JP2013127244A - 保持シール材、その製造方法及び排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができるとともに、保持シール材に要求される面圧やせん断応力等の特性を充分に満足できる保持シール材を提供する。
【解決手段】排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容するケーシングと、前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設される無機繊維からなる保持シール材とから構成される排ガス浄化装置に用いられる保持シール材であって、前記保持シール材を構成する所定の厚さのマットには、無機バインダ及び有機バインダが添着されており、前記有機バインダは、前記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部及び下部に添着されていることを特徴とする保持シール材。
【選択図】図１

Description

本発明は、保持シール材、その製造方法及び排ガス浄化装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、スス等のパティキュレートマター（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境及び人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯ、ＨＣ及びＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境及び人体に及ぼす影響についても懸念されている。

そこで、排ガス中のＰＭを捕集したり、有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、炭化ケイ素又はコージェライト等の多孔質セラミックからなる排ガス処理体と、排ガス処理体を収容するケーシングと、排ガス処理体とケーシングとの間に配設される無機繊維からなる保持シール材とから構成される排ガス浄化装置が種々提案されている。この保持シール材は、自動車の走行等により生じる振動や衝撃により、排ガス処理体がその外周を覆うケーシングと接触して破損することを防止すること、及び、排ガス処理体とケーシングとの間から排気ガスが漏れることを防止すること等を主な目的として配設されている。

上記保持シール材は、平面視、短辺と長辺とからなる矩形状のマットで、通常、一方の短辺側に四角形状の凹部が形成され、上記短辺に対向する短辺側に上記凹部に嵌合する凸部が形成されている。また、保持シール材は、主にアルミナ繊維等の無機繊維により構成されている。

上記排ガス浄化装置を作製する際には、排ガス処理体に上記した形状の保持シール材を巻き付け、該保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体(以下、巻付体ともいう)を、種々の方法によりケーシング内に収容するキャニングを行う。

特許文献１には、上記キャニングにおいて発生する保持シール材からの無機繊維の飛散を防止するために、無機繊維からなるマット状物に有機バインダ又は無機バインダを添着するとともに、巻き付け後の充填密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ^３の範囲内になるように無機繊維の密度を調整し、かつ、上記マット状物に添着されたバインダの固形分の分布割合を、上記マット状物を厚さ方向に上部、中部、下部に３等分して測定した場合、上部及び下部における分布割合が中部に比べて高くしたことを特徴とする保持シール材が開示されている。

特開２００２−４８４８号公報

上記したように、保持シール材は、キャニングにおいて無機繊維が飛散しないことが作業環境の点から極めて重要であるが、上記した従来の保持シール材では、マットの厚み方向にほぼ均一にバインダが添着されているため、少量のバインダでは充分に無機繊維の飛散を防止することができないという問題がある。
なお、本明細書においては、キャニングは、上記した保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける巻き付け工程、及び、巻付体をケーシングに収容する収容工程を含む概念として用いるものとする。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができるとともに、保持シール材に要求される面圧やせん断応力等の特性を充分に満足できる保持シール材及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、上記保持シール材を用いた排ガス浄化装置を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１に記載の保持シール材は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容するケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設される無機繊維からなる保持シール材とから構成される排ガス浄化装置に用いられる保持シール材であって、
上記保持シール材を構成する所定の厚さのマットには、無機バインダ及び有機バインダが添着されており、上記有機バインダは、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部及び下部に添着されていることを特徴とする。

請求項１に記載の保持シール材では、無機バインダが繊維表面に添着されているので、繊維間の摩擦力が向上する（無機繊維同士が近づいた交差部分で無機バインダが無機繊維同士を固定する役割を果たす）と推定され、これに起因して、保持シール材の面圧が高くなり、せん断応力も高くなる。従って、保持シール材を排ガス浄化装置に用いた際、保持シール材の排ガス処理体の保持力が増加し、キャニングにおいてマットが変形しすぎず、効率的にキャニングの作業を進めることができる。

また請求項１に記載の保持シール材では、マットを構成する無機繊維に、無機バインダが添着されるとともに、マットの上部及び下部に有機バインダが添着されているので、繊維の交点が無機バインダで固定され、その繊維と交点で構成される隙間に有機バインダが充填されるため、繊維の飛散量が有機バインダ、無機バインダそれぞれを単独に含ませた場合よりも少なくなる。このような相乗効果により、短く飛散し易い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込める役割を果たし、キャニングにおける無機繊維の飛散量をより効果的に抑制することができ、キャニングにおける作業環境を改善することができる。

また、マットを構成する無機繊維に無機バインダのみを添着させた場合、及び、有機バインダのみを添着させた場合に比べ、マットを構成する無機繊維に無機バインダ及び有機バインダの両方を添着させた場合には、排ガス処理体に対する巻き付け性が向上する。その理由としては、以下のことが考えられる。すなわち、マットの中央部分では、無機繊維の交点が無機バインダで固定され、無機繊維間に空隙が残存しているので、フレキシビリティ（可撓性）に富み、排ガス処理体に巻き付ける際にマットが曲げ易い。一方、マットの上部及び下部では、無機繊維の交点以外の無機繊維が構成する空間に有機バインダが充填されているので、マットの排ガス処理体と接している面及びその反対面が延び縮みしてもクラックが発生しにくく、マットの曲げ易さが損なわれない。

請求項２に記載の保持シール材では、上記マットの上記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記マットの上記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、上記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い。

請求項２に記載の保持シール材では、上記マットの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上部より下部が多いか、又は、その逆であるので、保持シール材を排ガス浄化装置に用いる際、上記マットの有機バインダの添着量が多い方の面をケーシングと接触させ、有機バインダの添着量が少ない方の面を排ガス処理体と接触させるように配置する。

請求項２に記載の保持シール材では、保持シール材を排ガス浄化装置に用いる際、排ガス処理体にマットを巻き付ける。従って、マットのケーシングと接触する面から無機繊維が飛散しやすいが、請求項２に記載の保持シール材では、ケーシングと接触する部分の有機バインダの添着量が多い。そのため、上記のように保持シール材を配置すると、飛散し易い無機繊維をマットの内部に閉じ込めることができ、無機繊維がより飛散しにくく、キャニングにおける無機繊維の飛散量を抑制することができる。

また、マットを上記のように配設することにより、ケーシングとの接触部分でのマットの割れを防止することができるとともに、排ガス処理体との接触部分でのしわの発生を防止することができる。
すなわち、マットのケーシングと接触する部分で有機バインダの添着量が少ないと、キャニングにおいて、マットのケーシングと接触する部分に割れが発生し、排ガスが割れが発生した部分を通過し易くなるが、請求項２に記載の保持シール材では、そのような不都合の発生を抑制することができる。
また、マットの排ガス処理体と接触する部分に有機バインダの添着量が多すぎると、逆に排ガス処理体と接触する部分にしわが発生し、やはり排ガスがしわが発生した部分を通過し易くなるが、請求項２に記載の保持シール材では、そのような不都合の発生を抑制することができる。

請求項３に記載の保持シール材では、上記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであり、上記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、上記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであり、上記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い。

