特許 7400125 ポリエステル／ポリ（メチルメタクリレート）物品およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-08

(45)【発行日】2023-12-18

(54)【発明の名称】ポリエステル／ポリ（メチルメタクリレート）物品およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   D04H 3/007 20120101AFI20231211BHJP

   B01D 39/16 20060101ALI20231211BHJP

   D04H 3/011 20120101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

D04H3/007

B01D39/16 A

D04H3/011

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022567555

(86)(22)【出願日】2021-06-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-13

(86)【国際出願番号】 US2021038889

(87)【国際公開番号】W WO2021262974

(87)【国際公開日】2021-12-30

【審査請求日】2023-05-22

(31)【優先権主張番号】63/044,637

(32)【優先日】2020-06-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/116,512

(32)【優先日】2020-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514073570

【氏名又は名称】ジャビル インク

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】ロジャース，ルーク

(72)【発明者】

【氏名】フライ，トーマス

【審査官】斎藤 克也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１８６５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３２５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２１６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２３－５３００５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７９１４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００６－５１１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／００３８０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８８７０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１９６１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００４／０８７８１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００５／１２３８３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１５６５６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１４－５１３２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２４７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５０３１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３６１３３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ３９／００ － ３９／２０

Ｃ０８Ｋ ３／００ － １３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００ － １０１／１４

Ｄ０１Ｆ ６／１６

Ｄ０１Ｆ ６／５２

Ｄ０１Ｆ ６／６２

Ｄ０１Ｆ ６／９２

Ｄ０４Ｈ １／００ － １８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不織布材料を製造する方法であって、
ａ）ポリメチルメタクリレートおよびポリ乳酸を含む供給混合物をメルトブロー押出装置に供給する工程、
ｂ）前記押出装置内で前記供給混合物を液化して、液化供給混合物を形成する工程、
ｃ）少なくとも１つのノズルを通じて前記液化供給混合物を吹いて、噴霧を形成する工程、
ｄ）前記噴霧を表面に堆積させる工程、および
ｅ）前記表面上で前記噴霧が固化して、繊維から作られた不織布材料のシートを形成するように、該噴霧の温度を低下させる工程、
を有してなる方法。

【請求項2】

前記不織布材料から作られた濾過層から作られた濾過マスクを形成する工程をさらに含む、請求項１記載の不織布材料を製造する方法。

【請求項3】

前記不織布材料のシートが、該不織布材料の繊維を変形させずに、熱成形可能である、請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記不織布材料のシートが、９８％超の濾過効率を有する、請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記不織布材料のシートが、２ｍｍＨｇ以下の圧力損失を有する、請求項４記載の方法。

【請求項6】

布を電場に通過させる工程をさらに含む、請求項１から５いずれか１項記載の方法。

【請求項7】

０．５マイクロメートルから１５マイクロメートルの直径および２から８マイクロメートルの平均直径を有する、ポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸の繊維から作られた不織布の層を少なくとも１層含むフィルタ。

【請求項8】

前記繊維の数の少なくとも９０％が５００マイクロメートルより長い、請求項７記載のフィルタ。

【請求項9】

前記不織布が、５０から３００グラム／ｍ^２の布質量を有する、請求項７記載のフィルタ。

【請求項10】

前記不織布が、１００から２００グラム／ｍ^２の布質量を有する、請求項９記載のフィルタ。

【請求項11】

前記フィルタが、多くとも５ｍｍＨｇの圧力損失を有する、請求項８記載のフィルタ。

【請求項12】

前記フィルタが、少なくとも９５％の濾過効率を有する、請求項７から１１いずれか１項記載のフィルタ。

【請求項13】

前記濾過効率が少なくとも９８％である、請求項１２記載のフィルタ。

【請求項14】

前記フィルタが、少なくとも５０ボルトの表面電位を有する、請求項７記載のフィルタ。

【請求項15】

前記表面電位が、１時間に亘る７０℃への曝露後に、多くとも５％しか低下しない、請求項１４記載のフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ポリエステル／ポリ（メチルメタクリレート）ポリマーブレンドから構成された物品に関する。本発明は、特に、ポリ乳酸／ポリ（メチルメタクリレート）ポリマーブレンドから構成された不織布フィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のフィルタは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、およびポリメチルメタクリレートなどの多くのポリマーから製造されている。フィルタは、典型的に、実質的に不均一な長さと直径の繊維を有する不織布を形成するメルトブロー過程によって製造されるが、溜まったポリマーにより小塊が形成されるため、多くの用途でフィルタにかかる圧力損失が望ましくはなくなってしまう。

【0003】

従来のフィルタは、帯電が不足しており、衝突、詰込みおよび拡散によって濾過している。従来のフィルタの濾過性能を改善するために、帯電が施されてきた。電荷により、濾材が小さな浮遊粒子を静電的に引きつけ、濾材表面への粒子の付着を向上させ、それゆえ、フィルタの効率を改善している。

