-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Katalysatorträgerhalterungsmaterial für einen
Katalysator, zum Beispiel zur Reinigung von Abgas, welches von einem
Kraftfahrzeug ausgestoßen
wird.
-
Beschreibung des Standes
der Technik
-
Wie
allgemein bekannt, wird ein Katalysator zur Reinigung von Abgas
in einem Fahrzeug, wie einem Kraftfahrzeug, angeordnet, um die schädlichen Bestandteile,
wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickstoffoxide aus
dem Abgas zu entfernen, welches von dem Motor des Fahrzeuges ausgestoßen wird.
Im Allgemeinen, wie in
1 dargestellt, welche einen
Querschnitt zeigt, weist der Katalysator einen Katalysatorträger
1 auf,
welcher wie ein Zylinder geformt ist, ein Metallgehäuse
2 um
den Katalysatorträger
1 aufzunehmen
und ein Halterungsmaterial
3 ist in einer Spalte zwischen
dem Katalysatorträger
1 und
dem Gehäuse
2 angeordnet,
während
es an dem Katalysatorträger
befestigt ist, siehe z.B.
US
5,869,010 .
-
Im
Allgemeinen weist der Katalysatorträger 1 ein zylindrisches
wabenförmig
geformtes Material auf, zum Beispiel hergestellt aus Cordierit,
und ein Edelmetallkatalysator wird von dem geformten Material getragen.
Es ist daher notwendig, dass das Halterungsmaterial 3,
welches in einer Spalte zwischen dem Katalysatorträger 1 und
dem Gehäuse 2 angeordnet
ist, eine Funktion aufweist, den Katalysatorträger 1 sicher zu halten,
um zu verhindern, dass der Katalysatorträger 1 durch einen
Zusammenstoss mit dem Gehäuse 2 aufgrund
von Vibration oder dergleichen während
des Betriebs des Kraftfahrzeuges beschädigt wird und eine Funktion
des Abdichtens des Katalysatorträgers 1 aufweist,
um zu verhindern, dass nicht gereinigtes Abgas durch die Spalte
zwischen dem Katalysatorträger 1 und
dem Gehäuse 2 austritt.
Daher ist das Halterungsmaterial, welches zur Zeit hauptsächlich verwendet
wird, ein Halterungsmaterial, welches aus einer anorganischen Faser
geformt wird, wie einer Aluminiumoxidfaser, Mullitfaser oder einer
anderen kera mischen Faser, die mit einem organischen Bindemittel
gebunden ist und welche wie eine Matte oder ein Zylinder mit einer
vorbestimmten Dicke geformt ist.
-
Beispiele
des organischen Bindemittels, welches im Allgemeinen in dem Halterungsmaterial 3 verwendet
wird, umfassen Gummiverbindungen, wasserlösliche organische hochmolekulare
Verbindungen, thermoplastische Harze und wärmehärtende Harze. Es ist notwendig,
das Halterungsmaterial 3 bis auf ein gewisses Maß dünn herzustellen,
da das Halterungsmaterial 3 kaum an dem Katalysatorträger 1 befestigt
werden kann und kaum an dem Gehäuse 2 befestigt
werden kann, wenn das Halterungsmaterial 3 zu dick ist.
Daher wird das allgemein verwendete Halterungsmaterial 3 geformt,
so dass das Verhältnis
der Menge des organischen Bindemittels zu der Gesamtmenge des Halterungsmaterials
in einem Bereich von zwischen 5 Gew.-% bis 8 Gew.-% oder höchstens
ungefähr
10 Gew.-% liegt.
-
Der
Katalysatorträger 1 wurde
jedoch in jüngster
Zeit auf ungefähr
1.000°C
erwärmt,
um die Reinigungswirksamkeit zu verbessern. Aus diesem Grund wird
das organische Bindemittel, welches oben angeführt ist, zersetzt und brennt
einfach aus, so dass CO2, CO und verschiedene
Arten von organischen Gasen erzeugt werden. Insbesondere wurde ein
großer
Teil des Gases während
eines frühen
Zeitpunktes des Anlaufs des Katalysators erzeugt. Die Regulierung
der Abgasemissionskontrolle wird immer starrer und enger. Es gibt
eine Möglichkeit,
dass die Menge des Abgases über
einem regulierten Wert liegen kann, aufgrund des aus dem organischen
Bindemittel abgeleiteten CO2 etc.. Auf der
anderen Seite wurde in jüngster
Zeit eine elektronische Motorsteuerung entwickelt. Die Anwesenheit
von CO2 ohne eine Beziehung zu dem ursprünglichen
Abgas kann einen Fehler bzw. Ausfall der Abgassensoren bewirken,
um einen schlechten Einfluss auf die elektronische Motorsteuerung
auszuüben.
