複合ろ材
複合ろ材構造体は、例示の実施形態において、複数の繊維から、スパンボンド法により形成された合成不織布を含むベース基材を含む。ベース基材は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。ナノ繊維層は、ベース基材の片側に堆積されている。複合ろ材構造体は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約７０％の最小ろ過効率を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概して、複合不織ろ材、特に、少なくとも１つの表面に適用されたナノ繊維ベース層を有するスパンボンド不織ろ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のろ材複合構成物の中には、基材を製造するために湿式製紙プロセスが、およびろ材基材の片側または両側に軽量ナノ繊維コーティングを堆積するためにエレクトロスパン技術が組み込まれているものがある。典型的に、ろ材基材は、（ｇ／ｍ2）、ナノ繊維層の坪量は、０．１（ｇ／ｍ2）以下、坪量は１平方メートル当たり１００〜１２０グラムである。
【０００３】
軽量ナノ繊維層は、高い機械応力にかけられたときに損傷を受けやすいことが知られている。これは、特に、ナノ繊維層は、５００ナノメートル（ｎｍ）未満、より典型的には、１００ｎｍの直径の繊維から形成されているからである。ナノ繊維が、極性引力に依拠する従来のエレクトロスパン繊維の場合ナノ繊維とベースろ材との間の引力結合が比較的弱いことによりろ材から脱落する「脱落」問題があることは知られている。また、公知のエレクトロスパンナノ繊維層は、構造が二次元すなわち厚さにおいて単一の繊維層であり、ナノ繊維層が裂けたり、壊れたりすると、塵がベースろ材基材に容易に入り込む可能性がある。ナノ繊維層が傷つくと、塵がベースろ材に入り込み、フィルタの操作圧力降下の増大の原因となる。さらに、公知のろ材基材は機械応力制限もあり、塵が多いと変形する傾向がある。
【０００４】
これらの公知のろ材複合構造体は、発電ガスタービンの入口空気をろ過するのに用いられると、塵の微粒子が、フィルタの操作寿命にわたってフィルタに入り込む可能性がある。典型的に、この公知のろ材タイプは、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って、公知の操作流量で試験すると、７．０ｍｍＨ2Ｏより大きい圧力降下および３００未満の品質係数で０．４μｍの粒子を約５５％捕捉するという、新たな、またはクリーンな電気的に中和された操作効率を与える。この低い初期効率のために、２４，０００時間の操作寿命にわたって、１５〜２０ポンドもの塵が公知のろ材に入り込む可能性があることが知られている。タービンブレードが、長期にわたって塵に露出されると、タービンブレードの深刻で最悪な汚染および腐食を生じる恐れがある。タービンブレードをクリーニングする現在の手順では、ブレードを水で洗って清浄にするために周期的な間隔でタービンをオフラインにする必要がある。タービンのダウンタイムは高くつく。タービンを操作しないということは、発電が抑制されるからである。タービンブレードを清浄にするためのタービンダウンタイムおよび／または損傷したブレードの交換を減じる、または排除するために、同様または低減された圧力降下で、公知のろ材よりも高効率のろ材を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、複合ろ材構造体が提供される。複合ろ材構造体は、複数の繊維から、スパンボンド法により形成された合成不織布を含むベース基材を含む。ベース基材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。ナノ繊維層が、ベース基材の片側に堆積されている。複合ろ材構造体のＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定される最小ろ過効率は、約７０％である。
【０００６】
他の態様において、フィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、第１のエンドキャップ、第２のエンドキャップおよび複合ろ材構造体を含む。複合ろ材構造体は、スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材を含み、ベース基材は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。ナノ繊維層が、ベース基材の片側に堆積されている。複合ろ材構造体のＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定される最小ろ過効率は、約７０％である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】複合ろ材の例示の実施形態の断面図である。
【図２】図１に示す繊維の顕微鏡写真である。
【図３】図１に示すベースろ材基材の顕微鏡写真である。
【図４】図１に示すベースろ材基材のボンドパターンの上面図である。
【図５】図１に示すろ材を含むフィルタカートリッジの側面図である。
【図６】図４に示すフィルタカートリッジを含むフィルタ組立体の斜視図である。
【図７】例示の実施形態による、様々な坪量でのベースろ材基材の０．３ミクロンでのろ過効率のバーグラフである。
【図８】比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に比べた、例示の実施形態によるナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材の０．３ミクロンでのろ過効率のバーグラフである。
【図９】比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に比べた、例示の態様によるナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に対する圧力降下のバーグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フィルタ組立体の複合ろ材について以下に詳述する。例示の実施形態において、複合ろ材は、独特のスパンボンド法により繊維の２層から形成された合成不織布のろ材基材を含む。ナノ繊維層が、ろ材基材の少なくとも片側に堆積されている。複合ろ材は、欧州規格ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、０．４μｍの粒子の捕捉を保つ約７０％以上の初期ろ過効率を与え、これは、公知のろ材に比べて、性能が約１５％高い。また、複合ろ材は、公知のろ材より３０％超低い圧力降下で、７０％の効率を与える。ベース基材は、ＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。
【０００９】
複合ろ材は、公知のろ材よりも耐久性があり、低圧力降下の積層である。ろ過および逆洗操作中、ろ材にかかる力によるろ材の撓みが少ないからである。複合ろ材の品質係数（Ｑｃ）は、約３７０より大きく、好ましい実施形態においては、約４４０より大きい。また、複合ろ材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性（または圧力降下）を有し得るし、ベース基材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する。さらに、ナノ繊維膜層は、公知のろ材よりも大きな坪量を有し、逆パルスクリーニングで、ろ材を、公知のろ材よりも効率的にクリーニングすることが可能となる。ナノ繊維層の大きな坪量によって、気流を実質的に制限したり、圧力降下を増大させたりすることなく、高効率および微粒子捕捉が可能となる広い蛇行路を有する耐久性のある三次元表面ろ過層が得られる。
