JPH04193316A

JPH04193316A - 濾材

Info

Publication number: JPH04193316A
Application number: JP32704390A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Oku; 恭行奥; Masanobu Matsuoka; 昌伸松岡
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-07-13
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JP3014439B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は濾材に関するものであって、特にエンジン等の
内燃機関のオイルフィルターやエアフィルター用の濾材
に関するものである。

［従来の技術］従来、フィルター用濾材は、木材パルプ、木綿、麻、レ
ーヨン等を原料とし、湿式抄紙法により製造した濾紙、
あるいはこの濾紙に樹脂を含浸し、強度、加工性を高め
たもの、この濾紙にオイルを含浸し、ライフ性能を高め
たものがある。

しかしながら、濾紙タイプのものは、表面でダストのほ
とんどを濾過しているため、濾材自体の圧力損失は大き
く、ライフも短いため、濾過面積を大きくする必要があ
り、濾材が多量に必要となる。オイルを含浸したものは
、ライフは長いが濾過性能は低く、圧力損失は大きいた
め、やはり濾過面積を大きくとる必要がある。

また、繊維径が比較的大きく、比較的大きな粒子は慣性
による濾過で捕集されるものの、炭素塵の様なさらに細
かい粒子は濾材からのもれが大きい。

これに対し、近年合成繊維を原料とし、密度勾配型に繊
維層を積層し、バインダーを用い固めたもの、さらに樹
脂を含浸したものが、新たに用いられ出した。

密度勾配型の濾材は濾材密度が上流から下流方向にかけ
て、粗から密に変化するよう形成されて、　いる。これ
らの濾材は層を形成する繊維径を、上流は太い繊維を多
く、下流は細い繊維を多くすることで密度コントロール
が行われているもの（例えば特公昭５４−４０７７８号
公報、特開昭５７−５９６１４号公報、特平昭２−４５
４８４号公報）、粉末のバインダーの分布を制御し、密
度をコントロールしたもの（例えば特開昭５７−７５１
１７号公報）、密度と坪量のみを規定したもの（例えば
特開昭６２−２７９８１７号公報）等が開示されている
。また、特開昭５２−１１２８５９号公報でに於いては
実施例中で、各層の平均孔径が記載されているが、上流
の孔径は非常に大きいものとなっている。従来から、濾
材の上流側と下流側の層の孔径を特定の範囲に制御する
ことで、濾材性能が向上するといった知見は見いだささ
れていない。

上記の濾材はいずれも、上流側である低密度層で大寸法
粒子を捕捉し、高密度層で微細粒子が捕捉され、ライフ
の向上を図ることができる。

゛　　　しかしながら、これら濾材は表面濾過が殆どで
きず、濾材内部での目ずまりが起こりやすく、圧力損失
が増大するという欠点がある。また、濾材表面での濾過
が殆ど行われないので、ライフ向上には限界がある。

また、密度勾配がついているので、拡散による濾過で比
較的小さい粒子を捕集する反面、圧力損失を下げるため
、濾材は大きな孔径を有しており、比較的大きな粒子の
捕集効率は必ずしも満足の行くものではない。

さらに、合成繊維を用いた濾材は、ダストの捕集性能を
高めるため、高密度層の構成繊維を細くし、比較的厚い
層としたり樹脂含浸量を多くすること、ライフを高める
ため、低密度層は厚くすることが行われているが、この
ため、濾材全体の厚みは必要以上に大きくなり、圧力損
失が大きくなったり、加工上支障を来すという問題点が
あった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、
濾過効率が高く、圧力損失が小さく、しかもライフの長
い濾材を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明者らは前記の課題を解決するため鋭意研究を行っ
た。その結果、少なくとも２層以上の構造を有し、ダス
ト流入側より下流に配置された層に特定の微細繊維を用
い、上流側の層と該下流側の層の孔径を所定の範囲にす
ることで、高捕集効率、低圧力損失、ロングライフの濾
材を得られることを見いだし本発明を完成した。

即ち本発明は、少なくとも２層以上の構造を有し、ダス
トを含有する流体が濾材に流入する側である上流に配置
された層より、下流に配置された層が繊維径１μｍ以下
の有機合成繊維を含有し、上流に配置された層の最大孔
径が１２０〜２５０μｍ１平均孔径が４０〜９０μｍで
あり、繊維径１μｍ以下の有機合成繊維を含有する層の
最大孔径が１０〜５０μｍ１平均孔径が５〜２０μｍで
ある濾材に関する。

