JP2003501237A - 濾過材料およびその製造装置と製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多孔質繊維構造体の製造装置及び方法。高い表面曲率の１個以上の点がポリマー溶液又はポリマーメルトのような液化ポリマー中に形成される。高い表面曲率の点は、狭いノズルに液化ポリマーを強制的に通過させ、または鋭い突起部を液化ポリマーで湿潤させることによって生成させることができる。液化ポリマーはアースした移動ベルトに対して高い負の電位に帯電される。液化ポリマーの細いジェットが高い表面曲率の点から出現して移動ベルトに繊維として衝突し、これにより比較的均一な多孔度の不織繊維構造体が生成する。粉末状エーロゾル粒子は移動ベルトに対して高い正の電位に帯電される。ベルトがエーロゾルのそばを移動するにつれて、エーロゾル粒子は吸引されて繊維構造体の隙間を満たし、これにより複合濾過材料が生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の分野および背景技術 本発明は、濾過手段、特に複合ポリマー繊維フィルターおよびそれらの製造技
術に関する。

【０００２】 ０．１〜１０μの寸法の粒子を捕捉できる濾過材料の創製およびそれらの増大
する用途は、製造された商品の品質および信頼性に対する増大する厳格な要求、
ならびに近代技術および製造方法（たとえば、エレクトロニクス、航空機、自動
車産業、電気化学工業、バイオテクノロジー、医薬などがあるが、これらに限定
されない）の急速な発展と関連している。

【０００３】 このような材料の主な工業的製造方法には、ポリマー溶液から（Ｖ．Ｐ．ジュ
ビアガら「ポリマー膜」"ケミストリー"パブリシング・ハウス、モスクワ、１９
８１年（ロシア語）Ｖ．Ｅ．ガルおよびＶ．Ｐ．デイアコノバ「ポリマーフィル
ム製造の物理的および化学的原理」"ハイアースクール"パブリシング・ハウス、
モスクワ、１９７８年（ロシア語）、独国特許第３，０２３，７８８号「廃水か
らの酸性染料などを除去するための陽イオン性吸収剤−アミノプラスト初期縮合
物およびアミン−アミド化合物からの製造」）、粉末および粉末ポリマー複合体
から（Ｐ．Ｂ．ジボチンスキー「電気化学装置における多孔質隔壁および膜」"
ケミストリー"パブリシング・ハウス、レニングラード、１９７８年（ロシア語
）、「ポリマーの科学と工学の百科事典」ワイリー、ニューヨーク、１９８７年
、第８巻５３３ページ）、マクロモノリスフィルムから（Ｉ．キャバッソおよび
Ａ．Ｆ．ツルバック「合成膜」第１巻、ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ， Ｓｅｒ
.１５４、ワシントンＤＣ、１９８１年、２６７ページ）、ならびに繊維および
繊維質ポリマーの分散体から（Ｔ．三浦、「完全乾燥不織系はエアレイド技術と
熱結合技術を結合する」Ｕｎｗｏｖｅｎ Ｗｏｒｌｄ第７３巻（１９８８年３月
）４６ページ）の製造が含まれる。後者の方法は、最適なコスト−品質比を持つ
材料の製造を容易にするので、最も普及している。

【０００４】 また、濾過材料の伝統的な用途の、特にガス状および液状媒体中の微細粒の捕
捉機能と分子状混合物の吸着機能の組合せへの拡大に、たとえばメルカプタンの
除去に、触媒反応用の基材として、濾過材料の殺細菌効果の高揚などに、大きな
関心が示されている。

【０００５】 これらの追加機能の実現は、繊維マトリックスに追加の固相の生成を与える、
ある種の充填剤又は官能基を繊維マトリックスに導入することによって、すなわ
ち複合濾過材料の製造の結果として可能である。

【０００６】 現在では、高性能ポリマー濾過材料は、多くの観点でパルプおよび製紙工業に
適用される伝統的な技術に類似する技術によって合成繊維から製造される。長繊
維加工糸が所定の長さの断片に切断され、次いで、それは５０種以上の可能な操
作からのいくつかの基本的および補足的な操作にかけられるが、これには表面特
性を変性させるための化学的加工処理、結合用および安定化用組成物との混合、
カレンダー加工、乾燥プロセスなどが含まれる（Ｏ．Ｉ．ナチンキイン「ポリマ
ーマクロフィルター」"ケミストリー"パブリシング・ハウス、モスクワ、１９８
５年（ロシア語）、１５７〜１５８ページ）。そのような技術的プロセスの複雑
さは、それに続く利用のための安定な特性をもつ材料の製造を妨げ、製造された
濾過材料の高コストを結果し、事実上、湿っぽい熱プロセスに過敏な充填材を含
む複合材の製造を排除する。

【０００７】 低効率濾過材料（クラスＡＳＨＲＡＥ）は、溶融ブロー法またはスパンボンド
法によって製造される。

【０００８】 しかしながら、繊維製造のプロセスと微孔性濾過材料の生成との組合せを容易
にし、こうして工業的操作の数を減らし、水性の反応媒体の必要性を除き、かつ
製造される製品の性質の安定性を増す超極細合成繊維の製造方法（およびそれら
の生産のための装置）がある（たとえば、米国特許第２，３４９，９５０号参照
）。この方法（「エレクトロキャピラリー紡糸」として知られている）によれば
、与えられた長さの繊維が、電気的力のもとでキャピラリー開口部からのポリマ
ー溶液のフローの工程中に形成され、容器の上に落下して、不織ポリマー材料を
形成し、その基本的な性質は効果的に変えることができる。

【０００９】 この方法では、繊維形成が負の電位の中にある各キャピラリーと細い針金の形
をしたアースされたアンチ電極との間のギャップで、すなわちコロナ放電を伴う
不均一な場の存在下で起こる。しかし、溶媒蒸発のプロセスが非常に速く起こる
し、その結果、繊維は、変化する電気的力および空気力学的力に曝され、それが
繊維の幅に沿った異方性および短い繊維の生成に導く。

【００１０】 繊維の電荷が低くて、濾過材料を作成するプロセスが電気力によって制御され
ず、従って濾過材料は均一ではないので、そのような繊維からの高品質の濾過材
料の製造は不可能である。

【００１１】 上記の方法を実施するための装置の利用は下記の多くの技術的な困難により複
雑になる： １．キャピラリー開口部は、技術的プロセス条件−溶液の濃度および温度、大
気の湿度、電場の強度など−のいずれかのずれにより生成するポリマーフィルム
によって閉塞されるようになる。 ２．多数のこのような生成物の存在は、技術的なプロセスの完全な停止を生じ
るか又は上記のフィルムの破断の結果として形態を損なう。 ３．析出電極の領域における高強度電場の存在は、本法の生産性を制限する。

【００１２】 したがって、この方法による合成繊維の製造は、非常に限られた数のポリマー
のみから、例えば、上記の欠点を受けない酢酸セルロースおよび低分子量ポリカ
ーボネートからは可能である。

【００１３】 濾過材料の細孔の単分散性（およびその結果として生じる製品の分離効率）の
ような重要なパラメータが、この場合には、繊維特性への弱い依存性を有し、主
として繊維の積み重ねの純粋に確率論的な過程によって決定されるという事実を
考慮する必要がある。

【００１４】 現代の濾過材料は厳格でしばしば矛盾する要求を受ける。不均質な液体および
ガス系の高い分離効率に加えて、それらの濾過材料は、フィルターの低い流体力
学的（または空気力学的）抵抗性、良好な機械強度および化学的安定性、良好な
汚れ吸収能力ならびに適用の普遍性を、低いコストと共に提供することが要求さ
れる。

【００１５】 このような製品の製造は、単分散された細孔を含有し且つ高い多孔度を示す均
等な横断面を持つ高品質の長く細い繊維の使用に依存する。この製品の実用的価
値は、追加の相の形成による潜在的な用途が拡大するにつれて、すなわち上記の
複合濾過材料の製造において多いに増大するかもしれない。

【００１６】 現在、５ｃｍ／秒の気流中で０．３μｍ微粒子の９９．９７％を濾過すること
ができることとして定義される高性能微粒子エア（ＨＥＰＡ）フィルターに対す
る高い需要が存在する。そのような要件は、たとえばガラス繊維ベースのフィル
ターで満たされるが、３０〜４０ｍｍＨ_２Ｏの範囲にある、大きな圧力損失とい
う犠牲を払ってのことである。

【００１７】 米国特許第４，８７４，６５９号および第４，１７８，１５７号は両方とも、
５〜１０ｍｍＨ_２Ｏの範囲にある低い圧力損失によって特徴付けられた、５ｃｍ
／秒の気流中で０．３μｍ微粒子の９９．９７％を濾過することのできる高性能
微粒子エアフィルターを教示する。これらのフィルターは、ポリエチレンまたは
ポリプロピレンのようなポリオレフィン類から作られた不織布ウェブ（第４，８
７４，６５９号）またはスライスしたフィルム（第４，１７８，１５７号）から
作られ、これらは、約１００℃に加熱することによって部分的に溶融され、その
後、該ポリマーを電気的に荷電する巨大電場にかけられる。その結果は、太い直
径（１０〜２００μｍ）の繊維、低い気孔率および電気的に荷電されていること
によって特徴づけられる濾過材である。後者の性質は、これらのフィルターに高
性能微粒子エア（ＨＥＰＡ）性質を付与する。しかし、そのようなフィルターは
、２、３の限界を持っている。第一に、そのようなフィルターの性能は、微粒子
の効果的な捕捉に関しては電荷に基づいているので、電荷の散逸を引き起こす空
気の湿気に大いに影響される。第二に、それらの作用態様のせいで、かつ比較的
薄いせいで、そのようなフィルターは、約０．８という低い、面積あたりのフィ
ルター重量あたりの粉塵重量（圧力損失の２倍増加を引き起こすフィルター面積
あたりの粉塵重量）比によって特徴づけられるが、ここにおいて通常、そのよう
なフィルターの粉塵負荷は、約５０〜８０ｇ／ｍ^２であり、それらの面積あたり
の重量は約８０〜１３０ｇ／ｍ^２である。

