JP4152756B2

JP4152756B2 - インタンク用フィルター材及びその製造方法

Info

Publication number: JP4152756B2
Application number: JP2003009188A
Authority: JP
Inventors: 博幸中島
Original assignee: Kureha Ltd
Current assignee: Kureha Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP2004218595A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料フィルターに関し、特に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供給するのに好適に用いられるインタンク用燃料フィルター材ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関等の燃料噴射弁へ燃料を濾過して供給するためのインタンク用燃料フィルターは、燃料に混入した異物を通過させない濾過特性，流量特性，耐久性，耐燃料性，耐薬品性などの様々な特性が要求される。
【０００３】
従来、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工程において、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として金網，焼結金属，ナイロンネット，不織布等が一般に使用されていたが、このうち、燃料タンクに設置されている燃料フィルターの構造は吸引時に袋状のフィルターの内側同士が密着しないように内面に保持フレームが挿入されていて、これによって内面同士がくっ付くことなく燃料を確実に濾過して吸引できるように考慮されている。
なお、その濾過フィルター材は最近ではナイロンネット，不織布が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の濾過フィルター材は比較的にコスト高で、タンク内の燃料を最大限に吸収するため、濾過フィルターの先端は燃料タンクの底面に接触させている。
また、袋状の濾材の内側同士が密着したり、折れたりしないことが必要であるために、濾過フィルターの構造を工夫して対応しているのが現状である。
【０００５】
本発明は上述の如き実状に鑑み、これに対処すべく、特にフィルター材構成に好適な繊維として熱融着繊維、とりわけ耐燃料性に有効なナイロン樹脂成分を鞘成分とする熱融着繊維の採用を見出すことにより、従来のフィルター材に比較し、より弾性があって、濾過性能に優れ、かつコスト低減可能な燃料の濾過性，耐久性に優れたフィルター材、特にインタンク用フィルター材を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明フィルター材は、基本的に高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊繊維層が２層以上、積層一体化され、一側より他側に向かって粗密構造をもつ積層繊維層に形成された不織布であり、とりわけ高融点短繊維としてポリエステル短繊維を用い、粗層側の繊度を３．０デシテックス〜２０．０デシテックス、密層側の繊度を０．５デシテックス〜５．０デシテックスとすること、一方、熱融着短繊維として鞘成分がナイロン樹脂、芯成分がポリエステル樹脂からなる繊度の範囲が１．０デシテックス〜５．０デシテックスである芯鞘複合繊維を用いること、そして上記高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊比率は１０／９０〜５０／５０であり、高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊の平均繊度は粗層繊維層は５．０デシテックス以下、密層繊維層は２．２デシテックス以下であることを特徴としている。
【０００８】
請求項２は上記フィルター材の製造方法に係り、ポリエステル短繊維よりなる高融点短繊維と鞘成分がナイロン樹脂，芯成分がポリエステル樹脂よりなる芯鞘型複合繊維よりなる熱融着短繊維を１０：９０〜５０：５０で混繊配合してなる混繊繊維層を二層以上積層させた後、繊維層間を繊維の交絡によって物理的に結合させ、次いで加熱処理して鞘成分のナイロン樹脂を溶融させ繊維同士を付着せしめて一側より他側に向かって粗密構造をもち、粗層繊維層の混繊後の平均繊度が５．０デシテックス以下、密層繊維層の平均繊度が２．２デシテックス以下である不織布を形成し、次いで加熱ローラによるカレンダー処理を施すことからなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、更に上記本発明の詳細について説明する。
