(57)【要約】【課題】            脈動によるダスト抜けを効果的に抑制できる濾過材不織布濾過材を提供する。【解決手段】        多層構造の不織布濾過材１は、上流側に位置する第１不織布層１２と下流側に位置するスパンボンド不織布層１３とが隣接して含まれるように製造される。第１不織布層１２は、平均繊維径が５〜２０μｍである繊維が主体となって構成されて、空間率が８７〜９５％とされる。第１不織布層１２とスパンボンド層１３の一体化は、両層を貫くようにニードルＮが打たれるニードルパンチ工程と、ニードルパンチ工程の後の、少なくとも第１不織布層１２に対するバインダ処理工程と、を含むようになされる。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に位置する第１の不織布層と下流側に位置するスパンボンド不織布層とが隣接して含まれている多層構造の不織布濾過材の製造方法であって、
不織布濾過材において、前記第１不織布層は、平均繊維径が５〜２０μｍである繊維が主体となって構成されて、かつ、第１不織布層の空間率が８７〜９５％とされており、
第１不織布層とスパンボンド層の一体化が、
両層を貫くようにニードルが打たれるニードルパンチ工程と、
前記ニードルパンチ工程の後の、少なくとも第１不織布層に対するバインダ処理工程と、を含むようになされることを特徴とする不織布濾過材の製造方法。
【請求項２】
ニードルパンチ工程において、
第１不織布層とスパンボンド層を貫くように打たれるニードルの少なくとも一部が、第１不織布層の側からスパンボンド層の側に向かって打たれる請求項１に記載の不織布濾過材の製造方法。
【請求項３】
スパンボンド層が不織布濾過材において最も下流側に位置するようにした、請求項１または請求項２に記載の不織布濾過材の製造方法。
【請求項４】
第１不織布層よりも上流側に、第１不織布層よりも空間率が高い第２の不織布層を設けた、請求項３に記載の不織布濾過材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不織布濾過材の製造方法に関する。特に空気中の塵埃のろ過に使用される不織布濾過材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不織布濾過材は、自動車等に使用される内燃機関や燃料電池等のエアクリーナなどの濾過材として、空気のろ過に使用されている。このような用途においては、多量の空気から細かな塵埃を効率的に除去することが求められる。そして、不織布濾過材には、高い清浄効率と、長期間にわたって目詰まりせずにダストを除去しうる長寿命性、及び、限られた空間で十分なろ過性能を発揮しうるコンパクト性が求められる。
【０００３】
さらに、不織布濾過材が内燃機関に供給する燃焼空気を濾過する場合には、濾過材を通過する空気流に、内燃機関の吸気サイクルに対応した吸気脈動が生ずるため、濾過材は、この吸気脈動に耐えて、捕捉した空気中のダストを保持する必要がある。保持が不十分であると、吸気脈動によってダストが不織布濾過材内で下流側に移動して透過する、いわゆるダスト抜けが生ずる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、オイルを含浸させていない複数の不織布層からなる不織布濾過材が開示され、当該不織布濾過材の空間率を、上流側の不織布層よりも下流側の不織布層が小さくなるように形成し、下流側の不織布層の空間率を８５〜９２％の範囲とし、下流側の不織布層を構成する繊維の平均繊度を３デシテックス以下、上流側の不織布層を構成する繊維の平均繊度を３デシテックス以上とすることが開示されている。当該不織布濾過材によれば、吸気脈動によるダスト透過が抑制され、カーボンダスト清浄効率とカーボンダスト保持量を良好に維持できるとの効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４９３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の不織布濾過材によってもなお、吸気脈動に対抗してダスト抜けを完全に防止することには難しく、脈動によるダスト抜けをより効果的に抑制できる不織布濾過材が求められるに至っている。単純にダスト抜けを抑制しようとしても、通気抵抗や寿命と両立することが難しい。
本発明の目的は、脈動によるダスト抜けを効果的に抑制できる濾過材不織布濾過材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者は、不織布濾過材の下流側にスパンボンド不織布層を設けて、脈動によって上流の不織布層から抜けてくるダストをスパンボンド不織布層により捕捉することを着想した。すなわち、不織布濾過材の下流側にスパンボンド不織布を一体化することを着想した。
【０００８】
