CN101185818A - 空气过滤材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使不使用可分裂纤维，耐粉尘穿透性也优异，除此之外，还显示初期通气阻力低，对粉尘和炭黑的初期清洁效率和寿命等性能平衡性优异的低成本非织造布基材的空气过滤材料。其为对空气流入层和空气流出层进行叠层而成的空气过滤材料，其平均流量孔径为20～40μm，最小孔径为2.4～3.8μm以及最大孔径在80μm以下。空气流入层为纤维目付量在55～100g/m2的针刺非织造布层。空气流出层是对纤维目付量为20～60g/m2，平均流量孔径在50～90μm，最小孔径为3.0～10.0μm以及最大孔径在180μm以下的射流喷网法非织造布层至少2层以上进行叠层的叠层射流喷网法非织造布。

Description

空气过滤材料
技术领域
本发明涉及以汽油、乙醇、轻油、重油等作为燃料的4冲程或2冲程的往复式发动机、转子发动机、燃气涡轮发动机等各种内燃机的空气过滤器用的空气过滤材料。特别涉及不仅对沙尘等尘埃(粉尘)(参照JIS D-1612)的捕集性优异，而且对炭黑的捕集性也优异，在特殊情况下容易产生的粉尘穿透现象也能够得到抑制的汽车(例如摩托车和四轮汽车)发动机用的空气过滤材料。
背景技术
如果向汽车发动机汽缸内导入的空气中混有粉尘，则会损伤汽缸的内壁，存在引起发动机故障的问题。一直以来，汽车空气过滤器的空气过滤材料必须显示良好的粉尘捕集性。另外，当从柴油发动机等排出的炭黑混入到导入空气中时，有时会造成对燃料进行适当空气流量计测的传感器的错误工作，所以对用于汽车发动机空气过滤器的空气过滤材料也要求它对炭黑显示良好的捕集性。
以往作为显示良好粉尘捕集性和炭黑捕集性的空气过滤材料，提出了由致密纤维层和与之相邻的相邻纤维层构成的空气过滤器用过滤材料(参照专利文献1)。其中，致密纤维层是含有平均纤维直径为3～15μm细纤维的非织造布，并具有20～120g/m2的面密度，相邻纤维层具有0.1～0.2g/cm3的表观密度和10～100g/m2的面密度。
但是当在使用专利文献1中所述的空气过滤器用过滤材料的汽车发动机用的空气过滤器中保持大量粉尘的状态下驱动发动机时，根据发动机的转数，汽车发动机用过滤器的振动频率也会发生变化，并且最新发现如果振动频率达到200Hz前后，就会产生空气过滤器用过滤材料所捕集的粉尘向空气流出侧穿透的现象(粉尘穿透)的问题。
针对这一问题，可以认为使空气过滤器用过滤材料浸渍丙烯酸系乳液等并进行干燥，用树脂对构成非织造布的纤维进行固定的方法是有效的。如果增加树脂的附着量，则对炭黑的捕集性降低，另外，还会产生空气过滤器用过滤材料因粉尘而引起的网孔堵塞，得不到所需空气流量的问题。
这样，对于如专利文献1中所述空气过滤器用过滤材料那类非织造布基材的空气过滤材料，不能以较高水平维持其粉尘捕集性、耐粉尘穿透性以及炭黑捕集性的良好综合性能。
于是为了平衡良好地对空气过滤材料赋予良好的粉尘捕集性、耐粉尘穿透性以及炭黑捕集性，提出了使空气过滤材料为对三层非织造布进行叠层的结构，对于各层无纺积布，分别将它们的平均纤维直径、纤维的目付量、表观密度和树脂浸渍量限定在规定范围之内(专利文献2)。具体提出了对含有平均纤维直径为3～5μm纤维的第1非织造布、含有平均纤维直径为9～15μm纤维的第2非织造布和含有平均纤维直径为16～32μm纤维的第3非织造布进行叠层的空气过滤材料。其中，在第1非织造布中纤维目付量为35～55g/m2，粘结剂树脂的附着量为10～24g/m2，表观密度为0.16～0.30g/cm3。另外，在第2非织造布中纤维目付量为20～100g/m2，粘结剂树脂的附着量为4～11g/m2，表观密度为0.10～0.20g/cm3。并且在第3非织造布中纤维目付量为55～100g/m2，粘结剂树脂的附着量为1～5g/m2，表观密度为0.073～0.088g/cm3。叙述了在该空气过滤材料中优选用可分裂切段纤维构成第1非织造布，进一步使用射流喷网法非织造布作为第1和第2非织造布。
[专利文献1]特开平10-337426号公报；
[专利文献2]特开2004-243250号公报。
发明内容
但是专利文献2的空气过滤材料，为了确保理想水平的耐粉尘穿透性、粉尘捕集性和炭黑捕集性，正如在其实施例中所公开的，不得不使用高价的可分裂纤维构成第1非织造布层，势必导致制造成本增加。另外，对于空气过滤材料，作为其基本性能，要求对于粉尘和炭黑具有良好的初期清洁效率和寿命。
本发明的目的是为了解决上述以往的技术课题，提供即使不使用可分裂纤维，耐粉尘穿透性也优异，除此之外，初期通气阻力低，对粉尘和炭黑的初期清洁效率和寿命等性能平衡优异的低成本非织造布基材的空气过滤材料。
