JP2002221031A

JP2002221031A - 触媒コンバータ用保持シール材及びその製造方法、セラミック繊維集合体

Info

Publication number: JP2002221031A
Application number: JP2001018835A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Tanahashi; 一智棚橋
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高い初期面圧が得られるとともに面圧の経時
劣化を起こしにくい触媒コンバータ用保持シール材を提
供すること。【解決手段】この保持シール材４は、マット状に集合
したセラミック繊維６を構成要素とし、触媒担持体２と
その外周を覆う金属製シェル３とのギャップに配置され
る。セラミック繊維６は、無機塩法により作製されたも
のであり、かつアルミナ含有率は４０重量％〜６４重量
％、シリカ含有率は３６重量％〜６０重量％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒コンバータ用
保持シール材及びその製造方法、セラミック繊維集合体
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用、特に自動車の動力源とし
て、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関が百年以上に
わたり用いられてきた。しかしながら、排気ガスが健康
や環境に害を与えることが次第に問題となってきてい
る。それゆえ、最近では排気ガス中に含まれているＣ
Ｏ、ＮＯｘ、ＨＣ等を除去する排気ガス浄化用触媒コン
バータや、ＰＭ等を除去するＤＰＦが各種提案されるに
至っている。通常の排気ガス浄化用触媒コンバータは、
触媒担持体と、前記触媒担持体の外周を覆う金属製シェ
ルと、両者間のギャップに配置される保持シール材とを
備えている。触媒担持体としてはハニカム状に成形した
コージェライト担体が用いられており、それには白金等
の触媒が担持されている。

【０００３】また最近では、石油を動力源としない次期
のクリーンな動力源の研究が進められており、そのうち
特に有望なものとして例えば燃料電池がある。燃料電池
とは、水素と酸素とが反応して水ができる際に得られる
電気を、動力源として用いるものである。酸素は空気中
からじかに取り出される反面、水素についてはメタノー
ル、ガソリン等を改質して用いている。この場合、メタ
ノール等の改質は触媒反応によって行われる。そして、
このような燃料電池にも、触媒担持体と、触媒担持体の
外周を覆う金属製シェルと、両者間のギャップに配置さ
れる保持シール材とを備える燃料電池用触媒コンバータ
が用いられている。触媒担持体としてはハニカム状に成
形したコージェライト担体が用いられており、それには
銅系の触媒が担持されている。

【０００４】上記の触媒コンバータを製造する方法をこ
こで簡単に説明しておく。まず、アルミナ源及びシリカ
源を含む出発材料を約２０００℃に加熱して熔融させた
状態で紡糸及び急冷を行い、アルミナ含有率及びシリカ
含有率が同程度のセラミック繊維を得る。この後、前記
セラミック繊維をマット状に集合させてなる材料を作製
する。この材料を金型で打ち抜くことによって、帯状の
保持シール材を作製する。次に、この保持シール材を触
媒担持体の外周面に巻き付け、この状態で金属製シェル
内に前記触媒担持体を収容する。その結果、触媒コンバ
ータが完成するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の触
媒コンバータの保持シール材には、触媒担持体を長期に
わたって確実に保持する性能が要求されている。

【０００６】しかしながら、上記熔融法により作製され
た従来のセラミック繊維は、非結晶成分が多いことに加
え、ムライト結晶化度が１％未満と、極めて低い。この
ため、同繊維が長期にわたって高温に晒されると、結晶
化の進行によって熱収縮が生じ、繊維が脆くなりやす
い。ゆえに、同繊維を用いて作製された保持シール材の
場合、十分高い初期面圧を期待できないばかりか、面圧
の経時劣化の度合いも大きかった。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、高い初期面圧が得られるとともに
面圧の経時劣化を起こしにくい触媒コンバータ用保持シ
ール材を提供することにある。

