CN1761511A - 内燃机用无纺布空气过滤器 - Google Patents

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藤原万麿
上阪茂实
西川彰志
山崎康行
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Abstract

一种内燃机用无纺布空气过滤器，通过气流成网无纺布制造法形成以纤维长1～10mm的聚酯类粘合纤维为主要成分的多层、进行热粘接，上层侧(流体流入侧)由粗纤维构成，下层侧(流体流出侧)由细纤维构成，并且流体最终流出侧由100％的聚酯类粘合纤维构成，由单位面积重量为100～350g/m2，表观密度为0.04g/cm3～0.3g/cm3，并且，在100℃下300小时后的干热收缩率为3％以下的气流成网无纺布构成，具有褶裥形状，无环境污染、灰尘的收集效率高、使用寿命长、是薄型并且均匀的内燃机用无纺布空气过滤器。

Description

内燃机用无纺布空气过滤器
技术领域
本发明涉及无纺布构成的、过滤固体的过滤器。更具体地说是涉及在汽车等的内燃机中使用的、发动机吸入部使用的空气进气用的无纺布空气过滤器材料。
一般，内燃机用无纺布空气过滤器由于使用时需要强度，因此，使用较长纤维(例如纤维长30mm～105mm)，作为纤维间结合的方法，有通过针刺或水流喷射器机械地进行纤维交织的方法、利用合成树脂等的化学类粘接剂使纤维间结合的方法或者将粘合纤维混合、进行热粘接的方法等。
本发明是关于利用气流成网无纺布制造法、将短的聚酯类粘合纤维单独以及/或该粘合纤维与其他纤维混合的纤维进行多层层压、进行热粘接结构的过滤器材料。
背景技术
汽车等使用的无纺布空气过滤器一般使用形成褶裥形状的材料，并且过滤器的表观密度低。
为了保持褶裥形状，发明了利用树脂进行加固的空气过滤器(专利文献1：实公昭57-31938号公报)或使用粘合纤维的空气过滤器(专利文献2：特开平10-180023号公报)等。
另外，还有关于具有特定的透气性比的气流成网法短纤维无纺布、使厚度方向具有密度梯度的空气过滤器用途的记载(专利文献3：特开平11-81116号公报)。
而且公开了具有密度梯度的褶裥过滤器(专利文献4：特开平11-90135号公报)等。
在专利文献1中，利用针刺使多层纤维层一体化后，虽然进行树脂加工来谋求保持形态，但具有加工时的树脂和溶剂产生的环境污染问题、对湿的无纺布进行干燥需要大量热能的缺点。另外，在过滤器性能方面，附着的树脂具有不能提高待收集效率、只能增加压力损失的缺点。
另外，在专利文献2中，由于不使用树脂、混合使用粘合纤维，因此，环境污染或能量损失少，由于使用针刺进行各层的交织一体化，因此灰尘贯通针迹，具有过滤器的收集效率降低的缺点。
而且，在专利文献3中有关于在厚度方向具有密度梯度的气流成网无纺布的记载，但主要用途是纸尿布、卫生巾、失禁垫以及抹布等吸收性物品。虽然在文中有可以用于过滤器的记载，但对适用于过滤器的具体的技术内容或作用效果没有任何记载。
而且，虽然专利文献4是关于具有纤维直径梯度的褶裥过滤器，但将正反的纤维直径比规定在2～20(如果用流体流出侧纤维粗度/流入侧纤维粗度的比率表示则为0.05～0.5)，在本发明的目的所在的汽车空气过滤器的情况下，对于作为过滤对象的碳细微粒子则性能不充分、不能适用。并且，关于气流成网无纺布没有任何记载。
本发明以在上述现有的技术中难以解决的课题为背景，目的是提供制造时没有环境污染、没有针迹、均匀性高、灰尘收集效率高、使用寿命长的薄而轻的内燃机用无纺布空气过滤器。
发明内容
本发明是一种内燃机用无纺布空气过滤器(以下称“空气过滤器”)，通过气流成网无纺布制造法形成以纤维长1～10mm的聚酯类粘合纤维为主要成分的多层、进行热粘接，上层侧(流体流入侧)由粗纤维构成，下层侧(流体流出侧)由细纤维构成，并且流体最终流出侧的层由100％的聚酯类粘合纤维构成，由单位面积重量为100～350g/m2、表观密度为0.04g/cm3～0.3g/cm3、在100℃下300小时后的干热收缩率小于或等于3％的气流成网无纺布构成，具有褶裥形状。
本发明的空气过滤器例如是三层结构的情况下，最好是在上层侧的粗纤维层上，纤维粗度为20～45μm、单位面积重量为10～75g/m2，在中层上，纤维粗度为15～30μm、单位面积重量为20～105g/m2，在下层侧的细纤维层(即流体最终流出侧)上，纤维粗度为7～20μm、单位面积重量为70～170g/m2。
