JP2009536697A - 粒子を含んだ繊維ウェブ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2004年11月8日に出願された係属中の出願番号第10/983,770号の一部継続出願であり、その全体の開示は参考として、本願に組み込まれている。
本発明は、粒子を含む繊維ウェブ及び濾過に関するものである。
a)複数のオリフィスを通して溶融ポリマーを流し、長繊維を形成する工程と、
b)前記長繊維を繊維になるように細くする工程と、
c)吸着剤粒子の流れを長繊維又は繊維の中に方向付ける工程と、
d)約1重量%を超えないジメチルメチルホスホネート摂取及び少なくとも80重量%の吸着剤粒子のウェブ中への捕捉を示す、20重量%未満の高分子繊維を含む不織布ウェブとして繊維及び吸着剤粒子を捕集する工程と、を含み、
吸着剤粒子はウェブ内に十分均等に分配され、かつポリマーはウェブが少なくとも1.6×104mm水柱の吸収係数Aを有する。
C6H12蒸気→吸着剤に吸着されたC6H12
We=吸着剤充填床又は吸着剤を充填したウェブを、30L/分(面速度4.9cm/s)で流れ、標準温度で、標準圧力の1000ppmのC6H12蒸気に暴露し、0〜50ppm(5%)のC6H12通過をプロットした吸収曲線に対して反復曲線回帰法を使用して決定した、有効な吸着容量(gC6H12/g吸着)
SL=30L/分(面速度4.9cm/s)で流れ、標準温度で、標準圧力の1000ppmのC6H12蒸気に暴露された吸着剤充填層又は吸着剤を充填したウェブの、C6H12通過が10ppm(1%)に達するのに要する時間を基にした耐用期間(分)
ΔP=流速85L/分(面速度13.8cm/s)、標準温度で標準圧力の空気に暴露された吸着剤充填層又は吸着剤を充填したウェブの圧力低下(mm水柱)
パラメータkvは通常直接は測定できない。その代わり、多変数曲線回帰及び等式を使用してkvについて解くことによりkvを決定することができる。
Q=目標流量(L/分)
Cx=C6H12出口濃度(g/L)
Co=C6H12入口濃度(g/L)
W=吸着剤重量(g)
t=暴露時間
ρβ=吸着剤充填層の密度或いは吸着剤を充填したウェブの効果的な密度。ここでg吸着は吸着剤材料の重量であり(存在する場合、ウェブ重量を除く)、cm3 吸着は吸着剤の総容積であり、cm3 ウェブは吸着剤を充填したウェブの総容積であり、さらにρβは充填層については単位g吸着/cm3 吸着を有し又は吸着剤を充填したウェブについては単位g吸着/cm3 ウェブを有する。
A=(kv×SL)/ΔP
吸着係数は、例えば少なくとも2×104/mm水柱であってもよく、少なくとも3×104/mm水柱であってもよく、少なくとも4×104/mm水柱であってもよく、又は少なくとも5×104/mm水柱であってもよい。意外にも、本発明の一部の実施形態は、以下の比較例1に示すように高品質の炭素充填床より高い吸着係数を有し、約3.16×104/mm水柱である。
Avol=A×ρβ
[実施例]
図6に示すような長繊維の単一水平流のメルトブロー装置、230〜300℃のポリマー溶融温度(ポリマーと望ましい繊維寸法に依存する)、穴あけされたオリフィスダイ、及び32cmのダイからコレクターの距離を使用して、実験番号2(下記の表1を参照のこと)で使用された熱可塑性ポリウレタンは約300g/h/cmのダイ幅で押し出され、表1に示した残りの高分子材料には、約230g/h/cmのダイ幅で押し出された種々の繊維形成高分子材料を使用して、一連のメルトブロー炭素充填不織布ウェブが調製された。押出成形機温度及び空気速度(さらに必要に応じてその他のプロセスパラメータ)は、約16〜29μmの有効繊維直径(「EFD」)を有しほとんどのウェブが約20〜29μmのEFDを有するウェブを得るために調節された。EFDの値は、C.N.デイビス(Davies, C. N.)著「空気中の浮遊塵埃及び粒子の分離(The Separation of Airborne Dust and Particles)」、機械技術者協会(Institution of Mechanical Engineers)、ロンドン、論文集1B、1952年に別途記された方法に従い、吸着剤粒子がフィードロール78(図6参照)からウェブに落下することを認められる前に作られた充填されていないウェブの材料見本を検査して、32L/分(5.3センチ/sec面速度に対応)の気流流量を使用して決定された。一部のウェブは、下に示したように徐冷される。完成されたウェブは、炭素充填濃度及びパラメータEFD、kv、SL、ΔP、ρβ、A、及びAvolを決定するために評価される。一部のウェブのデータは2〜4個のウェブの積み重ね体を使用して得られる。これらのウェブについて、比率SL/ΔPは、SL及びΔPの個々の値よりもいくらかより有用な測定値を提供した。その他のウェブについて、単層のウェブを使用し、SL、ΔP、SL/ΔPを記録することによりデータが取得された。比較データは、クラレ(Kuraray)タイプGG12×20の活性炭から作製された104cm3の炭素充填床、及びポリプロピレンから作製されたウェブについて収集された。下の表1に示したのは、実験番号、高分子材料、炭素シーブ寸法、炭素充填濃度、有効繊維直径、並びにパラメータEFD、SL(記載された部分)、kv、SL/ΔP、ρβ、A、及びAvolである。表1の記入項目は吸着係数Aの値について降順に整理されている。
(2)PS440−220は、アイログラン(IROGRAN(商標))の商業的な標記でハンツマン社(Huntsman LLC)から入手可能な熱可塑性ポリウレタンエラストマーである。
