JP7156984B2 - 通気シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このうち、特許文献1には、単繊維径が200~800nmの範囲内でありかつ繊維長が0.4~0.7mmの範囲内であるナノファイバー繊維Aと、該ナノファイバー繊維Aよりも単繊維径が大きい繊維Bと、バインダー繊維Cとを含み、(A+B):Cの重量比率が40:60~70:30の範囲内である湿式不織布層(1)と、単繊維径が200~800nmの範囲内でありかつ繊維長が0.4~0.7mmの範囲内であるナノファイバー繊維Aと、該ナノファイバー繊維Aよりも単繊維径が大きい繊維Bと、バインダー繊維Cとを含み、(A+B):Cの重量比率が40:60~70:30の範囲内であり、かつ前記湿式不織布層(1)よりナノファイバー繊維Aの重量比率が大きい湿式不織布層(2)とを含むフィルタが記載されている。
他方、特許文献2には、ガラス繊維不織布からなる捕集層に、各々が耐熱性不織布からなる2層以上の凝集層が積層されているミストをガスから分離するためのフィルタが記載されている。
〔1〕本発明の通気シートは、対象物を捕捉する多孔質粒子と、前記多孔質粒子の脱落を抑制するとともに通気性を付与する繊維と、を含むことを要旨とする。
〔2〕前記〔1〕に記載の通気シートは、前記多孔質粒子と前記繊維とを結着する結着樹脂を含むことができる。
〔3〕前記〔1〕又は前記〔2〕に記載の通気シートは、前記多孔質粒子が、珪藻土、白土、ゼオライト及びシリカゲルから選ばれる少なくとも1種を含むことができる。
〔4〕前記〔1〕乃至前記〔3〕のいずれか一項に記載の通気シートは、前記繊維が、芳香族系ポリアミド繊維を含むことができる。
〔5〕前記〔4〕に記載の通気シートは、前記繊維が、無機繊維を含むことができる。
〔6〕前記〔1〕乃至前記〔5〕のいずれか一項に記載の通気シートは、前記対象物が、オイルミストを含むことができる。
〔7〕前記〔2〕乃至前記〔6〕のいずれか一項に記載の通気シートは、前記結着樹脂が、熱硬化性樹脂であることができる。
〔8〕前記〔1〕乃至前記〔7〕のいずれか一項に記載の通気シートは、前記多孔質粒子と前記繊維とが、抄紙体として含むことができる。
〔9〕前記〔1〕乃至前記〔8〕のいずれか一項に記載の通気シートは、フィルタとすることができる。
〔10〕本発明の通気シートの製造方法は、前記〔8〕に記載の通気シートの製造方法であって、前記多孔質粒子と前記繊維とを含んだ抄紙原料から前記抄紙体を得る抄造工程を備えることを要旨とする。
〔11〕前記〔10〕に記載の通気シートの製造方法は、前記抄紙体に、結着樹脂となる熱硬化性樹脂を展着する展着工程と、
前記熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えることができる。
本発明の通気シートの製造方法は、多孔質粒子と繊維とを含んだ抄紙原料から抄紙体を得る工程を備える。この構成により、上述の通気シートを製造することができる。これにより、多孔質粒子を繊維間に効率よく留めておくことができる。そのため、対象物を捕捉しながらも、目詰まりし難く、使用による通気抵抗増加を抑制できるという効果をそのまま享受できる。
本発明の通気シート10は、対象物を捕捉する多孔質粒子11と、多孔質粒子11の脱落を抑制するとともに通気シート10に通気性を付与する繊維12と、を含んでいる(図1参照)。更に、この通気シート10は、多孔質粒子11と繊維12とを結着する結着樹脂13を含む構成とすることができる(図2参照)。
通気シート10において、繊維12は、繊維同士の隙間及び繊維12の表面等に多孔質粒子11を保持することができる。これにより、多孔質粒子11の脱落を抑制できる。特に多くの多孔質粒子11をより少ない繊維量により保持することができる。
そして、通気シート10は、その内部を気流体(空気等)が通過する際、気流体に含まれる対象物を多孔質粒子11が捕捉することにより、対象物に対する捕集性能を発揮することができる。
すなわち、通気シート10では、多孔質粒子11が対象物に対する捕集能力を発揮する一方、繊維12には対象物を捕捉、収着させる必要がない。従って、本通気シート10は、繊維間の目詰まりに起因する捕集性能の低下を大幅に抑制できる。
オイルミストを構成する油粒子の大きさは限定されないが、例えば、10μm未満(通常、0.1μm以上)とすることができる。
