WO2004082805A1

WO2004082805A1 - 内燃機関用不織布エアーフィルター

Info

Publication number: WO2004082805A1
Application number: PCT/JP2004/003070
Authority: WO
Inventors: Kazumaro Fujiwara; Shigemi Uesaka; Shoji Nishigawa; Yasuyuki Yamazaki
Original assignee: Ambic Co., Ltd.; Kinsei Seishi Co., Ltd.
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2004-09-30
Also published as: EP1604717A1; TW200506126A; US20060272303A1; CN1761511A; KR20050103246A

Abstract

　繊維長1～10ｍｍのポリエステル系バインダー繊維を主成分とする複数の層をエアーレイド不織布製造法にて形成し熱接着したもので、上層側（流体流入側）が太い繊維からなり、下層側（流体流出側）が細い繊維からなり、かつ最終流体流出側の層はポリエステル系バインダー繊維１００％からなり、目付が１００～３５０ｇ/ｍ２、見掛け密度が０．０４ｇ/ｃｍ３～０．３ｇ/ｃｍ３、１００℃で３００時間後の乾熱収縮率が３％以下のエアレイド不織布からなるプリーツ形状を有しており、環境汚染がなく、ダスト捕集効率が高く、ロングライフであり、薄くて均一な内燃機関用不織布エアーフィルター。

Description

明細書内燃機関用不織布エアーフィルター技術分野

本発明は、不織布で構成され、固形物をろ過するフィルター材に関するものである。さらに詳しく述べれば、自動車などの内燃機関で使用するェンジン吸入部で使用する空気取り入れ用の不織布エアーフィルター材に関するものである。

一般に、内燃機関用不織布エアーフィルター材は、使用時の強度が必要なため、比較的長い繊維（例えば、繊維長 3 O m m〜 l 0 5 mm) を使用し、繊維間結合の方法としてニードルパンチまたはウォータージエツトにより機械的に繊維交絡を付与する方法、合成樹脂などのケミカル系接着剤で繊維間を結合する方法、あるいはパインダー孿維を混綿して熱接着する方法などが知られている。

本発明は、短いポリエステル系バインダー繊維単独、および/または該バインダー繊維と他の繊維とを混綿したものを、エアレイド不織布製造法で複数積層し熱接着した構造のフィルター材に関するものである。背景技術

自動車などに使用される不織布エアーフィルター材は、一般的にプリーツ形状を付与されたものが使用され、しかもフィルターの見掛け密度が低い。プリーツ形状を維持するために、樹脂で補強されたエアーフィルター（特許文献 1 ：実公昭 5 7— 3 1 9 3 8号公）や、パインダー繊維を使用したェァーフィルター（特許文献 2 ：特開平 1 0— 1 8 0 0 2 3号公報）などが開示されている。

また、特定の通気度比を有するエアレイド法短繊維不織布で、厚み方向に密度勾配を持たせたエアフィルター用途に関する記载（特許文献 3 ：特開平 1 1 - 8 1 1 1 6号公報）もある。

さらに、密度勾配を有するプリーツフィルター（特許文献 4 ：特開平 1 1 - 9 0 1 3 5号公報) などが公開されている。

特許文献 1では、複層繊維層をニードルで一体化した後、樹脂加工して形態保持を図っているが、加工時の樹脂および溶剤による環境汚染の問題、濡れた不織布の乾燥に多大の熱エネルギーを有する欠点がある。また、フィルター性能面でも付着した樹脂は捕集効率には寄与せずに単に圧損を上げる欠点を有している。

また、特許文献 2では、樹脂を使用せず、バインダー繊維を混綿使用しているので、環境汚染や、エネルギーロスは少ないものの、ニードルを使用して、各層の交絡を行い一体化しているので、ニードル跡にダストが貫通しフィルターの捕集効率を低下させるといった欠点を有している。

さらに、特許文献 3には、厚み方向に密度勾配を持たせたエアレイド不織布に係わる記載があるが、主たる用途は紙おむつ、ナプキン、失禁パット、ワイパーなどの吸収性物品である。本文中にはフィルター用途にも使用できるとの記載があるものの、フィルターに適した具体的な技術内容や作用効果に関しては一切言及されておらず、なんらの示唆もない。

さらにまた、特許文献 4は、繊維径勾配を付与したプリーツフィルターに関するものであるが、表裏の繊維径比を 2〜20 (流体流出側繊維太さ/流入側繊維太さの比率で表すと 0. 0 5〜0. 5になる）に規定しており、本発明が意図する自動車エアークリーナーの場合において、濾過対象となるカーボン微細粒子には性能が不十分で適用できない。しかも、エアーレイド不織布に関する記載は一切ない。

本発明は、上記従来技術では解決困難な課題を背景になされたもので、製造時に環境汚染がなく、ニードル跡がなく、均一性が大で、ダスト捕集効率が高く、ロングライフである、薄くて軽い内燃機関用不織布エアーフィルタ一を提供することを目的とする。発明の開示

本発明は、繊維長 1〜： 10mmのポリエステル系パインダー繊維を主成分とする複数の層をエアーレイド不織布製造法にて形成し熱接着したもので、上層側（流体流入側）が太い繊維からなり、下層側（流体流出側）が細い繊維からなり、流体最終流出側はポリエステル系パインダー繊維 1 00 %からなり、目付が 1 00〜3 50 g/m² 、見掛け密度が 0. 04 g/c m³〜0. 3 g/ cm³、かつ 1 00°Cで 300時間後の乾熱収縮率が 3%以下のエアレイド不織布からなり、プリーツ形状を有する内燃機関用不織布エアーフィルター（以下「エアフィルター」ともいう）に関する。

