JPH10102366A - 高性能透過性繊維構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機能性微粒子の充填を改善し、なお許容され
る透過性を有する繊維構造を提供する。 【解決手段】 繊維構造は、繊維の均一性及び微粒子の
分配を改善した安定したミクロ構造を含む。好ましく
は、繊維構造は、厚みの減少の結果として、構造上の一
体性及び剛性を改善される。この結果、繊維構造が、高
機能で、透過性を有したまま、丈夫になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機能微粒子を含む
繊維構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機能微粒子は、種々の理由のために繊維
構造に組み込まれる。例えば、軍隊の隊員の化学防御の
繊維品は、活性炭のような気体吸着粒子を含む。フィル
ター材又はフィルターは、フィルターを通過する液体又
は気体のある成分を選択的に取り除くための吸着粒子を
含む。機能性微粒子は、流体の流れに活性剤又は所望の
化学的変化を起こさせるものを解放するために使用さ
れ、化学的に又は触媒的に液体の流れの成分と反応す
る。

【０００３】フィルター材及びフィルターは、より多く
の機能性微粒子が供給されたとき、ある機能を達成する
ためのその中に含まれる活性化粒子が一般によりよく働
くようにする。これは、活性化粒子のより多くの投入が
一般により高い圧力での滴下をもたらすため、フィルタ
ー材／フィルターによる低い圧力での滴下を望むことと
矛盾する。

【０００４】マーケルらの米国特許第５３２８７５８号
明細書に例示されるように、微粒子を入れた繊維構造が
知られている。マーケルでは、少なくとも２秒のガーレ
ー時間（Gurley time）によって透過性を特定し、増加
したカレンダーロールの圧力とともにガーレー時間が増
加されることを教示し、ウェブ厚さを圧縮するためカレ
ンダー処理又はプレス処理を用いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この技術の利点にもか
かわらず、機能性微粒子の改善された充填を含み、まだ
許容される透過性を有する繊維構造が必要とされてい
る。特に、本繊維構造から作られるフィルターの利点
は、圧力低下に対する材料の充填及びこのような機能性
微粒子の充填の割合を改善することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、繊維構
造は、許容可能な透過性を有したまま単位体積（面積×
厚さ）ごとに機能性微粒子の充填を改善し、曲げられた
複合繊維からなる繊維マトリックスに基づく利点があ
る。この点について、本発明は、繊維マトリックス及び
その中で動けなくされた機能性微粒子の均質性が改善さ
れ、サイジングされることによって、さらに高充填され
た繊維マトリックスが構造上の一体性において増加さ
れ、硬化されるという発見に基づくものである。「サイ
ジングされる」と言う用語は、本明細書では、厚みを縮
小することを意味する。

【０００７】有益な応用として、丈夫で、より堅く、よ
り薄い繊維構造をひだ折りすることができ、特別な量の
フィルタースペース内で、圧力低下に対する材料の充填
比及び結果的に機能性微粒子の充填比を改善するよう
に、動的な状態のもとでひだ折りされた形で剛性をかな
り維持することがわかった。

【０００８】実施例で後に詳細にされる本発明の適用で
は、繊維構造は、予め形成されて部分的に予め結合され
たウェブの間に配置された、機能性微粒子を充填された
繊維マトリックスからなる。本明細書において、「マク
ロ構造」とは、本発明と関連しない、予め形成されて部
分的に予め結合されたようなウェブから、機能性微粒子
が充填された繊維マトリックスを区別するために使用さ
れる。本発明に従ってサイジングすることの目的及び効
果は、マクロ構造の厚さ及び大きさをかなりの程度縮小
することであり、一方、使用状態に合わせて予め形成さ
れて部分的に結合されたウェブ等の場合には、最小の厚
さ及び大きさの縮小しか生じ得ない。

【０００９】本発明に従えば、繊維マクロ構造は、少な
くとも０．２５ｇ／ｃｍ³の機能性微粒子の特別な充填
を含み、２００Ｐａで１００（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）より
大きい空気透過性を有する。本明細書において、「特別
な充填」（specific loading）という用語は、マクロ構
造の単位体積ごとの標準化された充填を規定し、「標準
化された充填」（normalized loading）という用語は、
微粒子の充填された質量及び標準化されたかさ密度に基
づくものである。本明細書では、特別な充填値は、０．
５ｇ／ｃｃのかさ密度で標準化される。「特別な充填」
は、慣例のように、繊維構造のパーセントに関する微粒
子のパーセントを規定するのに代えて、利用可能な量の
ウェブへの微粒子の充填を規定するために使用するのが
有利である。これは、微粒子及び繊維によって占められ
る量が、透過性及び曲折度を決定するからである。

【００１０】この繊維ミクロ構造は、熱的に結合された
全体的に均質の繊維マトリックスと、好ましくは、全体
的に等間隔で三次元的に間隔をあけられるようにそのマ
トリックスの隙間に捕らえられ、曲折した流路を形成す
るために接着によってそのマトリックスに固定される機
能性微粒子とからなる安定化されたミクロ構造を含む。
本発明に従えば、繊維マトリックスの均一性及び微粒子
の三次元的な等間隔のスペーシングが改善される。好ま
しくは、マクロ構造は、サイジングされ、その結果、丈
夫で、堅くなり、記述される特別な充填及び透過性を有
する。

【００１１】繊維マトリックスは、好ましくは、熱で柔
らかくなる構造の成分及びより低い温度で解ける成分を
含む捲縮された複合繊維から形成されることが好まし
い。捲縮された複合繊維は、三次元的に捲縮されている
ことが好ましい。

【００１２】高充填された繊維マクロ構造の作成におい
て、全体的に均一なマトリックス又はウェブは、機能性
微粒子の捕獲のために開口し、微粒子は、マトリックス
の隙間で捕獲されることが好ましい。マトリックスは、
個々の繊維の交差点で熱的に結合され、さらに、より低
い温度で解ける複合繊維成分が、粒子を固定するために
繊維に微粒子を接着することが好ましい。ミクロ構造の
安定化は、圧力をかけずに熱処理によりもたらされるこ
とが好ましい。

【００１３】ミクロ構造の安定化の後、マクロ構造は、
加熱され、サイジングされる。ミクロ構造における相対
的間隔の関係は、サイジングすることにより変化しな
い。従って、繊維マトリックス及びその中で動かない機
能性微粒子の改善された均一さが維持される。また、サ
イジングすることは、構造の一体性を増加させ、この結
果、丈夫なマクロ構造をもたらし、剛性を増加し、曲折
度を増加する。サイジングすることは、透過性を減少さ
せるが、サイジングされたマクロ構造の透過性は、それ
にもかかわらず、以前のように規定される。

【００１４】この新規な、高充填され、透過可能で、丈
夫なマクロ構造を、この最後の形で最初から作ることが
できない。むしろ、ウェブ構造の開口が、微粒子の分配
及び捕獲の均一さ並びに曲折した流路の形成に最初に必
要とされる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。以下に示されるように、本発明は、構造上
の成分及びより低い温度で解ける成分を含む捲縮した複
合繊維からなり、微粒子が動けない繊維マトリックスに
基づくことが好ましい。構造上の成分は、機能性微粒子
を多く充填されたときでさえ、高い構造上の一体性を備
え、より低い温度で解ける成分は、繊維マトリックスの
自己結合をもたらし、複合繊維への微粒子の接着のため
の高い結合能力を有することが好ましい。

