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▶ ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティドの特許一覧
(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】2023-12-28
(45)【発行日】2024-01-12
(54)【発明の名称】改良された粉塵負荷を備えた濾過媒体
(51)【国際特許分類】
B01D 39/16 20060101AFI20240104BHJP
B01D 39/18 20060101ALI20240104BHJP
B32B 3/28 20060101ALI20240104BHJP
B32B 5/26 20060101ALI20240104BHJP
【ＦＩ】
B01D39/16 A
B01D39/18
B32B3/28 Z
B32B5/26
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021557391
(86)(22)【出願日】2020-03-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-01
(86)【国際出願番号】 US2020025467
(87)【国際公開番号】W WO2020198681
(87)【国際公開日】2020-10-01
【審査請求日】2023-02-22
(31)【優先権主張番号】62/825,188
(32)【優先日】2019-03-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591163214
【氏名又は名称】ドナルドソン カンパニー，インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】トロネス， グレゴリー エス．
(72)【発明者】
【氏名】ロジャース， ロバート エム．
(72)【発明者】
【氏名】ラフマトゥッラー， アフラル
【審査官】瀧 恭子
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２５６０２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５３８５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０３４７１９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭６２－０２４９２２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２０１８－５１００５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２００４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ３９／００－４１／０４
Ｂ０１Ｄ ２４／００－３５／０５；３５／１０－３７／０４
Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１０％の捕捉効率を有する濾過材料の下流層と、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径及び１０％未満の固体性を有する繊維の上流層であって、前記繊維の上流層は自立式ではない、繊維の上流層と、
前記繊維の上流層と０．１１ｍｍを超える前記濾過材料の下流層との間の平均空隙距離を画定する空間構造と、を含み、
前記捕捉効率はＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆ１２１５－８９に従って決定され、前記固体性は以下の方程式によって計算される、
【請求項2】
前記濾過材料の下流層は、前記濾過媒体の長さ及び幅に垂直方向に突起する前記空間構造を画定する、請求項１に記載の濾過媒体。
【請求項3】
前記空間構造は、前記濾過材料の下流層によって画定された波型を含む、請求項１に記載の濾過媒体。
【請求項4】
前記空間構造は、前記濾過材料の下流層によって画定されたエンボス加工を含む、請求項１に記載の濾過媒体。
【請求項5】
前記繊維の上流層と前記濾過材料の下流層との間の前記平均空隙距離は、１．０ｍｍ未満である、請求項１～４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１９年３月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／８２５，１８８号の優先権を主張する国際特許出願として出願され、その内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本明細書に開示された技術は、一般に濾過媒体に関する。より詳細には、本明細書に開示された技術は、改良された粉塵負荷を備えた濾過媒体に関する。
【背景技術】
【0003】
濾過媒体の寿命は、少なくとも一部は集塵により、他は濾過媒体による微粒子で限定される。濾過媒体の上流面及び内側に微粒子の容量及び質量が増大するにつれて、濾過媒体は流体流れの受領に対して抵抗が益々増加する。濾過媒体を通る気流の抵抗は、流量が一定である場合に濾過媒体の上流側と下流側との間の差圧測定値により、又は差圧が一体である場合に空気流量の低減によって示される。差圧測定値の増加は、流体流れへの抵抗が増加することを示し、比較的高い差圧測定値は、濾過媒体の使用可能寿命の終了を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本明細書に開示された技術は、濾過媒体の上流面上の改良された粉塵負荷を表す濾過媒体に関する。改良された粉塵負荷は、濾過媒体の有効寿命を延ばすことができる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一部の実施形態では、濾過媒体は、山及び谷を画定する波型構成における濾過材料の下流層、及び濾過材料の下流層の山にわたって延在する繊維の上流層を有する。濾過材料の下流層は、少なくとも１０％の捕捉効率を有する。濾過材料の下流層は、２．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する。繊維の上流層は、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有する。繊維の上流層は１０％未満の固体性を有する。
【0006】
一部のこのような実施形態では、繊維の上流層内の複数の繊維は皺が付いている。追加として又は別法として、濾過材料の下流層は、２０％～４０％の捕捉効率を有する。追加として又は別法として、濾過材料の下流層はセルロース繊維を含む。追加として又は別法として、セルロース繊維は湿式セルロース繊維を含む。追加として又は別法として、濾過材料の下流層は合成繊維を含む。追加として又は別法として、繊維の上流層は高分子繊維を含む。追加として又は別法として、濾過材料の下流層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む。追加として又は別法として、繊維の上流層は自立式ではない。追加として又は別法として、繊維の上流層はエンド層又は上流表層であり、繊維の上流層は濾過材料の下流層と直接接触する。追加として又は別法として、濾過材料の下流層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型を画定する。追加として又は別法として、繊維の上流層は非波型である。
【0007】
本明細書に開示された技術の一部の実施形態は、濾過媒体を構築する方法を対象とする。空間構造は濾過材料の層上に生成される。繊維の層は、濾過材料の空間構造にわたって堆積される。濾過材料は少なくとも１０％の捕捉効率を有する。繊維の層は、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有する。
【0008】
一部のこのような実施形態では、繊維の層内の複数の繊維は皺が付いている。追加として又は別法として、濾過材料の層は２０％～４０％の捕捉効率を有する。追加として又は別法として、濾過材料の層は湿式セルロース繊維を含む。追加として又は別法として、濾過材料の層は合成繊維を含む。追加として又は別法として、繊維の層は自立式ではない。追加として又は別法として、濾過材料の層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む。追加として又は別法として、空間構造を形成することは、濾過材料内に波型を形成することを含む。追加として又は別法として、濾過材料の層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型である。追加として又は別法として、濾過材料の層は、１．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する波型である。追加として又は別法として、空間構造を形成することは、濾過材料の上流面に空間構造を堆積することを含む。
【0009】