另外，在四层结构中，最好是在上层侧的粗纤维层上，纤维粗度为25～50μm、单位面积重量为5～50g/m2，在中层上，纤维粗度为20～35μm、单位面积重量为15～70g/m2，在下层侧的细纤维层上，纤维粗度为15～25μm、单位面积重量为30～90g/m2，在最下层侧的细纤维层(即流体最终流出侧)上的纤维粗度为7～20μm、单位面积重量为50～140g/m2。
各层在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，也可以是不同粗细的纤维的混合。
另外，本发明的空气过滤器最好具有防水性。
而且，在最下层以外的层上，在不妨碍本发明的目的所在的作用效果的范围内，可以混合聚酯类粘合纤维以外的纤维。
而且，本发明的空气过滤器也可以是与其他透气性片复合的过滤器。
附图说明
图1是表示空气过滤器上的空气体积指数与DHC关系的曲线图。
图2是表示实施例3的空气过滤器上的DHC试验后的灰尘侵入状况的ソニツク株式会社(Sonic Co.，Ltd)制造的显微镜照片(倍率为25倍)。
图3是表示实施例4的空气过滤器上的DHC试验后的灰尘侵入状况的ソニツク株式会社制造的显微镜照片(倍率为25倍)。
图4是表示比较例3的空气过滤器上的DHC试验后的灰尘侵入状况的ソニツク株式会社制造的显微镜照片(倍率为25倍)。
具体实施方式
本发明的空气过滤器是通过气流成网无纺布制造法形成的。即从位于多孔质网状输送带上的单台或多台的喷出部喷出以纤维长1～10mm的聚酯类粘合纤维为主要成分的短纤维，在设置于网状输送带下面的空气吸入部上一面吸入一面在网状输送带上形成纤维层。
此时，从上层侧(流体流入侧)到下层侧(流体流出侧)，依次从粗纤维层到细纤维层层积，将该被层积的纤维层送入热干燥箱中，利用热风使纤维间结合、作为无纺布一体化。
根据纤维量、喷出条件、空气吸入条件、热风条件等，形成规定的密度、厚度，得到本发明的空气过滤器。通过热干燥箱进行热粘接时的温度可以根据使用的聚酯类粘合纤维的种类、整体的单位面积重量进行适当的选择，通常为120～200℃，最好为130～180℃。
利用现有的一般的干式无纺布制造法、即短纤维的梳理法或者连续纤维的纺粘法等的情况下，构成层的纤维大致排列成面状，很难向厚度方向定向。
因此，用于本发明目的所在的过滤器的情况下，具有压力损失高的缺点。如果增加如针刺或射流喷射的机械的纤维交织的方法，则可以向厚度方向变化排列纤维，但由于残留有针刺或射流喷射的水线形成的贯通孔，因此，收集细微灰尘的作用差。
相反，本发明的空气过滤器由于通过使用短纤维的气流成网无纺布制造法形成，因此，纤维容易向厚度方向排列，并且，在层之间，也产生不同纤维直径的纤维之间的混合，纤维层之间的纤维直径梯度形成为比较连续的倾斜。
因此，具有压力损失小、灰尘引起的网眼阻塞少、使用寿命(可以过滤的时间)长、并且压力损失上升少的明显特征。另外根据以这样的短纤维为原料纤维的气流成网无纺布制造法，具有可以得到质地非常良好、即均匀性良好的过滤器的明显特征。均匀性在本发明目的所在的空气过滤器的用途中非常重要，在上述现有的干式无纺布上很难得到。而且，由于不使用针，因此也解决了由于针迹产生的性能下降的问题。另外，由于不使用化学粘合粘合剂，因此，没有因被膜形成产生的压力损失上升或收集效率下降的危害，没有环境污染的危险。
本发明使用纤维的纤维长为1～10mm。如果使用超过10mm的纤维，则不仅很难得到作为无纺布的均匀性，而且生产效率降低，不理想。另一方面，如果不足1mm，则不仅无纺布的强度降低，而且容易产生脱落纤维，也不理想。最好是2～7mm，3～5mm更好。
主要构成本发明的过滤器材料的纤维是具有良好的抗化学药品性、耐热性、耐久性、强度、硬度等特性的聚酯类纤维，尤其是以热粘接性的聚酯类复合纤维为主要成分的最合适。
作为热粘接性的聚酯类复合纤维最合适的是芯/鞘型或并列型的复合纤维。这种情况下，构成芯成分或纤维内层部的聚合物比鞘部的熔点高，最好是在热粘接处理温度不变质的聚合物。这样的聚合物例如有以脂肪族2，3-丁二醇单位和芳香族二羧酸单位为主要构成的聚二醇芳基化物。例如，有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯对酞酸盐、聚丙烯对酞酸盐、聚乙烯naphthalate等，可以单独使用，也可以同时使用两种以上，根据需要也可以含有共聚合成分。另外，在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，可以进行变性。