【０００８】また、本発明の別の目的は、上記の保持シ
ール材を得るうえで好適な製造方法、セラミック繊維集
合体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、マット状に集合した
セラミック繊維を構成要素とし、触媒担持体とその触媒
担持体の外周を覆う金属製シェルとのギャップに配置さ
れる保持シール材であって、前記セラミック繊維は、無
機塩法により作製されたものであり、かつアルミナ含有
率が４０重量％〜６４重量％、シリカ含有率が３６重量
％〜６０重量％であることを特徴とする触媒コンバータ
用保持シール材をその要旨とする。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記セラミック繊維におけるムライト結晶化度は
１％〜２０％であるとした。請求項３に記載の発明で
は、請求項１または２において、前記セラミック繊維の
単繊維強度は０．２ＧＰａ〜２．０ＧＰａであるとし
た。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれか１項において、前記セラミック繊維は、ア
ルミニウム塩水溶液、シリカゾル及び有機重合体を含む
紡糸原液を材料とした紡糸により得た前駆体繊維を焼成
することにより作製されたものであるとした。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の保持シール材を製造する方法で
あって、前記セラミック繊維は、アルミニウム塩水溶
液、シリカゾル及び有機重合体を含む紡糸原液を材料と
して前駆体繊維を得る紡糸工程と、前記前駆体繊維を加
熱して焼結させる焼成工程とを含むことを特徴とする触
媒コンバータ用保持シール材の製造方法をその要旨とす
る。

【００１３】請求項６に記載の発明は、無機塩法により
作製されたセラミック繊維がマット状に集合したもので
あって、同繊維におけるアルミナ含有率が４０重量％〜
６４重量％、シリカ含有率が３６重量％〜６０重量％で
あることを特徴とするセラミック繊維集合体をその要旨
とする。

【００１４】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１に記載の発明によると、上記セラミック繊
維は高温での熔融プロセスを経ることなく比較的低温下
にて作製されたものであるため、熔融法により作製され
たものとは異なり、作製当初から繊維中にムライト結晶
が誘起されやすい。ゆえに、当該繊維自体が強度的に優
れたものとなり、これを用いて保持シール材を構成すれ
ば、高い初期面圧を得ることができる。また、上記セラ
ミック繊維が長期にわたって高温に晒されたとしても、
それほど結晶化は進行せず、熱収縮も生じにくい。よっ
て、繊維の脆弱化が防止され、繊維に好適な物性が維持
される結果、面圧の経時劣化を起こしにくい保持シール
材とすることができる。

【００１５】請求項２に記載の発明によると、セラミッ
ク繊維におけるムライト結晶化度を上記好適範囲内にて
設定することにより、初期面圧の向上及び面圧の経時劣
化の防止を確実に達成することができる。

【００１６】ムライト結晶化度が１％未満であると、後
に高温に晒されたときに結晶化が進行しやすくなるた
め、繊維の脆弱化に起因する面圧の経時劣化が起こりや
すくなる。一方、ムライト結晶化度が２０％を超える
と、面圧の経時劣化は回避される反面、ムライト成分が
多くなりすぎることにより繊維強度が低下し、却って高
い初期面圧を得ることが困難になる。

【００１７】請求項３に記載の発明によると、セラミッ
ク繊維の単繊維強度を上記好適範囲内にて設定すること
により、初期面圧の向上を確実に達成することができ
る。単繊維強度が０．２ＧＰａ未満であると、保持シー
ル材に対する圧縮荷重印加時に繊維に折れ等が発生しや
すくなる。ゆえに、保持シール材の反発力が小さくな
り、高い初期面圧が得られなくなるおそれがある。一
方、単繊維強度が２．０ＧＰａを超えるセラミック繊維
の場合、繊維の作製が困難になるおそれがある。

【００１８】請求項５に記載の発明によると、前記材料
である紡糸原液はそもそも流動体であるので、紡糸可能
な状態となるように高温下で加熱熔融させる工程を設け
る必要がない。従って、前記材料をそのまま紡糸工程に
て用いることにより、前駆体繊維を得ることが可能であ
る。なお、紡糸工程を経て得られた前駆体繊維は未だセ
ラミック体ではなく、その成分中に溶媒等を含んでい
る。このため、焼成工程を行って前駆体繊維をセラミッ
ク化（結晶化）することにより、繊維を硬化させ形状安
定化を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態の自動車排気ガス浄化装置用触媒コンバータを図１
〜図３に基づき詳細に説明する。