本明細書に開示された一部の他の実施形態は、濾過材料の下流層及び繊維の上流層を有する別の濾過媒体に関する。濾過材料の下流層は少なくとも１０％の捕捉効率を有し、繊維の上流層は、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径及び１０％未満の固体性を有する。空間構造は、繊維の上流層と０．１１ｍｍを超える濾過材料の下流層との間の平均空隙距離を画定する。
【0010】
一部のこのような実施形態では、濾過材料の下流層は、濾過媒体の長さ及び幅に垂直方向に突起する空間構造を有する。追加として又は別法として、空間構造は、濾過材料の下流層によって画定された波型を有する。追加として又は別法として、空間構造は、濾過材料の下流層によって画定されたエンボス加工である。追加として又は別法として、空間構造は、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間に配列された堆積である。追加として又は別法として、繊維の上流層は自立式ではない。追加として又は別法として、繊維の上流層は非波型である。追加として又は別法として、濾過材料の下流層は非波型である。追加として又は別法として、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離は１．０ｍｍ未満である。
【0011】
濾過媒体の下流及び上流の特徴（例えば層、表面、側面、その他）又はそれらの構成要素は、使用時に特徴がそれぞれ濾過媒体によって濾過される流体の流れ方向の上流及び下流に配置されるように配置されることが理解されよう。
【0012】
捕捉効率は、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆ１２１５－８９に従って２０フィート／分（６．１メートル／分）で０．７８ミクロンの単分散ポリスチレンラテックス球粒子を備えたプリーツ状でない平シート（これは波型又は非波型であることが可能である）に対して決定されてもよい。
【0013】
本明細書で使用する場合、「固体性」は、特定の圧力で測定された厚さの（気体及び空間よりむしろ）固体材料から構成される層の総容量の百分率である。
【0014】
「ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔ」は、規格ＩＳＯ１２１０３－１（２０１６）によって規定されたサイズ分布を有する粉塵である。
【0015】
本明細書で使用する場合、語句「空間構造」は、空隙又は空領域、濾過材料の下流層と繊維の上流層との間の空間を画定する構造であり、この場合、空隙スペース又は空スペースは、濾過媒体の層、繊維の層、又は別の材料若しくは構造などの固体構造より、むしろ気体及び空間を画定する容量である。空間構造は濾過材料の下流層の構成によって画定することができ、又は濾過材料の下流層と繊維の上流層との間に配列された別個の構成要素／材料であることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本明細書に開示された技術と一致する例示濾過媒体を描く。
【図2】本明細書に開示された技術と一致する別の例示濾過媒体を描く。
【図3】差圧と濾過媒体の例による集塵との関係を示すグラフである。
【図4】差圧と更なる濾過媒体の例による集塵との関係を示すグラフである。
【図5】差圧と更なる濾過媒体の例による集塵との関係を示すグラフである。
【図6】差圧と更なる濾過媒体の例による集塵との関係を示すグラフである。
【図7】層の間の平均空隙距離と様々な濾過媒体の例に対して改善した粉塵保持容量との関係を示すグラフである。
【図8】本明細書に開示された技術と一致する別の例示濾過媒体である。
【図9】本明細書に開示された技術と一致する尚別の例示濾過媒体である。
【図10】本明細書に開示された技術と一致する例示的流れ図である。
【図11】差圧と様々な濾過材料層の波型深さによる集塵との関係を示すグラフである。
【図12】差圧と様々な濾過媒体による集塵との関係を示すグラフである。
【図13】例示濾過媒体構造を描く。
【発明を実施するための形態】
【0017】
図面は主に分かりやすくするために与えられ、その結果として一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。その上、様々な構造／構成要素は、これに限定されないが締結具及び同種のものを含み、描かれた実施形態の態様をより良く示すため、若しくはこのような構造／構成要素を含むことが本明細書に記載された様々な例示的実施形態を理解するために必要ではない場合に、図式的又は図の一部若しくは全てから取り除かれて示されることがある。しかし具体的な図面にこのような構造／構成要素の例示／記載がないことは、様々な実施形態の範囲をいかなる方法であっても限定すると解釈するべきではない。
【0018】
本技術は、添付図面に関連して様々な実施形態の以下の詳述を考慮すると、より完全に理解して認識し得る。
【0019】
本明細書に開示された技術は、濾過媒体の上流面上の改良された粉塵負荷を表す濾過媒体に関する。改良された粉塵負荷は、濾過媒体の有効寿命を延ばすことができる。本明細書に開示された技術と一致する濾過媒体は、概して流体フィルタである。様々な実装形態で、濾過媒体は、特に空気などの気体流体に対する粒子フィルタを対象とする。
【0020】
図１は、本明細書に開示された技術と一致する例示濾過媒体１００を描く。濾過媒体１００は、濾過材料の下流層１１０及び繊維の上流層１２０を有する。濾過材料の下流層１１０は波型又は溝付き構成である。繊維の上流層１２０は、概して非波型である（溝がない）。例示濾過媒体１００及び対応する構成要素は、明らかに矛盾する場合を除いて、本明細書に記載された他の例と同じ構成要素、パラメータ、及び特性を有することができる。
【0021】
濾過材料の下流層１１０は、種々の型の濾過材料及び濾過材料の型の組み合わせであることが可能である。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０はセルロース繊維を含有する。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０は合成繊維を含有する。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０は高分子繊維を含有する。濾過材料の下流層１１０は、様々な実施形態で濾過材料の複数の層を組み込むことができる。様々な実施形態で、濾過材料の下流層１１０は、プリーツ加工されると、濾過材料の下流層１１０は、重力下で及び／又は濾過作動中に受けた力で、プリーツ構成を維持することができる剛性を示すという意味で自立式である。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０によって画定された波型は、自立式である濾過材料１１０の剛性を増加させる。一例では、濾過材料１１０の剛性は、ガーレー剛性を使用して数値化することができ、ガーレー剛性は、場合によっては少なくとも２０００ｍｇであることが可能である。しかし場合によっては、ガーレー剛性は２０００ｍｇ未満であることが可能である。ガーレー剛性は、ガーレー剛性試験会議業界規格ＴＡＰＰＩ＃Ｔ５４３ＯＭ－１６（２０１６）及びＡＳＴＭ Ｄ６１２５－９７（２００７）を使用して計算することができる。
【0022】
濾過材料の下流層１１０内に組み込まれた繊維の大きさは、繊維の型に依存することができる。概して濾過材料の下流層１１０内に組み込まれた繊維は、様々な繊維径を有する。濾過材料の下流層１１０内に組み込まれた繊維は、約４～３０ミクロンの範囲の平均繊維径を有することができる。平均繊維径は、米国コロラド州Ｇｏｌｄｅｎに拠点を置くＲｅｓＡｌｔａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製のＳｃａｎｄｉｕｍ Ｍソフトウェアを使用して決定される。濾過媒体の一部は、３０試料の繊維及び代表的直径が使用者によって同定され、ソフトウェアに記録することができるように、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を通して観察される。ソフトウェアは、各繊維に対する断面を測定し、選択した全ての繊維に対する平均、最小、最大及び標準偏差を計算する。一部の実施形態では、濾過材料の下流層の繊維は、少なくとも２０ミクロンの平均繊維径を有する。濾過材料の下流層１１０内に組み込まれた繊維は、例として４～２０ミクロン、１０～１５ミクロン、１５～２０ミクロン、２０～２５ミクロン、又は１０～３０ミクロンの平均繊維径を有することができる。
【0023】
濾過材料の下流層１１０は、少なくとも１０％の捕捉効率を有し、この場合、捕捉効率は、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆ１２１５－８９に従って２０フィート／分（６．１メートル／分）で０．７８ミクロンの単分散ポリスチレンラテックス球粒子を備えたプリーツ状でない平シート（これは波型又は非波型であることが可能である）に対して決定される。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０は、少なくとも２０％の捕捉効率を有する。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０は、少なくとも９０％の捕捉効率を有する。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０は、１０％～８０％、２０％～４０％、６０％～９９％、又は３０％～７０％の捕捉効率を有する。
