CN100427731C - 保持密封材料及废气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于废气净化装置等的保持密封材料以及含有保持密封材料的废气净化装置。所述的保持密封材料是由以无机纤维形成的片材构成的，将上述片材以圆周状缠绕在废气处理体的外周面，接合上述片材的端部并进行固定。所述片材在所接合的上述端部具有至少一组的凸起部和凹口部，对于各组的凸起部，将凸出长度L和凸出宽度W中长度较小的一方的长度设为P时，在所述各组的凸起部的前端的角部和所述各组对应于凸起部的凹口部的侧部的前端上所形成的曲面形状的曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，0.5≤R＜P/2)的范围内。

Description

保持密封材料及废气净化装置
技术领域
本发明涉及特别地用于废气净化装置等的保持密封材料以及含有保持密封材料的废气净化装置。
背景技术
进入本世纪后，车辆数急剧增加，与此成比例，从车辆的内燃发动机排出的废气的量也趋于急剧增大。特别地，由于柴油发动机的废气中含有的各种物质是引起污染的原因，因而目前对世界环境具有持续深刻的影响。
在这种情况下，迄今提出并实际应用了各种废气净化装置。一般的废气净化装置为如下结构，在连接于发动机的废气歧管的排气管上设置外壳(金属壳)，其中，配置了具有多个微细的孔的废气处理体。作为废气处理体的一个例子，可以举出催化剂担载体或柴油·颗粒·过滤器(DPF)等废气净化过滤器。例如，对于DPF，根据上述结构，废气通过废气处理体时，微粒在其孔的周围的壁上被捕集，从而能够除去废气中的微粒。对于废气处理体的构成材料，除了金属或合金，还有陶瓷等。作为由陶瓷形成的废气处理体的代表例子，已知有堇青石制的蜂窝过滤器。最近，考虑到耐热性、机械强度、化学稳定性等，将多孔质碳化硅烧结体用作废气处理体的材料。
通常在上述的废气处理体和金属壳之间设有筒状的保持密封材料。保持密封材料用于防止由于车辆行驶等使得废气处理体与金属壳相接触而导致的破损，进一步防止废气从金属壳与废气处理体之间的间隙泄漏出。此外，保持密封材料还具有下述作用：其可防止废气的排压所导致的废气处理体的脱落。进一步，为了维持反应性，废气处理体需要保持在高温下，因此要求保持密封材料还具有绝热性能。作为满足这些要素的部材，可以举出由氧化铝类纤维等无机纤维形成的片材。
将该片材缠绕在废气处理体除开口面以外的外周面，使该片材与废气处理体整体固定，籍此使该片材发挥作为保持密封材料的功能。然后，将该整体物设置于金属壳内，构成废气净化装置的一部分。
作为将该整体物设置于金属壳内的方法，有如下方法：预先将金属壳分为两个半圆状的部分，在其中放入在废气处理体上缠绕了保持密封材料的整体物，接着，将两部分的金属外壳粘合成筒状的方法；或将金属壳制成剖面C形状、U形状，在其中放入上述整体物，接着，将金属壳封成筒状的方法；进一步，近年来为了提高操作性，简略工序，采用如下方法：预先准备圆筒状的金属壳，将上述整体物压入其中来进行组装的方法。
此外，迄今，作为在废气处理体上缠绕保持密封材料来进行整体化的方法，使用如下方法：预先准备缠绕所需尺寸的片材24，如图1所示，将该片材24的相互接合的一个端部切断形成凸起部，并将接合的另一端部切断形成凹口部。将如此切断加工的片材在废气处理体的外周面缠绕成圆周状，使凸起部嵌入凹口部，进一步，可以通过在端部之间进行敲打来将保持密封材料固定于废气处理体的外周部(例如专利文献1)。
[专利文献1]特开2002-68709号公报
但是，在以往的方法中，将片材加压裁断加工成上述形状时，在切断面上产生多根的截留纤维。特别在诸如片材的接合端面的凸起部或凹口部等凹凸形状的外角处或内角处存在多根这种截留纤维。将片材缠绕、固定在废气处理体上时，这种截留纤维阻碍了片材在接合面上的接合，在接合部位产生错位，会产生接合部的接合力降低的问题。此外，若在该接合面上的接合不充分的状态下将保持密封材料和废气处理体的整体物压入金属壳，则由于施加于片材的剪切力，片材容易产生变形或偏离，因此，在这种接合状态下组装片材所形成的装置有时不能维持良好的密封性和保持力。另外，为了避免上述问题，操作者有必要在缠绕、固定片材前通过手工操作除去片材的截留纤维，因而还存在操作效率显著降低的问题。
