(57)【要約】ナノ繊維を導電層上に直接形成する溶液紡糸プロセスを使用して非極性非導電性熱可塑性ポリマーから形成されたナノ繊維を含むナノ繊維層の複合フィルタ媒体が、かかる媒体を作製するための関連方法とともに提示される。本導電層は、少なくとも約５重量％を超える導電性繊維、Ｚ方向導電性、及び少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの均一表面導電率を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質ウェットレイド導電層であって、マトリックス中に混合されて前記導電層を形成する少なくとも約５重量％を超える導電性繊維を含み、前記導電層が、Ｚ方向導電性、少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの均一表面導電率、約１０〜２００ｇｓｍの基本重量、及び約２００〜１０００立方フィート／分（ｃｆｍ）（５．６６〜２８．３２立方メートル／分）のフラジールを有する、多孔質ウェットレイド導電層と、
非極性非導電性熱可塑性ポリマーから形成された溶液紡糸ナノ繊維を含むナノ繊維層であって、前記ナノ繊維層が、約０．５〜２．０ｇｓｍの基本重量及び約３００〜８００ｎｍの平均繊維直径を有し、前記ナノ繊維層が、前記導電層上に直接形成される、ナノ繊維層と、
約５〜６０ｇｓｍの基本重量を有する１つ以上の任意の前置フィルタ層と、
前記ナノ繊維層と前記前置フィルタ層との間の任意の接着剤層と、を含む、複合フィルタ媒体。
【請求項２】
前記導電層が合成繊維をさらに含む、請求項１に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項３】
前記合成繊維が、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、及び／またはポリブチレンテルフタレート（ｔｅｒｐｈｔｈａｌａｔｅ）（ＰＢＴ）から成る群から選択される１つ以上のポリマー繊維を含む、請求項２に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項４】
前記導電層が自己支持型のプリーツ付け可能な基材である、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項５】
前記導電性繊維が炭素繊維を含む、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項６】
前記ナノ繊維層が、単一熱可塑性ポリマーで作製されたナノ繊維を含む、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項７】
前記単一熱可塑性ポリマーが、ポリスチレン、スチレンブタジエン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である、請求項６に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項８】
前記ナノ繊維層が、約０．６超〜２．０ｇｓｍの基本重量を含む、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項９】
前記複合フィルタ媒体が抗酸化剤を含まない、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１０】
前記前置フィルタ層がメルトブロー層である、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１１】
前記前置フィルタ層が帯電メルトブロー層である、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１２】
前記前置フィルタ層が、約１０〜１０００ｃｆｍ（０．２８〜２８．３２立方メートル／分）のフラジールを有し、約１〜２５μｍの直径を有するポリプロピレン極細繊維を含む、先行請求項のいずれかに記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１３】
複合フィルタ媒体の作製方法であって、
多孔質ウェットレイド導電層を形成することであって、前記導電が、マトリックス中に混合されて前記導電層を形成する少なくとも約５重量％を超える導電性繊維を含み、前記導電層が、Ｚ方向導電性、少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの均一表面導電率、約１０〜２００ｇｓｍの基本重量、約２００〜１０００立方フィート／分（ｃｆｍ）（５．６６〜２８．３２立方メートル／分）のフラジールを有する、形成することと、
ナノ繊維を前記導電層上に直接溶液紡糸し、それによりナノ繊維層を形成することであって、前記ナノ繊維が、非極性非導電性熱可塑性ポリマーから形成され、前記ナノ繊維層が、約０．５〜２．０ｇｓｍの基本重量及び約３００〜８００ｎｍの平均繊維直径を有する、形成することと、
約５〜６０ｇｓｍの基本重量を有する１つ以上の任意の前置フィルタ層を形成することと、
任意の接着剤層を前記ナノ繊維層と前記前置フィルタ層との間に位置付けることと、を含む、前記方法。
【請求項１４】
前記導電層が合成繊維をさらに含む、請求項１３に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１５】
前記合成繊維が、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、及び／またはポリブチレンテルフタレート（ｔｅｒｐｈｔｈａｌａｔｅ）（ＰＢＴ）から成る群から選択される１つ以上のポリマー繊維を含む、請求項１４に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１６】
前記導電層が自己支持型のプリーツ付け可能な基材である、請求項１３、１４、または１５に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１７】
前記導電性繊維が炭素繊維を含む、請求項１３〜１６に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１８】
前記ナノ繊維層が、単一熱可塑性ポリマーで作製されたナノ繊維を含む、請求項１３〜１７に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項１９】