本发明者发现为了平衡良好地使空气过滤材料具有良好的耐粉尘穿透性、初期通气阻力、对粉尘和炭黑的初期清洁效率和寿命等性能，使空气过滤材料的结构为对空气流入侧的层(以下称为空气流入层)和空气流出侧的层(以下称为空气流出层)进行叠层的结构，并且用纤维目付量在规定范围之内的针刺非织造布构成空气流入层，另一方面，用对2层以上射流喷网法非织造布层进行叠层的材料构成空气流出层。作为各射流喷网法非织造布层的特定指标，采用根据ASTM F-316-80的“平均流量孔径”、“最小孔径”和“最大孔径”替代专利文献2的“粘结剂树脂附着量”和“表观密度”，并且使空气过滤材料的这些数值和构成空气过滤材料的单层射流喷网法非织造布的这些数值分别在规定范围之内，可以达到上述目的，从而完成了本发明。
也就是本发明提供空气过滤材料，它是对空气流入层和空气流出层进行叠层的空气过滤材料，其平均流量孔径为20～40μm，最小孔径为2.4～3.8μm以及最大孔径在80μm以下，并且是对空气流入层为纤维目付量在55～100g/m2的针剌非织造布层，空气流出层为纤维目付量为20～60g/m2，平均流量孔径在50～90μm，最小孔径为3.0～10.0μm以及最大孔径在180μm以下的射流喷网法非织造布层至少2层以上进行叠层的叠层射流喷网法非织造布。
另外，本发明还提供使用上述空气过滤材料作为过滤部件的汽车发动机用空气过滤器。
发明效果
本发明的空气过滤材料，其自身的“平均流量孔径”、“最小孔径”和“最大孔径”被限定在规定范围内，并进一步使用将纤维目付量限定在规定范围内的针刺非织造布层作为空气流入层，进一步使用将“纤维的目付量”、“平均流量孔径”和“最小孔径”分别限定在规定范围内的射流喷网法非织造布层至少2层以上进行叠层的材料作为空气流出层。因此即使不使用高价的可分裂纤维，也仍然可以显示耐粉尘穿透性、对于粉尘和炭黑的初期清洁效率以及寿命等性能的良好平衡。
附图说明
[图1]是本发明空气过滤材料的断面图。
[图2]是本发明空气过滤材料的断面图。
[图3A]是折叠的空气过滤材料的部分放大图。
[图3B]是折叠的空气过滤材料的部分放大图。
符号说明
1空气流出层；
1a、1b、1c、1d、1e射流喷网法非织造布层；
2空气流入层；
P1折叠间距；
P2折叠间距；
S1、S2过滤区域。
具体实施方式
以下参照附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明空气过滤材料实施方案一例的断面图。该空气过滤材料具有在空气流出侧配置空气流出层1，在空气流入侧配置空气流入层2的结构。其中，空气过滤材料自身的平均流量孔径为20～40μm，优选25～35μm。这是由于如果低于20μm，则通气阻力大，寿命短；如果超过40μm，则初期清洁效率低的原因。另外，空气过滤材料自身的最小孔径为2.4～3.8μm，优选为2.8～3.4μm，这是因为如果低于2.4μm，则通气阻力大、寿命短；如果超过3.8μm，则初期清洁效率降低的原因。空气过滤材料的最大孔径在80μm以下，优选在73μm以下，这是因为如果超过80μm，则初期清洁效率降低的原因。
另外，空气流出层1是由射流喷网法非织造布层1a和1b构成的叠层射流喷网法非织造布。在图1的方案中，空气流出层1由2层射流喷网法非织造布层1a和1b构成，但也可以由3层以上的射流喷网法非织造布层构成。例如，如图2所示，空气流出层1可由5层射流喷网法非织造布层1a～1e构成。
另外，本发明的空气过滤材料，如图1所示，从使粉尘不穿透到空气过滤材料内部，而在表面捕集，以防止粉尘透过的观点考虑，优选使空气流出层1和空气流入层2直接接触而叠层。
本发明中射流喷网法非织造布层1a～1e各自为通过梳理法、气流成网法等干法或湿法形成纤维网，再通过水力缠结法使该纤维网形成非织造布的射流喷网法非织造布，主要是提高对沙尘等粉尘(参照JIS D-1612)和炭黑的初期捕集效率的层。
构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e，如以下说明所示，可以用作为某一纤维密度叠层指标的“纤维目付量”，作为平均纤维密度指标的“平均流量孔径”，作为高密度部分的纤维不均匀度指标的“最小孔径”以及作为低密度部分的纤维不均匀度指标的“最大孔径”进行特别规定。其中，这些指标可以根据ASTM F-316-80进行测定。
构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的“纤维目付量”为20～60g/m2，优选30～40g/m2。这是因为如果纤维的目付量低于20g/m2，则该某一纤维密度不足；如果超过60g/m2，则单层的贡献太大，过滤器寿命缩短，存在空气过滤材料的整体平衡破坏的危险。
构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的“平均流量孔径”为50～90μm，优选50～75μm。这是因为如果平均流量孔径低于50μm，则通气量不足；另一方面，如果超过90μm，则会导以粉尘透过为原因的粉尘捕集性降低。
另外，构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的“最小孔径”为3.0～10.0μm，优选4.0～8.0μm。这是因为如果最小孔径低于3.0μm，则通气量不足；如果超过10.0μm，则会产生以粉尘透过为原因的粉尘捕集性降低。
