(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布よりなる基材上に接着性樹脂エマルジョンを機械的に発泡，塗工してフィルタ用濾材を製造する方法において、
ポリアクリル酸樹脂，ポリウレタン樹脂，水系ポリエステル樹脂，またはポリエチレン酢酸ビニルの接着性樹脂エマルジョンにノニオン系界面活性剤またはアニオン系界面活性剤の発泡剤を０．１〜５重量％，シリコーン系または高級脂肪酸のアンモニウム塩系の整泡剤を０．１〜５重量％と更にセルロース系、高分子量のポリビニルアルコール、高分子量の界面活性剤、天然物系、またはポリウレタン系の増粘剤を０．５〜１０重量％添加することにより発泡倍率５〜２０倍に発泡し、粘度１０，０００〜７０，０００ｍＰａ・秒の微小で安定な泡を得て、該安定で微小な泡の層を、
ポリエステル繊維単独あるいは当該ポリエステル繊維にレーヨン繊維を混綿し、ニードルパンチ加工を施した繊維量５０〜１２０ｇ／ｍ2のウエブにポリアクリル酸エステル樹脂を含浸・付与した目付が７０〜１８０ｇ／ｍ2、厚さが０．２〜２ｍｍであるケミカルボンド不織布よりなる基材上、あるいは該不織布に目付３０ｇ／ｍ2以下のスパンポンド繊維層を積層し、ニードルパンチ加工を施した後、ケミカルボンド加工してなる、目付が７０〜２００ｇ／ｍ2、厚さが０．２〜２．５ｍｍの不織布よりなる基材上に塗工した後、破泡することなく乾燥することにより基材上に微小な多数の空隙を有する前記泡による単一の層を形成せしめることを特徴とする微細塵を高効率で捕集し得るフィルタ用濾材の製造方法。
【請求項２】
基材となる不織布上に塗工，乾燥された微多孔層に内在する空隙の平均細孔径が５〜２０μｍであり、ドライ塗工量が１０〜１００ｇ／ｍ2、厚さが０．１〜１．５ｍｍである請求項１記載のフィルタ用濾材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２項に記載する方法で製造されたフィルタ用濾材を所定の形状に成型し形成せしめた自動車エンジン用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細塵ダストを捕集するにあたり、高い捕集効率と低い圧力損失を兼ね備えたフィルタ用濾材の製造方法ならびに該濾材を使用したフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にフィルタ性能は、塵埃の捕集効率，圧力損失，フィルタ寿命などにより評価される。その中で微細塵（カーボンダストなど）の捕集効率を高めるために、従来、いくつかの試みがなされて来た。
【０００３】
例えば特許文献１では、ダストの進入サイドから清浄化された空気が抜けるサイドに向けて、比較的太い短繊維を使用した不織布（粗層）、次いで中間層不織布、最後は比較的細い短繊維を使用した不織布（密層）の３層密度勾配型不織布が提案されている。この３層密度勾配型不織布は空気の流れ方向に繊維の密度勾配が形成され、高捕集効率化に寄与しているとされている。
【０００４】
また、特許文献２，３，４，５では、先の粗層上に比較的密度の高いスパンポンド、繊維の細いメルトブロー、極細繊維のナノファイバーあるいは１本の繊維を機械的あるいは化学的に分割した極細繊維からなる不織布を積層、あるいはコーティング層を形成せしめて高捕集効率化を図る試みが示されている。
【０００５】
更に、特許文献６では、先に粗層、中間層、密層の何れかあるいは全層に対して、各種の接着性樹脂を付与し、繊維間を埋め、繊維間の空隙を小さくすることにより高捕集効率化を図る試みがなされている。また、接着性樹脂を付与し高捕集効率化を図る別の方法としては、特許文献７に、接着性樹脂を機械的あるいは化学的に発泡せしめた後に先の層に対して、塗工後、泡を破泡させることなく乾燥し、多孔層を形成する方法が紹介されている。
【０００６】