本発明のエアフィルタ一は、例えば 3層構造の場合、上層側の太い繊維の層において、繊維の太さが 2 0〜4 5 μ m、目付が 1 0〜 7 5 g/m²、中層において、繊維の太さが 1 5〜3 0 111、目付が 2 0〜： L 0 5

下層側の細い繊維の層（すなわち、流体最終流出側）において、繊維の太さが 7 〜2 0 /z m、目付が 7 0〜： 1 7 0 g/m²が好ましい。

また、 4層の構造では、上層側の太い繊維の層において、繊維の太さが 2 5〜5 0 ί πι、目付が 5〜5 0 g m²、中層において、繊維の太さが 2 0〜3 5 μ τΐί, 目付が 1 5〜7 0 g/m²、下層側の細い繊維の層において、繊維の太さが 1 5〜2 5 μ πι、目付が 3 0〜9 0 g /m ²、最下層の細い繊維層（すなわち、流体最終流出側) の繊維の太さが 7〜2 0 μ πι、目付が 5 0〜1 4 0 g/m ²が好ましい。

各層は、本発明の作用。効果を阻害しない範囲で異なる太さの繊維の混綿であっても良い。

また、本発明のエアフィルタ一は、撥水性を有するものが好ましい。

さらに、最下層以外の層において、本発明が意図する作用効果を阻害しない範囲でポリエステル系バインダー繊維以外の繊維を混綿していてもよい。さらに、本発明のエアフィルタ一は、他の通気性シートと複合化したものであってもよい。図面の簡単な説明

図 1は、エアフィルターにおける空隙体積指数と DHCとの関係を示すグラフである。

図 2は、実施例 3のエアフィルターにおける DHC試験後のダストの侵入を状況を示す、ソニック（株）製の顕微鏡写真（倍率 2 5倍）である。

図 3は、実施例 4のエアフィルターにおける D H C試験後のダストの侵入を状況を示す、ソニック（株）製の顕微鏡写真（倍率 2 5倍）である。

図 4は、比較例 3のエアフィルターにおける D H C試験後のダストの侵入を状況を示す、ソニック（株）製の顕微鏡写真（倍率 2 5倍）である。発明を実施するための最良の形態 .

本発明のエアーフィルタ一は、エアーレイド不織布製造法によつて形成する。すなわち、多孔質ネットコンベア一上に位置する単台または多数台の噴き出し部から、繊維長 1〜 1 O mmのポリエステル系バインダー繊維を主成分とする短繊維を噴出しネットコンベア下面に配置した空気サクション部で吸引しながらネットコンベア上に繊維層を形成する。

このとき、上層側（流体流入側）より下層側（流体流出側）にかけて、太い繊維の層から細い繊維の層となるように順次積層し、この積層された繊維層を熱オーブンに搬入し、熱風で繊維間を結合し不織布として一体化させる。繊維量、喷き出し条件、空気サクシヨン条件、熱風条件などによって所定の密度、厚さに仕上げて本発明のエアフィルターを得ることができる。熱ォープンにより熱接着する際の温度は、用いるポリエステル系バインダー繊維の種類や、全体の目付により適宜選択されるが、通常、 1 2 0 ~ 2 0 0 °C、さらに好ましくは 1 3 0〜： L 8 0 °Cである。

従来から知られている一般的な乾式不織布製造法、つまり短繊維のカーデイング法、あるいは連続繊維のスパンボンド法などによる場合、層を構成する繊維はほぼ面状に配列していて、厚さ方向に配向させることは困難である。従って、本発が意図するフィルターに使用した場合、圧力損失が高いという欠点を有する。ニードルパンチやスパンレースのような機械的繊維交絡の方法を加えれば比較的に厚さ方向へ繊維を並び変えることができるものの、ニードルまたはスパンレースの水スジによる貫通孔が残るために微細なダストの捕捉作用に欠けるものとなってしまう。

これに対し、本発明のエアーフィルタ一は、短い繊維を使用したエアレイド不織布製造法によるものなので、繊維は厚さ方向に配列しやすく、かつ層間において異なる繊維径の繊維同志の混じり合いも生じ、繊維層間の繊維径勾配は比較的に連続傾斜になる。

従って、圧力損失が小さく、ダストによる目詰まりも少なくなつてライフ (濾過可能時間）が長くなるうえ、圧損上昇が少ないという大きな特徴を有する。また、このような短繊維を原料繊維とするエアレイド不織布製造法によれば、極めて地合いの良好な、つまり均一性の良好なフィルターが得られるという大きな特徴を有する。均一性は、本発明が意図するエアフィルターの用途において極めて重要であり、上記した既存の乾式不織布では得られ難レ、。さらに、ニードルを使用していないので、ニードル跡による性能低下の問題も解消される。また、ケミカルバインダーを使用していないので、皮膜形成による圧力損失アップや捕集効率ダウンの弊害が無く、環境汚染の恐れも無い。

