(57)【要約】  難燃性ポリマーで作製された、セラミックコーティングされたメルトブローン不織布繊維を含む寸法安定性の繊維構造、並びにそのような耐火性不織布繊維構造を製造するための製造方法。メルトブローン繊維は、不織布繊維構造が、１つ以上の耐火性試験、例えばＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、及びＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９にハロゲン化難燃剤なしで合格するのに十分な量のポリ（フェニレンサルファイド）を含み、セラミックコーティングを有する。メルトブローン繊維は、繊維に寸法安定性を付与するため、メルトブローダイの少なくとも１つのオリフィスから出た直後に、ポリ（フェニレンサルファイド）の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理に供される。空中熱処理されたメルトブローン繊維を含む不織布繊維構造は、制御された空中熱処理操作を受けなかった繊維のみを含む不織布繊維構造で測定した収縮率よりも低い、概ね１５％未満の収縮率を示す。
2021509449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性のセラミックコーティングされた不織布繊維構造であって、
前記不織布繊維構造が、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、及びＡＩＴＭ３−０００５から選択される１つ以上の試験にハロゲン化難燃剤なしで合格することによって耐火性を示すのに十分な量のポリ（フェニレンサルファイド）を含む、複数のメルトブローン繊維と、
前記複数のメルトブローン繊維の表面上のセラミックコーティングと、
を含み、前記不織布繊維構造は、寸法安定性であり、かつ１５％未満の収縮率を示し、任意に、前記複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量で核形成剤を含有せず、任意に、前記セラミックコーティングは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸ホウ化物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択されるセラミックを含む、不織布繊維構造。
【請求項２】
前記セラミックコーティングが、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項３】
前記セラミックコーティングが、５ｎｍ〜１０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項４】
複数のステープルファイバーを更に含む、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項５】
前記複数のステープルファイバーが非メルトブローン繊維である、請求項４に記載の不織布繊維構造。
【請求項６】
前記複数のステープルファイバーが、（ポリフェニレンサルファイド）ステープルファイバー、非熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、ポリ（エチレン）ナフタレートステープルファイバー、酸化ポリ（アクリロニトリル）ステープルファイバー、芳香族ポリアラミドステープルファイバー、ガラスステープルファイバー、セラミックステープルファイバー、金属ステープルファイバー、カーボンステープルファイバー、又はこれらの組み合わせを含む、請求項４に記載の不織布繊維構造。
【請求項７】
前記複数のステープルファイバーが、前記不織布繊維構造の重量の９０重量％以下を構成する、請求項４に記載の不織布繊維構造。
【請求項８】
前記複数のメルトブローン繊維が、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（ブチレン）テレフタレート、ポリ（エチレン）ナフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（ヒドロキシル）ブチレート、ポリ（トリメチレン）テレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーを更に含む、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項９】
前記熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーの量が、前記複数のメルトブローン繊維の重量の５０重量％以下である、請求項８に記載の不織布繊維構造。
【請求項１０】
前記複数のメルトブローン繊維が、少なくとも１つの熱可塑性非結晶性（コ）ポリマーを、前記不織布繊維構造の重量の１５重量％以下の量で更に含む、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項１１】
複数の微粒子を更に含み、任意に前記複数の微粒子が無機微粒子を含む、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項１２】
前記複数の微粒子が、難燃性微粒子、膨張性微粒子、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の不織布繊維構造。
【請求項１３】
前記複数の微粒子が、前記不織布繊維構造の重量を基準として４０重量％以下の量で存在する、請求項１１に記載の不織布繊維構造。
【請求項１４】
前記不織布繊維構造が、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の不織布繊維構造。
【請求項１５】
請求項１に記載の不織布繊維構造を含む物品であって、前記物品が、断熱物品、防音物品、流体濾過物品、拭取り布、外科用ドレープ、創傷用ドレッシング材、衣類、呼吸用保護具、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、物品。
【請求項１６】
前記不織布繊維構造の厚さが、０．５ｃｍ〜１０．５ｃｍである、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
耐火性のセラミックコーティングされた不織布繊維構造を作製する製造方法であって、
ポリフェニレンサルファイドを含む融解流を、メルトブローダイの複数のオリフィスに通すことにより、複数のメルトブローン繊維を形成することと、
工程（ａ）の前記メルトブローン繊維の少なくとも一部分を、前記メルトブローン繊維が前記複数のオリフィスから出た直後に、制御された空中熱処理操作に供することであって、前記制御された空中熱処理操作が、前記メルトブローン繊維の前記部分の融解温度よりも低い温度で、前記制御された空中熱処理操作を受けた前記繊維の前記部分内の分子の少なくとも一部分の応力緩和を達成するのに十分な時間実施される、供することと、
前記制御された空中熱処理操作を受けた前記メルトブローン繊維の前記部分の少なくとも一部を、コレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することと、
前記複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することであって、前記不織布繊維構造は、前記制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率よりも低い収縮率を示し、更に、前記不織布繊維構造は、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、及びＡＩＴＭ３−０００５から選択される１つ以上の試験に、追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示し、任意に、前記複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量で核形成剤を含有しない、適用することと、
を含む、製造方法。
【請求項１８】
前記複数のメルトブローン繊維の表面上に前記セラミックコーティングを適用することが、原子層蒸着（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電子ビーム蒸着（ＥＢＶＤ）、レーザーアブレーション蒸着（ＬＡＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ増強化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ支援化学気相蒸着（ＰＡＣＶＤ）、熱気相蒸着（ＴＶＤ）、反応性スパッタリング、及びスパッタリングから選択される１つ以上の物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて実施される、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記セラミックコーティングが、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む、請求項１７に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記セラミックコーティングが、５ｎｍ〜１０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、難燃性ポリマーを含む寸法安定性のセラミックコーティングされた繊維に関し、より具体的には、そのような繊維を含む寸法安定性耐火性不織布繊維構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メルトブローは、熱可塑性（コ）ポリマー繊維の不織布繊維ウェブを形成するためのプロセスである。典型的なメルトブロープロセスにおいては、１つ以上の熱可塑性（コ）ポリマーの流れを、密に配置したオリフィスを含むダイに通して押し出し、高速の高温空気の集束流で細径化してマイクロファイバーを形成し、これを捕集して、メルトブローン不織布繊維ウェブを形成する。
【０００３】
従来のメルトブローン不織布繊維ウェブの形成において一般に使用される熱可塑性（コ）ポリマーには、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。メルトブローン不織布繊維ウェブは、とりわけ、防音並びに断熱、濾過媒体、外科用ドレープ、及び拭取り布などの様々な用途で使用される。
【発明の概要】
【０００４】
従来のメルトブローン不織布繊維ウェブの制限のひとつは、後続プロセス又は使用（例えば、断熱材としての使用）において加熱された場合、中程度の温度でも、収縮する傾向があることである。そのような収縮は、メルトブローン繊維が熱可塑性ポリエステル（コ）ポリマー、例えば、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（エチレン）ナフタレート、又はこれらの組み合わせを含む場合に特に問題となる場合があり、いくつかの用途では、より高温の性能を達成することが望ましい場合がある。
【０００５】
このような従来のメルトブローン不織布繊維ウェブの別の制限は、繊維が典型的には耐火性ではない材料を含み、一般に、火災又は火炎伝播規制（例えば、乗用車用断熱物品に使用される材料を制限する規則）の対象となる用途での使用が意図されている場合、繊維への燃焼抑制剤（すなわち、難燃剤）の添加を必要とすることである。いくつかのハロゲン化難燃剤は、その環境残留性を一因として、最近好まれなくなっている。したがって、ハロゲン化難燃剤を含まない、耐火性、寸法安定性のメルトブローン不織布繊維構造を製造するためのメルトブロープロセスを開発することが望ましい。
【０００６】
高温（例えば、約１５０℃〜約４００℃の温度）環境で使用するための、例えば、自動車、航空機、建造物、及び電子技術応用において有用な絶縁物品としての難燃性不織布構造を製造することも望ましいと考えられる。高温の用途で既知の不織布繊維構造は、一般に、ガラス繊維、玄武岩繊維、又はセラミック繊維などの無機繊維を、フェノール樹脂などの有機結合剤で不織布繊維構造に結合させて使用する。しかしながら、これらの高温難燃性不織布構造に使用される有機結合剤は、得られる高温難燃性構造の耐炎性、火炎伝播、及び自己消火性を劣化させ得る。
【０００７】
同様に、メラミン発泡体、ポリイミド発泡体、及びＮｏｍｅｘ（登録商標）フェルトは、既知の高温難燃性材料である。これらの材料の一部は、炎を離した後に自己消火し得るが、現在の材料は、結果として生じる高温難燃性構造と接触している他の構造又は部品への火炎伝播を防止するために、信頼性の高い炎バリアを提供することは困難である。耐火性バリア（例えば、チャー層）の形成は、火災入射中の火炎伝播を防止し、それによって、得られる高温難燃性構造の耐火性及び難燃特性の両方を改善するために重要であり得ることを発見した。
【０００８】
したがって、一態様では、本開示は、難燃性ポリマーを含有する多数のメルトブローン繊維を含む、セラミックコーティングされた不織布繊維構造を記載する。不織布繊維構造は、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３、ＦＡＲ２５．８５６、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に、追加のハロゲン化難燃剤なしで合格することによって実証される耐火性及び／又は難燃性を示す。好ましくは、不織布繊維構造は寸法安定性であり、１５％未満の収縮率を示す。
【０００９】
いくつかの例示的実施形態では、不織布繊維構造中に非ハロゲン化難燃剤を含むことが望ましい場合がある。他の例示的実施形態では、メルトブローン繊維は、難燃性ポリマー以外の燃焼抑制剤（すなわち、難燃剤）を含有しない。いくつかの例示的実施形態では、メルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【００１０】
別の態様では、本開示は、難燃性ポリマーを含有する多数のメルトブローン繊維を含む、セラミックコーティングされた不織布繊維構造、より具体的には、難燃性ポリマーを含む寸法安定性のセラミックコーティングされたメルトブローン不織布繊維構造を製造するための製造方法を記載する。
【００１１】
一部の例示的実施形態では、この製造方法は、ポリ（フェニレンサルファイド）を含む融解ポリマー流をメルトブローダイの多数のオリフィスに通して多数のメルトブローン繊維を形成することと、メルトブローン繊維の少なくとも一部分を、メルトブローン繊維が多数のオリフィスから出た直後に、制御された空中熱処理操作に供することであって、制御された空中熱処理操作が、メルトブローン繊維の上記部分の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理操作を受けた繊維部分内の分子の少なくとも一部分の応力緩和を達成するのに十分な時間実施される、供することと、制御された空中熱処理操作を受けたメルトブローン繊維の少なくとも一部を、コレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することと、複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することと、を含む。セラミックコーティングされた不織布繊維構造は寸法安定性であり、制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率（本明細書に記載の方法を用いて測定）よりも低い収縮率を示す。
【００１２】
他の例示的実施形態では、この製造方法は、高比率（すなわち、メルトブローン繊維の重量を基準として少なくとも５０重量％）のポリ（フェニレンサルファイド）を含む熱可塑性材料を含む融解流をメルトブローダイに提供することと、熱可塑性材料にメルトブローを行って少なくとも１本の繊維にすることと、この少なくとも１本の繊維を、メルトブローダイから出た直後、かつ不織布繊維構造としてコレクタに捕集される前に、ポリ（フェニレンサルファイド）の融解温度よりも低い温度で、不織布繊維構造が、制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率（本明細書に記載の方法を用いて試験した場合）よりも低い収縮率を示すのに十分な時間、制御された空中熱処理操作に供することと、少なくとも１本の繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することと、を含む。好ましくは、熱可塑性材料は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【００１３】
いくつかの現在好ましい実施形態では、この製造方法は、制御された空中熱処理操作を受けた少なくとも１本の繊維をコレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することを含む。少なくとも１本の繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することは、コレクタに捕集して不織布繊維構造を形成する前、その間、又はその後に行われ得る。
【００１４】
本開示の様々な例示的実施形態が、例示的実施形態のリストによって更に説明されるが、当該実施形態は、本開示を過度に限定すると解釈されるべきではない。
【００１５】
例示的実施形態のリスト
Ａ．不織布繊維構造であって、
不織布繊維構造が、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験にハロゲン化難燃剤なしで合格することによって耐火性を示すのに十分な量のポリ（フェニレンサルファイド）を含む、複数のメルトブローン繊維と、複数のメルトブローン繊維の表面上のセラミックコーティングと、を含み、この不織布繊維構造は、寸法安定性であり、かつ１５％未満の収縮率を示し、任意に、複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量で核形成剤を含有せず、任意に、セラミックコーティングは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸ホウ化物（oxyboride）、又はこれらの組み合わせからなる群から選択されるセラミックを含む、不織布繊維構造。
Ｂ．セラミックコーティングが、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む、実施形態Ａに記載の不織布繊維構造。
Ｃ．セラミックコーティングが、５ｎｍ〜１０マイクロメートルの厚さを有する、実施形態Ａ又はＢに記載の不織布繊維構造。
Ｄ．複数のステープルファイバーを更に含む、実施形態Ａ〜Ｃのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｅ．複数のステープルファイバーが非メルトブローン繊維である、実施形態Ｄに記載の不織布繊維構造。
Ｆ．複数のステープルファイバーが、（ポリフェニレンサルファイド）ステープルファイバー、非熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、ポリ（エチレン）ナフタレートステープルファイバー、酸化ポリ（アクリロニトリル）ステープルファイバー、芳香族ポリアラミドステープルファイバー、ガラスステープルファイバー、セラミックステープルファイバー、金属ステープルファイバー、カーボンステープルファイバー、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態Ｂ又はＥに記載の不織布繊維構造。
Ｇ．複数のステープルファイバーが、不織布繊維構造の重量の９０重量％以下を構成する、実施形態Ｄ〜Ｆのいずれか１つに記載の不織布繊維構造。
