CN107249713A - 内燃机用预空气过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使在进行了轻量化时也能确保刚性、粉尘保持性也优异、并且水浸入时耐性也优异的内燃机用预空气过滤器。内燃机用预空气过滤器(1)的特征在于，由无纺布构成，所述无纺布由熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维和熔点比所述第1纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维通过针刺进行交织、并且一部分或全部熔融的所述第1纤维与第2纤维熔接而成。该预空气过滤器(1)设置于主空气过滤器(2)的空气流入侧。

Description

内燃机用预空气过滤器
技术领域
本发明出于提高内燃机的吸气管线中所使用的空气滤清器(air cleaner)的收集效率及粉尘收集量的目的，涉及一种设置于主空气过滤器的空气流入侧的有用的无纺布制的预空气过滤器。
背景技术
以往，汽车发动机用空气过滤器中使用无纺布材料或滤纸材料，通过对这些材料进行打褶加工、增加单位容积中的滤材面积，得到规定的粉尘保持量。例如，使用无纺布材料的情况下，虽然打褶数变少，但通过增大滤材厚度，也能实现深层过滤，得到规定的粉尘保持量。另外，使用滤纸材料的情况下，通过增加打褶数来充分增加滤材面积，从而得到期望的粉尘保持量。而且在进一步增加粉尘保持量的情况下，也这样地在空气过滤器(主过滤器)的上游侧设置无纺布制的预空气过滤器。
若更详细地进行说明，则发动机用空气过滤器要求低压力损失、高粉尘清洁效率、高粉尘保持量等特性，特别是近年来高粉尘清洁效率的要求变高。对于达成高粉尘清洁效率，使过滤材料的孔变细是有效的，但其反面是产生堵塞变快这样的缺点。出于减少这样的堵塞从而减少过滤器的更换频率的目的，以往，在主要的发动机用空气过滤之前使用用于获得粉尘保持量的辅助的预空气过滤器。由于该预空气过滤器立刻被堵塞将无法达成减少过滤器的更换频率这样的本来的目的，因此将预空气过滤器的孔设计为较粗。另外，为了增加粉尘保持量，将预空气过滤器设计为较厚。进而为了不使这样的预空气过滤器在粉尘负荷时在厚度方向被压瘪从而变薄，还需要以不易产生压力损失的方式进行材料设计。作为这样的预空气过滤器，以往，为了容易确保厚度，使用了用以雾状进行了涂布的树脂粘结剂将纤维网结合而成的树脂粘合型的短纤维无纺布(专利文献1等)。
现有技文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-85526号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在树脂粘合型的无纺布的情况下，为了确保规定的刚性，需要使大量的树脂附着于无纺布，难以轻量化。另外，若附着树脂变多，则粉尘保持量也降低、压力损失也变大。
进而，有时根据汽车的行驶环境，水会侵入到发动机的吸气管线中，理想的是保持这样的浸入水、抑制水漏到主过滤器侧、并且在水保持时压力损失也不变大的特性(水浸入时耐性)优异。
本发明是着眼于如上所述的实际情况而作出的，其目的在于，提供即使在进行了轻量化时也能确保刚性、粉尘保持性也优异、并且水浸入时耐性也优异的内燃机用预空气过滤器。
用于解决问题的手段
本发明人反复进行了深入研究，结果发现：不对无纺布进行树脂粘合加工，而是在通过针刺使具有中空结构的卷曲的中空卷曲纤维与低熔点纤维交织后进行热熔接，从而(i)低熔点纤维在厚度方向进行取向时，中空卷曲纤维也协作地提高厚度方向的取向度；(ii)由于使用了中空卷曲纤维，因此维持了平面方向的缠结的复杂度，从而维持了粉尘清洁效率；(iii)在厚度方向取向的冷却固化后的低熔点纤维发挥柱的作用，可提高无纺布的刚性；(iv)通过热处理将一部分或全部的低熔点纤维熔融时，低熔点纤维发生细径化从而使纤维间的空间扩大，并且在纤维彼此的交织点，纤维彼此变得容易接合，因此维持了空间强度，在意外时能将水保持在无纺布内，利用该构成，水浸入时耐性良好；以及(v)即使在相同重量下与树脂粘合进行比较，也维持了刚性、大幅改善了粉尘保持性、水保持特性，大大提高预空气过滤器性能等，完成了本发明。
即，本发明的内燃机用预空气过滤器具有以下方面的主旨。
[1]一种内燃机用预空气过滤器，其特征在于，由无纺布构成，所述无纺布由熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维和熔点比前述第1纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维通过针刺进行交织、并且一部分或全部熔融的前述第1纤维与第2纤维熔接而成。
[2]根据[1]所述的预空气过滤器，其中，前述基于针刺的交织通过使针仅从纤维网的单侧侵入而进行。
[3]根据[1]或[2]所述的预空气过滤器，其中，在厚度方向的纤维取向度为20°以上且50°以下。
[4]一种内燃机用预空气过滤器，其中，熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维与熔点比前述第1纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维交织，并且一部分或全部熔融的前述第1纤维与第2纤维熔接，在厚度方向的纤维取向度为20°以上且50°以下。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的预空气过滤器，其中，空气流出侧的密度为空气流入侧的密度的1.05倍以上。