构成作为热粘接性成分的鞘部或纤维外周部的聚合物使用比构成上述芯成分或纤维内层部的聚合物的熔点低的聚合物。例如有，使用于上述芯或纤维内层部的成分含有二甘醇等2，3-丁二醇、间苯二酸等的二羧酸等共聚物成分、将四甲撑二醇等的聚(环氧烷烃)甘醇等作为软链段进行共聚合的聚酯类合成橡胶。但不仅限于此。而且，这些聚合物在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，可以进行变性。熔点需要在110℃以上。不足110℃的情况下，作为汽车用空气过滤器则产生耐热尺寸稳定性、耐热变形性等问题。
为了使本发明的过滤器材料根据需要具有各种功能，除了上述聚酯类粘合纤维以外，也可以含有其他纤维。例如，木材纸浆、人造丝等纤维素类纤维、聚酯、聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚苯撑亚硫酸盐等的合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维等的无机纤维、聚乳酸等的生物分解性纤维等。这种情况下，混合比例最好不到60重量％，小于等于25重量％更好。大于等于60重量％的情况下，混合后的纤维产生脱落、或强度下降、或耐热性下降或褶裥加工性下降。
与比聚酯类粘合纤维的熔点高的纤维或不具有熔点的纤维进行混合的情况下，具有提高耐热性、不容易热劣化的优点。
而且，在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，也可以含有其他低熔点粘合纤维。例如有聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类纤维、该复合纤维、进一步含有共聚合成分的该纤维。这种情况下，混合比例最好小于等于15重量％，小于等于10重量％更好。超过15重量％的情况下，对耐热尺寸稳定性、耐热变形性有影响，因此不理想。
另外，构成各层的纤维可以相同也可以不同。
并且，最好含有具有除臭、抗菌、防霉、防水、阻燃、着色等效果的纤维或物质。
最终流体流出侧，例如三层结构的下层侧、四层结构的最下层侧需要由100％的聚酯类粘合纤维构成。最终流体流出侧中混合其他纤维的情况下，容易产生纤维脱落，被吸入发动机内部的纤维成为发动机故障的重要原因，因此不适合。虽然也可以考虑聚酯纤维以外的粘合纤维，但从成本、耐热性、刚性、褶裥加工性等观点来看，聚酯类粘合纤维最好。
最终流体流出侧以外的层上可以混合非粘合纤维。这种情况下，空隙体积增加，可以得到灰尘的网眼堵塞速度钝化、使用寿命长的汽车用空气过滤器。混合的纤维如果超过60重量％，则与粘合纤维的粘接性差、发生纤维的脱落或褶裥性等问题。
本发明使用的纤维可以使用可再循环纤维。
从因一次性使用产生的环境污染、或从地球有效资源的再利用的观点出发，可以使用PET瓶再循环纤维等，例如有原料再循环、化学粘合再循环等众所周知的方法形成的再循环纤维。
而且，本发明的空气过滤器由于聚酯类纤维为主要构成成分，因此具有再循环性。
本发明的空气过滤器的单位面积重量为100～350g/m2，最好为150～300g/m2，180～250g/m2更好。
单位面积重量如果不足100g/m2，则保持灰尘少，寿命短，并且由于灰尘的泄漏多，性能不充分，因此影响发动机。
另一方面，如果超过350g/m2，则不仅压力损失增大，而且由于增厚，具有在一定的安装面积上不能形成多的褶裥面积的实际问题。另外，也增加了成本，效果不理想。
本发明的过滤器的表观密度为0.04～0.3g/cm3，最好为0.05～0.2g/cm3，0.06～0.15g/cm3更好。
本发明的过滤器不是过滤→清洗→过滤的可以反复循环的表面过滤方式，而是在层的内部收集灰尘的内部过滤方式。内部过滤方式的过滤器用于现代汽车的空气过滤器等，由于使用一定期间后或形成高压力损失后，更换过滤器，因此最好是低压力损失、高效率的结构。为了形成低压力损失，需要使过滤器表观密度小于等于0.3g/cm3。如果超过0.3g/cm3，则压力损失增加，用于汽车等的过滤器材料的情况下，发动机的燃料燃烧用的空气量不足，不完全燃烧或发动机陷入停止，因此不理想。另一方面，如果不足0.04g/cm3，则过于蓬松，很难保持褶裥加工性或形状，由于灰尘吹掉容易成为发动机故障的原因。
另外，所谓表观密度是指空气过滤器的单位面积重量除以厚度。
