過濾材料的制作方法
【專利摘要】提供維持顆粒的捕獲效率，并且增加過濾器內(nèi)部的顆粒保持量，延長了過濾器壽命的過濾材料。本發(fā)明涉及包含水刺無紡布的過濾材料，該水刺無紡布包含熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層。
【專利說明】過濾材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包含水刺無紡布的過濾材料，該水刺無紡布包含熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層。更詳細(xì)而言，本發(fā)明涉及在設(shè)置于汽車用燃料箱的燃料泵的一次側(cè)所使用的吸濾器用的前述過濾材料。
【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，在設(shè)置于汽車燃料箱的燃料泵的一次側(cè)所使用的過濾器(以下也稱為“吸濾器”)中，使用利用了編織網(wǎng)、紡粘無紡布、熔噴無紡布等的過濾材料，這些過濾材料需要5?50 μ m左右的顆粒的捕獲性能優(yōu)異、優(yōu)選為10?30 μ m以上的顆粒的捕獲性能優(yōu)異。
[0003]作為這種過濾材料，例如以下的專利文獻(xiàn)I中公開了如下的過濾材料，即所述過濾材料通過將紡粘過濾介質(zhì)(紡粘無紡布)、熔噴成型過濾介質(zhì)(熔噴無紡布)等層疊而一體化，在過濾材料的內(nèi)部形成疏密結(jié)構(gòu)，用紡粘層去除較大的固體物質(zhì)后，用熔噴層去除細(xì)小的固體物質(zhì)。
[0004]另外，以下的專利文獻(xiàn)2中公開了使用在擠出網(wǎng)的內(nèi)層層疊2層以上合成長纖維無紡布而得到的過濾層。
[0005]進(jìn)而，以下的專利文獻(xiàn)3中公開了，為了去除更微細(xì)的顆粒，層疊通過電紡絲法制作的合成長纖維無紡布來代替前述熔噴無紡布而得到的過濾層。
[0006]然而，通過現(xiàn)有的紡粘法、熔噴法、電紡絲法等制作的無紡布存在以下的問題:在小面積內(nèi)觀察時(shí)，纖維取向不一定均勻，因此，纖維間隔缺乏均勻性，單位面積重量、纖維直徑、透氣性等關(guān)系到過濾性能的性質(zhì)的偏差大。這種偏差表現(xiàn)為作為過濾材料的捕獲性能、壽命等性能偏差，因此過濾面積為50?500cm2左右的較小面積時(shí)難以維持穩(wěn)定的過濾性能，被視為不適合作為用作吸濾器的過濾材料。
[0007]另外，使用紡粘無紡布等合成長纖維無紡布作為主要的過濾材料時(shí)，在微粒的捕獲效率方面存在問題。即，在紡粘法中，難以使通過該方法成型的纖維的纖維直徑為IOym以下，為了得到所需的顆粒的捕獲性能，在進(jìn)行紡粘無紡布的制作后的工序中實(shí)施表面的平滑處理等、后續(xù)工序中的處理成為必需。此時(shí)，與熔噴無紡布、電紡絲無紡布等合成長纖維無紡布同樣，具有高捕獲效率，但是其捕獲方式為表面過濾，濾材表面很快被顆粒堵塞，存在壽命短的問題。
[0008]為了解決上述問題，以下的專利文獻(xiàn)4中，作為吸濾器用過濾材料，公開了中間層使用了薄織物的水刺無紡布。
[0009]該水刺無紡布與紡粘無紡布、熔噴無紡布相比，顆粒的內(nèi)部捕獲量增加，因此相對(duì)地得到壽命延長效果。但是，該水刺無紡布中，用作中間層的織物部中不通過流體，該織物部并不作為過濾材料發(fā)揮功能。因此，存在該水刺無紡布所具有的顆粒的內(nèi)部捕獲功能沒有充分地發(fā)揮的問題。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)[0012]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4350193號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)2:日本特許第4559667號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)3:日本特開2009-28617號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)4:日本特許第4700968號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]發(fā)明要解決的問題
[0017]本發(fā)明要解決的問題是解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供具有充分的微粒捕獲性能、并且達(dá)成長壽命化而不增加過濾器的厚度的過濾材料。
[0018]用于解決問題的方案