【0004】

残念ながら、帯電は、時間と共に、また加熱により、消散し、フィルタの性能が低下することが知られている。この問題を改善するために、脂肪酸のステアリン酸塩または脂肪酸アミドなどの電荷増大添加剤が、フィルタの製造に使用される高分子に添加されてきた（特許文献１参照）。しかしながら、これらの添加剤は、加工および形成された繊維に影響することがあるのと同時に、皮膚に触れる用途にとってアレルギー反応を生じる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７９１４５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、上述したような濾過技術、特に、ヒトの肌に触れることのあるフィルタ用途（例えば、マスク）の１つ以上の問題を克服する高分子およびフィルタを提供することが望ましいであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様は、ＰＬＡ／ＰＭＭＡの特定のブレンドを溶融ブレンドし、剪断し、急冷して、帯電されて微粒子の優れた濾過を可能にする優れた能力を示すと同時に、表面電荷を保持し、濾過効率を維持する不織布などの物品を形成することができるという発見にある。それゆえ、本発明のこの態様は、どの他の電荷増大成分またはどの他の添加剤も含まずに、少なくとも約５０電子ボルトの表面帯電電位を有するポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸の高分子組成物である。詳しくは、その組成物は、意外なことに、１時間から２４時間に亘り高熱（７０℃）に曝されたときでさえ、その電荷の少なくとも９０％を保持する。

【0008】

本発明の別の態様は、ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドを、濾過用途に役立つ特に有用な不織布に形成できることである。直径が均一な長繊維を有するメルトブロー布には、同様の使途のために製造された市販のポリプロピレン製メルトブロー布に観察された欠陥がない。この態様は、不織布材料を製造する方法であって、ポリメチルメタクリレートおよびポリ乳酸を含む供給混合物をメルトブロー押出装置に供給する工程；押出装置内で供給混合物を液化して、液化供給混合物を形成する工程；少なくとも１つのノズルを通じて液化供給混合物を吹いて、噴霧を形成する工程；噴霧を表面に堆積させる工程；および表面上で噴霧が固化して、不織布材料のシートを形成するように、噴霧の温度を低下させる工程を有してなる方法である。

【0009】

本発明の別の態様は、高分子組成物を形成する方法であって、（ｉ）ポリ乳酸およびポリ（メチルメタクリレート）を溶融し、ブレンドして、溶融ブレンドを形成する工程、（ｉｉ）溶融ブレンドをダイに通して押し出して、成形物品を形成する工程、および（ｉｉｉ）少なくとも５０、１００、２００、５００または１０００電子ボルトの表面電位まで帯電することのできる微細構造が形成されるような冷却速度でポリ乳酸のＴｇを通過して成形物品を冷却する工程を有してなる方法である。この態様は、先の態様における方法を使用する様式で行うことができる。

【0010】

本発明のさらなる態様は、約０．１マイクロメートルから１５マイクロメートルの直径を有する、ポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸の繊維から構成された不織布の層を少なくとも１層含むフィルタである。特別な実施の形態において、フィルタ繊維は、約０．５または１マイクロメートルから１５マイクロメートルであり、平均直径は約２から６マイクロメートルである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

開示された非限定的な実施の形態は、同様の番号が同様の要素を示している、ここに付随の、その一部を形成する図面に関して議論される。

【図1】例示のメルトブロー押出装置の概略図

【図2】フェイスマスク装置の概略図

【図3】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図4】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図5】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図6】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図7】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図8】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図9】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【図10】本発明のＰＭＭＡ／ＰＬＡフィルタの走査型電子顕微鏡画像

【発明を実施するための形態】

【0012】

フィルタやマスクとして有用な不織布材料は、様々な材料から製造することができ、その材料としては、ポリマー、ポリマーブレンド、形状記憶材料、形状記憶ポリマー、および形状記憶ポリマーブレンドの内の１つ以上が挙げられるであろう。

【0013】

フィルタおよびマスクを製造するのに有用な不織布は、メルトブロー法により製造することができる。ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびポリ乳酸（ＰＬＡ）を含む混合高分子組成物は、メルトブローすることができる。ＰＭＭＡ（３０％ｗ／ｗ）およびＰＬＡ（７０％ｗ／ｗ）のブレンドは、図１に示されたものなどのメルトブロー押出装置に投入される。図１は、例示のメルトブロー押出システム８００を示す。押出機８０１は、ホッパー８０２からＰＭＭＡ／ＰＬＡ供給材料（または他の材料）を受け取り、その供給材料を液化し、ノズル開口８０３を通して液化供給材料を吹く／噴霧する。ノズル開口８０３を通して液化供給材料を吹く／噴霧するのを支援するために、高速風（図示せず）が使用されることがある。吹かれた材料８０４は、空気中を移動し、回転円柱面８０５上に堆積される。その円柱面は、矢印８０５ａで示された方向に回転しているのが示されている。吹かれた材料８０４が位置８０６で回転円柱面８０５上に堆積されたときに、その材料は冷めて、固体になる。固体シート／フイルム８０７は、矢印８０８ａで示された方向に回転している第２の回転円柱８０８により引っ張られる。新たに加えられたシート／フイルム材料が、８０９でメルトブロー高分子のスプール８１０上に加えられる。

