JP4226372B2

JP4226372B2 - キャニスターフィルタ用不織布

Info

Publication number: JP4226372B2
Application number: JP2003101151A
Authority: JP
Inventors: 裕久谷口
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: JP2004305853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用吸着フィルタに係り、特に吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の外気への拡散を防止する燃料蒸気捕集器、いわゆるキャニスターフィルタに用いて好適な不織布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを停止した自動車あるいはガソリンスタンド等のガソリンタンクから蒸発したガソリン蒸気は、従来は回収することなく大気中に放出されていた。
近年では、環境浄化の要請から吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の大気への流出を防止するために、放出パイプの途中に吸着剤を充填した捕集器（キャニスター）を取り付け、蒸発したガソリンを吸着させ、次の走行時、逆方向に空気を通して脱着してエンジンに供給する吸着剤を備えたエアクリーナが配されている。
【０００３】
そして、この吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の大気への流出を防止する吸着剤を配置する方法として、２層の濾紙あるいは不織布の間に吸着剤を挟んだシートを作り、エアクリーナー内に固定する構成が提案されている。（例えば特許文献１参照）
しかし、エレメントと吸着剤を備えたエレメントとが並列に設けられているため、燃料蒸気がエレメントを通過して大気に漏れ出る恐れがあった。
また、エレメントの不織布が容易にダストにて目詰まりを起こし、その結果、吸着剤を備えたエレメントの通気抵抗が大きく上昇して燃料蒸気の吸着力が大幅に減少する問題があった。
【０００４】
そこで、フィルタエレメントの内燃機関側に、粒状活性炭を耐熱性ネットと不織布で挟んだシート状の吸着フィルタを配置し、エンジン停止時にエンジン内部に付着したガソリン蒸気がエアクリーナーの内部へ侵入するが、そのガソリン蒸気は粒状活性炭に吸着されるため、大気へ流出することがなく、また、バックファイヤーに耐え得るように耐熱性ネットとした内燃機関用エアクリーナーが提案されている。（例えば特許文献２参照）
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６０−１４２６９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２７６４８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のものも耐熱性の効果があるにしても、活性炭の粒子やダスト粒子によって不織布フィルタが目詰まりを起こして、その結果、通気抵抗が大幅に上昇して燃料蒸気の吸着能力が大幅に減少するという問題がある。
【０００７】
本発明は上述の如き実状に鑑み、これに対処すべく吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の外気への拡散を防止する燃料蒸気捕集器、いわゆるキャニスターの不織布フィルタにおいて、粒状活性炭の微粒子が抜けにくく、ダスト等による目詰まりを起こしにくい不織布フィルタを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明は、請求項１によればスパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層とポリエステル短繊維の繊維層が融点１２０〜２００℃の低融点ポリエステル繊維からなる目付１０〜１００ｇ／ｍ ² のくもの巣状ホットメルトシートで接着されてなる不織布であって、該不織布の最大ポアサイズが１５０μｍ以下で剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ²以上であるキャニスターフィルタ用不織布である。
【０００９】
請求項２は、前記不織布において最大ポアサイズが１５０μｍ以下で少なくとも９５パーセントの捕集効率と１５０Ｐａ以下の圧損を有すると共に、剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ^２以上であるキャニスターフィルタ用不織布である。
