JPH1157350A

JPH1157350A - オイル処理用濾過材及びオイル処理用フィルター

Info

Publication number: JPH1157350A
Application number: JP9240272A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Namita; 靖夫波田
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【目的】自動車用オイル処理用フィルター等においてオ
イルに発生するカーボン微粒子等の吸着性が良く、濾過
効率、濾過ライフがよく、しかもオイルの透過性を損な
わないオイル処理用フィルターを提供すること。【構成】塩基性高分子化合物、ケイ酸塩の少なくとも１
種の塩基性物質の溶液を不織布と濾紙の積層材からなる
濾過材に塗布し、薄膜を形成させたオイル処理用濾過
材。これを用いたオイル処理用フィルター。【効果】上記目的を達成し、フィルターの用途に応じた
濾過材、塩基性物質の選択による対応が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の潤
滑油のオイル処理用濾過材及びこれを用いたオイル処理
用フィルタ−に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車分野、機械製造分野、機械加工分
野、工作機分野、船舶分野等においては、潤滑油等のオ
イルが使用されており、オイルを濾過するオイル処理用
フィルターが用いられている。例えば、自動車ではエン
ジンのシリンダーとピストンヘッドの摩擦を軽減するた
めの潤滑剤としてオイルを循環して使用することが行わ
れているが、エンジンの動作に伴って発生する熱により
オイルは加熱され、これが長時間継続されると、オイル
は劣化し、その著しいものは炭化してカーボン微粒子を
生じ、このカーボン微粒子は潤滑作用を減殺するので、
これを濾過するオイル処理用フィルターが用いられる。
このような自動車用オイル処理用フィルターとしては、
金属製のケースに濾過材を内装して一体構造とし、その
全体を交換できるようした、いわゆるカートリッジフィ
ルターが用いられている。自動車用オイル処理用フィル
ターに用いられる濾過材としては、セルロース繊維から
抄造した濾紙や、セルロースと合成繊維の混抄による濾
紙を用い、主としてこれら濾紙の孔径を細かくすること
により、あるいは濾紙の厚みを増すことによりオイル中
に存在するカーボン微粒子及びその他の微粒子を捕捉す
ることが行われている。ところで、オイル中に発生した
カーボン微粒子が相互に凝集して大きな粒塊になると、
オイルの流動性を害したり、潤滑する面を傷付けたりす
るので、その凝集を起こし難くするために、カーボン微
粒子をオイル中に安定に分散させておくための分散剤が
用いられる。最近、その分散剤の進歩に伴い、このオイ
ル中のカーボン微粒子の粒径はさらに細かくなる傾向が
あり、そのため濾紙の孔径を細かくするだけではカーボ
ン微粒子を捕捉しきれない状況になっている。その対策
としては、単なる濾紙の孔径に関する構造によるだけで
はなく、カーボン微粒子と濾紙との相互作用を高めるこ
とにより、カーボン微粒子を濾紙に効果的に吸着させよ
うとする試みがなされるようになってきた。その相互作
用を高める添加剤としては、針状チタン酸カリウム、針
状炭酸カルシウム、針状ケイ酸アルミニウム等が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の添加剤はパルプスラリーに混合され、この混合物が抄
造されることにより濾紙が製造されるので、これらの添
加剤はパルプ繊維とともに水中に分散状態で抄き上げら
れることになり、両者の接触はいはば固体粒子同志の接
触になり、その添加剤とパルプ繊維が万遍なく接触する
ことは期し難く、その結果濾紙内の添加剤の分布に偏り
が生じ易く、また、その分布の少ない部分を多くしよう
として添加剤の添加量を増やすと、分布の多い部分は過
度に添加剤が添加されることになり濾紙の空隙部の細孔
を塞ぎ、オイルの透過量を低下させるという問題を生じ
る。また、オイルの劣化の原因としては、固体微粒子の
混入があったり、上述したようにオイルが継続して加熱
される過程でカーボン微粒子が生成するほか、そのオイ
ル循環経路中において、酸性物質の混入や生成があり、
また、金属、金属塩の混入等があり、オイルを循環させ
てその潤滑作用を正常に保持させるためには、これらの
混入物や生成物を除去する必要がある。

