(57)【要約】【課題】ナノ繊維を含み濾過性能が優れていると共に耐久性もよく、燃料系のフィルターに好適なフィルター不織布を提供する。【解決手段】  目付質量が２０〜１００ｇ／ｍ2のメッシュ，長繊維不織布又は短繊維層にバインダーを付与接着した短繊維不織布から選ばれた基材１にエレクトロスピニング法により繊径が５０〜９００ｎｍφで目付質量が０．０１〜１．０ｇ／ｍ2のナノ繊維２を形成させ、得られたナノ繊維形成基材のナノ繊維形成面にメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布のいずれかの不織布３を積層し、部分熱接着により一体化してなると共に、得られた該積層不織布の通気度を１．０〜５０  ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃとしたフィルター不織布である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ繊維層を含む二層以上の積層体不織布において、該ナノ繊維の繊経が５０〜９００ｎｍφで目付質量０．０１〜１．０ｇ／ｍ2であって、該積層体不織布の通気度が１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであることを特徴とするフィルター不織布。
【請求項２】
前記ナノ繊維の支持基材が目付質量２０〜１００ｇ／ｍ2のメッシュ、長繊維不織布、あるいは短繊維層にバインダー接着したものの何れかである請求項１記載のフィルター不織布。
【請求項３】
濾過流入表面がメルトブロン不織布の目付質量が２０〜８０ｇ／ｍ2あるいはニードルパンチ不織布の目付質量が１００〜３００ｇ／ｍ2の何れかである請求項１及び２記載のフィルター不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィルター不織布に係り、例えば主として内燃機関等に設けられた燃料タンクから燃料噴射装置へ燃料を供給する過程に用いられる燃料用のフィルター不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等において燃料噴射弁へ燃料を濾過して供給するため燃料フィルターが配設されているが、この燃料フィルターは燃料に混入した異物を通過させない濾過性能や流量特性，耐久性，耐薬品性など、様々な特性が要求される。
【０００３】
従来、かかる燃料フィルターは燃料が燃料タンクから燃料フィルター装置を経て燃料噴射弁に供給される過程において、燃料タンク内と燃料フィルター装置に設けられ、用いられるフィルター材には金網，焼結金属，ナイロンネット，不織布などが一般に使用されて来た。なかでも、近時、不織布を燃料フィルター材として使用するものが多く、合成樹脂からなる補強材と合成長繊維不織布を一体に接合したフィルター材（例えば特許文献１参照）や種々の繊度と目付の異なる複数の長繊維層を、粗層，中層，密層として積層し、一体化せしめたフィルター材（例えば特許文献２参照）などが提案されている。
【０００４】
しかし、燃料フィルター、特にガソリンフィルターの濾材では従来、濾紙が構成繊維径が細かいことから濾過性能が優れているし、かつ耐久性もよいことから主流となっており、不織布によるフィルター材では上記濾紙に比較し濾過性能が低く充分とは云えなかった。なお、一方、濾紙に使用する合成紙として、より薄く、目付が均一で、かつ高強力の合成紙が求められ、ナノ繊維を含有した合成紙をフィルターに使用することも提案されている。（例えば特許文献３参照）
【特許文献１】特開２００３−２３６３２１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８５９９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６４４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ナノ繊維含有による合成紙のフィルター材は端緒についた状態であって、具体的構成を得るには至っていない。まして、ナノ繊維を合成紙でなく不織布に形成してフィルター材に使用することは検討段階の域を出ていない。
【０００６】
本発明は上述の如き実状に対処し、特にナノ繊維を活用したフィルター不織布に着目し、ナノ繊維の目付，繊度，繊度分布等を組み合わせることにより濾紙性能を上回る濾過性能を達成し、燃料フィルターとして好適なフィルター不織布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】
【０００７】
