CN103114891B - 保持密封材料、其制造方法以及尾气净化装置 - Google Patents

保持密封材料、其制造方法以及尾气净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保持密封材料、其制造方法以及尾气净化装置，其目的在于提供可有效抑制无机纤维的飞散量、同时可充分满足对保持密封材料要求的表面压力、剪切应力等特性的保持密封材料。本发明的保持密封材料为由尾气处理体、收纳上述尾气处理体的外壳、以及配设于上述尾气处理体与上述外壳之间的由无机纤维形成的保持密封材料构成的尾气净化装置中所用的保持密封材料，该保持密封材料的特征在于，在构成上述保持密封材料的特定厚度的垫材中添加有无机粘结剂和有机粘结剂；将上述垫材在厚度方向上分割成上部、中央部、下部时，上述有机粘结剂主要被添加在上部和下部。

Description

保持密封材料、其制造方法以及尾气净化装置
技术领域
本发明涉及保持密封材料、其制造方法以及尾气净化装置。
背景技术
在由柴油发动机等内燃机中排出的尾气中，含有烟黑等颗粒物质(下文也称为PM)，近年来，该PM对环境和人体带来的危害已成为问题。另外，由于尾气中还含有CO、HC和NOx等有害气体成分，因而也担心该有害气体成分会对环境和人体带来影响。
于是，作为捕集尾气中的PM或净化有害气体成分的尾气净化装置，提出了各种由尾气处理体(该尾气处理体由碳化硅或堇青石等多孔质陶瓷构成)、收纳尾气处理体的外壳、以及配设于尾气处理体和外壳之间的保持密封材料(该保持密封材料由无机纤维形成)构成的尾气净化装置的提案。配设该保持密封材料的主要目的在于，防止汽车行驶等所产生的振动或冲击所致的尾气处理体与覆盖其外周的外壳接触而发生破损、以及防止尾气由尾气处理体与外壳之间漏出，等等。
上述保持密封材料俯视为由短边和长边构成的矩形形状的垫材，通常，在一侧的短边侧形成四边形状的凹部，在与上述短边相向的短边侧形成与上述凹部嵌合的凸部。另外，保持密封材料主要由氧化铝纤维等无机纤维构成。
在制作上述尾气净化装置时，将上述形状的保持密封材料卷绕至尾气处理体，将卷绕有该保持密封材料的尾气处理体(下文中也称为卷绕体)通过各种方法进行收纳在外壳内的罐装(キヤニング)。
在专利文献1中，为了防止在上述罐装中产生的无机纤维从保持密封材料中的飞散，公开了具有下述特征的保持密封材料：向由无机纤维形成的垫状物中添加有机粘结剂或无机粘结剂，同时将无机纤维的密度调整至卷绕后的填充密度为0.1g/cm3～0.6g/cm3的范围内；并且在将上述垫状物在厚度方向三等分地分成上部、中部、下部而对添加至上述垫状物中的粘结剂的固体成分的分布比例进行测定的情况下，上部和下部的分布比例高于中部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-4848号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，对于保持密封材料来说，从作业环境的方面考虑，在罐装时无机纤维不发生飞散是极为重要的，但在上述现有的保持密封材料中，是在垫材的厚度方向大致均匀地添加粘结剂的，因而具有利用少量的粘结剂无法充分防止无机纤维的飞散的问题。
需要说明的是，在本说明书中，罐装是作为包括上述的将保持密封材料卷绕在尾气处理体中的卷绕工序以及将卷绕体收纳在外壳中的收纳工序的概念进行使用的。
本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供可有效抑制无机纤维的飞散量、同时可充分满足对保持密封材料要求的表面压力(面圧)及剪切应力等特性的保持密封材料及其制造方法。本发明的目的还在于提供使用了上述保持密封材料的尾气净化装置。
用于解决课题的手段
即，第1方面所述的保持密封材料用于尾气净化装置中，所述尾气净化装置由尾气处理体、收纳上述尾气处理体的外壳以及保持密封材料构成，所述保持密封材料配设于上述尾气处理体与上述外壳之间、由无机纤维形成，该保持密封材料的特征在于，在构成上述保持密封材料的特定厚度的垫材中添加(添着)有无机粘结剂和有机粘结剂；将上述垫材在厚度方向上分割成上部、中央部、下部时，上述有机粘结剂主要被添加于上部和下部。
在第1方面所述的保持密封材料中，由于无机粘结剂被添加至纤维表面，因而推定纤维间的摩擦力得到提高(在无机纤维彼此靠近所形成的交叉部分无机粘结剂发挥出了将无机纤维彼此固定的作用)，基于该原因，保持密封材料的表面压力增高，剪切应力也增高。因而，在将保持密封材料用在尾气净化装置中时，可增加保持密封材料对尾气处理体的保持力，在罐装时垫材不会过分变形，可有效地进行罐装作业。
另外，在第1方面所述的保持密封材料中，由于在构成垫材的无机纤维中添加无机粘结剂、同时在垫材的上部和下部添加有机粘结剂，因而纤维的交点被无机粘结剂所固定、在由该纤维与交点构成的空隙中填充有有机粘结剂，从而纤维的飞散量少于分别单独含有有机粘结剂、无机粘结剂的情况。基于这样的协同效果，可发挥出将易于飞散的短的无机纤维确实地封闭在垫材内部的作用，可以更有效地抑制罐装中的无机纤维的飞散量、可改善罐装时的作业环境。
另外，与在构成垫材的无机纤维中仅添加无机粘结剂的情况以及仅添加有机粘结剂的情况相比，在构成垫材的无机纤维中添加无机粘结剂和有机粘结剂这两者的情况下，向尾气处理体上的卷绕性提高。关于其理由可考虑如下。即，在垫材的中央部分，无机纤维的交点被无机粘结剂固定，在无机纤维间残存有空隙，因而富于柔软性(挠性)，在卷绕至尾气处理体上时垫材易于弯曲。另一方面，在垫材的上部和下部，在无机纤维的交点以外的无机纤维所构成的空间填充了有机粘结剂，因而即使垫材与尾气处理体相接的面及其相反面发生伸展和收缩(延び縮み)也不易产生裂纹，不易损伤垫材的易弯曲性。
在第2方面所述的保持密封材料中，上述垫材的上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上述垫材的上述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量；或者，上述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量。
在第2方面所述的保持密封材料中，对于上述垫材中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量，下部多于上部、或与之相反，因而将保持密封材料用于尾气净化装置中时，按照使上述垫材的有机粘结剂添加量多的一面与外壳接触、有机粘结剂的添加量少的一面与尾气处理体接触的方式进行配置。
对于第2方面所述的保持密封材料，在将保持密封材料用于尾气净化装置中时，将垫材卷绕至尾气处理体。从而，无机纤维容易从垫材与外壳接触的面飞散出；而在第2方面所述的保持密封材料中，与外壳接触的部分的有机粘结剂的添加量多。因此，若如上所述来配置保持密封材料，则可将易于飞散的无机纤维封闭在垫材的内部，可使无机纤维更不易飞散，能够更有效地抑制在罐装中的无机纤维的飞散量。
并且，通过如上所述来配设垫材，可以防止垫材在与外壳接触的部分发生断裂、同时可防止在与尾气处理体接触的部分产生褶皱。
即，若在垫材与外壳接触的部分有机粘结剂的添加量少，则在罐装时，垫材与外壳接触的部分会发生断裂，尾气容易透过发生了断裂的部分；而在第2方面所述的保持密封材料中，可以抑制这样的不利状况的发生。
另外，若在垫材与尾气处理体接触的部分有机粘结剂的添加量过多，则与尾气处理体接触的部分反而会产生褶皱，尾气仍然易于透过产生了褶皱的部分；而在第2方面所述的保持密封材料中，可抑制这样的不利状况的发生。
