JP2014133198A - 不織布濾材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る不織布濾材は、最上流不織布層と最下流不織布層を含む複数の不織布層の積層体にオイルを含浸させた不織布濾材であって、前記最上流不織布層には立体捲縮繊維が混繊されておらず、最上流不織布層以外の不織布層のうち少なくとも1つに立体捲縮繊維が混繊されており、最下流不織布層の空隙率が、最上流不織布層の空隙率よりも低くされていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
また本発明には、前述した不織布濾材を収めるエアクリーナも包含される。
図1に本発明の不織布濾材4の概略断面図を示す。図1中の矢印は、本発明の不織布濾材4によって濾過される空気が、不織布濾材4を通過する方向を示している。本発明の不織布濾材4は、複数の不織布を積層することにより構成されている。図1に示す不織布濾材4では、最も上流側に位置する不織布層(以下では、上流から順に、最上流不織布層1、中間不織布層2、最下流不織布層3と称する)を積層することにより、不織布濾材4は形成されている。そして、この不織布濾材4は、繊維間を密にするために、空気が流入する側から空気の流出する方向に向かって、空隙率に勾配を有する構成(即ち、空気が流出する側に存在する最下流不織布層3の空隙率が、最上流不織布層1の空隙率よりも低くなる構成)を有している。本発明では、最下流不織布層3を構成する繊維の平均繊維径を、最上流不織布層1を構成する繊維の平均繊維径よりも細くして、空隙率の勾配を形成している。このように、不織布濾材4を構成する各層の空隙率を、上流側から低くし、各層の平均繊維径を細くすることにより、上流側では比較的粒子径の大きなダストを捕集し、下流側では粒子径の小さなダストを捕集している。本構成によれば、ダストの粒子径に応じた捕集が可能となるため、不織布濾材4のフィルタライフを長くすることができる。
空隙率(%)=(V−Vf)/V×100 …(i)
式(i)による空隙率(%)の算出にあたり、不織布の単位体積(V)と、繊維が占める体積(Vf)を、下記式(ii)、(iii)で求められる値として定義する。
V=d×1000 …(ii)
Vf=M/f …(iii)
(式中、dは不織布の厚さ(mm)、Mは不織布の目付(g/m2)、fは不織布を構成する繊維の比重(−))
なお、fで定義される不織布層を構成する繊維の比重は、JIS L1015 8.14.1の比重(浮沈法)に基づき測定される。
最上流不織布層1は、本発明の不織布濾材4を使用するときに、濾過される空気が流入してくる最も上流に位置する不織布層である。最上流不織布層1は、中間不織布層2や最下流不織布層3の不織布層に比べ、比較的繊維間の空隙が多く、最上流不織布層1は中間不織布層2よりも高い空隙率を有する。
本発明の不織布濾材4は、複数の不織布層を積層することにより形成され、前記最上流不織布層1以外の不織布層のうち、少なくとも1つの不織布層に立体捲縮繊維が混繊される。立体捲縮繊維は、三次元的な縮れ構造を有しているため、各種ある捲縮繊維の中でも、不織布層の潰れ防止効果に優れる。
最上流不織布層1の下流に位置する中間不織布層2について説明する。中間不織布層2は、前記最上流不織布層1と最下流不織布層3の間に存在する不織布層である。中間不織布層2は、最上流不織布層1の不織布層に比べ繊維間の空隙は少なく、中間不織布層2は最上流不織布層1よりも低い空隙率を有していることが望ましい。中間不織布層2の空隙率は、例えば、90%以上95%未満であることが好ましく、より好ましくは92〜94%である。空隙率が90%を下回ると、中間不織布層2に捕集されるダスト量が増加するため、不織布濾材4が目詰まりしやすくなり、フィルタ寿命が短くなる虞がある。また、中間不織布層2の空隙率が95%以上となると、ダストが中間不織布層2を通過してしまい、中間不織布層2で捕集できるダスト量が減少するため好ましくない。
次いで、最下流不織布層3について説明する。最下流不織布層3は、積層体の最も下流に配置される不織布層である。最下流不織布層3は中間不織布層2の不織布層に比べ、更に繊維間の空隙が少なく、最下流不織布層3は中間不織布層2よりも低い空隙率を有する。最下流不織布層3の空隙率としては、80%以上90%未満であることが好ましく、より好ましくは82%〜88%であり、更に好ましくは83%〜87%である。最下流不織布層3の空隙率が80%を下回ると、最下流不織布層3が目詰まりしやすくなり、フィルタ寿命が短くなる虞がある。また、最下流不織布層3の空隙率が90%以上となると、ダストが最下流不織布層3を通過してしまい、エアフローメーターなどを汚す危険性が増すため好ましくなく、また、最下流不織布層3で捕集できるダスト量が低下するため好ましくない。
