(57)【要約】成形濾過物品は、メルトブロウンダイ先端部で第１組及び第２組のオリフィスとそれぞれ流体連通する第１及び第２ダイキャビティを通って同じポリマー組成の第１及び第２繊維形成材料を流すことにより形成される１成分不織布ウェブから作製される。第１繊維形成材料は、第１ダイキャビティ及び第１の組のオリフィスを通ってより小さい流速又は粘度で流れ１組のより小さい寸法のフィラメントを形成し、第２繊維形成材料は、第２ダイキャビティ及び第２の組のオリフィスを通ってより大きい流速又は粘度で流れ１組のより大きい寸法のフィラメントを形成する。集束不織布ウェブは、同じポリマー組成の混合連続マイクロファイバーと、より大きい寸法の繊維のメルトブロウン二峰性質量分率／繊維寸法混合物とを含有する。
2010511488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）
ｉ）メルトブロウンダイ先端部内の第１及び第２組のオリフィスとそれぞれ流体連通した第１及び第２ダイキャビティを備えるメルトブロウンダイを通って同じポリマー組成物の第１及び第２繊維形成材料を流し、前記第１繊維形成材料が前記第１ダイキャビティ及び前記第１組のオリフィスを通ってより小さい流速又は粘度で流れて１組のより小さい寸法のフィラメントを形成し、前記第２繊維形成材料が前記第２ダイキャビティ及び前記第２組のオリフィスを通ってより大きい流速又は粘度で流れて１組のより大きい寸法のフィラメントを形成し、
ｉｉ）より小さい寸法及びより大きい寸法のフィラメントを混合し、同時にそれらを空気又は他の流体の収束流間で繊維に減衰し、
ｉｉｉ）減衰繊維を同じポリマー組成物の混合連続マイクロファイバーとより大きい寸法の繊維のメルトブロウン二峰性質量分率／繊維寸法混合物を含有する不織布ウェブとして集束することにより１成分不織布ウェブを形成する工程と、
ｂ）前記ウェブを繊維交差の少なくともいくつかの箇所で互いに固着した繊維の自己支持非平面多孔質１成分単層マトリックスに成型、プリーツ加工又は別の方法で成形する工程と、を含む、成形濾過物品を作製する方法。
【請求項２】
前記集束ウェブが、約１０〜約５０μｍのより大きい寸法の繊維モードで質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記集束ウェブが、約１０〜約４０μｍのより大きい寸法の繊維モードで質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記集束ウェブが、約１〜約５μｍのマイクロファイバーと約１２〜約３０μｍのより大きい寸法の繊維モードで質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記集束ウェブが、対応する繊維寸法がより小さい繊維寸法の少なくとも５０％だけ異なる少なくとも２つのモードで繊維カウント（度数）対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記集束ウェブが、約０．１〜約１０μｍの寸法を有するマイクロファイバーと、約１０〜約７０μｍの寸法を有するより大きい寸法の繊維とを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記集束ウェブが、約０．１〜約５μｍの寸法を有するマイクロファイバーと、約１５〜約５０μｍの寸法を有するより大きい寸法の繊維とを含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロファイバーが、前記ウェブの繊維状表面積の少なくとも２０％をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記マイクロファイバーが、前記ウェブの繊維状表面積の少なくとも４０％をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記集束ウェブが、約８０〜約２５０ｇｓｍの坪量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記繊維形成材料が、ポリプロピレンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウェブを帯電する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ウェブをハイドロチャージする工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェブをコロナ帯電及びハイドロチャージする工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウェブをプラズマ処理及びハイドロチャージする工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記集束ウェブが、成形前少なくとも約１００ｍｇのガーレー硬さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記集束ウェブが、成形前に少なくとも約２００ｍｇのガーレー硬さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウェブを成型し１Ｎを超えるキング硬さを有するカップ形状マトリックスを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェブを成型し２Ｎを超えるキング硬さを有するカップ形状マトリックスを形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウェブをプリーツ加工する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１及び第２の組のオリフィスが一列に並んでいる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形濾過物品を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布ウェブ、その製造及びそれから作製される物品に関する特許又は出願としては、米国特許番号第３，９８１，６５０号（ページ（Page））、米国特許番号第４，１００，３２４号（アンダーソン（Anderson））、米国特許番号第４，１１８，５３１号（ハウサー（Hauser））、米国特許番号第４，５３６，４４０号（バーグ（Berg））、米国特許番号第４，５４７，４２０号（クルエガー（Krueger）ら）、米国特許番号第４，８１８，４６４号（ラウ（Lau））、米国特許番号第４，９３１，３５５号（ラドワンスキー（Radwanski）ら）、米国特許番号第４，９８８，５６０号（メイヤー（Meyer）ら）、米国特許番号第５，２２７，１０７号（ディッケンソン（Dickenson）ら）、米国特許番号第５，３７４，４５８号（バージオ（Burgio））、米国特許番号第５，３８２，４００号（パイク（Pike）ら、‘４００）、米国特許番号第５，４７６，６１６号（シュワルツ（Schwarz））、米国特許番号第５，６７９，０４２号（バロナ（Varona））、米国特許番号第５，６７９，３７９号（ファブリカンテ（Fabbricante）ら）、米国特許番号第５，６９５，３７６号（ダタ（Datta）ら）、米国特許番号第５，７０７，４６８号（アーノルド（Arnold）ら）、米国特許番号第５，７２１，１８０号（パイク（Pike）ら、‘１８０）、米国特許番号第５，８１７，５８４号（シンガー（Singer）ら）、米国特許番号第５，８７７，０９８号（タナカ（Tanaka）ら）、米国特許番号第５，９０２，５４０号（ウオク（Kwok）ら）、米国特許番号第５，９０４，２９８号（ウオク（Kwok）ら）、米国特許番号第５，９９３，５４３号（ボダギ（Bodaghi）ら）、米国特許番号第６，１７６，９５５号（ハイネス（Haynes）ら）、米国特許番号第６，１８３，６７０Ｂ１号（トロビン（Torobin）ら）、米国特許番号第６，３１９，８６５Ｂ１号（ミカミ（Mikami））、米国特許番号第６，６０７，６２４Ｂ２号（ベリガン（Berrigan）ら、‘６２４）、米国特許番号第６，６６７，２５４Ｂ１号（ソンプソン（Thompson）ら）、米国特許番号第６，７２３，６６９号（クラーク（Clark）ら）、米国特許番号第６，８２７，７６４Ｂ２号（スプリンゲット（Springett）ら）、米国特許番号第６，８５８，２９７Ｂ１号（シャー（Shah）ら）、米国特許番号第６，９１６，７５２Ｂ２号（ベリガン（Berrigan）ら、‘７５２）、米国特許番号第６，９９８，１６４Ｂ２号（ニーリー（Neely）ら）、欧州特許番号第０３２２１３６Ｂ１（ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング社（Minnesota Mining and Manufacturing Co.）