JPS5923847B2 - 空気清浄器用「ろ」材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車エンジン用空気清浄器、空調用空気清浄
器に用いる炉材に関するもので、詳細にはその炉材を構
成する密度勾配型不織布の改良に関するものである。

従来、この種の炉材としては流入空気の上流側に径の太
い繊維層を、下流側に径の細い繊維層を、それらの中間
に両者の中間くらいの太さの繊維層をそれぞれ積層し、
この多層型の繊維層をニードルパンチ処理および樹脂接
着剤を併用して一体化し、密度勾配型不織布としたもの
が使用されている。

従来の炉材においては、清浄効率を確保するために流入
空気の下流側に径の細い繊維層を用い密度を上げている
が、この繊維層の層厚が薄くなると繊維層自体がシート
状にならず、部分的な層むらを生じ高い清浄効率を維持
することが困難となる。

このことから、この繊維層の層厚を厚く（例えば０．５
〜１，０朋程度）する必要があるが、その反面でこの繊
維層の上に積層する中間層、径の太い繊維層を含めた全
体の層厚が大きくなる。

一般に空気清浄器用炉材はその使用環境条件によっては
表面濾過タイプが好ましい場合があり、このタイプにす
るには炉材の層厚を薄くシ、濾過面積を増加させる必要
がある。

従って、前記のように空気下流側の径の細い繊維層の層
厚を厚くすることによって沢材全体の層厚が大きくなる
ことは望ましいことではない。

このため、従来では空気上流側の径の太い繊維層および
中間層の各層厚を薄くしているのが実情であるが、ダス
ト保持量の低下という問題がある。

また従来のものでは、各繊維はいずれも短繊維で構成し
てあり、繊維間隙が不均一なため全体の濾過精度を上げ
る必要から樹脂接着剤を多量に用いて繊維間隙を埋めて
その間隙を小さくしなければならず、樹脂接着剤の多量
採用に伴なって、各繊維の間隙が部分的に完全に塞がれ
ることもあり、かえってダスト保持量を低下させるとい
う常置も生じる。

本発明は前記の不具合を解消するため、ポリエステル短
繊維より成る中間繊維層の一方の側に、部分的に熱融着
により繊維間どうしが固定された熱可塑型合成長繊維よ
り成るシート状スパンボンド型繊維層を複数層積層し、
かつ中間繊維層の他方の側にポリエステル短繊維より成
る繊維層を積層し、各繊維層中の各繊維の太さ、繊維量
を選定し、かつこの各繊維層の積層方向に向かって前記
中間層の他方の側の前記繊維層側からニードルパンチ加
工を施すことで部分的に各繊維層の繊維を互いに絡み合
せて一体化するとともに、樹脂接着剤を所定量付着する
ことにより、樹脂接着剤の量を低減でき、かつダスト保
持量の低下をおさえ、清浄効率を向上できる空気清浄器
用炉材を提供することを目的とするものである。

本発明の実施例では、第１図において上層１として６デ
ニールのポリエステル短繊維（繊維長５１層ｍ） ２５
ｇ／ｍ２ト２デニールのポリエステル短繊維（繊維長
５１ ｍｍ ） ２５９７７６：との混合繊維を用い、
中間層２としては１．５デニールのポリエステル短繊維
（繊維５１ ｒｎｍ）８９層ｍｌとの混合繊維を用いた
。

また、下層３としては１デニールのポリエステルスパン
ボンド繊維層５０ｇ／ｒｒｌを２層用いた。

これら上層１、中間層２、および下層３をニードルパン
チ加工により一体化し、これらの一体化シート状物にア
クリル酸エステル樹脂接着剤７０ｇ／ｍを付着して各層
間を接着結合した。

本発明において、スパンボンド型繊維層は例えば次のよ
うにして作られる。

即ち、例えばポリエステルポリマーを溶融し、これを金
属リング板の細孔より流しつつ空気のジェット流で延伸
して極細かつ長繊維状となし、これを移動スクリーン上
に繊維が折り重なるよう積層して繊維の一部分（全体の
５〜２０％）を熱溶融して部分的に熱融着する。

これにより、ポリエステルの長繊維がシート状になった
スパンボンド型繊維層が得られる。

この繊維層は繊維自体が長く、しかも部分的に繊維が熱
融着しであるため、層厚が薄くてもシート状になり、か
つ繊維間の間隙が繊維間の部分的な熱融着によってほぼ
均一になるとともに密度が上がり、短繊維の繊維層に比
べて清浄効率、沢層精度が良好になる。

