空气过滤材料的制作方法

本发明涉及用于以汽油、乙醇、轻油、重油等作为燃料的往复式发动机、旋转式发动机、燃气涡轮发动机等各种内燃机的空气净化器的无纺布基底的空气过滤材料。

背景技术：

在导入至汽车发动机的汽缸内的空气中混入有粉尘的情况下，会存在损坏汽缸内壁、引起发动机故障之类的问题，因此，以往对于汽车空气净化器的成型为褶皱状的空气过滤材料，要求其自身不仅显示良好的集尘性(例如清洁效率)，而且还显示良好的褶皱形状保持性以实现良好的寿命，或还显示良好的阻燃性以防止汽车发动机室起火。

针对这些要求，有人提出下述的无纺布基底的空气过滤材料：将针刺无纺布与层合水刺无纺布层进行层合，使含有阻燃剂的聚氨酯系或丙烯酸系的粘合剂树脂组合物附着于纤维上，以确保预期的刚性和阻燃性，进一步使粘性油附着于针刺无纺布层表面上，以改善集尘性(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-259971号公报。

技术实现要素：

发明所要解决的课题

可是，从废气管制或改善燃料消耗的观点出发，对于导入至发动机燃烧室的空气、燃料混合物，要求用传感器精确地测定其空燃比，且不断地进行优化，但另一方面，在专利文献1的空气过滤材料的情况下，担心由于空气流入至空气净化器而粘性油飞散到空燃比感应区域，降低传感器的测定精度。另外，为了确保空气过滤材料的刚性和阻燃性，若使含有阻燃剂的粘合剂树脂组合物附着于纤维上，则存在内部空隙相对缩小的倾向，担心无法实现充分的寿命。另外，还存在难以将阻燃剂稳定地分散到粘合剂树脂组合物中的问题。

而且，对于通过以往的汽车发动机的空气净化器的空气过滤器的空气的流速(约25m/分钟)与流量(约8m³/分钟)，在汽车发动机的小型化和涡轮化的趋势下，流速变为约40m/分钟以上的高速，另外，流量也增大为约12m³/分钟以上，在这样的空气的高流速、高流量条件下，担心降低清洁效率或寿命等的过滤器性能。

本发明的目的在于提供要解决上述以往的技术课题的无纺布基底的空气过滤材料，即使不使用含有粘性油或阻燃剂的粘合剂树脂组合物，在通过空气的高流速、高流量条件下，其也具有良好的集尘性、刚性和阻燃性。

用于解决课题的手段

本发明人发现以下内容，从而完成了本发明：对含有特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和其他非芯鞘型聚酯短纤维的2种针刺无纺布，与含有同样特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布进行层合，将所得物以较通常的热熔合条件长的时间进行热熔合处理时，熔点低于芯部分树脂的鞘部分树脂不仅流到芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维彼此的接触部，而且流到芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维与其他非芯鞘型聚酯短纤维的接触部，并集中，即使在不使用粘合剂树脂组合物的情况下，也可以出乎意料地提高无纺布的刚性和阻燃性，而且即使在通过空气的高流速、高流量条件下，也不损及集尘性。

即，本发明提供空气过滤材料，其是将下述的无纺布层合而成的空气过滤材料，

含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第1针刺无纺布、

含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第2针刺无纺布、以及

含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布，

所述空气过滤材料被实施了热熔合处理，具有基于jis-p-8118的1.6~2.3mm的片厚、70~110mn的基于jis-l-10968.22.1a法(gurley法)的抗弯曲性、和240~340g/m²的纤维单位面积重量。

本发明的空气过滤材料中，从构成无纺布的单位面积重量的观点出发，优选第1针刺无纺布的纤维单位面积重量为60~150g/m²、第2针刺无纺布的纤维单位面积重量为60~180g/m²、和水刺无纺布的纤维单位面积重量为30~80g/m²。

另外，本发明的空气过滤材料中，从构成无纺布的熔点的观点出发，优选：第1针刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃、和第1针刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点为250~260℃，

第2针刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃、和第2针刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点为250~260℃，

水刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃、和水刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点为250~260℃。

另外，本发明提供空气过滤材料的制造方法，所述空气过滤材料是将含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第1针刺无纺布、含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第2针刺无纺布、以及含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布进行层合而成，具有1.6~2.3mm的片厚、70~110mn的基于jis-l-10968.22.1a法(gurley法)的抗弯曲性、和240~340g/m²的纤维单位面积重量，