従って、キャニングにおいて、無機繊維の飛散量をより効果的に抑制することができる。また、上記マットの有機バインダの添着量が多い方の面をケーシングと接触させ、有機バインダの添着量が少ない方の面を排ガス処理体と接触させるように配置することにより、ケーシングとの接触部分でのマットの割れを防止することができるとともに、排ガス処理体との接触部分でしわの発生を防止することができる。

請求項４に記載の保持シール材では、上記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されているので、保持シール材として要求される特性、すなわちマットの耐熱性等の要求に答えることができる。

請求項５に記載の保持シール材では、上記無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量は、固形分換算で０．５〜３．０ｇ／１００ｇであるので、マットの面圧及びせん断応力の改善の要求に答えることができる。

請求項６に記載の保持シール材では、上記保持シール材を構成するマットには、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されているので、マットの嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因してマットの面圧を高くすることができ、しっかりと排ガス処理体を保持することができる。

請求項７に記載の保持シール材では、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に３等分した際、主に上部及び下部に添着されているので、キャニングにおける無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができ、キャニングにおける作業環境を改善することができる。

請求項８に記載の保持シール材では、上記有機バインダの少なくとも６０％以上が上部及び下部に添着されているので、キャニングにおける無機繊維の飛散量をより効果的に抑制することができ、キャニングにおける作業環境を改善することができる。

請求項９に記載の保持シール材では、マットの上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マットの下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍であるか、又は、マットの下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マットの上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍であるので、有機バインダの添着量が多い方をケーシングと接触させ、有機バインダの添着量が少ない方の面を排ガス処理体と接触させるように配置することにより、飛散し易い無機繊維をマットの内部に閉じ込めることができるとともに、ケーシングとの接触部分でのマットの割れを防止することができ、排ガス処理体との接触部分でのしわの発生を防止することができる。

請求項１０に記載の保持シール材の製造方法は、ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、上記マットを、無機バインダを含む無機バインダ含有液と接触させ、上記マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させる含浸工程と、上記無機バインダ含有液が付着したマットを脱水処理することにより、上記無機繊維に対する上記無機バインダ含有液の付着量を所定の範囲に制御する脱水工程と、上記マットの上部側主面及び下部側主面に、有機バインダを含む有機バインダ含有液の液滴を上記無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が異なるように吹き付ける吹付工程と、無機バインダ含有液及び有機バインダ含有液を含有したマットを乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする。

請求項１０に記載の保持シール材の製造方法では、脱水工程で無機バインダの添着量を所定の範囲に制御し、完全に乾燥させる前に有機バインダを添着させる。従って、無機バインダと有機バインダとの両方が存在する部分では、両者が混ざり合うことにより混合液の粘度が上昇するとともに、粘着性も増して無機繊維にまとわりつき易くなり、より広範囲の無機繊維に付着する。そして、無機繊維に付着した混合液には、飛散し易い無機繊維が付着し易くなる。このような水分を含む無機バインダと有機バインダとの相乗効果により、マット外に飛散し易い短い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込めることができ、キャニングにおける無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができる。
また、保持シール材の繊維表面に無機バインダを添着するので、繊維間の摩擦力が向上すると（無機繊維同士を互いに固定する固定点が増加すると）推定され、保持シール材の面圧が高くなり、せん断応力も高くなる。従って、保持シール材を排ガス浄化装置に用いた際、保持シール材の排ガス処理体の保持力が増加し、キャニングにおいてマットが変形しすぎず、効率的にキャニングの作業を進めることができる。

請求項１１に記載の保持シール材の製造方法では、無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されているので、保持シール材として要求される特性、すなわちマットの耐熱性等の要求に答えることができる。

請求項１２に記載の保持シール材の製造方法では、上記無機バインダ含有液は、アルミナゾル又はシリカゾルである。
上記アルミナゾル又はシリカゾルは、無機材料のコーティング用として用いられ、基材との密着性に優れている。このため、無機バインダを添着した際、基体である無機繊維に密着性良好に添着し、保持シール材として要求される上記した特性を充分満足させることができるように機能する。

請求項１３に記載の保持シール材の製造方法では、上記脱水処理は、吸引脱水により行うので、吸引力を調製することにより、マットを構成する無機繊維に添着する無機バインダの量を制御することができる。

請求項１４に記載の保持シール材の製造方法においては、上記した有機バインダ含有液は、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックスであるので、接着性に富み、飛散し易い短い無機繊維に付着するとともに、短い無機繊維がゴムを介して長い無機線維に接着することが推定され、より効果的に無機繊維のマットからの飛散を防止することができる。

請求項１５に記載の排ガス浄化装置は、ケーシングと、上記ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記ケーシングの間に配設された保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
上記保持シール材は、請求項１〜９のいずれかに記載の保持シール材であることを特徴とする。
従って、上記排ガス浄化装置は、上述した請求項１〜９に記載の保持シール材の効果を享受することができる。

請求項１６に記載の排ガス浄化装置は、
ケーシングと、上記ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記ケーシングの間に配設された保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
上記保持シール材は、請求項１０〜１４のいずれかに記載の保持シール材の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
従って、上記排ガス浄化装置は、上述した請求項１０〜１４のいずれかに記載の保持シール材の製造方法の効果を享受することができる。

図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る保持シール材の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、上記保持シール材を長さ方向に平行に切断した際の切断面を模式的に示すＡ−Ａ線断面図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。 図５は、せん断応力を試験するためのせん断強度試験機を模式的に示した概念図である。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。

（第一実施形態）
以下、本発明の保持シール材及び排ガス浄化装置の一実施形態である第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第一実施形態に係る保持シール材について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態に係る保持シール材の一例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、上記保持シール材を長さ方向に平行に切断した際の切断面を模式的に示すＡ−Ａ線断面図である。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第一実施形態に係る保持シール材１０は、所定の長さ（以下、図１（ａ）中、矢印Ｌで示す）、幅（図１（ａ）中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図１（ａ）中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形の平板状の形状のマット１１から構成されている。

図１に示すマット１１では、マット１１の長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部１２が形成されており、他方の端部には凹部１３が形成されている。マット１１の凸部１２及び凹部１３は、後述する排ガス浄化装置を組み立てるために排ガス処理体にマット１１を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。

マット１１は、無機繊維を主成分として含んでおり、該無機繊維に無機バインダ及び有機バインダが添着されている。

上記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されている。

アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等の添加剤が含まれていてもよい。
アルミナシリカ繊維の組成比としては、重量比で、Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝６０：４０〜８０：２０であることが望ましく、Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝７０：３０〜７４：２６であることがより望ましい。

シリカ繊維には、シリカ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等の添加剤が含まれていてもよい。
生体溶解性繊維は、例えば、シリカ等のほかに、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び、ホウ素化合物からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を含む無機繊維である。

これらの化合物からなる生体溶解性繊維は、人体に取り込まれても溶解しやすいので、これらの無機繊維を含んでなるマットは人体に対する安全性に優れている。

生体溶解性繊維の具体的な組成としては、シリカ６０〜８５重量％、並びに、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物１５〜４０重量％を含む組成が挙げられる。上記シリカとは、ＳｉＯ又はＳｉＯ_２のことをいう。

