(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維構造体における構造上の一体性を備える成分と、該成分より融点が低く繊維間の結合を可能とする低融点成分とを含む捲縮複合繊維からなる繊維マトリックスと、
前記繊維マトリックス内に間隔をあけて分配された機能性微粒子とを備え、
前記機能性微粒子は、前記捲縮複合繊維の前記低融点成分が加熱されて融解することにより前記捲縮複合繊維に接着されて繊維構造体が生成されており、
前記繊維構造体は、複数積層されて積層繊維構造体を構成しており、
前記積層繊維構造体の空気透過性が２００（Ｐａ）で１００（ｌ／ｃｍ２／ｈｒ）より大きくなり、かつ、前記機能性微粒子の充填比が少なくとも０．２５（ｇ／ｃｍ３）となるようにサイジングされたことを特徴とする積層繊維構造体。
【請求項２】
前記捲縮複合繊維は、三次元的に捲縮され、
前記機能性微粒子は、活性炭を含み、
前記低融点成分は、ポリアミドを含む請求項１記載の積層繊維構造体。
【請求項３】
前記機能性微粒子は、少なくとも二つのタイプの機能性微粒子を含み、
前記機能性微粒子の各々は、前記繊維マトリックス内の全体的に均一な層として分配される請求項１記載の積層繊維構造体。
【請求項４】
ミクロファイバーウェブとの組み合わせである請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の積層繊維構造体。
【請求項５】
繊維構造体における構造上の一体性を備える成分と、該成分より融点が低く繊維間の結合を可能とする低融点成分とを含む捲縮複合繊維により繊維マトリックスを形成するステップと、
前記繊維マトリックス内に間隔をあけて機能性微粒子を分配するステップと、
前記捲縮複合繊維の前記低融点成分を加熱して融解することにより前記機能性微粒子を前記捲縮複合繊維に接着して繊維構造体を生成するステップと、
前記繊維構造体を複数積層して積層繊維構造体を構成するステップと、
前記積層繊維構造体の空気透過性が２００（Ｐａ）で１００（ｌ／ｃｍ２／ｈｒ）より大きくなり、かつ、前記機能性微粒子の充填比が少なくとも０．２５（ｇ／ｃｍ３）となるように前記積層繊維構造体をサイジングするステップとを備える積層繊維構造体の製造方法。
【請求項６】
前記捲縮複合繊維は、三次元的に捲縮された繊維を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
サイジングされた前記積層繊維構造体を積極的に冷却するステップと、
ひだ折りされた構造を形成するためにサイジングされた前記積層繊維構造体をひだ折りするステップとをさらに備える請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ひだ折りされた形で、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の積層繊維構造体の重ねられた層を含む透過性繊維構造体。
【請求項９】
請求項８記載の透過性繊維構造体を含む透過性フィルター。
【請求項１０】
熱成形された形で、請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の積層繊維構造体の重ねられた層を含む透過性フェースマスク。
【請求項１１】
請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の積層繊維構造体の重ねられた層を含む透過性バッグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能微粒子を含む繊維構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機能微粒子は、種々の理由のために繊維構造に組み込まれる。例えば、軍隊の隊員の化学防御の繊維品は、活性炭のような気体吸着粒子を含む。フィルター材又はフィルターは、フィルターを通過する液体又は気体のある成分を選択的に取り除くための吸着粒子を含む。機能性微粒子は、流体の流れに活性剤又は所望の化学的変化を起こさせるものを解放するために使用され、化学的に又は触媒的に液体の流れの成分と反応する。
【０００３】
フィルター材及びフィルターは、より多くの機能性微粒子が供給されたとき、ある機能を達成するためのその中に含まれる活性化粒子が一般によりよく働くようにする。これは、活性化粒子のより多くの投入が一般により高い圧力での滴下をもたらすため、フィルター材／フィルターによる低い圧力での滴下を望むことと矛盾する。
【０００４】
マーケルらの米国特許第５３２８７５８号明細書に例示されるように、微粒子を入れた繊維構造が知られている。マーケルでは、少なくとも２秒のガーレー時間（Gurley time）によって透過性を特定し、増加したカレンダーロールの圧力とともにガーレー時間が増加されることを教示し、ウェブ厚さを圧縮するためカレンダー処理又はプレス処理を用いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この技術の利点にもかかわらず、機能性微粒子の改善された充填を含み、まだ許容される透過性を有する繊維構造が必要とされている。特に、本繊維構造から作られるフィルターの利点は、圧力低下に対する材料の充填及びこのような機能性微粒子の充填の割合を改善することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、繊維構造は、許容可能な透過性を有したまま単位体積（面積×厚さ）ごとに機能性微粒子の充填を改善し、曲げられた複合繊維からなる繊維マトリックスに基づく利点がある。この点について、本発明は、繊維マトリックス及びその中で動けなくされた機能性微粒子の均質性が改善され、サイジングされることによって、さらに高充填された繊維マトリックスが構造上の一体性において増加され、硬化されるという発見に基づくものである。「サイジングされる」と言う用語は、本明細書では、厚みを縮小することを意味する。
【０００７】
有益な応用として、丈夫で、より堅く、より薄い繊維構造をひだ折りすることができ、特別な量のフィルタースペース内で、圧力低下に対する材料の充填比及び結果的に機能性微粒子の充填比を改善するように、動的な状態のもとでひだ折りされた形で剛性をかなり維持することがわかった。
【０００８】
実施例で後に詳細にされる本発明の適用では、繊維構造は、予め形成されて部分的に予め結合されたウェブの間に配置された、機能性微粒子を充填された繊維マトリックスからなる。本明細書において、「マクロ構造」とは、本発明と関連しない、予め形成されて部分的に予め結合されたようなウェブから、機能性微粒子が充填された繊維マトリックスを区別するために使用される。本発明に従ってサイジングすることの目的及び効果は、マクロ構造の厚さ及び大きさをかなりの程度縮小することであり、一方、使用状態に合わせて予め形成されて部分的に結合されたウェブ等の場合には、最小の厚さ及び大きさの縮小しか生じ得ない。