所述制造方法具有下述步骤：

将含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第1针刺无纺布、含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第2针刺无纺布、以及含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布通过针刺进行层合而形成层合体的步骤；和

将所得的层合体，以较构成第1针刺无纺布、第2针刺无纺布和水刺无纺布的各芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点高60~120℃的温度，进行1~7分钟热熔合处理的步骤。

该制造方法中，从使用的无纺布的纤维单位面积重量的观点出发，还优选第1针刺无纺布的纤维单位面积重量为60~150g/m²、第2针刺无纺布的纤维单位面积重量为60~180g/m²、水刺无纺布的纤维单位面积重量为30~80g/m²。

另外，从使用无纺布的熔点的观点出发，优选：作为第1针刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维，使用相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃的短纤维；和作为第1针刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维，使用熔点为250~260℃的短纤维，

作为第2针刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维，使用相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃的短纤维；和作为第2针刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维，使用熔点为250~260℃的短纤维，

作为水刺无纺布中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维，使用相当于鞘的聚酯的熔点为100~160℃、相当于芯的聚酯的熔点为250~260℃的短纤维；和作为水刺无纺布中的非芯鞘型聚酯短纤维，使用熔点为250~260℃的短纤维。

另外，本发明提供：将上述的空气过滤材料用作滤芯的汽车发动机用空气净化器。

发明效果

本发明的空气过滤材料是：将含有特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和其他非芯鞘型聚酯短纤维的2种针刺无纺布，与含有同样特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布进行层合，将所得物以较通常的热熔合条件长的时间进行热熔合处理而得的空气过滤材料。所以，本发明的空气过滤材料不损及集尘性，即使不使用粘合剂树脂组合物，也可以出乎意料地提高其刚性和阻燃性。

附图说明

图1是本发明的空气过滤材料的截面图。

图2是于120℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图3是于120℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图4是于150℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图5是于150℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图6是于175℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图7是于175℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图8是于200℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图9是于200℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图10是于210℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图11是于210℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图12是于220℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图13是于220℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图14是于230℃进行2分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

图15是于230℃进行3分钟热熔合处理的情况下的空气过滤材料的第1针刺无纺布表面的光学显微镜照片(500倍)。

具体实施方式

以下边参照附图边对本发明进行详细的说明。

<<空气过滤材料>>

图1是本发明的空气过滤材料的实施方案的一个例子的截面图。空气过滤材料10优选为片状，具有将第1针刺无纺布1、第2针刺无纺布2、和水刺无纺布3进行层合而得的3层结构。根据需要，可将第3针刺无纺布(未图示)层合于第1针刺无纺布1与第2针刺无纺布2之间、或者层合于第2针刺无纺布2与水刺无纺布3之间。需说明的是，作为将各层进行层合的方法，可以使用公知的层合法，但从层合处理成本等的观点出发，优选通过针刺进行层合。

本发明的空气过滤材料10被实施了热熔合处理，具有1.6~2.3mm、优选1.8~2.2mm的片厚和70~110mn、优选90~100mn的基于jis-l-10968.22.1a法(gurley法)的抗弯曲性，且具有240~340g/m²、优选260~320g/m²的纤维单位面积重量。在此，实施热熔合处理的理由在于，在不使用粘合剂树脂组合物的情况下，即可提高空气过滤材料自身的刚性。另外，使片厚为1.6~2.3mm的理由在于，如果为该范围，则可获得根据最适间距的研究规定的初期通风阻力、初期清洁效率、全寿命清洁效率、寿命，使抗弯曲性为70~110mn的理由在于，如果为该范围，则不会产生由风压所致的永久变形、空气过滤材料彼此的贴合，可获得规定的过滤性能。另外，使纤维单位面积重量为240~340g/m²的理由在于，如果为该范围，则可获得规定的初期通风阻力、初期清洁效率、寿命。

需说明的是，为了可以进行热熔合处理，如后所述，本发明的空气过滤材料使用芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维作为构成各无纺布层的主要纤维。原因在于，可以进行热熔合处理。

<第1针刺无纺布1>

第1针刺无纺布1设置于空气流入侧，是将通过梳理机法、气流成网法(airlaidmethod)等的干式法或湿式法形成的纤维网利用针刺法制成的无纺布，是主要提高jis8种粉尘(jisz9801)的初期清洁效率等的层。需说明的是，作为针刺条件，可以在考虑空气过滤材料的用途等的同时适宜确定。可实施多次的针刺处理。

第1针刺无纺布1具有优选50~160g/m²、更优选60~150g/m²的纤维单位面积重量，厚度优选为0.5~1.2mm、更优选为0.6~1.1mm。这是由于，如果为该范围，则可加工成适当的厚度，也可获得粉尘保持量。