【００２０】図３に示される本実施形態の触媒コンバー
タ１は、自動車の車体において、エンジンの排気管の途
中に設けられる。エンジンから触媒コンバータ１までの
距離は比較的短いため、触媒コンバータ１には約７００
℃〜９００℃の高温の排気ガスが供給されるようになっ
ている。エンジンがリーンバーンエンジンである場合に
は、触媒コンバータ１には約９００℃〜１０００℃とい
う、さらに高温の排気ガスが供給されるようになってい
る。

【００２１】図３に示されるように、本実施形態の触媒
コンバータ１は、基本的に、触媒担持体２と、触媒担持
体２の外周を覆う金属製シェル３と、両者２，３間のギ
ャップに配置される保持シール材４とによって構成され
ている。

【００２２】前記触媒担持体２は、コージェライト等に
代表されるセラミック材料を用いて作製されている。こ
の触媒担持体２は断面円形状をした柱状部材となってい
る。また、触媒担持体２は、軸線方向に沿って延びる多
数のセル５を有するハニカム構造体であることが好まし
い。セル壁には排気ガス成分を浄化しうる白金やロジウ
ム等の貴金属系触媒が担持されている。なお、触媒担持
体２として、上記のコージェライト担体のほかにも、例
えば炭化珪素、窒化珪素等のハニカム多孔質焼結体等を
用いてもよい。

【００２３】前記金属製シェル３としては、例えば組み
付けに際して圧入方式を採用する場合には、断面Ｏ字状
の金属製円筒部材が用いられる。なお、円筒部材を形成
するための金属材料としては、耐熱性や耐衝撃性に優れ
た金属（例えばステンレス等のような鋼材等）が選択さ
れることがよい。圧入方式に代えていわゆるキャニング
方式を採用する場合には、前記断面Ｏ字状の金属製円筒
部材を軸線方向に沿って複数片に分割したもの（即ちク
ラムシェル）が用いられる。

【００２４】そのほか、組み付けに際して巻き締め方式
を採用する場合には、例えば断面Ｃ字状ないしＵ字状の
金属製円筒部材、言い換えるといわば軸線方向に沿って
延びるスリット（開口部）を１箇所にのみ有する金属製
円筒部材が用いられる。この場合、触媒担持体２の組み
付けに際し、触媒担持体２に保持シール材４を固定した
ものを金属製シェル３内に収め、その状態で金属製シェ
ル３を巻き締めた後に開口端が接合（溶接、接着、ボル
ト締め等）される。溶接、接着、ボルト締め等といった
接合作業は、キャニング方式を採用したときにも同様に
行われる。

【００２５】図１に示されるように、この保持シール材
４は長尺状のマット状物であって、その一端には凹状合
わせ部１１が設けられ、他端には凸状合わせ部１２が設
けられている。図２に示されるように、触媒担持体２へ
の巻き付け時には、凸状合わせ部１２が凹状合わせ部１
１にちょうど係合するようになっている。

【００２６】本実施形態の保持シール材４は、マット状
に集合したセラミック繊維６（即ち繊維集合体）を主要
な要素として構成されたものである。前記セラミック繊
維６として、本実施形態では無機塩法により作製された
ものを用いている。

【００２７】このセラミック繊維６におけるアルミナ含
有率は４０重量％〜６４重量％、シリカ含有率は３６重
量％〜６０重量％となっている。アルミナ含有量が４０
重量％未満の場合またはシリカ含有量が６０重量％を超
える場合には、当該繊維の結晶化率が低下し、圧縮荷重
印加時の反発力が小さくなるばかりでなく、熱収縮を生
じやすくなる。シリカ含有量が３６重量％未満の場合ま
たはアルミナ含有量が６４重量％を超える場合には、結
晶化度が上昇しすぎるため、繊維自身の脆弱化をもたら
し、単繊維強度を低下させてしまう。