次に、不織布濾材4の基材となる不織布層の積層体について説明する。積層体は、前述したように、それぞれの不織布層の繊維の太さや目付、厚さを調整することにより、最下流不織布層3の空隙率が、最上流不織布層1の空隙率よりも小さくなるように構成されていることが望ましく、最上流不織布層1から最下流不織布層3に向けて、空隙率が、隣接する不織布層間で順に小さくなっていることがより好ましい態様である。
本発明の不織布濾材4は、前述した方法により積層体を形成した後、得られた積層体にオイルを含浸させることにより形成される。
まず、不織布濾材4の基材となる積層体の製造方法について説明する。積層体は、各層のウェブを形成した後、ウェブを積層し、積層されたウェブを結合することにより製造することができる。ウェブの嵩高さを維持しながら、不織布内の繊維及び各ウェブ間の結合を強固なものとするために、積層されたウェブを、各種ウェブの結合方法により結合するとよい。ウェブの結合方法としては、例えば、ニードルパンチ法、スパンレース法(水流絡合法)等の機械的絡合法;不織布層に予め低融点繊維を混繊しておき、この低融点繊維の一部又は全部を熱溶融させて、繊維交点を固着する方法(サーマルボンド法);積層体に接着剤を含浸させて乾燥することにより、ウェブの繊維交点を固着する方法(ケミカルボンド法);等の各種結合方法が使用できる。本発明では、オイルの抜けを防止するために、積層されたウェブの最下流不織布層3側から、ニードルパンチ法、スパンレース法等の機械的絡合法によりウェブを結合することが望ましい。このように最下流不織布層3側から針を打ち込んだり、水圧をかけると、ウェブ中の繊維が上流側に突き出すようにして交絡されるため、オイルが下流側に抜けることを抑制できる。また、ニードルパンチ法や、スパンレース法等の機械的絡合法であれば、各ウェブ層間の繊維を交絡できるため、ウェブ間の勾配(例えば、空隙率の勾配、平均繊維径の勾配、目付の勾配等)がなだらかになるため好ましい。
(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)空隙率;
本発明において、「空隙率」とは、不織布の単位体積当たりに占める空間体積(即ち、不織布全体が占める体積から繊維が占める体積を除いた体積)を百分率で表した値として定義する。すなわち、空隙率(%)は、不織布の単位体積(V)と繊維が占める体積(Vf)を用いて、次式(i)で求められる。
空隙率(%)=(V−Vf)/V×100 …(i)
式(i)による空隙率(%)の算出にあたり、不織布の単位体積(V)と、繊維が占める体積(Vf)を、下記式(ii)、(iii)で求められる値として定義し、各測定値を用いてV、Vfをそれぞれ求めた。
V=d×1000 …(ii)
Vf=M/f …(iii)
(式中、dは不織布の厚さ(mm)、Mは不織布の目付(g/m2)、fは不織布を構成する繊維の比重(−))
なお、fで定義される不織布を構成する繊維の比重としては、1.38(ポリエステルの比重)を使用した。
(4)ダスト捕集量;JIS D1612(自動車用エアクリーナ試験方法)に準じて濾過性能試験を行い、フルライフ時におけるダスト捕集量を測定した。濾過性能試験の試験条件は以下の通りである。
有効濾過面積:0.1m2
試験用ダスト:JIS Z8901 8種
ダスト濃度:1g/m3
試験空気流量:1.8m3/分
試験終了条件:通気抵抗2.94kPa増加時をフルライフとする。
(5)ダスト捕集効率;(4)ダスト捕集量の測定と同様の試験を行い、フルライフ時におけるダスト総供給量(M0)を測定した。(4)の欄で測定されたダスト捕集量(M1)との比を下記式(iv)に基づき求め、ダスト捕集効率とした。
ダスト捕集効率(%)=M1/M0×100 …(iv)
(6)オイル抜け;
濾過性能試験終了後、濾過性能試験機の下流側内面のオイル汚れを目視で確認し、下記に示す3段階の評価を行った。
○:濾過性能試験機下流側内面に、ほとんどオイル汚れが観察されない
△:濾過性能試験機下流側内面に、斑点状にオイル汚れが見られる
