JP2013193028A - 濾材及び燃料フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】合成樹脂からなる補強材と、長繊維不織布から構成される表材と、分割繊維及び非分割繊維の1つ以上を含む短繊維層を2層以上積層した中間材と、長繊維不織布から構成される裏材とがこの順に積層され、且つ各材間が部分融着されており、前記短繊維層間では、濾材の表側から裏側に向けて分割繊維の配合割合が増えていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の濾材の一例を示す拡大断面図である。この図1は、濾材10を切断したときの切断面の様子を表している。図示例の濾材10は、合成樹脂からなる補強材1、長繊維不織布から構成される表材2、分割繊維及び非分割繊維の1つ以上を含む短繊維層(短繊維不織布)3、4、5を2層以上(図示例では3層に)積層した中間材8、及び長繊維不織布から構成される裏材9がこの順に積層されて形成されている。図示例の濾材10では、別々に製造された各層を順に積層した後、超音波溶着機を用いて部分融着することにより各層を接合している。ダストを含む気体又は液体を補強材1側から流入すると、気体又は液体中のダストは、粒径に応じて濾材10を構成する各材料の繊維間に捕捉される。
上記濾材10において、中間材8では、表材2に近い短繊維層(図1における短繊維層3)ほど分割繊維の配合量が少なく、裏材9に近い短繊維層(図1における短繊維層5)ほど分割繊維の配合割合が高くなっている。すなわち、図示例の短繊維層3〜5は、濾材10の表側から裏側に向けて順に(短繊維層3、短繊維層4、短繊維層5の順に)、短繊維層中の分割繊維の割合が増えている。この様に、勾配をつけて分割繊維の配合量の異なる短繊維層を積層すると、分割繊維の部分で目を細くすることができるため、粒径に応じてダストを捕捉することが可能となる。
本発明で使用する分割繊維は、第1の樹脂領域(一成分樹脂)と、この第1の樹脂とは異なる第2の樹脂領域(他成分樹脂)を交互に配置することにより形成されており、且つ、繊維表面が保護膜で被覆されている。異なる樹脂領域が存在することで、短繊維層を製造する際(詳細は後述するが、例えば、ウォーターパンチ加工等による機械的絡合時)の機械的な力によって当該樹脂領域の境界に剥離応力が集中し、保護膜による結束を打ち破って、分割繊維が当該境界から長さ方向に分割する。この様な分割繊維を用いて中間材8を形成する場合には、後の製造過程で繊維を分割可能である限り、はじめから分割させておく必要はなく、例えば、分割繊維をそのまま(分割することなく)カーディングすることが可能となる。そうすると、カーディングする繊維を太径にしておくことができ、極細繊維をカーディングする場合に比べ、繊維の取り扱いが容易になる。さらに、非分割繊維と分割繊維の配合量を変更することで、繊維間の目開きの程度を調整することができ、直径の異なる繊維を多数準備しておく必要がなくなる。
次に、短繊維層3〜5に用いる非分割繊維について詳述する。短繊維層3〜5の原料として、本発明では前記分割繊維と共に非分割繊維を用いる。短繊維層を構成する原料として非分割繊維を使用すると、非分割繊維の繊度が高いため、短繊維層に比較的大きな繊維間空隙が形成される。この空隙の存在により、濾材10を通過する気体又は液体の量を調整することができる。加えて、短繊維層3〜5の目付を維持しながら嵩高くできるため、ダストの保持量向上に繋がる。これにより、濾材10のフィルタ寿命をより長く維持できるようになる。また、非分割繊維を配合することにより、分割繊維の配合量を適宜調整することが可能となる。
短繊維層3〜5は、それぞれ、前述した分割繊維及び/又は非分割繊維を混綿し、カード機等を用いてカーディングを実施しウェブを形成した後、形成されたウェブを機械的に絡合されることにより製造されることが望ましい。機械的絡合法としては、ウォーターパンチ加工や、ニードルパンチ加工が好適である。中でも、ウォーターパンチ加工であれば、加工時に負荷される圧力により、分割繊維を分割し、極細繊維にすることができる。ノズルから噴射される水の圧力は、特に限定されるものではないが、60kg/cm2以上150kg/cm2以下が好適である。圧力が60kg/cm2を下回ると、分割繊維の剥離状態が充分ではなく、所望のフィルタ性能が得られなくなる虞がある。一方、圧力が150kg/cm2を超えると過剰なエネルギーを要す上、短繊維層の表面に水流の跡が残存し、繊維間が過密になる虞がある。水圧は分割繊維の種類に応じて適宜変更するとよい。
中間材8は、分割繊維の配合割合順に製造された短繊維層3〜5を積層することで形成されており、短繊維層3〜5は、濾材10の表側から裏側に向けて順に(短繊維層3、短繊維層4、短繊維層5の順に)、短繊維層中の分割繊維の割合が高くなっている。
3−1.補強材
濾材10の最外層として、合成樹脂からなる補強材1が配置されている。補強材1を配置することにより、濾材10が、エンジンの振動により燃料タンクの底部と接触するときに生じる摩耗による影響を抑制できる。更に、燃料が燃料ポンプに流入する際に、比較的大きなゴミや、塗料の破片、錆などの異物が濾材10と摩耗することを防止できる。
