JP2021003704A

JP2021003704A - 自動車用燃料用フィルター材

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Publication number: JP2021003704A
Application number: JP2020165631A
Authority: JP
Inventors: 山田　達也; Tatsuya Yamada; 達也山田; 天野　整一; Seiichi Amano; 整一天野; 孝治菱谷; Koji Hishitani
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: JP7047038B2

Abstract

【課題】微細粒子の十分な捕捉性能を有し、かつ、長寿命化を達成する自動車燃料用フィルター材の提供。【解決手段】複数の不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材であって、該積層不織布全体の通気度は10cc/min・cm2以上であり、該積層不織布全体の空隙率は85%以上であり、そして該フィルター材は、粒子径30μm以上の粒子を90%以上捕捉することができ、かつ、JIS-B-8356-8に準拠した測定方法により測定したフィルター寿命が40分以上であることを特徴とする前記自動車燃料用フィルター材。【選択図】なし

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前記フィルター材に関する。

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。
このようなフィルター材として、例えば、以下の特許文献１には、スパンレース不織布とメルトブロー不織布とが一体接合させることにより、フィルター材の内部に粗密構造を形成させ、スパンレース不織布層で比較的大きな固形物を除去した後、メルトブロー層でより細かな固形物を除去する様にしたフィルター材が開示されている。
また、以下の特許文献２には、３層以上の異なる密度を有する織り組織からなるフィルター材が開示されている。

しかしながら、メルトブロー法等により作製された不織布を主なフィルター材として用いた場合、高い粒子捕捉性を有しているが、不織布表面で粒子捕捉が行われるため、早期に閉塞されて短寿命であるとの問題が生じていた。
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。

他方、スパンレース不織布は、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布と比較して、粒子の内部捕捉量が増加することから相対的には寿命延長効果が得られるものの、該スパンレース不織布において、中間層として使用される織物部には、流体が通過せず、該織物部はフィルター材として機能しない。そのため、該スパンレース不織布が有する粒子の内部捕捉機能が十分に発揮されていないとの問題がある。

特開２００５−１５２７６９号公報特開２００５−３０５２７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、前記した従来技術の問題を解決し、微細粒子の十分な捕捉性能を有し、かつ、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。

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、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、微細粒子の十分な捕捉性能を維持しながら、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。

［１］複数の不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材であって、該積層不織布全体の通気度は10cc/min・cm²以上であり、該積層不織布全体の空隙率は85%以上であり、そして該フィルター材は、粒子径30μm以上の粒子を90%以上捕捉することができ、かつ、JIS-B-8356-8に準拠した測定方法により測定したフィルター寿命が40分以上であることを特徴とする前記自動車燃料用フィルター材。
［２］前記複数の不織布がいずれも、スパンボンド不織布である、前記［１］に記載の自動車燃料用フィルター材。
［３］異なる繊維径と通気度を有する不織布A、不織布B、不織布Cを3層以上積層させて、部分的に溶着し一体化させた自動車燃料用フィルター材であって、該不織布Ａ乃至Ｃの目付は、それぞれ、50〜100g/m²であり、該不織布Ａ乃至Ｃの空隙率は、それぞれ、80〜95%であり、該不織布Ａ乃至Ｃの繊維径は、それぞれ、5〜20μmであるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、該不織布Ａ乃至Ｃの通気度は、それぞれ、110cc/min・cm²以上300cc/min・cm²以下であるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、そして該自動車燃料用フィルター材の上流側から下流側に向向かって不織布A、不織布B、不織布Cの順に積層されていることを特徴とする自動車燃料用フィルター材。
［４］前記不織布A、不織布B、不織布Cがいずれも、スパンボンド不織布である、前記［３］に記載の自動車燃料用フィルター材。
［５］異なる繊維径と通気度を有する不織布A、不織布B、不織布Cを3層以上積層させて、部分的に溶着し一体化させた自動車燃料用フィルター材であって、該不織布Ａ乃至Ｃの目付は、それぞれ、50〜100g/m²であり、該不織布Ａ乃至Ｃの空隙率は、それぞれ、80〜95%であり、該不織布Ａ乃至Ｃの繊維径は、それぞれ、5〜20μmであるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、該不織布Ａ乃至Ｃの通気度は、それぞれ、110cc/min・cm²以上300cc/min・cm²以下であるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、そして該自動車燃料用フィルター材の上流側から下流側に向向かって不織布A、不織布B、不織布Cの順に積層されている、前記［１］に記載の自動車燃料用フィルター材。
［６］前記不織布A、不織布B、不織布Cがいずれも、スパンボンド不織布である、前記［５］に記載の自動車燃料用フィルター材。