【０００９】
本発明に従えば、繊維マクロ構造は、少なくとも０．２５ｇ／ｃｍ3の機能性微粒子の特別な充填を含み、２００Ｐａで１００（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）より大きい空気透過性を有する。本明細書において、「特別な充填」（specific loading）という用語は、マクロ構造の単位体積ごとの標準化された充填を規定し、「標準化された充填」（normalized loading）という用語は、微粒子の充填された質量及び標準化されたかさ密度に基づくものである。本明細書では、特別な充填値は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密度で標準化される。「特別な充填」は、慣例のように、繊維構造のパーセントに関する微粒子のパーセントを規定するのに代えて、利用可能な量のウェブへの微粒子の充填を規定するために使用するのが有利である。これは、微粒子及び繊維によって占められる量が、透過性及び曲折度を決定するからである。
【００１０】
この繊維ミクロ構造は、熱的に結合された全体的に均質の繊維マトリックスと、好ましくは、全体的に等間隔で三次元的に間隔をあけられるようにそのマトリックスの隙間に捕らえられ、曲折した流路を形成するために接着によってそのマトリックスに固定される機能性微粒子とからなる安定化されたミクロ構造を含む。本発明に従えば、繊維マトリックスの均一性及び微粒子の三次元的な等間隔のスペーシングが改善される。好ましくは、マクロ構造は、サイジングされ、その結果、丈夫で、堅くなり、記述される特別な充填及び透過性を有する。
【００１１】
繊維マトリックスは、好ましくは、熱で柔らかくなる構造の成分及びより低い温度で解ける成分を含む捲縮された複合繊維から形成されることが好ましい。捲縮された複合繊維は、三次元的に捲縮されていることが好ましい。
【００１２】
高充填された繊維マクロ構造の作成において、全体的に均一なマトリックス又はウェブは、機能性微粒子の捕獲のために開口し、微粒子は、マトリックスの隙間で捕獲されることが好ましい。マトリックスは、個々の繊維の交差点で熱的に結合され、さらに、より低い温度で解ける複合繊維成分が、粒子を固定するために繊維に微粒子を接着することが好ましい。ミクロ構造の安定化は、圧力をかけずに熱処理によりもたらされることが好ましい。
【００１３】
ミクロ構造の安定化の後、マクロ構造は、加熱され、サイジングされる。ミクロ構造における相対的間隔の関係は、サイジングすることにより変化しない。従って、繊維マトリックス及びその中で動かない機能性微粒子の改善された均一さが維持される。また、サイジングすることは、構造の一体性を増加させ、この結果、丈夫なマクロ構造をもたらし、剛性を増加し、曲折度を増加する。サイジングすることは、透過性を減少させるが、サイジングされたマクロ構造の透過性は、それにもかかわらず、以前のように規定される。
【００１４】
この新規な、高充填され、透過可能で、丈夫なマクロ構造を、この最後の形で最初から作ることができない。むしろ、ウェブ構造の開口が、微粒子の分配及び捕獲の均一さ並びに曲折した流路の形成に最初に必要とされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下に示されるように、本発明は、構造上の成分及びより低い温度で解ける成分を含む捲縮した複合繊維からなり、微粒子が動けない繊維マトリックスに基づくことが好ましい。構造上の成分は、機能性微粒子を多く充填されたときでさえ、高い構造上の一体性を備え、より低い温度で解ける成分は、繊維マトリックスの自己結合をもたらし、複合繊維への微粒子の接着のための高い結合能力を有することが好ましい。
【００１６】
ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate）のようなポリエステル（polyesters）は、約２４０〜２５６℃の融点を持ち、適切な複合繊維の構造上の成分として特に有用である。しかしながら、より低い温度で解ける成分より実質的に高い温度で解ける他の熱可塑性ポリマー又は熱軟化性材料を使用してもよい。一般には、有用な構造上の成分は、より低い温度で解ける成分より少なくとも約３０〜５０℃高い温度で解けることが好ましい。より低い温度で解ける成分は、複合繊維への機能性微粒子の融解接着及び繊維と繊維との結合を最適化するために選択される。適切な複合繊維は、構造上の成分及びより低い温度で解ける成分と異なる第三の熱可塑性成分からなる。
【００１７】
より低い温度で解ける成分は、微粒子と繊維が結合するために、約摂氏２０度より低いはっきりと限定された融点を持つことが好ましい。はっきりとした融点を持つ例示される熱可塑性ポリマーは、ポリアミド（polyamides）、ポリエステル（polyesters）、特に単独重合体（homopolymers）を含む。融点がよりはっきりし、又はより限定されるほど、繊維と繊維の結合をよりコントロールすることができ、微粒子と繊維の結合をよりコントロールすることができる結果となる。高分子材料がはっきりとした融点を持つかどうかの決定において、融点は、材料が柔らかく、ねばねばするときが始まりとして、また、材料がすっかり液体になった時を終わりとして考えるべきである。融解及び凝固サイクルを十分にコントロールできないことは、有害である。
【００１８】
さらに、適切なより低い温度で解ける成分は、機能性微粒子の異なる表面の上へ及び中へ流れ、強い物理的結合を形成するために、充分なメルトフローを持ち、微粒子のドリッピング又は不要のコーティングを防止するのに充分な溶融粘性を持つことが好ましい。微粒子のコーティングの範囲はまた、微粒子の大きさ及び繊維のデニールに依存する。より低い温度で解ける成分によってもたらされる効率のよい結合は、微粒子の表面の約１パーセントだけを覆うことが好ましく、このように、微粒子の能力を余り減少しない。
【００１９】
より好ましくは、より低い温度で解ける成分は、ナイロン−１１（nylon-11）及びナイロン−１２（nylon-12）のようなポリアミド（polyamides）を含む。しかしながら、ポリエチレン（polyethylene）及び変性ポリエステル（modified polyesters）のようなポリオレフィン（polyolefins）を含む他の高分子材料は、改善されたプロセス制御を用いれば、有用であることがわかった。
【００２０】
