CN103781529A - 过滤材料 - Google Patents

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Abstract

提供维持颗粒的捕获效率，并且增加过滤器内部的颗粒保持量，延长了过滤器寿命的过滤材料。本发明涉及包含水刺无纺布的过滤材料，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层。

Description

过滤材料
技术领域
本发明涉及包含水刺无纺布的过滤材料，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层。更详细而言，本发明涉及在设置于汽车用燃料箱的燃料泵的一次侧所使用的吸滤器用的前述过滤材料。
背景技术
一直以来，在设置于汽车燃料箱的燃料泵的一次侧所使用的过滤器(以下也称为“吸滤器”)中，使用利用了编织网、纺粘无纺布、熔喷无纺布等的过滤材料，这些过滤材料需要5～50μm左右的颗粒的捕获性能优异、优选为10～30μm以上的颗粒的捕获性能优异。
作为这种过滤材料，例如以下的专利文献1中公开了如下的过滤材料，即所述过滤材料通过将纺粘过滤介质(纺粘无纺布)、熔喷成型过滤介质(熔喷无纺布)等层叠而一体化，在过滤材料的内部形成疏密结构，用纺粘层去除较大的固体物质后，用熔喷层去除细小的固体物质。
另外，以下的专利文献2中公开了使用在挤出网的内层层叠2层以上合成长纤维无纺布而得到的过滤层。
进而，以下的专利文献3中公开了，为了去除更微细的颗粒，层叠通过电纺丝法制作的合成长纤维无纺布来代替前述熔喷无纺布而得到的过滤层。
然而，通过现有的纺粘法、熔喷法、电纺丝法等制作的无纺布存在以下的问题：在小面积内观察时，纤维取向不一定均匀，因此，纤维间隔缺乏均匀性，单位面积重量、纤维直径、透气性等关系到过滤性能的性质的偏差大。这种偏差表现为作为过滤材料的捕获性能、寿命等性能偏差，因此过滤面积为50～500cm2左右的较小面积时难以维持稳定的过滤性能，被视为不适合作为用作吸滤器的过滤材料。
另外，使用纺粘无纺布等合成长纤维无纺布作为主要的过滤材料时，在微粒的捕获效率方面存在问题。即，在纺粘法中，难以使通过该方法成型的纤维的纤维直径为10μm以下，为了得到所需的颗粒的捕获性能，在进行纺粘无纺布的制作后的工序中实施表面的平滑处理等、后续工序中的处理成为必需。此时，与熔喷无纺布、电纺丝无纺布等合成长纤维无纺布同样，具有高捕获效率，但是其捕获方式为表面过滤，滤材表面很快被颗粒堵塞，存在寿命短的问题。
为了解决上述问题，以下的专利文献4中，作为吸滤器用过滤材料，公开了中间层使用了薄织物的水刺无纺布。
该水刺无纺布与纺粘无纺布、熔喷无纺布相比，颗粒的内部捕获量增加，因此相对地得到寿命延长效果。但是，该水刺无纺布中，用作中间层的织物部中不通过流体，该织物部并不作为过滤材料发挥功能。因此，存在该水刺无纺布所具有的颗粒的内部捕获功能没有充分地发挥的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4350193号公报
专利文献2：日本特许第4559667号公报
专利文献3：日本特开2009-28617号公报
专利文献4：日本特许第4700968号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的问题是解决前述现有技术的问题，提供具有充分的微粒捕获性能、并且达成长寿命化而不增加过滤器的厚度的过滤材料。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究和反复实验，结果发现，通过使用以纺粘无纺布为中间层的水刺无纺布作为过滤材料，提供与作为中间层使用织物的情况相比更能维持充分的微粒捕获性能、并且长寿命且低成本的过滤材料，从而完成本发明。
制造水刺无纺布时，用作加强材料的中间层通常使用以适当的纤维间隔平织等而成的织物(参照图1、图4)。这是因为，在柱状流工序等将短纤维交织处理的工序中，被卷入的空气容易脱气，另外，通常织物与无纺布相比在平面上具有更大的孔，因此能够将柱状流所需的水压抑制得低。另一方面，将长纤维均匀地分散在平面上而成的热塑性合成长纤维无纺布作为中间层时，柱状流工序等中被卷入的空气不容易脱气，存在需要高水压的柱状流处理的问题。
本发明人等发现，通过在中间层使用热塑性合成长纤维无纺布，在水刺无纺布的厚度方向上更能形成渐变的梯度结构，水刺无纺布的全部体积中发挥内部捕获功能，从而完成了本发明(参照图4、图5)。
即，本发明如下所示。
[1]一种过滤材料，其包含水刺无纺布，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层。
[2]根据前述[1]所述的过滤材料，其中，作为前述中间层的热塑性合成纤维无纺布为纤维直径5～30μm、单位面积重量20～160g/m2的纺粘无纺布，而且该纺粘无纺布的一面侧的层由纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维构成，另一面侧的层由纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维构成。
