JP2864247B2 - Filter media for air filter - Google Patents

Filter media for air filter

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JP2864247B2 JP7580089A JP7580089A JP2864247B2 JP 2864247 B2 JP2864247 B2 JP 2864247B2 JP 7580089 A JP7580089 A JP 7580089A JP 7580089 A JP7580089 A JP 7580089A JP 2864247 B2 JP2864247 B2 JP 2864247B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダストの捕集効率が高く、かつ使用寿命の
長い、新規な密度勾配型不織布で、自動車エンジン用空
気清浄器、空調用空気清浄器に用いる濾材に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is a novel density gradient nonwoven fabric having a high dust collection efficiency and a long service life. The present invention relates to a filter medium used for a purifier.

〔従来の技術とその課題〕[Conventional technology and its problems]

従来、この種のエアーフィルターとしては、空気の流
れ方向に粗から密へと密度勾配を与えた2〜3層構造の
乾式不織布があり、3層不織布の作成法は、流入空気の
上流側から下流側に対し、繊維径の太い繊維層、中間の
繊維層、細い繊維層をそれぞれ積層し、繊維密度が異な
る繊維層をニードルパンチ処理し、樹脂接着剤を流入空
気の下流側に多く付着させ、一体化し密度勾配型不織布
としたものである。
Conventionally, as this type of air filter, there is a dry nonwoven fabric having a two- or three-layer structure in which a density gradient is provided from coarse to dense in the direction of air flow. On the downstream side, a fiber layer with a large fiber diameter, an intermediate fiber layer, and a thin fiber layer are laminated, and the fiber layers with different fiber densities are needle-punched, causing a large amount of resin adhesive to adhere to the downstream side of the inflow air. And a density gradient type nonwoven fabric.

この密度勾配型不織布において、濾過精度を支配する
のは空気流出側の密層部であり、濾過効率を上げるた
め、シートの密層部の厚みを増したり、樹脂接着剤の量
を多くしたり、使用する繊維径を細くしたりして、シー
トの小孔径化を図っている。
In this density gradient type nonwoven fabric, the filtration accuracy is governed by the dense layer on the air outflow side. To increase the filtration efficiency, the thickness of the dense layer of the sheet is increased, and the amount of the resin adhesive is increased. In addition, the diameter of the fiber used is reduced, and the hole diameter of the sheet is reduced.

一方、自動車エンジン用空気清浄において考えた場
合、道路付近の空気中のダストは、未舗装道路より発生
する砂塵のような大粒径のものから、自動車から排出さ
れる排ガス中のカーボン粒子などの小粒径のものまで、
広域の粒径分布の粒子が存在している。
On the other hand, when considering air purification for automobile engines, dust in the air near roads can range from large particles such as sand and dust generated from unpaved roads to carbon particles in exhaust gas emitted from automobiles. Up to small particle size
There are particles with a broad particle size distribution.

ところが、上記密度勾配型不織布は、大粒径のダスト
に対しては、上流側の粗層及び中層がプレフィルターと
して良くはたらき、十分な濾過寿命が得られるものの、
小粒径のダストに対しては、粗層及び中層がプレフィル
ターとしてはたらかず、また、下流側の密層部は樹脂接
着剤の付着量を多くしてシートの小孔径化を図っている
ため、密層部の空隙率はきわめて小のため、密層部の早
期目詰りにより、短かい濾過寿命となる欠点があった。
However, the above-mentioned density gradient nonwoven fabric has a rough upstream layer and a middle layer which function well as a pre-filter for dust having a large particle diameter, and a sufficient filtration life can be obtained.
For dust of small particle size, the coarse layer and the middle layer do not work as a pre-filter, and the dense layer on the downstream side increases the amount of resin adhesive to reduce the pore size of the sheet. Therefore, since the porosity of the dense layer portion is extremely small, there is a drawback that the filtration life is short due to early clogging of the dense layer portion.