、日本特許公開番号２００１−０４９５６０（日産自動車株式会社（Nissan Motor Co. Ltd.））、日本特許公開番号２００２−１８０３３１（チッソ社（Chisso Corp.）、‘３３１）、日本特許公開番号２００２−３４８７３７（チッソ社（Chisso Corp.）、‘７３７）、米国特許出願公開番号第２００４／００９７１５５  Ａ１（オルソン（Olson）ら）及び米国特許出願公開番号第２００５／０２１７２２６  Ａ１（サンデット（Sundet）ら）、‘２２６）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許番号第０３２２１３６Ｂ１
【特許文献２】日本特許公開番号第２００１−０４９５６０
【特許文献３】日本特許公開番号第２００２−１８０３３１
【特許文献４】日本特許公開番号第２００２−３４８７３７
【特許文献５】米国特許出願公開第２００３／０１３４５１５  Ａ１
【特許文献６】米国特許出願公開番号第２００４／００９７１５５  Ａ１
【特許文献７】米国特許出願公開番号第２００５／０２１７２２６  Ａ１
【特許文献８】米国特許番号第３，９８１，６５０号
【特許文献９】米国特許番号第４，１００，３２４号
【特許文献１０】米国特許番号第４，１１８，５３１号
【特許文献１１】米国特許番号第４，５３６，４４０号
【特許文献１２】米国特許番号第４，５４７，４２０号
【特許文献１３】米国特許番号第４，５８８，５３７号
【特許文献１４】米国特許番号第４，９３１，３５５号
【特許文献１５】米国特許番号第４，９８８，５６０号
【特許文献１６】米国特許番号第５，２２７，１０７号
【特許文献１７】米国特許番号第５，３７４，４５８号
【特許文献１８】米国特許番号第５，３８２，４００号
【特許文献１９】米国特許番号第５，４７６，６１６号
【特許文献２０】米国特許番号第５，４９６，５０７号
【特許文献２１】米国特許番号第５，６７９，０４２号
【特許文献２２】米国特許番号第５，６７９，３７９号
【特許文献２３】米国特許番号第５，６９５，３７６号
【特許文献２４】米国特許番号第５，７０７，４６８号
【特許文献２５】米国特許番号第５，７２１，１８０号
【特許文献２６】米国特許番号第５，８１７，５８４号
【特許文献２７】米国特許番号第５，８７７，０９８号
【特許文献２８】米国特許番号第５，９０２，５４０号
【特許文献２９】米国特許番号第５，９０４，２９８号
【特許文献３０】米国特許番号第５，９０８，５９８号
【特許文献３１】米国特許番号第５，９９３，５４３号
【特許文献３２】米国特許番号第５，９９３，９４３号
【特許文献３３】米国特許番号第６，１７６，９５５号
【特許文献３４】米国特許番号第６，１８３，６７０Ｂ１号
【特許文献３５】米国特許番号第６，３１９，８６５Ｂ１号
【特許文献３６】米国特許番号第６，３９７，４５８Ｂ１号
【特許文献３７】米国特許番号第６，３９８，８４７Ｂ１号
【特許文献３８】米国特許番号第６，４０９，８０６Ｂ１号
【特許文献３９】米国特許番号第６，５６２，１１２Ｂ２号
【特許文献４０】米国特許番号第６，６０７，６２４Ｂ２号
【特許文献４１】米国特許番号第６，６６０，２１０号
【特許文献４２】米国特許番号第６，６６７，２５４Ｂ１号
【特許文献４３】米国特許番号第６，７２３，６６９号
【特許文献４４】米国特許番号第６，８２７，７６４Ｂ２号
【特許文献４５】米国特許番号第６，８５８，２９７Ｂ１号
【特許文献４６】米国特許番号第６，９１６，７５２Ｂ２号
【特許文献４７】米国特許番号第６，９９８，１６４Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成型呼吸用マスク又はプリーツ加工ファーネスフィルターなどの成形濾過物品は、往々にして多成分（例えば、２成分）繊維から作製される不織布ウェブを使用して作製される。図１ａ〜１ｅには、５つの一般的な２成分繊維構成を図示する、そしてそれは、それぞれ「２層」又は「並列」（図１ａ）、「海島型」（図１ｂ）、「固体セグメントパイ」（図１ｃ）、「中空セグメントパイ」（図１ｄ）及び「シースコア」（図１ｅ）と呼ばれる場合がある。多成分繊維に２つ又はそれ以上のポリマーを使用すると多成分繊維ウェブ又は物品の不使用部分が再利用され得る程度を限定し、１つのポリマーだけがエレクトレット帯電性である場合、帯電が適用され得る程度を限定することがある。
【０００５】
成形濾過物品は、添加ウェブの坪量及び再利用性の損失を含む加えられた固着材料の化学的又は物理的性質による結果として生じる制限状態で異質の固着材料（例えば、接着剤）を濾過ウェブに加えることにより形成されてもよい。
【０００６】
成型呼吸用マスク又はプリーツ加工ファーネスフィルターなどの成形濾過物品を製造する既存の方法は、一般にウェブ又は物品特性と上記した１つ以上の不利益のいくつかの妥協を伴う。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様において本発明は、
ａ）
ｉ）メルトブロウンダイ先端部内の第１及び第２組のオリフィスとそれぞれ流体連通した第１及び第２ダイキャビティを備えるメルトブロウンダイを通って同じポリマー組成物の第１及び第２繊維形成材料を流し、前記第１繊維形成材料が前記第１ダイキャビティ及び前記第１組のオリフィスを通ってより小さい流速又は粘度で流れて１組のより小さい寸法のフィラメントを形成し、前記第２繊維形成材料が前記第２ダイキャビティ及び前記第２組のオリフィスを通ってより大きい流速又は粘度で流れて１組のより大きい寸法のフィラメントを形成し、
ｉｉ）より小さい寸法及びより大きい寸法のフィラメントを混合し、同時にそれらを空気又は他の流体の収束流間で繊維に減衰し、
ｉｉｉ）減衰繊維を同じポリマー組成物の混合連続マイクロファイバーとより大きい寸法の繊維のメルトブロウン二峰性質量分率／繊維寸法混合物を含有する不織布ウェブとして集束することにより１成分不織布ウェブを形成する工程と、
ｂ）前記ウェブを繊維交差の少なくともいくつかの箇所で互いに固着した繊維の自己支持非平面多孔質１成分単層マトリックスに成型、プリーツ加工又は別の方法で成形する工程と、を含む、成形濾過物品を作製する方法を提供する。
【０００８】
１つの例示の実施形態において、第１及び第２組のオリフィスは、一列に並んでいる。他の例示の実施形態において、ウェブは、成形前に少なくとも約１００ｍｇのガーレー硬さを有する。更に他の例示の実施形態において、ウェブは、成形後１Ｎを超えるキング硬さを有する。
【０００９】