[0019]本發(fā)明人等為了解決上述問題而進(jìn)行了深入研究和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用以紡粘無紡布為中間層的水刺無紡布作為過濾材料，提供與作為中間層使用織物的情況相比更能維持充分的微粒捕獲性能、并且長壽命且低成本的過濾材料，從而完成本發(fā)明。
[0020]制造水刺無紡布時(shí)，用作加強(qiáng)材料的中間層通常使用以適當(dāng)?shù)睦w維間隔平織等而成的織物(參照?qǐng)D1、圖4)。這是因?yàn)?，在柱狀流工序等將短纖維交織處理的工序中，被卷入的空氣容易脫氣，另外，通?？椢锱c無紡布相比在平面上具有更大的孔，因此能夠?qū)⒅鶢盍魉璧乃畨阂种频玫?。另一方面，將長纖維均勻地分散在平面上而成的熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層時(shí)，柱狀流工序等中被卷入的空氣不容易脫氣，存在需要高水壓的柱狀流處理的問題。
[0021]本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過在中間層使用熱塑性合成長纖維無紡布，在水刺無紡布的厚度方向上更能形成漸變的梯度結(jié)構(gòu)，水刺無紡布的全部體積中發(fā)揮內(nèi)部捕獲功能，從而完成了本發(fā)明(參照?qǐng)D4、圖5)。
[0022]SP，本發(fā)明如下所示。
[0023][I] 一種過濾材料，其包含水刺無紡布，該水刺無紡布包含熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層。
[0024][2]根據(jù)前述[I]所述的過濾材料，其中，作為前述中間層的熱塑性合成纖維無紡布為纖維直徑5?30 μ m、單位面積重量20?160g/m2的紡粘無紡布，而且該紡粘無紡布的一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑2?15 μ m、單位面積重量30?100g/m2的短纖維構(gòu)成，另一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維構(gòu)成。
[0025][3]根據(jù)前述[2]所述的過濾材料，其中，前述纖維直徑2?15μπκ單位面積重量30?100g/m2的短纖維、及纖維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維的纖維長度與纖維直徑的尺寸比(L/D)均為200?4000。
[0026][4]根據(jù)前述[I]所述的過濾材料，其還層疊有預(yù)先實(shí)施了水射流加工的紡粘無紡布。
[0027][5]根據(jù)前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0 μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過依據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為30分鐘以上。
[0028][6]根據(jù)前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0 μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過依據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為25分鐘以上。
[0029][7]根據(jù)前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0 μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過依據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為20分鐘以上。
[0030][8] 一種過濾材料,其在前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料的最下游部層疊有纖維直徑30 μ m?100 μ m的單絲織物。
[0031][9] 一種汽車燃料用過濾器，其是將前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料的端部周邊熱封而成形為袋狀而得到的。
[0032][10] 一種汽車燃料用過濾器，其是將在前述[I]?[4]中任一項(xiàng)所述的過濾材料的最下游部層疊有纖維直徑30 μ m?170 μ m的單絲織物的過濾材料的端部周邊熱封而成形為袋狀而得到的。
[0033]發(fā)明的效果
[0034]若對(duì)本發(fā)明所起到的效果的概要進(jìn)行說明，則如下所述:
[0035](i)通過使用紡粘無紡布作為水刺無紡布的中間層，從而使以往因?yàn)槭强椢锒鴮?dǎo)致燃料等的通液受阻的中間層也能夠通液，并且通過具有保持被捕獲的微粒的功能，從而過濾器壽命延長。
[0036](ii)與中間層為織物的水刺無紡布相比，能夠使纖維直徑在無紡布的厚度方向上變化，更大地賦予依次捕獲尺寸不同的顆粒的梯度功能，過濾器壽命延長。
[0037](iii)與使用織物作為中間層的情況相比，低成本化成為可能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是示出利用抄造法形成網(wǎng)、及利用柱狀流處理制造水刺無紡布的方法的示意圖。
[0039]圖2是示出紡粘無紡布的水射流加工的示意圖。
[0040]圖3是示出水刺無紡布中的短纖維與中間層的交織工序的示意圖。
[0041]圖4是使用織物作為中間層的水刺無紡布的截面照片。
[0042]圖5是使用紡粘無紡布作為中間層的本申請(qǐng)的水刺無紡布的截面照片。
[0043]圖6是示出對(duì)以下的單絲織物及紡粘無紡布進(jìn)行耐久性評(píng)價(jià)后的樣品的磨耗狀態(tài)的觀察照片:(a)單絲織物、纖維直徑=150 μ m、45目(b)單絲織物、纖維直徑=70 μ m、50目(c)紡粘無紡布、纖維直徑=13.5 μ m、40g/m2(d)紡粘無紡布、纖維直徑=13.5ym、25g/m2。
[0044]圖7是示出捕獲效率測(cè)定的工序的流程圖。
[0045]圖8是示出壽命評(píng)價(jià)中使用的單通道測(cè)試的流程圖。
[0046]圖9是示出壽命評(píng)價(jià)中使用的多通道測(cè)試的流程圖。
[0047]圖10是表示實(shí)施例1的水刺無紡布的單位面積重量與透氣性的關(guān)系的圖表。
[0048]圖11是表示實(shí)施例7的水刺無紡布的單位面積重量與透氣性的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0050]本發(fā)明為一種過濾材料，其包含水刺無紡布，該水刺無紡布包含熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層。
[0051]作為本發(fā)明的過濾材料使用的水刺無紡布優(yōu)選具有由纖維直徑5?30 μ m、單位面積重量20?160g/m2的紡粘無紡布構(gòu)成的中間層，該紡粘無紡布的一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑2?15 μ m、單位面積重量30?100g/m2的短纖維構(gòu)成，另一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維構(gòu)成。前述纖維直徑2?15 μ m、單位面積重量30?100g/m2的短纖維、及纖維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維的纖維長度與纖維直徑的尺寸比(L/D)優(yōu)選均為200?4000。
[0052]構(gòu)成水刺無紡布的纖維的纖維直徑、單位面積重量、L/D處于上述范圍內(nèi)時(shí)，水刺無紡布典型的交織處理中的交織效果高，纖維能夠在三維方向上以短間隔交織。因此，該水刺無紡布在表面方向及厚度方向上具有均勻的纖維取向，能夠得到對(duì)于目標(biāo)的微粒捕獲而言充分的過濾性能。另外，通過使中間層上下的纖維為上述構(gòu)成，賦予使纖維直徑在無紡布的厚度方向上變化的梯度功能，能夠在各層中保持不同粒徑的微粒，延長過濾器壽命。
[0053]本說明書中，水刺無紡布是指將短纖維制成網(wǎng)，用高壓水流使纖維交織而成的無紡布，例如，可列舉出將棉網(wǎng)、非定向網(wǎng)、濕式抄造網(wǎng)等通過高壓的柱狀流三維交織而成的無紡布。尤其是使用極細(xì)的短纖維制成濕式抄造網(wǎng)并通過高壓的柱狀流使其三維交織而成的濕式極細(xì)纖維無紡布與紡粘無紡布、熔噴無紡布等合成長纖維無紡布相比，單位面積重量、厚度、透氣性等對(duì)過濾性能造成影響的物性均勻，從微粒的捕獲效率優(yōu)異的方面出發(fā)也優(yōu)選作為吸濾器用無紡布。
[0054]本發(fā)明中，作為水刺無紡布的中間層使用的紡粘無紡布可以通過公知的方法制造。例如，有如下的方法:將合成樹脂用擠出機(jī)加熱/熔融，從噴絲頭擠出/拉伸，得到連續(xù)的長纖維，接著，將使該長纖維均勻分散而成的網(wǎng)通過壓花輥等的熱壓接進(jìn)行接合的方法
坐寸ο