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的预空气过滤器，其中，前述第2纤维的纤度为4dtex以上且40dtex以下，前述第1纤维的纤度为1dtex以上且40dtex以下，相对于第1纤维和第2纤维的合计，包含20质量％以上且90质量％以下的第1纤维。
[7]根据[6]所述的预空气过滤器，其中，作为前述第2纤维，以相对于第2纤维整体为10质量％以上的比率包含12dtex以下的中空卷曲纤维。
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的预空气过滤器，其中，前述第1纤维为纤度1dtex以上且10dtex以下的细纤维和纤度大于10dtex且40dtex以下的粗纤维的混合纤维，相对于细纤维和粗纤维的合计，细纤维的比率为10质量％以上。
[9]根据[1]～[8]中任一项所述的预空气过滤器，其中，前述第1纤维由玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维和玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维构成。
[10]根据[8]所述的预空气过滤器，其中，前述细纤维是玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维，前述粗纤维由玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维和玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维构成。
[11]根据[1]～[10]中任一项所述的预空气过滤器，其中，前述第1纤维和第2纤维由共同的树脂构成。
[12]根据[1]～[11]中任一项所述的预空气过滤器，其中，无纺布整体的平均纤度为7dtex以上且20dtex以下，无纺布整体的单位面积重量为50g/m2以上且250g/m2以下。
[13]一种内燃机用空气过滤器，由主空气过滤器和设置于该主空气过滤器的空气流入侧的[1]～[12]中任一项所述的预空气过滤器构成。
本发明的内燃机用空气过滤器由主空气过滤器和设置于该主空气过滤器的空气流入侧的前述预空气过滤器构成。
发明效果
根据本发明，由于在通过针刺将具有中空结构的卷曲的中空卷曲纤维与低熔点纤维交织后进行热熔接，因此低熔点纤维与中空卷曲纤维协作地提高厚度方向的取向度，从而能够提高纤维整体的刚性。另外，由于使用了中空卷曲纤维，因此可维持面方向的孔的复杂度，从而也能够提高粉尘保持性。进而低熔点纤维发生细径化从而使纤维间的空间扩大，并且在纤维彼此的交织点，借助一部分或全部发生了熔融固化的低熔点纤维，中空卷曲纤维等构成预空气过滤器的纤维彼此容易接合，因此能将水保持在无纺布内，发挥良好的水浸入时耐性。
附图说明
图1为示出使用了本发明的预空气过滤器的内燃机用空气过滤器的一例的示意性立体图。
具体实施方式
对于本发明的内燃机用预空气过滤器，通过针刺使由熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维(以下称为低熔点纤维)和熔点比前述低熔点纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维(以下称为中空卷曲纤维)构成的纤维网交织，提高了在厚度方向的纤维取向度。而且，对这些纤维施加热来通过热粘合进行接合(熔接)，从而一部分或全部熔融的低熔点纤维发生细径化，与第2纤维熔接，使纤维间的空间扩大，并且在纤维彼此的交织点，纤维彼此变得容易接合，因此能够牢固地保持空间形状。若预空气过滤器中使用这样的在厚度方向的取向性高、并且空间形状也优异的无纺布，则能够使刚性、低压力损失性、高粉尘保持性、和水浸入时耐性良好。以下，依次对各构成进行说明。
1.第2纤维(中空卷曲纤维)
前述中空卷曲纤维使得预空气过滤器轻量并且蓬松，维持无纺布的平面方向的孔的复杂度，从而有助于提高粉尘收集量。另外，由于中空卷曲纤维具有弯曲刚性，因此配混有中空卷曲纤维的无纺布即使经受风等的压力，也不易变形，能长期使用。通过将该中空卷曲纤维与第1纤维(低熔点纤维)组合、进行针刺后进行热熔接，从而能够使刚性、低压力损失性、高粉尘保持性、和水浸入时耐性良好。中空卷曲纤维所显示出的高回弹性有助于预空气过滤器的水保持性的提高。
前述中空卷曲纤维的卷曲率例如优选为10％以上、更优选为12％以上、进一步优选为14％以上，例如优选为30％以下、更优选为28％以下、进一步优选为25％以下。通过使用适度的卷曲率的纤维，从而能使无纺布轻量化，并且维持厚度形状。
另外，前述中空卷曲纤维的卷曲数例如优选为3个/英寸以上、更优选为5个/英寸以上、进一步优选为7个/英寸以上，例如优选为25个/英寸以下、更优选为20个/英寸以下、进一步优选为15个/英寸以下。对于卷曲数大于25个/英寸这样的微细卷曲，保持无纺布的厚度变难。需要说明的是，本发明中，“英寸”是25.4mm。
另外，在本发明中，第2纤维(中空卷曲纤维)必须是中空的。通过制成中空结构，能够维持蓬松并且实现轻量化。中空卷曲纤维的中空率例如优选为5％以上、更优选为7％以上、进一步优选为9％以上，例如优选为60％以下、更优选为45％以下、进一步优选为35％以下。通过设为适度的中空率，能够维持回弹性，另外，能够抑制由风压导致的劣化，进而对进一步提高水浸入时耐性也有效。