本発明は、ダストの濾過効果が高く、しかも大粒径と
小粒径いずれのダストに対しても十分な濾過寿命が得ら
れるエアーフィルターを提供し、もって従来の問題点を
解決することを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide an air filter which has a high dust filtering effect and has a sufficient filtration life for both large and small particle size dusts, thereby solving the conventional problems. It is assumed that.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の要旨とするところは下記のおりである。 The gist of the present invention is as follows.

(1)空気流入側の粗層部から空気流出側の密層部へ
と密度勾配を有する、少なくとも2層以上の繊維層から
なり、該繊維層の各層に繊維重量に対して5〜50%の熱
融着繊維を配合して多層抄きした粗密構造湿式不織布よ
りなることを特徴とするエアーフィルター用濾材。
(1) At least two or more fiber layers having a density gradient from a coarse layer portion on the air inflow side to a dense layer portion on the air outflow side, and each of the fiber layers has a density of 5 to 50% based on the fiber weight. A filter material for an air filter, comprising a wet-laid nonwoven fabric having a dense and dense structure obtained by blending the heat-fusible fibers of the present invention with a multilayer.

(2)前記不織布に、有機溶剤中に分散もしくは溶解
した樹脂接着剤を不織布重量に対して2〜40%含浸し、
付着させてなることを特徴とする前項1記載のエアーフ
ィルター用濾材。
(2) impregnating the nonwoven fabric with a resin adhesive dispersed or dissolved in an organic solvent by 2 to 40% based on the weight of the nonwoven fabric;
Item 2. The filter material for an air filter according to Item 1, wherein the filter material is attached.

以下3層構造の本発明品について説明する。 Hereinafter, the product of the present invention having a three-layer structure will be described.

本発明の湿式不織布は、従来の乾式不織布が、小粒径
のダストにおける濾過寿命が短かい欠点を改良すべく、
目詰りの主原因と考えられる密層部の低い空隙率を高め
たもので、その手段として、熱融着繊維を密層部に5〜
50%配合し、これにより密層部の繊維層の孔径を固定化
して、樹脂接着剤の使用量を極力少量とし、樹脂接着剤
による空隙率低下の防止を図るものである。
The wet-type nonwoven fabric of the present invention is a conventional dry-type nonwoven fabric, in order to improve the disadvantage of short filtration life in dust of small particle size,
The low porosity of the dense layer part, which is considered to be the main cause of clogging, is increased.
50% is blended, thereby fixing the pore diameter of the fiber layer in the dense layer portion, minimizing the amount of the resin adhesive used, and preventing the porosity from being reduced by the resin adhesive.

なお、自動車エンジン用空気清浄器においては、小粒
径であるカーボンダストは、エンジンにキズをつける等
の害はないため、フィルターをスルーしてもよいとされ
ている。したがってフィルターの濾過寿命を長いものに
するには、大粒径のダストは捕集するが、小粒径のダス
トはスルーするという構造が好ましい。
In an air purifier for an automobile engine, carbon dust having a small particle size does not cause any damage such as scratching the engine, and may pass through a filter. Therefore, in order to prolong the filtration life of the filter, a structure is preferred in which dust having a large particle diameter is collected but dust having a small particle diameter passes through.

このような構造の湿式不織布を得る手段として、密層
部の孔径の大きさが大粒径のダストを捕集する程度の大
きさで、しかも孔径が均一であり、かつ密層部の厚みを
従来の不織布に比べ薄くすることにより、小粒径のカー
ボンダストがスルーし易く、大粒径のダストが捕集し易
いものが得られる。
As a means of obtaining a wet nonwoven fabric having such a structure, the pore size of the dense layer portion is large enough to collect dust having a large particle diameter, and the pore size is uniform, and the thickness of the dense layer portion is reduced. By making it thinner than a conventional nonwoven fabric, a carbon dust having a small particle diameter can easily pass through, and a dust having a large particle diameter can be easily collected.

