JP2015063925A - 保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置の製造方法、及び、排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
有機結合剤は、排ガス浄化装置の使用時に高温の排ガスが排ガス処理体に流入し排ガス浄化装置の温度が上昇した際に、加熱されることで軟化する。
そして、有機結合剤が加熱されることで軟化した後には、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分となることがある。
また、本発明は、上記保持シール材の製造方法、上記保持シール材を用いた排ガス浄化装置の製造方法、及び、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。
上記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、
上記マットを厚さ方向に第一の表面部、中央部、第二の表面部に三等分した際、
上記第一の表面部における有機結合剤の添着量が上記中央部における有機結合剤の添着量よりも多く、かつ、上記第二の表面部における有機結合剤の添着量よりも多いことを特徴とする。
そのため、排ガス処理体に保持シール材を巻き付ける際にマットの第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面になるように巻きつけると、マットの第二の表面部側の面には有機結合剤の添着量が少ないため、排ガス浄化装置とした後に有機結合剤が加熱されることで軟化しても、マットと金属ケーシングの間の保持力が受ける影響が小さい。
そのため、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない保持シール材とすることができる。
無機結合剤には無機粒子が含まれており、結合剤層に無機粒子が含まれていると、無機粒子により結合剤層の皮膜強度が向上し、無機繊維から結合剤層が剥がれにくくなる。
また、無機粒子は排ガス浄化装置の使用後にも燃焼せず無機繊維の表面に残存し、無機繊維の表面全体にわたって無数の凹凸が形成される。これは、有機結合剤が焼失したことにより、結合剤層中に分散していた無機粒子が露出したためであると考えられる。無機繊維の表面全体にわたって無機粒子による凹凸が形成されると、有機結合剤が焼失後、無機繊維同士が接触した際に無機繊維同士が凹凸により引っ掛かり、無機繊維の表面が滑ることが防止されるので、面圧を向上させやすくなる。
なお、本明細書において、無機繊維の表面の全てが結合剤層で覆われている必要はなく、本発明の効果を奏する限りにおいて、無機繊維の表面の一部に結合剤層が形成されていない部位があってもよい。
上記構成であると、マットの第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面になるように保持シール材を排ガス処理体に巻きつけた際に、マットと金属ケーシングの間の保持力が受ける影響をより小さくすることができ好ましい。
無機粒子が高分子樹脂成分中に分散していると、無機繊維の表面の大部分にわたって結合剤層の強度がより均一に向上する。そのため、保持シール材の面圧を高くすることができる。
上記マットの上記中央部を600℃/1時間加熱した前後での重量減少率が、加熱前の中央部の重量100%に対して0.1〜7.0%であることが望ましい。
マットを600℃/1時間加熱した前後での重量減少率は、マットに含まれる有機結合剤の添着量に相当する。
有機結合剤のガラス転移温度が5℃以下であると、繊維飛散を防止しやすくなるため好ましい。
このように使用することによって、有機結合剤の添着量のマットの厚さ方向における分布に偏りを設けた効果が好適に発揮される。
有機結合剤及び無機結合剤を含む結合剤溶液を上記マットに付与する付与工程と、
上記結合剤溶液が付与された上記マットを熱風乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする。
上記工程であると、無機繊維表面に有機結合剤及び無機結合剤を含んだ結合剤層を形成し、有機結合剤の添着量のマットの厚さ方向における分布に偏りを設けて本発明の保持シール材を製造することができる。
結合剤溶液に高分子系分散剤が含まれていると、無機結合剤中の無機粒子を結合剤溶液中に均一に分散させることができるため、無機繊維の表面の大部分にわたって無機粒子を添着させて結合剤層の強度を均一に向上させることができる。
上記巻付体を、上記マットの上記第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面となるように上記金属ケーシング内に配設することを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法によると、有機結合剤の添着量の少ないマットの第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面に配設されるので、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない排ガス浄化装置を製造することができる。
上記金属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金属ケーシングの間に配設された本発明の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