[3]根据前述[2]所述的过滤材料，其中，前述纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维、及纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维的纤维长度与纤维直径的尺寸比(L/D)均为200～4000。
[4]根据前述[1]所述的过滤材料，其还层叠有预先实施了水射流加工的纺粘无纺布。
[5]根据前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料，其能够将30μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过依据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为30分钟以上。
[6]根据前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料，其能够将20μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过依据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为25分钟以上。
[7]根据前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料，其能够将10μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过依据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为20分钟以上。
[8]一种过滤材料，其在前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料的最下游部层叠有纤维直径30μm～100μm的单丝织物。
[9]一种汽车燃料用过滤器，其是将前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料的端部周边热封而成形为袋状而得到的。
[10]一种汽车燃料用过滤器，其是将在前述[1]～[4]中任一项所述的过滤材料的最下游部层叠有纤维直径30μm～170μm的单丝织物的过滤材料的端部周边热封而成形为袋状而得到的。
发明的效果
若对本发明所起到的效果的概要进行说明，则如下所述：
(i)通过使用纺粘无纺布作为水刺无纺布的中间层，从而使以往因为是织物而导致燃料等的通液受阻的中间层也能够通液，并且通过具有保持被捕获的微粒的功能，从而过滤器寿命延长。
(ii)与中间层为织物的水刺无纺布相比，能够使纤维直径在无纺布的厚度方向上变化，更大地赋予依次捕获尺寸不同的颗粒的梯度功能，过滤器寿命延长。
(iii)与使用织物作为中间层的情况相比，低成本化成为可能。
附图说明
图1是示出利用抄造法形成网、及利用柱状流处理制造水刺无纺布的方法的示意图。
图2是示出纺粘无纺布的水射流加工的示意图。
图3是示出水刺无纺布中的短纤维与中间层的交织工序的示意图。
图4是使用织物作为中间层的水刺无纺布的截面照片。
图5是使用纺粘无纺布作为中间层的本申请的水刺无纺布的截面照片。
图6是示出对以下的单丝织物及纺粘无纺布进行耐久性评价后的样品的磨耗状态的观察照片：(a)单丝织物、纤维直径=150μm、45目(b)单丝织物、纤维直径=70μm、50目(c)纺粘无纺布、纤维直径=13.5μm、40g/m2(d)纺粘无纺布、纤维直径=13.5μm、25g/m2。
图7是示出捕获效率测定的工序的流程图。
图8是示出寿命评价中使用的单通道测试的流程图。
图9是示出寿命评价中使用的多通道测试的流程图。
图10是表示实施例1的水刺无纺布的单位面积重量与透气性的关系的图表。
图11是表示实施例7的水刺无纺布的单位面积重量与透气性的关系的图表。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
本发明为一种过滤材料，其包含水刺无纺布，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层。
作为本发明的过滤材料使用的水刺无纺布优选具有由纤维直径5～30μm、单位面积重量20～160g/m2的纺粘无纺布构成的中间层，该纺粘无纺布的一面侧的层由纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维构成，另一面侧的层由纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维构成。前述纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维、及纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维的纤维长度与纤维直径的尺寸比(L/D)优选均为200～4000。
