JP2019063751A - Filter material for automobile fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材に関する。本発明は、より詳細には、自動車用燃料タンクに設置される燃料ポンプの1次側に用いられるサクションフィルター用の自動車燃料用フィルター材に関する。 The present invention relates to an automotive fuel filter material in which a plurality of non-woven fabrics are laminated. More particularly, the present invention relates to an automotive fuel filter material for a suction filter used on the primary side of a fuel pump installed in an automotive fuel tank.
従来、自動車タンクに設置される燃料ポンプの1次側に用いられるフィルター(以下、「サクションフィルター」ともいう。)には、織物メッシュや、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布に代表される長繊維不織布、ニードルパンチ不織布やサーマルボンド不織布に代表される短繊維不織布、などを使用したフィルター材が使用されており、これらのフィルター材には5〜50μm前後の粒子の捕捉性能、好ましくは10〜30μm以上の粒子の捕捉性能に優れることが求められていた。
近年、インジェクターの高性能化から要求性能も上がっており、さらなる高捕捉性能,高寿命化が求められている。
Conventionally, a filter (hereinafter, also referred to as "suction filter") used on the primary side of a fuel pump installed in an automobile tank is a woven fabric mesh, a long fiber nonwoven fabric represented by a spunbond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric, A filter material using a staple-punched non-woven fabric or a short-fiber non-woven fabric represented by a thermal bond non-woven fabric, etc. is used. These filter materials have a trapping performance of particles of about 5 to 50 μm, preferably 10 to 30 μm or more It has been required to be excellent in particle capture performance.
In recent years, the required performance has been raised from the higher performance of the injector, and the further higher capturing performance and the longer life are required.
従来のスパンボンド法やメルトブロー法、エレクトロスピニング法等により作製された不織布は、小面積で見ると繊維配列が必ずしも均一ではなく、そのため、繊維間隔の均一性に欠け、目付、繊維径、通気度などのフィルター性能に関わる性質のばらつきが大きいという問題があった。このようなばらつきは、フィルター材としての捕捉性能や寿命などの性能ばらつきとなって現れるため、濾過面積が50〜500cm2程度の小さい面積で安定したフィルター性能を維持することが難しく、サクションフィルターとして使用するフィルター材としては不向きとされていた。 Nonwoven fabrics produced by the conventional spunbond method, meltblowing method, electrospinning method, etc. are not necessarily uniform in fiber arrangement when viewed in a small area, and therefore lack in uniformity of fiber spacing, fabric weight, fiber diameter, air permeability There is a problem that the variation in the properties related to the filter performance such as is large. Such variations appear as performance variations such as capture performance and life as a filter material, so it is difficult to maintain stable filter performance in a small area of about 50 to 500 cm 2 in filtration area, and as a suction filter It was considered unsuitable as a filter material to be used.
かかる問題を解決するためにフィルター材の粒子捕捉性を低下させる手段が採用されていたが、その手段としてメルトブロー法等により作製させた不織布に比して、繊維径の太い不織布となるスパンボンド不織布、スパンレース不織布をフィルター材に用いる、織物をフィルター材に用いる、等が挙げられる。
それぞれの手段においてフィルター材の寿命は、メルトブロー不織布を用いたフィルター材に比較して延びる効果は得られるものの、要求される粒子の捕捉性能を、スパンボンド不織布を用いることによって得るためには、スパンボンド不織布の作製が行われた後の工程で表面の平滑処理を施すなど、後工程での処理が必要となる。この場合、メルトブロー不織布等の合成長繊維不織布と同様に、高捕捉効率であるものの、その捕捉態様は表面濾過であり、濾材表面が粒子により早期に閉塞されて短寿命であるとの問題がある。
In order to solve such a problem, a means for reducing the particle trapping property of the filter material has been adopted, but as a means therefor, a spunbond non-woven fabric which becomes a non-woven fabric having a larger fiber diameter than a non-woven fabric produced by melt blowing method or the like. Spunlace nonwoven fabric is used as a filter material, and woven fabric is used as a filter material.
Although the service life of the filter material can be extended as compared with the filter material using a melt-blown nonwoven fabric in each means, the span of the required particle capturing performance can be obtained by using a spunbond nonwoven fabric, although the effect is obtained. It is necessary to perform processing in a later step, such as performing surface smoothing processing in a step after preparation of the bonded nonwoven fabric. In this case, as with synthetic long-fiber non-woven fabrics such as melt-blown non-woven fabrics, although the capture efficiency is high, the capture mode is surface filtration, and there is a problem that the filter medium surface is blocked early by particles and has a short life. .
上記課題に対して、以下の特許文献1では、スパンボンド不織布を中間層としたスパンレース不織布をフィルター材として用いることにより、中間層として織物を用いた場合と比較して、微細粒子の十分な捕捉性能を維持しながら、長寿命なフィルター材を得ることができ、且つ長繊維スパンレース不織布を積層させることで、さらなる高寿命化を発現することを見出している。
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、微粒子を捕捉していくと最終的には表面閉塞となってしまい、ある一定の差圧上昇後は、加速度的に差圧が上昇していくため、高圧条件下では寿命が満足するものを得ることはできなかった。
With respect to the above problems, in Patent Document 1 below, by using a spunlace nonwoven fabric having a spunbond nonwoven fabric as an intermediate layer as a filter material, sufficient fine particles can be obtained as compared with the case where a woven fabric is used as an intermediate layer. It has been found that a long-life filter material can be obtained while maintaining the trapping performance, and by laminating a long-fiber spunlaced non-woven fabric, further longevity can be expressed.