另外，作为表观密度以外的给予过滤器特性的因素有空隙体积指数。空隙体积指数是表示在过滤器材料的一定安装面积中空隙所占体积的因素，如果该空隙体积指数高，则保持灰尘的空间多、寿命长，但是作为缺点，不仅灰尘的收集效率低，而且厚度过厚或者刚性过低，褶裥加工后相邻的褶裥尖端之间容易接触。空隙体积指数最好为1.0～4.0。如果不足1.0，则DHC低，即寿命短，如果超过4.0，则作为褶裥加工不能多形成过滤面积。
另外，由于内燃机用的过滤器材料的温度高于常温，因此，至少需要100℃、300小时后的干热收缩率小于等于3％。最好小于等于2％，小于等于1.5％更好。收缩率超过3％的情况下，容易发生褶裥变形，作为内燃机用的过滤器材料实际上不能使用。
本发明的无纺布空气过滤器具有褶裥形状。
一般，为了在有限的空间形成大的过滤面积，由于如果将过滤器的形状形成褶裥形状，则以一定的安装面积确保大的过滤面积，而且减少压力损失。因此，只要可以实现这样的功能，任何褶裥的形状都可以。
进行褶裥加工需要硬度，本发明者对硬度与褶裥成型性的关系进行了各种试验的结果，明确了由于刚软度不足0.3mN时，灰尘附着、压力损失上升时的褶裥变形或相互之间接触，因此不适合作为内燃机的空气过滤器。另一方面，如果超过20mN，则褶裥加工时，过滤器有可能撕裂、破裂，因此不理想。因此，本发明的无纺布的格利刚软度通常为0.3～20mN。最好为0.5～10mN。
在此，格利刚软度是表示在JIS L1096-1999的8.20.1中规定的根据格利法的刚软度。
而且，为了形成该硬度，可以将比上述本发明的无纺布空气过滤器材料的通气性高、格利刚软度大于等于0.3mN的通气性片层压在下层(流出层)的外侧上。作为这样的片材的示例有干式无纺布、纺粘形无纺布、塑料网、织物等。
具有本发明的纤维直径梯度的空气过滤器流体的流动方向与表面过滤不同，是从粗层侧(粗纤维度侧)开始，需要将具有粒径分布的灰尘等被过滤物在各层的各个纤维的表面均匀地收集，进行了各种组合试验的结果，明确了在三层结构的情况下，如果是以下结构的组合，即作为上层侧的粗纤维层，粗度为20～45μm、最好为20～35μm，单位面积重量为10～75g/m2，最好为10～50g/m2，作为中层的纤维层，粗度为13～25μm、最好为20～30μm，单位面积重量为20～105g/m2，最好为40～80g/m2，作为下层的纤维层，粗度为7～20μm、最好为10～20μm，单位面积重量为70～170g/m2，最好为80～120g/m2，1μm以下的未燃烧碳粒子都可以有效地过滤，可以得到寿命长的内燃机用无纺布空气过滤器。
例如，以三层结构为例进行详细说明，上层的纤维层的作用效果是收集大约大于等于10μm的粒子的预过滤器的目的。由纤维直径不足20μm的纤维构成的情况下，由于不足10μm的小粒子也附着在表面、堵塞加快，因此寿命缩短。
另一方面，如果使用超过45μm的纤维，则大于等于10μm的粒子侵入过滤器内部，寿命同样缩短。关于单位面积重量也是一样，如果不足10g/m2，则由于灰尘的侵入寿命缩短，另一方面，如果超过75g/m2，则过滤器的厚度增大，具有影响褶裥形状的问题。
中层具有收集通过了上层的大约小于等于5～10μm的粒子的层的作用效果。由于纤维的粗度不足15μm时，小于等于5μm的小粒子附着在表面、堵塞加快，因此寿命缩短。另一方面，如果使用超过30μm的纤维，则5～10μm的粒子侵入纤维直径小于等于7～20μm的下层，寿命同样缩短。关于单位面积重量也是一样，如果不足20g/m2，则由于灰尘的侵入寿命缩短，另一方面，如果超过105g/m2，则过滤器的厚度增大，具有影响褶裥形状的问题。
作为下层(即最下层)的作用效果，为了提高收集效率、保持褶裥形状，使用的纤维的粗度最好为7～20μm，纤维的单位面积重量为70～170g/m2。不足7μm的纤维在褶裥性上有问题，另一方面，如果超过20μm，则收集效率恶化，不理想。并且，如果单位面积重量也不足70g/m2，则在使用时产生褶裥的变形，另一方面，如果超过170g/m2，则虽然保持硬度、但压力损失增高寿命缩短，不理想。
另外，也可以是四层结构，这种情况下以下的组合最为理想，即在上层的粗纤维层上，纤维的粗度为25～50μm、最好为30～45μm，单位面积重量为5～50g/m2，最好为10～40g/m2，在中层上，纤维的粗度为20～35μm、最好为25～30μm，单位面积重量为15～70g/m2，最好为20～55g/m2，在下层的细纤维层上，纤维的粗度为15～25μm、最好为15～20μm，单位面积重量为30～90g/m2，最好为20～60g/m2，最下层的最细纤维层上的纤维的粗度为7～20μm、最好为10～15μm，单位面积重量为50～140g/m2，最好为60～120g/m2。