构成水刺无纺布的纤维的纤维直径、单位面积重量、L/D处于上述范围内时，水刺无纺布典型的交织处理中的交织效果高，纤维能够在三维方向上以短间隔交织。因此，该水刺无纺布在表面方向及厚度方向上具有均匀的纤维取向，能够得到对于目标的微粒捕获而言充分的过滤性能。另外，通过使中间层上下的纤维为上述构成，赋予使纤维直径在无纺布的厚度方向上变化的梯度功能，能够在各层中保持不同粒径的微粒，延长过滤器寿命。
本说明书中，水刺无纺布是指将短纤维制成网，用高压水流使纤维交织而成的无纺布，例如，可列举出将棉网、非定向网、湿式抄造网等通过高压的柱状流三维交织而成的无纺布。尤其是使用极细的短纤维制成湿式抄造网并通过高压的柱状流使其三维交织而成的湿式极细纤维无纺布与纺粘无纺布、熔喷无纺布等合成长纤维无纺布相比，单位面积重量、厚度、透气性等对过滤性能造成影响的物性均匀，从微粒的捕获效率优异的方面出发也优选作为吸滤器用无纺布。
本发明中，作为水刺无纺布的中间层使用的纺粘无纺布可以通过公知的方法制造。例如，有如下的方法：将合成树脂用挤出机加热/熔融，从喷丝头挤出/拉伸，得到连续的长纤维，接着，将使该长纤维均匀分散而成的网通过压花辊等的热压接进行接合的方法等。
如前所述，从与配置于上下的短纤维的纤维直径、单位面积重量等的关系出发，纺粘无纺布的纤维直径优选为5～30μm、更优选为7～20μm、进一步优选为10～15μm。考虑到在短纤维的交织时的高水压柱状流下的稳定运行性，单位面积重量优选为20～160g/m2、更优选为25～120g/m2、进一步优选为30～80g/m2。单位面积重量不足20g/m2时，柱状流处理时上下的纤维向相反侧移动，存在梯度功能受损的倾向。另一方面，超过160g/m2以上时，抄造工序中存在排水性恶化的倾向，另外，高水压柱状流处理时空气无法排出，有时阻碍短纤维与用作中间层的纺粘无纺布的交织。
短纤维及用作中间层的热塑性合成长纤维无纺布的材质可列举出尼龙6、尼龙66、共聚聚酰胺系纤维、聚乙烯、聚丙烯、共聚聚丙烯等烯烃系纤维；聚对苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等聚酯系纤维。这些例示中，作为短纤维及用作中间层的热塑性合成长纤维无纺布的材质，优选使用对燃料油的溶胀少、在层叠加工等中的处理性较容易的聚酯系纤维、聚酰胺系纤维。
另外，为了消除前述问题，例如为了防止高水压柱状流处理时混入的空气阻碍短纤维与用作中间层的纺粘无纺布的交织等，通过公知的方法等对该纺粘无纺布实施亲水处理是优选的。
作为亲水处理剂，除了可以使用阳离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂等表面活性剂之外，只要是能够赋予亲水性的物质就可以适宜地使用。作为具体的例子，可列举出山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等表面活性剂的水溶液、乙醇溶液、或乙醇与水的混合溶液等。这些亲水处理剂可以应用凹版辊方式、吻式辊方式、浸渍方式、喷雾方式等公知的方法来涂布。关于以下的实施例中使用的浸水加工处理，将作为非离子系表面活性剂的SAN NOPCO LIMITED制造的NopcowetSN-20T调整为浓度10%，使用吻式涂布机进行涂布。另外，实施了亲水处理的纺粘无纺布的亲水的水平为使用注射器将约0.05cc的纯水的水滴从上方3cm滴加到进行了亲水处理的纺粘无纺布上时，在30秒以内被吸收的水平，优选20秒以内，进一步优选10秒以内。
本发明的实施例中列举的水刺无纺布如下制作：通过公知的纺粘法制作通过前述方法实施了亲水处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯制长纤维无纺布，将得到的纺粘无纺布作为中间层，通过图3中示出的方法来制作。
本发明中的短纤维由将长纤维切断加工而成的短纤维构成。
位于中间层的一个侧面的下游层中使用的短纤维从作为过滤性能所需的捕获效率及与寿命的关系出发，纤维直径优选为2～15μm、更优选为3～14μm、进一步优选为4～13μm。为小于2μm的纤维直径时，尽管得到高捕获效率，但寿命变短，另外，在水刺的制造工序中制作抄造网时，短纤维得不到充分的分散，以小面积使用时存在多个过滤器间的过滤性能的均匀性降低的倾向。另一方面，纤维直径超过15μm时，捕获效率降低，有时得不到所需的过滤性能。下游层的单位面积重量优选为30～100g/m2。小于30g/m2时，有时得不到所需的捕获效率，另一方面，超过100g/m2时，捕获效率变高，但过滤器的初始通液阻力变高，作为其结果，存在过滤器寿命降低的倾向。下游层的L/D优选为200～4000。L/D比小于200时，短纤维无法充分交织，过滤器的使用时短纤维脱落，有时损害过滤性能。另一方面，大于4000时，抄造网的制作工序中无法进行充分的分散，存在过滤性能的均匀性受损的倾向。