在第3方面所述的保持密封材料中，上述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为0.5g/100g～10.0g/100g，上述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量；或者，上述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为0.5g/100g～10.0g/100g，上述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量。
因而，在罐装时，可更有效地抑制无机纤维的飞散量。并且，通过按照上述垫材的有机粘结剂添加量多的一面与外壳接触、有机粘结剂的添加量少的一面与尾气处理体接触的方式进行配置，可以防止垫材在与外壳接触的部分发生断裂，同时可防止在与尾气处理体接触的部分产生褶皱。
在第4方面所述的保持密封材料中，上述无机纤维由选自由氧化铝纤维、氧化铝氧化硅纤维、氧化硅纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种无机纤维构成，因而可以应对作为保持密封材料所要求的特性、即垫材的耐热性等要求。
在第5方面所述的保持密封材料中，每单位重量的无机纤维的上述无机粘结剂的添加量以固体成分换算为0.5g/100g～3.0g/100g，因而可以应对改善垫材的表面压力和剪切应力的要求。
在第6方面所述的保持密封材料中，对构成上述保持密封材料的垫材实施了用于形成无机纤维彼此的交织的针刺处理，因而可适当减少垫材的体积(嵩)，可提高罐装时的作业效率，同时由于无机纤维交织，可增高垫材的表面压力，可紧固地保持尾气处理体。
第7方面所述的保持密封材料的制造方法的特征在于，其包括：准备实施了针刺处理的由无机纤维形成的保持密封材料用垫材的垫材准备工序；使上述垫材与含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液接触，使无机粘结剂浸渗到上述垫材中的无机纤维的浸渗工序；通过对附着有上述含无机粘结剂溶液的垫材进行脱水处理，将上述含无机粘结剂溶液相对于上述无机纤维的附着量控制在特定范围的脱水工序；将含有有机粘结剂的含有机粘结剂溶液的液滴吹喷至上述垫材的上部侧主面和下部侧主面以使上述垫材的上部侧主面和下部侧主面的上述每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量不同的吹喷工序；以及对含有含无机粘结剂溶液和含有机粘结剂溶液的垫材进行干燥的干燥工序。
在第7方面所述的保持密封材料的制造方法中，在脱水工序中将无机粘结剂的添加量控制在特定的范围，在完全干燥前添加有机粘结剂。因而，在存在无机粘结剂与有机粘结剂这两者的部分，两者掺在一起，从而使混合液的粘度上升、同时粘合性也增加，在无机纤维中易于发生缠绕，附着在更广范围的无机纤维上。并且，在附着于无机纤维上的混合液中，容易附着上易于飞散的无机纤维。由于这样的含有水分的无机粘结剂与有机粘结剂的协同效应，可以将易于飞散到垫材外的较短的无机纤维确实地封闭在垫材的内部，在罐装时可有效地抑制无机纤维的飞散量。
并且，在保持密封材料中，由于将无机粘结剂添加至纤维表面，因而推定可提高纤维间的摩擦力(将无机纤维彼此相互固定的固定点得以增加)，保持密封材料的表面压力增高，剪切应力也提高。因而，将保持密封材料用于尾气净化装置中时，保持密封材料对尾气处理体的保持力增加，在罐装时垫材不会过分变形，可有效地进行罐装作业。
在第8方面所述的保持密封材料的制造方法中，无机纤维由选自由氧化铝纤维、氧化铝氧化硅纤维、氧化硅纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种无机纤维构成，因而可应对作为保持密封材料所要求的特性、即垫材的耐热性等要求。
在第9方面所述的保持密封材料的制造方法中，上述含无机粘结剂溶液为氧化铝溶胶或硅溶胶。
上述氧化铝溶胶或硅溶胶作为无机材料的涂布用而被使用，与基材的密合性优异。因此，在添加无机粘结剂时，可与作为基体的无机纤维密合性良好地进行添加，发挥出了可充分满足作为保持密封材料所要求的上述特性的功能。
在第10方面所述的保持密封材料的制造方法中，上述脱水处理通过真空脱水来进行，因而通过调节吸引力，可以控制添加至构成垫材的无机纤维中的无机粘结剂的量。
在第11方面所述的保持密封材料的制造方法中，上述含有机粘结剂溶液为将丙烯酸类橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶分散在水中而成的胶乳，因而富于粘接性，推测其附着在易于飞散的较短的无机纤维上，同时较短的无机纤维藉由橡胶而粘接在较长的无机纤维上，可更有效地防止无机纤维自垫材中飞散。
第12方面所述的尾气净化装置为具备外壳、尾气处理体和保持密封材料的尾气净化装置，所述尾气处理体收纳在上述外壳中，所述保持密封材料卷绕在上述尾气处理体的周围并配设在上述尾气处理体和上述外壳之间；该尾气净化装置的特征在于，上述保持密封材料为第1～6方面的任一项所述的保持密封材料。
从而，上述尾气净化装置可以享有上述第1～6方面所述的保持密封材料的效果。
第13方面所述的尾气净化装置为具备外壳、尾气处理体和保持密封材料的尾气净化装置，所述尾气处理体收纳在上述外壳中，所述保持密封材料卷绕在上述尾气处理体的周围并配设在上述尾气处理体和上述外壳之间；该尾气净化装置的特征在于，上述保持密封材料是通过第7～11方面的任一项所述的保持密封材料的制造方法而得到的。
从而，上述尾气净化装置可以享有上述第7～11方面的任一项所述的保持密封材料的制造方法的效果。
附图说明
图1中，(a)为示意性示出本发明第一实施方式的保持密封材料的一例的立体图，(b)为示意性示出与长度方向平行地切断上述保持密封材料时的切断面的截面图。
图2为示意性示出本发明第一实施方式的尾气净化装置的一例的截面图。
图3为示意性示出构成本发明第一实施方式的尾气净化装置的尾气处理体的一例的立体图。
图4为示意性示出本发明第一实施方式的尾气净化装置的制造方法的一例的立体图。
图5为示意性示出用于进行剪切应力试验的剪切强度试验机的示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式进行具体说明。但是，本发明并不限于以下的实施方式，可以在不变更本发明要点的范围内进行适宜变更来应用。
(第一实施方式)
下面参照附图对作为本发明的保持密封材料和尾气净化装置的一个实施方式的第一实施方式进行说明。
首先，对本发明第一实施方式的保持密封材料进行说明。
图1(a)为示意性示出本发明第一实施方式的保持密封材料的一例的立体图，图1(b)为示意性示出与长度方向平行地切断上述保持密封材料时的切断面的截面图。
如图1(a)和图1(b)所示，本发明第一实施方式的保持密封材料10由具有特定长度(下面，在图1中以箭头L表示)、宽度(在图1中以箭头W表示)和厚度(在图1中以箭头T表示)的俯视图大致为矩形的平板状形状的垫材11构成。
在图1所示的垫材11中，在垫材11的长度方向侧的端部之中，在一侧端部形成了凸部12，在另一侧端部形成了凹部13。在为了装配后述的尾气净化装置而将垫材11卷绕至尾气处理体时，垫材11的凸部12和凹部13呈恰好相互嵌合的形状。
垫材11含有无机纤维作为主成分，在该无机纤维中添加了无机粘结剂和有机粘结剂。