Ｈ．複数のメルトブローン繊維が、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（ブチレン）テレフタレート、ポリ（エチレン）ナフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（ヒドロキシル）ブチレート、ポリ（トリメチレン）テレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーを更に含む、実施形態Ａ〜Ｇのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｉ．複数のメルトブローン繊維が、少なくとも１つの熱可塑性非結晶性（コ）ポリマーを、複数のメルトブローン繊維の重量の１５重量％以下の量で更に含む、実施形態Ａ〜Ｈのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｊ．熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーの量が、複数のメルトブローン繊維の重量の５０重量％以下である、実施形態Ｆ又はＧに記載の不織布繊維構造。
Ｋ．複数のメルトブローン繊維が、約１０マイクロメートル以下の平均繊維径又はメジアン繊維径を示す、実施形態Ａ〜Ｊのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｌ．約０．５％〜約１２％のソリディティを示す、実施形態Ａ〜Ｌのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｍ．４０ｇｓｍ〜約１，０００ｇｓｍの坪量を示す、実施形態Ａ〜Ｌのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｎ．本明細書に開示される試験方法を用いて測定したときの圧縮強度が、１ｋＰａを超える、実施形態Ａ〜Ｍのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｏ．本明細書に開示される試験方法を用いて測定したときの最大荷重引張強度が、１０ニュートンを超える、実施形態Ａ〜Ｎのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｐ．複数の微粒子を更に含み、任意に複数の微粒子が無機微粒子を含む、実施形態Ａ〜Ｏのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｑ．複数の微粒子が、難燃性微粒子、膨張性微粒子、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態Ｐに記載の不織布繊維構造。
Ｒ．複数の微粒子が、不織布繊維構造の重量を基準として４０重量％以下の量で存在する、実施形態Ｐ又はＱに記載の不織布繊維構造。
Ｓ．不織布繊維構造が、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態Ａ〜Ｒのいずれかに記載の不織布繊維構造。
Ｔ．実施形態Ａ〜Ｓのいずれかに記載の不織布繊維構造を含む物品であって、
物品が、断熱物品、防音物品、流体濾過物品、拭取り布、外科用ドレープ、創傷用ドレッシング材、衣類（garment）、呼吸用保護具、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、物品。
Ｕ．不織布繊維構造の厚さが、０．５ｃｍ〜１０．５ｃｍである、実施形態Ｔに記載の物品。
Ｖ．不織布繊維構造を作製する製造方法であって、
ポリフェニレンサルファイドを含む融解流を、メルトブローダイの複数のオリフィスに通すことにより、複数のメルトブローン繊維を形成することと、
メルトブローン繊維の少なくとも一部分を、メルトブローン繊維が複数のオリフィスから出た直後に、制御された空中熱処理操作に供することであって、制御された空中熱処理操作が、メルトブローン繊維の上記部分の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理操作を受けた繊維の部分内の分子の少なくとも一部分の応力緩和を達成するのに十分な時間実施される、供することと、
制御された空中熱処理操作を受けたメルトブローン繊維の部分の少なくとも一部を、コレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することと、
複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することであって、不織布繊維構造は、制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率よりも低い収縮率を示し、更に、不織布繊維構造は、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示し、任意に、複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量で核形成剤を含有しない、適用することと、
を含む、製造方法。
Ｗ．複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することが、原子層蒸着（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電子ビーム蒸着（ＥＢＶＤ）、レーザーアブレーション蒸着（ＬＡＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ増強化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ支援化学気相蒸着（ＰＡＣＶＤ）、熱気相蒸着（ＴＶＤ）、反応性スパッタリング、及びスパッタリングから選択される１つ以上の物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて実施される、実施形態Ｖに記載の製造方法。
Ｘ．セラミックコーティングが、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む、実施形態Ｖ又はＷに記載の製造方法。
Ｙ．セラミックコーティングが、５ｎｍ〜１０マイクロメートルの厚さを有する、実施形態Ｖ〜Ｘのいずれか１つに記載の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本開示は、添付の図面とともに、本開示の様々な実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮することにより、より完全に理解され得る。これらの添付の図面では、図面はある特定の例示的な実施形態を示すに過ぎず、本開示のより広範な態様を限定する意図はないことを、当業者は理解すべきである。
【図１Ａ】本開示の例示的実施形態による、メルトブローン繊維の形成とそのメルトブローン繊維の空中熱処理のための、例示的装置の全体概略図である。
【図１Ｂ】本開示の例示的実施形態による、メルトブローン繊維の形成とそのメルトブローン繊維の空中熱処理のための、別の例示的装置の全体概略図である。
【００１７】
明細書及び図面中の参照文字が繰り返して使用されている場合、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。一定の縮尺で描かれないことがある、上記で特定された図面は、本開示の様々な実施形態を明らかにしているが、発明を実施するための形態で指摘されるように、他の実施形態も予想される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の詳細な説明では、本明細書の説明の一部を形成し、いくつかの具体的な実施形態を例示して示す、添付の図面一式を参照する。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想定され、実施され得ることを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。
【００１９】
別途断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。最低でも、各数値パラメータは少なくとも、報告される有効桁の数に照らして通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきであるが、このことは請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではない。加えて、端点を有する数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）及びその範囲内の任意のより狭い範囲又は単一の値を含む。
【００２０】
用語解説：
ある特定の用語が、本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して使用されており、これらの大部分については周知であるが、何らかの説明が必要とされる場合もある。本明細書において使用する場合、以下のようであると理解されたい。
【００２１】
数値又は幾何学的形状に関して用語「約」、「ほぼ」、又は「およそ」は、その数値の＋／−５パーセント、あるいは、一般に認識される辺の数を有する幾何学的形状の隣接する辺の間の内角値の＋／−５パーセントであることを意味し、これには明示的に、その数値又は角度値の＋／−５パーセント以内のより狭い範囲、並びに正確な数値又は角度値も含まれる。例えば、「約」１００℃の温度は、９５℃〜１０５℃の温度を指すが、例えば、正確に１００℃の温度を含む、温度の任意のより狭い範囲、又は更にはその範囲内の単一の温度をも含む。
【００２２】
特性又は特徴に関して用語「実質的」は、その特性又は特徴が、その特性又は特徴の２％以内に示されるが、特性又は特徴の２パーセント以内の任意の狭い範囲及び特性、並びに特徴の正確な値もまた明示的に含むことを意味する。例えば、「実質的に」透明な基材は、９８〜１００％の入射光線を透過する基材を示す。
【００２３】
用語「ａ］、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「化合物（a compound）」を含有する材料への言及は、２つ又はそれ以上の化合物の混合物を含む。
【００２４】
「又は」という用語は、内容によってそうでない旨が明確に示されない限り、「及び／又は」を含む意味で一般に用いられる。
【００２５】
「（コ）ポリマー」という用語は、少なくとも約１０，０００ｇ／モル（いくつかの実施形態では、１０，０００ｇ／モル〜５，０００，０００ｇ／モルの範囲）の分子量を有する、比較的高い分子量の材料を意味する。「（コ）ポリマー（（ｃｏ）ｐｏｌｙｍｅｒ又は（ｃｏ）ｐｏｌｙｍｅｒｓ）」という用語は、ホモポリマー及びコポリマー、並びに、例えば共押出によって、又は例えばエステル交換反応を含む反応によって、相溶性ブレンドにおいて形成され得るホモポリマー又はコポリマーを含む。「（コ）ポリマー」という用語は、ランダム、ブロック及び星型（例えばデンドリティック）（コ）ポリマーを含む。
【００２６】
用語「メルトブロー」及び「メルトブローンプロセス」とは、少なくとも１つ又は複数のオリフィスに、１つ以上の熱可塑性（コ）ポリマーを含む融解繊維形成材料を通して押出加工し、フィラメントを形成しながら、このフィラメントを空気又は他の細径化流体と接触させて、フィラメントを細径化し、別個の繊維にした後、この細径化された繊維を捕集することによる、不織布繊維ウェブを形成するための方法を意味する。例示的なメルトブローンプロセスは、例えば米国特許第６，６０７，６２４号（Ｂｅｒｒｉｇａｎら）で教示されている。
【００２７】
用語「メルトブローン繊維」は、メルトブロー又はメルトブローンプロセスにより調製された繊維を意味する。この用語は、一般に、メルトブローダイの１つ以上のオリフィスから押出加工され、その後冷却されて固化繊維を形成する１つ以上の熱可塑性（コ）ポリマーの１つ以上の融解流から形成される不連続繊維及びそれを含むウェブを表すために使用される。これらの表記は、単に説明の便宜上使用される。本明細書に記載される方法では、部分的に固化した繊維と、わずかに粘着性及び／又は半融解の表面をなおも含む繊維との間に明確な境界線がない場合がある。
【００２８】
用語「ダイ」は、メルトブローンを含むがこれに限定されないポリマー融解プロセス及び繊維押出プロセスに使用するための、少なくとも１つのオリフィスを含む加工用アセンブリを意味する。
【００２９】
用語「不連続」は、繊維又は繊維集合体に関して使用されるとき、有限のアスペクト比（例えば、長さ対直径の比が、例えば、約１０，０００未満）を有する繊維を意味する。
【００３０】
用語「配向された」は、繊維に関して使用されるとき、繊維内の（コ）ポリマー分子の少なくとも一部分が、例えば引き抜き加工の使用によって、又は、繊維流がダイから出る際の細径化装置の使用によって、繊維の長手方向軸に揃っていることを意味する。
【００３１】
用語「不織布繊維ウェブ」又は「不織布ウェブ」は、個々の繊維又はフィラメントが相互に重なり合っているが、編布として識別可能な状態ではない構造を呈するシート又はマットを形成する、繊維の絡まり又は点接着を特徴とする繊維集合体を意味する。
【００３２】
用語「単成分」は、繊維又は繊維集合体に関して使用されるとき、その断面にわたって本質的に同じ組成を有する繊維を意味する。単成分には、ブレンド（すなわち、（コ）ポリマー混合物）又は添加剤含有材料が含まれ、実質的に均一な組成物の連続相が、繊維の断面及び長さにわたって延在する。
【００３３】
用語「直接捕集された繊維」とは、一組のオリフィスから融解繊維を押出加工し、オリフィスとコレクタ表面との間に繊維又は偏向板などに接触する繊維なく、少なくとも部分的に固化した繊維を、繊維としてコレクタ表面上に捕集することによって、本質的に１つの操作で、ウェブとして形成及び捕集される繊維を意味する。
【００３４】
用語「プリーツ状の」とは、その少なくとも複数部分が折り畳まれて、概ね平行な、対向する折り目の列を含む構成を形成する不織布繊維構造又はウェブを意味する。そのため、不織布繊維構造又はウェブの全体としてのプリーツ形成は、個々の繊維の捲縮と区別される。
【００３５】
用語「自立的」は、不織布繊維構造（例えば、不織布繊維ウェブなど）に関して使用されるとき、その構造が、ワイヤ、メッシュ、又はその他の剛性材料の隣接強化層を含まないことを意味し、ただし、そのようなマトリックスを含むプリーツ状フィルタエレメントは、そのフィルタエレメントの選択された部分を強化するために、先端の安定化（例えば、平坦なワイヤ面層）又は周縁の強化（例えば、縁の接着剤又はフィルタフレーム）を含む場合もある。あるいは、又はこれに加えて、用語「自立的」は、フィルタ媒体において、剛性層、２成分繊維、接着剤、又はその他の強化を濾材に必要としない、耐変形性のフィルタエレメントを意味する。
【００３６】
用語「ウェブ坪量」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプルの重量から算出され、通常、グラム毎平方メートル（ｇｓｍ）単位で表される。
【００３７】
用語「ウェブ厚さ」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプルで、５ｃｍ×１２．５ｃｍの寸法の試験器フット部を有する厚さ試験ゲージを用いて、１５０Ｐａの適用圧力において測定される。
【００３８】
用語「嵩密度」とは、ウェブを構成するバルクポリマー又はポリマーブレンドの単位体積当たりの質量であり、文献から引用される。
【００３９】
用語「ソリディティ」とは、密度に反比例する不織布ウェブの特性であり、ウェブの透過性及び多孔率の特徴であり（低ソリディティは高透過率及び高多孔率に相当する）、次式で定義される：
【数１】
2021509449.tif 000003
【００４０】
所与の不織布メルトブローン繊維構造（例えばウェブ）又は構成要素の集合における繊維の「平均繊維径」及び「メジアン繊維径」という用語は、例えば走査型電子顕微鏡を使用して、繊維構造の１枚以上の画像を作製し、当該１枚以上の画像で明確に見える繊維の繊維径を測定して、繊維径の合計数ｘを求め、ｘ個の繊維直径の平均繊維径又はメジアン繊維径を計算することにより決定される。通常、ｘは約５０以上であり、望ましくは約５０〜約５００の範囲である。しかしながら、場合によっては、ｘは３００又は更には２００という小さい値であるように選択してもよい。これらの小さな値ｘは、直径が大きい繊維、又は絡まり合いが激しい繊維に対し、特に有用となる場合がある。
【００４１】
（コ）ポリマー又は（コ）ポリマー性繊維又は繊維ウェブについて、用語「公称融点」は、本明細書に記述されるように、変調示差走査熱量測定法（ＭＤＳＣ）を用いて得られた第１加熱全熱流量プロットのピーク最大値が、（コ）ポリマー又は繊維の融解領域内にある場合の温度に対応し（融解領域内の最大値が１つだけの場合）、最高強度の融解ピークが生じる温度として、複数の最大値がある場合は、（例えば、２つの異なる結晶相が存在することにより）複数の公称融点があることを示す。
【００４２】
「微粒子」及び「粒子」は、実質上互換的に使用される。概して、微粒子又は粒子とは、超微粒子状の材料の離散した小片又は個別の部分を意味する。しかし、微粒子はまた、微粉砕形状の個別微粒子が結び付いた又は集積した集合体を含んでもよい。したがって、本開示のいくつかの例示的実施形態で使用される個別微粒子は、凝集、物理的噛み合い、静電結合、又は他の結び付き方により微粒子を形成してもよい。いくつかの場合には、米国特許第５，３３２，４２６号（Ｔａｎｇら）で記述されているように、単独粒子の凝集体の形態の微粒子が意図的に形成されてもよい。
【００４３】
メルトブローン不織布繊維構造又はウェブに関する用語「多孔質」は、空気透過性を意味する。用語「多孔質」は、微粒子に関して、気体透過性又は液体透過性であることを意味する。
【００４４】
用語「微粒子装填」又は「微粒子装填プロセス」とは、繊維流又はウェブに、その形成中に微粒子が添加されるプロセスを意味する。例示的な微粒子装填プロセスは、例えば、米国特許第４，８１８，４６４号（Ｌａｕ）及び同第４，１００，３２４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎら）に教示されている。
【００４５】
「微粒子装填された媒体」又は「微粒子装填された不織布繊維ウェブ」とは、繊維内に捕捉されるか又は繊維に結合された微粒子を含有し、当該微粒子が化学的に活性である、開放構造の個別の繊維の交絡塊を有する、不織布ウェブを意味する。
【００４６】
「捕捉される」とは、微粒子がウェブの繊維中に分散されて物理的に保持されていることを意味する。一般に、繊維及び微粒子に沿って点接触及び線接触が存在し、その結果微粒子のほぼ全ての表面積が流体との相互作用に利用できる。
【００４７】
以下に、本開示の様々な例示的実施形態を、図面を具体的に参照しながら説明する。本開示の例示的実施形態には、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を加えてもよい。したがって、本開示の実施形態は、以下に記載の例示的実施形態に限定されるものではないが、特許請求の範囲に記載されている限定及びそれらの任意の均等物により支配されるものであることを理解すべきである。
【００４８】
本開示は、ポリ（フェニレンサルファイド）と、任意に半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーの１つ又は組み合わせとを含む、これらから本質的になる、又はこれらからなる繊維を使用して、耐火性の、セラミックコーティングされたメルトブローン不織布繊維構造（例えば、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地など）を作製するための製造方法及び関連装置を記載する。好ましくは、不織布繊維構造は、寸法安定性である。
【００４９】
本開示の装置及び製造方法以前は、結晶性又は半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーを含む熱可塑性（コ）ポリマー繊維、特に約１０マイクロメートル未満の直径又は厚さを有する繊維をメルトブローすることは困難であった。かかる繊維をメルトブローするためには、一般に、対応する熱可塑性ポリエステル（コ）ポリマーをその公称融点よりもかなり高い温度まで加熱する必要がある。