前記単一熱可塑性ポリマーが、ポリスチレン、スチレンブタジエン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、またはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である、請求項１８に記載の複合フィルタ媒体。
【請求項２０】
前記ナノ繊維層が、約０．６超〜２．０ｇｓｍの基本重量を含む、請求項１３〜１９に記載の複合フィルタ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年３月６日出願の米国仮出願第６２／１２９，６１２号の利益を主張するものである。
【０００２】
概して、粒子を流体から除去するための複合フィルタ媒体が記載される。具体的には、本複合フィルタ媒体は、導電層上に直接形成されたナノ繊維層を含む。
【背景技術】
【０００３】
微細繊維、すなわち、約１ミクロン（１０００ナノメートル）未満の直径を有する繊維のウェブは、高効率空気濾過媒体を作製するものとして当該技術分野で周知である。かかる「ナノ繊維」を形成する１つの既知の方法は、しばしば電界紡糸と称されるポリマー溶液流上での静電放電プロセスを使用することである。ナノ繊維のより高い装填量により効率の高い媒体がもたらされる傾向がある一方で、収集された繊維ウェブに蓄積される電荷が、どの程度の繊維がこの様式で収集され得るかを制限し、それ故に可能な濾過効率の範囲を制限し得る。
【０００４】
具体的には、典型的な電界紡糸プロセスは、高静電界を１つ以上の流体充填噴霧もしくは紡糸先端（すなわち、ノズルもしくは紡糸口金）に印加することによって、ナノ繊維を紡糸するか、またはそれらを液滴として噴霧する。高静電界は、典型的には（少なくとも比較的導電性の流体を使用する場合）、繊維または液滴が押し出される各先端開口部にテイラーコーンを生成する。噴霧された液滴または紡糸された繊維は、標的基材またはスクリーン上に収集され得る。高電圧源は、紡糸先端（通常、高電圧で）と標的基材（通常、接地されたもの）との間に静電電位差（ひいては静電界）をもたらす。（ｉ）Ｈｕａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａ  ｒｅｖｉｅｗ  ｏｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ  ｂｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，”Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．６３，ｐｐ．２２２３−２２５３（２００３）、（ｉｉ）Ｌｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ：ｒｅｉｎｖｅｎｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｗｈｅｅｌ？”，Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１６，ｐｐ．１１５１−１１７０（２００４）、（ｉｉｉ）Ｓｕｂｂｉａｔｈ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｏｆ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ，”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．９６，ｐｐ．５５７−５６９（２００５）、及び（ｉｖ）Ｂａｉｌｅｙ，Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｓｐｒａｙｉｎｇ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄｓ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９８８）を含む電界紡糸のいくつかの総説が公開されている。従来の電界紡糸材料及び方法の詳細は、前述の参考文献及びそれらの参考文献に引用されている様々な他の著作物で見つけることができる。
【０００５】
したがって、ナノ繊維を利用する組成物が何年もの間存在しているが、かかる微小繊維を有する有用な濾過媒体の作製は困難であると証明されている。加えて、自己支持型のナノ繊維層を作製すること、または少なくともかかるナノ繊維層を損傷することなくそれらを取り扱うことが困難であるため、かかるナノ繊維層の支持層上での形成が試みられており、同様に困難であると証明されている。実際には、とりわけ、約０．３５ｇｓｍを超える基本重量を有するかかるナノ繊維層の標的基材または支持層上での作製が成功していない。
【０００６】
現在利用可能なナノ繊維層及びそれらの作製方法に関連した不利点を考慮して、とりわけ超微粒子の除去の高効率評点を維持し、かつ媒体の適切な透過性及び物理的属性（すなわち、プリーツ付け可能性、硬さ等）も維持しながら、以前に利用可能になったものを超える基本重量を有するナノ繊維層を含む媒体が必要とされている。
【簡単な説明】
【０００７】
一態様によれば、ナノ繊維を導電層上に直接形成する溶液紡糸プロセスを使用して非極性非導電性熱可塑性ポリマーから形成されたナノ繊維を含むナノ繊維層の複合フィルタ媒体が、かかる媒体を作製するための関連方法とともに提示される。本導電層は、少なくとも約５重量％を超える導電性繊維、Ｚ方向導電性、及び少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの均一表面導電率を含む。
【０００８】
より具体的な説明が、添付の図面に図解されるその具体的な実施形態を参照することにより提供される。それらの図面がその典型的な実施形態のみを描写しており、それ故にその範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解し、例示の実施形態が、添付の図面を使用してさらに具体的かつ詳細に記載及び説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による複合フィルタ媒体の高度に定型化された断面図である。
【図２】一実施形態による複合フィルタ媒体の高度に定型化された断面図である。
【図３】溶液紡糸ナノ繊維層が導電層上に直接形成される典型的なプロセスの概略図である。
【００１０】
実施形態の様々な特徴、態様、及び利点は、図及び本文を通して同様の数詞が同様の構成要素を表す添付の図に加えて、以下の発明を実施するための形態からより明らかになるであろう。記載される様々な特徴は、必ずしも原寸に比例して描写されていないが、いくつかの実施形態に関連する特定の特徴を強調するように描写されている。