しかし、上記の各方法は何れの方法においても、積層あるいはコーティングの方法が煩雑であり、生産性に劣ると共に空気の流れ方向に密度差を形成する場合の積層においては各層間の接着力，結合力の弱さを向上させるという課題があり、更に極細繊維の使用は取り扱い並びに価格的な面で問題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５３−４９３８３号公報
【特許文献２】特公平４−４８４８５号公報
【特許文献３】特開２００７−４６４７８号公報
【特許文献４】特開２００６−２８９２０９号公報
【特許文献５】特開２００４−２４３２５０号公報
【特許文献６】特開平６−３４３８０９号公報
【特許文献７】特公昭６０−３８１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の如き実状に対処し、前記課題を対処すべく特に積層による各層間の接着力，結合力の向上を図り、また高価な極細繊維を使用することなしに従来の接着性樹脂エマルジョンの発泡技術を改善し、特に増粘剤を適宜添加することを見出すことにより上記の問題を解消して微細塵を高い効率で捕集し得るフィルタ用濾材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、上記目的に適合する本発明は低圧力損失で、微細塵を高効率で捕集し得るフィルタ用濾材の製造方法であり、不織布よりなる基材上に接着性樹脂エマルジョンを機械的に発泡，塗工してフィルタ用濾材を製造するにあたり、ポリアクリル酸樹脂，ポリウレタン樹脂，水系ポリエステル樹脂，またはポリエチレン酢酸ビニルの接着性樹脂エマルジョンにノニオン系界面活性剤またはアニオン系界面活性剤の発泡剤を０．１〜５重量％，シリコーン系または高級脂肪酸のアンモニウム塩系の整泡剤を０．１〜５重量％と更にセルロース系、高分子量のポリビニルアルコール、高分子量の界面活性剤、天然物系、またはポリウレタン系の増粘剤を０．５〜１０重量％添加することにより発泡倍率５〜２０倍に発泡し、粘度１０，０００〜７０，０００ｍＰａ・秒の微小で安定な泡を得て、該安定で微小な泡の層を、ポリエステル繊維単独あるいは当該ポリエステル繊維にレーヨン繊維を混綿し、ニードルパンチ加工を施した繊維量５０〜１２０ｇ／ｍ2のウエブにポリアクリル酸エステル樹脂を含浸・付与した目付が７０〜１８０ｇ／ｍ2、厚さが０．２〜２ｍｍであるケミカルボンド不織布よりなる基材上、あるいは該不織布に目付３０ｇ／ｍ2以下のスパンポンド繊維層を積層し、ニードルパンチ加工を施した後、ケミカルボンド加工してなる、目付が７０〜２００ｇ／ｍ2、厚さが０．２〜２．５ｍｍの不織布よりなる基材上に塗工した後、破泡することなく乾燥することにより基材上に微小な多数の空隙を有する前記泡による単一の層を形成せしめることを特徴とする。
【００１１】
なお、上記により得られたフィルタ用濾材は、基材となる不織布上に塗工、乾燥された樹脂層に内在する空隙の平均細孔径が５〜２０μｍであり、ドライ塗工量が１０〜１００ｇ／ｍ2、厚さが０．１〜１．５ｍｍであることが好適である。
【００１２】
また、上記製造方法で製造された濾材の利用に係り、該濾材を所定の形状に成型し、形成してなるフィルタであり、就中、自動車のエンジンフィルタに用いて好適である。                                                                             
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明製造方法により製造されたフィルタ用濾材は、破泡することなく乾燥されているため、泡が壊されて内部に浸透することなく基材表面に泡がのっているまま乾燥されて多数の空隙を有する層を形成していることから、低い圧力損失でありながら微細塵を高効率でもって捕集し得る効果を有し、自動車用エンジンフィルタ用濾材などに用いて極めて有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、更に本発明の具体的態様について説明する。本発明は先ず上述の如く、接着性樹脂エマルジョンを機械的に発泡させる際に発泡剤、整泡剤に加え、更に増粘剤を好適な比率でもって添加し、微小な泡の形成および安定化を図って、該安定で微小な泡の層を基材不織布上に塗工した後、破泡することなく乾燥することにより、微小な多数の空隙を有する層を基材上に形成せしめ、微細塵を高効率で捕集し得るようにしたフィルタ用濾材の製造方法にある。
