內燃機用預空氣過濾器的製作方法

2023-04-30 03:54:06 3

本發明出於提高內燃機的吸氣管線中所使用的空氣濾清器(aircleaner)的收集效率及粉塵收集量的目的，涉及一種設置於主空氣過濾器的空氣流入側的有用的無紡布制的預空氣過濾器。

背景技術：

以往，汽車發動機用空氣過濾器中使用無紡布材料或濾紙材料，通過對這些材料進行打褶加工、增加單位容積中的濾材面積，得到規定的粉塵保持量。例如，使用無紡布材料的情況下，雖然打褶數變少，但通過增大濾材厚度，也能實現深層過濾，得到規定的粉塵保持量。另外，使用濾紙材料的情況下，通過增加打褶數來充分增加濾材面積，從而得到期望的粉塵保持量。而且在進一步增加粉塵保持量的情況下，也這樣地在空氣過濾器(主過濾器)的上遊側設置無紡布制的預空氣過濾器。

若更詳細地進行說明，則發動機用空氣過濾器要求低壓力損失、高粉塵清潔效率、高粉塵保持量等特性，特別是近年來高粉塵清潔效率的要求變高。對於達成高粉塵清潔效率，使過濾材料的孔變細是有效的，但其反面是產生堵塞變快這樣的缺點。出於減少這樣的堵塞從而減少過濾器的更換頻率的目的，以往，在主要的發動機用空氣過濾之前使用用於獲得粉塵保持量的輔助的預空氣過濾器。由於該預空氣過濾器立刻被堵塞將無法達成減少過濾器的更換頻率這樣的本來的目的，因此將預空氣過濾器的孔設計為較粗。另外，為了增加粉塵保持量，將預空氣過濾器設計為較厚。進而為了不使這樣的預空氣過濾器在粉塵負荷時在厚度方向被壓癟從而變薄，還需要以不易產生壓力損失的方式進行材料設計。作為這樣的預空氣過濾器，以往，為了容易確保厚度，使用了用以霧狀進行了塗布的樹脂粘結劑將纖維網結合而成的樹脂粘合型的短纖維無紡布(專利文獻1等)。

現有技文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-85526號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

但是，在樹脂粘合型的無紡布的情況下，為了確保規定的剛性，需要使大量的樹脂附著於無紡布，難以輕量化。另外，若附著樹脂變多，則粉塵保持量也降低、壓力損失也變大。

進而，有時根據汽車的行駛環境，水會侵入到發動機的吸氣管線中，理想的是保持這樣的浸入水、抑制水漏到主過濾器側、並且在水保持時壓力損失也不變大的特性(水浸入時耐性)優異。

本發明是著眼於如上所述的實際情況而作出的，其目的在於，提供即使在進行了輕量化時也能確保剛性、粉塵保持性也優異、並且水浸入時耐性也優異的內燃機用預空氣過濾器。

用於解決問題的手段

本發明人反覆進行了深入研究，結果發現：不對無紡布進行樹脂粘合加工，而是在通過針刺使具有中空結構的捲曲的中空捲曲纖維與低熔點纖維交織後進行熱熔接，從而(i)低熔點纖維在厚度方向進行取向時，中空捲曲纖維也協作地提高厚度方向的取向度；(ii)由於使用了中空捲曲纖維，因此維持了平面方向的纏結的複雜度，從而維持了粉塵清潔效率；(iii)在厚度方向取向的冷卻固化後的低熔點纖維發揮柱的作用，可提高無紡布的剛性；(iv)通過熱處理將一部分或全部的低熔點纖維熔融時，低熔點纖維發生細徑化從而使纖維間的空間擴大，並且在纖維彼此的交織點，纖維彼此變得容易接合，因此維持了空間強度，在意外時能將水保持在無紡布內，利用該構成，水浸入時耐性良好；以及(v)即使在相同重量下與樹脂粘合進行比較，也維持了剛性、大幅改善了粉塵保持性、水保持特性，大大提高預空氣過濾器性能等，完成了本發明。

即，本發明的內燃機用預空氣過濾器具有以下方面的主旨。

[1]一種內燃機用預空氣過濾器，其特徵在於，由無紡布構成，所述無紡布由熔點為80℃以上且200℃以下的第1纖維和熔點比前述第1纖維高30℃以上的具有中空結構且捲曲的第2纖維通過針刺進行交織、並且一部分或全部熔融的前述第1纖維與第2纖維熔接而成。

[2]根據[1]所述的預空氣過濾器，其中，前述基於針刺的交織通過使針僅從纖維網的單側侵入而進行。

[3]根據[1]或[2]所述的預空氣過濾器，其中，在厚度方向的纖維取向度為20°以上且50°以下。

[4]一種內燃機用預空氣過濾器，其中，熔點為80℃以上且200℃以下的第1纖維與熔點比前述第1纖維高30℃以上的具有中空結構且捲曲的第2纖維交織，並且一部分或全部熔融的前述第1纖維與第2纖維熔接，在厚度方向的纖維取向度為20°以上且50°以下。

[5]根據[1]～[4]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，空氣流出側的密度為空氣流入側的密度的1.05倍以上。

[6]根據[1]～[5]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，前述第2纖維的纖度為4dtex以上且40dtex以下，前述第1纖維的纖度為1dtex以上且40dtex以下，相對於第1纖維和第2纖維的合計，包含20質量％以上且90質量％以下的第1纖維。