上述无机纤维由选自由氧化铝纤维、氧化铝氧化硅纤维、氧化硅纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种无机纤维构成。
在氧化铝纤维中，除氧化铝以外，也可以含有例如CaO、MgO、ZrO2等添加剂。
作为氧化铝氧化硅纤维的组成比，以重量比计优选Al2O3：SiO2=60：40～80：20，更优选Al2O3：SiO2=70：30～74：26。
在氧化硅纤维中，除氧化硅以外，也可以含有例如CaO、MgO、ZrO2等添加剂。
生物溶解性纤维例如为除含有氧化硅等以外还含有选自由碱金属化合物、碱土金属化合物以及硼化合物组成的组中的至少一种化合物的无机纤维。
由这些化合物组成的生物溶解性纤维即使进入到人体内也易于溶解，因而含有这些无机纤维而成的垫材对人体的安全性优异。
对于生物溶解性纤维的具体组成，可以举出含有60重量%～85重量%的氧化硅以及15重量%～40重量%的选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的组成。上述氧化硅指的是SiO或SiO2。
作为上述碱金属化合物，可以举出例如Na、K的氧化物等；作为上述碱土金属化合物，可以举出Mg、Ca、Ba的氧化物等。作为上述硼化合物，可以举出B的氧化物等。
在生物溶解性纤维的组成中，氧化硅的含量若不足60重量%，则不易利用玻璃熔融法进行制作、不易纤维化。
并且，氧化硅的含量不足60重量%时，具有柔软性的氧化硅的含量少，因而结构较脆，并且易于溶解于生理盐水中的选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的比例相对增高，因而生物溶解性纤维具有过于容易溶解在生理盐水中的倾向。
另一方面，若氧化硅的含量超过85重量%，则选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的比例相对降低，因而具有生物溶解性纤维过于不易溶解于生理盐水中的倾向。
另外，氧化硅的含量是将SiO和SiO2的量换算为SiO2而计算出的。
另外，生物溶解性纤维的组成中，选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的含量优选为15重量%～40重量%。选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的含量若不足15重量%，则生物溶解性纤维不易溶解于生理盐水中。
另一方面，选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的含量若超过40重量%，则不易利用玻璃熔融法来制作、不易纤维化。并且，选自由碱金属化合物、碱土金属化合物和硼化合物组成的组中的至少一种化合物的含量若超过40重量%，则结构较脆，生物溶解性纤维过于容易溶解在生理盐水中。
上述生物溶解性纤维在生理盐水中的溶解度优选为30ppm以上。这是由于，生物溶解性纤维的溶解度若不足30ppm，则无机纤维进入到体内的情况下，不易排出到体外，在健康方面不优选。
玻璃纤维以氧化硅和氧化铝为主成分，其为除碱金属外还含有氧化钙、二氧化钛、氧化锌等的玻璃状纤维。
本发明的实施方式的垫材的单位面积重量(每单位面积的重量)没有特别限定，优选为200g/m2～4000g/m2、更优选为1000g/m2～3000g/m2。若垫材的单位面积重量不足200g/m2，则作为保持密封材料的保持力不充分；若垫材的单位面积重量超过4000g/m2，则垫材的体积不易降低。因此，将这样的垫材用作保持密封材料来制造尾气净化装置的情况下，尾气处理体易于从外壳中脱落。
另外，对垫材的堆积密度(罐装前保持密封材料的堆积密度)也没有特别限定，优选为0.10g/cm3～0.50g/cm3。垫材的堆积密度若不足0.10g/cm3，则无机纤维的交织弱，无机纤维易于剥离，不易将垫材的形状保持在特定形状。
此外，垫材的堆积密度若超过0.50g/cm3，则垫材变硬，向尾气处理体的卷绕性降低，垫材易于断裂。
本发明实施方式的垫材的厚度没有特别限定，优选为1.5mm～50mm、更优选为6mm～20mm。
垫材的厚度若不足1.5mm，则作为保持密封材料的保持力不充分。因此，在将这样的垫材用作保持密封材料来制造尾气净化装置的情况下，尾气处理体易于自外壳中脱落。另外，垫材的厚度若超过50mm，则垫材过厚，因而向尾气处理体卷绕的卷绕性降低、垫材易于断裂。
添加至构成垫材11的无机纤维中的有机粘结剂没有特别限定，可以举出例如环氧树脂、丙烯酸类树脂、橡胶系树脂、苯乙烯系树脂等。
上述有机粘结剂中，优选橡胶系树脂(胶乳)等。作为含有有机粘结剂的含有机粘结剂溶液，可以举出例如溶解有羧甲基纤维素或聚乙烯醇等水溶性有机聚合物的溶液；将丙烯酸类橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶分散在水中而成的胶乳等。
如图1(b)所示，在将垫材11在厚度方向上分割成上部11a、中央部11c、下部11b时，上述有机粘结剂主要添加在上部11a和下部11b。优选的是，在将上述垫材在厚度方向上三等分成上部、中央部、下部时，上述有机粘结剂被添加在上部和下部。
有机粘结剂的添加部分也可以不是将垫材11在厚度方向上严格地三等分时所形成的上部与下部，上部11a和下部11b可以为比三等分的上部、下部稍小的区域，也可以为比三等分的上部、下部稍大的区域。
另外，只要每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量少于上部、下部，在中央部11c的无机纤维中也可以稍添加有机粘结剂。优选中央部的有机粘结剂添加量为上部或下部的有机粘结剂添加量的50%以下。
对于有机粘结剂的添加量，优选垫材11的上部11a和下部11b为大致相同的添加量。
另外，这种情况下，上部11a和下部11b的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量优选为0.5g/100g～10.0g/100g、更优选为0.5g/100g～6.0g/100g、进一步优选为2.0g/100g～3.0g/100g。
若为上述添加量，则在添加有机粘结剂时，有机粘结剂附着在构成垫材11的无机纤维上，同时可利用有机粘结剂将易于飞散的短的无机纤维封闭在垫材的内部，可以抑制罐装时无机纤维的飞散量。
每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量若不足0.5g/100g，则有机粘结剂的添加量过少，因而无法充分抑制无机纤维的飞散。每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量若超过10.0g/100g，则无机纤维飞散的效果几乎没有变化，由于有机粘结剂的添加量过多，因而在配设于尾气净化装置中之后，由于尾气的热而发生分解的有机成分的量增多，对周围环境带来不良影响。
即使中央部11c的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上部11a、下部11b，无机纤维的飞散效果也几乎没有改善，有机粘结剂的总添加量过多，在配设于尾气净化装置中之后，由于尾气的热而发生分解的有机成分的量增多，对周围环境带来不良影响。
作为添加至构成垫材11的无机纤维中的无机粘结剂，只要通过附着在相互接近的无机纤维彼此上而使无机纤维彼此固定就没有特别限定，优选氧化铝溶胶、硅溶胶等。
每单位重量的无机纤维的无机粘结剂添加量以固体成分换算优选为0.5g/100g～3.0g/100g。