【００１８】発明が解決しようとする課題 したがって、提案された技術的解決策の主たる目的は、濾過用途（主としてポ
リマー繊維からマイクロフィルターの製造に向けられた）およびその他の目的（
微細濾過手段としての用途、即ち新たな需要特性を備えた微細濾過材料を製造す
るための手段の創生および該技術手段に対する上記の要求の充足も含めて）のた
めの既知溶液の上記した欠点を取り除くことである。

【００１９】発明の概要 本発明によれば、液化ポリマーを繊維構造体に変換させるための装置であって
（ａ）実質的に平らな析出電極、（ｂ）析出電極に対して第一電位まで液化ポリ
マーを帯電させるための第一機構、（ｃ）液化ポリマーの少なくとも一つのジェ
ットを第一電位によって該析出電極に引きつけさせるのに十分に高い曲率の表面
を該液化ポリマー上に形成させるための第二機構、を含む装置が提供される。こ
こにおいて、第一および第二の機構は、複数の繊維が析出電極に沈降するとき、
５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ粒子の９９．９７％を濾過することができる高性
能微粒子不織布繊維構造体が得られるように設計される。

【００２０】 本発明の以下に記載する好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、液化
ポリマーを析出電極に対して第一電位まで帯電させるための第一機構には、複合
した形で、（ｉ）高電圧の電源および（ｉｉ）液化ポリマーと混合した電荷制御
剤が含まれる。

【００２１】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、液化ポリマーを析出
電極に対して第一電位まで帯電させるための第一の機構には（ｉｉｉ）液化ポリ
マーと接触しているイオン化空気のソースが更に含まれる。

【００２２】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、第二の機構は、複数
の突起部で作られるリムを有する少なくとも１個の回転しているホイールによっ
て達成される。

【００２３】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、突起部の各々は、液
化ポリマーを収集する空洞で形成される。

【００２４】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、少なくとも１個のホ
イールの各々は、析出電極に関して傾いている。

【００２５】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、少なくとも１個のホ
イールの各々には、誘電体コアが含まれる。

【００２６】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、第二の機構は、気泡
発生機構によって達成される。

【００２７】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、第二の機構は、複数
の突起部で作られた回転している目板によってもたらされる。

【００２８】 本発明の基本的装置には、析出電極として働くアースした移動ベルト、ならび
にポリマー溶液を該移動ベルトに関してマイナスに荷電させ、ポリマー溶液中に
高い表面曲率の領域を生み出すための電極−コレクターが含まれる。

【００２９】 装置の一具体例において、高い表面曲率の領域は、ポリマー溶液をノズルのバ
ンクに強制的に通すことによって作られる。電極−コレクターのノズルは、電極
−コレクターのマイナスに荷電したカバープレートに位置する円筒孔に縦方向に
挿入される。溶媒蒸気のソースは、ホールに連結している。別の配置においては
、ノズルは開口チャネルのシステムよって溶媒容器に連結している。

【００３０】 実施例の１つにおいて、電極−コレクターのノズルの表面と平行して置かれ、
電極−コレクターのノズルの平面に直角の方向に動くことができる追加のアース
された電極（あるいは、代わりに、同一極性の、しかしより低い電圧を持つ高電
圧電極の電位の低い電極）を具備している。

【００３１】 製造工程を改良するために、追加の電極は、電極間空間の上に伸びた１本の針
金の形をとることができる。

【００３２】 追加の電極は、また、フランジのついた多孔板の形をとることができ、その場
合、追加の電極の表面、フランジおよび電極−コレクターは閉じた空洞を形成し
、多孔板の開口部は、電極−コレクターの開口部と同軸である。

【００３３】 望ましくは、本発明の装置には、主にプラスの高電位ソースに接続している多
孔性の電気伝導性隔板によって２個の部分に分割される中空の装置（流動床層）
の形で作られたエーロゾル発生器も含まれる。空洞の下部は圧力室を形成し、そ
れは圧縮機に接続し、空洞の上部は分散可能な充填材（たとえばポリマー粉末）
で満たされる。

【００３４】 あるいは、エーロゾル発生器は、プラスの高圧電源およびドライ流体フィーダ
ー（噴霧器に粉末を供給するためのエジェクター付き）に連結したスロット噴霧
器の形で作られることができる。

【００３５】 第二に、本発明において提案される目的は、下記の操作（ステップ）：（ａ）
たとえば高温での混合によって、ポリマー、有機溶剤および可溶化している添加
剤からのポリマー溶液の調製、（ｂ）ポリマー溶液を電極−コレクターへ注ぐこ
と、および、たとえば溶液中と同一の化学組成のポリマーから、帯電させたエー
ロゾル発生器の空洞に分散可能な充填材を導入すること、（ｃ）電極−コレクタ
ーへのマイナスの高電圧の供給、およびマイナスの電荷をもつポリマー繊維を生
成させるために電極−コレクターのノズルを通してのポリマー溶液の排出を容易
にする静水圧の生成、（ｄ）電気的力および慣性力の働きのもとで、前記の繊維
の析出電極への移送、および繊維を不織ポリマー材料に変換するためにその表面
に繊維を無秩序にスタッキングすること、（ｅ）析出電極の助けを借りた上記の
ポリマー材料の置換、次に、エアロゾール雲がマイナスに荷電した不織ポリマー
材料の構造中へ侵入して、均質の複合濾過材料を生成することを伴う、高い正電
圧および大気圧の下での分散可能な充填材から作られた帯電させたエアゾール雲
とポリマー材料との相互作用、を条件とする複合濾過材料の製造の示唆された方
法によって得られる。

【００３６】 こうして、本発明の別の見地によれば、ポリマーを５ｃｍ／秒の気流中０．３
μｍ微粒子の９９．９７％を濾過することができる高性能微粒子不織布繊維構造
体の製造方法を提供し、それには、（ａ）ポリマーを液化し、それによって液化
ポリマーを生成させること、（ｂ）液化ポリマーに電荷制御剤を補充すること、
（ｃ）析出電極を提供すること、（ｄ）析出電極に対して第一電位まで液化ポリ
マーを帯電させること、（ｅ）第一電位によって液化ポリマーの少なくとも１個
のジェットをして析出電極に引き寄せられるようにするのに十分に高い曲率の表
面を液化ポリマーの上に作り、それによって析出電極の上に５ｃｍ／秒の気流中
０．３μｍ微粒子の９９．９７％を濾過することができる不織布繊維構造体を生
成させること、が含まれる。

【００３７】 以下に記載する本発明の好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、液化
は溶媒中にポリマーを溶解することによって達成され、それによってポリマー溶
液が作成される。

【００３８】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によると、該方法には、（ｆ）
高曲率の表面のすぐそばを通って溶媒の蒸気を提供するステップがさらに含まれ
る。

【００３９】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、電荷制御剤はビス
カチオン性アミド、フェノールおよびウリル（ｕｒｙｌ）スルフィド誘導体、金
属錯化合物、トリフェニルメタン、ジメチルイミダゾールおよびエトキシトリメ
チルシランからなる群から選択される。

【００４０】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、高曲率の表面の形
成は、液化ポリマーをノズルから出させることによって達成され、高曲率の表面
は液化ポリマーのメニスカスである。

【００４１】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、高曲率の表面の形
成は、チップを有する突起部を液化ポリマーで濡らすことよって達成され、高曲
率の表面はチップに隣接した液化ポリマーの表面である。

【００４２】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該方法には、（ｆ
）不織布繊維構造体が析出電極の上にシート状に作られるように析出電極を動か
すステップが含まれる。

【００４３】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該方法には、（ｆ
）高曲率の表面を振動させるステップが更に含まれる。

【００４４】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該振動は、約５０
００Ｈｚと約３００００Ｈｚの間の振動数で達成される。

【００４５】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、液化ポリマーを析出
電極に対して第一電位まで帯電させることに続いて、液化ポリマーを析出電極に
対して第二電位まで液化ポリマーを再帯電させる。その第二電位は、第一電位に
対して、大きさは同様であるが、符号は反対である。望ましくは、電荷は約０．
１〜１０Ｈｚ（望ましくは約１Ｈｚ）の振動数で第一と第二電位の間を振動する
。

【００４６】 記載された好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該方法には、（ｆ
）充填材粉末を収集表面に対して第二電位まで帯電させるステップ（その第二電
位は第一電位と符号が反対であり、それによって帯電した充填材粉末が生成する
）、および、（ｇ）析出電極の上の不織布繊維構造体を帯電した粉末に露出し、
それによって、帯電した充填材粉末を不織布繊維構造体に引き寄せるステップが
さらに含まれる。

【００４７】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該方法には、（ｆ）
液化ポリマーを、粘度低下用添加剤、伝導率制御添加剤および繊維表面張力調整
用添加剤からなる群から選択される添加剤で補足するステップが含まれる。

【００４８】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、粘度低下用添加剤は
、ポリオキシアルキレンであり、伝導率制御添加剤はアミン塩であり、繊維表面
張力調整用添加剤は界面活性剤である。