【0014】

次に、このＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドは、図１のシステムなどのシステムにおいて押し出され、吹かれて、フェイスマスクに使用できる不織布シートを形成する。

【0015】

この高分子組成物は、典型的に、約１５％から約８５％のＰＭＭＡと残りのＰＬＡから構成されている。その組成物が、最大で約５０％のＰＭＭＡから構成されることが望ましい。ＰＬＡは、Ｌ－ラクチド、Ｄ－ラクチド、またはその組合せを使用して形成されたものなど、ＰＬＡのどの形態であってもよい。Ｌ－ラクチドの量が、ＰＬＡの製造に使用される単量体の少なくとも５０質量％、６０質量％、７０質量％、８０質量％または９０質量％から９８質量％または１００質量％（１００質量％は、微量のＤ－ラクチドを含むことがある）であることが望ましい。結晶性または半結晶性ポリマーを容易に形成する当該技術分野で公知のものなどの他のポリエステルも使用してよい。

【0016】

ＰＬＡまたはポリエステルは、所望のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有するＰＭＭＡとのブレンドを実現するためにどのＭｗを有してもよい。典型的に、ＰＬＡは、約１０ｋＤａから５００ｋＤａの重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。ＰＬＡまたはポリエステルのメルトフローレートは、不織布などのここに記載された物品を形成するのに有用ないずれのメルトフローレートであってもよい。典型的に、ＭＦＲは、ＰＭＭＡと組み合わされたときに、ここに記載されたような所望の繊維の直径および長さを実現するものである。一般に、ＭＦＲは、２５、５０、６０または７０から９０、１００、１２５または１５０グラム（２１０℃／１０分、２．１６ｋｇ）であることがある。適切なＰＬＡの例が、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣから商標名ＩＮＧＥＯ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ ６２５Ｆおよび３２６０ＨＰ、並びにＴｏｔａｌ Ｃｏｒｂｉｏｎ ＰＬＡからＬＵＭＩＮＹ Ｌ１０５で市販されている。

【0017】

ＰＭＭＡは、当該技術分野に公知のものなど、どの適切なＰＭＭＡであってもよく、ＰＭＭＡが、高速剪断および急冷を可能にするレオロジー挙動を示しつつ、それでも、所望の結晶化度およびＰＬＡ／ＰＭＭＡブレンドの帯電能力を実現できる限り、１０ｋＤａから３ＭＤａなど、幅広い様々なＭｗを有してもよい。ＰＭＭＡは、衝撃強度または熱安定性などの１つ以上の特性を改善するために、当該技術分野で一般に使用されているもの（例えば、メチルアクリレート、ブチルアクリレートなど）などのコモノマーをわずかに（例えば、約５％未満、２％未満、または１％未満）含んで製造されることがある。ＰＭＭＡのメルトフローレートは、不織布などのここに記載された物品を形成するのに有用などのＭＦＲであってもよい。典型的に、ＰＭＭＡのＭＦＲは、ＰＬＡと組み合わされたときに、ここに記載されたような所望の繊維の直径および長さを実現するものである。一般に、ＰＭＭＡのＭＦＲは、１、２、５または１０から１００、５０、４０または３０グラム（２３０℃／１０分、３．８ｋｇ）であることがある。有用であろうＰＭＭＡの例としては、ＰＬＡＳＫＯＬＩＴＥから商標名ＣＡ４１で市販されているもの、およびＡｒｋｅｍａから商標名ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ ＶＭ、ＶＳおよびＶＳＵＶＴで市販されているものが挙げられる。

【0018】

意外なことに、電荷増大添加剤を含まずに、十分な剪断および溶融結晶化温度を通じた冷却の下で形成された高分子組成物により、その組成物を高い表面電位まで帯電させられることが見出された。これは、決して限定するものではなく、例えば、メルトブロー不織布繊維（適切な剪断および冷却に曝された）の以前の組成物よりも、大きい欠陥と粒界を有する、小さい結晶粒から構成されることのある、形成された微細構造のためであると考えられる。この高分子組成物の表面電荷は、少なくとも５０、１００、２００、５００またさらには１０００電子ボルトであることがある。表面電荷は、米国特許第５４０１４４６号明細書の第８欄、第６行から第２１行に記載されているような市販の装置によって測定することができる。