构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的“最大孔径”在180μm以下，优选150μm以下。这是因为如果最大孔径超过180μm，则会产生以粉尘透过为原因的粉尘捕集性降低。
如果构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的厚度太厚，则在对空气过滤材料进行折叠构成空气过滤部件的过程中，如图3A所示，空气过滤材料的折叠间距P1不得不大于如图3B中所示的薄的空气过滤材料的折叠间距P2，不能增加空气过滤部件的过滤表面积。并且如图3A中的一个过滤空气过滤材料斜面的实际过滤区域S1不得不小于图3B中的实际过滤区域S2，既然折叠数量减少，过滤性能就会降低。另外，如果太薄，则存在产生过滤器寿命降低的问题。因此本发明中构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e各自的厚度优选为0.3～0.5mm，更优选0.3～0.4mm。
构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e的纤维，如果其直径太细，则通气阻力增大；如果太粗，则密度不够，所以优选为0.6～1.6dT。可以以任意比率对2种以上不同纤维直径的纤维进行混合使用。
作为构成空气流出层1的射流喷网法非织造布层1a～1e的纤维材质，可以列举聚酰胺类纤维、聚乙烯醇类纤维、聚偏氯乙烯类纤维、聚氯乙烯类纤维、聚酯类纤维、聚丙烯腈类纤维、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃类纤维、聚氨酯类纤维等合成纤维。还可以同时使用2种以上的这些合成纤维。其中，从成本和耐热性观点考虑，可以优选使用聚酯类纤维。
空气流出层1，可以通过对预先实施非织造布化的各射流喷网法非织造布层重叠，并通过已知叠层方法(针刺法、热熔粘结法、水力缠结法等)进行叠层制成。另外，还可以将对应于各射流喷网法非织造布层的纤维网重叠，通过水力缠结法同时进行非织造布化和叠层而制造。
构成本发明空气过滤材料的空气流入层2，是通过如梳理法、气流成网法等干法或湿法形成纤维网、再用针刺法使该纤维网形成非织造布的针刺非织造布，并且是为了不降低空气流出层1对沙尘等粉尘(参照JIS D-1612)和炭黑的初期捕集效率，强化提高空气过滤材料的粉尘捕集容量效果的层。
空气流入层2的纤维目付量为55～100g/m2，优选65～90g/m2。如果纤维目付量低于55g/m2，则过滤器寿命容易变短；如果超过100g/m2，则膨松性容易变得不均匀，所以是不理想的。另外，所用纤维的粗度，如果太细，则密度太大；如果太粗，则密度太小，变得膨松，所以优选为2.2～11.0dT，更优选3.3～6.7dT，可以使用2种以上不同纤维直径的纤维。
作为构成空气流入层2的纤维种类，可以使用与空气流出层1中所用纤维相同的纤维。除此之外，还可以使用人造丝纤维、铜铵纤维等的再生纤维，乙酸酯纤维等半合成纤维，碳纤维等无机纤维，棉、麻等植物纤维，羊毛等动物纤维等。另外，构成空气流入层2的纤维，还可以是纤维长度为32～75mm左右的普通短纤维。
作为空气流入层2的厚度，如果太薄，则粉尘捕集量不足；如果太厚，则结构阻力增大，折叠数量不足，所以优选为0.5～0.9mm，更优选0.6～0.8mm。
空气流入层2，可以通过针刺法对对应的纤维网进行非织造布化制作。
本发明的空气过滤材料，为了对其厚度进行调节，可以在图1和图2的空气流出层1和空气流入层2之间配置纤维目付量优选为30～60g/m2，平均流量孔径优选为70～120μm，最小孔径优选为9～15μm以及最大孔径优选为200μm以下的射流喷网法中间层。
作为构成这样的射流喷网法中间层的纤维，如果其直径太细，则通气阻力太大；如果太粗，则层厚变得太厚，所以优选为1.6～3.3dT。还可以使用2种以上不同纤维直径的纤维。
作为构成射流喷网法中间层的纤维材料，可以列举聚酰胺类纤维、聚乙烯醇类纤维、聚偏氯乙烯类纤维、聚氯乙烯类纤维、聚酯类纤维、聚丙烯腈类纤维、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃类纤维、聚氨酯类纤维等合成纤维。也可以同时使用2种以上的这些合成纤维。其中，从成本和耐热性观点考虑，可以优选使用聚酯类纤维。
本发明的空气过滤材料，为了进一步提高其表面过滤性能，在空气流出层1和空气流入层2之间，或者在构成空气流出层1的多层射流喷网法非织造布层的任意层之间，还优选设置纤维目付量为20～60g/m2的棉纤维层。棉纤维层的纤维目付量优选为30～40g/m2，平均流量孔径优选为50～80μm，最小孔径优选为4～8μm以及最大孔径优选为150μm以下。为了提高对炭黑的捕集性，在保有该棉纤维层的空气过滤材料的空气流入侧表面可以附着粘性油。