作为前述中空卷曲纤维，可例示出具有将热收缩率不同的树脂同时挤出而成的偏心结构、或并排结构的复合纤维(conjugate fiber)；组合热收缩率不同的纤维而成的双组分纤维；在纤维的表侧和里侧使热处理等处理的程度不同从而表现出立体卷曲的中空卷曲纤维等各种纤维。立体卷曲纤维中，可形成线圈形状、螺旋形状等三维的卷曲。另外，本发明的中空卷曲纤维也可以是对通用的化学纤维实施机械卷曲加工而成的机械卷曲纤维。这些纤维中，更优选为复合纤维(conjugate fiber)或双组分纤维。另外，本发明中，在热粘合时，优选使用在供于加热处理前已经卷曲的中空卷曲纤维。
中空卷曲纤维的熔点比低熔点纤维的熔点高30℃以上，优选高50℃以上，更优选高80℃以上。通过显示出比低熔点纤维充分高的熔点，从而能在低熔点纤维的熔融温度以上将包含中空卷曲纤维和低熔点纤维的纤维网进行热粘合。需要说明的是，对熔点的上限没有特别限定，即使没有显示出熔点(即，即使在熔融前开始分解)也可。中空卷曲纤维的熔点取决于构成中空卷曲纤维的原材料的种类，通常为150℃以上且350℃以下、更优选为200℃以上且300℃以下。
作为中空卷曲纤维，通常使用化学纤维，可以优选使用例如将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚芳酯等聚酯树脂；尼龙6、尼龙66等聚酰胺树脂；聚丙烯腈、聚丙烯腈-氯乙烯共聚物等丙烯酸类树脂；聚乙烯树脂、聚丙烯树脂等聚烯烃树脂；维尼纶树脂、聚乙烯醇树脂等聚乙烯醇系树脂；聚氯乙烯树脂、偏二氯乙烯树脂、聚氯乙烯醇(polychlal)树脂等聚氯乙烯系树脂；聚氨酯树脂等合成树脂；聚氧化乙烯树脂、聚氧化丙烯树脂等聚醚系树脂；等作为原料的合成纤维；人造丝(Rayon)、富纤(polynosic)等再生纤维；醋酸纤维、三醋酸纤维等半合成纤维等。本发明中，从中空卷曲纤维在热、湿气等中不易劣化、具有适度的刚性、容易获得的方面出发，优选原料中包含聚酯树脂的纤维。
前述中空卷曲纤维的纤度例如优选为4dtex以上、更优选为5dtex以上、进一步优选为6dtex以上，优选为40dtex以下、更优选为20dtex以下、进一步优选为15dtex以下。需要说明的是，包含纤度不同的多种中空卷曲纤维时，通过考虑了各纤度的中空卷曲纤维的比率(质量基准)而得到的加权平均，求出中空卷曲纤维的纤度。
前述中空卷曲纤维在作为整体满足前述平均的纤度的范围内，优选其一部分或全部包含纤度为12dtex以下、优选5dtex以上且10dtex以下、更优选6dtex以上且10dex以下、特别优选7dtex以上且8.5dtex以下的中空卷曲纤维(以下称为细中空卷曲纤维)。通过包含细中空卷曲纤维，能够进一步提高粉尘保持量。相对于中空卷曲纤维整体，细中空卷曲纤维的比率例如为10质量％以上，优选为50质量％以上，更优选为70质量％以上，特别优选为100质量％。
需要说明的是，前述中空卷曲纤维在能满足前述平均的纤度的范围内，也可以包含纤度大于12dtex的粗中空卷曲纤维。
需要说明的是，中空卷曲纤维(包含细卷曲纤维、粗卷曲纤维)的纤度也取决于构成它们的树脂的原材料，通常无论是在热粘合前还是在热粘合后(即在预空气过滤器中)均相同。
中空卷曲纤维的纤维长只要为短纤维就没有特别限定，例如，可以从300mm以下、优选为100mm以下，并且10mm以上、优选20mm以上的范围进行适宜选择。需要说明的是，对于中空卷曲纤维的纤维长，在笔直地拉伸纤维而不使其伸长的状态下进行测定。
对于中空卷曲纤维的比率，相对于低熔点纤维和中空卷曲纤维的合计，例如优选为10质量％以上、更优选为12质量％以上、进一步优选为15质量％以上，例如优选为80质量％以下、更优选为70质量％以下、进一步优选为60质量％以下。
2.第1纤维(低熔点纤维)
低熔点纤维是为了代替由以往的树脂粘合法得到的粘结剂树脂，将无纺布牢固地接合而使用的。通过使用低熔点纤维，能得到预空气过滤器所需的纤维间粘接、刚性，因此能够减少如现有技术那样通过浸渍/喷雾等涂布粘结剂树脂后使不需要的水分干燥这样的工序。进而由于基于低熔点纤维的接合，纤维间粘接强度高，因此有冲裁/切割成必要的尺寸时，在切割端面的纱线残留变少这种优点。另外，对于低熔点纤维，与作为粘结剂树脂的通常的聚丙烯酸酯系树脂、聚酯系树脂、合成橡胶系树脂、氨基甲酸酯系树脂、氯乙烯系树脂等相比，较廉价，因此优选。将这样的低熔点纤维与中空卷曲纤维组合并进行针刺，通过热粘合进行接合，从而厚度方向的取向度提高，能够实现无纺布的刚性、粉尘保持性、低压力损失、和水浸入时耐性。
低熔点纤维的熔点为80℃以上，优选为90℃以上，更优选为100℃以上。熔点的上限可以根据能热粘合的处理温度、中空卷曲纤维的耐热性等进行适宜设定，例如为200℃以下、优选为180℃以下、更优选为160℃以下。需要说明的是，在组合熔点不同的多种树脂来形成低熔点纤维的情况下(例如，芯鞘结构、偏心结构、或并排结构等的情况下)，将熔点低的侧的树脂的熔点视为低熔点纤维的熔点。