本発明に使用する繊維は、繊維長 1〜 1 O m mである。 1 0 m mを超える繊維を使用すると、不織布としての均一性が得られ難いばかり力生産性が低下し、好ましく無い。一方、 1 m m未満では不織布の強度低下を生じるばかり力、脱落繊維が発生し易くなり好ましく無い。好ましくは 2〜 7 m m、さらに好ましくは 3〜 5 mmである。

本発明のフィルター材を主として構成する繊維は、耐化学薬品性、耐熱性、耐久性、強度、硬さなどの特性に優れるポリエステル系繊維であって、特に熱接着性のポリエステル系複合繊維を主成分とするのが好適である。

熱接着性のポリエステル系複合繊維としては、芯 Z鞘型やサイドバイサイド型の複合繊維が好適である。この場合、芯成分あるいは繊維内層部を構成するポリマーとしては、鞘より高融点であり、熱接着処理温度で変質しないポリマーが好ましい。このようなポリマーとしては, 脂肪族ジオール単位と芳香族ジカルボン酸単位から主としてなるポリアルキレンァリレートが挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどであり、単独でも 2種以上の併用でもよく、必要に応じて共重合成分を含んでいてもよい。また、本発明の作用 ·効果を阻害しない範囲で変性されていても差し支えがない。

熱接着性成分である鞘あるいは繊維外周部を構成するポリマーとしては、上記芯成分あるいは繊維内層部を構成するポリマーより融点の低いポリマーが用いられる。例えば、上記の芯あるいは繊維内層部に使用される成分に、ジエチレングリコーノレなどのジオール、イソフタル酸などのジカルボン酸などの共重合成分を含有させたもの、テトラメチレンダリコールなどのポリ（ァルキレンォキサシド）ダリコールなどをソフトセグメントとして共重合したポリエステル系エラストマ一などが挙げられるが、これらに限定されるものでは無い。さらにこれらのポリマーは、本発明の作用 '効果を阻害しない範囲で変性されていても差し支えがない。融点は 1 1 o °c以上である必要がある。 1 1 o °c未満の場合は自動車用エアーフィルタ一として耐熱寸法安定性、耐熱変形性などの問題を生じる。

本発明のフィルター材には、上記のポリエステルバインダー繊維のほかに、必要に応じて種々の機能を持たせるため、他の繊維を含んでいてもよい。例えば、木材パルプ、レーヨンなどのセルロース系繊維、ポリエステル、ポリ了ミド、芳香族ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリ塩化ビエル、ポリアクリル二トリル、ポリフエ-レンサルファイトなどの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維などの無機繊維、ポリ乳酸などの生分解性繊維などが挙げられる。この場合、混綿割合は 6 0重量％未満が好ましぐ、さらに好ましくは 2 5重量％以下である。 6 0重量％以上の場合、混綿した繊維の脱落が生じたり、強度ダウンしたり、耐熱性がダウンしたり、プリーツ加工性がダウンしたりして好ましくない。

ポリエステルパインダー繊維より融点の高い繊維、あるいは融点を持たない繊維を混綿した場合は、耐熱性を上げ、熱劣化しにくいというメリットを生じるので好ましい。

さらに、本発明の作用 ·効果を阻害しない範囲で、他の低融点バインダー繊維を含んでいてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフイン系繊維、これらの複合繊維、さらに共重合成分を含有するこれらの繊維などが挙げられる。この場合、混綿割合は、 1 5重量％以下が好ましく、さらに好ましくは 1 0重量％以下である。 1 5重量％を超えると耐熱寸法安定性、耐熱変形性に影響が出るので、好ましくない。

また、各層を構成する繊維は、同一でも異なっていてもよい。

さらに、消臭、抗菌、防カビ、撥水、難燃、着色などの効果を有する繊維や物質を含有させても良い。

最終流体流出側、例えば、 3層構造の下層側、 4層構造の最下層側はポリエステル系バインダー繊維 1 0 0 %で構成されていることが必要である。最終流体流出側に他の繊維を混綿した場合、繊維の脱落が生じやすくなり、ェンジン内部に吸引された繊維によりエンジントラブルの要因となるので不適当である。ポリエステル繊維以外のパインダー繊維も考えられるが、コスト、耐熱性、剛性、プリーッ加工性などの観点からポリエステル系バインダー繊維が好ましい。

最終流体流出側以外の層に非バインダー繊維を混綿することができる。この場合は空隙体積が増加し、ダストの目詰まり速度が鈍化してライフの長い自動車用エアーフィルターが得られる。混綿する繊維は 6 0重量％未満にしないと、バインダー繊維との接着性が悪くなり、繊維の脱落や、プリーツ性に問題を生じる。

本発明に使用される繊維は、リサイクル繊維を使用することも可能である。使い捨てによる環境汚染や、地球の有効資源の再利用の観点からぺットポトルリサイクル繊維などの使用も可能であって、マテリアルリサイクル、ケミカルリサイクルなどの公知の手段によるリサイクル繊維が挙げられる。さらに、本発明によるエアフィルタ一は、ポリエステル系繊維を主たる構成成分としているので、リサイクル性を有する。

本発明のエアーフィルターの目付は 1 00〜35 Og/m²であり、好ましくは 1 50〜 300 g/m ²、さらに好ましくは 1 80〜 2 50 g/m ²である。目付が 1 0 Og/m ²未満では、ダストの保持が少なく、ライフが短くなり、また、ダストの洩れも多くなり、性能不十分のためエンジンに支障をきたす。一方、 35 Og/m²を超えると、圧力損失が大きくなるばかり力 \ 厚くなるので一定の据付面積に多くのプリーツ面積が取れなくなるといつた実用上の問題を生じる。また、コストアップにもなるので好ましくない。