若每单位重量的无机纤维的无机粘结剂添加量以固体成分换算不足0.5g/100g，则上述无机纤维飞散量的抑制效果、表面压力、剪切应力的改善效果不充分；另一方面，若每单位重量的无机纤维的无机粘结剂添加量以固体成分换算超过3.0g/100g，则无机粘结剂的添加量过多，因而垫材的挠性等降低，难以进行罐装作业。
若为上述的添加量，则可以使存在于垫材11的内部或表面、易于飞散到周围的长度较短的纤维附着至不易飞散到周围的长纤维等上，可以抑制无机纤维的飞散量。
另外，若使无机粘结剂添加于无机纤维中，则无机粘结剂附着在无机纤维彼此以近距离交叉的部分或接触的部分，无机纤维彼此被交叉部分所固定。从而，在垫材的内部大量形成对无机纤维的一部分进行固定的固定点，对抗压缩或变形的抵抗力增大，保持密封材料的表面压力增高，同时剪切应力(剪切强度)也增高。另外，构成无机粘结剂的氧化铝溶胶、硅溶胶在附着于无机纤维之后经过加热变成氧化铝、氧化硅，将无机纤维彼此强固地粘接。
本实施方式中，由于在添加无机粘结剂的同时在垫材的上部和下部添加了有机粘结剂，因而纤维的交点被无机粘结剂固定，在由该纤维与交点构成的空隙中填充有机粘结剂，因而飞散量少于分别单独含有有机粘结剂、无机粘结剂的情况。基于这样的协同效应，可发挥出将易于飞散的无机纤维确实地封闭在垫材的内部的作用，可以更有效地抑制罐装时的无机纤维的飞散量、可改善罐装时的作业环境。
无机粘结剂在垫材11中的添加区域没有特别限定，从改善垫材11的机械特性的方面出发，优选添加至整个垫材，优选均匀添加至整个垫材。
优选对构成保持密封材料10的垫材11实施用于形成无机纤维彼此的交织的针刺处理。
所谓针刺处理指的是采用针等纤维交织手段对无机纤维前体的片状物进行插入抽出。在垫材11中，平均纤维长度较长的无机纤维通过针刺处理而进行三维交织。即，垫材11在垂直于长度方向的宽度方向进行针刺处理，无机纤维彼此交织。在后述的保持密封材料的制造方法中对无机纤维前体进行说明。
通过该针刺处理，可使垫材11的体积适度减少，可提高罐装时的作业效率，同时由于无机纤维的交织，可使垫材11的表面压力增高。
另外，对于无机纤维的平均纤维长，为了呈现出交织结构，需要具有某种程度的长度。例如，无机纤维的平均纤维长优选为50μm～100mm。并且，无机纤维的平均直径优选为2μm～10μm。
接下来，对第一实施方式的保持密封材料的制造方法进行说明。
第一实施方式的保持密封材料的制造方法适合于制造上述第一实施方式的保持密封材料的方法中。
本实施方式的保持密封材料的制造方法的特征在于，其含有下述工序：准备实施了针刺处理的由无机纤维形成的保持密封材料用垫材的垫材准备工序；使上述垫材与含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液接触，使无机粘结剂浸渗到上述垫材中的无机纤维中的浸渗工序；通过对附着有上述含无机粘结剂溶液的垫材进行脱水处理，将上述含无机粘结剂溶液相对于上述无机纤维的附着量控制在特定范围的脱水工序；将含有有机粘结剂的含有机粘结剂溶液的液滴吹喷至上述垫材的上部侧主面和下部侧主面以使上部侧主面和下部侧主面的上述每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量不同的吹喷工序；以及对含有含无机粘结剂溶液和含有机粘结剂溶液的垫材进行干燥的干燥工序。
(a)垫材准备工序
在本实施方式的保持密封材料的制造方法中，首先进行垫材准备工序，在该工序中，准备实施了针刺处理的由无机纤维形成的保持密封材料用垫材。
构成本实施方式的保持密封材料10的垫材11可以通过各种方法得到，例如可以通过下述方法来制造。即，首先，例如利用喷纺法对以碱性氯化铝水溶液与硅溶胶等作为原料的纺丝用混合物进行纺丝，来制作具有3μm～10μm的平均纤维径的无机纤维前体。接下来，对上述无机纤维前体进行压缩，来制作特定尺寸的连续片状物，对其施以针刺处理，其后实施烧制处理，从而完成保持密封材料用垫材的准备。
(b)浸渗工序
接下来进行浸渗工序，在该工序中，使上述垫材与含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液接触，使无机粘结剂浸渗到上述垫材中的无机纤维。
含无机粘结剂溶液为氧化铝溶胶、硅溶胶的溶液，但若为原液则浓度过高，因而将其稀释至以固体成分换算为0.5重量%～5重量%左右的溶液作为含无机粘结剂溶液进行使用。
在该浸渗工序中，使垫材与含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液接触的方法没有特别限定，例如，可以通过将垫材浸渍在含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液中而使无机粘结剂浸渗到垫材中的无机纤维，也可以利用幕涂法等方法使含有无机粘结剂的含无机粘结剂溶液落到垫材上从而使无机粘结剂浸渗到垫材中的无机纤维。
(c)脱水工序
接下来进行脱水工序，在该工序中，通过对附着了上述含无机粘结剂溶液的垫材进行脱水处理，将上述含无机粘结剂溶液相对于上述无机纤维的附着量控制在特定范围。
在该工序中，通过对附着了含无机粘结剂溶液的垫材进行真空脱水来调整无机粘结剂的添加量。此时，通过真空脱水将每单位重量的无机纤维的无机粘结剂添加量调整至以固体成分换算为0.5g/100g～3.0g/100g。
(d)吹喷工序
接下来，进行吹喷工序，在该工序中，不使经上述真空脱水而调整了含无机粘结剂溶液的附着量的垫材完全干燥，将含有有机粘结剂的含有机粘结剂溶液喷雾吹喷至上述垫材的上部侧主面和下部侧主面。
在上述吹喷工序中，与无机粘结剂的情况同样地，也将稀释至以固体成分换算为0.5重量%～5重量%左右的溶液作为含有机粘结剂溶液来使用。并且，按照该含有机粘结剂溶液呈细小液滴的方式朝向垫材的上表面和下表面进行喷雾，使含有机粘结剂溶液附着在垫材的上部及下部的一定区域中。
(e)干燥工序
其后进行干燥工序，使水分蒸发，制成添加了无机粘结剂和有机粘结剂的垫材11，在该干燥工序中，在110℃～140℃左右的温度对含有含无机粘结剂溶液和含有机粘结剂溶液的垫材进行干燥
在本实施方式的保持密封材料的制造方法中，在使含无机粘结剂溶液附着至无机纤维后，不进行完全干燥，使含有机粘结剂溶液附着。从而，干燥前的垫材内部含有大量水分，在无机粘结剂与有机粘结剂这两者存在的部分，两者掺在一起，从而使混合液的粘度上升；同时粘合性也增加，在无机纤维中易于发生缠绕，附着在更广范围的无机纤维上。并且，在附着于无机纤维上的混合液中，容易附着上易于飞散的无机纤维。由于这样的含有水分的无机粘结剂与有机粘结剂的协同效应，可以将易于飞散到垫材外的长度较短的无机纤维确实地封闭在垫材的内部，在罐装时可有效地抑制无机纤维的飞散量。
(尾气净化装置)
本发明第一实施方式的保持密封材料作为尾气净化装置的保持密封材料进行使用。
下面对本发明第一实施方式的尾气净化装置进行说明。
图2为示意性示出本发明第一实施方式的尾气净化装置的一例的截面图。
如图2所示，本发明第一实施方式的尾气净化装置100具备外壳120、收纳在外壳120中的尾气处理体130、以及配设在尾气处理体130和外壳120之间的保持密封材料110。
尾气处理体130为多个孔道131隔着孔道壁132在长度方向上并列设置的柱状的尾气处理体。另外，根据需要，在外壳120的端部连接用于导入从内燃机中排出的尾气的导入管与用于使通过了尾气净化装置的尾气排出到外部的排出管。
另外，在图2所示的尾气净化装置100中，作为尾气处理体130，使用了各孔道中的任意一端被密封材133进行了封孔的尾气过滤器(蜂窝过滤器)，但也可使用任意一端面均未被密封材封孔的催化剂载体。
