CN101193687A - 过滤器材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的过滤器材料(1)包括上游层(2)和下游层(3)，所述上游层(2)包括叠层化学纤维而成的非织造布，所述下游层(3)包括由化学纤维经水流交织法叠层而成的化学纤维非织造布层(4)在内的多层。上述上游层(2)的密度相对于下游层(3)的密度稀疏。此外，在上述下游层(3)的上述化学纤维非织造布层(4)之间夹有由天然纤维制成的天然纤维层(5)，在上述上游层(2)到上述天然纤维层的范围内含浸有油。本发明涉及的空气清洁器的过滤器材料，可防止油的飞散、吹出，并能够长时间地维持最初的粉尘捕集性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤器材料，其由叠层的非织造布构成，并用于空气过滤器上。
背景技术
目前，通过在内燃机的吸气系统中设置空气清洁器，以过滤进入的空气。这样的空气清洁器具有在外壳内收纳叠层了多个滤纸或非织造布的结构。而且，通常情况下，构成过滤器材料的各个层所使用的材料广泛采用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维构成的非织造布。
此外，所涉及的空气清洁器中，在过滤器材料上含浸油如粘性油等，以捕集进气空气中所含有的粉尘。在专利文件1中已公开在过滤器材料上含浸油的过滤器材料的代表例。
专利文件1：特开2003-299921号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，经过本发明的发明人的研究，明确了叠层PET纤维的非织造布而形成的过滤器材料上含浸油而形成的过滤器材料，该过滤器材料难以保持住油。
即，叠层PET纤维的非织造布而形成的过滤器材料，对油的保持能力差。因此，使用上述过滤器材料的空气过滤器过滤空气时，含浸于空气流路的下游侧的油容易从过滤器材料发生飞散、吹出。
从过滤器材料发生油的飞散、吹出，不但降低原先的粉尘捕集性能，而且污染发动机。
这里，本发明提供一种过滤器材料，可以防止油的飞散、吹出，并能够长时间维持粉尘捕集性能。
解决课题的方法
本发明为了解决以上课题，其目的在于提供一种过滤器材料，该过滤器材料包括：
上游层，该上游层包括叠层化学纤维而成的非织造布，并设置在待过滤的空气流向的上游侧；
下游层，该下游层包括由化学纤维通过水流交织法叠层而成的化学纤维非织造布层在内的多层结构，并设置在待过滤的空气流向的下游侧，
上述上游层的密度相对于下游层的密度稀疏，在上述下游层的上述化学纤维非织造布层之间夹有由天然纤维制成的天然纤维层，在上述上游层到上述天然纤维层的范围内含浸有油。
在本发明中，关于过滤材料，上述下游层在上述天然纤维层的下游侧设置至少两层的上述化学纤维非织造布层。
进而，在本发明中，关于过滤材料，构成上述上游层的化学纤维以及构成上述下游层的上述化学纤维非织造布层的化学纤维分别为PET纤维。
再者，在本发明中，在上述过滤器材料上含浸0.5g/100cm2～0.9g/100cm2的上述油。
发明效果
根据本发明，用于捕集空气中所含粉尘的油，被保持在过滤器材料上，并有效地捕集粉尘。再者，通过在过滤器材料上保持油，该过滤器材料不但能够防止油从过滤器材料中飞散或吹出，还有效地过滤空气。关于空气过滤，可以达到通气阻力、洗净效率，以及粉尘捕集量达到规定标准值以上。
附图说明
图1是示出本发明的过滤器材料的层结构的过滤器材料剖视图。
图2是示出所有层由PET层构成的过滤器材料剖视图。
图3是示出具有图1的层结构的过滤器材料和具有图2的层结构的过滤器材料的通气阻力的图。
图4是示出具有图1的层结构的过滤器材料和具有图2的层结构的过滤器材料的洗净效率的图。
图5是示出具有图1的层结构的过滤器材料和具有图2的层结构的过滤器材料的粉尘捕集量的图。
符号说明
1：过滤器材料
2：上游层
3：下游层
4：PET层
5：棉层
具体实施方式
以下，参考附图说明本发明的实施方式。
图1示出本发明的第一实施方式的过滤器材料1的层结构。