However, according to the technology described in Patent Document 1, when fine particles are captured, the surface is finally clogged, and after an increase in a certain differential pressure, the differential pressure increases in an accelerating manner. Under high pressure conditions, it was not possible to obtain a satisfactory life.
前記した従来技術の問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、微細粒子の十分な捕捉性能を有し、かつ、高圧条件下でも長寿命化を達成する自動車燃料用フィルター材を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art described above, the problem to be solved by the present invention is to provide a filter material for automobile fuel which has sufficient capturing performance of fine particles and achieves long life even under high pressure conditions. It is.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討し実験を重ねた結果、プレフィルター層として熱圧着結合を加工により解除させた繊維径の異なるスパンボンド不織布を段階的な傾斜構造を形成させて積層させ、メインフィルター層としてプレフィルター層よりも高い捕集性を有したスパンレース不織布を積層させ、且つ、空隙率を80%〜87%にすることによって、従来の自動車燃料用フィルター材と比較して、高度な微細粒子の捕捉性能を有しながら、且つ高圧条件下でも長寿命となる自動車燃料用フィルター材が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、以下の通りのものである。
As a result of intensive studies and repeated experiments to solve the above problems, the present inventors form a graded graded structure of spunbonded nonwoven fabrics having different fiber diameters in which thermocompression bonding is released by processing as a prefilter layer. Conventional automobile fuel filter materials by laminating a spunlaced non-woven fabric having a collection property higher than that of the prefilter layer as the main filter layer, and making the porosity 80% to 87%. It has been found that a filter material for automobile fuels can be obtained which has a high fine particle capturing performance and a long life even under high pressure conditions as compared with the above, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
[1]上流側最外層として合成樹脂からなる補強材、長繊維スパンレース不織布からなるプレフィルター層、短繊維スパンレース不織布からなるメインフィルター層、及び下流側最内層として長繊維不織布層からなるカバー材が一体接合され、かつ、空隙率が80〜87%であることを特徴とするフィルター材。
[2]前記メインフィルター層が2層以上の短繊維スパンレース不織布からなり、該メインフィルター層全体の目付が250〜300g/m2、通気度が10〜20ml/cm2/sec、繊維径が2〜15μmであり、かつ、該繊維径がフィルター材の上流側から下流側に向かって小さくなる傾斜構造を有する、前記[1]に記載のフィルター材。
[3]前記プレフィルター層が3層以上の長繊維スパンレース不織布からなり、該長繊維スパンレース不織布の目付が50〜100g/m2、通気度が80〜180ml/cm2/secであり、繊維径が9〜15μmであり、かつ、該通気度及び繊維径がフィルター材の上流側から下流側に向かって小さくなる傾斜構造を有する、前記[1]又は[2]に記載のフィルター材。
[4]前記フィルター材の総目付が500〜700g/m2であり、かつ、通気度が5〜10ml/cm2/secである、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のフィルター材。
[5]自動車燃料用である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載のフィルター材。
[1] A cover made of a reinforcing material made of a synthetic resin as the upstream outermost layer, a prefilter layer made of a long fiber spunlace nonwoven fabric, a main filter layer made of a short fiber spunlace nonwoven fabric, and a long fiber nonwoven fabric as the downstream innermost layer A filter material characterized in that the materials are integrally joined and the porosity is 80 to 87%.
[2] The main filter layer is composed of two or more short fiber spunlaced non-woven fabrics, the total weight of the main filter layer is 250 to 300 g / m 2 , the air permeability is 10 to 20 ml / cm 2 / sec, the fiber diameter is The filter material according to the above [1], which has an inclined structure of 2 to 15 μm and in which the fiber diameter decreases from the upstream side to the downstream side of the filter material.
[3] The prefilter layer is composed of three or more long fiber spunlace nonwoven fabrics, the fabric weight of the long fiber spunlace nonwoven fabric is 50 to 100 g / m 2 , and the air permeability is 80 to 180 ml / cm 2 / sec, The filter material according to the above [1] or [2], which has a fiber diameter of 9 to 15 μm and an inclined structure in which the air permeability and the fiber diameter decrease from the upstream side to the downstream side of the filter material.
[4] The filter according to any one of the above [1] to [3], wherein the total basis weight of the filter material is 500 to 700 g / m 2 and the air permeability is 5 to 10 ml / cm 2 / sec. Material.
[5] The filter material according to any one of the above [1] to [4], which is for automobile fuel.
本発明の自動車燃料用フィルター材では、上流から下流に向かって繊維径が小さくなる傾斜構造を有する嵩高な不織布を積層させ、一体接合後の空隙率を80〜87%へ調整することによって、大きさの異なる粒子を順次捕捉する傾斜機能を持たせながら、表層にケーク層を形成することが可能であり、フィルター寿命の延長を図ることができる。 In the filter material for automobile fuel according to the present invention, bulky non-woven fabric having a sloped structure in which the fiber diameter decreases from upstream to downstream is laminated, and the porosity after integral bonding is adjusted to 80 to 87%. It is possible to form a cake layer on the surface layer while providing a gradient function of sequentially capturing particles different in size, and to extend the filter life.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の自動車燃料用フィルター材は、上流側最外層として合成樹脂からなる補強材、長繊維スパンレース不織布からなるプレフィルター層、短繊維スパンレース不織布からなるメインフィルター層、及び下流側最内層として長繊維不織布層からなるカバー材が一体接合され、かつ、空隙率が80〜87%であることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The automotive fuel filter material of the present embodiment includes a reinforcing material made of a synthetic resin as the upstream outermost layer, a prefilter layer made of a long fiber spunlace nonwoven fabric, a main filter layer made of a short fiber spunlace nonwoven fabric, and a downstream innermost layer The cover material which consists of a long fiber nonwoven fabric layer is integrally joined, and the porosity is 80 to 87%.