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い繊維径の細い嵩高な不織布を積層させることによって、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。

スパンボンド不織布のウォータージェット加工を示す概念図である。捕捉効率測定の工程を示すフロー図である。寿命評価に用いたシングルパステストを示すフロー図である。

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、複数の不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材であって、該積層不織布全体の通気度は10cc/min・cm²以上上であり、該積層不織布全体の空隙率は85%以上であり、そして該フィルター材は、粒子径30μm以上の粒子を90%以上捕捉することができ、かつ、JIS-B-8356-8に準拠した測定方法により測定したフィルター寿命が40分以上であることを特徴とする前記自動車燃料用フィルター材、及び／又は異なる繊維径と通気度を有する不織布A、不織布B、不織布Cを3層以上積層させて、部分的に溶着し一体化させた自動車燃料用フィルター材であって、該不織布Ａ乃至Ｃの目付は、それぞれ、50〜100g/m²であり、該不織布Ａ乃至Ｃの空隙率は、それぞれ、80〜95%であり、該不織布Ａ乃至Ｃの繊維径は、それぞれ、5〜20μmであるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、該不織布Ａ乃至Ｃの通気度は、それぞれ、110cc/min・cm²以上300cc/min・cm²以下であるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、そして該自動車燃料用フィルター材の上流側から下流側に向向かって不織布A、不織布B、不織布Cの順に積層されていることを特徴とする自動車燃料用フィルター材である。

前記「積層」は、複数の不織布を部分的に溶着し一体化させたものであることができる。

本実施形態の複数の不織布は、メルトブローン不織布、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、フラッシュ不織布、等のいずれの不織布であってもよいが、目的とする粒径の微細粒子の捕捉性能と寿命の観点から、スパンボンド不織布であることが好ましい。

一般的に、繊維径が5μｍ以下の不織布をフィルター材として使用した場合、繊維の交絡によって形成される微細な細孔に粒子が捕捉されるため、粒子の捕捉性は向上するものの、早期に閉塞されるため自動車燃料用フィルターとしては寿命の観点にて性能が未達となる。
また、繊維径が20μm以上の不織布をフィルター材として使用した場合、繊維の交絡によって形成される細孔径が大きく、粒子の捕捉性が低く要求される性能が未達となる。

本実施形態の不織布は、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。
また、本実施形態の不織布は繊維径の異なる不織布を3層以上積層させて使用することで、大きさの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い。

前記不織布Aは、好ましくは、繊維径12〜16μm、通気度170〜300cc/min・cm²であり、前記不織布Bは、好ましくは、繊維径10〜14μｍ、通気度140〜230cc/min・cm²であり、前記不織布Cは、好ましくは繊維径9〜13μm、通気度は110〜170cc/min・cm²であり、前記不織布A乃至Ｃの目付はいずれも50〜100g/m²、空隙率80〜95%であることが好ましい。前記不織布A乃至Ｃは、以下の関係式を満たす：
通気度：300cc/min・cm²＞不織布A>不織布B>不織布C＞110cc/min・cm²
繊維径：20μm＞不織布A>不織布B>不織布C＞5μm