而且，受材质改变等的影响，DPF等废气处理体的比重有逐渐增加的趋势，保持该废气处理体的保持密封材料的厚度也随之增厚，因此在今后，片材的裁断加工时产生截留纤维的问题可能日益明显。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供由下述片材所形成的保持密封材料，所述片材可以在接合部形成合适的接合状态；本发明的目的还在于提供废气净化装置，所述废气净化装置具有上述保持密封材料，对废气处理体的保持性优异。
本发明的保持密封材料是由片材构成的保持密封材料，所述片材是由无机纤维形成的，其特征在于，所述片材在一端具有凸起部，在另一端具有与所述凸起部吻合的凹口部，所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端为曲面形状。通过裁断片材使其具有这种形状，可以减少在凸起部或凹口部产生的截留纤维。此外，即使在裁断后产生一些截留纤维，由于所述部位是曲面形状，因而可将截留纤维收纳在凹口部的内部所产生的间隙中，籍此可以在与设计相对应的状态下进行端部的接合。
特别地，对于所述保持密封材料，将片材的所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，优选在所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端所形成的曲面形状的曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，0.5≤R＜P/2)的范围内。据此，可以避免片材嵌合部的接合力的降低。
优选如下使用所述保持密封材料：将所述片材以圆周状缠绕在废气处理体的外周面，使所述片材的端部彼此接合，以此固定所述保持密封材料。
而且，将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，进一步优选所述片材中所述凸起部的根部和所述凹口部的底部具有如下的曲面形状，所述曲面形状的曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，0.5≤R＜P/2)的范围内。据此，进一步降低上述各追加部位所产生的截留纤维的量。
此外，所述曲率半径R(mm)优选在0.5≤R≤P/3的范围内。据此，可以降低片材中上述各部位所产生的截留纤维的量，同时，可以更有效地抑制由于接触区域的减少导致的片材的嵌合部上的接合力的降低。
此外，所述片材优选通过对无机纤维的层积状片进行针刺处理来构成。这是因为，通过针刺处理，在片材的厚度方向上编入纤维，可以提高片材的密度，同时，可以使片材的厚度变薄。
此外，所述片材优选含有粘合材料。据此可将纤维彼此粘着，使得在对保持密封材料进行切断加工时、或将保持密封材料缠绕于废气处理体后封入金属壳时，可以防止纤维的飞散。作为粘合材料，可以使用有机粘合材料或无机粘合材料。作为有机粘合材料，可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、橡胶类树脂、苯乙烯类树脂等，此外作为无机粘合材料，可以使用氧化硅溶胶、氧化铝溶胶等。特别优选使用有机粘合材料。这是由于树脂可通过使用中的废气的热来分解除去，通过保持密封材料的复原力来提高保持密封材料对废气处理体的保持力。
所述无机纤维的平均直径优选大于等于6μm。据此，可使片材易于被切断。
此外，所述无机纤维优选为氧化铝和氧化硅的混合物。据此，可以提高保持密封材料的绝热性能。
此外，所述废气处理体可以是催化剂担载体或废气过滤器。
本发明的废气净化装置，其是由废气处理体、保持密封材料和壳构成的废气净化装置，所述保持密封材料是由以无机纤维形成的片材所构成的，用该保持密封材料在所述废气处理体的外周面缠绕成圆周状，所述壳收纳所述废气处理体，其特征在于，所述片材在一端具有凸起部，在另一端具有与所述凸起部吻合的凹口部，所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端为曲面形状。