[0055]如前所述，從與配置于上下的短纖維的纖維直徑、單位面積重量等的關(guān)系出發(fā)，紡粘無紡布的纖維直徑優(yōu)選為5?30 μ m、更優(yōu)選為7?20 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選為10?15 μ m。考慮到在短纖維的交織時(shí)的高水壓柱狀流下的穩(wěn)定運(yùn)行性，單位面積重量?jī)?yōu)選為20?160g/m2、更優(yōu)選為25?120g/m2、進(jìn)一步優(yōu)選為30?80g/m2。單位面積重量不足20g/m2時(shí)，柱狀流處理時(shí)上下的纖維向相反側(cè)移動(dòng)，存在梯度功能受損的傾向。另一方面，超過160g/m2以上時(shí)，抄造工序中存在排水性惡化的傾向，另外，高水壓柱狀流處理時(shí)空氣無法排出，有時(shí)阻礙短纖維與用作中間層的紡粘無紡布的交織。
[0056]短纖維及用作中間層的熱塑性合成長纖維無紡布的材質(zhì)可列舉出尼龍6、尼龍66、共聚聚酰胺系纖維、聚乙烯、聚丙烯、共聚聚丙烯等烯烴系纖維；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等聚酯系纖維。這些例示中，作為短纖維及用作中間層的熱塑性合成長纖維無紡布的材質(zhì)，優(yōu)選使用對(duì)燃料油的溶脹少、在層疊加工等中的處理性較容易的聚酯系纖維、聚酰胺系纖維。
[0057]另外，為了消除前述問題，例如為了防止高水壓柱狀流處理時(shí)混入的空氣阻礙短纖維與用作中間層的紡粘無紡布的交織等，通過公知的方法等對(duì)該紡粘無紡布實(shí)施親水處理是優(yōu)選的。
[0058]作為親水處理劑，除了可以使用陽離子系表面活性劑、非離子系表面活性劑、陰離子系表面活性劑等表面活性劑之外，只要是能夠賦予親水性的物質(zhì)就可以適宜地使用。作為具體的例子，可列舉出山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯等表面活性劑的水溶液、乙醇溶液、或乙醇與水的混合溶液等。這些親水處理劑可以應(yīng)用凹版輥方式、吻式輥方式、浸潰方式、噴霧方式等公知的方法來涂布。關(guān)于以下的實(shí)施例中使用的浸水加工處理，將作為非離子系表面活性劑的SAN NOPCO UMITED制造的Nopcowet SN-20T調(diào)整為濃度10%，使用吻式涂布機(jī)進(jìn)行涂布。另外，實(shí)施了親水處理的紡粘無紡布的親水的水平為使用注射器將約0.05cc的純水的水滴從上方3cm滴加到進(jìn)行了親水處理的紡粘無紡布上時(shí)，在30秒以內(nèi)被吸收的水平，優(yōu)選20秒以內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選10秒以內(nèi)。
[0059]本發(fā)明的實(shí)施例中列舉的水刺無紡布如下制作:通過公知的紡粘法制作通過前述方法實(shí)施了親水處理的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯制長纖維無紡布，將得到的紡粘無紡布作為中間層，通過圖3中示出的方法來制作。
[0060]本發(fā)明中的短纖維由將長纖維切斷加工而成的短纖維構(gòu)成。
[0061]位于中間層的一個(gè)側(cè)面的下游層中使用的短纖維從作為過濾性能所需的捕獲效率及與壽命的關(guān)系出發(fā)，纖維直徑優(yōu)選為2?15 μ m、更優(yōu)選為3?14 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選為4?13 μ m。為小于2 μ m的纖維直徑時(shí)，盡管得到高捕獲效率，但壽命變短，另外，在水刺的制造工序中制作抄造網(wǎng)時(shí)，短纖維得不到充分的分散，以小面積使用時(shí)存在多個(gè)過濾器間的過濾性能的均勻性降低的傾向。另一方面，纖維直徑超過15 μ m時(shí)，捕獲效率降低，有時(shí)得不到所需的過濾性能。下游層的單位面積重量?jī)?yōu)選為30?100g/m2。小于30g/m2時(shí)，有時(shí)得不到所需的捕獲效率，另一方面，超過100g/m2時(shí)，捕獲效率變高，但過濾器的初始通液阻力變高，作為其結(jié)果，存在過濾器壽命降低的傾向。下游層的L/D優(yōu)選為200?4000。L/D比小于200時(shí)，短纖維無法充分交織，過濾器的使用時(shí)短纖維脫落，有時(shí)損害過濾性能。另一方面，大于4000時(shí)，抄造網(wǎng)的制作工序中無法進(jìn)行充分的分散，存在過濾性能的均勻性受損的傾向。