【００２８】セラミック繊維６におけるムライト結晶化
度（ムライト含有量）は１％以上であることがよく、さ
らには１％〜２０％であることがより好ましく、特には
３％〜１０％であることがよりいっそう好ましい。

【００２９】ムライト結晶化度が１％未満であると、後
に高温に晒されたときにセラミック繊維６内での結晶化
が進行しやすくなる。このため、セラミック繊維６が脆
弱化しやすくなり、それに起因する面圧の経時劣化が起
こりやすくなる。一方、ムライト結晶化度が２０％を超
える場合、面圧の経時劣化を回避することができる。そ
の反面、ムライト成分が多くなりすぎることにより繊維
強度が低下し、却って高い初期面圧を得ることが困難に
なる。

【００３０】また、セラミック繊維６の単繊維強度は、
０．２ＧＰａ〜２．０ＧＰａであることがよく、特には
０．７ＧＰａ〜２．０ＧＰａであることがよい。単繊維
強度が０．２ＧＰａ未満であると、保持シール材４に対
する圧縮荷重印加時にセラミック繊維６に折れ等が発生
しやすくなる。ゆえに、保持シール材４の反発力が小さ
くなり、高い初期面圧が得られなくなるおそれがある。
一方、単繊維強度が２．０ＧＰａを超えるセラミック繊
維６の場合、技術的・コスト的に作製が困難になるおそ
れがある。

【００３１】セラミック繊維６の平均繊維径は、３μｍ
〜２５μm程度であることがよく、さらには５μｍ〜２
０μm程度であることがなおよい。平均繊維径を小さく
しすぎると、呼吸器系に吸い込まれやすくなるという不
都合が生じるからである。セラミック繊維６の平均繊維
長は、０．１mm〜１００mm程度であることがよく、さら
には２mm〜５０mm程度であることがなおよい。セラミッ
ク繊維６の断面形状は真円形状でもよいほか、異形断面
形状（例えば楕円形状、長円形状、略三角形状等）でも
構わない。

【００３２】組み付け前の状態における保持シール材４
の厚さは、触媒担持体２と金属製シェル３とがなすギャ
ップの１．１倍〜４．０倍程度、さらには１．５倍〜
３．０倍程度であることが望ましい。前記厚さが１．１
倍未満であると、高い担持体保持性を得ることができ
ず、触媒担持体２が金属製シェル３に対してズレたりガ
タついたりするおそれがある。勿論、この場合には高い
シール性も得られなくなるため、ギャップ部分からの排
気ガスのリークが起こりやすくなり、高度な低公害性を
実現できなくなってしまう。また、前記厚さが４．０倍
を超えると、特に圧入方式を採用した場合には、触媒担
持体２の金属製シェル３への配置が困難になってしま
う。よって、組み付け性の向上を達成できなくなるおそ
れがある。

【００３３】また、組み付け後における保持シール材４
のＧＢＤ（嵩密度）は、０．１０ｇ／ｃｍ³〜０．３０
ｇ／ｃｍ³、さらには０．１０ｇ／ｃｍ³〜０．２５ｇ／
ｃｍ³となるように設定されることが好ましい。ＧＢＤ
の値が極端に小さいと、十分に高い初期面圧を実現する
ことが困難になる場合がある。一方、ＧＢＤが大きすぎ
ると、材料として使用すべきセラミック繊維６の量が増
え、コスト高を招きやすくなる。

【００３４】組み付け状態における保持シール材４の初
期面圧の値は５０ｋＰａ以上、さらには７０ｋＰａ以
上、特には１００ｋＰａ以上であることが好ましい。初
期面圧の値が高ければ、ある程度面圧の経時劣化が起こ
ったとしても、触媒担持体２の好適な保持性を維持する
ことができるからである。また、保持シール材４を加熱
下で長時間使用した後における面圧の値（後期面圧値）
も、５０ｋＰａ以上、さらには７０ｋＰａ以上、特には
１００ｋＰａ以上であることが好ましい。