開示の方法は、多くの有益で特有の特性を有する。一般的なダイ先端部でより小さい及び大きい寸法のフィラメントを形成し、空気又は他の流体の収束流間でフィラメントを混合することにより十分に混合された繊維を有するウェブを得ることができる。より大きい寸法の繊維とマイクロファイバーとの両方が高度に帯電されてもよい。より大きい寸法の繊維は、改善された成型性と改善された硬さを開示されたウェブから作製される成型又は成形マトリックスに付与することができる。マイクロファイバーは、改善された濾過性能などの有益な効果を有した状態でウェブに繊維表面積の増加を付与することができる。マイクロファイバーと異なる寸法のより大きい寸法の繊維を使用することにより濾過及び成型特性を特定の使用に合わせて調整することができる。そして多くの場合マイクロファイバーウェブの特性である高圧力低下（及びそれによる高い呼吸抵抗）とは対照的に開示の不織布ウェブの圧力低下は、より低く保持される、というのは、より大きい繊維は、マイクロファイバーを物理的に分離及び隔置する。又、マイクロファイバー及びより大きい寸法の繊維は、互いに協働し、より高い粒子深さ荷重容量をもたらすように思われる。
【００１０】
繊維形成ポリマー材料が１つの本質的な直接操作でウェブに転換される直接ウェブ形成製造装置を使用し及び単一ポリマー樹脂を使用することにより開示の不織布ウェブをかなり経済的に調製することができる。又、マイクロファイバー及びより大きい寸法の繊維の全てが同じポリマー組成を有し、並びに異質の固着材料が使用されていない場合、開示の不織布ウェブの不使用部分は、完全に再利用することができる。
【００１１】
本発明のこれら及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかし、上記要約は、請求された主題に関する限定として決して解釈されるべきでなく、主題は、手続処理中に補正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】いくつかの２成分繊維構成の断面概略図。
【図１ｂ】いくつかの２成分繊維構成の断面概略図。
【図１ｃ】いくつかの２成分繊維構成の断面概略図。
【図１ｄ】いくつかの２成分繊維構成の断面概略図。
【図１ｅ】いくつかの２成分繊維構成の断面概略図。
【図２】異なる速度又は異なる粘度で流れる同じポリマー組成のポリマーが供給されるオリフィスの列を有する代表的なメルトブロウンダイの概略断面図。
【図３】異なる速度又は異なる粘度で流れる同じポリマー組成のポリマーが供給されるオリフィスの列を有する代表的なメルトブロウンダイの出口端面図。
【図４】内側と外側カバー層との間に配置される変形抵抗カップ形状多孔質単層マトリックスを有する使い捨て個人呼吸用マスクの部分断面の斜視図。
【図５】プリーツ加工濾過媒体の斜視図。
【図６】運転番号３−１Ｍの成型呼吸用マスクのＮａＣｌ浸透％と圧力低下を示すグラフ。
【図７】多層濾過媒体から作製された市販のＮ９５呼吸用マスクの類似のグラフ。
【図８】それぞれ運転番号３−１Ｍの成型マトリックスに関する繊維カウント（頻度）対μｍ単位の繊維寸法の顕微鏡写真とヒストグラム。
【図９】それぞれ運転番号３−１Ｍの成型マトリックスに関する繊維カウント（頻度）対μｍ単位の繊維寸法の顕微鏡写真とヒストグラム。
【００１３】
図面の様々な図における同様の参照記号は、同様の要素を指し示す。図面の要素は、縮尺するためではない。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
用語「多孔質」は、空気透過性を表す。
【００１５】
繊維又は繊維の集束に関して用いる場合、用語「１成分」は、１つのポリマーだけから形成される繊維を表す。これは、少量の添加物がエレクトレット帯電強化、帯電防止性、潤滑、親水性、呈色性等などの目的のため添加されている１つのポリマーから形成される繊維を除外することを意味しない。これらの添加物、例えば帯電強化のためのトリステアリルメラミンは、約５重量％、より典型的には約２重量％未満の量で一般に存在する。
【００１６】
用語「同じポリマー組成物の」とは、本質的に同じ繰り返し分子単位を有するポリマーを表すが分子量、メルトインデックス、製造方法及び市販の形態等は異なっていてもよく、並びに所望により少量（例えば、約３重量％未満）のエレクトレット帯電添加剤を含有していてもよい。
【００１７】
フィラメント又は繊維に関して用いる場合、用語「寸法」は、円形横断面を有するフィラメント若しくは繊維のフィラメント若しくは繊維直径、又は非円形横断面を有するフィラメント若しくは繊維に対して構成され得る最長断面コードの長さを表わす。
【００１８】
繊維又は繊維の集束に関して用いる場合、用語「連続的な」は、本質的に無限のアスペクト比（すなわち、例えば少なくとも約１０，０００以上の長さと寸法の比率）を有する繊維を表す。
【００１９】
繊維の集束に関して用いる場合、用語「有効繊維直径」は、デイビス（Davies）、Ｃ．Ｎ．、「空中微粉及び浮遊粒子の分離（The Separation of Airborne Dust and Particles）」、インスティテューション・オブ・メカニカル・エンジニアズ（Institution of Mechanical Engineers）、ロンドン（London）、会報１Ｂ、１９５２年にて、円形又は非円形である任意の断面形状の繊維のウェブに関して詳述する方法により求められる値を表す。
【００２０】
質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラム又は繊維カウント（度数）対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムに関して用いる場合、用語「モード」は、その高さが局部的なピークより１及び２μｍ小さい並びに１及び２μｍ大きい繊維寸法のそれより大きい局部的なピークを表す。
【００２１】
用語「二峰性質量分率／繊維寸法混合物」は、少なくとも２つのモードを示す質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する繊維の集束を表す。二峰性質量分率／繊維寸法混合物は、２つを超えるモードを含んでもよい、例えば、それは、三峰性又はそれより高峰性の質量分率／繊維寸法混合物であってもよい。
【００２２】
用語「二峰性繊維カウント／繊維寸法混合物」は、対応する繊維寸法がより小さい繊維寸法の少なくとも５０％だけ異なる少なくとも２つのモードを示す繊維カウント（度数）対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムを有する繊維の集束を意味する。二峰性繊維カウント／繊維寸法混合物は、２つを超えるモードを含んでもよく、例えばそれは、三峰性又はそれより高峰性の質量分率／繊維寸法混合物であってもよい。
【００２３】
用語「不織布ウェブ」は、繊維のもつれ又は点固着を特徴とする繊維ウェブを表す。
【００２４】
繊維の二峰性質量分率／繊維寸法混合物を含有する不織布ウェブに関して用いる場合、用語「単層マトリックス」は、（繊維寸法に関する以外は）ウェブの断面全体にわたって類似繊維の一般に一様分布を有する及び（繊維寸法に関しては）ウェブの断面全体にわたって存在する各モード母集団を示す繊維を有することを表す。そのような単層マトリックスは、ウェブの断面全体にわたって繊維寸法の一般に一様分布を有してもよく、又は例えばウェブの１つの主面に近接した多数のより大きい寸法の繊維及びウェブの他の主面に近接した多数のマイクロファイバーなどの繊維寸法の深さ勾配を有してもよい。
【００２５】
用語「フィラメントを繊維に減衰する」は、フィラメントのセグメントのより大きい長さ及びより小さい寸法のセグメントへの転換を表わす。
【００２６】
不織布ウェブに関して用いる場合、用語「メルトブロウン」は、繊維形成材料を複数個のオリフィスを通して押し出し、フィラメントを形成し、同時にフィラメントを空気又は他の減衰流体と接触させ、フィラメントを繊維に減衰し、その後減衰繊維の層を集束することにより形成されるウェブを表す。
【００２７】
用語「メルトブロウン繊維」は、溶融繊維形成材料をダイのオリフィスを通して高速度ガス流（例えば、単一流又は複数個の収束流）内に押し出すことにより調製される繊維を表し、ここで押し出された材料は、先ず減衰され、続いて繊維体として固化する。メルトブロウン繊維は、往々にして不連続であると報告されているが、繊維は一般に長く、十分に絡ませられ、１つの完全なメルトブロウン繊維を前記繊維体から取り除き又は１つのメルトブロウン繊維を始端から末端部まで追跡することは通常可能ではない。