本実施形態のメインフィルター層は、好ましくは、2層以上の短繊維スパンレース不織布からなり、該メインフィルター層全体の目付が250〜300g/m2、通気度が10〜20ml/cm2/sec、繊維径が2〜15μmであり、かつ、該繊維径がフィルター材の上流側から下流側に向かって小さくなる傾斜構造を有する。また、2層の短繊維スパンレース不織布間には、中間層として長繊維不織布を用いて、3層をスパンレース加工により一体化してもよい。 The main filter layer of the present embodiment is preferably made of two or more layers of staple fiber spunlaced non-woven fabric, and the basis weight of the entire main filter layer is 250 to 300 g / m 2 , and the air permeability is 10 to 20 ml / cm 2 / sec The fiber diameter is 2 to 15 μm, and the fiber diameter has an inclined structure that decreases from the upstream side to the downstream side of the filter material. In addition, a long-fiber non-woven fabric may be used as an intermediate layer between the two-layer short-fiber spunlaced non-woven fabric, and the three layers may be integrated by spunlacing.
本明細書中、用語「一体接合」とは、複数層の不織布等を熱圧着等で接合し一体化することを広く意味し、特定の接合方法に限定されることを意図していない。
繊維径を上記構成とすることにより、不織布の厚さ方向に繊維径を変化させた傾斜機能を持たせて、各層で異なる粒子径の微細粒子を保持してフィルター寿命を延長させることが可能となる。
本明細書中、短繊維スパンレース不織布とは、短繊維をウェブ化し、高圧水流で繊維を交絡させた不織布をいい、例えば、カードウェブ、ランダムウェブ、湿式抄造ウェブ等を高圧の柱状流により、三次元交絡させた不織布が挙げられる。中でも極細の短繊維を用いて湿式抄造ウェブとし、高圧の柱状流により三次元交絡させた湿式極細繊維不織布は、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布などの合成長繊維不織布と比較して、目付、厚み、通気度などフィルター性能に影響を及ぼす物性が均一であり、微細粒子の捕捉効率が優れている点から、サクションフィルター用不織布として好ましい。
In the present specification, the term "integral bonding" broadly means bonding and integrating a plurality of non-woven fabrics and the like by thermocompression bonding or the like, and is not intended to be limited to a specific bonding method.
By making the fiber diameter into the above-mentioned configuration, it is possible to provide a gradient function in which the fiber diameter is changed in the thickness direction of the non-woven fabric and to hold fine particles of different particle diameters in each layer to extend the filter life. Become.
In the present specification, a short fiber spunlace non-woven fabric refers to a non-woven fabric in which short fibers are formed into a web and fibers are entangled by high pressure water flow, for example, carded web, random web, wet papermaking web etc. by high pressure columnar flow, A three-dimensional entangled nonwoven fabric can be mentioned. Above all, a wet ultrafine fiber non-woven fabric made into a wet paper-making web using ultra-fine short fibers and three-dimensional entangled by high pressure columnar flow is compared with synthetic long fiber non-woven fabric such as spun bond non-woven fabric and melt-blown non-woven fabric. It is preferable as a non-woven fabric for a suction filter from the viewpoint that physical properties that affect filter performance such as air permeability are uniform and the capture efficiency of fine particles is excellent.
傾斜構造についてさらに説明すると、不織布A、不織布B、不織布Cの3層を積層させる時、上流側から不織布A、不織布B、不織布Cと積層させ、繊維径が、不織布A>不織布B>不織布Cの関係となること、もしくは、通気度が、不織布A>不織布B>不織布Cの関係となること、もしくはその両方の場合をいう。
ただし、2層の短繊維スパンレース不織布の間の中間層として長繊維不織布を用い、3層をスパンレース加工により一体化した場合の中間層については、その限りではない。
Further explaining the inclined structure, when laminating three layers of nonwoven fabric A, nonwoven fabric B and nonwoven fabric C, they are laminated from the upstream side with nonwoven fabric A, nonwoven fabric B and nonwoven fabric C, and the fiber diameter is nonwoven fabric A> nonwoven fabric B> nonwoven fabric C Or the air permeability is in the relationship of nonwoven fabric A> nonwoven fabric B> nonwoven fabric C, or both.
However, it is not the limitation about an intermediate layer at the time of using a long fiber nonwoven fabric as an intermediate layer between two layers of short fiber spunlace nonwoven fabrics, and integrating three layers by spunlace processing.
メインフィルター層の短繊維スパンレース不織布の短繊維及び中間層として用いる長繊維不織布の材質としては、一体化接合を行うため、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂には、ナイロン6、ナイロン66、共重合ポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン等のオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系繊維があげられる。これらの例示中では、燃料油に対して、膨潤が少なく、積層加工等における取扱性が比較的容易なポリエステル系繊維やポリアミド系繊維を用いることが好ましい。 As a material of the long fiber non-woven fabric used as the short fiber and the intermediate layer of the short fiber spun lace non-woven fabric of the main filter layer, a thermoplastic resin is preferable in order to perform integral bonding. Examples of thermoplastic resins include nylon 6, nylon 66, copolyamide fibers, olefin fibers such as polyethylene, polypropylene and copolypropylene, and polyester fibers such as polyethylene terephthalate and copolyester. In these examples, it is preferable to use a polyester fiber or a polyamide fiber having a small swelling with respect to fuel oil and having a relatively easy handleability in lamination processing and the like.