【００１０】
「品質係数（Ｑf）」とは、式Ｑｆ−２５０００・ｌｏｇ（Ｐ／１００）／Ａｐにより定義されるパラメータを意味し、式中、「Ｐ」＝％での粒子の透過、「Ａｐ」＝パスカルでのろ材の圧力降下。
【００１１】
「抵抗」とは、ＥＮ−１８２２（１９９８）に記載された試験方法を用いて測定される抵抗（圧力降下）を意味する。
【００１２】
図面を参照すると、図１は、ろ材１０の例示の実施形態の断面図である。ろ材１０は、第１の側１４と第２の側１６を有するベースろ材基材１２を含む。ナノ繊維層２０が、ろ材基材の第１の側１４に堆積されている。他の実施形態において、ナノ繊維層２０が、第２の側１６に堆積され、他の実施形態において、ナノ繊維層２０が、第１および第２の側１４および１６のそれぞれに堆積されている。
【００１３】
ろ材基材１２は、スパンボンド法を用いて、合成繊維から形成される不織布である。不織布は、二重繊維断面形状を含む。好適な二重繊維層断面は、円形構造またはトリローバル構造を有する繊維形状を有することができる。図２を参照するとまた、例示の実施形態において、二重繊維断面３０は、円柱形繊維３２の層およびトリローバル形繊維３３の層を有する。繊維３２および３３は、ジェットを通して、不規則三次元ウェブへと均一に堆積された複数の連続繊維へとメルトスパンされている。次に、ウェブを加熱して、エンボスカレンダ加工し、図３に示すとおり、ウェブを圧密スパンボンド布３６へと熱ボンドする。カレンダロールエンボス加工パターンの接触による熱によって、熱可塑性繊維３０が軟化または溶融して、カレンダロールエンボス加工パターンの接触点で、不織繊維を一緒に結合する。繊維３０の少なくとも軟化または溶融が生じるような温度を選択する。一実施形態において、温度は、約９０℃〜約２４０℃である。繊維の所望の連結は、冷却後、繊維３２および３３を溶融および再圧密することによりなされる。
【００１４】
円形繊維３２は、約１８ミクロン〜約２３ミクロンの直径を有し、トリローバル繊維３３は、約２２〜３０ミクロンの２点間の断面距離を有する。
【００１５】
図４を参照すると、ベースろ材１２のボンドパターン４０によって、ベースろ材１２に許容される耐久性が得られ、繊維をよりろ過に利用でき、ろ過効率が増大する。ボンドパターン４０は、ベースろ材１２に広がる結合域の複数の平行な不連続ライン４２を含む。結合域の平行な不連続ライン４２は、不連続ライン４２の結合域のない４４位置で、近接する不連続ライン４２の結合域４６と並ぶように、互いにオフセットである。例示の実施形態において、ベースろ材１２の坪量は、約１００ｇ／ｍ2〜約３３０ｇ／ｍ2、他の実施形態において、約１００ｇ／ｍ2〜約２２０ｇ／ｍ2である。
【００１６】
任意の好適な合成繊維を用いて、ろ材基材１２の不織布を作製することができる。円形３２およびトリローバル３３繊維について好適な材料としては、これらに限られるものではないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、アラミドおよびこれらの混合物が挙げられる。
【００１７】
例示の実施形態において、ナノ繊維層２０は、ポリマー溶液を、スピニングノズルに供給し、高圧をスピニングノズルに適用し、スピニングノズルの下端へ圧縮空気を注入しながら、スピニングノズルをとおして、ポリマー溶液を放出することを含むエレクトロブローン紡糸法により形成される。適用される高電圧は、約１ｋＶ〜約３００ｋＶの範囲である。ナノ繊維を形成するエレクトロブローン紡糸法および用いる独特な装置は、米国特許出願公開第２００５／００６７７３３２号明細書に詳細に記載されている。エレクトロブローン紡糸法は、公知のろ材の公知のナノ繊維ろ過層より厚いナノ繊維の耐久性のある三次元ろ過層を提供する。例示の実施形態において、ナノ繊維層２０の坪量は、約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約２ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約５ｇ／ｍ2〜約１０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である。ナノ繊維層２０のナノ繊維の平均直径は、約５００ｎｍ以下である。
【００１８】
変形実施形態において、ナノ繊維層２０は、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローンにより形成してよい。古典的な電気紡糸法は、米国特許第４，１２７，７０６号明細書に詳細が記載されている技術である。高圧を溶液中のポリマーに適用して、ナノ繊維および不織マットを作製する。しかしながら、電気紡糸法全体の処理量は、重い坪量のウェブを形成しようとするには、低すぎる。遠心紡糸法は、少なくとも１つの溶媒に溶解した少なくとも１つのポリマーを有するスピニング溶液を、回転する円錐ノズルを有する回転スプレーに供給することを含む繊維形成プロセスである。ノズルは、凹部内面と、前部表面放出端を有する。スピニング溶液は、凹部内面に沿ってロータリスプレーを移動し、スピニング溶液を、ノズルの放出端の前部表面に分配する。個別の繊維状流れが、スピニング溶液から形成され、溶媒が揮発して、電場あり、または電場なしで、ポリマー繊維を生成する。成形流体はノズルの周囲を流れて、スピニング溶液をロータリスプレーから離れる方向に指向する。繊維は、コレクタに集められて、ナノ繊維ウェブを形成する。さらに、メルトブローンについては、米国特許第６，５２０，４２５号明細書に詳細が記載されている。
【００１９】
エレクトロブローン紡糸法によりナノ繊維を形成するのに好適なポリマーは、熱可塑性ポリマーに制限されず、熱硬化性ポリマーも含まれる。好適なポリマーとしては、これらに限られるものではないが、ポリイミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリアラミド、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、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およびこれらの混合物が挙げられる。また、架橋および非架橋形態で、様々な程度（８７％〜９９．５％）の加水分解のポリ（塩化ビニル）、ポリメチレンメタクリレート（およびその他アクリル樹脂）、ポリスチレンおよびそのコポリマー（ＡＢＡタイプのブロックコポリマーを含む）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリビニルアルコールの一般的な部類に含まれる材料、そのコポリマーまたは誘導体化合物を用いてもよい。ポリアミド縮合ポリマーのある好適な部類は、ナイロン材料、例えば、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０等である。ポリマー溶液は、選択したポリマーを溶解する溶剤を選択することにより調製される。ポリマー溶液は、添加剤、例えば、可塑剤、紫外線安定剤、架橋剤、硬化剤、反応開始剤等と混合することができる。ポリマーの溶解は、何らかの具体的な温度範囲を必要としないであろうけれども、溶解反応を補助するのに加熱が必要なことがある。
【００２０】
