DE102013205764B4 - Haltedichtungsmaterial und Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Haltedichtungsmaterial (1, 2), das anorganische Fasern (21) und an den Oberflächen der anorganischen Fasern haftende anorganische Partikel (23) enthält und eine erste Hauptoberfläche (11, 211) und eine zweite Hauptoberfläche (12, 212) umfasst,worin der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (15, 215) der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials (1, 2) kleiner ist als mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche (12, 212),wobei der Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der ersten Hauptoberfläche (11, 211) erhalten wird,der Nahbereich (15, 215) der Mitte in Dickenrichtung einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 0,5 mm oberhalb und unterhalb einer Mittellinie (13, 213) erhalten wird, wenn eine Linie, die das Haltedichtungsmaterial (1, 2) so durchschneidet, dass seine Dicke halbiert wird, als Mittellinie (13, 213) definiert wird, undder Nahbereich (16, 216) der zweiten Hauptoberfläche (12, 212) einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der zweiten Hauptoberfläche (12, 212) erhalten wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haltedichtungsmaterial und eine Abgasreinigungsvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Feinstaub (nachfolgend auch als PM bezeichnet) ist in einem Abgas enthalten, das aus Verbrennungsmotoren, wie einem Dieselmotor, ausströmt. In den vergangenen Jahren trat das Problem auf, dass dieser PM der Umwelt und dem menschlichen Körper Schaden zufügt. Da außerdem gesundheitsschädliche Gaskomponenten, wie CO, HC oder NOX, in dem Abgas enthalten sind, traten zusätzlich Bedenken über den Einfluss auf, den die gesundheitsschädlichen Gaskomponenten auf die Umwelt und den menschlichen Körper ausüben.
  • Als Abgasreinigungsvorrichtungen, die den PM im Abgas abfangen oder die gesundheitsschädlichen Gaskomponenten reinigen, wurden daher verschiedenartige Abgasreinigungsvorrichtungen vorgeschlagen, die aus einem Abgasreinigungskörper aus porösen Keramiken, wie Siliziumcarbid oder Kordierit, einem Metallgehäuse, das den Abgasbehandlungskörper beherbergt, und einem Haltedichtungsmaterial, das zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse angebracht ist, konstruiert sind. Dieses Haltedichtungsmaterial wird hauptsächlich angewendet, um zu verhindern, dass der Abgasbehandlungskörper mit dem Metallgehäuse, das einen äußeren Umfang davon ummantelt und das aufgrund von durch das Fahren oder dergleichen eines Automobils erzeugter Vibration oder Stoßwirkung beschädigt wird, in Kontakt kommt, und um das Lecken des Abgases zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse zu verhindern.
  • Da Verbrennungsmotoren zum Zwecke der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs in einem Zustand nahe einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeiten, neigt hierbei das Abgas dazu, eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufzuweisen. Wenn das Hochtemperatur- und Hochdruck-Abgas eine Abgasreinigungsvorrichtung erreicht, benötigt das Haltedichtungsmaterial eine Haltekraft für den Abgasbehandlungskörper, die sich selbst bei einer leichten Fluktuation im Zwischenraum zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse nicht ändert, weil der Zwischenraum aufgrund eines Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse fluktuieren kann.
  • Zur Verbesserung der Halteleistung des Haltedichtungsmaterials wird in Patentdruckschrift 1 und Patentdruckschrift 2 beschrieben, die anorganischen Partikel an den Oberflächen der anorganischen Fasern zum Haften zu bringen. Außerdem wird das Zuführen von anorganischen Partikeln an die Oberfläche des Haltedichtungsmaterials in Patentdruckschrift 3 und Patentdruckschrift 4 beschrieben.
  • Patentdruckschrift 5 beschreibt ein Befestigungsteil zum Befestigen eines Schadstoffkontrollelements in einem Gehäuse einer Schadstoffkontrollvorrichtung. Das Befestigungsteil enthält eine vernadelte Matte aus anorganischem Fasermaterial und einer aggregierten Substanz, die Aggregate aus einem organischem Bindemittel und anorganischen Feinpartikeln enthält, wobei die Aggregate über einen Großteil der vernadelten Matte imprägniert sind und die Matte mit den Aggregaten imprägniert wurde, nachdem sie vernadelt wurde.
  • Patentdruckschrift 6 beschreibt eine Befestigungsmatte zum Befestigen einer Schadstoffkontrollvorrichtung in einem Katalysator, wobei die Befestigungsmatte eine Vliesmatte aus anorganischen Fasern aufweist. Die Befestigungsmatte schließt anorganische Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 1 nm bis 100 nm ein und ist frei von organischem Bindemittel oder enthält ein organisches Bindemittel in einer Menge von nicht mehr als 5 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Befestigungsmatte.
  • Patentdruckschrift 7 beschreibt ein Halte-Abdichtungsmaterial, das anorganische Fasern und anorganische Teilchen umfasst und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, wobei die anorganischen Fasern mit Hautschichten, umfassend die anorganischen Teilchen, bedeckt sind, und die Dicke der Hautschichten die Beziehung „X > Y ≥ Z“ erfüllt, wobei die Dicke der Hautschicht der anorganischen Fasern in der Nähe der ersten Hauptoberfläche X ist, die Dicke der Hautschicht der anorganischen Fasern in der Nähe der Mitte des Halte-Abdichtmaterials in der Dickenrichtung Y ist und die Dicke der Hautschicht der anorganischen Fasern in der Nähe der zweiten Hauptoberfläche Z ist.
  • Patentdruckschrift 8 beschreibt einen Katalysator, der als Abgasreinigungskatalysator verwendet werden kann. Der Katalysator enthält Zeolith mit einer Gerüststruktur, die mindestens Aluminiumatome, Phosphoratome und Siliziumatome enthält, und ein auf dem Zeolith geträgertes Metall.
  • Druckschriften aus verwandtem Fachgebiet
  • Patentdruckschriften
    • Patentdruckschrift 1: JP 2002 - 206 421 A
    • Patentdruckschrift 2: JP 2008 - 505 276 A
    • Patentdruckschrift 3: JP 2009 - 508 044 A
    • Patentdruckschrift 4: JP 2008 - 506 886 A
    • Patentdruckschrift 5: US 2013 / 0 305 697 A1
    • Patentdruckschrift 6: US 2010 / 0 209 308 A1
    • Patentdruckschrift 7: DE 10 2013 205 308 A1
    • Patentdruckschrift 8: WO 2012 / 120 942 A1
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Zu lösende Aufgaben der Erfindung
  • In der in Patentdruckschrift 1 beschriebenen Technik werden die anorganischen Partikel dazu gebracht, an den Oberflächen der anorganischen Fasern zu haften, so dass die Verringerung des Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials mit der Zeit nicht ohne weiteres verursacht wird. Auch in der in Patentdruckschrift 2 beschriebenen Technik werden die anorganischen Partikel dazu gebracht, an den Oberflächen der anorganischen Fasern zu haften, um den Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials zu verbessern. Wenn allerdings eine Vielzahl von anorganischen Partikeln dazu gebracht wird, an den Oberflächen der anorganischen Fasern zu haften, wird das Haltedichtungsmaterial hart und das Haltedichtungsmaterial ist nicht leicht biegbar. Es wird daher schwierig, die Tätigkeit des Wickelns des Haltedichtungsmaterials um den Umfang des Abgasbehandlungskörpers auszuüben.
  • Wenn das Haltedichtungsmaterial um den Umfang des Abgasbehandlungskörpers gewickelt wird, kann außerdem eine Wicklungsfaltenbildung an der inneren Umfangsseite (Abgasbehandlungskörperseite) des Haltedichtungsmaterials auftreten, und an der äußeren Umfangsseite (Metallgehäuseseite) des Haltedichtungsmaterials kann eine Rissbildung auftreten.
  • In der in Patentdruckschrift 3 und Patentdruckschrift 4 beschriebenen Technik werden die anorganischen Partikel der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials zugeführt, um den Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials zu verbessern. Eine Verbesserung des Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials wird in Patentdruckschrift 3 und Patentdruckschrift 4 allerdings nicht erwähnt, und somit gibt es Raum für eine Verbesserung des Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials.
  • Die Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Aufgaben gemacht, und ihr Ziel ist es, ein Haltedichtungsmaterial bereitzustellen, das den Effekt eines verbesserten Oberflächendrucks eines Haltedichtungsmaterials und den Effekt eines verbesserten Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials aufweist und leicht zu biegen ist.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist außerdem, eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, in der ein Haltedichtungsmaterial ohne Wicklungsfaltenbildung oder Rissbildung um einen Abgasbehandlungskörper gewickelt wird und der Abgasbehandlungskörper mit einer hohen Haltekraft gehalten wird.
  • Mittel zur Lösung der Aufgabe
  • Ein Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 1 enthält anorganische Fasern und an den Oberflächen der anorganischen Fasern haftende anorganische Partikel und schließt eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche ein. Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials ist kleiner als mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • In dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial kann zunächst einmal der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials verbessert werden, weil die anorganischen Partikel an der Oberfläche der anorganischen Fasern haften.
  • Im erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial ist außerdem der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als mindestens einer der mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial.
  • Wenn die anorganischen Partikel an der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials haften, kann der Reibungskoeffizient der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials verbessert werden.
  • Da Unebenheiten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials groß werden, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel an der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials groß ist, kann hierdurch der Reibungskoeffizient der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials weiter erhöht werden.
  • Wenn andererseits die anorganischen Partikel mit einem großen mittleren Partikeldurchmesser an dem gesamten Haltedichtungsmaterial haften, wird das Haltedichtungsmaterial hart, und das Haltedichtungsmaterial ist nicht leicht zu biegen.
  • In dem Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 1 kann das Haltedichtungsmaterial daher leicht gebogen werden, indem der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner gemacht wird als mindestens einer der mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Haltedichtungsmaterial.
  • Es wird angenommen, dass dies daher rührt, dass, wenn der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials klein ist, die Reibungskraft zwischen den anorganischen Fasern im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials klein wird und folglich die anorganischen Fasern nicht leicht reißen, und die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials auf einfache Weise verbessert wird.
  • Indem der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials auf diese Weise geändert wird, kann ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt werden, das den Effekt eines verbesserten Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials und den Effekt eines verbesserten Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials aufweist und das leicht zu biegen ist.
  • Außerdem stellt der „Nahbereich der ersten Hauptoberfläche“ einen Bereich dar, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von einer Hauptoberfläche der Hauptoberflächen des Haltedichtungsmaterials erhalten wird.
  • Des Weiteren stellt der „Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung“ einen Bereich dar, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 0,5 mm oberhalb und unterhalb einer Mittellinie erhalten wird, d.h. einen Bereich von insgesamt 1 mm, wobei eine Linie, die das Haltedichtungsmaterial so durchschneidet, dass seine Dicke halbiert wird, als „die Mittellinie in Dickenrichtung“ definiert wird.
  • Des Weiteren stellt der „Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche“ einen Bereich dar, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von einer der ersten Hauptoberfläche entgegengesetzten Hauptoberfläche der Hauptoberflächen des Haltedichtungsmaterials dar.
  • Die Details dieser Bereiche werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Ferner wird der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel durch das folgende Verfahren gemessen.
  • Die Bilder der Oberflächen der anorganischen Fasern, die in den obigen drei Bereichen vorhanden sind, werden unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen. Auf den aufgenommenen Bildern werden aufgenommene Objekte in Form von Partikeln an den anorganischen Faseroberflächen in einem konkav-konvexen Zustand als anorganische Partikel erkannt. Der Durchmesser der wahrgenommenen Objekte in Form von Partikeln wird als Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel gemessen.
  • Ferner wird der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel durch das folgende Verfahren berechnet.
  • Fünf anorganische Fasern, die in jedem der obigen drei Bereiche vorhanden sind, werden ausgewählt, und der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel wird durch das obige Verfahren gemessen. Durch Berechnung des Mittelwerts (arithmetischer Mittelwert) der erhaltenen Messwerte wird der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in jedem Bereich berechnet.
  • Die Details des Verfahrens zur Messung des Partikeldurchmessers der anorganischen Partikel werden unten unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In dem Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 2 ist der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • In diesem Fall kann ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt werden, das leicht zu biegen ist, während ein hoher Reibungskoeffizient an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials sichergestellt wird.
  • In dem Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 3 beträgt der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials 0,005 µm bis 0,1 µm.
  • Da die Reibungskraft zwischen den anorganischen Fasern, die das Haltedichtungsmaterial bilden, zu klein wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials weniger als 0,005 µm beträgt, wird der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials nicht ohne weiteres erhöht.
  • Da das Haltedichtungsmaterial andererseits leicht hart wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials 0,1 µm überschreitet, nimmt die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials leicht ab.
  • In dem Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 4 beträgt mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche 0,1 µm bis 1 µm.