以下、本発明の詳細な説明を行う。

本発明の濾材は、少なくとも２層以上の構造を有し、そ
れぞれが特定の孔径を有し、かつ下流の層に特定の有機
合成微細繊維を含有するものである。

上流の孔径を特定することで、濾過が表面や濾材内部に
偏るこなく捕集されるため濾材のライフが大きくなる。

また、下流の孔径を特定することで、捕集効率の向上を
図ることができる。

孔径の測定に関してはＡＳＴＭ　　Ｆ−３１６（Ａｍｅ
ｒｉｃａｎ　５ｏｃｉｅｔｙｊｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　
ａｎｄ　Ｍｅｌｉｒｉａｌｓ）、ＢＳ　　６４１０およ
び３３２１　（ＢｒＮｉｓｈ　５ｌａｎｄａｒ＋ｌ）に
記載された、液体で空隙（孔）を満たされた濾材にかけ
る圧力を増大させ、その過程で孔から液体が排出される
様子をモニターすることにより求める方法を用いた。こ
れらは膜およびフィルターの最大孔径および平均径を測
定できる一般的な方法である。

上流側に配置された層は、最大径が１２０〜２５０μｍ
１平均孔径が４０〜９０μｍを有するものが好ましい。

上流側の最大孔径が２５０μｍを超えるときや平均孔径
が９０μｍを超えるときは、濾材表面での濾過が行われ
にくいため、ダストは濾材内部深層で捕捉され、濾材の
圧力損失が急激に大きくなり、濾材のライフが短くなる
。

上流側の最大孔径が１２０μｍより小さいときや平均孔
径が４０μｍより小さいとき、濾材の圧力損失が大きく
なり、好ましくない。

さらにこの層より下流側に繊維径１μｍ以下の有機合成
繊維を含有し、最大孔径が１０〜５０μｍ１平均孔径が
５〜２０μｍを有する層を配置する。

下流側の最大孔径が５０μｍを超えるときや平均孔径が
２０μｍを超えるとき、濾材の捕集効率が小さくなり好
ましくない。

下流側の最大孔径が１０μｍより小さいとき、平均孔径
が５μｍより小さいとき、濾材の圧力損失は大きくなり
好ましくない。

こられ濾材の層はシート状構造を有し、材質は特に制限
はないが、繊維状の材料を用いたものが好ましい。シー
ト形成法としては、乾式法、ス、＜ンボンド法、メルト
ブロー法等と湿式抄紙法による方法が考えられる。しか
し乾式法では、均一なシートを作ること困難で、孔径分
布か不均一となり好ましくない。スパンポンド法、メル
トブロー法では複数の繊維、例えば繊維径、繊維長の異
なる繊維、材質、形状の異なる繊維を混合すること困難
で、本発明の濾材の物性を満足することは困難である。

このことから、シート形成法としては、湿式抄紙法を用
いるのが好ましい。シートの積層方法としては、特に制
限はない。湿式抄紙法により抄き合わせる方法、湿式抄
紙したシートを熱融着する方法、ニードルあるいは高圧
水流で一体化する方法等があげられる。

また、必要であれば濾材の性能を阻害しない範囲で、さ
らに該シートに、乾式法、湿式法のシートをさらに積層
することも可能である。

上流側に配置された層は、有機繊維、無機繊維を適宜混
合して用いることができる。例えば、ポリエステル繊維
、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維、ポリイミド繊
維、レーヨン繊維、ポリアクリルニトリル繊維、ポリビ
ニルア・ルコール繊維等の有機繊維、セラミック繊維、
炭素繊維、活性炭素繊維、ガラス繊維、ロックウール繊
維、セピオライト繊維等が使用可能である。これらを単
独で用いても良いし、２種類以上を併用してもよい。

ただし、内燃機関に用いる場合、ガラス繊維は好ましく
ない。

バインダーとしては有機繊維からなる繊維状のものが好
ましく、特に芯鞘構造を持ち、熱溶融性樹脂からなり、
鞘の融点が芯より４０℃以上低いものが好ましい。熱溶
融性樹脂は、ポリスチル系、ポリオレフィン系樹脂が好
ましい。繊維状バインダーの配合量は繊維全体の重量に
対して、５〜４０重量％の範囲が好ましい。

上記の濾材の物性を満足することができる繊維の繊維径
で、上流に用いる繊維の繊維径は１〜１０デニールで好
ましくは１〜６デニールである。

この径を有する繊維が繊維重量の５０重量％以上含有さ
れているのが好ましい。１デニールより細いの繊維を５
０重量％を超える範囲で用いると、孔径が小さくなり圧
力損失が大きくなるため好ましくなく、１０デニールよ
り大きいと孔径が大きくなり、ダストが濾材内部まで進
入し、圧力損失の上昇を招き、濾材のライフが短くなる
。