在图2所示的尾气净化装置100中，作为保持密封材料110，使用了图1所示的垫材10。
下面参照图2对于尾气通过具有上述构成的尾气净化装置100的情况进行说明。
如图2所示，由内燃机排出并流入到尾气净化装置100中的尾气(图2中，尾气以G表示，尾气的流动以箭头表示)流入到尾气处理体(蜂窝过滤器)130的在尾气流入侧端面130a开口的一个孔道131中，通过隔开孔道131的孔道壁132。此时，尾气中的PM被孔道壁132捕集，尾气被净化。被净化的尾气从在尾气流出侧端面130b开口的其它孔道131中流出，排出到外部。
接下来，对构成本发明第一实施方式的尾气净化装置的尾气处理体(蜂窝过滤器)和外壳进行说明。
需要说明的是，对于构成尾气净化装置的保持密封材料的构成，已经作为本发明第一实施方式的保持密封材料进行了说明，因而在此省略。
首先对构成尾气净化装置的尾气处理体进行说明。
图3为示意性示出构成本发明第一实施方式的尾气净化装置的尾气处理体的一例的立体图。
如图3所示，尾气处理体(蜂窝过滤器)130主要由多孔质陶瓷构成，其形状为大致圆柱状。并且，在蜂窝过滤器130的外周，出于增强蜂窝过滤器130的外周部、调整形状、或提高蜂窝过滤器130的绝热性的目的，设有外周涂层134。
需要说明的是，对于蜂窝过滤器130的内部构成，与上述本发明第一实施方式的尾气净化装置的说明中已经叙述的相同(参照图2)。
接下来，对构成尾气净化装置的外壳进行说明。
外壳140主要有不锈钢等金属构成，对于其形状，如图4所示，可以为两端部的内径小于中央部的内径的大致圆筒状，并且也可以为内径一定的大致圆筒状。
外壳的内径(收纳尾气处理体的部分的内径)优选比尾气处理体的端面直径与卷绕至尾气处理体上的状态的保持密封材料(垫材)的厚度的合计长度稍短。
接下来，对本发明第一实施方式的尾气净化装置的制造方法进行说明。
图4为示意性示出本发明第一实施方式的尾气净化装置的制造方法的一例的立体图。在图4中示出了使用内径一定的大致圆筒状的外壳的示例。
首先进行卷绕工序，在该工序中，通过将图1所示的垫材11卷绕在尾气处理体(蜂窝过滤器)130的周围来制作卷绕体(卷绕有保持密封材料的尾气处理体)150。
在卷绕工序中，按照凸部12与凹部13相嵌合的方式将垫材11卷绕在按现有公知方法制作的大致圆柱形状的尾气处理体130的外周。
其结果，可以制作卷绕有保持密封材料110的尾气处理体130即卷绕体150。
接下来进行收纳工序，在该工序中，将所制作的卷绕体150收纳在具有特定尺寸的大致圆筒状且主要由金属等构成的外壳140中。
为了在收纳后使保持密封材料通过压缩而发挥出特定的回弹力(即，对尾气处理体进行保持的力)，使外壳140的内径稍小于卷绕有保持密封材料110的尾气处理体130的包括保持密封材料110的厚度在内的最外径。
通过以上的方法可以制造图2所示的尾气净化装置100。
在收纳工序中，作为将卷绕体收纳在外壳中的方法，可以举出例如：将卷绕体压入到外壳内部的特定位置的压入方式(填塞(stuffing)方式)；将卷绕体插入到外壳的内部后，从外周侧进行压缩以使外壳内径缩小的定径(sizing)方式(挤粗(swaging)方式)；将外壳预先制成可分离为第1外壳和第2外壳这两个部件的形状，将卷绕体载置于第1外壳上，然后覆盖第2外壳进行密封的蛤壳方式等。
下面列举出本发明的第一实施方式的保持密封材料、该保持密封材料的制造方法和尾气净化装置的作用效果。
(1)本实施方式的保持密封材料中，由于添加了无机粘结剂，因而推测在无机纤维彼此靠近的交叉部分无机粘结剂发挥出了将无机纤维彼此固定的作用，基于该原因，保持密封材料的表面压力增高，剪切应力也增高。因而，在将保持密封材料用在尾气净化装置中时，可增加保持密封材料对尾气处理体的保持力，在罐装时垫材不会过度变形，可有效地进行罐装作业。
(2)本实施方式的保持密封材料中，由于在构成垫材的无机纤维中添加无机粘结剂、同时在垫材的上部和下部添加有机粘结剂，因而纤维的交点被无机粘结剂所固定、在由该纤维与交点构成的空隙中填充有有机粘结剂，从而飞散量少于分别单独含有有机粘结剂、无机粘结剂的情况。基于这样的协同效应，可发挥出将易于飞散的短的无机纤维确实地封闭在垫材内部的作用，可以更有效地抑制罐装时的无机纤维的飞散量、可改善罐装时的作业环境。
(3)本实施方式的保持密封材料中，由于上述无机纤维由选自由氧化铝纤维、氧化铝氧化硅纤维、氧化硅纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种无机纤维构成，因而可应对作为保持密封材料所要求的特性、即垫材的耐热性等要求。
(4)本实施方式的保持密封材料中，由于对构成上述保持密封材料的垫材实施了用于形成无机纤维彼此的交织的针刺处理，因而可适当减少垫材的体积、可提高罐装时的作业效率，同时由于无机纤维的交织，可增高垫材的表面压力、可紧固地保持尾气处理体。
(5)本实施方式的保持密封材料的制造方法中，由于在脱水工序中将无机粘结剂的添加量控制在特定的范围，在含无机粘结剂溶液完全干燥前进行含有机粘结剂溶液的附着，因而，在无机粘结剂与有机粘结剂这两者存在的部分，两者掺在一起，从而使混合液的粘度上升；同时粘合性也增加，在无机纤维中易于发生缠绕，附着在更广范围的无机纤维中。并且，在附着于无机纤维上的混合液中，容易附着上易于飞散的无机纤维。由于这样的含有水分的无机粘结剂与有机粘结剂的协同效应，可以将易于飞散到垫材外的无机纤维确实地封闭在垫材的内部，在罐装时可有效地抑制无机纤维的飞散量。
(6)本实施方式的保持密封材料的制造方法中，作为含有机粘结剂溶液，可以使用丙烯酸类橡胶、丁腈橡胶或丁苯橡胶分散在水中而成的胶乳，上述橡胶富于粘接性，推测其附着在易于飞散的较短的游离(フリ-)无机纤维上，同时较短的无机纤维藉由橡胶粘接在较长的无机纤维上，可更有效地防止无机纤维自垫材中飞散。
(7)本实施方式的尾气净化装置中使用了上述本实施方式的保持密封材料和通过本实施方式的保持密封材料的制造方法制造出的保持密封材料，因而可享有上述各种效果。
实施例
下面进一步具体公开本发明第一实施方式的实施例。需要说明的是，本发明并不仅限于这些实施例。
在本实施例中，对于进一步具体公开了本发明第一实施方式的保持密封材料及其制造方法进行说明。
(实施例1)
(a)垫材准备工序
首先，按以下顺序来准备保持密封材料的垫材。
(a-1)纺丝工序
制备碱性氯化铝水溶液以使Al含量为70g/l、Al：Cl=1：1.8(原子比)，向该碱性氯化铝水溶液中配合硅溶胶以使烧制后的无机纤维中的组成比为Al2O3：SiO2=72：28(重量比)，进一步适量添加有机聚合物(聚乙烯醇)来制备混合液。
对所得到的混合液进行浓缩来制成纺丝用混合物，利用喷纺法对该纺丝用混合物进行纺丝，来制作平均纤维径为5.1μm的无机纤维前体。
(a-2)压缩工序
对上述工序(a-1)中得到的无机纤维前体进行压缩，来制作连续的片状物。
(a-3)针刺工序
对于上述工序(a-2)中得到的片状物，采用以下所示条件连续进行针刺处理，来制作针刺处理体。
首先准备以21个/cm2的密度安装有针的针板。接下来，将该针板配设在片状物的一侧表面的上方，使针板沿着片状物的厚度方向上下一次来进行针刺处理，制作针刺处理体。此时，使针贯通，直至针的前端部分所形成的倒刺在片状物的相反侧的表面完全贯穿出。
(a-4)烧制工序
在最高温度1250℃下对上述工序(a-3)中得到的针刺处理体连续进行烧制，制造由无机纤维形成的烧制片状物，该无机纤维以72重量份：28重量份含有氧化铝与氧化硅。无机纤维的平均纤维径为5.1μm，无机纤维径的最小值为3.2μm。如此得到的氧化铝纤维制的烧制片状物的堆积密度为0.15g/cm3、单位面积重量为1400g/m2。