其中，若将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，优选所述片材中所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端具有如下的曲面形状，所述曲面形状的曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，0.5≤R＜P/2)的范围内。
此外，将所述凸起部的长度L和凸起部W中的长度较小的设为P时，优选所述片材中所述凸起部的根部和所述凹口部的底部具有如下的曲面形状，所述曲面形状的曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，0.5≤R＜P/2)的范围内。
此外，所述片材的所述曲率半径R(mm)优选在0.5≤R≤P/3的范围内。
在本发明的废气净化装置中，通过具有如上所述的保持密封材料的特征，即使将保持密封材料和废气处理体的整体物压入金属壳后，也可以在各部材之间维持所规定位置的关系。
其中，构成废气净化装置的保持密封材料的片材可以具有上述各种特征。此外，上述废气处理体可以是催化剂担载体或废气过滤器，此时所提供的废气净化装置具有优异的气密性并且对于催化剂担载体或废气过滤器具有优异的保持性。
利用本发明的保持密封材料，可以在片材的接合部形成合适的接合状态。此外，通过将这种保持密封材料用于废气净化装置，可以得到对废气处理体的保持性优异的废气净化装置。
附图说明
图1是说明以往的保持密封材料中所使用的片材的形状的图。
图2是说明本发明的保持密封材料中所使用的片材的形状和其端部的放大图的一个例子的图。
图3是将本发明的保持密封材料24缠绕、固定于废气处理体20，压入金属壳12，构成废气净化装置时的说明图。
图4是说明当片材的凸起部50的凸出长度L和凸出宽度W相等时，且片材的凸起部50的前端的角部53和凹口部60的侧部65的前端的曲率半径R为P/2时(即R＝L/2＝W/2时)，片材的凸起部50和凹口部60的嵌合状态的图。
图5是说明本发明的保持密封材料中所使用的其他的片材的形状的图。
图6是进一步说明本发明的保持密封材料中所使用的其他的片材的形状的图。
图7是说明本发明的废气净化装置的一个结构例子的图。
图8是说明片材的凸起部50和凹口部60的各部曲率半径和脱落负荷的关系的图。
图9是说明片材的平均纤维直径和切断负荷的关系的图。
符号说明
10废气净化装置
12金属壳
15保持密封材料
20废气处理体
24片材
50、51凸起部
52根部
53角部
55前端
60、61凹口部
62底部
65侧部
70、71端部
具体实施方式
接着，结合附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。
本发明的保持密封材料15由以无机纤维形成的片材24构成，该密封保持材料15例如用于在废气处理体20的外周面上缠绕成圆周状。
图2中，说明了本发明的保持密封材料15中所使用的片材24的形状的一个例子。该图也示出了片材24中被接合的两端部70、71的放大图。片材24中，当将其缠绕于废气处理体20的外周面时，被接合的一个端部70具有至少一个凸起部50，另一端部71具有嵌入上述凸起部50的至少一个凹口部60。
其中，片材24的凸起部50的前端的角部53和凹口部60的侧部65的前端为曲面形状。通过将片材24的两端部70、71裁断加工成这种曲面形状，在将凸起部50嵌入凹口部60时不会产生错位等，因而可以按设计的状态将两端部接合。这是因为：(1)通过使上述部位为曲面形状，片材24易于被裁断，因而不容易在凸起部和凹口部产生截留纤维；(2)即使在凹口部60的底部62的拐角或凸起部50的根部52等处产生了截留纤维，由于与这些位置相对向的凸起部50的末端的角部53或凹口部60的侧部65的前端为曲面形状，因而所述截留纤维可被收纳在由此产生的间隙中。因此，如图3所示，将裁断后的片材24作为保持密封材料15，在废气处理体20的外周部缠绕成圆筒状，接合端部70、71进行固定时，在保持密封材料15上不会产生由于截留纤维所导致的错位、松驰、偏离等。此外，此时，操作者没有必要预先手工除去片材24的截留纤维。此外，由于保持密封材料具有如此合适的接合状态，因而可容易地将保持密封材料15和废气处理体20的整体物压入金属壳，进一步，压入后的各部材之间可以容易维持与设计一致的位置关系。因此，可以得到对废气处理体的具有良好的保持力的废气净化装置10。