【００３５】なお、保持シール材４に対し必要に応じ
て、ニードルパンチ処理や樹脂含浸処理等を施してもよ
い。これらの処理を施すことにより、保持シール材４を
厚さ方向に圧縮して肉薄化することが可能となるからで
ある。

【００３６】次に、触媒コンバータ１を製造する手順を
説明する。まず、アルミニウム塩水溶液、シリカゾル及
び有機重合体を混合し、紡糸原液を作製する。言い換え
ると、無機塩法により紡糸原液を作製する。アルミナ源
であるアルミニウム塩水溶液は、紡糸原液に粘性を付与
するための成分でもある。なお、このような水溶液とし
て、塩基性アルミニウム塩の水溶液を選択することがよ
い。シリカ源であるシリカゾルは、繊維に高い強度を付
与するための成分でもある。有機重合体は紡糸原液に曳
糸性を付与するための成分である。

【００３７】紡糸原液には消泡剤等が添加されていても
よい。なお、アルミニウム塩及びシリカゾルの比率を変
更することにより、セラミック繊維６の化学組成をある
程度コントロールすることができる。即ち、アルミナ含
有率を４０重量％〜６４重量％の値に設定するととも
に、シリカ含有率を３６重量％〜６０重量％の値に設定
することができる。

【００３８】次いで、得られた紡糸原液を減圧濃縮する
ことにより、紡糸に適した濃度・温度・粘度等に調製し
た紡糸原液とする。ここでは、２０重量％程度であった
紡糸液を濃縮して３０重量％〜４０重量％程度にするこ
とがよい。また、粘度を１０ポアズ〜２０００ポアズに
設定することがよい。

【００３９】さらに、調製後の紡糸原液を紡糸装置のノ
ズルから空気中に連続的に噴出するとともに、形成され
た前駆体繊維を延伸しながら巻き取るようにする。この
場合、例えば乾式圧力紡糸法などが採用されることが好
ましい。

【００４０】次に、焼成工程を行って前駆体繊維をセラ
ミック化（結晶化）することにより、前駆体繊維を硬化
させ、形状が安定化したセラミック繊維６を得る。前記
焼成工程においては、得られるセラミック繊維６におけ
るムライト結晶化度が２０％以下となるような焼成条件
を設定することが望ましい。例えば、焼成工程における
焼成温度は１０００℃〜１３００℃に設定されることが
よい。焼成温度が１０００℃未満であると、前駆体繊維
を完全に乾燥・焼結させることができず、優れた耐熱性
及び高い圧縮荷重印加時の反発力を保持シール材４に付
与できなくなるおそれがある。逆に、焼成温度が１３０
０℃を超えると、セラミック繊維６におけるムライト結
晶化が進行しやすくなる。このため、ムライト結晶化度
を１０％以下に抑えることが困難になるおそれがある。

【００４１】続いて、上記の各工程を経て得られたセラ
ミック繊維６の長繊維を所定長さにチョップしてある程
度短繊維化する。この後、短繊維を集綿、解繊及び積層
することにより、あるいは、短繊維を水に分散させて得
た繊維分散液を成形型内に流し込んで加圧・乾燥するこ
とにより、マット状の繊維集合体を得る。さらに、この
繊維集合体を所定形状に打ち抜いて保持シール材４とす
る。

【００４２】この後、必要に応じて保持シール材４に対
する有機バインダの含浸を行った後、さらに保持シール
材４を厚さ方向に圧縮成形してもよい。この場合の有機
バインダとしては、アクリルゴムやニトリルゴム等のよ
うなラテックス等のほか、ポリビニルアルコール、アク
リル樹脂等が挙げられる。