【００５０】
かかる熱可塑性ポリエステル（コ）ポリマーの高温加熱は、例えば、（コ）ポリマーの過剰分解、脆弱な繊維ウェブ、及びメルトブロー中の粒子状の（コ）ポリマー材料（一般に「サンド」と呼ばれる）の形成を含み得る、問題の１つ又は任意の組み合わせをもたらすことがある。従来の製造方法を使用してメルトブローンポリエステル（コ）ポリマー繊維が製造される場合でも、かかる繊維で作製された繊維ウェブ及び他の繊維構造は、繊維の製造に使用されたポリエステル（コ）ポリマーのガラス転移温度以上の温度において、典型的には過度の収縮、さもなければ、低い寸法安定性を示す。
【００５１】
本発明者らは、ポリ（フェニレンサルファイド）と、任意に少なくとも１つの熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマー又は複数の熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーを含む熱可塑性（コ）ポリマー使用して、繊維をメルトブローし、耐火性寸法安定性のセラミックコーティングされたメルトブローン不織布繊維構造（例えば、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地など）を形成する方法を発見した。
【００５２】
かかる繊維は、例えば、比較的低いコスト（例えば、製造及び／又は原料コスト）、耐久性、熱曝露による収縮の低減、高温での寸法安定性の増大、耐火性又は難燃特性、並びに火災における発煙及び煙毒性の低減のうちの１つ又は任意の組み合わせなど、いくつかの望ましい特性を示す。本開示はまた、環境に優しい非ハロゲン化耐火性ポリエステル系不織布繊維構造を提供するために使用することもできる。
【００５３】
メルトブローン繊維は、高温で寸法安定性である（コ）ポリマー材料で作製されることから、かかる繊維を用いて作製された不織布繊維構造（例えば、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地など）、並びにかかる繊維構造から作製された物品（例えば、断熱及び防音並びに絶縁物品、液体フィルタ、ガスフィルタ、衣類、及び個人用保護具）は、比較的高温環境で使用でき、収縮したとしても、ごくわずかな収縮しか示さない。本開示の実施形態によって提供されるように、熱に曝露されたときに著しく収縮することのない寸法安定性の耐火性メルトブローン不織布繊維構造（例えば、ウェブ）の開発は、そのようなウェブの有用性及び産業応用性を広げる。このようなメルトブローンマイクロファイバーウェブは、断熱物品及び高温防音物品として特に有用であり得る。
【００５４】
不織布繊維構造
一態様では、本発明は、不織布繊維構造が、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、及びＡＩＴＭ３−０００５から選択される１つ以上の試験にハロゲン化難燃剤なしで合格することによって耐火性を示すのに十分な量のポリ（フェニレンサルファイド）と、複数のメルトブローン繊維の表面上のセラミックコーティングと、を含む、複数のメルトブローン繊維を含む不織布繊維構造を提供する。不織布繊維構造は、好ましくは、寸法安定性であり、１５％未満の収縮率を示す。いくつかの例示的実施形態では、複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【００５５】
いくつかの実施形態では、セラミックコーティングは、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属酸ホウ化物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択されるセラミックを含む。好ましくは、セラミックコーティングは、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む。
【００５６】
セラミックコーティングは、複数のメルトブローン繊維の表面上に連続層を形成してもよく、又は複数のメルトブローン繊維の表面上に半連続層若しくは不連続層を形成してもよい。セラミックコーティングは、不織布繊維構造の表面上に連続層を形成してもよく、又は不織布繊維構造の表面上に半連続層若しくは不連続層を形成してもよい。セラミックコーティングは、不織布繊維構造の対向する主面の一方又は両方を含めた、不織布繊維構造の１つ以上の表面に適用されてもよい。
【００５７】
セラミックコーティングの厚さは、概ね５ｎｍ〜１０マイクロメートル（μｍ）、５０ｎｍ〜５μｍ、１００ｎｍ〜４μｍ、２００ｎｍ〜３μｍ、３００ｎｍ〜２μｍ、又は更には４００ｎｍ〜１μｍである。セラミックコーティングの厚さは、好ましくは、少なくとも１ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、又は更には１μｍである。セラミックコーティングの厚さは、好ましくは５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍ、又は更には１μｍ以下である。
【００５８】
不織布繊維構造は、マット、ウェブ、シート、スクリム、布地、及びこれらの組み合わせなどの様々な形態をとることができる。以下に更に記載するように、不織布繊維構造としてのメルトブローン繊維の空中熱処理及び捕集の後、不織布繊維構造は、約１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％未満又は更には１％未満の収縮率（後述の収縮試験法を使用して測定される）を示す。
【００５９】
メルトブローン繊維
本開示のメルトブローン不織布繊維構造又はウェブは、一般に、不連続繊維とみなしてもよいメルトブローン繊維を含む。しかしながら、例えば融解状態からの固化の度合など、選択された操作パラメータに応じて、捕集された繊維は半連続的又は本質的に不連続であり得る。
【００６０】
いくつかの例示的実施形態では、本開示のメルトブローン繊維は、配向（すなわち、分子的に配向）されていてもよい。
【００６１】
一部の例示的実施形態では、不織布繊維構造又はウェブ中のメルトブローン繊維は、約１０マイクロメートル（μｍ）、９μｍ、８μｍ、７μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍ、又は更には１μｍ以下のメジアン繊維径（後述の試験方法を使用して測定される）を示し得る。
【００６２】
いくつかのかかる例示的実施形態では、不織布繊維構造は、約０．５％〜約１２％、約１％〜約１１％、約１．５％〜約１０％、約２％〜約９％、約２．５％〜約７．５％、又は更には約３％〜約５％のソリディティを示す。
【００６３】
他のかかる例示的実施形態では、不織布繊維構造は、４０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）〜約１，０００ｇｓｍ、約１００ｇｓｍ〜約９００ｇｓｍ、約１５０ｇｓｍ〜約８００ｇｓｍ、約１７５ｇｓｍ〜約７００ｇｓｍ、約２００ｇｓｍ〜約６００ｇｓｍ、又は更には約２５０ｇｓｍ〜約５００ｇｓｍの坪量を示す。
【００６４】
更なるかかる例示的実施形態では、不織布繊維構造は、本明細書に開示される試験方法を使用して測定したときに、１ｋＰａ超、２ｋＰａ超、３ｋＰａ超、４ｋＰａ超、５ｋＰａ超、又は更には７．５ｋＰａ超、かつ概ね１５ｋＰａ、１４ｋＰａ、１３ｋＰａ、１２ｋＰａ、１１ｋＰａ、又は１０ｋＰａ未満の圧縮強度を示す。
【００６５】
不織布繊維構造の機械的強度は、取り扱い中及び設置中の引き裂きを防止するのに十分であることが好ましい。一部の例示的実施形態では、不織布繊維構造は、本明細書で以下に開示される試験方法を使用して測定したときに、１０ニュートン（Ｎ）超、１５Ｎ超、２０Ｎ超、２５Ｎ超、又は更には３０Ｎ超、かつ概ね１００Ｎ、９０Ｎ、８０Ｎ、７０Ｎ、６０Ｎ、又は更には５０Ｎ未満の最大荷重引張強度を示す。
【００６６】
一部の例示的実施形態では、不織布繊維構造は、１０Ｎ〜１００Ｎ、２０Ｎ〜５０Ｎ、３０Ｎ〜４０Ｎ、又は一部の実施形態では、１０Ｎ、１１Ｎ、１２Ｎ、１５Ｎ、１７Ｎ、２０Ｎ、２２Ｎ、２５Ｎ、２７Ｎ、３０Ｎ、３２Ｎ、３５Ｎ、３７Ｎ、４０Ｎ、４２Ｎ、４５Ｎ、４７Ｎ、又は更には５０Ｎ未満、それら相当、又はそれらを超える全体引張強度（縦方向及び横断方向に沿った引張強度を平均化する）を示すことができる。
【００６７】
メルトブローン繊維成分
メルトブローン繊維は、ポリ（フェニレン）サルファイドを含み、任意に、少なくとも１つの熱可塑性半結晶性（コ）ポリマー、又は少なくとも１つの熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーと少なくとも１つの他の（コ）ポリマーとのブレンドなどの追加材料を含んで、（コ）ポリマーブレンドを形成してもよい。
【００６８】
ポリ（フェニレンサルファイド）
本開示のメルトブローン不織布繊維は、不織布繊維構造がＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、及びＡＩＴＭ３−０００５から選択される１つ以上の試験に（ＰＰＳ以外の）追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示すのに十分な量のポリ（フェニレンサルファイド）（ＰＰＳ）を含む。
【００６９】
一般的に、メルトブローン繊維に含まれるＰＰＳの量が多いほど、得られる不織布繊維構造の耐火性が大きくなる。メルトブローン繊維に含まれるＰＰＳの量は、不織布繊維構造に含まれる他の成分、及びメルトブローン不織布繊維に含まれる他の成分に、ある程度依存することとなる。
【００７０】
不織布繊維構造がメルトブローン繊維のみを含む場合、メルトブローン繊維中のＰＰＳの量は、メルトブローン繊維の重量を基準として、３０重量％もの少量から、４０重量％、５０重量％、６０重量％、７０重量％、８０重量％、又は更には９０重量％まで変化し得る。メルトブローン繊維中のＰＰＳの最大量は、メルトブローン繊維の重量を基準として、１００重量％、９０重量％、８０重量％、７０重量％、６０重量％、又は更には５０重量％であってもよい。
【００７１】
不織布繊維構造がメルトブローン繊維に加えて非ＰＰＳステープルファイバーを含む場合、ＰＰＳは、概して、メルトブローン繊維のかなりの量を占めるべきである。そのような場合、メルトブローン繊維中のＰＰＳのかなりの量は、メルトブローン繊維の重量を基準として、５０重量％、６０重量％、７０重量％、８０重量％、又は更には９０重量％まで変化し得る。メルトブローン繊維中のＰＰＳの最大量は、１００重量％、９０重量％、８０重量％、７０重量％、又は更には６０重量％であってもよい。
【００７２】
不織布繊維構造は、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ’ｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  ＵＬ９４Ｖ０、米国民間連邦航空規則（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ：ＦＡＲ）２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＦＡＲ８５．８５３、ＦＡＲ８５．８５６（ａ）、Ａｉｒｂｕｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ（ＡＩＴＭ）２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に、（ＰＰＳ以外の）追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示す。
【００７３】
ＵＬ９４Ｖ０は、自動車材料の耐火性規格であり、不織布繊維構造の垂直試験片から炎を離した後１０秒以内に燃焼が停止することを必要とする。
【００７４】
ＦＡＲ２５．８５３は、火災曝露条件下での試験材料の自己消火性能を評価することによって材料の耐火性を試験するための航空宇宙規格である。ＦＡＲ２５．８５３試験法を実施する際、規定された寸法の試験片を垂直に置き、標準化された水平火炎源（ガスブンゼンバーナー）に曝露する。ＦＡＲ２５．８５３（ａ）では、ガスブンゼンバーナーを６０秒間適用する。ＦＡＲ２５．８５３（ｂ）では、ガスブンゼンバーナーを１２秒間適用する。
【００７５】
ＦＡＲ２５．８５３（ａ）は、標準化された水平火炎源（ガスブンゼンバーナー）からの１  １／２”（約３．８ｃｍ）の火炎中に３／４”（約１．９ｃｍ）を６０秒間懸垂した垂直な２”×１２”（約５．１ｃｍ×３０．５ｃｍ）の標準試験片の火災伝播を試験する。ＦＡＲ２５．８５３（ａ）に合格するための必要条件としては、
（１）試験サンプルは、１５秒以下で自己消火すること、
（２）試験サンプルの炭化長は、最大８インチ（２０．３２ｃｍ）であること、及び
（３）試験サンプルからのいかなる滴下の最大燃焼時間も５秒であること、が挙げられる。
【００７６】
ＦＡＲ２５．８５６は、高い放射温度及び火災曝露条件下での標準試験片の自己消火性能を評価することによって材料の耐火性を試験するための航空宇宙規格である。ＦＡＲ２５．８５６の最も厳しい要素は、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）のラジアントパネル試験（ＲＰＴ）であり、これは、標準試験片を、垂直位置に保ちながら、きわめて高い放射温度及び標準化された火炎源に曝露することを必要とする。
【００７７】
ＦＡＲ２５．８５６（ａ）のラジアントパネル試験に合格するには、試験サンプルは、試験サンプル上の火炎接触点からの火炎伝播が２インチ（約５．１ｃｍ）未満であり、かつ火炎後時間（すなわち、火炎源を離した後、自己消火するまでの時間）が３秒未満でなければならない。
【００７８】
ＡＩＴＭ２０００７Ａ及びＡＩＴＭ３−０００５は、Ａｉｒｂｕｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＡＢＤ  ００３１（Ａｉｒｂｕｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｌｔｄ．）の規定による、火炎源に暴露した際の航空機絶縁材料の発煙及び煙毒性に関する工業規格試験法であり、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｇｏｖｍａｒｋ．ｃｏｍ／ｓｅｒｖｉｃｅｓ／Ａｅｒｏｓｐａｃｅ−Ｒａｉｌ−Ａｎｄ−Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ／ａｉｒｂｕｓ−ｔｅｓｔ−ｌｉｓｔで入手できる。
【００７９】
Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｔｉｔｌｅ  １９は、ｈｔｔｐ：／／ｏｓｆｍ．ｆｉｒｅ．ｃａ．ｇｏｖ／ｃｏｄｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ／ｐｄｆ／ｗｇｆｓｂｉｍ／ＣａＢｌｄｇＣｏｄｅＩｎｓｕｌＦｉｒｅＴｅｓｔｓ２０１４０２２５．ｐｄｆ．で入手できるＣａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｃｏｄｅ（ＣＢＣ）、Ｃｈａｐｔｅｒ  ７、Ｓｅｃｔｉｏｎ  ７２０（２０１３）に詳述されている試験方法に従って、断熱び防音材料に、耐火性、難燃性、及び火炎伝播の要件を指定する。
【００８０】
スラブ又はペレット化形態のＰＰＳ樹脂は、多くの製造業者によって商業的に製造されている。ＰＰＳポリマーは、直鎖状又は架橋（非直鎖状）の形態で入手できる。直鎖状形態のＰＰＳポリマーは、融解粘度がより低く、粘弾性が低いことから、一般的にメルトブローン繊維に好ましい。
【００８１】
好適な市販ＰＰＳ樹脂としては、例えば、ＤＩＣ．ＰＰＳ（商標）（直鎖及び架橋型ＰＰＳ、ＤＩＣ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ＵＳＡ）ＬＬＣ（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，ＮＪ）から入手可能）、ＤＵＲＡＦＩＤＥ（登録商標）（ポリプラスチックス株式会社（東京、日本）から入手可能な直鎖型ＰＰＳ）、ＥＣＯＴＲＡＮ（登録商標）及びＩＮＩＴＺ（登録商標）（Ａ．Ｓｃｈｕｌｍａｎ，Ｃｏ．（Ａｋｒｏｎ，ＯＨ）から入手可能）、ＦＯＲＴＲＯＮ（登録商標）（Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ）から入手可能な直鎖型）、ＰＥＴＣＯＡＬ（登録商標）（東ソー株式会社（東京、日本）から入手可能）、ＲＹＴＯＮ（登録商標）（直鎖及び架橋型ＰＰＳ、Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｂｒｕｓｓｅｌｓ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）から入手可能）、ＴＥＤＵＲ（登録商標）、（Ａｌｂｉｓ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｃｏ．（Ｓｕｇａｒ  Ｌａｎｄ，ＴＸ）から入手可能な直鎖型ＰＰＳ）、及びＴＯＲＥＬＩＮＡ（商標）（直鎖型ＰＰＳ、東レ株式会社（東京、日本）から入手可能）の商標名で入手可能な樹脂が挙げられる。
【００８２】
任意の熱可塑性半結晶性（コ）ポリマー
他の例示的実施形態では、前述の実施形態のいずれか１つに記載の不織布繊維構造は、ポリ（フェニレンサルファイド）と、任意に少なくとも１つの熱可塑性半結晶性（コ）ポリマー、又は少なくとも１つの熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーと少なくとも１つの他の（コ）ポリマーとのブレンドとを含む繊維を含み、（コ）ポリマーブレンドを形成する。
【００８３】
少なくとも１つの熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーは、例示的実施形態では、脂肪族ポリエステル（コ）ポリマー、芳香族ポリエステル（コ）ポリマー、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーは、いくつかの例示的実施形態では、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（ブチレン）テレフタレート、ポリ（エチレン）ナフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（ヒドロキシル）ブチレート、ポリ（トリメチレン）テレフタレート、又はこれらの組み合わせを含む。
【００８４】
一般に、本開示の繊維及びウェブの調製において、任意の半結晶性繊維形成（コ）ポリマー材料を使用することができる。熱可塑性（コ）ポリマー材料は、ポリエステルポリマーと、少なくとも１つの他のポリマーとのブレンドを含み、２つ以上のポリマー相のポリマーブレンドを形成し得る。ポリエステルポリマーは、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、又は脂肪族ポリエステルと芳香族ポリエステルとの組み合わせであることが望ましい場合がある。
【００８５】
好ましくは、熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーは、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（ブチレン）テレフタレート、ポリ（エチレン）ナフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（ヒドロキシル）ブチレート、ポリ（トリメチレン）テレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００８６】