其中，将凸起部50的凸出长度L和凸起宽度W中长度较小一方的长度设为P时，优选通过使曲率半径R(mm)在0.5≤R≤P/2的范围内来对片材24的上述部位(凸起部50的前端的角部53和凹口部60的侧部65的前端)进行裁断加工。通过使片材24的曲率半径R≥0.5，将片材用作保持密封材料时，可以有效地发挥上述效果。此外，对于使曲率半径R≤P/2，如图3所示，将裁断后的片材24作为保持密封材料15，在废气处理体20的外周部上缠绕成圆筒状，接合端部70、71，进行敲打固定时，可以使凸起部50和凹口部60在一定区域上接触。即，曲率半径R为R＞P/2时，凸起部50和凹口部60实质上并未相接触，不产生接合力。此外，由于气体从嵌合部所产生的间隙间泄漏，密封性显著地降低。与此相对，使曲率半径R≤P/2时，在嵌合部产生一定的接合力，作为保持密封材料15，其保持力得到了提高。此外，在凸起部和凹口部的嵌合部不会产生气体的贯通通路，因而可维持良好的密封性。
而且，若片材的凸起部50为凸出长度L＝凸出宽度W的形状时，则有必要使曲率半径R在0.5≤R＜P/2的范围内。此时，曲率半径R(mm)＝P/2指的是凸起部50和凹口部60的嵌合部为如图4所示的形状。凸起部50为这种形状时，凸起部50和凹口部60的面之间实质上并未接触(R＝P/2时为点接触)，在嵌合部上不能产生接合力，同时，通过产生于片材24的嵌合部的间隙，产生漏气。因此凸起部是这样的形状时，有必要通过使上述部位的曲率半径在0.5≤R＜P/2的范围内来对片材进行裁断加工。
进一步，上述各部位的曲率半径R优选在0.5≤R≤P/3的范围内。通过将满足该条件的片材24用作保持密封材料15，可以在凸起部50和凹口部60之间确保充分的接触区域，进一步得到良好的接合力。
而且，在上述例子中，仅对将设定片材24的凸起部50的前端的角部53和凹口部60的侧部65的前端的曲率半径R设定为曲面形状的情况进行了说明。但是本发明中，根据需要也可将片材24的其他部位设定为曲面形状。例如，片材24的凸起部50的根部52和凹口部60的底部62的角部可以是曲率半径R满足0.5≤R≤P/2(当L＝W时，为0.5≤R＜P/2)的条件的曲面形状(参照图5)。据此，可以进一步降低裁断片材时产生的截留纤维。
而且，虽然在图5和图2的例子中，片材24的缠绕固定的端部的接合形状是由一组凸起部50和凹口部60构成的，但是片材24的端部70、71的形状不限于此。例如，可以由多组凸起部50和凹口部60来构成接合部。或如图6所示，片材24的缠绕固定的两端部70、71分别具有一对凸起部51和凹口部61，匹配两端部70、71后，可以通过敲打等来固定两端部70、71。此时，凸起部51的前端中的角部53与另一端凸起部51的根部52相对向，通过至少控制该角部53为上述值，可以得到上述效果。
如图3所示，该保持密封材料15缠绕固定于废气处理体20的外周，通过例如压入方式将该整体物设置于金属壳12内。如此构成的废气净化装置10的一个构成例子如图7所示。该图的例子中，废气处理体20是在平行于气流的方向上具有多个贯通孔的催化剂担载体。催化剂担载体例如由蜂窝状的多孔质碳化硅等构成。而且，本发明的废气净化装置10不限于这种构成。例如，废气处理体20可以为贯通孔的一部分被封口的DPF。通过在该废气净化装置10中使用上述保持密封材料15，在压入金属壳12后，各构成部材也可以维持所规定的位置关系。因此，可以提供气密性优异的废气净化装置。此外也可以提供废气处理体在排气压力下不脱落，对废气处理体的保持性优异的废气净化装置。
下文对本发明的保持密封材料15的制造方法的一个例子进行说明。
本发明的保持密封材料15由片材24形成，该片材24可如下制造。
首先，制造由无机纤维形成的层积状片。而且虽然下文说明中使用氧化铝和氧化硅的混合物作为无机纤维，但是无机纤维材料不限于此，例如可以单独使用氧化铝纤维或氧化硅纤维。在氧化铝含量为70g/l、Al/Cl＝1.8(原子比)的碱性氯化铝水溶液中，添加氧化硅溶胶使氧化铝-氧化硅的组成比为60～80∶40～20，从而调制无机纤维的前体。特别地，氧化铝-氧化硅的组成比优选为70～74∶30～26。采用上述组成比是因为，若氧化铝的组成比小于等于60％时，由于由氧化铝和氧化硅产生的莫来石的组成比率低，片材的热传导度高，不能得到充分的绝热性能。
