JP7340037B2 - Filtration media containing a polyamide nanofiber layer - Google Patents

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Description

優先権主張
[0001]本出願は2019年5月1日に出願された米国仮出願第62/841,485号の優先権を主張し、その内容および開示は全体が参照により本出願に組み込まれる。
priority claim
[0001] This application claims priority to US Provisional Application No. 62/841,485, filed May 1, 2019, the contents and disclosure of which are incorporated herein by reference in their entirety.

[0002]本発明は、ポリアミドナノファイバー不織布の少なくとも1つの層を含むろ過媒体、ならびにその少なくとも1つの層を2から200の相対粘度を有するポリアミドを用いてメルトブロープロセスにより作製する方法に関する。 FIELD OF THE INVENTION [0002] The present invention relates to filtration media comprising at least one layer of polyamide nanofiber nonwoven fabric, and methods of making the at least one layer using a polyamide having a relative viscosity of 2 to 200 by a meltblowing process.

[0003]一般的なろ過工程は気流もしくは他の気体流を含む流体または油圧流体、潤滑油、燃料、水流もしくは他の流体のような液体流から微粒子状物質を除去する。かかるろ過工程はマイクロファイバーおよび基材材料の機械的強度、化学的および物理的安定性を必要とする。ろ過媒体は広範囲の温度条件、湿度、機械的振動および衝撃ならびに流体流内に同伴される反応性および非反応性で磨耗性または非磨耗性の微粒子状物質に曝露される可能性がある。フィルターは点検のために取り出され、水性または非水性の洗浄用組成物で掃除されることがある。かかる媒体は多くの場合細い繊維を紡糸またはメルトブローし、次いで多孔性基材上にマイクロファイバーのインターロッキングウェブ(interlocking web)を形成することにより製造される。メルトブロープロセスにおいて、繊維は繊維間で物理的接合を形成して繊維マットを一体化された層に連結することができる。かかる材料は次いでカートリッジ、平坦なディスク、キャニスター(canister)、パネル、バッグおよびポーチのような所望のフィルター形式に製作されることができる。かかる構造内で、媒体は支持構造体上に実質的にひだを付けられ、巻かれ、またはその他位置決めされることができる。 [0003] Common filtration processes remove particulate matter from fluids, including air or other gas streams, or liquid streams such as hydraulic fluids, lubricants, fuels, water streams or other fluids. Such filtration processes require mechanical strength, chemical and physical stability of the microfiber and substrate materials. Filtration media can be exposed to a wide range of temperature conditions, humidity, mechanical vibration and shock, and reactive and non-reactive, abrasive or non-abrasive particulate matter entrained in the fluid stream. The filter may be removed for inspection and cleaned with an aqueous or non-aqueous cleaning composition. Such media are often made by spinning or meltblowing fine fibers and then forming an interlocking web of microfibers on a porous substrate. In the meltblowing process, the fibers can form physical bonds between the fibers to join the fiber mat into a unified layer. Such materials can then be fabricated into desired filter formats such as cartridges, flat discs, canisters, panels, bags and pouches. Within such structures, the media can be pleated, rolled, or otherwise positioned substantially on the support structure.

[0004]現存するろ過媒体は当技術分野で記載される。例えば、米国特許第6,746,517号は慣用の技術を用いて細い繊維を電界紡糸することにより作製された約0.0001から0.5ミクロンの繊維径を有する微細なフィルターまたは繊維の使用を開示する。 [0004] Existing filtration media are described in the art. For example, US Pat. No. 6,746,517 describes the use of fine filters or fibers having fiber diameters of about 0.0001 to 0.5 microns made by electrospinning fine fibers using conventional techniques. disclose.

[0005]米国特許第7,115,150号は細繊維の堆積物で処理された通常ひだを付けられたバリア媒体を含む霧除去用のフィルター配置を開示する。フィルター配置は管状の半径方向の密封要素;管状の軸方向の密封要素;前方流空気清浄機;逆流空気清浄機;およびパネルフィルターの形態をとることがあり、ひだのある媒体を含有する細繊維の多数の層を有することができる。 [0005] US Patent No. 7,115,150 discloses a filter arrangement for fog removal comprising a generally pleated barrier medium treated with a deposit of fine fibers. Filter arrangements may take the form of tubular radial sealing elements; tubular axial sealing elements; forward flow air cleaners; backflow air cleaners; can have multiple layers of

[0006]米国特許第6,716,274号は細繊維の堆積物で処理された通常ひだを付けられたバリア媒体を含む産業用空気清浄機のためのフィルター配置を開示する。媒体は高い温度の(60℃超)動作環境で特に有利である。 [0006] US Patent No. 6,716,274 discloses a filter arrangement for an industrial air cleaner comprising a normally pleated barrier media treated with a deposit of fine fibers. The medium is particularly advantageous in high temperature (greater than 60° C.) operating environments.

[0007]米国特許第6,955,775号、同第7,070,640号、同第7,179,317号、同第7,270,693号、同第7,316,723号、同第8,366,797号、同第8,709,118号、および同第9,718,012号はマイクロファイバーおよびナノファイバー構造の形態の改良されたポリマー性材料から作製されることができる改良されたポリマー材料および細繊維材料を開示する。マイクロファイバーおよびナノファイバー構造体はフィルター材料の生成を含む各種の有用な用途に使用されることができる。 [0007] U.S. Patent Nos. 6,955,775; 7,070,640; 7,179,317; 7,270,693; Nos. 8,366,797, 8,709,118, and 9,718,012 disclose improvements that can be made from improved polymeric materials in the form of microfiber and nanofiber structures. Disclosed are polymeric and fibrous materials made from polystyrene. Microfiber and nanofiber structures can be used in a variety of useful applications including the production of filter materials.

[0008]米国特許第8,512,432号はスパンボンドプロセスで複数の繊維から形成された不織合成織物を含むベース基材を含む複合のろ過媒体構造体を開示する。ベース基材はEN 1822(1998)試験手順に従って測定して約35%から50%未満のろ過効率を有する。ナノファイバー層はベース基材の一面に堆積される。複合のろ過媒体構造体はEN 1822(1998)試験手順に従って測定されて約70%の最小のろ過効率を有する。 [0008] US Patent No. 8,512,432 discloses a composite filtration media structure comprising a base substrate comprising a nonwoven synthetic fabric formed from a plurality of fibers in a spunbond process. The base substrate has a filtration efficiency of about 35% to less than 50% measured according to EN 1822 (1998) test procedure. A nanofiber layer is deposited over the base substrate. The composite filtration media structure has a minimum filtration efficiency of about 70% measured according to EN 1822 (1998) test procedure.

[0009]米国特許出願公開第20070074628号は液体エアロゾル、油および/または水をガス流から除去するための合体ろ過媒体を開示する。媒体は連続した実質的にポリオレフィンを含まないポリマー性ナノファイバーの少なくとも1つのナノファイバー層のナノファイバーウェブを含有し、各々のナノファイバー層は約800nm未満の平均繊維径を有し、少なくとも約2.5g/mの坪量を有する。ナノファイバー層のナノファイバーウェブはナイロン6,6ポリマーの溶液を電気ブローすることにより作製された。 [0009] US Patent Application Publication No. 20070074628 discloses a coalescing filtration medium for removing liquid aerosols, oil and/or water from gas streams. The medium contains a nanofiber web of at least one nanofiber layer of continuous substantially polyolefin-free polymeric nanofibers, each nanofiber layer having an average fiber diameter of less than about 800 nm and at least about 2 It has a basis weight of .5 g/m 2 . A nanofiber web of nanofiber layers was made by electroblowing a solution of nylon 6,6 polymer.

[0010]ろ過媒体の様々なデザインも当技術分野で記載される。例えば、米国特許第7,877,704号は複数のろ過媒体を含む交換可能なフィルター素子ならびに関連するろ過システム、技術および方法を記載した。開示されるようにフィルター素子は外側のろ過媒体および内側のろ過媒体を含む。外側のろ過媒体は流体の流れの中に存在する微粒子状物質および/または流体の流れに含有される合体水を除去するように動作可能である。内側のろ過媒体は流体の流れから微粒子状物質を除去し、流体の流れから水を分離し、そして流体の流れから微粒子状物質を除去するように動作可能である。 [0010] Various designs of filtration media are also described in the art. For example, US Pat. No. 7,877,704 described replaceable filter elements containing multiple filtration media and related filtration systems, techniques and methods. As disclosed, the filter element includes an outer filtration medium and an inner filtration medium. The outer filtration media is operable to remove particulate matter present in the fluid stream and/or coalesced water contained in the fluid stream. The inner filtration media is operable to remove particulate matter from the fluid stream, separate water from the fluid stream, and remove particulate matter from the fluid stream.

[0011]米国特許第8,784,542号は0.01~50g/mの坪量および60~95%の気孔率を有し、50~600nmの範囲の数平均繊維径をもつポリマー性ナノファイバーで作製されたナノウェブを含み、最大で5.5のC/N比を有する半結晶性ポリアミドを含むポリマー組成物からなるナノファイバー膜層を開示する。本発明はまたかかるナノファイバー膜層を含む水および空気ろ過装置にも関する。 [0011] U.S. Patent No. 8,784,542 discloses a polymeric fiber having a basis weight of 0.01 to 50 g/ m2 and a porosity of 60 to 95% and having a number average fiber diameter in the range of 50 to 600 nm. Disclosed is a nanofiber membrane layer comprising a nanoweb made of nanofibers and comprising a polymer composition comprising a semi-crystalline polyamide having a C/N ratio of up to 5.5. The present invention also relates to water and air filtration devices comprising such nanofiber membrane layers.

[0012]多層構造体も既に記載されている。例えば、米国特許第8,308,834号は複数の繊維からスパンボンドプロセスで形成された不織合成織物を含むベース基材を含む複合ろ過媒体を開示する。ベース基材はASHRAE 52.2-1999試験法に従って測定されて約50%の最小ろ過効率を有する。ナノファイバー層はベース基材の一面上に堆積される。複合ろ過媒体構造はASHRAE 52.2-1999試験法に従って測定されて約75%の最小ろ過効率を有する。 [0012] Multilayer structures have also been described. For example, US Pat. No. 8,308,834 discloses a composite filtration media comprising a base substrate comprising a nonwoven synthetic fabric formed from a plurality of fibers by a spunbond process. The base substrate has a minimum filtration efficiency of about 50% measured according to ASHRAE 52.2-1999 test method. A nanofiber layer is deposited on one side of the base substrate. The composite filtration media construction has a minimum filtration efficiency of about 75% measured according to ASHRAE 52.2-1999 test method.

[0013]欧州特許出願公開第2321029号は、材料の少なくとも1種が低温溶融成分である少なくとも2種の異なる材料を含む多成分ろ過媒体、多成分ろ過媒体により担持された細繊維を含む複合ろ過媒体を開示し、細繊維はポリマー性材料から形成され、約500nm未満の平均繊維径を有し、細繊維は低温溶融成分により多成分ろ過媒体に熱接合される。 [0013] EP-A-2321029 discloses a multi-component filtration medium comprising at least two different materials, at least one of which is a low melting component, a composite filtration comprising fine fibers supported by the multi-component filtration medium A medium is disclosed wherein the fine fibers are formed from a polymeric material, have an average fiber diameter of less than about 500 nm, and the fine fibers are thermally bonded to the multi-component filtration media with a low temperature melting component.

[0014]米国特許第8,679,218号は多数の層を有するろ過媒体を開示する。開示されるようにろ過媒体は別の層に接着されたナノファイバー層を含む。ナノファイバー層が接着される層は多数の繊維の種類(例えば、異なる通気性および/または圧力低下を有する構造体を構成する繊維)で形成され。開示されたナノファイバー層は単相または多相の層に接着され得る。開示されたナノファイバー層はメルトブローンプロセスで製造され得る。ろ過媒体は場合によって高い塵埃粒子捕捉効率および/または高い塵埃保持容量を始めとする有利な特性を有するように考案され得る。 [0014] US Patent No. 8,679,218 discloses a filtration medium having multiple layers. As disclosed, the filtration media includes a nanofiber layer adhered to another layer. The layer to which the nanofiber layer is adhered is formed of multiple fiber types (eg, fibers that make up structures with different breathability and/or pressure drops). The disclosed nanofiber layers can be adhered to single-phase or multi-phase layers. The disclosed nanofiber layers can be manufactured with a meltblown process. Filtration media can optionally be devised to have advantageous properties including high dust particle capture efficiency and/or high dust holding capacity.

[0015]フィルター成分を製造する様々な方法が当技術分野で開示される。例えば、米国特許出願公開第2015/0157971号はマイクロファイバーと共に織り合わせられたポリマー性ナノファイバーを含む少なくとも1つのバリア層、およびポリマー性マイクロファイバーを含む少なくとも1つの基体層を含むろ過バリアを開示する。ろ過バリアは電界紡糸工程により作製されることができる。 [0015] Various methods of making filter components are disclosed in the art. For example, US Patent Application Publication No. 2015/0157971 discloses a filtration barrier comprising at least one barrier layer comprising polymeric nanofibers interwoven with microfibers, and at least one substrate layer comprising polymeric microfibers. . Filtration barriers can be made by an electrospinning process.

[0016]上に示されたように、ナノファイバーおよびマイクロファイバー不織布を含むポリマー膜は当技術分野で公知であり、例えばろ過媒体および衣料品関連を含めて様々な目的に使用される。微細多孔性ポリマー構造体を形成するための公知の技術には、キセロゲルおよびエアロゲル膜形成、電界紡糸、メルトブロー、ならびに回転する紡糸口金を用いる遠心紡糸および推進剤ガスを用いて細いチャンネルを通す二相ポリマー押出がある。 [0016] As indicated above, polymeric membranes, including nanofiber and microfiber nonwovens, are known in the art and are used for a variety of purposes, including, for example, filtration media and clothing applications. Known techniques for forming microporous polymeric structures include xerogel and airgel film formation, electrospinning, meltblowing, and centrifugal spinning using rotating spinnerets and biphasic spinning through fine channels using a propellant gas. There is polymer extrusion.

[0017]米国特許出願公開第2014/0097558号は個人防護具マスクまたはレスピレーターのようなろ過媒体の製造方法を開示し、この方法は、例えばヒトの顔面の形状であってもよい凸状のモールド上にナノファイバーを形成するために電界紡糸工程を包含する。米国特許出願公開第2015/0145175号も参照。国際公開第2014/074818号は標的の化合物または要素を液体から選択的にろ過するのに使用されるナノファイバーのメッシュおよびキセロゲルを開示する。またナノファイバーのメッシュおよびキセロゲルを形成する方法、ナノファイバーのメッシュおよびキセロゲルを用いて液体を処理する方法、ならびにナノファイバーのメッシュまたは10のキセロゲルを用いて標的の化合物または要素を分析する方法も記載される。 [0017] U.S. Patent Application Publication No. 2014/0097558 discloses a method of manufacturing a filtration medium, such as a personal protective mask or respirator, comprising a convex mold that may be shaped, for example, in the shape of a human face. An electrospinning process is included to form the nanofibers thereon. See also US Patent Application Publication No. 2015/0145175. WO2014/074818 discloses nanofiber meshes and xerogels used to selectively filter target compounds or elements from liquids. Also described are methods of forming nanofiber meshes and xerogels, methods of processing liquids using nanofiber meshes and xerogels, and methods of analyzing target compounds or entities using nanofiber meshes or ten xerogels. be done.

[0018]提案された多種多様な技術および材料にも関わらず、従来のろ過媒体は製造コスト、加工性および製品特性の観点から不十分な点が多い。 [0018] Despite the wide variety of techniques and materials that have been proposed, conventional filtration media suffer from many deficiencies in terms of manufacturing cost, processability and product properties.

[0019]いくつかの実施形態において、本開示はナノファイバー不織層を含むろ過媒体であって、ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成された相対粘度2から200のポリアミドを含む、ろ過媒体に関する。ナノファイバー不織層は、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成されたポリアミドを含み得、層は225℃以上の融点を有する。フィルターはエアフィルター、油フィルター、バッグフィルター、液体フィルター、または呼吸用フィルター、例えばフェースマスク、外科手術用マスクまたは個人用防護具であり得る。いくつかの局面において、ポリアミドはナイロン6,6でよい。さらなる局面において、ポリアミドはナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイであり得る。いくつかの局面において、ポリアミドは高温ナイロンである。いくつかの局面において、ポリアミドはN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す。ナノファイバー不織層は200CFM/ft未満の空気透過率値(Air Permeability Value)を有し得る。いくつかの局面において、ナノファイバー不織層は50から200CFM/ftの空気透過率値を有する。ナノファイバーは100から907ナノメートル、例えば300から700ナノメートルまたは350から650ナノメートルの平均繊維径を有し得る。不織布製品は150グラム/m(gsm)以下、例えば5から150gsmまたは10から125gsmの坪量を有し得る。ろ過媒体はさらにスクリム層を含み得る。いくつかの局面において、ナノファイバー不織層はスクリム層上に紡糸され得る。さらなる局面において、ナノファイバー不織層はスクリム層以外の層上に紡糸され得る。いくつかの局面において、ナノファイバー不織層はスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれている。さらなる局面において、ナノファイバー不織層はスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれている。さらに別の局面において、ナノファイバー不織層は最も外側の層である。ろ過媒体はさらに少なくとも1つの追加の層を含んでもよく、ナノファイバー不織層は少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸され得る。ナノファイバー不織層のポリアミドの相対粘度は紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減され得る。 [0019] In some embodiments, the present disclosure is a filtration media comprising a nanofiber nonwoven layer, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers). Filtration media comprising a polyamide having a relative viscosity of 2 to 200 formed into layers. The nanofiber nonwoven layer may comprise polyamide spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers) and formed into a layer, the layer having a melting point of 225° C. or higher. Filters can be air filters, oil filters, bag filters, liquid filters, or respiratory filters such as face masks, surgical masks or personal protective equipment. In some aspects, the polyamide can be nylon 6,6. In a further aspect, the polyamide can be nylon 6,6 and nylon 6 derivatives, copolymers, blends or alloys. In some aspects the polyamide is a high temperature nylon. In some aspects, the polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" means nylon, "T ” refers to terephthalic acid. The nanofiber nonwoven layer can have an Air Permeability Value of less than 200 CFM/ft 2 . In some aspects, the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of 50 to 200 CFM/ft 2 . Nanofibers may have an average fiber diameter of 100 to 907 nanometers, such as 300 to 700 nanometers or 350 to 650 nanometers. Nonwoven products may have a basis weight of 150 grams/m 2 (gsm) or less, such as from 5 to 150 gsm or from 10 to 125 gsm. The filtration media may further include a scrim layer. In some aspects, a nanofiber nonwoven layer can be spun onto the scrim layer. In a further aspect, the nanofiber nonwoven layer can be spun onto layers other than the scrim layer. In some aspects, the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between the scrim layer and at least one other layer. In a further aspect, the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between at least two layers other than the scrim layer. In yet another aspect, the nanofiber nonwoven layer is the outermost layer. The filtration medium may further include at least one additional layer, and the nanofiber nonwoven layer may be spun onto one of the at least one additional layer. The relative viscosity of the polyamide of the nanofiber nonwoven layer can be reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer.

[0020]いくつかの実施形態において、本開示はポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップであって、ポリアミドが2から200の相対粘度を有する、ステップ;(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径を有する、ステップを含む、方法に関する。 [0020] In some embodiments, the present disclosure is a method of making a filtration medium comprising a polyamide nanofiber layer comprising: (a) providing a spinnable polyamide polymer composition, wherein the polyamide (b) melt spinning the polyamide polymer composition into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers); and (c) the nanofibers Forming on an existing filtration media layer, wherein the polyamide nanofiber layer has an average nanofiber fiber diameter of less than 1000 nanometers.

[0021]いくつかの実施形態において、本開示はポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップ;(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径および225℃以上の融点を有する、ステップを含む、方法に関する。ポリアミドナノファイバー層はダイを通して高速の気体流中にメルトブローすることによって溶融紡糸され得る。ポリアミドナノファイバー層は、液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出すことを含む2相推進剤ガス紡糸(2-phase propellant-gas spinning)により溶融紡糸され得る。ポリアミドナノファイバー層はナノファイバーを移動ベルト上に収集することにより形成され得る。いくつかの局面において、ポリアミド組成物はナイロン6,6を含む。さらなる局面において、ポリアミド組成物はナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイを含む。さらに別の局面において、ポリアミドはHTNを含む。いくつかの局面において、ポリアミドはN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す。ポリアミドナノファイバー層は150gsm以下の坪量を有し得る。ろ過媒体はさらにスクリム層を含んでもよい。いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバー層はスクリム層上に紡糸され得る。さらなる局面において、ポリアミドナノファイバー層はスクリム層以外の層上に紡糸され得る。さらに別の局面において、ポリアミドナノファイバー層はスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれ得る。さらにまた別の局面において、ポリアミドナノファイバー層はスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれ得る。いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバー層は最も外側の層である。いくつかの局面において、ろ過媒体はさらに少なくとも1つの追加の層を含んでもよく、ナノファイバー不織層は少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸され得る。ポリアミドナノファイバー層のポリアミドの相対粘度は紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減され得る。 [0021] In some embodiments, the present disclosure is a method of making a filtration media comprising a polyamide nanofiber layer comprising: (a) providing a spinnable polyamide polymer composition; melt spinning the article into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers); wherein the fiber layer has an average nanofiber fiber diameter of less than 1000 nanometers and a melting point of 225° C. or higher. Polyamide nanofiber layers can be melt spun by melt blowing through a die into a high velocity gas stream. The polyamide nanofiber layer can be melt-spun by 2-phase propellant-gas spinning, which involves extruding a polyamide polymer composition in liquid form through a fiber-forming channel with a pressurized gas. A polyamide nanofiber layer can be formed by collecting nanofibers on a moving belt. In some aspects, the polyamide composition comprises nylon 6,6. In a further aspect, the polyamide composition comprises nylon 6,6 and nylon 6 derivatives, copolymers, blends or alloys. In yet another aspect, the polyamide comprises HTN. In some aspects, the polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" means nylon, "T ” refers to terephthalic acid. The polyamide nanofiber layer can have a basis weight of 150 gsm or less. The filtration media may further include a scrim layer. In some aspects, a polyamide nanofiber layer can be spun onto the scrim layer. In a further aspect, the polyamide nanofiber layer can be spun onto layers other than the scrim layer. In yet another aspect, the polyamide nanofiber layer can be sandwiched between the scrim layer and at least one other layer. In yet another aspect, the polyamide nanofiber layer can be sandwiched between at least two layers other than the scrim layer. In some aspects, the polyamide nanofiber layer is the outermost layer. In some aspects, the filtration medium may further include at least one additional layer, and the nanofiber nonwoven layer may be spun onto one of the at least one additional layer. The relative viscosity of the polyamide of the polyamide nanofiber layer can be reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer.

[0022]以下本発明は図面を参照して詳細に記載され、図面中類似の数字は同様な部分を示す。 [0022] The present invention will now be described in detail with reference to the drawings, in which like numerals indicate like parts.

[0023]本発明に関連して有用な2相推進剤ガス紡糸システムの別々の模式図である。[0023] Fig. 4 is a separate schematic representation of a two-phase propellant gas spinning system useful in connection with the present invention; 本発明に関連して有用な2相推進剤ガス紡糸システムの別々の模式図である。FIG. 2 is a separate schematic diagram of a two-phase propellant gas spinning system useful in connection with the present invention; [0024]7.3のRVを有する不織布に溶融紡糸されたナノファイバーナイロン66の倍率50×の顕微鏡写真である。[0024] Fig. 5 is a photomicrograph at 5Ox magnification of nanofiber nylon 66 melt-spun into a nonwoven having an RV of 7.3. [0025]7.3のRVを有する不織布に溶融紡糸された図3のグレードのナイロン66のナノファイバーの倍率8000×の顕微鏡写真である。[0025] FIG. 4 is a photomicrograph at 8000× magnification of nanofibers of the grade nylon 66 of FIG. 3 melt-spun into a nonwoven having an RV of 7.3.

[0026]概観
[0027]本発明は一部分においてポリアミドを含むナノファイバー不織布の層を含むろ過媒体に関する。ポリアミドは225℃を超える融点を有し得る。ポリアミドは2から200、例えば、2から100、2から60、20から50、20から13、13から20、または2から12の相対粘度を有し得る。ポリアミドは1000ナノメートル(1ミクロン)未満の平均繊維径をもつナノファイバーに紡糸またはメルトブローされ得、不織布製品に形成され得る。ポリアミドを含むナノファイバー不織層は次いでフィルターに組み込まれ得る。層は、メルトブローされることができる紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意することであって、ポリアミドが2から200の相対粘度を有する、用意すること;(b)ポリアミドポリマー組成物を、液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出すことを含む2相推進剤ガス紡糸に関するプロセスによって、1ミクロン未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに紡糸またはメルトブローすること、続いて(c)ナノファイバーを製品に形成することにより作製され得る。メルトブロー技術の一般的な工程が図1および2に図解される。
[0026] Overview
[0027] The present invention relates to a filtration medium that includes a layer of nanofiber nonwoven fabric that includes, in part, a polyamide. Polyamides can have melting points above 225°C. Polyamides may have a relative viscosity of 2 to 200, such as 2 to 100, 2 to 60, 20 to 50, 20 to 13, 13 to 20, or 2 to 12. Polyamides can be spun or meltblown into nanofibers with an average fiber diameter of less than 1000 nanometers (1 micron) and formed into nonwoven products. A nanofiber nonwoven layer comprising polyamide can then be incorporated into the filter. The layer is providing a spinnable polyamide polymer composition capable of being meltblown, wherein the polyamide has a relative viscosity of 2 to 200; (b) the polyamide polymer composition is in liquid form; spinning or meltblowing into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron by a process involving two-phase propellant gas spinning comprising extruding the polyamide polymer composition of of into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron; Subsequently (c) it can be made by forming the nanofibers into an article. The general steps of meltblowing technology are illustrated in FIGS.

[0028]特に好ましいポリアミドはナイロン6,6 [0028] A particularly preferred polyamide is nylon 6,6

Figure 0007340037000001
Figure 0007340037000001

ならびにナイロン6,6とナイロン6 and nylon 6,6 and nylon 6

Figure 0007340037000002
Figure 0007340037000002

のコポリマー、ブレンド、およびアロイを含む。
[0029]他の実施形態はナイロン6,6またはナイロン6を含有するかもしくはそれから製造されるナイロン誘導体、コポリマー、ブレンドおよびアロイまたは上述の繰返し単位をもつコポリマー、例えば、限定されることはないがN6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12を含み、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す。別の好ましい実施形態は高温ナイロン(High Temperature Nylon、「HTN」)ならびにそれらを含有するブレンド、誘導体またはコポリマーを含む。また、もう1つ別の好ましい実施形態は長鎖二酸を用いて作製された長鎖脂肪族ポリアミドならびにそれらを含有するブレンド、誘導体またはコポリマーを含む。
including copolymers, blends, and alloys of
[0029] Other embodiments include, but are not limited to, nylon 6,6 or nylon derivatives, copolymers, blends and alloys containing or made from nylon 6 or copolymers with repeating units as described above. Including N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" refers to nylon and "T" refers to terephthalic acid. Another preferred embodiment comprises High Temperature Nylon ("HTN") and blends, derivatives or copolymers containing them. Another preferred embodiment also includes long chain aliphatic polyamides made with long chain diacids and blends, derivatives or copolymers containing them.

[0030]本開示は、ナノファイバーを作製するのに有用な2相推進剤ガス紡糸プロセス、および一般的なメルトブロー技術をそれぞれ図解する図1および2を参照することにより理解される。特に、本明細書には、紡糸口金を通して高速の気体流中にメルトブローすることによって不織布が溶融紡糸されるナノファイバー不織布製品を作製する方法が開示される。より特定的には、不織布は、液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出すことを含む2相推進剤ガス紡糸によって溶融紡糸される。 [0030] The present disclosure may be understood by reference to Figures 1 and 2, which illustrate a two-phase propellant gas spinning process useful for making nanofibers, and a general meltblowing technique, respectively. In particular, disclosed herein is a method of making a nanofiber nonwoven product in which the nonwoven is melt spun by meltblowing through a spinneret into a high velocity gas stream. More specifically, the nonwoven fabric is melt spun by two-phase propellant gas spinning, which involves extruding a polyamide polymer composition in liquid form through a fiber-forming channel with a pressurized gas.

[0031]定義および試験方法
[0032]本明細書で使用される術語は下記定義と一致する通常の意味を有する。gsmは平方メートル当たりのグラム数で表した坪量を意味し、RVは相対粘度を意味するなど。
[0031] Definitions and test methods
[0032] The terms used herein have their ordinary meanings consistent with the definitions below. gsm means basis weight in grams per square meter, RV means relative viscosity, and so on.

[0033]パーセンテージ、百万分の一(ppm)などは他に示さない限り組成物の重量に基づく重量パーセントまたは重量部を意味する。
[0034]典型的な定義および試験方法はさらに米国特許出願公開第2015/0107457号および同第2015/0111019号に記載される。例えば、用語「ナノファイバー不織製品」は、繊維の配置に全体的な繰り返し構造が裸眼により識別されることができない多数の本質的にランダムに配向された繊維のウェブを意味する。繊維はお互いに接合されるか、または境界なく絡ませられて、ウェブに強度および完全性を付与することができる。繊維はステープル繊維または連続繊維であることができ、異なる繊維の組合せまたは各々が異なる材料を含む類似の繊維の組合せとして単一の材料または多数の材料を含むことができる。ナノファイバー不織製品は主にナノファイバーで構成される。「主に」とは、ウェブ内の繊維の50%より多くがナノファイバーであることを意味する。用語「ナノファイバー」は1000nmまたは1ミクロン未満の数平均繊維径を有する繊維を意味する。丸くない断面のナノファイバーの場合、本明細書で使用される用語「直径」は最大の断面寸法を意味する。
[0033] Percentages, parts per million (ppm), etc., mean weight percent or parts by weight based on the weight of the composition, unless otherwise indicated.
[0034] Exemplary definitions and test methods are further described in US Patent Application Publication Nos. 2015/0107457 and 2015/0111019. For example, the term "nanofiber nonwoven" means a web of numerous essentially randomly oriented fibers in which the overall repeating structure cannot be discerned by the naked eye in the arrangement of the fibers. The fibers can be bonded together or entangled endlessly to impart strength and integrity to the web. The fibers can be staple fibers or continuous fibers and can comprise a single material or multiple materials as combinations of different fibers or similar fibers each comprising a different material. Nanofiber non-woven products are mainly composed of nanofibers. By "predominantly" is meant greater than 50% of the fibers in the web are nanofibers. The term "nanofiber" means fibers having a number average fiber diameter of less than 1000 nm or 1 micron. For non-round cross-section nanofibers, the term "diameter" as used herein means the largest cross-sectional dimension.

[0035]坪量はASTM D-3776により決定され、gsm(g/m2)で報告され得る。
[0036]「本質的にからなる」および類似の術語は列挙された成分を指し、組成物または物品の基本的で新規な特性を実質的に変化させる他の成分を除外する。他に示さない限り、または容易に明らかでない限り、組成物または物品は、組成物または物品が90重量%以上の列挙またはリストされた成分を含むとき本質的に列挙またはリストされた成分からなる。即ち、術語は10%より多くの列挙されてない成分を除外する。
[0035] Basis weight is determined by ASTM D-3776 and may be reported in gsm (g/m2).
[0036] "Consisting essentially of" and similar terms refer to the listed ingredients and exclude other ingredients that materially alter the basic novel properties of the composition or article. Unless otherwise indicated or readily apparent, a composition or article consists essentially of the enumerated or listed ingredients when the composition or article contains 90% or more by weight of the enumerated or listed ingredient. That is, the term excludes more than 10% unlisted components.

[0037]他に示されない程度で、平均繊維径を決定するための試験方法は他に規定されない限りHassan et al., J 20 Membrane Sci., 427, 336-344, 2013に示される。 [0037] Unless otherwise indicated, the test method for determining average fiber diameter is that of Hassan et al. , J20 Membrane Sci. , 427, 336-344, 2013.

[0038]空気透過率はPrecision Instrument Company, Hagerstown, MDから入手可能な通気性試験機(Air Permeability Tester)を用いて測定される。空気透過率は、23±1℃において規定圧力ヘッド下で1枚のシート材料を通る空気の流量と定義され、通常、0.50in.(12.7mm)の水圧力で毎分平方フィート当たりの立方フィートとして、毎秒平方cm当たりcmまたはシートの単位面積当たり所与の容積に対する経過時間の単位で表わされる。上記の機器は試験領域の平方フィート当たり毎分0からおよそ5000立方フィート)の透過率を測定することができる。透過率を比較する目的で、5gsm坪量に規格化された値で表わすのが便利である。これは、サンプルの空気透過率値および坪量を(通例0.5”のH2Oで)測定し、次いで実際の坪量の5に対する比率を実際の空気透過率値にかけることにより行なわれる。例えば、15gsm坪量のサンプルが10CFM/ftの値を有するならばその規格化された5gsm空気透過率値は30CFM/ftである。 [0038] Air permeability is measured using an Air Permeability Tester available from Precision Instrument Company, Hagerstown, MD. Air permeability is defined as the flow rate of air through a sheet of material under a specified pressure head at 23±1° C. and is typically 0.50 in. Expressed as cubic feet per square foot per minute at a water pressure of (12.7 mm), in units of cm 3 per square cm per second or elapsed time per unit area of sheet for a given volume. The above instrument can measure transmission from 0 to approximately 5000 cubic feet per minute per square foot of test area. For purposes of comparing transmittance, it is convenient to express values normalized to a 5 gsm basis weight. This is done by measuring the sample's air permeability value and basis weight (usually at 0.5″ H2O) and then multiplying the actual air permeability value by the ratio of the actual basis weight to 5. For example, , if a 15 gsm basis weight sample has a value of 10 CFM/ ft2 , then its normalized 5 gsm air permeability value is 30 CFM/ ft2 .

[0039]本明細書で使用されるとき、ポリアミド組成物および類似の術語はポリアミドのコポリマー、ターポリマー、ポリマーブレンド、アロイおよび誘導体を含めてポリアミドを含有する組成物を意味する。さらに、本明細書で使用されるとき、「ポリアミド」は、成分として、1つの分子のアミノ基と別の分子のカルボン酸基との結合を含むポリマーを有するポリマーを意味する。いくつかの局面において、ポリアミドは最大量で存在する成分である。例えば、40wt.%のナイロン6、30wt.%のポリエチレン、および30wt.%のポリプロピレンを含有するポリアミドはナイロン6成分が最大量で存在するので本明細書中でポリアミドといわれる。さらに、20wt.%のナイロン6、20wt.%のナイロン66、30wt.%のポリエチレン、および30wt.%のポリプロピレンを含有するポリアミドも、ナイロン6およびナイロン66成分が全体として最大量で存在する成分であるので本明細書中でポリアミドといわれる。適切なアロイは、例えば、20%のナイロン6、60%のナイロン6,6および20重量%のポリエステルを包含し得る。 [0039] As used herein, polyamide composition and similar terms mean compositions containing polyamides, including copolymers, terpolymers, polymer blends, alloys and derivatives of polyamides. Additionally, as used herein, "polyamide" means a polymer having as components a polymer containing linkages of amino groups of one molecule and carboxylic acid groups of another molecule. In some aspects, polyamide is the component present in the highest amount. For example, 40 wt. % Nylon 6, 30 wt. % polyethylene, and 30 wt. % polypropylene is referred to herein as a polyamide because the nylon 6 component is present in the greatest amount. Furthermore, 20 wt. % Nylon 6, 20 wt. % Nylon 66, 30 wt. % polyethylene, and 30 wt. % polypropylene are also referred to herein as polyamides because the nylon 6 and nylon 66 components are the components present in the largest amount overall. A suitable alloy may include, for example, 20% nylon 6, 60% nylon 6,6 and 20% polyester by weight.