【００１１】
定義
空気フィルタ：気体と粒子状物質との混合物を含む空気流から粒子状物質を除去するためのデバイス。
【００１２】
アルファ：フィルタ媒体は、ガンマ値とも呼ばれる「アルファ値」と称される値または品質係数もしくは性能指数に従って評点され得る。より急な勾配、またはより高いアルファ値は、より良好なフィルタ性能を示す。アルファ値は、以下の式に従って表される。アルファ＝（−ｌｏｇ（ＤＯＰ浸透％／１００）／ｍｍ単位でのＨ２Ｏの圧力降下）×１００
【００１３】
ＡＳＨＲＡＥ：米国暖房冷凍空調学会。
【００１４】
ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２：最低性能データ（本出願の出願日現在で慣用されているバージョン）に従ってフィルタを分類する空気フィルタのＡＳＨＲＡＥ試験方法。ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２の結果は、最低効率報告値（ＭＥＲＶ）評点として表される。これは、（ＡＳＨＲＡＥ  ５２．１及びＥＮ７７９の場合と同様に）平均性能ではなく最低性能に基づくため、濾過性能を評価するための最良の方法であると広く認められている。
【００１５】
基本重量：ウェットレイド二重層濾過媒体等の不織材料の基本重量は、通常、単位面積当たりの重量、例えば、１平方メートル当たりのグラム（ｇｓｍ）もしくは１平方フィート当たりのオンス（ｏｓｆ）（１ｏｓｆ＝３０５ｇｓｍ）またはポンド／３０００フィート２で表され、Ｔ．Ａ．Ｐ．Ｐ．Ｉ．−Ｔ−４１０、Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．−Ｄ−６４６に従って測定される。
【００１６】
繊維：非常に高い長さと直径の比率を特徴とする材料形態。本明細書で使用されるとき、繊維及びフィラメントという用語は、別途具体的に指示されない限り、同義に使用される。
【００１７】
フィルタ媒体：フィルタ要素を構成するフィルタに使用される材料。
【００１８】
フラジール：２つの媒体表面間の一定差圧下での材料を通る空気流速度。この速度は、一般に、ＡＳＴＭ  Ｄ７３７−７５に従って測定される。単位は、（ｃｆｍ）として報告される１分毎の試料の１平方フィート当たりの立方フィートである（差圧は、０．５インチ（１２．７ミリメートル（ｍｍ））水位計（ＷＧ）（１２４．５パスカル）である（透過性としても知られている）。
【００１９】
ＨＥＰＡ：高効率粒子空気フィルタ。ＨＥＰＡフィルタは、ＡＳＨＲＡＥ標準によるＨＥＰＡと呼ばれるのに０．３ミクロンの粒子で９９．９７％の最低効率を達成しなければならない。
【００２０】
ＭＥＲＶ：ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２  １９９９試験報告書全文から得られた最低効率報告値の頭字語。数は、試験データとＭＥＲＶ図表との比較により得られる（ＭＥＲＶ図表からの引用である以下の表１を参照のこと）。
【００２１】
ミクロン（マイクロメートル）：１００万分の１メートル（μｍ）。２５，４００分の１インチに等しい。
【００２２】
浸透（％）＝Ｃ／Ｃ０、式中、Ｃは、フィルタ通過後の粒子濃度であり、Ｃ０は、フィルタ通過前の粒子濃度である。浸透は、米国軍用規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２（１９５６）に従って測定され得る。典型的な浸透試験は、フィルタ媒体を通したフタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）粒子または一般に認められているＤＯＰの等価物であるセバシン酸ジオクチル（ＤＥＨＳ）粒子のブロー、及びフィルタ媒体を貫通する粒子の割合の測定を含む。ＤＯＰまたはＤＥＨＳエアロゾル粒子は、粒径およそ０．３ミクロンであり、フィルタ媒体を通しておよそ５．３ｃｍ／秒の前面風速でブローされる。
【００２３】
抵抗：ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２、Ａ．Ｓ．Ｔ．Ｍ．−Ｄ２９８６−９１に従って試験されたときのフィルタ媒体にわたる圧力降下の尺度である。本質的には、平らなシート（１００ｃｍ２）が約８ｃｍ／秒の流速の空気流に供され、フィルタにわたる圧力降下が測定される。本明細書の以下の表２に報告されるように、抵抗が３つの異なるレベルで報告された。１．ＢＨＴ：独立研究所による試験、２．８１３０：ＴＳＩ  ８１３０機械を使用、及び３．８１２７：ＴＳＩ  ８１２７機械を使用。
【００２４】
硬さ：ＡＳＴＭ  Ｄ５７３２に従ってガーレー硬さ試験機を使用して測定された織物自体の重量下での織物の片持ち梁曲げの尺度である。
【００２５】
合成ポリマー繊維：合成非天然ポリマーから作製された合成非天然繊維を含む繊維である。
【００２６】
厚さ：８ｐｓｉ（５５．１６ｋＰａ）の足圧でＴＭＩ製の電子キャリパーマイクロゲージ３．３、モデル番号４９−６２を使用して紙パルプ技術協会（ＴＡＰＰＩ）のＴ  ４１１  ｏｍ−８９、「紙、板紙、及び複合板の厚さ（キャリパー）」に従って決定される。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
これから様々な実施形態について詳細に言及される。各例は、説明として提供されており、限定するようには意図されておらず、全ての可能な実施形態の定義を構成するものではない。
【００２８】
実施形態の特徴を例証する目的のために、単純な例がこれから導入され、本開示を通して参照される。当業者であれば、この例が例証であって限定するものではなく、単に説明目的のために提供されていることを認識するであろう。例証的な例において、かつ図１及び２に見られるように、流体から粒子を除去するための複合フィルタ媒体１００が概して描写されている。具体的には、複合フィルタ媒体１００は、導電層２０上に直接形成された少なくとも１つのナノ繊維層１０を含む。
【００２９】
本明細書に記載の新規の複合フィルタ媒体及び方法は、特に本媒体が放電されなければならない用途において、極めて好ましい効率評点を達成するための手段を提供する。かかる媒体は、ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２下で評価されたときに、具体的には、同じ基準の付属書Ｊに従って放電されたときに、ＭＥＲＶ１４〜１６の高効率報告値を呈し得る。手短に言えば、導電層は、適切な透過性及び物理的属性（すなわち、プリーツ付け可能性、硬さ等）を有する有用な濾過媒体を作製するのに十分な収集支援を提供しながら、収集されたナノ繊維に蓄積された電荷を消散する役目も果たし、よりはるかに高い装填量（増加した基本重量）が濾過複合体に捕捉されることを可能にする。他の適用される標準としては、ＥＮ  ７７９−２０１２が挙げられるが、これに限定されない。