【0024】
一例では、濾過材料の下流層１１０は、約８０重量％のセルロース繊維を有する。一部の例では、濾過材料の下流層１１０は、約２０重量％の結合剤を有する。結合剤は、例としてラテックス又はアクリルであることが可能である。濾過材料の下流層１１０の秤量は可変であるが、一例では秤量は９６ｇ／ｍ２である。
【0025】
濾過材料の下流層１１０の波型１１６は、濾過媒体１００の長さＬに交互にわたる複数の山１１２及び谷１１４を画定する。本明細書で使用する場合、「山」及び「谷」は、空間における波型の特定の方向を示すのではなく、むしろ本明細書で使用される用語「山」及び「谷」は反対方向に突起する波型を説明するためにある。本明細書に描かれた波型は概して正弦波であるが、波型は他の形状を有することができる。一部の実施形態では、波型は、溝の長さを下に延在する１つ又は複数の折目などの溝の曲率に不連続に組み込むことができる。更に山及び谷は概して等しく対向する一方で、一部の実施形態では、山は谷と異なる大きさを有することができる。
【0026】
濾過材料の下流層１１０の波型は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有することができる。濾過材料の下流層１１０の波型は、概して４．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する。様々な実施形態で、濾過材料１１０は、２．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する。濾過材料の下流層１１０の波型は、１．５ｍｍ未満の平均波型深さを有することができる。一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０の波型は、０．２３ｍｍ～０．６５ｍｍの平均波型深さを有する。波型深さＤは、濾過材料１１０の山１１２と隣接した谷１１４との間のｚ方向距離として画定され、この場合、ｚ方向は、濾過材料１１０の長さＬ及び幅Ｗに垂直である。平均波型深さは、濾過材料１１０にわたって測定した波型深さの試料の平均であり、これは濾過材料１１０の総波型深さの少なくとも５％、１０％、１５％又は２０％の試料サイズを有することができる。
【0027】
繊維の上流層１２０は、概して濾過材料の下流層１１０の山１１２にわたって延在する。様々な実施形態で、繊維の上流層１２０は、濾過材料の下流層１１０に付着せず、濾過材料の下流層１１０から離断したままである。別法として繊維の上流層１２０は、一部の実施形態では接着剤で山１１２に結合することができ、他の実施形態では、繊維の上流層１２０内に繊維の少なくとも一部を形成する材料は、山１１２を形成する濾過材料の下流層１１０に自己接着する。繊維の上流層１２０は、例えば未硬化（又は湿った）繊維が濾過材料の下流層１１０にわたって堆積され、硬化（又は乾燥）されたままである時に、自己接着することができる。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は、繊維の上流層１２０内の繊維が実質的に互いに結合していないという意味で弛緩した繊維である。一部のこのような実施形態では、繊維の上流層１２０内の繊維は、互いに完全に結合していない。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０はスクリム材料であることが可能である。スクリム材料は、例えば織物、不織布又はニット繊維であることが可能である。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は、例えば繊維の第１の層をスクリム材料と組み合わせる１つ又は複数の層を有することができる。
【0028】
繊維の上流層１２０は、概して濾過材料の下流層１１０の実質的に一部にわたって延在する。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は、濾過材料の下流層１１０全体にわたって延在する。濾過材料の下流層１１０は波型である一方で、繊維の上流層１２０は、非波型であり、概して平坦である。しかし濾過材料の下流層１１０の隣接した山１１２の間に位置付けられた繊維の上流層１２０の一部は、重力に応答して撓むことができるので、繊維の上流層１２０は完全に平坦ではない。更に繊維の上流層１２０内の一部の繊維は、濾過媒体１００の長さＬ及び幅Ｗの方向によって画定された平面から外方に延在し、繊維の上流層１２０によって画定された基本平面を超えて延在することができる。概して言えば、繊維の上流層１２０は、実質的に濾過材料の下流層１１０の谷１１４にはない。
【0029】
濾過材料の下流層１１０によって画定された波型１１６は、濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の空隙を画定する空間構造の型である。具体的には、波型１１６は空間構造を画定する。様々な実施形態で、層の間のこのような空隙は、濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間で画定された平均空隙距離Ｄｍｅａｎにより特徴付けることができる。現在描かれている例では、濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間で画定された幅方向の空隙距離は概して一定である。そのため平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間で長さＬに沿った総断面積Ａ（長さＬ及びＺ方向に延在する平面における）を決定し、次いで断面積Ａを濾過媒体１００の長さＬで割ることによって計算することができる。
【0030】
一部の実施形態では、濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、０．１１ｍｍを超える。濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、概して２．０ｍｍ未満である。濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、様々な実施形態で１．０ｍｍ未満であることが可能である。濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、０．７ｍｍ未満であることが可能である。
【0031】
本開示の目的のために、総断面積及び濾過材料の下流層１１０と繊維の上流層１２０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、繊維の上流層１２０内の繊維が濾過材料の下流層１１０の山１１２を通過して谷１１４に向かって（層１１０と１２０との間の空隙に入って）延在しないと仮定する理論計算である。換言すると、計算は、繊維の上流層１２０の下流側が完全に平坦であると仮定する。
【0032】
概して繊維の上流層１２０の固体性は、濾過材料の下流層１１０の固体性より少ない。本明細書で使用する場合、「固体性」は、特定の圧力で測定した厚さにおける（気体及び空間よりむしろ）固体材料から構成される層の全容量の百分率である。固体性は、以下の方程式によって計算される。
上式で、材料（濾過材料の層１１０又は繊維の層１２０など）の密度は、材料を形成する構成要素の密度（繊維の層１２０内の繊維密度など）で割る。材料の密度は、以下の方程式によって計算することができる。
上式で、厚さは材料（繊維の層１２０など）からなる。本開示の目的のために、材料の厚さは、材料上に０．０７プサイを加える直径１．１２９インチ（１平方インチ）を有する負荷のないノギス（具体的には米国マサチューセッツ州Ｆｒａｍｉｎｇｈａｍに拠点を置くＢ．Ｃ．Ａｍｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって製造されたＡｍｅｓ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｔｅｓｔｅｒ）で決定される。その結果、本明細書に開示されたような材料の固体性は、厚さ測定値を得るために材料に加えた０．０７プサイに基づいて計算するべきであると理解される。
【数1】
【数2】
【0033】
繊維の上流層１２０は、概して１０％未満の固体性を有する。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は８％未満の固体性を有する。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は２％～９％の固体性を有する。
【0034】