【００４３】そして、前記繊維集合体を所定形状に打ち
抜いて得た保持シール材４を、触媒担持体２の外周面に
巻き付けて有機テープ１３を固定する。その後、圧入、
キャニングまたは巻き締めを行えば、所望の触媒コンバ
ータ１が完成する。

【００４４】以下、上記実施形態をより具体化した実施
例及びその比較例について説明する。

【００４５】

【実施例及び比較例】（実施例１）実施例１では、以下
のようにして保持シール材４を作製した。

【００４６】まず、オキシ塩化アルミニウム水溶液（濃
度２３．５重量％）、シリカゾル（濃度２０重量％、シ
リカ粒径１５μｍ）、ポリビニルアルコール（濃度１０
重量％）及び消泡剤（ｎ−オクタノール）を混合し、紡
糸原液を作製した。次いで、得られた紡糸原液をエバポ
レータを用いて５０℃で減圧濃縮し、濃度３８重量％、
粘度１５００ポアズの紡糸原液に調製した。

【００４７】調製後の紡糸原液を紡糸装置のノズル（５
００μｍφ）から空気中に連続的に噴出するとともに、
形成された前駆体繊維を延伸しながら巻き取った。さら
に、空気雰囲気に保持された電気炉内で、上記前駆体繊
維に対する２５０℃かつ３０分間の加熱（前処理）を行
った後、同じく電気炉内で１２５０℃かつ１０分間の焼
成を行った。

【００４８】その結果、アルミナ含有率が５０重量％か
つシリカ含有率が５０重量％（即ちアルミナ／シリカの
重量比が５０：５０）、平均繊維径が９μｍの真円状セ
ラミック繊維６を得た。このセラミック繊維６の単繊維
強度を従来公知の方法により測定したところ、１．３Ｇ
Ｐａであった。ムライト結晶化度は８．９％であった。

【００４９】続いて、セラミック繊維６の長繊維を５ｍ
ｍ長にチョップして短繊維化した。その後、この短繊維
を集綿、解繊及び積層してマット状の繊維集合体を得る
とともに、この繊維集合体を所定形状に打ち抜いて図１
の保持シール材４を得た。

【００５０】このようにして得た実施例１の保持シール
材４をサンプルとし、オートグラフを用いて従来公知の
方法により面圧（ｋＰａ）を測定した。また、９００
℃，１０時間の熱処理を行った後にも保持シール材４の
面圧を測定した。それらの結果を表１に示す。（実施例２〜５）実施例２，３，４，５では、アルミナ
／シリカの重量比が、それぞれ４０：６０、４５：５
５、５５：４５、６０：４０となるように設定して、無
機塩法によりセラミック繊維６を作製した。これらのも
のにおける単繊維強度及びムライト結晶化度の測定値
は、表１に示すとおりである。また、実施例１の手順に
従って保持シール材４を作製した後にオートグラフを用
いて同様の面圧測定試験を行った結果も併せて表１に示
す。（比較例）比較例では、従来の溶融法による紡糸を行っ
てアルミナ／シリカの重量比が５０：５０のセラミック
繊維を作製した。このセラミック繊維における単繊維強
度及びムライト結晶化度の測定値は、表１に示すとおり
である。また、実施例１の手順に従って保持シール材４
を作製した後にオートグラフを用いて同様の面圧測定試
験を行った結果も併せて表１に示す。（試験結果）

【００５１】

【表１】表１に示されるように、実施例１〜５における初期面圧
の値のほうが、比較例における初期面圧の値に比べて明
らかに高かった。しかも、実施例１〜５において、加熱
後面圧の値が比較例に比べて明らかに高く、面圧の経時
劣化が殆ど起こらないことがわかった。