位于中间层的另一侧面的上游层中使用的短纤维从过滤性能所需的捕获效率及与寿命的关系出发，纤维直径优选为7～25μm、更优选为8～20μm、进一步优选为9～18μm。为小于7μm的纤维直径时，由于高捕获效率化，上游层中产生堵塞，过滤器寿命变短，另一方面，超过20μm时，捕获效率降低，颗粒向下游层的流出变多，作为整体的过滤器寿命降低。上游层的单位面积重量优选为50～200g/m2。单位面积重量小于50g/m2时，上游层中无法充分进行颗粒的捕获，颗粒向下游层的流出增加，因此存在作为整体的过滤器寿命降低的倾向。另一方面，超过200g/m2时，捕获效率变高，但利用柱状流处理的短纤维的交织无法充分进行，此外过滤器的初始通气阻力变高，作为其结果，存在过滤器寿命降低的倾向。上游层的L/D优选为200～4000。L/D比小于200时，短纤维无法充分交织，过滤器的使用时短纤维脱落，有时损害过滤性能，另一方面，大于4000时，抄造网的制作工序中无法进行充分的分散，有时过滤性能的均匀性受损。
水刺无纺布的层的构成中，为了充分发挥下游层与上游层的梯度功能，下游层中使用的短纤维优选使用与上游层相比纤维直径更小的短纤维。
另外，关于短纤维，通过混合纤维直径不同的2种以上的短纤维，还能够实现捕获效率更高、更长寿命的构成。例如有上游层中混合有10μm和12μm的短纤维、下游层中混合有4μm和7μm的短纤维的情况等。
对吸滤器用过滤材料要求所连接的燃料泵的各种性能所需的微粒捕获效率，并且要求维持捕获效率且维持充分的过滤器寿命。关于本发明的过滤器，通过图7中示出的方法测定得到的各个粒径的颗粒的捕获效率、通过图8中示出的方法测定得到的达到10kPa的过滤器寿命、及通过图9中示出的方法测定得到的达到10kPa的过滤器寿命如以下的表1所示。
由表1明显可知，通过使本发明的过滤材料为使用纺粘无纺布作为中间层、且使用特定范围的短纤维的水刺无纺布，能够维持充分的微粒的捕获效率，并且使过滤器寿命显著上升。
另外，通过将如下的纺粘无纺布(以下也称为“WJ-SB”)作为前处理层而层叠于前述水刺无纺布，能够进一步延长过滤器寿命，所述纺粘无纺布通过利用水射流加工等来增大孔隙率，从而能够降低微粒的捕获效率，并且，增加了大颗粒的内部捕获量。
即，通过将构成前述水刺无纺布的短纤维的纤维直径大的侧面设为通液时的上游层，在该上游层上进一步层叠WJ-SB，从而能够对水刺无纺布赋予过滤孔径的梯度功能。由此，供给过大的颗粒时，能够防止水刺层在短时间内堵塞，高效地利于过滤器寿命的延长。
为了避免由于纺粘无纺布的堵塞而使过滤器整体的压力损失上升从而导致寿命变短，也可以考虑使用纤维直径足够粗的纺粘无纺布、单位面积重量低的纺粘无纺布等。然而，此时，无法充分发挥水刺无纺布作为前处理层的效果，作为各无纺布的层叠体整体所需的过滤器寿命与层叠了WJ-SB的情况相比会变短。
作为WJ-SB的具体的制法，可以使用公知的纺粘无纺布的制造工序，对聚集在网、滚筒上的压接前的长纤维无纺布直接实施水射流加工，增大孔隙率。另外，也可以将聚集的纺粘无纺布在低温、低压条件下压接并卷取后，在另外的工序中进行水射流加工，增大孔隙率。此处，在低温、低压的条件下压接并卷取后的纺粘无纺布优选为尽管已经形成无纺布的形态但可以利用水射流加工来增大孔隙率的水平的轻度压接的水平。具体而言，将无纺布表面用手轻轻擦拭时，发生起毛的水平是较好的。更具体而言，如下的水平是较好的：在由上述操作得到的长纤维无纺布上载置JIS-L-0803:2011染色牢度试验用中规定的3-1号棉布，在其上放置底面积12.6cm2的500g砝码后，使该棉布在无纺布上移动5cm时，由于所产生的摩擦力，长纤维无纺布表面起毛的水平。
水射流加工以处理速度1～15m/min、通过图2中示意性地示出的工序来进行。此时的下述式所示的喷嘴的每一个孔中的流体的功率V为0.5～15W、优选为1～13W、更优选为2～10W。另外，喷嘴间隔优选为1.0～2.5mm、更优选为1.5～2.0mm。需要说明的是，关于上述水射流加工的次数，为了抑制厚度方向上的孔隙率的偏差，必须进行至少正反1次以上。
前述水射流加工时，喷嘴的每一个孔中的流体的功率W参照日本特开2008-127696号公报，由下述算式算出。
V=60[2g(P1-P2)10000/(1000ρ)]0.5
｛式中，
V：从喷嘴喷出的流体的流速[m/min]
g：重力加速度=9.8[m/s2]
P1：流体的水压[kgf/cm2]
P2：大气压=1.03[kgf/cm2]
ρ：流体的密度[g/cm3]｝。
F=100V(S/100)
｛式中，
F：从喷嘴的一个孔喷出的流体的流量[cm3/min]
S：从喷嘴的一个孔喷出的流体的面积[mm2]
V：从喷嘴喷出的流体的流速[m/min]｝。
W=0.163P1(F/100)
｛式中，
W：喷嘴的每一个孔的流体的功率[W]
P1：流体的水压[kgf/cm2]
F：从喷嘴的一个孔喷出的流体的流量[cm3/min]｝。