本発明は、上述の如く高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊繊維層の二層以上からなる一体化された一側より他側に向かって粗密構造をもつ積層繊維層の不織布である。
ここで、上記の高融点短繊維としては、ポリエステル短繊維が用いられ、その粗層側の繊度範囲は３．０デシテックス〜２０．０デシテックスが好適である。３．０デシテックス以下であると粗塵を濾過する役目であるのに、細かい塵を捕集し、その結果、フィルターの濾過寿命を早める。また、２０デシテックス以上では熱融着短繊維の繊度にも関係するが、粗塵の濾過の程度に差が見られなくなる。
【００１０】
一方、ポリエステル短繊維の密層側の繊度範囲は０．５デシテックス〜５．０デシテックスが好ましく、０．５デシテックス以下であると微粒子の塵を濾過する役目は充分にあるが、初期圧が高く、その結果、フィルターの濾過寿命を早める。また、５デシテックス以上では微粒子の塵を濾過する役目を果たすのに乏しいので好ましくない。
【００１１】
次に熱融着短繊維としては、芯鞘複合繊維、特に鞘成分がナイロン樹脂からなり、芯成分がポリエステル樹脂からなるものが好ましい。とりわけ鞘成分としてナイロン樹脂を用いることは本発明インタンク用フィルター材において重要な特徴である。
この鞘成分のナイロンの融点範囲はポリエステルに比し低融点で通常、１３０℃〜２３０℃程度である。低融点であるための粗密構造をもつ不織布を形成した後、加熱することにより繊維同士の付着をはかることができる。しかも鞘成分に低融点のポリエステル樹脂を使用すれば耐燃料性に劣るがナイロン樹脂はこの点、耐燃料性に優れている。
【００１２】
この熱融着短繊維の繊度範囲は１．０デシテックス〜５．０デシテックスが望ましく、１．０デシテックス以下では熱融着の効率が低下する。また、繊度が５．０デシテックス以上では全体の濾過効率が低下する。
なお、上記高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊比率としては１０／９０〜５０／５０であることが好ましく、特に高融点短繊維が１０以下であると不織布を構成する混繊繊維の腰が弱く、即ち、圧縮弾性率が低く、濾過中に不織布の厚さ方向に圧縮され易く、その結果、背圧上昇が早期に起こり易く好ましくない。
また、高融点短繊維が５０以上であると、不織布の高融点短繊維の脱落が起こり易く、フィルター性能が直ぐに低下すると共に工程の機能を阻害するので好ましくない。
【００１３】
しかして、以上の燃料の濾過性に優れたインタンク用フィルター材は、前述の如き高融点短繊維と前述の如きナイロン樹脂を鞘成分、ポリエステル樹脂を芯成分とする芯鞘型複合繊維を含む熱融着短繊維を所定の割合で配合してなる混繊繊維層を二層以上積層させた後、繊維層間を交絡によって物理的に結合させ、次いで加熱処理して構成繊維の一部を溶融させて繊維同士を付着せしめて不織布を形成し、次いで加熱ローラによるカレンダー処理を施すことにより作成される。
得られる不織布は本発明の耐燃料性が良好で燃料の濾過性に優れたインタンク用フィルター材である。
【００１４】
繊維層間の交絡結合を繊維同志の交絡によって行う物理的方法としてはニードルパンチ加工やウォータージェット加工が好適である。
また加熱処理は混繊繊維層を組成する高融点短繊維の溶融温度より低く、熱融着短繊維の溶融温度より高い温度で加熱すればよく、この際、全ての融着短繊維の溶融を待つ必要はなく、繊維同士が所要程度付着されれば一部の繊維の溶融でも充分である。
そして、最後は加熱ローラによるカレンダー処理によって繊維層の表面平滑化を図り、厚みを平均化せしめる。
殊に上記のフィルター材において、素材を同種に統一することにより使用後の分離処理や再生処理の取り扱いが容易となり、環境に優しくなる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例及び比較例により更に具体的に説明する。
なお、以下の実施例及び比較例における目付量，厚さ，圧縮弾性利率，濾過性能等の測定または評価は下記の方法に従って行った。
【００１６】
（イ）単位面積当たりの質量（目付量）
ＪＩＳＬ１９０６の５．２に記載の方法に準拠して求めた。