(a-5)切断工序
将上述工序(a-4)中得到的烧制片状物切断，来准备切断片状物(垫材10)。
(b)浸渗工序
将市售的氧化铝溶胶(日产化学株式会社制造氧化铝溶胶-200(固体成分浓度：10重量%))用水稀释，来准备固体成分浓度为1重量%的溶液，通过幕涂法使该含无机粘结剂溶液与垫材中的无机纤维接触，使氧化铝溶胶浸渗到垫材中的无机纤维中。
(c)脱水工序
通过利用脱水机对附着有氧化铝溶胶的垫材进行真空脱水，将每单位重量的无机纤维的氧化铝溶胶添加量调整成以固体成分换算为1.0g/100g。
(d)吹喷工序
使用将丙烯酸类橡胶分散在水中而成的胶乳(日本Zeon株式会社制造LX-811H)，用水进行稀释，从而制备固体成分浓度为1重量%的含有机粘结剂溶液，将该含有机粘结剂溶液喷雾在垫材11的上表面和下表面，以使垫材11的上部11a和下部11b的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为1.0g/100g。
(e)干燥工序
接下来，在135℃下对附着有含无机粘结剂溶液和含有机粘结剂溶液的垫材11进行通风干燥，从而得到添加了无机粘结剂和有机粘结剂的垫材。
(f)剪裁处理
对如此得到的针刺处理垫材进行剪裁，使其俯视图尺寸为全长776mm×宽度290mm、在一端形成长度L为400mm、宽度W为100mm的凸部12、在另一端形成与该凸部12嵌合的凹部13，从而完成保持密封材料10的制造。
(比较例1)
除了不添加无机粘结剂以外，与实施例1同样地制造保持密封材料。比较例1中的有机粘结剂和无机粘结剂的添加量列于下表1。
(比较例2)
不添加无机粘结剂；将垫材11浸渍在含有机粘结剂溶液中来添加有机粘结剂；除此之外，与实施例1同样地制造保持密封材料。即，在比较例2中，在垫材11的整个区域添加了有机粘结剂。比较例2中的有机粘结剂和无机粘结剂的添加量列于下表1。
(比较例3)
除了不添加有机粘结剂外，与实施例1同样地制造保持密封材料。比较例3中的有机粘结剂和无机粘结剂的添加量列于下表1。
(无机粘结剂和有机粘结剂的添加量的确定)
对于无机粘结剂的添加量，事先在700℃下对添加了有机粘结剂和无机粘结剂的垫材进行加热，使有机粘结剂挥散。其后，从上部11a、中央部11c和下部11b中分取出0.2g左右的无机纤维，通过螯合滴定法对有机粘结剂和无机粘结剂添加前与添加后的铝浓度进行比较，从而计算出该添加量。
另一方面，对于有机粘结剂的添加量，将添加了有机粘结剂和无机粘结剂的垫材切断成100mm×100mm的尺寸，将切断的样品三等分成上部11a、中央部11c和下部11b之后，在氧化性气氛下于700℃进行加热，测定重量减少量，由其结果计算出该添加量。
(构成垫材的无机纤维飞散量的测定)
对于各实施例和比较例中得到的垫材11进行卷绕在直径80mm的尾气处理体上的卷绕试验，将卷绕试验后的重量设为W1、将卷绕试验前的重量设为W0时，将下述(1)式所表示的重量减少率A作为无机纤维的飞散量A。其结果列于下表1。卷绕方法为下述方法：在开有半圆筒状的槽的夹具(治具)上放置垫材11、进一步在其上放置尾气处理体，用手使尾气处理体落入到夹具的槽中，从而卷绕上垫材11。
A(wt%)=[(W0-W1)/W0]×100···(1)
(垫材的表面压力的测定)
对于各实施例和比较例中得到的垫材11，采用以下方法测定表面压力。
另外，在表面压力的测定中使用MTS社制造的热表面压力测定装置。
首先，在室温状态下进行压缩直至样品的堆积密度(GBD)为0.3g/cm3，保持10分钟。另外，样品的堆积密度为由“堆积密度=样品的重量/(样品的面积×样品的厚度)”求得的值。
接下来，在压缩样品的状态下，以40℃/min升温至一面为900℃、一面为650℃，在该状态下放开，直至堆积密度为0.273g/cm3。并且，将样品在一面温度为900℃、一面温度为650℃、堆积密度为0.273g/cm3的状态下保持5分钟。
其后，以1英寸(25.4mm)/min压缩至堆积密度为0.3g/cm3，测定此时的负荷。将所得到的负荷除以样品的面积来求出表面压力(kPa)。其结果列于下表1。
(垫材的剪切应力的测定)
首先，将各实施例和比较例中得到的垫材11冲切成俯视图尺寸为50×50mm，作为剪切强度测定用样品。
使用图5所示的剪切强度试验机70测定剪切应力。
首先，在一个板材71a的形成了突起72的主面上载置一个测定用样品80，在其上载置两面形成了突起72的中间板材73，由此以特定间隔g来夹入一个测定用样品80。
接下来，在中间板材73上载置另一个测定用样品80，进一步在该测定用样品80上以特定间隔g来放置另一板材71b。
如此，在三张板材的各间隔中分别夹入一张、合计夹入二张测定用样品80，进行压缩。
此时，调整三张板材的间隔以使经过压缩的各样品80的密度为0.3g/cm3。
接下来，将上下2张板材71a、71b与中间板材73向彼此相反的方向(图5中箭头t的方向)牵拉，测定此时产生的应力(N)，作为剪切应力。其结果列于下表1。
表1
如表1所示，实施例的保持密封材料中，在构成保持密封材料的垫材中每单位重量的无机纤维添加有1.0g/100g的无机粘结剂，同时将上述垫材沿厚度方向分割成上部、中央部、下部时，主要在上部和下部每单位重量的无机纤维添加有2.0g/100g～3.0g/100g的有机粘结剂，对于该保持密封材料，其无机纤维的飞散量少，并且垫材的表面压力、剪切应力也大。另一方面，比较例1、2的保持密封材料中，仅添加了有机粘结剂、未添加无机粘结剂，尽管其无机纤维的飞散量较少，但垫材的表面压力、剪切应力小，未满足作为保持密封材料的要求特性。另外，比较例3的保持密封材料中，仅添加了无机粘结剂、未添加有机粘结剂，其无机纤维的飞散量多。
(第二实施方式)
第二实施方式的保持密封材料中，有机粘结剂的添加量与第一实施方式的情况相比发生变化，除此之外与第一实施方式相同。
即，构成保持密封材料的无机纤维及其形状等与第一实施方式中相同。添加至无机纤维中的无机粘结剂的种类及无机粘结剂的添加量也与第一实施方式的情况相同。
另一方面，尽管添加至构成垫材11的无机纤维中的有机粘结剂的种类可以与第一实施方式的保持密封材料相同，但添加至无机纤维中的有机粘结剂的添加量是不同的。
即，垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量，或者下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量。
垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的情况下，垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量与第一实施方式的保持密封材料的情况同样地优选为0.5g/100g～10.0g/100g、更优选为0.5g/100g～6.0g/100g、进一步优选为2.0g/100g～3.0g/100g。另一方面，垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量比上述添加量多。
垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的情况下，上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量优选为垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的3倍～5倍。
