(57)【要約】【課題】  大粒子を捕集する上層と、大粒子から微細粒子を捕集し且つ剛軟性を有する中層と、微細粒子を捕集する下層の３層構造とすることで、捕集効率とダスト捕集量に優れたエアフィルター用不織布を提供する。【解決手段】  ポリエステル短繊維繊度が６．６〜２２ｄｔｅｘで、目付が１４０〜１９０ｇ／ｍ２の上層と、芯鞘繊維の繊度が４．４〜１１ｄｔｅｘ、ポリエステル短繊維の繊度が６．６〜２２ｄｔｅｘであり、芯鞘繊維とポリエステル短繊維は７０：３０〜３０：７０重量％で混綿されており、総目付が３７０〜４２０ｇ／ｍ２で、上層と中層の目付比率は、１４/２０−１９/２０である中層とスパンボンド繊維層の繊度が１．３〜６．６ｄｔｅｘであり、目付が２０〜７０ｇ／ｍ２である下層の３層構造とした、エアフィルター用不織布。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル短繊維のみからなる上層と、
芯成分及び鞘成分がポリエチレンテレフタレートを主成分とする樹脂を用いた芯鞘繊維にポリエステル短繊維を混綿した中層と、
スパンボンド繊維層の下層からなる３層構造を特徴とするエアフィルター用不織布．
【請求項２】
前記上層のポリエステル短繊維の繊度が６．６〜２２ｄｔｅｘであり、目付が１４０〜１９０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター用不織布。
【請求項３】
前記中層の芯鞘繊維の繊度が４．４〜１１ｄｔｅｘ、ポリエステル短繊維の繊度が６．６〜２２ｄｔｅｘであり、芯鞘繊維とポリエステル短繊維は７０：３０〜３０：７０重量％で混綿されており、総目付が３７０〜４２０ｇ／ｍ２で、上層と中層の目付比率は、１４/２０−１９/２０であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター用不織布。
【請求項４】
前記下層のスパンボンド繊維層の繊度が１．３〜６．６ｄｔｅｘであり、目付が２０〜７０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター用不織布。
【請求項５】
前記エアフィルター用不織布の剛軟性が７０ｍN以上、捕集効率が９９．６％以上、ダスト保持量が１０００ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエアフィルター用不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用、空調用及び車両用などに使用できるエアフィルターであって、特に、内燃機関において、吸気系を通って漏出される燃料蒸気の外気への拡散を防止するキャニスターに用いるエアフィルター用不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを停止した自動車等から蒸発したガソリン蒸気は、吸気系を通って漏れ出てくる燃料蒸気の大気への流出を防止するために、放出パイプの途中に吸着剤を充填したキャニスターを取り付けて蒸発したガソリンを吸着させ、次の走行時に逆方向に空気を通して脱着してエンジンに供給する吸着剤を備えたエアフィルターが配されている。
【０００３】
キャニスターに装着される不織布としては、スパンボンド法で得られたポリエステル長繊維の繊維層と樹脂加工したポリエステル短繊維の繊維層が熱融着性繊維で接着されてなるキャニスターフィルター用不織布が開示されている（特許文献１参照。）。また、二層以上の短繊維層の積層体であって、積層体全体に樹脂加工が施され、不織布が活性炭や大気圧によって変形しないように、所定の初期圧縮弾性率を設定したキャニスターフィルター用不織布が開示されている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０５８５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のキャニスター用フィルター材には、フィルター性能やクッション性能を持たせるため、少なくとも２層構造以上からなる樹脂加工不織布が使用されてきた。しかし、形状保持を保つ剛性及びクッション性を得るために樹脂を付着させる場合には、コストアップとなるだけでなく樹脂廃液が水を汚染するという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、大粒子を捕集する上層と、大粒子から微細粒子を捕集し且つ剛軟性を有する中層と、微細粒子を捕集する下層の３層構造とすることで、剛軟性に優れ、圧力損失は低く、捕集効率やダスト保持量は多い、エアフィルター用不織布を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明のエアフィルター用不織布は、ポリエステル短繊維のみからなる上層と、芯成分及び鞘成分がポリエチレンテレフタレートを主成分とする樹脂を用いた芯鞘繊維にポリエステル短繊維を混綿した中層と、スパンボンド繊維層の下層からなる３層構造の積層体としている。
【０００８】
本願発明のエアフィルター用不織布は、前記上層のポリエステル短繊維の繊度が６．６〜２２ｄｔｅｘ、目付が１４０〜１９０ｇ／ｍ２であり、前記中層の芯鞘繊維の繊度が４．４〜１１ｄｔｅｘ、ポリエステル短繊維の繊度が６.６〜２２ｄｔｅｘ、中層全体の目付が１８０〜２２０ｇ／ｍ２である。このように、中層に上層よりも繊維径の細い繊維を使用し、中層の目付を上層よりも多くすることにより、剛軟性に優れ、圧力損失は低く、捕集効率やダスト保持量は多い、エアフィルター用不織布を提供することができる。
【０００９】
本願発明のエアフィルター用不織布は、前記下層のスパンボンド繊維層の繊度が１．３〜６．６ｄｔｅｘ、目付が２０〜７０ｇ／ｍ２である。このように、下層にスパンボンド繊維層を使用することにより、低圧力損失で高捕集効率を達成することができる。