[0062]位于中間層的另一側(cè)面的上游層中使用的短纖維從過濾性能所需的捕獲效率及與壽命的關(guān)系出發(fā)，纖維直徑優(yōu)選為7?25 μ m、更優(yōu)選為8?20 μ m、進(jìn)一步優(yōu)選為9?18 μ m。為小于7 μ m的纖維直徑時(shí)，由于高捕獲效率化，上游層中產(chǎn)生堵塞，過濾器壽命變短，另一方面，超過20 μ m時(shí)，捕獲效率降低，顆粒向下游層的流出變多，作為整體的過濾器壽命降低。上游層的單位面積重量?jī)?yōu)選為50?200g/m2。單位面積重量小于50g/m2時(shí)，上游層中無法充分進(jìn)行顆粒的捕獲，顆粒向下游層的流出增加，因此存在作為整體的過濾器壽命降低的傾向。另一方面，超過200g/m2時(shí)，捕獲效率變高，但利用柱狀流處理的短纖維的交織無法充分進(jìn)行，此外過濾器的初始通氣阻力變高，作為其結(jié)果，存在過濾器壽命降低的傾向。上游層的L/D優(yōu)選為200?4000。L/D比小于200時(shí)，短纖維無法充分交織，過濾器的使用時(shí)短纖維脫落，有時(shí)損害過濾性能，另一方面，大于4000時(shí)，抄造網(wǎng)的制作工序中無法進(jìn)行充分的分散，有時(shí)過濾性能的均勻性受損。
[0063]水刺無紡布的層的構(gòu)成中，為了充分發(fā)揮下游層與上游層的梯度功能，下游層中使用的短纖維優(yōu)選使用與上游層相比纖維直徑更小的短纖維。
[0064]另外，關(guān)于短纖維，通過混合纖維直徑不同的2種以上的短纖維，還能夠?qū)崿F(xiàn)捕獲效率更高、更長壽命的構(gòu)成。例如有上游層中混合有IOym和12 μ m的短纖維、下游層中混合有4 μ m和7 μ m的短纖維的情況等。
[0065]對(duì)吸濾器用過濾材料要求所連接的燃料泵的各種性能所需的微粒捕獲效率，并且要求維持捕獲效率且維持充分的過濾器壽命。關(guān)于本發(fā)明的過濾器，通過圖7中示出的方法測(cè)定得到的各個(gè)粒徑的顆粒的捕獲效率、通過圖8中示出的方法測(cè)定得到的達(dá)到IOkPa的過濾器壽命、及通過圖9中示出的方法測(cè)定得到的達(dá)到IOkPa的過濾器壽命如以下的表I所示。
[0066]由表I明顯可知，通過使本發(fā)明的過濾材料為使用紡粘無紡布作為中間層、且使用特定范圍的短纖維的水刺無紡布，能夠維持充分的微粒的捕獲效率，并且使過濾器壽命顯著上升。
[0067]另外，通過將如下的紡粘無紡布(以下也稱為“WJ-SB”)作為前處理層而層疊于前述水刺無紡布，能夠進(jìn)一步延長過濾器壽命，所述紡粘無紡布通過利用水射流加工等來增大孔隙率，從而能夠降低微粒的捕獲效率，并且，增加了大顆粒的內(nèi)部捕獲量。
[0068]S卩，通過將構(gòu)成前述水刺無紡布的短纖維的纖維直徑大的側(cè)面設(shè)為通液時(shí)的上游層，在該上游層上進(jìn)一步層疊WJ-SB，從而能夠?qū)λ虩o紡布賦予過濾孔徑的梯度功能。由此，供給過大的顆粒時(shí)，能夠防止水刺層在短時(shí)間內(nèi)堵塞，高效地利于過濾器壽命的延長。
[0069]為了避免由于紡粘無紡布的堵塞而使過濾器整體的壓力損失上升從而導(dǎo)致壽命變短，也可以考慮使用纖維直徑足夠粗的紡粘無紡布、單位面積重量低的紡粘無紡布等。然而，此時(shí)，無法充分發(fā)揮水刺無紡布作為前處理層的效果，作為各無紡布的層疊體整體所需的過濾器壽命與層疊了 WJ-SB的情況相比會(huì)變短。
[0070]作為WJ-SB的具體的制法，可以使用公知的紡粘無紡布的制造工序，對(duì)聚集在網(wǎng)、滾筒上的壓接前的長纖維無紡布直接實(shí)施水射流加工，增大孔隙率。另外，也可以將聚集的紡粘無紡布在低溫、低壓條件下壓接并卷取后，在另外的工序中進(jìn)行水射流加工，增大孔隙率。此處，在低溫、低壓的條件下壓接并卷取后的紡粘無紡布優(yōu)選為盡管已經(jīng)形成無紡布的形態(tài)但可以利用水射流加工來增大孔隙率的水平的輕度壓接的水平。具體而言，將無紡布表面用手輕輕擦拭時(shí)，發(fā)生起毛的水平是較好的。更具體而言，如下的水平是較好的:在由上述操作得到的長纖維無紡布上載置JIS-L-0803:2011染色牢度試驗(yàn)用中規(guī)定的3_1號(hào)棉布，在其上放置底面積12.6cm2的500g破碼后,使該棉布在無紡布上移動(dòng)5cm時(shí)，由于所產(chǎn)生的摩擦力，長纖維無紡布表面起毛的水平。
[0071]水射流加工以處理速度I?15m/min、通過圖2中示意性地示出的工序來進(jìn)行。此時(shí)的下述式所示的噴嘴的每一個(gè)孔中的流體的功率V為0.5?15W、優(yōu)選為I?13W、更優(yōu)選為2?10W。另外，噴嘴間隔優(yōu)選為1.0?2.5mm、更優(yōu)選為1.5?2.0mm。需要說明的是，關(guān)于上述水射流加工的次數(shù)，為了抑制厚度方向上的孔隙率的偏差，必須進(jìn)行至少正反I次以上。