【００３０】
具体的に図１を参照して、一実施形態による二層複合体１００が高度に定型化された断面図に描写されている。この実施形態では、導電層２０は、多孔質ウェットレイド不織材料であり、ナノ繊維層１０は、本明細書の以下でより詳細に説明されるように、導電層２０上に直接形成されている。ウェットレイド不織材料の作製方法は、当業者に周知であり、本明細書では詳細に論じない。本明細書に開示される複合フィルタ媒体１００の導電層２０の重要な特徴は、導電層２０が導電性繊維２２の少なくとも一部を含むべきであることである。
【００３１】
ナノ繊維層１０を導電層２０上に直接形成することが、高装填量、例えば、約０．５〜２．０ｇｓｍの基本重量を有するナノ繊維層１０の形成を可能にするのに絶対不可欠であることが見出された。実際には、非導電層が（以下に記載のナノ繊維形成プロセスである溶液紡糸プロセスで形成される）電圧電位の蓄積を可能にし、これが最終的に非導電層上での繊維沈着を拒絶し、それ故に少なくとも約０．５ｇｓｍの基本重量を有するナノ繊維層１０の形成が不可能であったことが見出された。一実施形態では、ナノ繊維層は、約０．６超〜約２．０ｇｓｍの基本重量を有する。
【００３２】
一実施形態による導電層２０の形成に有用な導電性繊維２２は、金属繊維、イオノマー繊維、金属もしくはイオノマー被覆繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない導電性繊維である。導電性粒子（すなわち、約６ｍｍ未満の長さを有する粒子）が本明細書に記載の導電層２０で使用され得ることが可能である一方で、導電層２０は、望ましい濾過特性を達成するために、本明細書の以下でさらに詳細に説明されるようにＺ方向に整列した導電性繊維２２を有するべきである。加えて、導電層２０は、少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの均一表面導電率を達成するのに十分な導電性繊維２２を含むべきである。表面導電率の測定方法は、当業者に周知であり、例えば、ＡＳＴＭ  Ｂ１９３−８７で見つけられる。一実施形態では、ウェットレイド不織導電層が全て導電性繊維２２から作製される一方で、他の実施形態では、導電層は、導電性繊維２２と合成繊維２４との混成物から作製される。導電層２０は、少なくとも約５重量％を超える導電性繊維２２、または少なくとも約７重量％、もしくは少なくとも約１０重量％、もしくはそれ以上の導電性繊維を含む。
【００３３】
上述のように、導電層２０は、合成繊維２４、すなわち、合成ポリマー樹脂から作製された繊維も含み得る。かかる有用なポリマーとしては、ポリエステル、ナイロン、アクリル、モダクリル、及びポリオレフィンのうちの１つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。より具体的には、合成ポリマー繊維は、以下のポリマー：ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、及び／またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から作製され得る。導電層２０が、ガラス、綿、セルロース等の他の添加物及び／または天然繊維を含み得ることも企図される。
【００３４】
繊維（導電性繊維及び／または合成繊維）がマトリックス中に混合されて、Ｚ方向導電性を有する導電層である導電層２０を形成する。言い換えれば、導電層２０は、導電性繊維２２の多くが、図１及び２に描写され、かつ矢印Ｚで示されるように、不織マトリックス内にＺ方向に形成または配置されるように作製される。繊維２２は本質的には直立しており、それ故にマトリックスを通じて電気導管または経路を形成し、これにより、電界維持が支援されて以下に記載の溶液紡糸プロセスに適応され、ナノ繊維層１０の導電層２０上でのより重い沈着が可能になる。
【００３５】
少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの表面導電率を有することに加えて、導電層２０は、以下の特性：１平方メートル当たり約１０〜２００グラム（ｇｓｍ）の基本重量、約１３〜１６ミルの厚さ（１／１０００インチに等しく、かつ０．０２５４ｍｍに等しい長さの単位）、約５００〜９００ｍｇの硬さ、約１４．８のアルファ（１５個の試料の平均として決定されたもの）、及び約２００〜１０００立方フィート／分（ｃｆｍ）（５．６６〜２８．３２立方メートル／分）のフラジールも有し得る。一態様によれば、導電層２０は、自己支持型であり、プリーツ付け可能である。つまり、これは、濾過材料の完全性を損なうことなく典型的には濾過材料に必要なプリーツに形成されることが可能である。理論に拘束されることを望むものではないが、少なくとも約１０−７マイクロジーメンスの表面導電率及びＺ方向導電性が、導電層２０内の最適量の導電性繊維により達成されると考えられる。導電層２０内の少なくとも約３重量％の導電性繊維の装填量が必要な表面導電率及びＺ方向導電性を達成するのに十分ではないことが見出された。
【００３６】
導電層２０を形成する不織ウェブがフェルト、エアレイド、またはウェットレイドウェブであり得るが、ウェットレイド不織材料が最も有用であることが証明されている。したがって、導電性繊維２２が整列して、Ｚ方向導電性をもたらすことができる。ウェブが湿式プロセス、すなわち、従来の製紙機械に置かれると、ウェブの繊維は、主に、ウェブが置かれた多孔質表面の平面、すなわち、Ｘ−Ｙ方向に配向される。繊維のこの略横方向配向が、ウェブにその横方向配向へのかなりの強度を提供する。ウェブに塗膜が塗布されるとウェブが横方向に引っ張られるため、横断方向またはＺ方向の強度は、伝統的には、横方向の強度ほど重視されていない。加えて、ウェブが上述のウェットレイドウェブである場合、水溶性結合剤が所望に応じて水分散液に添加されてウェットレイドウェブを形成することができるが、結合剤のかかる導入は、非常に便利である一方で、必要ではない。
【００３７】