本発明では、スパンボンド型繊維層を複数層にすること
により、１層における部分的な層むらを解消でき、清浄
効率、濾過精度をさらに向上することができる。

また、上記のごとく、スパンボンド型繊維層は層厚を薄
くできるため、この繊維層に積層する他の繊維層の層厚
を大きくできる。

この他の繊維層は上述のごとく短かい繊維（例えば２０
〜６０ｍｍ）で構成してあって綿状を呈しているが、こ
の点と層厚を大きくできる点とが相俟ってダスト保持量
を大きくとることができ、従って、スパンボンド型繊維
層を複数層にしてもダスト保持量の低下をおさえること
ができる。

更に、スパンボンド型繊維層の採用によって、上述のご
とく、この繊維層を薄くすることが可能になるので、こ
の繊維層の上に積層する他の繊維層も含めて全体として
の炉材の層厚を従来に比べて薄くでき、従って濾過面積
の大きい表面濾過タイプに対応することができる。

更に、本発明ではスパンボンド型繊維層を複数層化にす
ることによって清浄効率向上および濾過精度が確保され
るため、全体の繊維層に対する樹脂接着剤の付着量を多
くして繊維間の間隙を接着剤で埋めて小さくする必要が
なくなるので、樹脂接着剤は各繊維層どうしを結合する
とともに全体の剛性を上げ得るに足る程度の量でよく、
従って従来に比べて炉材中に占める繊維間の間隙の全容
積を多くでき、この点からもダスト保持量の低下を防ぐ
ことができる。

更に、スパンボンド型繊維層を複数層にすることにより
、炉材の剛性が上がり、ひだ折り加工後、エレメント組
付時にひだの接近等の不具合が解消できることからもダ
スト保持量の低下を防ぐことができる。

また、剛性が上がるため少ない量の樹脂接着剤で済むか
ら、コストを低減することもできる。

本発明において、各繊維層は第１図のごとくニードルパ
ンチ加工により互いに一体化される。

即ち、第１図において、径の太いポリエステル短繊維層
より成る上層１、径の細いポリエステル短繊維層より成
る中間層２、およびスパンボンド型繊維層より成るシー
ト状下層３は第１図のごとく積層され、ニードル４を用
いて各層１，２．３をニードルパンチ加工を行ない一体
化する。

つまり、上層１側から各層１，２．３の積層方向にニー
ドル４を挿入し、ニードル４を引抜くことにより、ニー
ドル４の挿入された部分は各層１，２．３の繊維が互い
に絡み合って絡み合い部ａが形成される。

本発明は、この絡み合い部ａによって各層１゜２，３の
互いが結合されるため、各層１，２．３の層間剥離が生
じにくい。

なお、ニードルパンチ後の全体の厚さは１．７〜２．８
順が望ましい。

１．７ｒＩＬｒＩｔを下回ると、ひだ折り時の剛性不足
が生じ、２，８ｒｎｍを超えるとびだ折り後の濾過面積
が小さくなり好ましくない。

本発明において、各繊維の層における繊維の配合率、繊
維の太さ、および繊維量は次のように選定される。

即ち、ダスト保持量全良好にするには、一般的にダスト
負荷時の圧力損失上昇の少ないポリエステル繊維を用い
る。

また、ダスト保持の観点から保持能力の大きい繊維状態
にする必要から表面が綿状になる繊維長の短かい繊維（
２０〜６０朋）を用いる。

第１図の上層１は空気上流側に配置されるため、ダスト
保持量の大きいことが必要であり、また下層側の中間層
２、下層３にダスト保持に関して負担をかけないことが
必要である。

このことから、上層１は径の太さ４〜１５デニールのポ
リエステル短繊維と径の太さ１〜４デニールのポリエス
テル短繊維との混合繊維で構成する。

ちなみに、上層１に径の太いポリエステル短繊維のみを
用いるとダスト保持効率が悪く、また径の小さいポリエ
ステル短繊維のみを用いるとダスト保持効率は良くなる
が、反面ダスト保持による目詰り現象を生じる。

なお、上層１は単に径の太さ４〜１５デニール、径の太
さ１〜４デニールの径の異なる２種のポリエステル短繊
維を組合わせただけでは、その比率によって上記の問題
が生じ易くなるので、径の細い側（太さ１〜４デニール
）のポリエステル短繊維は２０〜４０ｇ／ｒｒｒ”の繊
維量、径の太い側（４〜１５デニール）のポリエステル
短繊維は２０〜４０９ ／ ｍ″の繊維量が必要である
。