[7]根據[6]所述的預空氣過濾器，其中，作為前述第2纖維，以相對於第2纖維整體為10質量％以上的比率包含12dtex以下的中空捲曲纖維。

[8]根據[1]～[7]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，前述第1纖維為纖度1dtex以上且10dtex以下的細纖維和纖度大於10dtex且40dtex以下的粗纖維的混合纖維，相對於細纖維和粗纖維的合計，細纖維的比率為10質量％以上。

[9]根據[1]～[8]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，前述第1纖維由玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維和玻璃化轉變溫度低於10℃的軟質纖維構成。

[10]根據[8]所述的預空氣過濾器，其中，前述細纖維是玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維，前述粗纖維由玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維和玻璃化轉變溫度低於10℃的軟質纖維構成。

[11]根據[1]～[10]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，前述第1纖維和第2纖維由共同的樹脂構成。

[12]根據[1]～[11]中任一項所述的預空氣過濾器，其中，無紡布整體的平均纖度為7dtex以上且20dtex以下，無紡布整體的單位面積重量為50g/m2以上且250g/m2以下。

[13]一種內燃機用空氣過濾器，由主空氣過濾器和設置於該主空氣過濾器的空氣流入側的[1]～[12]中任一項所述的預空氣過濾器構成。

本發明的內燃機用空氣過濾器由主空氣過濾器和設置於該主空氣過濾器的空氣流入側的前述預空氣過濾器構成。

發明效果

根據本發明，由於在通過針刺將具有中空結構的捲曲的中空捲曲纖維與低熔點纖維交織後進行熱熔接，因此低熔點纖維與中空捲曲纖維協作地提高厚度方向的取向度，從而能夠提高纖維整體的剛性。另外，由於使用了中空捲曲纖維，因此可維持面方向的孔的複雜度，從而也能夠提高粉塵保持性。進而低熔點纖維發生細徑化從而使纖維間的空間擴大，並且在纖維彼此的交織點，藉助一部分或全部發生了熔融固化的低熔點纖維，中空捲曲纖維等構成預空氣過濾器的纖維彼此容易接合，因此能將水保持在無紡布內，發揮良好的水浸入時耐性。

附圖說明

圖1為示出使用了本發明的預空氣過濾器的內燃機用空氣過濾器的一例的示意性立體圖。

具體實施方式

對於本發明的內燃機用預空氣過濾器，通過針刺使由熔點為80℃以上且200℃以下的第1纖維(以下稱為低熔點纖維)和熔點比前述低熔點纖維高30℃以上的具有中空結構且捲曲的第2纖維(以下稱為中空捲曲纖維)構成的纖維網交織，提高了在厚度方向的纖維取向度。而且，對這些纖維施加熱來通過熱粘合進行接合(熔接)，從而一部分或全部熔融的低熔點纖維發生細徑化，與第2纖維熔接，使纖維間的空間擴大，並且在纖維彼此的交織點，纖維彼此變得容易接合，因此能夠牢固地保持空間形狀。若預空氣過濾器中使用這樣的在厚度方向的取向性高、並且空間形狀也優異的無紡布，則能夠使剛性、低壓力損失性、高粉塵保持性、和水浸入時耐性良好。以下，依次對各構成進行說明。

1.第2纖維(中空捲曲纖維)

前述中空捲曲纖維使得預空氣過濾器輕量並且蓬鬆，維持無紡布的平面方向的孔的複雜度，從而有助於提高粉塵收集量。另外，由於中空捲曲纖維具有彎曲剛性，因此配混有中空捲曲纖維的無紡布即使經受風等的壓力，也不易變形，能長期使用。通過將該中空捲曲纖維與第1纖維(低熔點纖維)組合、進行針刺後進行熱熔接，從而能夠使剛性、低壓力損失性、高粉塵保持性、和水浸入時耐性良好。中空捲曲纖維所顯示出的高回彈性有助於預空氣過濾器的水保持性的提高。

前述中空捲曲纖維的捲曲率例如優選為10％以上、更優選為12％以上、進一步優選為14％以上，例如優選為30％以下、更優選為28％以下、進一步優選為25％以下。通過使用適度的捲曲率的纖維，從而能使無紡布輕量化，並且維持厚度形狀。

另外，前述中空捲曲纖維的捲曲數例如優選為3個/英寸以上、更優選為5個/英寸以上、進一步優選為7個/英寸以上，例如優選為25個/英寸以下、更優選為20個/英寸以下、進一步優選為15個/英寸以下。對於捲曲數大於25個/英寸這樣的微細捲曲，保持無紡布的厚度變難。需要說明的是，本發明中，「英寸」是25.4mm。

另外，在本發明中，第2纖維(中空捲曲纖維)必須是中空的。通過製成中空結構，能夠維持蓬鬆並且實現輕量化。中空捲曲纖維的中空率例如優選為5％以上、更優選為7％以上、進一步優選為9％以上，例如優選為60％以下、更優選為45％以下、進一步優選為35％以下。通過設為適度的中空率，能夠維持回彈性，另外，能夠抑制由風壓導致的劣化，進而對進一步提高水浸入時耐性也有效。