上記アルカリ金属化合物としては、例えば、Ｎａ、Ｋの酸化物等が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａの酸化物等が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、Ｂの酸化物等が挙げられる。

生体溶解性繊維の組成において、シリカの含有量が、６０重量％未満では、ガラス溶融法で作製しにくく、繊維化しにくい。
また、シリカの含有量が６０重量％未満では、柔軟性を有するシリカの含有量が少ないために構造的にもろく、また、生理食塩水に溶け易い、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の割合が相対的に高くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶け易くなりすぎる傾向にある。

一方、シリカの含有量が８５重量％を超えると、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の割合が相対的に低くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにくくなりすぎる傾向にある。
なお、シリカの含有量は、ＳｉＯ及びＳｉＯ_２の量をＳｉＯ_２に換算して算出したものである。

また、生体溶解性繊維の組成においてアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が、１５〜４０重量％であることが望ましい。アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が１５重量％未満であると、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにくくなる。

一方、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると、ガラス溶融法では作製しにくく、繊維化しにくい。また、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物及びホウ素化合物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると構造的にもろく、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶け易くなりすぎる。

上記生体溶解性繊維の生理食塩水に対する溶解度は、３０ｐｐｍ以上であることが望ましい。生体溶解性繊維の溶解度が３０ｐｐｍ未満では、無機繊維が体内に取り込まれた場合に、体外へ排出されにくく、健康上好ましくないからである。

ガラス繊維は、シリカとアルミナとを主成分とし、アルカリ金属のほかに、カルシア、チタニア、酸化亜鉛等含むガラス状の繊維である。

本発明の実施形態に係るマットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ^２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ^２であることがより望ましい。マットの目付量が２００ｇ／ｍ^２未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではなく、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ^２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。

また、マットの嵩密度（キャニングの前の保持シール材の嵩密度）についても、特に限定されないが、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ^３であることが望ましい。マットの嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ^３未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、マットの嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ^３を超えると、マットが硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。

本発明の実施形態に係るマットの厚さは、特に限定されないが、１．５〜５０ｍｍであることが望ましく、６〜２０ｍｍであることがより望ましい。
マットの厚さが１．５ｍｍ未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではない。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。また、マットの厚さが５０ｍｍを超えると、マットが厚すぎるため、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。

マット１１を構成する無機繊維に添着する有機バインダは、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。
上記有機バインダのなかでは、ゴム系樹脂（ラテックス）等が好ましい。有機バインダを含有する有機バインダ含有液としては、例えば、カルボキシメチルセルロース又はポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体を溶解させた溶液、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックス等が挙げられる。

図１（ｂ）に示すように、上記有機バインダは、マット１１を厚さ方向に上部１１ａ、中央部１１ｃ、下部１１ｂに分割した際、主に上部１１ａ及び下部１１ｂに添着されている。
上記有機バインダは、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に３等分した際、上部及び下部に添着されていることが望ましい。
有機バインダの添着部分は、厳密にマット１１を厚さ方向に３等分した際に形成される上部と下部でなくてもよく、上部１１ａ及び下部１１ｂが３等分した上部、下部より少し小さい領域であってもよく、３等分した上部、下部より少し大きい領域であってもよい。
また、有機バインダの少なくとも６０％以上、より好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上が上部及び下部に添着されていることが望ましい。

また、無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が上部、下部に比べて少なければ、中央部１１ｃの無機繊維に有機バインダが多少添着されていてもよい。中央部の有機バインダの添着量は、上部及び下部の有機バインダの添着量の５０％以下が望ましい。

有機バインダの添着量は、マット１１の上部１１ａ及び下部１１ｂが略同じ添着量であることが好ましい。

また、この場合の上部１１ａ及び下部の１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであることが好ましく、０．５〜６．０ｇ／１００ｇであることがより好ましく、２．０〜３．０ｇ／１００ｇであることがさらに好ましい。
上記した添着量であると、有機バインダを添着した際、マット１１を構成する無機繊維に有機バインダが付着するとともに、飛散し易い短い無機繊維を有機バインダによりマットの内部に閉じ込めることができ、キャニングにおける無機繊維の飛散量を抑制することができる。

無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、０．５ｇ／１００ｇ未満であると、有機バインダの添着量が少なすぎるため、無機繊維の飛散を充分に抑制することができない。無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、１０．０ｇ／１００ｇを超えても、無機繊維の飛散の効果は、殆ど変わらず、有機バインダの添着量が多すぎるため、排ガス浄化装置に配設した後、排ガスの熱により分解する有機分の量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与えることとなる。

中央部１１ｃの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、上部１１ａ、下部１１ｂに比べて多くても、無機繊維の飛散の効果は殆ど改善されず、トータルの有機バインダの添着量が多すぎることとなり、排ガス浄化装置に配設した後、排ガスの熱により分解する有機分の量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える。

マット１１を構成する無機繊維に添着する無機バインダとしては、互いに接近した無機繊維同士に付着することにより無機繊維同士を固定することができるものであれば、特に限定されるものではないが、アルミナゾル、シリカゾル等が好ましい。
無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量は、固形分換算で０．５〜３．０ｇ／１００ｇであることが望ましい。

無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量は、固形分換算で０．５ｇ／１００ｇ未満であると、上述した無機繊維の飛散量を抑制効果、面圧、せん断応力の改善効果が不充分となり、一方、無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量は、固形分換算で３．０ｇ／１００ｇを超えると、無機バインダの添着量が多すぎるため、マットの可撓性等が低下し、キャニングの作業が難しくなる。

上記した添着量であると、マット１１の内部又は表面に存在し、周囲に飛散しやすい長さの短い繊維を、周囲に飛散しにくい長い繊維等に付着させることができ、無機繊維の飛散量を抑制することができる。

また、無機繊維に無機バインダを添着させると、無機繊維同士が近い距離で交差した部分又は接触した部分に無機バインダが付着し、無機繊維同士が交差部分で固定される。従って、マットの内部に無機繊維の一部を固定する固定点が多数形成されることとなり、圧縮や変形に対する抵抗力が大きくなり、保持シール材の面圧が高くなるとともに、せん断応力（せん断強度）も高くなる。なお、無機バインダを構成するアルミナゾル、シリカゾルは、無機繊維に付着した後、加熱されることにより、アルミナ、シリカとなり、無機繊維同士を強固に接着する。

本実施の形態では、無機バインダが添着されるとともに、マットの上部及び下部に有機バインダが添着されているので、繊維の交点が無機バインダで固定され、その繊維と交点で構成される隙間に有機バインダが充填されるため、飛散量が有機バインダ、無機バインダそれぞれを単独に含ませた場合よりも少なくなる。このような相乗効果により、飛散し易い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込める役割を果たし、キャニングにおける無機繊維の飛散量をより効果的に抑制することができ、キャニングにおける作業環境を改善することができる。

マット１１に対する無機バインダの添着領域は、特に限定されるものではないが、マット１１の機械的特性の改善の観点から、マットの全体に添着されていることが望ましく、マットの全体に均一に添着されていることが望ましい。