作为低熔点纤维，可以使用具有将熔点不同的多种树脂组合而成的芯鞘结构、偏心结构、或并排结构的复合纤维；改性聚酯纤维；改性聚酰胺纤维；改性聚丙烯纤维等改性聚烯烃纤维等。前述复合纤维中使用的树脂的组合中，除了聚乙烯-聚丙烯、聚丙烯-改性聚丙烯等聚烯烃系的组合以外，还可列举出聚乙烯-聚酯、聚酯-改性聚酯、尼龙-改性尼龙等。另外，根据熔点，也可以使用包含单一的树脂的低熔点纤维。其中，从生产性良好、容易获得的方面出发，优选具有芯鞘结构的复合纤维，从熔点的选择范围广的方面出发，特别优选具有包含聚酯-改性聚酯树脂的芯鞘结构的复合纤维。另一方面，为了提高粉尘保持量，推荐使用具有厚度方向的取向度变高的倾向的聚乙烯-聚丙烯、聚丙烯-改性聚丙烯等聚烯烃系低熔点纤维。
低熔点纤维的纤度优选为1dtex以上、更优选为1.5dtex以上、进一步优选为2dtex以上，优选为40dtex以下、更优选为30dtex以下、进一步优选为20dtex以下。需要说明的是，包含纤度不同的多种低熔点纤维时，通过考虑了各纤度的低熔点纤维的比率(质量基准)而得到的加权平均，求出低熔点纤维的纤度。
前述低熔点纤维优选以纤度为1dtex以上(优选1.5dtex以上、更优选2dtex以上)且10dtex以下(优选8dtex以下、更优选5dtex以下)的细低熔点纤维和纤度大于10dtex(优选12dtex以上、更优选14dtex以上)且40dtex以下(优选30dtex以下、更优选20dtex以下)的粗低熔点纤维的混合纤维的形式使用。粗低熔点纤维对于通过针刺来提高厚度方向的纤维取向度是有效的，特别是通过将细低熔点纤维与中空卷曲纤维组合并进行针刺后进行热粘合，能够在厚度方向导入强的柱结构。另外，粗低熔点纤维通过热粘合时的热处理被细径化，由此对于形成用于保持水的空间是有效的。
对于细低熔点纤维的比率，相对于细低熔点纤维和粗低熔点纤维的合计，例如优选为10质量％以上、更优选为20质量％以上、进一步优选为30质量％以上，优选为100质量％以下、更优选为70质量％以下、进一步优选为50质量％以下、特别优选为45质量％以下。
所述低熔点纤维的纤度是指热粘合前的纤度。例如，具有芯鞘结构的低熔点纤维的情况下，通常芯与鞘的重量比为30∶70～70∶30(更优选40∶60～60∶40、进一步优选大致50∶50)，热粘合后的低熔点纤维的纤度相对于热粘合前的纤度通常为0.3～1倍。热粘合后的低熔点纤维的纤度例如优选为0.4dtex以上、更优选为0.6dtex以上、进一步优选为0.8dtex以上，优选为36dtex以下、更优选为27dtex以下、进一步优选为18dtex以下。
作为低熔点纤维，优选的是玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维。通过使用硬质纤维，能够确保预空气过滤器的刚性。硬质纤维的玻璃化转变温度优选为20℃以上、更优选为30℃以上，例如优选为90℃以下、更优选为70℃以下。
另外，作为低熔点纤维，组合使用多种纤维时，优选在前述硬质纤维中组合玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维。通过使用软质纤维，能够保持预空气过滤器的刚性，并且导入不易折断的柔软的柱结构。软质纤维的玻璃化转变温度优选为8℃以下、更优选为5℃以下、进一步优选为2℃以下。需要说明的是，对软质纤维的玻璃化转变温度的下限没有特别限定，例如可以为-10℃以上，也可以为-5℃以上。
使用软质纤维的情况下，对于其比率，相对于低熔点纤维整体，例如优选为10质量％以上、更优选为15质量％以上、进一步优选为20质量％以上，例如优选为80质量％以下、更优选为60质量％以下、进一步优选为50质量％以下。
低熔点纤维由细低熔点纤维和粗低熔点纤维这两者构成时，优选的是：作为细低熔点纤维，使用玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维，作为粗低熔点纤维，组合使用玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维和玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维。作为粗低熔点纤维的硬质纤维和软质纤维的比率(质量比)例如优选为10/90～90/10、更优选为30/70～70/30、进一步优选为40/60～60/40。
对于低熔点纤维的比率，相对于中空卷曲纤维和低熔点纤维的合计，例如为20质量％以上、优选为30质量％以上、更优选为40质量％以上，例如为90质量％以下、优选为85质量％以下、更优选为80质量％以下。
对于低熔点纤维的纤维长，只要为短纤维就没有特别限定，例如优选为300mm以下、更优选为100mm以下，并且优选为10mm以上、更优选为20mm以上。
3.其他纤维
本发明中，可以使用除前述中空卷曲纤维和低熔点纤维以外的纤维。作为其他纤维，例如可列举出具有与中空卷曲纤维同等范围的熔点的非中空卷曲纤维、天然纤维等。具体而言，例如可例示出棉、麻、毛、丝绸等天然纤维；人造丝、富纤、铜铵纤维(cupra)、莱赛尔纤维(Lyocell)等再生纤维；醋酸纤维、三醋酸纤维等半合成纤维；尼龙6、尼龙66等聚酰胺纤维；聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚乳酸纤维、聚芳酯纤维等聚酯纤维；聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈-氯乙烯共聚物纤维等丙烯酸类纤维；聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等聚烯烃纤维；维尼纶纤维、聚乙烯醇纤维等聚乙烯醇系纤维；聚氯乙烯纤维、偏二氯乙烯纤维、聚氯乙烯醇纤维等聚氯乙烯系纤维；聚氨酯纤维等合成纤维；聚氧化乙烯纤维、聚氧化丙烯纤维等聚醚系纤维等。