另外，各层的纤维的粗度的比率，即流体流出侧纤维层的纤维/流体流入侧的纤维层的粗度比率，进行了各种试验的结果表明，如果为0.5～0.95，则可以有效地收集小于等于1μm的碳粒子，寿命也长。如果超过0.95，则没有层间差、接近单一层，与本发明的目的背道而驰。另一方面，如果不足0.5，则多数的细微粒子没有被上层收集而侵入下层，因此寿命缩短。
各层的纤维粗度比率可以根据空气过滤器的使用状况、根据需要收集粒子的大小进行适当的选择。
为了充分发挥构成本发明的空气过滤器的聚酯类粘合纤维的粘接效果，最好是热粘接温度为聚酯类粘合纤维的粘接成分的熔点，或者用比可熔融粘接的温度高5～40℃的温度进行加热处理。不足5℃的情况下，产生粘接不良，一旦超过40℃，由于纤维收缩或半熔融不能得到均匀的无纺布。温度通常为120～200℃、最好为130～180℃，但可以根据粘接成分的聚合物的熔点进行适当的选择。
而且，可以通过压延加工对得到的无纺布的厚度或密度进行调整。在压延加工中，最好是调整一对加热辊的间隙、对所希望厚度的无纺布进行加工的方法。这种情况下，间隙为0.5～4mm，最好为0.8～3mm。温度最好为聚酯类粘合纤维的粘接成分的熔点，或者设定为比可熔融粘接的温度低50～110℃的温度。不足50℃的情况下，由于与熔点接近、表面纤维开始变形，容易形成被膜，产生压力损失增加或收集性能下降。另一方面，超过110℃的情况下，不容易发挥压延效果。事先将无纺布预热的情况下，可以用低的温度进行加工。
压延辊的表面可以是平面的、也可以是具有凹凸形状的。
这些条件在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，可以对加工成所希望的厚度、密度的适当条件进行适当的选择。
另外，为了进一步使作为本发明的空气过滤器的收集效率万无一失，可以重叠两张以上的本发明的空气过滤器、进行层压使用。
假设在第一张(两层以上构成的纤维直径梯度结构)上有泄漏的灰尘，而且，可以期待在第二张(两层以上构成的纤维直径梯度结构)上进行收集的效果，整个过滤器变硬，也产生褶裥加工容易的优点。为了使重叠两张以上进行层压一体化的作业高效率化，事先通过气流成网无纺布制造法将各层依次形成时，也可以将两张以上的层状结构一下子形成。
本发明的空气过滤器通过复合其他通气性片，可以实现灰尘收集性等的性能改良、褶裥加工性等的加工能力改良、耐久性等的实用特性的改良等。可以在本发明目的的范围内、对例如，纸、湿式无纺布、干式无纺布、纺粘形、熔喷、塑料网、网眼薄膜、编织物等进行适当的选择。
被复合的通气性片可以在其他工序中通过粘接剂或轻度的针刺处理等方法进行一体化，也可以在纤维层压工序中、放入表面层、底面层、内层中的任何一层中后在热干燥箱中加热、一下子进行一体化。
另外，也可以在下层侧涂抹点状的树脂区域、或将被压花加工的材料层压、使褶裥相互之间不接触。
另外，根据需要，也可以在过滤器的流体流入侧的层或整体上进行防水加工，或进行阻燃加工等。通过防水加工，可以防止泥水或雨水等将过滤器弄湿时的压力损失上升。
本发明的褶裥加工后的内燃机用无纺布空气过滤器根据通常的方法，可以利用各种树脂形成的射出成形法制作框体，或用尿烷树脂固定粘接框体。
为了使褶裥加工适性良好，以及/或者作为内燃机用无纺布空气过滤，为了防止风压形成的变形，在不妨碍本发明的作用、效果的范围内，也可以利用例如酚类或密胺类等的热硬化型树脂、聚丙烯酸酯类等自交联型树脂等进行处理。
实施例
以下表示本发明的实施例。但是不仅限于以下的实施例。
实施例1
以由芯：聚对苯二甲酸乙二醇酯、鞘部：熔点150℃的邻苯二甲酐·间苯二酸/乙二醇共聚合类构成的、长度为5mm的聚酯类复合粘合纤维为原料纤维，从位于多孔质网状输送带上的三台喷出部喷出、一面在位于网状输送带下面的空气吸入部吸入、一面在网状输送带上形成纤维层。此时，从上层侧(流体流入侧)到下层侧(流体流出侧)，依次从粗纤维层到细纤维层层压，将该被层压的纤维层送入热干燥箱中，利用热风使纤维间结合、制成一体化无纺布。
作为下层，用A喷出喷嘴纺出2.2dtex(粗度为14.3μm)的上述粘合纤维，使其单位面积重量为110g/m2。同样作为中间层，用B喷出喷嘴纺出4.4dtex(粗度为20.2μm)的上述粘合纤维、使其单位面积重量为50g/m2。而且，作为上层，用C喷出喷嘴纺出11dtex(粗度为32μm)的上述粘合纤维，使其单位面积重量为20g/m2。