この層より下流側に配置された層は、繊維径１μｍ以下
の有機合成繊維を必須成分とする。

繊維径１μｍ以下の有機合成繊維はダストの捕集性能が
優れている。有機合成繊維としては、従来用いられてき
たような柔軟なものはフィルターの圧力損失が高くなり
好ましくないので、できるだけ剛直なものが好ましく、
特に剛直鎖状高分子と総称される材料からなる有機合成
繊維が有効である。剛直鎖状高分子とは、溶液中直線状
を維持する鎖長が５０オングストロ一ム以上ある高分子
のことであり、例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタ
ルアミド）、ポリ（Ｐ−ベンズアミド）、ポリ（Ｐ−）
二二しンベンゾビスチアゾール）、ポリ（Ｐ−フェニレ
ンベンゾビスオキサゾール）、ポリ　（アミドヒドラジ
ド）、ポリヒトランド、ポリ（Ｐ−）ユニしンテレフタ
ルアミド−３，４−ジフェニルエーテルテレフタルアミ
ド）などがある。

繊維径１μｍ以下の繊維を得る方法の一例として、剛直
鎖状高分子の繊維あるいはパルプ状物に特開昭５６−１
００８０１号公報に開示されている方法を用いミクロフ
ィブリル化したものがあげられる。この方法は一般の製
紙工程で用いられているリッツイナー等による処理とは
異なり、均質化装置を用いて繊維あるいはパルプ状物を
ミクロフィブリル化するものである。すなわち、水に分
散させた、剛直鎖状高分子から得られた繊維のスラリー
をその前後に２００　ｋｇｌ　／′ｃｍ２以上の圧力差
を設けたオリフィスを高速で通過させ、直ちに減速する
ことによりスラリー粒子にせん断力を加えると、繊維が
繊維軸の方向に縦分割されたミクロフィブリル状になる
。この工程を繰り返すことにより得られた物である。具
体的な例としては、ポリ（Ｐ−）ユニしンテレフタルア
ミド）のミクロフィブリル化繊維（ＭＦＣ−４００、ダ
イセル化学社製）等があげられる。

本発明で用いる有機合成繊維は、通常用いらる繊維を摩
砕する方法やせん断する方法では到底得ることができな
い、１μｍ以下という微細な繊維径を有している。また
、他の繊維との絡み合いかよく、他の繊維と容易に均一
なスラリーを形成でき、次の工程への転移が容易であり
、通常の抄紙設備で効率よく製造できる。

繊維径１μｍ以下の有機合成繊維の量はその繊維を含有
する層の繊維重量に対し、０．０１〜１０重量％である
が、該層に２デニ一ル以上の径を有し、捲縮あるいは異
形断面を持つ繊維が含有される場合、繊維径１μｍ以下
の有機合成繊維の量は、その繊維に対し、２５重量％以
下の範囲であれば、この限りではない。

繊維径１μｍ以下の有機合成繊維の量が０．１重量％よ
り少ないと良好な捕集効率を得ることができない。１０
重量％より多いと捕集効率は上がるものの、濾材の孔径
が小さくなり、圧力損失が上昇するため好ましくない。

他に該下流側の層に含有される繊維として、素材として
は上流側と同じ物を用いることが可能である。バインダ
ー繊維も同じものを用いることが可能である。

このようにして、作製された濾材は、さらに、強度アッ
プ、加工性を向上させる目的で、樹脂を含浸することも
可能である。用いる樹脂は、熱、電子線、紫外線で硬化
し、可塑化するもにであればよい。フェノール系、アク
リル系、酢酸ビニル系、スチレン系、ポリエステル系等
の一般的樹脂が広く使用可能である。含浸工程に特に制
限はない。

また、必要に応じて、撥水、撥油加工を施すことも可能
である。

［作用コ本発明の濾材は、上流とその層より下流の層に特定の孔
径を有する層を用いること、かつ下流に特定の微細繊維
を用いることにより達成される高性能の濾材である。特
に内燃機関のフィルターとして有効に作用する。

［実施例］以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例において記載の部、％はすべで重量部および重量
％によるものである。

実施例１上流側としてＰＥＴ繊維（Ａ）（２デニ一ル×５ｍｍ、
帝人社製）を８０％、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）（２
デニ一ルＸ５ｍｍ、メルチイー４０８０芯鞘タイプ、ユ
ニチカ社製）を２０％を水中に均一に分散し、スラリー
を調整した。

下流側としてＰＥＴ繊維（Ｂ）（０，１デニ一ルＸ５ｍ
ｍ、帝人社製）を７９．５％、ＰＥＴバインダー繊維（
ａ）を２０部、繊維径１μｍ以下の有機合成繊維（ＭＦ
ｅ２Ｏ４、ダイセル社製）を０．５％を分散剤とともに
水中に均一に分散し、スラリーを調整した。

