JP4433889B2

JP4433889B2 - エアフィルタ用濾材の製造方法

Info

Publication number: JP4433889B2
Application number: JP2004168535A
Authority: JP
Inventors: 容久佐南
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2024-06-07
Also published as: JP2005342685A

Description

本発明は、ダストを捕捉するエアフィルタ用濾材の製造方法に関し、更に詳細には、特に車両エンジン用として最適なエアフィルタ用濾材の製造方法に関する。

微細粒子（ダスト）を捕捉するエアフィルタが車両エンジンの吸気系に設けられている。

ここで、エアフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の繊維に油を含浸或いは保持させることにより、ダストの捕捉による目詰まりを抑制することができ、エアフィルタの寿命が長くなることが知られている。これは、繊維に油を含浸または保持させて油膜層を形成しておくことにより繊維表面の油膜層に捕捉ダストが取り込まれるので、この部位に到着した次のダストも油膜層に取り込まれることによる。このように目詰まりを防止することによって、いわゆる目詰まり寿命を長くすることができ、エアフィルタの単位容積あたりのダストの捕捉可能量を増大させることができる。

しかし、次のダストは、油膜層に取り込まれるためには繊維表面に触れる必要があるため、その分、捕捉効率が低下するという難点がある。

一方、油膜層が形成されていない繊維では、次のダストは繊維上に成長したダスト層により捕捉される確率が高まるため、経時的に捕捉効率が上昇する。すなわち、繊維上に次々にダストが付着していき、ダスト層が成長していく。この結果、隣合うダスト層同士が繋がってしまうことにより、繊維と繊維との間が塞がれ、目詰まりが生じる。このため、エアフィルタの寿命が短くなってしまうという難点がある。

これらの難点を解決するために、従来から種々の工夫が施されている。

例えば、特許文献１では、エアフィルタ用濾材の表面側では油の含浸量を多くし、裏面側では油の含浸量を少なくしている。つまり、エアフィルタ用濾材の厚み方向に油の含有量を変化させている。この構成により、油の含有量の多い表面側では、ダストによる目詰まりを抑えて圧力損失の上昇を抑えることによりダストの捕捉可能量を上げ、油の含有量の少ない裏面側では、カーボン粒子等の微細粒子を捕捉し易くすることにより捕捉効率を上げており、捕捉可能量と捕捉効率との両者をバランス良く向上させることを図っている。

また、特許文献２では、油が含浸された第１のフィルタ層と、撥油性を有する第２のフィルタ層とを重ね合わせることにより、カーボン粒子を効率良く捕捉できる長寿命のエアフィルタが提案されている。
実開平７−７７１６号公報特開２００２−４５６２４号公報

しかし、特許文献１では、油の含有量が少ない裏面側では、捕捉効率が高まるため、捕捉したダストにより目詰まりし易くなる。従って、エアフィルタのダスト捕捉可能量が実質的に低減してしまう。また、目詰まりにより圧損が上昇し易いので、このエアフィルタを用いたエレメント等の寿命が短くなり易い。

また、特許文献２では、第２のフィルタ層（撥油層）で目詰まりが生じてしまうので、特許文献１の場合と同様、エアフィルタのダスト捕捉可能量が実質的に低減してしまう。また、複数の層を重ねる加工工程が必要になるので、工程の短縮化が妨げられている。

本発明は、上記事実を考慮して、ダストの捕捉効率及び捕捉可能量の両者を高めたエアフィルタ用濾材の製造方法を提供することを課題とする。

本発明では、エアフィルタ用濾材が、表面に油膜層を有する繊維と、表面に油膜層を有しない繊維と、が細部にわたって混合されていてもよい。

なお、本明細書で混繊とは、２種以上の繊維が細部にわたって混合していることをいい、１種のみの繊維で構成されている部分が実質的にないことをいう。

繊維径としては、車両エンジンへの吸気を清浄化する観点上、数μｍ〜１００μｍの範囲内であることが望ましい。

表面に油膜層を有しない繊維としては撥油性の繊維であってもよい。

表面に油膜層を有する繊維と、表面に油膜層を有しない繊維との構成比率については、均一にしてもよいし、不均一にしてもよい。また、不均一にする場合、平面方向や厚み方向に不均一としてもよい。

