JPH04193317A

JPH04193317A - 濾材及びその製造法

Info

Publication number: JPH04193317A
Application number: JP32704490A
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: JP3014440B2

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］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いので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、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、祖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２−４５４８
４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５７−７５１１７
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
粒子を補足し、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
、大きな孔径を有しており、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
かあった５、［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、
細かい粒子から大きな粒子まで幅広く捕集可能で、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、上流
側の層と下流側の層の孔径を所定の範囲にすることで、
低坪量、低紙厚、高濾過効率、低圧力損失、ロングライ
フの濾材を得られるという予想外の効果を見いだした。

また、上流側の層の樹脂分布を表層近くに多くすること
で濾材がロングライフになるという予想外の効果を見い
だした。本発明はこれらの知見においてなされものであ
る。

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（上流）の層に配置
された層の最大孔径が１２０〜２５０μｍ１平均孔径が
４０〜９０μｍであり、流体が濾材から流出する側（下
流）の層に配置された層の最大孔径が１０〜３５μｍ１
平均孔径が５〜２０μｍである濾材である。

また、上流側の層が下流側の２倍以上の坪量を有する２
層以上の積層シートであって、上流側の層の表層付近に
樹脂が多く分布する構造を有する濾材である。

さらに、２層以上の構造を有する積層シート状構造物を
作製し、このシートに樹脂を含浸し、乾燥する過程で樹
脂溶液を上流側表層付近まで移動させ、硬化させること
を特徴とする濾材の製造法に関する。

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
れぞれ特定の孔径を有するものである。

孔径の測定に関してはＡＳＴＭ　　Ｆ−３１６（Ａｍｅ
ｒｉｃａｎ　５ｏｃｉｅｌｙ　ｔｏ＋　Ｔｅｓｔｉｎｇ
　Ｍｃｌｈｏｄｓ）　、ＢＳ　　６４１０および３３２
１　（Ｂｒｉｔｉｓｈ　５ｔａｎｄａｒｄＳ）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孔径を測定
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を有するものを使用する。

下流側に配置された層は最大孔径が１０〜３５μｍ１平
均孔径が５〜２０μｍを有することが好ましい。

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補足され、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
。

上流側の最大孔径か１２０μｍより小さい時や〜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。

下流側の最大孔径が３５μｍを超えるときや平均孔径が
２０μｍを超えるとき、濾材の圧力損失は小さくなるも
のの、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より小さいときや平均孔径
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。

また、上流側の層の樹脂分布を、表層近くに多くするこ
とで、表面での濾過も促進され、濾材のライフが向上す
る。上流側の層の樹脂の分布は、上流側の層全体の樹脂
を１００とすると、層の半分より上流の部分に７０〜９
０の樹脂が存在していることが望ましい。さらには、層
の上流から３分の１の部分に５０〜６０の樹脂が存在し
ていることが好ましい。樹脂の分布量の上限がこれより
多いと、濾材の表層ての孔径か小さくなり、濾材の圧力
損失が大きくなる。

次に濾材の構成について説明する。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か、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、スパンボンド法、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、孔径分布が不均一となり好
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が困難で、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。湿式抄紙法による抄き合わせる方法、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上げられる。また、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°Ｃ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シートを構成す
る繊維重量に対し、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
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に対し５０重量％以
上含有されているのが好ましい。１デニールより細い繊
維を５０重量％以上の範囲で用いると、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い。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。

この上流側の層より下流側に配置された層に用いる繊維
も上流で用いられた繊維を使用することができる。但し
、繊維径は０，５デニール以下の繊維が配合されている
ことが好ましく、さらにこれらの繊維が繊維重量に対し
５０％重量以上含有されるのが好ましい。０．５デニー
ルより太い繊維が多いと、濾材の孔径が大きくなり、捕
集性能が得られない。

このようにして、作製されたシート状構造物はは、上記
で述べたように、さらに、強度アップ、加工性を向上さ
せる目的で、樹脂を含浸するが、用いる樹脂は、熱、電
子線、紫外線で硬化し、可塑化するものであればよい。

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
。含浸方法に特に制限はない。

樹脂の含浸量はシート重量に対し、３〜３０重量％で好
ましくは５〜２０重量％である。３重量％より少ないと
濾材が柔らかく、加工性が悪く、強度が低い。３０重量
％を超えると濾材の圧力損失が大きくなり好ましくない
。