即ち、上記目的を達成する本発明の特徴は、ナノ繊維層を含む二層以上の積層体不織布において、該ナノ繊維の繊経が５０〜９００ｎｍφで目付質量０．０１〜１．０ｇ／ｍ2であって、該積層体不織布の通気度が１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであることを特徴とするフィルター不織布であり、より具体的には目付質量が２０〜１００ｇ／ｍ2のメッシュ，長繊維不織布又は短繊維層にバインダーを付与接着した短繊維不織布の何れかから選ばれた基材にエレクトロスピニング法により繊経が５０〜９００ｎｍφで目付質量が０．０１〜１．０ｇ／ｍ2のナノ繊維層を形成させ、得られたナノ繊維層形成基材のナノ繊維層形成面にメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた不織布の何れかを積層し、部分熱接着により一体化してなると共に、得られた該積層不織布の通気度が１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであるフィルター不織布よりなる。
【０００８】
ここで上記フィルター不織布における積層不織布の熱接着部分の融着面積比率は１．０〜１５％であることが好ましい。なお、上記フィルター不織布でナノ繊維層形成基材に積層されるメルトブロン不織布の目付質量は２０〜８０ｇ／ｍ2であるか、またはニードルパンチ不織布の目付質量は１００〜３００ｇ／ｍ2であることが好ましく、フィルター使用に際しては濾過流入表面がメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布であり、濾過流出表面が長繊維不織布がメッシュあるいは短繊維不織布に樹脂接着した基布の何れかであることが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明フィルター不織布によれば、従来のフィルターや濾紙あるいは濾紙にナノ繊維を含有させたものに比し濾過性能において向上が見られ、しかも濾紙にナノ繊維を含有させたものは一部ナノ繊維の破壊が見られたが、これらも改善され、耐久性にも優れていて燃料フィルター用として頗る良好な効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、更に本発明フィルター不織布の具体的態様を詳述する。本発明フィルター不織布は前述の如くメッシュ，長繊維不織布，短繊維層にバインダーを付与接着した短繊維不織布から選ばれた基材にナノ繊維を形成した不織布を活用し、これにメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布を積層し、部分的熱接着により一体化せしめた構成を基本とする。
【００１１】
ここで基材はナノ繊維を保持するためのものであり、メッシュあるいは長繊維不織布，短繊維層に樹脂接着が施された短繊維不織布が用いられる。これは後述する濾過流出面に濾過材が流出しないことが重要であるためで、メッシュ、あるいは長繊維不織布は繊維端がなく繊維屑を発生しにくい。一方、短繊維不織布は短繊維端があるめために繊維屑を発生し易く、そのため繊維間を確実に接着しておく必要があり、樹脂接着が必須となる。接着繊維による繊維間の接着では不充分で好ましくない。
【００１２】
この基材は目付質量２０〜１００ｇ／ｍ2の範囲が良い。目付質量が２０ｇ／ｍ2未満では繊維量が少ないため基材として薄く強度に欠け、濾過中に破損し易いので好ましくない。目付質量が１００ｇ／ｍ2を超えると繊維量が多いためナノ繊維を付与した後の圧損が大きくなり易く濾過寿命が短くなり能力が低下し易いので好ましくない。また基材としての強度は十分にあるので過剰量となりコスト面からも好ましくない。
【００１３】
そして、本発明は  上記基材に対し重要な構成としてナノ繊維層が形成される。ナノ繊維はナノレベルまで極細繊維化されたものであり、一般的な製造として、分割繊維法、エレクトロスピニング法、レーザー法等が挙げられる。例えばエレクトロスピニング法の場合、高分子を電解質溶液に溶解し、口金から押し出すとき、その高分子溶液に数千〜数万ボルトという高電圧を印加し、極細化する技術であり、この極細繊維を集束することで不織布として捕集される。この技術を用いると繊径で数１０ｎｍレベルのものが得られ、繊径の極細化が達成される。勿論、ナノ繊維を得る製法は特に限定されるものではない。ナノ繊維は基材に加工するが、その場合にメルトブロン（短繊維）に加工する場合も考えられる。
【００１４】
本発明において形成されるナノ繊維の繊径は５０〜９００ｎｍφの範囲がよく、繊径が５０ｎｍφ未満では繊径が細くなり、強度が弱く破断が起き易く、その結果、異物の発生の原因となる。一方、繊径が９００ｎｍφを超えると太くなり繊維間で形成するサイズが大きくなり、濾過粒径の小さな異物を取ることができないので好ましくない。