本実施形態のプレフィルター層は、好ましくは、3層以上の長繊維スパンレース不織布からなり、該長繊維スパンレース不織布の目付が50〜100g/m2、通気度が80〜180ml/cm2/secであり、繊維径が9〜15μmであり、かつ、該通気度及び繊維径がフィルター材の上流側から下流側に向かって小さくなる傾斜構造を有する。
本実施形態のプレフィルター層に用いる長繊維スパンレース不織布は、例えば、公知のスパンボンド方法により得ることができるものである。例えば、溶融紡糸で連続フィラメントのウェブを得、一対のエンボスロールと平滑ロールで部分的に熱圧着することにより得られる。熱圧着された状態でのスパンボンド不織布に対して、熱圧着結合を加工によって解除させることによって嵩高にする必要があるが、該スパンボンド不織布に対する加工は、高圧水流を噴射するウォータージェット加工法、ニードルパンチ加工、などの方法によって熱圧着結合を解除させることが好ましい。
これらの加工によって熱圧着結合が解除された該スパンボンド不織布は、繊維が三次元的に均一に配列され、不織布内部の空隙が増大することによって、繊維の交絡によって形成される細孔の径が均一になり、微粒子の高い捕捉性を維持しながら、内部の粒子捕捉量が増加するため寿命延長の効果が得られる。
The pre-filter layer of the present embodiment is preferably composed of three or more long fiber spunlace nonwoven fabrics, the fabric weight of the long fiber spunlace nonwoven fabric is 50 to 100 g / m 2 , and the air permeability is 80 to 180 ml / cm 2 / sec, the fiber diameter is 9 to 15 μm, and the air permeability and the fiber diameter have a sloped structure that decreases from the upstream side to the downstream side of the filter material.
The long fiber spunlaced non-woven fabric used for the prefilter layer of the present embodiment can be obtained, for example, by a known spunbond method. For example, it can be obtained by melt spinning to obtain a web of continuous filaments and partially thermocompression bonding with a pair of embossing rolls and a smoothing roll. It is necessary to make bulk of spunbonded non-woven fabric in the state of thermocompression bonded by breaking the thermocompression bonding by processing, and processing for the spunbonded non-woven fabric is a water jet processing method of injecting high pressure water flow, It is preferable to release the thermocompression bonding by a method such as needle punching.
In the spunbonded nonwoven fabric from which thermocompression bonding has been released by these processes, the fibers are uniformly arranged three-dimensionally and the voids inside the nonwoven fabric are increased, so that the diameter of the pores formed by the fiber entanglement is The effect of life extension can be obtained because the amount of internal particle trapping is increased while maintaining uniformity and high particle trapping performance.
前記長繊維スパンレース不織布は、1層以上、より好ましくは、3層以上積層され、且つ、繊維径がフィルター材の上流側から下流側に向かって細くなり、通気度がフィルター材の上流側から下流側に向かって小さくなる傾斜構造とし、異なる粒子を順次捕捉する傾斜機能を持たせることが好ましく、各層の繊維径9〜16μm、通気度110〜300ml/cm2/sec、目付50〜100g/m2、空隙率90%以上であることが好ましい。 The long fiber spunlaced non-woven fabric is laminated in one or more layers, preferably in three or more layers, and the fiber diameter decreases from the upstream side to the downstream side of the filter material, and the air permeability is from the upstream side of the filter material It is preferable to have a gradient structure that becomes smaller toward the downstream side, and to have a gradient function of sequentially capturing different particles, and the fiber diameter of each layer is 9 to 16 μm, the air permeability 110 to 300 ml / cm 2 / sec, the fabric weight 50 to 100 g / l. It is preferable that it is m < 2 > and the porosity 90% or more.
傾斜構造についてさらに説明すると、不織布A、不織布B、不織布Cの3層を積層させる時、上流側から不織布A、不織布B、不織布Cと積層させ、繊維径が、不織布A>不織布B>不織布Cの関係となること、もしくは、通気度が、不織布A>不織布B>不織布Cの関係となること、もしくはその両方の場合をいう。 Further explaining the inclined structure, when laminating three layers of nonwoven fabric A, nonwoven fabric B and nonwoven fabric C, they are laminated from the upstream side with nonwoven fabric A, nonwoven fabric B and nonwoven fabric C, and the fiber diameter is nonwoven fabric A> nonwoven fabric B> nonwoven fabric C Or the air permeability is in the relationship of nonwoven fabric A> nonwoven fabric B> nonwoven fabric C, or both.
プレフィルター層の長繊維スパンレース不織布の材質としては、一体接合を行うため、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂には、ナイロン6、ナイロン66、共重合ポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン等のオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系繊維があげられる。これらの例示中では、燃料油に対して、膨潤が少なく、積層加工等における取扱性が比較的容易なポリエステル系繊維やポリアミド系繊維を用いることが好ましい。 As a material of the long fiber spunlaced non-woven fabric of the pre-filter layer, a thermoplastic resin is preferable in order to perform integral bonding. Examples of thermoplastic resins include nylon 6, nylon 66, copolyamide fibers, olefin fibers such as polyethylene, polypropylene and copolypropylene, and polyester fibers such as polyethylene terephthalate and copolyester. In these examples, it is preferable to use a polyester fiber or a polyamide fiber having a small swelling with respect to fuel oil and having a relatively easy handleability in lamination processing and the like.