しかしながら、スパンボンド不織布のろ過機能（ダスト捕捉性能）を維持したまま、他の不織布層に一体化するのは難しかった。例えば、熱接着性繊維を用いて一体化を試みたが、接着強度が弱く、一体化した不織布濾過材を襞折りしたり使用したりする間に、スパンボンド不織布がはがれやすく、脈動が与えられるような厳しい条件で用いられうるような不織布濾過材とはならなかった。
【０００９】
不織布層の一体化に、ニードルパンチ法を利用することも考えたが、スパンボンド不織布に対し、ニードルパンチを行うと、ニードルが通過した部分に穴が開いてしまうため、スパンボンド不織布層が穴だらけになってしまい、スパンボンド層のろ過機能が損なわれてしまう。これでは、脈動によるダスト抜けをスパンボンド層によって抑制する効果が期待できなくなってしまう。
【００１０】
発明者は、さらに検討を重ね、その結果、多層構造の不織布濾過材において、特定の繊維構成の不織布層の下流側にスパンボンド層を設けたうえで、ニードルパンチ工程とそれに引き続くバインダ処理工程を行えば、吸気脈動に対抗してダストを保持する性能を向上させながら、スパンボンド不織布層を他の不織布層に一体化できることを知見し、本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は、上流側に位置する第１の不織布層と下流側に位置するスパンボンド不織布層とが隣接して含まれている多層構造の不織布濾過材の製造方法であって、不織布濾過材において、前記第１不織布層は、平均繊維径が５〜２０μｍである繊維が主体となって構成されて、かつ、第１不織布層の空間率が８７〜９５％とされており、第１不織布層とスパンボンド層の一体化が、両層を貫くようにニードルが打たれるニードルパンチ工程と、前記ニードルパンチ工程の後の、少なくとも第１不織布層に対するバインダ処理工程と、を含むようになされることを特徴とする不織布濾過材の製造方法である（第１発明）。
【００１２】
第１発明においては、ニードルパンチ工程において、第１不織布層とスパンボンド層を貫くように打たれるニードルの少なくとも一部が、第１不織布層の側からスパンボンド層の側に向かって打たれることが好ましい（第２発明）。また、第１発明もしくは第２発明においては、スパンボンド層が不織布濾過材において最も下流側に位置するようにされることが好ましい（第３発明）。また、第３発明においては、第１不織布層よりも上流側に、第１不織布層よりも空間率が高い第２の不織布層を設けることが好ましい（第４発明）。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明の不織布濾過材製造方法によれば、スパンボンド層は上流側の不織布層と良好に一体化される。また、第１発明によって得られる不織布濾過材によれば、スパンボンド層が、上流に配置された不織布層から脈動により透過してくるダストを効果的に捕捉し、吸気脈動によるダスト抜けが抑制される。
【００１４】
また、第２発明の不織布濾過材製造方法によれば、第１の不織布層の空間率の調整が行いやすく、脈動によるダスト抜け抑制効果がより効果的に発揮される。
また、第３発明により得られる不織布濾過材は、上流側の不織布層で、濾過材の清浄効率や寿命を高めつつ、最も下流に設けられたスパンボンド不織布層が脈動によるダスト抜けを抑制するという役割分担ができ、不織布濾過材の吸気脈動に対するダスト抜けの抑制をしながら、バランスよく、不織布濾過材の寿命や清浄効率を高めることができる。
さらに、第４発明により得られる不織布濾過材は、濾過材の寿命と清浄効率もバランスよく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】発明の第１実施形態の不織布濾過材の断面構造を示す模式図である。
【図２】不織布濾過材を用いたエアクリーナエレメントの構造を示す模式図である。
【図３】第１実施形態の不織布濾過材の製造過程を示す模式図である。
【図４】ニードルパンチにより不織布層に生ずる変化の例を示す模式図である。
【図５】ニードルパンチにより不織布層に生ずる変化の他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図面を参照しながら、自動車の内燃機関（エンジン）に供給する空気をろ過するためのエアクリーナのフィルタ材として利用可能な不織布濾過材を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。
【００１７】
図１は、発明に係る第１実施形態の不織布濾過材１の断面構造を示す模式図である。本実施形態の不織布濾過材はシート状の不織布であって、自動車エンジンのエアクリーナ用に供される場合には、通常、襞折りされた状態で枠に固定されたエアクリーナエレメント２として使用される。図２にエアクリーナエレメントの構造を模式的に断面図で示す。エアクリーナエレメント２は襞折りされた不織布濾過材１の周囲を枠体２１で囲って一体化し、枠体２１の周囲にシール部材２２、２２を設けて構成される。エアクリーナエレメントの具体的構成としては、公知の構成が採用でき、特に限定されない。エアクリーナエレメント２は、枠体２１やシール材２２を有しない構成であってもよい。