上記マットの上記第一の表面部側の面が上記排ガス処理体側に配置され、かつ、上記マットの上記第二の表面部側の面が上記金属ケーシング側に配置されていることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、有機結合剤の添着量の少ないマットの第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面に配設されているので、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない排ガス浄化装置とすることができる。
以下、本発明の保持シール材について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成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。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
本発明の保持シール材は、表面が結合剤層で覆われた無機繊維を含む所定の厚さのマットからなる保持シール材であって、
上記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、
上記マットを厚さ方向に第一の表面部、中央部、第二の表面部に三等分した際、
上記第一の表面部における有機結合剤の添着量が上記中央部における有機結合剤の添着量よりも多く、かつ、上記第二の表面部における有機結合剤の添着量よりも多いことを特徴とする。
無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、及び、ムライト繊維の少なくとも1種である場合には、耐熱性に優れているので、排ガス処理体が充分な高温に晒された場合であっても、変質等が発生することはなく、保持シール材としての機能を充分に維持することができる。また、無機繊維が生体溶解性繊維である場合には、保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製する際に、飛散した無機繊維を吸入等しても、生体内で溶解するため、作業員の健康に害を及ぼすことがない。
アルミナシリカ繊維の組成比としては、重量比でAl2O3:SiO2=60:40〜80:20であることが好ましく、Al2O3:SiO2=70:30〜74:26であることがより好ましい。
ニードリング法により得られるマットを構成する無機繊維の平均繊維長は、1〜150mmであることが好ましく、10〜80mmであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維長が1mm未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の交絡が不充分となり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。また、無機繊維の平均繊維長が150mmを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、保持シール材を構成する繊維本数が減少するため、マットの緻密性が低下する。その結果、保持シール材のせん断強度が低くなる。
抄造法により得られるマットを構成する無機繊維の平均繊維長は、0.1〜20mmであることが好ましい。
無機繊維の平均繊維長が0.1mm未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、もはや繊維としての特徴を実質上示さなくなり、マット状繊維集合体にしたときに繊維同士に好適な絡み合いが起こらず、十分な面圧を得ることが困難になる。また、無機繊維の平均繊維長が20mmを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、抄造工程で水に繊維を分散したスラリー溶液中の繊維同士の絡み合いが強くなりすぎるため、マット状繊維集合体としたときに繊維が不均一に集積しやすくなる。
そのため、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない保持シール材とすることができる。
上記重量減少率は、第1の表面部11aに含まれる有機結合剤の添着量に相当する。
上記重量減少率が0.5%未満の場合、無機繊維の飛散を抑制する効果が小さくなる。10.0%を超える場合、無機繊維の飛散を抑制する効果はほとんど変わらず、排ガスの熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。そのため、有機結合剤の添着量はできるだけ少ない方が望ましく、重量減少率が10.0%以下であることが望ましく、3.0%以下であることがより望ましく、2.0%以下であることがさらに望ましい。
上記重量減少率は、中央部11cに含まれる有機結合剤の添着量に相当する。
第二の表面部11bにおける重量減少率(有機結合剤の添着量)の好ましい範囲も、中央部11cにおける重量減少率(有機結合剤の添着量)と同様である。
上記無機ゾル分散溶液(無機粒子溶液)としては特に限定されず、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。