前記不織布は、一般的に繊維径が細くなることによって、フィルター材にとって重要な性能である捕捉性能は向上するが、フィルター寿命が短くなるという二律背反関係にある。一般的には、メルトブロー不織布のような繊維径が5μm以下の不織布を積層させた場合、寿命が短くなってしまい、サクションフィルター材として不十分な性能となる。また、繊維径を太くすることによって、寿命は延長される効果があるが捕捉性能が低下するため、同様にサクションフィルター材として不十分な性能となる。 Although the non-woven fabric generally improves the capture performance, which is an important performance for the filter material, by reducing the fiber diameter, it is in a trade-off relationship that the filter life becomes short. In general, when a non-woven fabric having a fiber diameter of 5 μm or less such as a melt-blown non-woven fabric is laminated, the life becomes short, and the performance becomes insufficient as a suction filter material. In addition, by increasing the fiber diameter, the life can be extended, but the capture performance is lowered, so that the performance is also insufficient as a suction filter material.
そこで、寿命延長効果を有するプレフィルター層と補足性能を有するメインフィルター層とを積層させることで、寿命と補足性能を両立させることが可能となる。 Therefore, by laminating the prefilter layer having the life extension effect and the main filter layer having the supplementary performance, it is possible to make the life and the supplementary performance compatible.
本実施形態の最内層とは、フィルター材の最下流部に配置される層であり、サクションフィルターは、通常、特許文献2の図2及び特許文献3の図1に示されるような袋状をなし、その内部には当該袋の内面が密着して燃料の流れを阻害することを防止するため、間隔形成部品が内装されている。さらに、かかる間隔形成部品は、内部空間を常時適切に形成させることを目的として、骨材状の突起をもってフィルター材の最下流部の面と接触している。そのため、車両走行時の振動等によって当該突起部と接触するフィルター材に繊維の断裂が生ずる恐れがあり、これが進行した場合、当該断裂した繊維がフィルター材から遊離し、燃料ポンプに流入して燃料ポンプの破損につながるおそれがある。かかる問題を解消するため、フィルター材の最下流部に、カバー材として、スパンボンド不織布やモノフィラメント織物を使用することで、サクションフィルターの間隔形成部品とフィルター材との接触によって生じる繊維の断裂を防止し、強度面での信頼性の高いフィルター材を得ることができる。
The innermost layer in the present embodiment is a layer disposed at the most downstream portion of the filter material, and the suction filter usually has a bag shape as shown in FIG. 2 of Patent Document 2 and FIG. 1 of
カバー材の材質としては、一体化接合を行うため、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂には、ナイロン6、ナイロン66、共重合ポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン等のオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系繊維があげられる。これらの例示中では、燃料油に対して、膨潤が少なく、積層加工等における取扱性が比較的容易なポリエステル系繊維やポリアミド系繊維を用いることが好ましい。 As a material of a cover material, in order to perform integral joining, a thermoplastic resin is preferable. Examples of thermoplastic resins include nylon 6, nylon 66, copolyamide fibers, olefin fibers such as polyethylene, polypropylene and copolypropylene, and polyester fibers such as polyethylene terephthalate and copolyester. In these examples, it is preferable to use a polyester fiber or a polyamide fiber having a small swelling with respect to fuel oil and having a relatively easy handleability in lamination processing and the like.
本実施形態の補強材とは、フィルター材の最上流部に配置されるものであり、フィルター材の最上流部には当該袋状の外面が燃料タンク内面と密着して燃料の流れを阻害することを防止し、かつ、燃料タンク内面との接触によりフィルター材に用いられる繊維が断裂・遊離することを防止するため、モノフィラメント織物や通常のスパンボンド不織布等を積層することができる。 The reinforcing material of the present embodiment is disposed at the most upstream portion of the filter material, and the bag-like outer surface is in close contact with the inner surface of the fuel tank at the most upstream portion of the filter material to inhibit the flow of fuel. In order to prevent the problem and to prevent the fibers used in the filter material from being broken or released by contact with the inner surface of the fuel tank, monofilament woven fabric, ordinary spunbonded non-woven fabric or the like can be laminated.
補強材の材質としては、一体化接合を行うため、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂には、ナイロン6、ナイロン66、共重合ポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン等のオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系繊維があげられる。これらの例示中では、燃料油に対して、膨潤が少なく、積層加工等における取扱性が比較的容易なポリエステル系繊維やポリアミド系繊維を用いることが好ましい。 As a material of a reinforcing material, in order to perform integral joining, a thermoplastic resin is preferable. Examples of thermoplastic resins include nylon 6, nylon 66, copolyamide fibers, olefin fibers such as polyethylene, polypropylene and copolypropylene, and polyester fibers such as polyethylene terephthalate and copolyester. In these examples, it is preferable to use a polyester fiber or a polyamide fiber having a small swelling with respect to fuel oil and having a relatively easy handleability in lamination processing and the like.
補強材、プレフィルター層、メインフィルター層、カバー材の材質は、一体接合時の加工性を考慮するとすべて同一の素材であることが好ましい。 The materials of the reinforcing material, the prefilter layer, the main filter layer, and the cover material are preferably all the same material in consideration of the processability at the time of integral bonding.
本実施形態においては、補強材、プレフィルター層、メインフィルター層、カバー材は、熱溶着させることで一体接合させた。一体接合の方法としては、超音波溶着による部分溶着が好ましい、図1を用いて説明すると、原材料(1)を送り出し、ピンロール(3)へ超音波ホーン(2)を押し当てる事で、ピンロール(3)のピン部分のみが超音波により溶着される。
一体接合後のフィルター材の厚みの調整は、一般的には、超音波ホーンとピンロールとの接圧による調整,超音波溶着後にカレンダー加工による調整がある。
また、部分溶着のパターンとしては、溶着部分はフィルターとしては機能しないため、死面積の観点から、平行型、正三角型の様に溶着部間の距離が等間隔にて整列したパターンが好ましく、溶着面積率は0.1〜4.0%であることが好ましい。
溶着部間の距離が等間隔にて整列したパターンとは、図4に示すように部分溶着部(18)間の距離がすべて等間隔になっていることを言う。
In the present embodiment, the reinforcing material, the pre-filter layer, the main filter layer, and the cover material are integrally joined by heat welding. As a method of integral joining, partial welding by ultrasonic welding is preferable. To explain using FIG. 1, the raw material (1) is sent out and the ultrasonic horn (2) is pressed against the pin roll (3) Only the pin portion of 3) is welded by ultrasonic waves.