本実施形態の自動車燃料用フィルター材は、好ましくは前記不織布A、不織布B、不織布Cの順で、上流から下流に向かって、積層されており、各層が最低1枚以上積層されて構成される。不織布A乃至Ｃの繊維径と通気度が上記範囲内にあると、表面方向及び厚み方向に気に綱繊維配列を有し、目的とする微細粒子の捕捉に充分なフィルター性能を得ることができる。また、不織布A乃至Ｃを前記の順に積層して構成することにより、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。

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。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、繊維径が太くなることによって、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。

不織布の空隙率を増大させる加工として、ウォータージェット加工やニードルパンチ加工が挙げられるが、ニードルパンチ加工は高速で加工針を短繊維や不織布に突き刺しており、加工品には加工針が突き刺さったことで発生した貫通孔が多数存在しており、微細粒子の捕捉性を低下させる要因となり得るため、空隙を増大させる加工はウォータージェット加工が好ましい。

前記不織布は、ウォータージェット加工によって繊維を均一に配列させて空隙率を増大させることにより、フィルター寿命を延長させている。ウォータージェット加工は、公知のスパンボンド不織布の製造工程を用い、ネットやドラム状に集積した圧着前の長繊維不織布に、直接ウォータージェット加工を施し、空隙率を増大させてもよい。また、集積したスパンボンド不織布を低温・低圧条件で圧着して巻き取った後、別工程にてウォータージェット加工を行い、空隙率を増大させてもよい。ここで、低温・低圧の条件で圧着して巻き取ったスパンボンド不織布は、不織布の形態をしているもののウォータージェット加工によって空隙率を増大させることができる程度の軽度の圧着の程度であることが好ましい。

ウォータージェット加工は、例えば、工程速度１〜１５m/minで、図１に概要を示す工程により行う。この場合の下記式：
V=60[2g(P1-P2)10000/(1000ρ)]^0.5
{式中、V：ノズルから吐出される流体の流速[m/min]、ｇ：重力加速度＝９，８[m/s²]、P1：流体の水圧[kgf/cm²]、P2：大気圧＝1.03[kgf/cm²]、ρ：流体の密度[g/cm³]である。}で表されるノズル１孔当たりの流体の仕事率Vは、０．５〜１５W、好ましくは１〜１３W、より好ましくは２〜１０Wである。

また、ノズル間隔は、1.0mm〜2.5mmが好ましく、より好ましくは1.5〜2.0mmである。尚、上述のウォータージェット加工の回数は、厚さ方向での空隙率のばらつきを抑えるため、少なくとも表裏一回以上行わなければならない。

前記ウォータージェット加工に際し、ノズル1孔当たりの流体の仕事率Wは、特開２００８−１２７６９６号公報を参照し、下記式：
F=100V(S/100)
{式中、F:ノズル１つの孔から吐出される流体の流量[cm³/min]、S:ノズル１つの孔から吐出される流体の面積[mm²]、V:ノズル１つの孔から吐出される流体の流速[m/min]である。}により求めたＦを、下記式：
W=0.163P1(F/100)
{式中、W:ノズル１孔当たりの流体の仕事率[W]、P1：流体の水圧[kgf/cm²]、F:ノズル１つの孔から吐出される流体の流量[cm³/min]である。}に代入して求めた。

本実施形態においては、前記スパンボンド不織布と該スパンボンド不織布の保護層となる部材は、超音波ウェルダーを使用し、熱溶着させることで一体接合させた。

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、粒子径３０μｍ以上の微細粒子の捕捉効率が９０％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フィルター寿命が40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用いることにより、充分な微細粒子の捕捉効率を維持しながら、フィルター寿命を格段に上昇させることができる。