  • Da Unebenheiten der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials zu klein werden, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche oder im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial weniger als 0,1 µm beträgt, wird der Reibungskoeffizient der Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials nicht ohne weiteres erhöht.
  • Da andererseits das Haltedichtungsmaterial hart wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche oder im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Haltedichtungsmaterial 1 µm überschreitet, nimmt die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials leicht ab.
  • Das Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 5 enthält ferner ein organisches Bindemittel.
  • Indem das organische Bindemittel dazu gebracht wird, an den anorganischen Fasern zu haften, kann die Verflechtungsstruktur zwischen den anorganischen Fasern fester gemacht werden, und die Bauschigkeit des Haltedichtungsmaterials kann unterdrückt werden.
  • Das Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 6 schließt eine Matte ein, und diese eine Matte ist eine Matte hergestellt aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden.
  • Ferner schließt das Haltedichtungsmaterial gemäß Anspruch 7 eine Vielzahl von Matten ein, und mindestens eine Matte der Vielzahl von Matten ist eine Matte hergestellt aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden.
  • Indem eine Vernadelungsbehandlung durchgeführt wird, können die Fasern verflechtet werden, und die Masse des Haltedichtungsmaterials kann auf moderate Weise reduziert werden. Als Ergebnis kann die Arbeitseffizienz beim Ummanteln erhöht werden, und der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials kann aufgrund der Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern erhöht werden.
  • Eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 ist eine Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Abgasbehandlungskörper, ein Metallgehäuse, das den Abgasbehandlungskörper beherbergt, und ein Haltedichtungsmaterial einschließt, das zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse angebracht ist und den Abgasbehandlungskörper hält, und das Haltedichtungsmaterial ist das erfindungsgemäße Haltedichtungsmaterial.
  • Wie oben beschrieben, weist das erfindungsgemäße Haltedichtungsmaterial den Effekt eines verbesserten Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials und den Effekt eines verbesserten Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials sowie den Effekt, leicht biegbar zu sein, auf. Daher kann eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitgestellt werden, in der das Haltedichtungsmaterials um den Abgasbehandlungskörper ohne Wicklungsfaltenbildung oder Rissbildung gewickelt werden kann und der Abgasreinigungskörper mit einer hohen Haltekraft gehalten wird.
  • Ferner kann in der Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 ein Abgasbehandlungskörper im Großmaßstab gehalten werden, der nicht allein durch ein Haltedichtungsmaterial des Stands der Technik gehalten werden könnte.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Haltedichtungsmaterial der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
    • [2A und 2B] 2A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine anorganische Faser zeigt, die in dem Haltedichtungsmaterial vorliegt. 2B ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil einer verflechteten anorganischen Faseroberfläche zeigt.
    • [3] 3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
    • [4] 4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Abgasbehandlungskörper zeigt, der die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bildet.
    • [5] 5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
    • [6A und 6B] 6A zeigt ein Beispiel für eine Fotografie, die von einem Teil der Oberfläche einer in dem Haltedichtungsmaterial vorliegenden anorganischen Faser unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen wurde. 6B zeigt ein Bild einer anorganischen Faseroberfläche, das durch Vergrößerung eines Teils von 6A erhalten wird.
    • [7] 7 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Reibungskoeffizienten-Messvorrichtung zeigt.
    • [8A und 8B] 8A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Prozedur zur Stanzlastmessung zeigt. 8B ist eine Frontalansicht, die schematisch ein Stanzlastmessgerät zeigt.
    • [9] 9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Haltedichtungsmaterial gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
  • BESTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform, d.h., eine Ausführungsform für ein erfindungsgemäßes Haltedichtungsmaterial und eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung wird im Folgenden beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Haltedichtungsmaterial gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Das in 1 gezeigte Haltedichtungsmaterial 1 ist eine Matte, die eine vorbestimmte Länge (nachfolgend durch den Pfeil L in 1 dargestellt) in einer Längsrichtung, eine vorbestimmte Breite (nachfolgend durch den Pfeil W in 1 dargestellt) und eine vorbestimmte Dicke (nachfolgend durch den Pfeil T in 1 dargestellt) und eine im Wesentlichen rechteckige Form in der Draufsicht aufweist. Ferner schließt das Haltedichtungsmaterial 1 eine erste Hauptoberfläche 11 und eine zweite Hauptoberfläche 12 ein, welche eine der ersten Hauptoberfläche 11 entgegengesetzte Hauptoberfläche ist.
  • In dem in 1 gezeigten Haltedichtungsmaterial 1 ist ein konvexer Teil 17 zu einem Endabschnitt der Endabschnitte des Haltedichtungsmaterials 1 in Längsrichtung ausgebildet, und ein konkaver Teil 18 ist an dem anderen Endabschnitt ausgebildet. Der konvexe Teil 17 und der konkave Teil 18 des Haltedichtungsmaterials 1 weisen Formen auf, die perfekt zueinander passen, wenn das Haltedichtungsmaterial 1 um einen Abgasbehandlungskörper gewickelt wird, um eine im Folgenden beschriebene Abgasreinigungsvorrichtung zu fertigen.
  • Das in 1 gezeigte Haltedichtungsmaterial 1 weist eine vorbestimmte Dicke T auf.
  • Die Richtung der Dicke T des Haltedichtungsmaterials 1 ist eine Richtung, die senkrecht zu der ersten Hauptoberfläche 11 und der zweiten Hauptoberfläche 12 ist.
  • Das Haltedichtungsmaterial gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist drei Bereiche, nämlich „Nahbereich der ersten Hauptoberfläche“, „Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung“ und „Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche“ auf, welches Bereiche sind, die durch Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials erhalten werden, so dass sie die vorbestimmte Dicke aufweisen.
  • In 1 bezeichnet der „Nahbereich der ersten Hauptoberfläche“ einen Bereich (ein in 1 durch 14 dargestellter Bereich), der in einem Bereich von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der ersten Hauptoberfläche 11 abgeschnitten wurde. Ta in 1 stellt eine Dicke im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche dar und Ta = 1 mm.
  • Der „Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung“ bezeichnet einen Bereich (einen in 1 durch 15 dargestellten Bereich), der durch Ausschneiden eines Bereich von 0,5 mm oberhalb und unterhalb einer Mittellinie erhalten wird, d.h., eines Bereich von insgesamt 1 mm, wenn eine Linie, die das Haltedichtungsmaterial so durchschneidet, dass seine Dicke halbiert wird, als „Mittellinie (eine in 1 durch 13 dargestellte Linie) in Dickenrichtung“ definiert ist. Tb in 1 stellt die Dicke des Nahbereichs der Mitte in Dickenrichtung dar und Tb = 1 mm.
  • Der „Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche“ bezeichnet einen Bereich (einen in 1 durch 16 dargestellten Bereich), der in einem Bereich von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der zweiten Hauptoberfläche 12 ausgeschnitten wurde. TC in 1 stellt eine Dicke im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche dar und TC = 1 mm.
  • Das Haltedichtungsmaterial gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält anorganische Fasern und anorganische Partikel. Die anorganischen Partikel haften an den Oberflächen der anorganischen Fasern.
  • Die anorganischen Fasern sind nicht besonders beschränkt und sind wünschenswerterweise mindestens ein Typ von anorganischen Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxidfasern, Aluminiumoxid-Silica-Fasern, Silicafasern, biolösliche Fasern und Glasfasern. Die anorganischen Fasern können je nach den für das Haltedichtungsmaterial erforderlichen Eigenschaften, wie Wärmebeständigkeit oder Winderosionsbeständigkeit, geändert werden.
  • Unter diesen sind anorganische Aluminiumoxidfasern mit geringer Kristallinität wünschenswert und anorganische Aluminiumoxidfasern mit Mullit-Zusammensetzung besonders wünschenswert.
  • Als anorganische Partikel sind Aluminiumoxidpartikel oder Silicapartikel wünschenswert.
  • Es können ein Partikeltyp oder zwei Partikeltypen als anorganische Partikel in dem Haltedichtungsmaterial enthalten sein.
  • Die Aluminiumoxidpartikel haften an den anorganischen Fasern als ein sogenanntes anorganisches Bindemittel in Form eines Aluminiumsols. Ferner ist das anorganische Bindemittel eine wässrige Lösung, die anorganische Partikel enthält.
  • Da das anorganische Bindemittel zusammen mit den anorganischen Fasern erhitzt wird und zu Aluminiumoxidpartikeln wird, binden die Aluminiumoxidpartikel die anorganischen Fasern fest.
  • Wenn andererseits Silicasol verwendet wird, um Silicapartikel zum Haften zu bringen, ist es bevorzugt, das kationische Silicasol zu verwenden.
  • In einem Fall, in dem die anorganischen Partikel Aluminiumoxidpartikel sind, ist es ferner wünschenswert, Aluminiumoxidpartikel zu verwenden, in denen die Form von Sekundärteilchen in der wässrigen Lösung (in dem anorganischen Bindemittel) kettenartig ist.
  • Die Aluminiumoxidpartikel, deren Form kettenartig ist, sind Aluminiumoxidpartikel, in denen plattenartige Aluminiumoxid-Primärpartikel (einige 10 nm) in einem dispergierten Zustand in Wasser eingefasst sind und Sekundärpartikel (einige 100 nm) gebildet werden, die in dreidimensionalen Zweigen eingefasst sind und aggregiert sind.
  • Wenn die kettenartigen Aluminiumoxidpartikel verwendet werden, ist die Verflechtung zwischen den Sekundärpartikeln groß, und die Partikel haften an den Oberflächen der anorganischen Fasern, während die Partikel miteinander verbunden sind. Da die anorganischen Fasern gleichmäßig und leicht an den Oberflächen der anorganischen Fasern haften, wird daher angenommen, dass der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials weiter verbessert wird. Während das Zeta-Potential der in der wässrigen Lösung dispergierten Aluminiumoxidpartikel eine positive Ladung aufweist, haften darüber hinaus die Aluminiumoxidpartikel fest an den Oberflächen der anorganischen Fasern, wenn die Aluminiumoxidfasern oder Glasfasern, in denen die anorganischen Fasern eine negative Ladung aufweisen, verwendet werden. Einem Blattbildungsverfahren ähnlich, das die anorganischen Partikel dazu bringt, gleichmäßig an den Oberflächen der anorganischen Fasern zu haften, während sie in einer Aufschlämmung gerührt werden, haften die anorganischen Partikel als Ergebnis gleichmäßig an den Oberflächen der anorganischen Fasern selbst in einem Imprägnierungsverfahren zum Imprägnieren eines anorganischen Bindemittel, in dem eine kleine Menge und eine geringe Konzentration von anorganischen Partikeln in einer Matte dispergiert werden.
  • Des Weiteren sind faserförmige Aluminiumoxid-Sekundärpartikel, bandförmige Aluminiumoxid-Sekundärpartikel mit einem säulenförmigen Aspektverhältnis oder Aluminiumoxid-Sekundärpartikel, die in einer Federform aggregiert sind, ebenso bevorzugt.
  • In dem Haltedichtungsmaterial gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche, im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche und im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung unterschiedlich.
  • Insbesondere ist der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche kann gleich oder verschieden von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche sein.
  • Dies wird detailliert im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 2A ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine anorganische Faser zeigt, die in dem Haltedichtungsmaterial vorliegt. 2B ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil in einer vergrößerten Weise zeigt.
  • 2B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils 22 der anorganischen Faseroberfläche einer in 2A gezeigten anorganischen Faser 21, der durch eine unterbrochene Linie umrandet ist. Wie in 2B dargestellt wird, haften anorganische Partikel 23 an der Oberfläche der anorganischen Faser 21. Der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel 23 ist eine in 2B durch X ausgedrückte Größe.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel wird durch das folgende Verfahren berechnet.
  • Fünf anorganische Fasern 21, die im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials vorliegen, werden ausgewählt, und Bilder der Oberflächen der anorganischen Fasern werden unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen. Auf den aufgenommenen Bildern werden Objekte, die in Form von Partikeln in einem Teil 22 einer anorganischen Faseroberfläche in einem konkav-konvexen Zustand vorliegen, als anorganische Partikel 23 erkannt. Die Durchmesser der in Form von Partikeln wahrgenommenen Objekte werden als Partikeldurchmesser X der anorganischen Partikel 23 gemessen. Die Messung des Partikeldurchmessers X der anorganischen Partikel 23 wird an 30 beliebigen anorganischen Partikeln in einem Bereich durchgeführt, in dem die Fläche der anorganischen Faseroberfläche pro anorganische Faser insgesamt 1,1 µm2 ist. Dieser Vorgang wird an fünf anorganischen Fasern durchgeführt. Durch Berechnung des Mittelwerts (arithmetischer Mittelwert) des Partikeldurchmessers X von allen durch das obige Verfahren bestimmten anorganischen Partikeln 23 wird der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche berechnet. Es werden ferner lediglich 30 anorganische Partikel, deren Partikeldurchmesser zu messen sind, in 2B dargestellt.