上記無機粒子としては、アルミナゾルに由来するアルミナ粒子、シリカゾルに由来するシリカ粒子が好ましい。
無機粒子の粒子径については、特に限定されないが、無機粒子の平均粒子径が0.005〜0.1μmであることが好ましい。
また、結合剤層に含まれる無機粒子は、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散してなることが望ましい。
結合剤層に無機粒子が含まれていると、無機粒子により結合剤層の皮膜強度が向上し、無機繊維から結合剤層が剥がれにくくなる。
また、無機粒子は排ガス浄化装置の使用後にも燃焼せず無機繊維の表面に残存し、無機繊維の表面全体にわたって無数の凹凸が形成される。これは、有機結合剤が焼失したことにより、結合剤層中に分散していた無機粒子が露出したためであると考えられる。無機繊維の表面全体にわたって無機粒子による凹凸が形成されると、有機結合剤が焼失後、無機繊維同士が接触した際に無機繊維同士が凹凸により引っ掛かり、無機繊維の表面が滑ることが防止されるので、面圧を向上させやすくなる。
上記無機結合剤の添着量が上記無機繊維100重量部に対して0.3重量部未満の場合、無機粒子の含有量が不足するため面圧の向上効果が小さくなりやすい。15.0重量部を超える場合、面圧の向上という効果はほとんど変わらないが、結合剤層が硬くなりすぎることがあり、無機繊維の飛散を抑制しにくくなる。
結合剤層が高分子系分散剤を含有していると、無機結合剤としての無機粒子が、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散しやすくなる。そのため、結合剤層の皮膜強度をさらに向上させやすくなる。
これらの中では、親水性合成高分子物質が望ましく、アニオン性高分子系分散剤がより望ましい。アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は500〜100000であることが望ましい。アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)による分子量測定から算出することができる。
なお、上記試験片は、結合剤層の原料となる結合剤溶液を枠付きポリプロピレン製樹脂板に流し込み、50℃で放置して乾燥させ、皮膜状にすることにより作製することができる。
保持シール材の厚さが2.0mm未満であると、保持シール材の面圧が排ガス処理体を保持するのに充分でなくなる。そのため、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体に体積変化が生じた場合、保持シール材は排ガス処理体の体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体にクラック等が発生しやすくなる。
また、保持シール材の嵩密度が0.30g/cm3を超えると、保持シール材が硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。
保持シール材に膨張材が含有されていると、400〜800℃の範囲で保持シール材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。
膨張材の添加量は、特に限定されないが、保持シール材の全重量に対して10〜50重量%であることが望ましく、20〜30重量%であることがより望ましい。
本発明の保持シール材の製造方法は、本発明の保持シール材を製造する方法として適している。
有機結合剤及び無機結合剤を含む結合剤溶液を上記マットに付与する付与工程と、
上記結合剤溶液が付与された上記マットを熱風乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする。
本発明の保持シール材の製造方法では、まず、無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程を行う。
保持シール材を構成するマットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、ニードリング法又は抄造法により製造することができる。
ニードリング法の場合、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マットの準備が完了する。
次に、有機結合剤及び無機結合剤を含む結合剤溶液をマットに付与する。
まず、無機結合剤溶液と、高分子系分散剤を混合した溶液を調製した後、水中に分散させた有機結合剤(有機結合剤溶液)と混合することにより結合剤溶液を調製する。まず、無機結合剤と高分子系分散剤を混合した溶液を調製することで、無機結合剤としての無機粒子の表面を高分子系分散剤によって被覆する。続いて、水中に分散させた有機結合剤と混合することによって、水中に、高分子系分散剤によって被覆された無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子樹脂成分とを分散させることができる。
なお、高分子系分散剤は必要に応じて添加すればよく、高分子系分散剤を添加しない場合は無機結合剤と有機結合剤を混合して結合剤溶液を調製すればよい。
結合剤溶液中の高分子系分散剤の濃度は、特に限定されないが、50〜1000ppmであることが望ましい。高分子系分散剤の濃度が50ppm未満の場合には、高分子系分散剤の量が不足するため結合剤溶液中で無機結合剤としての無機粒子と、有機結合剤としての高分子樹脂成分の凝集を抑制させにくくなり、1000ppmを超える場合は、分散させる効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