【００５２】さらに、各実施例の保持シール材４を触媒
担持体２に巻き付けて金属製シェル３内に圧入した。触
媒担持体２としては、外径１３０ｍｍφ、長さ１００ｍ
ｍのコージェライトモノリスを用いた。金属製シェル３
としては、肉厚１．５ｍｍかつ内径１４０ｍｍφであっ
て断面Ｏ字状のＳＵＳ３０４製円筒部材を用いた。この
ようにして組み立てられた触媒コンバータ１を、３リッ
トルのガソリンエンジンに実際に搭載して連続運転する
という試験を行った。その結果、走行時における異音の
発生も触媒担持体２のガタつきも認められなかった。ま
た、風蝕も起こりにくかった。

【００５３】従って、本実施形態の各実施例によれば以
下のような効果を得ることができる。（１）各実施例の保持シール材４は、無機塩法により作
製されたセラミック繊維６からなる繊維集合体により構
成されている。上記セラミック繊維６は、約２０００℃
という熔融プロセスを経ることなく、せいぜい１０００
℃〜１３００℃程度という比較的低温での焼成工程を経
て作製されたものである。このため、従来の熔融法によ
り作製されたものとは異なり、作製当初からセラミック
繊維６中にムライト結晶が誘起されやすい。従って、当
該セラミック繊維６自体が強度的に優れたものとなる。
ゆえに、これを用いて保持シール材４を構成すれば、高
い初期面圧を得ることができる。また、上記セラミック
繊維６が長期にわたって高温に晒されたとしても、それ
ほど結晶化は進行せず、熱収縮も生じにくい。よって、
セラミック繊維６の脆弱化が防止され、セラミック繊維
６に好適な物性が維持される。この結果、面圧の経時劣
化を起こしにくい保持シール材４とすることができる。

【００５４】（２）各実施例の保持シール材４では、セ
ラミック繊維６におけるムライト結晶化度を１％〜２０
％という好適範囲内にて設定している。このため、初期
面圧の向上及び面圧の経時劣化の防止を確実に達成する
ことができる。

【００５５】（３）各実施例の保持シール材４では、セ
ラミック繊維６の単繊維強度を０．２ＧＰａ〜２．０Ｇ
Ｐａという好適範囲内にて設定している。このため、初
期面圧の向上を確実に達成することができる。

【００５６】（４）各実施例の保持シール材４の製造方
法では、まず、アルミニウム塩水溶液、シリカゾル及び
有機重合体を含む紡糸原液を材料として前駆体繊維を得
る紡糸工程が行われる。紡糸原液はそもそも流動体であ
るので、紡糸可能な状態となるように約２０００℃の高
温下で加熱熔融させる工程を設ける必要がない。従っ
て、前記紡糸原液をそのまま紡糸工程にて材料として用
いることにより、所望の前駆体繊維を得ることが可能で
ある。また、この製造方法では、紡糸工程の後に、前駆
体繊維を加熱して焼結させる焼成工程が行われる。前駆
体繊維は未だセラミック体ではなく、その成分中に溶媒
等を含んでいる。このため、焼成工程を行って前駆体繊
維をセラミック化（結晶化）することにより、セラミッ
ク繊維６を硬化させ形状安定化を図ることができる。

【００５７】そして、以上のような製造方法によれば、
優れた物性を持つ本実施例の保持シール材４を比較的簡
単にかつ確実に得ることができる。なお、本発明の実施
形態は以下のように変更してもよい。

【００５８】・保持シール材４の形状は任意に変更す
ることが可能である。例えば、凹凸状の位置合わせ部１
１，１２を省略して、より単純な形状にしてもよい。・触媒担持体２の断面形状は真円状に限定されること
はなく、例えば楕円状または長円状等であってもよい。
この場合、金属製シェル３の断面形状も、それに合わせ
て楕円状または長円状等に変更してもよい。

【００５９】・触媒担持体２には触媒として貴金属以
外のものが担持されていてもよい。・触媒担持体２としては、実施形態のようなハニカム
状に成形したコージェライト担体が用いられるほか、例
えば炭化珪素、窒化珪素等のハニカム多孔質焼結体など
が用いられてもよい。