【００１５】
これを更に詳述すると、本発明は先ず発泡層が形成される支持層となるケミカルボンド不織布あるいはスパンポンドなどの不織布よりなる基材上に、ポリアクリル酸エステル樹脂などの接着性樹脂エマルジョンを機械的に発泡、塗工するに際して発泡剤，整泡剤、更に増粘剤を好適な添加率で配合し、発泡倍率５〜２０倍に発泡し平均泡径７〜２０μｍの微細で安定な泡を得る。そして該安定な泡を次に通常の泡コーティングの方法により塗工し、該泡を破泡させることなく乾燥させることにより、微小な多数の空隙を有する所望の樹脂微多孔層を基材上に形成せしめるフィルタ用濾材の製造方法である。
【００１６】
ここで本発明において発泡層を形成する支持層基材として使用される不織布は、ケミカルボンド不織布あるいはスパンポンド不織布であり、このうちケミカルボンド不織布は、常法により製造されるものであって、使用される繊維はポリエステル繊維，ポリアミド繊維，レーヨン繊維などであって特に限定されるものではない。また、短繊維の層のみでなく、目付３０ｇ／ｍ2以下のスパンポンド上に積層し、ニードルパンチ加工，ケミカルボンド加工されたものであってもかまわない。なお、繊維はその繊維径が１〜１０デシテックス、長さが２０〜１００ｍｍの汎用の繊維でもよい。また、カード，ニードルパンチ，ケミカルボンドの条件は特に限定するものではない。
【００１７】
ケミカルボンド不織布を使用するときは、その目付範囲として７０〜１８０ｇ／ｍ2（内繊維量は５０〜１２０ｇ／ｍ2）、厚さとしては、０．２〜２ｍｍが好適である。目付７０ｇ／ｍ2以下、厚さ０．２ｍｍ以下になると接着性樹脂を発泡、塗工する際に、該不織布の厚さ方向に一部浸透し、性能のバラツキの原因となり好ましくない。一方、目付１８０ｇ／ｍ2以上、厚さ２ｍｍ以上になとるフィルタ濾材としては、圧力損失が大きくなって好ましくなく、目付は８０〜１５０ｇ／ｍ2、厚さは０．３〜１．５ｍｍが特に好ましい。なお、目付３０ｇ／ｍ2以下のスパンポンドと積層するときは目付７０〜２００ｇ／ｍ2、厚さが０．２〜２．５ｍｍの範囲であることが好適である。
【００１８】
また、支持層基材として使用し得るスパンポンドとしては、通常のエンボスタイプあるいはニードルパンチタイプに樹脂加工を施したケミカルボンドタイプのどちらでも可能であるが、目付としては５０〜１５０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．１５〜０．４０ｇ／ｃｍ3が好ましい。目付５０ｇ／ｍ2以下、見掛け密度０．１５ｇ／ｃｍ3以下になると接着性樹脂を発泡、塗工する際に、該不織布の厚さ方向に一部浸透し、性能のバラツキの原因となり好ましくない。一方、目付１５０ｇ／ｍ2以上、見掛け密度０．４０ｇ／ｃｍ3以上になるとフィルタ濾材としては、圧力損失が大きくなって好ましくなく、従って目付７０〜１２０ｇ／ｍ2、見掛け密度０．２〜０．３ｇ／ｃｍ3が最も好ましい。
【００１９】
次に本発明は上記不織布からなる基材に微多孔層を形成すべく接着性樹脂を塗工するが、使用される接着性樹脂としては、ポリアクリル酸エステル樹脂，ポリウレタン樹脂，水系ポリエステル樹脂，ポリエチレン酢酸ビニル樹脂などのエマルジョンが挙げられる。しかし、比較的安価で風合いの硬軟を選び得るポリアクリル酸エステル樹脂のエマルジョンが実用上、最も好ましい。
【００２０】
また、機械的発泡に際し上記接着性樹脂には発泡剤，整泡剤，増粘剤が添加される。本発明で使用し得る発泡剤としては、ノニオン系界面活性剤，アニオン系界面活性剤などがあるが、特にノニオン系界面活性剤が好適である。その添加量は０．１重量％以下であれば、接着性ポリアクリル酸エステル樹脂などのタイプによっては充分な発泡倍率が得られず、また５重量％以上添加すると形成された発泡層の耐水性を阻害する場合や変色を招く場合があるので、０．５〜３．５重量％の添加が好ましい。