【００４９】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、液化ポリマーは、析
出電極に対しマイナスに帯電し、かつそこにおいて、帯電した粉末は、析出電極
に対してプラスに帯電している。

【００５０】 本発明の更に別の態様では、ポリマーの不織布繊維を含む高性能微粒子エアフ
ィルターが提供され、該フィルターは、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の
少なくとも９９．９７％を濾過することができ、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３
ｍｍのＨ_２Ｏの圧力損失を受ける。

【００５１】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該フィルターは実質
的に電気的に中性である。

【００５２】 記載した好ましい具体例におけるさらなる特徴によれば、該繊維は約０．１μ
ｍ〜約１０μｍの直径を有する。

【００５３】 本発明のさらにもう一つの面によれば、ポリマーの不織布繊維を含む高性能微
粒子フィルターが提供され、該フィルターは５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒
子の少なくとも９９．９７％を濾過することができ、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約
１３ｍｍＨ_２Ｏの圧力損失があり、ここにおいて繊維の少なくとも約９０％は、
Ｘと２Ｘ（Ｘは約０．１μｍと約１０μｍの範囲内にある）の範囲内の直径を有
する。

【００５４】 本発明の更に別の態様では、ポリマーの不織布繊維を含む高性能微粒子エアフ
ィルターが提供され、該フィルターは、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の
少なくとも９９．９７％を濾過することができ、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３
ｍｍのＨ_２Ｏの圧力損失があり、該フィルターを特徴付けている細孔は繊維の間
で形成され、ここにおいて、細孔の少なくとも９０％はＹと２Ｙ（Ｙは０．２μ
ｍと約１０μｍの範囲にある）との間の直径を有する。図面の簡単な説明 添付する図面を参照し、例示のみとして、本発明を説明する。 図１は２個の代替可能な帯電エーロゾル発生器を含む本発明の装置の概略図で
ある。 図２ａは図１の装置の電極−コレクターの平面図である。 図２ｂは図２ａの電極−コレクターの横断面である。 図３および図４は別の、ノズルに基づく電極−コレクターの横断面である。 図５は回転ホイールに基づく電極−コレクターの横断面である。 図６は往復運動するニードルに基づく電極−コレクターの横断面である。 図７は本発明によるフィルターの電子顕微鏡写真である。 図８は高性能微粒子エアフィルターの中間層を囲む支持体層およびプレフィル
ター層を有する階層化されたフィルターを製造するのに適した、本発明による装
置の好ましい具体例の横断面である。 図９ａは液化ポリマーの荷電を増やし、それによって析出電極へのそれのさら
に均質な沈降を可能にする空気イオン化装置を含む、本発明による装置の好まし
い具体例の横断面である。 図９ｂは更に詳細に空気イオン化装置を示す図９ａの円Ｉの拡大図である。 図１０は液化ポリマーの少なくとも１個のジェットが液化ポリマー中の気泡の
生成によりもたらされる析出電極に引き寄せられるようにするのに充分な高曲率
の表面を液化ポリマーの上に形成する機構の横断面である。 図１１は複数の傾けた円形ホイールを含む本発明による装置の横断面である。 図１２ａ、図１２ｂは誘電体コアを含む、発明の好ましい具体例によるホイー
ルの側面図および横断面である。 図１３は異なる配置にある複数の傾けた円形のホイールを含む本発明による装
置の横断面である。 図１４は液化ポリマー収集空洞を含む、本発明の好ましい具体例によるホイー
ルの側面図である。 図１５は析出電極と平行して回転している複数の突起で作られる導電材の回転
可能な目板を含む、液化ポリマー上に十分高い曲率の表面を形成する、なおもう
一つの機構の透視図である。

【００５５】好ましい具体例の説明 本発明は高性能微粒子エアフィルターの発明（それは本文中では、不織ポリマ
ー構造体と呼ばれる）であり、またさらに、その繊維の静電気的沈降のための装
置およびプロセスの発明である。具体的には、本発明は複合不織フィルターを作
るのに用いることができる。

【００５６】 本発明の原理および操作は、図面および付随する記載を参照すれば、よりよく
理解することができる。

【００５７】 本発明の少なくとも一具体例を詳細に説明する前に、本発明は、以下の記載中
に出されているか、または図面に説明されている構造の詳細および構成分の配置
の利用に限定されないことを理解されるべきである。本発明は、他の具体例を遂
行する、あるいは、種々の様態で実施するか、または遂行することができる。ま
た、本文中に使用する言い回しおよび用語は、記述目的のためであって、限定す
るものと考えられるべきでない。

【００５８】 本発明によれば、ポリマーの不織布繊維を含む高性能微粒子エアフィルターが
提供される。本発明によるフィルターは、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子
の少なくとも９９．９７％を濾過することができ、１３ｍｍＨ_２Ｏ、望ましくは
約１０ｍｍＨ_２Ｏ、より望ましくは約５ｍｍＨ_２Ｏ、最も望ましくは約２ｍｍＨ _２ Ｏ、最適には約０．７５ｍｍＨ_２Ｏかそれ以下の圧力損失が起こる。このよう
に、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏと約１３ｍｍＨ_２Ｏの範囲にあるいかなる値の圧力損
失も、本発明の範囲内である。

【００５９】 本発明によるフィルターは望ましくは、約１ないし約１．８までの面積当たり
のフィルター重量に対する粉塵重量比を有する。この範囲内のいかなる値も、本
発明の範囲内である。たとえば、本発明による、重量が１００ｇ／ｍ^２で、１．
５の粉塵重量対面積あたりフィルター重量比を持つフィルターは、１５０ｇ／ｍ ^２ の粉塵を負荷されたとき、その圧力損失において２倍の増加をこうむる。

【００６０】 上の技術背景のセクションで記載した米国特許第４，８７４，６５９号および
第４，１７８，１５７号において開示されたフィルターは面積あたりのフィルタ
ー重量に対する粉塵重量比が０．８未満であることによって特徴づけられること
が確認されるであろう。

【００６１】 本発明の好ましい具体例によれば、フィルターは実質的に電気的に中性であり
、したがって、フィルターとしてのその特性は、上の技術背景のセクションで記
載した米国特許第４，８７４，６５９号および第４，１７８，１５７号記載され
たフィルターと比較して、空気の湿度にはるかに影響されない。該フィルターは
、その性能をそれらと関連する電荷に負っている。本発明のフィルターは、さら
に以下に記載するように、析出電極へのその沈降の後、通常５〜１０分以内で電
気的に中性となる。

【００６２】 本発明の好ましいもう一つの具体例によれば、繊維は約０．１μｍ〜約２０μ
ｍの直径を有する。約０.１〜０.５μｍ、約０.５〜２μｍ、約２〜５μｍおよ
び約５〜２０μｍの直径を有する繊維は、すべて本発明の範囲内であり、さらに
以下に詳述するように、適当な工程パラメータを選択することよって得られる。
上の技術背景のセクションで記載したように、米国特許第４，８７４，６５９号
および第４，１７８，１５７号において開示されたフィルターは、１０μｍ〜２
００μｍの範囲の直径によって特徴づけられることが確認されるであろう。

【００６３】 本発明のさらにもう一つの好ましい具体例によれば、少なくとも繊維の約９０
％はＸと２Ｘ（Ｘは約０．１μｍと約１０μｍの範囲内の値である）の範囲内の
直径を有する。本発明の好ましいさらに別の具体例によれば、フィルターを特徴
づける細孔は、繊維の間で形成され、ここにおいて細孔の少なくとも約９０％は
Ｙと２Ｙ（Ｙは約０．２μｍ〜約１０μｍの範囲内の値である）の範囲にある直
径を有する。本発明によるフィルターのこれら後者の特徴は、さらに下に記載す
るように、その製造の好ましい方法によって達成される。上の技術背景のセクシ
ョンに記載したフィルターは繊維および細孔の直径において記載した均一性を享
受することができない。

【００６４】 図７は、本文中に記載したフィルターの４０００倍の拡大図を提供する。示さ
れる繊維の多くが１μｍ厚さ（電子顕微鏡写真における４ｍｍと同等）を有して
おり、それからのずれが小さいことに注意して欲しい。そのような拡大は、本発
明によるフィルターの物理的性質（それは本発明のフィルターを先行技術のフィ
ルターから区別する）を説明する、上に挙げた特徴および範囲を引き出すために
利用した。

【００６５】 本発明の好ましい具体例によれば、フィルターはさらに充填材で補われ、それ
は、先に記載し、さらに以下に詳述するように、メルカプタンの除去において、
触媒反応のための基質として、濾過材料の殺菌効果の増進において、有益である
。

【００６６】 本発明によれば、複合濾過材料の調製の工業的プロセスには、同時に生起する
２つの基礎的ステップが含まれる。第一は、電場の働きのもとでキャピラリーの
開口部から流出するポリマー溶液からの極細繊維（通常、０.１〜１０μｍの範
囲にある）の、絶えず動く表面（基板）上への生成および沈降から成る。

【００６７】 第二の操作は、生産の第一ステージで以前に形成された繊維構造（マトリック
ス）への特定組成の充填剤の微細分散粒子の導入である。

【００６８】 本発明の装置の基本的な変形（図１）には、浴として製作され、ポリマー溶液
（または溶融ポリマー）で満たされ、ベース２およびカバー２’を備えた高圧電
極−コレクター１が含まれる。電極−コレクターは、垂直運動を可能にするよう
に設置された屈曲性パイプにより供給器３（図２ｂに示す）および負極性の高圧
電源４に連結している。