【００６０】・実施形態では、本発明の保持シール材
４を排気ガス浄化装置用触媒コンバータ１に使用した例
を示した。勿論、本発明の保持シール材４は、排気ガス
浄化装置用触媒コンバータ１以外のもの、例えばディー
ゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）や、燃料電池
改質器用触媒コンバータ等に使用することも許容され
る。

【００６１】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技
術的思想を以下に列挙する。（１）請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、初期
面圧が５０ｋＰａ以上である触媒コンバータ用保持シー
ル材。

【００６２】（２）請求項１乃至４のいずれか１つに
おいて、初期面圧及び９００℃，１０時間加熱後の面圧
が、ともに５０ｋＰａ以上である触媒コンバータ用保持
シール材。

【００６３】（３）請求項１乃至４のいずれか１つに
おいて、初期面圧及び９００℃，１０時間加熱後の面圧
が、ともに７０ｋＰａ以上である触媒コンバータ用保持
シール材。

【００６４】（４）請求項１乃至４のいずれか１つに
おいて、初期面圧が及び９００℃，１０時間の熱処理後
の面圧が、ともに１００ｋＰａ以上である触媒コンバー
タ用保持シール材。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、高い初期面圧が得られるとともに面
圧の経時劣化を起こしにくい触媒コンバータ用保持シー
ル材を提供することができる。

【００６６】請求項５に記載の発明によれば、上記の保
持シール材を得るのに好適な製造方法を提供することが
できる。請求項６に記載の発明によれば、上記の保持シ
ール材を得るのに好適なセラミック繊維集合体を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態の触媒コンバー
タ用保持シール材の斜視図。

【図２】実施形態の触媒コンバータを製造工程を説明す
るための斜視図。

【図３】実施形態の触媒コンバータの部分断面図。

【符号の説明】

１…触媒コンバータ、２…触媒担持体、３…金属製シェ
ル、４…触媒コンバータ用保持シール材、６…セラミッ
ク繊維。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G091 AB01 BA07 GB01Z GB05W GB06W GB17X GB17Z HA29 4G069 AA01 AA08 BA13A BA13B CA02 CA03 CA13 CA14 CA15 CA18 EA19 EA28 EB14Y ED03 ED06 FA01 FB66 4L037 AT05 CS19 FA02 FA06 FA17 PA39 PA41 PA45 PF18 PS02 PS12 UA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マット状に集合したセラミック繊維を構成
要素とし、触媒担持体とその触媒担持体の外周を覆う金
属製シェルとのギャップに配置される保持シール材であ
って、前記セラミック繊維は、無機塩法により作製され
たものであり、かつアルミナ含有率が４０重量％〜６４
重量％、シリカ含有率が３６重量％〜６０重量％である
ことを特徴とする触媒コンバータ用保持シール材。
【請求項２】前記セラミック繊維におけるムライト結晶
化度は１％〜２０％であることを特徴とする請求項１に
記載の触媒コンバータ用保持シール材。
【請求項３】前記セラミック繊維の単繊維強度は０．２
ＧＰａ〜２．０ＧＰａであることを特徴とする請求項１
または２に記載の触媒コンバータ用保持シール材。
【請求項４】前記セラミック繊維は、アルミニウム塩水
溶液、シリカゾル及び有機重合体を含む紡糸原液を材料
とした紡糸により得た前駆体繊維を焼成することにより
作製されたものであることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の触媒コンバータ用保持シール
材。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保
持シール材を製造する方法であって、前記セラミック繊維は、アルミニウム塩水溶液、シリカ
ゾル及び有機重合体を含む紡糸原液を材料として前駆体
繊維を得る紡糸工程と、前記前駆体繊維を加熱して焼結
させる焼成工程とを含むことを特徴とする触媒コンバー
タ用保持シール材の製造方法。
【請求項６】無機塩法により作製されたセラミック繊維
がマット状に集合したものであって、同繊維におけるア
ルミナ含有率が４０重量％〜６４重量％、シリカ含有率
が３６重量％〜６０重量％であることを特徴とするセラ
ミック繊維集合体。