  • Der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials und der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung werden ebenso durch dasselbe Verfahren wie das obige berechnet.
  • Der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel in der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt wünschenswerterweise 0,005 µm bis 0,1 µm und besonders wünschenswert 0,01 µm bis 0,08 µm.
  • Da die Reibungskraft zwischen den anorganischen Fasern, die das Haltedichtungsmaterial bilden, zu klein wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials weniger als 0,005 µm beträgt, kann der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials nicht ohne Weiteres erhöht werden.
  • Da das Haltedichtungsmaterial leicht hart wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials 0,1 µm überschreitet, kann andererseits die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials leicht abnehmen.
  • Die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform betragen wünschenswerterweise 0,1 µm bis 1 µm und besonders wünschenswert 0,12 µm bis 0,8 µm.
  • Da die Unebenheiten der Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials zu klein werden, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche oder im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials weniger als 0,1 µm beträgt, kann der Reibungskoeffizient der Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials nicht ohne weiteres erhöht werden.
  • Da das Haltedichtungsmaterial andererseits leicht hart wird, wenn der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche oder im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials 1 µm überschreitet, kann die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials leicht abnehmen.
  • Wie unten beschrieben wird, wird das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform vorzugsweise als Haltedichtungsmaterial verwendet, das eine Abgasreinigungsvorrichtung bildet. In diesem Fall ist das Haltedichtungsmaterial besonders bevorzugt so angebracht, dass die erste Hauptoberfläche eine Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche eine Abgasbehandlungskörperseite wird.
  • Für den Fall, dass das Haltedichtungsmaterial so angebracht ist, dass die erste Hauptoberfläche die Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche die Abgasbehandlungskörperseite wird, beträgt der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials wünschenswerterweise 0,15 µm bis 1,0 µm. Ferner beträgt der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials wünschenswerterweise 0,1 µm bis 0,8 µm.
  • Für den Fall, dass das Haltedichtungsmaterial so angebracht ist, dass die erste Hauptoberfläche die Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche die Abgasbehandlungskörperseite wird, ist der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials außerdem vorzugsweise größer als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials.
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Adhäsionsmenge der anorganischen Partikel pro Einheitsgewicht der anorganischen Faser wünschenswerterweise 0,2 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf Festgehaltbasis und besonders wünschenswert 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%.
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Typen von anorganischen Partikeln im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials, im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials und im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials in den entsprechenden Bereichen gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Wünschenswerterweise ist ein organisches Bindemittel in dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthalten. Die anorganischen Fasern, die das Haltedichtungsmaterial bilden, können durch das organische Bindemittel miteinander verankert sein.
  • Als organisches Bindemittel kann eine Emulsion, in der acrylischer Latex, Latex auf Kautschukbasis oder dergleichen in Wasser dispergiert ist, verwendet werden.
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Adhäsionsmenge an organischem Bindemittel pro Einheitsgewicht der anorganischen Faser wünschenswerterweise 0,2 Gew.-% bis 12 Gew.-% auf Festgehaltbasis und besonders wünschenswert 0,5 Gew.-% bis 6 Gew.-%.
  • Wünschenswerterweise wird eine Vernadelung zur Bildung der Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern an dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform durchgeführt.
  • Mittels Durchführung der Vernadelung können die Fasern verflechtet werden, und die Masse des Haltedichtungsmaterials kann moderat reduziert werden. Als Ergebnis kann die Arbeitseffizienz bei der Ummantelung erhöht werden und der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials kann aufgrund der Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern erhöht werden.
  • Die Vernadelung bezeichnet das Entfernen und Einführen von Faserverflechtungsmitteln, wie einer Nadel, aus oder in einen blattartigen Gegenstand aus anorganischen Faservorläufern. In dem in 1 dargestellten Haltedichtungsmaterial 1 werden die anorganischen Fasern mit vergleichsweise langer mittlerer Faserlänge durch die Vernadelung dreidimensional verflechtet. Das heißt, das in 1 dargestellte Haltedichtungsmaterial 1 wird einer Vernadelung in Breitenrichtung senkrecht zur Längsrichtung unterzogen, und die anorganischen Fasern werden verflechtet. Die anorganischen Faservorläufer werden in einem unten zu beschreibenden Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials beschrieben.
  • Aufgrund dieser Vernadelung kann die Masse des Haltedichtungsmaterials moderat reduziert werden, die Arbeitseffizienz beim Ummanteln erhöht werden und der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials aufgrund der Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern erhöht werden.
  • Ferner erfordert die mittlere Faserlänge der anorganischen Fasern ein gewisses Maß an Länge, um eine Verflechtungsstruktur zu erhalten. Zum Beispiel beträgt die mittlere Faserlänge der anorganischen Fasern wünschenswerterweise 50 µm bis 100 mm. Ferner beträgt der mittlere Durchmesser der anorganischen Fasern wünschenswerterweise 2 µm bis 10 µm.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt folgendes ein: einen Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer Matte für ein Haltedichtungsmaterial aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden; einen Imprägnierungsschritt zum Inkontaktbringen der Matte mit einem anorganischen Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, und zum Imprägnieren des anorganischen Bindemittels in der Matte; und einen Entwässerungsschritt zum Entwässern der Matte, an der das anorganische Bindemittel haftet; einen Trocknungsschritt zum Trocknen von an der Matte haftender Feuchtigkeit und einen Adhäsionsschritt, um zusätzlich zu bewirken, dass die anorganischen Partikel an der Oberfläche der Matte, deren Feuchtigkeit getrocknet wurde, haften.
  • In dem obigen Herstellungsverfahren kann das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden, indem der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Imprägnierungsschritt und im Adhäsionsschritt geändert wird.
  • Mattenherstellungsschritt
  • Als Erstes wird ein Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer Matte für ein Haltedichtungsmaterial aus anorganischen Fasern durchgeführt, die einer Vernadelung unterzogen wurden.
  • Obgleich die Matte, die das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bildet, durch verschiedene Verfahren erhalten werden kann, kann die Matte beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Also zuerst werden anorganische Faservorläufer mit einem mittleren Faserdurchmesser von 3 µm bis 5 µm hergestellt, beispielsweise durch Spinnen einer Spinnmischung mit einer basischen Aluminiumchlorid-WasserLösung, Silicasol oder dergleichen als Rohmaterial mittels einem Blasverfahren. Anschließend wird die Herstellung der Matte für ein Haltedichtungsmaterial durch das Komprimieren der obigen anorganischen Faservorläufer zur Herstellung eines kontinuierlichen blattartigen Gegenstandes mit einer vorbestimmten Größe, Durchführen einer Vernadelung an diesem blattartigen Gegenstand und anschließende Durchführung einer Ausheizbehandlung komplettiert.
  • Imprägnierungsschritt
  • Ein Imprägnierungsschritt zum Inkontaktbringen der Matte mit einem anorganischen Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, und das Imprägnieren des anorganischen Bindemittels in der Matte wird durchgeführt.
  • In dem Imprägnierungsschritt ist das Verfahren zum Inkontaktbringen des anorganischen Bindemittels, das anorganische Partikel enthält, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann ein anorganisches Bindemittel in die Matte imprägniert werden, indem die Matte in das anorganische Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, eingetaucht wird, oder das anorganische Bindemittel kann in die Matte imprägniert werden, indem das anorganische Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, durch Verfahren, wie das Vorhangstreichverfahren, auf die Matte getropft wird.
  • Obgleich der Partikeldurchmesser der in dem Imprägnierungsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel nicht besonders beschränkt ist, wird der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials der vorliegenden Ausführungsform wünschenswerterweise so eingestellt, dass er 0,005 µm bis 0,1 µm beträgt.
  • Als anorganisches Bindemittel kann beispielsweise Aluminiumoxidsol, Silicasol, eine kolloidale Dispersionsflüssigkeit von diesen oder dergleichen verwendet werden. Da die Konzentration allerdings in einer unverdünnten Lösung, die kommerziell erhältlich ist, zu hoch werden kann, wird wünschenswerterweise eine verdünnte Flüssigkeit als anorganisches Bindemittel verwendet, in der die Konzentration der anorganischen Partikel etwa 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis beträgt.
  • Für den Fall, dass Aluminiumoxidsol als anorganisches Bindemittel verwendet wird, wird ferner wünschenswerterweise Aluminiumoxidsol (z.B. AS550, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.) verwendet, das Aluminiumoxidpartikel enthält, in denen die Form der Sekundärpartikel in einer wässrigen Lösung (in dem anorganischen Bindemittel) kettenartig ist.
  • Wenn die kettenartigen Aluminiumoxidpartikel verwendet werden, ist die Verflechtung zwischen den Sekundärpartikeln groß, und die Partikel haften an den Oberflächen der anorganischen Fasern, während die Partikel aneinander gebunden sind. Da die anorganischen Partikel gleichmäßig und problemlos an den Oberflächen der anorganischen Fasern haften, wird daher angenommen, dass der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials weiter verbessert wird.
  • Entwässerungsschritt
  • Als Nächstes wird die Matte, an der das anorganische Bindemittel haftet, einem Entwässerungsverfahren unterzogen. In diesem Schritt kann die Adhäsionsmenge des anorganischen Bindemittels grob eingestellt werden, indem die Matte, an der das anorganische Bindemittel haftet, angesaugt und entwässert wird.
  • Trocknungsschritt
  • Danach wird ein Trocknungsschritt zum Trocknen der Matte, an dem das anorganische Bindemittel haftet, bei einer Temperatur von etwa 110 bis 140°C durchgeführt, und die Feuchtigkeit verdampft unter Erhalt der Matte, an der die anorganischen Partikel haften.
  • Als Trocknungsverfahren können Erwärmen und Heißlufttrocknen verwendet werden.
  • Adhäsionsschritt
  • Als Nächstes wird ein Adhäsionsschritt durchgeführt, um zusätzlich zu bewirken, dass die anorganischen Partikel an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte haften, an denen die anorganischen Partikel haften.
  • In dem Adhäsionsschritt ist das Verfahren, um zu bewirken, dass die anorganischen Partikel an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte haften, nicht besonders beschränkt. Beispielsweise schließt das Anlagerungsverfahren ein Sprühbeschichtungsverfahren zum Sprühen und Blasen des anorganischen Bindemittels, das anorganische Partikel enthält, von der Seite der ersten Hauptoberfläche und der Seite der zweiten Hauptoberfläche der Matte ein. Zusätzlich ist ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Filmübertragungsverfahren, ein Tauchbeschichtungsverfahren oder dergleichen zu nennen.
  • Durch Einstellen des Partikeldurchmessers der für den Adhäsionsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel werden die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Haltedichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie gewünscht eingestellt, so dass sie 0,1 µm bis 1 µm betragen.
  • Ferner kann der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel zum Haften an der ersten Hauptoberfläche der Matte gleich oder verschieden von dem Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel zum Haften an der zweiten Hauptoberfläche sein.
  • Wenn eine Differenz zwischen dem Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel zum Haften an der ersten Hauptoberfläche der Matte und dem Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel zum Haften an der zweiten Hauptoberfläche geschaffen wird, kann eine Differenz zwischen dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche geschaffen werden.
  • Als anorganisches Bindemittel kann beispielsweise Aluminiumoxidsol, Silicasol, eine kolloidale Dispersionsflüssigkeit von diesen oder dergleichen verwendet werden. Da die Konzentration in einer unverdünnten Lösung, die kommerziell erhältlich ist, zu hoch sein kann, wird allerdings wünschenswerterweise eine verdünnte Flüssigkeit verwendet, in der die Konzentration der anorganischen Partikel etwa 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis beträgt.
  • Für den Fall, dass Aluminiumoxidsol als anorganisches Bindemittel verwendet wird, wird wünschenswerterweise Aluminiumoxidpartikel-haltiges Aluminiumoxidsol (z.B. AS550, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd.) verwendet, in dem die Form der Sekundärpartikel in einer wässrigen Lösung (in dem anorganischen Bindemittel) kettenartig ist.
  • Der Typ der für den Adhäsionsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel kann gleich oder verschieden von dem Typ der für den Imprägnierungsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel sein. Darüber hinaus können der Typ der anorganischen Partikel zum Haften an der ersten Hauptoberfläche der Matte und der Typ der anorganischen Partikel zum Haften an der zweiten Hauptoberfläche der Matte gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Die Matte, die den Schritten bis zu diesem Schritt unterzogen wurde, wird das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Um das Haltedichtungsmaterial in einer Form einschließlich des konvexen Teils und des konkaven Teils, wie in 1 gezeigt, zu erhalten, kann ferner ein Zuschneideschritt zum Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials in eine vorbestimmte Form durchgeführt werden.
  • In dem Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ein Schritt eingeschlossen werden, der ein organisches Bindemittel zum Haften an den anorganischen Fasern bringt.
