JP2018105173A - 排気ガス処理装置用保持材および排気ガス処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を維持することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を提供する。
【解決手段】排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシング２との間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材３であって、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなることを特徴とする排気ガス処理装置用保持材である。
【選択図】図１
【解決手段】排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシング２との間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材３であって、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなることを特徴とする排気ガス処理装置用保持材である。
【選択図】図１
Description
本発明は、排気ガス処理装置用保持材および排気ガス処理装置に関する。
従来より、自動車等の車両には、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、各種排気ガス処理装置が装着されている。
このような排気ガス処理装置は、通常、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上にケーシングを設け、その中に多数の微細孔を有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。
上記排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられ、上記排気ガス処理体としては、金属製や合金製のものの他、セラミック製のもの等が知られており、セラミック製の排気ガス処理体としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。
このような排気ガス処理装置は、通常、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上にケーシングを設け、その中に多数の微細孔を有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。
上記排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられ、上記排気ガス処理体としては、金属製や合金製のものの他、セラミック製のもの等が知られており、セラミック製の排気ガス処理体としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。
上記排気ガス処理装置が触媒コンバーターである場合、一般に触媒コンバーターは、図１に断面図で示すように、（排気ガス処理体に相当する）筒状に形成された触媒担体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。
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、高温耐熱性を有するとともに、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（例えば、特許文献１（特開２００３−２８６８３７号公報）参照）。
そこで、排気ガス処理体を保持する保持材としては、従来より、アルミナ繊維等のセラミック繊維を単独であるいは混合し、所定厚でマット状に集成したものが提案されるようになっている。
そこで、排気ガス処理体を保持する保持材としては、従来より、アルミナ繊維等のセラミック繊維を単独であるいは混合し、所定厚でマット状に集成したものが提案されるようになっている。
上記排気ガス処理体を保持する保持材には、排気ガス処理体を所定位置に保持するために一定の面圧を有することが求められる。
このため、従来より、アルミナ繊維等のセラミック繊維からなるマット材を保持材として用い、マット材の充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））を向上させることが検討されていたが、マット材の充填密度を向上させるためには坪量の高いマット材を多量に使用する必要がある一方で、アルミナ繊維等は高価であることから、マット材の充填密度の増大にともなうコストの増加を招き易かった。
このため、従来より、アルミナ繊維等のセラミック繊維からなるマット材を保持材として用い、マット材の充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））を向上させることが検討されていたが、マット材の充填密度を向上させるためには坪量の高いマット材を多量に使用する必要がある一方で、アルミナ繊維等は高価であることから、マット材の充填密度の増大にともなうコストの増加を招き易かった。
また、上記排気ガス処理体は、内部を高温の排気ガスが流通するものであることから、保持材も熱劣化を生じて面圧の低下を招き、保持機能を十分に発揮し難い場合があった。
従って、本発明は、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を維持することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を提供するとともに、排気ガス処理装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明者等が鋭意検討を行った結果、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、
無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる
ことを特徴とする排気ガス処理装置用保持材、
（２）前記湿式成形体の厚さが６〜２５ｍｍである上記（１）に記載の排気ガス処理装置用保持材、
（３）排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとを含み、
前記排気ガス処理体と排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙において、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材が充填密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３に圧縮された状態で配設されている
ことを特徴とする排気ガス処理装置、
（４）前記圧縮された状態における湿式成形体の厚さが１〜１２ｍｍである上記（３）に記載の排気ガス処理装置、
を提供するものである。
（１）排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、
無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる
ことを特徴とする排気ガス処理装置用保持材、
（２）前記湿式成形体の厚さが６〜２５ｍｍである上記（１）に記載の排気ガス処理装置用保持材、
（３）排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとを含み、
前記排気ガス処理体と排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙において、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材が充填密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３に圧縮された状態で配設されている