作為前述中空捲曲纖維，可例示出具有將熱收縮率不同的樹脂同時擠出而成的偏心結構、或並排結構的複合纖維(conjugatefiber)；組合熱收縮率不同的纖維而成的雙組分纖維；在纖維的表側和裡側使熱處理等處理的程度不同從而表現出立體捲曲的中空捲曲纖維等各種纖維。立體捲曲纖維中，可形成線圈形狀、螺旋形狀等三維的捲曲。另外，本發明的中空捲曲纖維也可以是對通用的化學纖維實施機械捲曲加工而成的機械捲曲纖維。這些纖維中，更優選為複合纖維(conjugatefiber)或雙組分纖維。另外，本發明中，在熱粘合時，優選使用在供於加熱處理前已經捲曲的中空捲曲纖維。

中空捲曲纖維的熔點比低熔點纖維的熔點高30℃以上，優選高50℃以上，更優選高80℃以上。通過顯示出比低熔點纖維充分高的熔點，從而能在低熔點纖維的熔融溫度以上將包含中空捲曲纖維和低熔點纖維的纖維網進行熱粘合。需要說明的是，對熔點的上限沒有特別限定，即使沒有顯示出熔點(即，即使在熔融前開始分解)也可。中空捲曲纖維的熔點取決於構成中空捲曲纖維的原材料的種類，通常為150℃以上且350℃以下、更優選為200℃以上且300℃以下。

作為中空捲曲纖維，通常使用化學纖維，可以優選使用例如將聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸、聚芳酯等聚酯樹脂；尼龍6、尼龍66等聚醯胺樹脂；聚丙烯腈、聚丙烯腈-氯乙烯共聚物等丙烯酸類樹脂；聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂等聚烯烴樹脂；維尼綸樹脂、聚乙烯醇樹脂等聚乙烯醇系樹脂；聚氯乙烯樹脂、偏二氯乙烯樹脂、聚氯乙烯醇(polychlal)樹脂等聚氯乙烯系樹脂；聚氨酯樹脂等合成樹脂；聚氧化乙烯樹脂、聚氧化丙烯樹脂等聚醚系樹脂；等作為原料的合成纖維；人造絲(rayon)、富纖(polynosic)等再生纖維；醋酸纖維、三醋酸纖維等半合成纖維等。本發明中，從中空捲曲纖維在熱、溼氣等中不易劣化、具有適度的剛性、容易獲得的方面出發，優選原料中包含聚酯樹脂的纖維。

前述中空捲曲纖維的纖度例如優選為4dtex以上、更優選為5dtex以上、進一步優選為6dtex以上，優選為40dtex以下、更優選為20dtex以下、進一步優選為15dtex以下。需要說明的是，包含纖度不同的多種中空捲曲纖維時，通過考慮了各纖度的中空捲曲纖維的比率(質量基準)而得到的加權平均，求出中空捲曲纖維的纖度。

前述中空捲曲纖維在作為整體滿足前述平均的纖度的範圍內，優選其一部分或全部包含纖度為12dtex以下、優選5dtex以上且10dtex以下、更優選6dtex以上且10dex以下、特別優選7dtex以上且8.5dtex以下的中空捲曲纖維(以下稱為細中空捲曲纖維)。通過包含細中空捲曲纖維，能夠進一步提高粉塵保持量。相對於中空捲曲纖維整體，細中空捲曲纖維的比率例如為10質量％以上，優選為50質量％以上，更優選為70質量％以上，特別優選為100質量％。

需要說明的是，前述中空捲曲纖維在能滿足前述平均的纖度的範圍內，也可以包含纖度大於12dtex的粗中空捲曲纖維。

需要說明的是，中空捲曲纖維(包含細捲曲纖維、粗捲曲纖維)的纖度也取決於構成它們的樹脂的原材料，通常無論是在熱粘合前還是在熱粘合後(即在預空氣過濾器中)均相同。

中空捲曲纖維的纖維長只要為短纖維就沒有特別限定，例如，可以從300mm以下、優選為100mm以下，並且10mm以上、優選20mm以上的範圍進行適宜選擇。需要說明的是，對於中空捲曲纖維的纖維長，在筆直地拉伸纖維而不使其伸長的狀態下進行測定。

對於中空捲曲纖維的比率，相對於低熔點纖維和中空捲曲纖維的合計，例如優選為10質量％以上、更優選為12質量％以上、進一步優選為15質量％以上，例如優選為80質量％以下、更優選為70質量％以下、進一步優選為60質量％以下。

2.第1纖維(低熔點纖維)

低熔點纖維是為了代替由以往的樹脂粘合法得到的粘結劑樹脂，將無紡布牢固地接合而使用的。通過使用低熔點纖維，能得到預空氣過濾器所需的纖維間粘接、剛性，因此能夠減少如現有技術那樣通過浸漬/噴霧等塗布粘結劑樹脂後使不需要的水分乾燥這樣的工序。進而由於基於低熔點纖維的接合，纖維間粘接強度高，因此有衝裁/切割成必要的尺寸時，在切割端面的紗線殘留變少這種優點。另外，對於低熔點纖維，與作為粘結劑樹脂的通常的聚丙烯酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、合成橡膠系樹脂、氨基甲酸酯系樹脂、氯乙烯系樹脂等相比，較廉價，因此優選。將這樣的低熔點纖維與中空捲曲纖維組合併進行針刺，通過熱粘合進行接合，從而厚度方向的取向度提高，能夠實現無紡布的剛性、粉塵保持性、低壓力損失、和水浸入時耐性。