  • Obgleich das Verfahren und die Vorgehensweise zum Bewirken des Haftens des organischen Bindemittels an den anorganischen Fasern nicht besonders beschränkt sind, gibt es beispielsweise ein Sprühbeschichtungsverfahren zum Sprühen und Blasen des anorganischen Bindemittels von der ersten Hauptoberflächenseite und der zweiten Hauptoberflächenseite der Matte nach dem Entwässerungsschritt (c).
  • Danach kann (d) der Trocknungsschritt zum Trocken der in dem anorganischen Bindemittel und dem organischen Bindemittel enthaltenen Feuchtigkeit durchgeführt werden.
  • Abgasreinigungsvorrichtung
  • Das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als ein Haltedichtungsmaterial einer Abgasreinigungsvorrichtung verwendet.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird unten beschrieben.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
  • Eine in 3 gezeigte Abgasreinigungsvorrichtung 100 schließt ein Metallgehäuse 120, einen Abgasbehandlungskörper 130, der in dem Metallgehäuse 120 untergebracht ist, und das Haltedichtungsmaterial 1 ein, das zwischen dem Abgasbehandlungskörper 130 und dem Metallgehäuse 120 angebracht ist.
  • Der Abgasbehandlungskörper 130 ist ein säulenartiger Abgasbehandlungskörper, in dem eine Vielzahl von Zellen 131 Seite an Seite in Längsrichtung mit Zellwänden 132 dazwischen vorgesehen ist. Ferner ist ein Einführungsrohr, das dem aus einem Verbrennungsmotor auszustoßenden Abgas ermöglicht, dadurch eingeführt zu werden, und ein Abgasrohr, das dem Abgas ermöglicht, durch die Abgasreinigungsvorrichtung zu laufen, um hierdurch nach außen ausgestoßen zu werden, sofern erforderlich, mit den Endabschnitten des Metallgehäuses 120 verbunden.
  • In der in 3 gezeigten Abgasreinigungsvorrichtung 100 wird außerdem ein Abgasfilter (Wabenfilter) als Abgasbehandlungskörper 130 verwendet, in dem jede der Endflächen von jeder Zelle durch ein Dichtungsmittel 133 versiegelt ist. Allerdings kann ein Katalysatorträger verwendet werden, in dem nicht jede Endfläche durch Dichtungsmittel versiegelt ist.
  • In der in 3 gezeigten Abgasreinigungsvorrichtung 100 wird das in 1 gezeigte Haltedichtungsmaterial 1 als Haltedichtungsmaterial verwendet.
  • Das Haltedichtungsmaterial 1 wird vorzugsweise so angebracht, dass die erste Hauptoberfläche 11 zur Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche 12 zur Abgasbehandlungskörperseite wird.
  • Für den Fall, dass der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials größer ist als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials, ist der Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials weich und leicht zu biegen, verglichen mit dem Nahbereich der ersten Hauptoberfläche. Daher wird die zweite Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials auf einfache Weise an der Abgasbehandlungskörperseite angebracht, die sich mit einem steilen Winkel biegt, indem das Haltedichtungsmaterial so angebracht wird, dass die erste Hauptoberfläche zur Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche zur Abgasbehandlungskörperseite wird.
  • Für den Fall, dass der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials größer ist als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des zweiten Dichtungsmaterials, sind ferner die Oberflächenunebenheiten, d.h. die Oberflächenrauheit, in der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials größer als die in der zweiten Hauptoberfläche. Hierbei ist die Oberflächenrauheit des Metallgehäuses kleiner als die Oberflächenrauheit der Oberfläche des Abgasbehandlungskörpers. Es wird daher angenommen, dass die Reibungskraft zwischen der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials und dem Metallgehäuse verbessert werden kann, da das Haltedichtungsmaterial so angebracht ist, dass die erste Hauptoberfläche zur Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche zur Abgasbehandlungskörperseite wird. Als Ergebnis löst sich der Abgasbehandlungskörper, um den das Haltedichtungsmaterial gewickelt ist, nicht ohne weiteres vom Metallgehäuse ab.
  • Ein Fall, in dem ein Abgas die Abgasreinigungsvorrichtung 100 mit der oben beschriebenen Konfiguration durchläuft, wird unter Bezugnahme auf 3 unten beschrieben.
  • Wie in 3 gezeigt wird, fließt das Abgas (das Abgas wird in 3 als G dargestellt und der Fluss des Abgases wird durch einen Pfeil dargestellt), das aus einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird und in die Abgasreinigungsvorrichtung 100 geflossen ist, in eine Zelle 131 von 1, die zu einer Abgaseinfluss-Seitenendfläche 130a des Abgasbehandlungskörpers (Wabenfilter) 130 öffnet, und durchläuft die Zellwände 132, die die Zellen 131 trennen. In diesem Fall wird das PM in dem Abgas durch die Zellwände 132 abgefangen, und das Abgas wird gereinigt. Das gereinigte Abgas fließt aus weiteren Zellen heraus, die zu einer Abgasausfluss-Seitenendfläche 130b öffnen, und wird nach außen abgestoßen.
  • Als Nächstes werden der Abgasbehandlungskörper (Wabenfilter) und das Metallgehäuse beschrieben, die die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bilden.
  • Da die Konfiguration des Haltedichtungsmaterials, die die Abgasreinigungsvorrichtung bildet, bereits als Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wurde, wird ihre Beschreibung ausgelassen.
  • Als Erstes wird der Abgasbehandlungskörper beschrieben, der die Abgasreinigungsvorrichtung bildet.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Abgasbehandlungskörper ist, der die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform bildet.
  • Wie in 4 gezeigt wird, ist der Abgasbehandlungskörper (Wabenfilter) 130 hauptsächlich aus einer porösen Keramik hergestellt und seine Form ist im Wesentlichen säulenartig. Außerdem ist eine äußere Überzugsschicht 134 an einem äußeren Umfang des Wabenfilters 130 vorgesehen, um einen äußeren Umfangsteil des Wabenfilters 130 zu verstärken, in Form zu bringen oder die Wärmeisolierungseigenschaften des Wabenfilters zu verbessern. Ferner ist die innere Konfiguration des Wabenfilters 130 so wie bereits in der obigen Beschreibung für die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben (siehe 3).
  • Als Nächstes wird das Metallgehäuse beschrieben, das die Abgasreinigungsvorrichtung bildet.
  • Das Metallgehäuse 120 ist hauptsächlich aus Metallen, wie rostfreiem Stahl, hergestellt, und ihre Form kann, wie in 3 dargestellt, eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen, in der der Innendurchmesser der beiden Seiten kleiner ist als der Innendurchmesser eines mittleren Teils, oder wie in 5 gezeigt, eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem konstanten Innendurchmesser.
  • Der Innendurchmesser (Innendurchmessers eines Teils, das den Abgasbehandlungskörper beherbergt) des Metallgehäuses ist vorzugsweise ein wenig größer als die gesamte Länge des Durchmessers der Endflächen des Abgasbehandlungskörpers und der Dicke des Haltedichtungsmaterials in dem Zustand, in dem es um den Abgasbehandlungskörper gewickelt ist.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung einer Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. 5 zeigt ein Beispiel unter Verwendung eines im Wesentlichen zylindrischen Metallgehäuses mit einem konstanten Innendurchmesser.
  • Als Erstes wird ein Wicklungsschritt vom Wickeln des in 1 gezeigten Haltedichtungsmaterials um den Abgasbehandlungskörper (Wabenfilter) 130 durchgeführt, wodurch ein Wicklungskörper 150 (Abgasbehandlungskörper, um den das Haltedichtungsmaterial gewickelt ist) hergestellt wird.
  • In dem Wicklungsschritt wird das Haltedichtungsmaterial 1 um den äußeren Umfang des im Wesentlichen säulenartigen Abgasbehandlungskörpers 130, der durch ein wohlbekanntes Verfahren auf verwandtem Fachgebiet hergestellt ist, so dass der konvexe Teil 17 und der konkave Teil 18 zueinander passen.
  • Als Ergebnis kann der Wicklungskörper 150 hergestellt werden, d.h. der Abgasbehandlungskörper 130, um den das Haltedichtungsmaterial 1 gewickelt ist.
  • Als Nächstes wird ein Unterbringungsschritt zum Unterbringen des hergestellten Wicklungskörpers 150 in dem Metallgehäuse 120 durchgeführt, das eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer vorbestimmten Größe aufweist und hauptsächlich aus Metall oder dergleichen hergestellt ist.
  • Damit das Haltedichtungsmaterial nach der Unterbringung komprimiert wird und eine vorbestimmte Abstoßungskraft (d.h. eine Kraft, die den Abgasbehandlungskörper hält) aufweist, ist der Innendurchmesser des Metallgehäuses 120 geringfügig kleiner als ein äußerster Durchmesser des Abgasbehandlungskörper 130, um den das Haltedichtungsmaterial 1 gewickelt ist, einschließlich der Dicke des Haltedichtungsmaterials 1.
  • Die in 3 gezeigte Abgasreinigungsvorrichtung 100 kann durch das obige Verfahren hergestellt werden.
  • Beispiele für ein Verfahren zur Unterbringung des Wicklungskörpers in dem Metallgehäuse im Hinblick auf den Unterbringungsschritt schließen ein Presspassungsverfahren zum Presspassen des Wicklungskörpers auf eine vorbestimmte Position im Inneren des Metallgehäuses (Stopfverfahren), ein Dimensionierungsverfahren zum Komprimieren des Wicklungskörpers von der äußeren Umfangsseite, um den Innendurchmesser des Metallgehäuses zu reduzieren, nachdem der Wicklungskörper in das Metallgehäuse eingesetzt wurde (Kaltverformungsverfahren) und ein Klapp-Gehäuse-Verfahren zum Herstellen eines Metallgehäuses in einer Form, die in zwei Teile, einem ersten Metallgehäuse und einem zweiten Metallgehäuse, trennbar ist, wobei der Wicklungskörper auf dem ersten Metallgehäuse platziert wird und dann das zweite Metallgehäuse auf den Wicklungskörper zur Durchführung einer Versiegelung gesetzt wird.
  • Die Arbeitswirkungen des Haltedichtungsmaterials und der Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden unten beschrieben.
  • (1) In dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform ist der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als der mittlere Durchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • In dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform kann zunächst der Oberflächendruck des Haltedichtungsmaterials verbessert werden, da die anorganischen Partikel an den Oberflächen der anorganischen Fasern haften.
  • (2) Außerdem sind in dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial größer als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials. Auf diese Weise werden Unebenheiten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials groß. Demzufolge wird der Reibungskoeffizient der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials groß.
  • (3) In dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung ist ferner der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Haltedichtungsmaterial. Auf diese Weise ist die Reibungskraft zwischen den anorganischen Fasern im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials klein. Als Ergebnis sind die anorganischen Fasern nicht leicht zu brechen und die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials wird verbessert.
  • (4) Durch das Ändern des mittleren Partikeldurchmessers der anorganischen Partikel in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials in dieser Weise kann ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt werden, das den Effekt eines verbesserten Oberflächendrucks des Haltedichtungsmaterials und den Effekt eines verbesserten Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials aufweist und leicht zu biegen ist.
  • Insbesondere kann mit dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt werden, das leicht zu biegen ist, während ein hoher Reibungskoeffizient in der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials gesichert ist.
  • (5) Die Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist eine Abgasreinigungsvorrichtung einschließlich eines Abgasbehandlungskörpers, eines Metallgehäuses, das den Abgasbehandlungskörper beherbergt, und eines Haltedichtungsmaterials, das zwischen dem Abgasbehandlungskörper und dem Metallgehäuse angebracht ist und den Abgasbehandlungskörper hält, und das Haltedichtungsmaterial ist das Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform.
  • Wenn das Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform als Haltedichtungsmaterial verwendet wird, kann eine Abgasreinigungsvorrichtung bereitgestellt werden, in der das Haltedichtungsmaterial um den Abgasbehandlungskörper ohne Wicklungsfaltenbildung oder Rissbildung gewickelt ist und der Abgasbehandlungskörper mit hoher Haltekraft gehalten wird.
  • Außerdem kann in der Abgasreinigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Abgasbehandlungskörper im Großmaßstab gehalten werden, der durch das Haltedichtungsmaterial des Standes der Technik nicht gehalten werden könnte.
  • BEISPIELE
  • Im Folgenden werden Beispiele dargestellt, in denen die erste erfindungsgemäße Ausführungsform spezifischer offenbart wird. Die Erfindung ist außerdem nicht auf lediglich solche Beispiele beschränkt.
  • (Beispiel 1)
  • Mattenherstellungsschritt
  • Als Erstes wird eine Matte für ein Haltedichtungsmaterial gemäß dem folgenden Ablauf hergestellt.
  • Spinnschritt
  • Silicasol wird mit einer wässrigen basischen Aluminiumchloridlösung vermengt, die so hergestellt wird, dass der Al-Gehalt 70 g/l ist und Al : Cl = 1 : 1,8 (Atomverhältnis) festgelegt ist, so dass ein Zusammensetzungsverhältnis in den anorganischen Fasern nach dem Ausheizen Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 (Gewichtsverhältnis) beträgt, und eine moderate Menge an organischem Polymer (Polyvinylalkohol) wird zur Herstellung einer Mischlösung hinzugefügt.