(3)ビスタマックス(VISTAMAXX)VM2125は、ビスタマックス(VISTAMAXX(商標))の商業的な標記でエクソンモービルケミカルカンパニー(ExxonMobilChemicalCompany)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(4)エンゲージ(ENGAGE)8402は、エンゲージ(ENGAGE(商標))の商業的な標記でダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(5)フィナ(FINA)3846は、フィナ(FINA(商標))の商業的な標記でアトフィナケミカルズ社(Atofina Chemicals, Inc)から入手可能なポリプロピレンホモポリマーである。
(6)PB0400はベーゼルポリオレフィンズ(Basell Polyolefins)から入手可能なグレードPB0400熱可塑性ポリブチレンエラストマーである。
(7)ダウレックス(DOWLEX)2517は、ダウレックス(DOWLEX(商標))の商業的な標記でダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)から入手可能な線形低密度ポリエチレンである。
(8)ビスタマックス(VISTAMAXX)VM2330は、ビスタマックス(VISTAMAXX(商標))の商業的な標記でエクソンモービルケミカルカンパニー(ExxonMobil Chemical Company)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(9)フィナ(FINA)3960は、フィナ(FINA(商標))の商業的な標記でアトフィナケミカルズ社(Atofina Chemicals, Inc)から入手可能なポリプロピレンホモポリマーである。
(10)クラトン(KRATON)G1657は、クラトン(KRATON(商標))の商業的な標記でクラトンポリマーズ(Kraton Polymers)から入手可能なスタイレン・ジ−/トリブロックコポリマーである。
(11)E−1200は、イーストフレックス(EASTOFLEX(商標))の商業的な標記でイーストマンケミカルズ(Eastman Chemicals)から入手可能なアモルファスプロピレンエチレンコポリマーである。
(12)ダウレックス(DOWLEX)2503は、ダウレックス(DOWLEX(商標))の商業的な標記でダウプラスチックス(Dow Plastics)から以前は入手可能だった線形低密度低分子量ポリエチレン樹脂である。
ポリマー製造業者から受け取った押出成形等級のペレットを加熱した実験室用油圧プレス(カーバーインク(Carver, Inc.)より入手可能)で加圧して、種々の熱可塑性ポリマーをディスク状に形成された。このプレスは、ポリテトラフルオロエチレンのライナーでカバーされたステンレス鋼の圧盤を備えている。ディスクの厚さを調整するために、0.5mmのすきまゲージの在庫から作製された緩衝材が採用された。プレスされる個々のポリマーによりプレス温度は異なるが、一般的には約200〜250℃に設定される。約207kPaの圧力及び約15秒のプレス時間が採用された。結果として得られる樹脂試験片は、直径約50mm及び厚さ約0.5mmの目標寸法のディスクを供給するために、空気間隙及びその他の欠陥が取り除かれるまで曲げられかつ最度プレスされた。ディスクはデシケータ内に定置され、デシケータ内部の雰囲気に均等に暴露されるように用意された。飽和した内部雰囲気を供給するのに十分なDMMPもまた、デシケータ内に設置された。ディスクは、ディスク質量、及び初期のディスク質量のパーセントで示されるDMMPの摂取パーセントを決定するために、初期及び様々な時間間隔で重量測定された。各ディスクの物理的な状態及び可視可能な劣化の発生もまた記録された。下の表4は、実験番号、高分子材料、初期ディスク重量、及び13時間後及び4日後のDMMPの摂取パーセントを示している。表4の記入項目は13時間後のDMMPの摂取パーセントの値について降順に整理されている。
(2)PS440−220は、アイログラン(IROGRAN(商標))の商業的な標記でハンツマン社(Huntsman LLC)から入手可能な熱可塑性ポリウレタンエラストマーである。
(3)PS164−400は、アイログラン(IROGRAN(商標))の商業的な標記でハンツマン社(Huntsman LLC)から入手可能な熱可塑性ポリウレタンエラストマーである。
(4)ポリオレフィン合金は製品番号FM060105−4でノベオン社(Noveon, Inc.)から入手可能である。
(5)ハイトレル(HYTREL)4556はハイトレル(HYTREL(商標))の商業的な標記でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E. I. DuPont de Nemours & Co.)から入手可能な熱可塑性ポリエステルである。
(6)CA100−200は、アイログラン(IROGRAN(商標))の商業的な標記でハンツマン社(Huntsman LLC)から入手可能な熱可塑性ポリウレタンエラストマーである。
(7)バイネル(BYNEL)3022はハイトレル(HYTREL(商標))の商業的な標記でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E. I. DuPont de Nemours & Co.)から入手可能な無水変性エチレンビニルアセテートポリエステルである。
(8)PE90−208は、アイログラン(IROGRAN(商標))の商業的な標記でハンツマン社(Huntsman LLC)から入手可能な熱可塑性ポリウレタンエラストマーである。