繊維の上流層１２０は、概して濾過材料の下流層１１０の秤量より少ない秤量を有する。繊維の上流層１２０は、１～４５ｇ／ｍ２又は１５～４０ｇ／ｍ２の秤量を有することができる。一部の実施形態では、繊維の上流層の秤量は約２１ｇ／ｍ２又は３０ｇ／ｍ２である。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０の秤量は、２～１０ｇ／ｍ２の範囲の秤量を有することができる。
【0035】
様々な実施形態で、繊維の上流層１２０は、１０ミクロンを超える平均繊維径を有する繊維を含有する。様々な実施形態で、繊維の上流層１２０は、少なくとも１５ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含有する。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は、標準偏差２を持つ少なくとも２０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含有する。繊維の上流層１２０は、１．０ｍｍ未満の平均繊維径を有する繊維を含有する。繊維の上流層１２０は、概して０．５ｍｍ未満の平均繊維径を有する繊維を含有する。繊維の上流層１２０は、０．１ｍｍ未満の平均繊維径を有する繊維を含有することができる。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は、濾過材料の下流層１１０内に含有された繊維より粗い繊維を含有することができる。
【0036】
繊維の上流層１２０は、様々な型の繊維及び繊維の組み合わせを含有することができる。繊維の上流層１２０内の繊維は、実質的にメルトブローン若しくはスパンボンド繊維のように連続、不連続、又はそれらの組み合わせであることが可能である。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０は高分子繊維である。一部の実施形態では、繊維の上流層１２０内の複数の繊維は、例示的皺１２２などの皺が付いている。繊維内の皺１２２は、折目又は襞に類似した繊維の曲率が不連続である。このような皺が付いた繊維は、繊維の上流層１２０に嵩高性を追加することができ、これは例えば繊維の上流層１２０の厚さを増加することにより、又は繊維の上流層１２０の同じ厚さでの秤量を低減することにより相対固体性を低減することができる。
【0037】
様々な実施形態で、繊維の上流層１２０は、繊維の上流層１２０が剛性を示さず、重力を受けてプリーツ構成を維持するためにプリーツ加工できないという意味で自立式ではない。繊維の上流層１２０は、濾過材料の下流層１１０に直接接触することができる。繊維の上流層１２０は、接着剤（接着剤が使用される場合）を除いて、繊維の上流層１２０と濾過材料の下流層１１０との間に介在する材料がないという意味で濾過材料の下流層１１０に直接連結することができる。
【0038】
本出願の濾過媒体１００は様々な他の構成層を組み込むことができる一方で、様々な実施形態で、繊維の上流層１２０は濾過媒体内のエンド層（上流表層）である。そのため繊維の上流層１２０は、濾過媒体１００に入る粉塵に最大に曝されるように位置付けられる。
【0039】
上に論じたように一部の実施形態では、繊維の上流層は、図２に描かれているスクリム材料上に堆積した繊維の第１の層などの複数の層を有することができる。図１を参照して上に記載された実施形態に類似して、現在記載されている濾過媒体２００は、濾過材料の下流層２１０及び繊維の上流層２２０を有する。濾過材料の下流層２１０は、波型構成であり、複数の交互の山２１２及び谷２１４をその長さに沿って画定する。繊維の上流層２２０は、濾過材料の下流層２１０の山２１２にわたって延在する。繊維の上流層２２０は、概して非波型であり、概ね平坦とみなすことができる。例示濾過媒体２００及び対応する構成要素は、明らかに矛盾する場合を除いて、本明細書に記載された他の例と同じ構成要素、パラメータ、及び特性を有することができる。
【0040】
図１を参照して記載された実施形態と違い、現行例では、繊維の上流層２２０は、繊維の第１の層２２２及び支持層２２４を有する。支持層２２４は、濾過材料の下流層２１０と繊維の第１の層２２２との間に配列される。支持層２２４は、濾過材料の下流層２１０の波型によって画定された山２１２と接触する。支持層２２４は、接着剤又は代替手法を通して山２１２に結合することができ、一部の実施形態では、支持層２２４及び濾過材料の下流層２１０は離断される。一部の例では、支持層２２４は、支持層２２４が剛性を有し、剛性を通して支持層２２４はプリーツ加工できるという意味で概して自立式である一方で、他の実施形態では支持層２２４は自立式ではない。支持層２２４は種々の材料及び材料の組み合わせであることが可能であり、一部の実施形態では、支持層２２４は、ワイヤ又は高分子網などの網目である。概して支持層２２４自体は、０．７８ミクロンの粒子を濾過する時に濾過効率又は圧力降下を示さない。
【0041】
図３は、ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔを使用して、３つの異なる例示濾過媒体に対する集塵及び差圧を測定する試験結果を描く。それぞれの第１の比較例３１０、第２の比較例３２０、及び第３の比較例３３０は、それぞれがセルロース媒体の比較的下流のシートに当接する比較的上流のスクリム層を有する濾過材料の非波型下流層を組み込む。濾過材料の各非波型下流層は、同じ成分及び濾過特性を有する。
【0042】
第１の比較例３１０は、濾過材料の下流層のみである。第２の比較例３２０及び第３の比較例３３０は、それぞれが濾過材料の下流層に当接する繊維の上流層を組み込む。繊維の各上流層は、スクリム層の上流層の上に湿式堆積するポリエチレン・ポリプロピレン（ＰＥ／ＰＰ）複合繊維を含有する。第２の比較例３２０に使用した繊維の第１の上流層は、１２％の固体性、２１．５ｇ／ｍ２の秤量、及び３０．４５ミクロンの平均繊維径を有する。第３の比較例３３０内の繊維の第２の上流層は、３％の固体性、２１．５ｇ／ｍ２の秤量、及び２７ミクロンの平均繊維径を有する。各比較例を試験するために、スクリム（第２及び第３の比較例に対する繊維の上流層を有する）並びにセルロース媒体のシートの周囲は、試験器具により一緒に締め付けられる。各比較例３１０、３２０、３３０は２回試験した。
【0043】
図３のグラフは、第３の比較例３３０が、約５０ｇ／ｍ２の粉塵を負荷後に第１の比較例３１０及び第２の比較例３２０より低い差圧を濾過媒体にわたって有することを実証する。１２％の固体性を有する繊維の上流層が存在すると、濾過媒体の寿命にあまり顕著な影響を与えないが、３％の固体性を有する繊維の上流層が存在すると、濾過媒体の寿命に顕著な影響を与えることをデータは示唆する。現行技術に一致した様々な実施形態で、繊維の上流層は１０％未満の固体性を有する。
【0044】
図４は、ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔを使用して、３つの異なる例示濾過媒体に対する集塵及び差圧を測定する更なる試験結果を描く。第４の比較例４１０、第５の比較例４２０、及び第６の比較例４３０は、それぞれが図３（図３は、セルロース媒体の比較的下流の層と当接する比較的上流のスクリム層を有する）を参照して上に論じた濾過材料の非波型下流層を使用する。第４の比較例４１０は濾過材料の下流層のみであり、この場合、スクリム層及びセルロース媒体は、試験のためにそれらの周囲に一緒に締め付けられる。第５の比較例４２０及び第６の比較例は、それぞれがスクリム層の上に湿式堆積した繊維の上流層を組み込む。第５の比較例４２０の繊維の第３の上流層は、２１．５ｇ／ｍ２の秤量、６％の固体性を有するポリエチレンテレフタレート（ｃｏ－ＰＥＴ）複合繊維であり、繊維は１５ミクロンの平均繊維径を有する。第６の比較例４３０の繊維の第４の上流層は、２１．５ｇ／ｍ２の秤量、３％の固体性を有するＰＥ／ＰＰ複合繊維であり、繊維は３０ミクロンの平均繊維径を有する。試験器具は、試験のためにそれらのそれぞれの周囲でセルロース媒体のシートに上流繊維層を有するスクリムを締め付ける。
【0045】
図４のグラフは、第６の比較例４３０が、少なくとも約５０ｇ／ｍ２を超える粉塵を負荷後に第４の比較例４１０及び第５の比較例４２０より低い差圧を有することを実証する。１５ミクロンの平均繊維径を有する繊維の上流層が存在すると、濾過媒体の寿命にあまり好都合な影響を与えることを表さないが、３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維の上流層が存在すると、濾過媒体の寿命に好都合な影響を与えることを表すことをデータは示唆する。一部の実施形態では、繊維の上流層は、１５ミクロンを超える平均繊維径を有する。現行技術と一致した様々な実施形態で、繊維の上流層は、標準偏差２を持つ少なくとも２０ミクロンの平均繊維径を有する。
【0046】
上に述べたように、ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔは、図４に関連した試験に使用し、この場合、粉塵粒子は特定のサイズ範囲及び分布を有する。濾過する粒子が、ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔと異なるサイズ範囲及び／又はサイズ分布を有する一部の他の実装形態では、繊維の上流層内の繊維の異なる平均繊維径は、繊維の上流層がない媒体と比べて濾過媒体の寿命の向上を実証することがある。一部のこのような実装形態では、繊維の上流層は、１０ミクロン、１２ミクロン、１４ミクロン又は１５ミクロンの平均繊維径を有することができる。一部のこのような実装形態では、繊維の上流層は、少なくとも１０ミクロン、１２ミクロン、１４ミクロン又は１５ミクロンの平均繊維径を有することができる。