  • Die erhaltene Mischlösung wird zu einer Mischung zum Spinnen kondensiert, und diese Mischung zum Spinnen wird durch das Blasverfahren gesponnen, um anorganische Faservorläufer herzustellen, deren mittlerer Faserdurchmesser 5,1 µm beträgt.
  • Komprimierungsschritt
  • Die in dem obigen Schritt (a-1) erhaltenen anorganischen Faservorläufer werden komprimiert, um einen kontinuierlichen blattartigen Gegenstand herzustellen.
  • Vernadelungsschritt
  • An dem in dem obigen Schritt (a-2) erhaltenen blattartigen Gegenstand wird kontinuierlich eine Vernadelung unter Anwendung der unten dargestellten Bedingungen durchgeführt, um einen vernadelten Körper herzustellen. Als Erstes wird ein Nadelbrett hergestellt, worauf Nadeln in einer Dichte von 21 Stück/cm2 angebracht sind. Als Nächstes wird dieses Nadelbrett oberhalb einer Oberfläche des blattartigen Gegenstandes angebracht, und das Nadelbrett wird einmal entlang der Dickenrichtung des blattartigen Gegenstandes zur Durchführung einer Vernadelung auf und ab bewegt, um einen vernadelten Körper herzustellen. In diesem Fall werden die Nadeln zum Durchdringen gebracht, bis im Bereich der Spitzen der Nadeln gebildete Widerhaken vollständig durchdringen und aus der gegenüberliegenden Oberfläche des blattartigen Gegenstandes hervorragen.
  • Ausheizschritt
  • Der in dem obigen Schritt (a-3) erhaltene vernadelte Körper wird kontinuierlich bei einer höchsten Temperatur von 1250°C ausgeheizt, um einen ausgeheizten blattartigen Gegenstand aus anorganischen Fasern herzustellen, die Aluminiumoxid und Silica in einem Verhältnis von 72 Gew.-Teilen : 28 Gew.-Teilen enthalten. Der mittlere Faserdurchmesser der anorganischen Fasern beträgt 5,1 µm, und der Mindestwert des anorganischen Faserdurchmessers beträgt 3,2 µm. Die auf diesem Wege erhaltenen anorganischen Fasern weisen eine Rohdichte von 0,15 g/cm3 und ein Flächengewicht von 1400 g/m2 auf.
  • Zuschneideschritt
  • Der im obigen Schritt (a-4) erhaltene ausgeheizte blattartige Gegenstand wird zur Herstellung eines zugeschnittenen blattartigen Gegenstands (Matte) geschnitten.
  • Imprägnierungsschritt
  • Ein anorganisches Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, deren Feststoffgehaltkonzentration 1 Gew.-% durch Verdünnen von Aluminiumoxidsol (Aluminiumoxidsol-Lösung AS550, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd. (Feststoffgehalt-Konzentration: 15 Gew.-% und Partikeldurchmesser: 0,04 µm)) mit Wasser beträgt, wird eingestellt. Dieses anorganische Bindemittel wird mit der Matte durch das Vorhangbeschichtungsverfahren in Kontakt gebracht, und das anorganische Bindemittel wird in die Matte imprägniert.
  • Entwässerungsschritt
  • Durch Absaugen und Entwässern der Matte, an der das anorganische Bindemittel haftet, unter Verwendung eines Entwässerungsmittels, wird das anorganische Bindemittel so eingestellt, dass 100 Gew.-% des anorganischen Bindemittels an 100 Gew.-% der anorganischen Fasern haften. Da die Feststoffgehalt-Konzentration der anorganischen Partikel in dem anorganischen Bindemittel 1 Gew.-% beträgt, beträgt die Adhäsionsmenge der anorganischen Partikel pro Einheitsgewicht der anorganischen Faser 1 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis.
  • Trocknungsschritt
  • Als Nächstes wird die Matte, an der die anorganischen Partikel haften, durch Erwärmen oder Heißlufttrocknen der Matte, an der das anorganische Bindemittel haftet, bei 130°C erhalten.
  • Adhäsionsschritt
  • Ein anorganisches Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, deren Feststoffgehalt-Konzentration 1 Gew.-% durch Verdünnen von Silicapartikeln (Produktbezeichnung MP-2040, hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd., und Partikeldurchmesser: 0,2 µm) mit Wasser beträgt, wird eingestellt.
  • Eine Sprühbeschichtung wird an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte unter Verwendung dieses anorganischen Bindemittels durchgeführt, so dass die Adhäsionsmenge der anorganischen Partikel pro Gewichtseinheit der anorganischen Fasern 1 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis beträgt.
  • Trimmen
  • Die Fertigung des Haltedichtungsmaterials wird durch Trimmen der auf diesem Weg erhaltenen Matte vervollständigt, so dass die Abmessungen in Draufsicht 776 mm Gesamtlänge x 290 mm Breite betragen, wovon ein konvexer Teil, dessen Länge L 40 mm ist und dessen Breite W 100 mm ist, an einem Ende gebildet ist, und ein konkaver Teil, der zu diesem konvexen Teil passt, an dem anderen Ende geformt ist.
  • Ferner beträgt die Dicke des Haltedichtungsmaterials 8,2 mm.
  • Beispiel 2
  • Die Schritte bis zu (a) Mattenherstellungsschritt, (b) Imprägnierungsschritt und (c) Entwässerungsschritt in dem oben beschriebenen Beispiel 1 werden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
  • Anschließend wird ein organisches Bindemittel, das eine Flüssigkeit enthält, dessen Feststoffgehalt-Konzentration 1 Gew.-% beträgt, unter Verwendung von Latex (LX-874, hergestellt von Nippon Zeon Co., Ltd.), in dem Acrylkautschuk in Wasser dispergiert ist, und Verdünnen des Latex mit Wasser hergestellt, und das flüssigkeitshaltige organische Bindemittel wird auf der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte sprühbeschichtet, so dass die Adhäsionsmenge des organischen Bindemittels pro Gewichtseinheit der anorganischen Fasern 1 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis beträgt.
  • Ein Haltedichtungsmaterial wird mittels (d) Trocknungsschritt, (e) Adhäsionsschritt und (f) Trimmen an der erhaltenen Matte, an der das anorganische Bindemittel und das organische Mittel haften, hergestellt.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Haltedichtungsmaterial wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass (e) der Adhäsionsschritt des oben beschriebenen Beispiels 1 nicht durchgeführt wird.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein Haltedichtungsmaterial wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass (b) der Imprägnierungsschritt des oben beschriebenen Beispiels 1 nicht durchgeführt wird.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Ein Haltedichtungsmaterial wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass (b) der Imprägnierungsschritt und (e) der Adhäsionsschritt des oben beschriebenen Beispiels 2 nicht durchgeführt werden.
  • Die folgenden Auswertungen werden hinsichtlich der in den entsprechenden Beispielen und entsprechenden Vergleichsbeispielen hergestellten Haltedichtungsmaterialien durchgeführt.
  • Messung des Partikeldurchmessers des anorganischen Partikels
  • Die Oberflächen der anorganischen Fasern, die in den entsprechenden Bereichen im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials, im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials, im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials, wie in der Beschreibung des Haltedichtungsmaterials der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wurde, werden beobachtet, und der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel wird gemessen.
  • 6A zeigt ein Beispiel für eine Aufnahme, die von einem Teil der anorganischen Faseroberfläche, welche in dem Haltedichtungsmaterial vorliegt, unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) aufgenommen wurde.
  • 6B zeigt ein Bild einer anorganischen Faseroberfläche, die durch Vergrößerung eines Teils von 6A erhalten wurde. 6B ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils 22 der in 6A gezeigten anorganischen Faser 21, der durch eine unterbrochene Linie umrandet ist. Auf dem Bild in 6B werden Objekte, die in Form von Partikeln in dem Teil 22 der anorganischen Faseroberfläche in einem konkav-konvexen Zustand wahrgenommen werden, als anorganische Partikel 23 erkannt, und der Partikeldurchmesser X der anorganischen Partikel 23 wird gemessen. Als Nächstes wird auf dem in 6B gezeigten Bild eine ähnliche Messung auch für in Form von Partikeln wahrgenommene Objekte neben dem anorganischen Partikel 23 durchgeführt. Danach wird die Messung des Partikeldurchmessers X der anorganischen Partikel 23 an 30 beliebigen anorganischen Partikeln in einem Bereich durchgeführt, in dem die Fläche der anorganischen Faseroberfläche pro anorganische Faser insgesamt 1,1 µm2 beträgt. In den entsprechenden Bereichen wird dieser Vorgang an fünf anorganischen Fasern durchgeführt.
  • Durch Berechnung des Mittelwerts (arithmetischer Mittelwert) des Partikeldurchmessers X in den entsprechenden durch das obige Verfahren gemessenen Bereichen wird der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in den entsprechenden Bereichen berechnet. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
  • Oberflächendrucktest
  • Für die Haltedichtungsmaterialien, die in den entsprechenden Beispielen und entsprechenden Vergleichsbeispielen erhalten werden, werden Oberflächendrücke durch das folgende Verfahren gemessen.
  • Als Probe, dessen Oberflächendruck zu messen ist, wird eine Probe verwendet, die durch Zuschneiden eines Haltedichtungsmaterials auf eine Größe von 50 mm x 50 mm erhalten wurde.
  • Ferner wird eine Vorrichtung zur Druckmessung einer heißen Oberfläche, welche ein Heizelement in einem Teil einer Platte einschließt, die die Matte komprimiert, zur Messung des Oberflächendrucks verwendet.
  • In einem Raumtemperaturzustand wird die Probe zunächst komprimiert, wodurch ihre Rohdichte (GBD) 0,4 g/cm3 wird, und für 10 Minuten gehalten. Ferner ist die Rohdichte der Probe ein Wert, der durch „Rohdichte = Gewicht der Probe / (Fläche der Probe x Dicke der Probe)“ bestimmt wird.
  • Als Nächstes wird die Rohdichte auf 0,273 g/cm3 freigegeben, während die Temperatur einer Oberfläche auf 650°C oder auf 900°C bei 40°C/min in einem Zustand angehoben, in dem die Probe komprimiert wird. Dann wird die Probe für 5 Minuten in einem Zustand gehalten, in dem die Temperatur an der Oberfläche 900°C oder 650°C beträgt und die Rohdichte 0,273 g/cm3 beträgt.
  • Danach wird die Probe bei 1 inch (25,4 mm)/min komprimiert, bis die Dichte 0,3 g/cm3 beträgt, und die Last zu diesem Zeitpunkt wird gemessen. Der Oberflächendruck (kPa) wird durch Dividieren der erhaltenen Last durch die Fläche der Probe erhalten. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
  • Messung des Reibungskoeffizienten
  • Für die Haltedichtungsmaterialien, die in den entsprechenden Beispielen und in den entsprechenden Vergleichsbeispielen erhalten wurden, werden die Reibungskoeffizienten durch das folgende Verfahren gemessen.
  • 7 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Reibungskoeffizienten-Messvorrichtung zeigt.
  • Als Erstes wird ein hergestelltes Haltedichtungsmaterial zu einer Gesamtlänge von 30 mm x einer Breite von 50 mm in der Draufsicht unter Erhalt einer Probe 60 zur Messung des Reibungskoeffizienten zugeschnitten. Als Nächstes werden eine rostfreie Platte 51, die Probe 60 zur Messung des Reibungskoeffizienten und das Gewicht 52, das 5 kg wiegt, jeweils der Reihe nach auf einer Heizplatte 50 bei Umgebungstemperatur platziert und für 10 Minuten in diesem Zustand gehalten.
  • Danach wird ein Draht 53, der an dem Gewicht 52 angebracht ist, bei einer Geschwindigkeit von 10 mm/min über einen Flaschenzug 54 durch eine Universalprüfmaschine 55 gezogen, und die Höchstlast F davon wird gemessen. Ferner ist ein Vorsprung an dem Gewicht 52 angebracht, so dass an der Grenzfläche zwischen dem Gewicht 52 und der Probe 60 zum Messen des Reibungskoeffizienten keine Schwankung auftritt, sowohl das Gewicht als auch die Probe sind fixiert und die Messung wird durchgeführt. Der Reibungskoeffizient µ wird gemäß der Beziehung „µ=F/N“ aus der erhaltenen Höchstlast F (N) und einer senkrechten Kraft N (N), die auf einer Kontaktoberfläche zwischen der rostfreien Platte 51 und der Probe 60 zum Messen des Reibungskoeffizienten wirkt, berechnet. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
  • Messung der Stanzlast
  • Abgasreinigungsvorrichtungen werden gemäß dem folgenden Ablauf unter Verwendung der Haltedichtungsmaterialien, die in den entsprechenden Beispielen und den entsprechenden Vergleichsbeispielen erhalten wurden, hergestellt, Stanzlasten der entsprechenden Abgasreinigungsvorrichtungen werden gemessen.