同心のシースコア(sheath-core)繊維は、本発明の実行に有用な複合繊維の一つの例である。適切な複合繊維は、また、偏心したシースコア繊維及び並列構成を有する繊維を含む。これらのタイプの複合繊維は、二重成分（bicomponent）又は２種以上のフィラメントからなる（heterofil）繊維として知られている。好ましくは、スパンへテロフィル繊維（spun,heterofil fiber）を用いてもよい。
【００２１】
複合繊維のデニールは、繊維マトリックスの所望の特性に応じて変更してもよい。有用な複合繊維は、約１０ミクロンを越える平均直径を有する典型的なマクロファイバー（macrofiber）である。有用なマクロファイバーの平均直径は、意図された適用に応じて約１２〜２５ミクロンである。所望であれば、０．５〜３の平均デテックス（average dtex）、特に０．８ｄｔｅｘを有するようなファインデニール複合繊維が、マクロファイバーの代わりに繊維マトリックスを形成するのに使用され、このようにして強く、さらにより柔らかい構造を作り出す。
【００２２】
動くことのできないマトリックスは、また、非複合的繊維又は他の物質を含んでもよい。フィルターとして使用する動くことのできないマトリックスは、特に大きな機能性微粒子が使用されるならば、剛性を備えるため、６〜１００００ｄｔｅｘを有する構造繊維を含むことが好ましく、また、ダスト微粒子（dust particulate）の効率的な濾過のためにマイクロデニールファイバー（microdenier fibers）を含むことが好ましい。マイクロデニールファイバー又は硬化ファイバーは、複合繊維、非複合的繊維、又は、これらの混合であってもよい。機能性微粒子を含む繊維構造は、０．５〜５０ｍｍ又はそれ以上の厚さで作ることができる。
【００２３】
本発明に従う微粒子を捕獲する繊維構造は、カーディングによって乾式形成されることが好ましい。乾式形成は、全体的に均質な構造を形成するのに適しており、空気又は流体の流れのために微粒子が充填された構造における曲折した経路で、機能性微粒子のような異なる物質の導入、スペーシング、及び捕獲を制御するのに適している。
【００２４】
本発明の従う不織繊維マトリックスは、機能性微粒子の捕獲を高めるために多少高くなるように捲縮した短繊維の複合繊維から形成されることが好ましい。二次元又は三次元の捲縮した繊維を使用することが好ましい。このような場合に、複合繊維は、機能性微粒子を捕獲する三次元の全体的に均質な構造を形成するのに充分な量が配分されて存在し、微粒子をその構造に融解接着させ、一点以上で微粒子をその構造に結合させることが好ましい。本発明に従う高い微粒子の充填と一致して、複合繊維が、微粒子の量を比較して小量存在する。従って、繊維は、微粒子が充填されたマクロ構造の約５〜２０重量パーセントであることが好ましい。また、複合繊維の構造上の成分は、微粒子の高充填を可能とするように高い構造上の一体性を備えることが好ましい。一点以上での構造に対する微粒子の結合は、構造上の一体性を増加させる。
【００２５】
本発明に従えば、特別な充填の透過性の改善が、マトリックスファイバーの全体的な均質さを改善し、繊維マトリックスの三次元的な空間内で機能性微粒子の等間隔でのスペーシングを改善する。繊維マトリックス及び微粒子の全体的な均質さが改善された結果、微粒子が繊維マトリックスの相対的により大きい量を占め、許容可能な透過性を有したまま、曲折した流れをもたらす。さらに、曲折度を増加して、微粒子に占められる量と流れのために利用可能な量との比を改善する。流れの増加した曲折度より、動的な状況下で機能性微粒子による運動がより効率的になるように、気体又は液体と機能性微粒子との間の相互作用がより高められる。
【００２６】
また、本発明に従って特別な充填の透過性を改善することは重要であり、すなわち、ミクロ構造の安定化の後、マクロ構造の量を減少するように、マクロ構造がサイジングされ、より薄い構造にされるが、相対的なミクロ構造のスペーシングの関係を変化しないような方法で、マトリックス構造の全体的な均質さ及び微粒子の三次元的な全体的に等間隔なスペーシングが改善され、許容可能な透過性が維持される。
【００２７】
本発明に従う高機能で透過性のある丈夫な繊維のマクロ構造は、機能性微粒子の少なくとも０．２５ｇ／ｃｍ3、好ましくは、約０．３０〜０．３５ｇ／ｃｍ3又はそれ以上の特別な充填を含み、２００Ｐａで１００（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）以上、好ましくは、約１７５〜２００（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）又はそれ以上の空気透過性を有する。以前に示したように、相対的により高い特別な充填の要望は、相対的により大きい透過性と矛盾する。このように、より高い特別な充填は、通常より低い透過性を導く。上記したように、微粒子及び繊維により占められる量は、透過性及び曲折度を決定するため、特別な充填は、利用可能なウェブ量における微粒子の充填を限定するのに使用される。
【００２８】
本明細書では、特別な充填量は、機能性微粒子の０．５ｇ／ｃｃのかさ密度により標準化される。しかしながら、適正な標準化値は、機能性微粒子のタイプに依存することを考慮される。異なるタイプの微粒子が異なるかさ密度を有するため、標準化が必要である。
【００２９】
サイジングされて成形された後、相対的に薄く、高充填され、許容可能な透過性を有し、より丈夫な繊維の構造は、鋭くＶ字形状のひだを形成するように編まれることが好ましい。そのひだがフィルターに組み込まれたとき、低い圧力低下により明確に特徴づけられるフィルターが作られる。さらに、鋭くＶ字形状のひだを作る可能性は、ひだの間のスペースの減少とともに単位長さごとのひだの数の改善を考慮し、その結果、フィルターの量を満たし、従って、圧力低下に対する充填される材料及び充填される微粒子の比が改善される。従って、ひだのあるフィルターを作るとき、最高の機能性微粒子の充填と最低の圧力低下との理論的なバランス点を達成することが目的である。本発明において、このバランス点は、改善された微粒子の充填並びにウェブの剛性及び厚さを含む要因の結果として近づけられる。
【００３０】
サイジングされてセットされた後、繊維構造は堅いけれども、それにもかかわらず、改善された構造上の一体性のために丈夫であり、この結果、クラックやダメージなしに共通のひだ折り機でひだが折られる。構造の変形性及び柔軟性は、さらに、処理の間の機械的な誤用及びその最終使用に対する強固さを備える。堅い構造は、高い空気速度の場合でさえまっすぐな表面を保持し、ひだを形成して使用されるときにしっかりとひだの間隔をあけることができ、類似の製品の通例の場合よりもひだのスペーサーをより少なくすることができる。堅い構造は、また、ひだ折りの均質さを補助するのに有利である。繊維の熱可塑性の性質のために、ひだ折りされた繊維のひだのヒートセット又はモールドされた部品のヒートセットのように、成形された後、構造をヒートセットすることができる。