下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的情况下，与上述情况完全相反。即，垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量与第一实施方式的保持密封材料的情况同样地优选为0.5g/100g～10.0g/100g、更优选为0.5g/100g～6.0g/100g、进一步优选为2.0g/100g～4.0g/100g。另一方面，垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量比上述添加量多。
垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的情况下，下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量优选为垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的3倍～5倍。
对于上述垫材中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量来说，由于下部比上部多、或与之相反，因而在将保持密封材料用于尾气净化装置中时，按照上述垫材的有机粘结剂添加量多的一面与外壳接触、有机粘结剂添加量少的一面与尾气处理体接触的方式进行配置。
将保持密封材料用于尾气净化装置中时，由于将垫材卷绕至尾气处理体，因而无机纤维易于从垫材的与外壳接触的面发生飞散；但由于与外壳接触的部分的有机粘结剂添加量多，因而无机纤维更不易飞散，可以更有效地抑制罐装时无机纤维的飞散量。
并且，通过如上所述进行垫材的配设，可以防止垫材在与外壳接触的部分发生断裂，同时可以防止在与尾气处理体接触的部分发生褶皱。
即，若在垫材与外壳接触的部分有机粘结剂的添加量少，则在进行罐装时，在垫材与外壳接触的部分发生断裂，尾气易于通过发生了断裂的部分；而在本发明中，可以抑制这样的不利状况的发生。
另外，若在垫材的与尾气处理体接触的部分有机粘结剂的添加量过多，则与尾气处理体接触的部分反而会发生褶皱，尾气仍然易于通过发生了褶皱的部分；而在本发明中，可抑制这样的不利状况的发生。
接下来，对第二实施方式的保持密封材料的制造方法进行说明。
利用下述的保持密封材料的制造方法，可以制造上述第二实施方式的保持密封材料。
第二实施方式的保持密封材料的制造方法中，仅吹喷工序不同，其它工序即(a)垫材准备工序、(b)浸渗工序、(c)脱水工序、(e)干燥工序和(f)剪裁处理与第一实施方式的保持密封材料的制造方法相同。
第二实施方式中，在(d)吹喷工序中，在上述垫材的上部侧主面和下部侧主面按照该上部侧主面和下部侧主面的上述每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量不同的方式进行含有有机粘结剂的含有机粘结剂溶液的液滴的吹喷。
此时，将吹喷至垫材的上部侧主面的含有机粘结剂溶液的浓度与吹喷至垫材的下部侧主面的含有机粘结剂溶液的浓度设定为不同的浓度，可以分别将有机粘结剂浓度不同的含有机粘结剂溶液吹喷至各个面，也可以使用相同浓度的含有机粘结剂溶液，按照浸渗至各个部分的含有机粘结剂溶液的浸渗量不同的方式将含有机粘结剂溶液吹喷至各个面。
其后进行干燥，使垫材11的上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于垫材11的下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量，或使下部11b中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于上部11a中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量。
(尾气净化装置)
尾气净化装置中，除了用于该尾气净化装置中的保持密封材料使用第二实施方式的保持密封材料以外，与第一实施方式的尾气净化装置是相同的。
下面列举出本发明的第二实施方式的保持密封材料、该保持密封材料的制造方法和尾气净化装置的作用效果。
本实施方式中发挥出了第一实施方式中记载的(1)～(7)的效果，同时将保持密封材料用于尾气净化装置中时，按照上述垫材的有机粘结剂添加量多的一面与外壳接触、有机粘结剂的添加量少的一面与尾气处理体接触的方式进行配置，从而进一步发挥出了以下的效果。
(8)将保持密封材料用于尾气净化装置中时，由于将垫材卷绕至尾气处理体，因而无机纤维易于从垫材的与外壳接触的面发生飞散；但由于与外壳接触的部分的有机粘结剂添加量多，因而无机纤维更不易飞散，可以更有效地抑制罐装时无机纤维的飞散量。
(9)通过如上所述进行垫材的配设，可以防止垫材在与外壳接触的部分发生断裂，同时可以防止在与尾气处理体接触的部分发生褶皱。
即，若在垫材的与外壳接触的部分有机粘结剂的添加量少，则在进行罐装时，在垫材与外壳接触的部分发生断裂，尾气易于通过发生了断裂的部分；而在第二实施方式中，可以抑制这样的不利状况的发生。
另外，若在垫材的与尾气处理体接触的部分有机粘结剂的添加量过多，则与尾气处理体接触的部分反而会发生褶皱，尾气仍然易于通过发生了褶皱的部分；而在第二实施方式中，可抑制这样的不利状况的发生。
(实施例2～3)
与实施例1的(a-1)～(a-5)同样地准备垫材。
并且，在(b)浸渗工序、(c)脱水工序中，与实施例1同样地地向无机纤维中添加无机粘结剂。
(d)吹喷工序
使用与实施例1同样地制备的有机粘结剂，按照通过调节吹喷量使上部和下部的添加量不同的方式来添加有机粘结剂。其后，与实施例1同样地进行(e)干燥工序和(f)剪裁工序，制造保持密封材料10。
(比较例4)
除了不添加无机粘结剂以外，与实施例2同样地制造保持密封材料。比较例4中的有机粘结剂和无机粘结剂的添加量列于下表2。
(比较例5)
除了不添加有机粘结剂以外，与实施例2同样地制造保持密封材料。比较例5中的有机粘结剂和无机粘结剂的添加量列于下表2。
对于实施例2～3和比较例4～5，与实施例1同样地确定无机粘结剂和有机粘结剂的添加量，进行构成垫材的无机纤维的飞散量的测定、垫材表面压力的测定以及垫材剪切应力的测定。其结果列于下表2。
表2
如表2所示，在实施例2和实施例3中，在构成保持密封材料的垫材中每单位重量的无机纤维添加有1.0g/100g的无机粘结剂，同时将上述垫材沿厚度方向分割成上部、中央部、下部时，实施例2中有机粘结剂主要在上部的添加量多，与上部相比，在中央部和下部的有机粘结剂添加量少，实施例3中有机粘结剂主要在下部的添加量多，与下部相比，在中央部和上部的有机粘结剂添加量少；相比于有机粘结剂的添加量与实施例2大致相同、未添加无机粘结剂的比较例4，尽管实施例2和实施例3的无机纤维的飞散量无变化，但表面压力高、剪切应力也高。另一方面，在未添加有机粘结剂的比较例5中，表面压力和剪切应力与实施例2、3相比无变化，但无机纤维的飞散量高。由此可以明确，在实施例2、3中，若采用无机纤维的飞散量、表面压力、剪切应力的全部进行评价，则与比较例4、5相比，实施例2、3的保持密封材料优异。
(其它实施方式)
对于在本发明实施方式的垫材的端面形成的凹部和凸部的形状，只要为凹部与凸部可嵌合的形状就没有特别限定，但在由一组凹部和凸部构成的情况下，优选在一侧端面的一部分形成以宽度10mm×长度10mm～宽度300mm×长度100mm的尺寸突出的凸部，在另一侧端面的一部分形成与之嵌合的形状的凹部。
