JP2003293758A

JP2003293758A - 触媒コンバーター用保持材

Info

Publication number: JP2003293758A
Application number: JP2002096877A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ono; 哲郎大野; Masaru Kato; 勝加藤; Hideki Nokura; 英樹野倉; Toshiyuki Anya; 敏行安冶; Masafumi Tanaka; 真文田中; Tadashi Sakane; 忠司坂根; Takahito Mochida; 貴仁持田
Original assignee: KIHOKU ENGINEER KK; Nichias Corp
Current assignee: KIHOKU ENGINEER KK; Nichias Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3980919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】モールド型保持材の利点を備えつつ、製造条
件を緩和しても製造可能な触媒コンバーター用保持材を
提供する。【解決手段】筒状に形成された触媒担体と、該触媒担
体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて
前記触媒担体と前記ケーシングとの間隙に介装される保
持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持
材であって、無機繊維を円筒状に集成してなるマット層
と、無機繊維を円筒状に成形してなるモールド層とを交
互に、かつ最外層がモールド層となるように積層し一体
化してなることを特徴とする触媒コンバーター用保持
材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車等の
排気ガス浄化用触媒コンバーターに用いられる触媒担体
の保持材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両には、周知の如く、その
エンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水
素、窒素酸化物等の有害成分を除去するために、排気ガ
ス浄化用触媒コンバーターが積載されている。このよう
な触媒コンバーターは、一般に、図３に断面図にて示さ
れるように、筒状に形成され触媒担体１と、触媒担体１
を収容する金属製のケーシング２と、触媒担体１に装着
されて触媒担体１とケーシング２との間隙に介装される
保持材３とから構成されている。

【０００３】触媒担体１としては、例えばコージェライ
ト等からなる円筒状のハニカム状成形体に貴金属触媒等
が担持されたものが一般的であるため、触媒担体１とケ
ーシング２との間隙に介装される保持材３には、自動車
の走行中に振動等によって触媒担体１がケーシング２に
衝突して破損しないように触媒担体１を安全に保持する
機能と、触媒担体１とケーシング２との間隙から未浄化
の排気ガスが漏れないようにシールする機能とを兼ね備
えることが必要とされている。そこで、現在では、アル
ミナ繊維やムライト繊維、あるいはその他のセラミック
繊維等の無機繊維をバインダーを用いて所定厚さに集成
して適度の弾性を持たせた、所謂「マット型」の保持材
が広く使用されている。

【０００４】しかし、このマット型保持材は、触媒コン
バーターの作製に際して、触媒担体１に巻付け、テープ
や不織布等で巻装状態を保持する作業、更にはケーシン
グ２に圧入する作業等が必要なことことから、触媒担体
１の外周とケーシング２の内周の形状に合わせて無機繊
維を円筒状に成形した、所謂「モールド型保持材」も使
用されている。このモールド型保持材は、触媒担体１に
そのまま巻装でき、ケーシング２にもそのまま装着でき
ることから、触媒コンバーターの作製作業を大幅に軽減
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のモールド型保持
材を製造するには、無機繊維やバインダーを含有する水
性スラリーを円筒状金網の表面に付着させ、円筒状金網
の内側から吸引して脱水し、その後乾燥して円筒状金網
を脱型する、吸引脱水成形法と呼ばれる方法を用いるの
が一般的である。

【０００６】しかし、保持材にはある程度の厚みが必要
であるため、マット型保持材と同程度の厚さに成形しよ
うとすると４〜５倍程度の大きな成形圧力を要し、大型
の設備が必要となっている。また、乾燥にもマット型保
持材に比べてかなりの長時間を要する。

【０００７】このように、従来のモールド型保持材は、
触媒コンバーターを製造する上での優位性はあるもの、
保持材自体の製造には設備の大型化や製造コストの点で
問題を抱えている。そこで、本発明の目的は、モールド
型保持材の利点を備えつつ、製造条件を緩和しても製造
可能な触媒コンバーター用保持材を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目
的を達成すべく鋭意検討した結果、マット型保持材とモ
ールド型保持材とを複合化することにより、製造条件を
緩和することができることを見出して本発明を完成し
た。

【０００９】即ち、本発明は、上記目的を達成するため
に、筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容す
るケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担
体と前記ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備
えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であっ
て、無機繊維を円筒状に集成してなるマット層と、無機
繊維を円筒状に成形してなるモールド層とを交互に、か
つ最外層がモールド層となるように積層し一体化してな
ることを特徴とする触媒コンバーター用保持材を提供す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る保持材につい
て詳細に説明する。

【００１１】本発明の保持材３は、無機繊維を円筒状に
集成してなるマット層と、無機繊維を円筒状に成形して
なるモールド層とを交互に、かつ最外層がモールド層と
なるように積層し一体化して構成されている。具体的に
は、図１に示すように、内層をマット層３０とし、外層
をモールド層３１とする２層構造の保持材３を例示する
ことができる。また、図２に示す保持材３のように、最
内層をモールド層３１とし、その外側にマット層３０を
設け、最外層をモールド層３１とする３層構造とするこ
ともできる。