(9)THV220Gは、THV(THV(商標))の商業的な標記でダイネオン社(Dyneon, LLC)から入手可能なフルオロ熱可塑性ターポリマーである。
(10)ソルテックス(SOLTEX)PVDFは、ソルテックス(SOLTEX(商標))の商業的な標記でソルベイソレクシス(Solvay Solexis)から入手可能な熱可塑性ポリフッ素ビニリデン樹脂である。
(11)エルバックス(ELVAX)3174はエルバックス(ELVAX(商標))の商業的な標記でイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー(E. I. DuPont de Nemours & Co.)から入手可能なエチレンビニルアセテートポリエステルである。
(12)THV500Gは、THV(商標)の商業的な標記でダイネオン社(Dyneon, LLC)から入手可能なフルオロ熱可塑性ターポリマーである。
(13)エンゲージ(ENGAGE)8401は、エンゲージ(ENGAGE(商標))の商業的な標記でダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(14)ビスタマックス(VISTAMAXX)VM3000は、ビスタマックス(VISTAMAXX(商標))の商業的な標記でエクソンモービルケミカルカンパニー(ExxonMobil Chemical Company)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(15)エンゲージ(ENGAGE)8411は、エンゲージ(ENGAGE(商標))の商業的な標記でダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)から入手可能なポリオレフィンエラストマーである。
(16)サンプルは、柔軟で、かつDMMPで飽和していた。
(17)サンプルは強度の変形及び歪みを示していた。
(18)サンプルは中程度の変形を示してた。
実施例1の一般的な方法を使用して、アイログラン(IROGRAN)PS440−200熱可塑性ポリウレタン及び40×140炭素顆粒を使用して単層のウェブが作製された。完成されたウェブは0.202g/cm2の炭素(91重量%の炭素)を含み、15μmの有効繊維直径を有する。16.4gの炭素総量を含むこのウェブの81cm2のサンプルは、250ppmのトルエン蒸気を含んだ14L/分で流れる35%より低い相対湿度の空気に暴露された。図9はこのウェブの下流のトルエン濃度(曲線B)及び米国特許番号第3,971,373号(ブラウン(Braun))の例19に従って作製されたウェブ(曲線A)のプロットを示す。このブラウンの例19のウェブは、ポリプロピレン繊維及び17.4gの炭素総量(89重量%炭素)を含む。図9に示すように、上述のポリウレタンベースのウェブの炭素を含んでいる量がより少なくても、ブラウンの例19のウェブは、実質的により低い吸着能力を示している。ポリウレタンベースのウェブの改善された性能は、より高い吸着係数Aによるものと考えられる。
Claims (39)
- 約1重量%を超えないジメチルメチルホスホネートの摂取、及び少なくとも80重量%の吸着剤粒子のウェブ中への捕捉を示す、20重量%未満の高分子繊維の自己支持性のある不織布ウェブを含む多孔質シート状物品であって、前記吸着剤粒子は前記ウェブに十分均等に分配され、かつ前記繊維ポリマーは少なくとも1.6×104mm水柱の吸収係数Aを有する前記ウェブである、多孔質シート状物品。
- 複数の不織布ウェブ層を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記繊維が熱可塑性エチレンヘキサン又はエチレンオクテンコポリマーを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記繊維が、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記吸着剤粒子が、活性炭又はアルミナを含む、請求項1に記載の物品。
- 少なくとも84重量%の吸着剤粒子が前記ウェブに捕捉される、請求項1に記載の物品。
- 少なくとも90重量%の吸着剤粒子が前記ウェブに捕捉される、請求項1に記載の物品。
- 少なくとも2×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項1に記載の物品。
- 少なくとも3×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項1に記載の物品。
- 前記多孔質シート状物品を支持するハウジングを含むフィルタを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記多孔質シート状物品を含む前置フィルタ又は後置フィルタを含み、さらなるフィルタ構造物と組み合わされた、請求項1に記載の物品。
- 前記多孔質シート状物品を通して空気を濾過し流入する、化学保護服、フード、個人用エンクロージャー、又はその他の個人用保護機器若しくは個人用保護装置を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記多孔質シート状物品を通して空気を濾過し流入する、シェルター、又はその他の集団用保護機器若しくは集団用保護装置を含む、請求項1に記載の物品。
- 高分子繊維及び吸着剤粒子の自己支持性のある不織布ウェブを含む、多孔質シート状物品を作製する方法であって、
a)複数の開口部を通して溶融ポリマーを流し、長繊維を形成する工程と、
b)前記長繊維を繊維になるまで細くする工程と、
c)吸着剤粒子の流れを前記長繊維若しくは繊維の中に方向付ける工程と、