より好ましくは、熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーは、１つ以上の熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーである。好適な熱可塑性半結晶性ポリエステル（コ）ポリマーとしては、ポリ（エチレン）テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ（乳酸）（ＰＬＡ）、ポリ（エチレン）ナフタレート（ＰＥＮ）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書に列挙される特定のポリマーは、単なる例であり、多種多様な他の（コ）ポリマー又は繊維形成材料が有用である。
【００８７】
熱可塑性ポリエステル（コ）ポリマーは、任意の熱可塑性（コ）ポリマー材料のかなりの部分又は相を形成することができる。熱可塑性ポリエステル（コ）ポリマーが熱可塑性（コ）ポリマー材料のかなりの部分を形成する場合、熱可塑性（コ）ポリマー材料は、より容易にメルトブローすることができ、得られる繊維（複数可）は、有利な機械的特性及び熱特性を示す。例えば、少なくとも約５０重量％、６０重量％、７０重量％、８０重量％、９０重量％、又は更には１００重量％のポリエステル（コ）ポリマー含有量は、熱可塑性（コ）ポリマー材料のかなりのポリマー部分又は相を形成することができる。
【００８８】
許容可能な機械的特性又は特徴としては、例えば、引張強度、初期弾性率、厚さなどが挙げられる。繊維は、例えば、その繊維から作製された不織布ウェブが、約１５０℃の温度で約４時間加熱されたときに、約３０、２５、２０又は１５％未満、一般的には、約１０又は５％以下の線収縮率を示す場合、許容可能な熱特性を示すとみなすことができる。
【００８９】
一部のこのような実施形態では、熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーの量は、複数のメルトブローン繊維の総重量を基準として、少なくとも１重量％、２．５重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、又は更には２０重量％であり、最大で３０重量％、２５重量％、２０重量％、１５重量％、１０重量％、又は更には５重量％である。
【００９０】
繊維はまた、顔料又は染料などの特定の添加剤が添加された材料を含む、材料のブレンドから形成されてもよい。コア・シース（芯鞘）型又はサイド・バイ・サイド型２成分繊維などの２成分繊維が使用されてよい（本明細書において、「２成分」は２つ以上の成分を有する繊維を含み、それぞれが繊維の横断面の別々の部分を占め、繊維の長さにわたって延在する）。
【００９１】
しかしながら、本開示は単成分繊維を用いた場合に最も有利であり、数多くの利点を有し（例えば、製造及び組成の複雑さが少ない；「単成分」繊維は本質的に断面にわたって同じ成分を有する；単成分にはブレンド又は添加剤含有材料が含まれ、この中で、均一な組成の連続相が繊維の断面及び長さにわたって延在する）、本開示の様々な実施形態の適用によって、便利に接合でき、付加的な接着性及び／又は成形性を得ることができる。
【００９２】
本開示の一部の例示的実施形態では、繊維の混合物を含むウェブを調製するように、異なる繊維形成材料が、押出ヘッドの異なるオリフィスから押出加工されてもよい。更なる例示的実施形態では、ブレンドされたウェブを調製するように、他の材料、例えば、ステープルファイバー及び／又は微粒子材料は、繊維が捕集される前、又は繊維が捕集される際に、本開示の方法に従って調製されたメルトブローン繊維の流れに導入される。
【００９３】
例えば、米国特許第４，１１８，５３１号に教示されている方法で他のステープルファイバーをブレンドしてもよく、又は米国特許第３，９７１，３７３号に教示される方法でウェブ内に微粒子材料を導入及び捕捉してもよく、又は米国特許第４，８１３，９４８号に教示されるようにマイクロウェブをウェブにブレンドしてもよい。あるいは、本開示によって調製された繊維を他の繊維の流れに導入して、繊維のブレンドを調製してもよい。
【００９４】
ほとんどの場合、実質的に円形の断面の繊維が調製されるが、他の断面形状も使用してよい。一般に、本開示の方法を用いて調製された実質的に円形断面を有する繊維の直径は、幅広い範囲であり得る。マイクロファイバーサイズ（直径約１０マイクロメートル以下）を得ることができ、いくつかの利点がもたらされ得る。しかし、より大きな直径の繊維も調製することができ、特定の用途に有用である。多くの場合、繊維は直径２０マイクロメートル以下である。繊維径は、約９、８、７、６又は更には５ミクロン以下であることが商業的に望ましいことがある。繊維径は、４、３、２、又は１ミクロン以下であることが商業的に望ましいことさえある。
【００９５】
熱可塑性非結晶性（コ）ポリマー
いくつかの例示的実施形態では、複数のメルトブローン繊維は、少なくとも１つの熱可塑性非結晶性（コ）ポリマーを更に含む。一部の例示的実施形態では、複数のメルトブローン繊維は、少なくとも１つの熱可塑性非結晶性（コ）ポリマーを、複数のメルトブローン繊維の総重量を基準として、１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、又は更には５重量％を超える量で含む。いくつかのこのような例示的実施形態では、複数のメルトブローン繊維は、少なくとも１つの熱可塑性非結晶性（コ）ポリマーを、複数のメルトブローン繊維の総重量を基準として、少なくとも１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、７．５重量％、又は更には１０重量％であり、最大で１５重量％、１４重量％、１３重量％、１２重量％、１１重量％、又は更には１０重量％の量で含む。
【００９６】
任意の不織布繊維構造（ウェブ）成分
更なる例示的実施形態では、本開示の不織布メルトブローン繊維構造は、１つ以上の任意成分を更に含んでもよい。任意成分は、単独で使用してもよく、不織布メルトブローン繊維構造の最終用途に好適な任意の組み合わせで使用してもよい。３つの非限定的な、現在好ましい任意成分としては、以下に更に記載される任意のステープルファイバー成分、任意のエレクトレット繊維、及び任意の微粒子成分が挙げられる。
【００９７】
任意のステープルファイバー成分
一部の例示的実施形態では、不織布繊維ウェブは、ステープルファイバーを追加的に含んでもよい。一般に、ステープルファイバーは、例えば、メルトブローン不織布繊維ウェブのコスト削減又は特性改良のための、充填繊維として作用する。
【００９８】
好ましくは、複数のステープルファイバーは、ポリ（フェニレンサルファイド）ステープルファイバー、非熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、熱安定化ポリ（エチレン）テレフタレートステープルファイバー、ポリ（エチレン）ナフタレートステープルファイバー、酸化ポリ（アクリロニトリル）ステープルファイバー、芳香族ポリアラミドステープルファイバー、ガラスステープルファイバー、セラミックステープルファイバー、金属ステープルファイバー、カーボンステープルファイバー、又はこれらの組み合わせを含む。
【００９９】
不織布繊維ウェブを形成するために使用される個別の非メルトブローン充填繊維が含まれる場合、そのサイズ及び量は、一般に、不織布繊維ウェブ１００の所望の性質（すなわち、ロフト性、開放性、柔軟性、ドレープ性）及び化学的に活性な微粒子の望ましい装填に依存する。一般に、繊維径が大きいほど、繊維長が大きくなり、繊維中の捲縮の存在は、より開放性及びロフト性のある不織布物品をもたらす。一般に、小さく、より短い繊維は、よりコンパクトな不織布物品をもたらす。
【０１００】
ステープルファイバーは、事実上いかなる断面形状を有してもよいが、実質的に円形の断面形状を有するステープルファイバーが典型的である。一般に、ステープルファイバーは、直径が２０マイクロメートル以下である。ステープルファイバーは、マイクロファイバー（直径約１０マイクロメートル以下）又はサブマイクロメートルの繊維（直径１マイクロメートル以下）を含んでもよいが、それよりも大きな直径のステープルファイバーも調製することができ、いくつかの用途に有用である。
【０１０１】
一部の例示的実施形態では、複数のステープルファイバーは、約２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２以下、又は更には１マイクロメートル以下のメジアン繊維径を示す。一部のこのような例示的実施形態では、複数のステープルファイバーは、少なくとも０．５、１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、７．５、又は更には１０マイクロメートルのメジアン繊維径を示す。
【０１０２】
更なる例示的実施形態では、複数のステープルファイバーは、不織布繊維構造の重量の少なくとも０重量％、１重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、又は更には２５重量％を構成する。一部のそのような実施形態では、複数のステープルファイバーは、不織布繊維構造の重量の９９重量％、９０重量％、８０重量％、７０重量％、６０重量％、５０重量％、４０重量％、３０重量％、２０重量％、１０重量％、又は更には５重量％以下を構成する。
【０１０３】
好適な芳香族ポリアラミドステープルファイバーの非限定的な例としては、商標名ＮＯＭＥＸ（登録商標）でＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｃｏｒｐ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）によって、及びＮＯＭＥＸ−ＭＥＴＡ（登録商標）でＦｉｂｅｒ−Ｌｉｎｅ（商標）Ｃｏｒｐ．（Ｈａｔｆｉｅｌｄ，ＰＡ）によって、市販されているものが挙げられる。
【０１０４】
好適なガラスステープルファイバーの非限定的な例としては、商標名ＤＥＣＯＦＩＬ（登録商標）でＶｅｔｒｏｔｅｘ（商標）Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｃｏｒｐ．（Ａａｃｈｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によって、及びＶＩＴＲＯＮ（登録商標）でＪｏｈｎｓ  Ｍａｎｖｉｌｌｅ，Ｃｏｒｐ．（Ｗｅｒｔｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によって、市販されているものが挙げられる。
【０１０５】
好適なセラミック繊維の非限定的な例としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化ケイ素などが挙げられるがこれらに限定されない、任意の金属酸化物、金属炭化物、又は金属窒化物が挙げられる。
【０１０６】
好適な金属繊維の非限定的な例としては、任意の金属又は金属合金、例えば、鉄、チタン、タングステン、白金、銅、ニッケル、コバルトなどから作製された繊維が挙げられる。
【０１０７】
好適な炭素繊維の非限定的な例としては、黒鉛繊維、活性炭繊維、ポリ（アクリロニトリル）由来の炭素繊維などが挙げられる。
【０１０８】
一部の例示的実施形態では、天然のステープルファイバーもまた、不織布繊維構造に使用されてもよい。好適な天然ステープルファイバーの非限定的な例としては、竹、綿、羊毛、ジュート、アガーベ、サイザル、ココナッツ、大豆、ヘンプなどが挙げられる。使用される天然繊維成分は、未使用又は再生廃棄繊維、例えば、衣類切断、カーペット製造、繊維製造、テキスタイル加工などから再生された再生繊維であってもよい。好ましくは、天然ステープルファイバーは、難燃性を改良するために難燃剤で処理される。
【０１０９】
いくつかの例示的実施形態では、ステープルファイバーは、非メルトブローンステープルファイバーである。好適な非メルトブローンステープルファイバーの非限定的な例としては、単成分合成繊維、半合成繊維、ポリマー繊維、金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、及び天然繊維が挙げられる。合成及び／又は半合成繊維としては、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン（例えば、ヘキサメチレンアジパミド、ポリカプロラクタム）、ポリプロピレン、アクリル（アクリロニトリルのポリマーから形成される）、レーヨン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、塩化ビニル−アクリロニトリルコポリマーなどで作られたものが挙げられる。
【０１１０】
任意のエレクトレット繊維成分
本開示の不織布メルトブローン繊維ウェブは、任意にエレクトレット繊維を含んでもよい。好適なエレクトレット繊維は、米国特許第４，２１５，６８２号、同第５，６４１，５５５号、同第５，６４３，５０７号、同第５，６５８，６４０号、同第５，６５８，６４１号、同第６，４２０，０２４号、同第６，６４５，６１８号、同第６，８４９，３２９号、及び同第７，６９１，１６８号に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に援用される。
【０１１１】
好適なエレクトレット繊維は、例えば極性分子を含有するポリマー又はワックスなどの好適な誘電材料を融解し、融解した材料をメルトブローダイに通して、個別の繊維を形成し、次いで個別の繊維を強力な電場に曝露する間に融解したポリマーを再固化させることによって、繊維を電場中でメルトブローすることにより製造され得る。エレクトレット繊維は、例えば電子線、コロナ放電、電子からの注入、ギャップ又は誘電性バリア間での電気的な絶縁破壊などによって、過剰の電荷をポリマー又はワックスなどの高絶縁性誘電材料の中に埋め込むことによっても製造され得る。特に好適なエレクトレット繊維はハイドロ帯電させた繊維である。
【０１１２】
任意の微粒子成分
更なる例示的実施形態では、不織布繊維構造は、複数の微粒子を更に含む。複数の微粒子は、有機微粒子及び／又は無機微粒子を含んでもよい。一部の例示的実施形態では、複数の微粒子は、無機微粒子から本質的になる。いくつかのそのような実施形態では、複数の微粒子は、難燃性微粒子、膨張性微粒子、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１１３】
一般に、複数の微粒子は、不織布繊維構造の重量を基準として、少なくとも１重量％、２．５重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、又は更には２５重量％、かつ５０重量％、４５重量％、４０重量％、３５重量％、又は更には３０重量％以下の量で存在してもよい。
【０１１４】
好ましくは、不織布繊維構造は、ハロゲン化難燃性微粒子などのハロゲン化難燃剤を含まない。ハロゲン化難燃剤の範囲に含まれるのは、テトラブロモベンゼン、ヘキサクロロベンゼン、ヘキサブロモベンゼンなどのハロゲン置換ベンゼン；２，２’−ジクロロビフェニル、２，４’−ジブロモビフェニル、２，４’−ジクロロビフェニル、ヘキサブロモビフェニル、オクタブロモビフェニル、及びデカブロモビフェニルなどのビフェニル；２〜１０個のハロゲン原子を含有するハロゲン化ジフェニルエーテル；塩素含有芳香族ポリカーボネート、及びこれらのいずれかの混合物である。
【０１１５】
任意に、不織布繊維構造はまた、非ハロゲン化難燃性微粒子を含む、１種以上の非ハロゲン化難燃剤を含んでもよい。有用な難燃性微粒子は、非ハロゲン化有機化合物、有機リン含有化合物（有機ホスフェートなど）、無機化合物、及び例えばＰＰＳなどの本質的に難燃性のポリマーを含む。
【０１１６】
これらの微粒子添加剤は、そうしなければ可燃性であるポリマーを、メルトブローン不織布繊維構造がＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に合格することによって判定したときに難燃性とするのに十分な量で、メルトブローン不織布繊維構造のポリマーマトリックスに添加又は組み込まれてもよい。
【０１１７】
非ハロゲン化難燃性微粒子の性質は重要ではなく、単一の種類の微粒子を使用してもよい。任意に、２種以上の個別の非ハロゲン化難燃性微粒子の混合物を使用することが望ましいことが見出される場合がある。
【０１１８】
有用な有機リン微粒子には、有機リン化合物、リン−窒素化合物、及びハロゲン化有機リン化合物を含むものがある。多くの場合、有機リン化合物は、保護液又はチャーバリア（char barrier）を形成することによって難燃剤として機能し、これは、ポリマー分解生成物の炎への蒸散を最小限にし、及び／又は熱伝達を最小限にする絶縁バリアとして作用する。
【０１１９】
一般に、好ましいホスフェート化合物は、有機ホスホン酸、ホスホネート、ホスフィネート、ホスホナイト、ホスフィナイト、ホスフィンオキシド、ホスフィン、ホスファイト又はホスフェートから選択される。例証的なものは、トリフェニルホスフィンオキシドである。これらは、単独で使用してもよく、又はヘキサブロモベンゼン又は塩化ビフェニル、及び任意に、酸化アンチモンと混合してもよい。リン含有難燃剤は、例えば、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ（上記）ｐｐ．９７６−９８に記載されている。
【０１２０】
好適なホスフェートの典型例としては、フェニルビスドデシルホスフェート、フェニルビスネオペンチルホスフェート、フェニルエチレンハイドロジェンホスフェート、フェニル−ビス−３，５，５’−トリメチルヘキシルホスフェート）、エチルジフェニルホスフェート、２−エチルヘキシルジ（ｐ−トリル）ホスフェート、ジフェニルハイドロジェンホスフェート、ビス（２−エチル−ヘキシル）ｐ−トリルホスフェート、トリトリルホスフェート、ビス（２−エチルヘキシル）−フェニルホスフェート、トリ（ノニルフェニル）ホスフェート、フェニルメチルハイドロジェンホスフェート、ジ（ドデシル）ｐ−トリルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、ハロゲン化トリフェニルホスフェート、ジブチルフェニルホスフェート、２−クロロエチルジフェニルホスフェート、ｐ−トリルビス（２，５，５’−トリメチルヘキシル）ホスフェート、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、ジフェニルハイドロジェンホスフェートなどが挙げられる。トリフェニルホスフェートは、特に有用な難燃剤であり、多くの場合、ヘキサブロモベンゼン及び任意に酸化アンチモンと組み合わされる。
【０１２１】
難燃性微粒子としても好適なのは、リンエステルアミド、リン酸アミド、ホスホン酸アミド、又はホスフィン酸アミドなどのリン−窒素結合を含有する化合物を含むものである。
【０１２２】
有用な無機難燃性微粒子には、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、及びアンチモン酸ナトリウムなどのアンチモン含有化合物；メタホウ酸バリウム、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム及びホウ酸亜鉛などのホウ素；アルミニウム三水和物などのアルミニウム；水酸化マグネシウムなどのマグネシウム；酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム及びモリブデン酸亜鉛などのモリブデン、リン酸などのリン；並びにスズ酸亜鉛などのスズを含むものが挙げられる。作用モードは多くの場合変化し、（例えば、水を遊離させることによる）不活性ガス希釈、及び（添加剤の吸熱分解による）熱的クエンチを含んでもよい。有用な無機添加剤は、例えば、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ（上記）、ｐｐ  ９３６−５４に記載されている。
【０１２３】