また、結合剤溶液には、結合剤溶液のpHを調整するためのpH調整剤を添加してもよい。
この付与工程において、マットを結合剤溶液と接触させる方法は、特に限定されず、例えば、マットを結合剤溶液に含浸することにより、マット中の無機繊維に結合剤溶液を付与させてもよく、カーテンコート法等の方法で結合剤溶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結合剤溶液を付与させてもよく、スプレーコーティングのように結合剤溶液を噴霧してマットに吹きつけてもよい。
さらに、結合剤溶液を付与させたマットを脱水処理することにより、上記マットを構成する無機繊維100重量部に対する上記結合剤溶液の付与量が50〜200重量部となるように調整することが望ましい。
次に、結合剤溶液が付与された上記マットを熱風乾燥させる。
乾燥工程では、上記結合剤溶液を付与した上記マットを、熱風乾燥させる乾燥工程を行い、上記有機結合剤及び上記無機結合剤を乾燥させ、結合剤溶液中の溶媒を蒸発させる。
熱風乾燥の温度は、特に限定されるものではないが、熱風の温度が100〜150℃程度であることが望ましい。
熱風の温度が100〜150℃であり、熱風をマットの一方の主面に当たるように吹き付ける場合、有機結合剤は以下のように偏る。
風速を1.0m/s未満とすると、有機結合剤の添着量は、熱風を吹き付けた主面近傍において大きくなる。そのため、本発明の保持シール材を製造するためには、第一の表面部側の主面から熱風を吹き付ける。
風速を1.0m/s以上、1.5m/s未満とすると、有機結合剤の添着量が厚さ方向にわたって均一となる。そのため、本発明の保持シール材の製造には適さない。
風速を1.5m/s以上とすると、有機結合剤の添着量は、熱風を吹き付けた主面と反対側の主面近傍において大きくなる。そのため、本発明の保持シール材を製造するためには、第二の表面部側の主面から熱風を吹き付ける。
熱風乾燥の際には、マットを、通気孔を有する板で上下から挟み、マットに過剰な負荷がかからないようにした状態で、マットの一方の主面(望ましくは第二の表面部側の主面)側から他方の主面側に向けて熱風を吹き付け、通気孔からマットに熱風を通気することが望ましい。
これまでの工程により、本発明の保持シール材を製造することができる。
本発明の排ガス浄化装置は、金属ケーシングと、
上記金属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金属ケーシングの間に配設された本発明の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
上記マットの上記第一の表面部側の面が上記排ガス処理体側に配置され、かつ、上記マットの上記第二の表面部側の面が上記金属ケーシング側に配置されていることを特徴とする。
図2に示すように、本発明の排ガス浄化装置100は、金属ケーシング130と、金属ケーシング130に収容された排ガス処理体120と、排ガス処理体120及び金属ケーシング130の間に配設された保持シール材10とを備えている。
排ガス処理体120は、多数のセル125がセル壁126を隔てて長手方向に並設された柱状のものである。なお、金属ケーシング130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となる。
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)120の排ガス流入側端面120aに開口した一のセル125に流入し、セル125を隔てるセル壁126を通過する。この際、排ガス中のPMがセル壁126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120bに開口した他のセル125から流出し、外部に排出される。
本発明の排ガス浄化装置では、本発明の保持シール材が用いられており、有機結合剤の添着量の少ない第二の表面部側の面が金属ケーシング側に配置されている。有機結合剤の添着量が少ないと、有機結合剤が軟化してもマットと金属ケーシングの間の保持力が受ける影響が小さい。
そのため、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない排ガス浄化装置とすることができる。
これら多孔質焼成体は、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊されやすい。しかし、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体120の側面の周囲には保持シール材10が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス処理体120にクラック等が発生するのを防止することができる。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、本発明の保持シール材を、上記マットの上記第一の表面部側の面が排ガス処理体側の面となるように排ガス処理体に向けて巻きつけて巻付体を作製し、