【０００４】本発明の第１の目的は、オイル劣化の原因
である固体粒子の除去、酸性物質の除去、金属や金属イ
オンの除去を効率良く行えるオイル処理用濾過材及びオ
イル処理用フィルターを提供することにある。本発明の
第２の目的は、塩基性物質を表面に均一に分布させたオ
イル処理用濾過材及びオイル処理用フィルターを提供す
ることにある。本発明の第３の目的は、オイルの透過量
を損なわないオイル処理用濾過材及びオイル処理用フィ
ルターを提供することにある。本発明の第４の目的は、
フィルターの用途に応じ塩基性物質あるいは濾過材を適
宜代え易いオイル処理用濾過材及びオイル処理用フィル
ターを提供することにある。本発明の第５の目的は、自
動車用潤滑油等の高温に加熱されカーボン微粒子等を生
じるオイルの処理においてその除去効率を高めることが
できる自動車用オイルフィルター等に用いられるオイル
処理用濾過材及びオイル処理用フィルターを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）、オイルを濾過する処理を行うの
に用いる濾過材において、該濾過材表面に塩基性物質の
溶液の塗布膜を有し、かつその塗布膜が形成される濾過
材は不織布と濾紙の積層材を有するオイル処理用濾過材
を提供するものである。また、本発明は、（２）、オイ
ルはカーボン微粒子を含有し、塩基性物質は塩基性高分
子化合物及びケイ酸塩の少なくとも１種である上記
（１）オイル処理用濾過材、（３）、上記（１）又は
（２）のオイル処理用濾過材を用いたオイル処理用フィ
ルタ−を提供するものである。

【０００６】次に本発明を詳細に説明する。本発明にお
いて濾過材としては、不織布と濾紙の積層材を有し、こ
れらの濾紙、不織布の材料として天然繊維、合成繊維の
いずれか一方あるいは両方を用いることができる。例え
ば繊維としてセルロース繊維や合成繊維を単独に用いて
抄造した濾紙及び両者を混抄した濾紙等の少なくとも１
種を用いることができる。これら濾過材には例えば樹脂
等を抄紙や不織布を形成する段階で添加したり、あるい
は抄紙後や不織布を形成した後にその溶液の塗布により
加え、あるいはこれらの両方を行って紙力や布力等を向
上させたものでも良い。樹脂としてはフェノール樹脂、
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアクリルアミド系
の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、いずれの場合も他
の添加剤を併用してもよい。濾過材の形状としては、板
状あるいはプリーツ形状等その形状は特に限定はされな
いが、不織布と濾紙の積層材を有する構造であり、その
積層数は２層のみならずその他の複数層でもよいが、そ
の積層材のみからなる場合には、その濾過材の表側の塩
基性物質を塗布される側は目の粗い（細孔の平均孔径の
大きい）ものにし、その裏側は目の細かい（細孔の平均
孔径の小さい）ものにすることが、大きな粒子をその目
の粗い方で濾過し、その目の細かい方の目詰まりを起こ
しにくくする点で好ましく、その表側のものを不織布と
し、裏側のものを濾紙とすることが好ましいが、目の粗
い濾紙を表側にし、目の細かい不織布を裏側にしてもよ
い。このことから、「オイルを濾過する処理を行うのに
用いる濾過材において、該濾過材表面に塩基性物質の溶
液の塗布膜を有し、かつ該塗布膜が形成される濾過材は
目の大きさの異なる不織布と濾紙の積層材を有し、目の
粗い側の不織布又は濾紙に該塗布膜を形成するオイル処
理用濾過材。」の発明を構成してもよい。不織布と濾紙
を積層するには、単に物理的に重ねてもよいが、少量の
接着剤で接着してもよい。

【０００７】また、塩基性物質としては、特にカーボン
微粒子に対する吸着性の良い塩基性化合物が好ましい。
塩基性物質は、表面が酸性側にあると考えられるカーボ
ン微粒子の吸着性を良くすることができるが、カーボン
微粒子に限らず、カーボン粒子その他酸性物質は同様に
塩基性物質に吸着される。なお、カーボン（微）粒子と
は、炭素のみの場合もあるが、オイルの炭化の程度が完
全でない粒子の場合でも良い。これらのことから、「オ
イルを濾過し該オイル中の酸性粒子分散物を除去する処
理を行う濾過材において、該濾過材表面に該酸性粒子分
散物の吸着性を有する塩基性物質の溶液の塗布膜を有
し、かつその塗布膜が形成される濾過材は不織布と濾紙
の積層材を有する（又は有し、該積層材表面に該塗布膜
を形成した）オイル処理用濾過材。」の発明を構成し、
また、これに上記の目の粗さに関する構成を有する発明
を組み合わせてもよく、さらに「酸性粒子分散物」を
「酸性固形粒子分散物」としても良い。また、「塩基性
物質」を「カーボン（微）粒子の吸着性を有する塩基性
物質」としても良い。

