입자 함유 섬유 웨브 document_id A220623067116

용제 및 다른 유해한 부유 물질의 존재 시에 사용하기 위한 호흡 장치는 때때로 흡착 입자를 함유하는 여과 요소를 이용한다. 여과 요소는 흡착 입자의 베드(bed) 또는 흡착 입자로 함침되거나 코팅된 여과 재료의 층 또는 인서트(insert)를 포함하는 카트리지일 수 있다. 여과 요소의 설계는 압력 강하, 서지(surge) 저항, 총 사용 수명, 중량, 두께, 전체 크기, 진동 또는 마멸과 같은 잠재적인 손상력에 대한 저항, 및 샘플간 변동성과 같은 때때로 상충하는 인자들의 균형을 포함할 수 있다. 흡착 입자의 패킹된 베드는 전형적으로 최소 전체 부피에서 최장 사용 수명을 제공한다. 패킹된 베드는 전형적으로 얇은 스크림(scrim) 층들 사이의 강성 하우징 내에 흡착 입자들을 위치시키고, 흡착 입자들이 잘 패킹된 베드를 형성하도록 생성된 조립체를 압축함으로써 형성된다. 압축 단계는 목표 기체 또는 증기 성분이 베드를 우회("채널을 통해 통과(channeling)")하는 것을 방지하는 것을 돕지만, 강성 하우징은 여과 요소 중량을 증가시키고, 몇몇 흡착제(예컨대, 탄소 입자)의 취약한 특성은 제조, 저장 또는 사용 중에 베드로부터 바람직하지 않게 흘러나올 수 있는 미세 입자의 형성을 일으킬 수 있다. 강성 하우징, 스크림 층 및 압축 단계는 또한 베드를 통한 압력 강하를 증가시킬 수도 있어서, 호흡 저항을 증가시킨다. 흡착 입자로 충전된 섬유 웨브는 흔히 패킹된 베드보다 낮은 압력 강하를 갖지만, 더 짧은 사용 수명, 더 큰 크기(bulk) 또는 더 큰 샘플간 변동성을 또한 가질 수 있다. 입자 함유 섬유 웨브에 관련된 참조 문헌으로는 미국 특허 제2,988,469호(왓슨(Watson)), 제3,971,373호(브라운(Braun)), 제4,429,001호(콜핀(Kolpin) 등), 제4,681,801호(에이언(Eian) 등), 제4,741,949호(모르만(Morman) 등), 제4,797,318호(브루커(Brooker) 등, '318), 제4,948,639호 (브루커 등, '639), 제5,035,240호(브라운 등, '240), 제5,328,758호(마르켈(Markell) 등), 제5,720,832호(민토(Minto) 등), 제5,972,427호(뮐펠트(M hlfeld) 등), 제5,885,696호(그뢰거(Groeger)), 제5,952,092호(그뢰거 등, '092), 제5,972,808호(그뢰거 등, '808), 제6,024,782호(프로인트(Freund) 등), 제6,024,813호(그뢰거 등, '813), 제6,077,588호(코슬로프(Koslow) 등, '588), 제6,102,039호(스프링겟(Springett) 등) 및 PCT 공개 공보 WO 00/39379호 및 WO 00/39380호가 포함된다. 다른 입자 함유 필터 구조에 관련된 참조 문헌으로는 미국 특허 제3,217,715호(베르거(Berger) 등), 제3,474,600호(토비어스(Tobias)), 제3,538,020호(헤스켓(Heskett) 등), 제3,919,369호(홀덴(Holden)), 제4,665,050호(데겐(Degen) 등), 제4,790,306호(브라운 등, '306), 제5,033,465호(브라운 등, '465), 제5,078,132호(브라운 등, '132), 제5,147,722호(코슬로프), 제5,332,426호(탕(Tang) 등), 제5,665,148호(뮐펠트 등), 제6,391,429호(젠쿠스(Senkus) 등) 및 제6,840,986 B1호(코슬로프)가 포함된다. 