【００６９】 キャピラリー開口部を有するノズル６を持つ紡糸金具５が、チェス盤上のよう
に電極−コレクターのカバー２に作られた、突き抜けた開口部にねじ込まれる（
図２）。紡糸金具の高さがカバー２’の幅よりもわずかに小さく、かつ各ノズル
６の長さがカバー２’の幅を超えるために、ノズル部分は円筒状の凹所７の軸上
でカバー２’よりも上に置かれ、開放溝の系８により互いに接続される（図２ａ
）。溶液は容器９からこの溝の系に供給される。

【００７０】 析出電極１０はカバー２’よりも一定距離（たとえば約１５〜５０ｃｍ）だけ
上に置かれる。析出電極１０は、絶えず移動する表面（運転モードにあるとき）
、例えば導電性材料で製造したベルトの形で製作される。析出電極１０はアース
される。電気モーター（図示していない）に接続されたシャフト１１および１２
は、析出電極１０を駆動させ、析出電極１０を張力の下に保持し、析出電極１０
の上で材料の予備的圧縮を行う役割を有する。

【００７１】 析出電極１０の一部は、大きい直径を有するシャフト１３の周りに巻かれ、こ
うして、帯電したエーロゾル発生器の長方形の空洞内に入れられる。帯電エーロ
ゾル発生器の空洞は多孔質導電隔板１５によって二つの部分に分割される。後者
は、正の極性の高電圧源１６に接続される。圧力室１７を形成する帯電エーロゾ
ル発生器１４の下部は圧縮機（図示していない）に接続される。微細分散性充填
剤が発生器の上部にある多孔質隔板１５の表面に注入される。図１に示した装置
全体は、望ましくは、吸引ユニットおよび溶媒蒸気の捕捉と再循環のための沈降
室（図示していない）を備えた密封容器内に収容されている。

【００７２】 また、帯電エーロゾル発生器は、パイプによって乾燥粉末放出供給装置１９お
よび正の高圧電源１６に接続されたスロットスプレーヤー１８の形態で実施され
得る。コロナ放電の場でのエーロゾルの帯電と共にスロットスプレーヤーを使用
することは、金属粉末（グラファイト粉末も含めて）および容易に流動化されな
い粉末の場合に好ましい。

【００７３】 高いひだ付け性能をもつフィルターが、ポリマーの基本的な層に微量（たとえ
ば約２〜３％）の（ポリプロピレン粉末、エポキシ粉末および／またはフェノー
ルホルムアルデヒド粉末のような）粉末を添加し、さらにタルク粉末、亜鉛粉末
および／または酸化チタン粉末のような第二の粉末の５〜６％を添加し、その後
、粉末を詰めたフィルターを基礎の層に使用したポリマーの融解温度の約７０〜
８０％まで加熱することによって得られることが実験的に判明した。

【００７４】 上記のどの粉末の加熱速度も、粉末の分散および比熱特性に依存する。それ故
、高分散性（１〜５μｍの自乗平均直径）をもつポリマー粉末については、加熱
は低い。比較的粗い金属粉末および酸化物粉末は、比較的高い温度を必要とする
。

【００７５】 垂直表面上での繊維の供給方向は逆転させることができ、電極−コレクターの
寸法およびキャピラリーの数を図３に示す装置の助けによって最小限にすること
ができる。この装置は、誘電性材料から製造され、かつたとえば円筒形状の中央
流路２１を有する電極−コレクターのフレーム２０からなる。この流路はパイプ
によって供給装置（図示していない）に接続され、ガスと大気との交換を促進さ
せるための開口部２２を備える。紡糸口金５とキャピラリー開口部を有するノズ
ルとを付けたバスバー２３がフレーム２０の下部に設置される。ノズルは高圧電
源（図示していない）に接続される。開口部２５を持つカバー２４がバスバーの
前に配置される。ノズル６がこれらの開口部に同軸的隙間を持って配置される。
カバーの内面とバスバーが空洞２６を形成し、これはパイプにより飽和器（図示
していない）に接続される。

【００７６】 多くの場合に、複合濾過材料を製造する方法は、図４に示す装置の具体化によ
って改善することができる。ここに、誘電体フランジ２８はアースした多孔板２
７（または、代りに、高圧電極の同一極性の、低電圧で、低いポテンシャル極板
）のためのベースとして働き、後者は電極−コレクター２０およびバスバー２３
の表面に平行に、一定隙間Ｃ（たとえば、約０．５〜３ｃｍ）でもって、設置さ
れる。プレート２７は、隙間Ｃの大きさを調節するために縦方向移動を与えるよ
うな態様でフランジに載置される。多孔板の開口部２９は電極−コレクターのノ
ズルの開口部と同軸である。多孔板２７の内面とバスバー２３とが空洞２６を形
成し、空洞２６はパイプにより飽和器に接続される。

【００７７】 提案した基本形の装置は、次のように機能する。供給装置３（図２ｂ）から、
ポリマー溶液が電極−コレクターの浴１に流入し、静水圧の作用下にポリマー溶
液はノズル６のキャピラリー開口部より押し出され始める。メニスカスがポリマ
ー溶液に形成されるやいなや、溶媒蒸発のプロセスが始まる。このプロセスは、
半硬質外被を持つカプセルの生成を伴い、その寸法は一方では静水圧、原溶液の
濃度および表面張力の値によって、他方ではキャピラリー開口部の領域での溶媒
蒸気の濃度によって決定される。後者のパラメータは、カバー２’からの遊離蒸
発領域および溶媒温度の選定によって最適化される。代わりに又は追加的にそれ
は装置をカバーし、その空気に（たとえば溶媒蒸気発生器を通して）溶媒蒸気を
補充することによって最適化される。

【００７８】 ノズル６の領域で単極性コロナ放電を伴う電場は、高圧電源４にスイッチを入
れることによりカバー２’と析出電極１０と間に発生する。ポリマー溶液は一定
の導電性を持っているために、上記のカプセルは帯電されるようになる。カプセ
ル内のクーロン反発力が静水圧の急激な増加をもたらす。半硬質外被が延伸され
、複数の微細破断点（２〜１０個）がそれぞれの外被の表面に形成される。ポリ
マー溶液の超微細ジェットがこれらの開口部より噴霧し始める。電極間の隙間を
高速度で移動しながら、これらのジェットは溶媒を失い始め、移動する析出電極
１０の表面に無秩序に沈降する繊維を形成し、シート状繊維マトリックスを形成
する。ポリマー繊維は高い表面電気抵抗を持っており、析出電極の表面と物理的
接触状態にある材料の容積は小さいので、繊維マトリックスは比較的長時間、約
５〜１０分間、負の電荷を保持する。電気抵抗が特殊な添加剤よって調整される
ことができることは認められるであろう。

【００７９】 圧縮空気を帯電エーロゾル発生器１４の圧力室１７に供給し、かつ高圧電源１
６にスイッチを入れると、微細分散性充填剤は流動化するようになり、正の電荷
を獲得する。電気力および空気力学的力の作用下で充填剤粒子は繊維マトリック
スを保持する析出電極１０の表面に移動する。クーロンカの作用の結果として、
充填剤粒子は繊維マトリックスと相互作用し、その構造に侵入し、複合材料を形
成する。

【００８０】 析出電極１０のベルトがシャフト１１の間を通過するとき、充填剤粒子のマト
リックスへの再分配を伴う、材料の予備的圧縮が起こる。ただ電気力によって繊
維材料に付着した球状粒子は、マトリックス材料の最小体積密度を有する微細ゾ
ーンに最小抵抗の通路に沿って移動し、大きい細孔を充填し、こうして複合体の
均一性および細孔の微細分散度を向上させる。

【００８１】 次の材料から選定された微細分散性粉末を充填剤として使用することができる
。マトリックス内の化学組成と同じ組成のポリマー、ポリマーラテックス、ガラ
スまたはテフロン（登録商標）、ならびに新しい需要特性を持つ複合微細濾過材 料の製造をもたらす活性な充填剤。これらの新規な材料は、吸着剤、指示薬、触 媒、イオン交換樹脂、顔料、殺菌剤などのような用途を有し得る。

【００８２】 上に記載したように、流動化層とともに帯電エーロゾル発生器を使用すること
は、プロセスの高い生産性および製品の均一性を容易にする。しかし、いくつか
の粉末は流動化層を形成するのに困難を伴う。金属粉末、特に触媒用金属は、単
極性コロナ放電の場においてのみ電気的沈降を受けることができる。従って、こ
れらの場合、ならびに充填剤の正確な量を測定する必要がある場合には、スロッ
トスプレーヤー１８を帯電エーロゾル発生器として使用することはやり甲斐があ
る（図１）。

【００８３】 圧縮機からの圧縮空気が乾燥粉末供給装置に供給され、かつ高圧電源にスイッ
チを入れると、粉末状充填剤はスロットスプレーヤー１８に放出される。スプレ
ーヤーの開口部から出るエーロゾルの雲は単極性コロナ放電の場で帯電するよう
になり、電気力および空気力学的力の作用下に析出電極に移送され、そこで上記
のように繊維マトリックスと相互作用する。

【００８４】 図３に記載した装置の機能は、主な側面からみて、基本装置の操作と一致する
。主たる相違は次の通りである。わずかに過剰な圧力下で飽和器から出る溶媒蒸
気が空洞２６に供給され、開口部２５から出て、ノズル６の開口部の縁を越えて
流れる。代わりに、または、付加的に、装置を覆い、その大気を（たとえば、溶
媒蒸気発生装置を通して）溶媒蒸気で補う。