接着，在该氧化铝类纤维的前体中添加聚乙烯醇等有机聚合物。然后，浓缩该液体，调制纺丝液。进一步使用该纺丝液，通过喷吹法进行纺丝。喷吹法是通过利用从空气喷嘴吹出的空气流和从纺丝液供给喷嘴挤出的纺丝液流来进行纺丝的方法。空气喷嘴的出风口的气体流速通常为40m/s～200m/s。此外，纺丝喷嘴的直径通常为0.1mm～0.5mm，1个纺丝液供给喷嘴的液量通常为1ml/h～120ml/h，优选为3ml/h～50ml/h。在这种条件下，由于从纺丝液供给喷嘴挤出的纺丝液不会成为喷雾状(雾状)，被充分地拉伸，纤维之间不容易相互接合，因而通过使纺丝条件最佳化，可以得到纤维直径分布窄的均一的氧化铝纤维前体。
其中，制造的氧化铝类纤维的平均纤维长优选大于等于250μm，更优选大于等于500μm。这是因为，若平均纤维长小于250μm，纤维之间不能充分络合，因而不能得到充分的强度。此外，对于无机纤维的平均直径不特别限定，但是，有必要注意，即使无机纤维的平均直径大于等于6μm，本发明还是有效的。
层积纺丝结束后的前体，制造层积状片。进一步，对层积状片进行针刺处理。其中，针刺处理指的是将针在层积状片上拔出和插入，使片变薄。针刺处理使用通常的针刺装置。针刺装置通常是由在针刺方向上可以往复移动的针板和设置于层积状片的两面的一对支撑板构成。在针板上，例如，以约为100个/100cm2～5000个/100cm2的密度固定有多个用于针刺层积状片的针。此外，在支撑板上设有针用的贯通孔。通过使用这样的针刺装置，将针在层积状片上拔出和插入，进行针刺处理，将复杂络合的纤维定向于层积方向，从而可以强化层积状片的层积方向。
对如此实施了针刺处理的层积状片(下文称为片材)从常温加热，在最高温度为1250℃左右下进行连续烧制，从而得到所规定的单位面积重量(密度)的片材。
为了易于操作，如此得到的片材被裁断成所规定的尺寸。
接着，优选使诸如树脂等有机类粘合材料浸渗裁断的片材。据此，可以抑制片材24过于蓬松，可以改善利用片材24作为废气净化装置10的废气处理体20的保持密封材料15时的组装性。此外，可以防止无机纤维从片材24上脱离，从而防止保持力降低。进一步，将高温废气导入废气净化装置10时，由于保持密封材料15的有机粘合剂消失，被压缩了的保持密封材料15复原，封住了金属壳和废气处理体20之间可能存在的细小的间隙，从而提高了保持密封材料的保持力和密封性。
有机类粘合材料的含量优选为1.0重量％～10.0重量％。该含量小于1.0重量％时，不能充分地防止无机纤维的脱离。而若大于10.0重量％时，不能得到柔软性，片材难以缠绕在废气处理体20上。
作为有机类粘合材料，例如，优选使用丙烯酸类(ACM)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)树脂等。
使用由这样的有机类粘合材料和水调制的水分散液，通过喷涂，使树脂浸渗片材24。另外，片材中含有的过剩的添加固体成分和水分通过下述工序除去。
接着，除去过剩的固体成分并进行干燥处理。用吸引法除去过剩的固体成分。此外，通过加热压缩干燥法除去过剩的水分。该方法中对片材施加挤压，所以在除去过剩的水分的同时，也使片材变薄。在95℃～155℃的温度下进行干燥。该温度若低于95℃，则干燥时间延长，生产效率降低。此外，在超过155℃的干燥温度下进行干燥时，有机类粘合材料本身开始分解，有机类粘合材料的粘着性受到损害。
最后，将片材裁断成所规定的形状。此时，通过使凸起部50和凹口部60的所规定的部位具有上述曲面形状来裁断片材，可使所得到的片材24在接合部位的截留纤维量少。
使用如此得到的片材24作为废气净化装置10的废气处理体20的保持密封材料15。即，通过将片材24缠绕于废气处理体20上，使端部的凸起部和凹口部嵌合来进行固定，从而可以提供保持密封材料15和废气处理体20的整体物。接着，例如通过压入等，将该整体物设置于由不锈钢等构成的金属壳内，从而得到废气净化装置10。
下文通过实施例说明本发明的效果。
[实施例]
按如下所述的顺序来制造片材24。
[片材的制造]
在氧化铝的含量为70g/l、Al/Cl＝1.8(原子比)的碱性氯化铝水溶液中，使氧化铝类纤维的组成为Al2O3∶SiO2＝72∶28来配合氧化硅溶胶，形成氧化铝类纤维的前体。
接着在氧化铝类纤维的前体中添加聚乙烯醇等有机聚合物。进一步，浓缩该液体来制造纺丝液，使用该纺丝液通过喷吹法来进行纺丝。