WJ-SB为了更高效地发挥其梯度功能，可以根据水刺无纺布的孔径选择各种组合。即，根据水刺无纺布的构成，可以使用单一的WJ-SB，也可以使用将多张利用纤维直径不同的纺粘无纺布制作的不同纤维直径的WJ-SB层叠而成的层叠体。可以根据过滤材料所需的微粒的捕获效率、寿命、初始压力损失、成本等的平衡来选择最佳的层叠结构。
以下的表3中示出将得到的水刺无纺布、WJ-SB、及用作加强材料的纺粘无纺布、单丝织物组合来制作过滤材料，并对各自的过滤特性进行研究所得的结果。
吸滤器通常形成如专利文献1的图2及专利文献2的图1所示的袋状，为了防止该袋的内表面密合而阻碍燃料的流动，在袋的内部安装有间隔形成部件。进而，上述间隔形成部件为了时常适宜地形成内部空间，具有骨料状的突起，与过滤材料的下游层的面相接触。因此，担心由于车辆行驶时的振动等而使与该突起部接触的过滤材料产生纤维的断裂，断裂加剧时，该断裂了的纤维从过滤材料上游离，流入到燃料泵中，担心会导致燃料泵的破损。为了解决上述问题，也可以在过滤材料的最下游部使用被认为与通常的无纺布相比单纱强度更高的单丝织物。由此，能够防止由于吸滤器的间隔形成部件与过滤材料的接触而产生的纤维的断裂，得到强度方面的可靠性高的过滤材料。
关于该单丝织物，为了防止由于车辆的行驶振动等而使网眼产生变动，甚至前述间隔形成部件的突起进入到宽间隔化的织纹中，优选纤维直径为30～170μm，每1英寸中的纤维数量为20根～70根。通过纤维直径处于上述范围内，能够使纤维间隔充分宽，不会阻碍燃料的流通，能够将在该织物部产生的压力损失抑制得低。另外，通过每1英寸中的纤维数量处于前述范围内，即使在由于车辆的振动等而使网眼产生变化时，也能够与相邻的纤维接触，将该网眼的变动限制为相对于前述突起部的接触面积足够少的变动。
此外，考虑到过滤器所需的耐用年数、成本等，也可以采用纺粘无纺布等代替单丝织物作为加强材料。此时，能够防止用作过滤材料的水刺无纺布的下游层的短纤维与前述突起部直接接触，防止由于该短纤维断裂、游离而产生的短纤维的流出。
在过滤器的外层部，为了防止该袋状的外表面与燃料箱内表面密合而阻碍燃料的流动，并且为了防止由于与燃料箱内表面的接触而使过滤材料中使用的纤维断裂、游离，可以层叠通常的纺粘无纺布、单丝织物等。
得到的各种无纺布与上述加强材料的接合可以使用利用超声波焊接机、热封、压延加工、粘接剂等而进行的各种接合方法。使用超声波焊接机部分熔融的接合由于能够维持着厚度、孔隙结构地制作过滤材料，因此是优选的方法。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行具体的说明。
实施例中的特性通过下述方法测定。
(1)单位面积重量[g/m2]
通过根据JIS-L-1913-2010中规定的测定方法的方法来进行测定。即，将100mm×100mm的试样在原卷宽度方向上采集10点以上、在长度方向上采集3点，测定采集的试样的重量，将其换算为g/m2，求出其平均值。
(2)厚度[mm]
通过根据JIS-L-1913-2010中规定的测定方法的方法来进行测定。即，对WJ-SB及WJ处理前的纺粘无纺布在0.5kPa的加压下、对其它材料及各材料的层叠体在9.8kPa的加压下、测定厚度。测定点为20点，求出其平均值。
(3)透气性[cm3/cm2/sec]
利用JIS-L-1913-2010中规定的Frazir型试验机、测定3处，求出其平均值。
(4)纤维直径[μm]
在显微镜照片中放大无纺布的表面，对其纤维直径实际测量10点，求出其平均值。
(5)孔隙率[%]
测定无纺布的单位面积重量及厚度，由以下算式算出。其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯的比重使用1.38。
孔隙率=(1-构成无纺布的纤维的总体积/无纺布体积)×100
(6)捕获效率[%]
通过图7中示出的方法进行测定。即，在自来水中添加JIS-Z-8901中规定的试验用粉末7型，将利用超声波振动搅拌1分钟所得到的液体作为试验液。使该试验液以流量12cc/min/cm2通过有效面积12.5cm2的样品，采集通过样品前后的试验液，用粒度分布计测定各液体的粒度分布，求出各颗粒的捕获效率。其中，试验液以通过样品前的10μm颗粒的个数为3000个左右的方式调整该粉末的添加量。测定粒度分布时，作为测定器使用PSS公司的ACCUSIZER MODEL1780SIS，对通过样品前后的试验液测量10μm、20μm、30μm的颗粒个数。捕获效率由下述式求出。
捕获效率[%]=(1-出口侧颗粒个数/入口侧颗粒个数)×100
(7)过滤器寿命[分钟]
单通道评价通过图8中示出的方法进行，多通道评价通过图9中示出的方法进行。即，关于单通道评价，将在JIS-K-2204中规定的2号轻油(以下也称为“JIS2号轻油”)中以20mg/L的比例添加JIS-Z-8901中规定的试验用粉末8型而得到的液体作为试验液，使该试验液以流量150cc/min通过有效面积12.5cm2的样品，测量直至该样品的压力损失达到10kPa为止的时间，作为过滤器寿命。