其他纤维的纤度和纤维长可以从与中空卷曲纤维同等的范围中选择。
优选的是：中空卷曲纤维、低熔点纤维、和根据需要使用的其他纤维是由共同的树脂构成的纤维(特别是化学纤维)。共同的树脂是指包括一种树脂及其改性树脂，例如一种树脂为聚酯树脂的情况下，其共同的树脂的范围包括聚酯树脂和改性聚酯树脂。通过使用共同的树脂，预空气过滤器的再循环性提高。
本发明的预空气过滤器中，第1纤维与第2纤维的比率在全纤维中例如为70质量％以上、优选为80质量％以上、更优选为90质量％以上，也可以为100质量％。剩余为其他纤维。
前述中空卷曲纤维、低熔点纤维、和根据需要使用的其他纤维通过进行混棉、梳理、交叉缠绕而被制成层叠纤维网。形成纤维网时的全部纤维的加权平均纤度例如优选为7dtex以上、更优选为8dtex以上、进一步优选为9dtex以上，例如优选为20dtex以下、更优选为17dtex以下、进一步优选为15dtex以下。
另外，形成纤维网时的纤维单位面积重量(仅基于纤维质量的单位面积重量)和总单位面积重量(基于全部的使用树脂成分的单位面积重量)例如优选为50g/m2以上、更优选为80g/m2以上、进一步优选为100g/m2以上，优选为250g/m2以下、更优选为200g/m2以下、进一步优选为180g/m2以下。需要说明的是，在层叠纤维网中的纤维单位面积重量和总单位面积重量与在无纺布或预空气过滤器中的纤维单位面积重量和总单位面积重量是同等的。根据本发明，即使减小这些纤维单位面积重量和总单位面积重量，也能够达成优异的刚性，能够将无纺布或预空气过滤器轻量化。
需要说明的是，本发明中，可以将满足前述总单位面积重量的范围的少量粘结剂树脂进行喷雾并组合树脂粘合，但优选不将粘结剂树脂进行喷雾、浸渍。
4.针刺
对于包含中空卷曲纤维和低熔点纤维的前述纤维网，纤维在平面方向进行取向，通过对这样的纤维网进行针刺，能够提高厚度方向的纤维的取向度。若使用非中空卷曲纤维，则即使使用低熔点纤维，也难以提高厚度方向的取向度，通过将中空卷曲纤维和低熔点纤维组合，厚度方向的取向度才变高。而且进而通过组合热粘合，能够实现预空气过滤器的刚性、粉尘保持性、低压力损失、水浸入时耐性。若更详细地进行说明，则对于纤维在厚度方向取向的无纺布，粉尘负荷时的厚度的维持性、和刚性非常优异，但由于在预空气过滤器中纤维密度低，因此容易发生纤维网间的层间剥离、粉尘掉落。另一方面，对于纤维在平面方向取向的无纺布，粉尘的收集性能优异，但厚度方向的刚性差，因此有因粉尘负荷而厚度塌陷、粉尘保持量变少的倾向。因此，通过在沿平面方向排列的层叠纤维网中对中空卷曲纤维进行混棉，即使在平面方向形成了纤维网，纤维网中所含的中空卷曲纤维也在厚度方向进行取向，并且通过进行针刺加工来使纤维网的一部分在厚度方向取向时，针对厚度方向的刚性变大，作为过滤器的收集性能提高。需要说明的是，纤维在厚度方向的取向度可以通过在得到的预空气过滤器中的取向度来评价。
前述基于针刺的交织优选通过使针仅从无纺布的单侧侵入来进行。通过从纤维网的单面侧进行针刺加工，能够形成为单层并且在厚度方向连续的密度梯度结构。该密度梯度也可以由因包含多层的纤维网的层叠而导致的密度梯度简便地形成，并且较缓。需要说明的是，密度梯度的大小可以在得到的预空气过滤器中进行评价。
针刺的针粗细例如优选为0.78mm以下、更优选为0.75mm以下、进一步优选为0.70mm以下，优选为0.35mm以上、更优选为0.40mm以上、进一步优选为0.45mm以上。可以组合粗细不同的2种针，例如组合0.60mm以上(优选0.78mm以下)的粗针和小于0.60mm(更优选0.35mm以上)的细针。通过用粗针进行穿孔，从而形成大的纤维束，在厚度方向进行取向，另一方面，通过也使用细针，从而将在厚度方向的纤维取向度缓和，并且能够防止穿孔开的过大，从而使穿孔面高密度化。
需要说明的是，对于针粗细与针号数的关系，通常已知有28号(0.78mm)、30号(0.75mm)、32号(0.70mm)、42号(0.45mm)、44号(0.40mm)、46号(0.35mm)，但不限定于此。
针的每单位面积的纬密根数(ペネ数)例如优选为15～25根/cm2、更优选为17～23根/cm2、进一步优选为18～22根/cm2。
进行针刺时，进行调整以使从表面进入的针不会出现在里面(即针深度0mm)为宜。通过使到无纺布的厚度的某一定深度为止的纤维交织而不是使纤维遍及无纺布整体进行交织，从而变得容易在厚度方向形成纤维的取向梯度。
5.热粘合
对于如上所述地操作进行针刺而得到的纤维网，通过加热至低熔点纤维的熔点以上并且低于中空卷曲纤维的熔点的温度，从而通过熔融纤维，纤维间彼此粘接/接合，将无纺布的形状固定，能够确保强度。本发明中，在该热粘合时低熔点纤维发生细径化，一部分或全部熔融的前述第1纤维与第2纤维熔接，由此能够形成用于保持水的空间。而且纤维的交织点能够由低熔点纤维可靠地粘接/接合，因此能够增强空间强度，即使保持水也能够维持空间的形状，能够防止水进行膜化，也能够抑制水保持时的压力损失的增大。
热粘合时的加热温度例如优选为100℃以上、更优选为120℃以上、进一步优选为140℃以上，例如优选为200℃以下、更优选为190℃以下、进一步优选为180℃以下。
加热时间例如优选为10秒以上、更优选为20秒以上、进一步优选为30秒以上，例如优选为5分钟以下、更优选为3分钟以下、进一步优选为2分钟以下。