本発明のフィルターの見掛け密度は 0. 04〜0. 3g/cm³、好ましくは 0 · 05〜0. 2 g/ c m ³、さらに好ましくは 0. 06〜 0. 1 5 g/ c m ³である。

本発明のフィルタ一は、ろ過→洗浄→ろ過の繰り返しサイクルが可能な表面ろ過方式では無く、層の内部でダストを捕集する内部濾過方式である。内部濾過方式のフィルタ一は現在自動車エアフィルターなどに適用されており、一定期間の使用後、あるいは高圧損になった後はフィルターを取り替えることになるため、低圧損で効率の高い構造が望まれる。低圧損にするためにはフィルターの見掛け密度は 0. 3 g/ c m³以下が必要である。 0. 3 g/ c m ³ を超えると、圧損が高くなり自動車などのフィルター材に使用した場合、ェンジンの燃料燃焼用の空気量が不足し、不完全燃焼、若しくはエンジン停止に陥るため、好ましくない。一方、 0. 04g/c m³未満では、嵩高過ぎてプリーツ加ェ性ゃ形状維持が困難となり、ダストの吹き抜けなどでエンジントラブルの要因になりやすい。なお、見掛け密度とは、エアフィルターの目付を厚さで割ったものを意味する。

また、見掛け密度以外のフィルター特性に与える因子として、空隙体積指数が挙げられる。空隙体積指数とはフィルター材の一定据付面積での空隙が占める体積を表す因子で、この空隙体積指数が高いほど、ダストを保持する空間が多くなりライフが長くなるが、デメリットとしてはダストの捕集効率が低くなるばかり力、、厚さが厚くなり過ぎたり、あるいは剛性が低すぎて、プリーツ加工後に隣の山どうしが接触を生じやすくなる。空隙体積指数は 1 . 0〜4 . 0が好ましい。 1 . 0未満であると、 D H Cが低くすなわちライフが短く、 4 . 0を超えると、プリーツ加工品としての濾過面積を多く取れなくなる。

また、内燃機関用のフィルター材は温度が常温より高くなるので、少なくとも 1 0 0 °C、 3 0 0時間後の乾熱収縮率は 3 %以下であることが必要である。好ましくは 2 %以下、さらに好ましくは 1 - 5 %以下である。 3 %を超える収縮率の場合は、プリ一ッの変形を生じ易くなり内燃機関用のフィルター材としては実用上使用できない。

本発明の不織布エアーフィルターは、プリーツ形状を有する。

一般に、限られたスペースにフィルター面積を大きくするためには、フィルター形状をプリーツ形状にすれば、一定の据付面積で大きなろ過面積が確保でき、さらに圧損が減少するからである。従って、このような機能が発現できるのであれば、プリーツの形状はどのようなものであってもよい。

プリーツ加工するためには、硬さが必要であり、本発明者らは硬さとプリーッ成型性との関連を種々テストした結果、剛軟度が 0. 3mN未満ではダストが付着して圧損が上昇したときのプリーツが変形したり、隣どうしが接触するため、内燃機関のエアーフィルターとしては不適であることが判明した。一方、 20mNを超えると、プリーツ加工時にフィルターが裂けたり、割れたりする可能性があるため好ましくない。したがって、本発明の不織布のガーレ剛軟度は、通常、 0. 3〜20mNである。好ましくは、 0. 5〜 1 0 mNである。

ここで、ガーレ剛軟度とは、 J I S L 1 0 9 6— 1 9 9 9の 8. 20. 1に規定するガーレ法による剛軟度で表す。

さらに、この硬さを出すために、下層（流出側）の外側に、上記の本発明の不織布エアーフィルター材より通気性が高くて、ガーレ剛軟度が 0. 3 m N以上の通気性のシートをラミネ一トしてもよい。このようなシートの例としては、乾式不織布、スパンボンド不織布、プラスチックネット、織物などが挙げられる。

本発明の繊維径勾配を有するエアフィルターの流体の流れ方向は、表面ろ過と異なり、粗層側（太繊度側）からであって、粒径に分布を有するダストなどの被ろ過物を、各層の夫々の繊維の表面でバランス良く捕らえる必要があり、種々組合わせテストを行った結果、 3層構造の場合、上層側の太い繊維層として太さ 20〜4 5 /zm、好ましくは 20〜3 5 / m、目付 1 0〜 7 5 g/m² 、好ましくは 1 0〜50 g/m²、中層の繊維層として太さ 1 3〜2 5 ιη、好ましくは 20〜30 μιη、目付 20〜： L 0 5 g/m² 、好ましくは 40〜 80 g/m² 、下層側の繊維層として太さ 7〜20 μπι、好ましくは 1 0〜20 /im、目付70〜1 70 _§ /111²、好ましくは80〜 1 20 /111²の組合わせの構造であれば、 1 μ m以下の未燃焼カーボン粒子をも効率的にろ過ができ、ライフの長い内燃機関用不織布エアーフィルターが得られることが判明した。