繊維ポリマーのＴｇを減じるために、可塑剤を、上述した様々なポリマーに添加すると有利とすることができる。好適な可塑剤は、ポリマーに応じて、かつ、ナノ繊維層の特定の最終用途に応じて異なる。例えば、ナイロンポリマーは、水、または電気紡糸法またはエレクトロブローン紡糸法から残った残渣溶剤によっても可塑化することができる。ポリマーＴｇを下げるのに有用となり得るその他可塑剤としては、これらに限られるものではないが、脂肪族グリコール、芳香族スルファノミド、フタレートエステル、これらに限られるものではないが、ジブチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジウンデシルフタレート、ジドデカニルフタレートおよびジフェニルフタレート等が挙げられる。
【００２１】
図５は、ろ材１０から形成されたフィルタ要素５０の側面図である。例示の実施形態において、ろ材１０は、複数のプリーツ５２を含む。フィルタ要素５０は、第１のエンドキャップ５４と、対向する第２のエンドキャップ５６を含み、ろ材１０は、エンドキャップ５４と５６の間に延在している。フィルタ要素５０は、内側管５８（図６に図示）により管形を有している。フィルタ要素５０は、円柱形状であるが、図６に示すような円錐とすることもできる。フィルタ要素５０はまた、ろ材１０用のフィルタ要素５０および／またはサポートの構造上の完全性を与えるために、内側および／または外側サポートライナも含むことができる。
【００２２】
図６は、端と端が、管シート６２に対で装着された複数のフィルタ要素５０を含むフィルタ組立体６０の斜視図である。管シート６２は、フィルタ組立体６０の汚れた空気側を清浄な空気側から分離する。フィルタ要素５０をパルスエアでクリーニングするクリーニングシステム６４は、吸気管６８に装着された複数のエアノズル６６を含む。フィルタ要素５０の内部管５８に指向された圧縮空気のパルスを用いて、集めたごみや塵をフィルタ要素５０からクリーニングする。
【００２３】
様々な坪量を有するベースろ材基材１２試験試料の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート分別効率試験で、比較のベースろ材基材と比較した。空気含有ＤＥＮＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図７に、スパンボンドベースろ材１２の比較試験および改善されたろ過効率性能のグラフ図を示す。バーＡは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベース基材１２を表わし、バーＢは、２３０ｇ／ｍ2の坪量での比較のベース基材を表わす。バーＣは、１３０ｇ／ｍ2の坪量の比較のベースろ材基材を表わす。ベースろ材基材は、ナノ繊維層を含んでいなかった。ベースろ材基材１２は、０．３ミクロンの粒子サイズで５．３ｃｍ／ｓで試験した際、比較のベースよりも効率が高い。
【００２４】
ベースろ材基材１２およびナノ繊維層２０を含むベースろ材基材１２の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート分別効率試験で、比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材、またはナノ繊維層のないベースろ材基材と比較した。空気を含有する０．３ミクロンのＤＥＨＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図８に、比較試験のグラフ図を示す。バーＡは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わし、バーＢは、ナノ繊維層２０を含む、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わす。バーＣは、比較のベースろ材基材を表わし、バーＤは、比較のナノ繊維層を含むベースろ材基材を表わす。ナノ繊維層２０のあるベースろ材基材１２、およびナノ繊維層２０のないベースろ材基材１２は、比較のナノ繊維層のあるベース基材、およびナノ繊維層のないベース基材よりも効率が高い。
【００２５】
ベースろ材基材１２およびナノ繊維層２０を含むベースろ材基材１２の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート圧力降下試験で、比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材、またはナノ繊維層のないベースろ材基材と比較した。空気を含有するＤＥＮＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図９に、比較試験のグラフ図を示す。バーＡは、比較のベースろ材基材を表わし、バーＢは、比較のナノ繊維層を含むベースろ材基材１２を表わす。バーＣは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わし、バーＤは、ナノ繊維層２０を含む１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材を表わす。ナノ繊維層２０のあるベースろ材基材１２、およびナノ繊維層２０のないベースろ材基材１２は、比較のナノ繊維層のあるベース基材、および比較のナノ繊維層のないベース基材よりも圧力降下が低い。
【００２６】
ろ材１０から形成される上述のフィルタ要素５０は、ほとんどあらゆる用途において気流をろ過する、例えば、ガスタービン入口空気をろ過するのに用いることができる。ろ材１０の独特な構造は、ろ過および逆洗操作中、ろ材にかかる力によるろ材の撓みが少ないため、公知のろ材よりも耐久性があり、比較的低い圧力降下蓄積となる。フィルタ要素５０は、公知のフィルタ要素の約５０〜５５％の効率に比べて、ほとんど透過する粒子サイズのエアロゾルまたは塵（約０．３〜約０．４ミクロン）の捕捉が約７０％より大きい平均効率をもたらすことができる。また、ナノ繊維層２０は、公知のろ材よりも高い坪量を有し、公知のろ材よりも、逆パルスクリーニングで、ろ材１０を、より効率的にクリーニングすることができる。さらに、ナノ繊維層２０の坪量が高いと、気流を制限したり、圧力降下を増大させることなく、高効率の微粒子捕捉を可能とする広い蛇行路を有する耐久性のある三次元表面ろ過層が与えられる。
【実施例】
【００２７】
実施例１および２、比較例３〜７の例のろ材は、ろ材１０の実施形態の、公知のろ材との比較を示すものである。効率、抵抗および品質係数を、実施例１および２、比較例３〜７の各ろ材について測定する。効率は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定し、抵抗は、ＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定し、品質係数Ｑｆは、上述したとおりにして計算した。
【００２８】
実施例１は、円形およびトリローバル繊維を含むスパンボンドポリエステル二重層ベースろ材基材であり、実施例２は、実施例１のベースろ材基材とエレクトロブローン紡糸法により形成された２ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例３は、公知の乾式ポリエステルベースろ材基材であり、比較例４は、比較例３の公知の乾式ポリエステルベースろ材基材と２ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例５は、湿式合成紙と＜０．５ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例６は、湿式合成紙であり、比較例７は、例６の湿式合成紙と２０ｇ／ｍ2のメルトブローン繊維層との組合せである。実施例の結果を以下の表Ｉに示す。実施例２を、比較例４、５および７の複合体と比べると、抵抗を減じることで効率が犠牲になっておらず、これに関連して高い品質係数値が得られる。
【表１】
効率は０．３ミクロン、５．３ｃｍ／ｓ面速度ＥＮ１８２２（１９８８）で測定。