  • Herstellung des Wicklungskörpers
  • Ein säulenartiger Abgasbehandlungskörper, der hauptsächlich aus einer porösen Keramik hergestellt ist und einen Durchmesser von 90 mm und eine Gesamtlänge von 120 mm aufweist, wird hergestellt, und ein säulenartiges Metallgehäuse, das aus Edelstahl hergestellt ist und einen Durchmesser von 98 mm und eine Gesamtlänge von 150 mm aufweist, wird hergestellt.
  • (b) Als Nächstes wird ein Wicklungskörper ohne Lücke um den äußeren Umfang des hergestellten Abgasbehandlungskörpers gewickelt, so dass der konvexe Teil und der konkave Teil der Endabschnitte des Dichtungsmaterials von jedem der Beispiele und der Vergleichsbeispiele zueinander passen.
  • Presspassung des Wicklungskörpers in das Metallgehäuse
  • Durch Presspassung des Wicklungskörpers bis zu einer vorbestimmten Position innerhalb des Metallgehäuses wird eine Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Haltedichtungsmaterials von jedem der Beispiele und der Vergleichsbeispiele erzeugt.
  • Messung der Stanzlast
  • Für die entsprechenden Abgasreinigungsvorrichtungen gemäß des obigen Ablaufs werden Messungen der Stanzlasten durch das folgende Verfahren durchgeführt.
  • 8A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ablauf zur Stanzlastmessung schematisch zeigt. 8B ist eine Ansicht von vorn, die schematisch ein Stanzlastmessgerät zeigt.
  • Wie in den 8A und 8B gezeigt wird, wird, nachdem die Abgasreinigungsvorrichtung 100 auf einer Bühne 81 platziert wurde, eine Stanzlast (Pressgeschwindigkeit: 1 mm/min) an den Abgasbehandlungskörper 130 mit einer Vorrichtung 80 aus Aluminium mit einem Durchmesser von 30 mm angelegt, die maximale Stanzlast (N) bis der Wicklungskörper 150 (der Abgasbehandlungskörper 130, um den das Haltedichtungsmaterial 1 gewickelt ist), aus dem Metallgehäuse 120 gestanzt wird, gemessen, und das Ergebnis der Stanzlast wird als Haltekraft zwischen dem Haltedichtungsmaterial und dem Metallgehäuse verwendet. Ferner wird eine Instolon-Universal-Prüfmaschine (Modell 5582) zur Messung der Stanzlast verwendet. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.
    Die Eigenschaften und Auswertungsergebnisse der Haltedichtungsmaterialien der entsprechenden Beispiele und der entsprechenden Vergleichsbeispiele werden gemeinsam in Tabelle 1 dargestellt.
    Figure DE102013205764B4_0001
  • In den in Beispiel 1 und Beispiel 2 hergestellten Haltedichtungsmaterialien ist eine Beziehung etabliert, nach der der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung der Haltedichtungsmaterialien kleiner ist als die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in den Haltedichtungsmaterialien. Ferner werden Haltedichtungsmaterialien bereitgestellt, in denen die Oberflächendrücke, die Reibungskoeffizienten und die Stanzlast geeignete Werte annehmen und die Haltekraft der Abgasbehandlungskörper ausgezeichnet ist.
  • Da das in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Haltedichtungsmaterial keinem (e) Adhäsionsschritt unterzogen wurde, sind die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in dem Haltedichtungsmaterial in den entsprechenden Bereichen nahezu gleich. Das heißt die Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial sind nicht größer als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials. Die Unebenheiten der Oberfläche des Haltedichtungsmaterials sind daher nicht groß. Als Ergebnis wird ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt, für das die Werte des Reibungskoeffizienten und der Stanzlast niedrig sind und die Haltedichtungskraft des Abgasbehandlungskörpers unterlegen ist.
  • Da das in Vergleichsbeispiel 2 hergestellte Haltedichtungsmaterial keinem (b) Imprägnierungsschritt unterzogen wurde, haften die anorganischen Partikel nicht an den anorganischen Fasern mit Ausnahme des Nahbereichs der ersten Hauptoberfläche und des Nahbereichs der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial. Die Reibungskraft zwischen den anorganischen Fasern an Stellen mit Ausnahme des Nahbereichs der ersten Hauptoberfläche und des Nahbereichs der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial werden daher klein. Als Ergebnis wird ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt, in dem die Werte für den Oberflächendruck und die Stanzlast niedrig sind und die Haltekraft des Abgasbehandlungskörpers unterlegen ist.
  • Da das in Vergleichsbeispiel 3 hergestellte Haltedichtungsmaterial keinem (b) Imprägnierungsschritt und keinem (e) Adhäsionsschritt unterzogen wurde, haften die anorganischen Partikel nicht an den anorganischen Fasern. Daher wird ein Haltedichtungsmaterial bereitgestellt, in dem die Werte für den Oberflächendruck, den Reibungskoeffizienten und die Stanzlast niedrig sind und die Haltekraft des Abgasbehandlungskörpers am schlechtesten von den entsprechenden Beispielen und entsprechenden Vergleichsbeispielen ist.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Haltedichtungsmaterials und einer Abgasreinigungsvorrichtung ist, wird unten beschrieben.
  • Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, dass das Haltedichtungsmaterial drei Matten einschließt.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Das in 9 dargestellte Haltedichtungsmaterial 2 ist eine Matte, die eine vorbestimmte Länge in Längsrichtung, eine vorbestimmte Breite und eine vorbestimmte Dicke ähnlich wie das in 1 dargestellte Haltedichtungsmaterial 1 aufweist und eine im Wesentlichen rechteckige Form in Draufsicht aufweist. Ferner schließt das Haltedichtungsmaterial 2 eine erste Hauptoberfläche 211 und eine zweite Hauptoberfläche 212 ein, die eine der ersten Hauptoberfläche 211 entgegengesetzte Hauptoberfläche ist.
  • In dem Haltedichtungsmaterial 2 sind darüber hinaus eine erste Matte 250, eine zweite Matte 260 und eine dritte Matte 270 der Reihe nach laminiert.
  • Die erste Matte 250 befindet sich an der Seite der ersten Hauptoberfläche 211, und die dritte Matte 270 befindet sich an der Seite der zweiten Hauptoberfläche 212. Die zweite Matte 260 befindet sich zwischen der ersten Matte 250 und der dritten Matte 270.
  • Das in 9 dargestellte Haltedichtungsmaterial 2 weist ähnlich wie das in 1 dargestellte Haltedichtungsmaterial 1 drei Bereiche, „den Nahbereich 214 der ersten Hauptoberfläche“, „den Nahbereich 215 der Mitte in Dickenrichtung“ und „den Nahbereich 216 der zweiten Hauptoberfläche“ auf, welche Bereiche sind, die durch Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials auf eine vorbestimmte Dicke erhalten werden.
  • Ferner ist die Linie 213 in 9 eine Mittellinie in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials 2.
  • Das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält anorganische Fasern und anorganische Partikel. Die anorganischen Partikel haften an den Oberflächen der anorganischen Fasern.
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind, ähnlich wie im Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche, im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche und im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung unterschiedlich.
  • Insbesondere ist der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche kann gleich oder verschieden von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche sein.
  • Der Typ der anorganischen Fasern und der Typ der anorganischen Partikel sind dieselben wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • Da ein Verfahren zur Berechnung der mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in den entsprechenden Bereichen ferner dasselbe wie das in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschriebene Verfahren ist, wird die detaillierte Beschreibung ausgelassen.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt wünschenswerterweise 0,005 µm bis 0,1 µm und besonders wünschenswert 0,01 µm bis 0,8 µm.
  • Die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform betragen wünschenswerterweise 0,1 µm bis 1 µm und besonders wünschenswert 0,12 µm bis 0,8 µm.
  • In dem in 9 dargestellten Haltedichtungsmaterial 2 können die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel innerhalb der ersten Matte 250, der zweiten Matte 260 und der dritten Matte 270 gleichmäßig sein.
  • Indem der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel innerhalb der zweiten Matte 260 kleiner gemacht wird als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel innerhalb der ersten Matte 250 und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel innerhalb der dritten Matte 270, kann in diesem Fall der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich 215 der Mitte in Dickenrichtung kleiner gemacht werden als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich 214 der ersten Hauptoberfläche und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich 216 der zweiten Hauptoberfläche.
  • Ähnlich wie das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform als Haltedichtungsmaterial verwendet, das eine Abgasreinigungsvorrichtung bildet, und ist besonders bevorzugt so angebracht, dass die erste Hauptoberfläche eine Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche eine Abgasbehandlungskörperseite wird.
  • Für den Fall, dass das Haltedichtungsmaterial so angebracht wird, dass die erste Hauptoberfläche die Metallgehäuseseite wird und die zweite Hauptoberfläche die Abgasbehandlungskörperseite wird, sind der gewünschte Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials und der gewünschte mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials so wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Im Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform beträgt die Adhäsionsmenge der anorganischen Partikel pro Gewichtseinheit der anorganischen Faser wünschenswerterweise 0,2 Gew.-% bis 5 Gew.-% auf Feststoffgehaltbasis und besonders wünschenswert 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%.
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Typen der anorganischen Partikel innerhalb der ersten Matte 250, der zweiten Matte 260 und der dritten Matte 270 gleich oder verschieden voneinander in den entsprechenden Matten sein.
  • Ähnlich wie in den Haltedichtungsmaterialien entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist in dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wünschenswerterweise ein organisches Lösungsmittel enthalten.
  • Das organische Lösungsmittel ist wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • Die erste Matte 250, die zweite Matte 260 und die dritte Matte 270, die das in 9 dargestellte Haltedichtungsmaterial 2 bilden, sind wünschenswerterweise jeweils einer Vernadelung zur Bildung einer Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern unterzogen worden.
  • Die Vernadelung ist wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • Als Nächstes wird ein erstes Herstellungsverfahren beschrieben, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist.
  • Ein erstes Herstellungsverfahren des Haltedichtungsmaterials entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt Folgendes ein: einen Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer ersten Matte, einer zweiten Matte und einer dritten Matte für ein Haltedichtungsmaterial aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden; einen Imprägnierungsschritt zum Inkontaktbringen der entsprechenden Matten mit einem anorganischen Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, und zum Imprägnieren des anorganischen Bindemittels in die entsprechenden Matten; einen Entwässerungsschritt zum Entwässern der entsprechenden Matten, an denen das anorganische Bindemittel haftet; einen Trocknungsschritt zum Trocknen von Feuchtigkeit, die an den entsprechenden Matten haftet und einen Laminierungsschritt zum Laminieren der entsprechenden Matten, deren Feuchtigkeit getrocknet wurde.
  • In dem ersten Herstellungsverfahren wird der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die zum Haften an den entsprechenden Matten gebracht wurden, in dem Imprägnierungsschritt geändert. Da die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche, Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche und Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung geändert werden kann, kann hierdurch das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden.
  • Mattenherstellungsschritt
  • Als Erstes wird ein Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer ersten Matte, einer zweiten Matte und einer dritten Matte für ein Haltedichtungsmaterial aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden, durchgeführt.
  • Die entsprechenden Matten können durch dasselbe Verfahren wie das in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschriebene Verfahren hergestellt werden.
  • Imprägnierungsschritt
  • Ein Imprägnierungsschritt zum Inkontaktbringen der entsprechenden Matten mit einem anorganischen Bindemittel, das anorganische Partikel enthält, und Imprägnieren des anorganischen Bindemittels in die entsprechenden Matten wird durchgeführt.
  • Was die Partikeldurchmesser der für den Imprägnierungsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel betrifft, so kann der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die zweite Matte imprägniert werden, wo sich der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials befindet, so eingestellt werden, dass er kleiner wird als die Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in der ersten Matte, wo sich der Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials befindet, und der dritten Matte, wo sich der Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche befindet, und die Partikeldurchmesser der in die entsprechenden Matten imprägnierten anorganischen Partikel sind nicht besonders beschränkt.
  • Durch Einstellung des Partikeldurchmessers der anorganischen Partikel, die in die zweite Matte imprägniert wurden, wird ferner der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials der vorliegenden Ausführungsform wünschenswerterweise so eingestellt, dass er 0,005 µm bis 0,1 µm beträgt.
  • Durch Einstellung der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die erste und dritte Matte imprägniert wurden, werden ferner die mittleren Partikeldurchmesser im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials der vorliegenden Ausführungsform wünschenswerterweise so eingestellt, dass sie 0,1 µm bis 1 µm betragen.
  • Ferner kann der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die erste Matte imprägniert wurden, gleich oder verschieden von dem Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel sein, die in die dritte Matte imprägniert wurden.