Um diesen Nachteil zu verhindern, führt ein Hersteller ein Brennverfahren durch,
um das organische Bindemittel vor dem Versand auszubrennen. Das
Brennverfahren ist eine schwere Last, welche dem Hersteller auferlegt
wird. Dies ist ein Hauptstreitpunkt.
-
Die
Verringerung der Menge des organischen Bindemittelmaterials wird
auch überdacht.
In diesem Fall wird die Bindungskraft der anorganischen Faser jedoch
gemäß der Reduktion
der Qualität
des organischen Bindemittels geschwächt. Aus diesem Grund ist es
notwendig, das Halterungsmaterial 3 dick zu machen, so
dass es ein Problem gibt, dass die Zusammenbaueigenschaft verschlechtert wird.
Insbesondere wenn das Halterungs material 3 als ein mattenartiges
Halterungsmaterial bereitgestellt wird, wird der Zusammenbau schwierig.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Wie
oben beschrieben, besitzt das herkömmliche Halterungsmaterial
verschiedene Probleme, die von dem organischen Bindemittelmaterial
resultieren. Daher ist es ein Gegenstand der Erfindung, ein Halterungsmaterial
für einen
Katalysator bereitzustellen, bei welchem die anorganische Faser
gut gebunden werden kann, um eine Dicke des Halterungsmaterials
entsprechend der eines herkömmlichen
Halterungsmaterials zu erhalten, auch in dem Fall, in dem die Menge
eines verwendeten organischen Bindemittels reduziert wird oder,
vorzugsweise auch in dem Fall, in dem kein organisches Bindemittel
verwendet wird.
-
Die
vorliegenden Erfinder haben viele Untersuchungen durchgeführt, um
den vorgenannten Gegenstand zu erzielen. Als ein Ergebnis wurde
herausgefunden, dass der vorgenannte Gegenstand erzielt werden kann,
wenn das organische Bindemittel teilweise oder vollständig durch
fibrillierte organische Fasern ersetzt wird.
-
Das
heißt,
um den vorgenannten Gegenstand zu erzielen, stellt die vorliegende
Erfindung ein Halterungsmaterial für einen Katalysator mit einem Katalysatorträger, einem
Metallgehäuse
zur Aufnahme des Katalysatorträgers
und einem Halterungsmaterial, welches in einer Spalte zwischen dem
Katalysatorträger
und dem Metallgehäuse
angeordnet ist, während
es um den Katalysatorträger
gewickelt ist, zur Verfügung,
wobei das Halterungsmaterial aus einer Form bzw. einem Formkörper aus
anorganischer Faser geformt mit fibrillierter Faser in einer vorbestimmten
Form besteht und wobei die fibrillierte Faser eine Faserlänge in dem
Bereich von 0,05 bis 2,0 mm aufweist.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
einen Querschnitt, welcher einen Katalysator darstellt.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
Ein
Halterungsmaterial gemäß der Erfindung wird
im Folgenden im Detail beschrieben.
-
Das
Halterungsmaterial gemäß der Erfindung
besteht aus einer Form bzw. einem Formkörper aus anorganischer Faser
geformt in einer vorbestimmte Form und vorzugsweise nur mit fibrillierter Faser
gebunden, welche aus organischer Faser besteht, als eine Art von
Bindemittel. In diesem Fall ist ein synthetisches organisches Bindemittel
nicht in dem Formkörper
enthalten. Wenn es die Situation verlangt, kann eine sehr geringe
Menge eines organischen Bindemittels in Kombination mit der fibrillierten
Faser verwendet werden. Als fibrillierte Faser kann sowohl die natürliche organische
Faser als auch die synthetische organische Faser verwendet werden.
Des Weiteren hat man herausgefunden, dass die fibrillierte natürliche organische
Faser als eine Art von Bindemittel geeignet ist, um ein Halterungsmaterial
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitzustellen.