抵抗はＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定。
品質因子は式Ｑf＿−２５０００・ｌｏｇ（Ｐ／１００）／Ａｐにより定義。
【００２９】
本明細書では、ベストモードを含む本発明を開示するために実施例を用いており、当業者であれば、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することにより、本発明を実施することも可能である。本発明の特許範囲は、請求項により定義されるが、当業者が行う他の実施例も含まれるであろう。かかる他の実施例は、それらが、請求項の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが、請求項の文言とは実質的に異ならない等価の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものとされる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概して、複合不織ろ材、特に、少なくとも１つの表面に適用されたナノ繊維ベース層を有するスパンボンド不織ろ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のろ材複合構成物の中には、基材を製造するために湿式製紙プロセスが、およびろ材基材の片側または両側に軽量ナノ繊維コーティングを堆積するためにエレクトロスパン技術が組み込まれているものがある。典型的に、ろ材基材は、（ｇ／ｍ2）、ナノ繊維層の坪量は、０．１（ｇ／ｍ2）以下、坪量は１平方メートル当たり１００〜１２０グラムである。
【０００３】
軽量ナノ繊維層は、高い機械応力にかけられたときに損傷を受けやすいことが知られている。これは、特に、ナノ繊維層は、５００ナノメートル（ｎｍ）未満、より典型的には、１００ｎｍの直径の繊維から形成されているからである。ナノ繊維が、極性引力に依拠する従来のエレクトロスパン繊維の場合ナノ繊維とベースろ材との間の引力結合が比較的弱いことによりろ材から脱落する「脱落」問題があることは知られている。また、公知のエレクトロスパンナノ繊維層は、構造が二次元すなわち厚さにおいて単一の繊維層であり、ナノ繊維層が裂けたり、壊れたりすると、塵がベースろ材基材に容易に入り込む可能性がある。ナノ繊維層が傷つくと、塵がベースろ材に入り込み、フィルタの操作圧力降下の増大の原因となる。さらに、公知のろ材基材は機械応力制限もあり、塵が多いと変形する傾向がある。
【０００４】
これらの公知のろ材複合構造体は、発電ガスタービンの入口空気をろ過するのに用いられると、塵の微粒子が、フィルタの操作寿命にわたってフィルタに入り込む可能性がある。典型的に、この公知のろ材タイプは、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って、公知の操作流量で試験すると、７．０ｍｍＨ2Ｏより大きい圧力降下および３００未満の品質係数で０．４μｍの粒子を約５５％捕捉するという、新たな、またはクリーンな電気的に中和された操作効率を与える。この低い初期効率のために、２４，０００時間の操作寿命にわたって、１５〜２０ポンドもの塵が公知のろ材に入り込む可能性があることが知られている。タービンブレードが、長期にわたって塵に露出されると、タービンブレードの深刻で最悪な汚染および腐食を生じる恐れがある。タービンブレードをクリーニングする現在の手順では、ブレードを水で洗って清浄にするために周期的な間隔でタービンをオフラインにする必要がある。タービンのダウンタイムは高くつく。タービンを操作しないということは、発電が抑制されるからである。タービンブレードを清浄にするためのタービンダウンタイムおよび／または損傷したブレードの交換を減じる、または排除するために、同様または低減された圧力降下で、公知のろ材よりも高効率のろ材を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、複合ろ材構造体が提供される。複合ろ材構造体は、複数の繊維から、スパンボンド法により形成された合成不織布を含むベース基材を含む。ベース基材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。ナノ繊維層が、ベース基材の片側に堆積されている。複合ろ材構造体のＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定される最小ろ過効率は、約７０％である。
【０００６】
他の態様において、フィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、第１のエンドキャップ、第２のエンドキャップおよび複合ろ材構造体を含む。複合ろ材構造体は、スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材を含み、ベース基材は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。ナノ繊維層が、ベース基材の片側に堆積されている。複合ろ材構造体のＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定される最小ろ過効率は、約７０％である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】複合ろ材の例示の実施形態の断面図である。
【図２】図１に示す繊維の顕微鏡写真である。
【図３】図１に示すベースろ材基材の顕微鏡写真である。
【図４】図１に示すベースろ材基材のボンドパターンの上面図である。
【図５】図１に示すろ材を含むフィルタカートリッジの側面図である。
【図６】図４に示すフィルタカートリッジを含むフィルタ組立体の斜視図である。
【図７】例示の実施形態による、様々な坪量でのベースろ材基材の０．３ミクロンでのろ過効率のバーグラフである。
【図８】比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に比べた、例示の実施形態によるナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材の０．３ミクロンでのろ過効率のバーグラフである。
【図９】比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に比べた、例示の態様によるナノ繊維層のあるベースろ材基材とナノ繊維層のないベースろ材基材に対する圧力降下のバーグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
フィルタ組立体の複合ろ材について以下に詳述する。例示の実施形態において、複合ろ材は、独特のスパンボンド法により繊維の２層から形成された合成不織布のろ材基材を含む。ナノ繊維層が、ろ材基材の少なくとも片側に堆積されている。複合ろ材は、欧州規格ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、０．４μｍの粒子の捕捉を保つ約７０％以上の初期ろ過効率を与え、これは、公知のろ材に比べて、性能が約１５％高い。また、複合ろ材は、公知のろ材より３０％超低い圧力降下で、７０％の効率を与える。ベース基材は、ＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する。
【０００９】