[0040]代表的なポリアミドおよびポリアミド組成物はKirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 18, pp. 328371 (Wiley 1982)に記載され、その開示は参照により組み込まれる。 [0040] Representative polyamides and polyamide compositions are described in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 18, pp. 328371 (Wiley 1982), the disclosure of which is incorporated by reference.

[0041]簡潔に言うと、ポリアミドは主要なポリマー鎖の必須の部分として繰返しアミド基を含有する製品である。線状ポリアミドは特に興味深く、当技術分野で周知のように二官能性モノマーの縮合で形成され得る。ポリアミドはナイロンといわれることが多い。一般に縮合ポリマーと考えられるが、ポリアミドはまた付加重合でも形成され得る。この製造方法は、モノマーが環状ラクタムであるいくつかのポリマー(すなわちナイロン6)の場合殊に重要である。個々のポリマーおよびコポリマーならびにそれらの製造は次の特許:米国特許第4,760,129号;同第5,504,185号;同第5,543,495号;同第5,698,658号;同第6,011,134号;同第6,136,947号;同第6,169,162号;同第7,138,482号;同第7,381,788号;ならびに同第8,759,475号に見られる。 [0041] Briefly, polyamides are products that contain repeating amide groups as an integral part of the main polymer chain. Linear polyamides are of particular interest and can be formed by condensation of difunctional monomers as is well known in the art. Polyamide is often referred to as nylon. Although generally considered condensation polymers, polyamides can also be formed by addition polymerization. This method of preparation is particularly important for some polymers whose monomers are cyclic lactams (ie nylon 6). The individual polymers and copolymers and their preparation are disclosed in the following patents: U.S. Pat. Nos. 4,760,129; 5,504,185; 5,543,495; 5,698,658. 6,011,134; 6,136,947; 6,169,162; 7,138,482; 7,381,788; , 759,475.

[0042]いくつかの用途に特に好ましいクラスのポリアミドは2016年6月10日にオンラインで入手可能であったGlasscock et al., High Performance Polyamides Fulfill Demanding Requirements for Automotive Thermal Management Components, (DuPont), http://www2.dupont.com/Automotive/en_US/assets/downloads/knowledg e%20center/HTN-whitepaper-R8.pdf記載される高温ナイロン(HTN)を含む。かかるポリマーは通例次に示す構造の1以上を含む: [0042] A particularly preferred class of polyamides for some applications is Glasscock et al. , High Performance Polyamides Fulfill Demanding Requirements for Automotive Thermal Management Components, (DuPont), http://www2. dupont. com/Automotive/en_US/assets/downloads/knowledg e%20center/HTN-whitepaper-R8. pdf containing high temperature nylon (HTN). Such polymers typically contain one or more of the structures shown below:

Figure 0007340037000003
Figure 0007340037000003

[0043]ポリアミドの相対粘度(RV)は毛細管粘度計により25℃で測定される(ASTM D 789)溶液または溶媒の粘度の比率をいう。本目的で溶媒は10重量%の水および90重量%のギ酸を含有するギ酸である。溶液は溶媒に溶解された8.4重量%のポリマーである。 [0043] The relative viscosity (RV) of a polyamide refers to the ratio of solution or solvent viscosities measured by a capillary viscometer at 25°C (ASTM D 789). For this purpose the solvent is formic acid containing 10% by weight water and 90% by weight formic acid. The solution is 8.4 wt% polymer dissolved in solvent.

[0044]相対粘度(ηr)はポリマー溶液の絶対粘度とギ酸の絶対粘度との比である:
ηr=(ηp/ηf)=(fr×dp×tp)/ηf
(式中、dp=ギ酸-ポリマー溶液の25℃での密度、tp=ギ酸-ポリマー溶液に対する平均流出時間s、ηf=ギ酸の絶対粘度kPa×s(E+6cP)、fr=粘度計管係数(tube factor)mm2/s(cSt)/s=ηr/t3である)。
[0044] Relative viscosity (ηr) is the ratio of the absolute viscosity of the polymer solution to that of formic acid:
ηr=(ηp/ηf)=(fr×dp×tp)/ηf
(Wherein, dp = density of formic acid-polymer solution at 25 ° C., tp = average outflow time s for formic acid-polymer solution, ηf = absolute viscosity of formic acid kPa × s (E + 6 cP), fr = viscometer tube coefficient (tube factor) mm2/s(cSt)/s=ηr/t3).

[0045]50RV試片に対する典型的な計算:
ηr=(fr×dp×tp)/ηf
(式中、
fr=粘度計管係数、通例0.485675 cSt/s dp=ポリマー-ギ酸溶液の密度、通例1.1900g/ml tp=ポリマー-ギ酸溶液に対する平均流出時間、通例135.00s
ηf=ギ酸の絶対粘度、通例1.56cPであり、
ηr=(0.485675cSt/s×1.1900g/ml×135.00s)/1.56cP=50.0のRVを与える)。
用語t3はASTM D789で必要とされるギ酸の絶対粘度の決定で使用されるS-3較正油の流出時間である。
[0045] A typical calculation for a 50 RV specimen:
ηr=(fr×dp×tp)/ηf
(In the formula,
fr = Viscometer tube factor, typically 0.485675 cSt/s dp = Density of polymer-formic acid solution, typically 1.1900 g/ml tp = Mean outflow time for polymer-formic acid solution, typically 135.00 s
η = absolute viscosity of formic acid, typically 1.56 cP,
ηr = (0.485675 cSt/s x 1.1900 g/ml x 135.00 s)/1.56 cP = giving an RV of 50.0).
The term t3 is the runoff time of the S-3 calibrated oil used in the determination of the absolute viscosity of formic acid required by ASTM D789.

[0046]本発明の追加の実施形態は1ミクロン未満の平均繊維径を有し、かつ2から200のRVを有するポリアミドナノファイバーを含むろ過媒体の層の生産を含む。この代わりの実施形態において、好ましいRV範囲は2から200、2から100、2から60、および5から60を含む。ナノファイバーはその後不織ウェブに変換される。RVが約20から30を超えて増大すると、動作温度は考慮するべきより重要なパラメーターになる。約20から30の範囲を超えるRVで、温度はポリマーが加工処理目的のために溶融するように慎重に制御されなければならない。溶融技術の方法または例は、繊維製造装置の温度を独立して制御するために装置に使用され得る加熱および冷却源と同様に、米国特許第8,777,599号に記載される。非限定例は抵抗ヒーター、放射暖房機、冷却ガスもしくは加熱ガス(空気または窒素)、または伝導、対流、もしくは輻射熱伝達機構を含む。 [0046] Additional embodiments of the present invention include the production of layers of filtration media having an average fiber diameter of less than 1 micron and comprising polyamide nanofibers having an RV of 2 to 200. In this alternate embodiment, preferred RV ranges include 2-200, 2-100, 2-60, and 5-60. The nanofibers are then converted into nonwoven webs. As RV increases beyond about 20 to 30, operating temperature becomes a more important parameter to consider. Above the range of about 20 to 30 RV, the temperature must be carefully controlled so that the polymer melts for processing purposes. Methods or examples of melting techniques are described in US Pat. No. 8,777,599, as are heating and cooling sources that can be used with the apparatus to independently control the temperature of the fiber manufacturing apparatus. Non-limiting examples include resistance heaters, radiant heaters, cooling or heating gas (air or nitrogen), or conductive, convective, or radiant heat transfer mechanisms.

[0047]RVを低減することは一般にナイロン6,6を紡糸するときに望ましい慣行ではないが、ナノファイバーの製造においては実際に1つの利点であり得る。本発明の一定の局面において、ナノファイバーフィラメントの製造において最も小さいフィラメント直径を達成するためにできるだけ低いRVでナイロン6,6を溶融紡糸するのが有利であることが判明した。プロセス温度を少しだけ上昇させると粘度が低下する。有利なことに、湿気を加えてポリマーを解重合することによりナイロン6,6の粘度を低下させることが可能である。これは、ポリプロピレンのような付加ポリマーと比べて1つの利点である。いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバー層のRVは紡糸またはメルトブローし層を形成する前のポリアミドのRVより少なくとも20%例えば、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、または少なくとも45%低い。 [0047] Although reducing RV is generally not a desirable practice when spinning nylon 6,6, it can actually be an advantage in the production of nanofibers. In certain aspects of the invention, it has been found advantageous to melt-spun nylon 6,6 at as low an RV as possible to achieve the smallest filament diameters in the production of nanofiber filaments. Increasing the process temperature by only a small amount reduces the viscosity. Advantageously, it is possible to reduce the viscosity of nylon 6,6 by adding moisture to depolymerize the polymer. This is one advantage over addition polymers such as polypropylene. In some aspects, the RV of the polyamide nanofiber layer is at least 20% greater than the RV of the polyamide prior to forming the spun or meltblown layer, such as at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, or at least 45% lower.

[0048]ポリマーの非限定例はポリアミド、ポリプロピレンおよびコポリマー、ポリエチレンおよびコポリマー、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ならびにこれらの組合せを含む。熱可塑性ポリマーおよび生分解性ポリマーも本発明のナノファイバーにメルトブローまたは溶融紡糸するのに適している。本明細書に述べられるように、ポリマーは溶融紡糸またはメルトブローされ、好ましくは2相推進剤ガス紡糸により溶融紡糸またはメルトブローし、例えば液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出す。 [0048] Non-limiting examples of polymers include polyamides, polypropylene and copolymers, polyethylene and copolymers, polyesters, polystyrenes, polyurethanes, and combinations thereof. Thermoplastic and biodegradable polymers are also suitable for meltblowing or meltspinning into the nanofibers of the present invention. As described herein, the polymer is melt spun or melt blown, preferably by two-phase propellant gas spinning, e.g., the polyamide polymer composition in liquid form is forced through the fiber-forming channel with pressurized gas. push out.

[0049]本発明のナノファイバーに使用されることができる他のポリマー材料は付加ポリマーおよび縮合ポリマー材料、例えばポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド(既に述べた)、ポリエステル、セルロースエーテルおよびエステル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリーレンオキシド、ポリスルホン、変性ポリスルホンポリマーならびにこれらの混合物を含む。これらのジェネリッククラス内に入る好ましい材料はポリアミド、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリプロピレン、ポリ(塩化ビニル)、ポリメチルメタクリレート(および他のアクリル樹脂)、ポリスチレン、ならびにこれらのコポリマー(例えばABA型ブロックコポリマー)、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(塩化ビニリデン)、様々な程度の加水分解(87%から99.5%)で架橋および非架橋形態のポリビニルアルコールを含む。付加ポリマーはガラス状(室温より高いTg)である傾向がある。これはポリ塩化ビニルおよびポリメチルメタクリレート、ポリスチレンポリマー組成物もしくはアロイの場合であり、またはポリフッ化ビニリデンおよびポリビニルアルコール材料の結晶化度が低い。本明細書で具体化されるナイロンコポリマーは、様々なジアミン化合物、様々な二酸化合物および様々な環状ラクタム構造を反応混合物内で組み合わせ、次いでモノマー性の材料がポリアミド構造内にランダムに配置されたナイロンを形成することにより作製されることができる。例えば、ナイロン6,6-6,10材料はヘキサメチレンジアミンと二酸のCおよびC10ブレンドとから製造されるナイロンである。ナイロン6-6,6-6,10はε-アミノカプロン酸、ヘキサメチレンジアミンならびにCおよびC10二酸材料のブレンドの共重合により製造されるナイロンである。 [0049] Other polymeric materials that can be used in the nanofibers of the present invention are addition and condensation polymer materials such as polyolefins, polyacetals, polyamides (already mentioned), polyesters, cellulose ethers and esters, polyalkylene sulfides, Including polyarylene oxides, polysulfones, modified polysulfone polymers and mixtures thereof. Preferred materials falling within these generic classes are polyamide, polyethylene, polybutylene terephthalate (PBT), polypropylene, poly(vinyl chloride), polymethyl methacrylate (and other acrylics), polystyrene, and copolymers thereof (e.g. ABA type block copolymers), poly(vinylidene fluoride), poly(vinylidene chloride), polyvinyl alcohol in crosslinked and uncrosslinked forms with varying degrees of hydrolysis (87% to 99.5%). Addition polymers tend to be glassy (Tg above room temperature). This is the case for polyvinyl chloride and polymethyl methacrylate, polystyrene polymer compositions or alloys, or the low crystallinity of polyvinylidene fluoride and polyvinyl alcohol materials. The nylon copolymers embodied herein are made by combining various diamine compounds, various diacid compounds and various cyclic lactam structures in a reaction mixture and then randomly placing monomeric materials within the polyamide structure. It can be made by forming nylon. For example, a nylon 6,6-6,10 material is a nylon made from hexamethylenediamine and C6 and C10 blends of diacids. Nylon 6-6,6-6,10 is a nylon made by copolymerizing a blend of ε-aminocaproic acid, hexamethylenediamine and C 6 and C 10 diacid materials.

[0050]ブロックコポリマーも本発明のプロセスに有用である。かかるコポリマーで溶媒膨潤剤の選択は重要である。選択される溶媒は両方のブロックがその溶媒に可溶であるようにする。1つの例は塩化メチレン溶媒に対するABA(スチレン-EP-スチレン)またはAB(スチレン-EP)ポリマーである。1つの成分がその溶媒に可溶性でなければ、ゲルが生成する。かかるブロックコポリマーの例はKraton(登録商標)タイプのスチレン-b-ブタジエンおよびスチレン-b-水素化ブタジエン(エチレンプロピレン)、Pebax(登録商標)タイプのε-カプロラクタム-b-エチレンオキシド、Sympatex(登録商標)ポリエステル-b-エチレンオキシドならびにエチレンオキシドとイソシアネートのポリウレタンである。 [0050] Block copolymers are also useful in the process of the present invention. The choice of solvent swell agent in such copolymers is important. The solvent chosen is such that both blocks are soluble in that solvent. One example is ABA (styrene-EP-styrene) or AB (styrene-EP) polymers against methylene chloride solvent. If one component is not soluble in that solvent, a gel will form. Examples of such block copolymers are Kraton® type styrene-b-butadiene and styrene-b-hydrogenated butadiene (ethylene propylene), Pebax® type ε-caprolactam-b-ethylene oxide, Sympatex® ) polyester-b-ethylene oxide and polyurethanes of ethylene oxide and isocyanate.

[0051]ポリフッ化ビニリデン、シンジオタクチックポリスチレン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、非晶質付加ポリマー、例えばポリ(アクリロニトリル)およびそのアクリル酸およびメタクリレートとのコポリマー、ポリスチレン、ポリ(塩化ビニル)およびその様々なコポリマー、ポリ(メタクリル酸メチル)およびその様々なコポリマーのような付加ポリマーは、低い圧力および温度で可溶性であるので比較的容易に溶液紡糸されることが公知である。これらはナノファイバーを作製する1つの方法として本発明に従って溶融紡糸されることができると想像される。 [0051] Polyvinylidene fluoride, syndiotactic polystyrene, copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, amorphous addition polymers such as poly(acrylonitrile) and its copolymers with acrylic acid and methacrylate, Addition polymers such as polystyrene, poly(vinyl chloride) and its various copolymers, poly(methyl methacrylate) and its various copolymers are soluble at low pressures and temperatures and can be solution spun relatively easily. It is publicly known. It is envisioned that these can be melt spun according to the present invention as one method of making nanofibers.

[0052]ポリマー混和物、アロイ形式または架橋された化学的に結合された構造体中に2種以上のポリマー性材料を含むポリマー性組成物を形成することには実質的な利点がある。かかるポリマー組成物は、ポリマー属性を変化させることにより、例えばポリマー鎖の可撓性または鎖の可動性を改良し、全体の分子量を増大し、ポリマー性材料の網状組織の形成によって補強を提供することにより、物理的特性を改良すると考えられる。 [0052] There are substantial advantages to forming polymeric compositions that include two or more polymeric materials in a polymer blend, alloy format, or crosslinked chemically bonded structure. Such polymer compositions alter polymer attributes, such as improving polymer chain flexibility or chain mobility, increasing overall molecular weight, and providing reinforcement through the formation of a network of polymeric materials. This is believed to improve physical properties.

[0053]この概念の一実施形態において、2つの関連するポリマー材料が有益な特性のためにブレンドされることができる。例えば、高分子量ポリ塩化ビニルは低分子量のポリ塩化ビニルとブレンドされることができる。同様に、高分子量のナイロン材料は低分子量のナイロン材料とブレンドされることができる。 [0053] In one embodiment of this concept, two related polymeric materials can be blended for beneficial properties. For example, high molecular weight polyvinyl chloride can be blended with low molecular weight polyvinyl chloride. Similarly, high molecular weight nylon materials can be blended with low molecular weight nylon materials.

[0054]米国特許第5,913,993号に記載されるようないくつかの実施形態において、少量のポリエチレンポリマーが、望ましい特徴をもつナノファイバー不織布を形成するのに使用されるナイロン化合物とブレンドされることができる。ポリエチレンのナイロンへの添加は柔らかさのような特定の性質を高める。ポリエチレンの使用はまた、生産コストを下げ、かつさらに他の織物または自身への接合のような下流の加工処理を容易にする。改良された織物はナノファイバーメルトブロー布を生産するのに使用されるナイロン供給材料に小量のポリエチレンを加えることによって作製されることができる。より具体的には、織物は、ポリエチレンとナイロン6,6のブレンドを形成し、そのブレンドを複数の連続したフィラメントの形態に押し出し、そのフィラメントをダイに通して向けさせてフィラメントをメルトブローし、フィラメントをウェブが形成されるように収集面上に堆積させることによって生産されることができる。 [0054] In some embodiments, such as those described in US Pat. No. 5,913,993, a small amount of polyethylene polymer is blended with a nylon compound used to form a nanofiber nonwoven with desirable characteristics. can be The addition of polyethylene to nylon enhances certain properties such as softness. The use of polyethylene also lowers production costs and further facilitates downstream processing such as bonding to other fabrics or itself. An improved fabric can be made by adding a small amount of polyethylene to the nylon feedstock used to produce the nanofiber meltblown fabric. More specifically, the fabric is made by forming a blend of polyethylene and nylon 6,6, extruding the blend into a plurality of continuous filaments, directing the filaments through a die to meltblown the filaments, and can be produced by depositing on a collecting surface such that a web is formed.

[0055]本発明のこの実施形態のプロセスで有用なポリエチレンは好ましくは約5グラム/10minから約200グラム/10min、より好ましくは約17グラム/10minから約150グラム/10minのメルトインデックスを有する。ポリエチレンは好ましくは約0.85グラム/ccから約1.1グラム/cc、最も好ましくは約0.93グラム/ccから約0.95グラム/ccの密度を有するべきである。最も好ましくは、ポリエチレンのメルトインデックスは約150であり、密度は約0.93である。 [0055] The polyethylene useful in the process of this embodiment of the invention preferably has a melt index of from about 5 grams/10 min to about 200 grams/10 min, more preferably from about 17 grams/10 min to about 150 grams/10 min. The polyethylene should preferably have a density of from about 0.85 grams/cc to about 1.1 grams/cc, most preferably from about 0.93 grams/cc to about 0.95 grams/cc. Most preferably, the polyethylene has a melt index of about 150 and a density of about 0.93.

[0056]本発明のこの実施形態のプロセスで使用されるポリエチレンは約0.05%から約20%の濃度で添加されることができる。好ましい実施形態において、ポリエチレンの濃度は約0.1%から約1.2%である。最も好ましくは、ポリエチレンは約0.5%で存在する。記載される方法に従って生産される織物のポリエチレンの濃度は製造プロセスの間に製造プロセスの間にポリエチレンのパーセンテージにおよそ等しい。このように、本発明のこの実施形態の織物のポリエチレンのパーセンテージは通例約0.05%から約20%の範囲であり、好ましくは約0.5%である。したがって、織物は通例約80から約99.95重量パーセントのナイロンを含む。フィラメント押出工程は約250℃から約325℃で行なわれることができる。好ましくは、温度範囲は約280℃から約315℃であるが、ナイロン6が使用されるならばそれより低くてもよい。 [0056] The polyethylene used in the process of this embodiment of the invention may be added at a concentration of about 0.05% to about 20%. In preferred embodiments, the concentration of polyethylene is from about 0.1% to about 1.2%. Most preferably polyethylene is present at about 0.5%. The concentration of polyethylene in fabrics produced according to the described method is approximately equal to the percentage of polyethylene during the manufacturing process. Thus, the percentage of polyethylene in the fabric of this embodiment of the invention typically ranges from about 0.05% to about 20%, preferably about 0.5%. Thus, fabrics typically contain from about 80 to about 99.95 weight percent nylon. The filament extrusion process can be performed at about 250°C to about 325°C. Preferably, the temperature range is from about 280°C to about 315°C, but can be lower if nylon 6 is used.

[0057]ポリエチレンとナイロンのブレンドまたはコポリマーは任意の適切な方法で形成されることができる。通例、ナイロン化合物はナイロン6,6であるが、ナイロン類の他のポリアミドが使用されることができる。また、ナイロンの混合物も使用されることができる。1つの特定の例において、ポリエチレンはナイロン6およびナイロン6,6の混合物とブレンドされる。ポリエチレンおよびナイロンポリマーは通例ペレット、チップ、フレーク、などの形態で供給される。所望の量のポリエチレンペレットまたはチップがロータリードラムタンブラーなどのような適切な混合装置でナイロンペレットまたはチップとブレンドされることができ、得られるブレンドは慣用の押出機またはスパンボンド紡糸ラインの供給ホッパーに導入されることができる。ブレンドまたはコポリマーはまた適当な混合物を連続重合紡糸系に導入することによっても生産されることができる。 [0057] The blend or copolymer of polyethylene and nylon can be formed in any suitable manner. Typically, the nylon compound is nylon 6,6, but other polyamides of the nylon family can be used. Mixtures of nylons can also be used. In one particular example, polyethylene is blended with a mixture of nylon 6 and nylon 6,6. Polyethylene and nylon polymers are commonly supplied in the form of pellets, chips, flakes, and the like. The desired amount of polyethylene pellets or chips can be blended with the nylon pellets or chips in a suitable mixing device such as a rotary drum tumbler or the like, and the resulting blend fed into the feed hopper of a conventional extruder or spunbond spinning line. can be introduced. Blends or copolymers can also be produced by introducing suitable mixtures into a continuous polymerization spinning system.

[0058]さらに、一般的なポリマー属の異なる種がブレンドされることができる。例えば、高分子量スチレン材料が低分子量の耐衝撃性ポリスチレンとブレンドされることができる。ナイロン-6材料はナイロン-6;6,6;6,10コポリマーのようなナイロンコポリマーとブレンドされることができる。さらに、低い加水分解度を有するポリビニルアルコール、例えば87%加水分解されたポリビニルアルコールが98から99.9%以上の加水分解度を有する十分または超加水分解されたポリビニルアルコールとブレンドされることができる。混和物中のこれらの材料は全て適当な架橋機構を用いて架橋されることができる。ナイロンはアミド結合の窒素原子と反応性の架橋剤を用いて架橋されることができる。ポリビニルアルコール材料はヒドロキシル反応性の物質、例えばモノアルデヒド、例えばホルムアルデヒド、尿素、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂およびその類似体、ホウ酸および他の無機化合物、ジアルデヒド、二酸、ウレタン、エポキシおよびその他公知の架橋剤を用いて架橋されることができる。架橋技術は、架橋試薬が反応しポリマー鎖間に共有結合を形成して分子量、耐薬品性、全体の強度および機械的劣化に対する耐性を実質的に改良する周知の理解された現象である。 [0058] Additionally, different species of common polymer genera can be blended. For example, a high molecular weight styrene material can be blended with a low molecular weight high impact polystyrene. Nylon-6 materials can be blended with nylon copolymers such as nylon-6; 6,6; 6,10 copolymers. Additionally, polyvinyl alcohol with a low degree of hydrolysis, such as 87% hydrolyzed polyvinyl alcohol, can be blended with fully or super-hydrolyzed polyvinyl alcohol with a degree of hydrolysis of 98 to 99.9% or more. . All of these materials in the blend can be crosslinked using any suitable crosslinking mechanism. Nylon can be crosslinked using a crosslinker reactive with the nitrogen atoms of the amide bonds. Polyvinyl alcohol materials may be used with hydroxyl-reactive substances such as monoaldehydes such as formaldehyde, urea, melamine-formaldehyde resins and analogues, boric acid and other inorganic compounds, dialdehydes, diacids, urethanes, epoxies and other known crosslinkers. can be crosslinked using an agent. Cross-linking technology is a well-known and understood phenomenon in which cross-linking reagents react to form covalent bonds between polymer chains to substantially improve molecular weight, chemical resistance, overall strength and resistance to mechanical degradation.

[0059]ナノファイバーはポリマー材料またはポリマープラス添加剤で作製されることができる。本発明の1つの好ましい態様は第1のポリマーおよび第2の異なるポリマー(ポリマーの種類、分子量または物理的性質が異なる)を含むポリマーブレンドであり、昇温で調整または処理される。ポリマーブレンドは反応させられ、単一の化学種に形成されることができ、またはアニーリング工程によりブレンドされた組成物に物理的に混合されることができる。アニーリングは結晶化度、応力緩和または配向のような物理的な変化を含む。好ましい材料は化学的に反応させられて単一のポリマー種になって、示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter)(DSC)分析により、単一のポリマー性材料が高い温度、高い湿度および困難な作動条件に接触させられたとき改良された安定性を示すことが明らかになる。このクラスの材料のナノファイバーは約0.01から5ミクロンの直径を有することができる。ブレンドされたポリマー系に使用するのに好ましい材料はナイロン6;ナイロン66;ナイロン6-10;ナイロン(6-66-610)コポリマーおよび他の線状一般に脂肪族のナイロン組成物を含む。 [0059] Nanofibers can be made of polymeric materials or polymers plus additives. One preferred embodiment of the present invention is a polymer blend comprising a first polymer and a second, different polymer (different in polymer type, molecular weight or physical properties), which is conditioned or treated at elevated temperatures. The polymer blend can be reacted to form a single chemical species or can be physically mixed into a blended composition by an annealing process. Annealing involves physical changes such as crystallinity, stress relaxation or orientation. The preferred materials are chemically reacted into a single polymeric species such that Differential Scanning Calorimeter (DSC) analysis shows that the single polymeric material is susceptible to high temperatures, high humidity and difficult actuation. It appears to exhibit improved stability when exposed to conditions. Nanofibers of this class of materials can have diameters of about 0.01 to 5 microns. Preferred materials for use in the blended polymer system include nylon 6; nylon 66; nylon 6-10; nylon (6-66-610) copolymers and other linear generally aliphatic nylon compositions.

[0060]本発明のナノファイバー不織布を作製するある実施形態は一般に米国特許第8,668,854号に記載されるように推進剤ガスを用いて紡糸チャンネルに通す2-相紡糸またはメルトブローによる。このプロセスは2相ポリマーまたはポリマー溶液流および細い、好ましくは収束するチャンネルへの加圧された推進剤ガス(通例空気)を含む。チャンネルは通常好ましくは環状の形状である。ポリマーは細い、好ましくは収束するチャンネル内でガス流により剪断され、チャンネルの両面にポリマーフィルム層を作り出すと考えられる。これらのポリマーフィルム層はさらに推進剤ガス流により繊維に剪断される。ここでも、移動するコレクターベルトが使用され得、ナノファイバー不織布の坪量はベルトのスピードを調節することにより制御される。コレクターの間隔もナノファイバー不織布の細さを制御するために使用され得る。プロセスは図1を参照してより良好に理解される。 [0060] Certain embodiments of making the nanofiber nonwovens of the present invention are generally by two-phase spinning or meltblowing through a spinning channel using a propellant gas as described in US Pat. No. 8,668,854. The process involves two-phase polymer or polymer solution flow and pressurized propellant gas (usually air) into narrow, preferably converging channels. The channel is generally preferably annular in shape. It is believed that the polymer is sheared by the gas stream in narrow, preferably converging channels, creating polymer film layers on both sides of the channel. These polymer film layers are further sheared into fibers by the propellant gas stream. Again, a moving collector belt can be used and the basis weight of the nanofiber nonwoven is controlled by adjusting the speed of the belt. Collector spacing can also be used to control the fineness of the nanofiber nonwoven. The process is better understood with reference to FIG.

[0061]図1は、ポリマー供給アセンブリ110、エアーフィード1210、紡糸シリンダー130、コレクターベルト140および巻き取りリール150を含む、ナノファイバー不織布を紡糸するシステムの動作を図式的に説明する。動作中、ポリマーメルトまたは溶液が紡糸シリンダー130へ供給され、高圧空気によりシリンダー内の細いチャンネルを通って流れ、ポリマーをナノファイバーに剪断する。詳細は上述の米国特許第8,668,854号に提供される。スループット率および坪量はベルトのスピードにより制御される。場合により、所望であれば、木炭、銅などのような機能性の添加剤がエアーフィードと共に添加されることができる。 [0061] FIG. 1 schematically illustrates the operation of a system for spinning nanofiber nonwovens, including a polymer feed assembly 110, an air feed 1210, a spinning cylinder 130, a collector belt 140 and a take-up reel 150. FIG. In operation, a polymer melt or solution is fed to spinning cylinder 130 and forced by high pressure air through narrow channels in the cylinder to shear the polymer into nanofibers. Details are provided in the aforementioned US Pat. No. 8,668,854. Throughput rate and basis weight are controlled by belt speed. Optionally, functional additives such as charcoal, copper, etc. can be added with the air feed if desired.

[0062]図1のシステムで使用される紡糸口金の代わりの構造において、微粒子状材料はMarshall et al.の米国特許第8,808,594号に見られるように別の入口で添加され得る。 [0062] In an alternative construction of the spinneret used in the system of Figure 1, the particulate material is described by Marshall et al. may be added at a separate inlet as seen in U.S. Pat. No. 8,808,594.

[0063]使用され得るさらにもう1つ別の方法は本発明のポリアミドナノファイバーウェブをメルトブローすることである(図2)。メルトブローはポリマーを比較的高速の、通例熱いガス流中に押し出すことを含む。適切なナノファイバーを生産するためには、Hassan et al., J Membrane Sci., 427, 336-344, 2013およびEllison et al., Polymer, 48 (11), 3306-3316, 2007、ならびに、International Nonwoven Journal, Summer 2003, pg 21-28に見られるように、オリフィスおよび毛細管形状ならびに温度の慎重な選択が必要とされる。 [0063] Yet another method that may be used is meltblowing the polyamide nanofiber webs of the present invention (Figure 2). Meltblowing involves extruding a polymer into a relatively high velocity, typically hot gas stream. To produce suitable nanofibers, Hassan et al. , J Membrane Sci. , 427, 336-344, 2013 and Ellison et al. , Polymer, 48 (11), 3306-3316, 2007, and International Nonwoven Journal, Summer 2003, pg 21-28, careful selection of orifice and capillary geometry and temperature is required.

[0064]いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバーはメルトブローされる。メルトブローは有利なことに電界紡糸より高価でない。メルトブローは繊維および不織ウェブの形成のために開発されたプロセスタイプであり;繊維は溶融した熱可塑性のポリマー性材料、またはポリマーを、複数の小さい穴を通して押し出すことにより形成される。得られる溶融した糸またはフィラメントは収束する高速のガス流となり、溶融したポリマーのフィラメントを細くするかまたは引き出してその直径を低下させる。その後、メルトブローされた繊維は高速のガス流により運ばれ、収集面上に堆積されるか、またはワイヤを形成して、ランダムに分配されたメルトブローされた繊維の不織ウェブを形成する。メルトブローによる繊維および不織ウェブの形成は当技術分野で周知である。例として、米国特許第3,016,599号;同第3,704,198号;同第3,755,527号;同第3,849,241号;同第3,978,185号;同第4,100,324号;同第4,118,531号;および同第4,663,220号参照。 [0064] In some aspects, the polyamide nanofibers are meltblown. Meltblowing is advantageously less expensive than electrospinning. Meltblowing is a type of process developed for the formation of fibers and nonwoven webs; fibers are formed by extruding a molten thermoplastic polymeric material, or polymer, through a plurality of small holes. The resulting molten threads or filaments become a converging high velocity stream of gas that attenuates or draws the filaments of molten polymer to reduce their diameter. The meltblown fibers are then carried by a high velocity gas stream and deposited on a collecting surface or formed into wires to form a nonwoven web of randomly distributed meltblown fibers. The formation of fibers and nonwoven webs by meltblowing is well known in the art. 3,704,198; 3,755,527; 3,849,241; 3,978,185; See 4,100,324; 4,118,531; and 4,663,220.

[0065]米国特許第7,300,272号は溶融した材料を押し出してたくさんの繊維を形成するための繊維押出パックを開示し、これは各々の分割された分配プレートが繊維押出パック内に層を形成するように積み重ねて配置された幾つかの分割された分配プレートを含み、分割された分配プレート上の特徴(feature)が溶融した材料を繊維押出パック内のオリフィスに送達する分配網状組織を形成する。分割された分配プレートは各々が隣接するプレートセグメント間に配置されたギャップを有する一組のプレートセグメントを含む。プレートセグメントの隣接するエッジはギャップに沿ってリザーバーを形成するような形状をしており、密封栓がリザーバー内に配置されて溶融した材料がギャップから漏れるのを防ぐ。密封する栓はギャップ内に漏れ、リザーバー内で集まり固化する溶融材料により、またはパックアセンブリのリザーバー内に栓材料を配置することにより形成されることができる。このパックは既に述べた特許に記載されるメルトブローシステムでナノファイバーを作製するのに使用されることができる。 [0065] U.S. Patent No. 7,300,272 discloses a fiber extrusion pack for extruding molten material to form a mass of fibers wherein each divided distribution plate is layered within the fiber extrusion pack. a number of segmented distribution plates arranged in a stack to form a distribution network in which features on the segmented distribution plates deliver molten material to orifices in the fiber extrusion pack Form. A split distribution plate includes a set of plate segments each having a gap disposed between adjacent plate segments. Adjacent edges of the plate segments are shaped to form a reservoir along the gap, and a sealing plug is positioned within the reservoir to prevent molten material from escaping through the gap. The sealing plug can be formed by molten material leaking into the gap, collecting and solidifying within the reservoir, or by placing plug material within the reservoir of the puck assembly. This pack can be used to make nanofibers with the meltblown system described in the previously mentioned patent.

[0066]かかるメルトブローは214から4162ppmの酸化分解指数(oxidative degradation index)(「ODI」)を有するポリアミドナノファイバーウェブを形成することができる。ODIは蛍光検出器を備えたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される。機器はキニーネ外部標準で較正される。0.1グラムのナイロンが10mLの90%ギ酸に溶解される。次いでこの溶液は蛍光検出器を備えたGPCにより分析される。ODIの検出器波長は励起が340nm、発光が415nmである。加えて、かかるメルトブローは26~1129ppmの熱分解指数(thermal degradation index)(「TDI」)を生じることができる。TDIは、TDIの検出器波長が300nmの励起、338nmの発光である以外はODIと同じに測定される。メルトブローはまた本明細書に記載される相対粘度も生起し得る。TDIおよびODI試験方法も米国特許第3,525,124号に開示される。 [0066] Such meltblowing can form a polyamide nanofiber web having an oxidative degradation index ("ODI") from 214 to 4162 ppm. ODI is measured using gel permeation chromatography (GPC) with a fluorescence detector. The instrument is calibrated with a quinine external standard. 0.1 grams of nylon is dissolved in 10 mL of 90% formic acid. This solution is then analyzed by GPC with a fluorescence detector. The detector wavelength for ODI is 340 nm for excitation and 415 nm for emission. Additionally, such meltblowing can produce a thermal degradation index (“TDI”) of 26-1129 ppm. TDI is measured the same as ODI except that the detector wavelength for TDI is 300 nm excitation, 338 nm emission. Meltblowing can also produce relative viscosities as described herein. TDI and ODI test methods are also disclosed in US Pat. No. 3,525,124.