-
Die
in der Erfindung verwendete fibrillierte Faser kann eine natürliche Faser
sein und weist eine Faserlänge
in dem Bereich von 0,05 mm bis 2,0 mm auf. Wenn die Faserlänge geringer
ist als 0,05 mm, kann ein Halterungsmaterial mit einer gewünschten Dicke
nicht erzielt werden, da die fibrillierte Faser nicht als eine Art
von Bindemittel dienen kann. Ist die Faserlänge dagegen größer als
2,0 mm, kann ein Halterungsmaterial mit einem gleichmäßigen Oberflächendruck
nicht erhalten werden, da es schwierig ist, die fibrillierte Faser
gleichmäßig in der
Aufschlämmung
zu dispergieren.
-
In
dem Fall, in dem die natürliche
Faser verwendet wird, ist die Art der natürlichen Faser nicht besonders
beschränkt.
Zum Beispiel kann Holzmasse, Bastbrei oder Baumwollhalbstoff- bzw.
Baumwollmasse vorzugsweise als die fibrillierte Faser verwendet
werden. Verschiedene Arten von Brei oder Massen, die oben beschrieben
wurden, können
ohne besondere Beschränkung
verwendet werden. Im Allgemeinen kann „N-BKP", welches eine lange Faserlänge aufweist
und flexibel ist, vorzugsweise als die Holzmasse verwendet werden.
Hanf, eine Papiermaulbeere (kouzo in Japanisch), ein Papierbusch (mitsumata
in Japanisch) oder dergleichen, kann vorzugsweise als Bastbrei bzw.
-masse verwendet werden.
-
Um
die fibrillierte Faser als eine Art von Bindemittel bereitzustellen,
wird die organische Faser wie folgt verarbeitet. Zunächst wird
die organische Faser von einer Mahlmaschine oder dergleichen geschnitten.
Anschließend
werden die erhaltenen Faserstücke über einen
langen Zeitraum von einem speziellen Klopfer bzw. Rührbesen
in der Bedingung der Freiheit von 300 ml bis 700 ml behandelt, so
dass die organische Faser fibrilliert wird. Nach dieser Fibrillierung
beträgt
ein fibrillierter Teil der organischen Faser vor zugsweise ungefähr 0,005
mm bis ungefähr 1
mm, während
die Faserlänge
eingestellt wird, um in dem bevorzugten Bereich von zwischen 0,05
mm bis 2,0 mm zu liegen. Als ein Ergebnis wird eine wässrige Aufschlämmung hergestellt,
enthaltend fibrillierte organische Fasern. Wenn die wässrige Aufschlämmung getrocknet
wird, kann die fibrillierte Faser, welche als eine Art von Bindemittel
verwendet wird, erhalten werden.
-
Man
kann sagen, dass dieses Verfahren ein Verfahren ist, um fibrillierte
Fasern zu erhalten, und die fibrillierte Faser besitzt eine Funktion
als eine Art Bindemittel. Wie oben erwähnt, wird die fibrillierte
Faser zum Beispiel aus Brei bzw. Masse hergestellt. Dieses sogenannte „Breibindemittel" unterscheidet sich
von einem organischen Bindemittel und einem anorganischen Bindemittel
insofern, dass Fussel der Faser die anorganischen Fasern aneinander
binden. In anderen Worten ändert
das „Breibindemittel" nicht die Eigenschaften,
um die anorganischen Fasern aneinander zu binden.
-
In
der Erfindung kann ein einziges natürliches Fasermaterial als eine
Art von Bindemittel verwendet Fibrillierung der Faser werden durch
oder eine Vielzahl von natürlichen
Fasermaterialien können
in Kombination verwendet werden, welche geeignet sind, um die Eigenschaften,
wie Fasergröße und Faserlänge, einzusetzen.
Ein bevorzugtes Beispiel der Mischung natürlicher Fasermaterialien ist eine
Mischung aus Holzmasse und Bastbrei. In dem Fall dieser Mischung
wird die Holzmasse und der Bastbrei vorzugsweise vermischt, so dass
das Gewichtsverhältnis
der Holzmasse zu der Bastmasse in dem Bereich von zwischen 20:80
bis 80:20 liegt.
-
Die
Menge der fibrillierten Faser, welche verwendet wird, ist nicht
besonders begrenzt, wenn die anorganische Faser mit der fibrillierten
Faser gebunden werden kann. Die Menge der fibrillierten Faser wird
ausgewählt,
um in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteile
in Bezug auf 100 Gewichtsteilen der anorganischen Faser zu liegen.