【００１０】
本願発明のエアフィルター用不織布は、剛軟性が７０ｍN以上、圧力損失が３５Ｐａ以下、捕集効率が９９．６％以上、ダスト保持量が１０００ｇ／ｍ２以上である。これにより、低圧力損失で高捕集効率のロングライフを達成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明のエアフィルター用不織布は、単一繊維のみの短繊維層 (上層) と芯鞘型繊維と単一繊維を含む短繊維層 (中層) 及びスパンボンド繊維層 (下層) の３層構造の不織布とすることで剛軟性が向上する。また、低圧力損失で高捕集効率を兼ね備えたロングライフなエアフィルター用不織布を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエアフィルター用不織布の実施形態を示す断面図であり、（ａ）は３層構造、（ｂ）は２層構造、（ｃ）は１層構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のエアフィルター用不織布について、図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）において、１はポリエステル短繊維のみからなる上層、２は芯成分及び鞘成分がポリエチレンテレフタレートを主成分とする樹脂を用いた芯鞘繊維にポリエステル短繊維を混綿した中層、３はスパンボンド繊維層の下層である。上記上層、中層及び下層はニードル加工により３層構造を有する積層体を形成している。
【００１４】
前記上層を構成するポリエステル短繊維の繊度は６．６〜２２ｄｔｅｘ、好ましくは１１〜１７ｄｔｅｘである。中層を構成する芯鞘繊維の繊度は、４．４〜１１ｄｔｅｘ、ポリエステル短繊維の繊度は６．６〜２２ｄｔｅｘである。下層を構成するスパンボンド不織布の平均繊度は１．３〜６．６ｄｔｅｘ、好ましくは１．６〜２．２ｄｔｅｘである。前記上層、中層及び下層をニードル加工により３層の積層体を形成している。また、前記積層体の目付は３７０〜４２０ｇ／ｍ２、厚さは４．０〜７．０ｍｍの範囲である
【００１５】
前記上層は塵埃側にあり、比較的大きな塵埃を捕捉するため、中層よりも大きい空隙径が必要となる。大きな空隙径を得るためには太繊度の繊維を用いることが必要であり、本発明では繊度を６．６〜２２ｄｔｅｘ、好ましくは１１〜１７ｄｔｅｘとしている。
【００１６】
前記中層は、細繊度の芯鞘繊維（以下、細繊度繊維という）と、太繊度のポリエステル短繊維（以下、太繊度繊維という）を混綿して構成することが効果的である。芯鞘繊維は、芯成分及び鞘成分がポリエチレンテレフタレートを主成分とする樹脂を用いている。細繊度繊維は４．４〜１１ ｄｔｅｘの範囲であり、太繊度繊維は６．６〜２２ｄｔｅｘの範囲である。太繊度繊維の繊度が６．６ｄｔｅｘ未満、叉は細繊度繊維の繊度が４．４ｄｔｅｘ未満であるとエアフィルターの役目が十分に果たされず、圧力損失の増加を招く。一方、太繊度繊維の繊度が２２ｄｔｅｘを越え、叉は細繊度繊維の繊度が１１ｄｔｅｘを越えると、エアフィルターとして中層の役目を十分に果たすことができず、捕集効率の低下を招く。
【００１７】
そして、前記細繊度繊維と 大繊度繊維との混綿に際しては、細繊度繊維：太繊度繊維が重量％で７０:３０〜３０:７０の範囲であることが好ましい。細繊度繊維の配合比率が３０質量％未満であると、エアフィルター用不織布の剛軟性が低下して不十分となる。一方、細繊度繊維の配合が７０質量％を越えるとエアフィルター用不織布の圧力損失が増加して不十分となり、何れも好ましくない。
【００１８】
この細繊度繊維と太繊度繊維の混綿からなる短繊維繊維層の目付は１８０〜２２０ｇ／ｍ２であり、好ましくは１９０〜２１０ｇ／ｍ２である。１８０ｇ／ｍ２未満では濾過容量が少なく濾過性能の低下を来たし、２２０ｇ／ｍ２を越えると圧力損失が増加する。なお、前記細繊度繊維と太繊度繊維の混綿による繊維層の形成は、ウエブを既知のニードル加工により交絡する。
【００１９】
前記下層は、スパンボンド繊維層である。スパンボンド繊維層は、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、繊維の一部分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ポンド繊維層が得られる。
【００２０】
このスパンポンド繊維層は繊維自体が長く、しかも部分的に繊維が熱融着されているため層厚が薄くてもシート状となり、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、捕集効率は高くなる。また、前記のように、スパンボンド繊維層は層厚を薄くできるため、この繊維層に積層する上層及び中層の層厚を厚くすることができる。
【００２１】
スパンポンド繊維層（下層）以外の繊維層（上層及中層）は前記のとおり短繊維で構成されており、層厚を大きくできるためダスト保持量の増加が可能となり、寿命を長く（ロングライフ化）することができる。更に、スパンボント繊維層の採用によって下層を薄くすることが可能になるので、この下層の上に積層する上層及び中層も含めて全体の層厚を従来品に比べて薄くすることができる。
【実施例】
【００２２】
[実施例１]
繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付２００ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４３１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００２３】