複合ろ材は、公知のろ材よりも耐久性があり、低圧力降下の積層である。ろ過および逆洗操作中、ろ材にかかる力によるろ材の撓みが少ないからである。複合ろ材の品質係数（Ｑｃ）は、約３７０より大きく、好ましい実施形態においては、約４４０より大きい。また、複合ろ材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性（または圧力降下）を有し得るし、ベース基材は、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する。さらに、ナノ繊維膜層は、公知のろ材よりも大きな坪量を有し、逆パルスクリーニングで、ろ材を、公知のろ材よりも効率的にクリーニングすることが可能となる。ナノ繊維層の大きな坪量によって、気流を実質的に制限したり、圧力降下を増大させたりすることなく、高効率および微粒子捕捉が可能となる広い蛇行路を有する耐久性のある三次元表面ろ過層が得られる。
【００１０】
「品質係数（Ｑf）」とは、式Ｑｆ−２５０００・ｌｏｇ（Ｐ／１００）／Ａｐにより定義されるパラメータを意味し、式中、「Ｐ」＝％での粒子の透過、「Ａｐ」＝パスカルでのろ材の圧力降下。
【００１１】
「抵抗」とは、ＥＮ−１８２２（１９９８）に記載された試験方法を用いて測定される抵抗（圧力降下）を意味する。
【００１２】
図面を参照すると、図１は、ろ材１０の例示の実施形態の断面図である。ろ材１０は、第１の側１４と第２の側１６を有するベースろ材基材１２を含む。ナノ繊維層２０が、ろ材基材の第１の側１４に堆積されている。他の実施形態において、ナノ繊維層２０が、第２の側１６に堆積され、他の実施形態において、ナノ繊維層２０が、第１および第２の側１４および１６のそれぞれに堆積されている。
【００１３】
ろ材基材１２は、スパンボンド法を用いて、合成繊維から形成される不織布である。不織布は、二重繊維断面形状を含む。好適な二重繊維層断面は、円形構造またはトリローバル構造を有する繊維形状を有することができる。図２を参照するとまた、例示の実施形態において、二重繊維断面３０は、円柱形繊維３２の層およびトリローバル形繊維３３の層を有する。繊維３２および３３は、ジェットを通して、不規則三次元ウェブへと均一に堆積された複数の連続繊維へとメルトスパンされている。次に、ウェブを加熱して、エンボスカレンダ加工し、図３に示すとおり、ウェブを圧密スパンボンド布３６へと熱ボンドする。カレンダロールエンボス加工パターンの接触による熱によって、熱可塑性繊維３０が軟化または溶融して、カレンダロールエンボス加工パターンの接触点で、不織繊維を一緒に結合する。繊維３０の少なくとも軟化または溶融が生じるような温度を選択する。一実施形態において、温度は、約９０℃〜約２４０℃である。繊維の所望の連結は、冷却後、繊維３２および３３を溶融および再圧密することによりなされる。
【００１４】
円形繊維３２は、約１８ミクロン〜約２３ミクロンの直径を有し、トリローバル繊維３３は、約２２〜３０ミクロンの２点間の断面距離を有する。
【００１５】
図４を参照すると、ベースろ材１２のボンドパターン４０によって、ベースろ材１２に許容される耐久性が得られ、繊維をよりろ過に利用でき、ろ過効率が増大する。ボンドパターン４０は、ベースろ材１２に広がる結合域の複数の平行な不連続ライン４２を含む。結合域の平行な不連続ライン４２は、不連続ライン４２の結合域のない４４位置で、近接する不連続ライン４２の結合域４６と並ぶように、互いにオフセットである。例示の実施形態において、ベースろ材１２の坪量は、約１００ｇ／ｍ2〜約３３０ｇ／ｍ2、他の実施形態において、約１００ｇ／ｍ2〜約２２０ｇ／ｍ2である。
【００１６】
任意の好適な合成繊維を用いて、ろ材基材１２の不織布を作製することができる。円形３２およびトリローバル３３繊維について好適な材料としては、これらに限られるものではないが、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、アラミドおよびこれらの混合物が挙げられる。
【００１７】
例示の実施形態において、ナノ繊維層２０は、ポリマー溶液を、スピニングノズルに供給し、高圧をスピニングノズルに適用し、スピニングノズルの下端へ圧縮空気を注入しながら、スピニングノズルをとおして、ポリマー溶液を放出することを含むエレクトロブローン紡糸法により形成される。適用される高電圧は、約１ｋＶ〜約３００ｋＶの範囲である。ナノ繊維を形成するエレクトロブローン紡糸法および用いる独特な装置は、米国特許出願公開第２００５／００６７７３３２号明細書に詳細に記載されている。エレクトロブローン紡糸法は、公知のろ材の公知のナノ繊維ろ過層より厚いナノ繊維の耐久性のある三次元ろ過層を提供する。例示の実施形態において、ナノ繊維層２０の坪量は、約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約２ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約５ｇ／ｍ2〜約１０ｇ／ｍ2、他の実施形態においては、約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である。ナノ繊維層２０のナノ繊維の平均直径は、約５００ｎｍ以下である。
【００１８】
変形実施形態において、ナノ繊維層２０は、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローンにより形成してよい。古典的な電気紡糸法は、米国特許第４，１２７，７０６号明細書に詳細が記載されている技術である。高圧を溶液中のポリマーに適用して、ナノ繊維および不織マットを作製する。しかしながら、電気紡糸法全体の処理量は、重い坪量のウェブを形成しようとするには、低すぎる。遠心紡糸法は、少なくとも１つの溶媒に溶解した少なくとも１つのポリマーを有するスピニング溶液を、回転する円錐ノズルを有する回転スプレーに供給することを含む繊維形成プロセスである。ノズルは、凹部内面と、前部表面放出端を有する。スピニング溶液は、凹部内面に沿ってロータリスプレーを移動し、スピニング溶液を、ノズルの放出端の前部表面に分配する。個別の繊維状流れが、スピニング溶液から形成され、溶媒が揮発して、電場あり、または電場なしで、ポリマー繊維を生成する。成形流体はノズルの周囲を流れて、スピニング溶液をロータリスプレーから離れる方向に指向する。繊維は、コレクタに集められて、ナノ繊維ウェブを形成する。さらに、メルトブローンについては、米国特許第６，５２０，４２５号明細書に詳細が記載されている。
【００１９】
エレクトロブローン紡糸法によりナノ繊維を形成するのに好適なポリマーは、熱可塑性ポリマーに制限されず、熱硬化性ポリマーも含まれる。好適なポリマーとしては、これらに限られるものではないが、ポリイミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリアラミド、ポリベンズイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、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およびこれらの混合物が挙げられる。また、架橋および非架橋形態で、様々な程度（８７％〜９９．５％）の加水分解のポリ（塩化ビニル）、ポリメチレンメタクリレート（およびその他アクリル樹脂）、ポリスチレンおよびそのコポリマー（ＡＢＡタイプのブロックコポリマーを含む）、ポリ（フッ化ビニリデン）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリビニルアルコールの一般的な部類に含まれる材料、そのコポリマーまたは誘導体化合物を用いてもよい。ポリアミド縮合ポリマーのある好適な部類は、ナイロン材料、例えば、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン６，６−６，１０等である。ポリマー溶液は、選択したポリマーを溶解する溶剤を選択することにより調製される。ポリマー溶液は、添加剤、例えば、可塑剤、紫外線安定剤、架橋剤、硬化剤、反応開始剤等と混合することができる。ポリマーの溶解は、何らかの具体的な温度範囲を必要としないであろうけれども、溶解反応を補助するのに加熱が必要なことがある。