d)約1重量%を超えないジメチルメチルホスホネート摂取、及び少なくとも80重量%の吸着剤粒子のウェブ中への捕捉を示す、20重量%未満の高分子繊維を含む不織布ウェブとして、前記繊維及び吸着剤粒子を捕集する工程と、を含み、
前記吸着剤粒子が前記ウェブに十分に均等に分配され、かつ前記ポリマーは前記ウェブが少なくとも1.6×104/mm水柱の吸収係数Aを有することを特徴とする方法。 - 前記長繊維のメルトブロー工程を含む、請求項14に記載の方法。
- 前記溶融ポリマーが熱可塑性エチレンヘキサン又はエチレンオクテンコポリマーを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記溶融ポリマーが、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記吸着剤粒子が、活性炭又はアルミナを含む、請求項14に記載の方法。
- 少なくとも84重量%の吸着剤粒子が前記ウェブに捕捉される、請求項14に記載の方法。
- 少なくとも90重量%の吸着剤粒子が前記ウェブに捕捉される、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェブが少なくとも2×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項14に記載の方法。
- 前記ウェブが少なくとも3×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項14に記載の方法。
- 着用者の少なくとも鼻及び口をほぼ囲む内部と、周囲空気を前記内部に供給する空気取り入れ経路と、前記空気取り入れ経路に渡って配置され該供給空気を濾過する多孔質シート状物品と、を有する呼吸用装置であって、前記多孔質シート状物品は、約1重量%を超えないジメチルメチルホスホネートの摂取及び少なくとも80重量%の吸着剤粒子のウェブ中への捕捉を示す20重量%未満の高分子繊維を含む自己支持性のある不織布を含み、前記吸着剤粒子が前記ウェブ内に十分に均等に分配され、前記繊維ポリマーは少なくとも1.6×104mm水柱の吸収係数Aを有する前記物品である、呼吸用装置。
- 前記高分子繊維が熱可塑性エチレンヘキサン又はエチレンオクテンコポリマーを含む、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 前記高分子繊維が、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 前記吸着剤粒子が、活性炭又はアルミナを含む、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 少なくとも84重量%の吸着剤粒子が前記ウェブの中に捕捉される、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 少なくとも90重量%の吸着剤粒子が前記ウェブの中に捕捉される、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 前記ウェブが少なくとも2×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 前記ウェブが少なくとも3×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項23に記載の呼吸用装置。
- 呼吸用装置の交換可能なフィルタ要素であって、前記要素は、前記装置上に前記要素を取り付ける支持構造物と、ハウジング及び前記装置内に流れ込む空気が前記要素で濾過可能なように前記ハウジング内に配置された多孔質シート状物品とを含み、前記物品は、約1重量%を超えないジメチルメチルホスホネートの摂取、及び少なくとも80重量%の吸着剤粒子の前記ウェブ中への捕捉を示す20重量%未満の高分子繊維の自己支持性のある不織布ウェブを含み、前記吸着剤粒子は前記ウェブ内に十分均等に分配され、前記繊維ポリマーは少なくとも1.6×104mm水柱の吸収係数Aを有する前記要素である、呼吸用装置の交換可能なフィルタ要素。
- 前記高分子繊維が熱可塑性エチレンヘキサン又はエチレンオクテンコポリマーを含む、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 前記高分子繊維が、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーを含む、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 前記吸着剤粒子が、活性炭又はアルミナを含む、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 少なくとも84重量%の吸着剤粒子が前記ウェブの中に捕捉される、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 少なくとも90重量%の吸着剤粒子が前記ウェブの中に捕捉される、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 前記ウェブが少なくとも2×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 前記ウェブが少なくとも3×104/mm水柱の吸着係数Aを有する、請求項31に記載のフィルタ要素。
- 前記ハウジングに配置された充填炭素床により示されるであろう吸着係数Aよりも大きい吸着係数Aを有する、請求項31に記載のフィルタ要素。
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