【0047】
図５は、ＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔを使用して、４つの異なる例示濾過媒体に対する集塵及び差圧を測定する更なる試験結果を描く。比較例のそれぞれは、セルロース媒体のシートである濾過材料の下流層を組み込む。セルロース媒体の各シートは、約８０％のセルロース繊維及び２０重量％の結合剤、並びに１５．８ミクロンの平均繊維径を有する。
【0048】
第７の比較例５１０及び第８の比較例５２０は、それぞれが約９６．１ｇ／ｍ２の秤量及び２５％の捕捉効率を有するセルロース媒体の非波型シートを有する。第７の比較例５１０は、セルロース媒体のシートのみである。第８の比較例５２０は、３０ｇ／ｍ２の秤量、７％の固体性を有するポリエチレンテレフタレート／ポリプロピレン（ＰＥＴ／ＰＰ）複合繊維から構成されたスクリム層であり、３８ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含有する繊維の上流層を組み込む。
【0049】
第９の比較例５３０及び第１０の比較例５４０におけるセルロース媒体のシートは、それぞれが１１４．５ｇ／ｍ２の秤量及び３３％の捕捉効率を有する。第９の比較例５３０及び第１０の比較例５４０のセルロース媒体のシートは、それぞれが０．５８ｍｍの平均波型深さを画定する波型である。第９の比較例５３０は、波型構成のセルロース媒体のシートのみである。第１０の比較例５４０は、波型濾過材料の上流側に当接する繊維の上流層を追加として有する。第１０の比較例５４０における繊維の上流層は、第８の比較例５２０の繊維の上流層と同じである。そのため第１０の比較例５４０における繊維の層は、３０ｇ／ｍ２の秤量、７％の固体性を有し、３８ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含有する。
【0050】
試験のために、例示のそれぞれの濾過媒体は、それらのそれぞれの周囲に締め付けられる。例示が繊維の上流層を組み込む場合は、繊維の上流層及びセルロース媒体のシートは、繊維の上流層がセルロース媒体の波型シートの上流側に当接するように、試験のためにそれらの周囲に一緒に締め付けられる。
【0051】
図５は、波型下流媒体層を（第１０の比較例５４０の）非波型上流繊維層と組み合わせると、少なくとも約１００ｇ／ｍ２を超える粉塵を負荷後により低い差圧を有することを実証することを表し、これは濾過媒体の寿命に好都合な影響を与える。
【0052】
図６も、やはり６つの異なる例示濾過媒体に対する集塵及び差圧を測定する試験結果を描く。各例示濾過媒体は、上に論じた第７及び第８の比較例と一致するセルロース媒体のシートである濾過材料の下流層を有する。第１１の比較例６１０は、セルロース媒体の非波型シートのみである。第１２の比較例６２０は、繊維の上流層と当接するセルロース媒体の非波型シートである。第１３の比較例６３０、第１４の比較例６４０、第１５の比較例６５０及び第１６の比較例６６０は、それぞれが繊維の当接する上流層を有するセルロース媒体の下流波型シートである。図６における関連した比較例のそれぞれの繊維の上流層は、上に論じた第１０の比較例５４０における繊維の層と同じである。
【0053】
第１３、第１４、第１５及び第１６の比較例は、異なる平均波型深さを備えた波型を有する。第１３の比較例６３０によって画定された波型は、０．２３ｍｍの平均波型深さを有する。第１４の比較例６４０によって画定された波型は、０．３９ｍｍの平均波型深さを有する。第１５の比較例６５０によって画定された波型は、０．５２ｍｍの平均波型深さを有する。第１６の比較例６６０によって画定された波型は、０．６５ｍｍの平均波型深さを有する。
【0054】
繊維の上流層を濾過材料（第１２の比較例６２０）の非波型下流層に組み込むことにより、濾過材料（第１１の比較例６１０）の非波型層のみに比べて濾過寿命が著しく増加することをデータは示す。更に繊維の非波型上流層を組み込む濾過媒体構造では、（第１３の比較例６３０の）０．２３ｍｍの最大波型深さを有する下流濾過材料は、粉塵が濾過媒体のそれぞれに負荷する際に、上流繊維層及び波型を持たない下流濾過材料（第１２の比較例６２０）を備えた濾過媒体構造に比べて、差圧が酷似している（又は極めてわずかに低減する）ことを表す。
【0055】
濾過材料（第１３～第１６の比較例）の波型下流層を組み込む比較例のそれぞれは、少なくとも１５０ｇ／ｍ２の最小粉塵負荷（第１６の比較例の場合）だが、一部の例では５０ｇ／ｍ２又は１００ｇ／ｍ２の最小粉塵負荷で非波型下流層（第１２の比較例６２０）を有する比較例より低い圧力降下を有する。
【0056】
図６に示した結果は驚異的である。第１６の比較例６６０は、約７０ｇ／ｍ２の粉塵負荷を受けた比較例の残りの圧力降下を超える圧力降下を有することを表す。（第１３の比較例６３０の）０．２３ｍｍの最大波型深さを有する媒体は、粉塵が濾過媒体のそれぞれに負荷する際に、波型を持たない（第１２の比較例６２０）下流濾過材料を備えた濾過媒体構造の非波型媒体に酷似した挙動をする。
【0057】
試験は、図６に示した圧力降下の向上が濾過材料の下流層の平均波型深さと相関するかどうかを判定するために行った。図１１は、異なる平均波型深さを有するセルロース媒体の２つの波型シートのみ（それぞれは繊維の上流層がない）に比べた、セルロース媒体の非波型シートのみである（繊維の上流層がない）図６の第１１の比較例６１０に関連したデータを示す。第１のセルロース媒体７１０は０．６５ｍｍの平均波型深さを有し、第２のセルロース媒体７２０は０．２３ｍｍの平均波型深さを有する。驚いたことに、図１１は、繊維の上流層がなく、セルロース媒体のみの平均波型深さは、粉塵が媒体上に負荷される際に媒体の差圧が低減することを表さないことを実証することを表す。実際に、第１のセルロース媒体７１０及び第２のセルロース媒体７２０の波型は、粉塵が媒体上に負荷する際に、第１１の比較例６１０の非波型セルロース媒体に比べてわずかに増加した差圧を有することを表す。
【0058】
一方図７は、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離により、第１２の比較例６２０、第１３の比較例６３０、第１４の比較例６４０、第１５の比較例６５０及び第１６の比較例６６０（図６を参照して上に論じた）の粉塵保持容量の向上を示す。粉塵保持容量は、９．６インチＨ２Ｏ（２３８８Ｐａ）の圧力降下、１０．５フィート／分（５．３３ｃｍ／秒）の流量でＩＳＯ Ｆｉｎｅ Ｔｅｓｔ Ｄｕｓｔにより決定される。粉塵保持容量の向上は、第１２の比較例６２０の粉塵保持容量に基づいた百分率であり、これは、濾過材料の下流層が非波型であるので、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離はゼロである。第１３の比較例６３０、第１４の比較例６４０、第１５の比較例６５０及び第１６の比較例６６０のそれぞれは、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間に、図１におけるＤｍｅａｎの計算の検討で上に記載したように計算された平均空隙距離を有する。
【0059】
図７のグラフは、上述した試験パラメータで粉塵保持容量は、平均空隙距離が０．１１ｍｍを超える時に、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離の増加がほとんど直線的に向上することを示す。繊維の上流層及び／又は濾過材料の下流層が代替構成（繊維の代替の型及び繊維の組み合わせから構築されるような）を有する時、最小平均空隙距離は０．１１ｍｍと異なることが可能である。「最小平均空隙距離」は層の間の平均空隙距離として画定され、その層の上で媒体の粉塵保持容量が約ゼロの層の間の平均空隙距離に比べて向上を示す。
【0060】
図８は、本明細書に開示された技術と一致する別の例示濾過媒体８００を描く。図１及び図２に描かれた例示的実施形態に類似して、濾過媒体８００は、繊維の上流層８２０と当接する濾過材料の下流層８１０を有する。繊維の上流層８２０は、図２を参照して上に記載した支持層に類似した支持層を有することができる。繊維の上流層８２０は、濾過材料の下流層８１０上の空間構造８３０と直接接触することができる。例示濾過媒体８００及び対応する構成要素は、明らかに矛盾する場合を除いて、本明細書に記載された他の例と同じ構成要素、パラメータ、及び特性を有することができる。
【0061】
濾過材料の下流層８１０は非波型であるが、現在描かれている例示濾過媒体８００は、繊維の上流層８２０と濾過材料の下流層８１０との間でｚ方向に特定の平均空隙距離Ｄｍｅａｎ、例えば０．１１ｍｍ超、及び２．０ｍｍ、１．０ｍｍ又は０．７ｍｍ未満の平均空隙距離Ｄｍｅａｎなどに達成するための別の構造を実証する。具体的には、濾過材料の下流層８１０上の空間構造８３０は、繊維の上流層８２０に向かってｚ方向に突起する。現行例では、空間構造８３０は、濾過媒体８００の幅Ｗに沿って延在し、特定の増加で濾過媒体８００の長さＬにわたって離間された、一連の離間した細長いリブである。