  • Außerdem können der Typ der in die erste Matte imprägnierten anorganischen Partikel, der Typ der in die zweite Matte imprägnierten anorganischen Partikel und der Typ der in die dritte Matte imprägnierten anorganischen Partikel gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Weitere Bedingungen oder dergleichen im Imprägnierungsschritt sind so wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Entwässerungsschritt
  • Als Nächstes werden die entsprechenden Matten, an denen das anorganische Bindemittel haftet, einem Entwässerungsverfahren unterzogen.
  • Trocknungsschritt
  • Danach wird ein Trocknungsschritt zum Trocknen der entsprechenden Matten, an denen das anorganische Bindemittel haftet, bei einer Temperatur von etwa 110°C bis 140°C durchgeführt, und die Feuchtigkeit wird unter Erhalt von Matten, an denen die anorganischen Partikel haften, verdampft.
  • Laminierungsschritt
  • Die erste Matte, die zweite Matte und die dritte Matte werden der Reihe nach laminiert und zur Herstellung eines laminierten Körpers integriert.
  • Das Integrationsverfahren ist nicht besonders beschränkt und schließt Verfahren, wie z.B. Vernähen, Verbinden mittels eines Klebebands oder Kleben mittels eines Klebstoffs, ein.
  • Die Matten, welche den Schritten bis zu diesem Schritt unterzogen wurden, bilden das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Um das Haltedichtungsmaterial in einer Form zu erhalten, die den in 9 dargestellten konvexen Teil und konkaven Teil einschließt, kann ferner ein Zuschneideschritt zum Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials in eine vorbestimmte Form durchgeführt werden.
  • In dem ersten Herstellungsverfahren befindet sich der Nahbereich der ersten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials in der ersten Matte, der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials befindet sich in der zweiten Matte, und der Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials befindet sich in der dritten Matte. Obgleich die Dicken der entsprechenden Matten wünschenswerterweise jeweils gleich oder näher als 1 mm betragen, sind insbesondere die Dicken der entsprechenden Matten demzufolge nicht beschränkt.
  • Als Nächstes wird ein zweites Herstellungsverfahren beschrieben, das ein weiteres Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist.
  • Das zweite Herstellungsverfahren gleicht insofern dem ersten Herstellungsverfahren, als der Mattenherstellungsschritt, der Imprägnierungsschritt und der Entwässerungsschritt, der Trocknungsschritt, der Laminierungsschritt durchgeführt werden. Andererseits unterscheidet sich das zweite Herstellungsverfahren von dem ersten Herstellungsverfahren, indem ein Adhäsionsschritt zur weiteren Bewirkung des Haftens der anorganischen Partikel an den laminierten Mattenoberflächen nach dem Laminierungsschritt durchgeführt wird.
  • In dem zweiten Herstellungsverfahren kann ferner ähnlich wie in dem Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden, indem der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Imprägnierungsschritt und im Adhäsionsschritt geändert wird.
  • Der Imprägnierungsschritt und der Adhäsionsschritt im zweiten Herstellungsverfahren werden unten beschrieben.
  • Imprägnierungsschritt
  • In dem Imprägnierungsschritt des ersten Herstellungsverfahrens wird der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die zweite Matte imprägniert wurden, so eingestellt, dass er kleiner wird als der Partikeldurchmesser der in die erste Matte und in die dritte Matte imprägnierten anorganischen Partikel. Andererseits können in dem Imprägnierungsschritt des zweiten Herstellungsverfahrens die Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die entsprechenden Matten imprägniert wurden, gleich oder verschieden voneinander sein. In dem Imprägnierungsschritt des zweiten Herstellungsverfahrens ist es allerdings notwendig, den Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die in die Matte (nicht beschränkt auf die zweite Matte) imprägniert wurden, wo sich der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials befindet, kleiner zu machen als den Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in dem Adhäsionsschritt.
  • Abgesehen von dem Obigen, ist dieser Imprägnierungsschritt derselbe wie der Imprägnierungsschritt in dem ersten Herstellungsverfahren.
  • Adhäsionsschritt
  • Ein Adhäsionsschritt zum zusätzlichen Bewirken des Haftens der anorganischen Partikel an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matten, die durch den Adhäsionsschritt laminiert werden, wird durchgeführt.
  • In dem Adhäsionsschritt ist das Verfahren, um die anorganischen Partikel zum Haften an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matten zu bringen, dasselbe wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben.
  • Durch Einstellung des Partikeldurchmessers der für den Adhäsionsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel werden die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche in dem Haltedichtungsmaterial der vorliegenden Ausführungsform wünschenswerterweise so eingestellt, dass sie 0,1 µm bis 1 µm betragen.
  • Weitere Bedingungen oder dergleichen in dem Adhäsionsschritt sind so wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Die Matten, die den Schritten bis zu diesem Schritt unterzogen wurden, werden das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Um das Haltedichtungsmaterial in einer Form zu erhalten, die den in 9 dargestellten konvexen Teil und konkaven Teil einschließt, kann außerdem zusätzlich ein Zuschneideschritt zum Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials in eine vorbestimmte Form durchgeführt werden.
  • Um im zweiten Verfahren die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in den entsprechenden Bereichen durch den Adhäsionsschritt zu ändern, kann sich der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials in jeder Matte befinden. Die Dicken der entsprechenden Matte sind daher nicht notwendigerweise jeweils gleich oder größer als 1 mm und sind nicht besonders beschränkt.
  • Da die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform dieselbe ist wie die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit der Ausnahme, dass das Haltedichtungsmaterial entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet wird, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • In dem Haltedichtungsmaterial und der Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschriebenen Effekte (1) bis (5) vorgebracht.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Haltedichtungsmaterials und einer Abgasreinigungsvorrichtung ist, wird unten beschrieben. Die dritte erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, indem eine Matte, die ein Haltedichtungsmaterial bildet, einer Blattbildung unterzogen wurde.
  • Da das Haltedichtungsmaterial entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform nahezu dieselbe Konfiguration wie das Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform aufweist, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird beschrieben.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Haltedichtungsmaterials entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt Folgendes ein: einen Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer Matte, die anorganische Fasern und an den Oberflächen der anorganischen Fasern haftende anorganische Partikel enthält, und einen Adhäsionsschritt, um die anorganischen Partikel zusätzlich zum Haften an der Oberfläche der Matte zu bringen.
  • In dem obigen Herstellungsverfahren kann das Haltedichtungsmaterial entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden, indem die Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in einem Schritt zur Herstellung einer Mischlösung in dem unten zu beschreibenden Mattenherstellungsschritt und dem Adhäsionsschritt geändert werden.
  • Mattenherstellungsschritt
  • Als Erstes wird ein Mattenherstellungsschritt zur Herstellung einer bedeckten Matte durchgeführt.
  • Obgleich die Matte, die das Haltedichtungsmaterial der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform bildet, durch verschiedene Verfahren hergestellt werden kann, kann die Matte beispielsweise durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
  • Schritt zur Herstellung einer Mischlösung
  • Aluminiumoxidfasern, Silicafasern, ein anorganisches Bindemittel, das anorganische Partikel enthält und Wasser werden so gemischt, dass der Gehalt an anorganischen Fasern (Aluminiumoxidfasern und Silicafasern) in einer unverdünnten Lösung einen vorbestimmten Wert annimmt, und mit einem Rührer zur Herstellung einer Mischlösung gerührt wird. Sofern erforderlich, kann ein organisches Bindemittel in der Mischlösung enthalten sein.
  • In der obigen Zubereitung kann ferner der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials wünschenswerterweise so eingestellt werden, dass er 0,005 µm bis 0,1 µm beträgt.
  • Als anorganisches Bindemittel kann beispielsweise das Bindemittel verwendet werden, das in dem Imprägnierungsschritt zu verwenden ist, der in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Blattbildungsschritt
  • Als Nächstes wird ein Mattenvorläufer hergestellt, indem das Wasser in der Mischlösung über Maschen entfernt wird, nachdem die Mischlösung in einen Formungsbehälter gegossen wurde, in dem in einer Unterseite Maschen zur Filtration ausgebildet sind.
  • Erwärmungs- und Komprimierungsschritt
  • Eine Matte mit einer vorbestimmten Rohdichte wird hergestellt, indem der Mattenvorläufer bei bestimmten Bedingungen erwärmt und komprimiert wird. Mittels Durchlaufen dieses Schritts werden die Aluminiumoxidfasern und die Silicafasern über das anorganische Bindemittel miteinander verankert und die Form der Matte wird beibehalten.
  • Auf diese Weisen haften die aus dem anorganischen Bindemittel stammenden anorganischen Partikel an den Oberflächen der anorganischen Fasern, die in der Matte enthalten sind.
  • Adhäsionsschritt
  • Als Nächstes wird ein Adhäsionsschritt durchgeführt, um die anorganischen Partikel zusätzlich zum Haften an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte zu bringen, die in dem Mattenherstellungsschritt hergestellt wurde.
  • In dem Adhäsionsschritt ist das Verfahren, um die anorganischen Partikel zum Haften an der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matten zu bringen, so wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Durch Einstellung der Partikeldurchmesser der für den Adhäsionsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel werden die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche des Haltedichtungsmaterials der vorliegenden Ausführungsform wünschenswerterweise so eingestellt, dass sie 0,1 µm bis 1 µm betragen.
  • Ferner kann der Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel, die zum Haften an der ersten Hauptoberfläche der Matte gebracht wurden, gleich oder verschieden von dem Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel sein, die zum Haften an der zweiten Hauptoberfläche gebracht wurden.
  • Ferner kann der Typ der für den Adhäsionsschritt zu verwendenden anorganischen Partikel gleich oder verschieden von dem Typ der für den Schritt zur Herstellung der Mischlösung zu verwendenden anorganischen Partikel sein. Darüber hinaus können der Typ der anorganischen Partikel, die zum Haften an der ersten Hauptoberfläche der Matte gebracht wurden, und der Typ der anorganischen Partikel, die zum Haften an der zweiten Hauptoberfläche der Matte gebracht wurden, gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Weitere Bedingungen oder dergleichen in dem Adhäsionsschritt sind so wie in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird.
  • Die Matte, die den Schritten bis zu diesem Schritt unterzogen wurde, wird das Haltedichtungsmaterial entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Um das Haltedichtungsmaterial ferner in einer Form zu erhalten, die einen konvexen Teil und einen konkaven Teil einschließt, kann zusätzlich ein Zuschneideschritt zum Zuschneiden des Haltedichtungsmaterials in eine vorbestimmte Form durchgeführt werden.
  • Da die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform dieselbe ist wie die Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit der Ausnahme, dass das Haltedichtungsmaterial entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet wird, wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.
  • In dem Haltedichtungsmaterial und der Abgasreinigungsvorrichtung entsprechend der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschriebenen Effekte (1) bis (5) vorgebracht.
  • Weitere Ausführungsformen
  • In dem Haltedichtungsmaterial entsprechend der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche. Allerdings ist ein Haltedichtungsmaterial, in dem der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner ist als einer der mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche, ebenso in dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial eingeschlossen.
  • Das oben beschriebene Haltedichtungsmaterial kann hergestellt werden, indem die anorganischen Partikel zum Haften an einer von der ersten Hauptoberfläche und der zweiten Hauptoberfläche der Matte in einem (e) Adhäsionsschritt gebracht werden, nachdem die Schritte bis zu dem (a) Mattenherstellungsschritt, (b) Imprägnierungsschritt, (c) Entwässerungsschritt und (d) Trocknungsschritt, die in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben werden, in ähnlicher Weise durchgeführt wurden.
  • In dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial sind die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in anderen Teilen nicht beschränkt, solange der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner ist als mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • Allerdings sind die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel in anderen Teilen als dem Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche wünschenswerterweise kleiner als die mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche im Hinblick auf die Flexibilität des Haltedichtungsmaterials.
  • In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt das Haltedichtungsmaterial drei Matten ein. Allerdings ist ein Haltedichtungsmaterial mit zwei Matten oder ein Haltedichtungsmaterial mit vier oder mehr Matten ebenso in dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial eingeschlossen.
  • Das obige Haltedichtungsmaterial, das zwei Matten einschließt, kann durch das zweite Herstellungsverfahren für ein Haltedichtungsmaterial der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden.
  • Ferner kann das obige Haltedichtungsmaterial einschließlich vier oder mehr Matten durch das erste Herstellungsverfahren oder zweite Herstellungsverfahren des Haltedichtungsmaterials der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform hergestellt werden.
  • In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind alle Matten, die das Haltedichtungsmaterial bilden, Matten, die aus anorganischen Fasern hergestellt sind, welche einer Vernadelung unterzogen wurden. Allerdings ist auch ein Haltedichtungsmaterial, das so gebildet ist, dass eine Matte hergestellt aus anorganischen Fasern, die einer Vernadelung unterzogen wurden, und eine Matte, die einer Blattbildung unterzogen wurde, beliebig laminiert sind, in dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial eingeschlossen.