【００２８】
用語「メルトブロウンダイ」は、メルトブロウン工程で使用されるダイを表す。
【００２９】
用語「マイクロファイバー」は、１０μｍ以下の中央寸法（顕微鏡を使用して測定）を有する繊維を表し、「極細マイクロファイバー」は、２μｍ以下の中央寸法を有するマイクロファイバーを表し、「極微細マイクロファイバー」は、１μｍ以下の中央寸法を有するマイクロファイバーを表す。本明細書において特定の種類のマイクロファイバー、例えば「極微細マイクロファイバー配列」のバッチ、グループ、配列等を参照するとき、それは、その配列内のマイクロファイバーの完全な母集団又はマイクロファイバーの単一バッチの完全な母集団を表わし、サブミクロン寸法である配列又はバッチのその部分だけを表わさない。
【００３０】
繊維の集束に関して用いる場合、用語「帯電した」は、７ｃｍ／秒の面速度でジオクチルフタレート浸透パーセント（％ＤＯＰ）を評価する際１ｍｍベリリウム濾過８０ＫＶｐＸ線に暴露後少なくとも５０％の品質因子（Quality Factor）ＱＦ（以下で議論する）の損失を示す繊維を表す。
【００３１】
用語「自己支持」は、実質的な引裂き又は破裂がないリール間製造装置を使用して処理できるような十分な干渉性及び強度を有する物品を表す。
【００３２】
図２及び３は、同じポリマー組成物の混合連続マイクロファイバーとより大きい寸法の繊維との二峰性繊維カウント／繊維寸法混合物を含有する多孔質１成分不織布ウェブを作製する装置２００を示す。メルトブロウンダイ２０２には、第１流速又は第１粘度でホッパー２０４、押出成形機２０６及び導管２０８から送り出される第１液化繊維形成材料が供給される。ダイ２０２には、第２の異なる流速又は粘度でホッパー２１２、押出成形機２１４及び導管２１６から送り出される同じポリマー組成物の第２液化繊維形成材料が供給される。導管２０８及び２１６は、ダイキャビティ２１８及び２２０の外壁を形成する第１及び第２の一般に対称部分２２２及び２２４内に位置する第１及び第２ダイキャビティ２１８及び２２０とそれぞれ流体連通する。第１及び第２の一般に対称部分２２６及び２２８は、ダイキャビティ２１８及び２２０の内壁を形成し、シーム２３０で合流する。部分２２６及び２２８は、絶縁体２３２によりその長さの大部分に沿って分離されてもよい。偏向板２４０及び２４２は、減衰流体（例えば、加熱空気）の流れを誘導する、その結果、流れはメルトブロウンダイ２０２から流れ出るフィラメント２５２の配列に収束しフィラメント２５２を繊維２５４に減衰する。繊維２５４は、多孔質集束機２５６に引き上げられ、自己支持不織布メルトブロウン・ウェブ２５８を形成する。
【００３３】
図３は、減衰ガス偏向板２４０及び２４２が除かれた状態のメルトブロウンダイ２０２を出口末端部斜視図で示す。部分２２２及び２２４は、シーム２３０に沿って合流し、そこにオリフィス２４６の第１の組及びオリフィス２４８の第２の組が位置し、そこを通ってフィラメント２５２の配列が出て来ることになる。ダイキャビティ２１８及び２２０は、通路２３４、２３６及び２３８を介してオリフィス４６の第１の組及びオリフィス２４８の第２の組とそれぞれ流体連通する。
【００３４】
図２及び３に示す装置は、いくつかのモードで操作され又はいくつかの方法で修正され、一方のダイキャビティから出て来るより大きい寸法の繊維と他方のダイキャビティから出て来るより小さい寸法の繊維の流れをもたらし、それにより同じポリマー組成物の混合されたより大きい寸法の繊維とより小さい寸法の繊維の二峰性質量分率／繊維寸法混合物を含有する不織布ウェブを形成する。例えば、ポリマーをダイキャビティ２１８により小さい流速又は粘度及びダイキャビティ２２０により大きい流速又は粘度で供給し、オリフィス２４６からより小さい寸法の繊維及びオリフィス２４８からより大きい寸法の繊維を製造するようにより大きいポリマー流速（例えば、より大きい直径の押出成形機バーレル又はより高い回転速度の使用により）をもたらし又は押出成形機２０６よりも低い温度で操作する押出成形機２１４により同じポリマーを押出成形機２０６からダイキャビティ２１８及び押出成形機２１４からダイキャビティ２２０に供給してもよい。オリフィス２４６からより小さい寸法の繊維及びオリフィス２４８からより大きい寸法の繊維を製造するようにダイキャビティ２１８が高温で操作され及びダイキャビティ２２０が低温で操作されてもよい。同じポリマー組成物であるが異なるメルトインデックスのポリマーが、押出成形機２０６からダイキャビティ２１８及び押出成形機２１４からダイキャビティ２２０に供給されてもよい（例えば、オリフィス２４６からより小さい寸法の繊維及びオリフィス２４８からより大きい寸法の繊維を製造するように押出成形機２０６で高メルトインデックスタイプのポリマー及び押出成形機２１４で低メルトインデックスの同じポリマーを使用する）。当業者には、他の技術（例えば、ダイキャビティ２１８に流れる液化繊維形成材料の流れへの溶媒の包含又はダイキャビティ２１８を通るより短い流路及びダイキャビティ２２２０を通るより長い流路の使用）、そのような技術の組み合わせ及び上記で議論したような種々の操作モードが使用されてもよいことが分かるであろう。
【００３５】
図３に示す実施形態の場合、オリフィス２４６及び２４８は、ダイ２０２の出口末端部に対して単一列の交互の順番に配列され、１：１の比率でダイキャビティ２１８及び２２０とそれぞれ流体連通する。オリフィスの他の配列並びにオリフィス２４６及び２４８数の他の比率を使用し、不織布ウェブに変更された繊維寸法分布をもたらしてもよい。例えば、オリフィスは、減衰空気出口間の複数個の列（例えば、２、３、４又はそれ以上の列）に配置されてもよい。必要に応じては、列以外のパターン、例えば不規則に位置するオリフィスが使用されてもよい。複数個の列に配置する場合、各列は１組だけ又は第１及び第２の組の両方からオリフィスを包含してもよい。第１及び第２の組のオリフィス数は、種々の比率、例えば１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：４０、７０：３０、８０：２０、９０：１０及び所望のウェブ構造に依存する他の比率であってもよい。第１及び第２の組両方からのオリフィスが一列又は複数の列に配置される場合、第１及び第２の組のオリフィスは、交互にする必要はなく、その代わりとして任意の所望のやり方、例えば１２２１、１１２２２１１、１１１１２２２１１１１及び所望のウェブ構造に依存する他の配列に配置されてもよい。繊維寸法の三峰性又はそれより高峰性の分布を得るようにウェブを得るダイ先端部は、メルトブロウンダイ内に第１、第２、第３及びもし必要なら更なるダイキャビティとそれぞれ流体連通する１組以上のオリフィス、例えば第１、第２、第３及びもし必要なら更なる組のオリフィスを包含してもよい。
【００３６】
関連メルトブロウン装置の残りの部分は、当業者によく知られている。例えば、メルトブロウンに関する更なる詳細は、ウェンテ、ファンＡ．（Wente, Van A.）、「超微細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）」、インダストリアル・エンジニアリング・ケミストリー（Industrial Engineering Chemistry）、４８巻、１３４２頁以下参照（１９５６年）又はナバル・リサーチ・ラボラトリーズ（Naval Research Laboratories）のレポート４３６４、１９５４年５月２５日公開、表題「超微細有機繊維の製造（Manufacture of Superfine Organic Fibers）」、ウェンテ、Ｖ．Ａ．（Wente, V. A.）、ブーン、Ｃ．Ｄ．（Boone, C. D.）及びフルハーティ、Ｅ．Ｌ．（Fluharty, E. L.）、並びに米国特許番号第５，９９３，９４３号（ボダギ（Bodaghi）ら）に見い出すことができる。