具体的には、気流を用いるフィルタ、気流を用いず自然吸着を目的とするフィルタ(吸着シート等)が挙げられる。気流を用いるフィルタは、フィルタを介して上流側から下流側へオイルミストを含んだ気流を通過させることにより、フィルタにおいてオイルミストを捕捉するフィルタである。このようなフィルタとしては、圧力調整箇所におけるフィルタ、即ち、例えば、ベントフィルタ(自動変速機用ベントフィルタ、内燃機関用ベントフィルタ等)が挙げられる。更に、吸気箇所におけるフィルタ、即ち、例えば、チラー用フィルタ、ボイラー等の燃焼機関における吸気用フィルタ、掃除機用フィルタ等が挙げられる。排気箇所におけるフィルタ、即ち、例えば、換気用フィルタ等が挙げられる。
一方、自然吸着を目的としたフィルタ(吸着シート)としては、浮遊オイルミストの捕捉に用いる各種シートが挙げられる。具体的には、壁紙、床用シート、キッチン壁材の表面構成材、キッチン壁材の内部構成材等が挙げられる。
なお、この通気性は、フラジール型試験機を使用してJIS L1096:2010に規定の方法で測定された値とする。
通気シート10の目付は限定されないが、通気シートとして要求される耐久性及び通気性を満たすという観点から、600~800g/cm3が好ましい。そして、とりわけオイルミストを捕捉するという観点からは、650~750g/cm3がより好ましく、700~750g/cm3がさらに好ましい。
(1)多孔質粒子
多孔質粒子11は、粒子表面に多数の気孔、細孔、凹凸等の捕捉部を有する粒子である。これら捕捉部に捕捉対象物を入り込ませて捉えることで、対象物を捕捉することができる。
これらの多孔質粒子11のなかでも、特にオイルミストに対する捕捉能力の高さという観点から、珪藻土、白土、ゼオライト及びシリカゲルから選ばれる少なくとも1種が好ましく、更に、これらのなかでも、珪藻土がより好ましい。
尚、上述の平均粒径(d50)は、JIS Z8825及びJIS Z8819に準じて、レーザ回折・散乱法を用いて測定される体積基準のメジアン径(頻度の累積が50%となる粒径)であるものとする。
更に、繊維12として樹脂繊維が含まれる場合(とりわけアラミド繊維が含まれる場合)、樹脂繊維12全体を100質量部とした場合に、多孔質粒子11は1~1000質量部とすることができる。この範囲では、多孔質粒子11の脱落を防止しながら、通気シート内に多孔質粒子を含有させることができる。この割合は、更に15~700質量部とすることができ、更に50~550質量部とすることができ、更に80~450質量部とすることができる。
繊維12は、複数が集合することで、繊維同士の間に隙間を有しており、こうした隙間を介して空気を流通させることにより、通気シート10に通気性を付与する機能を有している。
また、繊維12は、繊維同士の隙間や繊維12の表面に多孔質粒子11を保持することにより、多孔質粒子11の脱落を抑制する機能を有している。
すなわち、本発明の通気シート10において、繊維12は、従来のフィルタのようなオイルミスト等の対象物の捕捉、収着等を目的とした構成ではなく、通気シート10への通気性付与機能と、多孔質粒子11の脱落抑制機能とを目的として含まれる。
繊維12が多孔質粒子11を保持する形態として、繊維表面に形成された毛羽や分岐などの凹凸によって多孔質粒子11を繊維の表面に担持する、繊維同士の隙間に多孔質粒子11を収容する、結着樹脂13によって繊維に多孔質粒子11を結着する、などが例示される。
繊維12の種類としては、樹脂繊維及び無機繊維が挙げられる。このうち、樹脂繊維としては、芳香族系ポリアミド繊維等のポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維等のポリエステル繊維、アクリル繊維などといった各種の合成繊維、セルロース繊維(パルプ)、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル、アセテートなどといった各種の再生繊維が挙げられる。一方、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、天然鉱物系繊維、人造鉱物系繊維などといった各種の無機繊維などを例示することができる。
更に、耐熱性に優れ、オイルミストに対して親和性の低い繊維を含むことがより好ましい。具体的には、無機繊維を含むことが好ましい。無機繊維のなかでも、特にガラス繊維が好ましい。
また、繊維12に全芳香族ポリアミド繊維を使用する場合、全芳香族ポリアミド繊維の配合比は限定されないが、繊維12全体を100質量%とした場合に、10~100質量%が好ましく、15~80質量%がより好ましく、20~60質量%が更に好ましく、20~45質量%が特に好ましい。
繊維12の太さは限定されないが、通気シート10への通気性付与機能及び多孔質粒子11の脱落抑制機能を好適に発揮できるという観点から、0.1~500μmが好ましく、0.5~250μmがより好ましく、1~100μmがさらに好ましい。