[0072]前述水射流加工時(shí)，噴嘴的每一個(gè)孔中的流體的功率W參照日本特開2008-127696號(hào)公報(bào)，由下述算式算出。
[0073]V=60 [2g (P1-P2) 10000/ (1000 P ) ]0.5
[0074]{式中，
[0075]V:從噴嘴噴出的流體的流速[m/min]
[0076]g:重力加速度=9.8 [m/s2]
[0077]Pl:流體的水壓[kgf/cm2]
[0078]P2:大氣壓=1.03 [kgf/cm2][0079]p:流體的密度[g/cm3] }。
[0080]F=IOOV(S/100)
[0081]{式中，
[0082]F:從噴嘴的一個(gè)孔噴出的流體的流量[cm3/min]
[0083]S:從噴嘴的一個(gè)孔噴出的流體的面積[mm2]
[0084]V:從噴嘴噴出的流體的流速[m/min] }。
[0085]W=0.163P1 (F/100)
[0086]{式中，
[0087]W:噴嘴的每一個(gè)孔的流體的功率[W]
[0088]Pl:流體的水壓[kgf/cm2]
[0089]F:從噴嘴的一個(gè)孔噴出的流體的流量[cm3/min] }。
[0090]WJ-SB為了更高效地發(fā)揮其梯度功能，可以根據(jù)水刺無紡布的孔徑選擇各種組合。即，根據(jù)水刺無紡布的構(gòu)成，可以使用單一的WJ-SB，也可以使用將多張利用纖維直徑不同的紡粘無紡布制作的不同纖維直徑的WJ-SB層疊而成的層疊體。可以根據(jù)過濾材料所需的微粒的捕獲效率、壽命、初始?jí)毫p失、成本等的平衡來選擇最佳的層疊結(jié)構(gòu)。
[0091]以下的表3中示出將得到的水刺無紡布、WJ-SB、及用作加強(qiáng)材料的紡粘無紡布、單絲織物組合來制作過濾材料，并對(duì)各自的過濾特性進(jìn)行研究所得的結(jié)果。
[0092]吸濾器通常形成如專利文獻(xiàn)I的圖2及專利文獻(xiàn)2的圖1所示的袋狀，為了防止該袋的內(nèi)表面密合而阻礙燃料的流動(dòng)，在袋的內(nèi)部安裝有間隔形成部件。進(jìn)而，上述間隔形成部件為了時(shí)常適宜地形成內(nèi)部空間，具有骨料狀的突起，與過濾材料的下游層的面相接觸。因此，擔(dān)心由于車輛行駛時(shí)的振動(dòng)等而使與該突起部接觸的過濾材料產(chǎn)生纖維的斷裂，斷裂加劇時(shí)，該斷裂了的纖維從過濾材料上游離，流入到燃料泵中，擔(dān)心會(huì)導(dǎo)致燃料泵的破損。為了解決上述問題，也可以在過濾材料的最下游部使用被認(rèn)為與通常的無紡布相比單紗強(qiáng)度更高的單絲織物。由此，能夠防止由于吸濾器的間隔形成部件與過濾材料的接觸而產(chǎn)生的纖維的斷裂，得到強(qiáng)度方面的可靠性高的過濾材料。
[0093]關(guān)于該單絲織物，為了防止由于車輛的行駛振動(dòng)等而使網(wǎng)眼產(chǎn)生變動(dòng)，甚至前述間隔形成部件的突起進(jìn)入到寬間隔化的織紋中，優(yōu)選纖維直徑為30?170μπι，每I英寸中的纖維數(shù)量為20根?70根。通過纖維直徑處于上述范圍內(nèi)，能夠使纖維間隔充分寬，不會(huì)阻礙燃料的流通，能夠?qū)⒃谠摽椢锊慨a(chǎn)生的壓力損失抑制得低。另外，通過每I英寸中的纖維數(shù)量處于前述范圍內(nèi)，即使在由于車輛的振動(dòng)等而使網(wǎng)眼產(chǎn)生變化時(shí)，也能夠與相鄰的纖維接觸，將該網(wǎng)眼的變動(dòng)限制為相對(duì)于前述突起部的接觸面積足夠少的變動(dòng)。
[0094]此外，考慮到過濾器所需的耐用年數(shù)、成本等，也可以采用紡粘無紡布等代替單絲織物作為加強(qiáng)材料。此時(shí)，能夠防止用作過濾材料的水刺無紡布的下游層的短纖維與前述突起部直接接觸，防止由于該短纖維斷裂、游離而產(chǎn)生的短纖維的流出。
[0095]在過濾器的外層部，為了防止該袋狀的外表面與燃料箱內(nèi)表面密合而阻礙燃料的流動(dòng)，并且為了防止由于與燃料箱內(nèi)表面的接觸而使過濾材料中使用的纖維斷裂、游離，可以層疊通常的紡粘無紡布、單絲織物等。
[0096]得到的各種無紡布與上述加強(qiáng)材料的接合可以使用利用超聲波焊接機(jī)、熱封、壓延加工、粘接劑等而進(jìn)行的各種接合方法。使用超聲波焊接機(jī)部分熔融的接合由于能夠維持著厚度、孔隙結(jié)構(gòu)地制作過濾材料，因此是優(yōu)選的方法。
[0097]實(shí)施例
[0098]以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的說明。
[0099]實(shí)施例中的特性通過下述方法測(cè)定。
[0100](I)單位面積重量[g/m2]