本发明所使用的第1针刺无纺布含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维。使用芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的理由在于，对第1针刺无纺布赋予热熔合性，使用非芯鞘型聚酯短纤维的理由在于，对第1针刺无纺布赋予坚固的恒定体积，可获得适当的粉尘保持量。

需说明的是，本发明中使用的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维中的“芯鞘型复合纤维”是指，具有将树脂纤维(芯)的表面用其他树脂(鞘)包覆的纤维结构的纤维。另外，芯部分和鞘部分同时使用聚酯的理由在于，容易获取。使纤维为“热熔合纤维”的理由在于，可通过加热，在芯部分的树脂不熔融的情况下，仅使鞘部分的树脂胶粘化或熔融化以实现纤维间的粘接。使用通常切割成38~75mm的“短纤维”而不是长纤维(长丝)的理由在于，通过针刺容易制成无纺布。

本发明中使用的非芯鞘型聚酯短纤维中的“非芯鞘型”是指，具有上述的芯鞘型复合纤维以外的结构的纤维。具体而言，是指在无纺布基底的空气过滤材料中广泛使用的普通的单丝型的纤维或中空型的纤维。需说明的是，作为第1针刺无纺布的非芯鞘型聚酯短纤维，从通过相对于流入空气压力维持坚固体积来确保寿命的角度出发，优选使用中空聚酯短纤维。

在此，可以用作第1针刺无纺布的非芯鞘型聚酯短纤维的中空聚酯短纤维中的“中空”是指，在聚酯纤维的中央部分沿纤维长度方向连续地存在空隙。中空的程度优选为纤维截面积的25~45%、更优选为30~40%。这是由于，如果为该范围，则可以维持基于适度排斥力的恒定体积。另外，使用聚酯的理由在于，利用芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的热熔融粘接是容易的。

第1针刺无纺布1中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点优选为100~160℃、更优选为110~150℃。这是由于，如果为该范围，则热熔融粘接加工变得容易。另外，相当于芯的聚酯的熔点优选为250~260℃。尤其是，优选相当于芯的聚酯的熔点较相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

另一方面，第1针刺无纺布1中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点优选为250~260℃。这是由于，如果为该范围，则可以防止由热处理所致的聚酯纤维的劣化，可以承受空气过滤材料的长期使用。另外，优选非芯鞘型聚酯短纤维的熔点较芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

第1针刺无纺布1中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的细度优选为1.56~17.0dt、更优选为2.2~11.0dt。这是由于，如果为该范围，则可以充分地体现粉尘保持性能。另一方面，非芯鞘型聚酯短纤维的细度优选为2.2~16.0dt、更优选为3.3~11.0dt。这是由于，如果为该范围，则可以稳定生产，可以维持恒定的体积，且可以适当地保持粉尘。

第1针刺无纺布1中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的含有比例优选为10~55质量%、更优选为20~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以进行普通的稳定生产，且可以通过适当的热熔融粘接对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。另外，第1针刺无纺布1中的非芯鞘型聚酯短纤维的含有比例优选为90~45质量%、更优选为80~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以稳定生产，可以维持恒定的体积，且可以适当地保持粉尘。

<第2针刺无纺布2>

第2针刺无纺布2设置于第1针刺无纺布1与水刺无纺布3之间，是将通过梳理机法、气流成网法等的干式法或湿式法形成的纤维网利用针刺法制成的无纺布，是主要使通过了第1针刺无纺布1的jis8种粉尘(jisz8901)的初期清洁效率提高、且还有助于粉尘保持量的层。

第2针刺无纺布2具有优选60~180g/m²、更优选70~160g/m²的纤维单位面积重量，第2针刺无纺布2的厚度优选为0.3~0.9mm、更优选为0.4~0.8mm。这是由于，如果为该范围，则对于适当的初期清洁效率、粉尘保持量，可发挥第1针刺无纺布1、水刺无纺布3的辅助作用。

本发明所使用的第2针刺无纺布2含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维。使用芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的意义如对于第1针刺无纺布1所进行的说明，使用非芯鞘型聚酯短纤维的理由在于，使基于芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的热熔合变得容易。需说明的是，第2针刺无纺布2与第1针刺无纺布1同样，也可以使用中空聚酯短纤维作为非芯鞘型聚酯短纤维。