低熔點纖維的熔點為80℃以上，優選為90℃以上，更優選為100℃以上。熔點的上限可以根據能熱粘合的處理溫度、中空捲曲纖維的耐熱性等進行適宜設定，例如為200℃以下、優選為180℃以下、更優選為160℃以下。需要說明的是，在組合熔點不同的多種樹脂來形成低熔點纖維的情況下(例如，芯鞘結構、偏心結構、或並排結構等的情況下)，將熔點低的側的樹脂的熔點視為低熔點纖維的熔點。

作為低熔點纖維，可以使用具有將熔點不同的多種樹脂組合而成的芯鞘結構、偏心結構、或並排結構的複合纖維；改性聚酯纖維；改性聚醯胺纖維；改性聚丙烯纖維等改性聚烯烴纖維等。前述複合纖維中使用的樹脂的組合中，除了聚乙烯-聚丙烯、聚丙烯-改性聚丙烯等聚烯烴系的組合以外，還可列舉出聚乙烯-聚酯、聚酯-改性聚酯、尼龍-改性尼龍等。另外，根據熔點，也可以使用包含單一的樹脂的低熔點纖維。其中，從生產性良好、容易獲得的方面出發，優選具有芯鞘結構的複合纖維，從熔點的選擇範圍廣的方面出發，特別優選具有包含聚酯-改性聚酯樹脂的芯鞘結構的複合纖維。另一方面，為了提高粉塵保持量，推薦使用具有厚度方向的取向度變高的傾向的聚乙烯-聚丙烯、聚丙烯-改性聚丙烯等聚烯烴系低熔點纖維。

低熔點纖維的纖度優選為1dtex以上、更優選為1.5dtex以上、進一步優選為2dtex以上，優選為40dtex以下、更優選為30dtex以下、進一步優選為20dtex以下。需要說明的是，包含纖度不同的多種低熔點纖維時，通過考慮了各纖度的低熔點纖維的比率(質量基準)而得到的加權平均，求出低熔點纖維的纖度。

前述低熔點纖維優選以纖度為1dtex以上(優選1.5dtex以上、更優選2dtex以上)且10dtex以下(優選8dtex以下、更優選5dtex以下)的細低熔點纖維和纖度大於10dtex(優選12dtex以上、更優選14dtex以上)且40dtex以下(優選30dtex以下、更優選20dtex以下)的粗低熔點纖維的混合纖維的形式使用。粗低熔點纖維對於通過針刺來提高厚度方向的纖維取向度是有效的，特別是通過將細低熔點纖維與中空捲曲纖維組合併進行針刺後進行熱粘合，能夠在厚度方向導入強的柱結構。另外，粗低熔點纖維通過熱粘合時的熱處理被細徑化，由此對於形成用於保持水的空間是有效的。

對於細低熔點纖維的比率，相對於細低熔點纖維和粗低熔點纖維的合計，例如優選為10質量％以上、更優選為20質量％以上、進一步優選為30質量％以上，優選為100質量％以下、更優選為70質量％以下、進一步優選為50質量％以下、特別優選為45質量％以下。

所述低熔點纖維的纖度是指熱粘合前的纖度。例如，具有芯鞘結構的低熔點纖維的情況下，通常芯與鞘的重量比為30∶70～70∶30(更優選40∶60～60∶40、進一步優選大致50∶50)，熱粘合後的低熔點纖維的纖度相對於熱粘合前的纖度通常為0.3～1倍。熱粘合後的低熔點纖維的纖度例如優選為0.4dtex以上、更優選為0.6dtex以上、進一步優選為0.8dtex以上，優選為36dtex以下、更優選為27dtex以下、進一步優選為18dtex以下。

作為低熔點纖維，優選的是玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維。通過使用硬質纖維，能夠確保預空氣過濾器的剛性。硬質纖維的玻璃化轉變溫度優選為20℃以上、更優選為30℃以上，例如優選為90℃以下、更優選為70℃以下。

另外，作為低熔點纖維，組合使用多種纖維時，優選在前述硬質纖維中組合玻璃化轉變溫度低於10℃的軟質纖維。通過使用軟質纖維，能夠保持預空氣過濾器的剛性，並且導入不易折斷的柔軟的柱結構。軟質纖維的玻璃化轉變溫度優選為8℃以下、更優選為5℃以下、進一步優選為2℃以下。需要說明的是，對軟質纖維的玻璃化轉變溫度的下限沒有特別限定，例如可以為-10℃以上，也可以為-5℃以上。

使用軟質纖維的情況下，對於其比率，相對於低熔點纖維整體，例如優選為10質量％以上、更優選為15質量％以上、進一步優選為20質量％以上，例如優選為80質量％以下、更優選為60質量％以下、進一步優選為50質量％以下。

低熔點纖維由細低熔點纖維和粗低熔點纖維這兩者構成時，優選的是：作為細低熔點纖維，使用玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維，作為粗低熔點纖維，組合使用玻璃化轉變溫度為10℃以上的硬質纖維和玻璃化轉變溫度低於10℃的軟質纖維。作為粗低熔點纖維的硬質纖維和軟質纖維的比率(質量比)例如優選為10/90～90/10、更優選為30/70～70/30、進一步優選為40/60～60/40。

對於低熔點纖維的比率，相對於中空捲曲纖維和低熔點纖維的合計，例如為20質量％以上、優選為30質量％以上、更優選為40質量％以上，例如為90質量％以下、優選為85質量％以下、更優選為80質量％以下。