[0101 ] 通過根據(jù)JIS-L-1913-2010中規(guī)定的測(cè)定方法的方法來進(jìn)行測(cè)定。即，將IOOmmXlOOmm的試樣在原卷寬度方向上采集10點(diǎn)以上、在長度方向上采集3點(diǎn)，測(cè)定采集的試樣的重量，將其換算為g/m2，求出其平均值。
[0102](2)厚度[mm]
[0103]通過根據(jù)JIS-L-1913-2010中規(guī)定的測(cè)定方法的方法來進(jìn)行測(cè)定。S卩，對(duì)WJ-SB及WJ處理前的紡粘無紡布在0.5kPa的加壓下、對(duì)其它材料及各材料的層疊體在9.8kPa的加壓下、測(cè)定厚度。測(cè)定點(diǎn)為20點(diǎn)，求出其平均值。
[0104](3)透氣性[cm3/cm2/sec]
[0105]利用JIS-L-1913-2010中規(guī)定的Frazir型試驗(yàn)機(jī)、測(cè)定3處，求出其平均值。
[0106]⑷纖維直徑[μ m]
[0107]在顯微鏡照片中放大無紡布的表面，對(duì)其纖維直徑實(shí)際測(cè)量10點(diǎn)，求出其平均值。
[0108](5)孔隙率[%]
[0109]測(cè)定無紡布的單位面積重量及厚度，由以下算式算出。其中，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的比重使用1.38。
[0110]孔隙率=(1-構(gòu)成無紡布的纖維的總體積/無紡布體積)X 100
[0111](6)捕獲效率[%]
[0112]通過圖7中示出的方法進(jìn)行測(cè)定。即，在自來水中添加JIS-Z-8901中規(guī)定的試驗(yàn)用粉末7型，將利用超聲波振動(dòng)攪拌I分鐘所得到的液體作為試驗(yàn)液。使該試驗(yàn)液以流量12cc/min/cm2通過有效面積12.5cm2的樣品，采集通過樣品前后的試驗(yàn)液，用粒度分布計(jì)測(cè)定各液體的粒度分布，求出各顆粒的捕獲效率。其中，試驗(yàn)液以通過樣品前的10 μ m顆粒的個(gè)數(shù)為3000個(gè)左右的方式調(diào)整該粉末的添加量。測(cè)定粒度分布時(shí)，作為測(cè)定器使用PSS公司的ACCUSIZER M0DEL1780SIS,對(duì)通過樣品前后的試驗(yàn)液測(cè)量10 μ m、20 μ m、30 μ m的顆粒個(gè)數(shù)。捕獲效率由下述式求出。
[0113]捕獲效率[%] = (1-出口側(cè)顆粒個(gè)數(shù)/入口側(cè)顆粒個(gè)數(shù))X 100
[0114](7)過濾器壽命[分鐘]
[0115]單通道評(píng)價(jià)通過圖8中示出的方法進(jìn)行，多通道評(píng)價(jià)通過圖9中示出的方法進(jìn)行。SP，關(guān)于單通道評(píng)價(jià)，將在JIS-K-2204中規(guī)定的2號(hào)輕油(以下也稱為“JIS2號(hào)輕油”)中以20mg/L的比例添加JIS-Z-8901中規(guī)定的試驗(yàn)用粉末8型而得到的液體作為試驗(yàn)液，使該試驗(yàn)液以流量150cc/min通過有效面積12.5cm2的樣品，測(cè)量直至該樣品的壓力損失達(dá)到IOkPa為止的時(shí)間，作為過濾器壽命。
[0116]另外，關(guān)于多通道評(píng)價(jià)，使9.5升的JIS2號(hào)輕油以流量lL/min通過有效面積45.3cm2的樣品，在該JIS2號(hào)輕油中以5分鐘的間隔添加2.1g的以1:2的比例混合JIS-Z-8901中規(guī)定的試驗(yàn)用粉末8型和試驗(yàn)用粉末11型而得到的物質(zhì)，測(cè)量直至該樣品的壓力損失達(dá)到IOkPa為止的時(shí)間，作為過濾器壽命。
[0117]多通道評(píng)價(jià)中添加粉末時(shí)，將上述2.1g的試驗(yàn)用粉末采集到IOOcc樣品瓶中，在調(diào)整為80°C的恒溫槽內(nèi)進(jìn)行30分鐘的干燥后，在該樣品瓶中投入JIS2號(hào)輕油lOOcc，將其超聲波分散I分鐘后，投入到圖9中示出的輕油箱23內(nèi)。粉末的干燥用于去除該試驗(yàn)用粉末中的水分，用于防止評(píng)價(jià)中粉末顆粒聚集。
[0118]另外，在單通道評(píng)價(jià)、多通道評(píng)價(jià)中，所使用的JIS2號(hào)輕油中都添加了 I體積％異丙醇。這是為了防止粉末顆粒彼此接觸而產(chǎn)生的靜電使粉末顆粒聚集而導(dǎo)致粒度分布與評(píng)價(jià)對(duì)象不同。出于同樣的理由，單通道評(píng)價(jià)中的粉末液箱25內(nèi)的粉末液的制備時(shí)，添加的粉末顆粒也使用在調(diào)整為80°C的恒溫槽內(nèi)干燥30分鐘后的粉末，另外，該粉末液中添加了I體積％異丙醇。