難燃性微粒子はまた、１つ以上の本質的に難燃性の（コ）ポリマーから構成されてもよい。本質的に難燃性の（コ）ポリマーは、それらの化学構造により、燃焼を支持しないか、又は自己消火性であるかのいずれかである。これらのポリマーは、多くの場合、ポリマーの主鎖により強い結合（芳香環又は無機結合など）を組み込むことによって、より高い温度での安定性が高くなっているか、又は高度にハロゲン化されている。
【０１２４】
本質的に難燃性のポリマーの例としては、例えば、ポリ（フェニレンサルファイド）、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、塩素化ポリエチレン、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルケトン、ポリホスファゼン、及びポリカーボネートが挙げられる。有用な本質的に難燃性のフィルムは、一般に、ＡＳＴＭ  Ｄ−２８６３−９１によって測定したときに少なくとも２８％の限界酸素指数（ＬＯＩ）を有する。
【０１２５】
難燃性微粒子の粒径（メジアン径）は、一般に、それらが組み込まれるメルトブローン繊維の直径よりも小さい必要がある。好ましくは、粒径は、それらが組み込まれるメルトブローン繊維の直径の１／２未満、より好ましくは１／３未満、更により好ましくは１／４未満、更により好ましくは１／５未満、最も好ましくは１／１０未満である。一般に、難燃性微粒子のメジアン径が小さくなるか、又は微粒子がより多くの表面積を有するほど、難燃特性がより有効となる。
【０１２６】
難燃性微粒子は、一般に、メルトブローン繊維形成前に微粒子をポリマー融解物に添加することによって、メルトブローン繊維に組み込まれる。微粒子は、未希釈で添加されてもよく、又は希釈剤若しくは追加の（コ）ポリマーに組み込まれてもよい。
【０１２７】
本質的に難燃性のポリマーを難燃性微粒子として使用する場合、適合性のある場合にはそれを融解ブレンドすることができる。あるいは、本質的に難燃性のポリマーは、ポリマー融解物中に分散した微粒子として添加されてもよい。ポリマーの融解温度で安定である添加剤を選択するように注意を払わなければならない。
【０１２８】
任意に、不織布繊維構造は、メルトブローン繊維に組み込まれ得る膨張性微粒子を追加的に又は代替的に含んでもよい。本開示による不織布繊維構造の作製に有用な膨張性微粒子としては、限定するものではないが、膨張性バーミキュライト、処理された膨張性バーミキュライト、部分的に脱水された膨張性バーミキュライト、膨張性パーライト、膨張性黒鉛、膨張性水和アルカリ金属ケイ酸塩（例えば、膨張性顆粒状ケイ酸ナトリウム、例えば、米国特許第４，２７３，８７９号に記載されている一般型、例えば、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商品名「ＥＸＰＡＮＴＲＯＬ」で入手可能なもの）、及びこれらの混合物が挙げられる。
【０１２９】
１つの具体的な市販の膨張性微粒子の例は、ＵＣＡＲ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から商品名ＧＲＡＦＧＵＡＲＤ  Ｇｒａｄｅ  １６０−５０で入手可能な膨張性黒鉛フレークである。
【０１３０】
様々な実施形態では、膨張性微粒子は、不織布繊維構造の総重量を基準として、ゼロ、少なくとも約１重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約２０重量％、又は少なくとも約３０重量％で存在してもよい。更なる実施形態では、膨張性微粒子（複数可）は、不織布繊維構造の総重量を基準として、最大で約４０重量％、最大で約３０重量％、又は最大で約２５重量％、最大で約２０重量％で存在してもよい。
【０１３１】
膨張性微粒子は、例えば、セラミック繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、ミネラルウール、玄武岩繊維などの任意の好適な無機繊維と組み合わされてもよい。
【０１３２】
任意に、不織布繊維構造はまた、吸熱性微粒子を含んでもよい。好適な吸熱性微粒子は、例えば、２００℃〜４００℃の温度で水（例えば、水和水）を遊離させることができる化合物を含む任意の無機微粒子を含んでもよい。したがって、好適な吸熱性微粒子は、アルミナ三水和物、水酸化マグネシウムなどの材料が挙げられる。
【０１３３】
特定の種類の吸熱性微粒子を単独で使用してもよく、又は異なる種類の少なくとも２種以上の吸熱性微粒子を組み合わせて使用してもよい。様々な実施形態では、吸熱性微粒子（複数可）は、メルトブローン不織布繊維構造の総重量を基準として、ゼロ、少なくとも約２、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約２０、又は少なくとも約３０重量％で存在してもよい。吸熱性微粒子（複数可）は、例えば、セラミック繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、ミネラルウール、玄武岩繊維などの任意の好適な無機繊維と組み合わされてもよく、また任意の好適な膨張性微粒子（複数可）と組み合わされてもよい。
【０１３４】
追加の例示的実施形態では、微粒子は、１つ以上の無機絶縁性微粒子を含む。好適な絶縁性微粒子としては、例えば、不織布繊維構造中に存在したときに、例えば不織布繊維構造の重量又は密度を許容できないほど増加させることなく、ウェブの断熱特性を高めることができる、任意の無機化合物を挙げることができる。比較的高い多孔率を備える無機微粒子は、これらの目的に特に好適となり得る。
【０１３５】
好適な絶縁性微粒子としては、ヒュームドシリカ、沈殿シリカ、ケイソウ土、フラー土、膨張パーライト、ケイ酸塩粘土及び他の粘土、シリカゲル、グラスバブルズ、セラミックマイクロスフェア、タルクなどの材料を挙げることができる。
【０１３６】
当業者は、絶縁性微粒子と、例えば特定の吸熱性又は膨張性微粒子との間に、明確な境界線が存在しない場合があることを理解するであろう。特定の種類の絶縁性微粒子を単独で使用してもよく、又は異なる種類の少なくとも２種以上の絶縁性微粒子を組み合わせて使用してもよい。
【０１３７】
様々な実施形態では、絶縁性微粒子（複数可）は、メルトブローン不織布繊維構造の総重量を基準として、ゼロ、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも約２０、少なくとも約４０、又は少なくとも約６０重量％で存在してもよい。
【０１３８】
絶縁性微粒子（複数可）は、例えば、セラミック繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、ミネラルウール、玄武岩繊維などの、任意の好適な無機繊維と組み合わされてもよく、また任意の好適な膨張性微粒子（複数可）及び／又は吸熱性微粒子（複数可）と組み合わされてもよい。
【０１３９】
本開示による例示的な不織布繊維構造はまた、有利には、複数の化学的に活性な微粒子を含んでもよい。化学的に活性な微粒子は、室温で固体であり、外部流体相と化学的相互作用を起こすことが可能な、任意の個別の微粒子であり得る。例示的な化学的相互作用としては、吸着、吸収、化学反応、化学反応の触媒作用、溶解などが挙げられる。
【０１４０】
更に、前述の例示的実施形態のいずれかにおいて、化学的に活性な微粒子は、有利には、吸着／吸収剤微粒子（例えば、吸着剤微粒子、吸収剤微粒子など）、乾燥剤微粒子（例えば、その局所的近傍で乾燥状態を誘導又は維持する吸湿性物質（例えば、塩化カルシウム、硫酸カルシウムなど）を含む微粒子）、殺生物剤微粒子、マイクロカプセル、及びこれらの組み合わせから選択されてもよい。前述の実施形態のいずれかにおいて、化学的に活性な微粒子は、活性炭微粒子、活性アルミナ微粒子、シリカゲル微粒子、アニオン交換樹脂微粒子、カチオン交換樹脂微粒子、モレキュラーシーブ微粒子、ケイソウ土微粒子、抗菌化合物微粒子、金属微粒子、及びこれらの組み合わせから選択されてもよい。
【０１４１】
流体濾過物品として特に有用な不織布繊維ウェブの例示的な一実施形態では、化学的に活性な微粒子は、吸着／吸収剤微粒子である。様々な吸着／吸収剤微粒子を用いることができる。吸着／吸収剤微粒子としては、鉱物微粒子、合成微粒子、天然吸着／吸収剤微粒子、又はこれらの組み合わせが挙げられる。望ましくは、吸着／吸収剤微粒子は、意図される使用条件の下で存在が予想される気体、エアゾール、若しくは液体を吸着又は吸収することができる。
【０１４２】
吸着／吸収剤微粒子は、ビーズ、フレーク、顆粒、又は粒塊を含む、任意の使用可能な形態をとることができる。好ましい吸着／吸収剤微粒子としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ及びその他の金属酸化物、吸着又は化学反応によって液体からある成分を除去できる金属微粒子（例えば、銀微粒子）、ホプカライト（一酸化炭素の酸化を触媒できる）などの微粒子触媒剤、酢酸などの酸性溶液若しくは水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液で処理した粘土又はその他の鉱物、イオン交換樹脂、モレキュラーシーブ及びその他のゼオライト、殺生物剤、殺真菌剤、並びに殺ウイルス剤が挙げられる。活性炭及び活性アルミナは、現在特に好ましい吸着／吸収剤微粒子である。例えば、気体の混合物を吸収するために、吸着／吸収剤微粒子の混合物も用いることができるが、実際には、気体の混合物を取り扱うには、個々の層に別々の吸着／吸収剤微粒子を用いた多層シート物品を作製する方がよい場合がある。
【０１４３】
気体濾過物品として特に有用な不織布繊維ウェブの例示的な一実施形態では、化学的に活性な吸着／吸収剤微粒子は、気体吸着剤又は吸収剤微粒子であるように選択される。例えば、気体吸着微粒子としては、活性炭、炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ、酸性気体吸着剤、ヒ素還元材料、ヨウ素化樹脂などを挙げることができる。例えば、吸収剤微粒子としては、ケイソウ土、粘土などの天然多孔質微粒子材料、又はメラミン、ゴム、ウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、シリコーン、及びセルロースなどの合成微粒子発泡体も挙げることができる。吸収剤微粒子としては、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、又は顆粒状ポリビニルアルコールなどの超吸収剤微粒子も挙げることができる。
【０１４４】
液体濾過物品として特に有用な不織布繊維ウェブのいくつかの例示的実施形態では、吸着／吸収剤微粒子は、活性炭、ケイソウ土、イオン交換樹脂（例えば、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、又はこれらの組み合わせ）、モレキュラーシーブ、金属イオン交換吸着／吸収剤、活性アルミナ、抗菌化合物、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの例示的実施形態は、ウェブが、約０．２０〜約０．５ｇ／ｃｃの範囲の収着／吸収剤微粒子密度を有することを提供する。
【０１４５】
様々なサイズ及び量の吸着／吸収剤化学活性微粒子を使用して、不織布繊維ウェブを作製してもよい。例示的な一実施形態では、吸着／吸収剤微粒子は、直径１ｍｍを超えるメジアン径を有する。別の例示的実施形態では、吸着／吸収剤微粒子は、直径１ｃｍ未満のメジアン径を有する。更なる実施形態では、粒径の組み合わせを使用することができる。例示的な追加の一実施形態では、吸着／吸収剤微粒子は、大きな微粒子と小さな微粒子との混合物を含む。
【０１４６】
所望の、吸着／吸収剤微粒子サイズは、大きく変えることができ、通常は目的とする使用条件にある程度基づいて選ばれる。一般的な指針として、液体濾過用途に特に有用な吸着／吸収剤微粒子のサイズは、約０．００１〜約３０００μｍのメジアン径で変動し得る。一般に、吸着／吸収剤微粒子は、約０．０１〜約１５００μｍのメジアン径、より一般的には約０．０２〜約７５０μｍのメジアン径、最も一般的には約０．０５〜約３００μｍのメジアン径である。
【０１４７】
いくつかの例示的実施形態では、吸着／吸収剤微粒子は、１μｍ未満の集団メジアン径を有するナノ微粒子を含んでもよい。多孔質ナノ微粒子は、流体媒体から汚染物質を吸着／吸収（例えば、吸収及び／又は吸着）するための高い表面積をもたらすという利点を有し得る。超微粒子又はナノ微粒子を使用するこのような例示的実施形態では、微粒子は、接着剤（例えば、ホットメルト接着剤）、及び／又はメルトブローン不織布繊維ウェブへの熱の適用（すなわち、熱結合）を使用して、繊維に接着結合されることが好ましい場合がある。
【０１４８】
異なる粒径範囲を有する吸着／吸収剤微粒子の混合物（例えば、二峰性混合物）を用いることもできるが、実際には、上流層により大きい吸着／吸収剤微粒子を用い、下流層により小さい吸着／吸収剤微粒子を使用する多層シート物品を作製する方がよい場合がある。少なくとも８０重量％の吸着／吸収剤微粒子、より一般的には少なくとも８４重量％、最も一般的には少なくとも９０重量％の吸着／吸収剤微粒子が、ウェブ内に捕捉されている。ウェブ坪量に関して示すと、収着／吸収剤微粒子装填レベルは、例えば、比較的微細な（例えば、サブマイクロメートルサイズの）収着／吸収剤微粒子では少なくとも約５００ｇｓｍであり、比較的粗大な（例えば、マイクロサイズの）吸着／吸収剤微粒子では少なくとも約２，０００ｇｓｍであってよい。
【０１４９】
一部の例示的実施形態では、化学的に活性な微粒子は、金属微粒子である。金属微粒子を使用して、研磨不織布繊維ウェブを作製してもよい。金属微粒子は、短い繊維若しくはリボン様セクションの形態であってもよく、又はグレイン様微粒子の形態であってもよい。金属微粒子としては、これらに限定されないが、銀（抗菌／抗微生物性を有する）、銅（殺藻剤の特性を有する）、又は１つ以上の化学的に活性な金属のブレンドなどの任意の種類の金属が挙げられる。
【０１５０】
他の例示的実施形態では、化学的に活性な微粒子は、固体殺生物剤又は抗菌剤である。固体殺生物剤及び抗菌剤の例としては、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム二水和物、塩化ベンザルコニウム、ハロゲン化ジアルキルヒダントイン、及びトリクロサンなどのハロゲン含有化合物が挙げられる。
【０１５１】
更なる例示的実施形態では、化学的に活性な微粒子はマイクロカプセルである。いくつかの好適なマイクロカプセルは、米国特許第３，５１６，９４１号（Ｍａｔｓｏｎ）に記載されており、化学的に活性な微粒子として使用できるマイクロカプセルの例を含む。マイクロカプセルには、固体又は液体の殺生物剤又は抗菌剤が装填されてもよい。マイクロカプセルの主要品質の１つは、その中に含有された材料を放出するために、機械的応力によって微粒子が破壊され得ることである。したがって、不織布繊維ウェブの使用中に、マイクロカプセルは、不織布繊維ウェブに加えられる圧力により破壊され、マイクロカプセル内に含まれる材料が放出されることとなる。
【０１５２】
いくつかのそのような例示的実施形態では、微粒子を一緒に結合して繊維成分のメッシュ又は支持不織布繊維ウェブを形成するように、接着性又は「粘着性」にすることが可能な表面を有する少なくとも１つの微粒子を使用することが有利となり得る。この点に関して、有用な微粒子は、ポリマー、例えば熱可塑性樹脂ポリマーを含んでもよく、それは不連続繊維の形態であってもよい。好適なポリマーとしては、ポリオレフィン、特に、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）（例えば、Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ）より入手可能なＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標））が挙げられる。更なる例示的実施形態では、ＴＰＥを、特に表面層又は表面コーティングとして含む微粒子が好ましい場合がある。これは、ＴＰＥが概ね多少粘着性であり、繊維を添加して不織布繊維ウェブを形成する前に、微粒子を互いに結合して三次元網状組織を形成するのを補佐し得るからである。いくつかの例示的実施形態では、ＶＩＳＴＡＭＡＸＸ（商標）ＴＰＥを含む微粒子は特に低ｐＨ（例えば、約３以下のｐＨ）及び高いｐＨ（例えば、少なくとも約９のｐＨ）並びに有機溶媒中での苛酷な化学環境に対する耐性の改良をもたらし得る。
【０１５３】
任意の好適なサイズ又は形状の微粒子材料が選択されてもよい。好適な微粒子は、様々な物理的形態（例えば、固体微粒子、多孔質微粒子、中空バブル、粒塊、不連続繊維、ステープルファイバー、フレークなど）、形状（例えば、球状、楕円形、多角形、針状など）、形状均一性（例えば、単分散、実質的に均一、不均一又は不規則など）、組成（例えば、無機微粒子、有機微粒子、又はこれらの組み合わせ）、及びサイズ（例えば、サブマイクロメートルサイズ、マイクロサイズなど）を有してもよい。
【０１５４】
微粒子サイズに特に言及すると、一部の例示的実施形態では、微粒子の集合のサイズを制御することが望ましい場合がある。いくつかの例示的実施形態では、微粒子は、繊維不織布繊維ウェブ中に物理的に同伴又は捕捉される。このような実施形態では、微粒子の集団は、一般に、少なくとも５０μｍ、より一般的には少なくとも７５μｍ、更により一般的には少なくとも１００μｍのメジアン径を有するように選択される。
【０１５５】
他の例示的実施形態では、接着剤、例えばホットメルト接着剤、及び／又は熱可塑性微粒子若しくは熱可塑性繊維の一方若しくは両方への熱の適用（すなわち、熱結合）を使用して繊維に接着結合された、より微小な微粒子を使用することが好ましい場合がある。このような実施形態では、微粒子は、一般的には少なくとも２５μｍ、より一般的には少なくとも３０μｍ、最も一般的には少なくとも４０μｍのメジアン径を有することが好ましい。一部の例示的実施形態では、化学的に活性な微粒子は、直径１ｃｍ未満のメジアン径を有する。他の実施形態では、化学的に活性な微粒子は、１ｍｍ未満、より一般的には２５マイクロメートル未満、更により一般的には１０マイクロメートル未満のメジアン径を有する。
【０１５６】
しかしながら、接着剤及び熱結合の両方を使用して微粒子を繊維に接着する他の例示的実施形態では、微粒子は、１マイクロメートル（μｍ）未満、より一般的には約０．９μｍ未満、更により一般的には約０．５μｍ未満、最も一般的には約０．２５μｍの集団メジアン径を有するサブマイクロメートルサイズの微粒子の集団を含んでもよい。このようなサブマイクロメートルサイズの微粒子は、高い表面積、並びに／又は高い吸収性及び／若しくは吸着能力が望まれる用途において特に有用となり得る。更なる例示的実施形態では、サブマイクロメートルサイズの微粒子の集団は、少なくとも０．００１μｍ、より一般的には少なくとも約０．０１μｍ、最も一般的には少なくとも約０．１μｍ、最も一般的には少なくとも約０．２μｍの集団メジアン径を有する。
【０１５７】
更なる例示的実施形態では、微粒子は、最大で約２，０００μｍ、より一般的には最大で約１，０００μｍ、最も一般的には最大で約５００μｍの集団メジアン径を有するマイクロサイズの微粒子の集団を含む。他の例示的実施形態では、微粒子は、最大で約１０μｍ、より一般的には最大で約５μｍ、更により一般的には最大約２μｍ（例えば、超微細マイクロファイバー）の集団メジアン径を有するマイクロサイズの微粒子の集団を含む。
【０１５８】
単一の完成品ウェブ内に複数の種類の微粒子を使用することもできる。複数の種類の微粒子を使用することにより、微粒子の種類のうちの１つが同じ種類の他の粒子と接合しない場合であっても、連続微粒子ウェブを生成することが可能となり得る。この種のシステムの一例は、２種類の微粒子が使用される場合に、１つは微粒子を互いに結合させ（例えば、不連続ポリマー繊維微粒子）、他方はウェブの所望の目的のための活性微粒子として作用する（例えば、活性炭のような収着／吸収剤微粒子）ものであろう。このような例示的実施形態は、液体濾過用途に特に有用となり得る。
【０１５９】