繊維径の割合を適度に調整しても良い。例えば、カーボンなどの微細粒子を捕捉するのに有効な細い径の繊維に油膜層を形成すると共に、慣性力が大きい粗大粒子を捕捉するのに有効な太い径の繊維を撥油性の繊維としてもよい。

油膜層が形成された繊維の割合の好ましい範囲については、使用環境に応じて決定するが、１０〜９０％の範囲内である。

エアフィルタ用濾材は単層で構成されていてもよいが、混繊の混合比を変えた層を組み合わせたものや、同じ混合比の層同士で構成されていてもよい。

このようなエアフィルタ用濾材では、表面に油膜層が形成された繊維に付着したダストは油膜層へ取り込まれていく。従って、ダストの捕捉可能量を増大させることができる。また、エアフィルタ用濾材はこのように混繊された部材で構成されているので、表面に油膜層を有しない繊維のみで構成される部分が実質的にない。従って、表面に油膜層を有しない繊維上でダスト層が大きく成長していくことがない。よって、ダストによって目詰まりが生じることがないので、捕捉効率が高い繊維がエアフィルタ用濾材に含まれていても、目詰まりによるエアフィルタの短寿命化が生じることがない。

表面に油膜層を有する繊維の構成比率が、フィルタ面内で分布していてもよい。これにより、エアーが流れ易い部位と流れ難い部位とを使用形態に合わせて効率良く組み合わせたエアフィルタ用濾材にすることができる。

また、表面に油膜層を有する繊維の構成比率が、フィルタ厚み方向で分布していてもよい。これにより、フィルタ面内で分布している場合と同様、エアーが流れ易い部位と流れ難い部位とを使用形態に合わせて効率良く組み合わせたエアフィルタ用濾材にすることができる。

なお、上記の構成比率は重量比であっても体積比であってもよい。

そして、請求項１に記載の発明は、撥油性の繊維と非撥油性の繊維とを細部にわたって混合して不織布シートを形成する工程と、前記不織布シートを油液に接触させることにより、前記非撥油性の繊維にのみ油膜層を形成する工程と、を行うことを特徴とする。

これにより、表面に油膜層を有する繊維と、表面に油膜層を有しない繊維と、が細部にわたって混合された部材で構成されているエアフィルタ用濾材を著しく簡易な手法で製造することができる。

請求項２に記載の発明は、撥油性の繊維と非撥油性の繊維とが混合されたスラリー材料を形成し、前記スラリー材料を薄厚面状にして乾燥させることにより前記不織布シートを形成することを特徴とする。

これにより、不織布シートを製造する際、繊維が舞い上がることがなく、また、厚みを充分にコントロールして製造することができる。

請求項３に記載の発明は、等速で移動する移動体上に前記スラリー材料を一定の流量で流出させることにより、前記スラリー材料を薄厚面状にすることを特徴とする。

これにより、簡易な手法で効率的にスラリー材料を薄厚面状にすることができる。

本発明は上記構成としたので、ダストの捕捉効率及び捕捉可能量の両者を高めたエアフィルタ用濾材を簡易に製造することができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ用濾材１０は、表面が撥油性である撥油繊維１２（図２も参照）と、表面に油膜層が形成された親油繊維１４（図３も参照）とが、フィルタ面内においてもフィルタ厚み方向においても、構成比率がほぼ均一であるように混繊された不織布シートで構成されている。

撥油繊維１２、親油繊維１４の繊維径は、何れも数μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。

撥油繊維１２と親油繊維１４とは重量比でほぼ５０：５０となるように混繊されている。なお、この混合比は、エアフィルタ用濾材１０を製造する際に任意の比にすることができる。