然后，将层压在网状输送带上的纤维层送入热风处理机，用165℃的热风加热1分钟，使纤维交织点进行热结合、一体化，进行间隙2mm、60℃的压延处理，制成厚度为2mm、单位面积重量为180g/m2的本发明的空气过滤器1。该过滤器的纵向的格利刚软度为0.6mN。上层和中层的纤维的粗度比率为0.63、中层和下层的纤维比率为0.71。
实施例2
以由芯：聚对苯二甲酸乙二醇酯、鞘部：熔点150℃的邻苯二甲酐·间苯二酸/乙二醇共聚合类构成的、长度为5mm的聚酯纤维类复合粘合纤维为原料纤维，使用与实施例1相同的方法制成热粘接的无纺布。
分别纺出作为下层，使1.5dtex(粗度为11.8μm)的粘合纤维形成单位面积重量为100g/m2、作为中间层，使2.2dtex(14.3μm)形成单位面积重量为50g/m2，作为上层，16.6dtex(粗度为39.4μm)形成单位面积重量为20g/m2。
将各层连续层压后送入热风处理机，用165℃的热风加热1分钟，使纤维交织点进行热结合、一体化，进行压延处理，制成厚度为1.95mm、单位面积重量为180g/m2的本发明的空气过滤器2。该过滤器的纵向的格利刚软度为1.3mN。上层和中层的纤维的粗度比率为0.36、中层和下层的纤维比率为0.83。
实施例3
用与实施例1、2相同的方法制作无纺布。
作为最下层，使1.7dtex(粗度为12.4μm)的聚酯类粘合纤维，形成单位面积重量为95g/m2，作为下层，使4.4dtex(粗度为20.2μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为95g/m2，而且，作为中间层，使6.6dtex(24.8μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为30g/m2，而且，作为上层，使11dtex(32.0μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为30g/m2，分别进行纺出。
将该层压物利用170℃的热风处理机进行热处理后，用压延进行厚度调整，制成厚度为2.4mm、单位面积重量为250g/m2的本发明的空气过滤器3。该过滤器的纵向的格利刚软度为4.2mN、竖横尺寸的收缩率为0.3％。上层和中层的纤维的粗度比率为0.78、中层和下层的纤维比率为0.81，下层和最下层的纤维比率为0.61。
实施例4
用与实施例1、2、3相同的方法制作无纺布。
作为最下层，使1.7dtex(粗度为12.4μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为95g/m2，同样作为下层，使4.4dtex(20.2μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为95g/m2，而且，作为中间层，使6.6dtex(24.8μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为70g/m2，而且，作为上层，使11dtex(32.0μm)的聚酯类粘合纤维形成单位面积重量为40g/m2，分别进行纺出。
将该层压物利用170℃的热风处理机进行热处理后，用压延进行厚度调整，制成厚度为2.9mm、单位面积重量为300g/m2的本发明的空气过滤器4。该过滤器的纵向的格利刚软度为5.5mN、竖横尺寸的收缩率为0.3％。
关于这些实施例的一部分和比较例，用100℃进行300小时的热处理后(热变化后)、就使用JIS8种灰尘的灰尘保持量(D.H.C)等进行比较试验的结果在表1中表示。比较例1是市场销售的丰田车用空气过滤器(针刺以及被进行树脂加工的干式无纺布型)，比较例2是市场销售的日产车用空气过滤器(被进行热硬化型树脂加工的滤纸型)。
另外，关于热处理前状态的数值以及性能试验结果，将实施例1～4以及比较例3在表2中表示。比较例3是市场销售的丰田车用空气过滤器(针刺以及被进行树脂加工的干式无纺布型)，与比较例1不是同种车型。
另外关于各个项目的条件等在表3中表示。
表1
  实施例1   实施例2   比较例1   比较例2
  单位面积重量(g/m2)   178   179   260   174
  厚度(mm)   2.0   2.7   3.75   0.85
  表观密度(g/cc)   0.089   0.065   0.104   0.205
  通气性(cm/s)   132.4   53.4   56.3   40.29
