊維を含むサンプル８における成分層によって捕捉された汚れを示す。
【０１３１】
表３は、それぞれ、表１の対照１、サンプル１、２、４、及び６、並びに図１２Ａ及び１２Ｂに表されているサンプル１２Ａ及び１２Ｂの基材の厚み、密度、第１の成分層における中空突出部の高さ、突出部及び陥凹領域の密度、並びに坪量の比較を示す。サンプル１２Ａ及び１２Ｂは、全ての成分層について表１のサンプル２と同じ繊維組成及び構造を有する。しかし、サンプル１２Ａは、６０．４ｇｓｍの坪量を有し、サンプル１２Ｂは、６１．２ｇｓｍの坪量を有する。サンプル１２Ａ及び１２Ｂの両方が、４０：６０の中空突出部対陥凹領域の平面領域比を有し、表１のサンプル２と同じ方法によって作製される。更に、サンプル１及び２は、それぞれ、１２９ｍ2／ｇ及び１４１ｍ2／ｇの比表面積を有する。
【０１３２】
【表３】
0006599990.tif 000012
【０１３３】
表４は、上で試験した様々なサンプルのＰＶＤを示す。
【０１３４】
【表４】
0006599990.tif 000013
【０１３５】
特に指定しない限り、本明細書で使用される百分率、比、及び割合は全て重量に基づいたものである。
【０１３６】
本明細書で開示する寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限られるとして理解されるべきではない。むしろ、特に指定しない限り、そのような各々の寸法は、列挙される値とその値の周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味することが意図される。例えば、「９０°」として開示された寸法は、「約９０°」を意味するものとする。
【０１３７】
本明細書を通して与えられるあらゆる最大の数値限定は、あらゆるより小さい数値限界を、あたかもかかるより小さい数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように含むことを理解すべきである。本明細書を通して与えられるあらゆる最小の数値限定は、あらゆるより大きい数値限界を、あたかもかかるより大きい数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように含む。本明細書全体を通して与えられる全ての数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に入るより狭い全ての数値範囲を、あたかもかかるより狭い数値範囲が全て本明細書に明示的に記載されているかのように包含する。
【０１３８】
「発明を実施するための形態」の中で引用された全ての文献は、関連部分において本明細書に参照により援用されている。いかなる文書の引用も、それが本発明に対する先行技術であることを認めるものとして解釈されるべきではない。本明細書における用語のいずれかの意味又は定義が、参照により組み込まれる文献における用語のいずれかの意味又は定義と対立する範囲においては、本明細書においてその用語に付与した意味又は定義を適用するものとする。
【０１３９】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を行うことができることは当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような変更及び修正は全て、添付の特許請求の範囲に網羅されるものとする。
【図１】
0006599990.tif 000014
【図２】
0006599990.tif 000015
【図３】
0006599990.tif 000016
【図４】
0006599990.tif 000017
【図５】
0006599990.tif 000018
【図６】
0006599990.tif 000019
【図７Ａ】
0006599990.tif 000020
【図７Ｂ】
0006599990.tif 000021
【図７Ｃ】
0006599990.tif 000022
【図８】
0006599990.tif 000023
【図９】
0006599990.tif 000024
【図１０Ａ】
0006599990.tif 000025
【図１０Ｂ】
0006599990.tif 000026
【図１１Ａ】
0006599990.tif 000027
【図１１Ｂ】
0006599990.tif 000028
【図１１Ｃ】
0006599990.tif 000029
【図１２Ａ】
0006599990.tif 000030
【図１２Ｂ】
0006599990.tif 000031
【図１３】
0006599990.tif 000032
【図１４】
0006599990.tif 000033
【図１５】
0006599990.tif 000034
【図１６】
0006599990.tif 000035
【図１７】
0006599990.tif 000036
【図１８】
0006599990.tif 000037
【図１９】
0006599990.tif 000038
【図２０】
0006599990.tif 000039
【図２１】
0006599990.tif 000040
【図２２】
0006599990.tif 000041