第2针刺无纺布2中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点优选为100~160℃、更优选为110~150℃。这是由于，如果为该范围，则热熔融粘接加工变得容易。另外，相当于芯的聚酯的熔点优选为250~260℃。这是由于，如果为该范围，则可以防止由热处理所致的聚酯纤维的劣化，可以承受空气过滤材料的长期使用。尤其是，优选相当于芯的聚酯的熔点较相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

另一方面，第2针刺无纺布2中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点优选为250~260℃。这是由于，如果为该范围，则可以防止由热处理所致的聚酯纤维的劣化，可以承受空气过滤材料的长期使用。另外，优选非芯鞘型聚酯短纤维的熔点较芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

第2针刺无纺布2中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的细度优选为1.56~6.7dt、更优选为1.56~4.0dt。另一方面，非芯鞘型聚酯短纤维的细度优选为0.9~6.7dt、更优选为1.56~6.7dt。这是由于，如果为该范围，则可以稳定生产，可以维持恒定的体积，且可以获得适当的粉尘保持量。

第2针刺无纺布2中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的含有比例优选为10~55质量%、更优选为20~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。另外，第2针刺无纺布2中的非芯鞘型聚酯短纤维的含有比例优选为90~45质量%、更优选为80~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以维持适当的纤维密度，可以确保初期清洁效率和粉尘保持量。

<水刺无纺布3>

水刺无纺布3设置于空气流出侧，是将通过梳理机法、气流成网法等的干式法或湿式法形成的纤维网利用水流缠结法制成的无纺布，是主要捕集通过了第1针刺无纺布1和第2针刺无纺布2的jis8种粉尘(jisz8901)来提高尤其是初期清洁效率的层。

水刺无纺布3具有优选30~80g/m²、更优选40~70g/m²的纤维单位面积重量，厚度优选为0.18~0.60mm、更优选为0.25~0.55mm。这是由于，如果为该范围，则可以维持适当的纤维密度，可以确保粉尘保持量。

本发明所使用的水刺无纺布3含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维。使用芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的意义如对于第1针刺无纺布1所进行的说明，使用非芯鞘型聚酯短纤维的意义也如对于第2针刺无纺布2所进行的说明。需说明的是，水刺无纺布与第1针刺无纺布同样，也可以使用中空聚酯短纤维作为非芯鞘型聚酯短纤维。

水刺无纺布3中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点优选为100~160℃、更优选为110~150℃。这是由于，如果为该范围，则热熔融粘接加工变得容易。另外，相当于芯的聚酯的熔点优选为250~260℃。这是由于，如果为该范围，则可以防止由热处理所致的聚酯纤维的劣化，可以承受空气过滤材料的长期使用。尤其是，优选相当于芯的聚酯的熔点较相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

另一方面，水刺无纺布3中的非芯鞘型聚酯短纤维的熔点优选为250~260℃。这是由于，如果为该范围，则可以防止由热处理所致的聚酯纤维的劣化，可以承受空气过滤材料的长期使用。另外，优选非芯鞘型聚酯短纤维的熔点较芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的相当于鞘的聚酯的熔点高100~150℃、更优选105~145℃。如此设定熔点差的理由在于，可以稳定地实施基于热熔融的热粘接加工，而且可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

水刺无纺布3中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的细度优选为1.56~4.4dt、更优选为2.2~4.4dt。这是由于，如果为该范围，则可通过规定的纤维密度获得良好的集尘性。另一方面，非芯鞘型聚酯短纤维的细度优选为0.9~4.4dt、更优选为1.56~3.3dt。这是由于，如果为该范围，则可通过规定的纤维密度获得良好的集尘性。

水刺无纺布3中的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的含有比例优选为10~60质量%、更优选为20~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以通过基于热熔融的纤维间粘接维持适当的纤维密度，可以确保清洁效率。另外，水刺无纺布3中的非芯鞘型聚酯短纤维的含有比例优选为90~40质量%、更优选为80~50质量%。这是由于，如果为该范围，则可以通过基于热熔融的纤维间粘接维持适当的纤维密度，可以确保清洁效率。

<粘合剂树脂组合物>

即便不附着粘合剂树脂，本发明的空气过滤材料也可以实现所期望的刚性，但根据需要，也可以附着粘合剂树脂。在附着粘合剂树脂的情况下，关于其附着量，从褶皱形状稳定和抑制集尘性能降低的观点出发，优选为5~50g/m²、更优选为7~40g/m²。需说明的是，所附着的粘合剂树脂组合物附着于无纺布构成纤维的表面，尤其是，主要附着于无纺布构成纤维彼此的边界区域。