[0067]ろ過媒体
[0068]本明細書に記載されるポリアミドナノファイバーは様々なろ過媒体用途、例えばエアフィルター、油フィルター、バッグフィルター、液体フィルター、呼吸用フィルター、燃料フィルター、油圧油フィルターなどに有利に使用される。ポリアミドナノファイバーは通例フィルター内の唯一の層であるとは考えられないが、伝統的なフィルターに加えて使用されるかまたは伝統的なフィルター内の1以上の層と取り替えて使用されると想像される。ポリアミドナノファイバー層はポリアミドを含むナノファイバー不織層ともいわれる。
[0067] Filtration media
[0068] The polyamide nanofibers described herein are advantageously used in a variety of filtration media applications such as air filters, oil filters, bag filters, liquid filters, breathing filters, fuel filters, hydraulic oil filters, etc. . Polyamide nanofibers are not typically considered the only layer in filters, but are envisioned to be used in addition to traditional filters or to replace one or more layers in traditional filters. be done. A polyamide nanofiber layer is also referred to as a nanofiber nonwoven layer comprising polyamide.

[0069]ろ過パラメーター
[0070]ろ過媒体に特有の1つの一般的なパラメーターはろ過媒体の「効率」である。効率は、微粒子状物質をろ過されないで、代わりに媒体を通過させることとは対照的に微粒子状物質を捕捉する媒体の性向である。もう1つ別の一般的な特性は媒体を横切る圧力低下であり、これは多くの場合伝統的に媒体の多孔性に関連する。圧力低下はろ過媒体が流体流に対していかに制限的であるかに関連する。より大きい細孔の大きさは通例より大きい流体流を許容するが、残念ながら通例より多くの微粒子状物質が通過することになる。結果として、多くの場合効率は圧力低下と相容れない。特に、多くの場合多量の微粒子状物質を捕捉するのは望ましいが、かかる高い効率は多くの場合媒体の制限性、したがって媒体を横切る圧力低下を増大するという望ましくない影響を生じる。これはフィルターの寿命を縮める。
[0069] Filtration parameters
[0070] One general parameter specific to filtration media is the "efficiency" of the filtration medium. Efficiency is the propensity of a medium to trap particulate matter as opposed to allowing the particulate matter to pass through the medium instead of being filtered. Another common characteristic is the pressure drop across the medium, which is often traditionally related to the porosity of the medium. Pressure drop is related to how restrictive the filtration media is to fluid flow. Larger pore sizes typically allow greater fluid flow, but unfortunately typically result in more particulate matter passing through. As a result, efficiency often conflicts with pressure drop. In particular, while it is often desirable to capture large amounts of particulate matter, such high efficiencies often have the undesirable effect of increasing the restrictiveness of the medium and thus the pressure drop across the medium. This shortens the life of the filter.

[0071]効率は多くの場合初期効率、すなわち製造後であるが使用前微粒子状物質が詰められる前のろ過媒体の効率を意味する。使用中、ろ過媒体は微粒子状物質を捉えることにより塵埃ケーキ(dust cake)および/またはその他として媒体内に拾い上げ捕捉する。これらのろ過された微粒子状物質は媒体内のより大きい穴を塞ぎ、それによってより小さい粒子が穴を通過するのを防ぐことで、時間と共に媒体の効率を初期効率より大きい動作効率に増大させる。しかしながら、流体流路を塞ぐことにより、かかるろ過された微粒子状物質はまた、流体通路を除去したりまたは部分的に詰まらせたりすることによって、媒体を横切る圧力低下を増大させ、流体流に対してより制限的にする。 [0071] Efficiency often refers to the initial efficiency, ie, the efficiency of the filtration media after manufacture but before it is loaded with particulate matter prior to use. During use, the filtration media picks up and traps particulate matter within the media as a dust cake and/or otherwise by catching it. These filtered particulate matter plug larger pores in the media, thereby preventing smaller particles from passing through the pores, thereby increasing the efficiency of the media over time to an operating efficiency greater than the initial efficiency. However, by blocking the fluid flow path, such filtered particulate matter also increases the pressure drop across the medium by removing or partially clogging the fluid path, thereby reducing fluid flow. be more restrictive.

[0072]通常、フィルターの寿命はフィルターを横切る圧力低下(デルタP)によって決定される。一実施形態において、デルタPは0.5から10mmHO、例えば0.5から5mmHOまたは0.5から3mmHOでよい。ますますより多くの粒子が流体流からろ過され、ろ過媒体により捕捉されるにつれて、ろ過媒体は流体流に対してより制限的になる。結果として、ろ過媒体を横切る圧力低下はより高くなる。最終的に、媒体は制限的になり過ぎ、結果として所与の用途の流体必要量に対して不充分な量の流体流となる。フィルター変更間隔はかかる出来事(例えば不充分な流体流状況に到達する前)とおよそ一致させて計算される。フィルター変更間隔はまた媒体を横切る圧力低下負荷を測定するセンサーによっても決定され得る。 [0072] Typically, filter life is determined by the pressure drop (delta P) across the filter. In one embodiment, Delta P may be 0.5 to 10 mmH2O , such as 0.5 to 5 mmH2O or 0.5 to 3 mmH2O . As more and more particles are filtered out of the fluid stream and captured by the filtration medium, the filtration medium becomes more restrictive to the fluid flow. As a result, the pressure drop across the filtration media is higher. Ultimately, the medium becomes too restrictive, resulting in an insufficient amount of fluid flow for a given application's fluid requirements. Filter change intervals are calculated to approximately coincide with such occurrences (eg, before insufficient fluid flow conditions are reached). Filter change intervals can also be determined by a sensor that measures the pressure drop load across the media.

[0073]一般に、電界紡糸されたナノファイバー媒体は秀でたろ過効率を提供すると期待される。この理由は、より小さい繊維がより大きい繊維よりもより少ない容積を占めるという事実を考えると、より小さい直径のナノファイバーは媒体の全体の固体性を増大することなく一緒に包装されることができるからである。このように、電界紡糸されたナノファイバー媒体は、メルトブローン繊維ろ過媒体のような粗い繊維で形成されたろ過媒体が捕捉し得ない微細な粒子を有効に捕捉することができる。しかしながら、より大きいサイズの粒子は電界紡糸されたナノファイバー媒体の上流の表面上の細孔を迅速に塞ぐことができ、それによりろ過媒体の圧力低下を許容できないレベルに増大してフィルター寿命を縮める。ポリアミドナノファイバー層を含む多層のろ過媒体はかかるろ過媒体を改良し、より小さい粒子が溶融紡糸されたポリアミドナノファイバー層の深さ内に捕捉されるのを可能にすることにより、フィルター寿命を改良しながら高いろ過効率を維持する。 [0073] In general, electrospun nanofiber media are expected to provide superior filtration efficiency. The reason for this is that smaller diameter nanofibers can be packaged together without increasing the overall solidity of the medium, given the fact that smaller fibers occupy less volume than larger fibers. It is from. Thus, electrospun nanofiber media can effectively trap fine particles that filtration media made of coarse fibers, such as meltblown fiber filtration media, cannot. However, larger sized particles can quickly plug the pores on the upstream surface of the electrospun nanofiber media, thereby increasing the pressure drop of the filtration media to unacceptable levels and reducing filter life. . Multiple layers of filtration media comprising polyamide nanofiber layers improve filter life by allowing smaller particles to be trapped within the depth of the melt-spun polyamide nanofiber layers. while maintaining high filtration efficiency.

[0074]ポリアミドナノファイバーはポリプロピレン層を含有するフィルターを始めとする伝統的なフィルター材料と比較していくつかの利点を提供する。驚くべきことに、そして予想外に、メルトブローすることによりポリアミドナノファイバー層を形成すると、ポリプロピレン層を含有するフィルターを始めとする伝統的なフィルター材料と比較して増大した強度、より高い融点、特定の液体中での増大した耐薬品性、より小さい細孔サイズ、およびより低いメルトフローインデックスが得られることが発見された。ポリアミドナノファイバーをフィルターに組み込むことにより、フィルターを生産するコストが溶融紡糸プロセスのために電界紡糸のような他のプロセスと比較して低減され得る。ポリアミドナノファイバーはまたその小さい細孔サイズのために伝統的なフィルター材料と比較してろ過効率も増大する。ポリアミドナノファイバー層を有するフィルターはまた伝統的なフィルターと比較して低減した重量も有し得、フィルターの構造の層さえポリアミドナノファイバーを用いることにより見られる効率増大のために簡単化され得る。ポリアミドナノファイバーを使用することの追加の利点は、以下に記載されるように、プリーツを有するフィルターの場合、ポリアミドナノファイバーがスクリムまたは基体と組み合わせられることができ、これらは伝統的なフィルターと比較してプリーツ加工プロセス中に使用されるより少ない時間およびより低い温度のためにプリーツ加工中より少ないエネルギーを使用することを可能にすることである。最後に、ポリアミドナノファイバーの層を含ませることは、一般に、フィルターと共に機能するように特に作製された機器、例えば、フィルターを取り囲むキャニスターのサイズの変更を必要としない。 [0074] Polyamide nanofibers offer several advantages over traditional filter materials, including filters containing polypropylene layers. Surprisingly and unexpectedly, forming a polyamide nanofiber layer by meltblowing results in increased strength, higher melting point, specific It has been discovered that increased chemical resistance in liquids, smaller pore sizes, and lower melt flow indices are obtained. By incorporating polyamide nanofibers into filters, the cost of producing filters can be reduced due to the melt spinning process compared to other processes such as electrospinning. Polyamide nanofibers also have increased filtration efficiency compared to traditional filter materials due to their small pore size. Filters with polyamide nanofiber layers may also have reduced weight compared to traditional filters, and even the layers of construction of the filter may be simplified due to the increased efficiency seen by using polyamide nanofibers. An additional advantage of using polyamide nanofibers is that, as described below, for pleated filters, polyamide nanofibers can be combined with a scrim or substrate, which compares favorably with traditional filters. is to allow less energy to be used during pleating due to the less time and lower temperatures used during the pleating process. Finally, the inclusion of a layer of polyamide nanofibers generally does not require resizing of equipment specifically made to work with the filter, such as the canister surrounding the filter.

[0075]ろ過媒体層
[0076]ろ過媒体は一般に、各々の層が異なるろ過特性を提供するいくつかの層を含む。1つのかかる層はスクリム層、例えば補強層である。いくつかの局面において、スクリム層はかなり大きなろ過容量および効率を有するように選択される。しかしながら、他の局面において、スクリム層は小さいろ過容量または効率を有しても有さなくてもよい。スクリム層は0.1から0.81mm、例えば0.2から0.3mm、または約0.25mmの厚さを有し得る。スクリム層の坪量は5から203gsm、例えば5から60gsm、15から45gsm、またはその間の任意の値であり得る。スクリム層の繊維は1から1000マイクロメートル、例えば1から500マイクロメートル、1から100マイクロメートル、またはその間の任意の値のメジアン繊維径を有し得る。厚さ、坪量、およびメジアン繊維径はスクリムが使用されるろ過媒体の種類に基づいて選ばれ得る。一般に、スクリムは0.5インチ(1インチ=2.54cm)の水の差圧で111CFMから1675CFM、例えば450から650CFM、500から600CFM、550から1675またはその間の任意の値のFrazier空気透過率を有し得る。スクリム層のろ過効率はPALAS MFP-2000(Germany)機器を用いて測定されるスクリムの上流および下流面上の0.3μmから10μmの範囲の粒度をもつ塵埃微粒子の数を比較することにより特徴付けられることができる。一実施形態においてスクリム層に選択されるスクリムのろ過効率は70mg/m塵埃濃度、サンプル試験サイズ100cm、および面速度20cm/sを有するISO細塵を用いて測定される。適切なスクリムは広く市販されているスクリムから選択され得るか、または紡糸接合プロセスもしくはカード処理プロセスもしくはバッティングプロセスもしくは適切なポリマーを用いる別のプロセスによって形成され得る。スクリムに適したポリマーには、限定されることはないが、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリアミド、例えば、ナイロンまたはこれらのポリマーの2種以上の組合せがある。例えば、スクリム層に適したスクリムは、とりわけOld Hickory, TennesseeのBerry Plastics、元Fiberweb Inc,またはCantonment, FloridaのCerex Advanced Fabrics, Inc.を含む供給業者から様々な厚さで入手可能である。1より多くのスクリム層がろ過媒体に組み込まれてもよい。
[0075] Filtration media layer
[0076] Filtration media generally include several layers, each layer providing different filtration characteristics. One such layer is a scrim layer, such as a reinforcing layer. In some aspects, the scrim layer is selected to have a significant filtration capacity and efficiency. However, in other aspects, the scrim layer may or may not have low filtration capacity or efficiency. The scrim layer may have a thickness of 0.1 to 0.81 mm, such as 0.2 to 0.3 mm, or about 0.25 mm. The scrim layer may have a basis weight of 5 to 203 gsm, such as 5 to 60 gsm, 15 to 45 gsm, or any value in between. The fibers of the scrim layer may have a median fiber diameter of 1 to 1000 microns, such as 1 to 500 microns, 1 to 100 microns, or any value in between. Thickness, basis weight, and median fiber diameter can be selected based on the type of filtration media in which the scrim will be used. Generally, the scrim has a Frazier air permeability of 111 CFM to 1675 CFM, e.g. can have The filtration efficiency of the scrim layer was characterized by comparing the number of dust particles with particle sizes ranging from 0.3 μm to 10 μm on the upstream and downstream faces of the scrim measured using a PALAS MFP-2000 (Germany) instrument. can be The filtration efficiency of the scrim selected for the scrim layer in one embodiment is measured using ISO fine dust with a dust concentration of 70 mg/m 3 , a sample test size of 100 2 cm, and a face velocity of 20 cm/s. Suitable scrims may be selected from widely commercially available scrims or may be formed by a spunbonding or carding or batting process or another process using suitable polymers. Suitable polymers for the scrim include, but are not limited to, polyesters, polypropylenes, polyethylenes and polyamides such as nylon or combinations of two or more of these polymers. For example, suitable scrims for the scrim layer are available from Berry Plastics, formerly Fiberweb Inc. of Old Hickory, Tennessee, or Cerex Advanced Fabrics, Inc. of Cantonment, Florida, among others. It is available in various thicknesses from suppliers including More than one scrim layer may be incorporated into the filtration media.

[0077]ろ過媒体内の追加の層はポリアミドナノファイバー層である。いくつかの局面において、この層は1以上のスクリム層上に直接紡糸またはメルトブローされる。いくつかの実施形態において、ポリアミドナノファイバー層は少なくとも1mm、通例1.0mmから6.0mm、好ましくは0.07mmから3mm、一実施形態においては約0.13mmの厚さ;および150gsm(グラム/m)未満の坪量、例えば、120gsm未満の坪量、または100gsm未満の坪量を有する。範囲に関して、坪量は5から150gsm、例えば、10から150gsm、10から120gsmまたは10から100gsmであり得る。ポリアミドナノファイバー層の繊維は本明細書に記載されるように1ナノメートルから1000ナノメートルのメジアン繊維径を有し、1000ナノメートル未満、例えば、907ナノメートル未満、900ナノメートル未満、800ナノメートル未満、700ナノメートル未満、600ナノメートル未満、または500ナノメートル未満であり得る。下限に関して、不織布の繊維層のナノファイバーの平均繊維径は少なくとも100ナノメートル、少なくとも110ナノメートル、少なくとも115ナノメートル、少なくとも120ナノメートル、少なくとも125ナノメートル、少なくとも130ナノメートル、少なくとも150ナノメートル、少なくとも300ナノメートルまたは少なくとも350ナノメートルの平均繊維径を有し得る。一実施形態において、ポリアミドナノファイバー層のろ過効率はPALAS MFP-2000(Germany)機器を用いて測定される媒体の上流および下流面上の0.3μmから10μmの範囲の粒度をもつ塵埃微粒子の数を比較することにより特徴付けられることができる。 [0077] An additional layer within the filtration media is a polyamide nanofiber layer. In some aspects, this layer is spun or meltblown directly onto one or more scrim layers. In some embodiments, the polyamide nanofiber layer is at least 1 mm thick, typically 1.0 mm to 6.0 mm, preferably 0.07 mm to 3 mm, in one embodiment about 0.13 mm thick; m 2 ), such as a basis weight of less than 120 gsm, or a basis weight of less than 100 gsm. For ranges, the basis weight may be 5 to 150 gsm, such as 10 to 150 gsm, 10 to 120 gsm or 10 to 100 gsm. The fibers of the polyamide nanofiber layer have a median fiber diameter of 1 nanometer to 1000 nanometers as described herein and are less than 1000 nanometers, such as less than 907 nanometers, less than 900 nanometers, 800 nanometers It can be less than a meter, less than 700 nanometers, less than 600 nanometers, or less than 500 nanometers. With respect to the lower limits, the average fiber diameter of the nanofibers of the fibrous layer of the nonwoven is at least 100 nanometers, at least 110 nanometers, at least 115 nanometers, at least 120 nanometers, at least 125 nanometers, at least 130 nanometers, at least 150 nanometers, It may have an average fiber diameter of at least 300 nanometers or at least 350 nanometers. In one embodiment, the filtration efficiency of the polyamide nanofiber layer is measured using a PALAS MFP-2000 (Germany) instrument. can be characterized by comparing

[0078]ここで使用されるとき、用語「層」は、ポリアミドナノファイバーが紡糸された表面を完全に覆うことを必要としない。層は下にある層の表面積全体を覆ってもよいし、または表面積の99%未満、例えば、90%未満、80%未満、70%未満または60%未満を覆ってもよい。いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバー層は下にある層の表面積の少なくとも5%、例えば、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、または少なくとも40%を覆ってもよい。範囲に関して、ポリアミドナノファイバー層は紡糸された層の5から100%、例えば、5から99%、10から90%、20から80%、30から70%、または40から60%を覆い得る。ポリアミド層上に紡糸される層も同様である。 [0078] As used herein, the term "layer" does not require complete coverage of the surface from which the polyamide nanofibers are spun. A layer may cover the entire surface area of the underlying layer, or may cover less than 99%, such as less than 90%, less than 80%, less than 70% or less than 60% of the surface area. In some aspects, the polyamide nanofiber layer may cover at least 5%, such as at least 10%, at least 20%, at least 30%, or at least 40% of the surface area of the underlying layer. In terms of range, the polyamide nanofiber layer may cover 5 to 100% of the spun layer, such as 5 to 99%, 10 to 90%, 20 to 80%, 30 to 70%, or 40 to 60%. The same applies to the layers spun onto the polyamide layer.

[0079]スクリム層およびポリアミドナノファイバー層に加えて、慣用の層も含んでよい。かかる慣用の層は溶融紡糸または電界紡糸により形成され得る。
[0080]慣用のろ過媒体層のさらなる説明は本出願の背景欄に開示される参考文献のいくつかに開示される。いくつかの局面において、追加の層にはポリ塩化ビニル(PVC)、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリエステル、セルロース(cellulous)エーテル、ポリアルキレンスルフィド、ポリアリーレンオキシド、ポリスルホン、変性ポリスルホンポリマーおよびポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、およびポリフッ化ビニリデンのようなポリマーが含まれ得る。
[0079] In addition to the scrim layer and the polyamide nanofiber layer, conventional layers may also be included. Such conventional layers may be formed by melt spinning or electrospinning.
[0080] Further description of conventional filtration media layers is disclosed in some of the references disclosed in the background section of this application. In some aspects, additional layers include polyvinyl chloride (PVC), polyolefins, polyacetals, polyesters, cellular ethers, polyalkylene sulfides, polyarylene oxides, polysulfones, modified polysulfone polymers and polyvinyl alcohols, polyamides, polystyrene , polyacrylonitrile, polyvinylidene chloride, polymethylmethacrylate, and polyvinylidene fluoride.

[0081]細繊維を静電気紡糸するためのポリマー性溶液に使用される溶媒には酢酸、ギ酸、m-クレゾール、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール 塩素化溶媒、アルコール、水、エタノール、イソプロパノール、アセトン、およびN-メチルピロリドン、およびメタノールが含まれ得る。溶媒はポリマー溶解性および所望の細繊維の大きさに従って適当に選択される。例えば、ギ酸と酢酸の混合物は、一般にナイロンとしても公知のポリアミドと共に使用されて、100ナノメートル未満の平均細繊維径を有することができるナイロン細繊維を生産し得る。 [0081] Solvents used in the polymeric solution for electrostatic spinning of fine fibers include acetic acid, formic acid, m-cresol, trifluoroethanol, hexafluoroisopropanol, chlorinated solvents, alcohols, water, ethanol, isopropanol, acetone, and N-methylpyrrolidone, and methanol. The solvent is appropriately selected according to polymer solubility and desired fine fiber size. For example, a mixture of formic acid and acetic acid can be used with polyamide, also commonly known as nylon, to produce nylon fine fibers that can have an average fine fiber diameter of less than 100 nanometers.

[0082]上に記載されたように、いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバー層はスクリム層上に直接溶融紡糸される。特定の実施形態において、ナノファイバーフィラメントの層を作製するときに溶媒が使用されない。その際ポリアミドナノファイバー層の上に、1以上の追加の層、例えば、さらに2つの層、さらに3つの層、さらに4つの層、または5つ以上の層が堆積されてもよい。さらなる局面において、追加の層はスクリム層のポリアミドナノファイバー層と反対の面上に堆積され得る。さらにさらなる局面において、1以上の追加のスクリム層がフィルターに含まれてもよい。ポリアミドナノファイバー層はまた一回より多く含まれてもよい。さらに別の局面において、ポリアミドナノファイバー層は直接スクリム層上に溶融紡糸されないが、代わりに異なる層上に溶融紡糸される。またさらに別の実施形態において、スクリム層が除外され、フィルターはポリアミドナノファイバー層および本明細書に記載される他の層で構成される。上に記載された局面の各々において、ポリアミドナノファイバー層は他の溶融紡糸された層間に、電界紡糸された層間に、または溶融紡糸された層と電界紡糸された層との間にサンドイッチ状に挟まれ得る。 [0082] As described above, in some aspects, the polyamide nanofiber layer is melt spun directly onto the scrim layer. In certain embodiments, no solvent is used when creating the layer of nanofiber filaments. One or more additional layers may then be deposited on top of the polyamide nanofiber layer, for example two more layers, three more layers, four more layers, or five or more layers. In a further aspect, additional layers can be deposited on the side of the scrim layer opposite the polyamide nanofiber layer. In still further aspects, one or more additional scrim layers may be included in the filter. The polyamide nanofiber layer may also be included more than once. In yet another aspect, the polyamide nanofiber layer is not melt spun directly onto the scrim layer, but instead is melt spun onto a different layer. In still yet another embodiment, the scrim layer is omitted and the filter is composed of a polyamide nanofiber layer and other layers described herein. In each of the aspects described above, the polyamide nanofiber layers are sandwiched between other meltspun layers, between electrospun layers, or between meltspun and electrospun layers. can get caught.

[0083]本発明の別の局面において、1以上の層が組み合わせられてより大きい厚さのろ過媒体を作製することができる。追加の層はまた媒体のダート保持容量(dirt holding capacity)も増大する。興味深いことに、織物の効率はより多くの層が加えられたときあまり増大しない。これは、平均フロー細孔径(mean flow pore size)が層の付加により実質的に変化しないで、第1の層を通過するより小さい粒子が他の層を通過し続けるからである。織物を層に重ねるとより厚い媒体を提供し、媒体のダート保持容量を増大するがろ過効率を劇的に増大することはない。勾配フィルターはより高いろ過効率の別の層を加えることにより作製されることができる。この勾配フィルターはより高いろ過効率を提供する。 [0083] In another aspect of the invention, one or more layers can be combined to create a filtration medium of greater thickness. The additional layers also increase the dirt holding capacity of the media. Interestingly, the fabric efficiency does not increase significantly when more layers are added. This is because the mean flow pore size does not change substantially with the addition of layers, and smaller particles that pass through the first layer continue to pass through the other layers. Layering fabrics provides thicker media and increases the dirt holding capacity of the media, but does not dramatically increase filtration efficiency. Gradient filters can be made by adding another layer of higher filtration efficiency. This gradient filter provides higher filtration efficiency.

[0084]上記説明はろ過媒体の様々な用途に広く適用されるが、特定の種類のフィルターのさらなる説明が以下に提供される。
エアフィルター
[0085]本明細書に記載されるようにポリアミドナノファイバー層はエアフィルターに使用され得る。エアフィルターはビルの空気循環システム、乗り物、電気掃除機、フェースマスク、レスピレーターフィルター、およびその他ろ過された空気を必要とする用途を含めた用途に有用であり得る。空気およびガス流のような流体流は微粒子状物質を担持することが多い。微粒子状物質のいくらかまたはすべてを流体流から除去することが必要である。例えば、モーター付き乗り物のキャビンへの空気吸入流、コンピューターディスクドライブ内の空気、HVAC空気、クリーンルーム換気装置およびフィルターバッグを用いる用途、バリア布、織布、モーター付き乗り物のエンジンまたは発電装置への空気;ガスタービンに向けられるガス流;ならびに様々な燃焼炉への気流は微粒子状物質を含むことが多い。キャビンエアフィルターの場合、乗客の快適さおよび/または美学のために微粒子状物質を除去するのが望ましい。エンジン、ガスタービンおよび燃焼炉への空気および吸気流については、微粒子状物質は関与する様々な機構に対する内部の仕組みに実質的な損傷を引き起こす可能性があるので微粒子状物質の除去が必要である。他の場合、工業プロセスまたはエンジンからの生産ガスまたはオフガスが微粒子状物質を含有し得る。かかるガスは様々な下流の機器を通って大気に排出されることができる、またはされるべきである前に、それらの流れからの微粒子状物質の実質的な除去を得ることが望ましいであろう。
[0084] While the above description applies broadly to various applications of filtration media, further description of specific types of filters is provided below.
air filter
[0085] Polyamide nanofiber layers as described herein may be used in air filters. Air filters can be useful in applications including building air circulation systems, vehicles, vacuum cleaners, face masks, respirator filters, and other applications requiring filtered air. Fluid streams such as air and gas streams often carry particulate matter. It is necessary to remove some or all of the particulate matter from the fluid stream. For example, air intake flow to cabins of motorized vehicles, air in computer disk drives, HVAC air, applications with clean room ventilators and filter bags, barrier fabrics, fabrics, air to engines or generators of motorized vehicles. gas streams directed to gas turbines; and air streams to various combustion furnaces often contain particulate matter. For cabin air filters, it is desirable to remove particulate matter for passenger comfort and/or aesthetics. Air and intake air flow to engines, gas turbines and combustion furnaces require particulate matter removal as particulate matter can cause substantial damage to the internal workings of the various mechanisms involved. . In other cases, product gases or off-gases from industrial processes or engines may contain particulate matter. Before such gases can or should be vented to the atmosphere through various downstream equipment, it would be desirable to obtain substantial removal of particulate matter from those streams. .

[0086]エアフィルターデザインの基本的な原理および問題のいくつかの一般的な理解は次の種類のろ過媒体:表面負荷媒体(surface loading media);および、深さ媒体(depth media)の考察により理解されることができる。これらの種類の媒体の各々はよく研究されており、各々が広く利用されている。これらに関連する幾つかの原理は、例えば、米国特許第5,082,476号;同第5,238,474号;および同第5,364,456号に記載される。これら3つの特許の完全な開示は参照により本明細書に組み込まれる。 [0086] Some general understanding of the basic principles and issues of air filter design is through consideration of the following types of filtration media: surface loading media; and depth media. can be understood. Each of these types of media has been well studied and each is widely available. Some principles related to these are described, for example, in US Pat. Nos. 5,082,476; 5,238,474; and 5,364,456. The complete disclosures of these three patents are incorporated herein by reference.

[0087]いくつかの局面において、ポリアミドナノファイバーはフィルター基材上で形成され、それに接着され得る。天然繊維および合成繊維基材、例えばスパンボンド布、合成繊維の不織布ならびにセルロース、合成およびガラス繊維のブレンドから作製された不織布、不織および織物ガラス布、プラスチックスクリーン例えば有機ポリマーの押し出されおよび穴を開けられたUFおよびMF膜の材料が使用されることができる。シート様基材またはセルロース不織ウェブは次いで、浮遊または同伴微粒子状物質を流れから除去する目的で、気流または液体流を含む流体流内に置かれるフィルター構造に形成されることができる。フィルター材料の形状および構造は設計技師次第である。形成後のフィルター素子の1つの重要なパラメーターは熱、湿度または両者の影響に対するその耐性である。本発明のろ過媒体の重要な局面はろ過媒体が暖かい湿った空気と接触して存続する能力である。かかる熱い湿った気流と接触してポリアミドナノファイバーは、60℃の温度および100%の相対湿度を有する空気に16時間曝露された後ろ過目的で50%より多くの繊維を変化しないで保持すべきである。本発明のろ過媒体の1つの局面はろ過媒体が暖かい水に浸漬してかなりの期間存続する能力の試験である。浸漬試験はポリアミドナノファイバーが熱い湿った条件を乗り越えて存続し、実質的な割合の強力な洗浄用界面活性剤および強いアルカリ度の物質を含有できる水溶液中でのフィルター素子の洗浄に耐えて存続する能力に関する価値がある情報を提供することができる。好ましくは、本発明のポリアミドナノファイバーは活性なフィルター成分として基材の表面上に形成された細繊維の少なくとも50%またはさらには少なくとも75%を保持しながら熱い水への浸漬後存続することができる。少なくとも50%のポリアミドナノファイバーの保持はろ過容量または増大した背圧の損失なしに実質的な繊維効率を維持することができる。典型的なポリアミドナノファイバーろ過層の厚さは0.001から5ミクロン、例えば、0.01から3ミクロンの範囲であり、ポリアミドナノファイバーの坪量は約0.01から240マイクログラム/cmの範囲である。フィルターの基材上に形成されるポリアミドナノファイバー層はろ過性能および繊維配置の両方で実質的に均一であるべきである。実質的な均一性は、繊維が覆われた基材全体で少なくともいくらかの測定可能なろ過効率を有するのに充分な基材の被覆率を有することを意味する。適切なろ過は繊維アドオンにおいて広い変動をもって起こることができる。したがって、ポリアミドナノファイバー層は繊維被覆率、坪量、層厚さまたはその他の繊維アドオンの測定が変動し得、依然として十分本発明の境界内にある。細繊維の比較的に小さいアドオンさえ全体のフィルター構造に効率を付加し得る。 [0087] In some aspects, the polyamide nanofibers can be formed on and adhered to the filter substrate. Natural and synthetic fiber substrates such as spunbond fabrics, nonwovens of synthetic fibers and nonwovens made from blends of cellulose, synthetic and glass fibers, nonwoven and woven glass fabrics, plastic screens such as extrusions and perforations of organic polymers. Opened UF and MF membrane materials can be used. The sheet-like substrate or cellulosic nonwoven web can then be formed into a filter structure that is placed in a fluid stream, including an air stream or a liquid stream, for the purpose of removing suspended or entrained particulate matter from the stream. The shape and structure of the filter material is up to the design engineer. One important parameter of the formed filter element is its resistance to the effects of heat, humidity or both. An important aspect of the filtration media of the present invention is the ability of the filtration media to survive in contact with warm moist air. Polyamide nanofibers in contact with such a hot moist air stream should retain more than 50% of the fibers unchanged for filtration purposes after being exposed to air having a temperature of 60° C. and a relative humidity of 100% for 16 hours. is. One aspect of the filtration media of the present invention is testing the ability of the filtration media to survive immersion in warm water for a significant period of time. Immersion tests show that polyamide nanofibers survive hot, moist conditions and survive washing of filter elements in aqueous solutions that can contain substantial proportions of strong detergent surfactants and substances of strong alkalinity. can provide valuable information about the ability to Preferably, the polyamide nanofibers of the present invention are capable of surviving after immersion in hot water while retaining at least 50% or even at least 75% of the fibrils formed on the surface of the substrate as an active filter component. can. Retention of at least 50% polyamide nanofibers can maintain substantial fiber efficiency without loss of filtration capacity or increased back pressure. A typical polyamide nanofiber filtration layer has a thickness in the range of 0.001 to 5 microns, such as 0.01 to 3 microns, and a polyamide nanofiber basis weight of about 0.01 to 240 micrograms/cm 2 . is in the range of The polyamide nanofiber layer formed on the filter substrate should be substantially uniform in both filtration performance and fiber arrangement. Substantial uniformity means that the fibers have sufficient coverage of the substrate to have at least some measurable filtration efficiency across the coated substrate. Adequate filtration can occur with wide variations in fiber add-on. Thus, polyamide nanofiber layers may vary in fiber coverage, basis weight, layer thickness or other measures of fiber add-on and still be well within the bounds of the present invention. Even relatively small add-ons of fine fibers can add efficiency to the overall filter structure.

[0088]フィルターの「寿命」は通例フィルターを横切る選択された制限的圧力低下に従って規定される。フィルターを横切る圧力上昇はその用途またはデザインに対して規定されたレベルで寿命を規定する。この圧力の上昇は負荷の結果であるので、等しい効率のシステムに対して、より長い寿命は通例より高い容量と直接関連付けられる。効率は媒体の微粒子状物質を通すのではなく捕捉する性向である。通例、微粒子状物質をガス流の流れから除去する際にろ過媒体が効率的になればなるほど、一般に、ろ過媒体は(他の可変のものが一定に保たれると仮定して)より急速に差異のある「寿命」の圧力に近付く。本出願において用語「ろ過目的で変化しない」は選択され用途に対して必要であるように微粒子状物質を流体流から除去するのに充分な効率を維持することを意味する。 [0088] Filter "lifetime" is typically defined according to a selected limiting pressure drop across the filter. The pressure rise across the filter defines life at a level defined for its application or design. Since this pressure rise is a result of load, longer life is usually directly related to higher capacity for systems of equal efficiency. Efficiency is the propensity of a medium to trap rather than pass particulate matter. In general, the more efficient a filtration medium is in removing particulate matter from a gas stream, generally the more rapidly the filtration medium (assuming other variables are held constant). Approaching differential "lifetime" pressures. In this application, the term "unchangeable for filtration purposes" means maintaining efficiency sufficient to remove particulate matter from a fluid stream as required for the chosen application.