Generally, adjustment of the thickness of the filter material after integral bonding includes adjustment by contact pressure between the ultrasonic horn and the pin roll, and adjustment by calendering after ultrasonic welding.
Moreover, as the pattern of partial welding, since the welded part does not function as a filter, a pattern in which the distances between welded parts are aligned at equal intervals like parallel type or regular triangle type is preferable from the viewpoint of dead area, It is preferable that a welding area ratio is 0.1 to 4.0%.
The pattern in which the distances between welds are arranged at equal intervals means that all the distances between partial welds (18) are equally spaced as shown in FIG.
サクションフィルター用フィルター材に求められるフィルター性能としては、接続される燃料ポンプの各種性能から求められる微細粒子の捕捉効率と捕捉効率を維持しながらの充分なフィルター寿命を保持することが求められる。本実施形態のフィルター材のフィルター性能は、好ましくは、粒子径10μm以上の微細粒子の捕捉効率が95%以上であり、かつ、JIS-B-8356-8に準拠した測定方法により測定した差圧の上昇量が10kPaの到達時間が30分以上であり、且つ差圧の上昇量が30kPaまでの到達時間が60分以上である。
本実施形態のフィルター材は、熱圧着結合を解除したスパンボンド不織布をプレフィルター層として用い、湿式極細繊維不織布をメインフィルター層として用い、且つ空隙率を80%〜87%に管理することで、最上流部である最外層の表面にフィルター残留物によるケーク層が形成され、プレフィルター層の密度勾配及びメインフィルター層の密度勾配により、充分な微細粒子の捕捉効率を維持しながら、高圧条件下でのフィルター寿命を格段に上昇させることができる。
As filter performance required for the filter material for suction filter, it is required to maintain capture efficiency of fine particles required from various performances of the connected fuel pump and sufficient filter life while maintaining capture efficiency. The filter performance of the filter material of this embodiment is preferably a differential pressure measured by a measurement method according to JIS-B-8356-8, in which the capture efficiency of fine particles with a particle diameter of 10 μm or more is 95% or more. The arrival time for the increase amount of 10 kPa is 30 minutes or more, and the arrival time for the increase amount of the differential pressure to 30 kPa is 60 minutes or more.
The filter material of the present embodiment uses a spunbond non-woven fabric from which thermocompression bonding has been released as a prefilter layer, uses a wet ultrafine fiber non-woven fabric as a main filter layer, and controls the porosity to 80% to 87%. A cake layer is formed by the filter residue on the surface of the outermost layer which is the most upstream portion, and under high pressure conditions while maintaining sufficient fine particle capture efficiency by the density gradient of the prefilter layer and the density gradient of the main filter layer. Filter life can be dramatically increased.
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。尚、実施例中の特性は、下記の方法で測定した。
(1)目付(g/m2)
100mm×100mmの試料を幅方向に7点、長さ方向に4点採取し、重量を測定し、g/m2に換算し、その平均値を求めた。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. The characteristics in the examples were measured by the following methods.
(1) Weight per unit area (g / m 2 )
The sample of 100 mm × 100 mm was collected at seven points in the width direction and at four points in the length direction, the weight was measured, converted to g / m 2 , and the average value was determined.
(2)厚み(mm)
JIS−L−1913−2010に規定される測定方法に準拠した方法により、測定子:φ16を用いて100g/cm2荷重時の厚みを5か所測定し、その平均値を求めた。
(2) Thickness (mm)
The thickness at a load of 100 g / cm 2 was measured at five points using a measuring element:
(3)空隙率(%)
目付と、前記した厚みから、下記式:
(1−目付/1000÷比重÷厚み)×100
により算出した。尚、ポリエチレンテレフタレートの比重には1.38を用いた。単位面積当たりの空隙率を求め、3か所以上の平均値で示した。
(3) Void ratio (%)
From the basis weight and the thickness described above, the following formula:
(1-weight / 1000 ÷ specific gravity ÷ thickness) × 100
Calculated by The specific gravity of polyethylene terephthalate was 1.38. The porosity per unit area was determined, and it was shown by an average value of three or more places.
(4)繊維径(μm)
不織布の表面を顕微鏡写真で拡大し、その繊維径(太さ)を10点実測し、その平均値を求めた。
(4) Fiber diameter (μm)
The surface of the non-woven fabric was enlarged by a photomicrograph, the fiber diameter (thickness) was measured at 10 points, and the average value was determined.
(5)通気度(ml/cm2/sec)
JIS−L−1913−2010に規定されるフラジール形試験機で、3か所測定し、その平均値を求めた。
(5) Permeability (ml / cm 2 / sec)
Three points were measured with a flange type tester defined in JIS-L-1913-2010, and the average value was determined.