Wenn die Menge der fibrillierten Faser kleiner als 0,2 Gewichtsteile
ist, ist die Bindekraft kurz bzw. gering. Wenn die Menge der fibrillierten
Faser größer als
5 Gewichtsteile ist, kann die Halte- und Dichtungskraft, die von
dem Halterungsmaterial gefordert wird, nicht erhalten werden, da
die Menge der anorganischen Faser relativ niedrig ist. Die besonders
bevorzugte Menge der fibrillierten Faser liegt in einem Bereich
von 1 Gewichtsteil bis 3 Gewichtsteile.
-
Gemäß der JP-A-2001-207394,
wird die fibrillierte Faser als ein Bindemittel für anorganisches Material
verwendet. JP-A-2001-207394 offenbart, dass die Menge der fibrillierten Faser
vorzugsweise in einem Bereich von 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteile
liegt. Auf der anderen Seite liegt die Menge der fibrillierten Faser
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 5
Gewichtsteile, vorzugsweise in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteile
bis 2,5 Gewichtsteile und noch bevorzugter in einem Bereich von
zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 1 Gewichtsteil. Diese Unterschiede der
bevorzugten Bereiche hängen
von einem Umstand ab, dass ein Halterungsmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung erwärmt
wird, wenn es in einem Katalysator verwendet wird. Insbesondere,
da das Halterungsmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung erwärmt
wird, ist es bevorzugt, dass die Menge der fibrillierten Faser so
niedrig wie möglich
ist, wobei eine ausreichende Bindekraft zur Verfügung gestellt wird, um die
Verflüchtigung
eines organischen Bestandteils in der fibrillierten Faser zu reduzieren.
Im Hinblick auf die zuvor genannte Verwendung als ein Halterungsmaterial
muss die Verflüchtigung
eines organischen Bestandteils in der fibrillierten Faser soweit
wie möglich
vermieden werden. Dies ist der Grund, warum die bevorzugten Bereiche sich
von denen der JP-A-2001-207394 unterscheiden.
-
Des
Weiteren kann ein anorganisches Bindemittel mit der zuvor genannten
fibrillierten Faser vermischt werden. Um Nachteile zu vermeiden,
welche sich von der Verflüchtigung
eines organischen Bestandteils in der fibrillierten Faser ableiten,
kann die Menge der fibrillierten Faser reduziert werden. Auch in
solch einem Fall wird die anorganische Faser ausreichend durch Vermischen
des anorganischen Bindemittels gebunden, und ein Halterungsmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung kann bereitgestellt werden, wobei die gleiche Dicke eingehalten wird,
wie die des Standes der Technik. Das anorganische Bindemittel, welches
vermischt werden soll, ist nicht auf spezifische Materialien begrenzt
und wird aus bekannten Materialien ausgewählt. Beispiele des anorganischen
Bindemittels sind Glasfritte, kolloidales Siliziumdioxid, Aluminiumoxidsol,
Sodasilikat, Titandioxidsol, Lithiumsilikat und Wasserglas. Des Weiteren
kann eine Kombination von wenigstens zwei dieser Beispiele verwendet
werden.
-
Die
Menge des anorganischen Bindemittels ist nicht besonders beschränkt, wenn
die anorganische Faser mit dem anorganischen Bindemittel gebunden
werden kann. Die Menge des anorganischen Bindemittels wird ausgewählt, um
in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteilen bis 5, Gewichtsteilen
in Bezug auf 100 Gewichtsteile der anorganischen Faser zu liegen.
Wenn die Menge der anorganischen Faser geringer als 0,2 Gewichtsteile
ist, ist die Bindekraft gering. Wenn die Menge der anorganischen
Faser so groß wie
5 Gewichtsteile ist, kann die notwendige Halte- und Abdichtungsleistung,
die von dem Halterungsmaterial gefordert wird, nicht erzielt werden,
da die Menge der anorganischen Faser relativ gering ist. Des Weiteren
liegt die Menge des anorganischen Bindemittels vorzugsweise in einem
Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteilen bis 2,5 Gewichtsteilen und
noch bevorzugter in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteilen
bis 1 Gewichtsteil (insbesondere ausschließlich 1 Gewichtsteil).
-
Ein
organisches Bindemittel kann in Kombination mit der fibrillierten
Faser verwendet werden, wenn die Menge des organischen Bindemittels
gering ist. Ein bekanntes Material kann als organisches Bindemittel
verwendet werden. Beispiele des Materials des organischen Bindemittels
schließt
Gummiverbindungen, wasserlösliche
organische hochmolekulare Verbindungen, thermoplastische Harze (zum Beispiel
Akrylemulsion) und wärmehärtende Harze ein.