前記補強材1と中間材8の間には、長繊維不織布から構成される表材2が配置されている。表材2を配置することにより、燃料タンク内に存在する比較的大きな異物、例えば、粒径100μm以上の塵埃や粗粒子を捕捉し、除去することができる。
濾材10の最外層には、長繊維不織布から構成される裏材9が配置されている。裏材9は中間材8の最も分割繊維の配合量が多い短繊維層側に積層されている。濾材10を使用すると、中間材8に存在する極細繊維が気体又は液体の流入に伴い、次第に吸入ポンプ側に移動する。そこで、繊維の脱落防止層として裏材9を配置することにより、極細繊維が燃料ポンプへ流出することを防止する。
本発明の濾材10は、補強材1と、表材2と、中間材8と、裏材9とがこの順に積層され、さらに、各材間が部分融着されることにより接合されている。濾材10を構成する各材料の原料は熱可塑性樹脂であるため、超音波融着法等を採用することで、接合面積を小さくしながら各材料を接合することができる。
本発明の濾材10は、自動車等に搭載される自動車用燃料フィルタのフィルタ材料として、好適に使用できる。例えば、濾材10を長方形状に裁断した後、半分に折り、外周部を超音波融着し袋状に加工したものを、燃料タンク内部に配置するとよい。
(1)厚さ;JIS L1913の6.1A法に準ず
(2)目付;JIS L1913の6.2法に準ず
(3)通気量(通気性);JIS L1096の8.26A法に準じ、フラジール形試験機を用いて濾材の3箇所を測定し、その平均値を通気量の評価に用いた。
試験液の溶媒として蒸留水を使用し、蒸留水にJIS Z8901の試験用粉体1の8種タイプのダストを、試験液中のダスト濃度が0.5g/L(0.5重量%)となるように添加した。この試験液を1分間超音波振動させてダストを均一に分散することにより、分散試験液を調製した。濁度計を用いて、得られた分散試験液の濁度(T0)を測定した。
分散試験液を、200cc/minの流量で30秒間、濾材に通過させた。このとき、分散試験液を濾材の補強材から裏材に向けて導入した。濾材通過後の試験液を回収し、回収した試験液の濁度(T1)を、濁度計を用いて測定した。濾過効率は下記式(1)に基づき算出される。
濾過効率(%)=(T0−T1)/T0×100 …(1)
試験液の溶媒として蒸留水を使用し、蒸留水にJIS Z8901の試験用粉体1の8種タイプのダストを、試験液中のダスト濃度が0.5g/L(0.5重量%)となるように添加した。この試験液を1分間超音波振動させて、ダストを均一に分散することにより、分散試験液を調製した。
得られた分散試験液を、200cc/minの流量で圧力損失が2.0kPaに到達するまで濾材に通過させた。このとき、分散試験液を濾材の補強材から裏材に向けて導入した。圧力損失が所定の値になるまでに要した時間を、フィルタ寿命として評価した。
作製された不織布(試験片:300mm×300mm)のエンボスロールとの接触面を、電子顕微鏡(倍率:100倍)で観察し、観察した不織布(10mm×10mm)に対し、熱圧着された部分の面積の割合を部分熱圧着率(%)とした。
長繊維不織布の表面を電子顕微鏡で観察し、繊維径を測定した。同様の方法で他の10箇所での繊維径を測定し、その平均値を長繊維不織布の繊度とした。
なお、長繊維不織布以外の織物・不織布に用いる繊維の繊度は、カタログに記載される値である。
電子顕微鏡(倍率:100倍)で観察される、布帛を構成する任意の繊維30本について、繊維径を30本それぞれについて測定し、測定された繊維径の平均を平均繊維径とした。
なお、メッシュ織物の原料として使用されるモノフィラメントの平均繊維径は、カタログに記載される値である。
濾材(試験片:300mm×300mm)の補強材側の表面を電子顕微鏡(倍率:100倍)で観察し、観察した濾材表面(20mm×20mm)に対し、超音波融着されて接合している部分の面積の割合を、融着面積率(%)として評価した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)のモノフィラメント(平均繊維径200μm)からなるメッシュカウント40のメッシュ織物を作製した。メッシュ織物の特性は各表に示す通りである。得られたメッシュ織物を、濾材の補強材として用いた。
ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂)を溶融紡糸し、繊維ウェブを形成した。得られた繊維ウェブにニードルパンチ加工を施し、繊維を交絡させることにより長繊維不織布A(スパンボンド不織布;表中では、CN−Aと記載することもある)を作製した。長繊維不織布Aの特性は各表に示す通りである。
分割繊維0%配合不織布(SF0)の作製