【０００８】塩基性物質としては、例えばポリエチレン
イミン、ポリアリルアミン、ポリビニルピリジン、ポリ
ビニルピロリドン等の塩基性高分子化合物、ケイ酸ナト
リウム、ケイ酸カリウム等のケイ酸塩が挙げられ、これ
らは単独又は複数混合して用いられる。これらの塩基性
物質は、塩基性高分子化合物の場合には、水及び有機溶
剤の少なくとも１種の溶液、すなわち水溶液、有機溶剤
溶液、両者の混合溶液を調製し、また、ケイ酸塩の場合
には、液状ケイ酸塩を用意し、あるいはケイ酸塩水溶液
を調製し、また、両者の塩基性物質を併用する場合はこ
れらの任意の液を混合し、それぞれの液をロールコーテ
ィング、刷毛塗り、含浸塗布、スプレーコーティング等
により、例えば不織布か濾紙又は両方に塗布し、その塗
布膜を形成した不織布か濾紙とその塗布膜を形成してい
ない不織布か濾紙を積層するか、あるいはその塗布膜を
形成した不織布と濾紙を積層してもよく、さらにはこれ
らの組み合わせのいずれでもよく、結果的には上記濾過
材の表裏面のいずれか一方又は両方に同種若しくは種類
を変えて塗布膜を形成する。塗布後は乾燥することが好
ましい。なお、濾過材の表面に塗布されれば、その内部
深くに浸透してもよく、その浸透が表層に止まってもよ
い。これらの塩基性物質の塗布量は濾過材に対して３〜
３０重量％が好ましく、これより少ないとカーボン微粒
子等の吸着能が十分ではなく、これより多いとオイルの
透過性低下につながり易い。

【０００９】このように、塩基性物質の溶液を濾過材に
塗布すると、塩基性物質は分子レベルで溶解しており、
その濃度を適宜変えることができ、しかもその塗布膜は
濾過材に均一膜厚で形成させることができるので、塩基
性物質を濾過材表面に均一に分布させその厚さも容易に
変えることができ、薄膜にすることもできる。これは、
上述した従来の抄造による方法のように、パルプスラリ
ー中に分散させる例えばケイ酸アルミニウムは粉末粒子
として使用され、粉末粒子は多数の分子の凝集物であ
り、しかもその粉末粒子とパルプとの混合は機械的操作
により行うからその混合度合もその操作しだいで変わ
り、したがってその混合物を網で抄き上げた抄造紙にお
けるケイ酸アルミニウムの分布も均一にすることは容易
ではないのとは顕著な相違である。また、このように塩
基性物質の溶液を濾過材に塗布すると、濾過材は適宜代
えることができ、塩基性物質の種類を変えたその溶液も
容易に適宜な量得られ易いので、抄造の際塩基性物質を
添加する場合には一旦抄造を開始するとパルプの種類や
塩基性物質の種類を変えることが容易ではないのとは異
なり、オイル処理用濾過材の用途に応じて臨機に対応す
る、いわゆる小回りがきくので便利である。