×:濾過性能試験機下流側内面に、オイル汚れが広がっている
繊維径25μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維50重量%と、繊維径20μm、繊維長51mmの融点130℃の低融点ポリエステル繊維50重量%からなる、目付55g/m2の最上流不織布層用繊維ウェブを形成した。
次いで、繊維径17μm、繊維長51mmのサイドバイサイド形態の立体捲縮ポリエステル繊維(立体捲縮ポリエステル繊維A)50重量%と、繊維径14μm、繊維長51mmの融点130℃の低融点ポリエステル繊維50重量%からなる目付70g/m2の中間不織布層用繊維ウェブを形成した。
更に、繊維径12μm、繊維長38mmの立体捲縮ポリエステル繊維A50重量%と、繊維径14μm、繊維長51mmの融点130℃の低融点ポリエステル繊維50重量%からなる目付140g/m2の最下流不織布層用繊維ウェブを形成した。
最上流不織布層用繊維ウェブ、中間不織布層用繊維ウェブ、及び最下流不織布層用繊維ウェブを積層後、最下流不織布層側から打ち込み本数60本/cm2、針深さ12.0mmでニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理炉(処理温度200℃)に通して積層体を得た。得られた積層体の目付は265g/m2で、厚さは3.2mmであった。また、各層の厚さは、最上流不織布層が1.6mm、中間不織布層が1.0mm、最下流不織布層が0.6mmであった。更に、各層の空隙率は、最上流不織布層が97.5%、中間不織布層が94.7%、最下流不織布層が84.1%であった。
次いで、得られた積層体について、表1に示す所定量のオイル(パラフィン系オイル;JIS K2283の動粘度試験方法に基づき測定される粘度が、20℃において32mm2/s)を、最上流不織布層側からスプレーを吹きつけて含浸させることにより、不織布濾材を製造した。評価結果を表1に示す。
なお、表中のオイル量は、オイル吹きつけ前の積層体の重量(M0)と、オイル吹きつけ後の不織布濾材の重量(M1)をそれぞれ測定し、重量の差(M1−M0)を不織布濾材の表面積で除することにより求めた。
中間不織布層における繊維径17μm、繊維長51mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径17μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、不織布濾材を形成した。評価結果を表1に示す。
最下流不織布層における繊維径12μm、繊維長38mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径12μm、繊維長38mmのレギュラーポリエステル繊維に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、不織布濾材を形成した。評価結果を表1に示す。
中間不織布層における繊維径17μm、繊維長51mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径17μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維とし、最下流不織布層における繊維径12μm、繊維長38mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径12μm、繊維長38mmのレギュラーポリエステル繊維に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、不織布濾材を形成した。すなわち、比較例1では、いずれの層にも、立体捲縮ポリエステル繊維Aを混繊せずに不織布濾材を形成した。評価結果を表1に示す。
最上流不織布層における繊維径25μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維を、繊維径25μm、繊維長51mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、不織布濾材を形成した。すなわち、比較例2では、いずれの層にも、立体捲縮ポリエステル繊維Aを混繊して不織布濾材を形成した。評価結果を表1に示す。