導電層２０の高導電性「Ｚ」方向設計は、本質的には、「電気導管」を作製し、これにより、（本明細書の以下により詳細に記載される）ナノ繊維形成プロセス中に導電層２０を通じてアース接地に作り出される暗示高電圧及び高イオン化空気の消散が提供される。これは、暗示電圧及びイオン化表面エネルギーも逃し、ナノ繊維自体に生じる蓄積を最小限に抑えて、高沈着基本重量（約０．５ｇｓｍ以上〜最大約２．０ｇｓｍ）を可能にする。導電率のこの閾値は、表面導電率計を使用して測定され、標準大気条件（５０％相対湿度で７２°Ｆ（２２．２２℃））下で１０−７マイクロジーメンスの最小値を有する。さらなる導電率は、さらなる炭素繊維の添加またはより高レベルの大気湿度によって達成され、さらなる及び／または強化された「Ｚ」方向消散をもたらすことができる。
【００３８】
ウェットレイド構造の作製技術分野における技術者であれば理解するであろうように、ある特定の量のＺ方向繊維が常に材料内に天然に形成されている。しかしながら、ある特定の量のＺ方向導電性が導電層上で所望のナノ繊維装填量を達成するのに必要であることが、本明細書に記載の実施形態の重要な特徴として認識された。一実施形態によれば、少なくとも約７重量％の導電性繊維が、本明細書に記載の複合フィルタ媒体を形成するために適切なＺ方向導電性をもたらすのに必要であると考えられる。実際には、導電性繊維のさらなる装填量は、導電層の構造的完全性を損ね、かつ／または所望の効果を達成するのに必要な導電層製造費用を超える費用を課す場合がある。導電性繊維の少なくともいくつかをＺ方向に形成または置く方法の１つとしては、Ｎａｌｃｏ  ６２５（合成ポリアクリル酸ナトリウム）の希釈水への連続添加による抄紙機ヘッドボックスでの粘度修正の強化が挙げられる。これは、次いで、より大きい合成ポリマー樹脂繊維が抄紙機に移動して織物をより速く形成し、導電層２０を最初に形成し始めることを可能にする。その後、より小さい導電性繊維が懸濁液中により長く留まり、シートの形成が続くにつれて最終的にはＺ方向に主に捕捉されるようになる。
【００３９】
本明細書に記載の別の重要な特徴は、ナノ繊維層１０を導電層２０の上に、または導電層２０上に直接形成する能力と関係している。したがって、多層複合濾過媒体１００を形成するために導電層２０とナノ繊維層１０との間に接着剤または機械的付着機構を提供することは必要ではない。
【００４０】
一実施形態では、ナノ繊維層１０は、修正された電界紡糸プロセス、すなわち、熱可塑性ポリマーを溶液中に溶解し、ポリマー含有溶液を導電層上に直接電界紡糸するプロセスを使用して作製される。最も好適なポリマー含有溶液及びプロセスは、参照により全体が組み込まれる、Ｎａｎｏｓｔａｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに委譲された米国特許第８，５１８，３１９号に記載のものである（以下、「溶液紡糸プロセス」または「溶液紡糸ナノ繊維」と称される）。一実施形態によるナノ繊維層１０での使用に好適なポリマーは、非極性非導電性熱可塑性ポリマーである。かかる熱可塑性ポリマーの例としては、ポリスチレン、スチレンブタジエン、他の芳香族側鎖ポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）もしくは他のアクリレートポリマー、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、他の非極性もしくは非導電性ポリマー、またはそれらのコポリマーもしくは誘導体もしくは組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、単一熱可塑性ポリマー、またはホモポリマーが、ナノ繊維層１０の形成に利用される。
【００４１】
導電率の低下を呈するポリマー含有溶液の一例は、（ｉ）Ｄ−リモネン（ＤＬ）中ポリスチレン（ＰＳ）の溶液と（ｉｉ）ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解された無機塩との混合物である。ポリスチレンは、非極性非導電性ポリマーであり、Ｄ−リモネンは、かんきつ類の外皮に天然に存在する比較的高沸点の蒸気圧の低い非極性溶媒である。Ｄ−リモネンは、「無公害」または環境に優しい有機溶媒として魅力的であり、かんきつ類加工の副産物として容易に大量入手可能である。
【００４２】
上に開示される溶液紡糸ナノ繊維１２を従来の電界紡糸装置及び上述の修正されたプロセス／流体を使用して形成し、そこで導電経路がポリマー含有溶液と電極との間に確立された。しかしながら、従来の電界紡糸装置では、導電性スクリーン／プレート／グリッド／メッシュは、導電性経路を維持するために導電性標的としての役目を果たす。しかしながら、ナノ繊維を高効率濾過用途（すなわち、ＭＥＲＶ１４〜１６の効率またはさらにより高い効率での除去を必要とする用途）に有用な装填量で導電性標的上に位置付けられた非導電層上に形成するか、またはさもなければ沈着させる試みが、断じて不可能であることが見出された。実際には、ナノ繊維の多くが、非導電層の表面のすぐ上を飛び超えて、加工機械の周辺金属構成要素における接地を見つけようとした。ナノ繊維は、下方に向かって非導電層の表面上に横たわるのではなく、文字通り左右に動いていた。
【００４３】
一態様によれば、電界紡糸装置は、電界をもたらし、この電界は、紡糸ヘッドアセンブリから押し出されたポリマー含有溶液を電極としての役目を果たす導電層２０に誘導した。典型的には、紡糸ヘッドアセンブリは、溶液が押し出されるノズルのアレイを含む。
【００４４】
ナノ繊維１２の導電層２０上でのある特定の沈着速度及び／または装填量の使用が望ましい一方で、結果として生じるナノ繊維１２のいわゆる「層」を実際に測定することが困難であることは容易に理解されるはずである。実際には、本明細書に記載の複合濾過媒体１００、すなわち、約０．５〜約２．０ｇｓｍの基本重量を有するナノ繊維層に望ましいより高い装填量でさえも、ナノ繊維層１０は、導電層２０上に形成された塗膜と同じ程度に「層」ではない。実際には、視覚的に、ナノ繊維層１０は、導電層２０上の粉塵のように見える。ナノ繊維１２またはナノ繊維層１０は、導電層２０に接着または付着するためにさらなる結合剤または接着剤を必要としない。
【００４５】
したがって、導電層２０上のナノ繊維層１０の装填量または基本重量を測定するために、ナノ繊維層１０自体の重量を実際に測定するのではなく、溶液紡糸プロセスから押し出された材料（またはナノ繊維１２）の量のみを測定することができる。したがって、溶液紡糸プロセスのパラメータ（例えば、圧力、時間、出発重量及び仕上がり重量、溶液流、固体％、ノズル幅、ライン速度、被覆面積、ノズルの数、ノズル毎の流量等）を知ることが、ナノ繊維層１０の実際の基本重量の決定に役立つ。あるいは、複合フィルタ媒体１００の基本重量を決定することができ、導電層２０の基本重量が分かった時点で、ナノ繊維層１０の基本重量が算出され得る。
【００４６】