このエアフィルタ用濾材１０を使用すると、エアー中のカーボン粒子等の微細粒子（ダスト）が撥油繊維１２及び親油繊維１４の表面に付着する。ここで、撥油繊維１２に付着したダストの表面には更に微細粒子が付着していくので、撥油繊維１２によりダストの捕捉効率が良好である。また、親油繊維１４に付着したダストは油膜層内へ取り込まれていくので、ダストの捕捉可能量が高い。

このように、エアフィルタ用濾材１０は混繊された不織布シートで構成されているので、撥油繊維１２のみで構成される部分が実質的にない。従って、撥油繊維１２上でダスト層が大きく成長していくことがない。これにより、ダストによって目詰まりが生じることがないので、捕捉効率が高い撥油繊維１２をエアフィルタ用濾材１０が含んでいても、目詰まりによるエアフィルタ用濾材１０の短寿命化が生じることがない。また、親油繊維１４に付着したダストは油膜層へ取り込まれていく。従って、ダストの捕捉可能量を増大させることができ、エアフィルタ用濾材１０の使用可能時間（すなわち寿命）を長くすることができる。

エアフィルタ用濾材１０を製造するには、乾式法で製造してもよいし、湿式法で製造してもよい。

乾式法で製造するには、図４に示すように、撥油性の繊維と非撥油性の繊維とを開繊機１８で開繊することにより均一に混合し、これを搬送ベルト２０上に供給して不織布シート２２を形成する。

そして、この不織布シート２２を搬送ベルト２０で浸漬部２４にまで搬送して油に浸漬し、更に、不要な油を除去する除去部２６を経由させる。この結果、非撥油性の繊維の表面には油膜層が形成され、撥油性の繊維の表面には油膜層は形成されない。従って、非撥油性の繊維が親油繊維１４となり、撥油性の繊維が撥油繊維１２となっている。なお、除去部２６では、繊維表面における油付着力を利用し、遠心分離することにより不要な油を除去している。

更に、これを巻取り部２８で巻き取って大巻反３０とする。そして、大巻反３０を裁断位置にまで運搬し、所定の寸法に裁断してエアフィルタ用濾材１０とする。

これにより、著しく簡易な手法でエアフィルタ用濾材１０を製造することができる。

湿式法で製造するには、図５に示すように、撥油性の繊維と非撥油性の繊維とをスラリー調合機３２で攪拌して均一に混合してスラリー材料３３にする。そして、一定速度で搬送する搬送ベルト２０上に、スラリー供給部３４からこのスラリー材料３３を一定の流量で供給することにより等厚の薄厚面状にする。更に、これを乾燥部３６で乾燥することにより不織布シートとする。なお、乾燥部３６の乾燥雰囲気に耐え得るシート状の載置用部材上にスラリー材料３３を供給し、載置用部材ごと乾燥部３６に入れて乾燥させても良い。

その後、この不織布シートを浸漬部２４で油に浸漬し、更に、除去部２６で不要な油を除去する。この結果、乾式法で製造した場合と同様、非撥油性の繊維の表面には油膜層が形成され、撥油性の繊維の表面には油膜層は形成されない。従って、非撥油性の繊維が親油繊維１４となり、撥油性の繊維が撥油繊維１２となっている
更に、巻取り部２８で巻き取って大巻反３１とする。そして、大巻反３１を裁断位置にまで運搬し、所定の寸法に裁断してエアフィルタ用濾材とする。

これにより、不織布シートを製造する際、厚みを充分にコントロールして製造することができる。

なお、油膜層を予め形成しておいた親油繊維１４と、油膜層が形成されていない撥油繊維１２と、を混繊して不織布シートを製造することも可能である。これにより、不織布シートを油に浸漬する工程が不要になる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図６に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ用濾材４０は、平面状であって、親油繊維１４の構成比率がフィルタ面内で偏っている。

すなわち、エアフィルタ用濾材４０の長手方向に沿ったエアフィルタ用濾材両縁部４０Ｅで親油繊維１４の構成比率が低く（例えば体積比で５％）、他の部分（特に中央部で）親油繊維１４の構成比率が高い。