これによって燃料蒸気の回収が高まると共に放出が好適となる。
【００１０】
なお、請求項１，２に係る上記不織布の構成に用いる長繊維及び短繊維のポリエステル繊維の繊度，短繊維の太細混繊比率，熱融着性繊維，接着樹脂の態様としてはスパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊度は１．０デシテックスから６．０デシテックスの範囲で、かつ、繊維層目付は２０ｇ／ｍ²から１００ｇ／ｍ²の範囲が好適であること、ポリエステル短繊維の繊維層が細繊度と太繊度からなり、細繊度は１．０デシテックスから５．０デシテックスの範囲で、太繊度は５．０デシテックスから１０．０デシテックスの範囲であり、かつ細／太繊維の混繊比率が３０／７０質量％から５０／５０質量％で、かつ、目付が１５０ｇ／ｍ²から６００ｇ／ｍ²の範囲であること、ポリエステル短繊維の繊維層は混繊短繊維ウエブを交絡し、更に、樹脂接着してなること、そしてこの際上記ポリエステル短繊維の繊維層を構成する接着樹脂がアクリル系の樹脂であり、付着量が繊維層に対して５質量％から２０質量％の範囲であることが夫々、好適であり、これらによってより好ましい本発明のキャニスターフィルタ用不織布を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明不織布の具体的な実施の形態を詳述する。
【００１２】
図１は本発明不織布の断面構造の略図であり、スパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層１とポリエステル短繊維からなる繊維層２が熱融着性繊維３によって接着されることによって本発明不織布は構成されている。
そして、本発明はこの不織布をキャニスターフィルタ用不織布として有効ならしめるための各特性について考究し、先ず、該不織布は外気の塵埃を濾過すること、また燃料蒸気を回収し放出すること、即ち、燃料蒸気の通気性，初期圧，活性炭微粒子を外部に出さないこと、即ち、ポアサイズ（活性炭の粘度分布）及びガソリン耐油性などの役割を有することが必要であるとの観点から、ポアサイズ，耐ガソリン性，濾過性能，ガソリン透過性，寸法安定性，剥離強力などの各特性を検討し、活性炭の漏れを阻止する上から、ポアサイズは１５０μｍ以下（５．０μｍ通過量）、また濾過性能の面より捕集効率９５％以上、圧損１５０Ｐａ以下、更に加工性の面より剥離強力２０．０Ｎ／ｃｍ^２以上、更に耐ガソリン性を良好ならしめるためには強度が２０Ｎ／５ｃｍ以上、寸法変動１．０％以下、ならびに寸法安定性が１．３％以下の各特性が好適であることを見出すに至った。
なかでも特に最大ポアサイズが１５０μｍ以下で、剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ^２以上であることは本発明不織布として最も基本的な最小限の必要要件である。
【００１３】
不織布のポアサイズが１５０μｍを越えると活性炭中の微粒子成分が通過してエンジンを傷める問題がある。
また、不織布の剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ^２未満では成形時に容易に長繊維繊維層と、短繊維繊維層が分離して加工性を悪くし、また使用中に層の分離を起こし、フィルタの性能を阻害するので好ましくない。
【００１４】
本発明不織布の構成は上述した各特性にもとづいてこれを具現すべく形成したものであり、長繊維層を構成する長繊維の繊度，目付、及び短繊維層を構成する短繊維の繊度，目付，一体化手段ならびに両繊維層の接合手段などが以下の如く特定されるものである。
【００１５】
先ず、融着される長繊維層と短繊維層のうちスパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層を構成する長繊維はその繊度が１．０デシテックス〜６．０デシテックスの範囲であることが好ましく、また、繊維層の目付は２０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２であることが効果的である。
長繊維の繊度が１デシテックス未満では不織布のポアサイズを小さくするのには非常に有効であるが、却って初期圧の増加になるので好ましくない、
一方、６．０デシテックスを越えると逆に不織布のポアサイズを大きくし過ぎるので好ましくない。
また、長繊維繊維層の目付は２０ｇ／ｍ^２未満では不織布が薄くなり、初期圧についてはよいが、ポアサイズを小さくするのが難しくなる。
一方、１００ｇ／ｍ^２を越えると、不織布のポアサイズを小さくするにはよいが、初期圧が高くなって好ましくない。
【００１６】