如图1所示，过滤器材料1由上游侧纤维层2(以下简称为上游层2)和下游侧纤维层3(以下简称为下游层3)构成。在过滤器材料1中，空气从配置在上侧的上游层2通向配置在下侧的下游层3。从而，空气在通过过滤器材料1时被过滤。
上游层2为如下构成的层：通过针刺法将聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称为PET)制造成具有一定厚度的单层非织造布。其中，上游层2可以是通过针刺法以外的缝编法、化学编法、热编法等干式制造法形成的非织造布形成。另一方面，下游层3形成为具有大致相同厚度的三层PET层4与单层作为天然纤维层的棉层5构成的四层结构。各个PET层4以及棉层5使用通过水流交织法叠层的非织造布。此外，在下文中说明作为天然纤维层使用棉层的技术方案，但天然纤维层可以采用由棉层以外的羊毛、纸浆、棉绒等构成的天然纤维层。
本实施方式涉及的过滤器材料中，下游层3为以下结构：在棉层5的上游侧设置单层PET层4，且在下游侧设置双层PET层，棉层5被PET层4夹住的结构。因此，如上形成的上游层2与下游层3之间的关系为，上游层2的密度相对稀疏，下游层3的密度相对稠密。
构成上述过滤器材料1的各个层的纤维直径以及目付量(每单位面积的纤维量)，优选如下形成。
上游层2使用包括纤维直径在2.0旦尼尔～10.0旦尼尔(14.3μm～32.0μm)的PET纤维的非织造布。目付量为50g/m2～300g/m2。此外，构成下游层3的PET层4使用包括纤维直径在0.5旦尼尔～3旦尼尔(7.2μm～17.5μm)的PET纤维的非织造布。目付量为20g/m2～100g/m2。相对于此，构成下游层3的棉层5使用包括纤维直径在1.0旦尼尔～1.3旦尼尔(9.0μm～11.0μm)的棉纤维。目付量为20g/m2～100g/m2。过滤器材料1是叠层这些层而构成，且其厚度为1.0mm～3.0mm。
在过滤器材料1中，从过滤器材料1的上游侧含浸有油。自上游侧所含浸的油，被含浸于上游层2以及下游层3的上游侧PET层4以及棉层5上。可以使用通常用于捕集粉尘的粘性油作为油。此外，关于油的含浸量，优选每单位面积的过滤器材料1中含有的油量为0.5g/100cm2～0.9g/100cm2。其中，最适当的含油量，不仅是根据空气清洁器的形状而异，也根据通气阻力、洗净效率、碳粉尘的捕集量的目标设定值而异。因此，并未禁止含油量在0.5g/100cm2以下的情况和含油量在0.9g/100cm2以上的情况。
在以上过滤器材料1中，棉层5可以防止发生所含浸的油向下游侧飞散、吹出，起到将油保持在过滤器材料1上的保持材料的作用。构成PET层的PET纤维，其形成的横截面形状大致为圆形，且外表面也光滑。因此，PET纤维与油之间的摩擦较小，油容易从PET层发生飞散、吹出。与此相反，构成棉层5棉纤维，其横截面的形状为扁平状，此外，每个纤维的纤维直径也有偏差。进而，棉纤维的外表面粗糙。因此，棉纤维与油之间产生较大摩擦，油被棉纤维缠住，可以有效防止其从棉绒层5发生飞散、吹出。
如上所述，本实施方式的过滤器材料1，利用棉层5保持上游侧所含浸的油，上述上游侧包括棉层5，可防止油向下游侧的飞散。因此，经过长时间后，仍高度维持粉尘捕集能力。此外，可捕集的粉尘，除了大气中的所有粉尘之外，还包括碳粒子。
图1所示的过滤器材料1中，下游层3的层结构如下：从上游侧为PET层4/棉层5/PET层4/PET层4/的四层结构，但并不限于此。通常通过水流交织法叠层的非织造布，容易进行薄加工。因此，在棉层5的下游侧只设置单层的PET层4，有可能发生油的飞散、吹出。为了防止以上不当之处，在棉层5的下游侧，优选设置至少双层以上的PET层4。此外，当过滤器材料1的整体过厚，则通气阻力变大。
考虑到这些观点，过滤器材料1的下游层3的层结构为，可以是在棉层5的下游侧设置双层PET层的结构，也可以是三层以上的结构，只要没有显著增大通气阻力，并可使空气适当通过即可。
此外，在下游层3中，关于设置在棉层5的上游侧的PET层4，也并不限定为单层。只要没有显著增大通气阻力，并可使空气适当通过即可，可以设置双层以上的PET层。相反，在棉层5的上游侧未设置PET层，直接在上游层2上叠层棉层5也可。