【００１８】
不織布濾過材１は、複数の不織布層を積層した多層構造の不織布濾過材である。そして、不織布層の一つとして、スパンボンド不織布層１３を有している。図１に不織布濾過材が使用される際の気流の流れを矢印で示すように、本不織布濾過材においては、上流側で使われるべき層と、下流側で使われるべき層があらかじめ定められている。スパンボンド層１３の上流側には、ドライ層である不織布層１１，１２が設けられている。不織布濾過材１では、ダストの大部分が、これらドライ層である不織布層１１，１２により捕捉される。本実施形態では、特に、スパンボンド層１３が最下流に位置するように設けられ、各層が互いに一体化されている。
【００１９】
ドライ層である不織布層１１，１２について説明する。本実施形態の不織布濾過材１は、上流側に位置する粗層部１１と下流側に位置する密層部１２とを有する。粗層部１１は、密層部１２よりも、不織布層のかさ密度が低い。換言すると、粗層部１１は、密層部１２よりも、不織布層の空間率が高い。すなわち、不織布濾過材１は、上流側に粗層部１１を有し、下流側に密層部１２を有し、密度勾配を持っている。なお、後述するように、粗層部１１は必須ではない。
【００２０】
ここで不織布層の空間率とは、不織布層の単位体積当たりに占める空間体積（不織布層全体が占める体積から繊維が占める体積を除いた体積）を百分率で示した値である。不織布層が粗であるとは、空間率が大きいことを意味し、不織布層が密であるとは、空間率が小さいことを意味する。粗層部１１の好ましい空間率は９０〜９９．５％程度である。また、密層部１２の好ましい空間率は８０〜９５％程度である。本実施形態においては、粗層部１１の空間率が９６．６％、密層部１２の空間率が９３．４％とされている。
【００２１】
不織布濾過材の粗層部１１と密層部１２の不織布層の目付は特に限定されないが、粗層部１１の目付が、４０〜２００ｇ／平方メートル程度、密層部１２の目付が、７０〜３００ｇ／平方メートル程度であることが好ましい。本実施形態においては、粗層部１１の目付が７５ｇ／平方メートル、密層部１２の目付が１１０ｇ／平方メートルとされている。
【００２２】
不織布濾過材１は、ドライ層である粗層部１１、密層部１２以外の層を有していてもよい。例えば、粗層部１１よりも上流側に、プレフィルタ層を有していてもよい。あるいは、粗層部１１と密層部１２の間に中間層を設けてもよい。これら他の層を設けることは必須ではない。
あるいは、単一の不織布層で、スパンボンド層の上流の不織布層を構成してもよい。
【００２３】
ここで、ドライ層とは、不織布層に実質的にオイルが含浸・塗布されていない層のことである。これら層がドライ層であることにより、これら不織布層の内部に多量のダストを保持する体積濾過が実現されるとともに、微粒子ダストの捕捉性能が向上する。不織布層１１，１２は、いわゆるビスカス層であってもよいが、微粒子ダストの捕捉性能の観点からこれら層はドライ層であることが好ましい。
【００２４】
粗層部１１や密層部１２を構成する繊維の材質や平均繊維径や捲縮の度合い、不織布化の方式などは、公知の技術が利用できる。芯鞘繊維や複合繊維を用いてもよい。本実施形態の不織布濾過材のように、粗層部と密層部を設ける場合には、両者を比較して、粗層部を太い繊維で高い空間率に構成し、密層部１２を細い繊維で低い空間率となるように構成することが好ましい。
【００２５】
密層部１２についてより詳細に説明する。第１実施形態の不織布濾過材は多層構造の不織布濾過材であり、不織布濾過材１には、密層部１２とスパンボンド不織布層１３とが隣接して含まれている。そして、密層部１２はスパンボンド不織布層１３の上流側に位置し、スパンボンド不織布層１３が密層部１２の下流側に位置する。
密層部（第１の不織布層とも記載する）１２は、平均繊維径が５〜２０μｍである繊維が主体となって構成されて構成されている。密層部を構成する主体の繊維の平均繊維径は７〜１５μｍであることが好ましい。また、密層部１２の空間率は８７〜９５％とされている。密層部１２の空間率は８９〜９４％とされることが好ましい。本実施形態においては、密層部を構成する繊維の平均繊維径は１４μｍとされ、密層部の空間率は９３．４％とされている。
【００２６】
ここで、繊維の平均繊維径について説明する。繊維が単一の材料・種類である場合には、平均繊維径とは、デニールやデシテックスといったその繊維の繊度と、繊維を構成する材料の密度から、繊維が円断面であるとして直接計算される繊維径のことである。平均繊維径を求めたい繊維群の繊維が複数の種類である場合や、繊維が複数の構成材料からなる場合には、それぞれの繊維や構成材料について、繊度や密度からそれぞれの平均繊維径を求めたうえで、それぞれの繊維や構成材料の配合割合に応じて平均繊維径の加重平均を取ったものを、平均繊維径として扱えばよい。また、繊維が異形断面や中空構造を有する場合には、繊維の顕微鏡写真から複数個所で繊維の幅を測定し、それら幅の算術平均を取ったものを繊維の平均繊維径として扱えばよい。