Insbesondere umfassen Beispiele der Gummiverbindungen ein Copolymer
von n-Butylacrylat und Acrylonitril, ein Copolymer von Ethylacrylat
und Acrylonitril, ein Copolymer von Butadien und Acrylonitril und
Butadiengummi. Beispiele der wasserlöslichen organischen hoch-molekularen
Verbindungen umfassen Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol. Beispiele
des thermoplastischen Harzes umfassen: Homopolymere und Copolymere
von Acrylsäure, Acrylsäureester,
Acrylamid, Acrylonitril, Methacrylsäure, Methacrylsäureester,
etc.; und Acrylonitril-Styrol Copolymer; und ein Acrylonitril-Butadien-Styrol Terpolymer.
Beispiele des wärmehärtenden
Harzes schließen
Bisphenol-Epoxidharz und Novolac-Epoxidharze ein.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist in dem Fall, indem das obengenannte organische Bindemittel
verwendet wird, das erhaltene Halterungsmaterial Flexibilität auf. Daher
wird die Bearbeitbarkeit, um um einen Katalysatorträger herumgewickelt zu
werden, verbessert, da das Halterungsmaterial flexibler wird. Die
Menge des organischen Bindemittels ist nicht besonders begrenzt,
sofern das Halterungsmaterial die geeignete Flexibilität aufweist.
Zum Beispiel wird die Menge des organischen Bindemittels gewählt, um
in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 2 Gewichtsteile
in Bezug auf 100 Gewichtsteile der anorganischen Faser zu liegen. Wenn
die Menge des organischen Bindemittels kleiner ist als 0,2 Gewichtsteile,
ist die Flexibilität
kurz. Wenn die Menge des organischen Bindemittels größer als
2 Gewichtsteile ist, kann die Halte- und Abdichtleistung, die von
dem Halterungsmaterial gefordert wird, nicht erzielt werden, da
die Menge der anorganischen Faser relativ niedrig ist. Des Weiteren liegt
die Menge des organischen Bindemittels vorzugsweise in einem Bereich
von zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 1,5 Gewichtsteile und noch bevorzugter
in einem Bereich von zwischen 0,2 Gewichtsteile bis 1 Gewichtsteil
(insbesondere ausschließlich
1 Gewichtsteil).
-
Von
einem anderen Gesichtspunkt aus, kann die Menge des organischen
Bindemittels gewählt werden,
um nicht größer als
3 Gew.-% zu sein, vorzugsweise nicht größer als 1,5 Gew.-%, relativ
zu der gesamten Menge des Halterungsmaterials. Wenn die Menge des
enthaltenen organischen Bindemittels größer ist als 3 Gew.-%, tritt
der gleiche Nachteil wie in dem Stand der Technik auf, da CO2, CO und verschiedene Arten organischer
Gase erzeugt werden. Wenn das organische Bindemittel in Kombination
mit der fibrillierten Faser verwendet wird, wird die Menge der fibrillierten
Faser gemäß der Menge
der verwendeten organischen Faser reduziert.
-
Auf
der anderen Seite kann jede Art anorganischer Faser, welche in einem
Halterungsmaterial im Stand der Technik verwendet wird, als anorganische
Faser verwendet werden. Zum Beispiel kann Aluminiumoxidfaser, Mullitfaser
oder andere keramische Faser geeignet verwendet werden. Insbesondere
ist das als Aluminiumoxidfaser vorzugsweise verwendete Material
eine Faser, zum Beispiel enthaltend 90 Gew.-% oder mehr Al2O3 (und SiO2 als ein Restbestandteil), mit einer sehr
niedrigen Kristallinität
in Bezug auf die Röntgenstrahl-Kristallographie und
mit einer mittleren Fasergröße von 3 μm bis 7 μm und einem
nassen Volumen von 400 cc/g bis 1.000 cc/5 g. Das vorzugsweise als
Mullitfaser verwendete Material ist eine Mullitzusammensetzung,
zum Beispiel mit einem Al2O3/SiO2 Gewichtsverhältnis von ungefähr 72/28
bis ungefähr
80/20, mit einer niedrigen Kristallinität in Hinblick auf die Röntgenstrahlkristallographie
mit einer mittleren Fasergröße von 3 μm bis 7 μm und einem
nassen Volumen von 400 cc/5 g bis 1.000 cc/5 g.