【００１６】ポリエチレンテレフタレート（polyethyle
ne terephthalate）のようなポリエステル（polyester
s）は、約２４０〜２５６℃の融点を持ち、適切な複合
繊維の構造上の成分として特に有用である。しかしなが
ら、より低い温度で解ける成分より実質的に高い温度で
解ける他の熱可塑性ポリマー又は熱軟化性材料を使用し
てもよい。一般には、有用な構造上の成分は、より低い
温度で解ける成分より少なくとも約３０〜５０℃高い温
度で解けることが好ましい。より低い温度で解ける成分
は、複合繊維への機能性微粒子の融解接着及び繊維と繊
維との結合を最適化するために選択される。適切な複合
繊維は、構造上の成分及びより低い温度で解ける成分と
異なる第三の熱可塑性成分からなる。

【００１７】より低い温度で解ける成分は、微粒子と繊
維が結合するために、約摂氏２０度より低いはっきりと
限定された融点を持つことが好ましい。はっきりとした
融点を持つ例示される熱可塑性ポリマーは、ポリアミド
（polyamides）、ポリエステル（polyesters）、特に単
独重合体（homopolymers）を含む。融点がよりはっきり
し、又はより限定されるほど、繊維と繊維の結合をより
コントロールすることができ、微粒子と繊維の結合をよ
りコントロールすることができる結果となる。高分子材
料がはっきりとした融点を持つかどうかの決定におい
て、融点は、材料が柔らかく、ねばねばするときが始ま
りとして、また、材料がすっかり液体になった時を終わ
りとして考えるべきである。融解及び凝固サイクルを十
分にコントロールできないことは、有害である。

【００１８】さらに、適切なより低い温度で解ける成分
は、機能性微粒子の異なる表面の上へ及び中へ流れ、強
い物理的結合を形成するために、充分なメルトフローを
持ち、微粒子のドリッピング又は不要のコーティングを
防止するのに充分な溶融粘性を持つことが好ましい。微
粒子のコーティングの範囲はまた、微粒子の大きさ及び
繊維のデニールに依存する。より低い温度で解ける成分
によってもたらされる効率のよい結合は、微粒子の表面
の約１パーセントだけを覆うことが好ましく、このよう
に、微粒子の能力を余り減少しない。

【００１９】より好ましくは、より低い温度で解ける成
分は、ナイロン−１１（nylon-11）及びナイロン−１２
（nylon-12）のようなポリアミド（polyamides）を含
む。しかしながら、ポリエチレン（polyethylene）及び
変性ポリエステル（modified polyesters）のようなポ
リオレフィン（polyolefins）を含む他の高分子材料
は、改善されたプロセス制御を用いれば、有用であるこ
とがわかった。

【００２０】同心のシースコア(sheath-core)繊維は、
本発明の実行に有用な複合繊維の一つの例である。適切
な複合繊維は、また、偏心したシースコア繊維及び並列
構成を有する繊維を含む。これらのタイプの複合繊維
は、二重成分（bicomponent）又は２種以上のフィラメ
ントからなる（heterofil）繊維として知られている。
好ましくは、スパンへテロフィル繊維（spun,heterofil
fiber）を用いてもよい。

【００２１】複合繊維のデニールは、繊維マトリックス
の所望の特性に応じて変更してもよい。有用な複合繊維
は、約１０ミクロンを越える平均直径を有する典型的な
マクロファイバー（macrofiber）である。有用なマクロ
ファイバーの平均直径は、意図された適用に応じて約１
２〜２５ミクロンである。所望であれば、０．５〜３の
平均デテックス（average dtex）、特に０．８ｄｔｅｘ
を有するようなファインデニール複合繊維が、マクロフ
ァイバーの代わりに繊維マトリックスを形成するのに使
用され、このようにして強く、さらにより柔らかい構造
を作り出す。

【００２２】動くことのできないマトリックスは、ま
た、非複合的繊維又は他の物質を含んでもよい。フィル
ターとして使用する動くことのできないマトリックス
は、特に大きな機能性微粒子が使用されるならば、剛性
を備えるため、６〜１００００ｄｔｅｘを有する構造繊
維を含むことが好ましく、また、ダスト微粒子（dust p
articulate）の効率的な濾過のためにマイクロデニール
ファイバー（microdenierfibers）を含むことが好まし
い。マイクロデニールファイバー又は硬化ファイバー
は、複合繊維、非複合的繊維、又は、これらの混合であ
ってもよい。機能性微粒子を含む繊維構造は、０．５〜
５０ｍｍ又はそれ以上の厚さで作ることができる。

【００２３】本発明に従う微粒子を捕獲する繊維構造
は、カーディングによって乾式形成されることが好まし
い。乾式形成は、全体的に均質な構造を形成するのに適
しており、空気又は流体の流れのために微粒子が充填さ
れた構造における曲折した経路で、機能性微粒子のよう
な異なる物質の導入、スペーシング、及び捕獲を制御す
るのに適している。

【００２４】本発明の従う不織繊維マトリックスは、機
能性微粒子の捕獲を高めるために多少高くなるように捲
縮した短繊維の複合繊維から形成されることが好まし
い。二次元又は三次元の捲縮した繊維を使用することが
好ましい。このような場合に、複合繊維は、機能性微粒
子を捕獲する三次元の全体的に均質な構造を形成するの
に充分な量が配分されて存在し、微粒子をその構造に融
解接着させ、一点以上で微粒子をその構造に結合させる
ことが好ましい。本発明に従う高い微粒子の充填と一致
して、複合繊維が、微粒子の量を比較して小量存在す
る。従って、繊維は、微粒子が充填されたマクロ構造の
約５〜２０重量パーセントであることが好ましい。ま
た、複合繊維の構造上の成分は、微粒子の高充填を可能
とするように高い構造上の一体性を備えることが好まし
い。一点以上での構造に対する微粒子の結合は、構造上
の一体性を増加させる。

【００２５】本発明に従えば、特別な充填の透過性の改
善が、マトリックスファイバーの全体的な均質さを改善
し、繊維マトリックスの三次元的な空間内で機能性微粒
子の等間隔でのスペーシングを改善する。繊維マトリッ
クス及び微粒子の全体的な均質さが改善された結果、微
粒子が繊維マトリックスの相対的により大きい量を占
め、許容可能な透過性を有したまま、曲折した流れをも
たらす。さらに、曲折度を増加して、微粒子に占められ
る量と流れのために利用可能な量との比を改善する。流
れの増加した曲折度より、動的な状況下で機能性微粒子
による運動がより効率的になるように、気体又は液体と
機能性微粒子との間の相互作用がより高められる。

【００２６】また、本発明に従って特別な充填の透過性
を改善することは重要であり、すなわち、ミクロ構造の
安定化の後、マクロ構造の量を減少するように、マクロ
構造がサイジングされ、より薄い構造にされるが、相対
的なミクロ構造のスペーシングの関係を変化しないよう
な方法で、マトリックス構造の全体的な均質さ及び微粒
子の三次元的な全体的に等間隔なスペーシングが改善さ
れ、許容可能な透過性が維持される。