【００８５】 この配置の利点は、それがどんな方向においても容易な空間的再配向および繊
維供給の可能性を提供するという事実、およびそれが少数のキャピラリーでコン
パクトに製造することができるという事実に存する。このタイプの装置は、多数
の開口部を通して蒸気−空気混合物の均質な分散を得ることが困難なために、な
らびにパイプにおける蒸気凝縮および続く液滴の落下の可能性があるために、高
生産量を意図する設備においては効率的でない。

【００８６】 繊維マトリックスの製造方法を強化することおよび最小の細孔寸法を持つ濾過
材料を生成させるために繊維幅を減少させることは、一方では電場の強度が、出
現している繊維と析出電極１０との間で放電が生成し始めるレベルに近い値まで
増大されるべきこと、他方では電極間の隙間の溶媒蒸気濃度が繊維の形成を強化
する能力を保持するために増大されるべきことを仮定する。電極間の隙間の溶媒
蒸気を増加させることは、たとえば該装置をカバーし、その空気に（たとえば溶
媒蒸気発生器を通して）溶媒蒸気を補充することによって達成され得る。電極−
コレクター１と析出電極１０との間ならびに帯電エーロゾル発生器と析出電極１
０との間の双方の最適な電場強度は、約２．５ＫＶ／ｃｍ〜約４ＫＶ／ｃｍであ
る。

【００８７】 コロナ放電を生じる電場の平均強度および不均一性の増加は、例えばワイヤの
形で作った１個以上のアースした電極（または、かわりに高圧電極の同一極性の
、しかし低電圧の、低ポテンシャル電極）を電極間の隙間に設置することによっ
て実現することができる。この解決策はプロセスの生産性の増加を１．５〜２倍
まで促進するが、種々の強度および寸法パラメータをもつ短繊維の生成には導か
ない。アースした平面電極の代わりにアースした線状電極を使用すること（それ
により不均一な電場が作り出される）のマイナス効果は、繊維生成領域における
溶媒蒸気の濃度を増大させることによって低下することができるが、これは開放
型の装置では困難であり、溶媒の消費およびある場合には火災の危険性を増す。

【００８８】 繊維生成領域において溶媒蒸気濃度を増やすことは、たとえば装置を覆うこと
およびその大気に（たとえば、溶媒蒸気発生装置を通して）溶媒蒸気を補充する
ことによって達成される。

【００８９】 この欠陥は、上で説明し、図４に示した装置の利用によって克服することがで
きる。

【００９０】 隙間Ｃにある高圧電源４にスイッチを入れると均一な電場が生じ、その強度は
１０〜１５ＫＶ／ｃｍまで容易に増大させることができる。これらの条件下では
、ポリマー溶液のジェットに対する電場の衝撃は顕著に増大する。繊維はその長
さに沿ってより細くかつより均一に出てくる。初期繊維速度も増大し、その後繊
維は多孔板２７の開口２９より出て、上記のように析出電極の表面に堆積する。
隙間Ｃの寸法の変更は、繊維の厚みおよび装置の生産性ならびに材料の多孔性度
の調節を容易にする。

【００９１】 本発明は、米国特許第２，３４９，９５０号の従来技術を使用して可能である
よりももっと広範囲のポリマーからポリマー繊維構造体を製造するのに使用する
ことができる。

【００９２】 本発明を実行に移す間に、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の９９．９７
％を濾過することができ、さらに上記の特徴をもつ高性能微粒子空気不織布構造
を得るためには、ポリマーの改良された帯電が必要であると判明した。改良され
た帯電は、本発明にしたがえば、液化ポリマーを電荷制御剤（たとえば双極性添
加剤）と混合することによって達成され、電界の影響下で作られたイオン化空気
分子と明らかによりよく相互作用する、ポリマー−双極性添加剤複合物が生成す
る。新たに生成した繊維に帰せられた余分の電荷が析出電極上のそれらのより均
質な沈殿を招くことが、非限定的な形で推定される。ここにおいて、繊維はより
よく局部的な極大（これは、思い出されるように、５〜１０分間その電荷を保持
している、先に沈降した繊維によって作り出される限局場所である）に引きつけ
られる。電荷制御剤は、使われるポリマーおよび電荷制御剤のそれぞれの分子量
に依存して、通常１リットルにつきグラム等量で、たとえば、１リットルにつき
約０．０１から約０．２規定の範囲で添加される。

【００９３】 米国特許第５，７２６，１０７号、第５，５５４，７２２号および第５，５５
８，８０９号は、溶融紡糸および析出電極を使用しない他のプロセスを用いてエ
レクトレット繊維（これは永久電荷で特徴付けられた繊維である）を産生する場
合の重縮合プロセスと組合せた電荷制御剤の利用を教示している。電荷制御剤は
、溶融した、または部分的に溶融した繊維に混入され、そこに混入されたままで
、長期間、たとえば何ヶ月も消えない静電荷をもつ繊維を提供するような仕方で
添加される。

【００９４】 はっきり対比されるが、本発明による電荷制御剤は、一過的に繊維の外部表面
と結合し、したがって、電荷はその後まもなく（分以内で）消える。これは、該
剤とポリマーとの間の化学相互作用が存在しないようにまったく重縮合が行われ
ない故であり、使用される電荷制御剤の低い濃度による。したがって、得られる
フィルターは実質的に電荷をもたない。

【００９５】 このように、本発明によれば、液化ポリマーを析出電極に対して第一電位まで
帯電させる機構は、望ましくは、先に記載したように高圧の電源および液化ポリ
マーと混合した電荷制御剤を含む。

【００９６】 適切な電荷制御剤には、これらに限定されないが、ポリマー分子と、たとえば
ビスカチオン性アミド、フェノールスルフィドおよびウリルスルフィド誘導体、
金属錯化合物、トリフェニルメタン、ジメチルイミダゾールおよびエトキシトリ
メチルシランを含む、−Ｃ＝Ｃ−、＝Ｃ−ＳＨ−または−ＣＯ−ＮＨ−基を通し
て結合することのできる単環および多環のラジカルが含まれる。さらに以下に記
載するような伝導率制御用添加剤も使用することができる。

【００９７】 たとえば、ビスカチオン性アミドの機能性は、実験的に評価された。このため
に、分岐ポリカーボネートポリマー（分子量約１１０，０００）の１４％クロロ
ホルム溶液が調製された（粘度は１８０ｃＰであった）。濃度を上げたビスカチ
オン性酸アミドを補填した上記の溶液を、図３で図示した装置と組合せて、図３
に関連して記載したように、使用し、フィルターを沈降させ、その後、物理的お
よび機能的性質を検査した。検査には、繊維直径および分散の均一性の算定なら
びに圧力損失の評価が含まれた。増量した二カチオン性酸アミドの添加は、繊維
直径を変更しなかったが、しかし、それは分散の均一性に顕著な効果をもたらし
、下の表１に例証されているように、結果的にそのようなフィルターと関連した
圧力損失値を小さくした。

【００９８】

【表１】

【００９９】 添加した電荷制御剤が圧力損失に関してフィルター製品を改良することは表１
から明白である。さらに、電荷制御剤の影響が低い濃度においてその最大有効性
に達すること、および、その値以上にその濃度を増やしても圧力損失に関して製
品の品質をそれ以上改良することができないことは明らかである。

【０１００】 類似の実験において、たとえば、金属錯化合物（鉄サリチル酸錯体）の機能性
が実験的に評価された。このために、ポリスルホンポリマー（ＭＷ＝約８０，０
００）の１２％クロロホルム溶液を調製した（粘度は１４０ｃＰ、伝導率は０．
３２μＳであった）。濃度を上げた金属錯化合物を補充した上記の溶液を、図３
で図示した装置と組合せて、図３に関連して記載したように、使用し、フィルタ
ーを沈降させ、その後、物理的および機能的性質を検査した。検査には、繊維直
径および分散の均一性の算定ならびに圧力損失の評価が含まれた。前の通り、増
量した電荷制御剤の添加は繊維直径を変えなかったが、表２に例証されるように
、結果的に分散の均一性に関連した圧力損失を小さくした分散の均一性に顕著な
効果を与えた。

【０１０１】

【表２】

【０１０２】 添加した電荷制御剤が圧力損失に関してフィルター製品を改良することは表２
から明白である。さらに、電荷制御剤の影響が低い濃度においてその最大有効性
に達すること、および、その値以上にその濃度を増やしても圧力損失に関する製
品の品質をそれ以上改良することができないことは明らかである。

【０１０３】 この現象は、電荷制御剤によるポリマー繊維表面の飽和によって、かつ、さら
に周囲の大気へのアクセスチャージの損失によって説明することができる。

【０１０４】 電荷（あるいはその不在）は、専用の装置、すなわち、電界の強さを測定する
計器によって測定することができる。荷電の最終値または消失の速度は、均一の
繊維分散には反映しない。荷電の最初の速度だけがこの目的のために重要である
。荷電放散のために必要な時間は約数分である。

【０１０５】 本発明による装置および方法は、マーティンらへの米国特許第４，０４３，３
３１号および第４，１２７，７０６号ならびにアントン・フォルムハルスへの米
国特許第１，９７５，５０４号に開示されているものとは、５ｃｍ/秒の気流中
０．３μｍ微粒子の９９．９７％を濾過することができ、さらに上に記載したよ
うな物理的特性を享有する高性能微粒子不織布繊維構造体を製造することを可能
にするという点で異なる。上記の特許において開示された装置および方法は、本
文に記載するような高性能微粒子エアフィルターの要求条件を満たすことができ
ない低級なフィルターを提供するだけである。