  • In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt das Haltedichtungsmaterial die erste Matte, die zweite Matte und die dritte Matte ein, und der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials befindet sich in der zweiten Matte. Allerdings muss in dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial der Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials sich nicht notwendigerweise in der zweiten Matte befinden.
  • In dem erfindungsgemäßen Haltedichtungsmaterial können für den Fall, dass das Haltedichtungsmaterial eine Vielzahl von Matten einschließt, die Dicken der entsprechenden Matten gleich oder verschieden voneinander sein.
  • Die Form der Sekundärpartikel der anorganischen Partikel in dem anorganischen Bindemittel kann neben der oben beschriebenen Kettenform eine faserartige Form, eine stabartige Form, eine Perlenform, eine federartige Form oder eine massive Form sein.
  • Zusätzlich zu Aluminiumoxid in den Aluminiumoxidfasern können beispielsweise Additive, wie CaO, MgO oder ZrO2 enthalten sein.
  • Das Zusammensetzungsverhältnis der Aluminiumoxidfasern und der Silicafasern als Gewichtsverhältnis ist wünschenswerterweise Al2O3 : SiO2 = 60 : 40 bis 80 : 20 und besonders wünschenswert Al2O3 : SiO2 = 70 : 30 bis 74 : 26.
  • Beispielsweise können Additive, wie CaO, MgO oder ZrO2, zusätzlich zu Silica in den Silicafasern enthalten sein.
  • Die biolöslichen Fasern sind beispielsweise anorganische Fasern, die neben Silica oder dergleichen mindestens einen Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung enthalten.
  • Da die aus diesen Verbindungen hergestellten biolöslichen Fasern leicht löslich sind, selbst wenn sie in einen menschlichen Körper aufgenommen werden, weist eine Matte, die diese anorganischen Fasern enthält, eine ausgezeichnete Sicherheit für den menschlichen Körper auf.
  • Die spezifische Zusammensetzung der biolöslichen Fasern schließt eine Zusammensetzung ein, die 60 Gew.-% bis 85 Gew.-% Silica und mindestens 15 Gew.-% bis 40 Gew.-% eines Verbindungstyps ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung enthält. Das obige Silica bedeutet SiO oder SiO2.
  • Beispiele für die obige Alkalimetallverbindung schließen Oxide von Na und K oder dergleichen ein, und Beispiele für die obige Erdalkalimetallverbindung schließen Oxide von Mg, Ca und Ba oder dergleichen ein. Die obige Borverbindung schließt ein Oxid von B oder dergleichen ein.
  • Wenn der Silicagehalt in der Zusammensetzung der biolöslichen Fasern weniger als 60 Gew.-% beträgt, werden biolösliche Fasern nicht problemlos durch ein Glasschmelzverfahren hergestellt und nicht leicht zerfasert.
  • Wenn der Silicagehalt weniger als 60 Gew.-% beträgt, sind die biolöslichen Fasern außerdem strukturell schwach, da der Gehalt an Silica mit Flexibilität gering ist, und die biolöslichen Fasern neigen dazu, zu leicht in physiologischer Salzlösung gelöst zu werden, da der Anteil an mindestens einem Bindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung, die leicht in einer physiologischen Salzlösung gelöst werden, relativ hoch wird.
  • Wenn der Silicagehalt andererseits 85 Gew.-% übersteigt, neigen die biolöslichen Fasern dazu, schwer in physiologischer Salzlösung gelöst zu werden, da der Anteil von mindestens einem Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung relativ gering wird.
  • Der Silicagehalt wird im Übrigen durch Umrechnen der Menge von SiO und SiO2 zu der von SiO2 berechnet.
  • Der Gehalt von mindestens einem Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung in der Zusammensetzung der biolöslichen Fasern beträgt ferner wünschenswerterweise 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Wenn der Gehalt von mindestens einem Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung ferner weniger als 15 Gew.-% beträgt, werden die biolöslichen Fasern nicht leicht in der physiologischen Salzlösung gelöst.
  • Wenn der Gehalt von einem Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung andererseits 40 Gew.-% übersteigt, werden die biolöslichen Fasern nicht problemlos durch ein Glasschmelzverfahren hergestellt und nicht leicht zerfasert. Wenn der Gehalt an einem Verbindungstyp ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkalimetallverbindung, einer Erdalkalimetallverbindung und einer Borverbindung 40 Gew.-% übersteigt, sind die biolöslichen Fasern darüber hinaus strukturell schwach und werden zu leicht in der physiologischen Salzverbindung gelöst.
  • Die Löslichkeit der obigen biolöslichen Fasern in der physiologischen Salzlösung ist wünschenswerterweise gleich oder höher als 30 ppm. Dies beruht darauf, dass für den Fall, dass anorganische Fasern in einen menschlichen Körper aufgenommen werden, die anorganischen Fasern, wenn die Löslichkeit der biolöslichen Fasern weniger als 30 ppm beträgt, nicht leicht aus dem Körper ausgestoßen werden und hinsichtlich der Gesundheit nicht bevorzugt sind.
  • Die Glasfasern sind glasartige Fasern, die Silica und Aluminiumoxid als Hauptkomponenten aufweisen und Calciumoxid, Titanoxid, Zinkoxid oder dergleichen neben dem Alkalimetall enthalten.
  • Obgleich das Flächengewicht (Gewicht pro Flächeneinheit) des Haltedichtungsmaterials entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht besonders beschränkt ist, beträgt das Flächengewicht wünschenswerterweise 200 g/m2 bis 4000 g/m2 und besonders wünschenswert 1000 g/m2 bis 3000 g/m2. Die Haltekraft ist nicht ausreichend, wenn das Flächengewicht des Haltedichtungsmaterials weniger als 200 g/m2 beträgt, und die Masse (bulk) des Haltedichtungsmaterials kann nicht ohne weiteres gering werden, wenn das Flächengewicht des Haltedichtungsmaterials 4000 g/m2 übersteigt. Für den Fall, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung eines solchen Haltedichtungsmaterials hergestellt wird, löst sich daher der Abgasbehandlungskörper leicht von dem Metallgehäuse.
  • Obgleich die Rohdichte (Rohdichte des Haltedichtungsmaterials vor der Ummantelung) des Haltedichtungsmaterials entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht besonders beschränkt ist, beträgt die Rohdichte wünschenswerterweise 0,10 g/cm3 bis 0,50 g/cm3 und wenn die Rohdichte des Haltedichtungsmaterials weniger als 0,10 g/cm3 beträgt, wird die Form des Haltedichtungsmaterials nicht ohne weiteres in einer vorbestimmten Form aufrechterhalten, da die Verflechtung zwischen den anorganischen Fasern schwach ist und die anorganischen Fasern leicht abgezogen werden.
  • Wenn ferner die Rohdichte des Haltedichtungsmaterials 0,50g/cm3 übersteigt, wird das Haltedichtungsmaterial hart, die Wicklungseigenschaft um den Abgasbehandlungskörper verschlechtert sich und das Haltedichtungsmaterial bricht leicht.
  • Obgleich die Dicke des Haltedichtungsmaterials entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht besonders beschränkt ist, beträgt die Dicke wünschenswerterweise 3,0 mm bis 20 mm und besonders wünschenswert 6,0 mm bis 20 mm.
  • Wenn die Dicke des Haltedichtungsmaterials weniger als 3,0 mm beträgt, ist die Haltekraft nicht ausreichend. Für den Fall, dass eine Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung eines solchen Haltedichtungsmaterials hergestellt wird, löst sich der Abgasbehandlungskörper daher leicht von dem Metallgehäuse. Wenn die Dicke des Haltedichtungsmaterials ferner 20 mm übersteigt, verschlechtert sich die Wicklungseigenschaft um den Abgasbehandlungskörper, und das Haltedichtungsmaterial bricht leicht, da das Haltedichtungsmaterial zu dick wird.
  • Für den Fall, dass das organische Bindemittel verwendet wird, ist sein Typ nicht besonders beschränkt und schließt beispielsweise ein Epoxyharz, Acrylatharz, Harz auf Kautschukbasis, Harz auf Styrolbasis oder dergleichen ein.
  • Unter den obigen organischen Bindemitteln ist das Harz auf Kautschukbasis (Latex) oder dergleichen bevorzugt. Beispiele für das organische Bindemittel, das eine Flüssigkeit enthält, die das organische Bindemittel enthält, schließen eine Lösung, in der wasserlösliche organische Polymere, wie Carboxymethylcellulose oder Polyvinylalkohol, gelöst sind, Latex, in dem Acryl-Kautschuk, Acrylonitril-Butadien-Kautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk in Wasser dispergiert ist, oder dergleichen ein.
  • Das erfindungsgemäße Haltedichtungsmaterial weist die unentbehrlichen Bestandteilserfordernisse auf, dass das Haltedichtungsmaterial anorganische Fasern und anorganische Partikel, die an den Oberflächen der anorganischen Fasern haften, enthält und eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche einschließt und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials kleiner als mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der ersten Hauptoberfläche und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche.
  • Die erwünschten Effekte können erhalten werden, indem die relevanten unentbehrlichen Bestandteilserfordernisse mit verschiedenartigen Konfigurationen (z.B. der Verteilung des mittleren Partikeldurchmessers der anorganischen Partikel, den Typ der anorganischen Fasern, der Gegenwart/Abwesenheit des organischen Bindemittels, dem Herstellungsverfahren für die Matte oder dergleichen), die detailliert in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform und weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2:
    Haltedichtungsmaterial
    11, 211:
    erste Hauptoberfläche
    12, 212:
    zweite Hauptoberfläche
    14, 214:
    Nahbereich der ersten Hauptoberfläche
    15, 215:
    Nahbereich der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials
    16, 216:
    Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche
    21:
    anorganische Faser
    22:
    Teil der anorganischen Faseroberfläche
    23:
    anorganisches Partikel
    100:
    Abgasreinigungsvorrichtung
    120:
    Metallgehäuse
    130:
    Abgasbehandlungskörper
    250:
    erste Matte
    260:
    zweite Matte
    270:
    dritte Matte

Claims (8)

  1. Haltedichtungsmaterial (1, 2), das anorganische Fasern (21) und an den Oberflächen der anorganischen Fasern haftende anorganische Partikel (23) enthält und eine erste Hauptoberfläche (11, 211) und eine zweite Hauptoberfläche (12, 212) umfasst, worin der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (15, 215) der Mitte in Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials (1, 2) kleiner ist als mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich der zweiten Hauptoberfläche (12, 212), wobei der Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der ersten Hauptoberfläche (11, 211) erhalten wird, der Nahbereich (15, 215) der Mitte in Dickenrichtung einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 0,5 mm oberhalb und unterhalb einer Mittellinie (13, 213) erhalten wird, wenn eine Linie, die das Haltedichtungsmaterial (1, 2) so durchschneidet, dass seine Dicke halbiert wird, als Mittellinie (13, 213) definiert wird, und der Nahbereich (16, 216) der zweiten Hauptoberfläche (12, 212) einen Bereich bezeichnet, der durch Ausschneiden eines Bereichs von 1 mm in Dickenrichtung ausgehend von der zweiten Hauptoberfläche (12, 212) erhalten wird.
  2. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß Anspruch 1, worin der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (15, 215) der Mitte in der Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials (1, 2) kleiner ist als der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) und der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (16, 216) der zweiten Hauptoberfläche (12, 212).
  3. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der mittlere Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (15, 215) der Mitte in der Dickenrichtung des Haltedichtungsmaterials (1, 2) 0,005 µm bis 0,1 µm beträgt.
  4. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin mindestens einer von dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel (23) im Nahbereich (14, 214) der ersten Hauptoberfläche (11, 211) und dem mittleren Partikeldurchmesser der anorganischen Partikel im Nahbereich (16, 216) der zweiten Hauptoberfläche (12, 212) 0,1 µm bis 1 µm beträgt.
  5. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner ein organisches Bindemittel enthält.
  6. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Haltedichtungsmaterial (1, 2) eine Matte einschließt, und diese eine Matte ist eine Matte, hergestellt aus den anorganischen Fasern (21), die einer Vernadelung unterzogen wurden.
  7. Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Haltedichtungsmaterial (1, 2) eine Vielzahl von Matten (250, 260, 270) einschließt und mindestens eine der Vielzahl von Matten (250, 260, 270) ist eine Matte, hergestellt aus den anorganischen Fasern (21), die einer Vernadelung unterzogen wurden.
  8. Abgasreinigungsvorrichtung (100), umfassend: einen Abgasbehandlungskörper (130); ein Metallgehäuse (120), das den Abgasbehandlungskörper (130) beherbergt, und ein Haltedichtungsmaterial (1, 2), das zwischen dem Abgasbehandlungskörper (130) und dem Metallgehäuse (120) angebracht ist und den Abgasbehandlungskörper (130) hält, wobei das Haltedichtungsmaterial (1, 2) das Haltedichtungsmaterial (1, 2) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
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