作为粘合剂树脂，例如可举出：水溶性酚醛树脂、环氧树脂等的热固化性树脂，或聚氨酯系树脂乳液、聚丙烯酸酯系树脂乳液、聚丙烯酸-苯乙烯系树脂乳液、聚乙酸乙烯酯系树脂乳液等。尤其是，聚丙烯酸酯系树脂乳液或聚丙烯酸-苯乙烯系树脂乳液由于易于调节空气过滤材料的质地(風合い)而适合使用。另外，聚氨酯系树脂乳液由于空气过滤材料的褶皱加工适性优异而优选。作为使这样的粘合剂树脂附着的方法，可举出：含浸、喷射、涂布等的公知方法。

在粘合剂树脂中，为了对空气过滤材料赋予更高的阻燃性，可以掺混公知的阻燃剂。

<空气过滤材料的制造>

本发明的空气过滤材料可以通过具有以下的步骤(a)步骤和步骤(b)的制造方法进行制造。对每个步骤进行说明。

<步骤(a)：层合步骤>

首先，将含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第1针刺无纺布、含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的第2针刺无纺布、以及含有芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和非芯鞘型聚酯短纤维的水刺无纺布通过针刺进行层合，以形成层合体。

该层合步骤中，预先分别各自地制作第1针刺无纺布、第2针刺无纺布和水刺无纺布，接下来将第1针刺无纺布/第2针刺无纺布/水刺无纺布重叠，可以通过从水刺无纺布一侧进行针刺而层合。或者，可以将成为第2针刺无纺布的纤维网从单面进行针刺之后，在另一面上设置水刺无纺布，从水刺无纺布一侧进行针刺而形成2层结构的层合体，另外将成为第1针刺无纺布的纤维网从单面进行针刺之后，在另一面上，将预先形成的2层结构的层合体以水刺无纺布成为外侧的方式进行重叠，通过从水刺无纺布一侧进行针刺而层合。

<步骤(b)：热熔合处理步骤>

以较芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的鞘的低熔点聚酯的熔点高60~120℃、优选90~110℃的温度，对步骤(a)中形成的层合体进行1~7分钟、优选1.5~5分钟的热处理，从而进行热熔合处理。例如，低熔点聚酯的熔点为110℃的情况下，热熔合处理温度优选为175℃~230℃、更优选为200~220℃。热熔合处理时间优选为1.5~5分钟、更优选为2~4分钟。由此，相比构成各无纺布的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的芯部分的树脂，低熔点的鞘部分的树脂不仅流到芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维彼此的接触点，而且流到芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维与其他聚酯短纤维彼此的接触点，并集中，可以对空气过滤材料赋予刚性和阻燃性。

需说明的是，根据需要，可以浸渍于粘合剂树脂组合物的溶液，从溶液中拉出，用挤压辊挤压至适当的附着量，进行干燥，由此使粘合剂树脂组合物附着于纤维上。

以上说明的本发明的空气过滤材料可以适合用作公知的汽车用空气净化器(例如，日本特开平4-27404号公报的图1、图2)的滤芯，注意将第1针刺无纺布设置于空气流入侧。

实施例

以下，通过实施例具体地说明本发明。需说明的是，以下的实施例和比较例中，为了制作无纺布，使用了以下的8种短纤维。

(a1)芯鞘pet/4.4dt/51：

细度4.4dt且长度51mm的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维(芯：熔点255℃；鞘：熔点113℃)(lmf，huvis.co)

(a2)芯鞘pet/2.2dt/38：

细度2.2dt且长度38mm的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维(芯：熔点255℃；鞘：熔点113℃)(lmf，huvis.co)

(b1)中空pet/7.7dt/64：

细度7.7dt且长度64mm的中空聚酯短纤维(熔点260℃)(帝人(株))

(b2)中空pet/20.0dt/76：

细度20.0dt且长度76mm的中空聚酯短纤维(熔点260℃)(帝人(株))

(c1)非芯鞘型pet/6.7dt/64：

细度6.7dt且长度64mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(帝人(株))

(c2)非芯鞘型pet/2.2dt/51：

细度2.2dt且长度51mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(帝人(株))

(c3)非芯鞘型pet/1.56dt/51：

细度1.56dt且长度51mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(中国石化(有限公司))

(c4)非芯鞘型pet/1.56dt/38：

细度1.56dt且长度38mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(中国石化(有限公司))

(c5)非芯鞘型pet/0.9dt/38：

细度0.9dt且长度38mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(中国石化(有限公司))