保持シール材１０を構成するマット１１には、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されていることが望ましい。

ニードルパンチング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を無機繊維前駆体のシート状物に抜き差しすることをいう。マット１１では、比較的、平均繊維長の長い無機繊維がニードルパンチング処理により３次元的に交絡している。すなわち、マット１１は、長手方向に垂直な幅方向でニードルパンチング処理され、無機繊維同士が絡み合っている。無機繊維前駆体については、後述する保持シール材の製造方法において説明する。

このニードルパンチング処理により、マット１１の嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因してマット１１の面圧を高くすることができ
なお、無機繊維の平均繊維長は、交絡構造を形成するためにある程度の長さが必要となる。例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍが望ましい。また、無機繊維の平均直径は、２〜１０μｍが望ましい。

次に、第一実施形態に係る保持シール材の製造方法について説明する。
第一実施形態に係る保持シール材の製造方法は、上記した第一実施形態に係る保持シール材を製造する方法に適している。

本実施形態に係る保持シール材の製造方法は、ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、上記マットを、無機バインダを含む無機バインダ含有液と接触させ、上記マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させる含浸工程と、上記無機バインダ含有液が付着したマットを脱水処理することにより、上記無機繊維に対する上記無機バインダ含有液の付着量を所定の範囲に制御する脱水工程と、上記マットの上部側主面及び下部側主面に、有機バインダを含む有機バインダ含有液の液滴を上記無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が異なるように吹き付ける吹付工程と、無機バインダ含有液及び有機バインダ含有液を含有したマットを乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする。

（ａ）マット準備工程
本実施形態に係る保持シール材の製造方法では、まず、ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程を行う。
本実施形態の保持シール材１０を構成するマット１１は、種々の方法により得ることができるが、例えば、以下の方法により製造することができる。すなわち、まず、例えば、塩基性塩化アルミニウム水溶液とシリカゾル等とを原料とする紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して３〜１０μｍの平均繊維径を有する無機繊維前駆体を作製する。続いて、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、これにニードルパンチング処理を施し、その後、焼成処理を施すことにより保持シール材用のマットの準備が完了する。

（ｂ）含浸工程
次に、上記マットを、無機バインダを含む無機バインダ含有液と接触させ、上記マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させる含浸工程を行う。
無機バインダ含有液は、アルミナゾル、シリカゾルの液であるが、原液では濃度が高すぎるので、固形分換算で０．５〜５重量％程度に薄めた液を無機バインダ含有液として使用する。
この含浸工程において、マットを無機バインダを含む無機バインダ含有液と接触させる方法は、特に限定されず、例えば、マットを無機バインダを含む無機バインダ含有液に浸漬することにより、マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させてもよく、カーテンコート法等の方法で無機バインダを含む無機バインダ含有液をマット上に落下させることにより、マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させてもよい。

（ｃ）脱水工程
次に、無機バインダ含有液が付着したマットを脱水処理することにより、上記無機繊維に対する上記無機バインダ含有液の付着量を所定の範囲に制御する脱水工程を行う。
この工程では、無機バインダ含有液が付着したマットを吸引脱水することにより、無機バインダの添着量を調整する。この際、無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量が、固形分換算で０．５〜３．０ｇ／１００ｇとなるように吸引脱水で調整する。

（ｄ）吹付工程
次に、上記吸引脱水で無機バインダ含有液の付着量を調整したマットを完全に乾燥させることなく、上記マットの上部側主面及び下部側主面に、有機バインダを含む有機バインダ含有液を噴霧して吹き付ける吹付工程を行う。

上記吹付工程においても、無機バインダの場合と同様に、固形分換算で０．５〜５重量％程度に薄めた液を有機バインダ含有液として用いる。そして、この有機バインダ含有液が細かい液滴となるようにマットの上面及び下面に向かって噴霧し、マットの上部および下部の一定領域に有機バインダ含有液を付着させる。

（ｅ）乾燥工程
この後、無機バインダ含有液及び有機バインダ含有液を含有したマットを、１１０〜１４０℃程度の温度で乾燥させる乾燥工程を行い、水分を蒸発させ、無機バインダ及び有機バインダが添着されたマット１１とする。

本実施形態に係る保持シール材の製造方法では、無機繊維に無機バインダ含有液を付着させた後、完全に乾燥させることなく、有機バインダ含有液を付着させる。従って、乾燥前のマットの内部は水分を多く含んでおり、無機バインダと有機バインダとの両方が存在する部分では、両者が混ざり合うことにより混合液の粘度が上昇するとともに、粘着性も増して無機繊維にまとわりつき易くなり、より広範囲の無機繊維に付着する。そして、無機繊維に付着した混合液には、飛散し易い無機繊維が付着し易くなる。このような水分を含む無機バインダと有機バインダとの相乗効果により、マット外に飛散し易い長さの短い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込めることができ、キャニングにおける無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができる。

（排ガス浄化装置）
本発明の第一実施形態に係る保持シール材は、排ガス浄化装置の保持シール材として使用される。

以下、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。
図２は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置１００は、ケーシング１２０と、ケーシング１２０に収容された排ガス処理体１３０と、排ガス処理体１３０及びケーシング１２０の間に配設された保持シール材１１０とを備えている。
排ガス処理体１３０は、多数のセル１３１がセル壁１３２を隔てて長手方向に並設された柱状のものである。なお、ケーシング１２０の端部には、必要に応じて、内燃機関から排出された排ガスを導入する導入管と排ガス浄化装置を通過した排ガスが外部に排出される排出管とが接続されることになる。

なお、図２に示す排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１３０として、各々のセルにおけるいずれか一方が封止材１３３によって目封じされた排ガスフィルタ（ハニカムフィルタ）を用いているが、いずれの端面にも封止材による目封じがなされていない触媒担体を用いてもよい。

図２に示す排ガス浄化装置１００では、保持シール材１１０として、図１に示したマット１０が用いられている。

上述した構成を有する排ガス浄化装置１００を排ガスが通過する場合について、図２を参照して以下に説明する。
図２に示すように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置１００に流入した排ガス（図２中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス処理体（ハニカムフィルタ）１３０の排ガス流入側端面１３０ａに開口した一のセル１３１に流入し、セル１３１を隔てるセル壁１３２を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁１３２で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス流出側端面１３０ｂに開口した他のセル１３１から流出し、外部に排出される。

次に、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体（ハニカムフィルタ）及びケーシングについて説明する。
なお、排ガス浄化装置を構成する保持シール材の構成については、本発明の第一実施形態に係る保持シール材として既に説明しているので省略する。

まず、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体について説明する。
図３は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。
図３に示すように、排ガス処理体（ハニカムフィルタ）１３０は、主に多孔質セラミックからなり、その形状は略円柱状である。また、ハニカムフィルタ１３０の外周には、ハニカムフィルタ１３０の外周部を補強したり、形状を整えたり、ハニカムフィルタ１３０の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１３４が設けられている。
なお、ハニカムフィルタ１３０の内部の構成については、上述した本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の説明で既に述べた通りである（図２参照）。