6.空气过滤器
对于如上所述地操作进行热粘合而成的无纺布，通过切割加工成适当的形态，能够制成预空气过滤器。另外，根据需要，也可以在切割加工前或切割加工后使针刺加工面通过加热辊、加热板间来进行平滑处理。通过进行平滑处理，能够减小针刺孔，进而防止针刺面的起毛，从而能够由高密度面的密度增大带来收集效率的提高。而且，无纺布的刚性增大，因此处理性、切割加工性也提高。预空气过滤器的表里的判别也变得容易。
预空气过滤器具有保护设置于内燃机的吸气系统的主过滤器的作用，并在前述吸气系统中设置在主空气过滤器的上游侧(空气流入侧)。图1是示出由该预空气过滤器和主空气过滤器构成的内燃机用空气过滤器的一例的局部剖切示意性立体图。图示例的主空气过滤器2由对无纺布或滤纸进行打褶加工而成的多个整齐排列的过滤材料4和用于固定该过滤材料4的框架3构成。而且在该主空气过滤器2的空气流入侧配设有预空气过滤器1，供给至内燃机的空气首先通过该预空气过滤器1，粗的粉尘被去除，接着利用主空气过滤器2，细的粉尘也被去除。
对于本发明的预空气过滤器，中空卷曲纤维由低熔点纤维固定，并且在厚度方向的纤维取向度为适当的值，另外，为单层并且具有优异的密度梯度。因此刚性和粉尘保持量优异，并且具有低压力损失特性，而且水浸入时耐性也优异。因此，能有效且长期地保护主空气过滤器，另外，也能够提高粉尘收集效率。
密度梯度的大小可以通过预空气过滤器的空气流出侧的密度与空气流入侧的密度的比进行评价，其大小可以根据所要求的过滤器性能进行适宜设定。对于空气流出侧的密度，相对于空气流入侧的密度，例如优选为1.05倍以上、更优选为1.10倍以上、进一步优选可以设为1.3倍以上，例如优选为3.0倍以下、更优选为2.6倍以下、进一步优选可以设为2.0倍以下。为这样的范围时，能够进一步增大粉尘保持量，能够使过滤器寿命更长。
预空气过滤器的空气流出侧的密度例如优选为0.012g/cm3以上、更优选为0.018g/cm3以上、进一步优选为0.022g/cm3以上，例如优选为0.04g/cm3以下、更优选为0.035g/cm3以下、进一步优选为0.030g/cm3以下。
预空气过滤器的空气流入侧的密度例如优选为0.005g/cm3以上、更优选为0.008g/cm3以上、进一步优选为0.010g/cm3以上，例如优选为0.025g/cm3以下、更优选为0.020g/cm3以下、进一步优选为0.018g/cm3以下。
预空气过滤器整体的密度例如优选为0.010g/cm3以上、更优选为0.012g/cm3以上、进一步优选为0.014g/cm3以上，例如优选为0.030g/cm3以下、更优选为0.026g/cm3以下、进一步优选为0.023g/cm3以下。
预空气过滤器在厚度方向的纤维取向度例如优选为20°以上、更优选为25°以上、进一步优选为30°以上，例如优选为50°以下、更优选为45°以下、进一步优选为40°以下。纤维取向度可以通过实施例中记载的方法进行测定。
预空气过滤器的表观厚度例如优选为3mm以上、更优选为5mm以上、进一步优选为6mm以上、例如优选为12mm以下、更优选为10mm以下、进一步优选为8mm以下。
将本发明的预空气过滤器供于后述的实施例的压力损失试验时的压力损失例如为40Pa以下，优选为30Pa以下，更优选为25Pa以下。对压力损失的下限没有特别限定，例如即使为15Pa左右、特别是20Pa左右也可以说是良好的预空气过滤器。
将本发明的预空气过滤器供于后述的实施例的粉尘负荷时厚度减少试验时的厚度减少率例如为88％以上，优选为90％以上，更优选92％以上。另外，对厚度减少率的上限没有特别限定，例如即使为100％以下、特别是97％以下也可以说是良好的预空气过滤器。
将预空气过滤器供于后述的实施例的粉尘保持试验时的粉尘保持量例如为90g/0.1m2以上，优选为100g/0.1m2以上，更优选为120g/0.1m2以上。对粉尘保持量的上限没有特别限定，例如即使为300g/0.1m2以下、特别是200g/0.1m2以下也可以说是良好的预空气过滤器。
将预空气过滤器供于后述的实施例的漏水(水抜け)试验时，在试验后的流出侧的预空气过滤器表面几乎未观察到漏水，水侵入到预空气过滤器内部并被保持。因此漏水试验中的预空气过滤器的水保持量极高，达5.5～12g(更优选6.0～11g)。
作为主空气过滤器，可以使用公知的各种过滤器。在与本发明的预空气过滤器组合中，特别适合的主空气过滤器优选为使用了滤纸制或无纺布制的滤材的空气过滤器，特别是使用了密度高、能发挥高粉尘清洁效率的滤纸制的滤材的空气过滤器。特别是空气过滤器为将密度不同的多个层层叠而成的过滤器，例如具有以下的特性。
1)通气阻力
主空气过滤器的通气阻力例如为100Pa以上、优选为200Pa以上，为400Pa以下、优选为300Pa以下。
需要说明的是，通气阻力是根据JIS D1612(汽车用空气滤清器试验方法)，通过在以下的条件下进行试验而得到的值。
有效过滤面积：1760cm2、投影面积：281cm2、空气量：5.7m3/分钟、空气速度：54cm/秒
2)粉尘收集效率、收集量
主空气过滤器的粉尘收集效率例如为90％以上、优选为95％以上、更优选为97％以上，例如，上限不特别限制，优选100％。
另外，粉尘收集量例如为70g以上、优选为100g以上、更优选为120g以上，例如为200g以下、优选为180g以下。