次にポリエステル短繊維からなる繊維層は細繊度の繊維と太繊度の繊維を混繊して構成するのが効果的であり、細繊度は１．０デシテックス〜５．０デシテックスの範囲が好ましく、太繊度は５．０デシテックス〜１０．０デシテックスの範囲であることが好ましい。
太繊度の繊維繊度が５．０デシテックス未満、細繊度の繊維繊度が１．０デシテックス未満であると濾材の粗層の役目が十分に果たされず、初期圧の増加を招く。
一方、太繊度が１０．０デシテックスを越え、細繊度が５．０デシテックスを越えると、濾材の中層の役目を十分に果たさず、初期圧の増加を招くので好ましくない。
【００１７】
そして、上記太繊度，細繊度の繊維混合に際しては細／太の混繊で、質量％が３０／７０〜５０／５０の範囲であることが好ましく、太繊度の配合比率が５０質量％未満であると、濾材の粗層の役目が不十分となり、一方、太繊度の配合が７０質量％を越えると細繊度の役目である濾材の中層の役目が不十分となるので何れも好ましくない。
この細／太繊度の混繊からなる短繊維繊維層の目付は１５０〜６００ｇ／ｍ²が有効であり、より好ましくは２００〜４００ｇ／ｍ²である。
１５０ｇ／ｍ²未満では濾過容量が少なく濾過性能の低下を来たし、６００ｇ／ｍ²を越えると濾過性能が過剰となる。
なお、上記細／太繊維の混合による繊維層の形成は、同混合繊維のウエブを既知のニードル加工によって互いに繊維を交絡一体化するが、ニードル加工だけでは実際の濾過状態において繊維間の固定が充分でないため、更に樹脂により接着固定することが肝要である。
樹脂は既知の接着樹脂が使用可能であるが、アクリル酸系樹脂が最も好適であり、付着量は短繊維層に対して５〜２０重量％がよく、５重量％未満では繊維間の接着固定が充分でなく、また、２０重量％を越えると繊維間の細孔を潰し、濾過性能を低下するので好ましくない。
以上のように形成された上記長繊維繊維層１と、短繊維繊維層２は熱融着性繊維３によって層間接着がなされ、図１に示す形態の不織布に構成される。
長繊維繊維層１と、短繊維繊維層２の層間接着はニードル加工だけでは濾過性能の内、ポアサイズのコントロールが困難となり、２００μｍ以上の大きな孔径が出来て好ましくないため、熱融着性繊維の使用が重要である。
【００１８】
通常の樹脂接着や、ニードル加工と、該樹脂接着との併用も可能であるが、剥離強力と濾過性能の低下をもたらすので好ましくない。
使用する熱融着性繊維は、融点が１２０〜２００℃の低融点ポリエステル樹脂が有効であり、１２０℃未満では耐熱性に問題があり、２００℃を越えると加工時に繊維の特性を変えるため好ましくない。
【００１９】
この熱融着性繊維は、通常、くもの巣状の如き薄層のシートとして層間に配置され、加熱することによって層間を融着する。
なお、熱融着性繊維の付与量は、目付で１０〜１００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。１０ｇ／ｍ^２未満では両繊維層の層間接着が不十分となり、一方、１００ｇ／ｍ^２を越えると接着量が過剰となり、濾過性能を低下させるので好ましくない。
【００２０】
かくして上記両層の接着による本発明不織布は、長繊維繊維層で最大ポアサイズをコントロールし、短繊維繊維層で粗い塵を取り、スパンボンド層で細かい塵を取ると同時に活性炭の抜けを防ぐことによってキャニスターフィルタの目的を達成することができる。
【００２１】
以下、更に本発明の実施例を比較例と対比し、具体的に説明する。
【００２２】
【実施例】
実施例１
繊度３．３デシテックス（ｄｔｅｘ）で繊維長５１ｍｍと繊度６．６デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維を３０質量％と７０質量％の混繊比率で均一混合した後、カーディング加工して目付約３５０ｇ／ｍ^２の短繊維繊維層を得た。
引き続き、この短繊維繊維層をニードルパンチ機により針深さ１０．０ｍｍ，打ち込み本数２０本／ｃｍ^２のニードル加工により繊維間の交絡処理をした。
更に、引き続きこの交絡処理された短繊維繊維層をアクリル酸エステルを主成分とするバインダーに浸漬し、絞り比１００質量％にしてバインダー付着量を短繊維繊維層に対して１２．５質量％付与した。得られた短繊維繊維層は目付約４００ｇ／ｍ^２であった。
この短繊維繊維層とスパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスで目付５０ｇ／ｍ^２のポリエステル長繊維層を低融点ポリエステル長繊維（融点１４０℃）のホットメルトシート目付２０ｇ／ｍ^２でローラ温度１６０℃，ローラ間の隙間６ｍｍ，処理速度５ｍ／ｍｉｎで熱融着して本発明の加工性とフィルタ性に優れたキャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２３】
実施例２