例えば、 3層構造を例にとってさらに詳細に述べれば、上層の繊維層の作用効果は概略 1 0 /xm以上の大きな粒子を捕獲するプレフィルターの目的である。繊維径が 20 μ m未満の繊維で構成した場合には、 1 0 m未満の小さな粒子まで表面に付着して目詰まりが早くなるので、ライフが短くなる。一方、 45 mを超える繊維を使用すれば、 1 0 m以上の大きな粒子がフィルター内部に浸入して同じくライフが短くなる。目付についても同様で 1 0 g/m²未満ではダストの浸入のため、ライフが短くなり、一方、 7 5 g/ m²を超えるとフィルターの厚さが大になりプリーツ形状に支障をきたす問題がある。

中層は、上層を通過した概略 5〜 1 0； m以下の粒子を捕獲する層の作用効果をする。繊維の太さが 1 5 m未満では 5 μ m以下の小さな粒子までを表面に付着して目詰まりを早くするのでライフが短くなる。一方、 3 0 111 を超える繊維を使用すれば、 5〜 1 0 mの粒子が繊維径 7〜 20 mの下層に浸入して同じくライフが短くなる。目付についても同様で、 20 g/m² 未満ではダストの浸入のため、ライフが短くなり、一方、 1 0 5 g/m²を超えるとフィルターの厚さが大になりプリーツ形状に支障をきたす問題がある _c 下層（つまり最下層）の作用効果としては、捕集効率を上げ、プリーツ形状を維持するために、使用する繊維の太さは 7〜20 ;um、繊維の目付を 70 〜 1 7 Og/m²にすることが好ましい。 7 _μ πι未満の繊維では、プリーツ性に問題があり、一方、 2 0 /zmを超えると捕集効率が悪くなり、好ましくない。また、目付も 7 Og/m²未満であれば、プリーツの使用時の変形を生じ、一方、 1 7 Og/m²を超えると硬さは保持できるものの、圧損が高くなりライフが短くなり、好ましくない。

また、 4層の構造としてもよく、この場合、上層側の太い繊維の層において、繊維の太さが 2 5〜 5 0 m、好ましくは 3 0〜4 5 μ m、目付が 5〜 5 0 g/m²、好ましくは 1 0〜4 0 g/m²、中層において、繊維の太さが 2 0〜 3 5 μ m、好ましくは 2 5〜 3 0 μ m、目付が 1 5〜 7 0 g/m²、好ましくは 2 0〜5 5 g/m²、下層側の細い繊維の層において、繊維の太さが 1 5〜 2 5 m、好ましくは 1 5〜 2 0 ^ m、目付が 3 0〜 9 0 g /m²、好ましくは 2 0〜6 0

最下層の最も細い繊維の層の繊維の太さが 7〜 2 0 /i m、好ましくは 1 0〜： 1 5 /i m、目付が 5 0〜： I 4 0 g/m²、好ましくは 6 0〜1 2 0 g /m²となる組み合わせが好ましい。

また、各層の繊維の太さの比率、すなわち流体流出側繊維層の繊維/流体流入側の繊維層の太さ比率は、種々テストした結果、 0. 5〜0. 9 5であれば 1 μ m以下のカーボン粒子も効率よく捕集でき、ライフも長いことが半 }J 明した。 0. 9 5を超えると、層間の差がなく単一層に近付き、本発明の趣旨に反する。一方 0. 5未満であると、細かな粒子の多くが上層に捕集されずに下層に侵入するのでライフが短くなる。

各層の繊維の太さの比率は、エアーフィルターが適用される状況に合わせ、捕集したい粒子の大きさなどによって適宜選択することができる。本発明のエアフィルターを構成するポリエステル系バインダー繊維がその接着効果を十分に発揮するには、熱接着温度はポリエステル系パインダー繊維の接着成分の融点、または融着可能な温度より 5〜4 0 °C高い温度での加熱処理が好ましい。 5 °C未満であれば接着不良を生じ、 4 0 °Cを超えると繊維収縮や半溶融により均一な不織布が得られ無い。温度は通常 1 2 0〜2 0 0 °C、好ましくは 1 3 0〜 1 8 0 °Cであるが、接着成分のポリマーの融点に応じて適宜選択することができる。

さらに、力レンダー加工を施すことにより、得られる不織布の厚さや密度を調整することもできる。カレンダー加工においては、 1対の加熱ローラーの隙間を調整し所望の厚さの不織布に加工する方法が好ましい。この場合、隙間は 0 . 5〜 4 mm、さらに好ましくは 0 . 8〜 3 . 0 mmである。温度は、ポリエステル系パインダー繊維の接着成分の融点、または融着可能な温度より 5 0〜1 1 0 °C低く設定するのが好ましい。 5 0 °C未満の場合は融点に接近してくるので、表面繊維が変形しはじめ、皮膜が形成されやすくなって圧損増加や捕集性能のダウンを生じる。一方、 1 1 0 °Cを超える場合は、カレンダー効果が発揮しにく <なる。あらかじめ不織布を予熱してある場合には低温度で加工することもできる。 - カレンダーローラーの表面は、フラットでも良いし、凹凸形状を取ることもできる。