（ロ）厚さ
ＪＩＳＬ１９０６の５．１の方法に従って荷重２ＫＰａで測定した。
（ハ）圧縮弾性率
圧縮試験はピーコック社製アップライト・ダイヤル・ゲイジを用い、圧縮面積２５ｍｍφで試料を圧縮し、初荷重１２ｍｇ／ｍｍ^２として荷重２００ｍｇ／ｍｍ^２下での変形距離（ｍｍ）を求め、その距離を荷重１８８ｍｇ／ｍｍ^２に除して、更に試料の目付で除して１００倍して得た。単位は１００ｇ目付当たりｍｇ／ｍｍ^３である。
（ニ）濾過性能評価
テストベンチ（ＳＡＥＪ１８５８に準拠）による濾過性能評価を下記条件で実施し評価した。
評価条件
ダストＩＳＯＭＥＤＥＩＵＭＴＤ（５〜８０μｍ）
ダスト投入量５０ｍｇ／ｍｉｎ
オイルＭＩＬ−Ｈ５６０６Ｆ
テスト油量３．０Ｌ
テスト流量３．０Ｌ／ｍｉｎ
ダストレンジ５μｍ、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、８０μｍ、１００μｍ、
評価
初期圧損は測定初期の圧力（ＫＰａ）
濾過効率は６０μｍまでの捕集量で評価（％）
濾過寿命の評価は９．８ＫＰａ到着時間（ｍｉｎ）
【００１７】
【実施例１】
粗層側として繊度が６．６デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル短繊維２５重量％、及び繊度が１．７デシテックス、繊維長が３８ｍｍの熱融着短繊維（鞘成分がナイロン、融点２２０℃、芯成分がポリエステル、融点２６０℃）７５重量％からなる目付１００ｇ／ｍ^２の繊維層（平均繊度：２．９３デシテックス）と、密層側として繊度１．３デシテックス、繊維長４４ｍｍのポリエステル短繊維２５重量％、及び繊度が１．７デシテックス、繊維長が３８ｍｍの熱融着短繊維（鞘成分がナイロン、融点２２０℃、芯成分がポリエステル、融点２６０℃）７５重量％からなる目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維層（平均繊度：１．６デシテックス）を積層して密層の表面から粗層へニードルパンチ加工（針深度１３ｍｍ、打ち込み本数９０本／ｃｍ^２）を施して繊維交絡による一体化処理をした。
引き続き、ピンテンター式熱処理機で熱処理（処理温度２４０℃、処理時間５０秒）を行って繊維間の熱融着を行った。
次いで、密層部を加熱ローラー（表面温度１９０℃）に粗層部を雰囲気温度のローラー（ローラー間のクリアランス０．３ｍｍ）に接触させてカレンダー処理を行い、のち冷却して本発明の燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【００１８】
【実施例２】
粗層側として繊度が６．６デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル短繊維５０重量％、及び繊度が１．７デシテックス、繊維長が３８ｍｍの熱融着短繊維（鞘成分がナイロン、融点２２０℃、芯成分がポリエステル、融点２６０℃）５０重量％からなる目付１００ｇ／ｍ^２の繊維層（平均繊度：４．１５デシテックス）と、密層側として繊度１．３デシテックス、繊維長４４ｍｍのポリエステル短繊維５０重量％及び繊度が１．７デシテックス、繊維長が３８ｍｍの熱融着短繊維（鞘成分がナイロン、融点２２０℃、芯成分がポリエステル、融点２６０℃）５０重量％からなる目付１５０ｇ／ｍ^２の繊維層（平均繊度：１．５デシテックス）を積層して密層の表面から粗層へニードルパンチ加工（針深度１３ｍｍ、打ち込み本数９０本／ｃｍ^２）を施して繊維交絡による一体化処理をした。
引き続きピンテンター式熱処理機で熱処理（処理温度２４０℃、処理時間５０秒）を行って繊維間の熱融着を行った。
次いで密層部を加熱ローラー（表面温度１９０℃）に粗層部を雰囲気温度のローラー（ローラー間のクリアランス０．３ｍｍ）に接触させてカレンダー処理を行い、のち、冷却して本発明の燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【００１９】
【実施例３】
粗層側のポリエステル短繊維の繊度６．６デシテックスを繊度１０．０デシテックスで目付１５０ｇ／ｍ^２（平均繊度３．７８デシテックス）に変更した以外は全て実施例１の条件とし、本発明の燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【００２０】
【実施例４】
密層側のポリエステル短繊維の繊度１．３デシテックスを繊度３．０デシテックスで目付２００ｇ／ｍ^２（平均繊度２．０３デシテックス）に変更した以外は全て実施例１の条件とし、本発明の燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【００２１】