-
Das
nasse Volumen wird durch ein Verfahren berechnet, welches die folgenden
Schritte aufweist:
- (1) Wiegen von 5 g eines
getrockneten Fasermaterials mit einer Wiegevorrichtung mit einer
Genauigkeit von zwei oder mehr Dezimalstellen;
- (2) Einführen
des gewogenen Fasermaterials in einen Glasbecher mit einem Gewicht
von 500 g;
- (3) Einführen
von 400 cc destilliertes Wasser mit einer Temperatur von 20–25°C in den
Glasbecher, welcher in Schritt (2) hergestellt wurde und Dispergieren
des Fasermaterials in das destillierte Wasser (durch einen Ultraschallreiniger,
sofern notwendig) unter vorsichtigem Rühren durch einen Rührer, so
dass das Fasermaterial nicht geschnitten wird;
- (4) Übertragen
des Inhaltes des Bechers, welcher in Schritt (3) hergestellt wurde,
in einen 1.000 ml Messzylinder und Zugeben von destillierten Wasser
in den Messzylinder bis zu der Anzeige von 1.000 cc;
- (5) Zehnfaches Wiederholen eines Verfahrens des Rührens des
Inhaltes des Messzylinders, welcher in Schritt (4) hergestellt wurde,
durch Umdrehen des Messzylinders, während eine Öffnung des Messzylinders mit
der Handfläche
oder dergleichen vorsichtig verschlossen wird, um zu verhindern,
dass Wasser austritt;
- (6) Messen des Sedimentationsvolumens der Faser durch eine Beobachtung
mit dem Auge, nachdem der Messzylinder ruhig bei Raumtemperatur 30
Minuten nach der Beendigung des Rührens stehen gelassen wurde;
und
- (7) Anwenden des zuvor genannten Verfahrens auf drei Proben
und Ermitteln eines Mittelwertes der gemessenen Werte als einen
gemessenen Wert.
-
Beispiele
der anderen keramischen Faser schließen Siliziumdioxid-Aluminiumoxidfaser
und Siliziumdioxidfaser ein. Bekannte Fasern, welche als ein Halterungsmaterial
im Stand der Technik verwendet werden, können als andere Faser verwendet
werden. Zusätzlich
kann Glasfaser oder Steinwolle mit der anorganischen Faser vermischt
werden.
-
Ein
Verfahren zur Herstellung des Halterungsmaterials gemäß der Erfindung
ist nicht besonders begrenzt. Ein Verfahren gemäß des Herstellungsverfahrens
des Standes der Technik, unter Verwendung eines organischen Bindemittels,
kann verwendet werden. Zum Beispiel wird ein Metallnetz mit 65 bis
200 mesh auf einem geeigneten porösen einer Hohlplatte ähnlichem
Metallmuster befestigt, um ein Muster der Papierfabrikation herzustellen.
Eine wässrige
Aufschlämmung
enthaltend eine anorganische Faser und eine fibrillierte Faser und
enthaltend eine geringe Menge eines organischen Bindemittels, sofern
notwendig, wird in das Muster der Papierfabrikation gegossen, durch
Ansaugen dehydriert und getrocknet, um ein flaches mattenartiges
Halterungsmaterial zu erhalten. Sofern notwendig, kann eine geeignete
Menge bekannter Zusatzmittel, wie ein Dispergiermittel, ein Stabilisiermittel
etc., mit der wässrigen
Aufschlämmung
vermischt werden.
-
Die
anorganische Faser kann wie ein Zylinder geformt sein, gemäß der Form
des äußeren Umfangs
des Katalysatorträgers
und der Form des inneren Umfangs des Gehäuses, um einen sogenannten geformten
Halter zu bilden. Wenn das mattenartige Halterungsmaterial verwendet
wird, um um den Katalysatorträger
gewickelt zu werden, muss der aufgewickelte Zustand des mattenartigen
Halterungsmaterials durch ein Band oder der gleichen gehalten werden.
Wenn der Halter vom geformten Typ verwendet wird, kann dies weggelassen
werden, so dass der Halter vom geformten Typ vorteilhaft für die Herstellung
eines Katalysators ist.
-
Im übrigen kann
der Halter vom geformten Typ hergestellt werden, wenn das Absauge-Dehydrierformen durchgeführt wird
unter Verwendung eines zylindrischen Metallnetzes.