【0019】

意外なことに、ＰＬＡは、高速で剪断され、ＰＬＡまたはポリエステルの溶融結晶化温度を通じて急冷された場合でさえ、非晶質（ＰＭＭＡ）とブレンドされたときに結晶化する。体積による結晶化度は、ここに記載された方法の最中に結晶化するＰＬＡの量からである。典型的に、結晶化するＰＬＡの量は、約１％、２％、５％または１０％から約５０％、４０％または３０％までである。それゆえ、ブレンドの結晶化度は、ＰＬＡの５０％が７０％のＰＬＡ／３０％のＰＭＭＡ中で結晶化する場合、そのブレンドについて約３５％の結晶化度となるであろう。

【0020】

表面の帯電は、米国特許第２７４０１８４号、同第４２１５６８２号、同第４３７５７１８号、同第４５８８５３７号、同第４５９２８１５号、同第４９０４１７４号、同第５１２２０４８号、同第５４０１４４６号の各明細書、および特許文献１に記載されたような、フィルタなどを帯電させる公知の方法のいずれによって行われてもよい。帯電電圧は、電荷をフィルタに与えるのに有用などの電圧であってもよい。実例として、帯電電圧は、約２ｋＶから５０ｋＶであることがある。

【0021】

実施の形態において、物品は、約１マイクロメートルから約１５マイクロメートルの直径および約２から６マイクロメートルの平均直径を有する、ポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸の繊維から構成された不織布の層を少なくとも１層含むフィルタである。そのフィルタは、５００マイクロメートル、１ミリメートルまたは２ミリメートルより長い繊維の数が少なくとも約９０％、９５％、９９％以上である。このフィルタの不織布は、意外なことに、低布質量を有することがあり、より高い布質量が使用された場合でさえ、そのフィルタは、圧力損失が低いであろう。布質量は、例えば、２５、５０または１００から３００または２００グラム／ｍ^２であることがある。このフィルタは、典型的に、例えば、布質量が５０超から３００グラム／ｍ^２である、または多層が使用される（層は、例えば、別個の布シートである）場合でさえ、最大で約５ｍｍＨｇ（６６６Ｐａ）、４ｍｍＨｇ（５３３Ｐａ）、２ｍｍＨｇ（２６６Ｐａ）または１ｍｍＨｇ（１３３Ｐａ）の圧力損失を有する。フィルタを製造するために、１つ以上の層が使用されることがある。フィルタは、典型的に、少なくとも９５％または９８％の効率を有することがある。フィルタは、ここに記載されたような微細構造のために、加熱された場合でさえ、表面電荷電位を保持する。例えば、表面電位は、典型的に、１時間に亘り７０℃に曝露された後に、多くとも約１０％しか低下せず、そのような加熱後に、効率は実質的に失われない、または効率は５％未満、３％未満、２％未満、または１％未満しか失われない。

【0022】

高分子組成物の繊維状物品を形成する方法（例えば、メルトブロー法）において、ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドが、平均直径が約２または３から８、７または６マイクロメートルで、１から１５マイクロメートルの直径を有する繊維の製造を可能にする２００℃での粘度を有することが望ましい。典型的に、ＰＬＡおよびＰＭＭＡのポリマーブレンドのＭＦＲは、２０または３０から９０または８０グラム（２１０℃／１０分、２．１６ｋｇ）である。直径は、公知の画像解析技術を使用して、または手作業で、不織布の１つ以上の顕微鏡写真における多数の繊維（約１００）の直径を測定することによって、決定することができる。

【0023】

典型的に不織布である、超高効率の布が、全てが１マイクロメートルから約０．０５マイクロメートルの直径、および上述した長さを有する繊維から作られることが発見された。この実施の形態および先の段落に記載された実施の形態の両方について、繊維の長さに沿った直径は、意外なことに、良好な均一性を示し、これが、図５から容易に分かる。典型的に、繊維は、約２０％、１０％、またさらには５％の平均からの標準偏差を有する直径を有し、この標準偏差は、１００倍の顕微鏡写真内の繊維長に沿った一端から他端までの５から１０の等距離点で約５０の繊維を測定することによって、決定でき、公知の画像解析技術を利用することができる。

【0024】

フィルタエレメントなどの成形物品を形成する場合、ＰＬＡ／ＰＭＭＡは、溶融ブレンドされ、ダイに通して押し出され、典型的に、繊維状シートまたは布を形成し、これは、織物であっても不織布であってもよい。ダイを通る剪断速度は、所望の微細構造および表面帯電電位を実現するのに十分であるべきである。典型的に、剪断速度は、少なくとも１０、１００、２５０、５００または７５０ １／ｓから５０００、４０００または３５００ １／ｓである。同様に、ポリ乳酸またはポリエステルの溶融結晶化温度（典型的に、約１４０℃から１８０℃）を通過する冷却速度は、所望の微細構造が形成されて、この過程により形成されたフィルタエレメントが帯電された際に、前記表面電荷電位を実現できるように十分に急速である。典型的に、冷却速度は、１０、５０、１００、１０００℃／分から５０００℃／秒、４０００℃／秒または３５００℃／秒であり、これは、典型的に、ポリマーブレンドのほぼ溶融温度から約１００℃までである。