繊度1.45dtex、繊維長38mmのポリエステル繊維を、カード機で中間ウェブを形成した後、中間ウェブをクロスラッパーでラッピングした。得られた短繊維ウェブを圧力60〜150kg/cm2でウォーターパンチ加工を行い、分割繊維0%配合不織布(SF0)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維として、繊維剥離前の繊度が3.8dtexであり、繊維長51mmのポリエステル/ナイロン6(重量比2/1)から構成される22分割型の中空放射型複合繊維を使用した。また、非分割繊維として、繊度1.6dtex、繊維長51mmのポリエステル繊維を使用した。分割繊維と非分割繊維の混合割合が、分割繊維/非分割繊維=20/80となるように混綿し、カード機で中間ウェブを形成した後、中間ウェブをクロスラッパーでラッピングした。得られた短繊維ウェブを圧力60〜150kg/cm2で、ウォーターパンチ加工を行い、分割繊維20%配合不織布(SF20)を得た。特性は各表に示す通りである。なお表中、短繊維層が分割繊維を配合する場合、繊度の欄は、剥離後の分割繊維の繊度/非分割繊維の繊度を示す。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=30/70に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、分割繊維30%配合不織布(SF30A)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=30/70に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、SF30Aとは目付の異なる分割繊維30%配合不織布(SF30B)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=40/60に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、分割繊維40%配合不織布(SF40A)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=40/60に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、SF40Aとは目付の異なる分割繊維40%配合不織布(SF40B)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=50/50に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、分割繊維50%配合不織布(SF50)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=60/40に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、分割繊維60%配合不織布(SF60)を得た。特性は各表に示す通りである。
分割繊維と非分割繊維の混合割合を、分割繊維/非分割繊維=100/0に変更する以外は、分割繊維20%配合不織布(SF20)と同様の方法により、分割繊維100%配合不織布(SF100)を得た。特性は各表に示す通りである。
各表に示す層(補強材、表材、中間材(第1層〜第5層)、及び裏材)を補強材から順に積層し、超音波溶着機を用い、各材料を融着させることにより、濾材を作製した。
2 表材
3〜5 短繊維層
8 中間材
9 裏材
10 濾材
Claims (7)
- 合成樹脂からなる補強材と、長繊維不織布から構成される表材と、分割繊維及び非分割繊維の1つ以上を含む短繊維層を2層以上積層した中間材と、長繊維不織布から構成される裏材とがこの順に積層され、且つ各材間が部分融着されており、
前記短繊維層間では、濾材の表側から裏側に向けて分割繊維の配合割合が増えていることを特徴とする濾材。 - 前記分割繊維は、長さ方向に剥離された後の極細繊維の状態で存在し、
前記極細繊維の繊度が0.10dtex以上0.35dtex以下であり、さらに
前記非分割繊維の繊度が1.0dtex以上10dtex以下である請求項1に記載の濾材。 - 最表側の短繊維層の分割繊維の割合が、10質量%以上50質量%未満であり、
最裏側の短繊維層の分割繊維の割合が、50質量%以上100質量%以下である請求項1または2に記載の濾材。 - 短繊維層間における、分割繊維の繊度及び非分割繊維の繊度の変化量がいずれも±20%以内に維持されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の濾材。
- 部分融着されている部分が、濾材の表面に対し、面積比で0.2%以上5.0%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の濾材。
- 前記短繊維層がウォーターパンチ加工により製造されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の濾材。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の濾材が配置されることを特徴とする燃料フィルタ。
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