次に、排ガス浄化装置を構成するケーシングについて説明する。
ケーシング１４０は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、図４に示すように、両端部の内径が中央部の内径よりも小さい略円筒状であってもよいし、また、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシングの内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、排ガス処理体の端面の直径と排ガス処理体に巻付けられた状態の保持シール材（マット）の厚さとを合わせた長さより若干小さくなっていることが好ましい。

続いて、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
図４は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。図４では、内径が一定である略円筒状のケーシングを用いた例を示している。

まず、図１に示したマット１１を排ガス処理体（ハニカムフィルタ）１３０の周囲に巻き付けることにより、巻付体（保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体）１５０を作製する巻き付け工程を行う。
巻き付け工程では、従来公知の方法により作製した略円柱形状の排ガス処理体１３０の外周に、マット１１を凸部１２と凹部１３とが嵌合するようにして巻き付ける。
その結果、保持シール材１１０が巻き付けられた排ガス処理体１３０である巻付体１５０を作製することができる。

次に、作製した巻付体１５０を、所定の大きさを有する略円筒状であって、主に金属等からなるケーシング１４０に収容する収容工程を行う。
収容後に保持シール材が圧縮して所定の反発力（すなわち、排ガス処理体を保持する力）を発揮するために、ケーシング１４０の内径は、保持シール材１１０を巻き付けた排ガス処理体１３０の保持シール材１１０の厚さを含めた最外径より少し小さくなっている。
以上の方法により、図２に示した排ガス浄化装置１００を製造することができる。

収容工程に関し、巻付体をケーシングに収容する方法としては、例えば、ケーシングの内部の所定の位置まで巻付体を圧入する圧入方式（スタッフィング方式）、巻付体をケーシングの内部に挿入した後、ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮するサイジング方式（スウェージング方式）、ケーシングを、第１のケーシング及び第２のケーシングの２つの部品に分離可能な形状としておき、巻付体を第１のケーシング上に載置した後に第２のケーシングを被せて密封するクラムシェル方式等が挙げられる。

以下に、本発明の第一実施形態に係る保持シール材、該保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態の保持シール材では、無機バインダが添着されているので、無機繊維同士が近づいた交差部分で無機バインダが無機繊維同士を固定する役割を果たすと推定され、これに起因して、保持シール材の面圧が高くなり、せん断応力も高くなる。従って、保持シール材を排ガス浄化装置に用いた際、保持シール材の排ガス処理体の保持力が増加し、キャニングにおいてマットが変形しすぎず、効率的にキャニングの作業を進めることができる。

（２）本実施形態の保持シール材では、マットを構成する無機繊維に、無機バインダが添着されるとともに、マットの上部及び下部に有機バインダが添着されているので、繊維の交点が無機バインダで固定され、その繊維と交点で構成される隙間に有機バインダが充填されるため、飛散量が有機バインダ、無機バインダそれぞれを単独に含ませた場合よりも少なくなる。このような相乗効果により、短く飛散し易い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込める役割を果たし、キャニングにおける無機繊維の飛散量をより効果的に抑制することができ、キャニングにおける作業環境を改善することができる。

（３）本実施形態の保持シール材では、上記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されているので、保持シール材として要求される特性、すなわちマットの耐熱性等の要求に答えることができる。

（４）本実施形態の保持シール材では、上記保持シール材を構成するマットには、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されているので、マットの嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因してマットの面圧を高くすることができ、しっかりと排ガス処理体を保持することができる。

（５）本実施形態の保持シール材の製造方法では、脱水工程で無機バインダの添着量を所定の範囲に制御し、無機バインダ含有液を完全に乾燥させる前に有機バインダ含有液を付着させるので、無機バインダと有機バインダとの両方が存在する部分では、両者が混ざり合うことにより混合液の粘度が上昇するとともに、粘着性も増して無機繊維にまとわりつき易くなり、より広範囲の無機繊維に付着する。そして、無機繊維に付着した混合液には、飛散し易い無機繊維が付着し易くなる。このような水分を含む無機バインダと有機バインダとの相乗効果により、マット外に飛散し易い無機繊維をマットの内部に確実に閉じ込めることができ、キャニングにおける無機繊維の飛散量を効果的に抑制することができる。

（６）本実施形態の保持シール材の製造方法では、有機バインダ含有液として、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックスを使用することができ、上記したゴムは、接着性に富み、飛散し易いフリーで短い無機繊維に付着するとともに、短い無機繊維がゴムを介して長い無機線維と接着することが推定され、より効果的に無機繊維のマットからの飛散を防止することができる。

（７）本実施形態の排ガス浄化装置は、上述した本実施形態に係る保持シール材又は本実施形態に係る保持シール材の製造方法により製造された保持シール材が使用されているので、上述した種々の効果を享受することができる。

以下、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
本実施例では、本発明の第一実施形態をより具体的に開示した保持シール材、及び、その製造方法について説明する。

（実施例１）
（ａ）マット準備工程
まず、以下の手順により保持シール材のマットを準備した。
（ａ−１）紡糸工程
Ａｌ含有量が７０ｇ／ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して平均繊維径が５．１μｍである無機繊維前駆体を作製した。

（ａ−２）圧縮工程
上記工程（ａ−１）で得られた無機繊維前駆体を圧縮して、連続したシート状物を作製した。

（ａ−３）ニードルパンチング工程
上記工程（ａ−２）で得られたシート状物に対して、以下に示す条件を用いて連続的にニードルパンチング処理を行ってニードルパンチング処理体を作製した。
まず、ニードルが２１個／ｃｍ^２の密度で取り付けられたニードルボードを準備した。次に、このニードルボードをシート状物の一方の表面の上方に配設し、ニードルボードをシート状物の厚さ方向に沿って一回上下させることによりニードルパンチング処理を行い、ニードルパンチング処理体を作製した。この際、ニードルの先端部分に形成されたバーブがシート状物の反対側の表面に完全に貫出するまでニードルを貫通させた。

（ａ−４）焼成工程
上記工程（ａ−３）で得られたニードルパンチング処理体を最高温度１２５０℃で連続して焼成し、アルミナとシリカとを７２重量部：２８重量部で含む無機繊維からなる焼成シート状物を製造した。無機繊維の平均繊維径は、５．１μｍであり、無機繊維径の最小値は、３．２μｍであった。このようにして得られたアルミナ繊維製の焼成シート状物は、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ^３であり、目付量が１４００ｇ／ｍ^２であった。

（ａ−５）切断工程
上記工程（ａ−４）で得られた焼成シート状物を切断し、切断シート状物（マット１1）を準備した。

（ｂ）含浸工程
市販のアルミナゾル（日産化学株式会社製 アルミナゾル−２００（固形分濃度：１０重量％））を水で希釈することにより、固形分濃度１重量％とした液を調製し、この無機バインダ含有液をカーテンコート法によりマット中の無機繊維と接触させ、マット中の無機繊維にアルミナゾルを含浸させた。

（ｃ）脱水工程
アルミナゾルが付着したマットを脱水機で吸引脱水することにより、アルミナゾルの無機繊維単位重量当たりの添着量が、固形分換算で１．０ｇ／１００ｇとなるように調整した。