【0025】

説明として、メルトブロー不織布を形成する場合、溶融ポンプ温度は、ＰＬＡ／ＰＭＭＡポリマーを溶融ブレンドするために、それらの融点より高く、典型的に、約１７５から２５０℃である。ダイ温度は、一般に、溶融ポンプ温度よりわずかに高い（すなわち、１０％または２０％高い）。例えば、溶融ポンプ温度が２００℃であれば、ひいては、ダイ温度は、約２２０から２５０℃であるであろう。所望の微細構造を実現するための所望の冷却速度を確実にするために、ダイの排出から収集ロールに衝突するまでの空気温度は、典型的に、溶融ポンプ温度またはダイ温度より少なくとも約１．３、１．５、１．８またさらには１．９倍高い温度に設定され、これは、空気が、ダイから排出される繊維に衝突するまで、吹き出しオリフィスから吹き出される際に、いくぶん冷めることを理解の上である。

【0026】

意外なことに、ＰＭＭＡ／ＰＬＡから作られた不織布は、圧力損失がたった２ｍｍＨｇ（水銀柱ミリメートル）（２６６Ｐａ）で、９８～９９％の効率を有することがあり、ここに記載されたメルトブロー法により製造できる、ここに記載された繊維構造を有する。濾過効率および圧力損失は、ＴＳＩ８１３０Ａ装置を使用して測定した。０．１μｍまたは０．２μｍの塩（ＮａＣｌ）直径による測定に、３２Ｌ／分の気流速度を使用した。線維性フィルタは、３０％ｗ／ｗのＰＭＭＡおよび７０％ｗ／ｗのＰＬＡを含有した。濾材は、帯電され、直径１１１ｍｍの円形を有していた。濾材は、１００グラム毎平方メートル（ｇｓｍ）の密度を有していた。ＰＭＭＡ／ＰＬＡシートは、熱成形可能であり、形状記憶を示した。すなわち、ＰＭＭＡ／ＰＬＡシートを所望の形状に成形するために、ＰＭＭＡ／ＰＬＡシートを固定具上に配置し、高温に加熱することができる。ＰＭＭＡ／ＰＬＡシートを、転移温度とほぼ等しい、等しい、またはそれより高い温度に加熱することが望ましいであろう。（加熱すべき）転移温度は、ポリマーブレンド中に存在するポリマーの転移温度であることがある。（加熱すべき）転移温度は、最低の転移温度（ポリマーブレンド中の他のポリマーと比べて）を有するポリマーの転移温度であることがある。

【0027】

ＰＭＭＡ／ＰＬＡポリマーブレンドを熱成形することにより、繊維を変形させずに、規定の形状が得られることが有利である。ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンド中のＰＭＭＡの量は、形状記憶特性を示すＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドを製造するために、１５から８５％ｗ／ｗであることがある。同様に、ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンド中のＰＬＡの量は、形状記憶を示すＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドを製造するために、１５から８５％ｗ／ｗであることがある。形状記憶を示すＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドを製造するために、１５～８５％ｗ／ｗのＰＭＭＡを有し、１５～８５％ｗ／ｗのＰＬＡを有するＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドを使用することができる。ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドの形状記憶効果および成形性は、衝撃改質剤などのエラストマー添加剤を添加することによって、向上することがある。衝撃改質剤などのエラストマー添加剤は、混合物の総質量の０から２５％ｗ／ｗの濃度で添加することができる。固定具の周りにポリマーブレンドを形成して、それを永久的な形状にするために、加熱工程に、８０から８５℃の温度範囲が使用されることがある。あるいは、ポリマーブレンドは、加熱され、使用者の顔に合うように形成されることがある。

【0028】

外科手術用マスクを製造するために使用される多くの材料は、熱成形温度近くに加熱されたときに、高分子繊維の変形を経る。したがって、今日の多くの熱成形マスクは、製品の熱成形性を提供するために熱成形可能な材料の層を有する。これにより、本質的に、ここに記載されたような単層構造とは対照的に、多層構造がもたらされる。

【0029】

ＰＭＭＡ／ＰＬＡなどの成形用サーモフォームである材料により、今日の外科手術用マスクと比べて、使用者の顔とより良く密着するマスクを製造することができる。より良いフィット感は、異なるサイズと形状のマスクを提供することによって、消費者（マスクの着用者）に提供できるであろう。例えば、高分子繊維を変化または変形させずに熱成形できるフェイスマスクは、小型、中型、大型などのサイズに成形でき、使用者の顔により良くフィットするように、円形、楕円形、正方形、長方形などの異なる形状で提供できるであろう。個人の顔の成形型を製造し、その成形型の上に成形用サーモフォームマスクをフィットさせ、成形型上のマスク材料を加熱して、そのマスクに永久的な形状を与えることによって、特注の外科手術用マスクも製造できるであろう。