(6)微粒子捕捉効率(%)
JIS−B8356−8法に準拠した簡便法により測定した。すなわち、図2に示すように、ダスト液タンク(6)に存在するJIS2号軽油中にJIS7種のダストを3mg/Lの割合で混合し、攪拌して均一に分散させた液を、ダストタンク内で攪拌機(5)を用いてプロペラ撹拌を行いながら、定量ポンプ(7)を用いて流量12ml/min/cm2でチューブ(8)を介してフィルターホルダー(9)試料に通過させ、通過前後の液を採取瓶(10)に採取し、各液の粒度分布を粒度分布計で測定し、10μm粒子径の捕捉(捕集)効率を求めた。
粒度分布測定に際しては、測定器としてPSS社製Accusizer MODEL780/SISを使用し、10μmの粒子個数を、サンプル通過前後の試験液について計測した。捕捉効率は下記式:
捕捉効率[%]=(1−出口側粒子個数/入口側粒子個数)×100
により求めた。
(6) Particle capture efficiency (%)
It measured by the simple method based on JIS-B8356-8 method. That is, as shown in FIG. 2, a dust obtained by mixing JIS 7 type dust in a proportion of 3 mg / L in JIS No. 2 light oil present in the dust liquid tank (6), stirring and uniformly dispersing, a dust tank while propeller stirrer using a stirrer (5) in the inner, passed through a filter holder (9) samples at a flow rate of 12ml / min / cm 2 through a tube (8) using a metering pump (7), before and after passing The solution was collected in a collection bottle (10), and the particle size distribution of each solution was measured with a particle size distribution meter to determine the capture (collection) efficiency of 10 .mu.m particle diameter.
When measuring the particle size distribution, using Accusizer MODEL 780 / SIS manufactured by PSS as a measuring instrument, the number of particles of 10 μm was measured for the test solution before and after passing the sample. The capture efficiency is as follows:
Capture efficiency [%] = (1−number of particles on the outlet side / number of particles on the inlet side) × 100
Determined by
(7)フィルター寿命
JIS−B8356−8法に準拠した簡便法により測定した。すなわち、図3に示すように、軽油タンク(13)中のJIS2号軽油にJIS8種のダストを20mg/Lの割合でチューブポンプ(7)を用いて添加し、当該軽油を流量150ml/minでサンプルフィルター(9)に通過させ、サンプルフィルターの前後に設置した圧力計(17)にて測定した差圧の上昇が10kPa及び30kPaに達するまでの時間(分)を測定し、フィルター寿命時間とした。
(7) Filter life It measured by the simple method based on JIS-B8356-8 method. That is, as shown in FIG. 3,
以下の表1に、実施例及び比較例に使用したメイン層不織布(メイン層1、メイン層2)、及びそれらの物性を示す。尚、メイン層不織布は、図5に示す方法により作製し、中間層(24)は、公知のスパンボンド法により作製したスパンボンド不織布である。尚、上流層(短繊維)、中間層(24)、及び下流層(短繊維)の材質はいずれもポリエチレンテレフタレートであった。 Table 1 below shows main layer nonwoven fabrics (main layer 1 and main layer 2) used in the examples and comparative examples, and their physical properties. The main layer non-woven fabric is produced by the method shown in FIG. 5, and the intermediate layer (24) is a spun bond non-woven fabric produced by a known spun bond method. The materials of the upstream layer (short fibers), the intermediate layer (24), and the downstream layer (short fibers) were all polyethylene terephthalate.
以下の表2に実施例及び比較例に使用したプレフィルター層不織布(プレ層1、プレ層2、プレ層3)、及びそれらの物性を示す。尚、プレ層1、プレ層2、及びプレ層3の材質はいずれもポリエチレンテレフタレートであった。
The prefilter layer nonwoven fabric (pre-layer 1, pre-layer 2, pre-layer 3) used for the Example and the comparative example in the following Table 2 and those physical properties are shown. The materials of the pre-layer 1, the pre-layer 2 and the
[実施例1〜3]
図1に示すように、補強材(最外層)、プレフィルター層(プレ層)、メインフィルター層、及びカバー材(最内層)(まとめて、原材料(1)で示す)を超音波溶着にて一体接合してフィルター材を得た。超音波溶着条件変更、特に、超音波ホーン(2)とピンロール(3)の接圧により厚みの異なるサンプル(一体接合反(4))を得た。加工条件を以下の表3に示す。
[Examples 1 to 3]
As shown in FIG. 1, the reinforcing material (the outermost layer), the prefilter layer (the prelayer), the main filter layer, and the cover material (the innermost layer) (collectively shown as the raw material (1)) are ultrasonically welded. Integrally bonded to obtain a filter material. By changing the ultrasonic welding conditions, in particular, by the contact pressure between the ultrasonic horn (2) and the pin roll (3), samples having different thicknesses (integral bonding joint (4)) were obtained. Processing conditions are shown in Table 3 below.
実施例1〜3では、以下の構成、順番で一体接合した:
・繊維径150μm、45メッシュ、平織りのモノフィラメント織物
・プレ層1
・プレ層2
・プレ層3
・メイン層1
・繊維径13.5μm、目付35g/m2、スパンボンド不織布
In the first to third embodiments, the following configuration and integral connection were performed in order:
・ Fiber diameter 150 μm, 45 mesh, plain weave monofilament fabric ・ Pre-layer 1
Pre-layer 2
Pre-layer 3
・ Main layer 1
・ Fiber diameter 13.5μm, 35g / m 2 in basis weight, spunbonded nonwoven fabric
[比較例1、2]
比較例1、2では、それぞれ、メイン層1、メイン層2を単独で用い、メインフィルター層単層でのフィルター性能を確認した。
Comparative Examples 1 and 2
In Comparative Examples 1 and 2, the main layer 1 and the main layer 2 were used alone, respectively, and the filter performance of the single main filter layer was confirmed.