【0062】
空間構造８３０は、濾過材料の下流層８１０自体によって画定することができる。例えば空間構造８３０は、エンボス加工などを通して濾過材料の下流層８１０を形状することによって形成することができる。一部の他の実施形態では、空間構造８３０は、繊維の上流層８２０が濾過材料の下流層８１０の上流側８１２上に堆積する前に、濾過材料の下流層８１０の上流側８１２又は繊維の上流層８２０の下流面８２２上に堆積した別個の構成要素であることが可能である。例として、空間構造８３０は、ホットメルトポリマ、エポキシ樹脂、又は未硬化状態で堆積し、次いで硬化することができる接着剤であることが可能である。別の例として、空間構造は、繊維の上流層８２０及び濾過材料の下流層８１０の一方又は両方に結合される予め形成された構造成分であることが可能である。
【0063】
濾過材料の層８００の間の空間は概して幅Ｗ方向に沿って均一であるので、繊維の上流層８２０と濾過材料の下流層８１０との間の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、長さＬ方向に平均空隙距離Ｄｍｅａｎとほぼ等しくなる。長さＬ方向の平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、例えば層の間の空隙の総断面積Ａ（長さＬ及びｚ方向に延在する平面）を計算し、濾過材料の下流層の図１を参照して上に論じたものと類似して、断面積Ａを長さＬで割ることによって計算することができる。平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、概して層の間の最大空隙距離Ｄｍａｘより小さくなり、この場合、層の間の最大空隙距離Ｄｍａｘは、空間構造８３０の山８３２と濾過材料の下流層８１０の上流側８１２との間のｚ方向の空隙距離に基づいて計算することができる。
【0064】
最大空隙距離Ｄｍａｘは、図１を参照して上に論じたように、平均波型深さに類似した平均として計算することができる。空間構造８３０が濾過材料の下流層８１０及び繊維の上流層８２０と接触する場所では、層８１０と８２０との間の空隙距離は、空間構造８３０で層８１０と８２０との間に空隙がないのでゼロである。一部の他の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは４．０ｍｍ未満である。一部の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは２．０ｍｍ未満である。一部の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは１．５ｍｍ未満である。
【0065】
図９は、本明細書に開示された技術と一致する別の例示濾過媒体９００を描く。この例示濾過媒体９００は、概して図８を参照して上に記載した例示濾過媒体と一致し、明らかに矛盾する場合を除いて、本明細書に記載された他の例と同じ構成要素、パラメータ、及び特性を有することができる。濾過媒体９００は、繊維の上流層９２０上で空間構造９３０と当接する濾過材料の下流層９１０を有する。繊維の上流層９２０は支持層を有することも有さないことも可能である。
【0066】
濾過媒体の下流層９１０は非波型である一方で、現在描かれている例示濾過媒体９００は、繊維の上流層９２０と濾過材料の下流層９１０との間の特定の平均空隙距離Ｄｍｅａｎ、例えば０．１１ｍｍ超、及び２．０ｍｍ、１．０ｍｍ又は０．７ｍｍ未満の平均空隙距離Ｄｍｅａｎなどに達するための別の構造を実証する。具体的には、濾過材料の下流層９１０上の空間構造９３０は、繊維の上流層９２０に向かってｚ方向に突起する。現行例では、空間構造９３０は、濾過媒体９００の幅Ｗ及び長さＬにわたって離間する一連の分離した膨らみを有する。図８の例に類似して、空間構造９３０は、濾過材料の下流層９１０自体によって画定することができ、又は空間構造９３０は、濾過材料の下流層９１０の上流側９１２若しくは上述した繊維の上流層９２０の下流面９２２に堆積する個別の構成要素であることが可能である。
【0067】
濾過媒体９００の層の間の空間は、幅Ｗ又は長さＬ方向に沿って均一ではないので、平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、両方向の測定値に基づいて計算される。具体的には、平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、繊維の上流層９２０と濾過材料の下流層９１０との間の総容量Ｖを計算すること、及び総容量Ｖを試料の面積（これは長さＬに幅Ｗを掛ける）で割ることによって計算することができる。平均空隙距離Ｄｍｅａｎは、概して層の間の最大空隙距離Ｄｍａｘより小さくなり、この場合に層の間の最大空隙距離Ｄｍａｘは、空間構造の山９３２と濾過材料の下流層９１０の上流側９１２との間のｚ方向の空隙距離に基づいて計算することができる。最大空隙距離Ｄｍａｘは、図１を参照して上に論じたような平均波型深さに類似した手法で、濾過媒体９００にわたる複数の試料の場所における平均として計算することができる。一部の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは４．０ｍｍ未満である。一部の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは２．０ｍｍ未満である。一部の実施形態では、平均最大空隙距離Ｄｍａｘは１．５ｍｍ未満である。
【0068】
図１０は、本明細書に開示された技術の実施形態と一致する方法１０００を描く。濾過材料は概ね獲得され１０１０、空間構造は生成され１０２０、繊維の層は濾過材料上に堆積される１０３０。
【0069】
濾過材料は、本明細書に記載された濾過材料と一致することが可能である。概して濾過材料は少なくとも１０％の捕捉効率を有し、一部の実施形態では、濾過材料は２０％～４０％の捕捉効率を有する。濾過材料は概して繊維を組み込み、一部の実施形態では、４～３０ミクロンの平均繊維径を有することができる。濾過材料は、セルロース繊維、合成繊維、及び同種のものを含有することができる。一部の実施形態では、濾過材料は、セルロース繊維などの湿式堆積繊維によって構築され、この場合、繊維で形成されたスラリは濾過材料を生成するために乾燥される。
【0070】
空間構造は、概して濾過材料に関連して生成され１０２０、空間構造は種々の手法を通して生成することができる１０２０。例えば濾過材料は波型であることが可能である。このような例では、濾過材料の長さは、濾過材料（図１及び２に描かれたような）の長さにわたって交互に山と谷を生成する波型器具を通過する。波型は、この文書を通して論じた波型と一致することが可能である。別の例では、空間構造は、濾過材料の上流面にホットメルトポリマを堆積することによって生成される１０２０。尚別の例では、空間構造は、濾過材料上に予め形成した構成を結合することによって生成される１０２０。
【0071】
繊維の層は、空間構造上に堆積される１０３０。具体的には、繊維の層は、濾過材料の上流側に、より具体的には、濾過材料上の空間構造にわたって堆積される１０３０。濾過材料が波型である実施形態では、繊維の層は、濾過材料の波型の山にわたって延在するように堆積される１０３０。繊維の層は、繊維の層を予め形成し、次いで空間構造にわたって繊維の予め形成した層を置くことにより、空間構造上に堆積することができる１０３０。例えば繊維の層は、湿式堆積工程によって形成することができ、繊維の湿式堆積層は空間構造にわたって堆積することができる１０３０。一部の代替実施形態では、上に述べたように、空間構造は繊維の上流層の下流面に堆積することができる。このような実施形態では、空間構造を有する繊維の上流層は、濾過材料の下流層に結合することができる。
【0072】
一部の実施形態では、繊維は、シース／コア構造又は並列構造を有する複合繊維などの種々の構成を生成するために、共押出工程を使用して構築される。このような実施形態では、繊維は、ステープル繊維として切断し、繊維の層を形成するために支持層上に湿式堆積することができる。
【0073】
別法として、空間構造上に繊維を堆積する１０３０行為により、繊維の層を形成することができる。一部の実施形態では、繊維の層は、空間構造上に繊維をエレクトロスピニングすることによって堆積される１０３０。一部の実施形態では、繊維の層は、空間構造上に高分子繊維をメルトブローすることによって堆積される１０３０。一部の実施形態では、繊維の層は、空間構造上に高分子繊維を堆積するために、スパンボンド技術を使用することによって堆積される１０３０。様々な実施形態で、繊維の層は、濾過材料の空間構造に自己接着する。繊維の層は、概ね平坦な構成を画定するように堆積される１０３０が、上に論じたように必ずしも完全に平坦ではない。
【0074】