【０１０６】 本発明の好ましい具体例によれば、液化ポリマーを析出電極に対して第一電位
まで荷電することに続いて、液化ポリマーを析出電極に対して第二電位まで再荷
電する。第二電位は、第一電位と大きさが同じで、符号が反対である。望ましく
は、電荷は第一と第二電位の間で、約０．１〜１０Ｈｚ、望ましくは約１Ｈｚの
振動数で振動する。電荷発振は、プロセス生産性、沈殿した繊維のより均一な分
散および先に記載したような改良された性質をもつフィルターの生産をもたらす
。

【０１０７】 本発明に従って使用できるポリマーには、ポリスルホン、ポリフェニルスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、一般的にポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリスチレン
、ポリフッ化ビニリデン、ポスト塩素化ポリ塩化ビニルおよびポリアクリロニト
リルが含まれる。好適な溶媒には、なかんずく、クロロホルム、ベンゼン、アセ
トンおよびジメチルホルムアミドが含まれる。溶液の最適濃度は使用する特定の
ポリマーおよび溶媒に依存する。一般的に、溶液中のポリマー濃度が高いほど、
プロセス収率は高く、製品の多孔度は低い。電極−コレクター１に使用されるポ
リマー溶液については約１０％〜約１２％の濃度が最適であることが判明した。
これらに限定されないが、ポリエチレンおよびポリプロピレンを含むポリオレフ
ィンのような溶融ポリマーは、また本発明によるプロセスに適合する。

【０１０８】 これらのポリマーの溶液にある種の添加剤を加えることは有利であると判明し
た。テトラエチル臭化アンモニウムおよびベンジルトリエチルアンモニウムブロ
ミドのようなアミン塩は、先に述べたように、ポリマー溶液の伝導率を調整する
のに使用される。少量のポリマー量（５００，０００の桁）ポリオキシアルキレ
ン添加剤（たとえばポリエチレングリコールおよびポリビニルピロリドン）は、
分子間摩擦を減らすことによってポリマー溶液ジェットの生成を促進する。ジメ
チルイミダゾールおよびエトキシトリメチルシランのような界面活性剤は、繊維
厚さおよび均一性を高める。粘度および表面張力を減らす添加剤を使用すると、
ポリマー濃度を１７〜１８％まで上げることが可能である。

【０１０９】 さらに一般的には、本発明の範囲には、ポリマー溶液からだけではなくて、液
化ポリマーからポリマー繊維構造体を製造することが含まれる。液化ポリマーと
は、上記のようにポリマーを溶媒に溶解させることおよびポリマーを溶融させる
ことを含めて、ポリマーを液体状態にすることを意味する。

【０１１０】 また、より一般的には、本発明の範囲には、繊維に変化して析出電極１０上に
沈降する液化ポリマーのジェットの形成をもたらす帯電カプセルの上記したプロ
セスを開始させるのに十分な曲率の表面を液化ポリマー上に形成させることが含
まれる。上で述べたように、液化ポリマーがポリマー溶液であるならば、繊維は
溶媒の蒸発によって生成する。液化ポリマーが溶融物であるならば、繊維はジェ
ットの凝固によって生成する。

【０１１１】 上記した本発明の方法においては、高度に湾曲した表面は、ノズル６から出現
するポリマー溶液のメニスカスである。これらの高度に湾曲した表面を形成させ
るための他の機構を図５および図６に例示する。図５は、電極−コレクター１の
変形であって、タンク３３に貯蔵されたポリマー溶液がポンプ３２によって供給
パイプ３１を経て送出室３６にポンプ輸送される例を示す。導電性材料で作った
円形ホイール３０が送出室３６に回転自在に取り付けられている。ホイール３０
のリム３８に、ポリマー溶液により湿潤される材料で作った三角形の突起４０が
設けられている。突起４０の先端４２はホイール３０から放射状に外側に向いて
いる。ホイール３０は電源４により負に帯電される。ポリマー溶液が室３６に移
送されると、ホイール３０が回転し、突起４０の各々がポリマー溶液の層によっ
て逐次被覆され、次いで陰電荷を獲得する。先端４２を取り巻くこのポリマー溶
液層の部分の表面は、帯電したジェットが出現する高度に湾曲した表面を構成す
る。析出電極１０に繊維を沈降させる過程で消費されなかったポリマー溶液は、
ポンプ３４により出口パイプ３５を経てタンク３３に戻される。この電極−コレ
クター１の変形に使用されるポリマー溶液の最適濃度は、一般に約１４％〜約１
７％であった。

【０１１２】 図６は、電極−コレクター１の変形の、図２ｂの横断面に類似する横断面の部
分的な例示であって、ここではノズル６がポリマー溶液により湿潤される導電性
材料で作った往復運動するニードル４０で置換されている。それぞれのニードル
４０は、ニードル４０を上昇させ降下させるための機構４２を備えている。ニー
ドル４０が降下したときに、その尖った先端４４がポリマー溶液により湿潤され
被覆される。ポリマー溶液の表面は先端４４で高度に湾曲している。ニードル４
０が析出電極１０に向けて上昇するときに、ニードル４０と析出電極１０との間
の高い電圧差が先端４４を覆うポリマー溶液からポリマー溶液のジェットを出現
させ、析出電極１０に向かう流れを生じさせる。この電極−コレクター１の変形
においては、ニードル４０のみ、従ってその上のポリマー溶液のみが電源４によ
って負に帯電されることに注目すべきである。

【０１１３】 また、図６に示すのは、電極−コレクター１上の空気中に音響振動を生じさせ
るための装置系のスピーカー５０である。スピーカー５０は、望ましくは約５０
００Ｈｚ〜約３０，０００Ｈｚの範囲の単一周波数の音をニードル４０に向けて
発生する。先端４４上のポリマー溶液の高度に湾曲した表面に誘発された振動は
、析出電極１０に向けたポリマー溶液の発生を刺激することが判明した。

【０１１４】 図８〜１５は、本発明による装置および方法の追加の好ましい具体例を教示す
る。

【０１１５】 こうして図８に示すように、高性能微粒子エアフィルターの中間層を囲む前置
フィルター層および支持体層をもつ多層フィルターの生成のために、下に記載す
る若干の修正を含めて、上で記載した装置の三重の配置が提供される。このよう
に、電極−コレクター１は、この配置にしたがって、３個の電極−コレクター、
１００ａ、ｌ００ｂおよびｌ００ｃによって置換される。その各々は、層状フィ
ルターの上層の１つの沈殿のために設計されている。高電圧の適当な電源を通し
て、電極−コレクター、１００ａ、１００ｂおよびｌ００ｃには、たとえば−１
００ＫＶの負電位が供給される。この具体例による析出電極１０は、シャフト１
０６のまわりを囲んだ３個の個別の析出電極１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃ
および回転ベルト１０４を有する改良装置によって置換される。析出電極１０２
ａ、１０２ｂおよび１０２ｃの位置は、電極−コレクターｌ００ａ、ｌ００ｂお
よびｌ００ｃの上で選択され、高電圧の独立電源を通して、それらには、それぞ
れ正、正および負の電位、たとえば、（＋１）〜（＋５）、（−１）〜（−２）
および（−２）〜（−５）ＫＶが供給され、それらは、各々の電極−コレクター
、ｌ００ａ、ｌ０ｂおよびｌ００ｃに関して、たとえば１０１〜１０５、９８〜
９９および９５〜９８ＫＶの電位差を生み出す。距離および種々のポリマー溶液
での電位降下と組合せたこれらの電位差は、以下のように沈殿する繊維に顕著な
変化をもたらすのに十分である。

【０１１６】 急激な不均一電場をもつ点−プレートのような電極システムでは、平板電極の
近くの領域における強度低下が小さいので、相対的なポテンシャルは十分な加速
または減速効果を提供することができる。

【０１１７】 このように、ｌ００ａ−１０２ａのペアから生じる繊維は、大容量（気孔率０
．９６）、低い空力耐性および高粉塵負荷容量（総重量の４０〜５０％）をもつ
比較的細かいおよび粗い繊維（例えば８〜１０μｍ）からなるプレフィルター構
造体または層を形成する。

【０１１８】 ペアｌ００ｂ−１０２ｂから生じる繊維は、低い気孔率（例えば、０.８５〜
０.８８）、比較的高い空力耐性およびたとえば約２０〜３０％の粉塵負荷能力
をもつ微細繊維（例えば直径１〜３μｍ）からなる高性能微粒子エアフィルター
である。

【０１１９】 １００ｃ−１０２ｃのペアから得られる繊維は、粗い繊維（直径１０〜２０μ
ｍ）、０.９〜０.９２の気孔率および約２０〜３０％の粉塵負荷能力によって特
徴付けられる、機械的強さおよび技術的特性（例えば襞のつけやすさ）をもつ多
層フィルターを提供する。

【０１２０】 事実、本発明のこの種類の装置は、本明細書に記載するように３個の独立した
装置（各々はやや修飾された性質をもつ）を単一の装置に結合しており、３個（
あるいはそれ以上）の層状フィルター構造体の連続的製造を可能にする。３個ま
たはそれ以上の層の各々は異なる性質をもち、異なる目的に役立つ。異なる用途
に対して適当な数（例えば２〜１０）の組合せ装置が予想される。いずれにせよ
、本発明のこの具体例によれば、層の各々は他の層が沈降に移る前に完全に沈殿
する、それゆえ、装置の性質は、沈降の効率が（たとえば、各セクションの長さ
または個々の装置を制御することによって）単一ラウンドにおける各定点におい
て、層の沈降を完了するに必要なほど高くなるように選択する。得られたフィル
ター１０５は、追加の回転シャフト１０７の上にころがす。