[0089]ペーパーフィルター素子は表面負荷媒体の広く使用される形態である。一般に、紙の素子は微粒子状物質を担持するガス流を横切って配向されたセルロース、合成または他の繊維の高密度のマットを含む。紙は一般にガス流に対して透過性であり、また選択された大きさより大きい粒子の通り抜けを抑止するのに充分に細い細孔径および適当な多孔性を有するように構築される。ガス(流体)がろ紙を通過するとき、ろ紙の上流面は拡散および遮断によって選択された大きさの粒子をガス(流体)流から捕捉し保持するように作動する。粒子はろ紙の上流面上に塵埃ケーキとして収集される。やがて、塵埃ケーキもまたフィルターとして作動し始め、効率を増大する。これは時として「シーズニング」といわれ、初期効率より大きい効率の発生である。 [0089] Paper filter elements are a widely used form of surface loading media. Generally, the paper element comprises a dense mat of cellulose, synthetic or other fibers oriented across a gas stream carrying particulate matter. The paper is generally permeable to gas streams and is constructed with sufficiently small pore sizes and suitable porosity to prevent the passage of particles larger than a selected size. As the gas (fluid) passes through the filter paper, the upstream surface of the filter paper operates by diffusion and interception to capture and retain particles of a selected size from the gas (fluid) stream. Particles are collected as a dust cake on the upstream face of the filter paper. Over time, the dust cake also begins to act as a filter, increasing efficiency. This is sometimes referred to as "seasoning" and is the development of an efficiency greater than the initial efficiency.

[0090]上に記載されたような簡単なフィルター設計は少なくとも2つのタイプの問題にさらされる。最初に、比較的に簡単な傷、すなわち紙の破断の結果システムの故障が起こる。第2に、微粒子状物質がフィルターの上流面上に薄い塵埃ケーキまたは層として急速に蓄積し、圧力低下を増大する。紙フィルターのような表面負荷フィルターシステムの「寿命」を増大するために様々な方法が適用されている。1つの方法は、ひだのある構造の媒体を提供して、ガス流の流れにより直面される媒体の表面積を平坦なひだのない構造と比べて増大させることである。これはフィルター寿命を増大するが、まだ実質的に制限される。この理由から、表面負荷媒体は主として、ろ過媒体を通る比較的に低い速度、一般に毎分約20~30フィート(1フィート=0.3048m)より高くない、通例毎分約10フィート以下の程度の速度が関与する用途がある。これに関連して用語「速度」は媒体を通る平均の速度(すなわち媒体面積当たりの流れ容積)である。 [0090] Simple filter designs such as those described above are subject to at least two types of problems. First, failure of the system occurs as a result of a relatively simple flaw, namely a paper break. Second, particulate matter quickly accumulates as a thin dust cake or layer on the upstream face of the filter, increasing pressure drop. Various methods have been applied to increase the "life" of surface loaded filter systems such as paper filters. One method is to provide the media with a pleated structure to increase the surface area of the media encountered by the flow of the gas stream compared to a flat, non-pleated structure. Although this increases filter life, it is still substantially limited. For this reason, the surface loading media primarily has relatively low velocities through the filtration media, generally no higher than about 20-30 feet per minute (1 foot = 0.3048 m), typically on the order of about 10 feet per minute or less. There are applications where speed is a concern. The term "velocity" in this context is the average velocity through the medium (ie flow volume per medium area).

[0091]一般に、ひだのある紙媒体を通る空気の流れ速度が増大されるにつれて、フィルター寿命は速度の平方に比例した割合で短縮される。したがって、ひだのある紙の表面負荷フィルター系が空気の実質的な流れを必要とするシステムに対する微粒子状物質フィルターとして使用されるとき、ろ過媒体に対して比較的に大きい表面積が必要である。例えば、オーバーザハイウェイ(over-the-highway)ディーゼルトラックの典型的な円筒形のひだのあるペーパーフィルター素子は直径約9~15インチ、長さ約12~24インチで、約1~2インチの深さのひだがある。したがって、媒体のろ過表面積(1つの面)は通例30から300平方フィートである。 [0091] In general, as air flow velocity through fluted paper media is increased, filter life is reduced at a rate proportional to the square of the velocity. Therefore, when a pleated paper surface-loaded filter system is used as a particulate filter for systems requiring substantial flow of air, a relatively large surface area is required for the filtration media. For example, a typical cylindrical pleated paper filter element for an over-the-highway diesel truck is about 9-15 inches in diameter, about 12-24 inches long, and about 1-2 inches deep. It has folds. Therefore, the filtration surface area (one side) of the media is typically 30 to 300 square feet.

[0092]多くの用途、殊に比較的に高い流量が関与する用途において、時として一般に「深さ」媒体といわれる代わりの種類のろ過媒体が使用される。典型的な深さ媒体は繊維質材料の比較的に太いタングルを含む。深さ媒体は一般にその気孔率、密度またはパーセント固形分に関して定義される。例えば、2~3%固体性媒体は、全容積のおよそ2~3%が繊維質の材料(固体)を含み、残りが空気またはガス空間であるように配置された繊維の深さ媒体マットであろう。 [0092] In many applications, particularly those involving relatively high flow rates, an alternative type of filtration media, sometimes commonly referred to as "depth" media, is used. A typical depth medium includes relatively thick tangles of fibrous material. Depth media is generally defined in terms of its porosity, density or percent solids. For example, a 2-3% solid media is a depth media mat of fibers arranged such that approximately 2-3% of the total volume comprises fibrous material (solids) and the remainder is air or gas space. be.

[0093]深さ媒体を定義する別の有用なパラメーターは繊維径である。パーセント固体性が一定に保たれるが、繊維径(サイズ)が低減されると、細孔径または繊維間空間が低減され、すなわちフィルターがより効率的になり、より小さい粒子をより効果的に捕捉する。 [0093] Another useful parameter for defining depth media is fiber diameter. If the percent solids is held constant, but the fiber diameter (size) is reduced, the pore size or inter-fiber space is reduced, i.e. the filter becomes more efficient, trapping smaller particles more effectively do.

[0094]典型的な慣用の深さ媒体フィルターは深い、比較的に一定の(または均一な)密度の媒体、すなわち深さ媒体の固体性がその厚さ全体にわたって実質的に一定のままであるシステムである。これに関連して「実質的に一定」とは、密度の変動が媒体の深さ全体にわたって、あったとしても比較的に小さいだけであることを意味する。例えば、かかる変動はろ過媒体が配置された容器による外側の係合面のほんの少しの圧縮の結果であり得る。 [0094] A typical conventional depth media filter is a deep, relatively constant (or uniform) density media, i.e., the solidity of the depth media remains substantially constant throughout its thickness. system. "Substantially constant" in this context means that the density varies relatively little, if any, over the depth of the medium. For example, such fluctuations may be the result of slight compression of the outer engagement surface by the container in which the filtration media is placed.

[0095]勾配密度深さ媒体配置が開発されている。いくつかのかかる配置は、例えば、米国特許第4,082,476号;同第5,238,474号;および同第5,364,456号に記載されている。一般に、深さ媒体配置は微粒子状物質の「負荷」を実質的にその容積または深さ全体にわたって提供するように設計されることができる。したがって、かかる配置は十分なフィルター寿命に到達されたとき、表面負荷されたシステムに対してより多い量の微粒子状物質で負荷されるように設計されることができる。しかしながら、一般に、実質的な負荷に対して、比較的に低い固体性媒体が望ましいので、かかる配置に対する妥協点は効率であった。上で述べた特許のもののような勾配密度システムは実質的な効率およびより長い寿命を提供するように設計されている。いくつかの例において、表面負荷媒体はかかる配置において「ポリッシュ」フィルターとして利用される。 [0095] A gradient density depth media arrangement has been developed. Some such arrangements are described, for example, in US Pat. Nos. 4,082,476; 5,238,474; and 5,364,456. In general, a depth media arrangement can be designed to provide a "load" of particulate matter substantially throughout its volume or depth. Therefore, such an arrangement can be designed to load a higher amount of particulate matter relative to a surface-loaded system when sufficient filter life is reached. However, since relatively low solids media are generally desirable for substantial loads, the trade-off for such an arrangement was efficiency. Gradient density systems, such as those of the above-mentioned patents, are designed to provide substantial efficiency and longer life. In some instances, surface loading media are utilized as "polish" filters in such arrangements.

[0096]本発明のろ過媒体構造は第1の表面を有する透過性の粗い繊維質媒体または基材の第1の層を含む。ポリアミドナノファイバー媒体の第1の層は透過性の粗い繊維質媒体の第1の層の第1の表面に固定され、ポリアミドナノファイバーの第2の層は基材に固定される。好ましくは透過性の粗い繊維質材料の第1の層は少なくとも10ミクロン、通例そして好ましくは約12(または14)から30ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む。また好ましくは透過性の粗い繊維質材料の第1および第2の層は約200gsm(グラム/メートルまたはg/m)以下、好ましくは約0.50から150gsm、最も好ましくは少なくとも8gsmの坪量を有する媒体を含む。好ましくは透過性の粗い繊維質媒体の第1の層は少なくとも0.0005インチ(12ミクロン)の厚さであり、通例そして好ましくは約0.001から0.030インチ(25~800ミクロン)の厚さである。 [0096] The filtration media construction of the present invention includes a first layer of permeable coarse fibrous media or substrate having a first surface. A first layer of polyamide nanofiber media is secured to the first surface of the first layer of permeable coarse fibrous media and a second layer of polyamide nanofibers is secured to the substrate. The first layer of preferably permeable coarse fibrous material comprises fibers having an average fiber diameter of at least 10 microns, typically and preferably from about 12 (or 14) to 30 microns. Also preferably, the first and second layers of permeable coarse fibrous material have a basis weight of about 200 gsm (grams per meter 2 or g/m 2 ) or less, preferably about 0.50 to 150 gsm, most preferably at least 8 gsm. Including medium with quantity. The first layer of preferably permeable coarse fibrous media is at least 0.0005 inches (12 microns) thick, typically and preferably about 0.001 to 0.030 inches (25-800 microns) thick. thickness.

[0097]いくつかの配置において、透過性の粗い繊維質材料の第1の層は、構造の残りとは独立してFrazier透過性試験により評価されると少なくとも1メートル/min、通例そして好ましくは約2~900メートル/min(約0.03~15m-sec-1)の透過率を示す材料を含む。ここで効率について述べるとき、他に規定されない限り、本明細書に記載されるように0.78μ単分散のポリスチレン球状粒子を用いて20fpm(6.1メートル/min)でASTM-1215-89に従って測定されたとき効率をいう。 [0097] In some arrangements, the first layer of permeable coarse fibrous material, as assessed by the Frazier Permeability Test independently of the rest of the structure, is at least 1 meter/min, typically and preferably Including materials that exhibit a transmittance of about 2-900 meters/min (about 0.03-15 m-sec -1 ). When referring to efficiencies herein, unless otherwise specified, 0.78μ monodisperse polystyrene spherical particles are used as described herein according to ASTM-1215-89 at 20 fpm (6.1 meters/min). Refers to efficiency when measured.

[0098]いくつかの局面において、透過性の粗い繊維質媒体の層の第1の表面に固定されたポリアミドナノファイバーの層はナノ-およびマイクロファイバー媒体の層であり、繊維は約2ミクロン以下、一般にそして好ましくは約1ミクロン以下の平均繊維径を有し、通例そして好ましくは0.5ミクロンより小さく約0.05から0.5ミクロンの範囲内の繊維径を有する。また、好ましくは透過性の粗い繊維質材料の第1の層の第1の表面に固定された細繊維材料の第1の層は約30ミクロン以下、より好ましくは20ミクロン以下、最も好ましくは約10ミクロン以下であり、通例そして好ましくは層の細繊維平均繊維径の約1~8倍(より好ましくは5倍以下)の厚さ内である全体の厚さを有する。 [0098] In some aspects, the layer of polyamide nanofibers fixed to the first surface of the layer of permeable coarse fibrous media is a layer of nano- and microfiber media, and the fibers are about 2 microns or less. generally and preferably have an average fiber diameter of less than about 1 micron, typically and preferably less than 0.5 micron and within the range of about 0.05 to 0.5 micron. Also preferably, the first layer of fine fibrous material secured to the first surface of the first layer of permeable coarse fibrous material is about 30 microns or less, more preferably 20 microns or less, most preferably about It has an overall thickness of no greater than 10 microns, and typically and preferably within a thickness of about 1 to 8 times (more preferably no greater than 5 times) the fine fiber average fiber diameter of the layer.

[0099]幾つかの局面は全体フィルター構造内に広く定義されるろ過媒体を含む。かかる使用のためのいくつかの好ましい配置は円筒形のひだのある形状に配置された媒体を含み、ひだは一般に長手方向に、すなわち円筒形パターンの長軸と同じ方向に延びる。かかる配置で、媒体は慣用のフィルターと同様にエンドキャップに埋め込まれ得る。かかる配置は所望であれば典型的な慣用の目的の上流ライナーおよび下流ライナーを含んでもよい。 [0099] Some aspects include filtration media broadly defined within the overall filter structure. Some preferred arrangements for such use include media arranged in a cylindrical pleated configuration, with the pleats generally extending longitudinally, ie, in the same direction as the long axis of the cylindrical pattern. With such an arrangement, the media can be embedded in the end caps in the same manner as conventional filters. Such an arrangement may include typical conventional purpose upstream liners and downstream liners if desired.

[0100]いくつかの用途において、本発明の媒体は全体のろ過性能または寿命を改良するために他の種類の媒体、例えば慣用の媒体と共に使用されてもよい。例えば、本発明の媒体は慣用の媒体に積層され得、積重ね配置で利用され得;または慣用の媒体の1以上の領域を含む媒体構造内に(必須の特徴として)組み込まれ得る。また、良好な負荷のためにかかる媒体の上流で使用され得;および/または、慣用の媒体の下流で高効率研磨フィルターとして使用され得る。 [0100] In some applications, the media of the present invention may be used with other types of media, such as conventional media, to improve overall filtration performance or life. For example, the media of the present invention may be laminated to conventional media, utilized in a stacked arrangement; or incorporated (as an essential feature) within a media structure that includes one or more regions of conventional media. It can also be used upstream of such media for good loading; and/or downstream of conventional media as a high efficiency abrasive filter.

[0101]本発明の幾つかの配置はまた、液体フィルターシステムにおいて、すなわちろ過されるべき微粒子状物質が液体に担持される場合にも利用され得る。熱い流体のような特定の適用において、ナイロンナノファイバー織物の融点はある利点を提供する。ナイロンナノファイバー織物の融点は223℃から360℃、例えば225℃から350℃であり得る。また、本発明の幾つかの配置はミストコレクター、例えば微細なミストを空気からろ過するための装置に使用され得る。 [0101] Some arrangements of the present invention may also be utilized in liquid filter systems, ie, where the particulate matter to be filtered is carried in a liquid. In certain applications, such as hot fluids, the melting point of nylon nanofiber fabrics offers certain advantages. The melting point of the nylon nanofiber fabric may be 223°C to 360°C, such as 225°C to 350°C. Also, some arrangements of the present invention may be used in mist collectors, such as devices for filtering fine mist from air.

[0102]様々なフィルターデザインが、フィルター構造体の様々な局面およびフィルター材料と共に使用される構造体を開示し特許請求の範囲に記載する特許に示される。米国特許第4,720,292号は一般に円筒形のフィルター素子デザインを有するフィルターアセンブリのためのラジアルシールデザインを開示し、フィルター素子は円筒形の半径方向内側に面する表面を有する比較的柔らかいゴム様のエンドキャップによりシールされる。米国特許第5,082,476号はその発明のマイクロファイバー材料と組み合わせられるひだのある構成要素を有するフォーム基材を含む深さ媒体を用いるフィルターデザインを開示する。米国特許第5,104,537号は液体媒体をろ過するのに有用なフィルター構造体に関する。液体はフィルターハウジング内に同伴され、フィルターの外部を通過して内部の環状コアに入り、その後構造体内で能動的使用に戻る。かかるフィルターは油圧流体をろ過するのに極めて有用である。米国特許第5,613,992号は典型的なディーゼルエンジン空気吸入口フィルター構造を示す。この構造体は、同伴される湿気を含有するかもしれない空気をハウジングの外面から得る。空気はフィルターを通過するが、湿気はハウジングの底を通過することができ、ハウジングから流れ出ることができる。米国特許第5,820,646号はZフィルター構造を開示し、これは適切なろ過性能を得るために「Z」形状の通路のろ過媒体の少なくとも1つの層を通って流体流が通過する必要がある塞がれた通路を含む特定のひだのあるフィルターデザインを使用する。ひだのあるZ形状の形に形成されたろ過媒体はその発明の細繊維媒体を含有することができる。米国特許第5,853,442号はその発明の細繊維構造を含有することができるフィルター素子を有するバッグハウス構造を開示する。米国特許第5,954,849号は通例環境大気中にかなりの塵埃負荷を生成するワークピースを処理した後の気流から塵埃をろ過するために大きい塵埃負荷を有する空気を処理する際に有用な塵埃コレクター構造を示す。最後に、米国デザイン特許第425,189号はZフィルターデザインを使用するパネルフィルターを開示する。 [0102] Various filter designs are shown in patents that disclose and claim various aspects of filter constructions and constructions used with filter materials. U.S. Pat. No. 4,720,292 discloses a radial seal design for a filter assembly having a generally cylindrical filter element design, the filter element being a relatively soft rubber seal having a cylindrical, radially inwardly facing surface. It is sealed with a similar end cap. US Pat. No. 5,082,476 discloses a filter design using a depth media comprising a foam substrate having a pleated component combined with the microfiber material of that invention. US Pat. No. 5,104,537 relates to filter structures useful for filtering liquid media. Liquid is entrained within the filter housing, passes through the exterior of the filter into the inner annular core, and then returns to active use within the structure. Such filters are extremely useful for filtering hydraulic fluids. US Pat. No. 5,613,992 shows a typical diesel engine air intake filter construction. This structure draws air, which may contain entrained moisture, from the outer surface of the housing. Air passes through the filter, but moisture can pass through the bottom of the housing and out of the housing. U.S. Pat. No. 5,820,646 discloses a Z filter construction, which requires fluid flow to pass through at least one layer of filtration media in a "Z" shaped passageway to obtain adequate filtration performance. It uses a specific pleated filter design that contains blocked passages with . Filtration media formed into a pleated Z-shape can contain the fine fiber media of the invention. US Pat. No. 5,853,442 discloses a baghouse structure with filter elements that can contain the fine fiber structure of that invention. U.S. Pat. No. 5,954,849 is useful in processing air having a high dust load to filter dust from air streams after processing workpieces that typically produce a significant dust load in the ambient atmosphere. Figure 2 shows a dust collector structure; Finally, US Design Patent No. 425,189 discloses a panel filter using a Z filter design.

[0103]媒体はポリエステル合成媒体、セルロースから作製された媒体、またはこれらの種類の材料のブレンドであることができる。使用できるセルロース媒体の一例は:坪量約45~55lbs./3000ft(84.7g/m)、例えば、48~54lbs./3000ft;厚さ約0.005~0.015in、例えば約0.010in.(0.25mm);frazier透過率約20~25ft/min、例えば、約22ft/min(6.7m/min);細孔径約55~65ミクロン、例えば、約62ミクロン;湿潤引張強さ少なくとも約7lbs/in、例えば、8.5lbs./in(3.9kg/in);機械の破裂強度約15~25psi、例えば、約23psi(159kPa)である。セルロース媒体は細繊維、例えば、5ミクロン以下、いくつかの例では、サブミクロンの大きさ(直径)を有する繊維で処理されることができる。細繊維を使用することが所望であれば細繊維を媒体に適用するために様々な方法が利用されることができる。いくつかのかかるアプローチが、例えば、米国特許第5,423,892号、32欄、48~60行で特徴付けられる。より具体的には、かかる方法は参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,878,014号;同第3,676,242号;同第3,841,953号;および同第3,849,241号に記載される。十分な細繊維は通例得られる媒体構造がSAE細塵を用いてSAE J726Cに従って試験して50から90%の個々の試験、および90%より大きい全体効率を有するまで適用される。 [0103] The media can be polyester synthetic media, media made from cellulose, or blends of these types of materials. One example of cellulose media that can be used is: basis weight of about 45-55 lbs. /3000 ft 2 (84.7 g/m 2 ), eg, 48-54 lbs. /3000 ft 2 ; about 0.005 to 0.015 inches thick, such as about 0.010 inches. (0.25 mm); frazier permeability about 20-25 ft/min, such as about 22 ft/min (6.7 m/min); pore size about 55-65 microns, such as about 62 microns; wet tensile strength at least about 7 lbs/in, eg 8.5 lbs. /in (3.9 kg/in); mechanical burst strength of about 15-25 psi, eg, about 23 psi (159 kPa). Cellulose media can be treated with fine fibers, eg, fibers having a size (diameter) of 5 microns or less, and in some instances submicron. Various methods can be utilized to apply the fine fibers to the medium if it is desired to use them. Some such approaches are characterized, for example, in US Pat. No. 5,423,892, column 32, lines 48-60. More specifically, such methods are disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,878,014; 3,676,242; 3,841,953; 849,241. Sufficient fines are typically applied until the resulting media construction has an individual test of 50 to 90% and an overall efficiency of greater than 90% tested according to SAE J726C using SAE fine dust.

[0104]使用できるフィルター構造の例は米国特許第5,820,646号に記載される。別の例の実施形態において溝付き構造(示されてない)はテーパ付き縦溝を含む。「テーパ付き」とは、縦溝がその長さに沿って拡大しており、縦溝の下流の開口部が上流の開口部より大きくなっていることを意味する。かかるフィルター構造は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国出願番号第08/639,220号に記載される。細繊維に関する詳細ならびにその材料および製造は参照により本明細書に組み込まれる米国出願番号第09/871,583号に開示される。 [0104] Examples of filter structures that can be used are described in US Patent No. 5,820,646. In another example embodiment, the grooved structure (not shown) includes tapered flutes. By "tapered" is meant that the flute widens along its length such that the downstream opening of the flute is larger than the upstream opening. Such filter structures are described in US Application Serial No. 08/639,220, which is incorporated herein by reference in its entirety. Details regarding fine fibers and their materials and manufacture are disclosed in US Application Serial No. 09/871,583, which is incorporated herein by reference.

[0105]様々なフィルターデザインがフィルター構造の様々な局面およびフィルター材料と共に使用される構造体を開示し特許請求の範囲に記載する特許に示される。米国特許第7,008,465号は湿式-乾式真空で使用され得るフィルターデザインを開示する。米国特許第4,720,292号は一般に円筒形のフィルター素子デザインを有するフィルターアセンブリ用のラジアルシールデザインを開示し、フィルター素子は円筒形の半径方向内側に面する表面を有する比較的柔らかいゴム様のエンドキャップによりシールされる。米国特許第5,082,476号はその発明のマイクロファイバー材料と組み合わせられるひだのある構成要素を有するフォーム基材を含む深さ媒体を用いるフィルターデザインを開示する。米国特許第5,104,537号は液体媒体をろ過するのに有用なフィルター構造に関する。液体はフィルターハウジング内に同伴され、フィルターの外部を通って通過して内部の環状コアへ入り、その後構造体内で能動的使用に戻る。かかるフィルターは油圧流体をろ過するのに極めて有用である。米国特許第5,613,992号は典型的なディーゼルエンジン空気吸入口フィルター構造を示す。構造は同伴される湿気を含有するかもしれない空気をハウジングの外面から得る。空気はフィルターを通過するが、湿気はハウジングの底に通過することができ、ハウジングから流れ出ることができる。米国特許第5,820,646号は適切なろ過性能を得るために「Z」形状の通路のろ過媒体の少なくとも1つの層を流体の流れが通過することを必要とする塞がれた通路を含む特定のひだのあるフィルターデザインを使用するZフィルター構造体を開示する。ひだのあるZ形状の形に形成されたろ過媒体はその発明の細繊維媒体を含有することができる。米国特許第5,853,442号はその発明の細繊維構造体を含有することができるフィルター素子を有するバッグハウス構造体を開示する。Berkhoel et al.の米国特許第5,954,849号は環境大気内にかなりの塵埃負荷を生ずるワークピースを処理した後の気流から塵埃をろ過するために大きい塵埃負荷を有する通例空気を処理する際に有用な塵埃コレクター構造体を示す。最後に、Gillinghamの米国デザイン特許第425,189号はZフィルターデザインを使用するパネルフィルターを開示する。 [0105] Various filter designs are shown in the patents that disclose and claim various aspects of filter construction and structures used with filter materials. US Pat. No. 7,008,465 discloses a filter design that can be used in wet-dry vacuums. U.S. Pat. No. 4,720,292 discloses a radial seal design for a filter assembly having a generally cylindrical filter element design, the filter element being a relatively soft, rubber-like seal having a cylindrical, radially inwardly facing surface. are sealed by the end caps of the US Pat. No. 5,082,476 discloses a filter design using a depth media comprising a foam substrate having a pleated component combined with the microfiber material of that invention. US Pat. No. 5,104,537 relates to filter structures useful for filtering liquid media. Liquid is entrained within the filter housing, passes through the exterior of the filter and into the inner annular core before returning to active use within the structure. Such filters are extremely useful for filtering hydraulic fluids. US Pat. No. 5,613,992 shows a typical diesel engine air intake filter construction. The structure draws air, which may contain entrained moisture, from the outer surface of the housing. Air passes through the filter, but moisture can pass to the bottom of the housing and out of the housing. U.S. Pat. No. 5,820,646 describes a blocked passageway that requires fluid flow to pass through at least one layer of filtration media in a "Z" shaped passageway for adequate filtration performance. Disclosed is a Z-filter structure that uses a particular pleated filter design that includes: Filtration media formed into a pleated Z-shape can contain the fine fiber media of the invention. US Pat. No. 5,853,442 discloses a baghouse structure having filter elements that can contain the fine fiber structure of that invention. Berkhoel et al. U.S. Pat. No. 5,954,849 to Ambient Air for filtering dust from an air stream after processing a workpiece that produces a substantial dust load in the ambient atmosphere, useful in treating air that typically has a high dust load. Figure 2 shows a dust collector structure; Finally, Gillingham, US Design Patent No. 425,189, discloses a panel filter using a Z filter design.

油フィルター
[0106]燃焼エンジンでの使用が意図された油フィルターは伝統的に木材パルプから得られた繊維を有するろ過媒体を含む。かかる木材パルプ繊維は通例1から7ミリメートルの長さで15から45ミクロンの直径である。天然の木材パルプは主にその比較的低いコスト、加工性、様々な機械的および化学的性質、ならびに最終用途での耐久性のためにろ過媒体を生産するための好ましい原料であった。ろ過媒体は油の流れの方向に対して横方向にろ過表面積を増大するためにひだがある。
oil filter
[0106] Oil filters intended for use in combustion engines traditionally include filtration media having fibers derived from wood pulp. Such wood pulp fibers are typically 1 to 7 millimeters long and 15 to 45 microns in diameter. Natural wood pulp has been a preferred raw material for producing filtration media primarily due to its relatively low cost, processability, various mechanical and chemical properties, and end-use durability. The filtration media are pleated to increase the filtration surface area transversely to the direction of oil flow.

[0107]米国特許第3,288,299号は二面性の油フィルターカートリッジを開示し、流れの一部は表面型のフィルター素子、例えばひだのある紙を通り、残りの流れは深さ型のフィルター素子、例えば厚い繊維質の塊を通る。油フィルターおよびアダプターは米国特許第3,912,631号に開示される。 [0107] U.S. Patent No. 3,288,299 discloses a two-sided oil filter cartridge in which part of the flow is through a surface-type filter element, such as pleated paper, and the remaining flow is through a depth-type filter element. of filter elements, such as thick fibrous masses. An oil filter and adapter is disclosed in US Pat. No. 3,912,631.

[0108]典型的な油フィルターは裏張り構造のひだのあるろ過媒体を含む。慣用のろ過媒体は低い剛性を示し、引張強さおよび破裂強度に関して貧弱な機械的強度を有する。したがってろ過媒体は、最終用途に使用されるとき金属メッシュまたは他のタイプのひだ形状と共に使用される。 [0108] A typical oil filter includes a pleated filtration media with a backing structure. Conventional filtration media exhibit low stiffness and have poor mechanical strength in terms of tensile strength and burst strength. Therefore, the filtration media is used with metal mesh or other types of pleated configurations when used in end applications.

[0109]それにもかかわらず、低い機械的強度の点からろ過媒体は燃焼エンジンで直面する温度、例えば125から135℃のエンジン油に曝露されるとそのうちに破裂する傾向がある。 [0109] Nevertheless, due to their low mechanical strength, filtration media tend to rupture over time when exposed to engine oil at temperatures encountered in combustion engines, eg, 125 to 135°C.

[0110]主に木材パルプで生産されたろ過媒体製品は未だにほとんどの自動車およびヘビーデューティー油ろ過用途に優れた選択であるが、媒体が最終用途環境の様々な化学的、熱的、および機械的応力に曝露されたとき、経時的に増大した強度および耐久性を示す油ろ過製品に対して増大する市場の需要がある。この需要は、媒体が曝露されるより過酷な最終用途条件ならびに最終用途でますますより長い時間破裂または故障することなく安全に使用されることができるろ過媒体に対する増大する需要の両方から生じる。 [0110] Filtration media products made primarily of wood pulp are still an excellent choice for most automotive and heavy-duty oil filtration applications, but the media may be subject to a variety of chemical, thermal, and mechanical impacts in the end-use environment. There is an increasing market demand for oil filtration products that exhibit increased strength and durability over time when exposed to stress. This demand arises from both the more severe end-use conditions to which the media are exposed as well as the increasing demand for filtration media that can be safely used in end-use applications for increasingly longer periods of time without bursting or failing.

[0111]この需要に対する長年にわたり広く使用された解決策はいくらかの少ない量の合成繊維、通例PETポリエステルを約5~20%の量で取り込むことであった。このように繊維造作を強化する結果は、より高い媒体強度ならびに媒体が最終用途環境に曝露されたとき合成繊維自体の秀でた化学的、熱的、および機械的耐久性に起因する高まった化学的および機械的耐久性である。 [0111] A long-standing and widely used solution to this need has been to incorporate some minor amount of synthetic fibers, typically PET polyester, in amounts of about 5-20%. The result of this reinforcing fiber feature is higher media strength and enhanced chemical properties due to the superior chemical, thermal, and mechanical durability of the synthetic fiber itself when the media is exposed to the end-use environment. and mechanical durability.

[0112]エアフィルターについて主として当技術分野で記載される非天然の繊維に基づく代わりの技術的な解決策がある。米国特許第7,608,125号は約20~60wt.%のガラス繊維、約15~60wt.%のポリマー繊維、および繊維の接合のための約15~40wt.%のバインダーを含む湿式の繊維質マットから構成されたMERVフィルターを開示する。この開示のバインダーはメラミンホルムアルデヒドで変性されたラテックスである。 [0112] There are alternative technical solutions based primarily on non-natural fibers described in the art for air filters. US Pat. No. 7,608,125 describes about 20-60 wt. % glass fiber, about 15-60 wt. % polymer fibers and about 15-40 wt. % binder is disclosed. The binder of this disclosure is a latex modified with melamine formaldehyde.

[0113]米国特許出願公開第2012/0175298号は2種の異なる繊維成分の不織ウェブを含むHEPAフィルターを開示する。第1の繊維成分はウェブの重量の少なくとも20%のポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリラクチド、セルロースエステル、ポリカプロラクトンの繊維により形成される。第2の繊維はセルロース繊維(Lyocell)もしくはガラスまたはこれら2種の組合せから構成されることができる。さらにアクリルポリマー、スチレンポリマー、ビニルポリマー、ポリウレタン、およびこれらの組合せにより形成されたバインダー成分がある。 [0113] US Patent Application Publication No. 2012/0175298 discloses a HEPA filter comprising a nonwoven web of two different fiber compositions. The first fibrous component is formed from at least 20% by weight of the web of polyester, polyamide, polyolefin, polylactide, cellulose ester, polycaprolactone fibers. The second fiber can be composed of cellulose fibers (Lyocell) or glass or a combination of the two. Additionally, there are binder components formed from acrylic polymers, styrenic polymers, vinyl polymers, polyurethanes, and combinations thereof.

[0114]米国特許出願公開第2013/0233789号はステープル合成繊維およびフィブリル化セルロース繊維のブレンドからなるガラスを含まない不織布燃料ろ過媒体を開示する。 [0114] US Patent Application Publication No. 2013/0233789 discloses a glass-free nonwoven fuel filtration media comprised of a blend of staple synthetic fibers and fibrillated cellulose fibers.

[0115]米国特許第7,488,365号、同第8,236,082号および同第8,778,047号は繊維質ウェブの重量の50から100%の合成繊維を含有するさらなるろ過媒体を開示する。実際、高い割合の合成繊維を含有する公知のろ過媒体はそのままではプリーツ加工も自立もできず、ある種の付加的な機械的支持層、例えばプラスチックまたはワイヤメッシュ裏張りを用いて共にプリーツ加工され補強されるべきである。 [0115] US Pat. disclose. In fact, known filtration media containing a high proportion of synthetic fibers cannot be pleated or self-supporting on their own, but are pleated together using some sort of additional mechanical support layer, such as a plastic or wire mesh backing. should be reinforced.

[0116]高レベルの合成繊維で作製された媒体は通例ドレープを示す傾向があり、充分な剛性と堅さを欠き、追加の支持体なしではひだがつぶれてしまう。当技術分野で開示される100%合成の媒体は合成繊維の熱的および機械的性質のために波形またはプリーツ構造のような溝付きパターンを維持することができない。本発明の繊維質媒体は容易に溝加工可能、すなわち波形加工可能でプリーツ加工可能である。そしてこの材料は例えば140℃の温度を有する熱いエンジン油中の長い曝露時間後でさえその最初の溝深さ(または波形深さ)のほとんどを維持することができる。この特徴はまた本繊維質媒体の延長された動作寿命にも寄与する。 [0116] Media made with high levels of synthetic fibers typically have a tendency to drape and lack sufficient stiffness and stiffness, causing the pleats to collapse without additional support. The 100% synthetic media disclosed in the art cannot maintain grooved patterns such as corrugations or pleated structures due to the thermal and mechanical properties of synthetic fibers. The fibrous media of the present invention is readily grooveable, ie, corrugable and pleatable. And this material can retain most of its original groove depth (or corrugation depth) even after long exposure times in hot engine oil having a temperature of, for example, 140°C. This feature also contributes to the extended operational life of the fibrous media.

[0117]いくつかの油フィルターはまた高価な裏張り材料を省略することができ、より容易に溝加工可能(または波形加工可能)でプリーツ加工可能なフィルターを可能にする。最終結果は、木材パルプを含有する伝統的な種類の油ろ過媒体で可能なよりも著しく高い破裂強度も達成しながら支持裏張り材料なしで本繊維質媒体からフィルターを生産する能力、グリコールに補助される崩壊に対する優れた抵抗性ならびに優れた塵埃ろ過容量および粒子除去効率である。 [0117] Some oil filters can also omit expensive backing materials, allowing for more easily grooved (or corrugated) and pleatable filters. The end result is the ability to produce filters from this fibrous media without a supporting backing material while also achieving significantly higher burst strength than is possible with traditional types of oil filtration media containing wood pulp, aided by glycol. excellent resistance to decay and excellent dust filtration capacity and particle removal efficiency.

[0118]ポリアミドナノファイバー層を油フィルターに組み込むことによって、ポリアミドナノファイバー層の上述の利益に起因して上記問題のいくつかが緩和され得る。
[0119]本明細書に記載される他のろ過媒体と同様に、油フィルターは通例多層フィルターである。油フィルター内の追加の層に適した代表的な熱可塑性繊維にはポリエステル(例えば、ポリアルキレンテレフタレート、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)など)、ポリアルキレン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ならびに追加のポリアミド層(ナイロン、例えば、ナイロン-6、ナイロン6,6、ナイロン-6,12、など)がある。媒体の油フィルターとしての使用にとって重要な性質である良好な化学的および熱的耐性を示すPET繊維が好ましい。
[0118] By incorporating a polyamide nanofiber layer into the oil filter, some of the above problems may be alleviated due to the above-mentioned benefits of the polyamide nanofiber layer.
[0119] Like the other filtration media described herein, the oil filter is typically a multi-layer filter. Representative thermoplastic fibers suitable for additional layers within the oil filter include polyesters (e.g., polyalkylene terephthalates such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), etc.), polyalkylenes (e.g., polyethylene, polypropylene etc.), polyacrylonitrile (PAN), as well as additional polyamide layers (nylon, eg, nylon-6, nylon 6,6, nylon-6,12, etc.). Preferred are PET fibers that exhibit good chemical and thermal resistance, properties that are important for use as media oil filters.