実施例１と同じ短繊維繊維層（交絡処理バインダー付与処理済）を用い、スパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスのポリエステル長繊維層の目付を２０ｇ／ｍ^２にした。
短繊維繊維層とスパンボンド法の長繊維繊維層の接着は実施例１と全く同じ処理を行い、本発明のキャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２４】
実施例３
繊度３．３デシテックス（ｄｔｅｘ）で繊維長５１ｍｍと繊度６．６デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維を３０質量％と７０質量％の混繊比率で均一混合した後、カーディング加工して目付約３５０ｇ／ｍ^２の短繊維繊維層を得た。
引き続きこの短繊維繊維層をニードルパンチ機により針深さ１０．０ｍｍ，打ち込み本数２０本／ｃｍ^２のニードル加工により繊維間の交絡処理をした。
更に、引き続きこの交絡処理された短繊維繊維層をアクリル酸エステルを主成分とするバインダーに浸漬し、絞り比１００質量％にしてバインダー付着量を短繊維繊維層に対して１８．６質量％付与した。得られた短繊維繊維層は目付約４３０ｇ／ｍ^２であった。
この短繊維繊維層とスパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスで目付５０ｇ／ｍ^２のポリエステル長繊維層を低融点ポリエステル長繊維（融点１４０℃）のホットメルトシート目付２０ｇ／ｍ^２でローラ温度１６０℃，ローラ間の隙間６ｍｍ，処理速度５ｍ／ｍｉｎで熱融着して本発明の加工性とフィルタ性に優れたキャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２５】
実施例４
実施例１と同じ短繊維繊維層（交絡処理バインダー付与処理済）を用い、スパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスのポリエステル長繊維層の目付５０ｇ／ｍ^２を同様に用いて、短繊維繊維層とスパンボンド法の繊維層の接着に用いるポリエステル長繊維層を低融点ポリエステル長繊維（融点１４０℃）のホットメルトシート目付８０ｇ／ｍ^２とした以外は実施例１と同様にローラ温度１６０℃ローラ間の隙間６ｍｍ，処理速度５ｍ／ｍｉｎで熱融着して本発明の加工性とフィルタ性に優れたキャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２６】
比較例１
繊度３．３デシテックス（ｄｔｅｘ）で繊維長５１ｍｍと、繊度６．６デシテックスで、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維を３０質量％と７０質量％の混繊比率で均一混合した後、カーディング加工して目付約３５０ｇ／ｍ^２の短繊維繊維層を得た。
引き続きこの短繊維繊維層をスパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスで目付５０ｇ／ｍ^２のポリエステル長繊維層に積層してニードルパンチ機により針深さ１０．０ｍｍ，打ち込み本数２０本／cｍ^２のニードル加工により繊維間の交絡処理をした。
引き続き、この長繊維層に交絡処理された短繊維繊維層との積層繊維層をアクリル酸エステルを主成分とするバインダーに浸漬し、絞り比１００質量％にしてバインダー付着量を積層繊維層に対して１２．５質量％付与した。得られた積層繊維層は目付約４５７ｇ／ｍ^２の比較キャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２７】
比較例２
実施例１と同じ短繊維繊維層（交絡処理バインダー付与処理済）を用い、スパンボンド法で得られた平均繊度１．６デシテックスのポリエステル長繊維層の目付を１１０ｇ／ｍ^２にした。短繊維繊維層とスパンボンド法の繊維層の接着は実施例１と全く同じ処理を行い、比較キャニスターフィルタ用不織布を得た。
【００２８】
かくして、以上の実施例１〜４、及び比較例１〜２で得られた各不織布について、その性能を対比すべく濾過性能，加工性及び活性炭透過性の各評価を行った。その結果は下記表１の通りであった。
表中の目付量，厚さ，剥離強力（垂直剥離強力）及びポアサイズの各測定ならびに濾過性能，加工性及び活性炭透過性の各評価は下記方法に従って行った。
【００２９】
（１）目付量；ＪＩＳＬ１９０６の５．２に記載の方法に準拠して求めた。
（２）厚さ；ＪＩＳＬ１９０６の５．１に記載の方法に従って荷重２Ｋｐａで測定した。
（３）剥離強力；試験片を５ｃｍ角にカットした後、両面に両面接着テープ（日東電工製，ＮＯ５２３）を貼り、貼り付け治具に取り付けてテンシロン引張り試験機にて垂直方向に２００ｍｍ／ｍｉｎのスピードで引張り、最大点を測定し、その平均値で現す。（整数位まで）ｎ＝３