【０１２１】 図９ａ-ｂで示すように、本発明の好ましいもう一つの具体例によれば、空気
イオン化装置１１０によって生じたイオン化空気は、本技術においてよく知られ
ているように、給気口１１２、アースされた網構造体１１４、たとえば１５ＫＶ
／ｃｍのポテンシャルを発生させるイオン化電極１１６および排気口１１７を含
めて、液化ポリマー（あるいは繊維）の荷電を増進するのに使用され、それによ
って析出電極の上にそれのより均一な沈降を可能にする。この目的のために、液
化ポリマー１１９が収容され、そこからその一部が三角形の突起１２２を特徴と
している回転ホイール１２０を通して集められる浴１１８は、図５（ホイール３
０）に関して上にさらに記載したように、空気イオン化装置１１０を通してイオ
ン化された空気を補ったハウジング１２２に収容されている。前と同じように、
電極間の空間において溶媒蒸気を増やすことは、たとえば、装置を覆うことおよ
びその空気を（たとえば溶媒蒸気発生装置により）溶媒蒸気で補うことによって
達成することができる。

【０１２２】 図１０に示すように、本発明の好ましいもう一つの具体例によれば、液化ポリ
マーの少なくとも１個のジェットが電位によって析出電極に引き寄せられるよう
にするのに十分高い曲率の液化ポリマーの表面を形成する機構が提供され、そこ
においては、液化ポリマー中に生成した気体（望ましくは溶媒飽和の蒸気）の泡
が要求された表面を提供する。

【０１２３】 この目的には、液化ポリマー１３２（通常、しかし必須ではないが、この場合
には溶融ポリマー）が入っている電極−コレクターまたは浴１３０は、通常、複
数の気泡１３７を発生する開口部１３８で補ったパイプ１３６の形における圧縮
ガス放出機構１３４を具備している。液化ポリマーの表面に達すると、気泡は、
液化ポリマーの少なくとも１個のジェットが電位よって析出電極に引き寄せられ
るようになるのに十分に高い曲率の表面を液化ポリマーの上で作る。

【０１２４】 図１１および１２ａ〜ｂおよび１３に示すように、本発明のなおもう一つの好
ましい具体例によれば、複数の円形ホイール１４０が、排出チャンバー１４６に
回転可能なように取り付けられる。ポリマー溶液で濡らされる導電材料からなる
三角形の突起１５０が、ホイール１４０の端部１４８に取り付けられる。突起１
５０の先端部１５２は、ホイール１４０から放射状に外に向く。ホイール１４０
は、電源１４９によって負に帯電する。ポリマー溶液がチャンバー１４６に送ら
れ、ホイール１４０が回転し、突起１５０の各々が連続的にポリマー溶液の層で
覆われ、それは次に、傾いた配置によって、負の電荷を獲得するとき、一般に、
突起１５０（ポリマー溶液に浸かっていない）は、たとえば図５に示されている
ように、垂直の配置と比較して電極１６０からより同等に離れて配置されている
、そのように、ホイール１４０は析出電極１６０に対して傾いた配向で提供され
る。これは、順に、より均一な繊維の沈降およびより均一な繊維厚さまたは直径
を結果する。複数のホイール１４０のこの配置を実行する間の電界重ね合わせ効
果を避けるために、ホイールのコア１６２は誘電体から作られ、一方それの外側
のリム１４８は、突起１５０を含めて、導電性物質で作られる。図１３に示され
るやや異なる配置においては、重ね合わせ効果は、適切な非シールドホイールの
傾き配置を選択することによって排除される。

【０１２５】 図１４に示すように、本発明のさらにもう一つの好ましい具体例によれば、突
起１５０の各々は、測った量の液化ポリマーの収集を容易にするために、液化ポ
リマーを収集する空洞１５１で作られる。本発明のこの具体例の利点は、それが
、液化ポリマーを再び入れようとするときだけ突起が繊維を発生させるように、
全ての繊維が析出電極に対して類似の位置および距離から生成させられ、それに
よって改良された均一性が達成されるように、繊維生成のプロセスを遅らせると
いうことである。

【０１２６】 図１５に示すように、本発明のなおもう一つの好ましい具体例によれば、液化
ポリマーの少なくとも１個のジェットが析出電極に電位によって引き寄せられる
ようにするに十分に高い曲率の表面を液化ポリマー上に形成する機構には、導電
材料の回転可能の目板１７０（これは、複数の突起１７１で作られ、少なくとも
２個のシャフト１７２の周りを回転し、電源１７４に結合している）が含まれる
。目板１７０が液化ポリマーを含有するタンク１７８を通って回転させられると
き、その一部が突起１７１の上に蓄積し、それによって液化ポリマーの少なくと
も１個のジェットが析出電極１７６に引き寄せられるようになるのに十分に高い
曲率の表面を液化ポリマーの上に生成させるように、突起１７１は析出電極１７
６の方向に向けられている。電場が目板１７０の回転運動の向きに直角に向いて
いるので、目板１７０はより高速度で回転させられ、電極１７６の上により多く
の均一のポリマー繊維分散を結果する。好ましい具体例によれば、タンク１７８
に入る直前に、目板１７０は、たとえば吸着材で作られたワイパー１８０によっ
てポリマーの残りくずが拭き取られる。

【０１２７】 このように、回転している目板と析出電極の間の距離は全ての位置で一定であ
り、それによって各位置で経験される電界強度は似ており、より一様な繊維厚さ
を結果する。さらに、析出電極の方向には遠心力がないので、回転する目板の速
度を増やし、それによって物流および生産性を改良することが可能である。

【０１２８】 本発明をその特定の具体例と結びつけて記載したけれども、多くの代替、修正
および変形が本技術に熟練した人にとって明らかであることは明白である。した
がって、添付された請求項の精神および広い視野の中に入る、全てのそのような
代替、修正および変形を包含することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２個の代替可能な帯電エーロゾル発生器を含む本発明の装置の概略図である。

【図２】 図２ａは図１の装置の電極−コレクターの平面図であり、図２ｂは図２ａの電
極−コレクターの横断面である。

【図３】 ノズルに基づく電極−コレクターの横断面である。

【図４】 別の、ノズルに基づく電極−コレクターの横断面である。

【図５】 回転ホイールに基づく電極−コレクターの横断面である。

【図６】 往復運動するニードルに基づく電極−コレクターの横断面である。

【図７】 本発明によるフィルターの電子顕微鏡写真である。

【図８】 高性能微粒子エアフィルターの中間層を囲む支持体層およびプレフィルター層
を有する階層化されたフィルターを製造するのに適した、本発明による装置の好
ましい具体例の横断面である。

【図９】 図９ａは液化ポリマーの荷電を増やし、それによって析出電極へのそれのさら
に均質な沈降を可能にする空気イオン化装置を含む、本発明による装置の好まし
い具体例の横断面であり、図９ｂは更に詳細に空気イオン化装置を示す図９ａの
円Ｉの拡大図である。

【図１０】 液化ポリマーの少なくとも１個のジェットが液化ポリマー中の気泡の生成によ
りもたらされる析出電極に引き寄せられるようにするのに充分な高曲率の表面を
液化ポリマーの上に形成する機構の横断面である。