中間層２の繊維はポリエステル短繊維を用いる点で上層
１と共通であるが、この中間層２では上層１に比べて細
かい粒子のダストを捕捉する必要があるので、径の細い
１〜６デニールのポリエステル短繊維を用いる。

また、繊維量は４０〜６０ｇ／ ｍ”が必要である。

下層３のスパンボンド型繊維の径の太さは０．５〜２デ
ニールが望ましい。

０．５デニ一ル未満であると細すぎて緻密になり、２デ
ニールを超えると清浄効率の点で問題がある。

このスパンボンド型繊維層は前述したごとく、長繊維の
一部が熱融着により固定されているが、その比率は５〜
２０受が望ましい。

５％未満では繊維間の間隙が不均一になって濾過精度が
低下するとともにシート状になりにくい。

一方、２０％を超えると密度が上がり過ぎ、早期目詰り
を生じる。

なお、この繊維層の材質はポリエステルでもよく、また
ナイロン、ポリプロピレンでもよく、要は熱融着できる
熱可塑性合成繊維であればよい。

本発明において、樹脂接着剤はアクリル酸エステル、水
溶性フェノール、これらの混合物、エポキシ樹脂等、熱
可塑性、熱硬化性樹脂を使用できる。

この樹脂接着剤の炉材に対する付着量は５０〜８０９／
ｍが望ましい。

ちなみに、５０ ｇ／ ｍ未満であると炉材の硬さく剛
性）が不足し、例えば炉材をひだ折り加工して第２図の
ととく濾過エレメント５とした場合、通気抵抗増加時に
ひだの密着を招き好ましくない。

一方、８０ ｇ／ ｍを超えると、下層、即ちスパンボ
ンド型繊維層の繊維間の間隙を塞ぎ、ダスト保持量低下
につながる。

以下本発明を具体的実施例により説明し、かつ従来の炉
材と比較した実験結果も説明する。

本発明の実施例では、第１図において、上層１として６
デニールのポリエステル短繊維（繊維長５１ｍｘ） ２
５ ｇ／ｒｒｔと２デニールのポリエステル短繊維（繊
維長５１ ｍｒｎ”） ２５ ｇ／ｍ”との混合繊維を
用い、中間層２としては１．５デニールのポリエステル
短繊維（繊維長３８朋）３０ｇ／ｍと１．５デニールの
レーヨン短繊維（繊維長２９ｍｍ）１７ｇ／ ｍ”およ
び２デニールのポリエステル短繊維（繊維長５１ｍｍ）
８ｇ／ｍ”との混合繊維を用いた。

また、下層３としては１デニールのポリエステルスパン
ボンド繊維５０ ｇ／ ｍ’を２層用いた。

これら上層１、中間層２、および下層３をニードルパン
チ加工により一体化し、これらの一体化シート状物にア
クリル酸エステル樹脂接着剤７０ｇ／ｍを付着して各層
間を接着、結合した。

上記構成によれば、上層１側が密度小、下層３に向かう
に従って密度が犬となる密度勾配型炉材であり、上層１
側で粒子径の大きいダストを捕捉し、下層３へ向かうに
従って微粒子径のものを捕捉する。

上記各層１，２，３はニードルパンチ加工によって各層
１，２．３の積層方向に上層１側から部分的に各層の繊
維が絡み合い、しかもその絡み合い部は繊維密度が高く
なり、かつこの絡み合い部へも樹脂接着剤が付着し、従
って全体が強固に結合した一体型の炉材が得られる。

次に、上記実施例記載の組成をもつ本発明炉材と従来の
炉材との性能を比較した実験結果を説明する。

第３図はＪＩＳＤ１６１２（エアクリーナテスト方法）
により実験条件として１８００ｃｃエンジン、最高風量
４．８ ｍ”／ｍｒｒｔ、ダスト濃度１ ｇ／ｒｒｒ’
（Ｊ ＩＳ８種粉体）とし、ダスト負荷に対する増加通
気抵抗を測定した結果である。

また、第４図は上記テストに伴なう初期清浄効率とフル
ライフ清浄効率を測定した結果である。

第３図は、縦軸に増加通気抵抗△Ｐ１横軸にダ叫＊スト
供給量ｙをとっである。

第４図は縦軸に清浄効率係、横軸にダスト供給量ｇをと
っである。

図中、Ａは従来の３層型密度勾配型不織布製の濾過体で
、上層は６デニールのポリエステル（繊維長５１ｍｍ）
５０％と３デニールのレーヨン（繊維長５０ｍｍ）５０
％とより成り、中間層は３デニールのポリエステル（繊
維長４０ｍｍ）５０饅と１．５デニールのレーヨン（繊
維長３０ｍｍ）５０％より成り、下層は１．５デニール
のレーヨン（繊維長３０ｒＩＬｉ）１００％より成る。