[0119](8)耐久性評(píng)價(jià)
[0120]使用JIS-L-1913-2010中規(guī)定的Taber型法測(cè)定3處，求出其平均值。磨輪使用該標(biāo)準(zhǔn)中的CS-10，持續(xù)評(píng)價(jià)直至樣品發(fā)生物理變化。
[0121][實(shí)施例1?6]
[0122]如以下的表I所示，比較使構(gòu)成水刺無紡布的短纖維的纖維直徑變化時(shí)的過濾性能。將實(shí)施例1與實(shí)施例2比較時(shí)，實(shí)施例2盡管過濾器壽命延長，但粉末的捕獲效率降低?？梢哉J(rèn)為，由于下游層的捕獲效率降低，粉末的內(nèi)部捕獲量降低，結(jié)果作為整體的過濾器壽命延長。另外，實(shí)施例1與實(shí)施例3比較時(shí)，實(shí)施例3的上游層和下游層的纖維直徑都大，因此與實(shí)施例2相比粉末的捕獲效率進(jìn)一步降低，結(jié)果壽命延長。另一方面，將下游層的纖維直徑設(shè)為小于實(shí)施例1的實(shí)施例4中，盡管捕獲效率上升，但存在短壽命的傾向。另外，將上游層的纖維直徑設(shè)為23 μ m的實(shí)施例5、實(shí)施例6的情況下，與實(shí)施例1和實(shí)施例2相t匕，粉末的捕獲效率降低，而且過濾器壽命變短。這是因?yàn)?，由于上游層與下游層的纖維直徑差大，因此無法發(fā)揮充分的梯度功能，下游層對(duì)過濾器壽命的負(fù)荷增大。
[0123][表I]
[0124]
【權(quán)利要求】
1.一種過濾材料，其包含水刺無紡布，該水刺無紡布包含熱塑性合成長纖維無紡布作為中間層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾材料，其中，作為所述中間層的熱塑性合成纖維無紡布為纖維直徑5?30 μ m、單位面積重量20?160g/m2的紡粘無紡布，而且該紡粘無紡布的一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑2?15 μ m、單位面積重量30?100g/m2的短纖維構(gòu)成，另一面?zhèn)鹊膶佑衫w維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾材料，其中，所述纖維直徑2?15μ m、單位面積重量30?100g/m2的短纖維、及纖維直徑7?25 μ m、單位面積重量50?200g/m2的短纖維的纖維長度與纖維直徑的尺寸比(L/D)均為200?4000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾材料,其還層疊有預(yù)先實(shí)施了水射流加工的紡粘無紡布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過根據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為30分鐘以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過根據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為25分鐘以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料，其能夠?qū)?0μ m以上的顆粒捕獲90%以上，并且通過根據(jù)JIS-B-8356-8的測(cè)定方法測(cè)定得到的過濾器壽命為20分鐘以上。
8.—種過濾材料,其在權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料的最下游部層疊有纖維直徑30 μ m?170 μ m的單絲織物。
9.一種汽車燃料用過濾器,其是將權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料的端部周邊熱封而成形為袋狀而得到的。
10.一種汽車燃料用過濾器，其是將在權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的過濾材料的最下游部層疊有纖維直徑30 μ m?170 μ m的單絲織物的過濾材料的端部周邊熱封而成形為袋狀而得到的。
【文檔編號(hào)】B01D35/02GK103781529SQ201180073306
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月9日
【發(fā)明者】藤井秀明, 田所義幸, 手塚悟, 宮地清, 小川達(dá)也, 田中早織 申請(qǐng)人:旭化成纖維株式會(huì)社