【００２１】
また、本発明で使用し得る整泡剤としては、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン系やステアリン酸アンモニウムなどの脂肪酸のアンモニウム塩系などの整泡剤が好適である。また、その添加量は０．１〜５重量％であるが、０．１重量％以下では充分な整泡効果が得られず形成された泡の大きさに班が出やすくなる。一方、添加量が５重量％以上になると、接着性の阻害などが発現し好ましくなく、０．５〜３重量％の添加が特に好ましい。
【００２２】
更に本発明において重要な要素として上記接着性樹脂エマルジョンに発泡剤，整泡剤と共に増粘剤が添加される。この添加される増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース系増粘剤，高分子量のポリビニルアルコール，高分子量の界面活性剤，アルギン酸ソーダなどの天然物系増粘剤及びポリウレタン樹脂系増粘剤などであり、なかでも増粘効果の大きいポリウレタン樹脂系増粘剤が好適である。またその添加量は０．５〜１０重量％であるが、０．５重量％以下では使用する接着性樹脂の種類によっては増粘効果が出がたいものもあり好ましくない。一方、１０重量％以上添加すると、後に形成された微多孔層が硬く、脆くなり好ましくなく、１〜５重量％の添加が特に好ましい。
【００２３】
かくして本発明は上述の如く発泡剤，整泡剤に更に増粘剤を夫々、前記の接着性樹脂エマルジョンに好適な各比率でもって添加して微小な泡の形成及び安定化を図り、該安定で微小な泡の層を前記不織布よりなる基材上に塗工して破泡することなく乾燥することによって、基材上に微小な多数の空隙を有する層を形成せしめるが、基材上に塗工する上記接着性樹脂を発泡したもののドライ塗工量としては、平均細孔径（ボアサイズ）５〜２０μｍの微多孔層を１０〜１００ｇ／ｍ2、塗工厚さ０．１〜１．５ｍｍが好ましい。微多孔層が１０ｇ／ｍ2以下、厚さ０．１ｍｍ以下になると微多孔層が充分に、かつ均一に形成されず好ましくなく、一方、微多孔層が１００ｇ／ｍ2以上、厚さ１．５ｍｍ以上になると圧力損失が大きく、フィルタ濾材としては好ましくない。特に微多孔層の目付が２０〜６０ｇ／ｍ2、厚さが０．１５〜１ｍｍは最も好ましい。以下、更に本発明の具体的な実施例を比較例と共に説明する。
【実施例】
【００２４】
実施例１
繊度１．３デシテックス、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維６０重量％と、繊度１．１デシテックス、繊維長３８ｍｍのレーヨン繊維４０重量％を常法どおり計量、カーディング、ラッピングした繊維層９０ｇ／ｍ2を目付２５ｇ／ｍ2、エンボスタイプの繊度１．３デシテックスのポリエステルスパンポンドの上に積層後、針番手４０番のニードルにて打ち込み本数４８本／ｃｍ2、針深さ１０．５ｍｍにてニードルパンチ加工後、エヌエスシー社製酢ビ樹脂エマルジョンＸリンク１２５−２８１２を２０％に希釈したものを含浸→乾燥し、４０ドライｇ／ｍ2付与し、発泡コーティング用基材を得た。次いで、下記処方の調合液を調整後、
ＤＩＣ製：ポリアクリル酸エステル樹脂        ８０重量％
第１工業製薬製：発泡剤                        ２重量％
日華化学製：ウレタン系増粘剤                  ２重量％
サンノプコ社製：整泡剤                        ３重量％
顔料                                      ０．１重量％
水                                      １２．９重量％
汎用の機械発泡機にて１０倍に発泡させて、ＢＭ型粘度計３号ロータ、回転数６ｒｐｍにて３１，０００ｍＰａ・秒の粘度のクリーム状発泡液を得た。該発泡液をドクターコーティングの際にクリアランスを調整塗工し、その後、熱風乾燥機にて１５０℃×１．５分乾燥し、２０ドライｇ／ｍ2の微多孔層を得た。この濾材の総目付は１７８ｇ／ｍ2であった。