[0120]ある実施形態において、熱可塑性の合成繊維は平均繊維径0.1μmから15μm、例えば0.1μmから10μm、および平均長さ1から50mm、例えば1から20mmを有する繊維から選択される。一般に、5mmより大きい、特に10mmより大きい長さを有する繊維が良好な破裂強度のために好ましい。本発明の状況で、「シリカ状繊維」は主としてマイクロガラス繊維のような「ガラス」繊維を意味する。 [0120] In certain embodiments, the thermoplastic synthetic fibers are selected from fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm to 15 μm, such as 0.1 μm to 10 μm, and an average length of 1 to 50 mm, such as 1 to 20 mm. In general, fibers with a length greater than 5 mm, especially greater than 10 mm are preferred for good burst strength. In the context of the present invention, "silica-like fibers" primarily mean "glass" fibers, such as microglass fibers.

[0121]かかる繊維は一般に1,000対1のアスペクト比(長さ対直径の比)を有する。一実施形態において、ガラス繊維は平均繊維径0.1μmから5μm、および1,000対1のアスペクト比を有する。特に、ガラス繊維は0.4から2.6μmの平均繊維径を有し得る。ガラス繊維は好ましくは繊維質媒体のフィルターとしての効率を改良するのに充分な量で含まれる。一実施形態において、合成繊維は繊維の総重量に基づいて30wt.%まで、好ましくは20wt.%までのガラス繊維を含む。合成繊維は繊維の総重量に基づいて30wt.%以下または20wt.%以下のガラス繊維を含むだけであるが、この量はフィルター例用の繊維質媒体を製造するのに充分である。通例、従来技術の合成ろ過媒体は例えば150℃のような高い温度条件でも気体または液体の充分なろ過効率を達成するために多量のガラス繊維を含む。しかしながら、特許請求の範囲に記載の繊維質媒体にはより少ないガラス繊維を使用することによって、粒子除去効率および熱油破裂強度に関して優れたろ過特性を有する繊維質媒体が提供され得る。特に好ましい実施形態において、少なくとも2種類のガラス繊維、すなわち1μm未満の平均繊維径を有する第1の群の繊維および2μm以上の平均繊維径を有する第2の群が存在する。2つの群の繊維の重量比は通例1:100から100:1、特に約1:10から10:1である。合成繊維はまた、繊維の総重量に基づいて40重量%まで、好ましくは30重量%までの再生セルロース材料、例えばLyocellもしくはビスコースまたはこれらの組合せを含んでもよい。 [0121] Such fibers generally have an aspect ratio (ratio of length to diameter) of 1,000 to 1. In one embodiment, the glass fibers have an average fiber diameter of 0.1 μm to 5 μm and an aspect ratio of 1,000 to 1. In particular, glass fibers may have an average fiber diameter of 0.4 to 2.6 μm. Glass fibers are preferably included in an amount sufficient to improve the efficiency of the fibrous media as a filter. In one embodiment, the synthetic fibers are 30 wt. %, preferably 20 wt. Contains up to % glass fiber. Synthetic fibers are 30 wt. % or less or 20 wt. % glass fibers, but this amount is sufficient to produce fibrous media for filter examples. Typically, prior art synthetic filtration media contain large amounts of glass fibers in order to achieve sufficient filtration efficiency of gases or liquids even at high temperature conditions, such as 150°C. However, the use of less glass fibers in the claimed fibrous media may provide the fibrous media with superior filtration properties in terms of particle removal efficiency and hot oil burst strength. In a particularly preferred embodiment there are at least two types of glass fibers, namely a first group of fibers with an average fiber diameter of less than 1 μm and a second group of fibers with an average fiber diameter of 2 μm or more. The weight ratio of the two groups of fibers is generally 1:100 to 100:1, especially about 1:10 to 10:1. The synthetic fibers may also comprise up to 40%, preferably up to 30% by weight of regenerated cellulosic material such as Lyocell or viscose or combinations thereof, based on the total weight of the fibres.

[0122]ろ過媒体はキャニスター、例えば単一またはデュアルキャニスターに含有され得る。各々のキャニスターはそれぞれ油の流れを導入し、およびフィルター油を取り出す入口および出口を有し得る。各々のキャニスター内のろ過媒体は異なるろ過能力を可能にするために異なってもよい。例えば、第1のキャニスターは全流路ろ過のためのフィルターハウジングを含有し、一方第2のキャニスターは低下した流路ろ過のためのフィルターハウジングを含有する。米国特許出願公開第2008/0116125号はかかるデュアルキャニスターを詳細に記載する。 [0122] The filtration media may be contained in canisters, such as single or dual canisters. Each canister may have an inlet and an outlet for respectively introducing oil flow and removing filter oil. The filtration media within each canister may be different to allow for different filtration capabilities. For example, a first canister contains a filter housing for full channel filtration, while a second canister contains a filter housing for reduced channel filtration. US Patent Application Publication No. 2008/0116125 describes such dual canisters in detail.

バッグフィルター
[0123]バッグフィルターは当技術分野で、例えば米国特許第7,318,852号および米国特許出願公開第2009/2055226号に記載されている。バッグハウスとしても知られる塵埃コレクターは産業廃液またはオフガスから微粒子状物質をろ過するのに広く使用される。一旦ろ過されると、清浄化されたオフガスは大気に放出されるかまたはリサイクルされることができる。かかるバッグハウス塵埃コレクター構造は一般にキャビネットまたは類似の構造体内に支持された1以上の可撓性フィルターバンクを含む。かかるフィルターキャビネットおよびバンクにおいて、フィルターバッグは一般にキャビネット内に固定され、廃液が効率的にバッグを通過することにより同伴された微粒子状物質を除去するような位置に維持される。キャビネット内に固定されたフィルターバッグは通例、上流および下流の空気を分離し、フィルターバッグを支持して効率的な作動を維持する構造体により支持される。
bag filter
[0123] Bag filters are described in the art, for example, in US Patent No. 7,318,852 and US Patent Application Publication No. 2009/2055226. Dust collectors, also known as baghouses, are widely used to filter particulate matter from industrial effluents or offgases. Once filtered, the cleaned off-gas can be vented to the atmosphere or recycled. Such baghouse dust collector structures generally include one or more flexible filter banks supported within a cabinet or similar structure. In such filter cabinets and banks, the filter bags are generally fixed within the cabinet and maintained in a position such that the waste liquid efficiently passes through the bags to remove entrained particulate matter. A filter bag secured within a cabinet is typically supported by a structure that separates upstream and downstream air and supports the filter bag to maintain efficient operation.

[0124]より具体的には、いわゆる「バッグハウスフィルター」において、微粒子状物質は、流れがろ過媒体を通って案内されるとき気体流から除去される。典型的な用途において、ろ過媒体は一般にスリーブ様の管状の形状を有し、ガス流がろ過される粒子をスリーブの外部に堆積させるように配列される。この種の用途において、ろ過媒体は、媒体をパルス状の逆流に供することにより周期的に清浄化され、この逆流はろ過された微粒子状物質をスリーブの外部から取り除いてバッグハウスフィルター構造体の下部に収集するように作用する。米国特許第4,983,434号はバッグハウスフィルター構造および従来技術のフィルターラミネートを図解する。 [0124] More specifically, in so-called "baghouse filters", particulate matter is removed from a gas stream as the stream is directed through a filtration medium. In a typical application, the filtration medium generally has a sleeve-like tubular shape and is arranged such that the gas stream deposits the particles to be filtered on the exterior of the sleeve. In this type of application, the filtration media is periodically cleaned by subjecting the media to a pulsed reverse flow, which removes filtered particulate matter from the exterior of the sleeve and into the lower portion of the baghouse filter structure. act to collect U.S. Pat. No. 4,983,434 illustrates baghouse filter construction and prior art filter laminates.

[0125]微粒子状物質不純物の産業用流体流からの分離は織布フィルターを用いて達成されることが多い。これらの布地ベースのろ過媒体は流体から微粒子状物質を除去する。微粒子状物質のフィルター上への蓄積により生じる流れに対する抵抗または布地を通しての圧力低下がかなりになったら、フィルターは掃除されなければならず、微粒子状物質ケーキは除去されなければならない。 [0125] Separation of particulate matter impurities from industrial fluid streams is often accomplished using woven fabric filters. These fabric-based filtration media remove particulate matter from fluids. When the resistance to flow or pressure drop across the fabric caused by the accumulation of particulate matter on the filter becomes appreciable, the filter must be cleaned and the particulate cake removed.

[0126]洗浄方法によりフィルターバッグのタイプを特徴付けることは産業用ろ過市場で一般的である。洗浄技術の最も一般的なタイプは逆洗(reverse air)、シェーカーおよびパルスジェットである。逆洗およびシェーカー技術は低エネルギー洗浄技術と考えられる。 [0126] Characterizing filter bag types by cleaning method is common in the industrial filtration market. The most common types of cleaning techniques are reverse air, shaker and pulse jet. Backwash and shaker techniques are considered low energy cleaning techniques.

[0127]逆洗技術は塵埃を内部に収集するフィルターバッグの空気の穏やかな逆流である。逆流はバッグをつぶし、塵埃ケーキを破裂させ、バッグの底からホッパーへ向けて出す。シェーカー機構も同様にバッグの内部に集まるフィルターケーキを掃除する。バッグの頂部が振動アームに取り付けられ、アームがバッグ内に正弦波を作り出して塵埃ケーキを取り除く。パルスジェット洗浄技術は圧縮空気の短いパルスを使用し、この空気がフィルターチューブの内部の頂部に入る。パルス洗浄空気はチューブベンチュリを通過するとき二次空気を吸引し、得られた空気塊が激しくバッグを拡張し、収集された塵埃ケーキを振り捨てる。バッグは通例折れてケージ支持体に戻り、再び微粒子状物質を収集し始める。 [0127] The backwash technique is a gentle backflow of air through a filter bag that collects dust inside. Backflow crushes the bag and bursts the dust cake out the bottom of the bag into the hopper. The shaker mechanism also cleans filter cake that collects inside the bag. The top of the bag is attached to a vibrating arm that creates a sine wave within the bag to dislodge the dust cake. Pulse-jet cleaning technology uses short pulses of compressed air that enter the top of the interior of the filter tube. The pulsed cleaning air aspirates secondary air as it passes through the tube venturi and the resulting air mass violently expands the bag and shakes off the collected dust cake. The bag typically folds back to the cage support and begins collecting particulate matter again.

[0128]3つの洗浄技術のうち、パルスジェットはろ過媒体に対して最もストレスが多い。しかし、近年工業プロセス技師は次第にパルスジェットバッグハウスを選択するようになっている。 [0128] Of the three cleaning techniques, pulse jet is the most stressful to the filtration media. In recent years, however, industrial process engineers have increasingly opted for pulse jet baghouses.

[0129]バッグハウス内において高温(200℃まで)で熱的に安定な化学的に耐性のろ過媒体の必要性は、パルスジェット用途に対するろ過媒体の選択を少ししかない実行可能な候補に狭める。一般的な高温布地はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラスファイバー、またはポリイミドを含む(ポリイミドは260℃までの連続した用途に安定である)。高温の影響が酸化剤、酸または塩基の影響と組み合わさると、グラスファイバーおよびポリイミド媒体が時期尚早に機能しなくなる傾向がある。したがって、PTFEを使用するのが好ましい。市販されているPTFE布はPTFE繊維の支持されたニードルフェルトである。これらのフェルトは通常20~26oz/ydの重さがあり、マルチフィラメント織物スクリム(4~6oz/yd2)で補強される。フェルトはステープル繊維で作製され(通常6.7デニール/フィラメント、または7.4dtex/フィラメント)、長さ2~6インチである。この製品は、一次塵埃ケーキがバッグを「シーズニングする」点で多くの他のフェルト媒体と同様に機能する。時として深層ろ過(in-depth filtration)と呼ばれるこのシーズニングは媒体をより効率的にろ過させるが、媒体を横切る圧力低下が使用中に増大するという欠点を有する。最終的にバッグは惑わすかまたは詰まり、バッグは洗浄されるかまたは取り替えられなければならない。一般に、媒体は低いろ過効率を有し、惑わし、高温で寸法安定性がない(収縮)。 [0129] The need for chemically resistant filtration media that is thermally stable at high temperatures (up to 200°C) in the baghouse narrows the selection of filtration media for pulse jet applications to few viable candidates. Common high temperature fabrics include polytetrafluoroethylene (PTFE), fiberglass, or polyimide (polyimide is stable for continuous use up to 260°C). The effects of high temperatures combined with the effects of oxidizing agents, acids or bases tend to prematurely fail glass fiber and polyimide media. Therefore, it is preferred to use PTFE. A commercially available PTFE fabric is PTFE fiber supported needle felt. These felts typically weigh 20-26 oz/ yd2 and are reinforced with a multifilament woven scrim (4-6 oz/yd2). Felt is made of staple fibers (usually 6.7 denier/filament, or 7.4 dtex/filament) and is 2-6 inches long. This product functions similarly to many other felt media in that the primary dust cake "seasons" the bag. This seasoning, sometimes called in-depth filtration, causes the media to filter more efficiently, but has the disadvantage that the pressure drop across the media increases during use. Eventually the bag will confuse or clog and the bag must be washed or replaced. In general, the media have low filtration efficiency, are distracting, and are not dimensionally stable at elevated temperatures (shrinkage).

[0130]高温用に設計された別のタイプの構造体が米国特許第5,171,339号に記載される。フィルターバッグを着たバッグリテーナーを含むバッグフィルターが開示される。前記フィルターバッグの布はポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)繊維の薄い不織布がニードルされたポリ(m-フェニレンイソフタルアミド)、ポリエステルまたはポリフェニレンスルフィド繊維のフェルトのラミネートを含み、ポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)織物は熱い粒子を運ぶガス流に最初に曝露されるフィルターバッグの表面に配置される。ポリ(p-フェニレンテレフタルアミド)織物は1から2oz/yd2の坪量を有することができる。 [0130] Another type of structure designed for high temperatures is described in US Patent No. 5,171,339. A bag filter is disclosed that includes a bag retainer with a filter bag. The filter bag fabric comprises a felt laminate of poly(m-phenylene isophthalamide), polyester or polyphenylene sulfide fibers needled with a thin non-woven fabric of poly(p-phenylene terephthalamide) fibers; ) The fabric is placed on the surface of the filter bag that is first exposed to the hot particle-carrying gas stream. The poly(p-phenylene terephthalamide) fabric can have a basis weight of 1 to 2 oz/yd2.

[0131]織った多孔性の延伸PTFE繊維織物に積層された多孔性の延伸PTFE(ePTFE)膜の二層製品も使用されている。この製品の商業的成功はいくつかの理由から、しかし主としてパルスジェットケージ支持体で長持ちしない織った繊維織物裏張りのため実現しなかった。織ったヤーンは自身の上で滑り、膜に過度の応力を生じ、結果として膜に亀裂を生じる。 [0131] Bilayer products of a porous expanded PTFE (ePTFE) membrane laminated to a woven porous expanded PTFE fiber fabric have also been used. Commercial success of this product has not materialized for several reasons, but primarily due to the non-permanent woven fiber fabric backing on the pulse jet cage support. The woven yarn slips on itself, creating excessive stress in the membrane, resulting in cracking of the membrane.

[0132]不織布はろ過媒体の製造に有利に使用されている。一般に、この種の用途に使用される不織布は絡ませられ、時として「ニードルフェルト」といわれる機械的ニードルパンチにより一体化される。これは繊維質ウェブ構造を通してのあご付きニードルの繰り返される挿入と引き出しを必然的に伴う。 [0132] Nonwoven fabrics have been advantageously used in the manufacture of filtration media. Generally, nonwoven fabrics used in this type of application are entangled and consolidated by mechanical needle punching, sometimes referred to as "needle felting". This entails repeated insertion and withdrawal of barbed needles through the fibrous web structure.

[0133]米国特許第4,556,601号はヘビーデューティーガスフィルターとして使用され得るハイドロエンタングルド(hydroentangled)不織布を開示する。 [0133] US Patent No. 4,556,601 discloses hydroentangled nonwoven fabrics that can be used as heavy duty gas filters.

[0134]米国特許第6,740,142号はバッグハウスフィルターに使用されるナノファイバーを開示する。可撓性のバッグは坪量0.005から2.0グラム/平方メートル(gsm)および厚さ0.1から3ミクロンを有する層により少なくとも部分的に覆われる。層は直径約0.01から約0.5ミクロンのポリマー性の細繊維を含むが、それを生産するのに使用されるプロセスの制限のために坪量が制限される。 [0134] US Patent No. 6,740,142 discloses nanofibers used in baghouse filters. The flexible bag is at least partially covered with a layer having a basis weight of 0.005 to 2.0 grams per square meter (gsm) and a thickness of 0.1 to 3 microns. The layer contains polymeric fibrils of about 0.01 to about 0.5 microns in diameter, but is limited in basis weight due to limitations in the processes used to produce it.

[0135]いくつかの局面において、フィルターは約0.1gsmより大きい、または約0.5gsmより大きい、または約5gsmより大きい、またはさらには約10gsmより大きく、約90gsm以下の坪量を有する熱的に安定化されたナノウェブ層を含むろ過媒体を含み得る。ろ過媒体はさらに、ナノウェブが向かい合った関係で接合されている基体を含む。有利には、ナノウェブ層はフィルターバッグの上流面または側、すなわち熱い粒子を運ぶガス流に最初に曝露される表面上に配置される。 [0135] In some aspects, the filter has a basis weight of greater than about 0.1 gsm, or greater than about 0.5 gsm, or greater than about 5 gsm, or even greater than about 10 gsm and no greater than about 90 gsm. can include a filtration medium comprising a nanoweb layer stabilized at a The filtration media further includes a substrate to which the nanowebs are bonded in face-to-face relationship. Advantageously, the nanoweb layer is disposed on the upstream face or side of the filter bag, ie the surface first exposed to the hot particle-carrying gas stream.

[0136]さらなる実施形態においてフィルターは、向かい合った関係で接合された熱的に安定化されたナノウェブを有する第1の基体層、およびナノウェブ層に接合された第2の基体層の複合体を含み、ナノウェブはフィルターバッグの上流側に、すなわち熱い粒子を運ぶガス流に最初に曝露されるフィルターバッグの表面に配置され、ナノウェブは約0.1gsmより大きい坪量を有する。場合によって第2の基体層はナノウェブと第1の基体層との間に配置されるのが有利であり、他の場合ナノウェブ層は第1および第2の基体層の間に配置されるのが望ましい。 [0136] In a further embodiment, the filter is a composite of a first substrate layer having a thermally stabilized nanoweb bonded in face-to-face relationship, and a second substrate layer bonded to the nanoweb layer. wherein the nanoweb is positioned upstream of the filter bag, ie, the surface of the filter bag that is first exposed to the hot particle-carrying gas stream, and the nanoweb has a basis weight greater than about 0.1 gsm. In some cases the second substrate layer is advantageously arranged between the nanoweb and the first substrate layer, in other cases the nanoweb layer is arranged between the first and second substrate layers. is desirable.

[0137]本発明のナノファイバーウェブを電気ブローまたはメルトブローするのに有用なポリマーはポリアミド(PA)、好ましくはポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド6,12、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド4,6、半芳香族ポリアミド、高温ポリアミドおよびこれらの任意の組合せまたはブレンドからなる群から選択されるポリアミドである。本発明のブレンド組成物を製造する際に使用されるポリアミド(PA)は当技術分野で周知である。代表的なポリアミドには、例えば米国特許第4,410,661号;同第4,478,978号;同第4,554,320号;および同第4,174,358号に記載される分子量少なくとも5,000の半結晶性および非晶質ポリアミド樹脂が含まれる。 [0137] Polymers useful for electroblowing or meltblowing the nanofiber webs of the present invention are polyamides (PA), preferably polyamide 6, polyamide 6,6, polyamide 6,12, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 4, 6. Polyamides selected from the group consisting of semi-aromatic polyamides, high temperature polyamides and any combination or blend thereof. Polyamides (PA) used in making the blend compositions of the present invention are well known in the art. Representative polyamides include, for example, the molecular weights described in U.S. Pat. Nos. 4,410,661; 4,478,978; 4,554,320; Included are at least 5,000 semi-crystalline and amorphous polyamide resins.

[0138]本発明に従って、上記ポリマーの2種の共重合、上記ポリマーまたはその成分モノマーの三元共重合により得られるポリアミド、例えば、アジピン酸、イソフタル酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマー、またはポリアミドのブレンド混合物、例えばPA6,6およびPA6の混合物も使用され得る。好ましくは、ポリアミドは線状であり、200℃を超える融点または軟化点を有する。 [0138] Polyamides, such as copolymers of adipic acid, isophthalic acid and hexamethylenediamine, or blends of polyamides, obtained according to the present invention by copolymerization of two of the above polymers, terpolymerization of the above polymers or their component monomers Mixtures can also be used, for example mixtures of PA6,6 and PA6. Preferably, the polyamide is linear and has a melting or softening point above 200°C.

[0139]電界紡糸により形成されるかかるポリアミドは溶融紡糸により形成される本発明のポリアミドナノファイバー層に加えて使用され得る。繊維を紡糸するのに使用されるポリアミドは熱的安定性添加剤、例えば酸化防止剤を含む。本発明で使用するのに適した酸化防止剤は、ポリアミドが溶液から紡糸されるならばポリアミドと共に紡糸溶媒に可溶性の物質である。かかる物質の例はハロゲン化銅およびヒンダードフェノールである。「ヒンダードフェノール」とは、その分子構造が、ヒドロキシル部分に対してcisの炭素原子の一方または両方がアルキル基を保持するフェノール性の環を含有する化合物を意味する。アルキル基は好ましくは三級のブチル部分であり、両方の隣接する炭素原子が三級のブチル部分を保持する。 [0139] Such polyamides formed by electrospinning may be used in addition to polyamide nanofiber layers of the present invention formed by melt spinning. The polyamides used to spin the fibers contain thermal stability additives such as antioxidants. Antioxidants suitable for use in the present invention are substances that are soluble in the spinning solvent along with the polyamide if the polyamide is spun from solution. Examples of such materials are copper halides and hindered phenols. By "hindered phenol" is meant a compound whose molecular structure contains a phenolic ring bearing an alkyl group on one or both of the carbon atoms cis to the hydroxyl moiety. Alkyl groups are preferably tertiary butyl moieties and both adjacent carbon atoms carry tertiary butyl moieties.

[0140]酸化防止剤には、限定されることはないが:フェノール性アミド、例えばN,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-(tert)-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナムアミド)(Irganox 1098);アミン、例えば様々な変性ベンゼンアミン(例えばIrganox 5057);フェノール性エステル、例えばエチレンビス(オキシエチレン)ビス-(3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)-プロピオネート(Irganox 245)(すべてCiba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.から入手可能);有機または無機塩、例えばヨウ化第一銅、ヨウ化カリウム、およびオクタデカン酸の亜鉛塩の混合物(Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.からPolyad 201として入手可能)、ならびに(Polyad 1932-41としてPolyad Services Inc., Earth City, Mo.から入手可能な)酢酸銅、臭化カリウム、およびオクタデカン酸のカルシウム塩の混合物;ヒンダードアミン、例えば1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリアミン、N,N’”-[1,2-エタン-ジイル-ビス[[[4,6-ビス-[ブチル(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2-イル]イミノ]-3,1-プロパンジイル]]ビス[N’,N”-ジブチル-N’,N”-ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)(Chimassorb 119 FL)、1,6-ヘキサンジアミン、N,N’-ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)-ポリマー with 2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジン, 反応生成物 with N-ブチル-1-ブタンアミンおよびN-ブチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジンアミン(Chimassorb 2020)、およびポリ[[6-[(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ]-1,6-ヘキサンジイル[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ]])(Chimassorb 944)(すべてCiba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.から入手可能);ポリマー性ヒンダードフェノール、例えば2,2,4 トリメチル-1,2 ジヒドロキシキノリン(Chemtura Corporation, Middlebury, Conn., 06749の子会社Crompton CorporationのUltranox 254);ヒンダードホスファイト、例えばビス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(Chemtura Corporation, Middlebury, Conn., 06749の子会社Crompton CorporationのUltranox 626);ならびにトリス(2,4-ジ-tert-ブチル-フェニル)ホスファイト(Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.のIrgafos 168);3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸(Fiberstab PA6、Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.から入手可能)、ならびにこれらの組合せおよびブレンドがある。 [0140] Antioxidants include, but are not limited to: phenolic amides such as N,N'-hexamethylenebis(3,5-di-(tert)-butyl-4-hydroxyhydrocinnamamide ) (Irganox 1098); amines such as various modified benzenamines (eg Irganox 5057); phenolic esters such as ethylenebis(oxyethylene)bis-(3-(5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tolyl). )-propionate (Irganox 245) (all available from Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y.); a mixture of organic or inorganic salts such as cuprous iodide, potassium iodide, and zinc octadecanoate. (available from Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, N.Y. as Polyad 201) and (available from Polyad Services Inc., Earth City, Mo. as Polyad 1932-41), copper acetate, potassium bromide, and a mixture of calcium salts of octadecanoic acid; hindered amines such as 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, N,N′″-[1,2-ethane-diyl-bis[[[4,6 -bis-[butyl(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]imino]-3,1-propanediyl]]bis[ N′,N″-dibutyl-N′,N″-bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) (Chimassorb 119 FL), 1,6-hexanediamine, N,N′- Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)-polymer with 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine, reaction product with N-butyl-1-butanamine and N- Butyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinamine (Chimassorb 2020), and poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-1,3,5 -triazine-2,4-diyl][2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]-1,6-hexanediyl[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ) imino]]) (Chimassorb 944) (all from Ciba Specialty Chemicals Corp.). , Tarrytown, N.L. Y. polymeric hindered phenols, such as 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroxyquinoline (Ultranox 254, Crompton Corporation, a subsidiary of Chemtura Corporation, Middlebury, Conn., 06749); hindered phosphites, such as bis (2,4-di-t-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite (Ultranox 626 from Crompton Corporation, a subsidiary of Chemtura Corporation, Middlebury, Conn., 06749); ) phosphite (Irgafos 168 of Ciba Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NY); 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionic acid (Fiberstab PA6, Ciba Specialty Chemicals Corp.); . Co., Inc., Tarrytown, N.Y.), and combinations and blends thereof.

[0141]安定剤として使用される酸化防止剤は電界紡糸により形成されるポリアミド層に対して0.01から10重量%、殊に0.05から5重量%でよい。
[0142]バッグフィルターの基体層は様々な慣用の繊維、例えばセルロース繊維、例えば綿、麻またはその他の天然繊維、無機繊維、例えばガラス繊維、炭素繊維または有機繊維、例えばポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリオレフィン、またはその他慣用の繊維またはポリマー性材料およびこれらの混合物から形成され得る。
[0141] Antioxidants used as stabilizers may be from 0.01 to 10% by weight, especially from 0.05 to 5% by weight of the polyamide layer formed by electrospinning.
[0142] The substrate layer of the bag filter can be made of various conventional fibers such as cellulosic fibers such as cotton, hemp or other natural fibers, inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers or organic fibers such as polyesters, polyimides, polyamides, polyolefins. , or other conventional fibrous or polymeric materials and mixtures thereof.

[0143]本発明のフィルターバッグの基体層は織物または不織布であることができる。織物バッグにおいて、繊維は通例典型的な織物形式で繊維のインターロックメッシュに形成される。不織布は通例繊維を特定の配向なしに緩く形成し、次いで繊維をフィルター織布に結合することにより作製される。本発明の要素を構築する1つの態様は基体としてフェルト媒体を使用することを含む。フェルトは、別々の天然または合成繊維を並べ、当業者に公知の一般に利用可能なフェルト接合技術を用いて繊維をフェルト層に圧縮することによって作製される圧縮された多孔性の不織布である。 [0143] The substrate layer of the filter bags of the present invention can be woven or non-woven. In woven bags, the fibers are typically formed into an interlocking mesh of fibers in a typical woven format. Nonwoven fabrics are typically made by loosely forming fibers with no particular orientation and then bonding the fibers to a filter fabric. One aspect of constructing the elements of the present invention involves using felt media as the substrate. Felt is a compacted porous nonwoven fabric made by arranging separate natural or synthetic fibers and compressing the fibers into a felt layer using commonly available felting techniques known to those skilled in the art.

[0144]通例空気の通過の影響に対して優れた回復力および耐性ならびに微粒子状物質の捕捉を示す織布を生じる繊維が使用される。織布は化学的な微粒子状物質に対して安定性を有することができ、バッグハウスを通過する空気とフィルター表面に同伴される微粒子状物質の温度の変化する温度に対して安定であることができる。 [0144] Fibers are typically used that yield woven fabrics that exhibit excellent resilience and resistance to the effects of air passage and particulate matter entrapment. The woven fabric can have chemical particulate matter stability and can be stable to varying temperatures of the air passing through the baghouse and the particulate matter entrained on the filter surface. can.

[0145]本発明のフィルター構造体は通例基体プラスナノウェブ層複合体を適切な支持構造体、例えばバッグの首のリテーナーに支持することによりその有用な開口形状に維持されるかまたは支持構造体はバッグの内部に設置されることができる。かかる支持体は巻線の形態の線状の部材またはケージのような構造体から形成されることができる。或いは、支持体はバッグの形状を模倣した穴の開いたセラミックまたは金属構造体を含むことができる。支持構造体がその表面積のかなりの割合でフィルター基体と接触するならば、支持構造体は構造体を通る空気の通過に対して透過性であるべきであり、フィルターバッグを横切る圧力低下が漸増するべきではない。かかる支持構造体は、フィルターバッグの内部全体と接触し、フィルターバッグを効率的なろ過形状または確認に維持するように形成されることができる。 [0145] The filter structure of the present invention is typically maintained in its useful open shape by supporting the substrate plus nanoweb layer composite to a suitable support structure, such as a retainer at the neck of the bag, or a support structure. can be placed inside the bag. Such supports may be formed from linear members in the form of windings or structures such as cages. Alternatively, the support can comprise a perforated ceramic or metal structure that mimics the shape of the bag. If the support structure contacts the filter substrate over a significant percentage of its surface area, the support structure should be permeable to the passage of air through the structure, increasing the pressure drop across the filter bag. shouldn't. Such a support structure can be configured to contact the entire interior of the filter bag and maintain the filter bag in an efficient filtering configuration or configuration.

[0146]ナノウェブ層を基体と組み合わせて本複合構造体を製造するプロセスは特に限定されない。ナノウェブ層のナノファイバーは基体層内で物理的に絡み合わせられることができ、またはナノウェブ層の繊維と基体の繊維の混入により、例えば熱的な接着または超音波積層または接合により接合されることができる。 [0146] The process by which the nanoweb layer is combined with the substrate to produce the composite structure is not particularly limited. The nanofibers of the nanoweb layer can be physically entangled within the substrate layer or joined by intermingling the fibers of the nanoweb layer with the fibers of the substrate, such as by thermal bonding or ultrasonic lamination or bonding. be able to.

[0147]基体層をナノウェブ層またはナノウェブプラス基体層に接合する熱的な方法はカレンダー加工を含む。「カレンダー加工」はウェブを2つのロールの間のニップに通して通過させるプロセスである。ロールは互いに接触してもよいし、または固定されてもロール表面間の可変のギャップでもよい。 [0147] Thermal methods of bonding the substrate layer to the nanoweb layer or nanoweb plus substrate layer include calendering. "Calendering" is the process of passing a web through a nip between two rolls. The rolls may contact each other or may be fixed or with a variable gap between the roll surfaces.

[0148]有利には、カレンダー加工プロセスにおいて、ニップは柔らかいロールと堅いロールの間に形成される。「柔らかいロール」はカレンダー内の2つのロールを一緒に保つためにかけられる圧力下で変形するロールである。「堅いロール」は、プロセスまたは製品に著しい影響を有する変形がプロセスの圧力下で起こらない表面をもつロールである。「無地の」ロールは製造に使用されるプロセスの性能内で滑らかな表面を有するものである。点接合ロールとは違ってニップを通過するときウェブ上にあるパターンを意図的に生成する点またはパターンはない。本発明で使用されるカレンダー加工プロセスにおいて堅いロールはパターン化され、または無地であることができる。 [0148] Advantageously, in the calendering process, a nip is formed between a soft roll and a hard roll. A "soft roll" is a roll that deforms under pressure applied to hold two rolls together in the calender. A "rigid roll" is a roll with a surface that does not undergo deformation under the pressure of the process that has a significant effect on the process or product. A "blank" roll is one that has a smooth surface within the capabilities of the process used to manufacture it. Unlike point-bonding rolls, there are no dots or patterns that intentionally create a pattern on the web as it passes through the nip. The stiff roll in the calendering process used in the present invention can be patterned or plain.

[0149]接着積層はカレンダー加工と併せて、または溶媒ベースの接着剤の存在下低温、例えば室温で他の手段によりラミネートに圧力をかけることによって行なわれることができる。或いはホットメルト接着剤が昇温で使用されることができる。当業者は本発明のプロセスで使用されることができる適切な接着剤を容易に認識するであろう。 [0149] Adhesive lamination can be performed in conjunction with calendering or by applying pressure to the laminate by other means at low temperatures, such as room temperature, in the presence of a solvent-based adhesive. Alternatively, hot melt adhesives can be used at elevated temperatures. Those skilled in the art will readily recognize suitable adhesives that can be used in the process of the present invention.

[0150]かかる物理的接合に従って繊維を絡み合わせる方法の例は、他にハイドロエンタングリングまたはスパンレースとして公知のニードルパンチ加工およびウォータージェット加工である。米国特許第3,431,611号および同第4,955,116号に開示されるように、ニードルパンチ(またはニードリング)は本質的に、小さい束の個々の繊維を繊維のカードバットに通して、凝集性の織物構造体が形成されるように多数の貫通に押し込むことからなる。 [0150] Examples of methods of entangling fibers according to such physical bonding are needlepunching and waterjet processing, otherwise known as hydroentangling or spunlacing. As disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,431,611 and 4,955,116, needle punching (or needling) essentially forces individual fibers in small bundles through a card batt of fibers. and forcing it through a number of perforations such that a cohesive fabric structure is formed.

[0151]本発明のフィルターを製造するプロセスでは不織布の高密度層(基体)側でニードルパンチ加工(またはウォータージェット加工)を行なうのが望ましい。ニードルパンチ加工が低密度層(ナノウェブ)側で行なわれる場合と比較して、高密度層側でのニードルパンチ加工はより合わせることに伴われる細孔のつぶれまたは変形、ならびに細孔径の望ましくない拡大を抑えることによって、より小さい粒子に対する初期の洗浄効率の低下を抑えることができる。細孔径の望ましくない拡張を抑え、充分なより合わせ動作を行なうために、単位面積当たりのニードルの数(穿孔の数)を約40から約100の穿孔/cm2の範囲に設定するのが好ましい。さらに、低密度層の表面積の約25%以下が穴が開いているべきである。 [0151] In the process of making the filters of the present invention, it is desirable to needlepunch (or waterjet) the dense layer (substrate) side of the nonwoven. Needle-punching on the high-density layer side reduces pore collapse or deformation associated with twisting, as well as undesirable pore size, compared to when needle-punching is performed on the low-density layer (nanoweb) side. By reducing the expansion, the initial loss of cleaning efficiency for smaller particles can be reduced. It is preferred to set the number of needles per unit area (number of perforations) in the range of about 40 to about 100 perforations/cm 2 in order to limit undesirable expansion of pore size and to provide sufficient twisting action. Additionally, no more than about 25% of the surface area of the low density layer should be perforated.