本发明的空气过滤材料上还可以附着粘结剂树脂。如果附着量太少，则得不到稳定的褶裥形状；如果附着量太多，则导致粉尘捕集性能降低，所以优选为15～60g/m2，更优选为20～50g/m2。附着的粘结剂树脂，在非织造布构成纤维的内部保持得较少，主要附着在非织造布构成纤维的表面，特别是主要附着在非织造布构成纤维之间的界面上。
作为粘结剂树脂，例如可以列举水溶性酚树脂、环氧树脂等热固性树脂和聚丙烯酸酯类树脂乳液、聚丙烯酸-苯乙烯类树脂乳液、聚醋酸乙烯类树脂乳液等。特别可以优选使用聚丙烯酸酯类树脂乳液和聚丙烯酸-苯乙烯类树脂乳液，因为很容易调整空气过滤材料的手感。作为附着这样的粘接剂树脂的方法，可以列举浸渍法、喷涂、涂布等已知方法。
本发明空气过滤材料，例如可以在将构成射流喷网法非织造布层的纤维网上重叠将构成其它射流喷网法非织造布层的纤维网，用水力缠结法对该纤维网叠层物进行处理，使各层非织造布化，与此同时，使它们之间产生纤维缠结而进行叠层，在所得的空气流出层上设置经过针刺处理预先进行非织造布化的空气流入层(针刺非织造布)，从空气流出层侧进行针刺处理，实施叠层而一体化而制造。根据需要还可以用浸渍法浸渍粘结剂树脂，以达到规定的附着量。
或者是使用已知的叠层方法(例如使用粘结剂(热熔粘结剂、溶剂型粘结剂等)等)对分别进行非织造布化，并根据需要分别浸渍粘结剂树脂的空气流入层和2层射流喷网法非织造布层进行叠层而一体化的方法制造。
以上说明的本发明空气过滤材料，注意将空气流出层设置在空气流出侧，可以优选作为已知汽车用空气过滤器(例如特开平4-27404号公报的图1、图2)的过滤部件使用。
实施例
以下通过实施例具体说明本发明。以下的实施例和比较例中的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”的值，是根据ASTM F-316-80进行4次计测结果的平均值。
实施例1
(1a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量为30g/m2)，通过水力缠结法，进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.7μm；
“最小孔径”：7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(1b)接着制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量为60g/m2)，通过水力缠结法，进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：48.8μm；
“最小孔径”：7.9μm；
“最大孔径”：97.6μm。
(1c)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为85g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到作为空气流入层用片材的针刺非织造布。
(1d)将2片用上述(1a)得到的射流喷网法非织造布重叠，在其上面再重叠上述(1b)的射流喷网法非织造布，构成空气流出层用片材，再叠层上述(1c)的空气流入层用片材，用针刺法进行叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一トAN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.85mm，坪量为245g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：32.3μm；
“最小孔径”：2.8μm；
“最大孔径”：73.0μm。
实施例2
制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为75g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材，使用该空气流入层用片材，除此之外，重复与实施例1相同的操作，得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.70mm，坪量为230g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：35.1μm；
“最小孔径”：3.7μm；
“最大孔径”：69.9μm。
实施例3
(3a)首先制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：94.4μm；
“最小孔径”：6.2μm；
“最大孔径”：178.0μm。