【００２０】
繊維ポリマーのＴｇを減じるために、可塑剤を、上述した様々なポリマーに添加すると有利とすることができる。好適な可塑剤は、ポリマーに応じて、かつ、ナノ繊維層の特定の最終用途に応じて異なる。例えば、ナイロンポリマーは、水、または電気紡糸法またはエレクトロブローン紡糸法から残った残渣溶剤によっても可塑化することができる。ポリマーＴｇを下げるのに有用となり得るその他可塑剤としては、これらに限られるものではないが、脂肪族グリコール、芳香族スルファノミド、フタレートエステル、これらに限られるものではないが、ジブチルフタレート、ジヘキシルフタレート、ジシクロヘキシルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジウンデシルフタレート、ジドデカニルフタレートおよびジフェニルフタレート等が挙げられる。
【００２１】
図５は、ろ材１０から形成されたフィルタ要素５０の側面図である。例示の実施形態において、ろ材１０は、複数のプリーツ５２を含む。フィルタ要素５０は、第１のエンドキャップ５４と、対向する第２のエンドキャップ５６を含み、ろ材１０は、エンドキャップ５４と５６の間に延在している。フィルタ要素５０は、内側管５８（図６に図示）により管形を有している。フィルタ要素５０は、円柱形状であるが、図６に示すような円錐とすることもできる。フィルタ要素５０はまた、ろ材１０用のフィルタ要素５０および／またはサポートの構造上の完全性を与えるために、内側および／または外側サポートライナも含むことができる。
【００２２】
図６は、端と端が、管シート６２に対で装着された複数のフィルタ要素５０を含むフィルタ組立体６０の斜視図である。管シート６２は、フィルタ組立体６０の汚れた空気側を清浄な空気側から分離する。フィルタ要素５０をパルスエアでクリーニングするクリーニングシステム６４は、吸気管６８に装着された複数のエアノズル６６を含む。フィルタ要素５０の内部管５８に指向された圧縮空気のパルスを用いて、集めたごみや塵をフィルタ要素５０からクリーニングする。
【００２３】
様々な坪量を有するベースろ材基材１２試験試料の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート分別効率試験で、比較のベースろ材基材と比較した。空気含有ＤＥＮＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図７に、スパンボンドベースろ材１２の比較試験および改善されたろ過効率性能のグラフ図を示す。バーＡは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベース基材１２を表わし、バーＢは、２３０ｇ／ｍ2の坪量での比較のベース基材を表わす。バーＣは、１３０ｇ／ｍ2の坪量の比較のベースろ材基材を表わす。ベースろ材基材は、ナノ繊維層を含んでいなかった。ベースろ材基材１２は、０．３ミクロンの粒子サイズで５．３ｃｍ／ｓで試験した際、比較のベースよりも効率が高い。
【００２４】
ベースろ材基材１２およびナノ繊維層２０を含むベースろ材基材１２の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート分別効率試験で、比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材、またはナノ繊維層のないベースろ材基材と比較した。空気を含有する０．３ミクロンのＤＥＨＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図８に、比較試験のグラフ図を示す。バーＡは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わし、バーＢは、ナノ繊維層２０を含む、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わす。バーＣは、比較のベースろ材基材を表わし、バーＤは、比較のナノ繊維層を含むベースろ材基材を表わす。ナノ繊維層２０のあるベースろ材基材１２、およびナノ繊維層２０のないベースろ材基材１２は、比較のナノ繊維層のあるベース基材、およびナノ繊維層のないベース基材よりも効率が高い。
【００２５】
ベースろ材基材１２およびナノ繊維層２０を含むベースろ材基材１２の平シートを、ＥＮ１８２２（１９９８）試験方法による平シート圧力降下試験で、比較のナノ繊維層のあるベースろ材基材、またはナノ繊維層のないベースろ材基材と比較した。空気を含有するＤＥＮＳ粒子を、約５．３ｃｍ／ｓの流量で、各試験試料に指向させた。図９に、比較試験のグラフ図を示す。バーＡは、比較のベースろ材基材を表わし、バーＢは、比較のナノ繊維層を含むベースろ材基材１２を表わす。バーＣは、１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材１２を表わし、バーＤは、ナノ繊維層２０を含む１６５ｇ／ｍ2の坪量でのベースろ材基材を表わす。ナノ繊維層２０のあるベースろ材基材１２、およびナノ繊維層２０のないベースろ材基材１２は、比較のナノ繊維層のあるベース基材、および比較のナノ繊維層のないベース基材よりも圧力降下が低い。
【００２６】
ろ材１０から形成される上述のフィルタ要素５０は、ほとんどあらゆる用途において気流をろ過する、例えば、ガスタービン入口空気をろ過するのに用いることができる。ろ材１０の独特な構造は、ろ過および逆洗操作中、ろ材にかかる力によるろ材の撓みが少ないため、公知のろ材よりも耐久性があり、比較的低い圧力降下蓄積となる。フィルタ要素５０は、公知のフィルタ要素の約５０〜５５％の効率に比べて、ほとんど透過する粒子サイズのエアロゾルまたは塵（約０．３〜約０．４ミクロン）の捕捉が約７０％より大きい平均効率をもたらすことができる。また、ナノ繊維層２０は、公知のろ材よりも高い坪量を有し、公知のろ材よりも、逆パルスクリーニングで、ろ材１０を、より効率的にクリーニングすることができる。さらに、ナノ繊維層２０の坪量が高いと、気流を制限したり、圧力降下を増大させることなく、高効率の微粒子捕捉を可能とする広い蛇行路を有する耐久性のある三次元表面ろ過層が与えられる。
【実施例】
【００２７】
実施例１および２、比較例３〜７の例のろ材は、ろ材１０の実施形態の、公知のろ材との比較を示すものである。効率、抵抗および品質係数を、実施例１および２、比較例３〜７の各ろ材について測定する。効率は、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定し、抵抗は、ＥＮ１８２２（１９９８）に従って測定し、品質係数Ｑｆは、上述したとおりにして計算した。
【００２８】
実施例１は、円形およびトリローバル繊維を含むスパンボンドポリエステル二重層ベースろ材基材であり、実施例２は、実施例１のベースろ材基材とエレクトロブローン紡糸法により形成された２ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例３は、公知の乾式ポリエステルベースろ材基材であり、比較例４は、比較例３の公知の乾式ポリエステルベースろ材基材と２ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例５は、湿式合成紙と＜０．５ｇ／ｍ2のナノ繊維層との組合せである。比較例６は、湿式合成紙であり、比較例７は、例６の湿式合成紙と２０ｇ／ｍ2のメルトブローン繊維層との組合せである。実施例の結果を以下の表Ｉに示す。実施例２を、比較例４、５および７の複合体と比べると、抵抗を減じることで効率が犠牲になっておらず、これに関連して高い品質係数値が得られる。