[0152]紡糸されたばかりのナノウェブは主としてまたは専ら、電界紡糸、例えば古典的な電界紡糸または電気ブローにより、幾つかの状況ではメルトブローまたはその他かかる適切なプロセスにより製造されたナノファイバーを含み得る。古典的な電界紡糸は、高い電圧が溶液中のポリマーにかけられてナノファイバーおよび不織布マットを作製する、米国特許第4,127,706号に説明される技術である。しかしながら、電界紡糸工程における全スループットは低過ぎて、より重い坪量のナノウェブを形成する際に商業的に実行可能ではない。 [0152] Freshly spun nanowebs may comprise nanofibers produced primarily or exclusively by electrospinning, such as classical electrospinning or electroblowing, and in some circumstances by meltblowing or other such suitable processes. Classical electrospinning is a technique described in US Pat. No. 4,127,706 in which high voltage is applied to polymers in solution to create nanofibers and nonwoven mats. However, the overall throughput in the electrospinning process is too low to be commercially viable in forming higher basis weight nanowebs.

[0153]「電気ブロー」プロセスは国際公開第03/080905号に開示される。ポリマーおよび溶媒を含むポリマー性溶液の流れが貯蔵タンクから紡糸口金内の一連の紡糸ノズルに供給され、そこに高い電圧がかけられ、そこを通ってポリマー性溶液が排出される。その一方で、場合により加熱されてもよい圧縮された空気が紡糸ノズルの面または周辺に配置された空気ノズルから放出される空気は包み込むブローガス流として一般に下方に向けて案内され、新しく放出されたポリマー性溶液を進め、繊維質ウェブの形成に役立ち、ウェブは真空チャンバーの上方の接地した多孔性の収集ベルトに収集される。電気ブロープロセスは、約1gsmを超え、さらには約40gsm以上もの坪量で比較的短い時間で商業的なサイズおよび量のナノウェブの形成を可能にする。 [0153] An "electric blow" process is disclosed in WO 03/080905. A stream of polymeric solution containing polymer and solvent is fed from a storage tank to a series of spin nozzles in the spinneret, through which a high voltage is applied and the polymeric solution is expelled. On the other hand, compressed air, which may optionally be heated, is emitted from air nozzles arranged at or around the face of the spinning nozzle. A polymeric solution is advanced to help form a fibrous web, which is collected on a grounded porous collection belt above the vacuum chamber. The electroblowing process enables the formation of nanowebs of commercial size and quantity in relatively short times at basis weights greater than about 1 gsm and even as high as about 40 gsm or greater.

[0154]基体は、紡糸されたナノファイバーウェブを基体上に収集し、組み合わせるように、コレクター上に配置されることができる。基体の例には、様々な不織布、例えばメルトブローン不織布、ニードルパンチまたはスパンレース不織布、織布、メリヤス生地、紙、などがあり得、ナノファイバー層が基体上に添加されることができる限り制限なしに使用されることができる。不織布はスパンボンド繊維、乾式または湿式繊維、セルロース繊維、メルトブロー繊維、ガラス繊維、またはこれらのブレンドを含むことができる。或いは、ナノウェブ層はフェルト基体上に直接堆積されることができる。 [0154] The substrate can be placed on a collector to collect and combine the spun nanofiber web on the substrate. Examples of substrates can include various nonwovens such as meltblown nonwovens, needlepunched or spunlaced nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics, paper, etc., without limitation as long as the nanofiber layer can be added onto the substrate. can be used for Nonwovens can comprise spunbond fibers, dry or wet laid fibers, cellulosic fibers, meltblown fibers, glass fibers, or blends thereof. Alternatively, the nanoweb layer can be deposited directly onto the felt substrate.

[0155]繊維ポリマーのTgを低下させるために、上に記載された様々なポリマーに当技術分野で公知の可塑剤を加えることが有利であることができる。適切な可塑剤は電界紡糸または電気ブローされるポリマー、ならびにナノウェブが導入される特定の最終用途に依存する。例えば、ナイロンポリマーは水またはさらには電界紡糸または電気ブロープロセスから残留する溶媒により可塑化されることができる。ポリマーTgを低下させる際に有用であることができる他の当技術分野で公知の可塑剤には、限定されることはないが脂肪族グリコール、芳香族スルホンアミド(sulphanomide)、限定されることはないがフタル酸ジブチル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸ジドデカニル、およびフタル酸ジフェニルからなる群から選択されるフタル酸エステル、などがある。参照により本明細書に組み込まれるThe Handbook of Plasticizers, edited by George Wypych, 2004 Chemtec Publishingは本発明で使用されることができる他のポリマー/可塑剤の組合せを開示する。 [0155] To lower the Tg of the fiber polymer, it can be advantageous to add plasticizers known in the art to the various polymers described above. Suitable plasticizers will depend on the electrospun or electroblown polymer as well as the particular end use into which the nanoweb will be introduced. For example, nylon polymers can be plasticized with water or even residual solvent from electrospinning or electroblowing processes. Other art known plasticizers that can be useful in lowering polymer Tg include, but are not limited to, aliphatic glycols, aromatic sulphanamides, phthalates selected from the group consisting of, but not limited to, dibutyl phthalate, dihexyl phthalate, dicyclohexyl phthalate, dioctyl phthalate, diisodecyl phthalate, diundecyl phthalate, didodecanyl phthalate, and diphenyl phthalate; The Handbook of Plasticizers, edited by George Wypych, 2004 Chemtec Publishing, incorporated herein by reference, discloses other polymer/plasticizer combinations that can be used in the present invention.

液体フィルター
[0156]液体ろ過媒体は多くの場合微生物をろ過するのに使用される。バイオ医薬製造は常に操作を効率化し、工程を組み合わせ除去し、医薬の原薬物質の各々のバッチを処理するのにかかる時間を低減する方法を模索している。同時に、市場および規制当局の圧力はバイオ医薬の製造のコストを低下させるように推進している。細菌、マイコプラズマおよびウイルス除去は医薬原薬物質の精製の総費用のかなりの割合を占めるので、多孔性膜のろ過スループットを増大し、精製処理時間を低減する方策は多大な需要がある。
liquid filter
[0156] Liquid filtration media are often used to filter microorganisms. Biopharmaceutical manufacturing is constantly looking for ways to streamline operations, combine and eliminate steps, and reduce the time it takes to process each batch of pharmaceutical drug substance. At the same time, market and regulatory pressures are driving down the cost of manufacturing biopharmaceuticals. Since bacteria, mycoplasma and virus removal represent a significant percentage of the total cost of purification of drug substances, measures to increase the filtration throughput of porous membranes and reduce the purification process time are in great demand.

[0157]新しいプレろ過媒体の導入および対応する細菌、マイコプラズマおよびウイルス保持フィルターのスループットの増大と共に、供給流のろ過はフラックス限定になりつつある。したがって、細菌、マイコプラズマおよびウイルス保持フィルターの透過性の飛躍的な改良は細菌、マイコプラズマおよびウイルスろ過工程のコストに対して直接有益な影響を有する。 [0157] With the introduction of new pre-filtration media and the corresponding increase in bacterial, mycoplasma and virus-retaining filter throughput, feedstream filtration is becoming flux limited. Therefore, a dramatic improvement in the permeability of bacteria, mycoplasma and virus retention filters would have a direct beneficial impact on the cost of the bacteria, mycoplasma and virus filtration process.

[0158]液体ろ過に使用されるフィルターは一般に繊維質不織布媒体フィルターまたは多孔性フィルム膜フィルターのいずれかとして分類されることができる。
[0159]多孔性フィルム膜液体フィルターまたは他の種類のろ過媒体は支持されないかまたは多孔性基体もしくは支持体と共に使用されることができる。通例多孔性の繊維質不織布媒体より小さい細孔径を有する多孔性フィルム液体ろ過膜は(a)液体からろ過される微粒子状物質が通例約0.1ミクロン(μm)から約10μmの範囲である精密ろ過(MF);(b)液体からろ過される微粒子状物質が通例約2ナノメートル(nm)から約0.1μmの範囲である限外ろ過(UF);および(c)液体からろ過される微粒子状物質が通例約1Åから約1nmの範囲である逆浸透(RO)に使用されることができる。
[0158] Filters used for liquid filtration can generally be classified as either fibrous nonwoven media filters or porous film membrane filters.
[0159] Porous film membrane liquid filters or other types of filtration media can be unsupported or used with porous substrates or supports. Porous film liquid filtration membranes, typically having pore sizes smaller than the porous fibrous nonwoven media, are (a) fine particles in which the particulate matter filtered from the liquid typically ranges from about 0.1 micron (μm) to about 10 μm. Filtration (MF); (b) ultrafiltration (UF), in which the particulate matter filtered from the liquid typically ranges from about 2 nanometers (nm) to about 0.1 μm; and (c) filtered from the liquid It can be used for reverse osmosis (RO) where particulate matter typically ranges from about 1 Å to about 1 nm.

[0160]レトロウイルス保持膜は通常限外ろ過膜の開放端上にあると考えられる。
[0161]高い透過性および高い信頼性のある保持は液体ろ過膜に望ましい2つのパラメーターである。しかしながら、これら2つのパラメーター間にはトレードオフがあり、同じタイプの液体ろ過膜では、より大きい保持は透過性を犠牲にすることにより達成されることができる。液体ろ過膜を作製する慣用のプロセスの固有の制限は膜が多孔性の一定の閾値を越えるのを妨げ、したがって所与の細孔径で達成されることができる透過性の大きさを制限する。
[0160] The retrovirus-retaining membrane is usually considered to be on the open end of the ultrafiltration membrane.
[0161] High permeability and high reliable retention are two desirable parameters for liquid filtration membranes. However, there is a trade-off between these two parameters, and for the same type of liquid filtration membrane, greater retention can be achieved at the expense of permeability. Inherent limitations of conventional processes for making liquid filtration membranes prevent membranes from exceeding a certain threshold of porosity, thus limiting the amount of permeability that can be achieved for a given pore size.

[0162]繊維質不織布液体ろ過媒体には、限定されることはないが、スパンボンド、メルトブローまたはスパンレースされた連続繊維から形成された不織布媒体;カードステープル繊維などから形成されたハイドロエンタングルド不織布媒体、および/またはこれらの組合せがある。通例、液体ろ過に使用される繊維質不織布媒体フィルターは一般に約1μmより大きい細孔径を有する。 [0162] Fibrous nonwoven liquid filtration media include, but are not limited to, nonwoven media formed from spunbond, meltblown or spunlaced continuous fibers; hydroentangled nonwovens formed from carded staple fibers and the like; media, and/or combinations thereof. Fibrous nonwoven media filters typically used for liquid filtration generally have pore sizes greater than about 1 μm.

[0163]不織布材料はろ過製品の製造に広く使用される。ひだのある膜カートリッジは通常不織布材料を排水層として含む(例えば、米国特許第6,074,869号、同第5,846,438号、および同第5,652,050号、各々Pall Corporationに譲渡されている;ならびにCuno Inc、現3M Purification Inc.に譲渡されている米国特許第6,598,749号参照)。 [0163] Nonwoven materials are widely used in the manufacture of filtration products. Pleated membrane cartridges typically include a nonwoven material as a drainage layer (e.g., U.S. Pat. Nos. 6,074,869, 5,846,438, and 5,652,050, each to Pall Corporation). and U.S. Pat. No. 6,598,749, assigned to Cuno Inc., now 3M Purification Inc.).

[0164]不織布微多孔性材料、例えばEMD Millipore Corporation, of Billerica, Mass.によるBiomax(登録商標)限外ろ過膜も、間に配置された隣接する多孔性膜層のための支持スクリーンとして使用されることができる。 [0164] Nonwoven microporous materials, such as EMD Millipore Corporation, of Billerica, Mass. Biomax ® ultrafiltration membranes by Co., Ltd. can also be used as support screens for adjacent porous membrane layers disposed therebetween.

[0165]不織布微多孔性材料も、やはりEMD Millipore Corporationから入手可能なMilligard(商標)フィルターのような不織布微多孔性構造体上に配置された多孔性膜の強度を増大するために支持体骨格として使用されることができる。 [0165] Nonwoven microporous materials also include a support scaffold to increase the strength of the porous membrane placed over the nonwoven microporous structure, such as Milligard™ filters, also available from EMD Millipore Corporation. can be used as

[0166]不織布微多孔性材料はまた、一般に約1μmより大きい直径を有する懸濁粒子を除去することにより、不織布微多孔性材料の下流に設置された多孔性膜の容量を増大するために「粗いプレろ過」としても使用されることができる。多孔性膜は通常明確な細孔径または分子量カットオフを有する非常に重大なバイオセイフティーバリアまたは構造体を提供する。非常に重大なろ過は微生物およびウイルス粒子の高度の除去(特定の試験により規定されて通例>99.99%)の期待される確認できる保証により特徴付けられる。非常に重大なろ過は多数の製造段階ならびに使用時点で液体薬剤および液体バイオ医薬製剤の無菌状態を保証するために信頼される。 [0166] The nonwoven microporous material is also " It can also be used as a "coarse prefiltration". Porous membranes usually provide a very critical biosafety barrier or structure with well-defined pore sizes or molecular weight cutoffs. Critical filtration is characterized by the expected and identifiable assurance of high removal of microorganisms and viral particles (usually >99.99% as defined by specific tests). Critical filtration is relied upon to ensure the sterility of liquid drug and liquid biopharmaceutical formulations at multiple stages of manufacture as well as at the point of use.

[0167]メルトブローンおよびスパンボンド繊維質媒体は多くの場合「伝統的な」または「慣用の」不織布を意味する。これらの伝統的な不織布の繊維は通常直径が少なくとも約1,000nmであり、したがって伝統的な不織布の有効な細孔径は約1ミクロンより大きい。伝統的な不織布を製造する方法は通例結果として極めて不均一な繊維マットを生じる。 [0167] Meltblown and spunbond fibrous media are often referred to as "traditional" or "conventional" nonwovens. The fibers of these traditional nonwovens are usually at least about 1,000 nm in diameter, so the effective pore size of traditional nonwovens is greater than about 1 micron. Traditional nonwoven manufacturing methods typically result in highly non-uniform fiber mats.

[0168]歴史的に、メルトブローおよびスパンボンドすることによるような慣用の不織布マットの形成のランダム性は、不織布マットが液体流の非常に重大なろ過に不適切であるという一般仮定につながり、したがって、慣用の不織布マットを組み込んだろ過装置は通例慣用の不織布マット下流に設置される多孔性の非常に重大なろ過膜の容量を増大するためにこれらのマットをプレろ過目的にのみ使用する。 [0168] Historically, the randomness of the formation of conventional nonwoven mats, such as by meltblowing and spunbonding, has led to the general assumption that nonwoven mats are unsuitable for very serious filtration of liquid streams; Filtration devices incorporating conventional nonwoven mats typically use these mats for prefiltration purposes only to increase the capacity of the porous critical filtration membranes placed downstream of the conventional nonwoven mats.

[0169]別の種類の不織布は電子紡糸されたナノファイバー不織布マットを含み、これは「伝統的な」または「慣用の」不織布のように一般に液体流の非常に重大なろ過に不適切であると仮定されていた(例えば、Bjorge et al., Performance assessment of electrospun nanofibers for filter applications, Desalination, 249, (2009), 942-948参照)。 [0169] Another type of nonwoven includes electrospun nanofiber nonwoven mats, which, like "traditional" or "conventional" nonwovens, are generally unsuitable for critical filtration of liquid streams. (see, for example, Bjorge et al., Performance assessment of electrospun nanofibers for filter applications, Desalination, 249, (2009), 942-948).

[0170]電界紡糸されたポリマー性ナノファイバーマットは高度に多孔性であり、「細孔」サイズは繊維径にほぼ線形比例し、気孔率は繊維径から比較的独立している。電界紡糸されたナノファイバーマットの気孔率は通常約85%から90%の範囲であり、結果として、同様な厚さおよび細孔径格付けを有する浸漬キャスト膜と比較して劇的に改良された透過性を示すナノファイバーマットが得られる。電界紡糸されたポリマー性ナノファイバーマットの多孔性膜に対する多孔性の利点は、上で述べたUF膜の低減した多孔性のため、通例ウイルスろ過に必要とされるより小さい細孔径範囲で増幅されるようになる。 [0170] Electrospun polymeric nanofiber mats are highly porous, with "pore" size approximately linearly proportional to fiber diameter and porosity relatively independent of fiber diameter. The porosity of electrospun nanofiber mats typically ranges from about 85% to 90%, resulting in dramatically improved permeation compared to dip-cast membranes with similar thickness and pore size ratings. A nanofiber mat exhibiting properties is obtained. The porosity advantage of electrospun polymeric nanofiber mats over porous membranes is amplified in the smaller pore size range typically required for virus filtration due to the reduced porosity of UF membranes mentioned above. Become so.

[0171]電界紡糸されたナノファイバー不織布マットは慣用のまたは伝統的な不織布を作製するのに使用されるメルトブローン湿式または押出製造プロセスではなく電位を用いてポリマー溶液またはメルトを紡糸することにより生産される。電界紡糸することにより通例得られる繊維径は10nmから1,000nmの範囲であり、慣用のまたは伝統的な不織布より1から3桁小さい。 [0171] Electrospun nanofiber nonwoven mats are produced by spinning a polymer solution or melt using an electric potential rather than the meltblown wet or extrusion manufacturing processes used to make conventional or traditional nonwoven fabrics. be. Fiber diameters typically obtained by electrospinning range from 10 nm to 1,000 nm, one to three orders of magnitude smaller than conventional or traditional nonwovens.

[0172]電界紡糸されたナノファイバーマットは溶解または溶融したポリマー材料を第1の電極に隣接して置き、溶解または溶融したポリマー材料が第1の電極から第2の電極に向けて繊維として引き出されるように電位を印加することによって形成される。電界紡糸されたナノファイバーマットを製造するプロセスにおいて、繊維は非常に広い細孔径分布を生じることができる吹き付けられる熱い空気またはその他機械的手段によりマットに横たえられることはない。むしろ、電界紡糸されたナノファイバーは電界紡糸されたナノファイバー間の相互の電気斥力のために極めて均一なマットを形成する。 [0172] The electrospun nanofiber mat places the dissolved or melted polymeric material adjacent to the first electrode, and the dissolved or melted polymeric material is drawn as fibers from the first electrode toward the second electrode. is formed by applying a potential such that In the process of making electrospun nanofiber mats, the fibers are not laid down in the mat by blown hot air or other mechanical means that can produce a very broad pore size distribution. Rather, the electrospun nanofibers form a highly uniform mat due to mutual electrical repulsion between the electrospun nanofibers.

[0173]EMD Millipore Corporationに譲渡された国際公開第2010/107503号は特定の厚さおよび繊維径を有するナノファイバーマットが液体透過性と微生物保持の改良された組合せを提供することを教示する。教示された最も薄いサンプルは55μmの厚さで4,960lmh/psiの透過率であるが、保持保証を決定する方法も達成された保証のレベルも記載されない。一般に、ナノファイバーマットは同等な保持の対応する多孔性膜より2-10倍良好な透過性を提供し、これはより高い気孔率を有するナノファイバーマットの結果である(典型的な湿式キャスト多孔性膜に対して約90%対70~80%)と考えられる。 [0173] WO 2010/107503, assigned to EMD Millipore Corporation, teaches that nanofiber mats with specific thicknesses and fiber diameters provide an improved combination of liquid permeability and microbial retention. The thinnest sample taught has a transmittance of 4,960 lmh/psi at 55 μm thickness, but neither a method for determining retention assurance nor the level of assurance achieved is described. In general, nanofiber mats provide 2-10 times better permeability than corresponding porous membranes of comparable retention, a result of nanofiber mats with higher porosity (typical wet-cast porous membranes). about 90% vs. 70-80% for the active membrane).

[0174]電界紡糸されたナノファイバーマットは慣用のスパンボンドされた不織布上に繊維を堆積させることにより製造されることができる(不織布とナノファイバー層の向かい合った界面の例はElmarco s.r.o.に譲渡された国際公開第2009/010020号;およびClarcor Inc.に譲渡された米国特許出願公開第200910199717号に教示され、これらは各々参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)。これらのアプローチの各々において、支持する不織布の表面の粗さはナノファイバー層中に伝播し得、ナノファイバー構造の潜在的な不均一性を引き起こすことにより、保持特性を潜在的に汚し得る。 [0174] Electrospun nanofiber mats can be made by depositing fibers onto a conventional spunbonded nonwoven (an example of a face-to-face interface between a nonwoven and a nanofiber layer is available from Elmarco sr. and US Patent Application Publication No. 200910199717, assigned to Clarcor Inc., each of which is hereby incorporated by reference in its entirety). In each of these approaches, surface roughness of the supporting nonwoven can propagate into the nanofiber layer and potentially compromise retention properties by causing potential non-uniformities in the nanofiber structure.

[0175]Jirsak et al.に発行された米国特許第7,585,437号は静電気紡糸を用いてポリマー溶液からナノファイバーを生産するノズルを含まない方法および方法を実施する装置を教示する。 [0175] Jirsak et al. U.S. Pat. No. 7,585,437, issued to No. 7,585,437, teaches a nozzle-free method of producing nanofibers from a polymer solution using electrostatic spinning and an apparatus that implements the method.

[0176]参照によりその全体が本明細書に組み込まれるNano Technics Co. LTD.に譲渡された国際公開第2003/080905号は電気ブロープロセスを教示し、そこではポリマーおよび溶媒を含むポリマー性溶液の流れが貯蔵タンクから紡糸口金内の一連の紡糸ノズルに供給され、これに高い電圧がかけられ、そこを通ってポリマー性溶液が排出される。場合により加熱されてもよい圧縮された空気が紡糸ノズルの面内または周辺に配置された空気ノズルから解放される。圧縮された空気はブローガス流が新しく放出されたポリマー性溶液を包み込み前進させると共に一般に下向きに案内されることにより、ナノファイバーウェブの形成に役立ち、これが真空チャンバーの上方に設置された接地した多孔性収集ベルトに収集される。 [0176] Nano Technics Co., which is incorporated herein by reference in its entirety. LTD. WO 2003/080905, assigned to , teaches an electroblowing process in which a stream of polymeric solution containing polymer and solvent is fed from a storage tank to a series of spinning nozzles in a spinneret to which high A voltage is applied through which the polymeric solution is expelled. Compressed air, optionally heated, is released from air nozzles located in or around the plane of the spinning nozzle. The compressed air aids in the formation of a nanofiber web by guiding the blow gas stream generally downward as it envelops and advances the newly released polymeric solution, which is placed above the vacuum chamber in a grounded porosity. Collected on a collection belt.

[0177]Schaefer et al.の米国特許出願公開第2004/0038014号は汚染物質をろ過するための静電気紡糸により形成された微細なポリマー性マイクロファイバーおよびナノファイバーのコレクションの1以上の層を含む不織布ろ過マットを教示する。 [0177] Schaefer et al. US Patent Application Publication No. 2004/0038014 teaches a nonwoven filtration mat comprising one or more layers of a collection of fine polymeric microfibers and nanofibers formed by electrostatic spinning for filtering contaminants.

[0178]Greenの米国特許出願公開第2009/0199717号は電界紡糸された繊維層を基体層上に形成する方法を教示し、かなりの量の電界紡糸された繊維が100ナノメートル(nm)未満の直径の繊維を有する。 [0178] Green, US Patent Application Publication No. 2009/0199717, teaches a method of forming an electrospun fiber layer on a substrate layer, wherein a significant amount of electrospun fibers is less than 100 nanometers (nm) has a fiber diameter of

[0179]Bjorge et al.はDesalination 249 (2009) 942-948においてナノファイバー繊維径約50nmから100nm、および太さ約120μmを有する電界紡糸されたナイロンナノファイバーマットを教示する。表面処理されてない繊維に対して測定された細菌LRVは1.6~2.2である。Bjorge et al.はナノファイバー電界紡糸されたマットの細菌除去効率が不満足であると意図的に結論する。 [0179] Bjorge et al. in Desalination 249 (2009) 942-948 teaches electrospun nylon nanofiber mats having nanofiber fiber diameters of about 50 nm to 100 nm and a thickness of about 120 μm. The bacterial LRV measured on untreated fibers is 1.6-2.2. Bjorge et al. intentionally conclude that the bacteria removal efficiency of nanofiber electrospun mats is unsatisfactory.

[0180]Gopal et al.はJournal of Membrane Science 289 (2007) 210-219において電界紡糸されたポリエーテルスルホンナノファイバーマットを教示し、ナノファイバーは約470nmの直径を有する。液体ろ過中、ナノファイバーマットは1ミクロン(μm)を超える粒子をろ過して除くフィルタースクリーンとして、そして1ミクロン未満の粒子のための深さフィルター(例えば、プレフィルター)として機能する。 [0180] Gopal et al. teaches electrospun polyethersulfone nanofiber mats in Journal of Membrane Science 289 (2007) 210-219, where the nanofibers have a diameter of about 470 nm. During liquid filtration, the nanofiber mat functions as a filter screen to filter out particles larger than 1 micron (μm) and as a depth filter (eg, pre-filter) for particles smaller than 1 micron.

[0181]Aussawasathien et al.はJournal of Membrane Science, 315 (2008) 11-19において約0.5μmから10μmの直径を有するポリスチレン粒子の除去に使用される約30nmから110nmの直径を有する電界紡糸されたナノファイバーを教示する。 [0181] Aussawasathien et al. in Journal of Membrane Science, 315 (2008) 11-19 teaches electrospun nanofibers with diameters of about 30 nm to 110 nm used for the removal of polystyrene particles with diameters of about 0.5 μm to 10 μm.

[0182]研究が収集電極特性を調査した1つの理由はその電極上に収集されるナノファイバーの配向を制御することである。Li et al.はNano Letters, vol. 5, no. 5 (2005) 913-916において絶縁ギャップを収集電極中に導入することならびにその導入される絶縁ギャップの面積および幾何学的形状の効果を記載した。彼らはナノファイバーのアセンブリおよび整列が収集電極パターンを変化させることにより制御されることができたことを示した。 [0182] One reason research has investigated collection electrode properties is to control the orientation of the nanofibers collected on the electrode. Li et al. is Nano Letters, vol. 5, no. 5 (2005) 913-916 described the introduction of an insulating gap into the collecting electrode and the effect of the area and geometry of the introduced insulating gap. They showed that nanofiber assembly and alignment could be controlled by varying the collection electrode pattern.

[0183]粗さのような幾何学的表面特性に焦点を当てたいくつかの方法が公表されている。例えば、米国特許出願公開第2011/0305872号は、基体上の生物学的製剤の結合特性を変化させるために、ポリマー層にグラフトさせることによりその基体の表面粗さを変化させることを記載する。基体の表面粗さを決定するためにOlympus LEXT OLS4000レーザー共焦点顕微鏡を用いた光学的表面測定方法が記載された。 [0183] Several methods have been published that focus on geometric surface properties such as roughness. For example, US Patent Application Publication No. 2011/0305872 describes altering the surface roughness of a substrate by grafting a polymer layer to alter the binding properties of a biologic on the substrate. An optical surface metrology method using an Olympus LEXT OLS4000 laser confocal microscope to determine the surface roughness of a substrate has been described.

[0184]自身により高い微生物保持を達成する臨界ろ過用途は十分でないが、高い保証と共に信頼性のある方法でそうすることは必要である。保持保証を予測するために、多くの場合検閲データ回帰のような統計的な方法が使用されて、寿命が縮められる信頼性のために寿命データを分析する(Blanchard, (2007), Quantifying Sterilizing Membrane Retention Assurance, BioProcess International, v.5, No. 5, pp. 44-51)。 [0184] Critical filtration applications that achieve higher microbial retention on their own are not sufficient, but it is necessary to do so in a reliable manner with high assurance. To predict retention assurance, statistical methods such as censored data regression are often used to analyze lifespan data for lifespan-shortened reliability (Blanchard, (2007), Quantifying Sterilizing Membrane Retention Assurance, BioProcess International, v.5, No. 5, pp. 44-51).

[0185]米国特許出願公開2014/0166945号は支持体上に多孔性のポリマー性ナノファイバー層を含む液体フィルターを開示し、少なくともポリマー性ナノファイバー層に面する支持体の表面上では表面の二乗平方平方根高さは約70マイクロメートル未満である。この刊行物はナノファイバー層および支持体に使用され得る様々なポリマーを開示する。 [0185] US Patent Application Publication No. 2014/0166945 discloses a liquid filter comprising a porous polymeric nanofiber layer on a support, wherein at least on the surface of the support facing the polymeric nanofiber layer, the surface squared The square root height is less than about 70 microns. This publication discloses various polymers that can be used for the nanofiber layer and support.

[0186]電界紡糸されたナノファイバーは熱可塑性および熱硬化性ポリマーを含めて広範囲のポリマーおよびポリマー化合物から製造され得る。適切なポリマーには、限定されることはないが、ナイロン、ポリイミド、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリスルホン、セルロース、酢酸セルロース、ポリエーテルスルホン、ポリウレタン、poly(尿素ウレタン)、ポリベンゾイミダゾール(PBI)、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリ(ブチレンテレフタレート)、スチレンブタジエンゴム、ポリスチレン、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(ビニルブチレン)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、コポリマー、誘導体化合物ならびにこれらのブレンドおよび/または組合せがある。 [0186] Electrospun nanofibers can be made from a wide variety of polymers and polymeric compounds, including thermoplastic and thermoset polymers. Suitable polymers include, but are not limited to, nylon, polyimide, aliphatic polyamide, aromatic polyamide, polysulfone, cellulose, cellulose acetate, polyethersulfone, polyurethane, poly (urea urethane), polybenzimidazole (PBI ), polyetherimide, polyacrylonitrile (PAN), poly(ethylene terephthalate), polypropylene, polyaniline, poly(ethylene oxide), poly(ethylene naphthalate), poly(butylene terephthalate), styrene-butadiene rubber, polystyrene, poly(vinyl chloride ), poly(vinyl alcohol), poly(vinylidene fluoride), poly(vinyl butylene), polymethyl methacrylate (PMMA), copolymers, derivative compounds and blends and/or combinations thereof.

[0187]単一または多層化多孔性基体または支持体の非限定例は滑らかな不織布を含む。他の非限定例において滑らかな不織布支持体は実質的に均一な厚さを有する。滑らかな不織布は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の様々な熱可塑性ポリマーから製造される。 [0187] Non-limiting examples of single- or multi-layered porous substrates or supports include smooth nonwovens. In another non-limiting example, a smooth nonwoven substrate has a substantially uniform thickness. Smooth nonwovens are made from various thermoplastic polymers such as polyolefins, polyesters, polyamides, and the like.

[0188]電界紡糸されたナノファイバーを捕捉または収集する複合ろ過媒体の不織布基体の均一性は得られる最終的な複合ろ過構造体のナノファイバー層の特性を少なくとも部分的に決定し得る。例えば、電界紡糸されたナノファイバーを収集するのに使用される基体の表面が滑らかになればなるほど得られるナノファイバー層構造体はより均一になる。 [0188] The uniformity of the nonwoven substrate of the composite filtration media that captures or collects the electrospun nanofibers can determine, at least in part, the properties of the nanofiber layer of the final composite filtration structure obtained. For example, the smoother the surface of the substrate used to collect the electrospun nanofibers, the more uniform the resulting nanofiber layer structure.

[0189]支持する不織布の滑らかさは幾何学的な滑らかさ、または不織布の1つの繊維径より大きい寸法を有する粗い表面特徴の欠如、ならびに低い毛深さ、すなわち表面を越えて突き出る繊維および/またはループの小さい数に関連する。幾何学的滑らかさはいくつかの一般的な技術、例えば機械的および光学表面測定、可視光反射(光沢計測)およびその他当業者に公知の技術により容易に測定されることができる。 [0189] The smoothness of the supporting nonwoven is characterized by geometric smoothness, or lack of rough surface features having dimensions greater than one fiber diameter of the nonwoven, and low hair depth, i.e., fibers and/or protruding beyond the surface. Or related to a small number of loops. Geometric smoothness can be readily measured by several common techniques such as mechanical and optical surface measurements, visible light reflection (gloss metrology) and other techniques known to those skilled in the art.

[0190]いくつかの局面において、電界紡糸されたナノファイバー層は滑らかな不織布支持体に接合される。接合は当技術分野で周知の方法、例えば、限定されることはないが加熱された滑らかなニップロール間の熱カレンダー加工、超音波接合、およびスルーガス接合によって達成され得る。電界紡糸されたナノファイバー層の不織布支持体への接合は複合材の強度、および複合材の圧縮耐性を増大して、結果として得られる複合ろ過媒体は複合ろ過プラットフォームを有用なフィルター形状および大きさに形成することに伴う力に耐え、または複合ろ過プラットフォームをろ過装置に設置するとき耐えることができる。 [0190] In some aspects, the electrospun nanofiber layer is bonded to a smooth nonwoven substrate. Bonding can be accomplished by methods well known in the art, such as, but not limited to, thermal calendering between heated smooth nip rolls, ultrasonic bonding, and through-gas bonding. The bonding of the electrospun nanofiber layer to the nonwoven substrate increases the strength of the composite, as well as the compression resistance of the composite, and the resulting composite filtration media makes the composite filtration platform a useful filter shape and size. It can withstand the forces associated with forming on the filter or when installing the composite filtration platform on the filtration device.

[0191]複合液体ろ過プラットフォームのその他の実施形態において、多孔性の電界紡糸されたナノファイバー層の物理的特性、例えば厚さ、密度、ならびに細孔の大きさおよび形状はナノファイバー層と滑らかな不織布支持体との間に使用される接合方法に依存して作用され得る。例えば、熱的カレンダー加工は厚さを低減させ密度を増大し、電界紡糸されたナノファイバー層の気孔率を低減させ、細孔の大きさを低減させるために使用されることができる。これは次に、かけられた所与の差圧で複合ろ過媒体を通る流量を減少させる。 [0191] In other embodiments of the composite liquid filtration platform, the physical properties of the porous electrospun nanofiber layer, such as thickness, density, and pore size and shape, are similar to those of the nanofiber layer. It can work depending on the bonding method used between the nonwoven substrate. For example, thermal calendering can be used to reduce the thickness and increase the density, reduce the porosity of the electrospun nanofiber layer, and reduce the pore size. This in turn reduces the flow rate through the composite filtration media for a given differential pressure applied.

[0192]一般に、超音波接合は熱的カレンダー加工より小さい面積の電界紡糸されたナノファイバー層に接合し、したがって電界紡糸されたナノファイバー層の厚さ、密度および細孔径に対する影響がより少ない。 [0192] In general, ultrasonic bonding bonds a smaller area of the electrospun nanofiber layer than thermal calendering, and thus has less effect on the thickness, density and pore size of the electrospun nanofiber layer.

[0193]熱いガスまたは熱い空気による接合は一般に電界紡糸されたナノファイバー層の厚さ、密度および細孔径に最小の影響を有し、したがってこの接合方法はより高い流体流速を維持するのが望ましい用途で好ましいであろう。 [0193] Bonding with hot gas or hot air generally has the least effect on the thickness, density and pore size of the electrospun nanofiber layer, so this bonding method is desirable to maintain higher fluid flow rates. would be preferred in some applications.