【００３７】
開示の１成分不織布ウェブは、マイクロファイバーの二峰性質量分率／繊維寸法混合物及びより大きい寸法の繊維を含有する。例えば、マイクロファイバーは、約０．１〜約１０μｍ、約０．１〜約５μｍ又は約０．１〜約１μｍの寸法範囲を有してもよい。例えば、より大きい寸法の繊維は、約１０〜約７０μｍ、約１０〜約５０μｍ又は約１５〜約５０μｍの寸法範囲を有してもよい。例えば、質量分率対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムは、約０．１〜約１０μｍ、約０．５〜約８μｍ又は約１〜約５μｍのマイクロファイバーモード及び約１０〜約５０μｍ、約１０〜約４０μｍ又は約１２〜約３０μｍのより大きい寸法繊維を有してもよい。又、開示のウェブは、二峰性繊維カウント／繊維寸法混合物を有し、その繊維カウント（頻度）対μｍ単位の繊維寸法のヒストグラムは、その対応する繊維寸法がより小さい繊維寸法の少なくとも５０％、少なくとも１００％、又は少なくとも２００％だけ異なる少なくとも２つのモードを示してもよい。又、例えばマイクロファイバーは、ウェブの繊維状表面積の少なくとも２０％、少なくとも４０％又は少なくとも６０％を備えてもよい。ウェブは、種々の有効繊維直径（ＥＦＤ）値、例えば約５〜約４０μｍ又は約６〜約３５μｍのＥＦＤを有してもよい。又、ウェブは、種々の坪量、例えば約６０〜約３００ｇ／ｍ２又は約８０〜約２５０ｇ／ｍ２の坪量を有してもよい。
【００３８】
開示の不織布ウェブは、不規則な繊維配列及び一般に等方性面内物理特性（例えば、引張り強度）を有してもよい。広くは、そのような等方性不織布ウェブは、カップ形状の成型呼吸用マスクを形成するのに好ましい。代わりにウェブは、整列した繊維構造（例えば、米国特許番号第６，８５８，２９７号（シャー（Shah）ら）に記載されたように繊維が縦方向に整列するもの）及び異方性面内物理特性を有してもよい。そのような異方性不織布ウェブを使用しプリーツ加工フィルターを形成する場合、プリーツ列は、必要に応じては、高い面速度でのプリーツ変形を減少させるように関心の１つ以上の異方性に対して配列されてもよい。
【００３９】
種々な高分子繊維形成材料が、開示の方法に使用されてもよい。ポリマーは、不織布ウェブを提供できる本質的に任意の熱可塑性繊維形成材料であってもよい。帯電されることになるウェブの場合、ポリマーは、満足の行くエレクトレット特性又は荷電分離を保持することになる本質的に任意の熱可塑性繊維形成材料であってもよい。帯電性ウェブの好ましい高分子繊維形成材料は、室温（２２℃）で１０１４Ωｃｍ以上の体積固有抵抗を有する非導電性樹脂である。好ましくは、体積固有抵抗は、約１０１６Ωｃｍ以上である。高分子繊維形成材料の固有抵抗は、標準試験ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５７−９３により測定できる。又、帯電性ウェブに使用される高分子繊維形成材料は、好ましくは有意に導電性を増加させ、ないしは別の方法で帯電を受容し保持する繊維機能を妨害することができる帯電防止剤などの構成成分が実質的にない。帯電性ウェブに使用されてもよいポリマーのいくつかの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、環状オレフィンコポリマー類及びそのようなポリマー類の組み合わせなどのポリオレフィン類を含有する熱可塑性ポリマー類が挙げられる。使用されてもよいが帯電することが困難である又は急速に帯電を減らすことができる他のポリマー類としては、ポリカーボネート類、スチレンブタジエンスチレン及びスチレンイソプレンスチレンブロックコポリマー類などのブロックコポリマー類、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド類、ポリウレタン類及び当業者によく知られているその他のポリマー類が挙げられる。好ましくは、繊維は、ポリ−４−メチル−１−ペンテン又はポリプロピレンから調製される。最も好ましくは、繊維は、特に湿度が高い環境で荷電を保持するその機能のためポリプロピレンホモポリマーから調製される。
【００４０】
荷電は、開示の不織布ウェブに様々な方法で付与することができる。このことは、例えば米国特許番号第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら）に開示されているようにウェブを水と接触させる、米国特許番号第４，５８８，５３７号（クラッセ（Klasse）ら）に開示されているようにコロナ処理する、例えば米国特許番号第５，９０８，５９８号（ローソウ（Rousseau）ら）に開示されているようにハイドロチャージする、米国特許番号第６，５６２，１１２Ｂ２号（ジョーンズ（Jones）ら）及び米国特許出願公開第２００３／０１３４５１５  Ａ１（デイビット（David）ら）に開示されているようにプラズマ処理する又はこれらの組み合わせにより行われてもよい。
【００４１】
添加剤をポリマーに添加し、ウェブの濾過性能、エレクトレット帯電機能、機械的特性、老化特性、呈色性、表面特性又は関心の他の特性を強化してもよい。代表的な添加剤としては、充填剤類、核剤類（例えばミラド（MILLAD）（商標）３９８８ジベンジリデンソルビトール、ミリケンケミカル（Milliken Chemical）から市販）、エレクトレット帯電強化添加剤（例えばトリステアリルメラミン並びにチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）からのチマソーブ（CHIMASSORB）（商標）１１９及びチマソーブ（CHIMASSORB）９４４）、硬化反応開始剤類、硬化剤類（例えばポリ（４−メチル−１−ペンテン））、界面活性剤類及び表面処理剤類（例えば米国特許番号第６，３９８，８４７Ｂ１号、米国特許番号第６，３９７，４５８Ｂ１号及び米国特許番号第６，４０９，８０６Ｂ１号（ジョーンズ（Jones）ら）に記載されたような油性霧環境での濾過性能を改善するためのフッ素原子処理）が挙げられる。そのような添加剤類の種類及び量は、当業者によく知られている。
【００４２】
図４は、代表的なカップ形状の使い捨て個人呼吸用マスク４００を部分断面図で示す。呼吸用マスク４００は、内側カバーウェブ４０２、１成分濾過層４０４及び外側カバー層４０６を含む。溶接縁部４０８は、これらの層を一緒に保持し、面密封領域をもたらし、呼吸用マスク４００の縁部を通り過ぎる漏れを減少させる。漏れは、例えばアルミニウムなどの金属又はポリプロピレンなどのプラスチックのしなやかなふさがった軟らかい鼻バンド４１０により更に減少させてもよい。呼吸用マスク４００は、タブ４１４を使用して固定される調節可能な頭及び首ストラップ４１２並びに呼気弁４１６も含む。１成分濾過層４０４は別として、呼吸用マスク４００の構成に関する更なる詳細は、当業者によく知られている。
【００４３】