このようなエアフィルタ用濾材４０を製造するには、搬送ベルト上に親油繊維の構成比が異なる複数の供給元から同時に供給し、不織布シートを形成する。

本実施形態により、エアーが流れ易い部位と流れ難い部位とを使用形態に合わせて効率良く組み合わせたエアフィルタ用濾材４０を実現できる。また、折り曲げ加工などを行って立体的な形状を持たせたフィルタエレメントとして用いる場合、折り曲げ部や濾過部に合わせて親油繊維１４の構成比率を調整することにより、濾過性能を効率良く向上させることができる。

なお、繊維径に分布を持たせることによっても、すなわち、両縁部４０Ｅで撥油繊維１２の径を太くし、他の部分（特に中央部）で親油繊維１４の径を太くしても、同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図７に示すように、本実施形態に係るエアフィルタ用濾材５０は、平面状であって、親油繊維１４の構成比率がフィルタ厚み方向で偏っている。

すなわち、上面部で親油繊維１４の構成比率が高く（例えば体積比で９５％）、他の部分で親油繊維１４の構成比率が低い。

このようなエアフィルタ用濾材５０を製造するには、搬送ベルト上に親油繊維の構成比が異なる複数の供給元から段階的に供給し、不織布シートを形成する。

本実施形態により、第２実施形態と同様、エアーが流れ易い部位と流れ難い部位とを使用形態に合わせて効率良く組み合わせたエアフィルタ用濾材５０を実現できる。例えば、上面側から下面側へエアーを流す場合、親油繊維１４の構成比率が高いフィルタ上面部５０Ｕでダストを多量に取り込むことができるので、下流側のフィルタ部分で、撥油繊維１２に付着するダスト負荷を低減させることができ、これにより、エアフィルタ用濾材５０の寿命を長くすることができる。また、折り曲げ加工などを行って立体的な形状を持たせたフィルタエレメントとして用いる場合、折り曲げ部や濾過部に合わせて親油繊維１４の構成比率を調整することにより、濾過性能を効率良く向上させることができる。

なお、繊維径に分布を持たせることによっても、すなわち、フィルタ上面部５０Ｕで親油繊維１４の径を太くし、フィルタ下面部で撥油繊維１２の径を太くしても、同様の効果を得ることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、エアフィルタ用濾材を適宜重ねたり貼り合わせたりしても良い。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係るエアフィルタ用濾材の構成を示す側面断面図である。第１実施形態に係るエアフィルタ用濾材を構成する撥油繊維の斜視図である。第１実施形態に係るエアフィルタ用濾材を構成する親油繊維の斜視図である。第１実施形態で、乾式法でエアフィルタ用濾材を製造する製造ラインを示す模式的側面図である。第１実施形態で、湿式法でエアフィルタ用濾材を製造する製造ラインを示す模式的側面図である。第２実施形態に係るエアフィルタ用濾材の構成を示す斜視図である。第３実施形態に係るエアフィルタ用濾材の構成を示す側面断面図である。

１０エアフィルタ用濾材
１２撥油繊維（表面に油膜層を有しない繊維）
１４親油繊維（表面に油膜層を有する繊維）
２０搬送ベルト（移動体）
２２不織布シート
３３スラリー材料
４０エアフィルタ用濾材
５０エアフィルタ用濾材

Claims

撥油性の繊維と非撥油性の繊維とを細部にわたって混合して不織布シートを形成する工程と、
前記不織布シートを油液に接触させることにより、前記非撥油性の繊維にのみ油膜層を形成する工程と、
を行うことを特徴とするエアフィルタ用濾材の製造方法。
撥油性の繊維と非撥油性の繊維とが混合されたスラリー材料を形成し、
前記スラリー材料を薄厚面状にして乾燥させることにより前記不織布シートを形成することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用濾材の製造方法。
等速で移動する移動体上に前記スラリー材料を一定の流量で流出させることにより、前記スラリー材料を薄厚面状にすることを特徴とする請求項２に記載のエアフィルタ用濾材の製造方法。