【００２７】本発明に従う高機能で透過性のある丈夫な
繊維のマクロ構造は、機能性微粒子の少なくとも０．２
５ｇ／ｃｍ³、好ましくは、約０．３０〜０．３５ｇ／
ｃｍ³又はそれ以上の特別な充填を含み、２００Ｐａで
１００（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）以上、好ましくは、約１７
５〜２００（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）又はそれ以上の空気透
過性を有する。以前に示したように、相対的により高い
特別な充填の要望は、相対的により大きい透過性と矛盾
する。このように、より高い特別な充填は、通常より低
い透過性を導く。上記したように、微粒子及び繊維によ
り占められる量は、透過性及び曲折度を決定するため、
特別な充填は、利用可能なウェブ量における微粒子の充
填を限定するのに使用される。

【００２８】本明細書では、特別な充填量は、機能性微
粒子の０．５ｇ／ｃｃのかさ密度により標準化される。
しかしながら、適正な標準化値は、機能性微粒子のタイ
プに依存することを考慮される。異なるタイプの微粒子
が異なるかさ密度を有するため、標準化が必要である。

【００２９】サイジングされて成形された後、相対的に
薄く、高充填され、許容可能な透過性を有し、より丈夫
な繊維の構造は、鋭くＶ字形状のひだを形成するように
編まれることが好ましい。そのひだがフィルターに組み
込まれたとき、低い圧力低下により明確に特徴づけられ
るフィルターが作られる。さらに、鋭くＶ字形状のひだ
を作る可能性は、ひだの間のスペースの減少とともに単
位長さごとのひだの数の改善を考慮し、その結果、フィ
ルターの量を満たし、従って、圧力低下に対する充填さ
れる材料及び充填される微粒子の比が改善される。従っ
て、ひだのあるフィルターを作るとき、最高の機能性微
粒子の充填と最低の圧力低下との理論的なバランス点を
達成することが目的である。本発明において、このバラ
ンス点は、改善された微粒子の充填並びにウェブの剛性
及び厚さを含む要因の結果として近づけられる。

【００３０】サイジングされてセットされた後、繊維構
造は堅いけれども、それにもかかわらず、改善された構
造上の一体性のために丈夫であり、この結果、クラック
やダメージなしに共通のひだ折り機でひだが折られる。
構造の変形性及び柔軟性は、さらに、処理の間の機械的
な誤用及びその最終使用に対する強固さを備える。堅い
構造は、高い空気速度の場合でさえまっすぐな表面を保
持し、ひだを形成して使用されるときにしっかりとひだ
の間隔をあけることができ、類似の製品の通例の場合よ
りもひだのスペーサーをより少なくすることができる。
堅い構造は、また、ひだ折りの均質さを補助するのに有
利である。繊維の熱可塑性の性質のために、ひだ折りさ
れた繊維のひだのヒートセット又はモールドされた部品
のヒートセットのように、成形された後、構造をヒート
セットすることができる。

【００３１】マトリックス繊維の全体的な均質さ及び繊
維マトリックス内の機能性微粒子の三次元的な等間隔の
スペーシングに影響する要因は、繊維のデニール、切断
長さ、並びに捲縮のタイプ及び量を含み、また、ウェブ
の開口、質量、ロフト（loft）及び繊維間の隙間の構造
を含み、また、大きさ、幾何学的形状、密度、表面特
性、及び間隙率を含み、さらに、ウェブ形成処理の動的
変化、微粒子の付加、及びウェブのかきまぜを含む。こ
れらの要因のいくつかは先行技術で詳細に述べられてい
るので、いくらかのコメントを除き、簡潔のために、こ
こでは議論しない。このようにして、例えば、より微細
な繊維がよりきめの粗い繊維より多くの繊維表面をもた
らし、与えられた繊維の重量に対する利用可能な表面領
域を増加するために使用することができる。但し、逆の
考察に基づいて反対の選択が必要とされるかもしれな
い。ウェブ形成処理の動的変化の重要性は、グロージャ
ーらの米国特許第５４８６４１０号明細書で述べられて
いる。また、微粒子の物理的特性が微粒子を捕獲するウ
ェブの隙間の大きさ及び外形と関連することは、重要で
ある。さらに、与えられた量の微粒子を二つ又はそれ以
上の量に分割してウェブに付加することは、微粒子を一
回で付加することよりも一般に好ましい。さらに、微粒
子の付加の間、機械的又は他の適切なウェブのかきま
ぜ、傾斜路の使用、又は垂直及び水平方向の分配を推進
するいくらかの他の技術が、微粒子の分配の均質さを推
進する。

【００３２】繊維マトリックス内の三次元的な空間でマ
トリックス繊維及び機能性微粒子の全体的な均質さを改
善することにおいて本発明で特に重要な要因は、繊維の
捲縮である。二次元的な繊維の捲縮は有用であるけれど
も、三次元的な繊維の捲縮が通常特に重要であることが
わかった。この改善は、第三の次元における改善された
均質さによることがわかる。さらに、三次元的に捲縮さ
れた繊維に対して、相対的により高い捲縮の割合がこの
発明の目的に、より効果的である。例えば、約３０パー
セント又はそれ以上の捲縮は、大変効果があることがわ
かった。微粒子の付加の間のラインの速度が、改善され
た全体的な均質さを得ることにおいて重要である。ライ
ンの速度が速すぎると、均質さが減少する。さらに、微
粒子の付加とミクロ構造の安定との間でウェブの機械的
なかきまぜは、微粒子を垂直及び水平方向に動作させる
のに効果がある。さらに詳細は実施例から理解される。

【００３３】本発明によって、構造の表面から表面まで
繊維マトリックスの三次元的な空間内で機能性微粒子の
等間隔のスペーシングの改善が例示される。また、二つ
又はより多くのタイプの繊維構造内で積層、混合、又は
完全に混合された微粒子が付加されてもよい。従って、
本発明に従ったバリエーションにおいて、付加の順序に
応じた層の順序でウェブ内で各微粒子の層が形成される
ように、初めに一つのタイプの微粒子が付加され、次に
第二のタイプが付加され、二つの又はより多くのタイプ
の微粒子が分配され、繊維のウェブ内で捕獲されるよう
にしてもよい。このような微粒子の層の各々が、本発明
に従い、三次元的な等間隔の微粒子のスペーシングによ
って特徴づけられることが好ましい。

【００３４】望ましくは、機能性微粒子は、一つの又は
多数の応用に付加されてもよい。一般に、相対的にあま
り密集していないウェブは、多量の応用ではなく、一つ
の微粒子により適している。また、微粒子の付加の速度
は、重要である。このように、より高い均質さは、通常
より遅い付加から得られる。

【００３５】ウェブマトリックス内での全体的に等間隔
で三次元的な微粒子のスペーシングが本発明に従って得
られると、効果的な微粒子を固定するためにウェブマト
リックスへの微粒子の融解接着及び個々の繊維の交差点
でのウェブの熱的な結合によって、ミクロ構造が安定化
される。結果として生じる繊維間の結合は、複合繊維自
身の結合より通常強く、同様に微粒子と繊維との結合が
構造を強くする。