[0194]熱的カレンダー加工が使用されるとき、電界紡糸されたナノファイバー層を過剰接合して、ナノファイバーが溶融し、もはや個々の繊維としてその構造を保持しなくなるようにしないように注意しなければならない。極端な場合、過剰接合の結果ナノファイバーは完全に溶融しフィルムが形成されることになる。使用されるニップロールの一方または両方がほぼ周囲温度、例えば約25℃から約300℃の温度に加熱される。多孔性のナノファイバー媒体および/または多孔性の支持体もしくは基体は約0lb/inから約1000lb/in(178kg/cm)の範囲の圧力のニップロール間で圧縮されることができる。 [0194] When thermal calendering is used, care should be taken not to overbond the electrospun nanofiber layers so that the nanofibers melt and no longer retain their structure as individual fibers. There must be. In extreme cases, overbonding can result in complete melting of the nanofibers and formation of a film. One or both of the nip rolls used are heated to about ambient temperature, eg, from about 25°C to about 300°C. The porous nanofiber media and/or porous support or substrate can be compressed between nip rolls at pressures ranging from about 0 lb/in to about 1000 lb/in (178 kg/cm).

[0195]カレンダー加工条件、例えば、ロール温度、ニップ圧力およびラインスピードは所望の固体性を達成するように調節されることができる。一般に、上昇した温度および/または圧力でのより高い温度、圧力、および/または滞留時間の適用は固体性を増大させる結果になる。 [0195] Calendering conditions, such as roll temperature, nip pressure and line speed, can be adjusted to achieve the desired solidity. Generally, application of higher temperature, pressure, and/or residence time at elevated temperature and/or pressure results in increased solidity.

[0196]他の機械的工程、例えば延伸、冷却、加熱、焼結、アニーリング、巻き取り、繰り出し、などは場合により所望の複合ろ過媒体を形成し、成形し、作製する全体プロセスに含ませてもよい。 [0196] Other mechanical steps, such as drawing, cooling, heating, sintering, annealing, winding, unwinding, etc., are optionally included in the overall process of forming, shaping, and making the desired composite filtration media. good too.

呼吸用フィルター
[0197]米国特許出願公開第2014/0097558号は様々なタイプの呼吸用フィルターが当技術分野で公知であることを開示する。個人防護具(PPE)、具体的には使い捨て式のフェースマスクは設計および製造中一定の規制に従う必要があり得る。マスクを身に着けている際の使用者の呼吸する能力および容易さ、ならびにマスクを身に着ける使用者のフィット感および快適さが考慮され得る。マスクの使い捨て式の本質から、低コストの製造プロセスが望ましい。一定の規制基準が満たされる必要がある。例えばヨーロッパのEN149:2001または米国の42 CFR part 84またはISO 17420。これらの規制の下でPPEはヨーロッパまたは世界の他の地域で指導的なPPEに従ってクラスIII製品である。PPE、例えば使い捨て式のマスクまたは再使用できるカートリッジはメルトブローン繊維および/またはマイクロガラス材料で作製され得るろ過媒体を含み得る。マスクによるろ過は空気中の粒子がマスクのろ過媒体に含有される繊維のマトリックスに捕捉されるときに達成される。
breathing filter
[0197] US Patent Application Publication No. 2014/0097558 discloses that various types of respiratory filters are known in the art. Personal protective equipment (PPE), specifically disposable face masks, may need to comply with certain regulations during design and manufacture. The user's ability and ease of breathing while wearing the mask and the fit and comfort of the user wearing the mask may be considered. Due to the disposable nature of the mask, a low cost manufacturing process is desirable. Certain regulatory standards must be met. For example EN 149:2001 in Europe or 42 CFR part 84 or ISO 17420 in the USA. Under these regulations PPE is a Class III product in accordance with PPE directives in Europe or other parts of the world. PPE, such as disposable masks or reusable cartridges, may contain filtration media that may be made of meltblown fibers and/or microglass materials. Filtration by a mask is achieved when airborne particles are trapped in a matrix of fibers contained in the filter media of the mask.

[0198]ポリマー溶液を電界紡糸することにより形成されるナノファイバーはもう1つ別の物質をポリマー溶液に添加することにより機能性にされ得る。追加の機能性化物質はガスを除去するように作動可能であり得、ガスを捕捉し得る1種以上の化学物質を含み得る(ここで、ガスは揮発性の有機化学物質(VOC)、酸蒸気、二酸化炭素(CO)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、オゾン(O)、シアン化水素(HCN)、アルシン(AsH)、フッ化水素(HF)、二酸化塩素(ClOC)、酸化エチレン(CO)、ホルムアルデヒド(CHO)、臭化メチル(CHBr)、および/またはホスフィン(PH3)でよい)。ある実施形態において、機能性にされた材料は殺生物剤(すなわち、化学的または生物学的手段により有害な有機体を抑止し、無害にし、またはそれに対する制御効果を発揮することができる化学物質または微生物)、殺ウイルス剤(すなわち、ウイルスを不活化するかまたは殺す物理的または化学的作用物質)および/または殺菌剤(すなわち、細菌を殺す物質、例えば消毒剤、防腐剤、または抗生剤)の1つを含み得る。他の実施形態において、機能性にされたナノファイバーは湿度を除去し、温度を制御し、使用寿命の終了を示し、詰まった材料を示し、および/またはマスク内部に新鮮な匂いを提供するように動作可能であり得る。 [0198] Nanofibers formed by electrospinning a polymer solution can be functionalized by adding another substance to the polymer solution. Additional functionalizers may be operable to remove gases and may include one or more chemicals that may trap gases (where gases are volatile organic chemicals (VOCs), acids Steam, carbon dioxide ( CO2 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide ( NO2 ), ozone ( O3 ), hydrogen cyanide (HCN), arsine ( AsH3 ), hydrogen fluoride (HF), chlorine dioxide ( ClOC 2 ), ethylene oxide (C 2 H 4 O), formaldehyde (CH 2 O), methyl bromide (CH 3 Br), and/or phosphine (PH3)). In certain embodiments, the functionalized material is a biocide (i.e., a chemical substance capable of deterring, rendering harmless, or exerting a control effect on harmful organisms by chemical or biological means). or microbes), viricides (i.e., physical or chemical agents that inactivate or kill viruses) and/or bactericides (i.e., substances that kill bacteria, such as disinfectants, antiseptics, or antibiotics) can include one of In other embodiments, the functionalized nanofibers may be used to remove humidity, control temperature, indicate end of life, indicate clogged material, and/or provide a fresh odor inside the mask. may be operable to

[0199]ろ過層は別個に形成されるよりむしろ直接支持層上に形成され得る。ろ過層は同じまたは異なるポリマー性の繊維形成材料から作製された1以上の種類の繊維を含有し得る。ろ過層内の繊維の大部分は十分なエレクトレット電荷を受け取り適切な電荷分離を維持することができる繊維形成材料から形成される。好ましいポリマー性の繊維形成材料は室温(22℃)で1014オーム-センチメートル以上の体積抵抗率を有する非導電性樹脂である。樹脂は約1016オーム-センチメートル以上の体積抵抗率を有し得る。ポリマー性繊維形成材料の抵抗率は標準化された試験ASTM D 257-93に従って測定され得る。使用され得るポリマーのいくつかの例にはポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ(4-メチル-1-ペンテン)および環状オレフィンコポリマー、ならびにかかるポリマーの組合せ含有する熱可塑性ポリマーがある。使用され得るが帯電させるのが困難であり得るかまたは電荷を急速に失い得る他のポリマーには、ポリカーボネート、ブロックコポリマー、例えばスチレン-ブタジエン-スチレンおよびスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマー、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ならびに当業者が精通している他のポリマーがある。ろ過層繊維のいくつかまたはすべてが所望であれば多成分繊維、例えば分割可能な繊維から作製され得る。適切な多成分(例えば、二成分)繊維にはサイドバイサイド(side-by-side)、シース-コア、セグメント化パイ、アイランドインザシー(islands in the sea)、先端(tipped)およびセグメント化リボン繊維がある。分割可能な繊維が使用されるならば、分割は当業者が精通している各種の技術、例えばカード処理、空気ジェット、エンボス加工、カレンダー加工、ハイドロエンタングリングまたはニードルパンチを用いて行われ得るかまたは促進され得る。ろ過層は好ましくはポリ-4-メチル-1-ペンテンまたはポリプロピレンの単一成分繊維から、または層状またはコア-シース構造の、例えばポリ-4-メチル-1-ペンテンまたはポリプロピレンを外側表面に有するポリ-4-メチル-1-ペンテンとポリプロピレンの二成分繊維から製造される。最も好ましくは、ろ過層は、特に湿った環境で電荷を保持するポリプロピレンの能力故にポリプロピレンホモポリマー単一成分繊維から製造される。ろ過性能、エレクトレット帯電能、機械的性質、老化性、着色、表面特性または他の目的の特徴を高めるために添加剤がポリマーに添加され得る。代表的な添加剤には充填剤、核形成剤(例えば、Milliken Chemicalから市販されているMILLAD(商標)3988ジベンジリデンソルビトール)、エレクトレット帯電増強性添加剤(例えば、トリステアリルメラミン、および各種光安定剤、例えばCiba Specialty ChemicalsのCHIMASSORB(商標)119およびCHIMASSORB 944)、硬化開始剤、硬化剤(例えば、ポリ(4-メチル-1-ペンテン))、表面活性剤および表面処理(例えば、Jones et al.の米国特許第6,398,847号、同第6,397,458号、および同第6,409,806号に記載されるようにオイルミスト環境でのろ過性能を改良するためのフッ素原子処理)がある。かかる添加剤の種類および量は当業者が精通している。例えば、エレクトレット帯電増強性添加剤は一般に約5wt.%未満、より典型的には約2wt.%未満の量で存在する。ポリマー性繊維形成材料はまた好ましくは、電気伝導性をかなり増大させることができるかまたは他に静電気電荷を受け入れ保持する繊維の能力に干渉することができる帯電防止剤のような成分を実質的に含まない。 [0199] The filtration layer may be formed directly on the support layer rather than being formed separately. The filtration layer may contain one or more types of fibers made from the same or different polymeric fiber-forming materials. The majority of the fibers in the filtration layer are formed from fiber-forming materials capable of receiving sufficient electret charge and maintaining adequate charge separation. A preferred polymeric fiber-forming material is a non-conductive resin having a volume resistivity of 1014 ohm-centimeters or greater at room temperature (22° C.). The resin may have a volume resistivity of about 1016 ohm-centimeters or greater. Resistivity of polymeric fiber-forming materials can be measured according to standardized test ASTM D 257-93. Some examples of polymers that may be used are thermoplastic polymers containing polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, poly(4-methyl-1-pentene) and cyclic olefin copolymers, and combinations of such polymers. Other polymers that can be used but can be difficult to charge or can lose charge rapidly include polycarbonates, block copolymers such as styrene-butadiene-styrene and styrene-isoprene-styrene block copolymers, polyesters such as polyethylene. There are terephthalates, polyamides, polyurethanes, as well as other polymers familiar to those skilled in the art. Some or all of the filtration layer fibers can be made from multicomponent fibers, such as splittable fibers, if desired. Suitable multicomponent (eg, bicomponent) fibers include side-by-side, sheath-core, segmented pie, islands in the sea, tipped and segmented ribbon fibers. be. If splittable fibers are used, splitting can be done using various techniques familiar to those skilled in the art, such as carding, air jets, embossing, calendering, hydroentangling or needle punching. or be facilitated. The filtration layer preferably consists of monocomponent fibers of poly-4-methyl-1-pentene or polypropylene, or of poly-4-methyl-1-pentene or polypropylene of layered or core-sheath construction, for example having poly-4-methyl-1-pentene or polypropylene on the outer surface. - Manufactured from bicomponent fibers of 4-methyl-1-pentene and polypropylene. Most preferably, the filtration layer is made from polypropylene homopolymer monocomponent fibers because of polypropylene's ability to retain a charge, especially in moist environments. Additives may be added to the polymer to enhance filtration performance, electret chargeability, mechanical properties, aging resistance, coloration, surface properties or other desired characteristics. Typical additives include fillers, nucleating agents (e.g. MILLAD™ 3988 dibenzylidene sorbitol available from Milliken Chemical), electret charge enhancing additives (e.g. tristearylmelamine, and various photostabilizing agents). (e.g. CHIMASSORB™ 119 and CHIMASSORB 944 from Ciba Specialty Chemicals), curing initiators, curing agents (e.g. poly(4-methyl-1-pentene)), surfactants and surface treatments (e.g. Jones et al. fluorine atoms to improve filtration performance in oil mist environments as described in U.S. Pat. processing). The types and amounts of such additives are familiar to those skilled in the art. For example, electret charge enhancing additives generally contain about 5 wt. %, more typically about 2 wt. present in amounts less than %. The polymeric fiber-forming material also preferably contains substantially no components such as antistatic agents that can significantly increase electrical conductivity or otherwise interfere with the fiber's ability to accept and retain an electrostatic charge. Not included.

[0200]ろ過層は様々な坪量、繊維サイズ、厚さ、圧力低下およびその他の特徴を有し得、ロールツーロールプロセス処理できないほど充分に脆弱であり得る。ろ過層は、例えば、約0.5から約300g/m2(gsm)、約0.5から約100gsm、約1から約50gsm、または約2から約40gsmの範囲の坪量を有し得る。比較的低い坪量、例えば、約2、5、15、25または40gsmがろ過層として好ましい。ろ過層内の繊維は、例えば、約10μm未満、約5μm未満または約1μm未満のメジアン繊維サイズを有し得る。ろ過層厚さは、例えば、約0.1から約20mm、約0.2から約10mm、または約0.5から約5mmであり得る。非常に低い坪量でいくつかの支持層に適用されたナノファイバーろ過層(例えば、粗い組織の支持層)は全体の媒体厚さを変化させない。ろ過層坪量および厚さは、例えば、コレクタースピードまたはポリマースループットを変化させることにより制御または調節されることができる。 [0200] Filtration layers can have various basis weights, fiber sizes, thicknesses, pressure drops and other characteristics, and can be sufficiently brittle to not be roll-to-roll processable. The filtration layer can have a basis weight ranging, for example, from about 0.5 to about 300 g/m2 (gsm), from about 0.5 to about 100 gsm, from about 1 to about 50 gsm, or from about 2 to about 40 gsm. Relatively low basis weights, such as about 2, 5, 15, 25 or 40 gsm are preferred for filtration layers. The fibers in the filtration layer can have a median fiber size of less than about 10 μm, less than about 5 μm, or less than about 1 μm, for example. Filtration layer thickness can be, for example, from about 0.1 to about 20 mm, from about 0.2 to about 10 mm, or from about 0.5 to about 5 mm. A nanofiber filtration layer (eg, a coarse textured support layer) applied to several support layers at very low basis weights does not change the overall media thickness. Filtration layer basis weight and thickness can be controlled or adjusted, for example, by varying collector speed or polymer throughput.

[0201]支持層は充分に頑強であって、ろ過層は支持層上に形成され得、得られる媒体は必要に応じてロールツーロール加工装置を用いてさらに変換され得る。支持層は様々な材料から形成され得、様々な坪量、厚さ、圧力低下およびその他の特徴を有し得る。例えば、支持層は不織ウェブ、織物布、編物、連続気泡発泡体または穴の開いた膜であり得る。不織布繊維質ウェブが好ましい支持層である。かかる不織ウェブを作製するのに適切な繊維質前駆体は上述のポリマー性繊維形成材料および静電気電荷を容易に受け入れたり保持したりしない他のポリマー性繊維形成材料を含む。支持層はまた天然の繊維からまたは合成および天然繊維のブレンドから形成され得る。不織ウェブから作製されるならば、支持層は、例えば、メルトブロー、溶融紡糸または他の適切なウェブ加工技術を用いて溶融した熱可塑性ポリマーから形成され得、カード処理またはRando-Webber機械からの堆積を用いて天然繊維からまたは合成および天然繊維のブレンドから形成され得、または当業者に精通している他の技術を用いて形成され得る。織物ウェブまたは編物から作製されるならば、支持層は、例えば、マイクロデニール連続フィラメントまたはステープル繊維ヤーン(すなわち、約1未満のデニール/フィラメント(dpf)を有するヤーン)から形成され、当業者に精通している適切な加工技術を用いて織物または編物支持体布に加工処理され得る。支持層は、例えば、約5から約300gsm、より好ましくは約40から約150gsmの範囲の坪量を有し得る。支持層の厚さは、例えば、約0.2から約40mm、約0.2から約20mm、約0.5から約5mmまたは約0.5から約1.5mmであり得る。 [0201] The support layer is sufficiently robust that a filtration layer can be formed on the support layer and the resulting media optionally further converted using roll-to-roll processing equipment. The support layer can be formed from a variety of materials and can have a variety of basis weights, thicknesses, pressure drops and other characteristics. For example, the support layer can be a nonwoven web, woven fabric, knit, open cell foam or perforated membrane. A nonwoven fibrous web is a preferred support layer. Suitable fibrous precursors for making such nonwoven webs include the polymeric fiber-forming materials described above and other polymeric fiber-forming materials that do not readily accept or retain an electrostatic charge. The support layer may also be formed from natural fibers or from blends of synthetic and natural fibers. If made from a nonwoven web, the support layer may be formed from molten thermoplastic polymer using, for example, meltblowing, melt spinning or other suitable web processing techniques, carding or from a Rando-Webber machine. It may be formed from natural fibers or blends of synthetic and natural fibers using deposition, or may be formed using other techniques familiar to those skilled in the art. If made from a woven web or knit, the support layer is formed, for example, from microdenier continuous filament or staple fiber yarns (i.e., yarns having a denier per filament (dpf) of less than about 1) and is well known to those skilled in the art. It can be processed into a woven or knitted support fabric using any suitable processing technique. The support layer can have a basis weight ranging, for example, from about 5 to about 300 gsm, more preferably from about 40 to about 150 gsm. The thickness of the support layer can be, for example, from about 0.2 to about 40 mm, from about 0.2 to about 20 mm, from about 0.5 to about 5 mm, or from about 0.5 to about 1.5 mm.

[0202]ポリアミドナノファイバー層に加えて、所望であれば追加の層が開示された媒体に加えられ得る。代表的な追加の層は当業者に精通しており、保護層(例えば、耐剥離層、抗刺激層、および他のカバー層)、補強層および吸着層を含む。吸着性粒子(例えば、活性炭粒子またはアルミナ粒子)も当業者に精通している方法を用いて媒体に導入され得る。 [0202] In addition to the polyamide nanofiber layer, additional layers can be added to the disclosed media if desired. Typical additional layers are familiar to those skilled in the art and include protective layers (eg, anti-abrasion layers, anti-irritation layers, and other cover layers), reinforcement layers and adsorption layers. Adsorptive particles (eg, activated carbon particles or alumina particles) can also be introduced into the medium using methods familiar to those skilled in the art.

[0203]開示された多層媒体のハイドロチャージは様々な技術を用いて、例えば、極性流体を媒体上に衝突させ、浸漬させ、または凝縮させ、続いて乾燥させて行なわれ得、結果として媒体は帯電させられる。ハイドロチャージを記載する代表的な特許は上記の米国特許第5,496,507号、および米国特許第5,908,598号;同第6,375,886号;同第6,406,657号;同第6,454,986号;および同第6,743,464を含む。好ましくは水が極性のハイドロチャージ液体として使用され、媒体は好ましくは適切なスプレー手段により提供された液体のジェットまたは液滴の流れを用いて極性のハイドロチャージ液体に曝露される。油圧によって繊維を絡ませるのに有用な装置は一般にハイドロチャージを実施するのに有用であるが、作動はハイドロチャージにおいてハイドロエンタングリングで一般に使用されるよりより低い圧力で行なわれる。米国特許第5,496,507号は代表的な装置を記載し、水のジェットまたは水滴の流れがその後乾燥される媒体にろ過-エンハンシングエレクトレット電荷を提供するのに充分な圧力で媒体に衝突させられる。最適な結果を達成するのに必要な圧力は、使用される噴霧器の種類、ろ過層が形成されるポリマーの種類、媒体の厚さおよび密度、ならびにコロナ帯電のような前処理がハイドロチャージの前に行われたかに依存して変化し得る。一般に、約69から約3450kPaの範囲の圧力は適している。好ましくは、水滴を提供するのに使用される水は比較的純粋である。蒸留水または脱イオン水が水道水より好ましい。 [0203] Hydrocharging of the disclosed multilayered media can be performed using a variety of techniques, for example, by impinging, soaking, or condensing a polar fluid onto the media, followed by drying, resulting in a be electrified. Representative patents describing hydrocharging are U.S. Pat. Nos. 5,496,507 and 5,908,598; 6,375,886; 6,454,986; and 6,743,464. Water is preferably used as the polar hydrocharging liquid and the medium is preferably exposed to the polar hydrocharging liquid using a jet or droplet stream of liquid provided by suitable spray means. Apparatuses useful for hydraulically entangling fibers are generally useful for carrying out hydrocharging, although actuation in hydrocharging occurs at lower pressures than are commonly used in hydroentangling. U.S. Pat. No. 5,496,507 describes a representative apparatus in which a jet or stream of water droplets impinge on a medium with sufficient pressure to provide a filtration-enhancing electret charge to the medium that is subsequently dried. Let me. The pressure required to achieve optimum results depends on the type of nebulizer used, the type of polymer from which the filtration layer is formed, the thickness and density of the media, and whether pretreatments such as corona charging precede hydrocharging. may vary depending on how it was performed. Generally, pressures in the range of about 69 to about 3450 kPa are suitable. Preferably, the water used to provide the droplets is relatively pure. Distilled or deionized water is preferred over tap water.

[0204]開示された媒体はハイドロチャージの前または後に他の帯電技術、例えば、静電気帯電(例えば、米国特許第4,215,682号、同第5,401,446号および同第6,119,691号に記載される)、トリボ帯電(例えば、米国特許第4,798,850号に記載される)またはプラズマフッ素化(例えば、米国特許第6,397,458号に記載される)に供してもよい。コロナ帯電後のハイドロチャージおよびプラズマフッ素化後のハイドロチャージが好ましい組合せ帯電技術である。 [0204] The disclosed media may be subjected to other charging techniques, such as electrostatic charging (e.g., US Pat. Nos. 4,215,682, 5,401,446 and 6,119, before or after hydrocharging). , 691), tribocharging (described, for example, in U.S. Pat. No. 4,798,850) or plasma fluorination (described, for example, in U.S. Pat. No. 6,397,458). may be provided. Corona charging followed by hydrocharging and plasma fluorination followed by hydrocharging are preferred combined charging techniques.

[0205]追加の呼吸用フィルターは、例えば、繊維質空気ろ過ウェブに記載され、例えば、米国特許第4,011,067号;同第4,215,682号;同第4,592,815号;同第4,729,371号;同第4,798,850号;同第5,401,466号;同第5,496,507号;同第6,119,691号;同第6,183,670号;同第6,315,806号;同第6,397,458号;同第6,554,881号;同第6,562,112号;同第6,627,563号;同第6,673,136号;同第6,716,274号;同第6,743,273号;および同第6,827,764号;ならびにTsai et al., Electrospinning Theory and Techniques, 14th Annual International TANDEC Nonwovens Conference, Nov. 9-11, 2004に記載される。他の繊維質ウェブは、例えば、米国特許第4,536,361号および同第5,993,943号に記載される。 [0205] Additional respiratory filters have been described, for example, in fibrous air filtration webs, such as U.S. Patent Nos. 4,011,067; 4,215,682; 4,729,371; 4,798,850; 5,401,466; 5,496,507; 6,119,691; 6,315,806; 6,397,458; 6,554,881; 6,562,112; 6,627,563; 6,673,136; 6,716,274; 6,743,273; and 6,827,764; and Tsai et al. , Electrospinning Theory and Techniques, 14th Annual International TANDEC Nonwovens Conference, Nov. 9-11, 2004. Other fibrous webs are described, for example, in US Pat. Nos. 4,536,361 and 5,993,943.

実施形態
[0206]本開示は以下の実施形態を含む:
[0207]実施形態1:ナノファイバー不織層を含むろ過媒体であって、ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成された相対粘度2から200のポリアミドを含む、ろ過媒体。
embodiment
[0206] The present disclosure includes the following embodiments:
[0207] Embodiment 1: A filtration medium comprising a nanofiber nonwoven layer, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers) and formed into a layer. A filtration medium comprising a polyamide having a relative viscosity of 2 to 200.

[0208]実施形態2:ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成されたポリアミドを含み、層が225℃以上の融点を有する、実施形態1に従う実施形態。 [0208] Embodiment 2: The nanofiber nonwoven layer comprises polyamide spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers) and formed into a layer, the layer having a melting point of 225°C or higher. An embodiment according to embodiment 1, comprising:

[0209]実施形態3:フィルターがエアフィルター、油フィルター、バッグフィルター、液体フィルター、または呼吸用フィルターである、実施形態1または2に従う実施形態。
[0210]実施形態4:ポリアミドがナイロン6,6である、実施形態1または2に従う実施形態。
[0209] Embodiment 3: An embodiment according to embodiment 1 or 2, wherein the filter is an air filter, oil filter, bag filter, liquid filter, or respiratory filter.
[0210] Embodiment 4: An embodiment according to embodiment 1 or 2, wherein the polyamide is nylon 6,6.

[0211]実施形態5:ポリアミドがナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイである、実施形態1または2に従う実施形態。
[0212]実施形態6:ポリアミドは高温ナイロンである、実施形態1または2に従う実施形態。
[0211] Embodiment 5: An embodiment according to embodiment 1 or 2, wherein the polyamide is nylon 6,6 and a derivative, copolymer, blend or alloy of nylon 6.
[0212] Embodiment 6: An embodiment according to embodiment 1 or 2, wherein the polyamide is high temperature nylon.

[0213]実施形態7:ポリアミドがN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す、実施形態1または2に従う実施形態。 [0213] Embodiment 7: The polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" means nylon; An embodiment according to embodiment 1 or 2, wherein T" refers to terephthalic acid.

[0214]実施形態8:ナノファイバー不織層が200CFM/ft未満の空気透過率値を有する、実施形態1~7のいずれかに従う実施形態。
[0215]実施形態9:ナノファイバー不織層が50から200CFM/ftの空気透過率値を有する、実施形態1~8のいずれかに従う実施形態。
[0214] Embodiment 8: An embodiment according to any of Embodiments 1-7, wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of less than 200 CFM/ ft2 .
[0215] Embodiment 9: An embodiment according to any of Embodiments 1-8, wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of 50 to 200 CFM/ ft2 .

[0216]実施形態10:ナノファイバーが100から907ナノメートル、例えば300から700ナノメートルまたは350から650ナノメートルの平均繊維径を有する、実施形態1~9のいずれかに従う実施形態。 [0216] Embodiment 10: An embodiment according to any of Embodiments 1-9, wherein the nanofibers have an average fiber diameter of 100 to 907 nanometers, such as 300 to 700 nanometers or 350 to 650 nanometers.

[0217]実施形態11:不織布製品が150GSM以下の坪量を有する、実施形態1~10のいずれかに従う実施形態。
[0218]実施形態12:ろ過媒体がさらにスクリム層を含む、実施形態1~11のいずれかに従う実施形態。
[0217] Embodiment 11: An embodiment according to any of Embodiments 1-10, wherein the nonwoven product has a basis weight of 150 GSM or less.
[0218] Embodiment 12: An embodiment according to any of Embodiments 1-11, wherein the filtration media further comprises a scrim layer.

[0219]実施形態13:ナノファイバー不織層がスクリム層上に紡糸された、実施形態12に従う実施形態。
[0220]実施形態14:ナノファイバー不織層がスクリム層以外の層上に紡糸された、実施形態12に従う実施形態。
[0219] Embodiment 13: An embodiment according to Embodiment 12, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto the scrim layer.
[0220] Embodiment 14: An embodiment according to Embodiment 12, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto a layer other than a scrim layer.

[0221]実施形態15:ナノファイバー不織層がスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれている、実施形態12に従う実施形態。
[0222]実施形態16:ナノファイバー不織層がスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれている、実施形態12に従う実施形態。
[0221] Embodiment 15: An embodiment according to embodiment 12, wherein the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between the scrim layer and at least one other layer.
[0222] Embodiment 16: An embodiment according to embodiment 12, wherein the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between at least two layers other than the scrim layer.

[0223]実施形態17:ナノファイバー不織層が最も外側の層である、実施形態12に従う実施形態。
[0224]実施形態18:ろ過媒体がさらに少なくとも1つの追加の層を含み、ナノファイバー不織層が少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸された、実施形態1~11のいずれかに従う実施形態。
[0223] Embodiment 17: An embodiment according to embodiment 12, wherein the nanofiber nonwoven layer is the outermost layer.
[0224] Embodiment 18: According to any of Embodiments 1-11, wherein the filtration medium further comprises at least one additional layer, and the nanofiber nonwoven layer is spun onto one of the at least one additional layer. embodiment.

[0225]実施形態19:ナノファイバー不織層内のポリアミドの相対粘度が紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減されている、実施形態1~18のいずれかに従う実施形態。 [0225] Embodiment 19: A practice according to any of Embodiments 1-18, wherein the relative viscosity of the polyamide within the nanofiber nonwoven layer is reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer. form.

[0226]実施形態20:ポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップであって、ポリアミドが2から200の相対粘度を有する、ステップ;(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径を有する、ステップを含む、方法。 [0226] Embodiment 20: A method of making a filtration medium comprising a polyamide nanofiber layer comprising: (a) providing a spinnable polyamide polymer composition, wherein the polyamide has a relative viscosity of 2 to 200; (b) melt spinning the polyamide polymer composition into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers); and (c) the nanofibers on an existing filtration media layer. wherein the polyamide nanofiber layer has an average nanofiber fiber diameter of less than 1000 nanometers.

[0227]実施形態21:ポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップ;(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径および225℃以上の融点を有する、ステップを含む、方法。 [0227] Embodiment 21: A method of making a filtration medium comprising a polyamide nanofiber layer, comprising: (a) providing a spinnable polyamide polymer composition; and (c) forming the nanofibers on an existing filtration media layer, wherein the polyamide nanofiber layer is 1000 nanometers. having an average nanofiber fiber diameter of less than and a melting point of 225° C. or higher.

[0228]実施形態22:ポリアミドナノファイバー層がダイを通して高速の気体流中にメルトブローすることによって溶融紡糸される、実施形態20または21に従う実施形態。
[0229]実施形態23:ポリアミドナノファイバー層が、液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出すことを含む2相推進剤ガス紡糸により溶融紡糸される、実施形態20または21に従う実施形態。
[0228] Embodiment 22: An embodiment according to Embodiment 20 or 21, wherein the polyamide nanofiber layer is melt-spun by melt-blowing through a die into a high-velocity gas stream.
[0229] Embodiment 23: The polyamide nanofiber layer is melt spun by two-phase propellant gas spinning comprising extruding a polyamide polymer composition in liquid form through a fiber forming channel with pressurized gas, Embodiment 20 or an embodiment according to 21.

[0230]実施形態24:ポリアミドナノファイバー層が、ナノファイバーを移動ベルト上に収集することにより形成される、実施形態20~23のいずれかに従う実施形態。
[0231]実施形態25:前記ポリアミド組成物がナイロン6,6を含む、実施形態20~24のいずれかに従う実施形態。
[0230] Embodiment 24: An embodiment according to any of Embodiments 20-23, wherein the polyamide nanofiber layer is formed by collecting the nanofibers on a moving belt.
[0231] Embodiment 25: An embodiment according to any of embodiments 20-24, wherein said polyamide composition comprises nylon 6,6.

[0232]実施形態26:前記ポリアミド組成物がナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイを含む、実施形態20~24のいずれかに従う実施形態。 [0232] Embodiment 26: An embodiment according to any of embodiments 20-24, wherein said polyamide composition comprises nylon 6,6 and derivatives, copolymers, blends or alloys of nylon 6.

[0233]実施形態27:前記ポリアミドがHTNを含む、実施形態20~24のいずれかに従う実施形態。
[0234]実施形態28:前記ポリアミドがN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す、実施形態20~24のいずれかに従う実施形態。
[0233] Embodiment 27: An embodiment according to any of embodiments 20-24, wherein said polyamide comprises HTN.
[0234] Embodiment 28: The polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, wherein "N" means nylon; An embodiment according to any of embodiments 20-24, wherein "T" refers to terephthalic acid.

[0235]実施形態29:ポリアミドナノファイバー層が150GSM以下の坪量を有する、実施形態20~28のいずれかに従う実施形態。
[0236]実施形態30:ろ過媒体はさらにスクリム層を含む、実施形態20~29のいずれかに従う実施形態。
[0235] Embodiment 29: An embodiment according to any of embodiments 20-28, wherein the polyamide nanofiber layer has a basis weight of 150 GSM or less.
[0236] Embodiment 30: An embodiment according to any of embodiments 20-29, wherein the filtration medium further comprises a scrim layer.

[0237]実施形態31:ポリアミドナノファイバー層がスクリム層上に紡糸される、実施形態20~30のいずれかに従う実施形態。
[0238]実施形態32:ポリアミドナノファイバー層がスクリム層以外の層上に紡糸される、実施形態31に従う実施形態。
[0237] Embodiment 31: An embodiment according to any of embodiments 20-30, wherein the polyamide nanofiber layer is spun onto the scrim layer.
[0238] Embodiment 32: An embodiment according to embodiment 31, wherein the polyamide nanofiber layer is spun onto a layer other than a scrim layer.

[0239]実施形態33:ポリアミドナノファイバー層がスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれる、実施形態31に従う実施形態。
[0240]実施形態34:ポリアミドナノファイバー層がスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれる、実施形態31に従う実施形態。
[0239] Embodiment 33: An embodiment according to embodiment 31, wherein the polyamide nanofiber layer is sandwiched between the scrim layer and at least one other layer.
[0240] Embodiment 34: An embodiment according to embodiment 31, wherein the polyamide nanofiber layer is sandwiched between at least two layers other than the scrim layer.

[0241]実施形態35:ポリアミドナノファイバー層は最も外側の層である、実施形態31に従う実施形態。
[0242]実施形態36:ろ過媒体はさらに少なくとも1つの追加の層を含み、ナノファイバー不織層が少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸される、実施形態20~31のいずれかに従う実施形態。
[0241] Embodiment 35: An embodiment according to embodiment 31, wherein the polyamide nanofiber layer is the outermost layer.
[0242] Embodiment 36: According to any of Embodiments 20-31, wherein the filtration medium further comprises at least one additional layer, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto one of the at least one additional layer. embodiment.

[0243]実施形態37:ポリアミドナノファイバー層内のポリアミドの相対粘度が紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減される、実施形態20~36のいずれかに従う実施形態。 [0243] Embodiment 37: An embodiment according to any of Embodiments 20-36, wherein the relative viscosity of the polyamide within the polyamide nanofiber layer is reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer.

[0244]本開示は以下の非限定実施例によりさらに理解される。 [0244] The present disclosure will be further understood by the following non-limiting examples.