【表１】
効率は０．３ミクロン、５．３ｃｍ／ｓ面速度ＥＮ１８２２（１９８８）で測定。
抵抗はＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定。
品質因子は式Ｑf＿−２５０００・ｌｏｇ（Ｐ／１００）／Ａｐにより定義。
【００２９】
本明細書では、ベストモードを含む本発明を開示するために実施例を用いており、当業者であれば、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することにより、本発明を実施することも可能である。本発明の特許範囲は、請求項により定義されるが、当業者が行う他の実施例も含まれるであろう。かかる他の実施例は、それらが、請求項の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが、請求項の文言とは実質的に異ならない等価の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるものとされる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材であって、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有するベース基材と、
前記ベース基材の片側に堆積されたナノ繊維層とを含む複合ろ材構造体であって、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約７０％の最小ろ過効率を有する複合ろ材構造体。
【請求項２】
前記ベース基材が、円形繊維断面とトリローバル繊維断面の両方を含む二重層で構成されている、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項３】
前記ベース基材と前記ナノ繊維層との組み合わせが実質的に電気的に中性である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項４】
前記ナノ繊維層が、エレクトロブローン紡糸法、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローイング法により形成される、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項５】
前記ナノ繊維層が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびアラミドのうち少なくとも１つを含む、請求項４に記載の複合ろ材構造体。
【請求項６】
前記ベース基材の坪量が約１００ｇ／ｍ2〜約３００ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項７】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項８】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項９】
前記合成不織布が、複数の実質的に平行な不連続線の結合域を含む結合域パターンを含む、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１０】
前記複数の繊維の平均直径が約１８〜約３０ミクロンである、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１１】
前記ベース基材が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有し、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１２】
前記複合ろ材構造体の品質係数Ｑｆが約３７０より大きい、請求項１１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１３】
前記複合ろ材構造体の品質係数Ｑｆが約４４０より大きい、請求項１１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１４】
第１のエンドキャップ、第２のエンドキャップおよび複合ろ材構造体を含むフィルタ要素であって、前記複合ろ材構造体が、
スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材であって、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する前記ベース基材と、
前記ベース基材の片側に堆積されたナノ繊維層とを含み、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約７０％の最小ろ過効率を有する、フィルタ要素。
【請求項１５】
前記ベース基材と前記ナノ繊維層との組み合わせが実質的に電気的に中性である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１６】
前記複数の繊維が、円形繊維断面とトリローバル繊維断面の両方を含む二重層で構成されている、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１７】
前記ナノ繊維層が、エレクトロブローン紡糸法、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローイング法により形成される、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１８】
前記ナノ繊維層が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびアラミドのうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のフィルタ要素。
【請求項１９】
前記ベース基材の坪量が約１００ｇ／ｍ2〜約３００ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２０】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２１】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２２】
前記合成不織布が、複数の実質的に平行な不連続線の結合域を含む結合域パターンを含む、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２３】
前記複数の繊維の平均直径が約１８〜約３０ミクロンである、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２４】
前記ベース基材が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有し、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２５】
前記複合ろ材構造体の品質係数ＱＦが約３７０より大きい、請求項２４に記載のフィルタ要素。
【請求項２６】
前記複合ろ材構造体の品質係数ＱＦが約４４０より大きい、請求項２４に記載の複合ろ材構造体。
【請求項２７】
前記複合ろ材構造体が複数のプリーツをさらに含む、請求項１６に記載のフィルタ要素。
【請求項１】
スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材であって、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有するベース基材と、