【0030】

ＰＬＡ／ＰＭＭＡ組成物が、繊維を変形させずに熱成形マスクなどの熱成形布形状を形成するのに特に有用であることが見出された。典型的に、約５０から約１００℃の温度を使用して、ＰＭＭＡおよびＰＬＡから作られたフィルタなどの成形布を熱成形することができる。加熱され（軟化し）たマスクを使用者の顔に押し付けることができ、このマスクは、冷めるにつれて、使用者の顔の輪郭の形になる。熱成形マスクは、使用者の顔にきつく密着したフェイスマスクになる。少なくとも一部には、繊維は、熱成形の際に変形しないので、その形状を変更し、再びフィットさせたり、別の使途などのために成形したりすることができる（逆熱成形性）。開示された実施の形態に、形状記憶を示し、濾過を行える他のポリマーまたはポリマーブレンドも使用してよい。

【0031】

ここに記載されたＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンドなどの熱成形可能な濾材は、この濾材に強度と支持を与えるために、裏当て層をさらに含むことがある。この裏当て層は、濾材に接着するために片側に接着剤を含む高分子材料であることがある。

【0032】

図２は、熱成形可能な濾材１１０１、支持体１１０２、および支持ストラップ１１０３を含む保護フェイスマスク１１００を示す。熱成形可能な濾材１１０１は、ＰＭＭＡおよびＰＬＡのブレンドから作られることがある。熱成形可能な濾材１１０１は、３０％ｗ／ｗのＰＭＭＡおよび７０％ｗ／ｗのＰＬＡのブレンドから作られることがある。熱成形可能な濾材１１０１は、１５から８５％ｗ／ｗのＰＭＭＡおよび１５から８５％ｗ／ｗのＰＬＡのブレンドから作られることがある。熱成形可能な濾材１１０１は、メルトブロー押出により製造されることがあり、衝撃改質剤などのエラストマー添加剤をさらに含むことがある。熱成形可能な濾材１１０１は、加熱され、成形され、冷却されたときに、形状記憶を示すことがある。

【0033】

支持体１１０２は、保護フェイスマスク１１００に構造を与え、このマスクを使用者の顔に保持するのに役立つ。支持体１１０２は、ゴムエラストマーを含むポリマーであることがある。支持体１１０２は、熱成形可能な濾材１１０１上にオーバーモールドされることがある。あるいは、支持体１１０２は、熱成形可能な濾材１１０１に接着する機能性シーラントであることがあり、硬化されたときに、マスクに剛性を与える。支持体１１０２は、シリコーンを含むまたはシリコーンからなる機能性シーラントであることがある。

【0034】

支持ストラップ１１０３は、弾性ストラップであることがあり、支持体１１０２および熱成形可能な濾材１１０１を使用者の顔に保持する働きをする。あるいは、支持ストラップ１１０３は、非弾性材料から作られることがある。支持ストラップ１１０３は、図２に示されるように、支持体１１０２に存在する開口（孔／開口部）１１０４に通されることがある。

【0035】

図３から９は、フィルタに有用なメルトブローＰＭＭＡ／ＰＬＡ布の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真を示す。図３から９に示されるように、ＰＭＭＡ／ＰＬＡブレンド中の繊維は、個々の形状を維持し、変形していない。このことは、例えば、マスク用途に使用されるある種のポリプロピレン布とは対照的である。これらの布（メルトブロー法で製造された市販のポリプロピレン製マスクのＳＥＭの顕微鏡写真である、図１０を参照のこと）において、変形している繊維を視覚的に観察することができる（ＳＥＭを使用）。これらのポリプロピレン製マスクの布における変形は、互いに溶融して、より大きい繊維を形成する平行繊維として生じるであろう。この変形は、繊維の骨格に沿って分岐した（すなわち、繊維長さに沿ったほつれ）個々の繊維としても生じるであろう。変形は、溜まったポリマーの小塊としても生じるであろう。

【実施例】

【0036】

不織布フィルタは、直径２００マイクロメートルのオリフィスを有するダイに通してメルトブローすることによって製造される。その組成は、表１に別記されていない限り、７０質量％のＰＬＡ（ＩＮＧＥＯ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ ６２５Ｆ）および３０質量％のＰＭＭＡ（ＰＬＡＳＫＯＬＩＴＥ ＣＡ４１）である。溶融押出機の温度は約２３０から２５０℃であり、ダイ温度は２００℃に設定され、吹き出し空気設定温度は３８０℃であり、空気圧は４０ポンド毎平方インチ（約２７６ｋＰａ）である。収集機の距離は、表１に記載されているようなものである。塩サイズが、表１に示され、ここに記載されたように、０．１および０．２マイクロメートルであったことを除いて、フィルタは、特許文献１（第２８段落）に記載されたのと類似の様式で、塩粒子に試験した。電荷増大添加剤が添加されたか、またはこれも表１に示されたように、布がポリプロピレンで製造されたことを除いて、同じ様式で、比較例は製造されている。