此外，在图1中，举例说明了使用包括PET纤维的非织造布作为构成上游层2以及下游层3的化学纤维层的过滤器材料1的结构，但并不限于此。
作为化学纤维，除了PET纤维之外，可以使用合成纤维(例如，聚烯烃类纤维(聚乙烯类纤维、聚丙烯类纤维等聚C2-4烯烃纤维等)、丙烯酸类纤维、聚酯类纤维(聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚对苯二甲酸亚烷基酯类纤维、全芳香族聚酯类纤维等)、聚酰胺纤维(包括芳族聚酰胺等芳香族聚酰胺纤维)、人造丝纤维等)。此外，可以使用组合两种以上的包括PET纤维在内的这些纤维。
实施例
对本发明的包括棉层5的过滤器材料1进行测试，进行油保持性究竟如何确认测试。测试如下：对于具有如图1示出的层结构的过滤器材料1，使具有碳粉尘的空气通过过滤器材料1的粉尘捕集试验。在表1中详细地给出测试中使用的过滤器材料1的结构。
表1
| 层 | 材质 | 纤维直径 | 目付量(g/m2) | 总厚度(mm) | |
| (d) | (μm) | ||||
| 上游层 | PET | 3.0～6.0 | 17.5～24.8 | 70 | 1.6 |
| 下游层 | PET | 0.8～1.4 | 9.1～12.0 | 30 | |
| 棉 | 1.0～1.3 | 9.0～11.0 | 35 | ||
| PET | 0.8～1.4 | 9.1～12.0 | 30 | ||
| PET | 0.8～1.4 | 9.1～12.0 | 30 | ||
关于过滤器材料1，准备多个相对于每100cm2过滤器材料的油含浸量不相同的样品，向各样品通过含有碳粉尘的空气，进行有关通气阻力、洗净效率、碳粉尘捕集量的测定。
这里，通气阻力是指被送入的空气首次通过过滤器材料1时的阻力压力值。此外，洗净效率是指空气以规定的一定流量下(设定的值)通过时，过滤器材料1捕集的碳粉尘的量(捕集量)与投入了的碳粉尘的量(投入量)之间的比例。即，(捕集量)/(投入量)用百分数表示的值。碳粉尘捕集量是，向过滤器材料1投入碳粉尘使之达到规定压力时的量，以克数表示的值。
此外，作为参考，除本发明的过滤器材料之外，对均由PET层4构成的过滤器材料1a进行测定，使二者具有可比性。
图2示出过滤器材料1a的层结构，均由PET层4构成的过滤器材料1a作为比较对象。此外，在比较测试中使用的过滤器材料1a的密度以及厚度等，使用与包括棉层5的过滤器材料1的完全相同。
表2表示，含有棉层5的过滤器材料1中，各个样品所含浸的油量到底为多少，表3表示，全部由PET层4构成的比较对象过滤器材料1a中，各个样品所含浸的油量到底为多少。
表2.含有棉层的过滤器材料
| 样品 | 通气阻力(Kpa) | 洗净效率(％) | 捕集量(g) | 被含浸的油量(g) | 备注 |
| 0.4 | 1.81 | 83.43 | 3.02 | 15 | |
| 0.5 | 1.81 | 83.50 | 5.31 | 19 | |
| 0.6 | 1.81 | 83.04 | 6.20 | 23 | |
| 0.7 | 1.82 | 82.96 | 6.38 | 26 | |
| 0.8 | 1.82 | 81.18 | 6.40 | 30 | |
| 0.9 | 1.83 | 80.09 | 6.99 | 34 | |
| 1.0 | 1.84 | 75.64 | 7.26 | 38 | 掉油 |
| 目标值 | - | 80≤ | 4.7≤ | - | - |
表3.均由PET层构成的过滤器材料
| 样品 | 通气阻力(Kpa) | 洗净效率(％) | 捕集量(g) | 被含浸的油量(g) | 备注 |
| 0.5 | 1.79 | 81.94 | 4.16 | 19 | |
| 0.6 | 1.80 | 81.10 | 4.78 | 23 | |
| 0.7 | 1.78 | 81.14 | 5.05 | 26 | 掉油 |
| 0.8 | 1.79 | 80.00 | 5.40 | 30 | 掉油 |