実施例２
実施例１同様の基材に、実施例１同様のクリーム状発泡液をドクターコーティングの際にクリアランスを広げ塗工し、その後、熱風乾燥機にて１５０℃×１．５分乾燥し、５０ドライｇ／ｍ2の微多孔層を得た。この濾材の総目付は２０８ｇ／ｍ2であった。
実施例３
繊度１．３デシテックス、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維６０重量％と、繊度１．１デシテックス、繊維長３８ｍｍのレーヨン繊維４０重量％を常法どおり計量、カーディング、ラッピングした繊維層６０ｇ／ｍ2を目付２５ｇ／ｍ2エンボスタイプのポリエステルスパンポンド（繊度１．３デシテックス）の上に積層後、針番手４０番のニードルにて打ち込み本数４８本／ｃｍ2、針深さ１０．５ｍｍにてニードルパンチ加工後、エヌエスシー社製酢ビ樹脂エマルジョンＸリンク１２５−２８１２を２０％に希釈したものを含浸→乾燥し、３０ドライｇ／ｍ2付与し、発泡コーティング用基材を得た。該不織布に対して実施例１と同様にドクターコーティング加工を行い、その後、熱風乾燥機にて１５０℃×１．５分間乾燥し、２０ドライｇ／ｍ2の微多孔層を得た。この濾材の総目付は１３５ｇ／ｍ2であった。
比較例１
市販の阿波製紙製濾紙：坪量（目付）    １３０ｇ／ｍ2
比較例２
繊度１．３デシテックス、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維６０重量％と、繊度１．１デシテックス、繊維長３８ｍｍのレーヨン繊維４０重量％を常法どおり計量、カード、ラッピングした繊維層６０ｇ／ｍ2を目付２５ｇ／ｍ2エンボスタイプのポリエステルスパンポンドの上に積層後、針番手４０番のニードルにて打ち込み本数４８本／ｃｍ2、針深さ１０．５ｍｍにてニードルパンチ加工後、エヌエスシー社製酢ビ樹脂エマルジョンＸリンク１２５−２８１２を２０％希釈したものを含浸→乾燥し、３０ドライｇ／ｍ2付与し基材を得た。次いで、タピルス製メルトブローン不織布（繊維径３μｍ）を呉羽テック製熱接着性不織布目付１５ｇ／ｍ2でもって両者を熱接着し、濾材とした。この濾材の総目付は１５０ｇ／ｍ2であった。
比較例３
繊度１．３デシテックス、繊維長３８ｍｍのポリエステル繊維６０重量％と、繊度１．１デシテックス、繊維長３８ｍｍのレーヨン繊維４０重量％を常法どおり計量、カード、ラッピングした繊維層６０ｇ／ｍ2を目付２５ｇ／ｍ2、繊維径１．３デシテックスのエンボスタイプポリエステルスパンポンドの上に積層後、針番手４０番のニードルにて打ち込み本数４８本／ｃｍ2、針深さ１０．５ｍｍにてニードルパンチ加工後、エヌエスシー社製酢ビ樹脂エマルジョンＸリンク１２５−２８１２を２０％希釈したものを含浸→乾燥し３０ドライｇ／ｍ2付与し得られた。この濾材の総目付は１５８ｇ／ｍ2であった。
【００２５】
以上の各実施例，比較例によって得られた各濾材について夫々、圧力損失，清浄効率を下記測定条件に拠り測定し対比した。その結果を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
0005465605.tif 000002
【００２７】
測定条件
１．最大細孔径：ＰＭＩ社製細孔径分布測定器型式ＣＦＤ−１２００Ａ使用（φ２０ｍｍ）
２．平均孔径：同上
３．単板ΔＰ：φ３６０ｍｍ  ０．６ｃｍ3／分通風時の圧力損失を差圧計にて測定
４．カーボンダスト清浄効率：カーボンダスト供給後、単板ΔＰ＋２．９４ｋＰａ到達時の
ａ：フィルタに保持されたカーボンダスト重量
ｂ：アブソリュートフィルタに保持されたカーボンダスト重量
清浄効率＝（ａ／ａ＋ｂ）×１００                                                ５．カーボンダストライフ：同上
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のフィルタ用濾材は、上記に見られる如く微細塵を高効率でもって捕集し得ることから、特に自動車のエンジンフィルタ用濾材などに使用され得るものである。