最上流不織布層における繊維径25μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維を、繊維径25μm、繊維長51mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aとし、中間不織布層における繊維径17μm、繊維長51mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径17μm、繊維長51mmのレギュラーポリエステル繊維とし、最下流不織布層における繊維径12μm、繊維長38mmの立体捲縮ポリエステル繊維Aを、繊維径12μm、繊維長38mmのレギュラーポリエステル繊維に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、不織布濾材を形成した。すなわち、比較例3では、最上流不織布層のみに立体捲縮ポリエステル繊維Aを混繊して不織布濾材を形成した。評価結果を表1に示す。
2 中間不織布層
3 最下流不織布層
4 不織布濾材
Claims (13)
- 最上流不織布層と最下流不織布層を含む複数の不織布層の積層体にオイルを含浸させた不織布濾材であって、
前記最上流不織布層には立体捲縮繊維が混繊されておらず、
最上流不織布層以外の不織布層のうち少なくとも1つに立体捲縮繊維が混繊されており、
前記最下流不織布層の空隙率が、最上流不織布層の空隙率よりも低くされていることを特徴とする不織布濾材。 - 前記立体捲縮繊維が、異なる材料を組み合わせた複合繊維である請求項1に記載の不織布濾材。
- 少なくとも最下流不織布層に立体捲縮繊維を混繊する請求項1又は2に記載の不織布濾材。
- 前記最下流不織布層の平均繊維径が、最上流不織布層の平均繊維径よりも細くされた請求項1〜3のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- 前記積層体は、最上流不織布層と最下流不織布層との間に中間不織布層を有しており、最上流不織布層を構成する全ての繊維の平均繊維径が17μm〜33μmであり、最上流不織布層を構成する全ての繊維の平均繊維径と、中間不織布層を構成する全ての繊維の平均繊維径との差が、3〜16μmである請求項4に記載の不織布濾材。
- 前記最下流不織布層の目付が、最上流不織布層の目付よりも大きくされる請求項1〜5のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- 前記積層体が最上流不織布層と最下流不織布層の2層から構成されており、
最上流不織布層の目付が27g/m2以上173g/m2未満であり、
最下流不織布層の目付が110g/m2以上280g/m2未満であり、
最下流不織布層の目付が、最上流不織布層の目付よりも大きくされる請求項1〜4、6のいずれか1項に記載の不織布濾材。 - 前記積層体が最上流不織布層、中間不織布層、及び最下流不織布層の3層から構成されており、
最上流不織布層の目付が27g/m2以上63g/m2未満であり、
中間不織布層の目付が63g/m2以上110g/m2未満であり、
最下流不織布層の目付が110g/m2〜170g/m2である請求項1〜6のいずれか1項に記載の不織布濾材。 - 立体捲縮繊維を含む前記不織布層では、立体捲縮繊維を、不織布形成繊維100重量%中、10〜80重量%含む請求項1〜8のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- JIS K2283の動粘度試験方法に基づき測定される粘度が、20℃において15〜45mm2/sであるオイルを2〜10g/0.1m2含浸した請求項1〜9のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- JIS D1612(自動車用エアクリーナ試験方法)で測定されるダスト捕集量が120g/0.1m2以上であり、ダストの捕集効率99%以上である請求項1〜10のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- 立体捲縮繊維が、サイドバイドサイド構造又は偏心構造を有する請求項1〜11のいずれか1項に記載の不織布濾材。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の不織布濾材を収めるエアクリーナ。
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