【００３１】
マトリックス繊維の全体的な均質さ及び繊維マトリックス内の機能性微粒子の三次元的な等間隔のスペーシングに影響する要因は、繊維のデニール、切断長さ、並びに捲縮のタイプ及び量を含み、また、ウェブの開口、質量、ロフト（loft）及び繊維間の隙間の構造を含み、また、大きさ、幾何学的形状、密度、表面特性、及び間隙率を含み、さらに、ウェブ形成処理の動的変化、微粒子の付加、及びウェブのかきまぜを含む。これらの要因のいくつかは先行技術で詳細に述べられているので、いくらかのコメントを除き、簡潔のために、ここでは議論しない。このようにして、例えば、より微細な繊維がよりきめの粗い繊維より多くの繊維表面をもたらし、与えられた繊維の重量に対する利用可能な表面領域を増加するために使用することができる。但し、逆の考察に基づいて反対の選択が必要とされるかもしれない。ウェブ形成処理の動的変化の重要性は、グロージャーらの米国特許第５４８６４１０号明細書で述べられている。また、微粒子の物理的特性が微粒子を捕獲するウェブの隙間の大きさ及び外形と関連することは、重要である。さらに、与えられた量の微粒子を二つ又はそれ以上の量に分割してウェブに付加することは、微粒子を一回で付加することよりも一般に好ましい。さらに、微粒子の付加の間、機械的又は他の適切なウェブのかきまぜ、傾斜路の使用、又は垂直及び水平方向の分配を推進するいくらかの他の技術が、微粒子の分配の均質さを推進する。
【００３２】
繊維マトリックス内の三次元的な空間でマトリックス繊維及び機能性微粒子の全体的な均質さを改善することにおいて本発明で特に重要な要因は、繊維の捲縮である。二次元的な繊維の捲縮は有用であるけれども、三次元的な繊維の捲縮が通常特に重要であることがわかった。この改善は、第三の次元における改善された均質さによることがわかる。さらに、三次元的に捲縮された繊維に対して、相対的により高い捲縮の割合がこの発明の目的に、より効果的である。例えば、約３０パーセント又はそれ以上の捲縮は、大変効果があることがわかった。微粒子の付加の間のラインの速度が、改善された全体的な均質さを得ることにおいて重要である。ラインの速度が速すぎると、均質さが減少する。さらに、微粒子の付加とミクロ構造の安定との間でウェブの機械的なかきまぜは、微粒子を垂直及び水平方向に動作させるのに効果がある。さらに詳細は実施例から理解される。
【００３３】
本発明によって、構造の表面から表面まで繊維マトリックスの三次元的な空間内で機能性微粒子の等間隔のスペーシングの改善が例示される。また、二つ又はより多くのタイプの繊維構造内で積層、混合、又は完全に混合された微粒子が付加されてもよい。従って、本発明に従ったバリエーションにおいて、付加の順序に応じた層の順序でウェブ内で各微粒子の層が形成されるように、初めに一つのタイプの微粒子が付加され、次に第二のタイプが付加され、二つの又はより多くのタイプの微粒子が分配され、繊維のウェブ内で捕獲されるようにしてもよい。このような微粒子の層の各々が、本発明に従い、三次元的な等間隔の微粒子のスペーシングによって特徴づけられることが好ましい。
【００３４】
望ましくは、機能性微粒子は、一つの又は多数の応用に付加されてもよい。一般に、相対的にあまり密集していないウェブは、多量の応用ではなく、一つの微粒子により適している。また、微粒子の付加の速度は、重要である。このように、より高い均質さは、通常より遅い付加から得られる。
【００３５】
ウェブマトリックス内での全体的に等間隔で三次元的な微粒子のスペーシングが本発明に従って得られると、効果的な微粒子を固定するためにウェブマトリックスへの微粒子の融解接着及び個々の繊維の交差点でのウェブの熱的な結合によって、ミクロ構造が安定化される。結果として生じる繊維間の結合は、複合繊維自身の結合より通常強く、同様に微粒子と繊維との結合が構造を強くする。
【００３６】
実質的に有害に微粒子表面領域に作用しないで十分に微粒子を繊維に結合し、繊維構造を自己結合するように、より低い温度で解ける成分を制御して溶かすためにより低い温度で解ける繊維成分の融点の上に温度を上げ、通常では少し温度を上げて微粒子が充填されたマトリックスを熱することにより、ミクロ構造の安定化を達成することが好ましい。有用な上昇される温度は、構造上の成分の融点より低く、所望の結合を達成するのに適切な時間の間、熱が加えられる。相対的により高い熱処理温度の選択は、通常より長い暴露時間を必要とする。より低い温度で解ける成分の多すぎる流れ又は構造上の減損となる処理条件は、避けるべきである。
【００３７】
熱処理は圧力を加えないことが好ましい。ミクロ構造を安定化させる適切な方法は、特に機能性微粒子がより低い温度で解ける成分より低い特別な熱を持つとき、充填されたウェブを赤外線オーブン（IR oven）に通過させることである。ミクロ構造の安定化は、相対的な幾何学的次元又は関係の捻れなしにマクロ構造の厚さを連続して減少させることが好ましい。従って、本願発明に従えば、繊維構造の均質性を増加させ、繊維構造内の全体的に等間隔の三次元的な微粒子のスペーシングを改善し、流路を曲げることにより特徴づけられる、安定した透過性のあるミクロ構造を作ることができる。
【００３８】
この結果、本発明に従えば、マクロ構造上のディメンジョン、特に、厚さを変更することができるとともに、微粒子間の相対的な距離のようなミクロ構造の相対的な幾何学的関係を維持することができる。本発明に従う高充填されたマクロ構造は、許容可能な透過性を維持したまま、構造上の一体性が増加され、より薄くされ、堅くされる。比較として、均質でない微粒子が分配された高充填された構造は、許容可能な透過性を維持したまま、構造上の一体性を増加し、より薄くし、堅くすることはできない。微粒子の分配の非均質さが、繊維配置を含む問題となり、繊維の構造上の均質さに反する。従って、本発明に従えば、安定したミクロ構造を有する高充填された繊維のマクロ構造は、微粒子及び繊維が同様に充填されたサイジングされていない構造と比較して丈夫でより堅くより薄い構造を作るための熱処理及びサイジング処理により決定され、それらによって、マクロ構造は、許容可能な透過性を維持したまま、大きさを減少される。
【００３９】