【００３６】実質的に有害に微粒子表面領域に作用しな
いで十分に微粒子を繊維に結合し、繊維構造を自己結合
するように、より低い温度で解ける成分を制御して溶か
すためにより低い温度で解ける繊維成分の融点の上に温
度を上げ、通常では少し温度を上げて微粒子が充填され
たマトリックスを熱することにより、ミクロ構造の安定
化を達成することが好ましい。有用な上昇される温度
は、構造上の成分の融点より低く、所望の結合を達成す
るのに適切な時間の間、熱が加えられる。相対的により
高い熱処理温度の選択は、通常より長い暴露時間を必要
とする。より低い温度で解ける成分の多すぎる流れ又は
構造上の減損となる処理条件は、避けるべきである。

【００３７】熱処理は圧力を加えないことが好ましい。
ミクロ構造を安定化させる適切な方法は、特に機能性微
粒子がより低い温度で解ける成分より低い特別な熱を持
つとき、充填されたウェブを赤外線オーブン（IR ove
n）に通過させることである。ミクロ構造の安定化は、
相対的な幾何学的次元又は関係の捻れなしにマクロ構造
の厚さを連続して減少させることが好ましい。従って、
本願発明に従えば、繊維構造の均質性を増加させ、繊維
構造内の全体的に等間隔の三次元的な微粒子のスペーシ
ングを改善し、流路を曲げることにより特徴づけられ
る、安定した透過性のあるミクロ構造を作ることができ
る。

【００３８】この結果、本発明に従えば、マクロ構造上
のディメンジョン、特に、厚さを変更することができる
とともに、微粒子間の相対的な距離のようなミクロ構造
の相対的な幾何学的関係を維持することができる。本発
明に従う高充填されたマクロ構造は、許容可能な透過性
を維持したまま、構造上の一体性が増加され、より薄く
され、堅くされる。比較として、均質でない微粒子が分
配された高充填された構造は、許容可能な透過性を維持
したまま、構造上の一体性を増加し、より薄くし、堅く
することはできない。微粒子の分配の非均質さが、繊維
配置を含む問題となり、繊維の構造上の均質さに反す
る。従って、本発明に従えば、安定したミクロ構造を有
する高充填された繊維のマクロ構造は、微粒子及び繊維
が同様に充填されたサイジングされていない構造と比較
して丈夫でより堅くより薄い構造を作るための熱処理及
びサイジング処理により決定され、それらによって、マ
クロ構造は、許容可能な透過性を維持したまま、大きさ
を減少される。

【００３９】より高い又は最も高いガラス転移温度を有
する複合繊維成分のガラス転移温度の上で、より低い温
度で解ける成分の融点より下に上昇された温度まで熱す
ることによりこの結果が達成され、これにより、複合繊
維は柔らかくされ、さもなければ、熱成形の準備が適切
になされる。もちろん、この熱成形の温度は、ミクロ構
造を不安定にしないようにミクロ構造の安定化のために
使用される上昇された温度より低く、熱は所望の効果を
達成するための適正な期間の間加えられる。この熱処理
ステップは、簡単に赤外線オーブンを用いて実行されて
もよい。相対的により高い熱処理温度の選択は、通常相
対的により短い暴露時間を必要とし、相対的により低い
温度の選択は、一般的には相対的により長い暴露時間を
必要とする。ミクロ構造が不安定となる処理条件は、避
けるべきである。

【００４０】適切に熱せられた繊維構造のサイジング
は、適正なニップギャップ（nip gap）を用いてなされ
ることが好ましい。このように、０．２５ｇ／ｃｍ³又
はそれ以上の機能性微粒子の特別な充填に対して、マク
ロ構造に関係するニップギャップが小さすぎるとマクロ
構造を粉砕し、構造上の一体性を破壊する。この結果、
繊維間の結合は、繊維と微粒子の結合と同様に破壊さ
れ、繊維のマクロ構造は、まったく維持されない。一
方、ニップギャップが大きすぎると、本発明に従う丈夫
で堅い繊維のマクロ構造にならない。しかしながら、ニ
ップギャップは、微粒子がより低く充填された繊維構造
に対してあまり重要ではない。このように、約０．２０
ｇ／ｃｍ³又はそれ以下の微粒子の特別な充填に対し
て、適切な製品を生産するために相対的により広い範囲
の有益なニップギャップが存在する。従って、本発明に
使用される適切なニップギャップは、許容可能な透過性
を維持したまま、一体性を改善し、剛性を増加した高充
填されたマクロ構造を作るのに効果的である。さらに、
ミクロ構造内の相対的なスペーシング関係は変更されな
いため、繊維マトリックス及びそこに分配された微粒子
の改善された全体的な均質さが維持される。また、流路
の曲折度も増加される。さらに、ニップギャップの選択
について実施例で詳細に理解される。

【００４１】比較として、許容可能な透過性を維持する
ことに対立するものとして、微粒子が充填された繊維構
造を圧縮することによって、構造上の一体性を達成する
ことがマーケルの特別な目的である。マーケルの特許の
技術に従う繊維のウェブは、カレンダー処理及び圧縮処
理の結果として２００Ｐａで約２０（ｌ／ｃｍ²／ｈ
ｒ）又はそれ以下の透過性を有する。単に高充填された
ウェブは、本発明の目的ではない。材料がひだ折りされ
た繊維にされるとき、より大きい厚さに基づく高充填
は、圧力低下に対する材料の改善された割合を生み出さ
ない。

【００４２】また、サイジング処理の後の適切な冷却
は、丈夫でより堅くより薄い繊維材料を得るために重要
である。０．２５ｇ／ｃｍ³又はそれ以上の特別な充填
に対して、急速な冷却及び急速な熱処理が有効である。
より多くの冷却エネルギー及び強制冷却は特に急速な熱
処理に効果がある。大気温度が急速冷却するのに十分低
い場合に、大気冷却は十分であるけれども、強制冷却は
熱処理の再生産性と同様に一般には処理を改善する。

【００４３】セットされた繊維マクロ構造の改善された
剛性は、繊維及び微粒子の改善された全体的な均質さに
よって達成される。さらに、複合繊維の選択は重要であ
り、特別のより低い温度で解ける構造上の成分及び繊維
デニールもこの点で重要である。これらの成分は、繊維
間及び繊維と微粒子との効果的な結合並びに効果的な熱
成形及び熱処理をもたらすように選択されることが好ま
しい。相対的により高い繊維デニールは、相対的により
強い剛性をもたらし、一方、相対的により低い繊維デニ
ールは比較的より弱い剛性をもたらす。また、繊維及び
微粒子の構造上の配置、並びに繊維間の結合及び微粒子
と繊維との結合の結合点の間の距離は、重要である。各
繊維及び微粒子は数回結合されることが好ましい。より
近い結合点はより堅いウェブをもたらし、より遠い結合
点はより堅くないウェブをもたらす。増加された全体的
な均質さは、より近く、しかしより均等に間隔をあけら
れた結合点を導く。

【００４４】機能性微粒子は、繊維構造に任意に取り込
まれる機能を有する広い範囲の物質から選択してもよ
い。機能性微粒子は、より低い温度で解ける繊維成分よ
り明らかに低い特別な熱を持ち、より低い温度で解ける
繊維成分の局部的な流動性、さらにすばらしい構造上の
一体性を生み出すように素早く熱くなる。活性炭粒子、
無機酸化物、及び水和物は、明らかにより低い特別な熱
によって特徴づけられる。活性炭は、不要の又は有害な
気体を除去するために通常使用される。