なお、全体の厚さは３．５肱、濾過面積は２７００ＣＴ
Ｌである。

Ｂは前記組成より成る本発明炉材に対し下層３のスパン
ボンド型繊維層を１層にしたのみであり、全体の厚さは
２、２ ＷＬＴＩＬ、濾過面積は３，１００ｆｆｌであ
る。

Ｃは前記組成より成る本発明瀘材製の濾過体であり、全
体の厚さは２．５ ｍｍｚ 沢層面積は３，１００ｆｆ
ｌである。

結果を表１および第３図、第４図に示す。

なお、表１において、ηｉ（イ）は２０ｇのダスト供給
時の効率で表わされる初期清浄効率、ηｆに）は増加通
気抵抗３００ ｍｍｋｇ時の効率で表わされるフルライ
フ清浄効率を示している。

表１および第３図、第４図の結果から明らかなごとく、
本発明炉材よりなる濾過体Ｃは、従来の濾過体Ａに比べ
て、ダスト保持量の低下がなく、また、濾過体Ｂに比べ
て清浄効率の点で優れていることがわかる。

本実施例では下層にスパンボンド繊維５０ｇ／ｍ′を２
層使用したが、本発明は層数を限定するものではなく、
例え、ばスパンボンド繊維３０ｇ／ｍを３層使用しても
よい。

以上詳述したごとく、本発明は、 （１）シート状スパンボンド型繊維層を複数−使用し、
１層における部分的な層むらを解消し清浄効率、濾過精
度を向上することができる。

（２）スパンボンド型繊維層は層厚を薄くできるため、
他の繊維層の層厚を大きくでき、また短かい繊維で構成
し綿状を呈しているので、ダスト保持量を大きくとるこ
とができ、スパンボンド型繊維層を複数層にしてもダス
ト保持量の低下をおさえることができる。

（３）スパンボンド型繊維層を使用することによって、
Ｅ材全体の層厚を従来に比べ薄くすることができ、従っ
て濾過面積の大きい沢層体を得ることができる。

（４）スパンボンド型繊維層を複数層化にすることによ
って、清浄効率向上および濾過精度が確保されるため、
樹脂接着剤の付着量が低減でき樹脂接着剤も少量で済み
から、コスト低減をすることもできる。

（５）スパンボンド型繊維層を複数層にすることにより
、炉材の剛性が上がりひだ折り加工後エレメント組付時
にひだの接近等の不具合が解消でき、ダスト保持量の低
下を防ぐことができる。

（６）中間繊維層の他方の側に配置した繊維層からニー
ドルパンチ加工を行なっているため、そのニードルパン
チ針でスパンボンド型繊維層ニ針穴が生じても他の繊維
層（上記繊維層、中間圓からの繊維がその針穴を栓ぎ、
清浄効率の低下を防ぐことができ、従ってスパンボンド
型繊維層の効果を損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明炉材の一実施例を示す横・断面図で、ニ
ードルパンチ加工の工程も含めた図である。 第２図は第１図の炉材を用いた沖過体を示す一部断面図
、第３図および第４図は本発明の詳細な説明に供する特
性図である。 １・・・・・・上層、２・・・・・・中間層、３・・・
・・・下層、ａ・・・・・・絡み合い部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 径の太さ１〜６デニールで繊維量が４０〜６０ｇ／
   ｍのポリエステル短繊維より成る中間繊維層と、この中
   間繊維層の一方の側に複数層配置され、部分的に熱融着
   により繊維間どうしが固定された熱可塑型合成長繊維よ
   り成るシート状スパンボンド型繊維層と、前記中間繊維
   層の他方側に配置され、径の太さ４〜１５デニールで繊
   維量が２０〜４０ ｇ ／ ｒｎ：のポリエステル短繊
   維および径の太さ１〜４デニールで繊維量が２０〜４０
   ｇ ／ ｍのポリエステル短繊維の混合物より成る繊
   維層とを備え、この繊維層、前記中間繊維層、および前
   記シート状繊維層の積層方向に、前記中間繊維層の他方
   の側の前記繊維層からニードルパンチ加工を施すことで
   部分的に各繊維層の繊維を互いに絡み合せて各繊維層を
   一体化し、かつこの一体の繊維層に５０〜８０ｇ／ｍｊ
   の樹脂接着剤を付着して成ることを特徴とする空気清浄
   器用炉材。