この密層部の目付は30〜70g/m2、平均孔径は70〜110
μが好ましいが、本発明の湿式不織布は、繊維長3〜20
mmの原料繊維を均一に水に分散した懸濁液を抄紙網上に
堆積させてシート化し、かつ乾燥して得られるものであ
るから、乾式不織布に見られるような、繊維の部分的な
積層ムラが発生することなく、繊維間の間隙、すなわち
孔径が極めて均一な構造となるため、濾過精度、濾過寿
命を向上させるのに著しく好適である。
The basis weight of this dense layer is 30 to 70 g / m 2 , and the average pore size is 70 to 110
is preferable, but the wet nonwoven fabric of the present invention has a fiber length of 3 to 20.
mm is obtained by depositing a suspension in which water is uniformly dispersed in water on a papermaking net to form a sheet and drying it. Since a structure in which the gap between the fibers, that is, the pore diameter is extremely uniform without causing unevenness, is extremely suitable for improving filtration accuracy and filtration life.

また、本発明の多層抄き湿式不織布の空気流入側の粗
層部及び中層部は、大粒径ダストに対して濾過寿命を左
右する重要な繊維層部であり、各繊維層部に熱融着繊維
を配合して孔径を固定化した不織布であるから、ダスト
保持量は後記表1に示す如く、比較例1、2や市販品に
比べて格段に優れているとはいうものの、熱融着繊維に
より孔径を固定化したのみでは、大粒子径ダストを負荷
させた時に第1図に示すごとく、シートにしずみが生じ
てしまい、ダスト保持量(DHC)が低下し、濾過寿命が
短かくなってしまう場合がある。そこで鋭意研究の結
果、本発明の請求項2に従い、有機溶剤中に分散もしく
は溶解した樹脂接着剤を該シートに含浸し、付着させ
て、各繊維層にある程度の硬さを持たせることにより、
ダスト保持量(DHC)の低下を抑えることができ、濾過
寿命をより一層長くすることが可能となることが確かめ
られた。
In addition, the coarse layer portion and the middle layer portion on the air inflow side of the multilayer papermaking wet nonwoven fabric of the present invention are important fiber layer portions that determine the filtration life for large-particle size dust. As shown in Table 1 below, the amount of dust retained is significantly superior to that of Comparative Examples 1 and 2, and that of a commercially available product. When the pore size is fixed only by the fiber attached, when a large particle size dust is loaded, as shown in FIG. 1, the sheet is stained, the dust retention (DHC) is reduced, and the filtration life is short. It may be. Therefore, as a result of earnest study, according to claim 2 of the present invention, the sheet is impregnated with a resin adhesive dispersed or dissolved in an organic solvent and adhered to each fiber layer to have a certain degree of hardness,
It was confirmed that the reduction of the dust retention (DHC) can be suppressed, and the filtration life can be further extended.

ここで用いる樹脂接着剤は、有機溶剤中に溶解若しく
は分散した、アクリル酸エステル,アクリル酸エステル
−酢酸ビニル共重合物,フェノール樹脂,エポキシ樹
脂,メラミン樹脂等,熱可塑性,熱硬化性樹脂などの溶
液,エマルジョン及びサスペンジョンが使用できる。
The resin adhesive used here may be a acrylate, an acrylate-vinyl acetate copolymer, a phenol resin, an epoxy resin, a melamine resin, or a thermoplastic or thermosetting resin dissolved or dispersed in an organic solvent. Solutions, emulsions and suspensions can be used.

有機溶剤溶解性もしくは分散性樹脂を使用する理由と
しては、水溶性樹脂では、樹脂含浸後の乾燥時に、水の
蒸発に伴ない、樹脂のマイグレーションの発生が大とな
り、シート表面部に多くの樹脂が付着してしまい、シー
ト表面部の空隙率が著しく低下し、濾過寿命の低下を招
いてしまうが、蒸発スピードの早い有機溶剤を分散剤ま
たは溶剤として使用することにより、マイグレーション
の発生を最小に抑えることができ、したがって、濾過寿
命を長くすることができる。
The reason for using an organic solvent-soluble or dispersible resin is that, in the case of a water-soluble resin, during the drying after resin impregnation, the migration of the resin becomes large due to the evaporation of water, and a large amount of resin is formed on the sheet surface. Will adhere and the porosity of the sheet surface will be significantly reduced, leading to a reduction in the filtration life.However, by using an organic solvent having a fast evaporation speed as a dispersant or a solvent, the occurrence of migration is minimized. Can be suppressed, and thus the filtration life can be extended.