另外，关于多通道评价，使9.5升的JIS2号轻油以流量1L/min通过有效面积45.3cm2的样品，在该JIS2号轻油中以5分钟的间隔添加2.1g的以1:2的比例混合JIS-Z-8901中规定的试验用粉末8型和试验用粉末11型而得到的物质，测量直至该样品的压力损失达到10kPa为止的时间，作为过滤器寿命。
多通道评价中添加粉末时，将上述2.1g的试验用粉末采集到100cc样品瓶中，在调整为80℃的恒温槽内进行30分钟的干燥后，在该样品瓶中投入JIS2号轻油100cc，将其超声波分散1分钟后，投入到图9中示出的轻油箱23内。粉末的干燥用于去除该试验用粉末中的水分，用于防止评价中粉末颗粒聚集。
另外，在单通道评价、多通道评价中，所使用的JIS2号轻油中都添加了1体积%异丙醇。这是为了防止粉末颗粒彼此接触而产生的静电使粉末颗粒聚集而导致粒度分布与评价对象不同。出于同样的理由，单通道评价中的粉末液箱25内的粉末液的制备时，添加的粉末颗粒也使用在调整为80℃的恒温槽内干燥30分钟后的粉末，另外，该粉末液中添加了1体积%异丙醇。
(8)耐久性评价
使用JIS-L-1913-2010中规定的Taber型法测定3处，求出其平均值。磨轮使用该标准中的CS-10，持续评价直至样品发生物理变化。
[实施例1～6]
如以下的表1所示，比较使构成水刺无纺布的短纤维的纤维直径变化时的过滤性能。将实施例1与实施例2比较时，实施例2尽管过滤器寿命延长，但粉末的捕获效率降低。可以认为，由于下游层的捕获效率降低，粉末的内部捕获量降低，结果作为整体的过滤器寿命延长。另外，实施例1与实施例3比较时，实施例3的上游层和下游层的纤维直径都大，因此与实施例2相比粉末的捕获效率进一步降低，结果寿命延长。另一方面，将下游层的纤维直径设为小于实施例1的实施例4中，尽管捕获效率上升，但存在短寿命的倾向。另外，将上游层的纤维直径设为23μm的实施例5、实施例6的情况下，与实施例1和实施例2相比，粉末的捕获效率降低，而且过滤器寿命变短。这是因为，由于上游层与下游层的纤维直径差大，因此无法发挥充分的梯度功能，下游层对过滤器寿命的负荷增大。
[表1]
Figure BDA0000474016900000161
[实施例7～11]
比较使构成水刺无纺布的短纤维的单位面积重量变化时的过滤性能。关于本实施例的短纤维，将下游层的单位面积重量设为100g/m2(实施例8)和120g/m2(实施例9)时，与80g/m2(实施例7)的情况相比，尽管捕获效率上升，但存在过滤器寿命降低的倾向。另外，将下游层的单位面积重量设为30g/m2(实施例10)和15g/m2(实施例11)时，尽管过滤器寿命延长，但存在捕获效率降低的倾向。
[实施例12、比较例1]
比较作为中间层使用进行了亲水处理的纺粘无纺布的情况(实施例12)与使用织物的情况(比较例1)的过滤性能。通过进行图3中示出的水刺处理，在上游层中使纤维直径10μm、单位面积重量150g/m2的短纤维交织，在下游层中使纤维直径4μm、单位面积重量50g/m2的短纤维交织。由其结果可知，将纺粘无纺布用于中间层时，与将织物用于中间层时相比寿命更长。这是因为，织物部由于不进行通液，因此不进行颗粒的捕获，将纺粘无纺布用于中间层时，该中间层也捕获颗粒，因此水刺无纺布整体的颗粒保持量增加，实现长寿命化。
[实施例13]
使用未进行亲水加工的纺粘无纺布作为中间层时(实施例13)，柱状流处理时混入的空气阻碍短纤维与用作中间层的纺粘无纺布的交织。由此局部产生短纤维未与中间层交织的部位，产生没有适当地形成水刺无纺布的部分，但作为整体是可以使用的。另一方面，使用进行了亲水加工的纺粘无纺布作为中间层时(实施例12)，柱状流处理时混入的空气被充分排出，配置于该纺粘无纺布的两面的短纤维进行了均匀的交织。其中，此处采用的亲水加工处理如下：将作为非离子系表面活性剂的SAN NOPCO LIMITED制造的Nopcowet SN-20T调整为浓度10%，使用吻式涂布机进行涂布。
[实施例14～18]
比较使作为水刺无纺布的中间层而使用的纺粘无纺布的单位面积重量变化时的构成。20g/m2～120g/m2的情况(实施例12、实施例15～17)下，抄造及柱状流处理中没有产生问题。另一方面，12g/m2的情况(实施例15)下，由于上游层及下游层的短纤维均移动到相反侧的层而梯度功能受损，结果过滤器寿命降低。另外，130g/m2的情况(实施例18)下，尽管能够进行抄造及柱状流处理，但排水阻力变高，因此与其它实施例相比需要更长时间的排水处理，此外柱状流处理时排出被卷入的空气也需要很长的时间。
[实施例19、实施例20]
比较使构成水刺无纺布的上游层的短纤维的纤维直径变化时的过滤性能。减小上游层的短纤维的纤维直径时，作为过滤器整体的捕获效率存在上升的倾向，结果过滤器寿命降低。可以认为是因为与下游层的孔径差变小，上游层中的堵塞增多。
[实施例21]
比较使构成水刺无纺布的下游层的短纤维的纤维直径变化时的过滤性能。可以认为是因为，将下游层的短纤维的纤维直径设为3μm时(实施例21)，尽管颗粒的捕获效率变高，但过滤器寿命变短。下游层中更多的颗粒被捕获，与纤维直径4μm的情况(实施例12等)相比在短时间内产生细孔的堵塞。