【００１２】マット層３０は、従来のマット型保持材と
同等物であり、適度の弾性を有する。一方、モールド層
３１は、従来のモールド型保持材と同等物である。

【００１３】マット層３０及びモールド層３１を形成す
る無機繊維は、従来から保持材に用いられている種々の
無機繊維を用いることができる。例えば、アルミナ繊
維、ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等
を適宜使用できる。より具体的には、アルミナ繊維とし
ては、例えばＡｌ₂Ｏ₃が９０重量％以上（残りはＳｉＯ
₂分）であって、かつＸ線的には低結晶化度のものが好
ましく、また、その平均繊維径が３〜７μｍ、平均繊維
長０．０５〜５ｍｍが好ましい。ムライト繊維として
は、例えばＡｌ₂Ｏ₃分／ＳｉＯ₂分重量比が７２／２８
〜８０／２０程度のムライト組成であって、かつＸ線的
には低結晶化度のものが好ましく、また、その平均繊維
径が３〜７μｍ、平均繊維長０．０５〜５ｍｍが好まし
い。その他のセラミック繊維としては、シリカアルミナ
繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何れも従来
から保持材に使用されているもので構わない。また、ガ
ラス繊維やロックウールを配合してもよい。

【００１４】尚、マット層３０を形成する無機繊維とモ
ールド層３１を形成する無機繊維は、同一であってもよ
いし、異なっていてもよい。マッド層３０及びモールド
層３１個々の無機繊維の選択、両層の組み合わせは、所
期の保持性能やシール性能に合わせて適宜行うことがで
きる。

【００１５】また、最外層となるモールド層３１を形成
する無機繊維は、他のモールド層（図２に示すように３
層以上の場合）及びマット層３０を形成するそれぞれの
無機繊維よりも、平均繊維長が短いことが好ましい。平
均繊維長が長くなると、得られる保持材３の表面、即ち
モールド層３１の表面が粗くなり、外観並びに取り扱い
性が悪くなる。

【００１６】また、無機繊維を結着するバインダーも従
来と同様のもので構わず、ゴム類、水溶性有機高分子化
合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。具
体的には、ゴム類の例としては、ｎ−ブチルアクリレー
トとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレート
とアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロ
ニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等がある。水溶性
有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセル
ロース、ポリビニルアルコール等がある。熱可塑性樹脂
の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アク
リルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタク
リル酸エステル等の単独重合体および共重合体、アクリ
ロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブ
タジエン・スチレン共重合体等がある。熱硬化性樹脂と
しては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型
エポキシ樹脂等がある。これらバインダーの使用量は、
従来のマット型保持材またはモールド型保持材と同等で
構わない。

【００１７】上記のマット層３０の層厚とモールド層３
１の層厚との比率は特に制限されるものでは無く、所期
の保持性能やシール性能が得られるように、無機繊維の
種類や密度等を考慮して適宜設定される。但し、モール
ド層３１が厚くなりすぎると、従来のモールド型保持材
が抱える問題（大圧力、長時間乾燥等）が顕在化してく
るため好ましくない。そのため、モールド層３１の厚さ
は、最大でも保持材全厚の６０％以下、好ましくは５０
％以下とすることが望ましいといえる。

【００１８】次に、本発明の保持材３を作製する方法に
ついて説明する。

【００１９】例えば、図１に示す２層構造の保持材３を
製造するには、先ず、マット層３０を形成するために組
成調整された無機繊維含有水性スラリーを、吸引脱水成
形機に装着した円筒状網型の表面に付着させ、吸引脱水
して、円筒状の湿潤成形体を得る。あるいは、水性スラ
リーを平らな網型に流し込み、吸引脱水してシート状の
湿潤成形体を得て、これを円筒状網型に巻き着けてテー
プや不織布で固定してもよい。次いで、円筒状の湿潤成
形体の表面に、モールド層３１を形成するために組成調
整された無機繊維含有水性スラリーを付着させ、吸引脱
水する。そして、全体をオーブンに入れ、十分に乾燥さ
せた後、円筒状網型を脱型することにより、内層がマッ
ト層３０で、外層がモールド層３１の保持材３が得られ
る。

【００２０】また、図２に示す３層構造の保持材３を製
造するには、先ず、円筒状網型の表面にモールド層用の
無機繊維含有推定スラリーを付着させ、吸引脱水し、そ
の後、上記と同様にしてマット層３０及びモールド層３
１を順次形成すればよい。

【００２１】上記の製造方法において、モールド層３１
を吸引脱水するのに要する圧力は、モールド層３１の層
厚にもよるが、保持材全体をモールド型とする場合に比
べて３分の１から２分の１程度にまで低減することがで
きる。また、乾燥時間についても、保持材全体をモール
ド型とする場合に比べて３分の１から２分の１程度にま
で短縮することができる。