成型呼吸用マスク（例えば図４に示す１成分濾過層４０４のような）を作製するために使用する際、開示の成型マトリックスは、好ましくは１Ｎを超える、好ましくは少なくとも約２Ｎ以上のキング硬さを有する。概算として、半球形成型マトリックス試料を冷却し、剛体面にカップ側を下にして定置し、人さし指を使用して垂直（すなわちへこませる）に押し下げ、その後圧力を解放する場合、不十分なキング硬さを有するマトリックスは、得てしてへこんだままであり、十分なキング硬さを有するマトリックスは、その当初の半球形形状に跳ね戻る傾向がある。又は或いはその代わりに成型呼吸用マスクは、２５．４ｍｍ直径のポリカーボネート試験プローブを備えた型式ＴＡ−ＸＴ２ｉ／５テキスチャー・アナライザー（Texture Analyzer）（テキスチャー・テクノロジー社（Texture Technologies Corp.）からの）を使用し変形抵抗（ＤＲ）を測定することにより評価することができる。成型マトリックスは、テキスチャー・アナライザー（Texture Analyzer）台に顔面側を下にして定置される。変形抵抗ＤＲは、ポリカーボネートプローブを成型試験マトリックスの中心に対して１０ｍｍ／秒で２５ｍｍの距離にわたって下方に進めることにより測定される。５個の成型試験マトリックス試料を使用し、最大（ピーク）抵抗力を記録し、平均して変形抵抗ＤＲを確かめる。変形抵抗ＤＲは、好ましくは少なくとも約７５ｇ、より好ましくは少なくとも約２００ｇである。本発明者らはキング硬さ値を変形抵抗値に変換する式に気付いていないが、変形抵抗試験がキング硬さ試験で閾値測定値未満であり得る低剛性成型マトリックスを評価するために使用できることに気付いている。０．０７５μｍ塩化ナトリウムエアゾール流に８５リットル／分暴露する際開示の成型呼吸用マスクは、好ましくは１９６Ｐａ（２０ｍｍＨ２Ｏ）未満、より好ましくは９８Ｐａ（１０ｍｍＨ２Ｏ）未満の圧力低下を有する。そのように評価したとき成型呼吸用マスクは、好ましくは約５％未満、より好ましくは約１％未満のＮａＣｌ浸透％も有する。１３．８ｃｍ／秒の面速度でＮａＣｌ負荷を使用するすることにより評価したときそのような成型マトリックスを形成することができる扁平ウェブは、好ましくは少なくとも約０．４ｍｍ−１Ｈ２Ｏ、より好ましくは少なくとも約０．５ｍｍ−１Ｈ２Ｏの初期濾過品質因子ＱＦを有する。
【００４４】
図５は、隔置プリーツ５０４の列内に形成されている開示の１成分濾過層５０２から作製される代表的なプリーツ加工フィルター５００を斜視図で示す。当業者は、フィルター５００がそのままで使用されてもよいし、又は好適な支持体（例えば拡張金属スクリーン）で強化され、且つ、例えばＨＶＡＣシステムに使用される置換可能なフィルターを提供するために所望により好適なフレーム（例えば金属又は厚紙フレーム）内に実装されてもよいことが分かるであろう。プリーツ加工フィルター５００の増加硬さ（開示の１成分濾過層内のより大きい直径の繊維の存在から生じる）は、プリーツ加工フィルター５００の増加抵抗をもたらし、高フィルター面速度でプリーツ変形することが考えられる。１成分濾過層５０２は別として、フィルター５００の構成に関する更なる詳細は、当業者によく知られている。
【００４５】
プリーツ加工フィルター（例えば、図５に示すような１成分濾過層５０２のような）を作製するために使用する際、開示のウェブは、プリーツ加工前に好ましくは少なくとも約１００ｍｇのガーレー硬さを有し、プリーツ加工前に少なくとも約２００ｍｇ又は少なくとも約３００ｍｇのガーレー硬さを有してもよい。０．１８５μｍ直径ＤＯＰ粒子エアゾール流に約１００ｍｇ／ｍ３の空中濃度で８５リットル／分暴露すると、開示のプリーツ加工フィルターは、好ましくは１．５２メートル／秒（３００フィート／分）の面速度で少なくとも約１５％の平均初期サブミクロン効率を有し、少なくとも約２５％又は少なくとも約５０％の平均初期サブミクロン効率を有してもよい。そのようなＤＯＰ負荷を使用して１３．８ｃｍ／秒の面速度で評価するとそのようなプリーツ加工フィルターが形成できる扁平ウェブは、好ましくは少なくとも約０．３、より好ましくは少なくとも約０．４の初期濾過品質因子ＱＦを有する。
【００４６】
開示の不織布ウェブは、当業者によく知られている方法及び追加の要素を使用して成型呼吸用マスク、プリーツ加工フィルター及び他の最終物品に形成されてもよい。三次元形状を形成するとき、形成前の坪量、ウェブ厚さ、硬性、ＥＦＤ、ガーレー硬さ、テーバー硬さ、圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透％、ＤＯＰ浸透％又は品質因子ＱＦなどの扁平ウェブ特性をモニターし及び形成後のキング硬さ、変形抵抗ＤＲ、圧力低下又は平均初期サブミクロン効率などの形成（例えば成型又はプリーツ加工）マトリックス特性をモニターすることがことが望ましい場合がある。例えば、成型特性は、５５ｍｍ半径と３１０ｃｍ３容積を有する半球形金型の噛み合い雄型半分と雌型半分との間に試験カップ形状マトリックスを形成することにより評価することができる。
【００４７】
ＥＦＤは、デイビス（Davies）、Ｃ．Ｎ．、「空中微粉及び浮遊粒子の分離（The Separation of Airborne Dust and Particles）」、インスティテューション・オブ・メカニカル・エンジニアズ（Institution of Mechanical Engineers）、ロンドン（London）、会報１Ｂ、１９５２年に詳述された方法を使用し、３２Ｌ／分（５．３ｃｍ／秒の面速度に相当する）の気流速度を使用することにより求めることができる（特に指定されていない限り）。
【００４８】
ガーレー硬さは、ガーレー・プレシジョン・インスツルメンツ（Gurley Precision Instruments）からの型式４１７１Ｅガーレー（GURLEY）（商標）剛軟度試験機を使用して求めることができる。矩形状３．８ｃｍ×５．１ｃｍ矩形は、試料長側がウェブ横（交差ウェブ）方向と一直線になる状態でウェブからダイカットされる。試料は、試料長側がウェブ保持クランプ内にある状態で剛軟度試験機に装着される。試料は、両方向に曲げられる、すなわち試験アームが第１主試料面に押し付けられ、次に第２主試料面に押し付けられ、２つの測定値の平均がミリグラム単位の硬さとして記録される。試験は破壊試験として処理され、更なる測定が必要な場合、新しい試料が使用される。
【００４９】
テーバー硬さは、型式１５０−Ｂテーバー（TABER）（商標）剛性度試験機（テーバー・インダストリーズから市販）を使用して測定できる。正方形３．８ｃｍ×３．８ｃｍ断面を繊維融解を防止するため鋭いかみそりの刃を使用してウェブから注意深く生体解剖し、３〜４個の試料を使用して縦及び横方向のそれらの硬さ及び１５°試料ゆがみを求め評価する。
【００５０】
浸透パーセント、圧力低下及び濾過品質因子ＱＦは、８５リットル／分の流速で供給される（特に指定されていない限り）ＮａＣｌ又はＤＯＰ粒子を含有する負荷エアゾールを使用して測定し、ＴＳＩ（商標）型式８１３０高速自動濾過試験機（ＴＳＩ社（TSI Inc.）から市販）を使用して求めることができる。ＮａＣｌ試験の場合、粒子は２％ＮａＣｌ溶液から生成され、約１６〜２３ｍｇ／ｍ３の空中濃度で約０．０７５μｍの直径を有する粒子を含有するエアゾールを供給でき、自動濾過試験機は、ヒーター及び粒子中和器の両方がオンの状態で操作することができる。ＤＯＰ試験の場合、エアゾールは、約１００ｍｇ／ｍ３の濃度で約０．１８５μｍの直径を有する粒子を含有でき、自動濾過試験機は、ヒーター及び粒子中和器の両方がオフの状態で操作することができる。試料は、試験を停止前に扁平ウェブ試料の場合１３．８ｃｍ／秒の面速度又は成型若しくは形成マトリックスの場合８５リットル／分で最大ＮａＣｌ若しくはＤＯＰ粒子浸透に暴露されてもよい。較正された光度計をフィルターの入口と出口に使用し、フィルターを通る粒子濃度及び粒子浸透％を測定することができる。ＭＫＳ圧力変換器（ＭＫＳインスツルメンツ（MKS Instruments）から市販）を使用しフィルターによる圧力低下（ΔＰ、ｍｍＨ２Ｏ）を測定することができる。式：
【００５１】
【数１】
2010511488.tif 000003
【００５２】
は、ＱＦを計算するために使用することができる。選択された負荷エアゾールを測定又は計算することができるパラメーターとしては、初期粒子浸透、初期圧力低下、初期品質因子ＱＦ、最大粒子浸透、最大浸透での圧力低下及び最大浸透での粒子荷重のミリグラム（最大浸透時までのフィルターへの合計重量負荷）が挙げられる。初期品質因子ＱＦ値は、通常、より高い初期ＱＦ値がより良い濾過性能を示し、より低い初期ＱＦ値が減少濾過性能を示す全体的な性能の確実な指標を提供する。
【００５３】