上流側を７０ｇ／ｒｒｆ、下流側を３０ｇ／イの２層構
造の濾材を抄き合わせ、１２０℃で乾燥後、１７０℃で
熱処理を行い、樹脂含浸を行い、乾燥後、１５０℃でキ
ユアリングを行った。さらに、撥水剤を含浸し乾燥を行
い濾材を作製した。

樹脂は、アクリル系樹脂（ブライマールＨＡ−１６、日
本アクリル化学社製）で、シート重量に対し９％、撥水
剤は、フッ素系（スミレーズＦＰ２１０、住友化学社製
）で、シート重量に対し０゜２％となるよう調整した。

実施例２上流側の坪量を８０ｇ／ｒｒｆ、下流側の配合をＰＥＴ
繊維（Ｂ）を７５％、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）を２
０％、繊維径１μｍ以下の有機合成繊維を５％とし、そ
の坪量を２０ｇ／ｒｒｆとする以外は、実施例１と同じ
方法で濾材を作製した。

実施例３上流側の坪量を１２０ｇ／ｍ、下流側の坪量を３０ｇ／
ｒｒ？とする以外は実施例１と同じ方法で濾材を作製し
た。

実施例４上流側の坪量を９３ｇ／ｒｒ？、下流側の配合をＰＥＴ
繊維（Ｂ）を１０％、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）を２
０％、繊維径１μｍ以下の有機合成繊維を５％、ＰＥＴ
繊維（Ａ）を６５％とし、坪量を８０　ｇ／ｍとする以
外は、実施例１と同様の方法で濾材を作製した。

比較例１上流側の配合を、ＰＥＴ繊維（Ｃ）（６デニ一ルＸ１０
ｍｍ、帝人社製）を５０％、ＰＥＴ繊維（Ｂ）を３０％
、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）を２０％で、坪量１３０
ｇ／ｒｒｆとする以外は実施例１と同じ方法で濾材を作
製した。

比較例２下流側の配合をＰＥＴ繊維（Ｃ）Ｃ０，５デニ一ルＸ５
ｍｍ、帝人社製）を４０％、Ｐ　Ｅ　Ｔ＠維（Ｂ）を４
０％、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）を２０％で、坪量を
７０ｇ／ｒｒ（にする以外は実施例１と同じ方法で濾材
を作製した。

比較例３．４市販のエレメントを購入腰使用濾材の評価を行った。比
較例３は樹脂を含浸した乾式不織布と樹脂を含浸市内乾
式不織布をニードルパンチ方式で一体化したもの、比較
例４は針葉樹パルプ、木綿パルプを抄紙しフェノール樹
脂を含浸した濾紙タイプである。

表１に濾材の物性を示す。孔径はＡＳＴＭ　　Ｆ−３１
６記載の方法を用いた。

＊比較例３の△は３００１１ｍ以上。

＊比較例４は一層構造。

表２．３．４に濾材の性能を示す。

表２の圧力損失、捕集効率はＪＩＳ−Ｂ１２Ｏ３の形式
１により風速５．３ｃｍ／秒で測定した。

また、捕集効率の測定はＤＯＰエアロゾル（フタル酸ジ
オクチル、粒径０．　３μｍ）を用いた。

表３．４の初期圧力損失、捕集効率は、定格流量５．０
ｍ３／分、濾過面積１２５６ｃｒｒｆ、Ｊ’ＩＳ８種粉
塵、種油塵気ガス中の炭素塵を用いて測定した。圧力損
失が１００ｍｍＡｑ増加するときのダスト保持量を測定
した。

また、濾材を５ｃｍ間隔で折り込み、ひた折り加工し、
２０Ｘ１５Ｘ５ｃｍの箱型のエレメントを作製したとき
の、濾材の折り山の数を記す。

（以下余白）表２表３表４表１〜４より、上流とその下流に特定の孔径を有し、か
つ該下流側に有機合成微細繊維を含有する層よりなる濾
材がＤＯＰ、Ｊ　Ｉ　Ｓ８種粉塵、炭素塵ともに捕集効
率が高く、ライフが長いことが判る。また、特定の大き
さのエレメントに多くの濾材を折り込めるため、エレメ
ント自体の低圧損化、さらにロングライフ化が可能であ
る。

［発明の効果］本発明の濾材は、圧力損失が低く、捕集効率力（高く、
ライフの長い濾材である。フィルター、特に内燃機関の
エアフィルター、オイルフィルターとして効果的である
。

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも２層以上の構造を有し、ダストを含有する流
体が濾材に流入する側である上流に配置された層より、
下流に配置された層が繊維径１μｍ以下の有機合成繊維
を含有し、上流に配置された層の最大孔径が１２０〜２
５０μｍ、平均孔径が４０〜９０μｍであり、繊維径１
μｍ以下の有機合成繊維を含有する層の最大孔径が１０
〜５０μｍ、平均孔径が５〜２０μｍである濾材。