[实施例22、实施例23]
比较在通液时将配置于上游层的短纤维的纤维直径与配置于下游层的短纤维的纤维直径互换时的过滤性能。此时，尽管颗粒的捕获效率几乎相同，但过滤器寿命产生较大的差异。由此可知，为了延长过滤器寿命，优选的是，在上游层中配置比下游层的纤维直径大的短纤维，从而赋予从上游层起依次捕获大直径的颗粒的梯度功能。
[实施例24～26]
比较使构成水刺无纺布的短纤维的L/D变化时的短纤维的分散性。L/D=1250的情况(实施例12)下，抄造时的短纤维的分散性良好。但是，设为L/D=2800(实施例24)时、设为L/D=3750(实施例25)时，分散性慢慢降低，设为L/D=5000(实施例26)时分散性进一步降低。观察抄造后的状态，结果在L/D=5000时，产生短纤维的团块，存在短纤维的部位与不存在短纤维或短纤维非常少的部位混杂。可知L/D大时，抄造时的分散性降低，产生会导致过滤性能的偏差的水刺无纺布的单位面积重量偏差。
[实施例27]
比较使构成水刺无纺布的短纤维的L/D变化时的短纤维的交织性。L/D=200以上(实施例1、实施例3、实施例20等)时，通过柱状流处理使短纤维充分交织，短纤维层与中间层未产生剥离。L/D不足200(实施例27)时，柱状流处理后产生层间剥离。由此可知，L/D不足200时，短纤维彼此的交织和短纤维与中间层的交织不能充分进行。
[实施例28～36]
使用在低压、低温度下压接而成的纺粘无纺布，进行水射流加工，得到WJ-SB(实施例28～36)。水射流加工条件如以下的表2中所示。另外，作为最终加工的条件，将进行水射流加工后的样品在80℃下干燥。
[表2]
Figure BDA0000474016900000191
将所制作的WJ-SB的构成及该WJ-SB的过滤性能示于以下的表3。实施例28～30中，使用纤维直径13.5μm的纺粘无纺布，制作单位面积重量40～120g/m2的WJ-SB。另外，实施例31～33中，使用纤维直径12.5μm的纺粘无纺布，制作单位面积重量40～120g/m2的WJ-SB。实施例34～36中，使用纤维直径11μm的纺粘无纺布，制作单位面积重量40～120g/m2的WJ-SB。
过滤性能与水刺无纺布同样、根据纤维直径及单位面积重量而变化。即，随着纤维直径变小，粉末的捕获效率提高，另外，与之相伴地过滤器寿命降低。根据过滤器所需的性能，使这些WJ-SB层叠于水刺无纺布，能够得到延长水刺无纺布的寿命的效果(参照以下的实施例37～40)。
[表3]
[实施例37～40]
将在水刺无纺布上层叠有WJ-SB时的过滤性能示于以下的表4。
实施例37中，从通液时的上游侧起依次按照以下的内容层叠各过滤材料：
(1-1)纤维直径70μm，50目，平纹的单丝织物
(1-2)实施例29的WJ-SB
(1-3)实施例32的WJ-SB
(1-4)实施例1的水刺无纺布
(1-5)纤维直径13.5μm，单位面积重量25g/m2的纺粘无纺布
实施例38中，从通液时的上游侧起依次按照以下的内容层叠各过滤材料：
(2-1)纤维直径70μm，50目，平纹的单丝织物
(2-2)实施例29的WJ-SB
(2-3)实施例32的WJ-SB
(2-4)实施例35的WJ-SB
(2-5)实施例7的水刺无纺布
(2-6)纤维直径13.5μm，单位面积重量25g/m2的纺粘无纺布
实施例39中，从通液时的上游侧起依次按照以下的内容层叠各过滤材料：
(3-1)纤维直径70μm，50目，平纹的单丝织物
(3-2)实施例29的WJ-SB
(3-3)实施例32的WJ-SB
(3-4)实施例35的WJ-SB
(3-5)实施例12的水刺无纺布
(3-6)纤维直径13.5μm，单位面积重量25g/m2的纺粘无纺布
实施例40中，从通液时的上游侧起依次按照以下的内容层叠各过滤材料。
(4-1)纤维直径70μm，50目，平纹的单丝织物
(4-2)实施例29的WJ-SB
(4-3)实施例32的WJ-SB
(4-4)实施例35的WJ-SB
(4-5)实施例35的WJ-SB
(4-6)实施例12的水刺无纺布
(4-7)纤维直径13.5μm，单位面积重量25g/m2的纺粘无纺布
所有实施例中，层叠有WJ-SB时，可以得到在维持捕获效率的条件下延长过滤器寿命的效果。这是因为，通过层叠纤维直径不同的WJ-SB，赋予作为预过滤器的梯度功能，延长了水刺无纺布的寿命。
其中，层叠时，重叠各过滤材料，使用超声波焊接机局部地进行熔融接合。该局部接合将每1点中的熔融面积设为3mm2，设为19～21mm间隔的正三角形排列。
[表4]
Figure BDA0000474016900000241
图6中示出耐久性评价后的样品照片。样品使用聚对苯二甲酸乙二醇酯酯的单丝织物，其为(a)纤维直径150μm、每1英寸中的纤维数量45根的单丝织物，和(b)纤维直径70μm、每1英寸中的纤维数量50根的单丝织物。另外，作为比较样品，使用纤维直径13.5μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯制纺粘无纺布，其为(c)单位面积重量40g/m2的纺粘无纺布及(d)单位面积重量25g/m2的纺粘无纺布。可知，与纺粘无纺布相比，单丝织物具有明显优异的耐久性能。