様々な実施形態で、繊維の層は、濾過材料の空間構造上に直接堆積される１０３０。一部の他の実施形態では、繊維の層は支持層上に堆積され１０３０、支持層は（図２に描かれた構成と類似した構成を達成するために）濾過材料の空間構造に結合される。一部の実施形態では、支持層は、濾過材料の空間構造に結合されず、濾過材料の空間構造に当接するように位置付けられる。支持層は、図２を参照して上に記載した支持層と類似することが可能である。
【0075】
上に論じたように、繊維の層内の繊維は、少なくとも１０ミクロン及び上により詳細に記載された範囲の平均繊維径を有する。一部の実施形態では、繊維の層内の複数の繊維は皺が付いている。更に上に論じたように、一部の実施形態では、繊維の層は自立式ではない。
【0076】
図１２は、第１５の比較例６５０の差圧を第１７の比較例６７０と比較する試験結果を示し、この場合に第１５の比較例６５０は、０．５２ｍｍの平均深さに波型のセルロース媒体の下流シート、及び３０ｇ／ｍ２の秤量、７％の固体性を有するＰＥＴ／ＰＰ複合繊維から構成されたスクリム層であり、３８ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含有する繊維の当接する実質的に平坦な上流層を有する。第１７の比較例６７０は、繊維の上流層が０．５２ｍｍの平均波型深さも含む波型であることを除いて、第１５の比較例と同じセルロース媒体の波型下流シート及び繊維の同じ上流層を使用する。繊維の上流層は、セルロース媒体によって画定された波型の山が、図１３に描かれた構造に類似した繊維の上流層によって画定された波型の谷に当接するように、セルロース媒体の下流層上に位置付けられる。試験のために、繊維の波型の上流層は、それらのそれぞれの周囲でセルロース媒体の下流シートに締め付けられる。このような構成は、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離が増加する。
【0077】
第１７の比較例６７０が試験され、第１５の比較例６５０に関連した２組のデータと比較した。図１２は、粉塵が各媒体に負荷される際に、２つの媒体にわたる差圧にあまり顕著な差がないことを示唆する。具体的には、繊維の上流層を波型にすることに関連した利点は表れていない。
【0078】
例示的実施形態
実施形態１．
山及び谷を画定する波型構成における濾過材料の下流層であって、濾過材料の下流層は、少なくとも１０％の捕捉効率及び２．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する、濾過材料の下流層と、
濾過材料の下流層の山にわたって延在する繊維の上流層であって、繊維の上流層は、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有し、繊維の上流層は１０％未満の固体性を有する、繊維の上流層とを含む、濾過媒体。
実施形態１．
山及び谷を画定する波型構成における濾過材料の下流層であって、濾過材料の下流層は、少なくとも１０％の捕捉効率及び２．０ｍｍ未満の平均波型深さを有する、濾過材料の下流層と、
濾過材料の下流層の山にわたって延在する繊維の上流層であって、繊維の上流層は、少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有し、繊維の上流層は１０％未満の固体性を有する、繊維の上流層とを含む、濾過媒体。
【0079】
実施形態２．
繊維の上流層内の複数の繊維は皺が付いている、実施形態１及び３～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層内の複数の繊維は皺が付いている、実施形態１及び３～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0080】
実施形態３．
濾過材料の下流層は、２０％～４０％の捕捉効率を有する、実施形態１～２及び４～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は、２０％～４０％の捕捉効率を有する、実施形態１～２及び４～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0081】
実施形態４．
濾過材料の下流層はセルロース繊維を含む、実施形態１～３及び５～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層はセルロース繊維を含む、実施形態１～３及び５～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0082】
実施形態５．
セルロース繊維は湿式セルロース繊維を含む、実施形態４に記載の濾過媒体。
セルロース繊維は湿式セルロース繊維を含む、実施形態４に記載の濾過媒体。
【0083】
実施形態６．
濾過材料の下流層は合成繊維を含む、実施形態１～５及び７～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は合成繊維を含む、実施形態１～５及び７～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0084】
実施形態７．
繊維の上流層は高分子繊維を含む、実施形態１～６及び８～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層は高分子繊維を含む、実施形態１～６及び８～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0085】
実施形態８．
濾過材料の下流層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む、実施形態１～７及び９～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む、実施形態１～７及び９～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0086】
実施形態９．
繊維の上流層は自立式ではない、実施形態１～８及び１０～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層は自立式ではない、実施形態１～８及び１０～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0087】
実施形態１０．
繊維の上流層はエンド層であり、繊維の上流層は濾過材料の下流層と直接接触する、実施形態１～９及び１１～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層はエンド層であり、繊維の上流層は濾過材料の下流層と直接接触する、実施形態１～９及び１１～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0088】
実施形態１１．
濾過材料の下流層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型を画定する、実施形態１～１０及び１２～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型を画定する、実施形態１～１０及び１２～１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0089】
実施形態１２．
繊維の上流層は非波型である、実施形態１～１１及び１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層は非波型である、実施形態１～１１及び１３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0090】
実施形態１３．
濾過材料の下流層は自立式である、実施形態１～１２のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は自立式である、実施形態１～１２のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0091】
実施形態１４．
濾過媒体を構築する方法であって、
濾過材料の層上に空間構造を生成することであって、濾過材料は少なくとも１０％の捕捉効率を有する、生成することと、
濾過材料の空間構造にわたって繊維の層を堆積することであって、繊維の層は少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有する、堆積することとを含む方法。
濾過媒体を構築する方法であって、
濾過材料の層上に空間構造を生成することであって、濾過材料は少なくとも１０％の捕捉効率を有する、生成することと、
濾過材料の空間構造にわたって繊維の層を堆積することであって、繊維の層は少なくとも１０ミクロンの平均繊維径を有する、堆積することとを含む方法。
【0092】
実施形態１５．
繊維の層内の複数の繊維は皺が付いている、実施形態１４及び１６～２４のいずれか一項に記載の方法。
繊維の層内の複数の繊維は皺が付いている、実施形態１４及び１６～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0093】
実施形態１６．