【００１０】エンジンの回転数が高い場合にはオイルの
循環速度を高める必要があるので、オイル処理用フィル
ターに用いる濾過材は、そのオイルの流通抵抗を小さく
することが好ましい場合があるが、その場合には、濾過
材は空隙率の高い、いわゆる目の粗いものでも良く、適
宜空隙を設けたものでもよいが、これらの場合でも空隙
の周壁に上記の塩基性物質の塗布膜を形成しておくと、
その塗布膜を生成しない場合に比べ、酸性物質の除去を
よく行うことができるので、好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下の実施
例により説明する。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。実施例１ポリエステル不織布（厚み０．３ｍｍ、透気度０．６秒
／３００ｍｌ）を３％ポリエチレンイミン溶液に含浸さ
せ、乾燥させた（不織布に対するポリエチレンイミンの
塗布量は４．５重量％）。この塩基性物質塗布処理をし
た不織布を濾紙（厚み１．０ｍｍ、透気度１．００）と
重ね合わせた積層材からなるオイル処理用濾過材を作製
し、これを図１に示すようにカートリッジに組み立て
る。すなわち、図１に示すように、有底円筒状のケース
部材１に図２に示す通水性を有する中央円筒体２ａの周
側にプリーツ構造の上記オイル処理用濾過材２ｂを備え
た濾過体２をその下端に板バネ３を介して配置し、濾過
体２の中央円筒体２ａの上端を延長して設けた突出部端
面に、ゴム等の可撓性材からなり上記ケース部材１の上
端の開口をほぼ覆う皿状の弁体４ａを有する弁用管体４
の端面の凹条溝を当接する。その弁用管体４の上端面拡
開部内面に、板厚の大きい板材であって、中央に濾過体
２の中央円筒体２ａに連通する例えばねじ孔５ａ、その
一側に例えばねじ孔５ｂを形成した天井板部材５を当接
し、この天井板部材５をケース部材１の上端に巻き締
め、これにより板バネ３の弾性力により濾過体２を弁用
管体４を介して天井板部材５に押圧して支持し、固定す
る。このようにして金属製ケース６に濾過体２を内装し
たカートリッジオイルフィルター７が得られる。その使
用法は、例えば図示省略した導入管をねじ孔５ｂ、導出
管をねじ孔５ａにねじ込み、被処理用流体を流通させる
と、その流体はカートリッジオイルフィルター７に流入
され、ここで濾過されて導出管から排出され処理された
流体が得られるが、カートリッジオイルフィルター７で
は、流入した被処理用流体は弁体４ａをその流体圧で変
形させてその端部とケース部材１の内面との間に隙間を
形成し、そこから流入し、オイル処理用濾過材２ｂを通
って中央円筒体２ａを上昇し、弁用管体４を介して導出
管に排出される。この際、流体が逆流しようとしても弁
体４ａは原形に復するのでその逆止弁となる。ここで、
ケース部材１の高さ７５ｍｍ、外径６５ｍｍ、図２に示
すプリーツの外径５９ｍｍのオイル処理用濾過材（濾過
面積約７５０ｃｍ² ) ２ｂを用いた自動車用カートリッ
ジオイルフィルターを作製した。作製した自動車用カー
トリッジオイルフィルターを用いた濾過効率試験、濾過
ライフ試験を後述する方法によって行った結果を表１に
示す。上述した実施例のように、塩基性高分子化合物を
用いると濾過材に対する接着性が良く、その離脱を起こ
し難くし、また、有機溶剤を使用できるので塗布液の乾
燥性を高め、生産性を高めることができる。

【００１３】比較例１実施例１において、塩基性物質塗布処理をした不織布と
濾紙の積層材からなる濾過材の代わりに、同実施例で用
いた濾紙のみ（塩基性物質塗布処理を行わない）をオイ
ル処理用濾過材に用いたこと以外は同様にして自動車用
カートリッジオイルフィルターを作製し、実施例１と同
様に試験した結果を表１に示す。

【００１４】比較例２実施例１において、塩基性物質塗布処理をした不織布と
濾紙の積層材からなる濾過材の代わりに、同実施例にお
いて用いた濾紙を用いて同様に塩基性物質塗布処理を行
い（濾紙に対してポリエチレンイミンの塗布量は１３．
８重量％）、これをオイル処理用濾過材に用いたこと以
外は同様にして自動車用カートリッジオイルフィルター
を作製し、実施例１と同様に試験した結果を表１に示
す。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記実施例、比較例における試験の試験方
法は以下の通りである。（１）透気度試験ＪＩＳＰ８１３１「紙及び板紙の透気度試験方法」に
準じて行った。その測定値は直径１０ｍｍの円形試験片
を３００ｃｃの空気が透過する時間で表示する。

【００１７】（２）カートリッジオイルフィルターを用
いた濾過ライフ試験ＪＩＳＤ１６１１「自動車用濾過器試験方法」によ
る。すなわち、図３に示すように、オイルタンク１１に
収容したオイルにコンタミナント１０を混入し、これを
ポンプ１２によりカートリッジオイルフィルター１３に
通し、その両側に圧力計１４、１５を設けてその圧を測
定できるようにし、さらに流量計１６を設けてその流量
を測定できるようにしたオイル循環回路を構成する。な
お、１７、１８はバルブである。この循環回路を次の条
件で作動させる。使用する試験用オイル：後述のＳＡＥ♯３０オイルの流通速度：１０リットル／分オイル温度：８０℃ コンタミナント：ＳＯＦＴＣ−２Ａコンタミナント（後述）添加量：０．６ｇ（固形分）／
時間上記の規定量のコンタミナントを連続投入し、上記の自
動車用カートリッジオイルフィルター１３（実施例７、
１３、比較例２の各々）の前後の差圧が１．０Ｋｇ／ｃ
ｍ² に達するまで行う。１．０Ｋｇ／ｃｍ² に達するま
での時間を濾過ライフの値とする。これが大きいほどオ
イル処理用濾紙のサンプルの細孔は塞がれず、いわゆる
目詰まりし難いことを示す。