【００１５】
また、形成されるナノ繊維の目付質量の範囲は０．０１〜１．０ｇ／ｍ2の範囲がよく、目付質量が０．０１ｇ／ｍ2未満では繊維量が少ないため異物の保持ができず濾材を通過してしまうので十分な濾過ができない。一方、目付質量が１．０ｇ／ｍ2を超えると繊維量が多いため圧損が大きく、濾過寿命が短くなり、能力が低いので好ましくない。また過剰量になるのでコスト面からも好ましくない。
【００１６】
本発明は以上のナノ繊維層形成基材に対しフィルターとして濾過流入表面がメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布となり、濾過流出表面が長繊維不織布あるいはメッシュや短繊維不織布の樹脂接着としたもの、即ち、基材面となるように上記メルトブロン不織布あるいはニードルパンチ短繊維不織布を積層接着構成とする。層の構成としてはメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布の何れか又は両方の不織布を使用する。これはフィルターの機構として粗層，中層，密層となすようにするためである。また、流出側に直接、ナノ繊維層を配置することは剥離が起こり易く、濾過性能を損なうので好ましくない。
【００１７】
なお、流入側の不織布は粗層の役目をもち、前記の如くメルトブロン不織布やニードルパンチ不織布（短繊維不織布）が用いられる。この場合、メルトブロン不織布の目付質量としては２０〜８０ｇ／ｍ2の範囲が好適である。目付質量が２０ｇ／ｍ2未満では繊維量が少ないため粗層としての役目が不十分となり好ましくなく、また、目付質量が８０ｇ／ｍ2を超えると繊維量が多いために粗層の役目は十分であるが、不織布の厚さが厚くなり、フィルター構造のコンパクト化には不適であると共に、また過剰量となるのでコスト面からも好ましくない。一方、ニードルパンチ不織布の目付質量は１００〜３００ｇ／ｍ2が好ましい。
【００１８】
なお、上記接着を構成するナノ繊維を含む各層の高分子としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリイミドベンザゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリウレタン、セルロース化合物、ポリペプチド、ポリヌクレオシド、ポリヌクレオチド、タンパク質、酵素などを使用することができる。これらの以外の高分子化合物も使用可能であり、これらの高分子化合物を含め、２種以上の高分子化合物を混合して用いることも可能である。
【００１９】
図１は上記積層接着された不織布の各層を示す構成例であり、濾過流入表面がメルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布３であり、濾過流出表面が長繊維不織布あるいはメッシュや短繊維不織布の樹脂接着としたものから選ばれた基材１となっており、中間にナノ繊維層２が形成配置されている。
【００２０】
なお、上記不織布の積層接着はメッシュ，長繊維不織布か、あるいは短繊維層にバインダー接着した不織布の何れかからなる基材１にナノ繊維層２を形成させた不織布と、メルトブロン不織布あるいはニードルパンチ法で得られた短繊維不織布３を積層し、部分熱接着により一体化することが好ましい。この場合、層間の接着を粉末樹脂やバインダー（樹脂）で行うと、これら接着は層中の構造を変えたり、層間の接着が不十分となるので好ましくない。なお、部分熱接着の接着率としては、融着面積比率が１．０〜１５％の範囲が好ましい。融着面積比率がが１．０％未満では接着量が少ないため層間の接着が不十分であり層間剥離を起こし、加工性，取扱性が劣るので好ましくない。一方、融着面積比率が１５．０％を超えると接着量が多いため濾過面積が減少し濾過寿命が短くなり能力が低くなるので好ましくない。
【００２１】
かくして、以上により得られた積層されたフィルター不織布は、その特性として積層不織布の通気度が１．０〜５０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃの範囲であることが好ましい。通気度が１．０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ未満では濾過液の通液抵抗が高くなり濾過時の負荷が高くなり捕捉量が低下するので好ましくない。通気度が５０．０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃを超えると濾液の通液抵抗は低いが濾過液中の微細塵埃を通過させるために濾過能力が低くなるので好ましくない。
【００２２】
以下、更に本発明の具体的実施例を比較例と共に説明する。
【実施例】