【００２７】
スパンボンド層１３について説明する。スパンボンド層１３は、粗層部１１、密層部１２の下流側に設けられた、スパンボンド不織布からなる層である。このスパンボンド層１３が、粗層部１１や密層部１２から吸気脈動により透過してくるダストを食い止める働きをする。好ましくはスパンボンド層の目付は５〜５０ｇ／平方メートルとされる。特に好ましくは、スパンボンド層の目付は１０〜３０ｇ／平方メートルとされる。
【００２８】
スパンボンド層１３には、複数のドットが散在する形態にエンボス加工がされていてもよい。エンボス加工によって、ドットの部分で繊維が熱溶着されてスパンボンド層のダスト捕集性能が高められうる。ドットの形状は円形であっても矩形状であってもよく、特に限定されない。大きさの異なるドットが散在していてもよい。なお、エンボス加工は必須ではない。
【００２９】
スパンボンド層１３に使用される材料は、典型的には熱溶着が可能な化学繊維材料が用いられる。化学繊維の材料としては、典型的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂のようなポリエステル樹脂、ナイロン６のようなポリアミド樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂のようなアクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂のようなポリオレフィン樹脂が使用できる。内側がＰＥＴ樹脂で外側がポリエチレン樹脂であるような芯鞘繊維をスパンボンド層に用いてもよい。
【００３０】
スパンボンド層１３に含まれる繊維の平均繊維径は、５〜３０μｍであることが好ましい。平均繊維径は、８〜２５μｍであることが特に好ましい。
【００３１】
本実施形態においては、スパンボンド層１３は、平均繊維径１５μｍのＰＥＴ繊維を目付１５ｇ／平方メートルでスパンボンド不織布として、ドットが２０個／平方センチメートルの密度で設けられるようエンボス加工されたものが用いられている。
【００３２】
第１実施形態の不織布濾過材１の製造方法について、説明する。不織布濾過材１は、粗層部１１、密層部１２、スパンボンド層１３になるべきそれぞれの繊維集合体（ウェブあるいはスパンボンド不織布）を積層させる第１の工程と、その積層体にニードルパンチ及びバインダ処理を施して一体化する第２の工程を含む、不織布製造方法により製造される。
【００３３】
不織布濾過材１の製造過程を図３に模式的に示す。
第１の工程においては、まず、粗層部を構成する原料繊維を開繊・混紡し、計量・給綿工程を経て粗層部となるべき粗層ウェブ１１Wを得る。同様に、密層部を構成する原料繊維を開繊・混紡し、計量・給綿工程を経て密層部となるべき密層ウェブ１２Wを得る。スパンボンド層１３としては、あらかじめ製作しておいたスパンボンド不織布１３を用いることができる（図３（ａ））。次いで、スパンボンド層となるスパンボンド不織布１３の上に、密層部となるべき密層ウェブ１２Wおよび、粗層部となるべき粗層ウェブ１１Wをこの順序で積層する（図３（ｂ））。以上が第１工程である。
【００３４】
次いで、第２の工程を行う。第２の工程では、まず、得られた積層体をニードルパンチ工程に供し、粗層部や密層部が所定の空間率となるように制御しながら、積層体の各層を互いに一体化する（図３（ｃ））。ニードルパンチ工程においては、少なくとも一部のニードルＮ，Ｎが、スパンボンド層１３と第１不織布層（密層部１２）とを貫くようにニードルが打たれるようにする。
好ましくは、両層を貫くように打たれるニードルの少なくとも一部が、第１不織布層（密層部１２）の側からスパンボンド層１３に向かって打たれる。
なお、両層を貫くニードルのうち一部のニードルが、スパンボンド層１３の側から第１不織布層（密層部１２）の側に向かって打たれてもよい。
【００３５】
ニードルパンチ工程には、スパンボンド層１３と第１不織布層（密層部１２）の両層を貫かないようなニードルを含ませてもよい。例えば、粗層部１１と密層部１２のみを貫くニードルや、粗層部１１のみを貫くニードルがニードルパンチ工程に含まれていてもよい。
ニードルパンチ工程を経ることで、各層の構成繊維が互いに交絡して各層がしっかりと一体化され、粗層ウェブ１１Ｗや密層ウェブ１２Ｗが所定の空間率や厚みの粗層部１１や密層部１２になっていく（図３（ｃ））。
【００３６】
ニードルパンチ工程に引き続き、不織布濾過材をバインダ液に浸漬するバインダ処理を行い、繊維の交点部分を固定する。使用するバインダは特に限定されない。熱溶融繊維や芯鞘繊維などの熱処理を必要とする繊維を含む場合には、熱処理を行ってもよい。バインダ処理は、不織布全体に対して行ってもよいが、少なくとも、密層部（第１不織布層）１２がバインダ液に浸漬するようにバインダ処理が行われる。