(3b)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为70g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(3c)将5片上述(3a)的射流喷网法非织造布重叠构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(3b)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.9mm，坪量为260g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：33.7μm；
“最小孔径”：3.6μm；
“最大孔径”：71.1μm。
实施例4
(4a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.7μm；
“最小孔径”：7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(4b)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为70g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(4c)将4片上述(4a)的射流喷网法非织造布重叠构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(4b)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为50g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.5mm，坪量为240g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：28.6μm；
“最小孔径”：3.2μm；
“最大孔径”：64.4μm。
实施例5
(5a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：54.3μm；
“最小孔径”：6.6μm；
“最大孔径”：122.3μm。
(5b)接着制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量为30g/m2)，通过水力缠结法，进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.7μm；
“最小孔径”：7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(5c)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为70g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(5d)将2片上述(5a)的射流喷网法非织造布重叠，再于其上面叠层2片上述(5b)的射流喷网法非织造布构成空气流出层片材，再于其上面叠层上述(5c)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一トAN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.5mm，坪量为230g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：28.0μm；
“最小孔径”：2.5μm；
“最大孔径”：59.2μm。
实施例6
(6a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.6μm；
“最小孔径”：7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(6b)接着准备纤维目付量为35g/m2的棉片材。该棉片材的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：56.6μm；
“最小孔径”：5.0μm；
“最大孔径”：136.1μm。
(6c)接着制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量为30g/m2)，通过水力缠结法，进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：94.4μm；
“最小孔径”：6.2μm；
“最大孔径”：178.0μm。
(6d)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为70g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(6e)将2片上述(6a)的射流喷网法非织造布重叠，再于其上面叠层上述(6b)的棉片材，再重叠上述(6c)的射流喷网法非织造布构成空气流出层用片材，接着叠层上述(6d)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为45g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.6mm，坪量为240g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：30.4μm；