上記巻付体を、上記マットの上記第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面となるように上記金属ケーシング内に配設することを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、図4に示すように排ガス処理体120の周囲に沿って保持シール材10を巻き付け、巻付体140とする。次に、この巻付体140を金属ケーシング130に収容することで、本発明の排ガス浄化装置を製造する。
圧入方式(スタッフィング方式)によって巻付体を金属ケーシングに収容する場合、金属ケーシングの内径(排ガス処理体を収容する部分の内径)は、上記巻付体の外径より若干小さくなっていることが望ましい。
これらの工程を経て、本発明の排ガス浄化装置が製造される。
そのため、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない保持シール材とすることができる。
上記工程であると、無機繊維表面に有機結合剤及び無機結合剤を含んだ結合剤層を形成し、有機結合剤の添着量のマットの厚さ方向における分布に偏りを設けて本発明の保持シール材を製造することができる。
上記方法によると、有機結合剤の添着量の少ないマットの第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面に配設されるので、排ガス浄化装置の使用後であっても、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない排ガス浄化装置を製造することができる。
以下、本発明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。
(a)マット準備工程
まず、以下の手順により無機繊維を含むマットを準備した。
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、Al2O3:SiO2=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繊維径の平均が5.1μmである無機繊維前駆体を作製した。
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。
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/cm2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。
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。無機繊維の繊維径の平均は、5.1μmであり、最小値は、3.2μmであった。このようにして得られた焼成シート状物は、嵩密度が0.15g/cm3であり、目付量が1400g/m2である。
上記工程(a−4)で得られた焼成シート状物を切断して、無機繊維を含むマットを作製した。
(b−1)有機結合剤溶液調製工程
ガラス転移温度が−31℃であるアクリルゴムを水に分散させたアクリレート系ラテックス(日本ゼオン社製 Nipol LX874(固形分濃度:45wt%))を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が2重量%の有機結合剤溶液を調製した。
アルミナコロイド溶液(アルミナゾル)(日産化学工業社製 アルミナゾル550(固形分濃度:15wt%))を水で希釈し、アニオン性高分子系分散剤(サンノプコ社製 ノプコサントRFA)を添加して充分攪拌することで、無機結合剤としての無機粒子の固形分濃度が2重量%であり、上記アニオン性高分子系分散剤の濃度が500ppmである無機結合剤溶液を調製した。
上記工程(b−2)で得られた無機結合剤溶液に上記工程(b−1)で得られた有機結合剤溶液を、無機結合剤溶液:有機結合剤溶液=1:1の重量比になるよう加え充分攪拌し、有機結合剤としての高分子樹脂成分が固形分濃度で1重量%、無機結合剤としての無機粒子が固形分濃度で1重量%、上記アニオン性高分子系分散剤の濃度が250ppmである結合剤溶液を調製した。
上記工程(b−3)で得られた結合剤溶液を、カーテンコート法により(a)マット準備工程で得られたマットに付与した。
上記工程(b−4)で得られた、結合剤溶液が付与されたマットを脱水機で吸引脱水することにより、上記結合剤溶液が、無機繊維100重量部に対して100重量部付与された状態となるように調製した。
上記工程(b−5)を終えたマットを、温度130℃、風速2m/sの熱風をマットの一方の主面から吹き付けることにより加熱熱風乾燥して、保持シール材とした。
熱風を吹き付けた側の主面を、マットの第二の表面部側の面とし、反対側の主面を、マットの第一の表面部側の面とする。
(b−4)付与工程において、カーテンコート法に代えて、スプレーによって結合剤溶液をマットに付与した。具体的には、マットの一方の主面に向けて、及び、他方の主面に向けて、無機繊維単位重量当たりの有機結合剤の添着量が、両方の主面側において同じになるようにスプレーを行った。
また、有機結合剤の添着量は、実施例1におけるマットの第一の表面部側の面における有機結合剤の添着量と同程度になるように調整した。
また、乾燥工程における乾燥条件は、温度130℃、風速1.2m/sの熱風をマットの一方の主面から吹き付けることにより加熱熱風乾燥して、保持シール材とした。
有機結合剤の添着量については、製造したマットを、100mm×100mmの大きさに切断し、切断したサンプルを厚さ方向に第一の表面部、中央部及び第二の表面部に三等分した後、酸化性雰囲気、600℃、1時間加熱して、加熱前のサンプルの重量に対する重量減少率を測定して求めた。