【００３７】
ニードルパンチ工程に引き続き、バインダ処理に先立って、あるいは、バインダ処理の後に、スパンボンド層の側の不織布濾過材表面にローラー処理やカレンダー処理をしてもよい。
このようなニードルパンチ工程とバインダ処理工程を含む一体化工程を経ることで、粗層部１１と密層部１２とスパンボンド層１３とがしっかり一体化した不織布濾過材１が得られる。
【００３８】
上記製造方法によって得られる不織布濾過材１の作用および効果について説明する。
密層部１２とスパンボンド層１３の一体化の際に、両層を貫くようにニードルが打たれるニードルパンチ工程があるため、スパンボンド層や密層部の構成繊維が互いに交絡するようになり、スパンボンド層１３がしっかりと不織布濾過材の一部として一体化される。すなわち、得られる不織布濾過材１において、スパンボンド層１３がはがれにくくなる。
【００３９】
さらに、上記製造方法では、スパンボンド層１３と密層部１２とを貫くようにニードルＮが打たれるニードルパンチ工程の後に、少なくとも第１不織布層（密層部）に対するバインダ処理が行われることにより、得られる不織布濾過材１における、吸気脈動によるダスト抜けが抑制される。
【００４０】
これまでの技術常識では、スパンボンド層に対しニードルパンチ処理を行ってしまうと、スパンボンド層が穴だらけになってしまい、もはや、濾過機能は期待できなくなってしまうと考えられてきた。それに反し、上記製造方法によれば、ニードルパンチ工程を含むにも関わらず、一体化したスパンボンド層が濾過機能を発揮し、吸気脈動によるダスト抜けが抑制される。その理由は、上記製造方法のように、ニードルパンチとバインダ処理を組み合わせると、スパンボンド層１３及び密層部１２に以下のような繊維配置構造の変化が生じ、スパンボンド層に開いた穴からダストが漏れにくくなるためではないかと推測する。
【００４１】
図４に、ニードルパンチ処理の前後の、スパンボンド層１３と密層部（１２Ｗ，１２）の様子を模式的に示す。簡略化のため、他の層の記載は省略している。図４の左側の図が二―ドルパンチ処理前を示し、図４の中央の図がニードルパンチ処理後の繊維配置構造を模式的に示している。ニードルＮが密層部（第１不織布層）１２の側からのスパンボンド層１３側に向かって両層を貫くように打たれると、密層部１２を構成する繊維の一部がスパンボンド層の側へと引き込まれ、スパンボンド層の構成繊維にも交絡する。また、スパンボンド層１３には、ニードルが通過した部分に穴が開くが、ニードルＮの先端部に、密層部１２の構成繊維が引っ張られ、ニードルによりスパンボンド層１３に開いた穴の部分の近くに集められてくるため、スパンボンド層に開いた穴の近くに、密層部１２の構成繊維が密集することになる。
【００４２】
その結果、図４の中央の図に示すように、ニードルＮが打たれて引き抜かれた部位において、スパンボンド層に穴が開く一方で、穴の付近の密層部には、スパンボンド層の穴を覆うように、密層部の構成繊維が密集した部分Ｃが生じる。この部分は、密層部の他の部分よりも構成繊維が密に配されることになり、例えば蓋状もしくは上流側に開いた試験管状に形成される。
【００４３】
ニードルパンチ工程の後に少なくとも密層部に対しバインダ処理が行われると、構成繊維が密集した部分Ｃにバインダ液がたくさんつくことになり、部分Ｃが、繊維が密でバインダにより固められた部分となる。
この様な部分Ｃが、スパンボンド層の穴あき部分のそれぞれに対し、穴の上流側に蓋をして覆うように形成されることになる。そのため、粗層部１１や密層部１２で捕捉したダストが脈動により移動しようとしても、移動するダストは、密に固められた部分Ｃを透過せず、スパンボンド層１３の穴にたどり着きにくくなる。そのため、スパンボンド層１３にはニードルパンチによる穴が生じているにも関わらず、スパンボンド層１３がろ過機能を維持しており、スパンボンド層の存在により、脈動によるダスト抜けを抑制する効果が生じる。
【００４４】
また、本実施形態の製造方法のように、両層を貫くニードルＮが、密層部１２の側からスパンボンド層に向かって打たれるようにすると、密層部１２の厚みや空間率の制御がしやすくなって、得られる不織布濾過材の清浄効率や寿命を高める観点から、より好ましい不織布濾過材が製造できる。
【００４５】
両層を貫くニードルＮが、密層部１２の側からスパンボンド層に向かって打たれる場合には、特に、ニードルパンチ工程に引き続き、バインダ処理に先立って、あるいは、バインダ処理の後に、スパンボンド層の側の不織布濾過材表面にローラー処理やカレンダー処理を行うことが好ましい。ローラー処理やカレンダー処理を行うと、図４の右側の図に示したように、スパンボンド層に開いた穴が小さくなると共に、スパンボンド層からはみ出していた密層部の構成繊維が押し戻されるようになって、スパンボンド層の穴付近にできた繊維が密集した部分Ｃの繊維密度がより高められ、ダストがこの部分を通過しにくくなって、脈動によるダスト抜けを抑制する効果がより際立ったものとなる。