“最小孔径”：2.9μm；
“最大孔径”：64.8μm。
实施例7
(7a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量60g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：40.2μm；
“最小孔径”：5.0μm；
“最大孔径”：91.9μm。
(7b)接着制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量为60g/m2)，通过水力缠结法，进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：48.8μm；
“最小孔径”：7.9μm；
“最大孔径”：97.6μm。
(7c)制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为70g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(7d)在上述(7a)的射流喷网法非织造布上重叠上述(7b)的射流喷网法非织造布构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(7c)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，将所得的叠层而一体化体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.6mm，坪量为230g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：32.2μm；
“最小孔径”：3.9μm；
“最大孔径”：76.4μm。
比较例1
(10a)首先制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：94.4μm；
“最小孔径”：  6.2μm；
“最大孔径”：178.0μm。
(10b)接着制成由11.0dT聚酯短纤维(长51mm，クラレ公司)构成的梳理网(纤维目付量为100g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(10c)将5片上述(10a)的射流喷网法非织造布重叠，构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(10b)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为2.2mm，坪量为260g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：34.5μm；
“最小孔径”：4.2μm；
“最大孔径”：75.0μm。
比较例2
(20a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.6μm；
“最小孔径”：  7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(20b)接着制成由1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量为60g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：48.8μm；
“最小孔径”：7.9μm；
“最大孔径”：97.6μm。
(20c)接着制成由6.7dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)构成的梳理网(纤维目付量为85g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(20d)在上述(20a)的射流喷网法非织造布上重叠上述(20b)的射流喷网法非织造布，构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(20c)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM 300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为40g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.7mm，坪量为215g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：40.5μm；