需要说明的是，粉尘收集效率和收集量是根据JIS D1612(汽车用空气滤清器试验方法)实施而得到的值，特别是粉尘收集效率是根据JIS D1612 9.4(3)中规定的全寿命清洁效率试验实施而得到的值，另外，粉尘收集量是根据JIS D1612 10实施而得到的值。各自的试验条件设定为如下。
有效过滤面积：1760cm2、空气量：5.7m3/分钟、空气速度：54cm/秒、粉尘：JIS Z89018种、粉尘浓度：1g/m3、试验结束条件：增加阻力300mmAq时
作为能使用本发明的空气过滤器的内燃机，可例示出活塞式发动机(往复式发动机)、旋转式发动机、燃气涡轮发动机、喷气式发动机等，优选列举出汽车用发动机。
本申请主张基于在2015年2月24日申请的日本专利申请第2015-034054号的优先权的利益。为了参考，在2015年2月24日申请的日本专利申请第2015-034054号的说明书的全部内容被援引至本申请。
实施例
以下，举出实施例更具体地对本发明进行说明，当然本发明并不受下述实施例限制，也可以在可适合前述/后述的主旨的范围内适当地施加变更来进行实施，其均包含在本发明的技术范围中。
本申请说明书中采用的无纺布的评价方法如下。
(1)平均纤度；对使用的纤维的纤度根据使用质量比进行加权平均。
(2)卷曲率；根据JIS L1015的8.12.2法。
(3)中空率；由纤维的截面照片根据下式算出。
中空率(％)＝(中空部的截面积/纤维的截面积)×100
(4)卷曲数；根据JIS L1015的7.12法。
(5)纤维长；基于JIS L1015 8.4.1C)直接法(C法)，将纤维笔直地拉伸而不使其伸长，在摊平布用尺(置尺)上进行测定。
(6)单位面积重量；根据JIS L1913的6.2法。
(7)表观厚度；使用JIS 1级钢尺测定表观厚度。
(8)整体密度；用预空气过滤器整体的单位面积重量除以预空气过滤器整体的表观厚度来求出。
(9)流入侧密度、流出侧密度、密度比
用锐利的切刀对截面进行切割，以使成为一半的厚度，分离为流入侧和流出侧。对各自的单位面积重量和表观厚度进行测定，根据下式算出。
流入侧密度(g/cm3)＝流入侧的单位面积重量/流入侧的表观厚度
流出侧密度(g/cm3)＝流出侧的单位面积重量/流出侧的表观厚度
密度比＝流出侧密度/流入侧密度
(10)厚度方向纤维取向度
使用Hitachi High-Technologies Corporation制的扫描电子显微镜TM3000型MINISCOPE以倍率40倍对预空气过滤器的截面拍摄图像。需要说明的是，拍摄时，作为零点校准，使拍摄后的照片的横向和纵向与无纺布的机械方向(MD)和宽度方向(CD)方向一致。
然后将拍摄的图像印刷成A4尺寸，对处于流出侧的任意1mm2中的纤维，对每隔0.1mm长度图像中包含的全部纤维，用量角器测定角度。将测定的角度的平均值作为纤维取向度。其中，角度以0～90°进行评价，超过90°的情况下，纤维取向度的评价使用由(180°-测定值)求得的角度。
(11)漏水试验
使用根据JIS L1092 7.2法的拒水度试验装置进行评价。
将预先测定了重量的200mm×200mm的试验片设置在试验片夹具上，将250ml水倒入漏斗中，并散布到试验片上。
从水的散布开始2分钟后取出试验片，目视观察附着于表面的水的状态，按照下述基准对压力损失特性进行评价。
○：水在表面的附着少，水浸入到无纺布的内部
×：水大量附着在表面(即，压力损失高)
将附着于表面的多余的水去除后，测定试验片的重量，根据下式算出。
水保持量(g)＝试验后的试验片重量(g)-试验前的试验片重量(g)
另外，对于漏水性，通过目视及触感对试验后的流出侧的试验片表面评价漏水的有无。
(12)粉尘负荷时厚度减少率
对200mm×200mm尺寸的试验片的表观厚度(t0)进行测定后，测定在对试验片负荷了15kg/m2的荷重的状态下的表观厚度(t1)，根据下式算出。
粉尘负荷时厚度减少率(％)＝(t1/t0)×100
(13)压力损失
根据JIS D1612(汽车用空气滤清器试验方法)，在以下的条件下进行试验，由此可以测定。
有效过滤面积：0.1m2、空气量：3.6m3/分钟、空气速度：60cm/秒
(14)粉尘保持量
根据JIS D1612 9.4(3)中规定的全寿命清洁效率试验，以3.6m3/分钟的空气量投入JIS Z8901-8种粉体。在增加阻力150mmAq时结束试验，确定在该阶段的粉尘保持量。
实施例1
分别称量作为高熔点纤维的中空表观(顕在)卷曲聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、熔点260℃、纤度6.6dtex、纤维长51mm、卷曲率20％、卷曲数9个/英寸、中空率27％)20重量％、第1低熔点聚酯纤维(芯为PET、鞘为改性聚酯(L-PET)、熔点110℃、玻璃化转变温度60℃、纤度4.4dtex、纤维长51mm)15重量％、以及第2低熔点聚酯纤维(芯为PET、鞘为改性聚酯(L-PET)、熔点110℃、玻璃化转变温度60℃、纤度17dtex、纤维长51mm)65重量％，混棉后进行梳理，接着进行交叉缠绕，得到层叠纤维网。对该层叠纤维网，从其单面侧，用针号为40号的针(ORGAN NEEDLE CO.，LTD.制：FPD1-40、编带尺寸0.50mm)、以针根数为20根/cm2、针深度为0mm进行针刺加工。接着在将热风的温度保持为160℃的传送带式连续热处理机中，进行1分钟热处理，得到单位面积重量150g/m2、表观厚度7.2mm的预空气过滤器用短纤维无纺布。
实施例2～7、比较例1～2