ことを特徴とする排気ガス処理装置、
（４）前記圧縮された状態における湿式成形体の厚さが１〜１２ｍｍである上記（３）に記載の排気ガス処理装置、
を提供するものである。
本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を維持することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を提供できるとともに、係る排気ガス処理装置用保持材が配設された排気ガス処理装置を提供することができる。
先ず、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材について説明する。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなることを特徴とするものである。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなることを特徴とするものである。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、無機繊維を含有する湿式成形体からなる。
上記湿式成形体に含まれる無機繊維は湿式成形体を構成する骨格繊維として機能するものであって、上記無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリケート繊維、シリカ繊維および生体溶解性繊維から選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記湿式成形体に含まれる無機繊維は湿式成形体を構成する骨格繊維として機能するものであって、上記無機繊維としては、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリケート繊維、シリカ繊維および生体溶解性繊維から選ばれる一種以上を挙げることができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、アルミナ繊維とは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする非晶質繊維または多結晶質繊維を意味し、Ａｌ２Ｏ３を９０〜９９質量％、ＳｉＯ２を１〜１０質量％含むものが好適であり、Ａｌ２Ｏ３を９５〜９９質量％、ＳｉＯ２を１〜５質量％含むものがより好適であり、Ａｌ２Ｏ３を９６〜９９質量％、ＳｉＯ２を１〜４質量％含むものがさらに好適である。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、ムライト繊維とは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）およびシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維または多結晶質繊維を意味し、Ａｌ２Ｏ３を６０〜９０質量％、ＳｉＯ２を１０〜４０質量％含むものが好適であり、Ａｌ２Ｏ３を７０〜８５質量％、ＳｉＯ２を１５〜３０質量％含むものがより好適であり、Ａｌ２Ｏ３を７２〜８０質量％、ＳｉＯ２を２０〜２８質量％含むものがさらに好適である。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、アルミナシリケート繊維とは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）およびシリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維または多結晶質繊維を意味し、Ａｌ２Ｏ３を３０〜６０質量％、ＳｉＯ２を４０〜７０質量％含むものが好適であり、Ａｌ２Ｏ３を３５〜６０質量％、ＳｉＯ２を４０〜６５質量％含むものがより好適であり、Ａｌ２Ｏ３を４０〜６０質量％、ＳｉＯ２を４０〜６０質量％含むものがさらに好適である。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、シリカ繊維とは、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分とする非晶質繊維または多結晶質繊維を意味し、Ａｌ２Ｏ３を１〜２０質量％、ＳｉＯ２を８０〜９９質量％含むものが好適であり、Ａｌ２Ｏ３を１〜１０質量％、ＳｉＯ２を９０〜９９質量％含むものがより好適であり、Ａｌ２Ｏ３を１〜５質量％、ＳｉＯ２を９５〜９９質量％含むものがさらに好適である。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、生体溶解性繊維としては、生体内で分解される溶解性（分解性）を有する無機繊維であれば特に限定されないが、生体内での溶解性が付与された人造非晶質無機繊維を挙げることができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体を構成する無機繊維は、平均長さが０．０１〜１００ｍｍであるものが好ましく、０．０５〜５０ｍｍであるものがより好ましく、０．１〜１０ｍｍであるものがさらに好ましい。
上記骨格繊維の平均長さは、骨格繊維１００本の長さを光学顕微鏡で測定したときの算術平均値を意味する。
上記骨格繊維の平均長さは、骨格繊維１００本の長さを光学顕微鏡で測定したときの算術平均値を意味する。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体は、無機繊維を含む繊維が一方向または交互に交差するように配設されたものであって、湿式製法により得られた湿式成形物を適宜乾燥処理したものであることが好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、上記湿式成形体は、無機繊維を、乾燥状態で、６０〜９９．９質量部含むものであることが好ましく、７０ 〜９９質量部含むものであることがより好ましく、７５〜９９質量部含むものであることがさらに好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材が、無機繊維を上記割合で含むものであることにより、優れた耐熱性および耐久性を容易に発揮することができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、湿式成形体中に、上記無機繊維とともに、本発明の効果を奏する範囲内において、必要に応じて、さらに有機バインダーおよび無機バインダーから選ばれる一種以上のバインダー等を含んでもよい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体中における上記バインダーの含有量は、乾燥状態で、０〜２０質量であることが適当であり、１〜１５質量％であることがより適当であり、２〜１２質量％であることがさらに適当である。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体は、坪量が、１６００〜３０００ｇ／ｍ２であり、１７００〜２５００ｇ／ｍ２であるものが好ましく、１８００〜２２００ｇ／ｍ２であるものがさらに好ましい。
また、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体は、嵩密度が、０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３であり、０．１３５〜０．１９５ｇ／ｃｍ３であるものが好ましく、０．１４５〜０．１８５ｇ／ｃｍ３であるものがより好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体の坪量および嵩密度が上記範囲内にあることにより、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を発現して、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る優れた保持性を発揮することができる。