次に含浸した樹脂の乾燥方法について述べる。

樹脂を上流側の層の表面付近に多く分布させるには、乾
燥初期に濾材内に温度勾配をつける乾燥方法を用いる。

すなわち、濾材表面に熱風を加えることができるスルー
ドライヤーなどを用いるのが好ましい。表面に熱風を当
てることで、内部より表面温度が高くなり樹脂溶液が表
層付近に移動する。ここで、樹脂溶液の溶媒が蒸発し、
樹脂の表面近くの分布が多くなる。このように本発明の
濾材は製造することができる。

また、該濾材は必要に応じて、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、上流と下流の層に特定の孔径を有する
シートを用いることて、本発明の目的を達成できる、高
性能の濾材である。また、樹脂を特定の分布状態を有す
る高性能濾材である。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、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部、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部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Ｘ５ｍｍ、帝人社製）を８０部、ＰＥＴバイン
ダー繊維（ａ）を２０部、スラリーを調整した。

上流側を７０　ｇ／ｎｆ、下流側を３０　ｇ／ｒｄ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、スルードライヤー
で１２０℃、風速７　ｍ　／　Ｓで乾燥後、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、住人化学社製
）で、シート重量に対し０゜２％となるよう調整した。

実施例２上流側としてポリプロピレン繊維（２デニールｘ　５　
ｍｍ、　Ｐ　Ｚ　Ｓ　Ｃ，大和紡社製）を８０部、オレ
フィン系バインダー繊維（２デニ一ルＸ５ｍｍ。

ＥＳＣ繊維、チッソ社製）を２０部を水中に均一に分散
し、スラリーを調整した。

下流側としてアクリル繊維（０゜１デニ一ル×３ｍｍ、
三菱レーヨン社製）を８０部、ＰＥＴバインダー繊維（
ａ）を２０部、スラリーを調整した。

上流側を７０ｇ／イ、下流側を３０ｇ／ｎｆの２層構造
の濾材を抄き合わせ、１２０℃で乾燥後、１５０℃で熱
処理を行い、実施例１と同様の方法で樹脂含浸を行い、
スルードライヤーで１２０℃、風速７　ｍ　／　Ｓで乾
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。

実施例３実施例１と同様の方法で抄紙したシートを、樹脂含浸後
、濾材を赤外線ドライヤーで急速に乾燥し、樹脂が表層
へ移動しないように乾燥した。

キユアリング方法、撥水処理は実施例１と同様の方法で
行った。

比較例１上流側としてＰＥＴ繊維（Ａ）を８０部、ＰＥＴバイン
ダー繊維（ａ）を２０部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（Ｃ）を４０部、ＰＥＴ繊維（
Ｂ）を４０部、ＰＥＴバインダー繊維（ａ）を２０部を
混合し、スラリーを調整した。

上流側を７０ｇ／ボ、下流側を７０ｇ／ｒｒｆの２層構
造の濾材を抄き合わせ、以下実施例１と沿うように行い
濾材を作製した。

比較例２上流側としてＰＥＴ繊維（Ｄ）を８０部、ＰＥＴバイン
ダー繊維（ａ）を２０部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）を８０部、ＰＥＴバイン
ダー繊維（ａ）を２０部を混合し、スラリーを調整した
。

坪量、樹脂含浸は実施例１と同様に行った。

比較例３．４市販のエレメントを購入し、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有しな
い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の方法を用いた。

表１＊比較例５は１層構造＊△は３００μｍ以上表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−８９９０８の形
式１により風速５．３ｃｍ／秒出測定した。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の圧力損失、捕集効率は、定格流量５゜０ｍ３
７分、濾過面積１２５６ｃｎ（、ＪＩＳ８種粉体、軽油
排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間隔て折込み、ひだ織り加工し、２
０Ｘ１５Ｘ５ｃｍ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１〜４より、上流と下流側に特定の孔径を有する濾材
が、ＤＯＰ、ＪＩＳ８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。

さらに、樹脂の分布を表層近くに多くなるようコントロ
ールすることが効果的である。

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、低圧力損失、高捕集効率、ロングライ
フで効率的なエレメント加工ができる濾材である。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
ターとして効果的である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）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（上流）の層に配置された
層の最大孔径が１２０〜２５０μｍ、平均孔径が４０〜
９０μｍであり、流体が濾材から流出する側（下流）の
層に配置された層の最大孔径が１０〜３５μｍ、平均孔
径が５〜２０μｍである濾材。
（２）上流側の層が下流側の層の２倍以上の坪量を有す
る２層以上の積層シートであって、上流側の層内の樹脂
分布が表層付近に樹脂が多く分布する構造を有する請求
項１記載の濾材。
（３）２層以上の積層シート状構造物を作製し、このシ
ートに樹脂を含浸し、乾燥する過程で樹脂溶液を上流側
の表層付近まで移動させ、硬化させる濾材の製造法。