섬유 웨브에 관련된 다른 참조 문헌으로는 미국 특허 제4,657,802호(모르만)가 포함된다. 발명의 개요 활성탄 입자를 함유하는 멜트블로운(meltblown) 부직 웨브가 공기로부터 기체 및 증기를 제거하기 위해 사용될 수 있지만, 기체 및 증기 호흡기를 위한 교체 가능한 필터 카트리지에 그러한 웨브를 사용하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 웨브가 멜트블로운 폴리프로필렌 및 활성탄 입자로부터 형성되면, 쉽게 획득 가능한 탄소 충전 수준(carbon loading level)은 보통 약 100 내지 200 g/㎡이다. 그러한 웨브가 적절한 형상으로 절단되어 교체 가능한 카트리지 하우징 내로 삽입되면, 카트리지는 적용 가능한 표준 제작 본체(standards-making body)에 의해 설정된 용량 요건을 충족시키기에 충분한 활성탄을 함유하지 않을 수 있다. 더 높은 탄소 충전 수준이 시도될 수 있지만, 탄소 입자는 웨브로부터 떨어져 나올 수 있어서, 생산 환경 내에서 웨브를 취급하는 것을 어렵게 만들고 최종 목표 용량을 신뢰성 있게 획득하는 것을 어렵게 만든다. 진공 성형과 같은 성형후 작업(Post-formation operation)이 웨브를 조밀화하기 위해 이용될 수도 있지만, 이는 추가 생산 장비 및 필요 이상의 웨브 취급을 필요로 한다. 전술한 미국 특허 출원 제10/983,770호는 섬유가 충분히 탄성이거나 충분히 수축성인 중합체로부터 그리고 웨브가 적어도 1.6 × 104/㎜ water (즉, 적어도 1.6 × 104 (㎜ water)-1)의 흡착 계수(A)를 갖도록 웨브 내에 충분히 균등하게 분포된 흡착 입자들로부터 제조된 고도로 충전된 입자 함유 부직 웨브를 설명한다. 개시된 웨브는 긴 사용 수명, 낮은 압력 강하 및 비교적 낮은 탄소 방출 경향의 매우 바람직한 조합을 갖는 다공성 시트 물품(예컨대, 기체 및 증기 호흡기를 위한 교체 가능한 필터 요소)으로 가공될 수 있다. 개시된 필터 요소는 자동화된 장비를 사용하여 교체 가능한 필터 카트리지를 대량 생산하는 데 특히 유용하다. 흡착 계수(A)는 하기에서 더욱 상세하게 논의되는 여러 인자들에 의해 영향을 받는다. 일반적으로, 주어진 증기 흡수 여과 재료의 경우, 보다 큰 흡착 계수(A)는 적합한 사이클로헥산 증기 흡수 역학, 부적합한 증기 수준의 통과(breakthrough) 이전의 긴 사용 수명, 및 낮은 필터 압력 강하의 바람직한 조합에 부합할 것이다. 열가소성 폴리우레탄 및 약 86 중량% 이상의 탄소 입자로 제조된 웨브에 대해 특히 큰 흡착 계수(A) 값을 관찰하였다. 여러 가지의 그러한 웨브는 예기치 않게 고품질의 패킹된 탄소 베드보다 더 큰 (즉, 약 3.16 × 104/㎜ water를 초과하는) 흡착 계수(A)를 나타냈다. 흡착 계수(A) 측정은 사이클로헥산을 사용하여 행해졌다. 또한, 열가소성 폴리우레탄 섬유 및 약 86 내지 91 중량%의 탄소 입자로 제조된 흡착 여과 웨브를 준비하고, 이를 다수의 다른 유기 재료들에 노출시켜서, 대체로 적합한 결과를 얻었다. 하나의 그러한 유기 재료, 즉 다이메틸 메틸 포스포네이트("DMMP")도 또한 효율적으로 흡수되었다. 그러나, DMMP는, 탄소 입자에 의해서만 흡수되기 보다는 폴리우레탄 웨브 섬유에 의해서도 또한 흡수되는 것 같았다. 그러한 섬유 흡수는 웨브 구조의 약화 또는 다른 열화를 일으킬 수 있다. 