【００１８】（３）カートリッジオイルフィルターを用
いた濾過効率試験ＪＩＳＤ１６１１「自動車用濾過器試験方法」によ
る。すなわち、図３のカートリッジオイルフィルター１
３の前後の圧力計１４、１５による差圧が１．０Ｋｇ／
ｃｍ² に達したとき、カートリッジオイルフィルター１
３（実施例７、１３、比較例２の各々）が捉えたコンタ
ミナント量を測定する。濾過効率は次の式により算出す
る。濾過効率（％）＝（投入コンタミナント量−オイルタン
ク１１内残留コンタミナント）／投入コンタミナント量

【００１９】上記試験に使用したオイル、コンタミナン
トは次のとおりである。（試験用オイル）ＪＩＳＤ１６１１に記載されている
品と同様のもので、ＪＩＳＫ２２１６の１種３号の潤
滑油でＳＡＥ♯３０（商品名）（試験用コンタミナント）ＳＯＦＴＣ−２Ａ（米国Ｐ
ＴＩ社製、輸入元理工貿易（株））を使用。その内容
は、次に示す組成で良く混合したものとし、重量百分率
（％）で表す。カーボンブラック（平均粒径８０μ）１６％酸化第二鉄（粒径５μ以下を９５％含んだもの）２％石油系アスファルト樹脂粉末４％使用油７８％なお、石油系アスファルト樹脂粉末は、ＪＩＳＺ８８
０１による篩を使用し、５９０μ篩上０％、１７７μ篩
上１０％、７４μ篩上０％の粒径分布を示すものであ
る。

【００２０】以上の結果、実施例１のオイル処理用濾過
材は比較例１の濾紙、比較例２のオイル処理用濾過材に
比べ、透気度はほぼ同じであるのに、比較例１に対して
は濾過効率は５％向上し、比較例２に対しては濾過ライ
フは１５時間長く（約３６％）なっている。実施例１の
オイル処理用濾過材の濾過ライフが長いのは、比較的目
の粗い不織布で大きな粒子が捕捉されるため、目の細か
い濾紙における目詰まりを抑制できるためと考えられ
る。

【００２１】これらのことから、上記の発明のほかに、
「オイルを濾過する処理を行うのに用いる濾過材におい
て、該濾過材表面に塩基性物質の溶液の塗布膜を有し、
かつその塗布膜が形成される濾過材は不織布と濾紙の積
層材を有し、透気度を維持し、濾過効率（少なくとも９
０％）及び濾過ライフ（少なくとも３０％延長）を向上
するオイル処理用濾過材及びこれを用いたオイル処理用
フィルター。」の発明を構成することができる。なお、
上記いずれの発明においても、「オイル処理用濾過
材」、「オイル処理用フィルター」をそれぞれ「オイル
処理用濾過材の製造方法」、「オイル処理用フィルター
の製造方法」とし、それぞれの限定構成を準用してもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、オイル劣化の原因であ
る固体粒子の除去、酸性物質の除去、金属や金属イオン
の除去を効率良く行なえ、塩基性物質を表面に均一に分
布させることができ、オイルの透過量を損なわず、用途
に応じ塩基性物質あるいは濾過材を適宜代え易いオイル
処理用濾過材及びオイル処理用フィルターを提供するこ
とができる。特に、自動車用潤滑油等の高温に加熱され
カーボン微粒子等を生じるオイルの処理においてその除
去効率を高めることができる自動車用オイルフィルター
等に用いられるオイル処理用濾過材及びオイル処理用フ
ィルターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオイル処理用フィルターの一実施例と
しての自動車用カートリッジオイルフィルターの断面図
である。

【図２】その濾過材の平面図である。

【図３】カートリッジオイルフィルターを用いた濾過ラ
イフ試験、濾過効率試験を行うオイル循環回路図であ
る。

【符合の説明】

２ｂオイル処理用濾過材７カートリッジオイルフィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オイルを濾過する処理を行うのに用いる
濾過材において、該濾過材表面に塩基性物質の溶液の塗
布膜を有し、かつその塗布膜が形成される濾過材は不織
布と濾紙の積層材を有するオイル処理用濾過材。
【請求項２】オイルはカーボン微粒子を含有し、塩基
性物質は塩基性高分子化合物及びケイ酸塩の少なくとも
１種である請求項１に記載のオイル処理用濾過材。
【請求項３】請求項１又は２に記載のオイル処理用濾
過材を用いたオイル処理用フィルタ−。