約０．５〜約２．０ｇｓｍの基本重量を有するナノ繊維層１０が特に有用であると見なされ、本明細書に記載の導電層及び溶液紡糸プロセスなしでは作製不可能である一方で、より高い基本重量が、複合フィルタ媒体１００の効率を損なうことなくより頑強な媒体を提供するため、さらにより望ましい。したがって、約０．６ｇｓｍ超〜最大約２．０ｇｓｍの基本重量を有するナノ繊維層１０がさらにより望ましい。最大約１０００ｎｍの直径を有するナノ繊維の作製が可能である一方で、より微細な繊維が媒体への空気流にあまり混乱を引き起こさず、任意の設計特定空気流で媒体にわたってより低い圧力降下をもたらすため、約３００〜約８００ｎｍの直径を有するナノ繊維が特に有用であることが見出されたことも企図される。これにより、改善されたアルファももたらされる。
【００４７】
余談として、「極細繊維」及び「ナノ繊維」という用語の直径が重複し得ることが認識されているが、本明細書で使用されるとき、「極細繊維」という用語は、約８００ｎｍを超える直径を有する現在の技術を前提として典型的には約８００ｎｍ未満の直径を有する極細繊維を作製することができない現在利用可能な市販のメルトブロー機械を使用して作製された繊維を含む。
【００４８】
図２を参照して、任意のさらに１つ以上の不織層または前置フィルタ層４０がナノ繊維層１０に付着した一実施形態による代替の複合フィルタ媒体１００が提供されている。図２に示されるように、追加の接着剤層３０は、１つ以上の前置フィルタ層４０のナノ繊維層１０への付着をもたらすために提供され得る。前置フィルタ層４０は、使用される場合、本質的には、ナノ繊維層１０を適所に保持し、ナノ繊維層１０の導電層２０からの分離を防ぐように機能する。前置フィルタ層４０は、上流層としても機能して、ナノ繊維層１０との係合前に流体流からより大きい粒子を除去することができる。本明細書に示されるように、接着剤層３０は、ナノ繊維層１０と前置フィルタ層４０との間に位置付けられる。
【００４９】
前置フィルタ層４０は、一実施形態では、メルトブロー層を含み得、なおさらなる一実施形態では、前置フィルタ層４０は、帯電メルトブロー層を含み得る。前置フィルタ層４０がメルトブロー不織材料として形成される場合、層４０を形成する極細繊維１２は、典型的には、約１〜約２５μｍの平均直径を有する。一実施形態では、前置フィルタ層４０は、約５〜約６０ｇｓｍの基本重量を有する。前置フィルタ層４０は、任意の既知の合成ポリマーから形成され得る。かかる有用なポリマーとしては、ポリエステル、ナイロン、アクリル、モダクリル、及びポリオレフィンのうちの１つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。より具体的には、合成ポリマー繊維は、以下のポリマー：ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、及び／またはポリブチレンテルフタレート（ｔｅｒｐｈｔｈａｌａｔｅ）（ＰＢＴ）から作製され得る。前置フィルタ層４０が、ガラス、綿、セルロース等の他の添加物及び／または天然繊維を含み得ることも企図される。加えて、前置フィルタ層４０は、約１０〜約１０００立方フィート／分（ｃｆｍ）（約０．２８〜約２８．３２立方メートル／分）のフラジールを有し得る。
【００５０】
一態様によれば、複合フィルタ媒体１００は、抗酸化剤を含まない。抗酸化剤が本明細書に記載の媒体に特に有用ではない理由は、導電層２０の接地電位が中和され、それ故にナノ繊維沈着または溶液紡糸プロセス中のその電荷消散への効果を下げ得るためである。
【００５１】
図３は、ナノ繊維１２（図１を参照のこと）が導電層２０上に直接形成されるように、溶液紡糸ナノ繊維層１０が溶液紡糸プロセス（具体的に図示されず）を使用して形成される典型的なプロセスの概略図である。本明細書に示されるように、導電層２０がロール１２０上に事前作製され、その後、そのプロセスを通じてナノ繊維形成プロセス１１０に向かって供給された。ナノ繊維形成プロセス１１０の退出時、複合フィルタ媒体１００（この段階ではナノ繊維層１０及び導電層２０のみを含む）は、任意の前置フィルタ層１３０及び接着剤層が添加される積層プロセス１４０に入る。最終的には、複合フィルタ媒体１００が仕上げプロセス１５０で終了する。
【００５２】
形成後、複合フィルタ媒体は、様々な既知の技法に従ってさらに加工され得る。例えば、複合フィルタ媒体は、プリーツ付けされ、プリーツ付けされたフィルタ要素に使用され得る。一態様では、複合フィルタ媒体、またはその様々な層は、互いに適切に離間された距離で折り線を形成することによって好適にプリーツ付けされ、複合フィルタ媒体の折り畳みを可能にし得る。任意の好適なプリーツ付け技法が使用され得ることを理解されたい。
【００５３】
複合フィルタ媒体は、ポリマーメッシュ及び／または金属メッシュ等の１つ以上の構造的特徴部及び／または補強要素を含む他の部品を含み得る。例えば、スクリーン裏張りが複合フィルタ媒体上に配設され、さらなる硬さを提供することができる。なお別の態様では、スクリーン裏張りは、プリーツ付け形状の保持を支援し得る。例えば、スクリーン裏張りは、拡大金属ワイヤまたは押出プラスチックメッシュであり得る。
【００５４】
複合フィルタ媒体は、ＡＳＨＲＡＥフィルタ媒体用途を含む様々な用途での使用に好適な様々なフィルタ要素に組み込まれ得る。複合フィルタ媒体は、任意の空気または液体濾過用途で使用され得る。一例として、複合フィルタ媒体は、暖房及び空調ダクトで使用され得る。複合フィルタ媒体は、例えば、高効率フィルタ用途（例えば、ＨＥＰＡ）の前置フィルタ等としての機能を果たす、前置フィルタとして他のフィルタと組み合わせて使用され得る。フィルタ要素は、バッグフィルタ（典型的にはプリーツ付けされていない）及びパネルフィルタ（典型的にはプリーツ付けされている）を含む当該技術分野で既知の任意の好適な形状を有し得る。
【００５５】
一態様では、フィルタ要素は、複合フィルタ媒体の周囲に配設され得る筺体を含む。筺体は、様々な形状を有し得、その形状は、意図される用途によって異なる。別の態様では、筺体は、複合フィルタ媒体の周辺に配設されるフレームから形成され得る。例えば、フレームは、周辺に熱的に密封され得る。なお別の態様では、フレームは、略矩形のフィルタ媒体の４つ全ての側面を包囲する略矩形の形状を有する。フレームは、例えば、厚紙、金属、ポリマー、または好適な材料の任意の組み合わせを含む様々な材料から形成され得る。フィルタ要素は、フィルタ媒体をフレームに対して安定させる安定化特徴部、スペーサ、または任意の他の適切な特徴部等の当該技術分野で既知の様々な他の特徴部も含み得る。
【００５６】