【００４６】
両層を貫くニードルが、スパンボンド層１３の側から密層部１２の側に向かって打たれるものであっても、同様に脈動によるダスト抜けを抑制する効果が生じる。
図５に、ニードルパンチ処理の前後の、スパンボンド層１３と密層部（１２Ｗ，１２）の様子を模式的に示す。図５の左側の図がニードルパンチ処理前を示し、図５の右側の図がニードルパンチ処理後の繊維配置構造を模式的に示している。ニードルＮがスパンボンド層１３の側から密層部１２の側に向かって両層を貫くように打たれると、スパンボンド層１３には、ニードルが通過した部分に穴が開くと共に、スパンボンド層を構成する繊維の一部が密層部１２の側に引き込まれ、密層部の構成繊維と交絡する。また、ニードルＮによって、密層部１２の構成繊維も、粗層部１１の側に引っ張られ、打たれたニードルＮの近くに引き込まれてくる。
【００４７】
その結果、図５の右側の図に示すように、ニードルＮが打たれて引き抜かれた部位において、スパンボンド層に穴が開く一方で、密層部には、スパンボンド層の穴を覆うように、キャップ状に密層部の構成繊維が密集した部分Ｃが生じる。この部分は、密層部の他の部分よりも構成繊維が密に配されることになる。
【００４８】
ニードルパンチ工程の後に密層部に対しバインダ処理が行われると、構成繊維が密集した部分Ｃにバインダ液がたくさんつくことになり、部分Ｃが、繊維が密でバインダにより固められた部分となる。
この様な部分Ｃが、スパンボンド層の穴あき部分のそれぞれに対し、穴の上流側にキャップをかぶせ、覆うように形成されることになる。そのため、粗層部１１や密層部１２で捕捉したダストが脈動により移動しようとしても、移動するダストは、密に固められた部分Ｃを透過せず、スパンボンド層１３の穴にたどり着きにくくなる。そのため、スパンボンド層１３にはニードルパンチによる穴が生じているにも関わらず、スパンボンド層１３がろ過機能を維持しており、スパンボンド層の存在により、脈動によるダスト抜けを抑制する効果が生じる。
【００４９】
さらに、スパンボンド層が不織布濾過材において最も下流側に位置するようにすれば、スパンボンド層よりも上流側の不織布層で、一般ダストや微粒子ダストに対する清浄効率や寿命といった不織布濾過材の基本性能を向上させながら、最下流のスパンボンド層で脈動を効果的に抑制することが可能となり、吸気脈動に対するダスト抜けの抑制をしながら、バランスよく、不織布濾過材の寿命や清浄効率を高めることができる。
【００５０】
また、さらに、上記実施形態の不織布濾過材のように、第１不織布層（密層部）よりも上流側に、第１不織布層よりも空間率が高い第２の不織布層（粗層部）を設ければ、一般ダストや微粒子ダストに対する清浄効率や寿命といった不織布濾過材の基本性能をより向上させることができ、吸気脈動に対するダスト抜けの抑制をしながら、特にバランスよく、不織布濾過材の寿命や清浄効率を高めることができる。
【００５１】
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００５２】
スパンボンド層と密層部とを貫くように打たれるニードルＮの数や密度にとくに制限はなく、両者の一体化や各層の空間率や厚みの調整が的確に行われる程度に打たれればよい。
また、両層を貫くニードルが、スパンボンド層から密層部に向けて打たれる場合には、ニードルＮは、好ましくは、両層を貫きながらも、ニードルＮの先端が密層部から飛び出さない程度の深さに打たれることが好ましい。この方が、スパンボンド層の穴を覆う密な部分Ｃが密層部１２の中により確実に形成されるからである。
【００５３】
また、ニードルパンチ工程のすべてを、スパンボンド層と密層部とを貫くように打たれるニードルＮにより行う必要はない。例えば、上記第１実施形態のように粗層部と密層部を有する不織布濾過材を製造する場合であれば、まず、粗層部ウェブ１１Ｗから密層部ウェブ１２Ｗに向かってニードルパンチを行い、粗層部１１と密層部１２の空間率等を調整しながら両者を一体化し、しかる後に、逆方向から、すなわちスパンボンド層から密層部に向けてニードルＮを打って、スパンボンド層と密層部とを一体化させるようにしてもよい。
【００５４】
また、不織布濾過材の一体化や繊維の配置構造の維持のためには、ニードルパンチやバインダ処理以外の手段を併用してもよい。例えば、粗層部に低温溶融成分を含む芯鞘繊維を配合してもよいし、バインダ処理と前後して熱プレス処理等を併用するようにしてもよい。
【００５５】
また、不織布濾過材が用いられる用途等に合わせ、必要に応じて、不織布濾過材１に撥水処理や撥油処理を施してもよい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