폴리프로필렌이 이전에는 탄소 충전 웨브를 제조하기 위한 특히 양호한 재료로서 간주되었다. DMMP는 폴리프로필렌 웨브 섬유에 의해 눈에 띄게 흡수되지 않으며, 이전에는 높은 탄소 충전 수준에서도 그러한 웨브 내에서 문제가 되지 않았다. 일 태양에서, 본 발명은 약 1 중량% 이하의 다이메틸 메틸 포스포네이트 흡입을 나타내는 20 중량% 미만의 중합체 섬유 및 웨브 내에 포착(enmesh)된 80 중량% 초과의 흡착 입자의 자기 지지 부직 웨브를 포함하는 다공성 시트 물품을 제공하는데, 흡착 입자들은 웨브 내에서 충분히 균등하게 분포되고, 섬유 중합체(들)는 웨브가 적어도 1.6 × 104/㎜ water의 흡착 계수(A)를 갖도록 하는 것이다. 다른 태양에서, 본 발명은 중합체 섬유의 자기 지지 부직 웨브 및 흡착 입자를 포함하는 다공성 시트 물품을 제조하기 위한 공정을 제공하는데, 이 공정은 a) 용융된 중합체를 복수의 오리피스(orifice)를 통해 유동시켜 필라멘트를 형성하는 단계와, b) 필라멘트를 섬유로 세장화(attenuate)하는 단계와, c) 흡착 입자의 스트림을 필라멘트들 또는 섬유들 사이로 유도하는 단계와, d) 섬유 및 흡착 입자를, 약 1 중량% 이하의 다이메틸 메틸 포스포네이트 흡입을 나타내는 20 중량% 미만의 중합체 섬유 및 웨브 내에 포착된 80 중량% 초과의 흡착 입자를 포함하는 부직 웨브로서 수집하는 단계를 포함하며, 흡착 입자들은 웨브 내에서 충분히 균등하게 분포되고, 중합체는 웨브가 적어도 1.6 × 104/㎜ water의 흡착 계수(A)를 갖도록 하는 것이다. 다른 태양에서, 본 발명은 착용자의 적어도 코와 입을 대체로 둘러싸는 내부와, 주위 공기를 내부로 공급하기 위한 공기 흡기 경로와, 그러한 공급되는 공기를 여과하기 위해 공기 흡기 경로를 가로질러 배치된 다공성 시트 물품을 갖는 호흡 장치를 제공하는데, 다공성 시트 물품은 약 1 중량% 이하의 다이메틸 메틸 포스포네이트 흡입을 나타내는 20 중량% 미만의 중합체 섬유 및 웨브 내에 포착된 80 중량% 초과의 흡착 입자의 자기 지지 부직 웨브를 포함하며, 흡착 입자들은 웨브 내에서 충분히 균등하게 분포되고, 섬유 중합체(들)는 상기 물품이 적어도 1.6 × 104/㎜ water의 흡착 계수(A)를 갖도록 하는 것이다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 호흡 장치용의 교체 가능한 필터 요소를 제공하는데, 상기 요소는 요소를 상기 장치 상에 장착하기 위한 지지 구조, 하우징, 및 장치 내로 통과하는 공기를 요소가 여과할 수 있도록 하우징 내에 배치된 다공성 시트 물품을 포함하며, 상기 물품은 약 1 중량% 이하의 다이메틸 메틸 포스포네이트 흡입을 나타내는 20 중량% 미만의 중합체 섬유 및 상기 웨브 내에 포착된 80 중량% 초과의 흡착 입자의 자기 지지 부직 웨브를 포함하고, 흡착 입자들은 웨브 내에서 충분히 균등하게 분포되고, 섬유 중합체(들)는 요소가 적어도 1.6 × 104/㎜ water의 흡착 계수(A)를 갖도록 하는 것이다. 본 발명의 이러한 태양 및 다른 태양들은 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기 개요는 출원 절차 중에 보정될 수 있는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한되는 본 발명의 보호 대상에 대한 제한으로서 해석되어서는 안 된다.