JPH0530482B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 熱可塑性繊維と熱可塑性樹脂でない繊維とか
らなる別個の繊維で作つた無秩序に配列された混
合物からなる、空気含有不織バツトを形成する工
程を含み、前記繊維が前記バツトの気孔を構成
し、更に前記バツトを所望の形状の流体フイルタ
ーに成形する工程を含む流体フイルターの製造方
法において、前記方法が、バツトを形成した後バ
ツトを所望の形状に成形する前に前記バツトの気
孔径を固定し、次いで、バツトを所望の形状に成
形する前に、バツトを型に押入れ、バツトを成形
するときに、気孔径がバツトの伸張によつて変わ
らないようにバツトを型に垂らす工程を含むこと
を特徴とする流体フイルターの製造方法。

２ 前記方法が、バツトを成形しながら、熱可塑
性繊維が粘着性になる温度と少なくとも等しい温
度までバツトを加熱する工程を含むことを特徴と
する、請求項１で請求した流体フイルターの製造
方法。

３ バツトを成形するときに、前記バツトを圧縮
することを特徴とする請求項１又は請求項２で請
求した流体フイルターの製造方法。

４ 繊維の前記混合物を空気でコンベヤーに搬送
して、前記繊維を前記コンベヤーに無秩序に体積
させることによつてバツトを形成することを特徴
とする、請求項１、請求項２又は請求項３で請求
した流体フイルターの製造方法。

５ バツトを形成した後に、熱反応樹脂をバツト
に加え、次いで、樹脂を硬化させる工程を含む、
気孔径を固定する工程を特徴とする、上記請求項
のいずれか１つで請求した流体フイルターの製造
方法。

明細書 本発明は、例えば、燃焼用空気を濾過するため
に、すなわちオイルフイルター、或いは燃料フイ
ルターとして自動車の空気誘導システムに使用す
る、成形・形成フイルターの製造方法に関する。

米国特許第3762564号に開示されたような成
形・形成フイルターは、一貫した濾過特性をもつ
て、経済的に大量に製造されることができなけれ
ばならなかつた。フイルターの濾過特性は、気孔
径の関数であることが知られている。従つて、米
国特許第3462564号は、別個の繊維で作つた無秩
序に配列された混合物から成る不織布を形成する
工程を含み、前記繊維が、前記バツトの気孔を構
成し、更に、１回又は２回以上からみ合うように
空気で搬送され、有孔コンベヤーに体積された、
無秩序に配列された繊維混合物で製造した前記バ
ツトを、所望の形状の流体フイルターに成形する
工程を含む、成形フイルターの製造方法を開示す
る。成形を可能にするために、熱可塑性繊維を繊
維混合物に混入させるのが良い。

かかるバツトをフイルターに成形するにあたつ
ては、合理的に均一な気孔径を保ちながら、気孔
径を制御すること及びこれと同時にフイルターを
所望の形状に成形することの両方が比較的困難で
あることが知られている。そこで、本発明は、バ
ツトを所望の形状に成形する前に、繊維を互いに
からませること（かくして気孔径を決めること）
によつてこの問題を解決する。成形前に決められ
た繊維の〓間の形状は、成形作業中多少変えられ
てしまうけれども、気孔は、成形中ほぼ同じ大き
さのままであり、一定で、予想でき、制御できる
仕方で変化する。バツトを形成するとき、ラテツ
クス樹脂バインダーをバツトに加えることによつ
て繊維を互いに固定し、かくして気孔径を確立す
る。繊維の〓間の大きさ、従つて完成フイルター
の気孔径は、大量の樹脂、或いは少量の樹脂を用
いることによつて、または小さな気孔径のフイル
ターを成形するために小径の繊維を使用すること
によつて、或いは大きな気孔径のフイルターを成
形するために大径の繊維を使用することによつて
変えられる。