【００４５】他のタイプの機能性微粒子は、シリカ、ゼ
オライト、モレキュラーシーブ、粘土（clay）、アルミ
ナ、ナトリウム、重炭酸塩、イオン交換樹脂、酵素剤及
び金属酸化物を含む触媒剤、並びに殺菌性（biocidal、
fungicidal）、殺ウイルス性、空気清浄性、又は芳香性
の微粒子を含む。殺菌性の微粒子は、循環システムから
のカビ及びカビのにおいを取り除くために、自動車環境
制御システムのようなフィルター構造に組み込まれても
よい。上記リストは、利用可能な広範囲の機能性微粒子
を例示したものであり、本発明の実行に使用されるのに
適した物質を限定したものではない。

【００４６】機能性微粒子の大きさは、平均直径で約１
ミクロン又はそれ以下から約３〜５ｍｍ又はそれ以上ま
での範囲に入り、例えば、規則的な形状で球形の玉及び
円柱から不規則な形状の微粒子（particles or granule
s）までの形状で変更してもよい。しかしながら、微粒
子は、ウェブ構造によって捕獲されるように、適当な大
きさを含む適切な物理的特性を有する。約４００〜５０
０ミクロンの活性炭微粒子は、約１５ミクロンの平均直
径を有する繊維から作られた全体的にの均質なウェブに
捕獲されるのによく適している。空隙の大きさの減少
は、通常、機能性微粒子の付加に起因する。従って、よ
り大きな微粒子が最初に捕獲され、その後、捕獲されて
いないより小さい微粒子が加えられ、捕獲される。

【００４７】好ましくは、機能性微粒子の高充填及び流
路の曲折度の増加の結果、重要なダスト除去効率及び保
持能力が存在する。

【００４８】また、改善され全体的な均質さの結果とし
て、マルチウェブの繊維構造における改善された均質さ
が達成され、単一の見かけ上単層の繊維構造が作られ
る。実施例に示されるマルチウェブの繊維構造は、微粒
子が一つのウェブの表面の下から反対の表面の下まで含
まれ、改善された単一の特性になり、微粒子のない表面
を備えることが好ましい。界面の結合は、接触している
ウェブの繊維の混合に起因し、熱が適用された繊維は、
単一構造を作る繊維間の結合を形成する。

【００４９】特別な充填、微粒子（例えば、大きさ又は
タイプ）、繊維、又は、所望の他の方法でウェブからウ
ェブまで異なるマルチウェブの繊維構造が準備され、少
なくとも、そのようなウェブの各々が、本発明に従って
マトリックス繊維及び微粒子に関して全体的に均質にな
る。微粒子の分配の順序を備える互いに異なるウェブの
積み重ねが作られる。さらに、他の配置が、本発明の従
って作られたコア構造の内部又はそれに異なる材料の積
層と同様に片側の構造を含んで作られる。

【００５０】さらに、そのようなマルチウェブの繊維構
造の積み重ねを準備してもよい。これらの積み重ねが、
許容可能な透過性で高充填の薄い構造を作るのに使用さ
れてもよい。これらの積み重ねが、人用の保護フィルタ
ーを含むフィルターを組み立てるために、任意にひだ折
りされてもよい。ひだ折りされたとき、本発明に従う相
対的により薄い積み重ねの圧力低下は、流れと付加され
た構造上の厚さとの干渉を含む理由のために、相対的に
より厚い積み重ねの圧力低下より低くくなる。

【００５１】本発明に従うマルチウェブの繊維構造は、
一つ又はそれ以上のミクロファイバーウェブを含むこと
が好ましい。これらのウェブは、細かい空隙（intersti
cesor voids）によって通常特徴づけられる流れの通路
を規定する。ミクロファイバーウェブの平均孔径は、ミ
クロファイバーのレベル又は直径を変更することにより
調整してもよい。しかしながら、有用なミクロファイバ
ーウェブは、約３ミクロン及びそれ以下の微粒子の効果
的な除去のために一般には適切な多孔性を有する。

【００５２】好ましくは、ミクロファイバーウェブは、
マルチウェブの繊維構造内に配置される。一般には、濾
過への適用に対して、ミクロファイバーウェブは、機能
性微粒子を含まず、最小量のミクロファイバーが、所望
の濾過効率を得ることと矛盾しないように使用される。

【００５３】ミクロファイバーは、一般的には、小さい
直径、通常平均直径が１０ミクロンより小さいいずれの
繊維でもよい。例えば、高分子ミクロファイバー、無機
質ミクロファイバー、又は混合されたミクロファイバー
でもよい。濾過構造に対して得に適切なミクロファイバ
ーは、約５ミクロン又はそれ以下、好ましくは、約１〜
３ミクロン、さらに好ましくは、約１〜２ミクロンの平
均直径を有する。１ミクロンより小さい繊維を含む他の
繊維材料が、構造の中又は上に含まれてもよい。直径の
異なるミクロファイバーが、混合されてもよい。好まし
くは、解けて膨れる高分子ミクロファイバーが用いられ
てもよい。

【００５４】単一成分の高分子ミクロファイバーは、使
用される処理温度を実質的に超える温度で解けるポリブ
チレンテレフタレート（ＰＢＴ）のようなポリエステル
から作られてもよい。ミクロファイバーは蒸気吸着カー
ボンファイバー（vapor sorptive, carbon fiber）のよ
うな機能性繊維でもよい。カーボン／高分子ミクロファ
イバーの混合物又は他の適当な機能性混合物を用いても
よい。

【００５５】ウェブは、異なるタイプのミクロファイバ
ーから形成することができる。一つのミクロファイバー
ウェブは濾過だけに適する繊維から作ることができ、他
のミクロファイバーウェブは蒸気吸着カーボンファイバ
ーのような機能性繊維から作ることができる。このよう
に、マルチウェブの繊維構造は、異なる機能を有するミ
クロファイバーウェブを含むことができる。

【００５６】本発明の従うマルチウェブの繊維構造は、
一つ又はそれ以上の繊維品層と接触してもよい。これら
の繊維品層は、本発明の繊維構造の外側又は内側に配置
されてもよい。これらの繊維品層は、部分的に緻密にさ
れた不織布、織物、編物、多孔質膜等を含む不織布でも
よい。これらの繊維品層は、繊維構造と積層され、又は
適切に付けられてもよい。これらの繊維品層は、防水の
ような有用な機能を有してもよい。

【００５７】他の材料との組み合わせにおける本発明の
繊維構造は、吸収ライナー、並びに靴、シェルター、部
屋、テント、乗物及び他の応用品の構造材料のようなす
べての種類のフィルターに有効である。熱モールド部品
は、フェースマスク、フード又は他の応用品に有用であ
る。ブラウンの米国特許第３９７１３７３号明細書に
は、口及び鼻にフィットするようなカップのような形状
を有するフェースマスクを先行技術として示している。
同様に、本発明の繊維構造を含むテント又は他のシェル
ターのような覆いが、熱モールド又は熱成形により作ら
れてもよい。