【００２３】
実施例１
スパンボンド法で作られた繊径１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材に繊径５００ｎｍφ、目付質量が０．４ｇ／ｍ2のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とし、ポリエステル短繊維繊径１４．９μｍで目付質量が２００ｇ／ｍ2の短繊維不織布層を重ねてスパンボンド層側から超音波融着でピン間隔４ｍｍ、ピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし融着面積比率が３．７％の積層体フィルター不織布を得た。この積層体フィルター不織布の通気度は７．１ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
実施例２
スパンボンド法で作られた繊径１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材に繊径５００ｎｍφ、目付質量が０．４ｇ／ｍ2のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とし、ポリプロピレン繊維繊径３．５μｍで目付質量が４０ｇ／ｍ2のメルトブロン不織布を重ねてスパンボンド層側から超音波融着をピン間隔４ｍｍでピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし、融着面積比率が３．４％の積層体フィルター不織布を得た。この積層体フィルター不織布の通気度は１０．２ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
実施例３
スパンボンド法で作られた１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材に繊径５００ｎｍφ、目付質量が０．４ｇ／ｍ2のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とし、ポリプロピレン繊維繊径３．５μｍで目付質量が４０ｇ／ｍ2のメルトブロン不織布を重ね、さらにその上にポリエステル短繊維繊径１４．９μｍで目付質量が２００ｇ／ｍ2の短繊維層を重ね、スパンボンド層側から超音波融着をピン間隔４ｍｍでピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし、融着面積比率が３．６％の積層体フィルター不織布を得た。積層体フィルター不織布の通気度は９．２ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
実施例４
繊度２．２デシテックス、繊維長５２ｍｍのポリエステル繊維７０重量％と、繊度１．４デシテックス、繊維長５２ｍｍのレーヨン繊維３０重量％を均一混繊してカーディング後、ニードルパンチ加工し、さらにアクリル樹脂加工して短繊維不織布を得た。この短繊維不織布に繊径３２０ｎｍφ、目付質量が０．４０ｇ／ｍ2のナイロンナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工して積層構造体とし、その上にポリプロピレン繊維繊径３．５μｍで目付が４０ｇ／ｍ2のメルトブロン不織布を重ねて短繊維層側から超音波融着をピン間隔４ｍｍ、ピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし、融着面積比率が３．５％の積層体フィルター不織布を得た。積層体フィルター不織布の通気度は１２．２ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
比較例１
スパンボンド法で作られた１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材に繊径５００ｎｍφ、目付質量が０．４ｇ／ｍ2のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とし、ポリエステル短繊維繊径１４．９μｍで目付質量が２００ｇ／ｍ2の短繊維層を重ねてナノ繊維側側から超音波融着でピン間隔４ｍｍ、ピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし、融着面積比率が３．４％のフィルター不織布を得た。積層体フィルター不織布の通気度は８．０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
比較例２