熱可塑性バインダー繊維を使用することによつ
て繊維の〓間を固定し、バインダー繊維の粘着点
以上の温度までバツトを加熱しながらこれを圧縮
し、次いで非加熱ローラーを使用してバツトを所
望の厚さに圧縮することによつて繊維組織のから
み合いを得ることできる。次いで、バツトを成形
する。成形前に〓間を固定するために、熱可塑性
繊維を含むバツトをニードルロツキングすること
によつて〓間を固定しても良い。実際は、成形前
に、機械的にからみ合わせる工程、例えばニード
ルロツキング、ニードルルームによるからませ、
或いは水素からませ（hydroentanglement）によ
つて〓間を固定する。気孔径を固定する方法のい
かんを問わず、バツトを型に押入れ、その後バツ
トが伸張し（、かくして気孔を損傷し、これによ
つて気孔径が変えられ）ないように所望の形状に
成形する。従つて、本発明は、前記材料が不織バ
ツトであり、前記方法が、バツトを形成した後、
バツトを所望の形状に成形する前に気孔径を固定
し、次いで、バツトを所望の形状に成形する前
に、バツトを型に押入れ、バツトを成形するとき
に、気孔径がバツトの伸張によつてほぼ変わらな
いように、バツトを型に垂らす工程を含むことを
特徴とする。

バツトを作る繊維の混合物に熱可塑性バインダ
ーを使用することも本発明の特徴である。成形
中、バインダー繊維を加熱金型で軟化させること
ができる。また、フイルターを作つているバツト
を伸張させないようにし、これによつて、バツト
を作るときに確立され、そして熱可塑性樹脂で固
定された気孔径を維持しながら、ほぼ均一な厚さ
のフイルターを製造するために、成形中バツトを
型に押し込むことが必要である。伸張を許せば、
フイルターの部分の気孔組織が損傷してしまうの
で均一な気孔径を保証することができない。本発
明のこれらの利点及びその多の利点は、添付図面
を参照した以下の説明から明らかになるであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で使用する、空気を含むバツ
トを製造するのに用いる機械の横断面図であり、 第２図は、本発明で使用するコンベヤー、樹脂
アプリケーター及び硬化炉を概略的に示す側面図
であり、 第３図は、第１図及び第２図の機械によつて製
造されたバツトをフイルターに成形するのに使用
する型の略図であり、 第４図は、第３図に示した型で製造された製品
を示す分解図であり、 第５図は、本発明による、完成フイルターの横
断面図である。

今、図面を参照すると、本発明の方法は、全体
を第１図に示した機械を使用して、無秩序に配置
された繊維で、空気含有バツトを形成する工程を
含む。次いで、第１図の機械によつて形成された
バツトは、第２図に示す装置に送られ、かかる機
械では、ラテツク樹脂がバツトに加えられて、固
められ、これによつてバツトの繊維の〓間を固定
する。所定のラテツクス樹脂は、架橋によつて、
ついには樹脂を非熱可塑性状態に硬化させる反応
位置を有するのが良い。次いで、第３図に示す型
を使用して、バツトを所定の形状に成形する。次
いで、第４図に示すような、種種の形状のフイル
ターを入れ子にして、第５図に示す完成フイルタ
ーを作る。

第１図に示すように、ランドーマシンコーポレ
ーシヨンから市販され、全体を米国特許第
3918126号に開示されたタイプの、全体を参照番
号２０で示す、空気含有不織バツト成形機械は、
２つの比較的大きなハウジング２２，２４を有す
る。ハウジング２２は、全体を番号２８で示す繊
維混合物を収容する、比較的大きなホツパー２６
を有する。繊維混合物２８は、ビニル繊維のよう
な熱可塑性繊維、或いは熱硬化性樹脂で作られた
繊維と、例えば木材パルプ繊維や織物繊維などの
熱可塑性樹脂でない繊維との両方から成る。異な
る種類の繊維の相対的な量を広範囲に亘つて変え
ることができるけれども、熱可塑性繊維約30％と
残りを非熱可塑性繊維とした混合物によつて良好
な結果が得られることがわかつている。搬送エプ
ロン３０を適当な動力源（図示せず）で作動し
て、繊維２８を、全体を番号３２で示す持ち上げ
エプロンに向けて、第１図で見て右に移動させ
る。持ち上げエプロン３２には、スパイク３４が
設けられているので、エプロン３２は、繊維を第
１図で見て上方に搬送する。全体を３６で示すス
トリツパーエプロンが、第１図で見て、ホツパー
２６の上部に取付けられている。送風機（図示せ
ず）が、計量空気流を作り、この計量空気流は、
エプロン３６の上部レースと、ハウジング２２
の、上部レース部分と対応する部分との間に構成
された流路３８を通る。流路３８を通る計量空気
流は、持ち上げエプロン３２から繊維を所定の割
合で取り除く。残りの繊維は、流路４０を通つて
ホツパー２６に戻される。流路３８を通る計量空
気流は、その他の繊維をダクト４２に押し入れ
る。ダクト４２を通る空気流は、矢印Ａで示すよ
うに回転する多孔コンデンサースクリーン４６に
入り込む。供給マツト４４が、スクリーン４６と
機械式ロール４８との間に形成される。供給マツ
ト４４は、機械式ロール４８によつて供給ロール
５０に移送され、次いで、在来の歯付ノーズバー
５２を通過する。繊維は、全体を番号５４で示す
テーカインによつてノーズバー５２から掻き落と
される。テーカイン５４には、テーカイン５４の
幅全体に亘つて、円周まわりにスパイク、すなわ
ち歯５６を構成する歯付面が形成されている。テ
ーカイン５４は、第１図に矢印Ｂで示すように回
転するように駆動される。