加工によって熱圧着結合が解除された前記スパンボンド不織布の表面は、繊維が毛羽立ち易いため、取扱いによるフィルター性能への影響が懸念される。
毛羽立ちを防止するために、粒子捕捉性に影響の与えない部材を前記スパンボンド層の上層及び下層、すなわちフィルター材の最表面に積層させてもよい。最表面に積層させる部材としては、織物、メッシュ、スパンボンド不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、などが挙げられる。
また、最表面に積層させる部材の材質としては、ナイロン６、ナイロン６６、共重合ポリアミドなどのポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエステルなどのポリエステル系繊維などが挙げられる。
また、コスト面、ポリマー性能に起因する燃料油中での寸法安定性を考慮すると、材質としては、ポリエステル系繊維又はポリアミド系繊維が特に好ましい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、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。

（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15.3g/cm²荷重時の厚みを５か所測定し、その平均値を求めた。

（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。

（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。

（５）通気度（cc/min・cm²）
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。

（６）微粒子捕捉効率（％）
図２に示すように、ＪＩＳ−Ｂ８３５６−８法に準拠した簡便法により測定した。すなわち、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（チューブポンプ）（７）を用いて流量１２ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ^２でフィルターホルダー試料（サンプルフィルター）（９）に通過させ、通過前後の液を採取管（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、３０μｍ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ＡｃｃｕｓｉｚｅｒＭＯＤＥＬ７８０／ＳＩＳを使用し、３０μｍ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。

（７）フィルター寿命
図３に示すように、ＪＩＳ−Ｂ８３５６−８法に準拠した簡便法により測定した。すなわち、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１５０ｃｃ／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）にて測定した差圧が１０ｋＰａ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。

以下の表1に実施例及び比較例に使用した不織布を示す。尚、全サンプルの材質はポリエチレンテレフタレートである。

［不織布丸１〜丸３、丸７〜丸９、丸１３〜丸１５の製造］
低温・低圧で圧着させたスパンボンド不織布を用いて、ウォータージェット加工を行うことによって熱圧着結合を加工によって解除させて嵩高にしたスパンボンド不織布を得た。ウォータージェット加工条件は、以下の表2に示すとおりであった。また、仕上げの条件として、ウォータージェット加工を行った後のサンプルは80℃で乾燥させた。

［不織布丸４〜丸６の製造］
公知の方法で得られたスパンボンド不織布であり、溶融したポリマーを吐出量を調整することによって異なる繊維径のサンプルを得た。

［不織布丸１０〜丸１２の製造］
公知の方法で得られたメルトブロー不織布であり、異なる繊維径のサンプルを得た。

［不織布丸１６の製造］
ポリエチレンテレフタレート製長繊維不織布を公知のスパンボンド法により作製し、得られたスパンボンド不織布を中間層として、上流側の層が繊維径７．５μｍ、目付１５０g/m²、下流側の層が繊維径４μm、目付８０g/m²となるように公知の方法によりスパンレース不織布を作製した。

［実施例１〜４］
以下の表３に示すように、ウォータージェット加工を施した繊維径の異なるスパンボンド不織布を３層以上積層させたサンプルのフィルター性能比較を行った。
実施例１〜４に示すように、不織布丸１〜丸３を、上流から下流に向かって第１層から第４層に、順に積層することによって、３０μｍの粒子を９０％以上捕獲（捕集）し、ＪＩＳ−Ｂ８３５６−８法に準拠した簡便法により測定したフィルター寿命が４０分以上とすることができたことが分かる。

［比較例１］
サクションフィルターとして市販されているモノフィラメント織物、１００メッシュ品のフィルター性能評価を行った。
実施例１〜４と比較して、粒子捕捉性は低くフィルター後段へ多量の粒子が流出してしまうため、寿命は長いもののフィルターとしての効果は低いものであった。このことから、不織布をフィルター材として使用することで、微細粒子の充分な捕捉性を達成することができることが分かった。

［比較例２］
実施例１で使用したスパンボンド不織布と同じ目付、繊維径を有するスパンボンド不織布を積層し、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、空隙率が低いため内部捕捉量が低下したため寿命が低下したものと思われる。このことから、充分な粒子捕捉性を維持しながら長い寿命を達成するためには高い空隙率が必要であることが分かった。