キング硬さは、ノースカロライナ州グリーンスボロ（Greensboro）Ｊ．Ａ．キング社（J. A. King & Co.）からのキング柔軟度試験機を使用して、扁平面の直径が２．５４ｃｍ、長さが８．１ｍのプローブを５５ｍｍの半径及び３１０ｃｍ３の容積を有する半球形金型の噛み合い雄型半分と雌型半分との間に試験カップ形状マトリックスを形成することにより調製される成型カップ形状呼吸用マスクに押し込むことにより求めることができる。成型マトリックスは、先ず冷却された後評価のため試験機プローブ下に定置される。
【００５４】
平均初期サブミクロン効率は、フレームフィルターを試験ダクト内に設置し、乾燥及び帯電が中和された塩化カリ粒子にフィルターをさらすことにより求めることができる。１．５２メートル／秒（３００フィート／分）の試験面速度が使用されてもよい。光学粒子カウンターが、一連の１２の粒径範囲又はチャネルにわたる試験フィルターから上流及び下流の粒子濃度を測定するために使用されてもよい。各チャネルの粒径範囲は、ＡＳＨＲＡＥ標準５２．２（「粒径による除去効率に関する一般換気空気洗浄装置を試験する方法（Method of Testing General Ventilation Airleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size）」）から採用される。式：
【００５５】
【数２】
2010511488.tif 000004
【００５６】
は、各チャネルの捕捉効率を求めるために使用することができる。４サブミクロンチャネル（すなわち、０．３〜０．４μｍ、０．４〜０．５５μｍ、０．５５〜０．７μｍ及び０．７〜１．０μｍの粒子直径）各々の捕捉効率値を平均し、「平均初期サブミクロン効率」の単一値を得てもよい。試験速度、効率及び圧力低下結果は、通常全て報告される。
【００５７】
開示の不織布ウェブは、種々の成型呼吸用マスク形状に使用されてもよい。又、開示の不織布ウェブは、ＨＶＡＣ（例えば、ファーネス）フィルター、車両キャビンフィルター、クリーンルームフィルター、加湿器フィルター、除湿器フィルター、部屋空気浄化機フィルター、ハードディスクドライブフィルター及び他の扁平又はプリーツ加工可能支持若しくは自己支持濾過物品を含む種々のフィルター構成に使用されてもよい。開示の不織布ウェブは、必要に応じては、開示の１成分ウェブ以外の１つ以上の追加の層を含んでもよい。例えば、成型呼吸用マスクは、濾過又は硬化ではなく快適又は審美的目的のため内側又は外側カバー層を使用してもよい。又、米国特許出願通し番号１１／４３１，１５２（２００６年５月８日申請、名称、粒子含有繊維ウェブ（PARTICLE-CONTAINING FIBROUS WEB））に記載の多孔質層などの吸着粒子を含有する１つ以上の層が関心の蒸気を捕捉するために使用されてもよい。他の層（硬化層又は硬化要素を含む）が、必要に応じては、例え要求されなくても形状単層マトリックスに意図した用途の十分な硬さを備えるため含まれてもよい。又、開示の不織布ウェブは、空気濾過以外の用途、例えば液体（例えば医療用）フィルター、断熱、遮音、梱包材料、上部靴底構成成分及び挿入物、並びに上着、アクティブウエア及び有害物質衣類を含む衣服に使用されてもよい。
【００５８】
発明は更に以下の例示に示され、全ての部及び百分率は、特に指定されていない限り重量である。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
図２及び図３に示したもののような装置、並びにウェンテ、ファンＡ．（Wente, Van A.）、「超微細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）」、インダストリアル・エンジニアリング・ケミストリー（Industrial Engineering Chemistry）、４８巻、Ｎｏ．８、１９５６年、１３４２〜１３４６頁及びナバル・リサーチ・ラボラトリー・レポート１１１４３、１９５４年４月１５日に記載されたもののような手順を使用し、メルトブロウン１成分単層ウェブを同じポリマー組成のより大きい繊維とより小さい寸法の繊維から形成した。より大きい寸法の繊維は、トータル（TOTAL）３９６０ポリプロピレン（３５０メルトフローレートポリマー）を使用して形成し、エレクトレット帯電添加剤として０．８％チマソーブ（CHIMASSORB）９４４ヒンダードアミン光安定剤及びウェブ内のより大きい寸法の繊維の分布を評価する手助けをするためポリワン社（PolyOne Corp.）からの１％ポリワン（POLYONE）（商標）Ｎｏ．ＣＣ１００５４０１８ＷＥ青色顔料を添加した。生成した青色ポリマーブレンドをクロンプトン＆ノウレス社（Crompton & Knowles Corp.）のデイビス・スタンダード・ディビジョン（Davis Standard Division）からの型式２０デイビススタンダード（DAVIS STANDARD）（商標）５０．８ｍｍ（２インチ）単一スクリュー押出成形機に供給した。押出成形機は、１５２ｃｍ（６０インチ）の長さ、３０／１の長さ／直径比を有していた。より小さい寸法の繊維は、エクソンモービル社（Exxon Mobil Corporation）から入手可能なエクソン（EXXON）ＰＰ３７４６ポリプロピレン（１４７５メルトフローレートポリマー）を使用して形成し、０．８％チマソーブ（CHIMASSORB）９４４ヒンダードアミン光安定剤を添加した。この後者のポリマーは、色が白色であり、クロンプトン＆ノウレス社（Crompton & Knowles Corp.）のデイビス・スタンダード・ディビジョン（Davis Standard Division）からのキリオン（KILLION）（商標）１９ｍｍ（０．７５インチ）単一スクリュー押出成形機に供給した。ゼニスポンプ（Zenith Pumps）からの１０ｃｃ／ｒｅｖゼニス（ZENITH）（商標）メルトポンプを使用し、各ポリマー流れを計量し、ダイキャビティを交互オリフィスが各ダイキャビティにより供給される状態で１０穴／ｃｍ（２５穴／インチ）の間隔で０．３８ｍｍ（０．０１５インチ）直径のオリフィスを使用した５０．８ｃｍ（２０インチ）幅の穴付きオリフィスメルトブロウンダイに分割した。加熱空気が繊維をダイ先端で減衰した。エアナイフは、０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）ポジティブセットバック（positive set back）及び０．７６ｍｍ（０．０３０インチ）空気間隙を使用した。ウェブ形成点で中間メッシュ集束機スクリーンを介して適度な真空に引っ張った。押出成形機からのポリマー生産レートは、０．１８ｋｇ／ｃｍ／ｈｒ（１．０ポンド／インチ／ｈｒ）であり、ＤＣＤ（ダイと集束機との間の距離）は、５７．２ｃｍ（２２．５インチ）であり、集束機速度は、必要に応じて調節し、２０８ｇｓｍ坪量を有するウェブをもたらした。２０μｍ目標ＥＦＤは、必要に応じて押出成形流量、押出成形温度及び加熱空気の圧力を変更することにより実現した。各押出成形機からのポリマーレートを調節することにより７５％のより大きい寸法の繊維と２５％のより小さい寸法の繊維を有するウェブを製造した。ウェブは、米国特許番号第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら、‘５０７）で教示された技術により蒸留水でハイドロチャージし、乾燥させた。以下の表１Ａに示したのは、１３．８ｃｍ／秒の面速度での扁平ウェブに関する運転番号、坪量、ＥＦＤ、ウェブ厚さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び品質因子ＱＦである。
【００６０】
【表１】
2010511488.tif 000005
表１Ａ
【００６１】