【００５８】フィルターの使用は、自動車、トラック、
他の乗物、飛行機、潜水艦等に適するキャビンエアフィ
ルターを含む。フィルターは、暖房、換気、エアコンデ
ィショニング、及び、住宅の空気清浄機、住宅の清掃、
食品加工、喫煙室、葬式場等に使用される。高純度の水
の準備及びウィスキー、ヴィネガー等の生産における色
又は副産物の除去ための液体濾過に使用される。

【００５９】繊維構造は、ひだ折り、チューブ、ポケッ
ト（ポケットフィルター）、毛布、ロール、バッグ、エ
アダストのようなダスト、ダストライナーを含む種々の
形で使用される。繊維構造は、単独で、又は、積み重ね
て、又は、他の繊維、フィルター材料、フィルム、プラ
スチック、及び膜との組み合わせで使用してもよい。

【００６０】以下の実施例のほとんどは、気体濾過につ
いて述べるが、気体及び液体処理並びに以前に述べた目
的と同様に、液体濾過にも有効である。この明細書及び
これらの実施例で特に記載されていない場合は、すべて
の処理は、大気の温度及び圧力で実行され、すべての割
合は、重量比である。

【００６１】

【実施例】

（実施例１）３．２ｄｔｅｘ、３８ｍｍカット長、ナイ
ロンシース／ポリエステルコアヘテロフィルステープル
ファイバー（nylon sheath/polyester core heterofil
staple fiber）の二つの開いたウェブは、１．６ｄｔｅ
ｘの捲縮された２種以上のフィラメントからなるステー
プルファイバーの予め成形され部分的に予め結合された
ウェブでカーディングによって形成された。開いたウェ
ブファイバーのクリンプは、３０〜３５％のクリンプで
三次元的であり、マトリックス繊維の全体的な均質さを
改善する。各開いたウェブは１１ｇ／ｍ²の繊維からな
り、開いたウェブは約２０ｍｍの厚さである。

【００６２】０．４５ｍｍの平均直径の球形の活性炭
は、重力により分配され、所望の繊維と微粒子との重量
比を達成するために二つの開いたウェブ内で捕獲され
た。２３ｍ／ｍｉｎのライン速度、二つのほぼ等しい適
用における微粒子の付加、並びに、微粒子の横の動きを
もたらす傾斜部の使用を含む微粒子の付加及びミクロ構
造の安定化の間の構造の機械的なかきまぜを含むプロセ
ス条件は、二つのウェブの各々の繊維マトリックス内に
三次元的に微粒子の全体的に等間隔のスペーシングを改
善することを補助する。微粒子が充填されたミクロ構造
が安定化され、単一のウェブ構造は、効果的な微粒子の
繊維への結合及び繊維構造の自己結合のためのシースポ
リマー（sheath polymer）を制御して溶かすために、赤
外線オーブンで１８５℃より少し高い温度まで加熱する
ことによって形成された。

【００６３】次に、繊維構造は、約５ｍｍの厚さにプリ
サイジングされた。ミクロ構造の安定化のため、プリサ
イジングは、ミクロ構造をゆがめずに行われた。

【００６４】同様の構造が、同様の方法で第一の構造と
して形成され、第一の構造の半分が、垂直方向に対象な
構造を形成するのに十分熱い第二の構造の上面でさかさ
まにされ、マトリックス構造の均質さ及びマルチウェブ
コア（又はマクロ構造）内の動けない微粒子の三次元的
な等間隔のスペーシングが改善され、単一性が改善され
た。次に、繊維構造は、熱成形のために繊維を柔らかく
するために約１６５℃まで赤外線オーブンで加熱され、
加熱された構造は、所望の厚さにするために１．５２ｍ
ｍのニップギャップを通過させられ、大気冷却された。
大気冷却は、冷たい天気条件のために十分であった。こ
の方法で、繊維のマクロ構造がサイジングされ、セット
され、許容可能な透過性を維持したまま、構造上の一体
性及び剛性が改善された。ミクロ構造上の相対的な外形
が変更されないため、改善された全体的な均一性が維持
された。さらに、流路の曲折度が増加された。

【００６５】最終的なマルチウェブの繊維のマクロ構造
は、０．４４ｇ／ｃｍ³の特別な充填（実際の活性炭の
充填は０．５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて７３４ｇに
標準化された）に等しい６３１ｇ／ｍ²の活性炭（等価
量１６５０ｃｍ³）を含み１．６５ｍｍの厚さであっ
た。標準化された充填は、標準化されたかさ密度に対し
て調整された充填量である。材料の特別な充填は、材料
が付加された繊維構造に含まれるとき、もちろん、より
少ない。材料は、２００Ｐａの圧力低下で２５１（ｌ／
ｃｍ²／ｈｒ）の空気透過性を有し、これは、もちろ
ん、繊維のマクロ構造のものより少ない。また、材料
は、優れた一体性及び剛性を有する。

【００６６】材料は、６．７ｍｍのプリーツスペーシン
グでひだ折りされ、Ｖ字形のプリーツは熱処理され、そ
の後、フィルター内に４５７ｇの活性炭及び６ｋｇ／ｍ
ｉｎの空気の流れで９５Ｐａの圧力低下を備えた２５４
×２５４×３８ｍｍの気相の乗物の室内エアフィルター
（gas phase vehicle cabin air filter）に組み込まれ
た。フィルターの動的な吸着能力は、０．７７ｍ／ｓｅ
ｃの速度で８０ｐｐｍのトルエンを満たしたとき、吸着
される９３．２ｇの気体として測定された。

【００６７】さらに、材料は、ダスト濾過のためのミク
ロファイバー又は同様の添加剤を含んでいない場合で
も、ダストフィルターとして有用である。このように、
材料は、有効な量のダスト除去との組み合わせで吸着の
効果を備える。

【００６８】（比較例１）商業的に利用可能で従来の同
様なサイジング及びセットされた垂直方向に対称な単一
のマルチウェブの繊維構造が、実施例１のように、異な
る活性炭を用いて作られた。他の異なる点は、二次元的
に捲縮された繊維、２８ｍ／ｍｉｎのより速いライン速
度、及び、機械的ばらまき又は傾斜部を用いない点であ
った。実施例１の繊維構造と比較すると、この繊維構造
では、マトリックスファイバーと微粒子の全体的な均質
さが少なくされた。この結果、この繊維構造では、実施
例１のように微粒子を高充填することはできなかった。
さらに重要な差は、０．５２ｍｍのニップギャップを用
いている点であった。

【００６９】マルチウェブの繊維のマクロ構造は、０．
２０ｇ／ｍ³の特別な充填（実際の活性炭の充填は０．
５ｇ／ｃｃのかさ密度に基づいて３３１ｇ／ｍ²に標準
化された）に等しい３４４ｇ／ｍ²の活性炭（等価量１
６２０ｃｍ³）が充填され、１．６２ｍｍの厚さであっ
た。材料は、実施例１と比較すると、２００Ｐａの圧力
低下で４１７（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）の相対的により大き
い空気透過性を有し、良好な一体性を有し、単一であっ
た。このように、より小さいニップギャップは、より少
なく微粒子が充填された繊維のマクロ構造に効果があっ
た。比較として、実施例１の繊維構造は、より堅くより
単一であった。