［比較例３］
実施例４で使用したスパンボンド不織布のうち、繊維径１２．５μm品と繊維径１１．０μm品の２層を積層して、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、積層枚数が少ないため捕捉効率が低下し、また、内部捕捉量が低下したため寿命が低下したものと思われる。このことから、充分なフィルター性能を発現するためには繊維径１４．５μｍ、１２．５μm、１１．０μmの不織布をそれぞれ１層ずつ積層させる必要があることが分かった。

［比較例４］
実施例１で使用したスパンボンド不織布と同じ繊維径、半分の目付を有するスパンボンド不織布を積層し、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、目付が低いため内部捕捉量が低下したため寿命が低下したものと思われる。このことから、充分な粒子捕捉性を維持しながら長い寿命を達成するためには８０g/m²以上の目付が必要であることが分かった。

［比較例５］
実施例１で使用したスパンボンド不織布のうち、繊維径１４．５μm品を４層積層して、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、微細な粒子を捕捉することができず、また、繊維径勾配を持っていないため、１層目付近で閉塞が発生してしまい、寿命が低下したものと思われる。このことから、粒子捕捉性と長寿命を発現させるためには上流から下流に向けて繊維径勾配を有していることが必要であることが分かった。

［比較例６］
実施例１で使用したスパンボンド不織布のうち、繊維径１１．０μm品を４層積層して、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、微細な粒子を捕捉することができているが、繊維径勾配を持っていないため、比較例５と同様に１層目付近で閉塞が発生してしまい、寿命が低下したものと思われる。このことから、粒子捕捉性と長寿命を発現させるためには上流から下流に向けて繊維径勾配を有していることが必要であることが分かった。

［比較例７］
繊維径４．０μm、繊維径３．０μｍ、繊維径２．０μ、目付８０g/m²からなるメルトブロー不織布を積層して、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、繊維径が細過ぎるため、粒子捕捉性が極めて高くなり、早期に閉塞が発生したため寿命が低下した。このことから、粒子捕捉性と長寿命を発現させるためには繊維径が５μ以上であることが必要であると分かった。

［比較例８］
繊維径３０．０μm、繊維径２５．０μｍ、繊維径２２．０μ、目付８０g/m²からなるウォータージェット加工を施したスパンボンド不織布を積層して、フィルター性能評価を行った。実施例１〜４と比較して、繊維径が太過ぎるため、粒子捕捉性が低くなり、充分な粒子捕捉性を実現させることができなかった。このことから、充分な粒子捕捉性を発現させるためには繊維径が２０μ以下であることが必要であると分かった。

［比較例９］
繊維径１３μのスパンボンドを中間層に有し、一次側に繊維径１０μの繊維、二次側に繊維径７．５μの繊維からなるスパンレース不織布を用いて、フィルター性能評価を行った。
実施例１〜４と比較して、繊維径が細く厚みも薄いため、粒子捕捉性が高いものの、早期に閉塞が発生したため、寿命が短くなった。このことから、充分な粒子捕捉性と長寿命を実現させるためには、積層構造が必要であると分かった。

実施例１〜４では、３０μｍの粒子捕捉性を９０％以上実現し、ＪＩＳ−Ｂ８３５６−８法に準拠した簡便法によって測定した寿命が４０分以上となる高捕集性と長寿命を両立させるフィルター材が得られた。ウォータージェット加工を施すことで空隙率が増大し、粒子の内部捕捉量が増大したことで長寿命となる効果が得られ、繊維径の異なるスパンボンド不織布を積層させることで厚み方向に段階的に粒子を捕捉するため捕集性が向上したためである。
尚、積層に際しては、各フィルター材を重ね合せ、超音波ウェルダーを用いて部分的に溶融接合を行った。この部分接合は、１点あたりの溶融面積を３ｍｍ^２とし、１９〜２１ｍｍ間隔の正三角形配列とした。