“最小孔径”：4.8μm；
“最大孔径”：81.3μm。
比较例3
(30a)首先制成由0.9dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)30重量份和1.6dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)70重量份构成的梳理网(纤维目付量30g/m2)，通过水力缠结法进行非织造布化，得到射流喷网法非织造布。所得射流喷网法非织造布的“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：63.6μm；
“最小孔径”：7.1μm；
“最大孔径”：144.6μm。
(30b)接着制成由3.3dT聚酯短纤维(长51mm，帝人フアイバ一公司)50重量份和6.7dT聚酯短纤维(长51mm，クラレ公司)50重量份构成的梳理网(纤维目付量为50g/m2)，通过针刺法，进行非织造布化，得到空气流入层用片材。
(30c)将4片上述(30a)的射流喷网法非织造布重叠，构成空气流出层用片材，再于其上面叠层上述(30b)的空气流入层用片材，通过针刺法实施叠层而一体化，得到叠层体，将所得叠层体浸渍在粘结剂树脂溶液(ボンコ一ト AN170(大日本インキ化学工业公司)20％、ミルべン SM300(昭和高分子公司)1％、ミルべン LC 10(昭和高分子公司)0.1％、水78.9％)中，用橡胶轧液机以干燥重量为50g/m2的比率使树脂附着并进行干燥，通过这些操作得到空气过滤材料。所得空气过滤材料的厚度为1.4mm，坪量为220g/m2，其“平均流量孔径”、“最小孔径”以及“最大孔径”如下所示。
“平均流量孔径”：27.9μm；
“最小孔径”：2.9μm；
“最大孔径”：63.9μm。
(评价)
根据JIS D-1612(汽车用空器过滤器试验方法)测定用实施例1～7和比较例1～3制成的空气过滤材料对JIS 8种尘埃(粉尘)的初期通气阻力(Pa)、初期清洁效率(％)、满寿命清洁效率(％：ΔP为0.98kPa时)以及寿命(g：ΔP为0.98kPa时)。把测定结果出示在表1中。
另外，把空气过滤材料组装至过滤部件，评价对于JIS 8种尘埃和炭黑的过滤性能。关于粉尘透过率，使用下述方法测定，施加JIS 8种尘埃使ΔP＝2.94kPa后，施加脉动频率200Hz为30分钟，与此同时以通气量为20m3/分钟通气，计算出透过率。同样还测定空气过滤材料对炭黑(轻油燃烧炭黑，浓度：0.04g/m3，风速：20m/分钟)的初期通气阻力(kPa)，满寿命清洁效率(％)和寿命(g)。把所得结果出示在表2～4中。其中满寿命为ΔP＝2.94kPa。
作为汽车用空气过滤器的实用可容许的初期通气阻力为1.9kPa以下。清洁效率，无论是初期值，还是满寿命的值，都优选接近100％。特别是对于JIS 8种尘埃的初期清洁效率优选在98.5％以上；关于寿命，实际使用时优选在105g以上。另外，粉尘透过率的数值越小，表明粉尘透过越少。其目标值为1.5％以下。
[表1]
实施例  比较例
1  2  3  4  5  6  7  1  2  3
初期通气阻力(Pa) 64  63  78  90  91  90  81  78  60  92
初期清洁效率(％) 97.0  98.0  98.1  98.0  98.4  98.3  98.2  98.3  97.0  98.2
满寿命清洁效率(％) 98.6  98.7  99.0  99.1  99.4  99.2  98.8  99.3  98.0  99.2
寿命(g) 15.6  15.9  16.5  9.9  9.8  9.8  11.0  14.2  18.4  9.6
[表2]
    实施例1    实施例2     实施例3
    JIS8种     炭黑    JIS8种     炭黑     JIS8种     炭黑
初期清洁效率(％)     98.9     85.7    98.9     83.7     99.5     88.3
满寿命清洁效率(％)     99.2     -    99.2     -     99.6     -
寿命(g)     119     3.5    106     4.0     106     3.8
粉尘透过率(％)     1.04     -    1.06     -     0.24     -
初期通气阻力(kPa)     1.80    1.80     1.85
[表3]
  实施例4   实施例5   实施例6   实施例7
  JIS8种     炭黑   JIS8种   炭黑   JIS8种     炭黑   JIS8种     炭黑
初期清洁效率(％)   99.2     86.0   99.4   86.5   99.1     83.0   99.0     85.2
满寿命清洁效率(％)   99.5     -   99.7   -   99.6     -   99.3     -