複合フィルタ媒体は、バッグ（またはポケット）フィルタ要素に組み込まれ得る。バッグフィルタ要素は、１つの側面のみが開放したままの状態であり、それによりフィルタ内にポケットを形成するように、２つのフィルタ媒体を一緒に配置し（または単一フィルタ媒体を半分に折り畳み）、３つの側面（または折り畳まれた場合、２つの側面）を互いに嵌合することによって形成され得る。一態様では、複数のフィルタポケットがフレームに取り付けられて、フィルタ要素を形成することができる。各ポケットは、開放端がフレーム内に位置するように位置付けられ、それ故に空気が各ポケットに流れるのを可能にし得る。別の態様では、フレームは、内部に延在して各ポケットを保持する矩形の輪を含み得る。フレームが実質的に任意の形状を有してもよく、当該技術分野で既知の様々な嵌合技法を使用してポケットをフレームに連結することができることを理解されたい。さらに、フレームは、例えば、バッグフィルタに一般的な６〜１０個のポケットといった、任意の数のポケットを含み得る。
【００５７】
バッグフィルタは、内部に配設され、かつフィルタの対向側壁を互いに離間した距離で保持するように構成された任意の数のスペーサを含み得る。スペーサは、側壁間に延在する糸または任意の他の要素であり得る。バッグまたはポケットフィルタとともに使用するための当該技術分野で既知の様々な特徴部が本明細書に開示される複合フィルタ媒体に組み込まれ得ることが理解され得る。
【００５８】
複合フィルタ媒体及びフィルタ要素が様々な異なる構築物を有してもよく、特定の構築物が複合フィルタ媒体及び要素が使用される用途に依存することを理解されたい。いくつかの態様では、追加の基材または膜が複合フィルタ媒体に添加され得る。フィルタ要素は、複合フィルタ媒体に関連して上述される特性値と同じ特性値を有し得る。
【００５９】
使用中、複合フィルタ媒体は、流体（例えば、空気または液体）がフィルタ媒体を貫流するときに汚染物質粒子を繊維ウェブ上で機械的に捕捉する。いくつかの用途では、サブミクロン粒子（すなわち、１ミクロン未満の粒径を有する粒子）が特に高い効率レベルで空気流から除去されることが望ましい。本明細書の上に参照されるように、本明細書に記載の複合フィルタ媒体は、１４以上、１５以上、またはさらには１６のＭＥＲＶ評点を達成することができる。当業者であれば理解するであろうように、ＡＳＨＲＡＥ標準５２．２−１９９９（「ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２」）は、複合体が試験されるパラメータを設定し、表１に部分的に記載されるように様々な粒径の粒子を除去する濾過媒体の能力に基づいてＭＥＲＶ評点（１〜１６段階）を提供する。
【表１】
2018509285.tif 000003
【００６０】
言い換えれば、ＭＥＲＶ１６の濾過効率で適格とする複合フィルタ媒体の場合、それは、Ｅ１粒子（０．３０〜１．０μｍの粒径範囲を有する粒子）、Ｅ２粒子（粒径１．０〜３．０μｍの粒子）、及びＥ３粒子（粒径３．０〜１０．０μｍの粒子）を全て９５％以上の効率で除去することができなければならない。加えて、濾過媒体をさらにより微細な標準に供することが可能であり、ＡＳＨＲＡＥ  ５２．２の付属書Ｊに従って、濾過媒体が追加の条件付けステップに供されて、実際のフィルタ効率低下を模倣し、そこで、塩化カリウム（ＫＣＬ）が厳格なプロトコルを使用してエアロゾル化され、フィルタ媒体に導入され、媒体の放電をもたらす。なお別の例は、媒体を放電するためにイソプロピルアルコールを使用する欧州標準ＥＮ  ７７９である。
【００６１】
複合フィルタ媒体は、汚染物の捕捉を強化するために帯電される必要はない。したがって、いくつかの態様では、複合フィルタ媒体は帯電されない。しかしながら、他の態様では、複合フィルタ媒体は帯電されてもよい。特に望ましい用途では、本明細書に記載の複合フィルタ媒体は、特異的に放電される。
【００６２】
本開示の複合フィルタ媒体は、ＡＳＨＲＡＥ用途に限定されない多くの用途を有し得る。例えば、複合フィルタ媒体は、液体−液体融合用途、気体−液体融合用途、油圧濾過用途等に好適であり得る。本明細書に開示される媒体の使用及び用途が限定されておらず、複合フィルタ媒体の任意の好適な用途が可能であることを理解されたい。
【実施例】
【００６３】
７５重量％のポリエチレンテレフタレート短繊維（約６．０デニール（０．６６７テックス）及び／または繊維直径２５．０ミクロン、長さ１２〜２４ｍｍ）、７．０＋重量％の炭素繊維（約０．７デニール（０．０７７テックス）及び／または繊維直径７．５ミクロン、長さ約６．０ｍｍ）、ならびに１９重量％のアクリル−スチレンコポリマー結合剤を使用してウェットレイド不織導電層２０を作製した一実施形態による複合フィルタ媒体１００の試料を調製した。導電層２０を、当業者であれば理解するであろう傾斜ワイヤウェットレイドプロセスを使用して作製し、典型的な乾燥及び硬化オーブンを用いて形成システムを完了した。導電層２０は、５１ｇｓｍの基本重量、約０．００７インチ（０．１７７８ｍｍ）の厚さ、約５００ｍｇの硬さ、約１０未満のアルファ、及び１０−７マイクロジーメンスの表面導電率を有した。ナノ繊維層１０を、本明細書の上に記載の溶液紡糸プロセスを使用して約３００ｎｍの直径を有する溶液紡糸ポリスチレン繊維から作製し、ウェットレイド不織導電層２０上に直接形成した。ナノ繊維層１０は、以下の表２に記載の算出された基本重量及び約５００ｎｍと推定される厚さを有した。最後に、高度に荷電された（例えば、荷電されたマルチビームコロナを使用して）前置フィルタ層４０、この例では、約０〜１５０ｋＶの電荷、約２〜３ミクロンの平均直径、及び約３３ｇｓｍの基本重量を有する１００重量％のポリプロピレン繊維で作製されたメルトブロー層を、ＨＢ  Ｆｕｌｌｅｒから市販されているＰＳＡとして既知の噴霧繊維化感圧接着剤層３０を使用してナノ繊維層１０に付着した。接着剤層３０は、２ｇｓｍ以下の基本重量を有した。メルトブロー層４０は、１００ｍｇ未満の硬さ、０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）の厚さ、及び５０超の荷電アルファを有した。
【００６４】