(c6)非芯鞘型pet/11.0dt/64：

细度11.0dt且长度64mm的非芯鞘型聚酯短纤维(熔点260℃)(帝人(株))

表1显示：构成用于制作第1针刺无纺布的纤维网(第1纤维网)和用于制作第2针刺无纺布的纤维网(第2纤维网)的各自的短纤维的种类、比例、单位面积重量、和构成水刺无纺布的短纤维的种类、比例、单位面积重量。

此外，以下的实施例4-6以及比较例1-2和4-6中，将附着于空气过滤材料的粘合剂树脂组合物的内容物、附着量示于表1。需说明的是，使用聚氨酯系树脂乳液作为所附着的树脂，使用磷系阻燃剂作为阻燃剂。

需说明的是，将各实施例和各比较例中的针刺条件示于表2。

[表1]

[表2]

实施例1

(步骤1)

将第2纤维网用针刺装置输送的同时，首先在单面以＃40×12mm×80p/cm²进行第1针刺处理，接着以＃40×12mm×113p/cm²进行第2针刺处理。然后，在另一面上重叠水刺无纺布，从水刺无纺布一侧以＃42×12mm×56p/cm²进行第3针刺处理，接着以＃42×10mm×56p/cm²进行第4针刺处理，形成了2层结构的层合体。

(步骤2)

接下来，将第1纤维网用针刺装置输送的同时，首先在单面以＃40×12mm×80p/cm²进行第5针刺处理，接着以＃40×12mm×113p/cm²进行第6针刺处理。然后，在另一面上，从步骤1中形成的层合体的第2纤维网一侧进行重叠，从水刺无纺布一侧以＃42×12mm×56p/cm²进行第7针刺处理，接着以＃42×10mm×56p/cm²进行第8针刺处理，形成了3层结构的层合体。

(步骤3)

将步骤2中所得的层合体用设定为210℃的加热装置输送的同时，进行3分钟的热熔合处理，制作了成品单位面积重量304g/m²、成品厚度2.00mm的空气过滤材料。

实施例2

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量299g/m²、成品厚度1.90mm的空气过滤材料。

实施例3

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量304g/m²、成品厚度2.10mm的空气过滤材料。其中，第3针刺处理、第4针刺处理、第7针刺处理和第8针刺处理的条件分别设为＃42×11mm×56p/cm²、＃42×9mm×56p/cm²、＃42×11mm×56p/cm²和＃42×9mm×56p/cm²。

实施例4

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.4质量份聚氨酯系树脂乳液中加入97.6质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量311g/m²(其中的树脂附着量为7g/m²)、成品厚度2.00mm的空气过滤材料。

实施例5

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.4质量份聚氨酯系树脂乳液、4.8质量份磷系阻燃剂中加入92.8质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量313g/m²(其中的树脂附着量为7g/m²、阻燃剂附着量为28g/m²)、成品厚度1.86mm的空气过滤材料。其中，将第1~第8针刺处理的条件分别设为＃40×12mm×24p/cm²、＃40×12mm×166p/cm²、＃42×11mm×56p/cm²、＃42×9mm×56p/cm²、＃40×12mm×24p/cm²、＃40×12mm×166p/cm²、＃42×11mm×56p/cm²和＃42×9mm×56p/cm²。

实施例6

使用表1的材料，通过重复与实施例5同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.6质量份聚氨酯系树脂乳液中加入97.4质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量280g/m²(其中的树脂附着量为7g/m²)、成品厚度1.91mm的空气过滤材料。

实施例7

使用表1的材料，通过重复与实施例5同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量285g/m²、成品厚度2.06mm的空气过滤材料。

实施例8

使用表1的材料，通过重复与实施例5同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量310g/m²、成品厚度2.20mm的空气过滤材料。

实施例9

(追加第2水刺无纺布的方案)

除了将2片的水刺无纺布重叠而使用以外，使用表1的材料，通过重复与实施例5同样的操作，形成4层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量281g/m²、成品厚度1.95mm的空气过滤材料。

实施例10

(追加第2水刺无纺布且使用非芯鞘型pet作为第1针刺无纺布的方案)

使用表1的材料，通过重复与实施例9同样的操作，形成4层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量297g/m²、成品厚度2.04mm的空气过滤材料。

比较例1

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在4.0质量份聚氨酯系树脂乳液、6.5质量份磷系阻燃剂中加入89.5质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量300g/m²(其中的树脂附着量为10g/m²、阻燃剂为33g/m²)、成品厚度1.45mm的空气过滤材料。