例えば、化学的に活性な微粒子の密度、化学的に活性な微粒子のサイズ、及び／又は最終的な不織布繊維ウェブ物品の所望の属性に応じて、繊維ウェブの総重量に対して様々な異なる装填量の化学的に活性な微粒子を使用してもよい。一実施形態では、化学的に活性な微粒子は、全不織布物品重量の９０重量％未満を構成する。一実施形態では、化学的に活性な微粒子は、全不織布物品重量の少なくとも１０重量％を構成する。
【０１６０】
前述の実施形態のいずれにおいても、化学的に活性な微粒子は、有利には、不織布繊維ウェブの厚さ全体にわたって分布され得る。しかしながら、前述の実施形態のいくつかでは、化学的に活性な微粒子は、実質的に不織布繊維ウェブの主表面上に優先的に分散される。
【０１６１】
更に、上記の化学的に活性な微粒子のうちの１つ以上の任意の組み合わせを使用して、本開示による不織布繊維ウェブを形成してもよいことを理解されたい。
【０１６２】
不織布繊維物品
不織布メルトブローン繊維構造は、前述の材料並びに以下のメルトブロー装置及び製造方法を使用して作製することができる。一部の例示的実施形態では、不織布メルトブローン繊維構造は、マット、ウェブ、シート、スクリム、又はこれらの組み合わせの形態をとる。
【０１６３】
一部の特定の例示的実施形態では、メルトブローン不織布繊維構造又はウェブは、有利には、帯電したメルトブローン繊維、例えばエレクトレット繊維を含んでもよい。いくつかの例示的実施形態では、メルトブローン不織布繊維構造又はウェブは多孔質である。一部の追加の例示的実施形態では、メルトブローン不織布繊維構造又はウェブは、有利に自己支持型であってもよい。更に例示的実施形態では、メルトブローン不織布繊維構造又はウェブを、有利にはプリーツ状にして、例えば、液体（例えば、水）若しくは気体（例えば、空気）用フィルタ、加熱、換気、若しくは空調（ＨＶＡＣ）フィルタ、又は個人保護用呼吸用保護具などの濾過媒体を形成してもよい。例えば、米国特許第６，７４０，１３７号は、折り畳み可能なプリーツ状フィルタエレメントに使用される不織布ウェブを開示している。
【０１６４】
本開示のウェブは、それ自体で、例えば、濾過媒体、装飾用布、又は保護若しくは被覆材料として使用されてもよい。あるいは、本開示のウェブを、他のウェブ又は構造と組み合わせて、例えば、ウェブ上に配置若しくは積層された他の繊維層の支持体として、多層濾過媒体内で、又は膜をその上にキャスト成形し得る基材として、使用してもよい。これらは調製の後、滑らかなカレンダーロールを通して滑らかな表面のウェブを形成することによって、又は成形装置を通して三次元形状を形成することによって、加工されてもよい。
【０１６５】
本開示の繊維構造は、少なくとも１つ又は複数の他の種類の繊維（図示なし）、例えば、ステープルファイバーないしは別の方法での不連続繊維、メルトスパン連続繊維、又はこれらの組み合わせなどを更に含むことができる。本開示の例示的な繊維構造は、例えば、管又は他のコアの周りに巻かれてロールを形成することができる不織布ウェブに形成され、その後の加工のために保管されるか、又は更なる加工工程に直接送られるかのいずれかとすることができる。ウェブはまた、ウェブが製造された直後、又はその後のある時点で、個別のシート又はマットに切断されてもよい。
【０１６６】
メルトブローン不織布繊維構造又はウェブを使用して、例えば、断熱物品、防音物品、流体濾過物品、拭取り布、外科用ドレープ、創傷用ドレッシング材、衣類、呼吸用保護具、又はこれらの組み合わせなどの任意の好適な物品を作製することができる。断熱物品又は防音物品は、乗り物（例えば、列車、航空機、自動車及びボート）の絶縁要素として使用することができる。他の物品、例えば、寝具、シェルター、テント、絶縁体、絶縁物品、液体及び気体用フィルタ、拭取り布、衣類、衣類付属品、個人用保護具、呼吸用保護具なども、本開示のメルトブローン不織布繊維構造を使用して製造できる。
【０１６７】
不織布繊維構造の厚さは、有利には、少なくとも０．５ｃｍ、１ｃｍ、１．５ｃｍ、２ｃｍ、２．５ｃｍ、又は３ｃｍ、及び最大で１０．５ｃｍ、１０ｃｍ、９．５ｃｍ、９ｃｍ、８．５ｃｍ、８ｃｍ、又は更には７．５ｃｍであるように選択してもよい。
【０１６８】
可撓性、ドレープ可能かつコンパクトな不織布繊維ウェブは、特定の用途、例えば、炉フィルタ又は気体濾過呼吸用保護具に好ましい場合がある。このような不織布繊維ウェブは、典型的には、７５ｋｇ／ｍ３超、典型的には１００ｋｇ／ｍ３超、又は更には１２０１００ｋｇ／ｍ３超の密度を有する。しかしながら、いくつかの液体濾過用途での使用に適した開放性とロフト性のある不織布繊維ウェブは、一般に６０ｋｇ／ｍ３の最大密度を有する。本開示によるいくつかの不織布繊維ウェブは、有利には、２０％未満、より一般的には１５％未満、更により好ましくは１０％未満のソリディティを有し得る。
【０１６９】
他の利点の中でも特に、メルトブローン繊維及びメルトブローン不織布繊維構造（例えば、ウェブ）は、加熱された場合又は高温で使用された場合でも、耐火性かつ寸法安定性である。したがって、例示的実施形態では、本開示は、前述の装置及び製造方法のいずれかを使用して調製された耐火性かつ寸法安定性の不織布繊維構造を提供する。
【０１７０】
一部の特定の例示的実施形態では、この不織布繊維生成及び空中熱処理プロセスは、より高温の用途で収縮及び分解する傾向が低減された繊維を含有する繊維及び不織布繊維ウェブを提供し、例えば自動車、列車、航空機、ボート、又は他の乗り物に防音を提供する。
【０１７１】
加えて、本開示の例示的な不織布繊維ウェブは、本明細書に開示される試験方法を使用して測定したとき、１キロＰａ（ｋＰａ）超、１．２ｋＰａ超、１．３ｋＰａ超、１．４ｋＰａ超、又は更には１．５ｋＰａ超の圧縮強度を示し得る。更に、本開示の例示的な不織布繊維ウェブは、本明細書に開示される試験方法を用いて測定したとき、１０ニュートン（Ｎ）超、５０Ｎ超、１００Ｎ超、２００Ｎ超、又は更には３００Ｎ超の最大荷重引張強度を示し得る。
【０１７２】
メルトブロー装置
更なる例示的実施形態では、本開示は、メルトブローダイと、メルトブローダイから放出されたメルトブローン繊維に、メルトブローン繊維の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理を行うための手段と、空中熱処理されたメルトブローン繊維を捕集するためのコレクタと、を含む装置を提供する。
【０１７３】
ここで図１Ａを参照すると、本開示の実施形態を実施するための例示的な装置１５の概略全体側面図が、直接ウェブ製造法及び装置として示されており、当該装置では、繊維形成（コ）ポリマー材料は、１つの本質的に直接的な操作でウェブに変換される。装置１５は従来型のブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）製造構成からなっており、これは例えば、ｖａｎ  Ｗｅｎｔｅ，「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｂｅｒｓ」，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４８，ｐａｇｅｓ  １３４２  ｅｔ  ｓｅｃ（１９５６）、又はＮａｖａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＲｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．４３６４、１９５４年５月２５日発行、表題「Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｉｂｅｒｓ」（ｖａｎ  Ｗｅｎｔｅ，Ａ．，Ｂｏｏｎｅ，Ｃ．Ｄ．，ａｎｄ  Ｆｌｕｈａｒｔｙ，Ｅ．Ｌ．著）に教示されている。この構成は、ペレット又は粉末状（コ）ポリマー樹脂用ホッパー１１と、押出機バレルを加熱し（コ）ポリマー樹脂を融解して融解（コ）ポリマーを形成する一連の加熱ジャケット１２と、を有する押出機１０からなる。融解（コ）ポリマーは、押出機バレルから出てポンプ１４へと入り、これによって、装置の下流構成要素を通る融解（コ）ポリマー流に対する制御を改良することが可能になる。
【０１７４】
任意に、ポンプ１４から出た融解（コ）ポリマーは、搬送管１６を含む任意の混合手段１５へと流入し、これは例えば、ＫＥＮＩＸ型スタティックミキサー１８などの混合手段を含む。一連の加熱ジャケット２０は、融解（コ）ポリマーが搬送管１６を通過する際にその温度を制御する。混合手段１５はまた、任意に、搬送管の流入端近くに注入ポート２２を含み、これは任意に高圧計量ポンプ２４に接続されており、これにより、融解（コ）ポリマー流がスタティックミキサー１８に入る際に、任意の添加剤を注入することができる。
【０１７５】
融解（コ）ポリマー流は、任意の搬送管１６から出た後、メルトブロー（ＢＭＦ）ダイ２６を通って送達される。ＢＭＦは少なくとも１つのオリフィスを備え、融解（コ）ポリマー流がその中を通ると同時に、（コ）ポリマー流に高速の高温空気流を衝突させる。この作用によって融解（コ）ポリマー流が引き伸ばされ、細径化されて、マイクロファイバーになる。
【０１７６】
ここで図１Ｂを参照すると、本開示の実施形態を実施するための別の例示的な装置の概略全体側面図が、直接ウェブ製造法及び装置１５’として示されており、当該装置では、繊維形成融解（コ）ポリマー材料は、１つの本質的に直接的な操作でウェブに変換される。装置１５’は、例えば前述のｖａｎ  Ｗｅｎｔｅの文献に教示されているように、従来型のブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）製造構成からなる。この構成は、ペレット又は粉末状（コ）ポリマー樹脂用ホッパー１１を有する押出機１０からなり、（コ）ポリマー樹脂を加熱して、（コ）ポリマー樹脂の融解流を形成する。（コ）ポリマー樹脂の融解流は、少なくとも１つのオリフィス１１を備えるメルトブロー（ＢＭＦ）ダイ２６を通る。オリフィスは、融解（コ）ポリマー流３３がその中を通ると同時に、ガス供給マニフォルド２５からのガスをガス流入口１５に通すことにより形成されてダイ２６からガスジェット２３及び２３’として出る高速の高温空気流を、オリフィスを出る（コ）ポリマー流３３に衝突させ、この作用によって融解（コ）ポリマー流が引き伸ばされ、細径化されて、マイクロファイバーになる。ガスジェットの速度は、例えば、ガス流の圧力及び／若しくは流量を調節することによって、並びに／又はガス入口寸法２７（すなわち、間隙）を制御することによって制御されてもよい。
【０１７７】
図１ａ又は１ｂに示されている装置又は製造方法のいずれにおいても、融解（コ）ポリマー繊維流は、メルトブローダイ１５又は１５’の少なくとも１つのオリフィス１１から出ると直ちに、制御された空中熱処理のための手段３２及び／又は３２’を使用して、繊維を構成するポリ（フェニレンサルファイド）の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理に供される。一部の例示的実施形態では、メルトブローダイから放出されたメルトブローン繊維の制御された空中熱処理のための手段３２及び／又は３２’は、放射ヒーター、自然対流ヒーター、強制ガス流対流ヒーター、及びこれらの組み合わせから選択される。
【０１７８】
一部の例示的実施形態では、メルトブローダイから放出されたメルトブローン繊維の制御された空中熱処理のための手段は、図１ｂに示すように、メルトブローダイ２６から出た直後のメルトブローン繊維流に直接的又は間接的に（例えば、同伴される周囲空気を使用して）衝突するように配置された１つ以上の強制ガス流対流ヒーター３２及び／又は３２’である。いくつかの例示的実施形態では、メルトブローダイ２６を出た直後のメルトブローン繊維流の、制御された空中熱処理の手段は、図１ａに示すように、１つ以上の放射ヒーター３２及び／又は３２’である（例えば、少なくとも１つの赤外線ヒーターで、例えば、実施例に記述されているような石英ランプ赤外線ヒーター）。
【０１７９】
「メルトブローダイを出た直後」とは、メルトブローン繊維の制御された空中熱処理が、少なくとも１つのオリフィス１１からの延長部（融解（コ）ポリマーの流れ３３が通過する経路）から熱処理距離２１以内で起こることを意味する。熱処理距離２１は、０ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、又は更には１ｍｍもの短さであってもよい。好ましくは、熱処理距離は、５０ｍｍ、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、又は更には５ｍｍ以下である。好ましくは、熱処理の合計距離は、０．１〜５０ｍｍ、０．２〜４９ｍｍ、０．３〜４８ｍｍ、０．４〜４７ｍｍ、０．４〜４６ｍｍ、０．５〜４５ｍｍ、０．６〜４４ｍｍ、０．７〜４３ｍｍ、０．８〜４２ｍｍ、０．９〜４１ｍｍ、又は更には１ｍｍ以上〜４０ｍｍ以下である。
【０１８０】
空中熱処理の最中又は後に、マイクロファイバーが固化し始め、これによって、コレクタ２８に到達する際に凝集ウェブ３０を形成する。この方法は、後続の接合プロセスを必要とすることなく、メルトブローン不織布繊維ウェブを直接形成できる微細な直径の繊維を製造するという点で特に好ましい。
【０１８１】
メルトブロープロセス
更なる例示的実施形態では、本開示は、
ａ）ポリフェニレンサルファイドを含む融解流を、メルトブローダイの複数のオリフィスに通すことにより、複数のメルトブローン繊維を形成することと、
ｂ）工程（ａ）のメルトブローン繊維の少なくとも一部分を、メルトブローン繊維が複数のオリフィスから出た直後に、制御された空中熱処理操作に供することであって、制御された空中熱処理操作が、メルトブローン繊維の上記部分の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理操作を受けた繊維の部分内の分子の少なくとも一部分の応力緩和を達成するのに十分な時間実施される、供することと、
ｃ）工程（ｂ）の制御された空中熱処理操作を受けたメルトブローン繊維の部分の少なくとも一部を、コレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することであって、不織布繊維構造は、工程（ｂ）の制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率よりも低い収縮率を示し、更に、不織布繊維構造は、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に、追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示す、形成することと、
を含む、製造方法を提供する。一部の例示的実施形態では、複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【０１８２】
メルトブロープロセスでは、ポリ（フェニレンサルファイド）及び任意の熱可塑性（コ）ポリマーが融解されて融解（コ）ポリマー材料を形成し、次いで、これをメルトブローダイの１つ以上のオリフィスに通して押出加工する。一部の例示的実施形態では、メルトブロープロセスは、融解（コ）ポリマー材料を少なくとも１本又は複数の繊維プリフォームに成形（例えば、押出加工）し、これを更に、メルトブローダイの少なくとも１つのオリフィスに通して、少なくとも１本の繊維プリフォームを固化して（例えば、冷却によって）、少なくとも１本の繊維にすることを含み得る。融解（コ）ポリマー材料は、一般に、プリフォームが作製され、メルトブローダイの少なくとも１つのオリフィスを通過するとき、まだ融解状態である。
【０１８３】
上述の任意のプロセスにおいて、メルトブローは、熱可塑性（コ）ポリマー材料をメルトブローできるほど十分に高いが、熱可塑性（コ）ポリマー材料に許容できない劣化を生じるほど高くはない温度の範囲内で実施するべきである。例えば、メルトブローは、ポリ（フェニレンサルファイド）及び任意の熱可塑性（コ）ポリマー材料を、少なくとも約２００℃、２２５℃、２５０℃、２６０℃、２７０℃、２８０℃、又は更には少なくとも２９０℃から、約３６０℃、３５０℃、３４０℃、３３０℃、３２０℃、３１０℃、又は更には３００℃以下までの範囲の温度に到達させる温度で実施できる。
【０１８４】
制御された空中熱処理プロセス
制御された空中熱処理操作は、放射加熱、自然対流加熱、強制ガス流対流加熱、又はこれらの組み合わせを用いて実施してもよい。好適な放射加熱は、例えば、赤外線又はハロゲンランプ加熱システムを用いて提供されてもよい。好適な赤外線（例えば、石英ランプ）放射加熱システムは、Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）、Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＬＬＣ（Ｏａｋ  Ｒｉｄｇｅ，ＴＮ）及びＲｏｂｅｒｔ−Ｇｏｒｄｏｎ，ＬＬＣ（Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ）から入手できる。好適な強制ガス流対流加熱システムは、Ｒｏｂｅｒｔ−Ｇｏｒｄｏｎ，ＬＬＣ（Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ）、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．（Ｃｈａｔｔａｎｏｏｇａ，ＴＮ）、及びＣｈｒｏｍａｌｏｘ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｈｅａｔ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から入手できる。
【０１８５】
一般に、空中熱処理は、少なくとも約５０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃から、最高で約３４０℃、３３０℃、３２０℃、３１０℃、３００℃、２７５℃、２５０℃、２２５℃、２００℃、１７５℃、１５０℃、１２５℃、又は更には１１０℃までの温度で実施される。
【０１８６】
一般に、制御された空中熱処理操作の持続時間は、少なくとも約０．００１秒、０．００５秒、０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．５秒、又は更には０．７５秒で、長くとも約１．５秒、１．４秒、１．３秒、１．２秒、１．１秒、１．０秒、０．９秒、又は更には０．８秒以下である。
【０１８７】
上記のように、空中熱処理を実施する好ましい温度は、少なくとも部分的に、繊維を構成するポリ（フェニレンサルファイド）及び任意のいずれかの熱可塑性（コ）ポリマー（複数可）の熱特性に依存する。
【０１８８】
一部の例示的実施形態では、（コ）ポリマー（複数可）は、脂肪族ポリエステル（コ）ポリマー、芳香族ポリエステル（コ）ポリマー、又はこれらの組み合わせから選択される、少なくとも１つの半結晶性（コ）ポリマーを任意に含む。いくつかの例示的実施形態では、半結晶性（コ）ポリマーは、ポリ（エチレン）テレフタレート、ポリ（ブチレン）テレフタレート、ポリ（エチレン）ナフタレート、ポリ（乳酸）、ポリ（ヒドロキシル）ブチレート、ポリ（トリメチレン）テレフタレート、又はこれらの組み合わせを含む。いくつかの例示的実施形態では、少なくとも１種の熱可塑性半結晶性（コ）ポリマーは、ポリエステル（コ）ポリマーと、少なくとも１つの他の（コ）ポリマーとのブレンドを含み、ポリマーブレンドを形成する。
【０１８９】
前述の実施形態のいずれかにおいて、制御された空中熱処理操作は、一般に、メルトブローン繊維を、ポリ（フェニレンサルファイド）（複数可）のガラス転移温度を上回る温度に供する。一部の例示的実施形態では、制御された空中熱処理操作は、繊維を含む（コ）ポリマーが、それぞれのガラス転移温度よりも低い温度で、（コ）ポリマー分子の少なくともある程度の応力緩和が生じるのに十分な時間にわたって冷却されるのを防止する。