（４）ポアサイズの測定；コールター社製コールターポロメータ− ＡＳＴＭＦ−３６１−８０のバブルポイント法に基づき測定した。
（５）濾過性能の評価；ＪＩＳＤ１６１２自動車用エアクリーナー試験法に基づき、初期圧損（ΔＰ）及び塵埃保持量（ＤＨＣ）について評価した。
【００３０】
（実験条件）
ａ）ＪＩＳ８種塵埃（ＪＩＳＺ８９０１）塵埃濃度は６ｇ／ｍ^３
ｂ）試験用のエアクリーナーのエレメントは有効面積１０００ｃｍ^２の円板濾材
ｃ）試験風速；２５ｃｍ／ｓｅｃ
ｄ）最終圧損；９８Ｐａ〔１０ｍｍＡｇ〕
（評価）
ΔＰ；試料セット前後の初期圧力差
ＤＨＣ；増加抵抗３００ｍｍＡｑ時における塵埃保持量
【００３１】
（６）加工性評価試験
油圧クリッカー（打ち抜き機）ＨＭＯ−１０型（堀鉄工所）
プレス圧３．５ｔｏｎ（３５０ｍｍ×５００ｍｍ）
５５０ｍｍ×１０００ｍｍ×２０ｍｍポリエチレン製板
トムソン刃（５０ｍｍ×１００ｍｍ・５個）
（評価）
試料をポリエチレン製板の上に載せ、その上にトムソン刃をおいて油圧クリッカーで打ち抜く
打ち抜き５個全部が層間剥離しないこと ○
打ち抜き１個でも層間剥離があること ×
【００３２】
（７）活性炭透過性評価試験
計数法濾過試験器
試験片；１３０ｍｍφ（９０ｍｍφ）
流速；１８．１ｍ／ｍｉｎ５．０ｃｍ／ｓｅｃ
供給粒径；大気
ダストカウンター；２台
区間粒径；０．３〜０．５μ，０．５〜１．０μ，１０．〜２０μ，２．０〜５．０μ，５．０μ以上
（評価）
通過粒径の５．０μｍ以上の通過，５０個以上の中
１個も通過しない０／５０ ○
１個以上通過した＞１／５０ ×
【００３３】
上記測定，評価にもとづいて下記の如く表１を作成した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
上記表１よりみて本発明の実施例に係る不織布は特に塵埃保持量と共に加工性，活性炭透過性において比較例の不織布に平均して一段と優れていることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明はポリエステルよりなる長繊維繊維層と短繊維繊維層を低融点ポリエステル熱融着性繊維よりなるくもの巣状ホットメルトシートで互いに接着したもので、少なくとも１５０μｍ以下のポアサイズで２０．０Ｎ／ｃｍ²以上の剥離強力を有し、あるいは更に少なくとも９５％の捕集効率及び１５０Ｐａ以下の圧損を有するように構成した不織布であり、長繊維層で細かい塵を取ると同時に活性炭の抜けを防いで活性炭の微粒子が抜けにくく、かつ、ダスト等による目詰まりを起こしにくい特性を具備して、キャニスターフィルタ用として極めて優れた実用的効果を奏する。
特に短繊維層と長繊維層の接着はニードル加工を介して接着すると最終レジンボンドでもスパンボンドにニードルであけられた孔は小さくすることが難しくキャニスターフィルタ用としての機能を阻害するが、熱融着性繊維のくもの巣状シートにより接着したことによりポアサイズのコントロールを良好にし、活性炭微粒子を外部に出さない効用を発揮すると共に、短繊維層の形成にあたってニードルパンチと樹脂接着を併用することにより、毛抜け，繊維間ズレをなくし、寸法安定性を良好ならしめる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る不織布の断面概要図である。
【符号の説明】
１長繊維層
２短繊維層
３熱融着性繊維

Claims

スパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層とポリエステル短繊維の繊維層が融点１２０〜２００℃の低融点ポリエステル繊維からなる目付１０〜１００ｇ／ｍ ² のくもの巣状ホットメルトシートで接着されてなる不織布であって、該不織布の最大ポアサイズが１５０μｍ以下で剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ²以上であることを特徴とする加工性とフィルタ性に優れたキャニスターフィルタ用不織布。
スパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層と、ポリエステル短繊維からなる繊維層が融点１２０〜２００℃の低融点ポリエステル繊維からなる目付１０〜１００ｇ／ｍ ² のくもの巣状ホットメルトシートにより接着されてなる不織布であって、該不織布のポアサイズは最大ポアサイズが１５０μｍ以下で、少なくとも９５％の捕集効率及び１５０Ｐａ以下の圧損を有すると共に、剥離強力が２０．０Ｎ／ｃｍ²以上であることを特徴とする加工性とフィルタ性に優れたキャニスターフィルタ用不織布。