-
Wie
in 1 dargestellt, wird das Halterungsmaterial, welches
auf die zuvor genannte Weise gemäß der Erfindung
hergestellt wird, in der Lücke zwischen
dem Katalysatorträger 1 und
dem Gehäuse angeordnet,
während
es um den Katalysatorträger 1 auf
die gleiche Weise wie im Stand der Technik herumgewickelt wird.
-
Beispiele
-
Die
Erfindung wird im Folgenden spezifischer im Zusammenhang mit folgendem
Beispiel und Vergleichsbeispielen beschrieben, die Erfindung ist jedoch
nicht darauf beschränkt.
-
(Beispiel 1)
-
Holzbrei
wurde von einem Klopfer bzw. Rührbesen
behandelt, um eine wässrige
Aufschlämmung enthaltend
Faser mit einer mittleren Faserlänge
von 1,0 mm zu erhalten. Die wässrige
Aufschlämmung wurde
getrocknet, um eine fibrillierte Faser als eine Art von Bindemittel
zu erhalten. Anschließend
wurden 2 Gewichtsteile fibrillierter Faser mit 100 Gewichtsteilen
Aluminiumoxidfaser vermischt, mit einer mittleren Fasergröße von 4 μm und einem
nassen Volumen von 800 cc/5 g, um eine wässrige Aufschlämmung herzustellen.
Die hergestellte wässrige Aufschlämmung wurde
angesaugt und unter Verwendung eines rostfreien zylindrischen Stahlmetallnetzes
mit 200 mesh dehydriert, um ein zylindrisch geformtes Erzeugnis
herzustellen. Das zylindrische geformte Erzeugnis wurde des Weiteren
erwärmt
und bei 105°C
getrocknet, um ein zylindrisches Halterungsmaterial mit 100 mm Innendurchmesser,
7 mm Dicke, 100 mm Länge
und 51 g Gewicht zu erhalten.
-
(Beispiel 2)
-
0,8
Gewichtsteile der fibrillierten Faser, welche in Beispiel 1 erhalten
wurde, wurde mit 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxidfaser mit einer
mittleren Fasergröße von 4 μm und einem
nassen Volumen von 800 cc/5 g vermischt, μm eine wässrige Aufschlämmung zu
bilden. Anschließend
wurde ähnlich wie
in dem Fall von Beispiel 1 das zylindrische ge formte Erzeugnis weiter
erwärmt
und bei 105°C
getrocknet, um ein zylindrisches Halterungsmaterial mit 100 mm Innendurchmesser,
7 mm Dicke, 100 mm Länge
und 51 g Gewicht herzustellen.
-
(Beispiel 3)
-
0,5
Gewichtsteile der fibrillierten Faser, welche in Beispiel 1 erhalten
wurde, und 2,0 Gewichtsteile kolloidales Siliziumoxid als ein anorganisches Bindemittel
wurden mit 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxidfaser mit einer mittleren
Fasergröße von 4 μm und einem
nassen Volumen von 800 cc/5 g vermischt, um eine wässrige Aufschlämmung herzustellen.
Anschließend
wurde das zylindrisch geformte Produkt ähnlich wie in dem Fall von
Beispiel 1 weiter erwärmt
und bei 105°C
getrocknet, um ein zylindrisches Halterungsmaterial mit 100 mm Innendurchmesser,
7 mm Dicke, 100 mm Länge
und 51 g Gewicht herzustellen.
-
(Beispiel 4)
-
0,5
Gewichtsteile der fibrillierten Faser, welche in Beispiel 1 erhalten
wurde, und 1,5 Gewichtsteile der Acrylemulsion als ein organisches
Bindemittel wurden mit 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxidfaser mit
einer mittleren Fasergröße von 4 μm und einem
nassen Volumen von 800 cc/5 g vermischt, um eine wässrige Aufschlämmung herzustellen.
Anschließend
wurde die hergestellte Aufschlämmung durch
Saugen mit einem rostfreien rechteckigen parallel flachen Netz mit
200 mesh dehydriert, um ein mattenartiges geformtes Produkt zu erhalten.
Das geformte Produkt wurde erwärmt
und bei 105°C
getrocknet, um ein mattenartiges Halterungsmaterial mit 330 mm Länge, 7 mm
Dicke, 100 mm Breite und 51 g Gewicht herzustellen.