結着樹脂13は、多孔質粒子11と繊維12とを結着する機能を有している。
結着樹脂13の種類は限定されず、熱硬化性樹脂及び/又は熱可塑性樹脂を用いることができる。これらのうちでは、熱硬化性樹脂が好ましい。オイルミストを含むような高温の気流に対して十分な耐熱性を発揮させつつ、多量の多孔質粒子を通気シート10内に保持させることができる。このうち、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フェノール樹脂の変性樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。一方、熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン-酢酸ビニル樹脂等が例示される。
結着樹脂13の配合比は限定されないが、繊維12の通気性付与機能を維持し、多孔質粒子11の脱落抑制機能を好適に発揮するという観点から、通気シート10の全体を100質量%とした場合に、0.1~70質量%の範囲とすることができる。
上述した多孔質粒子11と繊維12とは、通気シート10内において、多孔質粒子11は対象物を捕捉することができ、繊維12は、多孔質粒子11の脱落を抑制するとともに、通気性を付与することができればよい。従って、これらはどのように通気シート10内に含まれてもよいが、これらは抄紙体(抄造体)として通気シート10内に含まれることが好ましい。抄紙体は、抄造により得られる多孔質粒子11と繊維12との堆積物である。例えば、繊維12の集合体として不織布が挙げられる。不織布は、繊維12となる溶融樹脂をノズルから吐出しながら直接に不織布として形成できる。しかしながら、このように形成された不織布に対しては、多孔質粒子11を多量に含有させることが難しい。
尚、上述した結着樹脂13は、熱硬化前の状態(未硬化樹脂)で、抄紙体内に含まれてもよい。即ち、抄紙原料の分散液内に未硬化樹脂を分散させておくことで、得られる抄紙体内に多孔質粒子11及び繊維12とともに、未硬化樹脂も含有させることができる。
通気シート10は、例えば、図3(a)~(d)に例示する形態とすることができる。尚、図3では、結着樹脂13の有無を省略して示しているが、当然ながら、必要に応じて結着樹脂13を有することができる。
本発明の通気シートの製造方法は、多孔質粒子11と繊維12とを含んだ抄紙原料から抄紙体を得る抄造工程を備える。
更に、本方法では、得られた抄紙体に、結着樹脂となる熱硬化性樹脂を展着する展着工程を備えることができる。そして、抄紙体に添着された熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程を更に備えることができる。
また、通気シート10に結着樹脂13を含ませる場合、抄紙原料(抄紙用分散液)に結着樹脂13となる熱硬化性樹脂(未硬化樹脂)を予め含有させておき、抄紙により多孔質粒子11と繊維12と未硬化樹脂とが共に含まれた抄紙体を得ることができる。
更に、抄紙原料(抄紙用分散液)に結着樹脂13となる未硬化樹脂が含まれない場合には、得られる抄紙体にも未硬化樹脂は含まれないため、抄紙体に対して事後的に未硬化樹脂を展着することができる。具体的には、未硬化樹脂が分散された分散液に、抄紙体を浸漬することで、抄紙体に未硬化樹脂を展着することができる。
未硬化樹脂は、その後、抄紙体とともに加熱することで、硬化させることができる。この硬化工程では、非加圧で加熱してもよいし、加圧しながら加熱してもよい。即ち、未硬化樹脂が含まれた抄紙体をプレスしながら加熱することができる。
(1)通気シートの調整
下記表1に示す配合比で多孔質粒子11と繊維12とを含有する抄紙体を抄造した後、結着樹脂13として未硬化のフェノール樹脂を展着し、この未硬化樹脂をプレス・加熱硬化して実験例1~8(実験例1~2:比較例、実験例3~8:実施例)を得た。
尚、各原料としては、以下を用いた。
多孔質粒子11:珪藻土
繊維12(1):ガラス繊維(平均繊維径6.5μm、平均繊維長3.2mm)
繊維12(2):アラミド繊維(平均繊維長0.9mm、叩解物)
結着樹脂13:フェノール樹脂
以下の1~4の手順に従い、性能試験を行った。
1.潤滑油(アイシン・ワーナー社製の型番「ATF WS」)が収容された筐体5に、試験装置1(図4参照)を装着して、密封した。