| 目标值 | - | 80≤ | 4.7≤ | - | - |
图3～图5将测试结果集中在图表而分别表示。在各个图中，左侧的图表为与包括棉层5的过滤器材料1相关的数据，右侧的图表为与全部由PET层构成的过滤器材料1a相关的数据。
如图3所示，包括棉层5的过滤器材料1中，通气阻力为1.81kPa～1.84kPa，随着油含浸量的增加而缓慢加大。即，对应油的增加量，大致一定比例地通气阻力变大。
关于过滤器材料1进行目测的结果，仅对油含浸量为1.0g/100cm2的样品，限于可确认从里面发生渗油。
相反，关于图3右侧的仅由PET层4构成的过滤器材料1a，对于0.5g/100cm2、0.6g/100cm2的样品，没有发生油的飞散、吹出。相对于此，对于0.7g/100cm2、0.8g/100cm2的样品，所含浸的油发生了飞散、吹出，没有达到起初的制造不发生油的飞散、吹出的过滤器材料。关于目测中，在仅有PET层4构成的过滤器材料1a，对于0.7g/100cm2、0.8g/100cm2的样品，确认油从过滤器材料1a的里面漏出的情况。
以下，关于图4进行分析。
在空气清洁器中，碳粉尘的洗净效率是以80％为目标值。关于这一点，如图4的左侧所示的图表所示，包括棉层5的过滤器材料1中，油含浸量为0.4g/100cm2～0.9g/100cm2的样品，其洗净效率大致超过80％。但是，含浸量为1.0g/100cm2的样品，洗净效率约为75.6％，低于80％。此外，关于油的飞散、吹出，如上所述，仅对油含浸量为1.0g/100cm2的样品，限于可确认从里面发生渗油。
另一方面，如图4的右侧图所示，仅由PET层4构成的过滤器材料1a，其0.5g/100cm2～0.8g/100cm2的样品，都能得到80％以上的洗净效率。显然，伴随着油含浸量的增加，洗净效率缓慢降低。因此，关于0.8g/100cm2的样品，洗净效率减少至约80％。因此，对于仅由PET层4构成的过滤器1a，考虑到当油含浸量为0.7g/100cm2时发生油的飞散、吹出，则在实际应用领域中，其值限定在不超过0.6g/100cm2的范围。
最后，关于图5进行进一步的研究。
在图5中所示的碳粉尘捕集量是以4.7g以上为目标值。
在图5的左侧示出的包括棉层5的过滤器材料1中，对于油含浸量为0.5g/100cm2以上的样品，得到超过4.7g值。但是，对于油含浸量为0.4g/100cm2的样品，得到约3.4g的低于4.7g的值。
另一方面，如图5的右侧图表所示，仅由PET层4构成的过滤器材料1a中，对于油含浸量为0.6g/100cm2以上的样品，得到超过4.7g，对于油含浸量为0.5g/100cm2的样品，得到约4.1g的低于4.7g的值。因此，仅从碳粉尘捕集量考虑，在仅由PET层4构成的过滤器材料1a，优选其含浸量为0.6g/100cm2以上。但是，含浸量在0.7g/100cm2、0.8g/100cm2的样品，由于发生油的飞散、吹出，因此几乎不能用于实际应用中。
通过以上的测试结果得到，对于包括棉层5的过滤器材料1，优选油含浸量为0.5g/100cm2～0.9g/100cm2的范围。
Claims (4)
1.一种过滤器材料，该过滤器材料包括：
上游层，该上游层包括叠层化学纤维而成的非织造布，并设置在待过滤的空气流向的上游侧；
下游层，该下游层包括由化学纤维通过水流交织法叠层而成的化学纤维非织造布层在内的多层，并设置在待过滤的空气流向的下游侧，
上述上游层的密度相对于下游层的密度稀疏，在上述下游层的上述化学纤维非织造布层之间夹有由天然纤维制成的天然纤维层，
在上述上游层到上述天然纤维层的范围内含浸有油。
2.权利要求1所述的过滤器材料，其中，上述下游层在上述天然纤维层的下游侧设置至少两层的上述化学纤维非织造布层。
3.权利要求1或2所述的过滤器材料，其中，构成上述上游层的化学纤维以及构成上述下游层的上述化学纤维非织造布层的化学纤维分别为PET纤维。
4.权利要求3所述的过滤器材料，其中，在上述过滤器材料上含浸0.5g/100cm2～0.9g/100cm2的上述油。
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