寿命(g)   140     3.2   110   3.4   115     3.5   110     3.8
粉尘透过率(％)   0.48     -   0.22   -   0.50     -   1.10     -
初期通气阻力(kPa)   1.85   1.85   1.84   1.85
[表4]
    比较例1     比较例2     比较例3
    JIS8种     炭黑     JIS8种    炭黑     JIS8种     炭黑
初期清洁效率(％)     99.2     88.4     98.2    79.4     99.2     85.9
满寿命清洁效率(％)     99.6     -     98.9    -     99.6     -
寿命(g)     137     3.5     136    3.2     98     3.1
粉尘透过率(％)     0.32     -     1.80    -     0.51     -
初期通气阻力(kPa)     2.1     1.75     1.80
表1～表4表明，用本申请发明具体例子的实施例1～7的空气过滤材料制成的过滤部件，在初期清洁效率和满寿命清洁效率方面，对于JIS8种尘埃和炭黑都保持优异的性能，与此同时，其初期通气阻力、粉尘透过率和寿命等方面也很优异，显示平衡良好的优异过滤性能。
与此相反，在比较例1的情况下，构成空气流出层用片材的射流喷网法非织造布的平均流量孔径比较大，所得空气过滤材料本身的孔径太小，所以存在空气过滤材料的初期通气阻力太大的缺点；在比较例2的情况下，构成空气流出层用片材的一部分射流喷网法非织造布的平均流量孔径相对较小，所得空气过滤材料本身的平均流量孔径、最小孔径、最大孔径分别太大，所以存在对于JIS 8种尘埃，空气过滤材料的粉尘透过率太高的缺点。另外在比较例3的情况下，空气流入层的纤维目付量太低，所以得不到空气流入层自身的膨松度，膨松不足，所以空气过滤材料的寿命短。
产业实用性
本发明的空气过滤材料，具有良好的初期通气阻力、寿命、粉尘捕集性和耐粉尘穿透性，在炭黑捕集性方面，也显示规定水平以上的捕集性。因此可优选用于以汽油、乙醇、轻油、重油等作为燃料的4冲程或2冲程的往复式发动机、转子发动机、燃气涡轮发动机等各种内燃机的空气过滤器，特别可以优选作为汽车(例如摩托车和四轮汽车)用空气过滤器的过滤部件使用，作为薄型空气过滤材料是可用的。

Claims (11)

1.空气过滤材料，它是对空气流入层和空气流出层进行叠层而成的空气过滤材料，其平均流量孔径为20～40μm，最小孔径为2.4～3.8μm以及最大孔径在80μm以下，其中空气流入层为纤维目付量在55～100g/m2的针刺非织造布层，空气流出层为将纤维目付量为20～60g/m2，平均流量孔径在50～90μm，最小孔径为3.0～10.0μm以及最大孔径在180μm以下的射流喷网法非织造布层至少2层以上进行叠层的叠层射流喷网法非织造布。
2.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，空气流出层为将至少2层以上纤维目付量为30～40g/m2，平均流量孔径在50～75μm，最小孔径为4.0～8.0μm以及最大孔径在150μm以下的射流喷网法非织造布层进行叠层的叠层射流喷网法非织造布。
3.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，空气流入层为纤维目付量在65～90g/m2的针刺非织造布层。
4.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，在空气流入层和空气流出层之间，或者在构成空气流出层的2层以上射流喷网法非织造布层的任意层之间设置纤维目付量为20～60g/m2的棉层。
5.根据权利要求4中所述的空气过滤材料，其中，棉层的纤维目付量为30～40g/m2，平均流量孔径在50～80μm，最小孔径为4～8μm以及最大孔径在150μm以下。
6.根据权利要求4中所述的空气过滤材料，其中，在空气流入侧表面附着粘性油。
7.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，使空气流入层和空气流出层直接接触而叠层。
8.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，以15～60g/m2的比率含有粘结剂树脂。
9.根据权利要求8中所述的空气过滤材料，其中，以20～50g/m2的比率含有粘结剂树脂。
10.根据权利要求1中所述的空气过滤材料，其中，厚度为1.5～1.9mm。
11.汽车发动机用空气过滤器，它使用权利要求1中所述的空气过滤材料作为过滤部件。
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