繊維は、テーカイン５４の回転速度によつて起
こされる遠心力及び送風機５８によつて作られる
空気流によつて、テーカイン５４からはぎ取られ
る。送風機５８は、ハウジング２４内に構成され
た室６０に空気を送る。送風機５８からの空気流
は、ダクト６２、テーカイン５４の面の一部のそ
ばを通つてダクト６４に導かれる。繊維は、テー
カインから取り除かれ、送風機５８からの空気流
によつて、ダクト６４を通つて、全体を番号６６
で示す有孔コンベヤーに運ばれる。送風機５８の
入口は、コンベヤー６６の一部を構成する有孔ベ
ルト７０を介してダクト６４と通ずるダクト６８
に連結されている。ベルト７０は、多孔性であつ
て、空気を通すことができるので、送風機５８
は、空気をダクト６２，６４，６８を通して循環
させることができる。有孔ベルト７０は、適当な
原動機（図示せず）によつて駆動されるガイドロ
ーラ７２に取付けられている。不織バツトは、防
塵カバー７６から延びる部分７４を有する有孔ベ
ルト７０上に形成される。

次いで、バツトは、有孔ベルト７０から、第２
図に全体を番号７８で示すコンベヤーに移送され
る。コンベヤー７８をコンベヤー７０の端に配置
して、バツトを第１図に示す機械から第２図に示
す機構に直接移送するのが好ましい。コンベヤー
７８は、ローラー８２，８４に取付けられたベル
ト８０を有する。従つて、バツトは、第２図に矢
印Ｘで示す方法に移動する。ラテツクス熱可塑性
樹脂、或いは熱硬化性樹脂が、ホツパー８６に収
容され、在来のスプレーノズル８８によつてベル
ト８０で支持されたバツトに供給される。真空プ
ーラ９０が、有孔ベルト８０の下に配置されてお
り、この真空プーラ９０は、バツトを通して樹脂
を引つ張つて、バツトに適切な量の樹脂を含浸さ
せるようにする。真空プーラ９０によつて引つ張
られた余分な樹脂は、当業者に良く知られている
方法でホツパー８６に再循環される。次いで、バ
ツトは、在来の炉９２に移動され、そこで樹脂は
全体的に、或いは部分的に硬化される。勿論、所
定の樹脂が、自己硬化性である場合には、炉９２
をはぶいてもかまわない。ベルト８０は、第１図
のベルト７０と全体的に同じ構造のものである。
すなわち、ベルト８０は、当業者に良く知られて
いるタイプの一般的な有孔構造のものである。ノ
ズル８８によつてバツトに供給された樹脂は、無
秩序に配列されたバツト繊維を適所に保持する接
着剤として作用する。

成形前に繊維の〓間を固定することによつてフ
イルターの気孔径を決める。成形中、気孔径、特
にＺ方向、すなわち高さ方向が変化するかもしれ
ないけれども、その変化は、一定で、予想でき、
そして成形中バツトに加えられる圧力及び／又は
熱を調節することによつて、制御することができ
る。成形前に〓間の大きさを固定することによつ
て、材料の濾過特性を決め、これを制御するのが
良い。材料を成形する前に気孔径を固定しない
と、気孔径を制御することが極めて困難であるこ
とが知られている。従つて、濾過特性は、気孔径
を制御しない場合には著しく変化した。勿論、〓
間の大きさ、従つて濾過特性は、バツトに加えら
れるラテツクス樹脂の量を制御することによつ
て、及び／又はバツトが作られる繊維の大きさを
制御することによつて調節することもできる。例
えば、繊維の大部分が例えば3DPEのものである
バツトの〓間は、大部分が15DPEの繊維である
バツトの〓間よりもずつと小さい。