試験装置1は、筐体5の内部と外部とを連通する通気路及び取付部2Aが設けられた本体2と、その通気路上に位置するように本体2に設けられた気体透過性及び液体非透過性の第1フィルタ4と、通気路上で第1フィルタ4よりも筐体5の内部寄りに位置するように本体2に設けられた第2フィルタ10と、通気路上で第2フィルタ10よりも筐体5の内部寄りに位置するように、本体2に設けられた遮蔽板3(遮蔽板3の表裏に貫通形成された通気孔3Aを有する)と、を有する。そして、試験装置1は、取付部2Aを介して筐体5の取付孔5Aに取り付けられている。取付部2Aは、本体2の底部に位置され、本体2よりも小径な筒状に形成されている。このうち、第1フィルタ4は、ePTFE製(通気量:1秒当たり0.15cc/cm2)である。
2.上記1.の後、第2フィルタ10として、実験例1~8の試料(厚み:10mm)を各々装着した。
3.上記2.の後、潤滑油を室温から140℃まで昇温し、所定時間140℃に保持して、筐体5内にオイルミストを発生させた。更に、筐体5内から試験装置1内(通気路を通るように)へ風速2000ml/minでオイルミストを含んだエアーを流入させ、フラジール型試験機(東洋精機製作所製の型番「FP2」)で通気量を測定し、これを試験前の測定値とした。
4.上記3.から1時間後に、同様にして通気量を測定し、これを試験後の測定値とした。
上記(2)の性能試験の結果を、表1、図5及び図6に示す。
表1には、試験前の通気量の測定値をA、試験後の通気量の測定値をBとして、(1-B/A)×100の計算式から算出した実験例1~8の性能低下率を示した。
また、表1には、性能低下率の値から以下の×、△、○、◎の4段階による実験例1~8の評価を示した。
×:性能低下率が15%超。
△:性能低下率が10%超で15%以下。
○:性能低下率が5%以上で10%以下。
◎:性能低下率が5%未満。
粒径が10μmの珪藻土を50質量%含む実験例3と、粒径が6μmの珪藻土を50質量%含む実験例4は、性能低下が極々わずかであり、双方共に評価は◎で優れた性能を示した。
粒径が2μmの珪藻土を50質量%含む実験例5は、評価が○であり、実験例3,4に比べて極僅かな性能低下が見られた。
粒径が10μmの珪藻土を40質量%含む実験例6は、評価が◎であり、優れた性能を示した。
粒径が10μmの珪藻土を30質量%含む実験例7は、評価が○であり、極僅かな性能低下が見られた。
粒径が10μmの珪藻土を20質量%含む実験例8は、評価が△であり、若干の性能低下が見られた。
以上から、多孔質粒子と繊維とを含む実験例3~8の試料は、繊維のみを含む実験例1及び2の通気シートに比べて、オイルミストを捕捉してなお、性能低下し難く、オイルミストの捕捉性能が向上されていることが分かる。
11;多孔質粒子、
12;繊維、
13;結着樹脂。
Claims (12)
- 対象物を捕捉する多孔質粒子と、
前記多孔質粒子の脱落を抑制するとともに通気性を付与する繊維と、を含み、
前記対象物が、オイルミストを含むことを特徴とする通気シート。 - 前記多孔質粒子と前記繊維とを結着する結着樹脂を含む請求項1に記載の通気シート。
- 前記結着樹脂が、熱硬化性樹脂である請求項2に記載の通気シート。
- 対象物を捕捉する多孔質粒子と、
前記多孔質粒子の脱落を抑制するとともに通気性を付与する繊維と、を含み、
前記多孔質粒子と前記繊維とを結着する結着樹脂を含み、
前記結着樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする通気シート。 - 前記対象物が、オイルミストを含む請求項4に記載の通気シート。
- 前記多孔質粒子が、珪藻土、白土、ゼオライト及びシリカゲルから選ばれる少なくとも1種を含む請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の通気シート。
- 前記繊維が、芳香族系ポリアミド繊維を含む請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の通気シート。
- 前記繊維が、無機繊維を含む請求項7に記載の通気シート。
- 前記多孔質粒子と前記繊維とが、抄紙体として含まれる請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の通気シート。
- フィルタである請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の通気シート。
- 請求項9に記載の通気シートの製造方法であって、
前記多孔質粒子と前記繊維とを含んだ抄紙原料から前記抄紙体を得る抄造工程を備えることを特徴とする通気シートの製造方法。 - 前記抄紙体に、結着樹脂となる熱硬化性樹脂を展着する展着工程と、
前記熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を備える請求項11に記載の通気シートの製造方法。
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