より高い又は最も高いガラス転移温度を有する複合繊維成分のガラス転移温度の上で、より低い温度で解ける成分の融点より下に上昇された温度まで熱することによりこの結果が達成され、これにより、複合繊維は柔らかくされ、さもなければ、熱成形の準備が適切になされる。もちろん、この熱成形の温度は、ミクロ構造を不安定にしないようにミクロ構造の安定化のために使用される上昇された温度より低く、熱は所望の効果を達成するための適正な期間の間加えられる。この熱処理ステップは、簡単に赤外線オーブンを用いて実行されてもよい。相対的により高い熱処理温度の選択は、通常相対的により短い暴露時間を必要とし、相対的により低い温度の選択は、一般的には相対的により長い暴露時間を必要とする。ミクロ構造が不安定となる処理条件は、避けるべきである。
【００４０】
適切に熱せられた繊維構造のサイジングは、適正なニップギャップ（nip gap）を用いてなされることが好ましい。このように、０．２５ｇ／ｃｍ3又はそれ以上の機能性微粒子の特別な充填に対して、マクロ構造に関係するニップギャップが小さすぎるとマクロ構造を粉砕し、構造上の一体性を破壊する。この結果、繊維間の結合は、繊維と微粒子の結合と同様に破壊され、繊維のマクロ構造は、まったく維持されない。一方、ニップギャップが大きすぎると、本発明に従う丈夫で堅い繊維のマクロ構造にならない。しかしながら、ニップギャップは、微粒子がより低く充填された繊維構造に対してあまり重要ではない。このように、約０．２０ｇ／ｃｍ3又はそれ以下の微粒子の特別な充填に対して、適切な製品を生産するために相対的により広い範囲の有益なニップギャップが存在する。従って、本発明に使用される適切なニップギャップは、許容可能な透過性を維持したまま、一体性を改善し、剛性を増加した高充填されたマクロ構造を作るのに効果的である。さらに、ミクロ構造内の相対的なスペーシング関係は変更されないため、繊維マトリックス及びそこに分配された微粒子の改善された全体的な均質さが維持される。また、流路の曲折度も増加される。さらに、ニップギャップの選択について実施例で詳細に理解される。
【００４１】
比較として、許容可能な透過性を維持することに対立するものとして、微粒子が充填された繊維構造を圧縮することによって、構造上の一体性を達成することがマーケルの特別な目的である。マーケルの特許の技術に従う繊維のウェブは、カレンダー処理及び圧縮処理の結果として２００Ｐａで約２０（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）又はそれ以下の透過性を有する。単に高充填されたウェブは、本発明の目的ではない。材料がひだ折りされた繊維にされるとき、より大きい厚さに基づく高充填は、圧力低下に対する材料の改善された割合を生み出さない。
【００４２】
また、サイジング処理の後の適切な冷却は、丈夫でより堅くより薄い繊維材料を得るために重要である。０．２５ｇ／ｃｍ3又はそれ以上の特別な充填に対して、急速な冷却及び急速な熱処理が有効である。より多くの冷却エネルギー及び強制冷却は特に急速な熱処理に効果がある。大気温度が急速冷却するのに十分低い場合に、大気冷却は十分であるけれども、強制冷却は熱処理の再生産性と同様に一般には処理を改善する。
【００４３】
セットされた繊維マクロ構造の改善された剛性は、繊維及び微粒子の改善された全体的な均質さによって達成される。さらに、複合繊維の選択は重要であり、特別のより低い温度で解ける構造上の成分及び繊維デニールもこの点で重要である。これらの成分は、繊維間及び繊維と微粒子との効果的な結合並びに効果的な熱成形及び熱処理をもたらすように選択されることが好ましい。相対的により高い繊維デニールは、相対的により強い剛性をもたらし、一方、相対的により低い繊維デニールは比較的より弱い剛性をもたらす。また、繊維及び微粒子の構造上の配置、並びに繊維間の結合及び微粒子と繊維との結合の結合点の間の距離は、重要である。各繊維及び微粒子は数回結合されることが好ましい。より近い結合点はより堅いウェブをもたらし、より遠い結合点はより堅くないウェブをもたらす。増加された全体的な均質さは、より近く、しかしより均等に間隔をあけられた結合点を導く。
【００４４】
機能性微粒子は、繊維構造に任意に取り込まれる機能を有する広い範囲の物質から選択してもよい。機能性微粒子は、より低い温度で解ける繊維成分より明らかに低い特別な熱を持ち、より低い温度で解ける繊維成分の局部的な流動性、さらにすばらしい構造上の一体性を生み出すように素早く熱くなる。活性炭粒子、無機酸化物、及び水和物は、明らかにより低い特別な熱によって特徴づけられる。活性炭は、不要の又は有害な気体を除去するために通常使用される。
【００４５】
他のタイプの機能性微粒子は、シリカ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、粘土（clay）、アルミナ、ナトリウム、重炭酸塩、イオン交換樹脂、酵素剤及び金属酸化物を含む触媒剤、並びに殺菌性（biocidal、fungicidal）、殺ウイルス性、空気清浄性、又は芳香性の微粒子を含む。殺菌性の微粒子は、循環システムからのカビ及びカビのにおいを取り除くために、自動車環境制御システムのようなフィルター構造に組み込まれてもよい。上記リストは、利用可能な広範囲の機能性微粒子を例示したものであり、本発明の実行に使用されるのに適した物質を限定したものではない。
【００４６】
機能性微粒子の大きさは、平均直径で約１ミクロン又はそれ以下から約３〜５ｍｍ又はそれ以上までの範囲に入り、例えば、規則的な形状で球形の玉及び円柱から不規則な形状の微粒子（particles or granules）までの形状で変更してもよい。しかしながら、微粒子は、ウェブ構造によって捕獲されるように、適当な大きさを含む適切な物理的特性を有する。約４００〜５００ミクロンの活性炭微粒子は、約１５ミクロンの平均直径を有する繊維から作られた全体的にの均質なウェブに捕獲されるのによく適している。空隙の大きさの減少は、通常、機能性微粒子の付加に起因する。従って、より大きな微粒子が最初に捕獲され、その後、捕獲されていないより小さい微粒子が加えられ、捕獲される。
【００４７】
好ましくは、機能性微粒子の高充填及び流路の曲折度の増加の結果、重要なダスト除去効率及び保持能力が存在する。
【００４８】
また、改善され全体的な均質さの結果として、マルチウェブの繊維構造における改善された均質さが達成され、単一の見かけ上単層の繊維構造が作られる。実施例に示されるマルチウェブの繊維構造は、微粒子が一つのウェブの表面の下から反対の表面の下まで含まれ、改善された単一の特性になり、微粒子のない表面を備えることが好ましい。界面の結合は、接触しているウェブの繊維の混合に起因し、熱が適用された繊維は、単一構造を作る繊維間の結合を形成する。
【００４９】
特別な充填、微粒子（例えば、大きさ又はタイプ）、繊維、又は、所望の他の方法でウェブからウェブまで異なるマルチウェブの繊維構造が準備され、少なくとも、そのようなウェブの各々が、本発明に従ってマトリックス繊維及び微粒子に関して全体的に均質になる。微粒子の分配の順序を備える互いに異なるウェブの積み重ねが作られる。さらに、他の配置が、本発明の従って作られたコア構造の内部又はそれに異なる材料の積層と同様に片側の構造を含んで作られる。