この樹脂接着剤のシートへの含浸方法としては、浸漬
法,ローラー法,スプレー法等の方法で行なう。
As a method for impregnating the sheet with the resin adhesive, a method such as a dipping method, a roller method, and a spray method is used.

本発明品を抄造するマシーンが円網−円網コンビネー
ション、円網−長網コンビネーション、傾斜網型多層抄
紙マシーン等各種マシーンが用いられるが、目的、用途
により適宜選んでやればよい。
Various machines, such as a circular net-circular net combination, a circular net-long net combination, and an inclined net type multi-layer paper making machine, are used as a machine for making the product of the present invention, and may be appropriately selected depending on the purpose and application.

また、本発明品に用いる繊維としては、繊維長3〜20
mmの化合繊たとえばポリエステル、ポリプロピレン、レ
ーヨン、ビニロン及び天然パルプなどで、密層部には捲
縮のない0.3〜3dの繊維を、中層部には2〜6dの繊維
を、粗層部には2〜10dの繊維がそれぞれ用いられる。
The fibers used in the product of the present invention may have a fiber length of 3 to 20.
mm synthetic fiber, for example, polyester, polypropylene, rayon, vinylon and natural pulp, etc., 0.3 to 3 d fibers without crimp in the dense layer, 2 to 6 d fiber in the middle layer, and coarse layer in the middle layer 2-10d fibers are each used.

以下実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

実施例1 多層抄きが可能な抄紙機を用いて、以下の様な配合の
粗密構造湿式不織布を作成した。
Example 1 Using a paper machine capable of making a multilayer paper, a wet / wet nonwoven fabric having the following composition was prepared.

−粗層部− ポリエステル捲縮繊維(6d×10m/m) 20% ポリエステル熱融着繊維(3×10) 10% −中層部− ポリエステル捲縮繊維 (3×5) 10% ポリエステル繊維 (2×10) 15% ポリエステル熱融着繊維(2×10) 15% −密層部− NBKP(天然パルプ) 10% レーヨン繊維 (1.5×10) 10% ポリエステル熱融着繊維(2×10) 10% このシートは目付210g/m2、厚み2.2m/m透気度0.8sec/
300cc、バブルポイント法による平均孔径が90μであっ
た。
-Coarse layer part-Polyester crimped fiber (6d x 10m / m) 20% Polyester heat fusion fiber (3 x 10) 10%-Middle layer-Polyester crimped fiber (3 x 5) 10% Polyester fiber (2 x 10) 15% polyester heat fusion fiber (2 x 10) 15%-dense layer-NBKP (natural pulp) 10% rayon fiber (1.5 x 10) 10% polyester heat fusion fiber (2 x 10) 10% The sheet has a basis weight of 210 g / m 2 and a thickness of 2.2 m / m, air permeability of 0.8 sec /
The average pore size by the bubble point method was 300 μm, and was 300 μm.

実施例2 実施例1のシートに、メタノール中に分散したアクリ
ル酸エステル接着樹脂をローラー法にて含浸させ、乾燥
し、目付240g/m2、厚み2.2m/m、透気度0.8sec/300cc、
平均孔径が90μのシートを作成した。
Example 2 The sheet of Example 1 was impregnated with the acrylate adhesive resin dispersed in methanol by a roller method, dried, and dried to a weight of 240 g / m 2 , a thickness of 2.2 m / m, and an air permeability of 0.8 sec / 300 cc. ,
A sheet having an average pore size of 90μ was prepared.

実施例3 実施例1のシートに、メタノール中に溶解した熱硬化
性フェノール接着樹脂を実施例2と同様に処理し付着さ
せ、150℃,10分間フェノール樹脂の硬化を行ない、目付
240g/m2、厚み2.2m/m、透気度0.8sec/300cc、平均孔径9
0μのシートを作成した。
Example 3 A thermosetting phenol adhesive resin dissolved in methanol was treated and adhered to the sheet of Example 1 in the same manner as in Example 2, and the phenol resin was cured at 150 ° C. for 10 minutes to obtain a basis weight.
240 g / m 2, thickness 2.2 m / m, an air permeability of 0.8 sec / 300 cc, average pore size 9
A 0μ sheet was made.