【０１９０】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、現在、空中熱処理プロセスを使用して、メルトブローダイから放出された半結晶性（コ）ポリマー繊維を、ダイオリフィス（複数可）を出た直後に処理した場合、メルトブローン繊維内の（コ）ポリマー分子は、融解状態又は半融解状態を維持しながら、ダイオリフィスから出た直後に応力緩和を受けると考えられている。メルトブローン繊維は、これにより形態的に改良されて、空中熱処理なしの同じメルトブローン繊維と比べて、新たな特性及び有用性を備えた繊維が得られる。
【０１９１】
本明細書で使用するとき、広義の用語「応力緩和」は、単に、配向された半結晶性（コ）ポリマー繊維の形態の変化を意味する。しかしながら、本開示の空中熱処理される繊維内の１つ以上の（コ）ポリマー（複数可）の分子構造を、本発明者らは下記のように理解している（本明細書の発明者らの「理解」の記述に束縛されるものではなく、これは、一般的にいくらかの理論的考察を含む）。
【０１９２】
繊維内の（コ）ポリマー鎖の配向と、本開示で記述される空中熱処理によって達成された繊維内の半結晶性熱可塑性（コ）ポリマー分子の応力緩和の度合は、例えば、使用する（コ）ポリマー材料の性質、オリフィスを出るポリマー流をフィブリル化するよう作用するエアナイフによって導入される空気流の温度、メルトブローン繊維の空中熱処理の温度及び持続時間、繊維流の速度、及び／又はコレクタ表面の最初の接触点での繊維の固化の度合などの、操作パラメータの選択により影響を受ける可能性がある。
【０１９３】
本発明者らは現在、本開示による空中熱処理により達成される応力緩和は、不織布繊維を構成する（コ）ポリマー材料の結晶化を誘発する作用がある核又は「シード」の数を減らす及び／又はサイズを大きくするように作用し得ると考えている。古典的核形成理論、例えば、Ｆ．Ｌ．Ｂｉｎｓｂｅｒｇｅｎ（「Ｎａｔｕｒａｌ  ａｎｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｙｍｐｏｓｉａ，Ｖｏｌｕｍｅ  ５９，Ｉｓｓｕｅ  １，ｐａｇｅｓ  １１−２９（１９７７））の理論は、様々な繊維形成プロセスパラメータ、例えば、温度履歴／熱処理、クエンチ冷却、機械的作用、又は超音波、音波若しくは電離放射線処理は、一般的に、ＰＥＴなどの半結晶性材料をもたらし、ガラス転移と冷結晶化の開始との間の範囲において結晶核形成が強化される繊維を形成することを教示している。このような従来調製されている繊維材料は、繊維を構成する（コ）ポリマー材料のガラス転移温度を１０℃だけ上回って加熱した場合でも、「多量の核形成を示す」。
【０１９４】
対照的に、本開示の空中熱処理プロセスを用いて調製されたウェブ材料は、典型的に、ガラス転移温度を上回る温度まで加熱されたときに、冷結晶化の開始の遅れ又は減少を示す。空中熱処理された繊維をガラス転移温度を上回って加熱した場合に、このように冷結晶化の開始が遅れ又は減少することによって、そのような空中熱処理された繊維を含む不織布繊維ウェブの熱による収縮も減少することがしばしば観察されている。
【０１９５】
したがって、この空中熱処理プロセスの一部の例示的実施形態では、繊維は、メルトブローンダイオリフィスから出た直後に、空中に留まった状態で、短い、制御された時間にわたって、かなり高い温度に維持される。一般に、繊維は、空中で、その繊維を構成する（コ）ポリマー材料のガラス転移温度よりも高い温度に、また一部の実施形態では、繊維を形成する（コ）ポリマー材料の公称融点以上の温度に、その繊維を構成する（コ）ポリマー分子の応力緩和が少なくともある程度達成されるのに十分な時間にわたって、供される。
【０１９６】
更に、いくつかの例示的実施形態では、空中熱処理プロセスは、ＰＥＴ及びＰＬＡなどの結晶化が遅い材料について、結晶化挙動及び平均結晶子サイズに影響を及ぼし、それにより、ガラス転移温度を上回る温度に加熱されたときに、これらの材料を含む不織布繊維ウェブの収縮挙動を変えると考えられる。空中熱処理された繊維を構成する（コ）ポリマー材料内のポリマー核生成部位密度を、そのようにｉｎ−ｓｉｔｕで改良し減少させることは、（コ）ポリマー鎖内の物理的（熱）又は化学的変化（例えば架橋）により、（コ）ポリマー内のより小さなサイズの結晶性「シード」を除去することによって、ポリマー核形成の数を減少させ、これによって、熱収縮が低減された、より熱安定性のウェブが得られると考えられる。
【０１９７】
この改善された低収縮挙動は、少なくとも部分的に、後続の熱曝露又は熱処理中の結晶化の遅延によるものであり、おそらくは、分子秩序を乱す（コ）ポリマー内に存在する結晶核又は「シード」構造のレベルを低減することによって生じる、より強い（コ）ポリマー鎖アライメントによるものであると考えられる。この結晶核又は「シード」のｉｎ−ｓｉｔｕでの数の減少又はサイズの増大は、製造時に比較的低レベルの結晶性を有し、更に、高温で、特に、繊維を構成する（コ）ポリマー材料について、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度に加熱されたときに、また更に具体的には、冷結晶化温度（Ｔｃｃ）以上の温度に加熱されたときに、より寸法安定性の不織布繊維ウェブをもたらすと考えられる。
【０１９８】
任意のプロセス工程
前述の製造方法によって製造されたメルトブローダイの１つ以上のオリフィスから放出された融解（コ）ポリマーの無秩序な流れは、メルトブローン繊維の空中熱処理の最中又は後に、繊維流に導入される別個の非メルトブローン繊維又は微粒子を容易に組み込むことができる。
【０１９９】
したがって、一部の例示的実施形態では、この製造方法は、空中熱処理操作の前、最中、又は後に、メルトブローン繊維に複数の微粒子を添加する工程を更に含む。更なる例示的実施形態では、この製造方法は、追加的に又は代替的に、空中熱処理操作の最中又は後に、複数の非メルトブローン繊維をメルトブローン繊維に添加することを含む。
【０２００】
特に、任意の微粒子及び／又は非メルトブローン繊維は、有利には、例えば米国特許第４，１００，３２４号に開示されているように、空中熱処理中に、又はメルトブローン不織布繊維ウェブとして捕集中に、添加することができる。これらの添加された非メルトブローン繊維又は微粒子は、追加の結合剤又は結合プロセスの必要なく、繊維性マトリックス内に絡まることができる。これらの添加された非メルトブローン繊維又は微粒子を組み込んで、例えば、ロフト、磨耗性、柔軟性、帯電防止特性、流体吸着特性、流体吸収特性などの更なる特性をメルトブローン不織布繊維ウェブに加えることができる。
【０２０１】
繊維形成プロセスの補助として従来使用されている様々な方法を、繊維がベルトブローダイの１つ以上のオリフィスから出る際に使用することができる。そのようなプロセスとしては、仕上げ剤、接着剤、又はその他の材料を繊維上に噴霧すること、静電荷を繊維に印加すること、水ミストを繊維に適用することなどが挙げられる。更に、結合剤、接着剤、仕上げ剤、及び他のウェブ又はフィルムなどの様々な材料を、捕集したウェブに添加してもよい。例えば、捕集前に、押出加工された繊維又は繊維を、例えば、更なる延伸、噴霧などの、図１に示されていない多数の追加処理工程に供してもよい。
【０２０２】
一部の特定の実施形態では、メルトブローン繊維は、有利には静電的に帯電していてもよい。したがって、いくつかの例示的実施形態では、メルトブローン繊維を、エレクトレット帯電プロセスに供してもよい。例示的なエレクトレット帯電プロセスは、ハイドロ帯電である。繊維のハイドロ帯電は、繊維の上への極性流体の、衝突、浸漬、又は濃縮、その後の乾燥などの様々な技術を用いて行なわれてもよく、その結果繊維が帯電される。ハイドロ帯電を説明する代表的な特許としては、米国特許第５，４９６，５０７号、同第５，９０８，５９８号、同第６，３７５，８８６（Ｂ１）号、同第６，４０６，６５７（Ｂ１）号、同第６，４５４，９８６号及び同第６，７４３，４６４（Ｂ１）号が挙げられる。好ましくは、水は極性ハイドロ帯電液として用いられ、媒体は、好ましくは、液体噴流又は任意の好適な噴霧手段により提供される液滴流を用いて、極性ハイドロ帯電液に暴露される。
【０２０３】
繊維を水圧で交絡するのに有用な装置は、一般的にハイドロ帯電を行うのに有用であるが、ハイドロ帯電は、一般に水流交絡で用いられるものよりも低い圧力で行われる。米国特許第５，４９６，５０７号は例示的な装置を記載しており、当該装置では、後で乾燥される媒体に濾過強化エレクトレット電荷を与えるのに充分な圧力で、水の噴流又は水滴流がウェブ形態の繊維上に衝突する。
【０２０４】
最適な結果を達成するために必要な圧力は、使用する噴霧器の種類、繊維を形成するポリマーの種類、ウェブの厚さ及び密度、並びにハイドロ帯電の前に行われるコロナ帯電などの前処理の有無に応じて変わり得る。一般に、約６９ｋＰａ〜約３４５０ｋＰａの範囲の圧力が好適である。好ましくは、水滴を提供するために使用される水は、比較的純粋である。蒸留水又は脱イオン水が、水道水より好ましい。
【０２０５】
エレクトレット繊維は、ハイドロ帯電に追加して又は代替して、静電帯電（例えば、米国特許第４，２１５，６８２号、同第５，４０１，４４６号、及び同第６，１１９，６９１号で記述されているような）、摩擦帯電（例えば、米国特許第４，７９８，８５０号で記述されているような）、又はプラズマフッ素化（例えば、米国特許第６，３９７，４５８（Ｂ１）号で記述されているような）などのその他の帯電技術で処理されてもよい。コロナ放電に続くハイドロ帯電及びプラズマフッ素化に続くハイドロ帯電は、組み合わせて使用される特に好適な帯電技術である。
【０２０６】
捕集後、捕集された塊３０は、所望であれば、追加的に又は別の方法として、後のプロセスのために保管用ロールに巻き取られてもよい。一般に、捕集されたメルトブローン不織布繊維ウェブ３０は、捕集後、カレンダー、エンボス加工ステーション、ラミネーター、カッターなどの他の装置に搬送されてもよく、又は駆動ロールを通して保管用ロールに巻き取られてもよい。
【０２０７】
使用され得る他の流体としては、繊維上に噴霧された水、例えば、繊維を加熱するための温水又は蒸気、及び繊維をクエンチするための比較的冷たい水が挙げられる。
【０２０８】
セラミックコーティングを適用するための装置及び方法
別の態様では、本開示は、ポリフェニレンサルファイドを含む融解流を、メルトブローダイの複数のオリフィスに通すことにより、複数のメルトブローン繊維を形成することと、メルトブローン繊維の少なくとも一部分を、メルトブローン繊維が複数のオリフィスから出た直後に、制御された空中熱処理操作に供することであって、制御された空中熱処理操作が、メルトブローン繊維の上記部分の融解温度よりも低い温度で、制御された空中熱処理操作を受けた繊維部分内の分子の少なくとも一部分の応力緩和を達成するのに十分な時間実施される、供することと、制御された空中熱処理操作を受けたメルトブローン繊維の少なくとも一部を、コレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することと、複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することと、を含む、不織布繊維構造の製造方法を記載する。
【０２０９】
不織布繊維構造は、好ましくは、寸法安定性であり、制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率よりも低い収縮率を示す。不織布繊維構造は、好ましくは、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、ＦＡＲ２５．８５６（ａ）、ＡＩＴＭ２０００７Ａ、ＡＩＴＭ３−０００５、及びＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９から選択される１つ以上の試験に、追加の難燃剤なしで合格することによって耐火性を示す。好ましくは、複数のメルトブローン繊維は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【０２１０】
更なる態様では、この製造方法は、高比率（すなわち、メルトブローン繊維の重量を基準として少なくとも５０重量％）のポリ（フェニレンサルファイド）を含む熱可塑性材料を含む融解流をメルトブローダイに供給することと、熱可塑性材料にメルトブローを行って少なくとも１本の繊維にすることと、この少なくとも１本の繊維を、メルトブローダイから出た直後、かつ不織布繊維構造としてコレクタに捕集される前に、制御された空中熱処理操作に供することであって、当該操作はポリ（フェニレンサルファイド）の融解温度よりも低い温度で、不織布繊維構造が、制御された空中熱処理操作を受けずに同様に調製された構造で測定した収縮率（本明細書に記載の方法を用いて試験した場合）よりも低い収縮率を示すのに十分な時間実施される、供することと、この少なくとも１本の繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することと、を含む。好ましくは、熱可塑性材料は、核形成を達成するのに有効な量の核形成剤を含有しない。
【０２１１】
いくつかの現在好ましい実施形態では、この製造方法は、制御された空中熱処理操作を受けた少なくとも１本の繊維をコレクタに捕集して、不織布繊維構造を形成することを含む。少なくとも１本の繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することは、コレクタに捕集して不織布繊維構造を形成する前、その間、又はその後に行われ得る。
【０２１２】
複数のメルトブローン繊維の表面上のセラミックコーティングは、真空コーティング技術で使用される技術を用いて形成され得る。セラミックコーティングは、物理蒸着（ＰＶＤ）法を使用して有利に適用することができる。ＰＶＤ法は、広範な気相コーティング技術を包含し、様々な表面上への固体材料の蒸発形態の凝縮によって薄い固体フィルムを堆積させるための様々な方法のいずれかを説明するために使用される一般的な用語である。
【０２１３】
ＰＶＤ法は、一般に、原子又は分子としての材料の物理的放出、並びにこれらの原子の基材上への凝縮及び核形成を伴う。気相材料は、イオン又はプラズマからなり得、多くの場合、反応性蒸着と呼ばれる、蒸気に導入される気体と化学的に反応して、新たな化合物を形成する。
【０２１４】
一部の実施形態では、複数のメルトブローン繊維の表面上にセラミックコーティングを適用することは、原子層蒸着（ＡＬＤ）、非反応性又は反応性成分のいずれかを使用するフィルタ及び非フィルタ陰極アーク蒸着（ＣＡＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電子ビーム蒸着（ＥＢＶＤ）、レーザーアブレーション蒸着（ＬＡＶＤ）、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、プラズマ増強化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ支援化学気相蒸着（ＰＡＣＶＤ）、熱気相蒸着（ＴＶＤ）、反応性スパッタリング、スパッタリング、及びこれらのプロセスの組み合わせから選択される１つ以上の物理蒸着（ＰＶＤ）法を用いて実施される。
【０２１５】
スパッタリングは、現在好ましい１つのプロセスである。好適なスパッタリング装置及びプロセスは、Ｐａｒｓｏｎｓ，「Ｓｐｕｔｔｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ」、Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ＩＩ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｐｔｅｒ  ＩＩ−４，（１９９１），１７７−２０７頁；Ｔｈｏｒｎｔｏｎ，Ｃｈａｐｔｅｒ  ５，［Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ」、Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  Ｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，（１９８２）、１７０−２４３頁、Ｎｏｙｅｓ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ；及びＶｏｓｓｅｎら、「Ｇｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｓｐｕｔｔｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」、Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｐｔｅｒ  １１−１、（１９７８）、１２−７３頁に開示されており、それらの全開示内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０２１６】
従来の化学蒸着プロセスなどの低エネルギー技術と比較して、スパッタリングなどの高エネルギー堆積技術によって無機層が形成される場合、バリア特性の向上が観察されている。理論に束縛されるものではないが、この特性の向上は、基材に到達する種を、より大きい運動エネルギーで凝縮することにより、圧縮の結果として、より低い空隙率がもたらされるためであると考えられる。
【０２１７】
様々なセラミック材料を用いることができる。好ましいセラミック材料としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸ホウ化物、金属酸窒化物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、セラミックコーティングは、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化タングステン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、酸窒化ホウ素、酸窒化ケイ素、酸ホウ化ジルコニウム、酸ホウ化チタン、及びこれらの組み合わせを含む。酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、及びこれらの組み合わせが、現在好ましいセラミック材料であり、現在、酸化マグネシウムが特に好ましい。
【０２１８】
セラミックコーティングの平滑性及び連続性、並びに下層の不織布繊維構造に対するその接着性は、前処理（例えば、プラズマ前処理又はコロナ前処理）によって強化され得る。
【０２１９】
本開示の様々な実施形態の一部を、以下の例証的な実施例に更に例示する。いくつかの実施例は、特定の特性（例えば、寸法安定性、例えば、低収縮率、圧縮強度の増大、引張強度の増大、耐火性など）を示さないため比較例として識別されるが、比較例は、他の目的に有用であり、実施例の新規かつ非自明な特性を確立し得る。
【実施例】
【０２２０】
これらの実施例は単に例示を目的としたものであり、添付の特許請求の範囲を過度に限定することを意図しない。本開示の幅広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であるが、具体的な実施例において示される数値は、可能な限り正確に報告している。しかしながら、いずれの数値にも、それらのそれぞれの試験測定値において見出される標準偏差から結果として必然的に生じる、ある特定の誤差が本質的に含まれる。最低でも、各数値パラメータは少なくとも、報告される有効桁の数に照らして通常の丸め技法を適用することにより解釈されるべきであるが、このことは特許請求の範囲の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではない。
【０２２１】
特に記載のない限り、実施例及び本明細書の他の部分における全ての部、パーセンテージ、比などは、重量に基づき記載される。使用した溶媒及び他の試薬は、特に断りのない限り、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手することができる。
【０２２２】
試験方法
以下の試験方法を使用して、実施例の不織布メルトブローン繊維ウェブを特徴付ける。