對於低熔點纖維的纖維長，只要為短纖維就沒有特別限定，例如優選為300mm以下、更優選為100mm以下，並且優選為10mm以上、更優選為20mm以上。

3.其他纖維

本發明中，可以使用除前述中空捲曲纖維和低熔點纖維以外的纖維。作為其他纖維，例如可列舉出具有與中空捲曲纖維同等範圍的熔點的非中空捲曲纖維、天然纖維等。具體而言，例如可例示出棉、麻、毛、絲綢等天然纖維；人造絲、富纖、銅銨纖維(cupra)、萊賽爾纖維(lyocell)等再生纖維；醋酸纖維、三醋酸纖維等半合成纖維；尼龍6、尼龍66等聚醯胺纖維；聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、聚乳酸纖維、聚芳酯纖維等聚酯纖維；聚丙烯腈纖維、聚丙烯腈-氯乙烯共聚物纖維等丙烯酸類纖維；聚乙烯纖維、聚丙烯纖維等聚烯烴纖維；維尼綸纖維、聚乙烯醇纖維等聚乙烯醇系纖維；聚氯乙烯纖維、偏二氯乙烯纖維、聚氯乙烯醇纖維等聚氯乙烯系纖維；聚氨酯纖維等合成纖維；聚氧化乙烯纖維、聚氧化丙烯纖維等聚醚系纖維等。

其他纖維的纖度和纖維長可以從與中空捲曲纖維同等的範圍中選擇。

優選的是：中空捲曲纖維、低熔點纖維、和根據需要使用的其他纖維是由共同的樹脂構成的纖維(特別是化學纖維)。共同的樹脂是指包括一種樹脂及其改性樹脂，例如一種樹脂為聚酯樹脂的情況下，其共同的樹脂的範圍包括聚酯樹脂和改性聚酯樹脂。通過使用共同的樹脂，預空氣過濾器的再循環性提高。

本發明的預空氣過濾器中，第1纖維與第2纖維的比率在全纖維中例如為70質量％以上、優選為80質量％以上、更優選為90質量％以上，也可以為100質量％。剩餘為其他纖維。

前述中空捲曲纖維、低熔點纖維、和根據需要使用的其他纖維通過進行混棉、梳理、交叉纏繞而被製成層疊纖維網。形成纖維網時的全部纖維的加權平均纖度例如優選為7dtex以上、更優選為8dtex以上、進一步優選為9dtex以上，例如優選為20dtex以下、更優選為17dtex以下、進一步優選為15dtex以下。

另外，形成纖維網時的纖維單位面積重量(僅基於纖維質量的單位面積重量)和總單位面積重量(基於全部的使用樹脂成分的單位面積重量)例如優選為50g/m2以上、更優選為80g/m2以上、進一步優選為100g/m2以上，優選為250g/m2以下、更優選為200g/m2以下、進一步優選為180g/m2以下。需要說明的是，在層疊纖維網中的纖維單位面積重量和總單位面積重量與在無紡布或預空氣過濾器中的纖維單位面積重量和總單位面積重量是同等的。根據本發明，即使減小這些纖維單位面積重量和總單位面積重量，也能夠達成優異的剛性，能夠將無紡布或預空氣過濾器輕量化。

需要說明的是，本發明中，可以將滿足前述總單位面積重量的範圍的少量粘結劑樹脂進行噴霧並組合樹脂粘合，但優選不將粘結劑樹脂進行噴霧、浸漬。

4.針刺

對於包含中空捲曲纖維和低熔點纖維的前述纖維網，纖維在平面方向進行取向，通過對這樣的纖維網進行針刺，能夠提高厚度方向的纖維的取向度。若使用非中空捲曲纖維，則即使使用低熔點纖維，也難以提高厚度方向的取向度，通過將中空捲曲纖維和低熔點纖維組合，厚度方向的取向度才變高。而且進而通過組合熱粘合，能夠實現預空氣過濾器的剛性、粉塵保持性、低壓力損失、水浸入時耐性。若更詳細地進行說明，則對於纖維在厚度方向取向的無紡布，粉塵負荷時的厚度的維持性、和剛性非常優異，但由於在預空氣過濾器中纖維密度低，因此容易發生纖維網間的層間剝離、粉塵掉落。另一方面，對於纖維在平面方向取向的無紡布，粉塵的收集性能優異，但厚度方向的剛性差，因此有因粉塵負荷而厚度塌陷、粉塵保持量變少的傾向。因此，通過在沿平面方向排列的層疊纖維網中對中空捲曲纖維進行混棉，即使在平面方向形成了纖維網，纖維網中所含的中空捲曲纖維也在厚度方向進行取向，並且通過進行針刺加工來使纖維網的一部分在厚度方向取向時，針對厚度方向的剛性變大，作為過濾器的收集性能提高。需要說明的是，纖維在厚度方向的取向度可以通過在得到的預空氣過濾器中的取向度來評價。

前述基於針刺的交織優選通過使針僅從無紡布的單側侵入來進行。通過從纖維網的單面側進行針刺加工，能夠形成為單層並且在厚度方向連續的密度梯度結構。該密度梯度也可以由因包含多層的纖維網的層疊而導致的密度梯度簡便地形成，並且較緩。需要說明的是，密度梯度的大小可以在得到的預空氣過濾器中進行評價。