然后，折叠氧化铝类纤维的前体，将折叠物进行层积来制造氧化铝类纤维的层积状片。对该层积状片，用针数为500个/100cm2的针刺夹具进行针刺处理。然后，将得到的片材24从常温加热，在最高温度为1250℃左右下进行连续烧制，得到单位面积重量为1160g/cm2的氧化铝类纤维的片材。氧化铝类纤维的平均直径为7.2μm，最小直径为3.2μm。此外，片材的厚度为9mm。
另外，纤维的平均直径通过下述方法进行测定：首先将氧化铝纤维加入圆筒中，在20.6Mpa下加压粉碎。接着，将该样品载置于筛网，将通过筛的样品作为电子显微镜观察用试验品。将金等蒸镀于该试验品的表面上后，以倍率约为1500倍的电子显微镜进行拍照。由得到的照片测定至少40根纤维的直径。对5个样品重复该操作，将测定值的平均值作为纤维的平均直径。
[片材的裁断]
裁断上述工序中制造的片材，使其尺寸如下：长度为1270nm，宽度为1280mm。
[有机类粘合材料的浸渗]
对裁断的片材进行有机类粘合材料的渗透。调制丙烯酸类树脂水分散液(日本ゼオン制L×803，固体成分浓度为50±10％，pH值为5.5～7.0)使树脂浓度为1.0重量％～10.0重量％，得到浸渗液。接着，通过喷涂，使该浸渗液浸渗片材。
[固体成分的吸引工序]
由于在浸渗有机类粘合材料后的片材上附着了超过规定量的固体成分，通过固体物的吸引处理(3秒)来除去过剩的固体成分。该处理后，用称量法确认可知，片材的有机类粘合材料的浸渗率为10wt％。
[加热压缩干燥工序]
使用吸引工序后的片材，进行干燥温度为95℃～155℃的加热压缩干燥处理。其中，从上下用夹具将片材24夹住，进行加热压缩干燥。据此处理后，得到平均厚度为8mm的片材。
[冲压切断工序]
将得到的片材加压切断，使其成为图5的形状。使片材的缠绕方向(X方向)的最大长度为230mm，宽(Y方向长度)为80mm，凸起部50的凸出长度L和宽度W分别为30mm和15mm，使凹口部60的深度为31mm，宽度为15mm。因此，该例子中，上述P＝(W＝)15mm。其中，凸起部50的角部53和根部52以及凹口部60的侧部65的前端和底部62的角的各曲率半径(下文将此总称为各部的曲率半径)为R＝3mm(实施例1)。
同样地，制造实施例2～实施例4、实施例6～实施例9以及比较例1的片材24。通过基本上与上述实施例1的相同的处理来制造这些片材24。但是在这些片材中，各部的曲率半径在R＝0.4mm～7.5mm的范围内变化。而且，实施例5使用与实施例4基本同类的片材，区别仅在于无机纤维直径不同，实施例5中为5.7μm。表1中，说明了各实施例和比较例的片材24的各部的曲率半径R，还说明了曲率半径R相对于P(即凸起部的凸起宽度W)的倍率。
[表1]
  纤维直径(μm)   曲率半径R(mm)   相对于P的倍率(P＝W＝15mm)   脱落负荷(N) 判定
  实施例1   7.2   3   1/5   405   ◎
  实施例2   7.2   2   2/15   372   ◎
  实施例3   7.2   5   1/3   348   ◎
  实施例4   7.2   1   1/15   324   ◎
  实施例5   5.7   1   1/15   337   ◎
  实施例6   7.2   6   2/5   268   ○
  实施例7   7.2   7.5   1/2   232   ○
  实施例8   7.2   0.9   3/50   281   ○
  实施例9   7.2   0.5   1/30   225   ○
  比较例1   7.2   0.4   2/75   186   ×
凸出长度L＝30mm，凸出宽度W＝15mm
接着，用同样的方法来制造实施例11～实施例19、比较例11的片材24。这些实施例和比较例中，使凸起部50的凸出长度L和宽度W分别为15mm和30mm，使凹口部的深度为16mm，宽度为30mm。表2中，说明了这些实施例11～实施例19和比较例11的片材24的各部的曲率半径R，还说明了曲率半径R相对于P(即凸起部的凸起长度L)的倍率。
[表2]
  纤维直径(μm)   曲率半径R(mm)   相对于P的倍率(P＝W＝15mm)   脱落负荷(N) 判定
  实施例11   7.2   3   1/5   365   ◎
