JP2018021276A - 無機繊維成形体、排ガス浄化装置用マット及び排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このニードル痕密集部20にあっては、ニードル痕21,22及び23において表裏側どちらからニードルが打たれたものであっても構わないが、無機繊維成形体の表側からニードルを打つことにより、ニードル痕21,22が形成され、無機繊維成形体の裏側からニードルを打つことによりニードル痕23が形成されている場合とする。
ニードル痕21の列とニードル痕22の列との平均間隔jは、通常3.5〜8.5mm特に4.5〜6.5mm程度が好ましい。
ニードル痕23の列の平均長さhに対する各ニードル痕21,22の列の縦方向の平均長さiの比は、通常0.10以上2.67以下であり、好ましくは0.14以上0.88以下である。
本発明の無機繊維成形体を構成する無機繊維としては、特に制限はなく、シリカ、アルミナ/シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア等の単独、又は複合繊維が挙げられるが、特に好ましいのはアルミナ/シリカ系繊維、特に結晶質アルミナ/シリカ系繊維である。アルミナ/シリカ系繊維のアルミナ/シリカの組成比(重量比)は60〜95/40〜5の範囲にあるのが好ましく、さらに好ましくは70〜74/30〜26の範囲である。
本発明の無機繊維成形体の面密度(単位面積当りの質量)は、用途に応じて適宜決定されるが、好ましくは通常400〜3000g/m2程度とされる。
本発明の無機繊維成形体の製造方法には特に制限はないが、通常、ゾル−ゲル法により無機繊維前駆体のマット状集合体を得る工程と、得られた無機繊維前駆体のマット状集合体にニードリング処理を施す工程とを含む方法により製造される。この方法において、ニードリング処理後は、ニードリング処理された無機繊維前駆体のマット状集合体を焼成して無機繊維のマット状集合体とする焼成工程が行われる。
ゾル−ゲル法によりアルミナ/シリカ系繊維のマット状集合体を製造するには、まず、塩基性塩化アルミニウム、珪素化合物、増粘剤としての有機重合体及び水を含有する紡糸液をブローイング法で紡糸してアルミナ/シリカ繊維前駆体の集合体を得る。
塩基性塩化アルミニウム;Al(OH)3−xClxは、例えば、塩酸又は塩化アルミニウム水溶液に金属アルミニウムを溶解させることにより調製することができる。上記の化学式におけるxの値は、通常0.45〜0.54、好ましくは0.5〜0.53である。珪素化合物としては、シリカゾルが好適に使用されるが、その他にはテトラエチルシリケートや水溶性シロキサン誘導体などの水溶性珪素化合物を使用することもできる。有機重合体としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子化合物が好適に使用される。これらの重合度は、通常1000〜3000である。
紡糸(紡糸液の繊維化)は、通常、高速の紡糸気流中に紡糸液を供給するブローイング法によって行われ、これにより、アルミナ短繊維前駆体が得られる。上記の紡糸の際に使用する紡糸ノズルの構造は、特に制限はないが、例えば、特許第2602460号公報に記載されているような、エアーノズルより吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルより押し出される紡糸液流とは並行流となり、しかも、空気の並行流は充分に整流されて紡糸液と接触する構造のものが好ましい。
紡糸により得られたアルミナ/シリカ系繊維前駆体のマット状集合体は、次いでニードリング処理を施す。好ましくは、マット状集合体の両面からニードルによるニードリング処理が行われる。
ニードリング処理後の焼成は、通常900℃以上、好ましくは1000〜1300℃の温度で行う。焼成温度が900℃未満の場合は結晶化が不十分なため強度の小さい脆弱なアルミナ/シリカ系繊維しか得られず、焼成温度が1300℃を超える場合は繊維の結晶の粒成長が進行して強度の小さい脆弱なアルミナ/シリカ系繊維しか得られない。
無機繊維成形体を50×50mmの正方形に切断してサンプルとし、サンプルの一方の面から可視光を当て、他方の面に投影されるニードル痕の陰にマジックペンで点描する。この点の数をカウントしてニードル痕の位置及び1個の密集部当りのニードル痕の数を測定する。