【図１１】 複数の傾けた円形ホイールを含む本発明による装置の横断面である。

【図１２】 図１２ａ、図１２ｂは誘電体コアを含む、発明の好ましい具体例によるホイー
ルの側面図および横断面である。

【図１３】 異なる配置にある複数の傾けた円形のホイールを含む本発明による装置の横断
面である。

【図１４】 液化ポリマー収集空洞を含む、本発明の好ましい具体例によるホイールの側面
図である。

【図１５】 析出電極と平行して回転している複数の突起で作られる導電材の回転可能な目
板を含む、液化ポリマー上に十分高い曲率の表面を形成する、なおもう一つの機
構の透視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ， ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）析出電極と、 （ｂ）液化ポリマーを前記析出電極に対して第一電位まで帯電させるための第
   一機構と （ｃ）液化ポリマーの少なくとも１つのジェットが前記第一電位によって前記
   析出電極に引き寄せられるようにするのに十分に高い曲率の表面を前記液化ポリ
   マーの上で作るための第二機構とを具備する液化ポリマーを繊維構造体に変換す
   るための装置であって、 前記第一および第二機構は、複数の繊維が前記析出電極上に沈澱するとき、５
   ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少なくとも９９．９７％を濾過することが
   できる高性能微粒子空気不織布繊維構造体が得られるように設計されている、液
   化ポリマーを繊維構造体に変換するための装置。
2. 【請求項２】 液化ポリマーを前記析出電極に対して第一電位まで帯電させ
   る前記第一機構が、 （ｉ）高電圧電源、および （ｉｉ）液化ポリマーと混合した電荷制御剤 を組み合わせて包含する、請求項１の装置。
3. 【請求項３】 液化ポリマーを前記析出電極に対して第一電位まで帯電させ
   る前記第一機構が （ｉｉｉ）前記液化ポリマーと接触しているイオン化空気のソースをさらに包含
   する、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記第二機構が、複数の突起で形成されるリムを有する少な
   くとも１個の回転ホイールによって達成される、請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記突起の各々が、液化ポリマーを収集する空洞で形成され
   る、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記の少なくとも１個のホイールの各々が、前記析出電極に
   関して傾斜している請求項４に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記の少なくとも１個のホイールの各々が、誘電体コアを包
   含する、請求項４に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記第二機構が、気泡生成機構によって達成される、請求項
   １に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記第二機構が、複数の突起で形成される回転目板によって
   達成される、請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記析出電極が、高曲率の前記表面を生成する前記機構の
    そばを通って移動するよう働く、請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記析出電極が、ベルトを包含する、請求項１０に記載の
    装置。
12. 【請求項１２】 高曲率の前記表面を形成する前記機構が、少なくとも１個
    のノズルを包含する、請求項１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 高曲率の前記表面を形成する前記機構が、液化ポリマーに
    よって濡らされる材料からなる少なくとも１個の突起を包含し、前記少なくとも
    １個の突起が、高曲率の前記表面が生成されるチップを包含する、請求項１に記
    載の装置。
14. 【請求項１４】 前記少なくとも１個の突起が、前記ホイールから放射状に
    外へ向いている前記チップを有するホイールのリム上に配置される、請求項１３
    に記載の装置。
15. 【請求項１５】 （ｄ）液化ポリマーを入れるための浴をさらに具備し、 前記少なくとも１個の突起は、前記浴の中で往復運動するように働き、液化ポリ
    マーの前記ジェットは、前記少なくとも１個の突起が前記析出電極に最も近く接
    近したところで形成される、請求項１３に記載の装置。
16. 【請求項１６】 （ｄ）前記析出電極と高曲率の前記表面を生成する前記機
    構の中間にある追加電極 をさらに具備する、請求項１に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記追加電極が、高曲率の前記表面を形成する前記機構と
    対向する孔を有するプレートを包含し、前記孔を通して液化ポリマーの前記少な
    くとも１つのジェットが前記析出電極に向かって噴出する、請求項１６に記載の
    装置。
18. 【請求項１８】 （ｄ）エーロゾルを、前記第一電位とは符号において反対
    の前記析出電極から第二電位にある前記析出電極に供給するように働くエーロゾ
    ル発生器 をさらに具備する、請求項１に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記エーロゾル発生装置が、 （ｉ）圧力室、および （ｉｉ）前記圧力室と前記析出電極との間の隔壁 を包含し、 前記圧力室および前記隔壁は、共同して前記第二電位によって前記析出電極に
    引き寄せられる充填材粉末を流動化するように働く、請求項１８に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記エーロゾル発生器が、スロットスプレーヤーを包含す
    る、請求項１８に記載の装置。
21. 【請求項２１】 ポリマーを、５ｃｍ/秒の気流中０．３μｍ微粒子の９９
    ．９７％を濾過することができる高性能微粒子空気不織布繊維構造体へと形成す
    る方法であって、 （ａ）ポリマーを液化し、それによって液化ポリマーを生成させる工程と、 （ｂ）液化ポリマーに電荷制御剤を補う工程と、 （ｃ）析出電極を設ける工程と、 （ｄ）前記液化ポリマーを、前記析出電極に対して第一電位まで帯電させる工程
    と、 （ｅ）前記液化ポリマーの少なくとも１個のジェットを、前記第一電位によって
    前記析出電極に引き寄せられるようにするのに十分に高い曲率の表面を前記液化
    ポリマーの上に形成する工程とを具備し、それによって５ｃｍ／秒の気流中０．
    ３μｍ微粒子の９９．９７％をろ過することできる不織布繊維構造を前記析出電
    極上に形成する方法。
22. 【請求項２２】 前記液化ポリマーを前記析出電極に対して前記第一電位ま
    で帯電させ、次いで、前記液化ポリマーを前記析出電極に対して第二電位まで再
    充電させ、前記第二電位は、大きさにおいて前記第一電位と同様であるが、符号
    では反対である、請求２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記液化が、溶媒にポリマーを溶かすことによって達成さ
    れ、それによりポリマー溶液を生成する、請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 （ｆ）高曲率の前記表面のすぐ近くに前記溶媒の蒸気を提
    供する工程 をさらに具備する、請求項２３に記載の方法。
25. 【請求項２５】 前記電荷制御剤が、ビスカチオン性アミド、フェノールお
    よびウリル（ｕｒｙｌ）スルフィド誘導体、金属錯化合物、トリフェニルメタン
    、ジメチルイミダゾール、ならびにエトキシトリメチルシランからなる群から選
    択される、請求項２１に記載の方法。
26. 【請求項２６】 高曲率の前記表面の前記生成が、前記液化ポリマーをノズ
    ルから噴出することによって達成され、高曲率の前記表面が、前記液化ポリマー
    のメニスカスである、請求項２１に記載の方法。
27. 【請求項２７】 高曲率の前記表面の前記生成が、チップを有する突起を前
    記液化ポリマーで濡らすことによって達成され、高曲率の前記表面は、前記チッ
    プに隣接する前記液化ポリマーの表面である、請求項２１に記載の方法。
28. 【請求項２８】 （ｆ）不織布繊維構造体が、前記析出電極の上でシートと
    して形成されるように前記析出電極を動かす工程 をさらに具備する、請求項２１に記載の方法。
29. 【請求項２９】 （ｆ）高曲率の前記表面を振動させる工程 をさらに具備する、請求項２１に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記振動が、約５０００Ｈｚ〜３００００Ｈｚの振動数で
    達成される、請求項２９に記載の方法。
31. 【請求項３１】 （ｆ）充填材粉末を前記収集表面に対して第二電位まで帯
    電させる工程（前記第二電位は前記第一電位と符号において反対であり、それに
    よって帯電した充填材粉末を生成させる）、 （ｇ）前記析出電極上の不織布繊維構造体を前記帯電した粉末に曝し、それに
    よって、前記帯電させられた充填材粉末を不織布繊維構造体に引きつける工程 をさらに具備する、請求項２１に記載の方法。
32. 【請求項３２】 前記液化ポリマーを前記析出電極に対しマイナスに帯電さ
    せ、かつ前記帯電される粉末を前記析出電極に対しプラスに帯電させる、請求項
    ３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】 （ｆ）液化ポリマーに粘度低下用添加剤、伝導度調整用添
    加剤および繊維表面張力調整用添加剤からなる群から選択される添加剤を補充す
    る工程 をさらに具備する、請求項２１に記載の方法。
34. 【請求項３４】 前記粘度低下用添加剤がポリオキシアルキレンであり、前
    記伝導度調整用添加剤がアミン塩であり、前記繊維表面張力調整用添加剤が界面
    活性剤である、請求項３２に記載の方法。
35. 【請求項３５】 ポリマーの不織布繊維を具備する高性能微粒子エアフィル
    ターであって、前記フィルターが５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少なく
    とも９９．９７％を濾過することができ、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３ｍｍの
    Ｈ_２Ｏの圧力損失を有し、粉塵を有しているフィルターは、約１〜約１．８の面
    積あたりのフィルター重量に対する粉塵重量比を有する、高性能微粒子エアフィ
    ルター。
36. 【請求項３６】 前記フィルターが、実質的に電気的に中性である、請求項
    ３５に記載の高性能微粒子エアフィルター。
37. 【請求項３７】 前記繊維が、約０．１μｍ〜約１０μｍの直径を有する、
    請求項３５に記載の高性能微粒子エアフィルター。
38. 【請求項３８】 ポリマーの不織布繊維を具備する高性能微粒子エアフィル
    ターであって、前記フィルターが、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少な
    くとも９９．９７％を濾過することができ、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３ｍｍ
    Ｈ_２Ｏの圧力損失を有し、前記フィルターが、実質的に電気的に中性である、高
    性能微粒子エアフィルター。
39. 【請求項３９】 前記フィルターが、約１〜約１．８の面積当たりのフィル
    ター重量に対する粉塵重量の比を有する、請求項３８に記載の高性能微粒子エア
    フィルター。
40. 【請求項４０】 前記繊維が、約０．１μｍ〜約１０μｍの直径を有する、
    請求項３８に記載の高性能微粒子エアフィルター。
41. 【請求項４１】 約０．１μｍ〜約１０μｍの直径を有するポリマーの不織
    布繊維を具備する高性能微粒子エアフィルターであって、前記フィルターが５ｃ
    ｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少なくとも９９．９７％を濾過することがで
    き、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３ｍｍＨ_２Ｏの圧力損失を有する、高性能微粒
    子エアフィルター。
42. 【請求項４２】 前記フィルターが、約１〜約１．８の面積当たりのフィル
    ター重量に対する粉塵重量の比を有する、請求項４１に記載の高性能微粒子エア
    フィルター。
43. 【請求項４３】 前記フィルターが、実質的に電気的に中性である、請求項
    ４１に記載の高性能微粒子エアフィルター。
44. 【請求項４４】 ポリマーの不織布繊維を具備する高性能微粒子エアフィル
    ターであって、前記フィルターが５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少なく
    とも９９．９７％を濾過し、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３ｍｍＨ_２Ｏの圧力損
    失を有し、Ｘが約０．１μｍ〜約１０μｍの範囲にある場合、前記繊維の少なく
    とも約９０％はＸ〜２Ｘの範囲の直径を有する、高性能微粒子エアフィルター。
45. 【請求項４５】 ポリマーの不織布繊維を具備する高性能微粒子エアフィル
    ターであって、前記フィルターが、５ｃｍ／秒の気流中０．３μｍ微粒子の少な
    くとも９９．９７％を濾過し、約０．７５ｍｍＨ_２Ｏ〜約１３ｍｍＨ_２Ｏの圧力
    損失を有し、フィルターを特徴付ける細孔が前記繊維の間で形成され、Ｙが約０
    ．２μｍ〜約１０μｍの範囲にある場合、少なくとも約９０％の前記細孔は、Ｙ
    〜２Ｙの範囲にある直径を有する、高性能微粒子エアフィルター。