  初期压力损失(Pa)   40.3   80.5   78.4   120
  D.H.C(g/m2)<注1>   926   1292   742   223
  收集效率(％)<注2>   99.83   99.98   99.72   99.82
  厚度膨胀率(％)   0.0   38.5   0.0   0.0
  尺寸变化率(％)：长×宽   0.03×0.01   0.07×0.23   0.31×0.74   0.02×0.01
  硬度(mN)   0.6   1.3   0.7   1.9
  褶裥特性   良好   良好   良好   良好
表2
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   比较例3
  上层纤维粗度(μm)   32   39.4   32.0   32.0
  中层纤维粗度(μm)   20.2   14.3   24.8   24.8
  下层纤维粗度(μm)   14.3   11.8   20.2   20.2
  最下层纤维粗度(μm)   -   -   12.4   12.4
  纤维粗度比率-1<注7>   0.63   0.36   0.78   0.78
  纤维粗度比率-2<注7>   0.71   0.83   0.81   0.81
  纤维粗度比率<注7>   -   -   0.61   0.61
  单位面积重量(g/m2)   172   171   250   300   292
  厚度(mm)   2.05   1.85   2.4   2.9   3.55
  表观密度(g/cc)   0.084   0.092   0.104   0.103   0.082
  空隙体积指数   1.93   1.73   2.22   2.68   3.34
  D.H.C(g/m2)<注3>   877   693   1038   1421   1363
  收集效率(％)<注4>   99.84   99.89   99.85   99.94   99.94
  C.H.C(g/m2)<注5>   7   5   9   7   3
  收集效率(％)<注6>   74.4   82.1   75.81   72.00   53.85
<注1～2>使用JIS·8种粉体速度25cm/see  ΔP＝490Pa上的单体试验
<注3～4使用JIS·8种粉体速度50cm/sec  ΔP＝980Pa上的单体试验
<注5～6>使用柴油燃烧粉体速度50cm/sec  ΔP＝980Pa上的单体试验
<注7>各纤维层间的流体流出侧纤维层的纤维粗度/流体流入侧的纤维的粗度比率
表3
 表观密度(g/cc) 单位面积重量除以厚度
 通气性(cm/sec) 根据KES法
 初期压力损失(Pa) 负载灰尘前的过滤器前后的压力损失
 D.H.C(g/m2) 直到一定压力损失负载灰尘、过滤器收集的灰尘量。虽然可以说是该数值越高，过滤器材料的寿命越长，但是由于收集效率低的过滤器材料DHC高，因此收集效率、DHC都高的过滤器材料才是良好的过滤器材料。
 收集效率(％) 设一定压力损失时的灰尘从过滤器的泄漏为A(g)，设灰尘对过滤器材料的附着量为B(g)的情况下，A/(A+B)为泄漏率，收集效率用1-泄漏率＝1-A/(A+B)表示。
 过滤器性能试验中的使用灰尘条件 ①JIS·8种；灰尘浓度6g/m3②柴油燃烧；灰尘浓度0.12g/m3
 厚度膨胀率(％) 指在干燥炉100℃中、放置300小时前后的过滤器材料的厚度比率
 尺寸变化率(％) 指在干燥炉100℃中、放置300小时前后的过滤器材料的竖、横尺寸变化率(纵向为无纺布的长度方向)
 硬度(mN) 用JIS L1096格利法测定过滤器材料的竖方向
 褶裥特性 高度25mm×宽度150mm×长度250mm的褶裥尖端为54的褶裥单元上载重1Kg时没有变形的判定为良好
 空隙体积指数(L×ε) 空隙体积＝过滤器材料的厚度L(mm)×过滤器材料的表面空隙率ε，过滤器材料的表面空隙率ε＝1-过滤器材料的表观密度/纤维的比重
根据表1，本发明的实施例1与比较例1进行比较，虽然过滤器的单位面积重量约降低30％，厚度约降低50％，但收集效率高、D.H.C约高25％。这表示由于网眼阻塞进行的过滤器的更换，即寿命延长25％。另外，也有压力损失小，对发动机的负载减轻的效果。比较例1由于可以观察到针刺的痕迹，因此可以认为这是成为性能恶化的原因。另外，实施例2的过滤器材料虽然厚度膨胀率大，但是折叠成褶裥的情况下，如果将厚度返回考虑在内进行使用，则足可作为汽车用空气过滤器使用。