針刺的針粗細例如優選為0.78mm以下、更優選為0.75mm以下、進一步優選為0.70mm以下，優選為0.35mm以上、更優選為0.40mm以上、進一步優選為0.45mm以上。可以組合粗細不同的2種針，例如組合0.60mm以上(優選0.78mm以下)的粗針和小於0.60mm(更優選0.35mm以上)的細針。通過用粗針進行穿孔，從而形成大的纖維束，在厚度方向進行取向，另一方面，通過也使用細針，從而將在厚度方向的纖維取向度緩和，並且能夠防止穿孔開的過大，從而使穿孔面高密度化。

需要說明的是，對於針粗細與針號數的關係，通常已知有28號(0.78mm)、30號(0.75mm)、32號(0.70mm)、42號(0.45mm)、44號(0.40mm)、46號(0.35mm)，但不限定於此。

針的每單位面積的緯密根數(ペネ數)例如優選為15～25根/cm2、更優選為17～23根/cm2、進一步優選為18～22根/cm2。

進行針刺時，進行調整以使從表面進入的針不會出現在裡面(即針深度0mm)為宜。通過使到無紡布的厚度的某一定深度為止的纖維交織而不是使纖維遍及無紡布整體進行交織，從而變得容易在厚度方向形成纖維的取向梯度。

5.熱粘合

對於如上所述地操作進行針刺而得到的纖維網，通過加熱至低熔點纖維的熔點以上並且低於中空捲曲纖維的熔點的溫度，從而通過熔融纖維，纖維間彼此粘接/接合，將無紡布的形狀固定，能夠確保強度。本發明中，在該熱粘合時低熔點纖維發生細徑化，一部分或全部熔融的前述第1纖維與第2纖維熔接，由此能夠形成用於保持水的空間。而且纖維的交織點能夠由低熔點纖維可靠地粘接/接合，因此能夠增強空間強度，即使保持水也能夠維持空間的形狀，能夠防止水進行膜化，也能夠抑制水保持時的壓力損失的增大。

熱粘合時的加熱溫度例如優選為100℃以上、更優選為120℃以上、進一步優選為140℃以上，例如優選為200℃以下、更優選為190℃以下、進一步優選為180℃以下。

加熱時間例如優選為10秒以上、更優選為20秒以上、進一步優選為30秒以上，例如優選為5分鐘以下、更優選為3分鐘以下、進一步優選為2分鐘以下。

6.空氣過濾器

對於如上所述地操作進行熱粘合而成的無紡布，通過切割加工成適當的形態，能夠製成預空氣過濾器。另外，根據需要，也可以在切割加工前或切割加工後使針刺加工面通過加熱輥、加熱板間來進行平滑處理。通過進行平滑處理，能夠減小針刺孔，進而防止針刺面的起毛，從而能夠由高密度面的密度增大帶來收集效率的提高。而且，無紡布的剛性增大，因此處理性、切割加工性也提高。預空氣過濾器的表裡的判別也變得容易。

預空氣過濾器具有保護設置於內燃機的吸氣系統的主過濾器的作用，並在前述吸氣系統中設置在主空氣過濾器的上遊側(空氣流入側)。圖1是示出由該預空氣過濾器和主空氣過濾器構成的內燃機用空氣過濾器的一例的局部剖切示意性立體圖。圖示例的主空氣過濾器2由對無紡布或濾紙進行打褶加工而成的多個整齊排列的過濾材料4和用於固定該過濾材料4的框架3構成。而且在該主空氣過濾器2的空氣流入側配設有預空氣過濾器1，供給至內燃機的空氣首先通過該預空氣過濾器1，粗的粉塵被去除，接著利用主空氣過濾器2，細的粉塵也被去除。

對於本發明的預空氣過濾器，中空捲曲纖維由低熔點纖維固定，並且在厚度方向的纖維取向度為適當的值，另外，為單層並且具有優異的密度梯度。因此剛性和粉塵保持量優異，並且具有低壓力損失特性，而且水浸入時耐性也優異。因此，能有效且長期地保護主空氣過濾器，另外，也能夠提高粉塵收集效率。

密度梯度的大小可以通過預空氣過濾器的空氣流出側的密度與空氣流入側的密度的比進行評價，其大小可以根據所要求的過濾器性能進行適宜設定。對於空氣流出側的密度，相對於空氣流入側的密度，例如優選為1.05倍以上、更優選為1.10倍以上、進一步優選可以設為1.3倍以上，例如優選為3.0倍以下、更優選為2.6倍以下、進一步優選可以設為2.0倍以下。為這樣的範圍時，能夠進一步增大粉塵保持量，能夠使過濾器壽命更長。

預空氣過濾器的空氣流出側的密度例如優選為0.012g/cm3以上、更優選為0.018g/cm3以上、進一步優選為0.022g/cm3以上，例如優選為0.04g/cm3以下、更優選為0.035g/cm3以下、進一步優選為0.030g/cm3以下。

預空氣過濾器的空氣流入側的密度例如優選為0.005g/cm3以上、更優選為0.008g/cm3以上、進一步優選為0.010g/cm3以上，例如優選為0.025g/cm3以下、更優選為0.020g/cm3以下、進一步優選為0.018g/cm3以下。

預空氣過濾器整體的密度例如優選為0.010g/cm3以上、更優選為0.012g/cm3以上、進一步優選為0.014g/cm3以上，例如優選為0.030g/cm3以下、更優選為0.026g/cm3以下、進一步優選為0.023g/cm3以下。