【００７０】この材料は、６．７ｍｍのプリーツスペー
シングでひだ折りされ、Ｖ字形のプリーツは熱処理さ
れ、その後、フィルター内に２５３ｇの活性炭及び６ｋ
ｇ／ｍｉｎの空気の流れで１３５Ｐａの圧力低下を備え
た２５４×２５４×３８ｍｍの気相の乗物の室内エアフ
ィルターに組み込まれた。従って、カーボンの充填が実
施例１よりかなり少ないけれども、このひだ折りされた
繊維の圧力低下は、実施例１より大きかった（９５Ｐａ
に対して１３５Ｐａ）。より大きな圧力低下は、ミクロ
構造のより少ない均質さ及びより少ない剛性のためと考
えられる。フィルターの動的な吸着能力は、０．７７ｍ
／ｓｅｃの速度で８０ｐｐｍのトルエンを満たしたと
き、吸着される４２．２ｇの気体として測定された。

【００７１】（実施例２）実施例１の三層の材料からな
る積み重ねられた繊維構造は、１６．８ｍｍの間隔でひ
だ折りされ、熱処理され、フィルター内の９９０ｇの活
性炭を備えた３５７×２４４×６５ｍｍの気相の乗物の
室内エアフィルターに組み込まれた。フィルターは、
８．５ｍ³／ｍｉｎの空気の流れで３２０Ｐａの圧力低
下を持つことがわかった。フィルターの動的な吸収能力
は、０．６２ｍ／ｓｅｃの速度でアセトアルデヒドの気
体に対してテストされ、優れていることがわかった。

【００７２】（実施例３）３．６ｄｔｅｘ、３８ｍｍカ
ット長、ポリエチレンシース／ポリエステルコアヘテロ
フィルステープルファイバー（polyethylene sheath/po
lyester core heterofil staple fiber）の二つの開い
たウェブは、１．２ｄｔｅｘの捲縮された２種以上のフ
ィラメントからなるステープルファイバーの予め成形さ
れ部分的に予め結合されたウェブでカーディングによっ
て形成された。ファイバーのクリンプは、二次元的であ
る。各開いたウェブは１５ｇ／ｍ²の繊維からなり、開
いたウェブは約２０ｍｍの厚さであった。

【００７３】３０×５０メッシュの粒状の活性炭が重力
によって分配され、所望の繊維と微粒子との重量比を達
成するために二つの開いたウェブ内で捕獲された。実施
例１と同様のプロセス条件が、本発明に従い、二つのウ
ェブの各々の繊維マトリックス内に三次元的に微粒子の
全体的に等間隔のスペーシングを改善するために用いら
れた。微粒子が充填されたミクロ構造は、安定化され、
単一のマルチウェブ構造が、実施例１と同様の方法で形
成され、その後、マルチウェブ構造がプリサイジングさ
れた。

【００７４】同様の構造が、同様の方法で第一の構造と
して形成され、その後、他の二つのウェブが、以前のよ
うに同様の繊維及び活性炭の量を用いて、これの上面に
形成され、次に、第一のマルチウェブ構造が、第二の構
造の上面でさかさまにされた。新しく形成された二つの
ウェブは、全体的な均質さ及びマクロ構造内の動けない
微粒子の三次元的な等間隔のスペーシングが改善され、
さらに、単一性が改善された、垂直な方向に対称な構造
を形成するのに十分熱かった。

【００７５】次に、マルチウェブ構造は、実施例１のよ
うなサイジングのための準備で加熱され、２．０３ｍｍ
のニップギャップを用いてサイジングされ、増加した厚
み及び他の考慮点のために積極的に冷却された。最終的
な繊維マクロ構造は、０．３７ｇ／ｃｍ³の特別な充填
（実際のカーボンの充填は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密度
に基づいて９４３ｇ／ｍ²に標準化された）に等しい７
１７ｇ／ｍ²の活性炭（等価量２５６０ｃｍ³）が充填さ
れ、２．５６ｍｍの厚さであった。実施例１と比較する
と、このマクロ構造は、二次元的に捲縮された繊維の使
用に一部用いられるより低い特別な充填を有した。材料
は、２００Ｐａの圧力低下で２５３（ｌ／ｃｍ²／ｈ
ｒ）の空気透過性、大変よい一体性及び剛性を有した。

【００７６】材料は、１６．５ｍｍのプリーツスペーシ
ングでひだ折りされ、フィルター内に４４８０ｇの活性
炭及び５７ｍ³／ｍｉｎの空気の流れで１００Ｐａの圧
力低下を備えた６１０×６１０×１４０ｍｍの気相のフ
ィルターに組み込まれた。フィルターの動的な吸着能力
は、２．５４ｍ／ｓｅｃの速度で４００ｐｐｂのＨ₂Ｓ
を満たしたとき、吸着される１１７．２ｇの気体として
測定された。フィルターは、室内のエアシステム、ポー
タブル又は固定された空気取り扱いユニット、若しく
は、煙及びにおい除去フードで気体成分及び０．５μｍ
より大きい有害粒子の除去に有用である。

【００７７】（実施例４）実施例１と同様に、サイジン
グされセットされ垂直方向に対称で単一なマルチウェブ
の繊維材料が作られた。しかしながら、異なる微粒子
（０．５ｍｍの平均直径の球形のゼオライト）が使用さ
れた。繊維構造は、０．３５ｇ／ｃｍ³の特別な充填
（実際のゼオライトの充填は、０．５ｇ／ｃｃのかさ密
度に基づいて５９７ｇに標準化された）と等しい９０７
ｇ／ｍ²のゼオライト（等価量１７２０ｃｍ³）が充填さ
れ、１．７２ｍｍの厚みであった。材料は、２００Ｐａ
で３８２（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）の空気透過性、優れた一
体性及び剛性を有した。

【００７８】材料は、６．７ｍｍのプリーツスペーシン
グでひだ折りされ、フィルター内に２２７ｇのゼオライ
ト及び１．５ｍ³／ｍｉｎの空気の流れで９６Ｐａの圧
力低下を備えた１４０×１４０×４４ｍｍの乾燥フィル
ターに組み込まれた。フィルターは、水蒸気の吸着及び
脱着に対する優れたスイング能力を有していた。

【００７９】（実施例５）実施例１の三層の材料からな
る積み重ねられた繊維構造は、１３．１ｍｍの間隔をあ
けたプリーツを備えてひだ折りされ、熱処理され、フィ
ルター内の１０４ｇの活性炭及び８５（ｌ／ｍｉｎ）の
空気の流れで４７Ｐａの圧力低下で、１５０×６５×４
０ｍｍの気相の人用の保護フィルターに組み込まれた。
フィルターの吸着能力は、６４（ｌ／ｍｉｎ）の空気の
流れで１０００ｐｐｍのＣＣｌ₄で満たされた時１０％
の通過に対して３８分として測定された。