（ｄ）吹付工程
アクリルゴムを水に分散させたラテックス（日本ゼオン株式会社製 ＬＸ−８１１Ｈ）を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が１重量％の有機バインダ含有液を調製し、マット１１の上部１１ａ及び下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が１．０ｇ／１００ｇになるように、この有機バインダ含有液をマット１１の上面及び下面にスプレイした。

（ｅ）乾燥工程
次に、無機バインダ含有液及び有機バインダ含有液が付着したマット１１を１３５℃で通気乾燥することにより、無機バインダ及び有機バインダが添着されたマットが得られた。
（ｆ）裁断処理
このようにして得られたニードルパンチング処理マットを平面視寸法が全長７７６ｍｍ×幅２９０ｍｍであって、一端に、長さＬが４００ｍｍ、幅Ｗが１００ｍｍの凸部１２が形成され、他端にこの凸部１２と嵌合する凹部１３が成形されるように裁断することにより、保持シール材１０の製造を完了した。

（比較例１）
無機バインダを添着しなかったほかは、実施例１と同様にして、保持シール材を製造した。比較例１における有機バインダ及び無機バインダの添着量を下記の表１に示す。

（比較例２）
無機バインダを添着せず、有機バインダ含有液にマット１１を浸漬することにより、有機バインダを添着したほかは、実施例１と同様にして、保持シール材を製造した。すなわち、比較例２では、マット１１の全領域に有機バインダが添着されている。比較例２における有機バインダ及び無機バインダの添着量を下記の表１に示す。

（比較例３）
有機バインダを添着しなかったほかは、実施例１と同様にして、保持シール材を製造した。比較例３における有機バインダ及び無機バインダの添着量を下記の表１に示す。

（無機バインダ及び有機バインダの添着量の決定）
無機バインダの添着量については、事前に有機バインダ及び無機バインダを添着したマットを７００℃で加熱して有機バインダを揮散させる。その後、上部１１ａ、中央部１１ｃ及び下部１１ｂから０．２gほど無機繊維を取り分け、キレート滴定法によって、有機バインダ及び無機バインダ添着前と添着後でアルミニウム濃度を比較することで、算出した。

一方、有機バインダの添着量については、有機バインダ及び無機バインダを添着したマットを、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切断し、切断したサンプルを上部１１ａ、中央部１１ｃ及び下部１１ｂに３等分した後、酸化性雰囲気、７００℃で加熱して重量減少量を測定し、その結果より算出した。

（マットを構成する無機繊維の飛散量の測定）
各実施例及び比較例で得られたマット１１を、直径８０ｍｍの排ガス処理体への巻き付け試験を行った後の重量をＷ１、巻き付け試験前の重量をＷ０とした際、下記の（１）式で表わされる重量減少率Ａを、無機繊維の飛散量Ａとした。その結果を下記の表１に示す。巻き付け方法は半円筒状の溝が空いた治具の上にマット１１を置き、さらにその上に、排ガス処理体を置き、排ガス処理体を手で治具の溝に落とし込むことでマット１１を巻き付けるというものである。
Ａ（ｗｔ％）＝［（Ｗ０−Ｗ１）／Ｗ０］×１００・・・（１）

（マットの面圧の測定）
各実施例及び比較例で得られたマット１１について、以下の方法により、面圧を測定した。
なお、面圧の測定には、ＭＴＳ社製の熱間面圧測定装置を使用した。

まず、室温状態で、サンプルの嵩密度（ＧＢＤ）が０．３ｇ／ｃｍ^３となるまで圧縮し、１０分間保持した。なお、サンプルの嵩密度は、「嵩密度＝サンプルの重量／（サンプルの面積×サンプルの厚さ）」で求められる値である。

次に、サンプルを圧縮した状態で４０℃／ｍｉｎで片面９００℃、片面６５０℃まで昇温しながら、嵩密度を０．２７３ｇ／ｃｍ^３まで開放した。そして、サンプルを温度片面９００℃、片面６５０℃、嵩密度０．２７３ｇ／ｃｍ^３の状態で５分間保持した。

その後、１ｉｎｃｈ（２５．４ｍｍ）／ｍｉｎで嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ^３となるまで圧縮し、その時の荷重を測定した。得られた荷重をサンプルの面積で除算することにより、面圧（ｋＰａ）を求めた。その結果を下記の表１に示す。

（マットのせん断応力の測定）
まず、各実施例及び比較例で得られたマット１１を、平面視寸法５０×５０ｍｍに打ち抜き、せん断強度測定用サンプルとした。
図５に示したせん断強度試験機７０を用い、せん断応力を測定した。
まず、一方の板材７１ａの突起７２が形成された主面上に一の測定用サンプル８０を載せ、その上に両面に突起７２が形成された中間板材７３を載せることにより、一の測定用サンプル８０を所定の間隔ｇをもって挟み込んだ。
次いで、中間板材７３上にもう一つの測定用サンプル８０を載せ、さらにこの測定用サンプル８０の上に、他方の板材７１ｂを所定の間隔ｇをもって載せた。
これにより、三枚の板材のそれぞれの間に一枚ずつ合計二枚の測定用サンプル８０を挟み込み、圧縮した。
この際、圧縮された各々のサンプル８０の密度が０．３ｇ／ｃｍ^３となるように、三枚の板材の間隔を調整した。

次いで、上下２枚の板材７１ａ、７１ｂと中間板材７３とを互いに逆の方向（図５中、矢印ｔの方向）に引っ張り、その際に生じる応力（Ｎ）を測定し、せん断応力とした。その結果を下記の表１に示す。

表１に示すように、保持シール材を構成するマットに無機バインダが無機繊維単位重量当たり１．０ｇ／１００ｇ添着されているとともに、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部及び下部に有機バインダが無機繊維単位重量当たり２．０〜３．０ｇ／１００ｇ添着されている実施例に係る保持シール材は、無機繊維の飛散量が少なく、マットの面圧、せん断応力も大きい。一方、有機バインダのみが添着され、無機バインダが添着されていない比較例１、２に係る保持シール材は、無機繊維の飛散量は、比較的少ないものの、マットの面圧、せん断応力が小さく、保持シール材としての要求特性を満足しないものであった。一方、無機バインダのみが添着され、有機バインダが添着されていない比較例３に係る保持シール材は、無機繊維の飛散量が多い。

（第二実施形態）
第二実施形態に係る保持シール材は、有機バインダの添着量を第一実施形態の場合と変更したほかは、第一実施形態と同様である。

すなわち、保持シール材を構成する無機繊維及びその形状等は、第一実施形態で同様である。また、無機繊維に添着する無機バインダの種類や無機バインダの添着量は、第一実施形態の場合と同様である。

一方、マット１１を構成する無機繊維に添着する有機バインダの種類は、第一実施形態に係る保持シール材と同様でよいが、無機繊維に添着する有機バインダの添着量が異なる。
すなわち、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い。

マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い場合、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、第一実施形態に係る保持シール材の場合と同様、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであることが好ましく、０．５〜６．０ｇ／１００ｇであることがより好ましく、２．０〜３．０ｇ／１００ｇであることがさらに好ましい。一方、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記した添着量よりも多くなる。

マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い場合、上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍であることが望ましい。

下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い場合には、上記の場合と全く逆になる。すなわち、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、第一実施形態に係る保持シール材の場合と同様、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであることが好ましく、０．５〜６．０ｇ／１００ｇであることがより好ましく、２．０〜４．０ｇ／１００ｇであることがさらに好ましい。一方、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上記した添着量よりも多くなる。

マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い場合、下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍であることが望ましい。

上記マットの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、上部より下部が多いか、又は、その逆であるので、保持シール材を排ガス浄化装置に用いた際、上記マットの有機バインダの添着量が多い方の面をケーシングと接触させ、有機バインダの添着量が少ない方の面を排ガス処理体と接触させるように配置する。

保持シール材を排ガス浄化装置に用いる際、排ガス処理体にマットを巻き付けるので、マットのケーシングと接触する面から無機繊維が飛散しやすいが、ケーシングと接触する部分の有機バインダの添着量が多いので、無機繊維がより飛散しにくく、キャニングにおける無機繊維の飛散量をさらに効果的に抑制することができる。

また、マットを上記のように配設することにより、ケーシングとの接触部分でのマットの割れを防止することができるとともに、排ガス処理体との接触部分でしわの発生を防止することができる。

すなわち、マットのケーシングと接触する部分で有機バインダの添着量が少ないと、キャニングの際、マットのケーシングと接触する部分に割れが発生し、排ガスが割れが発生した部分を通過し易くなるが、本発明では、そのような不都合の発生を抑制することができる。

また、マットの排ガス処理体と接触する部分に有機バインダの添着量が多すぎると、逆に排ガス処理体と接触する部分にしわが発生し、やはり排ガスがしわが発生した部分を通過し易くなるが、本発明では、そのような不都合の発生を抑制することができる。

次に、第二実施形態に係る保持シール材の製造方法について説明する。
下記する保持シール材の製造方法により、上記した第二実施形態に係る保持シール材を製造することができる。

第二実施形態に係る保持シール材の製造方法は、吹付工程が異なるのみで、他の工程、すなわち（ａ）マット準備工程、（ｂ）含浸工程、（ｃ）脱水工程、（ｅ）乾燥工程及び（ｆ）裁断処理は、第一実施形態に係る保持シール材の製造方法と同様である。

第二実施形態においては、（ｄ）吹付工程において、上記マットの上部側主面及び下部側主面に、有機バインダを含む有機バインダ含有液の液滴を上記無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が異なるように吹き付ける。

その際、マットの上部側主面に吹付ける有機バインダ含有液の濃度と、マットの下部側主面に吹付ける有機バインダ含有液の濃度とが異なるように設定し、それぞれ有機バインダ濃度の異なる有機バインダ含有液をそれぞれの面に吹き付けてもよく、同じ濃度の有機バインダ含有液を用い、それぞれの部分に含浸させる有機バインダ含有液の含浸量が異なるように有機バインダ含有液をそれぞれの面に吹き付けてもよい。
その後、乾燥させることにより、マット１１の上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、マット１１の下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、下部１１ｂの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が、上部１１ａの無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多くなる。

（排ガス浄化装置）
排ガス浄化装置も、該排ガス浄化装置に用いる保持シール材が第二実施形態に係る保持シール材を使用するほかは、第一実施形態に係る排ガス浄化装置と同様である。

以下に、本発明の保持シール材、該保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
本実施形態においては、第一実施形態に記載した（１）〜（７）の効果を奏するとともに、保持シール材を排ガス浄化装置に用いる際、上記マットの有機バインダの添着量が多い方の面をケーシングと接触させ、有機バインダの添着量が少ない方の面を排ガス処理体と接触させるように配置することにより、さらに、以下の効果を奏する。

（８）保持シール材を排ガス浄化装置に用いる際、排ガス処理体にマットを巻き付けるので、マットのケーシングと接触する面から無機繊維が飛散しやすいが、ケーシングと接触する部分の有機バインダの添着量が多いので、無機繊維がより飛散しにくく、キャニングにおける無機繊維の飛散量をさらに効果的に抑制することができる。

（９）マットを上記のように配設することにより、ケーシングとの接触部分でのマットの割れを防止することができるとともに、排ガス処理体との接触部分でしわの発生を防止することができる。
すなわち、マットのケーシングと接触する部分で有機バインダの添着量が少ないと、キャニングの際、マットのケーシングと接触する部分に割れが発生し、排ガスが割れが発生した部分を通過し易くなるが、第二実施形態では、そのような不都合の発生を抑制することができる。
また、マットの排ガス処理体と接触する部分に有機バインダの添着量が多すぎると、逆に排ガス処理体と接触する部分にしわが発生し、やはり排ガスがしわが発生した部分を通過し易くなるが、第二実施形態では、そのような不都合の発生を抑制することができる。

（実施例２〜３）
実施例１の（ａ−１）〜（ａ−５）と同様にしてマットを準備した。
また、（ｂ）含浸工程、（ｃ）脱水工程では、実施例１と同様にして、無機バインダを無機繊維に添着した。

（ｄ）吹付工程
実施例１と同様に調製した有機バインダを用い、吹付量を調節することにより、上部及び下部に、添着量が異なるように、有機バインダを添着した。この後、実施例１と同様に（ｅ）乾燥工程及び（ｆ）裁断工程を行って保持シール材１０を製造した。

（比較例４）
無機バインダを添着しなかったほかは、実施例２と同様にして、保持シール材を製造した。比較例４における有機バインダ及び無機バインダの添着量を下記の表２に示す。

（比較例５）
有機バインダを添着しなかったほかは、実施例２と同様にして、保持シール材を製造した。比較例５における有機バインダ及び無機バインダの添着量を下記の表２に示す。

実施例２〜３及び比較例４〜５に関し、実施例１と同様に、無機バインダ及び有機バインダの添着量を決定し、マットを構成する無機繊維の飛散量の測定、マットの面圧の測定、及び、マットのせん断応力の測定を行った。その結果を下記の表２に示す。

表２に示すように、保持シール材を構成するマットに無機バインダが無機繊維単位重量当たり１．０ｇ／１００ｇ添着されているとともに、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部に有機バインダの添着量が多く、中央部及び下部には上部に比べて有機バインダの添着量が少ない実施例２や主に下部に有機バインダの添着量が多く、中央部及び上部には下部に比べて有機バインダの添着量が少ない実施例３では、有機バインダの添着量が実施例２とほぼ同様で、無機バインダが添着されていない比較例４と比べて無機繊維の飛散量は変わらないが、面圧が高く、せん断応力も高い。一方、有機バインダが添着されていない比較例５では、面圧及びせん断応力は、実施例２，３と変わらないが、無機繊維の飛散量が高い。このように、実施例２、３では、無機繊維の飛散量、面圧、せん断応力の全てで評価すると、比較例４、５に比べて、実施例２、３に係る保持シール材が優れていることが判明した。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態に係るマットの端面に形成された凹部及び凸部の形状は、凹部と凸部とが嵌合することができる形状であれば特に限定されないが、一組の凹部及び凸部からなる場合には、一方の端面の一部に幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍ〜幅３００ｍｍ×長さ１００ｍｍの大きさに渡って突出した凸部が形成されており、他方の端面の一部にそれに嵌合する形状の凹部が形成されていることが望ましい。