  实施例12   7.2   2   2/15   342   ◎
  实施例13   7.2   5   1/3   318   ◎
  实施例14   7.2   1   1/15   302   ◎
  实施例15   5.7   1   1/15   310   ◎
  实施例16   7.2   6   2/5   243   ○
  实施例17   7.2   7.5   1/2   207   ○
  实施例18   7.2   0.9   3/50   255   ○
  实施例19   7.2   0.5   1/30   201   ○
  比较例11   7.2   0.4   2/75   176   ×
凸出长度L＝15mm，凸出宽度W＝30mm
接着，用同样的方法制造实施例21～实施例28、比较例21、比较例22的片材24。这些实施例和比较例中，使凸起部50的凸出长度L和宽度W都为30mm，使凹口部60的深度为31mm，宽为30mm。此外，使各部的曲率半径R在R＝0.4mm～15mm的范围内。表3中，说明了这些实施例21～实施例28和比较例21、比较例22的片材24的各部的曲率半径R，还说明了曲率半径R相对于P(即凸起部的凸起长度L或凸起宽度W)的倍率。
[表3]
  纤维直径(μm)   曲率半径R(mm)   相对于P的倍率(P＝W＝15mm)   脱落负荷(N) 判定
  实施例21   7.2   3   1/10   371   ◎
  实施例22   7.2   2   1/15   352   ◎
  实施例23   7.2   9   3/10   319   ◎
  实施例24   7.2   1   1/30   305   ◎
  实施例25   5.7   1   1/30   317   ◎
  实施例26   7.2   11   11/30   245   ○
  实施例27   7.2   0.9   3/100   265   ○
  实施例28   7.2   0.5   1/60   205   ○
  比较例21   7.2   15   1/2   192   ×
  比较例22   7.2   0.4   1/75   180   ×
凸出长度L＝30mm，凸出宽度W＝30mm
[脱落负荷试验]
将上述实施例1～实施例28和比较例1、比较例11、比较例21、比较例22的各种片材缠绕在直径为80mm、长度为150mm的催化剂担载体的外周，嵌合凸起部和凹口部，进一步，通过对彼此接合的端部进行敲打，使各片材与催化剂担载体整体化。接着，将该整体物压入内径为84mm、厚度为1.5mm、长度为200mm的SUS 304制的圆筒状金属壳来制造试验体。将该试验体保持大于等于24小时后，使用万能试验机来进行试验体的脱落负荷试验。其中，脱落负荷指的是用于挤出压入金属壳的催化剂担载体所必需的最大负荷。由现有的试验结果可知，若脱落负荷超过200N，则保持密封材料对废气处理体的保持力在实用上是充分的。测定结果如表1～表3和图8所示。由这些结果可知，片材的各部的曲率半径R在0.5≤R≤P/2(当L＝W时，为0.5≤R＜P/2)的范围内时，试验体的脱落负荷超过200N，保持密封材料15显示了良好的保持力。特别地，片材24的各部的曲率半径R在0.5≤R≤P/3的范围内时，脱落负荷超过300N，使用了该片材的保持密封材料15显示出极佳的保持力。
图9说明了通过片材的切断试验得到的片材的平均纤维直径和切断负荷的关系。该切断试验中，使用切断夹具来测定将以上述方法制造的50mm×50mm的片材切断所必需的负荷，将由该试验所得到的最大负荷作为切断负荷。由该结果可知，片材的平均纤维直径越大，切断负荷越低，片材易切断。这是由于若纤维直径增大，则片材中含有的缺陷的存在率增高。因此，在本发明中，使用平均直径超过6μm的片材时也可获得显著的效果。
产业上的可利用性
本发明的保持密封材料和废气净化装置可以用于车辆用的废气净化装置等。

Claims (19)

1.一种保持密封材料，其是由片材构成的保持密封材料，所述片材是由无机纤维形成的，其特征在于，所述片材在一端具有凸起部，在另一端具有与所述凸起部吻合的凹口部，所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端为曲面形状。