これらの条件は所望の厚さ ·密度に加工するに適した条件を、本発明の作用 ·効果を阻害しない範囲で適宜選択することができる。

また、本発明のエアーフィルターとしての捕集効率をさらに万全なものとするために、本発明のフィルター材を 2枚以上重ね、積層一体化して使用することもできる。

1枚目（2層以上からなる繊維径勾配構造）で仮に洩れたダストがあれば、さらに 2枚目（2層以上からなる繊維径勾配構造）で捕集する効果が期待できるうえ、全体としてフィルター材が硬くなり、よりプリーツ加工が容易になるという利点も生じる。 2枚以上を重ねて積層一体化するための作業を効率化するために、あらかじめエアレイド不織布製造法によって各層を順次形成するに際して、 2枚以上の層状構造を一挙に形成しても良い。

本発明のエアフィルタ一は、他の通気性シートを複合することにより、ダスト捕集性などの性能改良、プリーツ加工性などの加工適性の改良、耐久性などの実用特性の改良などを図ることができる。例えば、紙、湿式不織布、乾式不織布、スパンボンド、メルトブロー、プラスチックネット、穴あきフイルム、織編物などを、本発明の趣旨の範囲で適宜選択することができる。複合される通気性シートは、別工程において接着剤や軽度のニードルパンチ処理などの方法で一体化しても良いし、繊維積層工程において表面層、裏面層、内層のいずれかに入れてから熱オーブン中で加熱し、一挙に一体化しても良い。

また、下層側に点状の樹脂ブロックを塗布したり、エンボス加工された素材をラミネ一トして、プリーツの隣どうしが接触させないことも可能である。また、必要に応じて、フィルターの流体流入側の層または全体に撥水加工をしたり、難燃加工などを付与することも可能である。撥水加工することにより泥水や雨などでフィルター材が濡れた時の圧損上昇を防ぐことができる _c 本発明のプリーツ加工した内燃機関用不織布エアーフィルタ一は、常法に従い、各種榭脂による射出成型法で枠を作成したり、ウレタン樹脂で枠を固定接着させることができる。

プリーツ加工適性を良好にするため、および/または内燃機関用エアーフィルターとして、風圧での変形を防止するために、本発明の作用 ·効果を阻害しない範囲で、例えばフエノール系やメラミン系などの熱硬化型樹脂、ポリアタリル酸エステル系などの自己架橋型樹脂などで処理しても良い。実施例

以下、本発明の実施例を示す。ただし以下の実施例に限定されるものではない。

実施例 1

芯：ボリエチレンテレフタレート、鞘：融点 1 5 0 °Cのフタル酸 ' イソフタル酸/エチレングリコール共重合系からなる、長さ 5 m mのポリエステル系複合バインダ繊維を原料繊維として、多孔質ネットコンベア一上に位置する 3台の噴き出し部から噴出しネットコンベア下面に配置した空気サクション部で吸引しながらネットコンベア上に繊維層を形成した。この時、上層側 (流体流入側）より下層側（流体流出側）にかけて、太い繊維の層から細い繊維の層となるように順次積層してから熱オーブンに搬入し、熱風で繊維間を結合し一体化された不織布を作成した。

下層としては、 2. 2dtex (太さ 14. 3 /z m) の上記バインダー繊維を目付 110g/ m ²となるように A噴き出しノズルで紡出した。同様に中間層として、 4. 4dtex (20.2μιη) の上記バインダー繊維を、目付⁵ Og/m ²となるように Β噴き出しノズルで紡出した。さらに上層として、 lldtex (32μηι) の上記バインダー繊維を、目付 20g/m²となるように、 C噴き出しノズルで紡出した。

次に、ネットコンベア上に積層された繊維層を熱風処理機に入れ、 1 6 5°C の熱風で 1分間加熱して繊維交絡点を熱結合させて一体化し、隙間 2mm、 6 0°Cの力レンダー処理をして、厚さ 2 mm, 目付 1 80 g/m²の本発明のエアフィルター 1を作成した。このフィルターの長さ方向のガーレ剛軟度は 0. 6 mNであった。上層と中層の繊維の太さ比率は 0.63中層と下層の繊維の太さ比率は 0.71であった。

実施例 2

芯：ポリエチレンテレフタレート、鞘：融点 1 50 °Cのフタル酸 ' イソフタル酸/エチレングリコール共重合系からなる、長さ 5 mmのポリエステル繊維系複合バインダ繊維を原料繊維として、実施例 1と同様な方法で熱接着された不織布を作成した。

下層としては、 1.5dtex (太さ 11.8μηι) のバインダー繊維を目付 100g/m ²、中間層として、 2.2dtex (14.3^ m) を目付 50g/m²、上層として 16.6dtex (39.4 im) を目付 20_g/m ²となるようにそれぞれ紡出した。

各層を連続的に積み重ねて熱風処理機に入れ、 1 65°Cの熱風で 1分間加熱して繊維交絡点を熱結合させて一体化し、カレンダー処理して厚さ 1. 9 5 mm, 目付 1 8 Og/m ²の本発明のフィルター 2を作成した。このフィルターの長さ方向のガーレ剛軟度は 1. 3mNであった。上層と中層の繊維の太さ比率は 0.36、中層と下層の繊維の太さ比率は 0.83であった。実施例 3

実施例 1、 2と同様な方法で不織布を作成した。

最下層として、 1.7dtex (太さ 12.4/im) のポリエステルバインダー繊維を目付 95g/m²となるようにし、下層として、 4.4dtex (20.2^πι) のポリエステルバインダー繊維を目付 95/m²とし、さらに中層として 6.6dtex (24.8μπι) のポリエステルバインダー繊維を目付 30g/m²となるようにし、さらに上層として lldtex (32. Ομηι) のポリエステルバインダー繊維を目付 30g/m ²となるようにそれぞれ紡出した。