【００５０】
さらに、そのようなマルチウェブの繊維構造の積み重ねを準備してもよい。これらの積み重ねが、許容可能な透過性で高充填の薄い構造を作るのに使用されてもよい。これらの積み重ねが、人用の保護フィルターを含むフィルターを組み立てるために、任意にひだ折りされてもよい。ひだ折りされたとき、本発明に従う相対的により薄い積み重ねの圧力低下は、流れと付加された構造上の厚さとの干渉を含む理由のために、相対的により厚い積み重ねの圧力低下より低くくなる。
【００５１】
本発明に従うマルチウェブの繊維構造は、一つ又はそれ以上のミクロファイバーウェブを含むことが好ましい。これらのウェブは、細かい空隙（interstices or voids）によって通常特徴づけられる流れの通路を規定する。ミクロファイバーウェブの平均孔径は、ミクロファイバーのレベル又は直径を変更することにより調整してもよい。しかしながら、有用なミクロファイバーウェブは、約３ミクロン及びそれ以下の微粒子の効果的な除去のために一般には適切な多孔性を有する。
【００５２】
好ましくは、ミクロファイバーウェブは、マルチウェブの繊維構造内に配置される。一般には、濾過への適用に対して、ミクロファイバーウェブは、機能性微粒子を含まず、最小量のミクロファイバーが、所望の濾過効率を得ることと矛盾しないように使用される。
【００５３】
ミクロファイバーは、一般的には、小さい直径、通常平均直径が１０ミクロンより小さいいずれの繊維でもよい。例えば、高分子ミクロファイバー、無機質ミクロファイバー、又は混合されたミクロファイバーでもよい。濾過構造に対して得に適切なミクロファイバーは、約５ミクロン又はそれ以下、好ましくは、約１〜３ミクロン、さらに好ましくは、約１〜２ミクロンの平均直径を有する。１ミクロンより小さい繊維を含む他の繊維材料が、構造の中又は上に含まれてもよい。直径の異なるミクロファイバーが、混合されてもよい。好ましくは、解けて膨れる高分子ミクロファイバーが用いられてもよい。
【００５４】
単一成分の高分子ミクロファイバーは、使用される処理温度を実質的に超える温度で解けるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のようなポリエステルから作られてもよい。ミクロファイバーは蒸気吸着カーボンファイバー（vapor sorptive, carbon fiber）のような機能性繊維でもよい。カーボン／高分子ミクロファイバーの混合物又は他の適当な機能性混合物を用いてもよい。
【００５５】
ウェブは、異なるタイプのミクロファイバーから形成することができる。一つのミクロファイバーウェブは濾過だけに適する繊維から作ることができ、他のミクロファイバーウェブは蒸気吸着カーボンファイバーのような機能性繊維から作ることができる。このように、マルチウェブの繊維構造は、異なる機能を有するミクロファイバーウェブを含むことができる。
【００５６】
本発明の従うマルチウェブの繊維構造は、一つ又はそれ以上の繊維品層と接触してもよい。これらの繊維品層は、本発明の繊維構造の外側又は内側に配置されてもよい。これらの繊維品層は、部分的に緻密にされた不織布、織物、編物、多孔質膜等を含む不織布でもよい。これらの繊維品層は、繊維構造と積層され、又は適切に付けられてもよい。これらの繊維品層は、防水のような有用な機能を有してもよい。
【００５７】
他の材料との組み合わせにおける本発明の繊維構造は、吸収ライナー、並びに靴、シェルター、部屋、テント、乗物及び他の応用品の構造材料のようなすべての種類のフィルターに有効である。熱モールド部品は、フェースマスク、フード又は他の応用品に有用である。ブラウンの米国特許第３９７１３７３号明細書には、口及び鼻にフィットするようなカップのような形状を有するフェースマスクを先行技術として示している。同様に、本発明の繊維構造を含むテント又は他のシェルターのような覆いが、熱モールド又は熱成形により作られてもよい。
【００５８】
フィルターの使用は、自動車、トラック、他の乗物、飛行機、潜水艦等に適するキャビンエアフィルターを含む。フィルターは、暖房、換気、エアコンディショニング、及び、住宅の空気清浄機、住宅の清掃、食品加工、喫煙室、葬式場等に使用される。高純度の水の準備及びウィスキー、ヴィネガー等の生産における色又は副産物の除去ための液体濾過に使用される。
【００５９】
繊維構造は、ひだ折り、チューブ、ポケット（ポケットフィルター）、毛布、ロール、バッグ、エアダストのようなダスト、ダストライナーを含む種々の形で使用される。繊維構造は、単独で、又は、積み重ねて、又は、他の繊維、フィルター材料、フィルム、プラスチック、及び膜との組み合わせで使用してもよい。
【００６０】
以下の実施例のほとんどは、気体濾過について述べるが、気体及び液体処理並びに以前に述べた目的と同様に、液体濾過にも有効である。この明細書及びこれらの実施例で特に記載されていない場合は、すべての処理は、大気の温度及び圧力で実行され、すべての割合は、重量比である。
【００６１】
【実施例】
（実施例１）
３．２ｄｔｅｘ、３８ｍｍカット長、ナイロンシース／ポリエステルコアヘテロフィルステープルファイバー（nylon sheath/polyester core heterofil staple fiber）の二つの開いたウェブは、１．６ｄｔｅｘの捲縮された２種以上のフィラメントからなるステープルファイバーの予め成形され部分的に予め結合されたウェブでカーディングによって形成された。開いたウェブファイバーのクリンプは、３０〜３５％のクリンプで三次元的であり、マトリックス繊維の全体的な均質さを改善する。各開いたウェブは１１ｇ／ｍ2の繊維からなり、開いたウェブは約２０ｍｍの厚さである。
【００６２】
０．４５ｍｍの平均直径の球形の活性炭は、重力により分配され、所望の繊維と微粒子との重量比を達成するために二つの開いたウェブ内で捕獲された。２３ｍ／ｍｉｎのライン速度、二つのほぼ等しい適用における微粒子の付加、並びに、微粒子の横の動きをもたらす傾斜部の使用を含む微粒子の付加及びミクロ構造の安定化の間の構造の機械的なかきまぜを含むプロセス条件は、二つのウェブの各々の繊維マトリックス内に三次元的に微粒子の全体的に等間隔のスペーシングを改善することを補助する。微粒子が充填されたミクロ構造が安定化され、単一のウェブ構造は、効果的な微粒子の繊維への結合及び繊維構造の自己結合のためのシースポリマー（sheath polymer）を制御して溶かすために、赤外線オーブンで１８５℃より少し高い温度まで加熱することによって形成された。
【００６３】