「対照」とマークされた試料は、ナノ繊維層１０を有しない試料であった。複合フィルタ媒体（試料Ｆ、Ａ、Ｂ２、及びＤ）、ならびに対照試料を様々な試験に供し、試験結果を表２及び３に提示する。表２では様々な用語が使用されており、それらを以下の通り定義する。「沈着」とは、本明細書の上に記載のノズルの数、流量等の溶液紡糸プロセスの様々なパラメータに基づいて算出されたナノ繊維層１０の基本重量を指し、「流れ」とは、空気圧がノズルに加えられ、かつノズルから出る溶液の量の尺度である溶液紡糸プロセス設定であり、「速度」とは、ナノ繊維層１０が上に沈着するにつれて導電層２０が移動するライン速度を指し（少なくとも約５０〜約１００フィート／分（ｆｐｍ）を達成することが目標であり、これらの速度が恐らく商業的に受け入れられる望ましい速度である）、「Ｉ．Ｒ．」とは、媒体が放電される前の媒体のインチ単位の水柱の初期抵抗を指し、「ｍｍ」とは、ミリメートル単位の水柱の初期抵抗（ＷＧ）を指し、「抵抗（Ｐａ）」は、本明細書の上に定義される通りであり、「フラジール」は、本明細書の上に定義されるフラジールを指す。試験結果を、いずれかの電荷が複合フィルタ媒体から除去される前、ならびに放電後の両方について、Ｅ１、Ｅ２、及びＥ３の各々の粒子除去効率として表３に提示する。予想通り、導電層上でのナノ繊維の沈着（装填）が増大するにつれてフラジールが下方に影響され、これは、これらのより微細なナノ繊維の添加により、より効率的な濾過が提供されるためである。
【表２】
2018509285.tif 000004
【００６５】
試験結果を、いずれかの電荷が複合フィルタ媒体から除去される前、ならびに放電後（付属書Ｊに従う）の両方について、Ｅ１、Ｅ２、及びＥ３の各々のＡＳＨＲＡＥ  ５２．２に従う粒子除去効率として表３に提示する。
【表３】
2018509285.tif 000005
【００６６】
データに見られるように、ナノ繊維層のより低い装填量で（０．５４ｇｓｍ以下の基本重量を有する実施例Ｆ及びＡ）、放電された複合フィルタ媒体がＭＥＲＶ１６評点を達成することは不可能である。本明細書の上に記載されるように、本明細書に記載の導電層及び溶液紡糸プロセスを使用することなく０．３５ｇｓｍ、０．５ｇｓｍ、または０．６ｇｓｍ超を上回るナノ繊維層装填量を達成するのは断じて不可能である。
【００６７】
例証される媒体及び方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、むしろ、一実施形態の一部として例証または記載される特徴を他の実施形態に使用するか、または他の実施形態とともに使用して、なおさらなる実施形態をもたらすことができる。本媒体及び方法がかかる修正及び変形を含むことが意図されている。さらに、本方法に記載のステップは、本明細書に記載の他のステップから独立して、それらとは別に利用され得る。
【００６８】
本媒体及び方法が特定の実施形態を参照して説明されているが、当業者であれば、企図される範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてもよく、等価物がその要素に置き換えられてもよいことを理解するであろう。加えて、本明細書で見つけられる教示の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの修正が加えられて、特定の状況または材料をそれらの教示に適応させることができる。
【００６９】
本明細書及び以下に続く特許請求の範囲では、以下の意味を有するいくつかの用語について言及される。単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。さらに、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「ある実施形態」等への言及は、列挙される特徴を同様に組み込む追加の実施形態の存在を除外するものと解釈されるようには意図されていない。近似言語は、本明細書及び特許請求の範囲を通して使用されるとき、それが関連する基本的機能に変化をもたらすことなく許容範囲で変動し得る任意の量的表現を修飾するために適用され得る。したがって、「約」等の用語によって修飾される値は、特定される正確な値に限定されるものではない。いくつかの例では、近似言語は、値を測定するための器具の精度に対応し得る。「第１の」、「第２の」等の用語は、ある要素を別の要素と見分けるために使用されており、別途特定されない限り、特定の順序または特定の数の要素を指すようには意図されていない。
【００７０】
本明細書で使用されるとき、「得る（ｍａｙ及びｍａｙ  ｂｅ）」という用語は、一連の状況において生じる可能性、特定の特性、特徴、もしくは機能の所有を指し、かつ／または適格とされた動詞に関連する能力、性能、または可能性のうちの１つ以上を表現することによって別の動詞を適格とする。したがって、「得る（ｍａｙ及びｍａｙ  ｂｅ）」の使用が、修飾される用語が、示される能力、機能、または使用に恐らく適切であるか、その能力を有するか、または好適であることを示す一方で、いくつかの状況下では、修飾される用語は、適切ではないか、その能力を有しないか、または好適ではない場合もあることを考慮に入れる。例えば、いくつかの状況下では、事象または能力が予期され得る一方で、他の状況下では、その事象または能力が生じ得ず、この区別が「得る（ｍａｙ及びｍａｙ  ｂｅ）」という用語によって拘束される。
【００７１】
特許請求の範囲で使用されるとき、「含む」という単語及びその文法的変異形は、論理的には、例えば、「から本質的になる」及び「からなる」等であるが、これらに限定されない様々な異なる程度の語句の範囲も定め、かつそれらも含む。必要に応じて、範囲が提供されており、それらの範囲は、それらの間の全ての部分範囲を含む。これらの範囲内の変形が当業者に提案され、未だ公にされていない場合、添付の特許請求の範囲がそれらの変形を網羅すべきであることが予期される。
【００７２】
化学及び技術の進歩により、言語の不正確さの理由からここでは企図されていない等価物及び代用物が可能になり得、それらの変形は、添付の特許請求の範囲によって網羅されるべきである。本書面による記述は、最良の形態を含む例を使用して本媒体及び方法を開示しており、当業者が任意のデバイスまたはシステムの作製及び使用等を実施し、かつ任意の組み込まれた方法を行うことも可能にする。その特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思いつく他の例を含み得る。かかる他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの文言とは異ならない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの文言とはあまり異ならない同等の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内に収まるよう意図されている。
【図１】
2018509285.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2018509285.tif 000010