また、以下に示す実施例や比較例において、いずれの例における濾過材も、相違する旨の記載のない繊維の材質や厚みや目付け量等の構成は、実質的に同じであり、試験に供する際に成形したフィルタエレメントの形状や襞折りの仕様も同一としている。実施例及び比較例の繊維構成や性能評価結果を表１及び表２に示す。
【００５７】
【表１】
2017131853.tif 000003
【００５８】
【表２】
2017131853.tif 000004
【００５９】
（実施例１）
実施例１は、上記第１実施形態として説明した不織布濾過材１である。粗層部１１はＰＥＴ繊維製であり、目付は７５ｇ／平方メートル、空間率は９６．６％、粗層部１１を構成する繊維の平均繊維径は２１μｍである。密層部１２はＰＥＴ繊維製であり、目付は１１０ｇ／平方メートル、空間率は９３．４％、密層部１２を構成する繊維の平均繊維径は１４μｍである。実施例１の不織布濾過材１は密層部１２の下流側にスパンボンド不織布層１３を有しており、スパンボンド不織布層１３は、目付が１５ｇ／平方メートル、平均繊維径が１５μｍ、エンボス加工のドットの密度が２０個／平方センチメートルに調製されている。
実施例１の不織布濾過材の製造においては、密層部（第１不織布層）１２とスパンボンド層の一体化は、ニードルパンチ工程と、その後のバインダ処理工程によって行われた。ニードルパンチ工程においては、密層部１２とスパンボンド層１３を貫くように打たれるニードルが、密層部（第１層）側からスパンボンド層に向けて打たれている。
【００６０】
（実施例２）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）を、空間率が９１．２％、平均繊維径が１８μｍとなるように変更し、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６１】
（実施例３）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）とスパンボンド層を貫くニードルが打たれる方向を、スパンボンド層側から密層（第１不織布層）側に向かう方向に変更し、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６２】
（比較例１）
実施例１に対し、ニードルパンチ工程の後のバインダ処理工程がない点を除いて、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６３】
（比較例２）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）とスパンボンド層の一体化を、ニードルパンチ工程やバインダ処理工程を行わず、熱溶融性繊維を含む接着シートを用いて行い、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６４】
（比較例３）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）とスパンボンド層の一体化を、ニードルパンチ工程を行わず、バインダ処理工程により行い、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６５】
（比較例４）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）を、空間率が９４．５％、平均繊維径が２５μｍとなるように変更し、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６６】
（比較例５）
実施例１に対し、密層部（第１不織布層）を、空間率が９７．１％、平均繊維径が１６μｍとなるように変更し、他は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。
【００６７】
（比較例６）
実施例１に対し、スパンボンド層をなくし、密層部と粗層部の構成は実施例１と同様である不織布濾過材を得た。なお、スパンボンド層をなくすのに伴い、密層部の目付を１２５ｇ／平方メートルにしている。
【００６８】
実験：濾過材の層剥離、及び一般ダスト（ＪＩＳ−８種ダスト）についての性能評価を行った。得られた不織布濾過材を襞折り構造に形成して枠体を取り付けて、エアクリーナエレメントとし、試験に供した。各エアクリーナエレメントについて、ＪＩＳＤ１６１２(自動車用エアクリーナ試験方法)に準じて、ＪＩＳ−８種のダストについてダスト捕捉量試験、及び脈動性能試験を行った。その試験条件を下記に示す。
【００６９】
濾過材有効濾過面積：０．１８平方ｍ
試験ダスト：一般ダスト(ＪＩＳ−８種ダスト)
ダスト供給量：４．２ｇ／分
試験流量：４．２立方ｍ／分
通気抵抗：濾過材の上流と下流の間の差圧（試験開始時）