次に、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維を、カーディング加工して目付１４０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（上層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数２２１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００２４】
前記上層の下面に中層を当接し、該中層の下面にスパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、上層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱してエアフィルター用不織布を得た。
【００２５】
[実施例２]
繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付２００ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４３１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００２６】
次に、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維を、カーディング加工して目付１９０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（上層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数２２１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００２７】
上層の下面に中層を当接し、該中層の下面に、スパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、上層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱しエアフィルター用不織布を得た。
【００２８】
[実施例３]
繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付２００ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４３１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００２９】
次に、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維を、カーディング加工して目付２１０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（上層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数２２１本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。
【００３０】
上層の下面に中層を当接し、該中層の下面に、スパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、上層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱しエアフィルター用不織布を得た。
【００３１】
[比較例１]
比較例１は、短繊維繊維層（上層）とポリエステル長繊維層（下層）を設けずに、中層のみの１層構造とした。繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付４２０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層をニードルパンチ機により針深さ１０ｍｍ、打込本数１１５本／ｃｍ２のニードル加工により繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱してエアフィルター用不織布を得た。
【００３２】
[比較例２]
比較例２は、短繊維繊維層（上層）を設けずに、短繊維繊維層（中層）とポリエステル長繊維層（下層）の２層構造とした。繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付２００ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。該短繊維繊維層（中層）をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数２３本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。前記中層の下面に、スパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、中層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱しエアフィルター用不織布を得た。
【００３３】
[比較例３]