【0037】

表１から、本発明のフィルタは、帯電した場合、そのようなフィルタに典型的に使用されるポリプロピレンと比べて、所定の圧力損失で、より高い効率を有する（実施例６および７対比較例５および６を参照のこと）ことが容易に明白である。同様に、本発明のフィルタは、質量がより重い布について圧力損失がずっと低く、より強固な通気性フィルタが得られることが極めて明白である。意外なことに、本発明のフィルタおよび高分子組成物は、典型的なポリプロピレン製フィルタのような電荷増大添加剤を必要としない（比較例１～３参照のこと）。これは、所望の微細構造に悪影響を与える添加剤によるものであろう。

【0038】

【表1】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0039】

実施形態１
不織布材料を製造する方法であって、
ａ）ポリメチルメタクリレートおよびポリ乳酸を含む供給混合物をメルトブロー押出装置に供給する工程、
ｂ）前記押出装置内で前記供給混合物を液化して、液化供給混合物を形成する工程、
ｃ）少なくとも１つのノズルを通じて前記液化供給混合物を吹いて、噴霧を形成する工程、
ｄ）前記噴霧を表面に堆積させる工程、および
ｅ）前記表面上で前記噴霧が固化して、繊維から作られた不織布材料のシートを形成するように、該噴霧の温度を低下させる工程、
を有してなる方法。

【0040】

実施形態２
前記不織布材料から作られた濾過層から作られた濾過マスクを形成する工程を含む、前記不織布材料を製造する方法。

【0041】

実施形態３
前記不織布材料のシートが、該不織布材料の繊維を変形させずに、熱成形可能である、実施形態１８に記載の方法。

【0042】

実施形態４
前記不織布材料のシートが、９８％超の濾過効率を有する、実施形態１８に記載の方法。

【0043】

実施形態５
前記不織布材料のシートが、２ｍｍＨｇ以下の圧力損失を有する、実施形態４に記載の方法。

【0044】

実施形態６
布を電場に通過させる工程をさらに含む、実施形態１から５いずれか１つに記載の方法。

【0045】

実施形態７
どの他の電荷増大添加剤も含まずに、少なくとも約５０電子ボルトの表面電位を有するポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸から作られた高分子組成物。

【0046】

実施形態８
前記組成物が、該組成物を１時間に亘り７０℃に加熱した後、前記表面電位の少なくとも９０％を維持する、実施形態７に記載の高分子組成物。

【0047】

実施形態９
前記ポリ（メチルメタクリレート）が前記組成物中に該組成物の約５質量％から８５質量％で存在し、残りがポリ乳酸である、実施形態７または８に記載の高分子組成物。

【0048】

実施形態１０
前記ポリ（メチルメタクリレート）が前記組成物の５０質量％未満の量で存在する、実施形態７から９いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0049】

実施形態１１
前記ポリ乳酸が、Ｌ－ラクチド、Ｄ－ラクチド、またはその組合せの重合により作られている、実施形態７から１０いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0050】

実施形態１２
前記Ｌ－ラクチドが前記ポリ乳酸の少なくとも５０質量％から１００質量％の量で存在する、実施形態１１に記載の高分子組成物。

【0051】

実施形態１３
前記高分子組成物のメルトフローレートが、約５から１００グラム（２１０℃／分、２．６ｋｇ）である、実施形態７から１２いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0052】

実施形態１４
前記高分子組成物が繊維を構成する、実施形態７から１３いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0053】

実施形態１５
前記組成物がフィルタである、実施形態７から１４いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0054】

実施形態１６
前記フィルタがマスクである、実施形態１５に記載の高分子組成物。

【0055】

実施形態１７
前記ポリ乳酸の１％から５０％の量が結晶化されている、実施形態７から１６いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0056】

実施形態１８
前記ポリ乳酸の約２％から４０％の量が結晶化されている、実施形態１７に記載の高分子組成物。

【0057】

実施形態１９
前記高分子組成物が不織繊維シートである、実施形態７から１８いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0058】

実施形態２０
前記不織繊維シートが、約１マイクロメートルから約１５マイクロメートルの直径を有する繊維を有する、実施形態１９に記載の高分子組成物。

【0059】

実施形態２１
前記不織繊維シートが、約０．１ｍ ^２ ／ｇから１２０ｍ ^２ ／ｇの比表面積を有する、実施形態２０に記載の高分子組成物。

【0060】

実施形態２２
高分子組成物を形成する方法であって、
（ｉ）ポリ乳酸およびポリ（メチルメタクリレート）を溶融し、ブレンドして、溶融ブレンドを形成する工程、
（ｉｉ）前記溶融ブレンドをダイに通して押し出して、成形物品を形成する工程、および
（ｉｉｉ）少なくとも５０電子ボルトの表面電位まで帯電することのできる微細構造が形成されるような冷却速度で前記ポリ乳酸のＴｇを通過して前記成形物品を冷却する工程、
を有してなる方法。