比較例1 実施例1のシートに水溶性アクリル酸エステル接着樹
脂を実施例2と同様に処理し、付着させ、目付240g/
m2、厚み2.2m/m、透気度1.0sec/300cc、平均孔径が85μ
のシートを作成した。
Comparative Example 1 A water-soluble acrylate adhesive resin was treated and adhered to the sheet of Example 1 in the same manner as in Example 2, and the basis weight was 240 g /
m 2 , thickness 2.2m / m, air permeability 1.0sec / 300cc, average pore size 85μ
Created a sheet.

比較例2 実施例1と同様の抄紙機により、以下の配合の粗密構
造湿式不織布を作成する工程において、ウェットパート
から出た直後のシートに水溶性アクリル酸エステル接着
樹脂をスプレー法にて含浸させ、乾燥し、樹脂30g/m2
付着させたシートを作成した。
Comparative Example 2 In the step of preparing a wet-laid nonwoven fabric having the following composition by using the same paper machine as in Example 1, the sheet immediately after leaving the wet part was impregnated with a water-soluble acrylate adhesive resin by a spray method. After drying, a sheet to which 30 g / m 2 of resin was adhered was prepared.

このシートは、目付240g/m2、厚み2.2m/m、透気度1.2
sec/300cc、平均孔径が96μであった。
This sheet has a basis weight of 240 g / m 2 , a thickness of 2.2 m / m, and an air permeability of 1.2.
sec / 300 cc and the average pore size was 96μ.

−粗層部− ポリエステル捲縮繊維(6d×10m/m) 20% ポリエステル繊維(3×10) 10% −中層部− ポリエステル捲縮繊維 (3×5) 10% ポリエステル繊維 (2×10) 30% −密層部− NBKP(天然パルプ) 10% レーヨン繊維 (1.5×10) 10% ポリエステル繊維 (2×10) 10% 実施例1,2,3及び比較例1,2のエアーフィルター5種に
加え、市販の乾式不織布タイプのエアーフィルターにつ
いて、以下の条件でJIS 8種ダスト及び軽油排ガス中の
カーボンダスト負荷テストを行なった。
-Coarse layer part-Polyester crimped fiber (6d x 10m / m) 20% Polyester fiber (3 x 10) 10%-Middle layer part-Polyester crimped fiber (3 x 5) 10% Polyester fiber (2 x 10) 30 %-Dense layer-NBKP (natural pulp) 10% rayon fiber (1.5 x 10) 10% polyester fiber (2 x 10) 10% For air filters of Examples 1, 2, 3 and Comparative Examples 1, 2 In addition, a commercially available dry nonwoven fabric type air filter was subjected to a carbon dust load test in JIS class 8 dust and light oil exhaust gas under the following conditions.

−JIS 8種ダストテスト− テスト法:JIS D−1612に準ず 有効濾過面積:430cm2の平板 ダスト投入量:1g/m3 風速:30cm/sec 増加通気抵抗:300mmAq上昇時をフルライフとする −カーボンダストテスト− ダスト:軽油燃焼排ガス中のカーボン 有効濾過面積:430cm2の平板 ダスト投入量:0.05g/m3 風速:30cm/sec 増加通気抵抗:300mmAq上昇時をフルライフとする これらのダスト負荷テスト結果を表1に示す。-JIS 8 or dust Test - Test Method: JIS D-1612 to Junzu effective filtration area: flat dust input of 430cm 2: 1g / m 3 Wind: 30 cm / sec increased airflow resistance: 300 mmAq and full life of the ascent - carbon dust test - dust: carbon effective filtration area of the light oil combustion exhaust gas: 430 cm 2 of the plate dust dosages: 0.05 g / m 3 wind: 30 cm / sec increased airflow resistance: 300 mmAq these dust load to full life the ascent Table 1 shows the test results.