【００２２】上記の如く形成される本発明の保持材３
は、図３に示すように、従来と同様に触媒担体１に巻装
されてケーシング２との間隙に介装されるが、予め円筒
状に成形されているために、触媒担体１への巻装作業及
びケーシング２の装着作業を容易に行うことができる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定
されるものではない。

【００２４】（実施例１）平均繊維径４μｍ、平均繊維
長３ｍｍのアルミナ繊維１００重量部に対して有機バイ
ンダー（アクリルエマルジョン）８重量部の割合で含有
するマット層用水性スラリーを調製した。また、平均繊
維径４μｍ、平均繊維長１ｍｍのアルミナ繊維１００重
量部に対して有機バインダー（アクリルエマルジョン）
８重量部の割合で含有するモ−ルド層用水性スラリーを
調製した。そして、先ず、２００メッシュのステンレス
製の平面状網型の表面にマット層用水性スラリーを付着
させ、吸引脱水して厚さ８ｍｍの湿潤成形体を得た。こ
の湿潤成形体を１槽プレスを用いて加圧し、厚さ５ｍｍ
の湿潤成形体を得た。引き続き、この湿潤成形体の表面
にモールド層用水性スラリーを付着させ、吸引脱水して
内層厚さ５ｍｍ、外層厚さ２ｍｍ、合計厚さ７ｍｍの湿
潤成形体を得た。次いで、この湿潤形成体に厚さを確保
するために内径１１４ｍｍの円筒状カバーを装着し、全
体を１０５℃で加熱乾燥して、内径１００ｍｍ、厚さ７
ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒状保持材を得た。

【００２５】（比較例１）実施例１のモールド層用水性
スラリーを用い、円筒状網型への付着、吸引脱水及び乾
燥を行って、同一形状の円筒状保持材を得た。

【００２６】（製造条件の比較）比較例１では、乾燥後
に厚さが復元し、目標より約１０％大きくなった。これ
に伴い、成形体の嵩密度が０．１６ｇ／ｃｍ³と目標の
０．１７５ｇ／ｃｍ³より小さくなった。これに対し
て、実施例１では厚さが２％しか復元せず、嵩密度も
０．１７３ｇ／ｃｍ³となり、目標の厚さ、嵩密度に成
形することが容易であった。

【００２７】（実装試験）実施例１で得られた保持材
を、外径１００ｍｍ、長さ１１０ｍｍの円筒状ハニカム
構造のコージェライト製触媒担体に巻装し、ステンレス
製ケーシングに装着して触媒コンバーターを作製した。
そして、作製した触媒コンバーターをガソリンエンジン
の排気管に接続し、排気ガスを通過させた。排気ガスの
通過中、触媒コンバーターから排出されるガスを分析し
たところ、保持材の漏洩に由来すると思われる未浄化の
排気ガスは検出されず、シール性能も良好であった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モールド型保持材の利点を備える触媒コンバーター用保
持材を、従来のモールド型保持器を製造する場合よりも
緩和された製造条件にて得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の保持材を示す斜視図である。

【図２】本発明の保持材の他の例を示す斜視図である。

【図３】触媒コンバーターを模式的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１触媒担体２ケーシング３保持材３０マット層３１モールド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤勝岐阜県山県郡美山町岩佐1541 株式会社岐北エンヂニア内 (72)発明者野倉英樹岐阜県山県郡美山町岩佐1541 株式会社岐北エンヂニア内 (72)発明者安冶敏行東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス株式会社内 (72)発明者田中真文東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス株式会社内 (72)発明者坂根忠司静岡県浜松市新都田１−８−１ニチアス株式会社浜松研究所内 (72)発明者持田貴仁静岡県浜松市新都田１−８−１ニチアス株式会社浜松研究所内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA10 BA39 GA06 HA27 HA29 4D048 BB18 CC04 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状に形成された触媒担体と、該触媒担
体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて
前記触媒担体と前記ケーシングとの間隙に介装される保
持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持
材であって、無機繊維を円筒状に集成してなるマット層
と、無機繊維を円筒状に成形してなるモールド層とを交
互に、かつ最外層がモールド層となるように積層し一体
化してなることを特徴とする触媒コンバーター用保持
材。
【請求項２】マット層が最内層であることを特徴とす
る請求項１記載の触媒コンバーター用保持材。
【請求項３】モールド層が最内層であることを特徴と
する請求項１記載の触媒コンバーター用保持材。
【請求項４】マット層を形成する無機繊維と、モール
ド層を形成する無機繊維とが異なることを特徴とする請
求項１〜３の何れか１項に記載の触媒コンバーター用保
持材。
【請求項５】マット層を形成する無機繊維と、モール
ド層を形成する無機繊維とが同一であることを特徴とす
る請求項１〜３の何れか１項に記載の触媒コンバーター
用保持材。
【請求項６】最外層となるモールド層を形成する無機
繊維は、他のモールド層及びマット層を形成する無機繊
維よりも平均繊維長が短いことを特徴とする請求項１〜
５の何れか１項に記載の触媒コンバーター用保持材。