サンプルの一方の面から可視光を当て、他方の面をCCDカメラにて撮像し、ニードル痕の陰の部分について図5のように明度分布図を作成し、半値幅を求めてニードル痕の直径とする。
無機繊維成形体を長方形(340mm×114mm)に打ち抜いてマットとする。なお、この長方形の短辺方向は、無機繊維成形体の原反ロールの巻き出し方向とし、長辺方向はこれと直交方向とする。
塩基性塩化アルミニウム(アルミニウム含有量70g/L、Al/Cl=1.8(原子比))水溶液に、シリカゾルを、最終的に得られるアルミナ繊維の組成がAl2O3:SiO2=72:28(重量比)となるように加え、更に、ポリビニルアルコールを加えた後、濃縮して、粘度40ポイズ、アルミナ・シリカ含量約30重量%の紡糸液を調製し、該紡糸液を用いてブローイング法で紡糸した。これを集綿してアルミナ/シリカ系繊維前駆体のマット状集合体を得た。このマット状集合体にニードルパンチを実施した後、1200℃で焼成し、幅1260mm、厚さ11.7mm、嵩密度0.128g/cm3の長尺マット状結晶質アルミナ/シリカ系繊維成形体(焼成綿)(以下、「原反」と称す場合がある。)を得た。
上記各長さについては、原反サンプル(縦:10cm、横:5cm、厚さ:11.7mm)の表面画像をマイクロスコープ(キーエンス社製)により取得し、該画像を解析することで、各長さに対して10点測定し、該測定値の平均を記載した。
実施例1において、奇数番目のニードル痕11,13,15を偶数番目のニードル痕12,14のY方向の中間に位置させることにより、各稜線部2a,2b,2c,2dが同一高さとなり、凸条が平面視において対称性の高い菱形を呈するようにしたこと以外は実施例1と同様にして無機繊維成形体マットを製造した。このマットにあっては、ピーク部P1,P2の凹部3からの比高dは実施例1と同一であった。
ニードル痕密集部をマット長手方向と平行方向に並列に形成してマット表面を波板状の(即ち、多数の平行な尾根が谷を挟んで設けられた)凹凸面とした。波のピッチは6.1mm、波の高さ(尾根の谷からの比高)は700μmとした。その他は実施例1と同様とした。
無機繊維成形体の嵩密度を0.305g/cm3としたこと以外は実施例1,2、比較例1と同様にしてマットを製造した。
無機繊維成形体の嵩密度を0.346g/cm3としたこと以外は実施例1,2、比較例1と同様にしてマットを製造した。
2 凸条
2a〜2d 稜線部
3 凹部
11〜15,20 ニードル痕密集部
21〜23 ニードル痕
Claims (8)
- 無機繊維のマット状集合体で構成され、
該マット状集合体の厚み方向を含む方向に延在したニードル痕を有する無機繊維成形体において、
複数のニードル痕が密集したニードル痕密集部が散開して設けられており、
ニードル痕密集部同士の間の凸条が蛇行して延在していることを特徴とする無機繊維成形体。 - 請求項1において、ニードル痕の平均直径が450〜700μmであることを特徴とする無機繊維成形体。
- 請求項1又は2において、前記蛇行のピッチLが6〜30mmであることを特徴とする無機繊維成形体。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記凸条は、蛇行の屈曲部がそれぞれピーク部(P1,P2)となっており、ピーク部(P1,P2)同士の間が稜線部となっていることを特徴とする無機繊維成形体。
- 請求項4において、凸条同士の間の凹部からのピーク部(P1,P2)の比高dが0.1〜6.0mmであることを特徴とする無機繊維成形体。
- 請求項1ないし5のいずれか1項において、前記凸条間の距離Mが5〜20mmであり、蛇行の幅Nが2〜10mmであることを特徴とする無機繊維成形体。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の無機繊維成形体を含むことを特徴とする排ガス浄化装置用マット。
- 触媒担持体と、該触媒担持体の外側を覆うケーシングと、該触媒担持体と該ケーシングとの間に介装されたマットとを備える排ガス浄化装置において、該マットが請求項7に記載のマットであることを特徴とする排ガス浄化装置。
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