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。

１ウォータージェット工程
２乾燥工程
３巻出工程
４巻取工程
５攪拌機
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

［１］自動車燃料用フィルター材の製造方法であって、以下の工程：
不織布Ａ、不織布Ｂ、及び不織布Ｃの熱圧着結合を加工によって解除させる工程；
得られた不織布Ａ、不織布Ｂ、及び不織布Ｃを３層以上、該自動車燃料用フィルター材の上流側から下流側に向かって不織布Ａ、不織布Ｂ、不織布Ｃの順に積層する工程；及び
積層された不織布を溶着する工程；
を含み、ここで、熱圧着結合を解除した後の不織布Ａ乃至Ｃの目付は、それぞれ、５０〜１００ｇ／ｍ^２であり、該熱圧着結合を解除した後の不織布Ａ乃至Ｃの空隙率は、それぞれ、８９．５〜９５％であり、そして該熱圧着結合を解除した後の不織布Ａ乃至Ｃの繊維径は、それぞれ、５〜２０μｍであるが、不織布Ａ＞不織布Ｂ＞不織布Ｃの関係にあることを特徴とする自動車燃料用フィルター材の製造方法。
［２］熱圧着結合を解除する前の不織布Ａ、不織布Ｂ、不織布Ｃがいずれも、スパンボンド不織布である、前記［１］に記載の方法。
［３］前記不織布Ａ乃至Ｃはいずれも、前記熱圧着結合を解除する加工により、空隙率が該加工前に比べて増大している、前記［１］又は［２］に記載の方法。
［４］前記熱圧着結合を解除する加工は、ウォータージェット加工である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載に方法。
［５］前記ウォータージェット加工において、ノズル１孔当たりの流体の仕事率が０．５〜１５Ｗである、前記［４］に記載の方法。
［６］前記熱圧着結合を解除した後の不織布Ａ乃至Ｃの通気度は、それぞれ、１１０ｃｃ／ｍｉｎ・ｃｍ ^２以上３００ｃｃ／ｍｉｎ・ｃｍ ^２以下であるが、不織布Ａ＞不織布Ｂ＞不織布Ｃの関係にあるが、不織布Ａ＞不織布Ｂ＞不織布Ｃの関係にある、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。

Claims

複数の不織布を積層させた自動車燃料用フィルター材であって、該積層不織布全体の通気度は10cc/min・cm²以上であり、該積層不織布全体の空隙率は85%以上であり、そして該フィルター材は、粒子径30μm以上の粒子を90%以上捕捉することができ、かつ、JIS-B-8356-8に準拠した測定方法により測定したフィルター寿命が40分以上であることを特徴とする前記自動車燃料用フィルター材。
前記複数の不織布がいずれも、スパンボンド不織布である、請求項１に記載の自動車燃料用フィルター材。
異なる繊維径と通気度を有する不織布A、不織布B、不織布Cを3層以上積層させて、部分的に溶着し一体化させた自動車燃料用フィルター材であって、該不織布Ａ乃至Ｃの目付は、それぞれ、50〜100g/m²であり、該不織布Ａ乃至Ｃの空隙率は、それぞれ、80〜95%であり、該不織布Ａ乃至Ｃの繊維径は、それぞれ、5〜20μmであるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、該不織布Ａ乃至Ｃの通気度は、それぞれ、110cc/min・cm²以上300cc/min・cm²以下であるが、不織布A>不織布B>不織布Cの関係にあり、そして該自動車燃料用フィルター材の上流側から下流側に向向かって不織布A、不織布B、不織布Cの順に積層されていることを特徴とする自動車燃料用フィルター材。
前記不織布A、不織布B、不織布Cがいずれも、スパンボンド不織布である、請求項３に記載の自動車燃料用フィルター材。