預空氣過濾器在厚度方向的纖維取向度例如優選為20°以上、更優選為25°以上、進一步優選為30°以上，例如優選為50°以下、更優選為45°以下、進一步優選為40°以下。纖維取向度可以通過實施例中記載的方法進行測定。

預空氣過濾器的表觀厚度例如優選為3mm以上、更優選為5mm以上、進一步優選為6mm以上、例如優選為12mm以下、更優選為10mm以下、進一步優選為8mm以下。

將本發明的預空氣過濾器供於後述的實施例的壓力損失試驗時的壓力損失例如為40pa以下，優選為30pa以下，更優選為25pa以下。對壓力損失的下限沒有特別限定，例如即使為15pa左右、特別是20pa左右也可以說是良好的預空氣過濾器。

將本發明的預空氣過濾器供於後述的實施例的粉塵負荷時厚度減少試驗時的厚度減少率例如為88％以上，優選為90％以上，更優選92％以上。另外，對厚度減少率的上限沒有特別限定，例如即使為100％以下、特別是97％以下也可以說是良好的預空氣過濾器。

將預空氣過濾器供於後述的實施例的粉塵保持試驗時的粉塵保持量例如為90g/0.1m2以上，優選為100g/0.1m2以上，更優選為120g/0.1m2以上。對粉塵保持量的上限沒有特別限定，例如即使為300g/0.1m2以下、特別是200g/0.1m2以下也可以說是良好的預空氣過濾器。

將預空氣過濾器供於後述的實施例的漏水(水抜け)試驗時，在試驗後的流出側的預空氣過濾器表面幾乎未觀察到漏水，水侵入到預空氣過濾器內部並被保持。因此漏水試驗中的預空氣過濾器的水保持量極高，達5.5～12g(更優選6.0～11g)。

作為主空氣過濾器，可以使用公知的各種過濾器。在與本發明的預空氣過濾器組合中，特別適合的主空氣過濾器優選為使用了濾紙制或無紡布制的濾材的空氣過濾器，特別是使用了密度高、能發揮高粉塵清潔效率的濾紙制的濾材的空氣過濾器。特別是空氣過濾器為將密度不同的多個層層疊而成的過濾器，例如具有以下的特性。

1)通氣阻力

主空氣過濾器的通氣阻力例如為100pa以上、優選為200pa以上，為400pa以下、優選為300pa以下。

需要說明的是，通氣阻力是根據jisd1612(汽車用空氣濾清器試驗方法)，通過在以下的條件下進行試驗而得到的值。

有效過濾面積：1760cm2、投影面積：281cm2、空氣量：5.7m3/分鐘、空氣速度：54cm/秒

2)粉塵收集效率、收集量

主空氣過濾器的粉塵收集效率例如為90％以上、優選為95％以上、更優選為97％以上，例如，上限不特別限制，優選100％。

另外，粉塵收集量例如為70g以上、優選為100g以上、更優選為120g以上，例如為200g以下、優選為180g以下。

需要說明的是，粉塵收集效率和收集量是根據jisd1612(汽車用空氣濾清器試驗方法)實施而得到的值，特別是粉塵收集效率是根據jisd16129.4(3)中規定的全壽命清潔效率試驗實施而得到的值，另外，粉塵收集量是根據jisd161210實施而得到的值。各自的試驗條件設定為如下。

有效過濾面積：1760cm2、空氣量：5.7m3/分鐘、空氣速度：54cm/秒、粉塵：jisz89018種、粉塵濃度：1g/m3、試驗結束條件：增加阻力300mmaq時

作為能使用本發明的空氣過濾器的內燃機，可例示出活塞式發動機(往復式發動機)、旋轉式發動機、燃氣渦輪發動機、噴氣式發動機等，優選列舉出汽車用發動機。

本申請主張基於在2015年2月24日申請的日本專利申請第2015-034054號的優先權的利益。為了參考，在2015年2月24日申請的日本專利申請第2015-034054號的說明書的全部內容被援引至本申請。

實施例

以下，舉出實施例更具體地對本發明進行說明，當然本發明並不受下述實施例限制，也可以在可適合前述/後述的主旨的範圍內適當地施加變更來進行實施，其均包含在本發明的技術範圍中。

本申請說明書中採用的無紡布的評價方法如下。

(1)平均纖度；對使用的纖維的纖度根據使用質量比進行加權平均。

(2)捲曲率；根據jisl1015的8.12.2法。

(3)中空率；由纖維的截面照片根據下式算出。

中空率(％)＝(中空部的截面積/纖維的截面積)×100

(4)捲曲數；根據jisl1015的7.12法。

(5)纖維長；基於jisl10158.4.1c)直接法(c法)，將纖維筆直地拉伸而不使其伸長，在攤平布用尺(置尺)上進行測定。

(6)單位面積重量；根據jisl1913的6.2法。

(7)表觀厚度；使用jis1級鋼尺測定表觀厚度。

(8)整體密度；用預空氣過濾器整體的單位面積重量除以預空氣過濾器整體的表觀厚度來求出。

(9)流入側密度、流出側密度、密度比

用銳利的切刀對截面進行切割，以使成為一半的厚度，分離為流入側和流出側。對各自的單位面積重量和表觀厚度進行測定，根據下式算出。

流入側密度(g/cm3)＝流入側的單位面積重量/流入側的表觀厚度

流出側密度(g/cm3)＝流出側的單位面積重量/流出側的表觀厚度

密度比＝流出側密度/流入側密度

(10)厚度方向纖維取向度

使用hitachihigh-technologiescorporation制的掃描電子顯微鏡tm3000型miniscope以倍率40倍對預空氣過濾器的截面拍攝圖像。需要說明的是，拍攝時，作為零點校準，使拍攝後的照片的橫向和縱向與無紡布的機械方向(md)和寬度方向(cd)方向一致。