【比較例１】
粗層側のポリエステル短繊維と熱融着短繊維の配合比率を８／９２（平均繊度１．８３）に変更した以外は全て実施例１の条件とし、燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【比較例２】
粗層側のポリエステル短繊維と熱融着短繊維の配合比率を９０／１０（平均繊度６．１１デシテックス）に、密層側のポリエステル繊維と熱融着短繊維の配合比率を９０／１０（平均繊度１．３４デシテックス）に変更した以外は全て実施例１の条件とし、燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【比較例３】
メルトブロー法で作られたナイロン長繊維の繊維層からなる粗層が繊度３．０デシテックス、目付が７０ｇ／ｍ^２、中層が繊度２．２デシテックス、目付が７０ｇ／ｍ^２、密層が繊度０．９デシテックス、目付が７０ｇ／ｍ^２である各繊維層を粗層，中層，密層と積層し、粗層側に４０メッシュのナイロンの網を重ねて密層側から超音波融着をピン間隔８ｍｍでピン列間隔８ｍｍのドット柄模様で層接着したインタンク用フィルター材を得た。
【比較例４】
熱融着短繊維をナイロン−エステル鞘芯の代わりに低融点エステル／高融点エステル（低融点ポリエステル融点１２０℃）の鞘芯に替えた以外は全て実施例１の条件に従って実施し、燃料用のインタンク用フィルター材を得た。
【００２２】
かくして得られた上記実施例１，２，３，４及び比較例１，２，３，４について、夫々特性評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
上記表１より実施例１，２，３，４の本発明フィルター材は共に濾過性能が良く、燃料に対する耐久性に優れていることが分かる。
比較例１は熱融着短繊維が多いため圧縮弾性率が低くなり、燃料の濾過性の初期圧損が高くなる。比較例２は逆に熱融着短繊維が少ないため、繊維の脱落が生じる問題がある。
また、比較例３は全てナイロンであるために圧縮弾性率がエステルに比較して劣るため、へたり易く、その結果、背圧上昇が早い。また、比較例４の如く、層間の接着を低融点のポリエステル不織布を使用することは、燃料の耐久性に劣ることを示しており、低融点のポリエステル不織布の使用は好ましくない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊繊維層が二層以上からなる一体化された粗密構造をもつ積層繊維層の不織布からなるインタンク用フィルター材は、濾過フィルター材として従来のものより弾力性があって、濾過性能に優れ、かつコストの低減を図った燃料の濾過性能，耐久性に優れており、インタンク用フィルターとして極めて有効な濾過フィルター材を提供することができる。

Claims

高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊繊維層が２層以上、積層一体化され、一側より他側に向かって粗密構造を持つ積層繊維層に形成された不織布よりなり、高融点短繊維がポリエステル短繊維であって、粗層側の繊度が３．０デシテックス〜２０．０デシテックス，密層側の繊度が０．５デシテックス〜５．０デシテックスであり、熱融着短繊維が繊度１．０デシテックス〜５．０デシテックスの芯鞘型複合繊維であって、その鞘成分がナイロン樹脂、芯成分がポリエステル樹脂からなると共に、高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊比率が１０：９０〜５０：５０であり、高融点短繊維と熱融着短繊維の混繊後の平均繊度が粗層繊維層は５．０デシテックス以下、密層繊維層は２．２デシテックス以下であることを特徴とする燃料の濾過性に優れたインタンク用フィルター材。
ポリエステル短繊維よりなる高融点短繊維と繊度１．０デシテックス〜５．０デシテックスの芯鞘型複合繊維であって、鞘成分がナイロン樹脂，芯成分がポリエステル樹脂からなる熱融着短繊維を１０：９０〜５０：５０で混繊配合してなる混繊繊維層を二層以上積層させた後、繊維層間を繊維の交絡によって物理的に結合させ、次いで加熱処理してナイロン樹脂よりなる鞘成分を溶融させ、繊維同士を付着せしめて一側より他側に向かって粗密構造をもつフ不織布を形成し、次いで加熱ローラによりカレンダー処理を施すことを特徴とする燃料の濾過性に優れたインタンク用フィルター材の製造方法。