【００８０】（実施例６）二つの開かれたウェブは、実
施例３に従って形成された。そのあと、３０×５０のメ
ッシュの粒状の活性炭及び続いて３０×５０のメッシュ
の過マンガン酸カリウム−ゼオライト（potassium perm
anganate-on-zeolite)は、６０：４０の活性炭／過マン
ガン酸カリウム比で所望の繊維と微粒子との重量比を達
成するためにウェブに加えられた。ウェブ構造は、両方
の微粒子の全体的な均一な分配を進めるためにビーター
バー（beater bar）によって掻き回された。各微粒子
は、一つの適用品に加えられた。ここでの条件を除き実
施例３と同様のプロセス条件は３次元的な全体的に等間
隔の微粒子のスペーシングを改善するために使用され
た。しかしながら、この場合、二つのタイプの微粒子の
各々は、構造内に全体的に均質な層を形成する。その
後、微粒子が充填されたミクロ構造は安定化され、均一
なマルチウェブの構造が実施例３と同様の方法で形成さ
れ、その後プリサイジングされた。

【００８１】同様の構造が、第一の構造として同じ方法
で形成され、その後、第一の構造の半分が第二の構造の
上面で逆さまにされ、それは、本発明に従い、全体的な
均質さ、マクロ構造内で動かない微粒子の３次元的な等
間隔のスペーシング、及び均一性を改善されて垂直方向
に対称な構造を形成するのに充分熱かった。過マンガン
酸カリウムは、構造のコアに配置され、活性炭は相対的
に表面により近く配置された。

【００８２】最後のステップとして、繊維構造は、熱成
形及び１．５２ｍｍのニップギャップを用いたサイジン
グの準備で加熱された。最終的なマクロ構造は、０．２
８ｇ／ｃｍ³の特別な充填（実際の充填は、０．５ｇ／
ｃｃのかさ密度に基づいて５０２ｇに標準化された）に
等しい４４８ｇ／ｃｍ²の活性炭及び過マンガン酸カリ
ウム（等価量１７９０ｃｍ³）が充填され、を含む１．
７９ｍｍの厚さであった。材料は、２００Ｐａの圧力低
下で４５８（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）の空気透過性及び良好
な一体性及び剛性を有していた。

【００８３】（実施例７）二つの開いたウェブが形成さ
れ、活性炭がその中に捕獲され、マルチウェブ構造が実
施例１のようにプリサイジングされた。その後、同様の
構造が第一の構造として同様の方法で形成され、しか
し、さらに、ＰＢＴファイバーの１１ｇ／ｍ²の溶けて
膨らんだウェブが、予め形成されて部分的に予め結合さ
れたウェブ内に含まれていた。第一のマルチウェブ構造
は第二の構造の上面につけられ、それは、本発明に従
い、全体的な均質さ、マクロ構造内の動かない微粒子の
３次元的な等間隔のスペーシング、及び均一性が改善さ
れ、均一な繊維構造を形成するのに十分熱かった。

【００８４】最後のステップとして、繊維構造が、熱成
形及び１．５２ｍｍのニップギャップを用いたサイジン
グの準備で加熱された。最終的な材料は、１．７ｍｍの
厚さで、１２５Ｐａの圧力低下で１２０（ｌ／ｃｍ²／
ｈｒ）の空気透過性、優れた一体性及び剛性を有してい
た。優れた吸着能力に付加して、材料は、典型的な２５
４×２５４×３８ｍｍのコンビネーション気相／微粒子
除去の乗物の室内エアフィルターで１．６ｍ／ｓｅｃの
速度で３μｍの微粒子に対して９５％より高い微粒子除
去効率を備える。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱的に結合された全体的に均一な繊維マ
   トリックスを含む安定化されたミクロ構造を備える高性
   能透過性繊維マクロ構造であって、 全体的に三次元的に等間隔で間隔をあけられるように前
   記マトリックスの隙間に捕獲され、曲がった流路を形成
   するために融解接着により前記マトリックスに固着され
   た機能性微粒子を含み、 前記繊維マトリックスは、捲縮された複合繊維を含み、 前記複合繊維は、熱で柔らかくなる構造上の成分及びよ
   り低い温度で解ける成分を含み、 前記マクロ構造は、丈夫で堅くなるとともに、少なくと
   も０．２５ｇ／ｃｍ³の前記機能性微粒子の特別な充填
   を含み、２００Ｐａで１００（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）より
   大きい空気透過性を有するようにサイジングされたこと
   を特徴とする繊維マクロ構造。
2. 【請求項２】 前記捲縮された複合繊維は、三次元的に
   捲縮され、 前記機能性微粒子は、活性炭を含み、 前記より低い温度で解ける成分は、ポリアミドを含む請
   求項１記載の繊維マクロ構造。
3. 【請求項３】 前記機能性微粒子は、少なくとも二つの
   タイプの機能性微粒子を含み、機能性微粒子の各々は、
   前記繊維マトリックス内の全体的に均一な層として分配
   される請求項１記載の繊維マクロ構造。
4. 【請求項４】 ミクロファイバーウェブとの組み合わせ
   である請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載
   の繊維マクロ構造。
5. 【請求項５】 高性能で透過性を有しひだ折り可能な繊
   維構造の製造方法であって、 熱で柔らかくなる構造上の成分及びより低い温度で解け
   る成分を含む捲縮された複合繊維を含む開いた全体的に
   均一な繊維ウェブ構造を含む繊維構造を形成し、 その後、三次元的に全体的に等間隔なスペーシングが得
   られ、曲がった流路が形成されるように、前記開いた全
   体的に均一な繊維ウェブ構造の隙間に、適切な物理的特
   性を有する微粒子を分配するとともに捕獲し、 その後、圧力をかけずに前記繊維構造を熱処理すること
   により、熱的に結合された繊維ウェブ構造及び前記繊維
   ウェブ構造に融解接着された前記微粒子を含む安定化さ
   れたミクロ構造を形成するために、前記繊維ウェブ構造
   が熱的に結合され、前記機能性微粒子が前記繊維ウェブ
   構造に融解接着され、 その後、前記加熱されたウェブ構造を熱成形及びサイジ
   ングするのに適切な上昇された温度まで前記繊維ウェブ
   構造を加熱し、 これにより、前記ウェブ構造は、構造上の一体性が増加
   され、堅くされ、少なくとも０．２５ｇ／ｃｍ³の前記
   機能性微粒子の特別な充填を含むとともに、２００Ｐａ
   で１００（ｌ／ｃｍ²／ｈｒ）より大きい空気透過性を
   有するように、大きさが減少されることを特徴とする方
   法。
6. 【請求項６】 前記捲縮された繊維は、三次元的に捲縮
   された繊維を含む請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 さらに、サイジングされたウェブ構造を
   積極的に冷却し、さらに、ひだ折りされた構造を形成す
   るためにサイジングされた構造をひだ折りする請求項５
   記載の方法。
8. 【請求項８】 なるべくひだ折りされた形で、請求項１
   から請求項４までのいずれか一つに記載の前記繊維マク
   ロ構造の重ねられた層を含む高性能透過性繊維構造。
9. 【請求項９】 請求項８記載の前記透過性繊維構造を含
   む高性能透過性フィルター又は高性能透過性人用保護フ
   ィルター。
10. 【請求項１０】 熱成形された形で、請求項１から請求
    項４までのいずれか一つに記載の前記繊維マクロ構造の
    重ねられた層を含む高性能透過性フェースマスク又は高
    性能透過性覆い。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項４までのいずれか
    一つに記載の前記繊維マクロ構造の重ねられた層を含む
    高性能透過性バッグ又は高性能透過性エアダスト。