実施例1
[0245]米国特許第8,668,854号に記載される(一般に図1に示される)手順および装置を利用して、ナイロン6,6を溶融紡糸技術により移動ドラム上で2つの坪量の不織布に紡糸した。高い圧縮スクリューをもち、245℃、255℃、265℃、および265℃の温度プロフィールにて20RPMで稼働する押出機を使用した。ポリマー温度は252℃であり、空気をガスとして使用した。より高い坪量のサンプルを同じ工程により作製したがナノファイバーをスクリム上に紡糸した。ここで、スクリムは単に本発明のナノファイバーウェブに完全性を加えるために使用される本発明の中性物品である。樹脂は7.3の相対粘度を有していた。低RV樹脂の粘度が一定のままであることを確実にするために、ポリマーは過剰の約5%アジピン酸を用いて作製した。
Example 1
[0245] Nylon 6,6 was melt-spun onto a moving drum at two basis weights using the procedure and apparatus described in US Pat. No. 8,668,854 (generally shown in FIG. 1). It was spun into a nonwoven fabric. An extruder with a high compression screw and running at 20 RPM with a temperature profile of 245°C, 255°C, 265°C, and 265°C was used. The polymer temperature was 252° C. and air was used as gas. A higher basis weight sample was made by the same process but with the nanofibers spun onto the scrim. Here, the scrim is simply the neutral article of the invention used to add integrity to the nanofiber webs of the invention. The resin had a relative viscosity of 7.3. To ensure that the viscosity of the low RV resin remained constant, the polymer was made with an excess of about 5% adipic acid.

[0246]不織布の平均繊維径、坪量、空気透過率を上述のHassan et al.の論文J Membrane Sci., 427, 336-344, 2013に従って特徴付けた。水蒸気透過率も測定した(g/m/24hr)。 [0246] The average fiber diameter, basis weight, and air permeability of the nonwoven fabric were determined according to Hassan et al. The article J Membrane Sci. , 427, 336-344, 2013. Water vapor transmission rate was also measured (g/m 2 /24hr).

[0247]結果および詳細を表1に示し、生成した不織布を図3および4の顕微鏡写真に示す。不織布は470nm~680nmの範囲の平均繊維径を有していた(平均575nm)。 [0247] The results and details are shown in Table 1 and the nonwovens produced are shown in the photomicrographs of FIGS. The nonwoven had an average fiber diameter ranging from 470 nm to 680 nm (average 575 nm).

Figure 0007340037000004
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[0248]表1から分かるように、本発明の溶融紡糸されたナノファイバー不織布は7.3のRVに対して平均で570の繊維径を有していた。空気透過率は約182.8CFM/ftであり、水蒸気透過率は平均で約1100g/m/24hrであった。 [0248] As can be seen from Table 1, the melt spun nanofiber nonwovens of the present invention had an average fiber diameter of 570 for an RV of 7.3. Air permeability was about 182.8 CFM/ft 2 and water vapor permeability averaged about 1100 g/m 2 /24 hr.

[0249]約20~30を超えるRVを有するナノファイバーに作製されたポリアミドはより低いRV値のものより高い分子量を有する。得られるポリマー特性は20未満のRV値のポリマーと、特に中でも弾性、強度、熱的または化学的安定性、外観、およびまたは表面特性の点で異なり得る。より低いおよびより高い分子量のポリマーの混合物を不織ウェブに使用するのが望ましいであろう。より低い分子量のポリマーはより容易にフィブリル化し、結果としていろいろな直径を有する繊維が生成し得る。ポリマーをブレンドしないならば、異なる分子量のポリマーに別々のノズルを利用し得る。 [0249] Polyamides made into nanofibers with RV greater than about 20-30 have higher molecular weights than those with lower RV values. The resulting polymer properties can differ from polymers with RV values less than 20, especially in terms of elasticity, strength, thermal or chemical stability, appearance, and/or surface properties, among others. It would be desirable to use a mixture of lower and higher molecular weight polymers in the nonwoven web. Lower molecular weight polymers fibrillate more readily and can result in fibers of varying diameters. If the polymers are not blended, separate nozzles may be utilized for different molecular weight polymers.

[0250]20~30を超え200未満のRVを有するポリアミドの場合、不織布の繊維層内のかなりの数の繊維の平均繊維径は1ミクロン未満、より好ましくは約0.1から1ミクロン、またはより好ましくは0.1から約0.6ミクロンであることができる。得られる不織布は1ミクロン未満の平均繊維径を有する。 [0250] For polyamides having an RV greater than 20-30 and less than 200, a significant number of fibers within the fibrous layer of the nonwoven have an average fiber diameter of less than 1 micron, more preferably about 0.1 to 1 micron, or More preferably, it can be from 0.1 to about 0.6 microns. The resulting nonwoven has an average fiber diameter of less than 1 micron.

[0251]本発明の1つのある実施形態において、所望の特性のために異なるRV値(両方200未満で、1ミクロン未満の平均繊維径を有する)をもつ2つの関連ポリマーがブレンドされるという利点が考えられる。 [0251] In one embodiment of the present invention, the advantage is that two related polymers with different RV values (both less than 200 and having average fiber diameter less than 1 micron) are blended for desired properties. can be considered.

実施例2
[0252]メルトブロープロセスを米国特許第7,300,272号に記載されたパックと共に使用して本発明のナノファイバーを作製した。36RVのナイロン6,6を溶融紡糸し、ポンプでメルトブローされたダイに供給した。この樹脂の湿気レベルは約0.2%から約1.0%の範囲であった。4つのゾーンを有する押出機を233から310℃の範囲の温度で使用した。286から318℃の範囲のダイ温度を使用した。加熱空気をメルトブロープロセスのガスとして使用した。ナノファイバーをCerex Advanced Fabrics, Inc.から商標PBN-II(登録商標)で市販されている10グラム/平方メートル(gsm)の熱的に接合されたナイロンスパンボンドスクリムに堆積させた。他のスパンボンドされた織物を使用することができる。ポリエステルスパンボンド布、ポリプロピレンスパンボンド布、ナイロンメルトブロー布または他の織物、編物、ニードルパンチ、または他の不織布のような他の織物を使用することができる。溶媒または接着剤は使用しなかった。様々な織物をナノファイバーの層と共に作製した。ナノファイバー層の坪量は約0.7gsmから約23gsmの範囲であった。これらのナノファイバー層の平均繊維径は約0.36ミクロンから約0.908ミクロンの範囲であった。これらのナノファイバー層の相対粘度は約22から約31の範囲であった。出発RVは34から37の範囲および約36であった。0.3ミクロンのチャレンジ流体と共にTSI 8130を用いて測定したこれらの織物の効率は約2.71%から約76.7%の範囲であった。これらの織物の平均細孔径は約4.5ミクロンから約84.1ミクロンの範囲であった。これらの織物の空気透過率は21から1002cfm/ftの範囲であった。
Example 2
[0252] The nanofibers of the present invention were made using the meltblown process with the pack described in US Patent No. 7,300,272. 36RV nylon 6,6 was melt spun and pumped into a meltblown die. Moisture levels in the resin ranged from about 0.2% to about 1.0%. A four zone extruder was used at temperatures ranging from 233 to 310°C. Die temperatures ranging from 286 to 318°C were used. Heated air was used as the gas for the meltblowing process. The nanofibers were obtained from Cerex Advanced Fabrics, Inc.; It was deposited on a 10 grams per square meter (gsm) thermally bonded nylon spunbond scrim commercially available under the trademark PBN-II.RTM. Other spunbonded fabrics can be used. Other fabrics such as polyester spunbond fabrics, polypropylene spunbond fabrics, nylon meltblown fabrics or other fabrics, knits, needlepunches, or other nonwovens can be used. No solvents or adhesives were used. Various fabrics were made with layers of nanofibers. The basis weight of the nanofiber layer ranged from about 0.7 gsm to about 23 gsm. The average fiber diameters of these nanofiber layers ranged from about 0.36 microns to about 0.908 microns. The relative viscosities of these nanofiber layers ranged from about 22 to about 31. Starting RV ranged from 34 to 37 and about 36. Efficiencies of these fabrics ranged from about 2.71% to about 76.7% as measured using a TSI 8130 with a 0.3 micron challenge fluid. The average pore size of these fabrics ranged from about 4.5 microns to about 84.1 microns. Air permeabilities for these fabrics ranged from 21 to 1002 cfm/ft 2 .

実施例3
[0253]RVが34から37の範囲の樹脂を米国特許第7,300,272号に記載されたパックと共に使用してRVが約16.8のナノファイバーを作製した。これは樹脂から織物へ約17.2から20.2RV単位のRVの低下である。樹脂は重量で約1%の湿気を含有し、233から310℃の温度範囲の4つのゾーンをもつ小さい押出機にかけた。約308℃のダイ温度を使用した。
Example 3
[0253] Resins with an RV ranging from 34 to 37 were used with the puck described in US Patent No. 7,300,272 to make nanofibers with an RV of about 16.8. This is a reduction in RV from resin to fabric of about 17.2 to 20.2 RV units. The resin contained about 1% moisture by weight and was passed through a small extruder with four zones with a temperature range of 233-310°C. A die temperature of about 308° C. was used.

実施例4
[0254]RVが34から37の範囲である樹脂を米国特許第7,300,272号に記載されるパックと共に用いてRVが約19.7のナノファイバーを作製した。これは樹脂から織物へ約14.3から17.3RV単位のRVの低下である。樹脂は重量で1%の湿気を含有し、233から310℃の温度範囲の4つのゾーンを有する小さい押出機にかけた。約277℃のダイ温度を使用した。
Example 4
[0254] Resins with an RV ranging from 34 to 37 were used with the puck described in US Patent No. 7,300,272 to make nanofibers with an RV of about 19.7. This is a reduction in RV from resin to fabric of about 14.3 to 17.3 RV units. The resin contained 1% moisture by weight and was run on a small extruder with four zones ranging in temperature from 233 to 310°C. A die temperature of about 277° C. was used.

実施例5
[0255]34から37の範囲のRVの樹脂を2%ナイロン6と共に使用し、ブレンドした。米国特許第7,300,272号に記載されるパックを使用してRVが約17.1のナノファイバーを作製した。これは樹脂から織物へ約16.9から19.9RV単位のRVの低下である。樹脂は重量で1%の湿気を含有し、233から310℃の温度範囲の4つのゾーンを有する小さい押出機にかけた。約308℃のダイ温度を使用した。ナイロンのその他のブレンドまたはコポリマーを使用することができる。好ましい実施形態において、ナイロン6とナイロン6,6のブレンドを使用することができる。これらのナイロン6とナイロン6,6のブレンドはナイロン6の約220℃の融点とナイロン6,6の約260℃の融点との間の融点を有する。
Example 5
[0255] Resins in the RV range from 34 to 37 were used and blended with 2% Nylon 6. Nanofibers with an RV of about 17.1 were made using the puck described in US Pat. No. 7,300,272. This is a reduction in RV from resin to fabric of about 16.9 to 19.9 RV units. The resin contained 1% moisture by weight and was run on a small extruder with four zones ranging in temperature from 233 to 310°C. A die temperature of about 308° C. was used. Other blends or copolymers of nylon can be used. In a preferred embodiment, a blend of nylon 6 and nylon 6,6 can be used. These blends of nylon 6 and nylon 6,6 have melting points between the melting point of nylon 6 of about 220°C and the melting point of nylon 6,6 of about 260°C.

実施例6
[0256]3から6つの層のナノファイバー不織布を組み合わせてより高い坪量および厚さの媒体を作製した。各々の層はCantonment, FloridaのCerex Advanced Fabrics, Inc.から商標「PBN-II」で入手可能な10gsmナイロンスパンボンドスクリム上にナイロン6,6ナノファイバーのウェブを含んでいた。表2に掲げる異なる坪量(13.3、21.2、13.2、および20.2)の4つの異なるウェブを使用した。表2は坪量、0.3ミクロンのチャレンジ流体と共にTSI 8130を用いて測定されたろ過効率、平均フロー細孔径、およびTSI 8130により測定された平均の圧力低下(PD)を示す。2つのサンプルを測定して平均フロー細孔径、効率および圧力低下に対する平均を報告した。
Example 6
[0256] Three to six layers of nanofiber nonwovens were combined to make higher basis weight and thickness media. Each layer was manufactured by Cerex Advanced Fabrics, Inc. of Cantonment, Florida. It contained a web of nylon 6,6 nanofibers on a 10 gsm nylon spunbond scrim available under the trademark "PBN-II" from Epson. Four different webs with different basis weights listed in Table 2 (13.3, 21.2, 13.2, and 20.2) were used. Table 2 shows the basis weight, filtration efficiency measured using the TSI 8130 with a 0.3 micron challenge fluid, average flow pore size, and average pressure drop (PD) measured by the TSI 8130. Duplicate samples were measured to report the average for average flow pore size, efficiency and pressure drop.

[0257]織物は13.2gsmから127.2gsmの範囲の坪量および3.9から5.8ミクロンの範囲の平均フロー細孔径および既に記載したTSI機器により測定した63.5%から80.2%の範囲のろ過効率を有していた。 [0257] The fabrics had basis weights ranging from 13.2 gsm to 127.2 gsm and mean flow pore sizes ranging from 3.9 to 5.8 microns and 63.5% to 80.2 as measured by the TSI instrument previously described. It had a filtration efficiency in the % range.

Figure 0007340037000005
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実施例7-細菌および粒子ろ過効率試験
[0258]ポリアミド66ナノファイバーのウェブを用いて2つのサンプルフィルターを調製した。フィルター1は8.2gsmの坪量を有し、そのナノファイバーは612nmの平均繊維径および440nmのメジアン繊維径を有していた。空気透過率は72.1cfm/ftであり、平均フロー細孔直径は7.2であり、泡立ち点は28.1ミクロンであった。フィルター2は11.1gsmの坪量を有し、そのナノファイバーは621nmの平均繊維径および469nmのメジアン繊維径を有していた。空気透過率は39.2cfm/ftであり、平均フロー細孔直径は5.9であり、泡立ち点は25.7ミクロンであった。各々のフィルターの厚さはおよそ20mmであった。各々のフィルターは約174mm×約178mmの寸法を有していた。
Example 7 - Bacterial and Particulate Filtration Efficiency Test
[0258] Two sample filters were prepared using a web of polyamide 66 nanofibers. Filter 1 had a basis weight of 8.2 gsm and its nanofibers had an average fiber diameter of 612 nm and a median fiber diameter of 440 nm. The air permeability was 72.1 cfm/ft 2 , the average flow pore diameter was 7.2, and the bubble point was 28.1 microns. Filter 2 had a basis weight of 11.1 gsm and its nanofibers had an average fiber diameter of 621 nm and a median fiber diameter of 469 nm. The air permeability was 39.2 cfm/ft 2 , the average flow pore diameter was 5.9, and the bubble point was 25.7 microns. Each filter was approximately 20 mm thick. Each filter had dimensions of about 174 mm by about 178 mm.

[0259]フィルター1およびフィルター2の細菌ろ過効率(BFE)および粒子ろ過効率(PFE)を試験した。フィルター1およびフィルター2をポリプロピレン-スパンボンド/メルトブローン/スパンボンドの3つの層で作製された基準フィルターに対して比較した。 [0259] Filter 1 and Filter 2 were tested for bacterial filtration efficiency (BFE) and particle filtration efficiency (PFE). Filter 1 and Filter 2 were compared against a reference filter made with three layers of polypropylene-spunbond/meltblown/spunbond.

[0260]BFE試験を行なって、試験フィルターの上流の細菌コントロール数を下流の細菌数と比較することによって試験フィルターのろ過効率を決定した。噴霧器を用いて黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)の懸濁液をエアロゾルにして散布し、一定の流量(28.3L/m)および固定された空気圧(2.8×103CFU)で試験物品に送達した。条件パラメーターは最小4時間の間85%±5%相対湿度および21℃±5℃であった。チャレンジ送達は3.0±0.3μmの平均粒度(MPS)で1.7-3.0×10コロニー形成単位(CFU)に維持した。エアロゾルは収集用の6段階の生物粒子Andersenサンプラーを通して引き出した。この試験方法はASTM F2101-19およびEN 14683:2019, Annex Bに適合する。 [0260] A BFE test was performed to determine the filtration efficiency of the test filters by comparing the bacterial control counts upstream of the test filters to the bacterial counts downstream. A nebulizer was used to aerosolize a suspension of Staphylococcus aureus and deliver it to the test article at a constant flow rate (28.3 L/m) and fixed air pressure (2.8 x 103 CFU). . Condition parameters were 85% ± 5% relative humidity and 21°C ± 5°C for a minimum of 4 hours. Challenge delivery was maintained at 1.7-3.0×10 3 colony forming units (CFU) with a mean particle size (MPS) of 3.0±0.3 μm. The aerosol was drawn through a 6-stage biological particle Andersen sampler for collection. This test method conforms to ASTM F2101-19 and EN 14683:2019, Annex B.

[0261]圧力低下(デルタP)試験を行なって、マノメーターを用いて一定の流量で試験物品の両側の空気圧差を測定することによって試験フィルター物品の通気性を決定した。デルタP試験はEN 14683:2019, Annex CおよびASTM F2100-19に適合する。 [0261] A pressure drop (delta P) test was performed to determine the air permeability of the test filter articles by measuring the air pressure difference across the test article at a constant flow rate using a manometer. The Delta P test meets EN 14683:2019, Annex C and ASTM F2100-19.

[0262]PFE試験を行なって試験フィルター物品(11.1gsm、8.2gsm、および標準)の非生物粒子ろ過効率(PFE)を評価した。単分散ポリスチレンラテックス球(PSL)を霧状にし(原子状にし)、乾燥させ、試験フィルター物品を通過させた。試験フィルター物品を通過した粒子をレーザー粒子カウンターを用いて数えた。 [0262] PFE testing was performed to evaluate the non-living particle filtration efficiency (PFE) of test filter articles (11.1 gsm, 8.2 gsm, and standard). Monodisperse polystyrene latex spheres (PSL) were atomized (atomized), dried and passed through the test filter article. Particles passing through the test filter article were counted using a laser particle counter.

[0263]試験フィルターを系内に入れて1分のカウントを行なった。各々の試験物品の前後で系内に試験フィルター物品を入れないで1分のコントロールカウントを行ない、カウントを平均した。コントロールカウントは試験フィルター物品に送達される粒子の平均の数を決定するために行なった。ろ過効率は試験フィルター物品を貫通する粒子の数を用い、コントロール値の平均と比較して計算した。 [0263] The test filter was placed in the system and a 1 minute count was made. One minute control counts were made before and after each test article with no test filter article in the system and the counts were averaged. A control count was performed to determine the average number of particles delivered to the test filter article. Filtration efficiency was calculated using the number of particles that penetrated the test filter article and compared to the average of the control values.

[0264]手順はいくらかの例外はあるがASTM F2299に記載されている基本的な粒子ろ過方法を使用した。特に手順は中和してないチャレンジを組み込んだ。実際の使用において、粒子は電荷をもっているので、このチャレンジはより自然な状態を表す。中和してないエアロゾルも手術用のフェースマスクに関するFDA指針書に規定されている。 [0264] The procedure used the basic particle filtration method described in ASTM F2299 with some exceptions. Specifically, the procedure incorporated an unneutralized challenge. In practical use, this challenge represents a more natural state, since the particles carry an electrical charge. Unneutralized aerosols are also prescribed in the FDA Guidance Document for Surgical Face Masks.

[0265]BFEおよびPFE試験の結果を表3に示す。表3に示した結果は平均の結果である。8.2gsmのメルトブローンポリアミドおよびポリプロピレン標準では、5つのサンプルを平均した。11.1および11.1gsmのメルトブローンポリアミドでは4つのサンプルを平均した。 [0265] The results of the BFE and PFE tests are shown in Table 3. The results shown in Table 3 are average results. For the 8.2 gsm meltblown polyamide and polypropylene standards, five samples were averaged. Four samples were averaged for the 11.1 and 11.1 gsm meltblown polyamides.

[0266]11.1gsmおよび8.2gsmの両方のメルトブローンポリアミド66ナノファイバーは標準と類似の有利なPFEを示した。有利なことに、11.1gsmはまた標準と比べてデルタPを改良(低減)しながらBFEも勝っていた。これは著しい予想外の改良である。同様に、BFEは少しだけより低いが、8.2gsmメルトブローンポリアミド66ナノファイバーは著しくより低いデルタPを示した。本発明のメルトブローンナノファイバーはポリプロピレン標準と比べて改良された性能と共に機能効率を提供することができる。 [0266] Both the 11.1 gsm and 8.2 gsm meltblown polyamide 66 nanofibers showed similar favorable PFE to the standard. Advantageously, 11.1 gsm also outperformed BFE while improving (reducing) delta P compared to the standard. This is a significant and unexpected improvement. Similarly, the 8.2 gsm meltblown polyamide 66 nanofibers showed a significantly lower delta P, although the BFE was only slightly lower. The meltblown nanofibers of the present invention can provide functional efficiency with improved performance compared to polypropylene standards.

Figure 0007340037000006
Figure 0007340037000006

[0267]本発明が詳細に記載されて来たが、本発明の思想および範囲内の修正が当業者には容易に明らかになろう。かかる修正もまた本発明の一部と考えられる。以上の考察、当技術分野の関連知識および参照によりその開示の全てが本明細書に組み込まれる本発明の背景に関連して上述した参考文献を考慮して、さらなる記載は不必要と考えられる。加えて、以上の考察から、本発明の局面および様々な実施形態の一部分は全体または部分的に組み合わせたりまたは入れ替えたりしてもよいと理解されたい。さらにまた、当業者には分かるように、以上の記載は単に例示であり、本発明を限定する意図はない。最後に、言及した全ての特許、公開刊行物、および出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は以下の実施態様を含む。
[1]ナノファイバー不織層を含むろ過媒体であって、ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成された相対粘度が2から200のポリアミドを含む、ろ過媒体。
[2]ナノファイバー不織層を含むろ過媒体であって、ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、層に形成されたポリアミドを含み、層が225℃以上の融点を有する、ろ過媒体。
[3]フィルターがエアフィルター、油フィルター、バッグフィルター、液体フィルター、または呼吸用フィルターである、[1]または[2]に記載のろ過媒体。
[4]ポリアミドがナイロン6,6である、[1]または[2]に記載のろ過媒体。
[5]ポリアミドがナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイである、[1]または[2]に記載のろ過媒体。
[6]ポリアミドが高温ナイロンである、[1]または[2]に記載のろ過媒体。
[7]ポリアミドがN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す、[1]または[2]に記載のろ過媒体。
[8]ナノファイバー不織層が200CFM/ft 未満の空気透過率値を有する、[1]から[7]のいずれかに記載のろ過媒体。
[9]ナノファイバー不織層が50から200CFM/ft の空気透過率値を有する、[1]から[8]のいずれかに記載のろ過媒体。
[10]ナノファイバーが100から907ナノメートルの平均繊維径を有する、[1]から[9]のいずれかに記載のろ過媒体。
[11]不織布製品が150GSM以下の坪量を有する、[1]から[10]のいずれかに記載のろ過媒体。
[12]ろ過媒体がさらにスクリム層を含む、[1]から[11]のいずれかに記載のろ過媒体。
[13]ナノファイバー不織層がスクリム層上に紡糸された、[12]に記載のろ過媒体。
[14]ナノファイバー不織層がスクリム層以外の層上に紡糸された、[12]に記載のろ過媒体。
[15]ナノファイバー不織層がスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれている、[12]に記載のろ過媒体。
[16]ナノファイバー不織層がスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれている、[12]に記載のろ過媒体。
[17]ナノファイバー不織層が最も外側の層である、[12]に記載のろ過媒体。
[18]ろ過媒体がさらに少なくとも1つの追加の層を含み、ナノファイバー不織層が少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸された、[1]から[11]のいずれかに記載のろ過媒体。
[19]ナノファイバー不織層のポリアミドの相対粘度が紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減されている、[1]から[18]のいずれかに記載のろ過媒体。
[20]ポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、
(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップであって、ポリアミドが2から200の相対粘度を有する、ステップ;
(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および
(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径を有する、ステップ
を含む、方法。
[21]ポリアミドナノファイバー層を含むろ過媒体を作製する方法であって、
(a)紡糸可能なポリアミドポリマー組成物を用意するステップ;
(b)ポリアミドポリマー組成物を、1ミクロン(1000ナノメートル)未満の平均繊維径を有する複数のナノファイバーに溶融紡糸するステップ;および
(c)ナノファイバーを現存するろ過媒体層上に形成するステップであって、ポリアミドナノファイバー層が1000ナノメートル未満の平均ナノファイバー繊維径および225℃以上の融点を有する、ステップ
を含む、方法。
[22]ポリアミドナノファイバー層がダイを通して高速の気体流中にメルトブローすることによって溶融紡糸される、[20]または[21]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[23]ポリアミドナノファイバー層が、液体形態のポリアミドポリマー組成物を加圧ガスで繊維形成チャンネルに通して押し出すことを含む2相推進剤ガス紡糸により溶融紡糸される、[20]または[21]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[24]ポリアミドナノファイバー層が、ナノファイバーを移動ベルト上に収集することにより形成される、[20]から[23]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[25]前記ポリアミド組成物がナイロン6,6を含む、[20]から[24]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[26]前記ポリアミド組成物がナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイを含む、[20]から[24]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[27]前記ポリアミドがHTNを含む、[20]から[24]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[28]前記ポリアミドがN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す、[20]から[24]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[29]ポリアミドナノファイバー層が150GSM以下の坪量を有する、[20]から[28]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[30]ろ過媒体がさらにスクリム層を含む、[20]から[29]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[31]ポリアミドナノファイバー層がスクリム層上に紡糸される、[20]から[30]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[32]ポリアミドナノファイバー層がスクリム層以外の層上に紡糸される、[31]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[33]ポリアミドナノファイバー層がスクリム層と少なくとも1つの他の層との間に挟まれる、[31]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[34]ポリアミドナノファイバー層がスクリム層以外の少なくとも2つの層の間に挟まれる、[31]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[35]ポリアミドナノファイバー層が最も外側の層である、[31]に記載のろ過媒体を作製する方法。
[36]ろ過媒体がさらに少なくとも1つの追加の層を含み、ナノファイバー不織層が少なくとも1つの追加の層の1つの上に紡糸される、[20]から[31]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[37]ポリアミドナノファイバー層のポリアミドの相対粘度が紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減される、[20]から[36]のいずれかに記載のろ過媒体を作製する方法。
[0267] Although the invention has been described in detail, modifications within the spirit and scope of the invention will be readily apparent to those skilled in the art. Such modifications are also considered part of the invention. In view of the above discussion, the relevant knowledge in the art, and the references cited above in connection with the background of the invention, the disclosures of which are hereby incorporated by reference in their entirety, no further description is deemed necessary. Additionally, in view of the foregoing discussion, it should be understood that aspects of the invention and portions of various embodiments may be combined or interchanged in whole or in part. Furthermore, as will be appreciated by those skilled in the art, the above description is merely exemplary and is not intended to limit the invention. Finally, all mentioned patents, publications and applications are hereby incorporated by reference in their entirety.
The present invention includes the following embodiments.
[1] A filtration medium comprising a nanofiber nonwoven layer, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers), and the relative viscosity formed in the layer is A filtration medium comprising 2 to 200 polyamides.
[2] A filtration medium comprising a nanofiber nonwoven layer, wherein the nanofiber nonwoven layer comprises polyamide spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers) and formed into a layer. , a filtration medium in which the layers have a melting point of 225° C. or higher.
[3] The filtration media of [1] or [2], wherein the filter is an air filter, oil filter, bag filter, liquid filter, or respiratory filter.
[4] The filtration medium of [1] or [2], wherein the polyamide is nylon 6,6.
[5] The filtration media of [1] or [2], wherein the polyamide is nylon 6,6 and a derivative, copolymer, blend or alloy of nylon 6.
[6] The filtration media of [1] or [2], wherein the polyamide is high temperature nylon.
[7] the polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" means nylon and "T" is terephthal; The filtration medium of [1] or [2], which refers to acid.
[8] The filtration media of any of [1]-[7], wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of less than 200 CFM/ft 2 .
[9] The filtration media of any of [1]-[8], wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of 50 to 200 CFM/ft 2 .
[10] The filtration medium of any one of [1] to [9], wherein the nanofibers have an average fiber diameter of 100 to 907 nanometers.
[11] The filtration media of any of [1]-[10], wherein the nonwoven product has a basis weight of 150 GSM or less.
[12] The filtration medium of any one of [1] to [11], wherein the filtration medium further comprises a scrim layer.
[13] The filtration media of [12], wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto the scrim layer.
[14] The filtration media of [12], wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto a layer other than the scrim layer.
[15] The filtration media of [12], wherein the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between the scrim layer and at least one other layer.
[16] The filtration media of [12], wherein the nanofiber nonwoven layer is sandwiched between at least two layers other than the scrim layer.
[17] The filtration media of [12], wherein the nanofiber nonwoven layer is the outermost layer.
[18] Any of [1] to [11], wherein the filtration medium further comprises at least one additional layer, wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto one of the at least one additional layer. filtration media.
[19] The filtration medium of any one of [1] to [18], wherein the relative viscosity of the polyamide of the nanofiber nonwoven layer is reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer. .
[20] A method of making a filtration medium comprising a polyamide nanofiber layer, comprising:
(a) providing a spinnable polyamide polymer composition, wherein the polyamide has a relative viscosity of 2 to 200;
(b) melt spinning the polyamide polymer composition into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers); and
(c) forming nanofibers on an existing filtration media layer, wherein the polyamide nanofiber layer has an average nanofiber fiber diameter of less than 1000 nanometers;
A method, including
[21] A method of making a filtration medium comprising a polyamide nanofiber layer, comprising:
(a) providing a spinnable polyamide polymer composition;
(b) melt spinning the polyamide polymer composition into a plurality of nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers); and
(c) forming nanofibers on an existing filtration media layer, wherein the polyamide nanofiber layer has an average nanofiber fiber diameter of less than 1000 nanometers and a melting point of 225° C. or higher;
A method, including
[22] The method of making the filtration media of [20] or [21], wherein the polyamide nanofiber layer is melt-spun by melt-blowing through a die into a high-velocity gas stream.
[23] The polyamide nanofiber layer is melt spun by two-phase propellant gas spinning, which involves extruding a polyamide polymer composition in liquid form through a fiber-forming channel with pressurized gas, [20] or [21]. A method of making a filtration medium according to .
[24] A method of making a filtration media according to any of [20] to [23], wherein the polyamide nanofiber layer is formed by collecting nanofibers on a moving belt.
[25] The method of making a filtration medium according to any one of [20] to [24], wherein the polyamide composition comprises nylon 6,6.
[26] The method of making a filtration media of any of [20] to [24], wherein the polyamide composition comprises nylon 6,6 and derivatives, copolymers, blends or alloys of nylon 6.
[27] The method of making a filtration medium according to any one of [20] to [24], wherein the polyamide comprises HTN.
[28] The polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, wherein "N" means nylon and "T" is A method of making a filtration medium according to any of [20] to [24], which refers to terephthalic acid.
[29] A method of making a filtration media according to any of [20] to [28], wherein the polyamide nanofiber layer has a basis weight of 150 GSM or less.
[30] The method of making the filtration medium of any of [20] to [29], wherein the filtration medium further comprises a scrim layer.
[31] The method of making the filtration media of any of [20]-[30], wherein the polyamide nanofiber layer is spun onto the scrim layer.
[32] The method of making the filtration media of [31], wherein the polyamide nanofiber layer is spun onto a layer other than the scrim layer.
[33] The method of making the filtration media of [31], wherein the polyamide nanofiber layer is sandwiched between the scrim layer and at least one other layer.
[34] The method of making the filtration media of [31], wherein the polyamide nanofiber layer is sandwiched between at least two layers other than the scrim layer.
[35] The method of making the filtration media of [31], wherein the polyamide nanofiber layer is the outermost layer.
[36] Any of [20] to [31], wherein the filtration medium further comprises at least one additional layer, and wherein the nanofiber nonwoven layer is spun onto one of the at least one additional layer. A method of making a filtration medium.
[37] Producing the filtration media of any of [20] to [36], wherein the relative viscosity of the polyamide in the polyamide nanofiber layer is reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer. how to.

Claims (11)

ナイロンスパンボンドスクリム上の、3から6つのナノファイバー不織層を含むろ過媒体であって、各ナノファイバー不織層が、平均繊維径が1ミクロン(1000ナノメートル)未満のナノファイバーに紡糸され、ASTM D 789で測定される相対粘度が2から200のポリアミドを含み、ろ過媒体の圧力低下が0.5~10mmHO(4.9~98.06Pa)であり、3から6つのナノファイバー不織層のそれぞれが2~40gsmの坪量を有する、ろ過媒体。 A filtration media comprising 3 to 6 nanofiber nonwoven layers on a nylon spunbond scrim, each nanofiber nonwoven layer being spun into nanofibers having an average fiber diameter of less than 1 micron (1000 nanometers). , a polyamide having a relative viscosity of 2 to 200 as measured by ASTM D 789, a pressure drop of the filtration media of 0.5 to 10 mm H 2 O (4.9 to 98.06 Pa) , and 3 to 6 nanometers. A filtration medium wherein each of the fiber nonwoven layers has a basis weight of 2-40 gsm . フィルターがエアフィルター、油フィルター、バッグフィルター、液体フィルター、または呼吸用フィルターである、請求項1に記載のろ過媒体。 2. The filtration media of claim 1, wherein the filter is an air filter, oil filter, bag filter, liquid filter, or respiratory filter. ポリアミドがナイロン6,6である、請求項1に記載のろ過媒体。 2. The filtration media of claim 1, wherein the polyamide is nylon 6,6. ポリアミドがナイロン6,6およびナイロン6の誘導体、コポリマー、ブレンドまたはアロイである、請求項1に記載のろ過媒体。 2. The filtration media of claim 1, wherein the polyamide is nylon 6,6 and nylon 6 derivatives, copolymers, blends or alloys. ポリアミドが高温ナイロンである、請求項1に記載のろ過媒体。 2. The filtration media of claim 1, wherein the polyamide is high temperature nylon. ポリアミドがN6、N6T/66、N612、N6/66、N11、およびN12からなる群から選択される長鎖脂肪族ナイロンであり、「N」はナイロンを意味し、「T」はテレフタル酸を指す、請求項1に記載のろ過媒体。 The polyamide is a long chain aliphatic nylon selected from the group consisting of N6, N6T/66, N612, N6/66, N11, and N12, where "N" means nylon and "T" means terephthalic acid The filtration medium of claim 1. ナノファイバー不織層が200CFM/ft未満の空気透過率値を有する、請求項1から6のいずれかに記載のろ過媒体。 7. The filtration media of any of claims 1-6, wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of less than 200 CFM/ft <2> . ナノファイバー不織層が50から200CFM/ftの空気透過率値を有する、請求項1から7のいずれかに記載のろ過媒体。 8. The filtration media of any of claims 1-7, wherein the nanofiber nonwoven layer has an air permeability value of 50 to 200 CFM/ft <2> . ナノファイバーが100から907ナノメートルの平均繊維径を有する、請求項1から8のいずれかに記載のろ過媒体。 9. A filtration medium according to any preceding claim, wherein the nanofibers have an average fiber diameter of 100 to 907 nanometers. 不織布製品が150GSM以下の坪量を有する、請求項1から9のいずれかに記載のろ過媒体。 10. The filtration media of any of claims 1-9, wherein the nonwoven product has a basis weight of 150 GSM or less. ナノファイバー不織層のポリアミドの相対粘度が紡糸し層を形成する前のポリアミドと比較して少なくとも20%低減されている、請求項1から10のいずれかに記載のろ過媒体。 11. The filtration medium of any of claims 1-10, wherein the relative viscosity of the polyamide of the nanofiber nonwoven layer is reduced by at least 20% compared to the polyamide prior to spinning to form the layer.
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