次に表１Ａのウェブを成型し、個人呼吸用マスクとして使用されるカップ形状成型マトリックスを形成した。上部金型を約１１３℃（２３５°Ｆ）に加熱し、下部金型を約１１６℃（２４０°Ｆ）に加熱し、０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の金型間隙を使用し、ウェブを約６秒間金型内に放置した。金型から取り除くとマトリックスはその成型形状を保持していた。以下の表１Ｂに示したのは、成型マトリックスに関する運転番号、キング硬さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び最大荷重浸透である。
【００６２】
【表２】
2010511488.tif 000006
表１Ｂ
【００６３】
表１Ｂのデータは、成型マトリックスがかなりの硬さを有することを示す。
【００６４】
（実施例２）
より大きい寸法又はより小さい寸法の繊維のいずれかにエレクトレット帯電添加剤を使用しないで実施例１を繰り返した。ウェブは、米国特許番号第６，６６０，２１０号（ジョーンズ（Jones）ら）で教示された技術によりプラズマ帯電し、次に米国特許番号第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら、‘５０７）で教示された技術により蒸留水でハイドロチャージし、乾燥させた。以下の表２Ａに示したのは、１３．８ｃｍ／秒の面速度での扁平ウェブに関する運転番号、坪量、ＥＦＤ、ウェブ厚さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び品質因子ＱＦである。
【００６５】
【表３】
2010511488.tif 000007
表２Ａ
【００６６】
次に表２Ａのウェブを実施例１の方法により成型した。金型から取り除くとマトリックスはその成型形状を保持していた。以下の表２Ｂに示したのは、成型マトリックスに関する運転番号、キング硬さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び最大荷重浸透である。
【００６７】
【表４】
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表２Ｂ
【００６８】
表２Ｂのデータは、この成型マトリックスが４２Ｃ．Ｆ．Ｒ．パート８４のＮ９５ＮａＣｌ荷重試験を通過する１成分単層濾過層をもたらすことを示す。
【００６９】
（実施例３）
実施例１の方法を使用し１成分単層ウェブを形成した。より大きい寸法の繊維は、トータル（TOTAL）３８６８ポリプロピレン（３７メルトフローレートポリマー）を使用して形成し、エレクトレット帯電添加剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ（Ciba Specialty Chemicals）からの０．８％チマソーブ（CHIMASSORB）９４４ヒンダードアミン光安定剤及び２％ポリワン（POLYONE）（商標）Ｎｏ．ＣＣ１００５４０１８ＷＥ青色顔料を添加した。より小さい寸法の繊維は、エクソン（EXXON）ＰＰ３７４６Ｇポリプロピレンを使用して形成し、０．８％チマソーブ（CHIMASSORB）９４４ヒンダードアミン光安定剤を添加した。押出成形機からのポリマー生産レートは、０．２７ｋｇ／ｃｍ／ｈｒ（１．５ポンド／インチ／ｈｒ）であり、ＤＣＤ（ダイと集束機との間の距離）は、３４．３ｃｍ（１３．５インチ）であり、各押出成形機からのポリマーレートを調節し、６５％のより大きい寸法の繊維と３５％のより小さい寸法の繊維を有するウェブをもたらした。ウェブは、米国特許番号第５，４９６，５０７号（アンガジバンド（Angadjivand）ら、‘５０７）で教示された技術により蒸留水でハイドロチャージし、乾燥させた。以下の表３Ａに示したのは、１３．８ｃｍ／秒の面速度での扁平ウェブに関する運転番号、坪量、ＥＦＤ、ウェブ厚さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び品質因子ＱＦである。
【００７０】
【表５】
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表３Ａ
【００７１】
次に表３Ａのウェブを成型し、個人呼吸用マスクとして使用されるカップ形状成型マトリックスを形成した。金型の上部と下部の両方を約１１０℃（２３０°Ｆ）に加熱し、１．０２ｍｍ（０．０４０インチ）の金型間隙を使用し、ウェブを約９秒間金型内に放置した。金型から取り除くとマトリックスはその成型形状を保持していた。以下の表３Ｂに示したのは、成型マトリックスに関する運転番号、キング硬さ、初期圧力低下、初期ＮａＣｌ浸透及び最大荷重浸透である。
【００７２】
【表６】
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表３Ｂ
【００７３】
図６は、運転番号３−１Ｍの成型呼吸用マスクのＮａＣｌ浸透％と圧力低下を示すグラフであり、図７は、多層濾過媒体から作製された市販のＮ９５呼吸用マスクの類似のグラフである。曲線Ａ及びＢは、それぞれ運転番号１３−１ＭのＮａＣｌ浸透％と圧力低下の結果であり、曲線Ｃ及びＤは、市販の呼吸用マスクのＮａＣｌ浸透％と圧力低下の結果である。図６及び表３Ｂのデータは、運転番号３−１Ｍの成型マトリックスが、４２Ｃ．Ｆ．Ｒ．パート８４のＮ９５ＮａＣｌ荷重試験を通過する１成分単層濾過層をもたらすことを示し、それは市販の呼吸用マスクよりも長いフィルター耐用期間を提供できる。
【００７４】
図８及び図９は、それぞれ運転番号３−１Ｍの成型マトリックスに関する繊維カウント（頻度）対μｍ単位の繊維寸法の顕微鏡写真とヒストグラムである。以下の表３Ｃに示したのは、繊維寸法分布カウントの一覧であり、以下の表３Ｄに示したのは、運転番号３−１Ｍの成型マトリックスに関する繊維寸法統計データの一覧である。
【００７５】
【表７】
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表３Ｃ
【００７６】
【表８】
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表３Ｄ
【００７７】
図８は、マトリックス繊維が繊維交点の少なくともいくつかの点で互いに固着されていることを示す。図９及び表３Ｃのデータは、より大きい寸法の繊維とより小さい寸法の繊維の混合物が少なくとも３つの局部モードを有する多峰性であることを示す。
【００７８】
（実施例４）
実施例１のウェブを２０ｍｍのプリーツ高さ及び１１ｍｍのプリーツ間隔を有するプリーツ加工フィルター要素に形成した。プリーツは、フィルターの両側で拡張ワイヤスクリーンをプリーツ先端部に接着剤で付けることにより安定させた。フィルターをフィルター要素の両側でフィルター周囲上に折り畳まれる１２．７ｍｍ（０．５インチ）フラップを有する１片のチップボードフレームで組み立てた。フィルターの開口領域は、約１８８×３０５ｍｍ（７．４×１２．０インチ）であった。フィルター要素は、１．５２ｍ／秒（３００フィート／分）の面速度で初期圧力低下と初期分別効率を試験した。初期圧力低下は、０．２１ｋＰａ（０．８３１インチＨ２Ｏ）であった。個々の粒径範囲の結果を以下の表４Ａに示す。
【００７９】
【表９】
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表４Ａ
【００８０】
表４Ａの結果は、このフィルターの平均初期サブミクロン効率が９６．２％であることを示す。フィルターは、低い初期圧力低下と良好な捕捉効率の望ましい組み合わせを示した。
【００８１】
本発明の数多くの実施形態を記載してきた。しかしながら、種々の修正が発明から逸脱することなく行われてよいことが理解されるであろう。しかし、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を行ってもよいことが理解されるであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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