次に、繊維構造は、約５ｍｍの厚さにプリサイジングされた。ミクロ構造の安定化のため、プリサイジングは、ミクロ構造をゆがめずに行われた。
【００６４】
同様の構造が、同様の方法で第一の構造として形成され、第一の構造の半分が、垂直方向に対象な構造を形成するのに十分熱い第二の構造の上面でさかさまにされ、マトリックス構造の均質さ及びマルチウェブコア（又はマクロ構造）内の動けない微粒子の三次元的な等間隔のスペーシングが改善され、単一性が改善された。次に、繊維構造は、熱成形のために繊維を柔らかくするために約１６５℃まで赤外線オーブンで加熱され、加熱された構造は、所望の厚さにするために１．５２ｍｍのニップギャップを通過させられ、大気冷却された。大気冷却は、冷たい天気条件のために十分であった。この方法で、繊維のマクロ構造がサイジングされ、セットされ、許容可能な透過性を維持したまま、構造上の一体性及び剛性が改善された。ミクロ構造上の相対的な外形が変更されないため、改善された全体的な均一性が維持された。さらに、流路の曲折度が増加された。
【００６５】
最終的なマルチウェブの繊維のマクロ構造は、０．４４ｇ／ｃｍ3の特別な充填（実際の活性炭の充填は０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて７３４ｇに標準化された）に等しい６３１ｇ／ｍ2の活性炭（等価量１６５０ｃｍ3）を含み１．６５ｍｍの厚さであった。標準化された充填は、標準化されたかさ密度に対して調整された充填量である。材料の特別な充填は、材料が付加された繊維構造に含まれるとき、もちろん、より少ない。材料は、２００Ｐａの圧力低下で２５１（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の空気透過性を有し、これは、もちろん、繊維のマクロ構造のものより少ない。また、材料は、優れた一体性及び剛性を有する。
【００６６】
材料は、６．７ｍｍのプリーツスペーシングでひだ折りされ、Ｖ字形のプリーツは熱処理され、その後、フィルター内に４５７ｇの活性炭及び６ｋｇ／ｍｉｎの空気の流れで９５Ｐａの圧力低下を備えた２５４×２５４×３８ｍｍの気相の乗物の室内エアフィルター（gas phase vehicle cabin air filter）に組み込まれた。フィルターの動的な吸着能力は、０．７７ｍ／ｓｅｃの速度で８０ｐｐｍのトルエンを満たしたとき、吸着される９３．２ｇの気体として測定された。
【００６７】
さらに、材料は、ダスト濾過のためのミクロファイバー又は同様の添加剤を含んでいない場合でも、ダストフィルターとして有用である。このように、材料は、有効な量のダスト除去との組み合わせで吸着の効果を備える。
【００６８】
（比較例１）
商業的に利用可能で従来の同様なサイジング及びセットされた垂直方向に対称な単一のマルチウェブの繊維構造が、実施例１のように、異なる活性炭を用いて作られた。他の異なる点は、二次元的に捲縮された繊維、２８ｍ／ｍｉｎのより速いライン速度、及び、機械的ばらまき又は傾斜部を用いない点であった。実施例１の繊維構造と比較すると、この繊維構造では、マトリックスファイバーと微粒子の全体的な均質さが少なくされた。この結果、この繊維構造では、実施例１のように微粒子を高充填することはできなかった。さらに重要な差は、０．５２ｍｍのニップギャップを用いている点であった。
【００６９】
マルチウェブの繊維のマクロ構造は、０．２０ｇ／ｍ3の特別な充填（実際の活性炭の充填は０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて３３１ｇ／ｍ2に標準化された）に等しい３４４ｇ／ｍ2の活性炭（等価量１６２０ｃｍ3）が充填され、１．６２ｍｍの厚さであった。材料は、実施例１と比較すると、２００Ｐａの圧力低下で４１７（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の相対的により大きい空気透過性を有し、良好な一体性を有し、単一であった。このように、より小さいニップギャップは、より少なく微粒子が充填された繊維のマクロ構造に効果があった。比較として、実施例１の繊維構造は、より堅くより単一であった。
【００７０】
この材料は、６．７ｍｍのプリーツスペーシングでひだ折りされ、Ｖ字形のプリーツは熱処理され、その後、フィルター内に２５３ｇの活性炭及び６ｋｇ／ｍｉｎの空気の流れで１３５Ｐａの圧力低下を備えた２５４×２５４×３８ｍｍの気相の乗物の室内エアフィルターに組み込まれた。従って、カーボンの充填が実施例１よりかなり少ないけれども、このひだ折りされた繊維の圧力低下は、実施例１より大きかった（９５Ｐａに対して１３５Ｐａ）。より大きな圧力低下は、ミクロ構造のより少ない均質さ及びより少ない剛性のためと考えられる。フィルターの動的な吸着能力は、０．７７ｍ／ｓｅｃの速度で８０ｐｐｍのトルエンを満たしたとき、吸着される４２．２ｇの気体として測定された。
【００７１】
（実施例２）
実施例１の三層の材料からなる積み重ねられた繊維構造は、１６．８ｍｍの間隔でひだ折りされ、熱処理され、フィルター内の９９０ｇの活性炭を備えた３５７×２４４×６５ｍｍの気相の乗物の室内エアフィルターに組み込まれた。フィルターは、８．５ｍ3／ｍｉｎの空気の流れで３２０Ｐａの圧力低下を持つことがわかった。フィルターの動的な吸収能力は、０．６２ｍ／ｓｅｃの速度でアセトアルデヒドの気体に対してテストされ、優れていることがわかった。
【００７２】
（実施例３）
３．６ｄｔｅｘ、３８ｍｍカット長、ポリエチレンシース／ポリエステルコアヘテロフィルステープルファイバー（polyethylene sheath/polyester core heterofil staple fiber）の二つの開いたウェブは、１．２ｄｔｅｘの捲縮された２種以上のフィラメントからなるステープルファイバーの予め成形され部分的に予め結合されたウェブでカーディングによって形成された。ファイバーのクリンプは、二次元的である。各開いたウェブは１５ｇ／ｍ2の繊維からなり、開いたウェブは約２０ｍｍの厚さであった。
【００７３】
３０×５０メッシュの粒状の活性炭が重力によって分配され、所望の繊維と微粒子との重量比を達成するために二つの開いたウェブ内で捕獲された。実施例１と同様のプロセス条件が、本発明に従い、二つのウェブの各々の繊維マトリックス内に三次元的に微粒子の全体的に等間隔のスペーシングを改善するために用いられた。微粒子が充填されたミクロ構造は、安定化され、単一のマルチウェブ構造が、実施例１と同様の方法で形成され、その後、マルチウェブ構造がプリサイジングされた。
【００７４】