按照下述表1～2所示改变高熔点纤维和低熔点纤维的种类和量，并且按表1～2所示改变针刺条件，除此以外，与实施例1同样地操作。
需要说明的是，本制造例中使用的纤维如下。
“中空表观卷曲纤维(conjugate)”是指具有并排结构的中空的卷曲纤维，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，熔点为260℃、纤度为7.7dtex、纤维长为51mm、卷曲率为16％、卷曲数为8个/英寸、中空率为10％。
“非中空纤维”是指实心的卷曲纤维，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，为熔点260℃、纤维长51mm、具有表中所示的卷曲率、卷曲数、纤度的纤维。
“L-PP”是指熔点130℃、玻璃化转变温度-20℃、纤度20dtex、纤维长64mm的包含聚乙烯树脂和聚丙烯树脂的低熔点纤维。
比较例3
不通过针刺使纤维交织，除此以外，通过与实施例1同样的方法得到预空气过滤器用短纤维无纺布。
比较例4～5
称量100重量％的非中空纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、熔点260℃、纤度6.6dtex或17dtex、纤维长51mm)，进行梳理，接着进行交叉缠绕，得到层叠纤维网。对该层叠纤维网从其单面侧在表2所示的条件下进行针刺加工后，将丙烯酸系乳液喷雾涂布，从而使其浸渗。在将热风的温度保持为150℃的传送带式连续热处理机中进行5分钟热处理并干燥，得到预空气过滤器用短纤维无纺布。
对实施例及比较例中得到的预空气过滤器用短纤维无纺布的各特性进行评价。将结果示于表1～2。
[表1]
[表2]
产业上的可利用性
本发明的预空气过滤器可以用于内燃机的吸气管线中。
附图标记说明
1 预空气过滤器
2 主空气过滤器
3 框架
4 过滤材料

Claims (13)

1.一种内燃机用预空气过滤器，其特征在于，由无纺布构成，所述无纺布由熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维和熔点比所述第1纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维通过针刺进行交织、并且一部分或全部熔融的所述第1纤维与第2纤维熔接而成。
2.根据权利要求1所述的预空气过滤器，其中，所述基于针刺的交织通过使针仅从纤维网的单侧侵入而进行。
3.根据权利要求1或2所述的预空气过滤器，其中，在厚度方向的纤维取向度为20°以上且50°以下。
4.一种内燃机用预空气过滤器，其中，熔点为80℃以上且200℃以下的第1纤维与熔点比所述第1纤维高30℃以上的具有中空结构且卷曲的第2纤维交织，并且一部分或全部熔融的所述第1纤维与第2纤维熔接，
在厚度方向的纤维取向度为20°以上且50°以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的预空气过滤器，其中，空气流出侧的密度为空气流入侧的密度的1.05倍以上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的预空气过滤器，其中，所述第2纤维的纤度为4dtex以上且40dtex以下，所述第1纤维的纤度为1dtex以上且40dtex以下，
相对于第1纤维和第2纤维的合计，包含20质量％以上且90质量％以下的第1纤维。
7.根据权利要求6所述的预空气过滤器，其中，作为所述第2纤维，以相对于第2纤维整体为10质量％以上的比率包含12dtex以下的中空卷曲纤维。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的预空气过滤器，其中，所述第1纤维为纤度1dtex以上且10dtex以下的细纤维、和纤度大于10dtex且40dtex以下的粗纤维的混合纤维，相对于细纤维和粗纤维的合计，细纤维的比率为10质量％以上。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的预空气过滤器，其中，所述第1纤维由玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维和玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维构成。
10.根据权利要求8所述的预空气过滤器，其中，所述细纤维是玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维，
所述粗纤维由玻璃化转变温度为10℃以上的硬质纤维和玻璃化转变温度低于10℃的软质纤维构成。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的预空气过滤器，其中，所述第1纤维和第2纤维由共同的树脂构成。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的预空气过滤器，其中，无纺布整体的平均纤度为7dtex以上且20dtex以下，无纺布整体的单位面积重量为50g/m2以上且250g/m2以下。
13.一种内燃机用空气过滤器，由主空气过滤器和设置于该主空气过滤器的空气流入侧的权利要求1～12中任一项所述的预空气过滤器构成。
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