次いで、バツトをベルト８０から取り去り、全
体を番号９４で示す従来の開放式雌型の頂部に置
く。第３図に示すように、拘束されない余分のバ
ツト材料を９６の如く形成し、プランジヤー９８
によつて、バツトを伸張させることなく型９４に
押し込むのが良い。余分の材料を９６の如く形成
することによつて、プランジヤー９８がバツトを
型に押し込むと、バツト材料が型に垂れる。型の
側壁１００，１０２は、プランジヤーの大きさに
対して充分な遊びをもつて設計されていて、バツ
ト部分、すなわち型９４に押し入れられるバツト
部分に所定の圧力を及ぼす。１０４で略図的に示
す適当な抵抗加熱器が、型を、使用者によつて制
御される温度に加熱する。本発明によれば、この
温度は、すくなくとも、バツトに混合された熱可
塑性樹脂が粘着性になり、かくしてバツトを第４
図に示す形状に成形することができる温度以上で
なければならない。バツトの成形は、バツトに加
えられたラテツクス樹脂が硬化しない程度に、樹
脂の硬化を終える。勿論、米国特許出願第916270
号に開示されるように、上記出願で説明される勾
配密度効果を得るように、プランジヤー、或いは
型のいずれかをいろいろな温度に維持すること
は、本発明の範囲内にある。先に説明したよう
に、バツトを、雌型の壁とプランジヤーで圧縮す
ることも本発明の範囲内にある。上述したよう
に、上述のラテツクス樹脂を加えると、繊維の〓
間は固定されるが、バツトを圧縮することによつ
て、〓間はもつと複雑になる。

１つの型９４とプランジヤー９８のみを図示し
たけれども、本発明によれば、異なる直径で作ら
れた製品が必要にされることから、一連のかかる
型とプランジヤーが必要になることを理解すべき
である。第４図を参照すると、第３図に図示した
型と同様な型のセツトで成形された、２次成形品
１０６，１０８，１１０，１１２が図示されてお
り、これらは透過率が異り、製品１０６がもつと
も透過性が高く、製品１１２がもつとも透過率が
低い。

第５図を参照すると、製品１０６乃至１１２が
これらを互いに入り子にすることによつて組立ら
れる。従つて、キヤツプ１１６を組立てた製品に
取付けて、全体を番号１１４で示すフイルター要
素を成形する。勿論、要素１１４は通常、米国特
許第4144168号に開示されるように、必要な入口
及び出口、逆流防止バルブ及びリリーフバルブ等
を有する金属容器に収容される。同じ容量の在来
のひだ付紙フイルターでは、フイルターを支持す
るために金属中心管が必要である。しかしなが
ら、少なくとも製品１１２は、必要な支持を提供
するために十分な剛性を有しつつ、濾過材の一部
として作用する。従来技術のフイルターに使用さ
れる、いくつかの必要な支持体、ばね等も第５図
に示すフイルター要素では省かれている。流体
は、矢印Ｃで示すような方向に、フイルター要素
を通る。

本発明を制限するものではないが、例として、
以下の例を提供する。

第１図の装置を使用して、ビニヨンとして商業
的に知られているビニル重合体で作られたバイン
ダー繊維約30％と残りが木材パルプ繊維から成る
空気含有バツトを製造する。このバツトを、第２
図に示す装置を使用して、ラテツクス樹脂で処理
し、硬化させる。次いで、バツトの一部を選定
し、これを第３図に示すように開放式雌型に置
く。バツトを拘束しない状態にして、プランジヤ
ー９８が、バツトを伸張、或いはその他変形させ
ることなく、バツトを型に押し入れ、かくして、
気孔径は、第２図にあるように一定のままであ
る。成形作業が終わると樹脂が完全に硬化する。
成形後、製品を型からり出し、次いで第４図に示
すように他の製品と組み合わせて、第５図に示す
完成フイルター製品を成形する。