2.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，在所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端所形成的曲面形状的曲率半径R在0.5≤R≤P/2的范围内，当L＝W时，R在0.5≤R＜P/2的范围内，R的单位为mm。
3.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述保持密封材料按如下方式使用：将所述片材以圆周状缠绕在废气处理体的外周面，使所述片材的端部彼此接合，以此固定所述保持密封材料。
4.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，在所述凸起部的根部和所述凹口部的底部所形成的曲面形状的曲率半径R在0.5≤R≤P/2的范围内，当L＝W时，R在0.5≤R＜P/2的范围内，R的单位为mm。
5.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述曲率半径R在0.5≤R≤P/3的范围内，R的单位为mm。
6.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述片材是通过对无机纤维的层积状片进行针刺处理来构成的。
7.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述片材含有粘合材料。
8.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述无机纤维的平均直径大于等于6μm。
9.如权利要求1所述的保持密封材料，其中，所述无机纤维是氧化铝和氧化硅的混合物。
10.如权利要求3所述的保持密封材料，其中，所述废气处理体是催化剂担载体或废气过滤器。
11.一种废气净化装置，其是由废气处理体、保持密封材料和壳构成的废气净化装置，所述保持密封材料是由以无机纤维形成的片材所构成的，用该保持密封材料在所述废气处理体的外周面缠绕成圆周状，所述壳收纳所述废气处理体，其特征在于，所述片材在一端具有凸起部，在另一端具有与所述凸起部吻合的凹口部，所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端为曲面形状。
12.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，在所述凸起部的前端的角部和所述凹口部的侧部的前端所形成的曲面形状的曲率半径R在0.5≤R≤P/2的范围内，当L＝W时，R在0.5≤R＜P/2的范围内，R的单位为mm。
13.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，将所述凸起部的长度L和凸起部的宽度W中长度较小一方的长度设为P时，在所述凸起部的根部和所述凹口部的底部所形成的曲面形状的曲率半径R在0.5≤R≤P/2的范围内，当L＝W时，R在0.5≤R＜P/2的范围内，R的单位为mm。
14.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述曲率半径R在0.5≤R≤P/3的范围内，R的单位为mm。
15.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述片材是对无机纤维的层积状片进行针刺处理来构成的。
16.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述片材含有粘合材料。
17.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述无机纤维的平均直径大于等于6μm。
18.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述无机纤维是氧化铝和氧化硅的混合物。
19.如权利要求11所述的废气净化装置，其中，所述废气处理体是催化剂担载体或废气过滤器。
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