以下の方法により、実施例1及び比較例1の保持シール材について、有機結合剤を加熱した前後での摩擦係数の変化を測定した。
摩擦係数測定装置600では、装置の左右に、ステンレス鋼製の平板(左板610及び右板620)がそれぞれ対向するように配置されている。また、左板610はロードセルとなっており、左板610の右側の面(保持シール材と接する側の面)に加わる荷重を測定することができる。
左板610と保持シール材10aの間、及び、右板620と保持シール材10bの間(板と保持シール材の間)で滑らないように、左板610及び右板620の表面には突起部材640を設けた。
なお、保持シール材の第二の表面部側の面を中板630の側に配置した。
保持シール材10aは左板610及び中板630で挟まれ、保持シール材10bは中板630及び右板620で挟まれる。
また、中板630はロードセルとなっており、中板に加わる荷重を測定することができる。
その圧縮状態で10分保持(緩和)した。
図5(b)は中板を移動させた状態を示している。
なお、中板を移動させる方向は、中板に接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向と同じである。
移動中のロードセルの荷重値及び中板に加わる静摩擦力を測定し、静摩擦力が最大となるときの摩擦係数(静摩擦係数)を測定した。
続いて、保持シール材と中板の間の温度を300℃とし、20分保持して有機結合剤を加熱させたのちに、保持シール材と中板の間の温度を300℃に保った状態で摩擦係数の測定を行い、有機結合剤が加熱された後の摩擦係数とした。
11 マット
11a 第一の表面部
11b 第二の表面部
11c 中央部
100 排ガス浄化装置
120 排ガス処理体
130 金属ケーシング
140 巻付体
Claims (11)
- 表面が結合剤層で覆われた無機繊維を含む所定の厚さのマットからなる保持シール材であって、
前記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、
前記マットを厚さ方向に第一の表面部、中央部、第二の表面部に三等分した際、
前記第一の表面部における有機結合剤の添着量が前記中央部における有機結合剤の添着量よりも多く、かつ、前記第二の表面部における有機結合剤の添着量よりも多いことを特徴とする保持シール材。 - 前記マットの前記第二の表面部における前記有機結合剤の添着量は、前記中央部と同程度、又は、前記中央部よりも少ない請求項1に記載の保持シール材。
- 前記無機結合剤としての無機粒子が、前記有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散してなる請求項1又は2に記載の保持シール材。
- 前記マットの前記第一の表面部を600℃/1時間加熱した前後での重量減少率が、加熱前の第一の表面部の重量100%に対して0.5〜10.0%であり、
前記マットの前記中央部を600℃/1時間加熱した前後での重量減少率が、加熱前の中央部の重量100%に対して0.1〜7.0%である、請求項1〜3のいずれかに記載の保持シール材。 - 前記無機結合剤の添着量は、固形分換算で、無機繊維100重量部に対して0.3〜15.0重量部である請求項1〜4のいずれかに記載の保持シール材。
- 前記有機結合剤のガラス転移温度は5℃以下である請求項1〜5のいずれかに記載の保持シール材。
- 前記マットの前記第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面となるように前記マットを排ガス処理体に巻きつけて使用する請求項1〜6のいずれかに記載の保持シール材。
- 無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程と、
有機結合剤及び無機結合剤を含む結合剤溶液を前記マットに付与する付与工程と、
前記結合剤溶液が付与された前記マットを熱風乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。 - 前記結合剤溶液はさらに高分子系分散剤を含んでいる請求項8に記載の保持シール材の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の保持シール材を、前記マットの前記第一の表面部側の面が排ガス処理体側の面となるように排ガス処理体に向けて巻きつけて巻付体を作製し、
前記巻付体を、前記マットの前記第二の表面部側の面が金属ケーシング側の面となるように前記金属ケーシング内に配設することを特徴とする排ガス浄化装置の製造方法。 - 金属ケーシングと、
前記金属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金属ケーシングの間に配設された請求項1〜7のいずれかに記載の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
前記マットの前記第一の表面部側の面が前記排ガス処理体側に配置され、かつ、前記マットの前記第二の表面部側の面が前記金属ケーシング側に配置されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
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