同様の構造が、同様の方法で第一の構造として形成され、その後、他の二つのウェブが、以前のように同様の繊維及び活性炭の量を用いて、これの上面に形成され、次に、第一のマルチウェブ構造が、第二の構造の上面でさかさまにされた。新しく形成された二つのウェブは、全体的な均質さ及びマクロ構造内の動けない微粒子の三次元的な等間隔のスペーシングが改善され、さらに、単一性が改善された、垂直な方向に対称な構造を形成するのに十分熱かった。
【００７５】
次に、マルチウェブ構造は、実施例１のようなサイジングのための準備で加熱され、２．０３ｍｍのニップギャップを用いてサイジングされ、増加した厚み及び他の考慮点のために積極的に冷却された。最終的な繊維マクロ構造は、０．３７ｇ／ｃｍ3の特別な充填（実際のカーボンの充填は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて９４３ｇ／ｍ2に標準化された）に等しい７１７ｇ／ｍ2の活性炭（等価量２５６０ｃｍ3）が充填され、２．５６ｍｍの厚さであった。実施例１と比較すると、このマクロ構造は、二次元的に捲縮された繊維の使用に一部用いられるより低い特別な充填を有した。材料は、２００Ｐａの圧力低下で２５３（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の空気透過性、大変よい一体性及び剛性を有した。
【００７６】
材料は、１６．５ｍｍのプリーツスペーシングでひだ折りされ、フィルター内に４４８０ｇの活性炭及び５７ｍ3／ｍｉｎの空気の流れで１００Ｐａの圧力低下を備えた６１０×６１０×１４０ｍｍの気相のフィルターに組み込まれた。フィルターの動的な吸着能力は、２．５４ｍ／ｓｅｃの速度で４００ｐｐｂのＨ2Ｓを満たしたとき、吸着される１１７．２ｇの気体として測定された。フィルターは、室内のエアシステム、ポータブル又は固定された空気取り扱いユニット、若しくは、煙及びにおい除去フードで気体成分及び０．５μｍより大きい有害粒子の除去に有用である。
【００７７】
（実施例４）
実施例１と同様に、サイジングされセットされ垂直方向に対称で単一なマルチウェブの繊維材料が作られた。しかしながら、異なる微粒子（０．５ｍｍの平均直径の球形のゼオライト）が使用された。繊維構造は、０．３５ｇ／ｃｍ3の特別な充填（実際のゼオライトの充填は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて５９７ｇに標準化された）と等しい９０７ｇ／ｍ2のゼオライト（等価量１７２０ｃｍ3）が充填され、１．７２ｍｍの厚みであった。材料は、２００Ｐａで３８２（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の空気透過性、優れた一体性及び剛性を有した。
【００７８】
材料は、６．７ｍｍのプリーツスペーシングでひだ折りされ、フィルター内に２２７ｇのゼオライト及び１．５ｍ3／ｍｉｎの空気の流れで９６Ｐａの圧力低下を備えた１４０×１４０×４４ｍｍの乾燥フィルターに組み込まれた。フィルターは、水蒸気の吸着及び脱着に対する優れたスイング能力を有していた。
【００７９】
（実施例５）
実施例１の三層の材料からなる積み重ねられた繊維構造は、１３．１ｍｍの間隔をあけたプリーツを備えてひだ折りされ、熱処理され、フィルター内の１０４ｇの活性炭及び８５（ｌ／ｍｉｎ）の空気の流れで４７Ｐａの圧力低下で、１５０×６５×４０ｍｍの気相の人用の保護フィルターに組み込まれた。フィルターの吸着能力は、６４（ｌ／ｍｉｎ）の空気の流れで１０００ｐｐｍのＣＣｌ4で満たされた時１０％の通過に対して３８分として測定された。
【００８０】
（実施例６）
二つの開かれたウェブは、実施例３に従って形成された。そのあと、３０×５０のメッシュの粒状の活性炭及び続いて３０×５０のメッシュの過マンガン酸カリウム−ゼオライト（potassium permanganate-on-zeolite)は、６０：４０の活性炭／過マンガン酸カリウム比で所望の繊維と微粒子との重量比を達成するためにウェブに加えられた。ウェブ構造は、両方の微粒子の全体的な均一な分配を進めるためにビーターバー（beater bar）によって掻き回された。各微粒子は、一つの適用品に加えられた。ここでの条件を除き実施例３と同様のプロセス条件は３次元的な全体的に等間隔の微粒子のスペーシングを改善するために使用された。しかしながら、この場合、二つのタイプの微粒子の各々は、構造内に全体的に均質な層を形成する。その後、微粒子が充填されたミクロ構造は安定化され、均一なマルチウェブの構造が実施例３と同様の方法で形成され、その後プリサイジングされた。
【００８１】
同様の構造が、第一の構造として同じ方法で形成され、その後、第一の構造の半分が第二の構造の上面で逆さまにされ、それは、本発明に従い、全体的な均質さ、マクロ構造内で動かない微粒子の３次元的な等間隔のスペーシング、及び均一性を改善されて垂直方向に対称な構造を形成するのに充分熱かった。過マンガン酸カリウムは、構造のコアに配置され、活性炭は相対的に表面により近く配置された。
【００８２】
最後のステップとして、繊維構造は、熱成形及び１．５２ｍｍのニップギャップを用いたサイジングの準備で加熱された。最終的なマクロ構造は、０．２８ｇ／ｃｍ3の特別な充填（実際の充填は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて５０２ｇに標準化された）に等しい４４８ｇ／ｃｍ2の活性炭及び過マンガン酸カリウム（等価量１７９０ｃｍ3）が充填され、を含む１．７９ｍｍの厚さであった。材料は、２００Ｐａの圧力低下で４５８（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の空気透過性及び良好な一体性及び剛性を有していた。
【００８３】
（実施例７）
二つの開いたウェブが形成され、活性炭がその中に捕獲され、マルチウェブ構造が実施例１のようにプリサイジングされた。その後、同様の構造が第一の構造として同様の方法で形成され、しかし、さらに、ＰＢＴファイバーの１１ｇ／ｍ2の溶けて膨らんだウェブが、予め形成されて部分的に予め結合されたウェブ内に含まれていた。第一のマルチウェブ構造は第二の構造の上面につけられ、それは、本発明に従い、全体的な均質さ、マクロ構造内の動かない微粒子の３次元的な等間隔のスペーシング、及び均一性が改善され、均一な繊維構造を形成するのに十分熱かった。
【００８４】
最後のステップとして、繊維構造が、熱成形及び１．５２ｍｍのニップギャップを用いたサイジングの準備で加熱された。最終的な材料は、１．７ｍｍの厚さで、１２５Ｐａの圧力低下で１２０（ｌ／ｃｍ2／ｈｒ）の空気透過性、優れた一体性及び剛性を有していた。優れた吸着能力に付加して、材料は、典型的な２５４×２５４×３８ｍｍのコンビネーション気相／微粒子除去の乗物の室内エアフィルターで１．６ｍ／ｓｅｃの速度で３μｍの微粒子に対して９５％より高い微粒子除去効率を備える。