この積層物を 1 70 の熱風処理機で熱処理してからカレンダーで厚さ調整をして、厚さ 2. 4 mm, 目付 250 g/m ²の本発明のフィルタ一 3を作成した。このブイ/レターの長さ方向のガーレ剛軟度は 4. 2mN、タテョコの寸法収縮率は 0. 3 %であった。上層と中層の繊維の太さ比率は 0. 78 中層と下層の繊維の太さ比率は 0. 8 1、下層と最下層の繊維の比率は 0. 6 1であった。

実施例 4

実施例 1、 2、 3と同様な方法で不織布を作成した。

最下層として、 1.7dtex (太さ 12·4μπι) のポリエステルバインダー繊維を目付 95g/m²となるようにし、同様に下層として、 4.4dtex (20.2^ηι) のポリエステルパインダー繊維を目付 95/m²となるようにし、さらに中層として 6.6dtex (24.8 / m) のポリエステルバインダー繊維を目付 70g/m ²となるようにし、さらに上層として lldtex (32. O tm) のポリエステルバインダー繊維を目付 40g/m²となるようにそれぞれ紡出した。この積層物を 1 7 0 °Cの熱風処理機で熱処理してからカレンダーで厚さ調整をして、厚さ 2 . 9 mm, 目付 3 0 0 g/m ²の本発明のフィルター 4を作成した。このフィルターの長さ方向のガーレ剛軟度は 5 . 5 m N、タテョコの寸法収縮率は 0 . 3 %であった

これらの実施例の一部と比較例について、 1 0 0。Cで 3 0 0時間の熱処理後（熱変化後）に、 J I S 8種のダストを用いたダスト保持量（D . H. C . ) などにつき比較試験した結果を表 1に示す。比較例 1は市販のトョタ車用ェアークリーナー (ニードルパンチ、および樹脂加工された乾式不織布タイプ) であり、比較例 2は市販のニッサン車用エアークリーナー（熱硬化型樹脂加ェされた濾紙タイプ）である。

また、熱処理前の状態の数値、および性能試験結果について実施例 1〜4、および比較例 3を表 2に示す。比較例 3は市販のトヨタ車用ェアークリーナ一（ニードルパンチ、および樹脂加工された乾式不織布タイプ）であり、比較例 1 とは異なる車種用である。

なお、それぞれの項目に関する条件などは、表 3に示す。

表 1

表 2

ぐ注 1〜 2 > J I S . 8種粉体使用速度 25cm/sec Δ P=490Paでの単体テストく注 3〜4>J I S . 8種粉体使用速度 50cm/sec Δ P=980Paでの単体テストぐ注 5〜 6〉軽油燃焼粉体使用速度 50cm/sec AP=980Paでの単体テストく注 7 > 各繊維層間の流体流出側繊維層の繊維太さ/流体流入側の繊維の太さ比率

表 3

見掛け密度（g /c C ) 目付を厚さで割ったもの

通気性 ( c m/sec) KE S法による

初期圧損（Pa) ダストを負荷する前のフィルター前後の圧力損失

D. H. C. (g/m² ) ダストを負荷させて一定圧損になるまでにフィルターが捕集したダスト量。この数値が高ければ高いほどライフが長いフィルター材と言えるが、捕集効率の低いフィルター材は DHCが高いので、捕集効率、 DHC共に高いフィルター材が優れたフィルタ一木才と言える

捕集効率（％) 一定圧損時のダストのフイノレターからの洩れを

A(g)、フィルター材へのダストの付着量を B(g)とした場合、 A/ (A+B)が洩れ率で、捕集効率は、 1 - 洩れ率 = 1-A/ (A+B)で表す

フィルタ一性能試験にお ① JIS' 8種；ダスト濃度 6g/m³

ける使用ダスト条件 ② 軽油燃焼；ダスト濃度 0.12g/m³

厚さ膨張率 (%) ドライオーブン 1 0 0°Cで 3 0 0時間放置前後のフィルター材の厚さ比率を言う

寸法変化率 (%) ドライオープン 1 0 0。Cで 3 0 0時間放置前後のフィルター材のタテ、 3コ寸法変化率 (タテ方向は不織布の長さ方向）

硬さ（mN) JIS L1096 ガーレ法でフィルター材のタテ方向を測定

プリーツ特性高さ 2 5mmX幅 1 5 0mmX長さ 2 5 0 mmの山数 54山のプリーツユニットに、荷重 l K gを載せて変形しないものを良好と判定

空隙体積指数（LX ε ) 空隙体積 =フィルター材の厚さ L(mm) Xフィルター材の見掛けの空隙率 ε

ただし、フィルター材の見掛けの空隙率 ε = 1— フィルター材の見掛けの密度繊維の比重表 1によれば、本発明の実施例 1は、比較例 1に比較して、フィルターの目付が約 3 0 %減、厚さの約 5 0 %減にも拘らず、捕集効率が高く D. H. Cが約 2 5 %多い。このことは、目詰まりによるフィルター交換、すなわちライフが 2 5 %伸びることを意味している。また、圧力損失も小さく、エンジンへの負荷も軽減される効果があるものと考えられる。比較例 1はニードルパンチの跡が観察されるので、これが性能が劣る原因と考えられる。また、実施例 2のフィルター材は、厚さ膨張率が大きいが、プリーツに折る場合、厚さ戻りを計算に入れて使用すれば、自動車用エアークリーナーとして十分使用ができる。