比較例３は、比較例２と同様に、短繊維繊維層（上層）を設けずに、短繊維繊維層（中層）とポリエステル長繊維層（下層）の２層構造とした。繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル芯鞘繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付３９０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層（中層）をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数６９本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。前記中層の下面に、スパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、中層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本/ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱しエアフィルター用不織布を得た。
【００３４】
［比較例４］
比較例４は、比較例２と同様に、短繊維繊維層（上層）を設けずに、短繊維繊維層（中層）とポリエステル長繊維層（下層）の２層構造とした。バインダーを用いずに形成した繊度６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維と、繊度１４ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエステル繊維を５０質量％：５０質量％の混綿比率で均一に混綿した後、カーディング加工して目付３９０ｇ／ｍ２の短繊維繊維層（中層）を得た。この短繊維繊維層（中層）をニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数６９本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。前記中層の下面にスパンボンド法で作製した平均繊度２ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ ２ のポリエステル長繊維層（下層）を当接し、中層側からニードルパンチ機で針深さ１０ｍｍ、打込本数４６本／ｃｍ２のニードル加工を施して繊維間の交絡処理をした。その後、１５０℃で加熱しエアフィルター用不織布を得た。
【００３５】
実施例１〜３及び比較例１〜４で得られた各エアフィルター用不織布について、その性能を対比するために剛軟性、圧力損失、捕集効率、ダスト保持量等の評価を行った結果は表１の通りであった。
【００３６】
［表１］
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【００３７】
表１の評価は下記方法に従って行った。
【００３８】
（１）目付
ＪＩＳ  Ｌ１９０６の８.３．２  ａに記載の方法に準拠して求めた。
（２）厚さ
ＪＩＳ  Ｌ１９０６の８．４  ａに記載の方法に準拠して求めた。
（３）剛軟性
ＪＩＳ  Ｌ１９０６の８.２０．１  A法に記載の方法に準拠して求めた。
（４）圧力損失
風速４０ｃｍ/Ｓｅｃ時の値を測定した。
（５）捕集効率
エアフィルター用不織布に対して、速度１６．７ｃｍ/Ｓｅｃでフィルター上層側からJＩＳ  ８種を初期圧損から２．０ｋＰａ上昇するまで負荷し、前記エアフィルター用不織布前後の粉塵重量から計算した。
捕集効率（η）＝１００−（透過ダスト重量／全ダスト重量）×１００  
（６）ダスト保持量
エアフィルター用不織布に対し、速度１６．７ｃｍ/ｓｅｃで前記エアフィルター用不織布の上層側からＪＩＳ  ８種を初期圧損から２．０ｋＰａ上昇するまで負荷し、捕集した粉塵量をダスト保持量とした。
【００３９】
［評価］
１）実施例１は、上層の目付が１４０ｇ／ｍ２で３層構造全体の目付が３７０ｇ／ｍ２であった。その結果、捕集効率は９９．６％、ダスト保持量は１０９６ｇ／ｍ２と良好であり、エアフィルター用不織布として適用が可能である。
（２）実施例２は、上層の目付が１９０ｇ／ｍ２で３層構造全体の目付が４２０ｇ／ｍ２であった。その結果、捕集効率は９９．６％、ダスト保持量は１２０４ｇ／ｍ２と良好であり、エアフィルター用不織布として適用が可能である。
（３）実施例３は、上層の目付が２１０ｇ／ｍ２で３層構造全体の目付４４０ｇ／ｍ２であった。実施例３は上層の目付が１４０-１９０ｇ／ｍ２を超えた結果、圧力損失は３７Ｐａ、ダスト保持量が９６６ｇ／ｍ２となりエアフィルター用不織布として不適である。
（４）比較例１は、中層だけの１層構造であり、目付が４２０ｇ／ｍ２であった。その結果、捕集効率は９９．０％、ダスト保持量は９２９ｇ／ｍ２であり、エアフィルター用不織布として不適である。
（５）比較例２は、中層と下層の２章構造であり、前記中層の目付が２００ｇ／ｍ２で、２層構造全体の目付が２３０ｇ／ｍ２であった。その結果、捕集効率は９９．３％、であり、エアフィルター用不織布として不適である。
（６）比較例３は、中層と下層の２章構造であり、前記中層の目付が３９０ｇ／ｍ２で、２層構造全体の目付が４２０ｇ／ｍ２であった。その結果、圧力損失は３７Ｐａ、ダスト保持量は８８９ｇ／ｍ２であり、エアフィルター用不織布として不適である。
（７）比較例４は、中層と下層の２章構造であり、前記中層の目付が３９０ｇ／ｍ２で、２層構造全体の目付が４２０ｇ／ｍ２であった。芯鞘繊維を含まないため、剛軟性が１９ｍＮであり、エアフィルター用不織布として不適である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のエアフィルター用不織布は、比較品に比べて剛軟性があり圧力損失が少なく、捕集効率及びダスト保持量は優れている。したがって、キャニスター用に限定されず、一般産業用、空調用及び車両用などに広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  上層
２  中層
３  下層
【図１】
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