濾過材料の層は２０％～４０％の捕捉効率を有する、実施形態１４～１５及び１７～２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は２０％～４０％の捕捉効率を有する、実施形態１４～１５及び１７～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0094】
実施形態１７．
濾過材料の層は湿式セルロース繊維を含む、実施形態１４～１６及び１８～２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は湿式セルロース繊維を含む、実施形態１４～１６及び１８～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0095】
実施形態１８．
濾過材料の層は合成繊維を含む、実施形態１４～１７及び１９～２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は合成繊維を含む、実施形態１４～１７及び１９～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0096】
実施形態１９．
繊維の層は自立式ではない、実施形態１４～１８及び２０～２４のいずれか一項に記載の方法。
繊維の層は自立式ではない、実施形態１４～１８及び２０～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0097】
実施形態２０．
濾過材料の層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む、実施形態１４～１９及び２１～２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は、４～３０ミクロンの平均繊維径を有する繊維を含む、実施形態１４～１９及び２１～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0098】
実施形態２１．
空間構造を形成することは、濾過材料の層内に波型を形成することを含む、実施形態１４～２０及び２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
空間構造を形成することは、濾過材料の層内に波型を形成することを含む、実施形態１４～２０及び２２～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0099】
実施形態２２．
濾過材料の層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型である、実施形態１４～２１及び２３～２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型である、実施形態１４～２１及び２３～２４のいずれか一項に記載の方法。
【0100】
実施形態２３．
濾過材料の層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型である、実施形態１４～２２及び２４のいずれか一項に記載の方法。
濾過材料の層は、０．２３ｍｍを超える平均波型深さを有する波型である、実施形態１４～２２及び２４のいずれか一項に記載の方法。
【0101】
実施形態２４．
空間構造を形成することは、濾過材料の層の上流面に空間構造を堆積することを含む、実施形態１４～２３のいずれか一項に記載の方法。
空間構造を形成することは、濾過材料の層の上流面に空間構造を堆積することを含む、実施形態１４～２３のいずれか一項に記載の方法。
【0102】
実施形態２５．
少なくとも１０％の捕捉効率を有する濾過材料の下流層と、
少なくとも１０ミクロンの平均繊維径及び１０％未満の固体性を有する繊維の上流層と、
繊維の上流層と０．１１ｍｍを超える濾過材料の下流層との間の平均空隙距離を画定する空間構造とを含む濾過媒体。
少なくとも１０％の捕捉効率を有する濾過材料の下流層と、
少なくとも１０ミクロンの平均繊維径及び１０％未満の固体性を有する繊維の上流層と、
繊維の上流層と０．１１ｍｍを超える濾過材料の下流層との間の平均空隙距離を画定する空間構造とを含む濾過媒体。
【0103】
実施形態２６．
濾過材料の下流層は、濾過媒体の長さ及び幅に垂直方向に突起する空間構造を有する、実施形態２５及び２７～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は、濾過媒体の長さ及び幅に垂直方向に突起する空間構造を有する、実施形態２５及び２７～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0104】
実施形態２７．
空間構造は、濾過材料の下流層によって画定された波型である、実施形態２５～２６及び２８～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
空間構造は、濾過材料の下流層によって画定された波型である、実施形態２５～２６及び２８～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0105】
実施形態２８．
空間構造は、濾過材料の下流層によって画定されたエンボス加工である、実施形態２５～２７及び２９～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
空間構造は、濾過材料の下流層によって画定されたエンボス加工である、実施形態２５～２７及び２９～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0106】
実施形態２９．
空間構造は、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間に配列された堆積である、実施形態２５～２８及び３０～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
空間構造は、繊維の上流層と濾過材料の下流層との間に配列された堆積である、実施形態２５～２８及び３０～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0107】
実施形態３０．
繊維の上流層は自立式ではない、実施形態２５～２９及び３１～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層は自立式ではない、実施形態２５～２９及び３１～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0108】
実施形態３１．
繊維の上流層は非波型である、実施形態２５～３０及び３２～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層は非波型である、実施形態２５～３０及び３２～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0109】
実施形態３２．
濾過材料の下流層は非波型である、実施形態２５～３１及び３３～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は非波型である、実施形態２５～３１及び３３～３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0110】
実施形態３３．
濾過材料の下流層は自立式である、実施形態２５～３２及び３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
濾過材料の下流層は自立式である、実施形態２５～３２及び３４のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0111】
実施形態３４．
繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離は１．０ｍｍ未満である、実施形態２５～３３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
繊維の上流層と濾過材料の下流層との間の平均空隙距離は１．０ｍｍ未満である、実施形態２５～３３のいずれか一項に記載の濾過媒体。
【0112】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用する場合、語句「構成される」は、特定の課題を実行し、若しくは特定の構成を採用するように構築又は構成されるシステム、装置、或いは他の構造を記載することにも留意されたい。単語「構成される」は、「配置される」、「構築される」、「製造される」、及び同種のものなどの類似の単語と交換可能に使用することができる。
【0113】
本明細書における全ての発行文献及び特許出願は、本技術が関係する技術分野の当業者の基準を示す。全ての発行文献及び特許出願は、個々の発行文献又は特許出願が参照により詳細に個別に示されたかのように、同様に参照により本明細書に組み込まれる。
【0114】
本明細書は、本主題の適合又は変形を網羅することを意図する。上記は例示を意図するものであり、限定を意図するものではないことを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】