在使用具有这样的凹部和凸部形状的垫材作为保持密封材料来制造尾气净化装置的情况下，可利用保持密封材料确实地保持尾气处理体，因而处理性优异。
在凸部的尺寸小于宽度10mm×长度10mm的情况下以及大于宽度300mm×长度100mm的情况下，将垫材卷绕至尾气处理体时，垫材的端面彼此相接触的面积少，因而垫材端面彼此不易抵接。其结果，保持密封材料不易保持尾气处理体。
另外，在本发明实施方式的垫材中，在上述垫材的端面可以形成相互嵌合的2个以上的凹部和凸部，也可以不形成凹部和凸部。
本发明第一实施方式的垫材中说明的“俯视图大致为矩形”为图1所示的包含凸部和凹部的概念。另外，“俯视图大致为矩形”中也包含垫材的角部具有90°以外的角度的形状。例如，垫材的角部可以为具有锐角或钝角的形状，也可以为具有曲率的形状。
在本发明第一实施方式的保持密封材料中可以进一步含有膨胀材。膨胀材优选具有在400℃～800℃的范围发生膨胀的特性。
若在垫材中含有膨胀材，则垫材会在400℃～800℃的范围发生膨胀，因而即使在玻璃纤维的强度降低的高于700℃这样的高温域，也可提高作为保持密封材料使用时的保持力。
作为膨胀材，可以举出例如蛭石、膨润土、金云母、珍珠岩、膨胀性石墨以及膨胀性氟云母等。这些膨胀材可以单独使用，也可以合用两种以上。
膨胀材的添加量没有特别限定，相对于垫材的总重量优选为10重量%～50重量%、更优选为20重量%～30重量%。
将本发明实施方式的垫材作为尾气净化装置的保持密封材料使用的情况下，构成尾气净化装置的保持密封材料的张数没有特别限定，可以为1张保持密封材料，也可以为相互结合的多张保持密封材料。
作为将多张保持密封材料结合的方法没有特别限定，例如可以举出通过机缝将保持密封材料彼此缝合的方法；利用胶带或粘接材等将保持密封材料彼此粘接的方法等。
对于构成本发明实施方式的尾气净化装置的外壳的材质，只要为具有耐热性的金属就没有特别限定，具体地说，可以举出不锈钢、铝、铁等金属类。
对于构成本发明实施方式的尾气净化装置的外壳的形状，除了大致圆筒型的形状外，也可以适当地使用蛤壳型形状、小尺寸(ダウンサィヅング)型的形状等。
构成本发明实施方式的尾气净化装置的尾气处理体的形状只要为柱状就没有特别限定，除了大致为圆柱状外，也可以为例如大致椭圆柱状、大致四棱柱状等任意的形状、尺寸。
作为构成本发明实施方式的尾气净化装置的尾气处理体，可以为由堇青石等构成且一体形成的一体型蜂窝结构体，或者可以为将2个以上的由碳化硅等形成的多个贯通孔隔着隔壁在长度方向上并列设置的柱状蜂窝烧制体藉由主要含有陶瓷的粘接材层进行结合而成的集合型蜂窝结构体。
在构成本发明实施方式的尾气净化装置的尾气处理体中可以担载有催化剂。
作为担载至尾气处理体的催化剂，可以举出例如：铂、钯、铑等贵金属；钾、钠等碱金属；钡等碱土金属；或者氧化铈等金属氧化物等。这些催化剂可以单独使用，也可以合用两种以上。
在本发明实施方式的尾气净化装置中，在尾气处理体为蜂窝结构体的情况下，也可以不在孔道中设置密封材、不密封孔道的端部。这种情况下，尾气处理体通过担载铂等催化剂，作为对尾气中所含有的CO、HC或NOx等有害气体成分进行净化的催化剂载体发挥功能。
在本发明的保持密封材料中，在构成保持密封材料的特定厚度的垫材中添加了无机粘结剂和有机粘结剂，在将上述垫材沿厚度方向分割成上部、中央部、下部时，上述有机粘结剂主要添加在上部和下部；上述内容为必要构成要件。
通过使该必要构成要件与本发明的第一实施方式以及本发明其它实施方式中详述的各种构成(例如玻璃纤维的组成、垫材的形状、垫材的制造方法等)进行适当组合，可以得到所期望的效果。
符号说明
10、110 保持密封材料
11 垫材
100 尾气净化装置
120、140 外壳
130 尾气处理体

Claims (7)

1.一种尾气净化装置，其为具备外壳、尾气处理体和保持密封材料的尾气净化装置，所述尾气处理体收纳在所述外壳中，所述保持密封材料卷绕在所述尾气处理体的周围并配设在所述尾气处理体和所述外壳之间；其特征在于，
所述保持密封材料由无机纤维形成，其特征在于，
在构成所述保持密封材料的特定厚度的垫材中添加了无机粘结剂和有机粘结剂；
将所述垫材在厚度方向上分割成上部、中央部、下部时，所述有机粘结剂主要被添加在上部和下部，
所述垫材的所述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于所述垫材的所述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量；或者，所述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于所述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量，
所述保持密封材料按照使所述垫材的有机粘结剂添加量多的一面与所述外壳接触、有机粘结剂的添加量少的一面与所述尾气处理体接触的方式进行配置。
2.如权利要求1所述的尾气净化装置，其中，对于所述保持密封材料而言，
所述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为0.5g/100g～10.0g/100g，所述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于所述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量；或者，
所述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为0.5g/100g～10.0g/100g，所述上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量多于所述下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量。
3.如权利要求1或2所述的尾气净化装置，其中，形成所述保持密封材料的所述无机纤维由选自由氧化铝纤维、氧化铝氧化硅纤维、氧化硅纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维组成的组中的至少一种无机纤维构成。
4.如权利要求1或2所述的尾气净化装置，其中，对于所述保持密封材料而言，相对于每单位重量的无机纤维，所述无机粘结剂的添加量以固体成分换算为0.5g/100g～3.0g/100g。
5.如权利要求1或2所述的尾气净化装置，其中，对构成所述保持密封材料的 垫材实施了用于形成无机纤维彼此的交织的针刺处理。
6.如权利要求1所述的尾气净化装置，其中，对于所述保持密封材料而言，将所述垫材在厚度方向上三等分成上部、中央部、下部时，所述有机粘结剂被添加在上部和下部。
7.如权利要求1或2所述尾气净化装置，其中，对于所述保持密封材料而言，垫材的上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为垫材的下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的3倍～5倍；或者，垫材的下部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量为垫材的上部中的每单位重量的无机纤维的有机粘结剂添加量的3倍～5倍。
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