【0061】

実施形態２３
前記冷却速度が１０℃／分から４０００℃／秒である、実施形態２２に記載の方法。

【0062】

実施形態２４
前記ダイに通して押し出す工程が、少なくとも１０ １／ｓから５０００ １／ｓの剪断速度で行われる、実施形態２３に記載の方法。

【0063】

実施形態２５
前記剪断速度が少なくとも５００ １／ｓである、実施形態２４に記載の方法。

【0064】

実施形態２６
前記ポリ乳酸が、約１０から１００グラム（２１０℃／分、２．６ｋｇ）のメルトフローレートを有する、実施形態２２から２５いずれか１つに記載の方法。

【0065】

実施形態２７
前記ポリ乳酸のメルトフローレートが、約５０から８０グラムである、実施形態２６に記載の方法。

【0066】

実施形態２８
前記ポリ（メチルメタクリレート）が、約１から１００グラム（２３０℃／分、３．８ｋｇ）のメルトフローレートを有する、実施形態２２から２７いずれか１つに記載の方法。

【0067】

実施形態２９
前記溶融する工程および押し出す工程が、メルトブローによるものである、実施形態２２から２８いずれか１つに記載の方法。

【0068】

実施形態３０
前記メルトブローが、空気設定温度が溶融温度より少なくとも１．３倍高くなるような溶融温度および空気設定温度を有する、実施形態２９に記載の方法。

【0069】

実施形態３１
前記空気設定温度が約１．８倍から約３倍高い、実施形態３０に記載の方法。

【0070】

実施形態３２
前記溶融温度が約１７５℃から約２５０℃である、実施形態３０または３１に記載の方法。

【0071】

実施形態３３
前記溶融ブレンドが、１０から８０グラム（２１０℃／分、２．６ｋｇ）のメルトフローレートを有する、実施形態２６から３２いずれか１つに記載の方法。

【0072】

実施形態３４
前記成形物品が、２ｋＶから５０ｋＶの帯電電圧に曝される、実施形態２６から３３いずれか１つに記載の方法。

【0073】

実施形態３５
約０．５マイクロメートルから１５マイクロメートルの直径および約２から８マイクロメートルの平均直径を有する、ポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸の繊維から作られた不織布の層を少なくとも１層含むフィルタ。

【0074】

実施形態３６
前記繊維の数の少なくとも約９０％が５００マイクロメートルより長い、実施形態３５に記載のフィルタ。

【0075】

実施形態３７
前記不織布が、５０から３００グラム／ｍ ^２ の布質量を有する、実施形態３５または３６に記載のフィルタ。

【0076】

実施形態３８
前記不織布が、約１００から２００グラム／ｍ ^２ の布質量を有する、実施形態３７に記載のフィルタ。

【0077】

実施形態３９
前記フィルタが、多くとも約５ｍｍＨｇの圧力損失を有する、実施形態３５から３８いずれか１つに記載のフィルタ。

【0078】

実施形態４０
前記フィルタが、少なくとも９５％の濾過効率を有する、実施形態３５から３９いずれか１つに記載のフィルタ。

【0079】

実施形態４１
前記濾過効率が少なくとも９８％である、実施形態４０に記載のフィルタ。

【0080】

実施形態４２
前記フィルタが、少なくとも約５０ボルトの表面電位を有する、実施形態３５から４１いずれか１つに記載のフィルタ。

【0081】

実施形態４３
前記表面電位が、１時間に亘る７０℃への曝露後に、多くとも約５％しか低下しない、実施形態４２に記載のフィルタ。

【0082】

実施形態４４
前記効率が少なくとも９５％である、実施形態４３に記載のフィルタ。

【0083】

実施形態４５
ポリ（メチルメタクリレート）およびポリ乳酸から作られた高分子組成物であって、前記ポリ乳酸の約１体積％から５０体積％の量が結晶化している、高分子組成物。

【0084】

実施形態４６
前記ポリ乳酸の結晶化した量が２％から４０％である、実施形態４５に記載の高分子組成物。

【0085】

実施形態４７
前記ポリ乳酸の結晶化した量が５％から３０％である、実施形態４６に記載の高分子組成物。

【0086】

実施形態４８
前記ポリ乳酸が、前記高分子組成物の１５質量％から８５質量％の量で存在する、実施形態４５から４７いずれか１つに記載の高分子組成物。

【0087】

実施形態４９
前記ポリ乳酸の量が、前記高分子組成物の少なくとも５０質量％である、実施形態４８に記載の高分子組成物。

【符号の説明】

【0088】

８００ メルトブロー押出システム
８０１ 押出機
８０２ ホッパー
８０３ ノズル開口
８０４ 吹かれた材料
８０５ 回転円柱面
８０６ 位置
８０７ 固体シート／フイルム
８０８ 第２の回転円柱
８１０ スプール
１１００ 保護フェイスマスク
１１０１ 熱成形可能な濾材
１１０２ 支持体
１１０３ 支持ストラップ
１１０４ 開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】