比较例2

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.2质量份聚氨酯系树脂乳液中加入97.8质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量280g/m²(其中的树脂附着量为6g/m²)、成品厚度1.54mm的空气过滤材料。

比较例3

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量277g/m²、成品厚度1.56mm的空气过滤材料。

比较例4

(热处理低温加工厚度(大)变更类型)

使用表1的材料，除了使热熔合处理温度为160℃以外，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.2质量份聚氨酯系树脂乳液中加入97.8质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量310g/m²(其中的树脂附着量为6g/m²)、成品厚度2.37mm的空气过滤材料。

比较例5

(第1针刺无纺布细度(大)变更类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在4.0质量份聚氨酯系树脂乳液、6.5质量份磷系阻燃剂中加入89.5质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量312g/m²(其中的树脂附着量为8g/m²、阻燃剂为25g/m²)、成品厚度2.40mm的空气过滤材料。

比较例6

(第2针刺无纺布细度(大)变更类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，将层合体浸渍于在2.2质量份聚氨酯系树脂乳液中加入97.8质量份水而得的水性组合物中，之后进行干燥、热熔合处理，由此制作了成品单位面积重量287g/m²(其中的树脂附着量为8g/m²)、成品厚度2.35mm的空气过滤材料。

比较例7

(第2针刺无纺布热熔合纤维过多掺混类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量279g/m²、成品厚度2.34mm的空气过滤材料。

比较例8

(水刺无纺布热熔合纤维过多掺混类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例1同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量273g/m²、成品厚度1.56mm的空气过滤材料。

比较例9

(总单位面积重量的量过小的类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量238g/m²、成品厚度1.90mm的空气过滤材料。

比较例10

(总单位面积重量的量过大的类型)

使用表1的材料，通过重复与实施例3同样的操作，形成3层结构的层合体，通过实施热熔合处理，制作了成品单位面积重量354g/m²、成品厚度2.05mm的空气过滤材料。

(评价)

按照jisd-1612(汽车用空气净化器试验法)测定了：实施例1~10和比较例1~10中制作的空气过滤材料的成品厚度(mm)、依据din53438的阻燃性、抗弯曲性(jis-l-10968.22.1a法(gurley法))、初期通风阻力(pa)、对jis8种尘埃(粉尘)的初期清洁效率(%)、全寿命清洁效率(%：δp为0.98kpa时)和寿命(g：δp为0.98kpa时)。将所得的测定结果按照以下的判定基准进行了评价。将其结果示于表3。需说明的是，关于抗弯曲性，对过滤材料的纵向与横向分别测定5个样品，以它们的平均值作为空气过滤材料的抗弯曲性。需说明的是，表3中，“◎”表示非常良好、“〇”表示良好、“△”表示普通、“×”表示不良的评价内容。

(成品厚度(mm))

等级基准

〇：1.60mm以上且2.30mm以下

×：低于1.60mm或大于2.30mm

(阻燃性)

等级基准

〇：相当于f1

×：除此之外

(抗弯曲性)

等级基准

◎：90mn以上且低于100mn

〇：70mn以上且低于90mn、或100mn以上且低于110mn

△：50mn以上且低于70mn、或110mn以上且低于120mn

×：低于50mn或120mn以上

(初期通风阻力(pa))

等级基准

〇：低于101.9pa

×：101.9pa以上

(初期清洁效率(%))

等级基准

〇：97.0%以上

×：低于97.0%

(全寿命清洁效率(%：δp为0.98kpa时))

等级基准

〇：98.5%以上

×：低于98.5%

(寿命(g：δp为0.98kpa时))

等级基准

〇：18g以上

×：低于18g

另外，将空气过滤材料组装成滤芯，按照jisd-1612(汽车用空气净化器试验法)，与空气过滤材料的情况同样地测定了通过流量8m³/分钟或12m³/分钟时对jis8种尘埃的过滤性能。将所得的测定结果按照以下的判定基准进行了评价。将其结果示于表3，进一步根据这些结果，按照以下的判定基准综合判定了空气过滤材料的好坏。将所得的结果示于表3。

(通过流量8m³/分钟时的初期通风阻力(pa))

等级基准

〇：0.36kpa以下

×：大于0.36kpa

(通过流量12m³/分钟时的初期通风阻力(pa))

等级基准

〇：3.15kpa以下

×：大于3.15kpa

(通过流量8或12m³/分钟时的初期清洁效率(%))

等级基准

〇：97.5%以上

×：低于97.5%

(全寿命清洁效率(%：δp为2.94kpa时))

等级基准

〇：99%以上

×：低于99%

(寿命(g：δp为2.94kpa时))