表1のごとく、JIS 8種ダスト負荷テストでは、実施
例1に樹脂接着剤を付着させた実施例2,3は実施例1に
比べて効率は同程度でダスト保持量がそれぞれ大となっ
ていることがわかる。また比較例1は実施例2,3に比べ
て、濾過効率が若干上がるものの、ダスト保持量が極め
て小となっている。これは比較例1が水溶性樹脂接着剤
を使用しているため、乾燥時に発生するマイグレーショ
ンによりシート表面の空隙率が著しく低下したことが原
因と考えられる。比較例2は熱融着繊維を使用せず、水
溶性樹脂接着剤のみによりシートを固定化したものであ
り、実施例1,2,3に比べ濾過効率が劣り、ダスト保持量
も比較例1同様に極めて小となっている。
As shown in Table 1, in the JIS Class 8 dust load test, in Examples 2 and 3 in which a resin adhesive was adhered to Example 1, the efficiency was almost the same as in Example 1 and the dust holding amount was large. You can see that there is. Further, in Comparative Example 1, although the filtration efficiency is slightly increased as compared with Examples 2 and 3, the amount of retained dust is extremely small. This is probably because the water-soluble resin adhesive was used in Comparative Example 1, and the porosity on the sheet surface was significantly reduced due to migration occurring during drying. In Comparative Example 2, the sheet was fixed only with a water-soluble resin adhesive without using the heat-fused fiber, and the filtration efficiency was inferior to those of Examples 1, 2, and 3, and the dust retention amount was also Comparative Example 1. Similarly, it is extremely small.

一方、カーボンダスト負荷テストにおいては、樹脂接
着剤を使用していない実施例1が最もダスト投入量が多
く優れているが、有機溶剤溶解性もしくは分散性接着樹
脂を付着させた実施例2,3でもダスト投入量は、さほど
低下していないことがわかる。
On the other hand, in the carbon dust load test, Example 1 in which no resin adhesive was used was the most excellent in dust input amount, but Examples 2 and 3 in which an organic solvent-soluble or dispersible adhesive resin was adhered were used. However, it can be seen that the amount of dust input has not decreased so much.

以上のように、本発明品は従来の市販品に比べて、JI
S 8種ダストにおける濾過効率が同程度で、粒径の大き
いJIS 8種ダスト及び粒径の小さいカーボンダスト双方
において極めて優れた濾過寿命を有するものである。
As described above, the product of the present invention has a JI
It has the same filtration efficiency as S 8 class dust, and has extremely excellent filtration life for both JIS 8 class dust having a large particle size and carbon dust having a small particle size.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明品にJIS 8種ダストを負荷させた時の濾
材断面図で、実施例1に樹脂接着剤を付着させた実施例
2,3は繊維層が硬く固定化されているため、ダストを負
荷させた時にシートがつぶれず、ダスト保持量が実施例
1よりも大となることを示す図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a filter medium when JIS Class 8 dust is applied to a product of the present invention, and an embodiment in which a resin adhesive is adhered to Embodiment 1.
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing that since the fiber layer is hard and fixed, the sheet does not collapse when dust is loaded, and the dust holding amount is larger than that in Example 1.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】空気流入側の粗層部から空気流出側の密層
部へと密度勾配を有する、少なくとも2層以上の繊維層
からなり、該繊維層の各層に繊維重量に対して5〜50%
の熱融着繊維を配合して多層抄きした粗密構造湿式不織
布よりなることを特徴とするエアーフィルター用濾材。
The present invention comprises at least two or more fiber layers having a density gradient from a coarse layer portion on the air inflow side to a dense layer portion on the air outflow side. 50%
A filter material for an air filter, comprising a wet-laid nonwoven fabric having a dense and dense structure obtained by blending the heat-fusible fibers of the present invention with a multilayer.
【請求項2】前記不織布に、有機溶剤中に分散もしくは
溶解した樹脂接着剤を不織布重量に対して2〜40%含浸
し、付着させてなることを特徴とする請求項1記載のエ
アーフィルター用濾材。
2. The air filter according to claim 1, wherein the nonwoven fabric is impregnated with a resin adhesive dispersed or dissolved in an organic solvent in an amount of 2 to 40% based on the weight of the nonwoven fabric. Filter media.
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