【０２２３】
平均及びメジアン繊維径
調製例の不織布繊維ウェブにおけるメルトブローン繊維の平均繊維径（ＭＦＤ）及びメジアン繊維径（ＭｅＦＤ）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定した。サンプルを真空チャンバ（Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍ，Ｍｏｏｒｅｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）内でスパッタコーティングした。次いで、試料を、Ｐｈｅｎｏｍ  Ｐｕｒｅ  ＳＥＭ（Ｐｈｅｎｏｍ−Ｗｏｒｌｄ，Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）を使用して分析した。ＭＦＤは、ＳＥＭを使用して不織布繊維ウェブサンプル中の５００個の個々の繊維で測定した測定値から決定される平均（平均（average））数の直径であり、ＭｅＦＤは、メジアン数の直径である。
【０２２４】
ソリディティ
ソリディティは、不織布繊維ウェブの嵩密度の測定値をウェブの固体部分を構成する材料の密度で割ることによって求める。ウェブの嵩密度は、最初にウェブの（例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍの切片の）重量を測定することによって決定することができる。ウェブの重量の測定値をウェブの面積で割ることでウェブの坪量が得られ、ｇ／ｍ２単位で報告される。ウェブの厚さは、直径１３５ｍｍのウェブのディスクを（例えば、ダイカットによって）得て、直径１００ｍｍの２３０ｇおもりをウェブ上の中央に置いてウェブ厚さを測定することによって、測定することができる。ウェブの嵩密度は、ウェブの坪量をウェブの厚さで割ることによって決定され、ｇ／ｍ３として報告される。
【０２２５】
次に、不織布繊維ウェブの嵩密度を、ウェブの中実繊維を含む材料（例えば、（コ）ポリマー）の密度で割ることによって、ソリディティが決定される。バルク（コ）ポリマーの密度は、供給業者が材料密度を特定していない場合、標準的手段によって測定することができる。ソリディティは、通常は百分率で報告される無次元分数である。
【０２２６】
ロフト
ロフトは、１００％からソリディティを引いた値として報告される（例えば、７％のソリディティは、９３％のロフトに等しい）。
【０２２７】
収縮率
３枚の１０ｃｍ×１０ｃｍの試料を使用して、縦方向（ＭＤ）及び横断方向（ＣＤ）の両方で各ウェブサンプルのメルトブローンウェブの収縮特性を計算した。各試料の寸法を、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｓｏｔｅｍｐオーブンに８０℃で６０分間、１５０℃で６０分間、及び１５０℃で７日間にわたって試料を配置する前と配置した後に測定した。各試料の収縮率を、次の式を使用してＭＤ及びＣＤについて計算した。
【数２】
2021509449.tif 000004
式中、Ｌ０は試料の初期長さであり、Ｌは試料の最終長さである。収縮率の平均値を計算し、以下の表に報告した。
【０２２８】
圧縮強度
ウェブの圧縮強度は、下記の手順に従って測定した。サンプルは、直径１５２ｍｍ×厚さ１５２ｍｍの円形の未精製の試験試料を切り取って調製した。サンプルを、Ｔｅｓｔ  Ｓｕｉｔｅソフトウェアを用いてＭＴＳ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  １００負荷フレームで試験した。試料と同じ直径の２枚の金属プレートを負荷フレームに取り付けて、サンプルの圧縮荷重を可能にした。全試験には、フルスケール範囲が５０〜２００Ｎのロードセルを使用した。試験前にロードセルを電子的に較正し、較正を毎年確認する。
【０２２９】
全ての試験は、１．２７ｍｍ／分の一定のクロスヘッド速度で実施した。ゲージ長は、未精製の試料の厚さであるとみなされた。荷重及び圧縮変位は、Ｔｅｓｔｓｕｉｔｅソフトウェアによって、圧縮中に約１０Ｈｚで収集され、次いで、応力−ひずみ事後試験に置き換えられる。個々の応力点を５０％のひずみで記録した。
【０２３０】
アンビル開始高さは、サンプル厚さよりわずかに高い位置に設定した。試験サイクルシーケンスは以下のとおりであった。サンプルの厚さを０．００２ｐｓｉ（１３．７９Ｐａ）で測定した。サンプルが、初期厚さを基準として５０％圧縮されるまで、圧縮を継続した。
【０２３１】
５０％圧縮時の圧縮強度をポンド／平方インチで記録し、キロパスカル（ｋＰａ）に変換した。次に、圧縮プレートを初期アンビル開始高さに戻した。次に、圧縮を３０秒間停止し、このサイクルを更に９回繰り返し、各サンプルについて合計１０サイクルとした。
【０２３２】
各サンプルウェブについて３つの複製物を試験した。３つの複製物を平均し、全１０サイクルの平均を用いて、圧縮強度（ｋＰａ）を計算した。
【０２３３】
最大荷重引張強度
実施例の不織布繊維構造の引張特性は、１インチ×６インチ（約２．５ｃｍ×５．２ｃｍ）のサンプルが破壊するまで引張荷重することによって測定した。サンプルを、従来のＩＮＳＴＲＯＮ引張試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ，Ｃｏｒｐ．，Ｃａｎｔｏｎ，ＭＡ）を使用して試験した。ゲージ長は４インチ（１０．２ｃｍ）であり、クロスヘッド速度は３０８ミリメートル／分であり、把持距離は１５０ｍｍであった。
【０２３４】
ウェブの最大荷重時の引張強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５０３４−２００８に従って測定した。各試験サンプルについて、最大荷重をニュートン（Ｎ）単位で記録した。各サンプルウェブの５つの複製物を試験し、その結果を平均して、最大荷重引張強度を得た。
【０２３５】
セラミックコーティングの厚さ
セラミックコーティング厚さは、Ｖｅｅｃｏ  Ｄｅｋｔａｋプロフィロメーター（Ｖｅｅｃｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｐｌａｉｎｖｉｅｗ，ＮＹ）を使用して間接的に測定した。カプトンテープをスライドガラスの表面上に適用し、部分的に覆った。ＰＶＤ（スパッタリング）を使用してスライドガラスの被覆表面及び被覆されていない表面上にセラミックをコーティングした後、スライドガラスからテープを除去し、コーティング厚さは、ガラススライドのコーティングされた表面及びコーティングされていない表面にわたって、Ｖｅｅｃｏ  Ｄｅｋｔａｋ接触プロフィロメーターのスタイラスプローブを走査する際に観察される階段状変化から決定された。
【０２３６】
メルトブローン繊維及び不織布繊維構造の形成
調製例１−ＰＰＰステープルファイバーを用いた１００重量％ＰＰＳメルトブローン繊維の形成
一般に図１Ａに示すメルトブロー装置を使用して、不織布繊維構造を調製した。従来のフィルムフィブリル化構成の２０インチ（５０．８ｃｍ）幅のメルトブローダイを設定し、３２０℃の温度で操作される従来型の融解押出機で運転した。ダイは、それぞれ直径０．０１５（０．３８ｍｍ）のオリフィスを有した。
【０２３７】
Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ）からＣＥＬＡＮＥＳＥ  ＦＯＲＴＲＯＮ（登録商標）０２０３として市販されているペレットの形態のポリ（フェニレンサルファイド）（ＰＰＳ）を融解押出機にホッパー供給した。融解押出機によって１７７ｐｓｉ（１．２２ＭＰａ）の押出圧力を加えて、２０ポンド／時間（約９．０８ｋｇ／時）の融解押出速度を生じた。
【０２３８】
６００°Ｆ（３１５℃）に加熱された空気を使用して、ダイを出た直後に空気ポートから押出繊維上に向けた空中熱処理を、米国特許出願公開第２０１６／０２９８２６６（Ａ１）号に記載のように実施した。熱処理された繊維をドラムコレクタに向け、加熱空気ポートとドラムコレクタとの間の位置で、捲縮ＰＰＳステープルファイバーを分与してメルトブローン繊維にした。捲縮ステープルファイバーは、Ｆｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＮ）から市販されており、直径約２０ミクロンで長さ３８ｍｍであった。
【０２３９】
最終布地の５０重量％を構成するように、十分なステープルファイバーを分与した。ドラムコレクタの表面速度は６フィート／分（１．８３ｍ／分）であり、捕集された布地の坪量は２５０ｇ／ｍ２となった。メルトブローされた布地をドラムコレクタから取り出し、巻取りスタンドでコアの周りに巻き取った。
【０２４０】
メルトブローされた布地を、３つの標準化された耐火試験、すなわち、ＵＬ９４Ｖ０、ＦＡＲ２５．８５３（ａ）、及びＦＡＲ２５．８５６（ａ）に供した。材料は、これらの試験に合格することができた。
【０２４１】
実施例１のサンプルをまた、独立した発煙及び煙毒性認証会社（Ｈｅｒｂ  Ｃｕｒｒｙ  Ｉｎｃ．，Ｍｔ．Ｖｅｒｎｏｎ，ＩＮ）に送付した。発煙試験は、Ａｉｒｂｕｓ（登録商標）標準試験法ＡＩＴＭ２０００７Ａに従った。煙毒性試験は、Ａｉｒｂｕｓ（登録商標）標準試験法ＡＩＴＭ３−０００５，Ｉｓｓｕｅ  ２に従った。表１に、これらの試験の結果を要約する。発煙及び煙毒性のいずれも、最大許容値よりも２桁小さい。したがって、実施例１の不織布繊維構造は、商用航空機絶縁物品への使用で要求される発煙及び煙毒性仕様に適合するか又はそれを超える。
【０２４２】
【表１】
2021509449.tif 000005
【０２４３】
調製例２〜９
調製例１と同様の他の調製例を実施し、配合変動及び特性を表２に示した。
【０２４４】
【表２】
2021509449.tif 000006
【０２４５】
調製例１０−混合ＰＰＳ／ＰＥＴメルトブローン繊維を有する不織布繊維構造の形成
従来の穿孔されたオリフィス構成の２０インチ（５０．８ｃｍ）幅のメルトブローダイを設定し、３２０℃の温度で操作される従来型の融解押出機に供給した。ポリ（フェニレンサルファイド）（ＰＰＳ）樹脂ペレット（ＣＥＬＡＮＥＳＥ  ＦＯＲＴＲＯＮ  ０２０３）とポリ（エチレン）テレフタレート（ＰＥＴ）樹脂ペレットとのブレンドを押出機内に供給した。ＰＰＳとＰＥＴとの重量ブレンド比は４：１であった。
【０２４６】
６００°Ｆ（３１５℃）に加熱された空気を使用して、ダイを出た直後の押出繊維へと向けた空気中熱処理を、米国特許出願公開第２０１６／０２９８２６６（Ａ１）号に記載のように実施した。熱処理された繊維を、加熱空気ポートとドラムコレクタとの間のドラムコレクタに向けた。ドラムコレクタの表面速度は１２フィート／分（３．６７ｍ／分）であり、捕集された布地の坪量が１２０ｇ／ｍ２となり、メルトブローン材料をドラムコレクタから取り出し、巻取りスタンドを用いてコアの周りに巻き取った。
【０２４７】
得られたメルトブローン材料を、１つの耐火性試験、すなわちＵＬ９４Ｖ０に供した。布地材料はＵＬ９４Ｖ０の耐火性試験に合格した。
【０２４８】
前述の調製例に開示される不織布繊維ウェブのいずれも、以下の実施例２に更に記載されるようにセラミックコーティングを備えてもよいことが理解されるであろう。
【０２４９】
実施例１〜２：セラミックコーティングを有する及び有さない１００重量％のＰＰＳメルトブローン繊維の形成
調製例１で構成したメルトブロー装置を使用して、不織布繊維構造を調製した。
【０２５０】
実施例１及び２では、Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ）からＣＥＬＡＮＥＳＥ  ＦＯＲＴＲＯＮ  ０２０３として市販されているペレットの形態のポリ（フェニレンサルファイド）（ＰＰＳ）をホッパーから融解押出機に供給した。融解押出機によって１７７ｐｓｉ（１．２２ＭＰａ）の押出圧力を加えて、２０ポンド／時間（約９．０８ｋｇ／時）の融解押出速度を生じた。
【０２５１】
６００°Ｆ（３１５℃）に加熱された空気を使用して、ダイを出た直後の押出繊維へと向けた空気中熱処理を実施した。熱処理された繊維をドラムコレクタに向け、加熱空気ポートとドラムコレクタとの間に、捲縮ＰＰＳステープルファイバーを分与してメルトブローン繊維にした。捲縮ステープルファイバーは、直径約２０ミクロンで長さ３８ｍｍであり、Ｆｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＮ）から市販されている。
【０２５２】
実施例２では、捕集された熱処理不織布繊維ウェブを、スパッタリング法を用いてセラミックコーティングでコーティングした。酸化マグネシウムフィルムを、バッチ真空スパッタ−コーター内で７６．２ｍｍの円形マグネシウムターゲットからスパッタした。真空チャンバ内に据え付けられた基材ホルダーに熱処理不織布ＰＰＳ繊維ウェブをセットし、スパッタリング金属ターゲットは、基材ホルダーから上に２２８．６ｍｍの高さに設置した。真空チャンバを２×１０−５トルのベース圧力まで排気した後、アルゴン（体積流量９０％）及び酸素（体積流量１０％）のスパッタリングガスをチャンバ内に入れ、真空チャンバの全圧力を１．６ミリトルに調整した。スパッタリングは、所望のコーティング厚さに対して所与の時間、１キロワットの一定電力レベルでＤＣ電源を使用して開始した。
【０２５３】
ＭｇＯのコーティング厚さ及び密度（３．５８ｇｍ／ｃｍ３）に基づいて、面積当たりのコーティング重量を計算した。メルトブローン不織布繊維に対するＭｇＯセラミックコーティングの重量比は、不織布繊維構造の坪量から推定された。
【０２５４】
これらの熱処理メルトブローンＰＰＳ不織布繊維構造を、３回の耐火試験、すなわち、ＦＡＲ２５．８５３、ＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９、及びＵＬ  ９４  Ｖ０に供した。セラミックコーティングされたメルトブローン不織布繊維構造は、これらの試験の全てに合格した。
【０２５５】
比較例１〜２：セラミックコーティングを有する及び有さない１００重量％のＰＥＩメルトブローン繊維の形成
比較例１及び２では、ＳＡＢＩＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｅｌｋｉｒｋ，ＮＹ）からＳＡＢＩＣ  ＵＬＴＥＭ  ９０８５として市販されているペレットの形態のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を、ホッパーから、実施例１で構成されたメルトブロー装置の融解押出機に供給した。融解押出機によって２４５ｐｓｉ（２．４４ＭＰａ）の押出圧力を加えて、２０ポンド／時間（９．０８ｋｇ／時）の融解押出速度を生じた。
【０２５６】
比較例２では、捕集されたＰＥＩ不織布繊維ウェブを、スパッタリング法を用いてセラミックコーティングでコーティングした。酸化マグネシウムフィルムを、バッチコーター内で７６．２ｍｍの円形マグネシウムターゲットからスパッタリングした。真空チャンバ内に据え付けられた基材ホルダーにＰＥＩ不織布繊維ウェブをセットし、スパッタリング金属ターゲットは、基材ホルダーから上に２２８．６ｍｍの高さに設置した。チャンバを２×１０−５トルのベース圧力まで排気した後、アルゴン（流量９０％）及び酸素（流量１０％）のスパッタリングガスを真空チャンバ内に入れ、真空チャンバの全圧力を１．６ミリトルに調整した。スパッタリングは、所望のコーティング厚さに対して所与の時間、１キロワットの一定電力レベルでＤＣ電源を使用して開始した。
【０２５７】
ＭｇＯのコーティング厚さ及び密度（３．５８ｇｍ／ｃｍ３）に基づいて、面積当たりのコーティング重量を計算した。メルトブローン不織布繊維に対するＭｇＯセラミックコーティングの重量比は、不織布繊維構造の坪量から推定された。
【０２５８】
これらのセラミックコーティングされたメルトブローンＰＥＩ不織布繊維構造を、３回の耐火試験、すなわち、ＦＡＲ２５．８５３、ＣＡ  Ｔｉｔｌｅ  １９、及びＵＬ  ９４  Ｖ０に供した。セラミックコーティングされたメルトブローンＰＥＩ不織布繊維構造は、これらの試験に合格した。
【０２５９】
【表３】
2021509449.tif 000007
【０２６０】
酸化マグネシウムでコーティングされたＰＰＳ不織布繊維構造材料は、いくつかの材料損失を伴う燃焼後に寸法安定性及びウェブ構造を維持することができた。チャー層の形成は、火炎下での材料損失を防止する火炎バリアとして作用する。図３（ｃ）は、燃焼後の１００ｎｍの酸化マグネシウムでコーティングされたＰＰＳ  ＢＭＦウェブのウェブ形態を示す。不織布繊維構造及び形状は、観察可能な材料損失なしに維持され、均一なチャー層が、不織布繊維構造の表面上に火炎バリアとして形成された。
【０２６１】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、改善された熱安定性は、セラミックコーティングの存在に起因し、これは火炎の高温から下層のＰＰＳメルトブローン繊維を保護し、それによって繊維の融解を防止した。
【０２６２】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、優れた耐火性、難燃性及び耐火炎伝播性能は、不織布繊維構造の表面上の熱安定性チャー層の形成に起因し、これは酸素バリアとして効果的に作用し、不織布繊維構造への熱伝達を阻害した。
【０２６３】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、ＭｇＯコーティングはまた、不織布繊維構造からの熱を消散させ、それによって（コ）ポリマー繊維の熱分解速度を遅くし、不織布繊維構造内の火炎伝播を制限するチャー層の形成を促進すると考えられる。
【０２６４】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、ＭｇＯコーティングはまた、ＰＰＳの炭化を安定化させ、それによってより厚いチャー層を生成すると考えられる。より厚いチャー層は、火炎と不織布繊維構造との間の熱伝達を阻害するように作用する断熱バリアとして作用すると考えられる。
【０２６５】
本明細書全体を通し、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」への言及は、「実施形態」という用語の前に「例示的」という用語が含まれているかどうかに関わらず、その実施形態の、特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示に記載されている実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所にある「１つ以上の実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、「一実施形態では」、又は「ある実施形態では」などの句の出現は、必ずしも本開示に記載の同一の実施形態に言及しているわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ以上の実施形態では任意の好適な方法で組み合わされてもよい。
【０２６６】
本明細書ではいくつかの例示的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の修正形態、変形形態、及び均等物を容易に想起できることが、理解されよう。したがって、本開示は、ここまで説明してきた例示的実施形態に、過度に限定されるものではないことを理解されたい。更に、本明細書にて参照される全ての公表文献、公開された特許出願、及び交付された特許は、それぞれの個々の公表文献又は特許が参照により援用されることが明確かつ個々に示されているかのごとく、それらの全体が同じ範囲で、参照により本明細書に援用される。様々な例示的な実施形態について説明してきた。これらの実施形態及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
【図１Ａ】
2021509449.tif 000008
【図１Ｂ】
2021509449.tif 000009
【国際調査報告】
2021509449.tif 000010
2021509449.tif 000011
2021509449.tif 000012