以下的表5、图10(实施例1)、图11(实施例7)中，示出水刺无纺布(实施例1、实施例7)、及纺粘无纺布(比较例2)的单位面积重量和透气性的测定结果。其中，表5中的“R”表示单位面积重量和透气性的最大值与最小值的差，“σ”表示单位面积重量和透气性的标准偏差，“CV值”表示标准偏差与平均值的比、即变差系数的以百分数表示的值。由这些结果可知，实施例1和实施例7的水刺无纺布与比较例2的纺粘无纺布相比，单位面积重量和透气性的偏差少。此处，单位面积重量和透气性是直接关系到过滤性能的过滤材料的基础物性，因此可知水刺无纺布与纺粘无纺布相比，过滤性能的偏差更小。L/D处于前述范围内的短纤维可以通过湿式抄造法等更均匀地分散，本发明中使用的水刺无纺布是将通过该方法得到的抄造片利用柱状流进行交织而成的无纺布。因此，可以认为，与通过公知的方法生产的纺粘无纺布相比，即使以小面积来比较时，纤维的分散性也高，能够得到更均匀的过滤性能。[表5]
产业上的可利用性
本发明为包含水刺无纺布的过滤材料，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层，与现有的过滤材料相比，过滤器寿命延长，低成本化，因此可以适宜地用作在设置于汽车用燃料箱的燃料泵的一次侧所使用的吸滤器用的过滤材料。
附图标记说明
1  交织处理前的抄造网
2  交织处理后的抄造网
3a 短纤维
3b 短纤维
4  中间层(织物)
5  水射流工序
6  干燥工序
7  卷出工序
8  卷取工序
9a 短纤维浆料
9b 短纤维浆料
10 中间层
11 抄造工序
12 短纤维(上游层)
13 短纤维(下游层)
14 中间层(长纤维无纺布)
15 搅拌机
16 粉末液箱
17 管道泵
18 管道
19 样品过滤器
20 采集瓶
21 磁力齿轮泵
22 清污过滤器
23 轻油箱
24 流量计
25 粉末液箱
26 搅拌泵
27 压力计
28 旋转容积式单轴偏心螺杆泵

Claims (10)

1.一种过滤材料，其包含水刺无纺布，该水刺无纺布包含热塑性合成长纤维无纺布作为中间层。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其中，作为所述中间层的热塑性合成纤维无纺布为纤维直径5～30μm、单位面积重量20～160g/m2的纺粘无纺布，而且该纺粘无纺布的一面侧的层由纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维构成，另一面侧的层由纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维构成。
3.根据权利要求2所述的过滤材料，其中，所述纤维直径2～15μm、单位面积重量30～100g/m2的短纤维、及纤维直径7～25μm、单位面积重量50～200g/m2的短纤维的纤维长度与纤维直径的尺寸比(L/D)均为200～4000。
4.根据权利要求1所述的过滤材料，其还层叠有预先实施了水射流加工的纺粘无纺布。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的过滤材料，其能够将30μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过根据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为30分钟以上。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的过滤材料，其能够将20μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过根据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为25分钟以上。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的过滤材料，其能够将10μm以上的颗粒捕获90%以上，并且通过根据JIS-B-8356-8的测定方法测定得到的过滤器寿命为20分钟以上。
8.一种过滤材料，其在权利要求1～4中任一项所述的过滤材料的最下游部层叠有纤维直径30μm～170μm的单丝织物。
9.一种汽车燃料用过滤器，其是将权利要求1～4中任一项所述的过滤材料的端部周边热封而成形为袋状而得到的。
10.一种汽车燃料用过滤器，其是将在权利要求1～4中任一项所述的过滤材料的最下游部层叠有纤维直径30μm～170μm的单丝织物的过滤材料的端部周边热封而成形为袋状而得到的。
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