増加通気抵抗が２．９４ｋＰａに達したときをフルライフとし、それまでに捕捉したダストの量（ダスト捕捉量）を寿命（ダスト保持量）とする。
【００７０】
また、吸気脈動に対するダスト抜けの評価実験を行い、脈動透過率を測定した。
脈動性能評価試験は、上記ダスト捕捉量の測定試験を経て、フルライフに達するよう目詰まりするまでダストを付着させた状態のエアクリーナエレメントを用いて、定格流量（４．２立方ｍ／分）の空気を流しながら、プラスマイナス３３ｋＰａの周期的な圧力変動を、周波数１６７Ｈｚで３０分間与えて行う脈動評価試験により行った。脈動評価試験を行うと、エアクリーナエレメントに捕捉されていたダストがダスト抜けにより下流側に流出し、エアクリーナエレメントに捕捉されたダスト量が減少する。脈動評価試験前後のエアクリーナエレメントの重量変化から、脈動によりダスト抜けしたダストの重量を計算し、それを脈動評価試験開始時のダスト保持量（フルライフ時のダスト捕捉量）で除することにより、脈動透過率（％）を計算した。
【００７１】
試験結果を評点で表１、表２に示している。
不織布濾過材の層剥離の評価は、フィルタエレメントとする際にプリーツ加工した際や、フィルタエレメントを用いてダスト試験した際に、密層部とスパンボンド層の間に剥離が生じない物を○で示し、プリーツ加工した際やダスト試験の際に、密層部とスパンボンド層の間に剥離が生じることがあった物を△で示し、プリーツ加工した際やダスト試験の際に、密層部とスパンボンド層の間に剥離が生じやすかった物を×で示した。
また、ダスト抜けの評点は、比較例１の脈動評価率の試験値を基準（１０点）として、ダスト抜け抑制性能がどの程度向上／悪化したかを、段階的なレベルで示しており、点数が大きいほど好ましい性能（脈動透過率が低くなる）であることを表している。例えば、脈動透過率の評点が１０から１５に上がることは、脈動透過率が半減することを表している。
【００７２】
いずれの実施例においても、比較例１に対し、ダスト抜け抑制の評点が大きく向上している。ニードルパンチ工程の後に、バインダ処理工程を行うことで、ダスト抜けの抑制効果が大きく高められることがわかる。また、層剥離もなく、スパンボンド層と密層部が良好に一体化されている。
比較例１では、ニードルパンチ工程の後にバインダ処理をしていないため、ニードルパンチ工程でスパンボンド層にできた穴からダストが漏れて、ダスト抜けの抑制効果がそれほど高められなかったものと考えられる。
また、実施例１と実施例２を比較すると、密層部（第１不織布層）の平均繊維径が細い方が、ダスト抜けの抑制効果がより高められることがわかる。
また、実施例１と実施例３を比較すると、いずれの方向からニードルパンチを行っても、ニードルパンチ工程の後にバインダ処理工程を行えば、ダスト抜けの抑制効果は同様に高められることがわかる。
【００７３】
比較例２、比較例３においては、密層部とスパンボンド層の一体化が不十分であり、量産化できるような不織布濾過材は得られなかった。なお、これら比較例では、スパンボンド層がニードルパンチ工程を経ないため、スパンボンド層に穴が開かず、ダスト抜けの抑制効果は高い。
【００７４】
比較例４では、密層部を構成する繊維の平均繊維径が太く、２５μｍであったため、ダスト抜けの抑制効果が比較例１からあまり高められなかった。
比較例５では、密層部の空間率が、９７．１％と高かったため、ダスト抜けの抑制効果が比較例１と同等であった。
【００７５】
比較例６はスパンボンド層がないことで、比較例１と比べてもさらにダスト抜けの抑制効果が低い。
【００７６】
以上のように、特定の平均繊維径と特定の空間率を有する第１の不織布層と、スパンボンド層を隣接させて積層し、ニードルパンチ工程を経て、その後にバインダ処理工程を行って両層を一体化すると、両層の一体化がしっかり行われると共に、ダスト抜けの抑制効果が高められることが例証された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る不織布濾過材は、例えば自動車用エンジンに供給する空気を濾過する用途に使用でき、特に吸気脈動に対するダスト抜けの抑制効果に優れており、産業上の利用価値が高い。
【符号の説明】
【００７８】
１    不織布濾過材
１１            粗層部
１２            密層部
１３            スパンボンド層
２    エアクリーナエレメント
２１            枠体
２２            シール部材
１１Ｗ          粗層ウェブ
１２Ｗ          密層ウェブ
Ｎ              ニードル
Ｃ              繊維密集部
【図１】
2017131853.tif 000005
【図２】
2017131853.tif 000006
【図３】
2017131853.tif 000007
【図４】
2017131853.tif 000008
【図５】
2017131853.tif 000009