前記ベース基材の片側に堆積されたナノ繊維層とを含む複合ろ材構造体であって、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約７０％の最小ろ過効率を有する複合ろ材構造体。
【請求項２】
前記ベース基材が、円形繊維断面とトリローバル繊維断面の両方を含む二重層で構成されている、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項３】
前記ベース基材と前記ナノ繊維層との組み合わせが実質的に電気的に中性である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項４】
前記ナノ繊維層が、エレクトロブローン紡糸法、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローイング法により形成される、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項５】
前記ナノ繊維層が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびアラミドのうち少なくとも１つを含む、請求項４に記載の複合ろ材構造体。
【請求項６】
前記ベース基材の坪量が約１００ｇ／ｍ2〜約３００ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項７】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項８】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項９】
前記合成不織布が、複数の実質的に平行な不連続線の結合域を含む結合域パターンを含む、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１０】
前記複数の繊維の平均直径が約１８〜約３０ミクロンである、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１１】
前記ベース基材が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有し、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する、請求項１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１２】
前記複合ろ材構造体の品質係数Ｑｆが約３７０より大きい、請求項１１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１３】
前記複合ろ材構造体の品質係数Ｑｆが約４４０より大きい、請求項１１に記載の複合ろ材構造体。
【請求項１４】
第１のエンドキャップ、第２のエンドキャップおよび複合ろ材構造体を含むフィルタ要素であって、前記複合ろ材構造体が、
スパンボンド法により、複数の繊維から形成された合成不織布を含むベース基材であって、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約３５％〜５０％未満のろ過効率を有する前記ベース基材と、
前記ベース基材の片側に堆積されたナノ繊維層とを含み、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ１８２２（１９９８）試験手順に従って測定すると、約７０％の最小ろ過効率を有する、フィルタ要素。
【請求項１５】
前記ベース基材と前記ナノ繊維層との組み合わせが実質的に電気的に中性である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１６】
前記複数の繊維が、円形繊維断面とトリローバル繊維断面の両方を含む二重層で構成されている、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１７】
前記ナノ繊維層が、エレクトロブローン紡糸法、電気紡糸法、遠心紡糸法またはメルトブローイング法により形成される、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項１８】
前記ナノ繊維層が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、熱可塑性ポリウレタン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホンおよびアラミドのうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載のフィルタ要素。
【請求項１９】
前記ベース基材の坪量が約１００ｇ／ｍ2〜約３００ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２０】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約０．６ｇ／ｍ2〜約２０ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２１】
前記ナノ繊維層が平均直径が約５００ｎｍ以下の複数のナノ繊維を含み、前記ナノ繊維層の坪量が約１．５ｇ／ｍ2〜約２．５ｇ／ｍ2である、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２２】
前記合成不織布が、複数の実質的に平行な不連続線の結合域を含む結合域パターンを含む、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２３】
前記複数の繊維の平均直径が約１８〜約３０ミクロンである、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２４】
前記ベース基材が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約２．５ｍｍ（水）未満の抵抗性を有し、前記複合ろ材構造体が、ＥＮ−１８２２（１９９８）に従って測定すると、約４．０ｍｍ（水）未満の抵抗性を有する、請求項１４に記載のフィルタ要素。
【請求項２５】
前記複合ろ材構造体の品質係数ＱＦが約３７０より大きい、請求項２４に記載のフィルタ要素。
【請求項２６】
前記複合ろ材構造体の品質係数ＱＦが約４４０より大きい、請求項２４に記載の複合ろ材構造体。
【請求項２７】
前記複合ろ材構造体が複数のプリーツをさらに含む、請求項１６に記載のフィルタ要素。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１１−５２９７７８（Ｐ２０１１−５２９７７８Ａ）
【公表日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２１３７５（Ｐ２０１１−５２１３７５）
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５２５６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１４９８０
【国際公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３日（２００９．８．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５２５６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０１４９８０
【国際公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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