等级基准

〇：105g以上

×：低于105g

(综合判定)

等级基准

◎：抗弯曲性评价为“◎”且其他评价项目中没有评价为“×”的情况

〇：评价项目中没有1个评价为“×”的情况

×：评价项目中有1个以上评价为“×”的情况

[表3]

由表3可知，使用表1的材料、进行表2的针刺处理、进一步进行规定的热熔合处理的本发明的实施例1~10的空气过滤材料，即使不附着阻燃剂也显示良好的阻燃性，而且，即使不附着树脂也显示良好的抗弯曲性。不仅如此，关于初期通风阻力、初期清洁效率、全寿命清洁效率和寿命，也显示良好的结果。因此，对于使用这些空气过滤材料制作的滤芯，关于良好的初期通风阻力、初期清洁效率、全寿命清洁效率和寿命，不仅在流量为8m³/分钟的情况下，而且在12m³/分钟的情况下也显示良好的结果。尤其是，实施例1~3、5和8的空气过滤材料的抗弯曲性为90mn~100mn之间，为◎评价，综合评价也为◎评价。

相对于此，在比较例1~3、8(将热熔合纤维过多地掺混到水刺无纺布中的实例)的空气过滤材料的情况下，由于空气过滤材料的成品厚度过薄，因此存在空气过滤材料单一物体的寿命方面的问题。另外，用滤芯进行评价的情况下，也同样地主要存在寿命的问题。

另外，在比较例4~7的空气过滤材料的情况下，由于各自不同的因素，空气过滤材料的成品厚度过厚。具体而言，是因为：在比较例4的情况下，热熔合处理温度低，在比较例5的情况下，第1针刺无纺布的细度高，在比较例6的情况下，第2针刺无纺布的细度高，在比较例7的情况下，将热熔合纤维过多地掺混到第2针刺无纺布中。所以，在比较例4和5的情况下，尤其是在滤芯的寿命方面存在问题，另外，在比较例6、7的情况下，尤其是在空气过滤材料和滤芯的初期清洁效率和全寿命清洁效率方面存在问题。

另外，在比较例9的情况下，由于总单位面积重量的量过小，因此在初期清洁效率方面存在问题，在比较例10的情况下，由于总单位面积重量的量过大，因此在初期通风阻力和寿命方面存在问题。

(热熔合处理的研究)

将使用鞘聚酯的熔点为110℃的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维的实施例5的热熔合处理条件(加热温度210℃、加热时间3分钟)，变更为如表4所示，对于所得的空气过滤材料，依据jis-l-1096来测定拉伸强度(n/3cm)，将所得的结果示于表4。另外，获取倍率500倍的光学显微镜照片(图2~图15)，通过目视观察照片，评价了熔融状态。表4中，将熔融且牢固粘接的状态评价为良好“〇”，将熔融但粘接力不充分的状态评价为普通“△”，将熔融不充分且粘接力不足的状态评价为不良“×”。而且，通过手触感评价了空气过滤材料的刚性(抗弯曲性)。将有弹性的情况评价为手触感良好“〇”，将没有弹性的情况评价为不良“×”。

[表4]

由表4可知，若热熔合温度为230℃，则与220℃的情况相比，空气过滤材料的拉伸强度降低，优选的热熔合温度的上限为220℃。相反，可知，若热熔合温度为150℃，则抗弯曲性变得不良，优选的热熔合温度的下限为175℃。

上述的结果也得到图2~图15的光学显微镜照片的支持。也就是说，可知良好的热熔合是使得热熔合部呈现出水鸟的带蹼足状外观。

工业实用性

本发明的空气过滤材料是：将含有特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和其他聚酯短纤维的2种针刺无纺布，与含有同样特定的细度、单位面积重量、熔点等的芯鞘型复合聚酯热熔合短纤维和其他聚酯短纤维的水刺无纺布进行层合，将所得物以较通常的热熔合条件长的时间进行热熔合处理而得的空气过滤材料。所以，本发明的空气过滤材料不损及集尘性，即使不使用粘合剂树脂组合物，也可以出乎意料地提高其刚性和阻燃性。因此，可以适合用作以汽油、乙醇、轻油、重油等作为燃料的往复式发动机、旋转式发动机、燃气涡轮发动机等各种内燃机的空气净化器、尤其是汽车(例如，摩托车或四轮汽车)用空气净化器的滤芯，作为薄型空气过滤材料是有用的。

符号说明

1第1针刺无纺布

2第2针刺无纺布

3水刺无纺布

10空气过滤材料。