このような凹部及び凸部の形状を有するマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合には、保持シール材で排ガス処理体を確実に保持することができるので、取り扱い性に優れることとなる。
凸部の大きさが、幅１０ｍｍ×長さ１０ｍｍよりも小さい場合、及び、幅３００ｍｍ×長さ１００ｍｍよりも大きい場合には、排ガス処理体にマットを巻き付けた際に、マットの端面同士との接触面積が少ないため、マットの端面同士が当接されにくくなる。その結果、保持シール材が排ガス処理体を保持しにくくなる。
なお、本発明の実施形態に係るマットにおいて、上記マットの端面には、互いに嵌合する複数の凹部及び凸部が形成されていてもよいし、凹部及び凸部が形成されていなくてもよい。

本発明の第一実施形態に係るマットにおいて説明した「平面視略矩形」とは、図１に示したような、凸部及び凹部を含む概念である。また、「平面視略矩形」には、マットの角部が、９０°以外の角度を有する形状も含まれる。例えば、マットの角部が、鋭角又は鈍角を有する形状であってもよいし、曲率を有する形状であってもよい。

本発明による第一実施形態に係る保持シール材には、さらに膨張材が含有されていてもよい。膨張材は、４００〜８００℃の範囲で膨脹する特性を有するものが好ましい。
マットに膨張材が含有されていると、４００〜８００℃の範囲でマットが膨張するようになるため、ガラス繊維の強度が低下する７００℃を超えるような高温域においても、保持シール材として使用する際の保持力を向上させることができる。

膨張材としては、例えば、バーミキュライト、ベントナイト、金雲母、パーライト、膨脹性黒鉛、及び、膨脹性フッ化雲母等が挙げられる。これらの膨張材は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
膨張材の添加量は、特に限定されないが、マットの全重量に対して１０〜５０重量％であることが好ましく、２０〜３０重量％であることがより好ましい。

本発明の実施形態に係るマットを排ガス浄化装置の保持シール材として用いる場合、排ガス浄化装置を構成する保持シール材の枚数は特に限定されず、１枚の保持シール材であってもよいし、互いに結合された複数枚の保持シール材であってもよい。
複数枚の保持シール材を結合する方法としては、特に限定されず、例えば、ミシン縫いで保持シール材同士を縫合する方法、粘着テープ又は接着材等で保持シール材同士を接着する方法等が挙げられる。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を構成するケーシングの材質は、耐熱性を有する金属であれば特に限定されず、具体的には、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属類が挙げられる。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を構成するケーシングの形状は、略円筒型形状の他、クラムシェル型形状、ダウンサイジング型形状等を好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の形状は、柱状であれば特に限定されず、略円柱状の他に、例えば、略楕円柱状や略角柱状等任意の形状、大きさのものであってもよい。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体としては、コージェライト等からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素等からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体を主にセラミックを含む接着材層を介して複数個結束してなる集合型ハニカム構造体であってもよい。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体には、触媒が担持されていてもよい。
排ガス処理体に担持されている触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属、又は、酸化セリウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

本発明の実施形態に係る排ガス浄化装置において、排ガス処理体がハニカム構造体である場合、セルに封止材が設けられずに、セルの端部が封止されていなくてもよい。この場合、排ガス処理体は、白金等の触媒を担持させることによって、排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化する触媒担体として機能する。

本発明の保持シール材においては、保持シール材を構成する所定の厚さのマットには、無機バインダ及び有機バインダが添着されており、上記有機バインダは、上記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部及び下部に添着されていることを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の第一実施形態、及び、本発明のその他の実施形態で詳述した種々の構成（例えば、ガラス繊維の組成、マットの形状、マットの製造方法等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。

１０、１１０ 保持シール材
１１ マット
１００ 排ガス浄化装置
１２０、１４０ ケーシング
１３０ 排ガス処理体

Claims (16)

1. 排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容するケーシングと、前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設される無機繊維からなる保持シール材とから構成される排ガス浄化装置に用いられる保持シール材であって、
   前記保持シール材を構成する所定の厚さのマットには、無機バインダ及び有機バインダが添着されており、
   前記有機バインダは、前記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に分割した際、主に上部及び下部に添着されていることを特徴とする保持シール材。
2. 前記マットの前記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、前記マットの前記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、前記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、前記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い請求項１に記載の保持シール材。
3. 前記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであり、前記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、前記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多いか、又は、
   前記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、０．５〜１０．０ｇ／１００ｇであり、前記上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、前記下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量より多い請求項２に記載の保持シール材。
4. 前記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の保持シール材。
5. 前記無機バインダの無機繊維単位重量当たりの添着量は、固形分換算で０．５〜３．０ｇ／１００ｇである請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材。
6. 前記保持シール材を構成するマットには、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されている請求項１〜５のいずれかに記載の保持シール材。
7. 前記有機バインダは、前記マットを厚さ方向に上部、中央部、下部に３等分した際、主に上部及び下部に添着されている請求項１〜６のいずれかに記載の保持シール材。
8. 前記有機バインダの少なくとも６０％以上が上部及び下部に添着されている請求項１〜７のいずれかに記載の保持シール材。
9. マットの上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マットの下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍であるか、又は、マットの下部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量は、マットの上部の無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量の３〜５倍である請求項１〜８のいずれかに記載の保持シール材。
10. ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、
    前記マットを、無機バインダを含む無機バインダ含有液と接触させ、前記マット中の無機繊維に無機バインダを含浸させる含浸工程と、
    前記無機バインダ含有液が付着したマットを脱水処理することにより、前記無機繊維に対する前記無機バインダ含有液の付着量を所定の範囲に制御する脱水工程と、
    前記マットの上部側主面及び下部側主面に、有機バインダを含む有機バインダ含有液の液滴を吹き付ける吹付工程と、
    無機バインダ含有液及び有機バインダ含有液を含有したマットを乾燥させる乾燥工程と
    を含むことを特徴とする保持シール材の製造方法。
11. 前記無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択される少なくとも一種の無機繊維から構成されている請求項１０に記載の保持シール材の製造方法。
12. 前記無機バインダ含有液は、アルミナゾル又はシリカゾルである請求項１０又は１１に記載の保持シール材の製造方法。
13. 前記脱水処理は、吸引脱水により行う請求項１０〜１２のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
14. 前記有機バインダ含有液は、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックスである請求項１０〜１３のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
15. ケーシングと、
    前記ケーシングに収容された排ガス処理体と、
    前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、前記排ガス処理体及び前記ケーシングの間に配設された保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
    前記保持シール材は、請求項１〜９のいずれかに記載の保持シール材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
16. ケーシングと、
    前記ケーシングに収容された排ガス処理体と、
    前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、前記排ガス処理体及び前記ケーシングの間に配設された保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
    前記保持シール材は、請求項１０〜１４のいずれかに記載の保持シール材の製造方法により得られた保持シール材であることを特徴とする排ガス浄化装置。

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