比較例 2は、密度勾配を持たないタイプのため、実施例 1， 2および比較例 1に比べて D. H. Cが約半分以下であるので、自動車用ェアークリーナ一として使用する場合は実施例および比較例 1よりも 2倍以上のろ過面積になるようにプリーツすることが必要となる。

さらに、表 2の空隙体積指数と D H Cの対応関係の比較を図 1に示す。図 1には、空隙体積が多くなると DHCも高くなる傾向がある中で、本発明品は市販されている比較例 3に比べて高い DHCを示すことが明白に示されてレ、る。また、図 2〜4に実施例 3および実施例 4と、比較例 3の DHC試験後のダストの侵入状況を示す。図 2〜4は、いずれも、フィルター断面の顕微鏡写真（倍率 2 5倍）である。比較例 3のフィルター（図 4 ) はダスト流出側（写真の左側）までダストが浸入しているのに対して、実施例 3 (図 2 ) および実施例 4 (図 3 )のダスト流出側は白くダスト侵入がないことを示している。表 2より、実施例 1のフィルタ一は各繊維の繊維太さの比率が、繊維太さ比率- 1は 0 . 6 3、繊維太さ比率- 2は 0 . 7 1であり、 0 . 4〜0 . 8の範囲に入っているので、カーボン微粒子のような細かなダストにも対応できるフィルター材といえる。ただし、実施例 2のフィルタ一は、一般ダストにはライフが長いものの、繊維太さの比率- 1が 0 . 4以下のため、 1 // πι以下の粒子を多く持ったカーボン体に対しては上流側でダストの一部が捕集されずにいきなり下層側の繊維層を詰まらせて、ライフが短くなると考えられる。つまり、実施例 2のフィルタ一は細かい粒径のダストが多い都市部の自動車よりも、砂塵が多い地区での自動車に適したフィルターとして有用である。また、実施例 1、 3， 4と比較例 3の軽油燃焼ダストによる試験結果は表 2に表わされているが、軽油燃焼ダストの主成分であるカーボン微粒子に対して本発明品のライフは 2倍以上有することは明白である。

また、実施例 1 , 2、 3 , 4は、各層がバインダー繊維からなるので、不織布フィルターの生産時、およびプリーツ加工時、さらにエンジンフィルタ一として実使用時のいずれにおいても遊離ホルマリンなどの環境汚染はなく、また、表 1に見られる如くプリーツ特性も良好であることが判る。産業上の利用可能性

本発明の内燃機関用不織布エアフィルタ一は、環境汚染がなく、ニードル跡がなく、ダスト捕集効率が高く、ロングライフであり、薄くて均一性が高く、自動車、その他の車輛などの内燃機関用不織布エアーフィルターのほか、キャビン、キヤニスター、およびビル空調用フィルターなどの用途に有用であ "0。

Claims

請求の範囲

1. 繊維長 1〜： 10mmのポリエステル系バインダー繊維を主成分とする複数の層をエアーレイド不織布製造法にて形成し熱接着したもので、上層側（流体流入側）が太い繊維からなり、下層側（流体流出側）が細い繊維からなり、かつ流体最終流出側の層はポリエステル系バインダー繊維 1 0 0 %からなり、目付が 1 0 0〜3 5 0 g /m² 、見掛け密度が 0. 0 4 g/c m³〜0. 3 g /c m³、 1 0 0°Cで 3 0 0時間後の乾熱収縮率が 3 %以下のエアレイド不織布からなるプリーツ形状を有する内燃機関用不織布エアーフィルター。

2. 上層側の太い繊維の層において、繊維の太さが 2 0〜4 5 μ m、目付が 1 0〜7 5 g/m²、中層において、繊維の太さが 1 5〜3 0 πι、目付が 2 0〜 1 0 5 g/m²、下層側の細い繊維の層において、繊維の太さが 7〜2 0 μ χη、目付が 7 0〜1 7 0 g /m ²である請求の範囲第 1項に記載の内燃機関用不織布エアーフィルター。

3. 上層側の太い繊維の層において、繊維の太さが 2 5〜 5 0 μ m、目付が 5〜5 0 g /m²、中層において、繊維の太さが 2 0〜3 5 ^ πι、目付が 1 5〜7 0 g /m²、下層側の細い繊維の層において、繊維の太さが 1 5〜2 5 μ πι、目付が 3 0〜9 0 g/m²、最下層の細い繊維層の繊維の太さが 7〜2 0 μ πι、目付が 5 0〜： L 4 0 g /m ²である請求の範囲第 1 項に記載の内燃機関用不織布エアーフィルター。

4. 請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載のエアーフィルターをさらに 2枚以上複合してなる内燃機関用不織布エアーフィルター。

撥水性を有する請求の範囲第 1〜4項のいずれかに記載の内燃機関用不織布エアーフィルター。

流体最終流出側以外の層が、ポリエステル系バインダー繊維に他の繊維を混綿した請求の範囲第 1〜 5のいずれかに記載の内燃機関用不織布エアーフィルター。

他の通気性シートと複合化した請求の範囲第 1〜 6項のいずれかに記載の内燃機関用不織布エアーフィルター。