[比較例3]
比較例3では、以下の構成、順番で一体接合した:
・繊維径70μm、50メッシュ、平織りのモノフィラメント織物
・プレ層1
・プレ層2
・プレ層3
・メイン層1
・繊維径13.5μm、目付25g/m2、スパンボンド不織布
比較例3では、比較例1に用いたメインフィルター層に、プレフィルター層を積層し、さらに、補強材、カバー材を超音波溶着にて一体化させたフィルター材のフィルター性能を確認した。
Comparative Example 3
In Comparative Example 3, the following configuration and integral bonding were performed in order:
・ Fiber diameter 70μm, 50 mesh, plain weave monofilament fabric ・ Pre-layer 1
Pre-layer 2
Pre-layer 3
・ Main layer 1
Fiber diameter: 13.5 μm, fabric weight: 25 g / m 2 , spun bond non-woven fabric In Comparative Example 3, a prefilter layer is laminated on the main filter layer used in Comparative Example 1, and further, reinforcing material and cover material are used for ultrasonic welding. The filter performance of the integrated filter material was confirmed.
実施例1〜3、及び比較例1〜3における溶着パターンはいずれも図4に示す正三角形配列とした。
結果を以下の表4に示す。
The welding patterns in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were all arranged in an equilateral triangle arrangement as shown in FIG.
The results are shown in Table 4 below.
比較例1と2を対比すると、繊維径を小さくすると、補足効率は向上するが、寿命は低下する傾向にある。また、比較例1、2では、実施例1〜3に比較して、寿命については、10kPa到達後、30kPa到達までの時間は非常に短い。これは、比較例1、2では、内部捕捉が終わり、濾材の表面が閉塞したためであると考えられる。 When Comparative Examples 1 and 2 are compared, when the fiber diameter is reduced, the supplementation efficiency is improved but the life tends to be reduced. In addition, in Comparative Examples 1 and 2, the time to reach 30 kPa after reaching 10 kPa is very short compared to Examples 1 to 3 with respect to the life. This is considered to be because in the comparative examples 1 and 2, the internal capture is finished and the surface of the filter medium is clogged.
比較例3では、プレフィルター層を積層することにより、比較例1と比較して、高捕捉、高寿命化は達成された。しかし、比較例3では、実施例1〜3に比較して、寿命については、メインフィルター単層と同じく10kPa到達後、30kPa到達までの時間は非常に短い。これは、比較例3では、プレフィルター層を積層し、フィルター材全体として密度勾配を付けることで、補足性の向上、高寿命化を達成したが、プレフィルター層の空隙率が高く、メインフィルター層が閉塞した時点でフィルター材として閉塞してしまっている状態であると考えられる。 In Comparative Example 3, by stacking the pre-filter layer, high capture and long life were achieved as compared with Comparative Example 1. However, in Comparative Example 3, as compared with Examples 1 to 3, regarding the life, the time to reach 30 kPa after reaching 10 kPa as in the case of the main filter single layer is very short. In Comparative Example 3, the prefilter layer was laminated, and by increasing the density gradient as the whole of the filter material, the improvement of the supplementability and the increase in life were achieved, but the porosity of the prefilter layer is high, and the main filter When the layer is closed, it is considered to be in a state of being closed as a filter material.
他方、実施例1〜3では、比較例3と同じプレフィルター層、メインフィルター層で積層し、フィルター材全体の空隙率を低く抑え、フィルター性能を確認した。空隙率を82%〜86%に抑えると、高捕捉、高寿命のフィルター材を得られることを確認した。
実施例1〜3では、空隙率を低く抑えることで、プレフィルター層の空隙率が比較例3よりも低くなり、プレフィルター層内にてケーク層が形成されたと考えられる。
以上の結果から、所望のフィルター性能を達成するためには、一体接合されたフィルター材の空隙率の調整が必要であることが分かった。
On the other hand, in Examples 1 to 3, the same pre-filter layer and main filter layer as in Comparative Example 3 were laminated, and the porosity of the entire filter material was kept low, and the filter performance was confirmed. It was confirmed that when the porosity is reduced to 82% to 86%, a high capture and long life filter material can be obtained.
In Examples 1 to 3, the porosity of the pre-filter layer is lower than that of Comparative Example 3 by suppressing the porosity to a low level, and it is considered that a cake layer is formed in the pre-filter layer.
From the above results, it was found that it is necessary to adjust the porosity of the integrally joined filter material in order to achieve the desired filter performance.
本発明は、不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材であり、従来のものよりも、微細粒子の捕捉性が向上し、フィルター寿命が延長されるため、自動車用燃料タンクに設置される燃料ポンプの1次側に用いられるサクションフィルターのフィルター材として好適に利用可能である。 The present invention is a filter material for automobile fuel in which non-woven fabrics are laminated, and since the trapping property of fine particles is improved and the filter life is extended compared to the conventional one, a fuel pump installed in a fuel tank for automobile It can be suitably used as a filter material of a suction filter used on the primary side of
1 原材料
2 超音波ホーン
3 ピンロール
4 一体接合反
5 撹拌機
6 ダスト液タンク
7 チューブポンプ
8 チューブ
9 サンプルフィルター
10 採取瓶
11 マグネットギヤポンプ
12 クリンアップフィルター
13 軽油タンク
14 流量計
15 ダスト液タンク
16 撹拌ポンプ
17 圧力計
18 部分溶着部
19 抄造工程
20 ウォータージェット工程
21 乾燥工程
22 巻取工程
23a 短繊維スラリー
23b 短繊維スラリー
24 中間層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 raw material 2
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