比较例2由于是不具有密度梯度型，因此与实施例1、2以及比较例1相比，D.H.C约为一半以下，因此作为汽车用空气过滤器使用的情况下，需要进行褶裥，使其比实施例以及比较例1的过滤面积大两倍以上。
并且，图1表示表2的空隙体积指数和DHC的对应关系。
在图1中，有一旦空气指数增加，DHC也增加的倾向，明确表示了本发明的产品与市场销售的比较例3相比具有高DHC。另外，图2～4是表示实施例3和实施例4与比较例3的DHC试验后的灰尘侵入情况。图2～4都是过滤器剖面的显微镜照片(倍率25倍)。比较例3的过滤器(图4)是表示与灰尘侵入到灰尘流出侧(照片的左侧)相对、实施例3(图2)以及实施例4(图3)的灰尘流出侧为白色、没有灰尘侵入。
根据表2，实施例1的过滤器的各纤维的纤维粗度比率为，纤维粗度比率-1为0.63、纤维粗度比率-2为0.71，由于在0.4～0.8的范围，因此也可以对应象碳微粒子那样的细微的灰尘。但是，实施例2的过滤器对一般的灰尘寿命长、纤维粗度比率-1小于0.4，因此对于具有很多1μm以下粒子的碳体，在上游侧一部分灰尘没有被收集、一下子堵住下层侧的纤维层，寿命可能缩短。即，实施例2的过滤器与细微粒子直径的灰尘多的都市汽车相比，作为适合于沙尘多的地区的汽车的过滤器更有作用。
另外，实施例1、3、4与比较例3的基于柴油燃烧灰尘的试验结果在表2中表示，可以明显看出，相对于作为柴油燃烧灰尘的主要成分的碳微粒子，本发明产品具有2倍以上的寿命。
另外，实施例1、2、3、4的各层由粘合纤维构成，因此，生产无纺布空气过滤器时，以及进行褶裥加工时，进而作为发动机过滤器进行实际使用时，没有游离甲醛等的环境污染，另外，如表1所示的褶裥特性也良好。
产业上利用的可能性
本发明的内燃机用无纺布空气过滤器没有环境污染，没有针刺痕迹、灰尘收集效率高、使用寿命长，非常薄均匀性高，除了汽车、其他车辆等的内燃机用无纺布空气过滤器以外，可以用作客舱、滤毒罐以及大厦空调用过滤器等用途。

Claims (7)

1.一种内燃机用无纺布空气过滤器，通过气流成网无纺布制造法形成以纤维长1～10mm的聚酯类粘合纤维为主要成分的多层、进行热粘接，其特征在于，上层侧(流体流入侧)由粗纤维构成，下层侧(流体流出侧)由细纤维构成，并且流体最终流出侧的层由100％的聚酯类粘合纤维构成，由单位面积重量为100～350g/m2、表观密度为0.04g/cm3～0.3g/cm3、在100℃下300小时后的干热收缩率小于或等于3％的气流成网无纺布构成，具有褶裥形状。
2.如权利要求1所述的内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，在上层侧的粗纤维层上，纤维粗度为20～45μm、单位面积重量为10～75g/m2，在中层上，纤维粗度为15～30μm、单位面积重量为20～105g/m2，在下层侧的细纤维层上，纤维粗度为7～20μm、单位面积重量为70～170g/m2。
3.如权利要求1所述的内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，在上层侧的粗纤维层上，纤维粗度为25～50μm、单位面积重量为5～50g/m2，在中层上，纤维粗度为20～35μm、单位面积重量为15～70g/m2，在下层侧的细纤维层上，纤维粗度为15～25μm、单位面积重量为30～90g/m2，在最下层侧的细纤维层上的纤维粗度为7～20μm、单位面积重量为50～140g/m2。
4.一种内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，将权利要求1至3任一项所述的空气过滤器进一步复合两张以上构成。
5.权利要求1至4任一项所述的内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，具有防水性。
6.权利要求1至5任一项所述的内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，流体最终流出侧以外的层在聚酯类粘合纤维上混合其他纤维。
7.权利要求1至6任一项所述的内燃机用无纺布空气过滤器，其特征在于，与其他透气性片复合化。
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