スパンボンド法で作られた１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材にポリプロピレン繊維繊径３．５μｍで目付質量が４０ｇ／ｍ2のメルトブロン層を重ねてスパンボンド層側から超音波融着をピン間隔４ｍｍでピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし、融着面積比率が３．４％のフィルター不織布を得た。積層体フィルター不織布の通気度は２４．０ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
比較例３
セルロース繊維を主体として、ガラス繊維，ポリエステル繊維を混繊しフェノール樹脂で接着された濾紙で平均繊径７．０μｍ、目付質量が６７．０ｇ／ｍ2であった。また、この濾紙の通気度は１６．８ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった
比較例４
スパンボンド法で作られた１４．２μｍ、目付質量が６０ｇ／ｍ2のポリエステル長繊維層からなる基材に繊径５００ｎｍφ、目付質量が０．４ｇ／ｍ2のナイロンのナノ繊維をエレクトロスピニング法で加工し積層構造体とし、ポリプロピレン繊維繊径３．５μｍで目付質量が１２０ｇ／ｍ2のメルトブロン不織布を重ねてスパンボンド層側から超音波融着をピン間隔４ｍｍでピン列間隔４０ｍｍの２インチダイヤ模様で層接着をし融着面積比率が３．４％の積層体フィルター不織布を得た。積層体フィルター不織布の通気度は０．８３ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃであった。
【００２４】
かくして得られた上記実施例、比較例の各フィルター不織布について夫々、その濾過性能等について対比した。その結果を表１に示す。なお、表1中の各項目については夫々、下記要領に従って測定し、評価を行なった。
目付質量；  ｇ／ｍ2
５０ｃｍ×５０ｃｍの大きさを切り出し、そのときの重さを測定し、１ｍ2当たりの重量に換算する。
厚さ；  ｍｍ
１５ｃｍ×１５ｃｍの大きさを切り出し、初荷重１５ｇ／ｃｍ2を掛けて、４隅の高さを測定し、その平均値で示す。
繊径；  ｎｍφ
不織布の部位を走査型電子顕微鏡（日立製作所製Ｓ−５１０）によって所定の倍率に拡大し、１００ヶ所の繊維径を算出しその平均で示す。
見掛け密度；  ｇ／ｃｃ
目付量と厚さで算出する。
【００２５】
見掛け密度＝（目付量／厚さ）ｇ／ｃｃ
通気度；  ｃｃ／ｃｍ2／ｓｅｃ
ＪＩＳ  Ｌ１０９６−１９９９の８２７．１のＡ法により測定した。
超音波融着の面積比率；  ％
不織布の超音波融着部位をマイクロスコープ（株式会社キーエンス製）によって２５倍に拡大し、超音波融着の１ケの融着面積（Ｓ）を算出する。融着部をランダムに１０個選んで平均融着面積（Ｓ）を求める。次に、不織布表面の５ｃｍ×５ｃｍ角の面積に存在する融着個数（ｎ）を数え下記式に当てはめて超音波融着の面積比率（Ｔｓ）（％）とする。
【００２６】
平均融着面積（ｓ）＝（Σｓｉ／１０）（ｃｍ2）
超音波融着の面積比率（Ｔｓ）＝（Ｓ×ｎ）／（５×５）×１００（％）
濾過性能評価
ダストが一定濃度で混ざった水を流し、濁度計にて濁度を測定する濾過前濁度に対する濾過後の濁度の差を求め、濁度効率で評価した。
【００２７】
濁度効率（％）＝（濾過前濁度−濾過後濁度）／濾過前濁度
評価条件
ダスト：ＪＩＳ  ８種粉体／ＪＩＳ  １１種粉体＝５０／５０（重量％）
ダスト投入量：０．２５ｇ／１Ｌ（ダスト濃度０．０２５重量％）
試験液：蒸留水
テスト液量：所定圧損に達するまで継続
テスト液流量：２００ｃｃ／ｍｉｎ
評価
初期濾過効率は３０ｓｅｃ後の濁度で評価（％）
捕集量は圧力損失２．０ｋＰａ到達までの捕捉量
耐久性
濾過評価前後のフィルター不織布の形態保持性を判定した。
【００２８】
不織布間の剥離もなく変化なし                ○
不織布間の剥離やナノ繊維が破壊している      ×
【００２９】
【表１】
2009028617.tif 000003
上記表１より、本発明によるフィルター不織布は比較フィルター不織布に比し濾過効率，捕集量ならびに耐久性の総合において優れており、燃料フィルターに使用し、頗る効果的であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明フィルター不織布はガソリンフィルター，燃料フィルターに限らず、広く流体用フィルターに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るフィルター不織布の断面概要図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：基材
２：ナノ繊維層
３：メルトブロン不織布あるいはニードルパンチ不織布
【図１】
2009028617.tif 000004