然後將拍攝的圖像印刷成a4尺寸，對處於流出側的任意1mm2中的纖維，對每隔0.1mm長度圖像中包含的全部纖維，用量角器測定角度。將測定的角度的平均值作為纖維取向度。其中，角度以0～90°進行評價，超過90°的情況下，纖維取向度的評價使用由(180°-測定值)求得的角度。

(11)漏水試驗

使用根據jisl10927.2法的拒水度試驗裝置進行評價。

將預先測定了重量的200mm×200mm的試驗片設置在試驗片夾具上，將250ml水倒入漏鬥中，並散布到試驗片上。

從水的散布開始2分鐘後取出試驗片，目視觀察附著於表面的水的狀態，按照下述基準對壓力損失特性進行評價。

○：水在表面的附著少，水浸入到無紡布的內部

×：水大量附著在表面(即，壓力損失高)

將附著於表面的多餘的水去除後，測定試驗片的重量，根據下式算出。

水保持量(g)＝試驗後的試驗片重量(g)-試驗前的試驗片重量(g)

另外，對於漏水性，通過目視及觸感對試驗後的流出側的試驗片表面評價漏水的有無。

(12)粉塵負荷時厚度減少率

對200mm×200mm尺寸的試驗片的表觀厚度(t0)進行測定後，測定在對試驗片負荷了15kg/m2的荷重的狀態下的表觀厚度(t1)，根據下式算出。

粉塵負荷時厚度減少率(％)＝(t1/t0)×100

(13)壓力損失

根據jisd1612(汽車用空氣濾清器試驗方法)，在以下的條件下進行試驗，由此可以測定。

有效過濾面積：0.1m2、空氣量：3.6m3/分鐘、空氣速度：60cm/秒

(14)粉塵保持量

根據jisd16129.4(3)中規定的全壽命清潔效率試驗，以3.6m3/分鐘的空氣量投入jisz8901-8種粉體。在增加阻力150mmaq時結束試驗，確定在該階段的粉塵保持量。

實施例1

分別稱量作為高熔點纖維的中空表觀(顕在)捲曲聚酯纖維(聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、熔點260℃、纖度6.6dtex、纖維長51mm、捲曲率20％、捲曲數9個/英寸、中空率27％)20重量％、第1低熔點聚酯纖維(芯為pet、鞘為改性聚酯(l-pet)、熔點110℃、玻璃化轉變溫度60℃、纖度4.4dtex、纖維長51mm)15重量％、以及第2低熔點聚酯纖維(芯為pet、鞘為改性聚酯(l-pet)、熔點110℃、玻璃化轉變溫度60℃、纖度17dtex、纖維長51mm)65重量％，混棉後進行梳理，接著進行交叉纏繞，得到層疊纖維網。對該層疊纖維網，從其單面側，用針號為40號的針(organneedleco.，ltd.制：fpd1-40、編帶尺寸0.50mm)、以針根數為20根/cm2、針深度為0mm進行針刺加工。接著在將熱風的溫度保持為160℃的傳送帶式連續熱處理機中，進行1分鐘熱處理，得到單位面積重量150g/m2、表觀厚度7.2mm的預空氣過濾器用短纖維無紡布。

實施例2～7、比較例1～2

按照下述表1～2所示改變高熔點纖維和低熔點纖維的種類和量，並且按表1～2所示改變針刺條件，除此以外，與實施例1同樣地操作。

需要說明的是，本製造例中使用的纖維如下。

「中空表觀捲曲纖維(conjugate)」是指具有並排結構的中空的捲曲纖維，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)，熔點為260℃、纖度為7.7dtex、纖維長為51mm、捲曲率為16％、捲曲數為8個/英寸、中空率為10％。

「非中空纖維」是指實心的捲曲纖維，包含聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)，為熔點260℃、纖維長51mm、具有表中所示的捲曲率、捲曲數、纖度的纖維。

「l-pp」是指熔點130℃、玻璃化轉變溫度-20℃、纖度20dtex、纖維長64mm的包含聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂的低熔點纖維。

比較例3

不通過針刺使纖維交織，除此以外，通過與實施例1同樣的方法得到預空氣過濾器用短纖維無紡布。

比較例4～5

稱量100重量％的非中空纖維(聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、熔點260℃、纖度6.6dtex或17dtex、纖維長51mm)，進行梳理，接著進行交叉纏繞，得到層疊纖維網。對該層疊纖維網從其單面側在表2所示的條件下進行針刺加工後，將丙烯酸系乳液噴霧塗布，從而使其浸滲。在將熱風的溫度保持為150℃的傳送帶式連續熱處理機中進行5分鐘熱處理並乾燥，得到預空氣過濾器用短纖維無紡布。

對實施例及比較例中得到的預空氣過濾器用短纖維無紡布的各特性進行評價。將結果示於表1～2。

[表1]

[表2]

產業上的可利用性

本發明的預空氣過濾器可以用於內燃機的吸氣管線中。

附圖標記說明

1預空氣過濾器

2主空氣過濾器

3框架

4過濾材料