-
(Vergleichsbeispiel 1)
-
Ein
Vorhaben zur Erzielung eines zylindrischen Halterungsmaterials mit
100 mm Innendurchmesser, 7 mm Dicke, 100 mm Länge und 51 g Gewicht wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 versucht, mit der Ausnahme,
dass die fibrillierte Faser durch ein organisches Acrylbindemittel
ersetzt wurde. Es war jedoch unmöglich,
das Halterungsmaterial mit der gewünschten Form zu erhalten, da
das Halterungsmaterial nach dem Trocknen dick wurde.
-
(Vergleichsbeispiel 2)
-
Ein
zylindrisches Halterungsmaterial mit 100 mm Innendurchmesser, 7
mm Dicke, 100 mm Länge und
51 g Gewicht wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 erhalten,
mit der Ausnahme, dass die fibrillierte Faser durch ein organisches
Acrylbindemittel ersetzt wurde, während die Menge des Bindemittels auf
8 Gewichtsteile geändert
wurde.
-
(Vergleichsbeispiel 3)
-
8
Gewichtsteile der Acrylemulsion als ein organisches Bindemittel
wurden mit 100 Gewichtsteilen Aluminiumoxidfaser mit einer mittleren
Fasergröße von 4 μm und einem
nassen Volumen von 800 cc/5 g vermischt, um eine wässrige Aufschlämmung herzustellen.
Anschließend
wurde die hergestellte Aufschlämmung
wie in dem Fall von Beispiel 4 verarbeitet, um ein mattenartiges
Halterungsmaterial mit 330 mm Länge,
7 mm Dicke, 100 mm Breite und 51 g Gewicht herzustellen.
-
(Befestigungstest)
-
Jedes
der Halterungsmaterialien, welche in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel
2 erhalten wurde, wurde um einen Cordierit-Katalysatorträger mit
einer zylindrischen wabenkörperartigen
Struktur mit einem Außendurchmesser
von 100 mm und einer Länge von
110 mm gewickelt und anschließend
in einem rostfreien Stahlgehäuse
befestigt, um einen Katalysator herzustellen. Der erzeugte Katalysator
wurde mit einem Abgasrohr eines Benzinmotors verbunden. Abgas wurde
durch den Katalysator geleitet. Das aus dem Katalysator während des
Durchgangs des Abgases emittierende Gas wurde analysiert.
-
Bei
dem Katalysator, welcher mit dem in Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen
Halterungsmaterial versehen war, wurde organisches Gas, von welchem man
annimmt, dass es von dem organischen Bindemittel stammt, nach dem
Durchgang des Abgases ermittelt, und sowohl die CO2-Konzentration
als auch die CO-Konzentration waren im Vergleich mit dem Katalysator
relativ hoch, welcher mit dem Halterungsmaterial aus Beispiel 1
versehen war. Wenn der Durchgang des Abgases fortgesetzt wurde,
zeigte der Katalysator, welcher mit dem Halterungsmaterial aus Beispiel
1 versehen war, eine stabile Reinigungsfunktion und eine gute Abdichtungsleistung.
Auf der anderen Seite wurden bei dem Katalysator, welcher mit dem
Halterungsmaterial aus Vergleichsbeispiel 2 versehen war, sowohl
die CO2-Konzentration als auch die CO-Konzentration
mit längerem
Zeitraum erniedrigt, so dass der Katalysator eine stabile Reinigungsfunktion
zeigte, im Wesentlichen äquivalent
mit der des Katalysators, welcher mit dem Halterungsmaterial aus
Beispiel 1 versehen war, nachdem ein bestimmter Zeitraum verstrichen
war.
-
Des
Weiteren zeigten die Beispiele 2, 3 und 4 auch bevorzugte Ergebnisse
wie in dem Fall von Beispiel 1.
-
Insbesondere
wenn das mattenartige Halterungsmaterial gemäß Beispiel 4 um einen Cordierit-Katalysatorträger mit
einer zylindrischen wabenkörperartigen
Struktur mit einem Außendurchmesser von
100 mm und einer Länge
von 110 mm gewickelt wurde, zeigte das mattenartige Halterungsmaterial keine
Probleme im Hinblick auf das Wickeln wie in dem Fall des mattenartigen
Halterungsmaterials gemäß Vergleichsbeispiel
2.
-
Wie
oben beschrieben, können
gemäß der vorliegenden
Erfindung verschiedene Probleme des Halterungsmaterials aus dem
Stand der Technik unter Verwendung eines organischen Bindemittels
gelöst
werden.