排気ガス処理体を保持する保持材には、排気ガス処理体を所定位置に保持するために一定の面圧を有することが求められ、従来より、面圧を向上させるためには保持材を構成するマット材の充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））を向上させることが必要であると認識されてきた。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、保持材の面圧は必ずしも保持材を構成するマットの充填密度のみに依存しないことを見出し、さらに、無機繊維を含み、所定の嵩密度と所定の坪量を有する湿式成形体からなる保持材は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に圧縮した状態で配設したときに、充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））が同一であっても、他の保持材に比較して、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得ること、例えば、無機繊維を含み、嵩密度０．１６７ｇ／ｃｍ３、坪量２０００ｇ／ｍ２の湿式成形体からなるマット材は、充填密度０．４ｇ／ｃｍ３で充填した場合に、嵩密度０．１６５ｇ／ｃｍ３、坪量１３２０ｇ／ｍ２の湿式成形体からなるマット材を充填密度０．４ｇ／ｃｍ３で充填した場合に比較して、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得ることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、保持材の面圧は必ずしも保持材を構成するマットの充填密度のみに依存しないことを見出し、さらに、無機繊維を含み、所定の嵩密度と所定の坪量を有する湿式成形体からなる保持材は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に圧縮した状態で配設したときに、充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））が同一であっても、他の保持材に比較して、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得ること、例えば、無機繊維を含み、嵩密度０．１６７ｇ／ｃｍ３、坪量２０００ｇ／ｍ２の湿式成形体からなるマット材は、充填密度０．４ｇ／ｃｍ３で充填した場合に、嵩密度０．１６５ｇ／ｃｍ３、坪量１３２０ｇ／ｍ２の湿式成形体からなるマット材を充填密度０．４ｇ／ｃｍ３で充填した場合に比較して、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得ることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材が、同一の充填密度（配設時における圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））でも、他の保持材に比較して、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得る理由は、必ずしも明らかではないが、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体は、本用途に通常使用される無機繊維集成体に比較して坪量が高く、坪量が増加することで繊維本数も増加し、それによって優れた面圧発揮に寄与していると考えられる。面圧は保持材圧縮時における繊維同士の交点の反発力によって発揮されるため、繊維の交点数が増加すると面圧が増加する。よって繊維本数が増加することで面圧も向上すると考えられる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、他の保持材に比較して同一の充填密度（圧縮状態での密度（ｇ／ｃｍ３））であっても、初期面圧が高く、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮し得ることから、保持材の使用量（保持材の使用面積ないしは使用体積）を低減し、少量の使用量であっても他の保持材と同等の面圧を発揮することができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体は、厚さ（非圧縮状態の厚さ）が、６〜２５ｍｍであることが好ましく、８〜２０ｍｍであることがより好ましく、９〜１５ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体の厚さが上記範囲内にあることにより、排気ガス処理装置用保持材として有効に使用し得るとともに、初期面圧を向上させたり、繰り返し圧縮後においても優れた面圧を発揮することができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体は、その使用時（排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙への配設時）における圧縮状態の厚さが、１〜１２ｍｍであることが好ましく、２〜１０ ｍｍであることがより好ましく、２．５〜８ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材において、湿式成形体の使用時における圧縮状態の厚さが上記範囲内にあることにより、排気ガス処理装置用保持材として有効に使用し得るとともに、初期面圧を向上させたり、繰り返し圧縮後において優れた面圧を発揮することができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体の形状は特に制限されず、板状またはシート状であってもよいし、配設対象となる触媒担体等の排気ガス処理体の外形形状に対応した形状を有するものであってもよい。
次に、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体の好適な製造方法について説明する。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体を製造する方法としては、無機繊維を含有する水性スラリーを、吸引脱水成形または抄造して湿潤成形体を得る方法（以下、「湿式成形体の製法Ａ」と称する）を挙げることができる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体を製造する方法としては、無機繊維を含有する水性スラリーを、吸引脱水成形または抄造して湿潤成形体を得る方法（以下、「湿式成形体の製法Ａ」と称する）を挙げることができる。
湿式成形体の製法Ａにおいて、無機繊維の詳細は、上述したとおりである。
湿式成形体の製法Ａにおいては、水性スラリーを形成するために、上記無機繊維を水性溶媒中に添加するとともに、さらに、当該溶媒中に、有機バインダー等のバインダーを添加してもよい。
上記有機バインダーとしては、澱粉、高分子凝集剤、パルプおよび適当なエマルジョンから選ばれる一種以上を挙げることができる。
湿式成形体の製法Ａにおいて、溶媒中に添加する有機バインダー種類および添加量は、所望の大きさのフロックを形成するために適宜選択すればよい。
有機バインダーは、固形物の形態で水性溶媒中に添加してもよいし、懸濁液又は溶液等の形態で添加してもよい。
有機バインダーは、固形物の形態で水性溶媒中に添加してもよいし、懸濁液又は溶液等の形態で添加してもよい。
湿式成形体の製法Ａにおいて、上記水性スラリー中に含まれる無機繊維の合計量を１００質量部とした場合に、上記水性スラリーは、有機バインダーを０〜２０質量部含むことが好ましく、１〜１５質量部含むことがより好ましく、２〜１１２質量部含むことがさらに好ましい。
湿式成形体の製法Ａにおいては、上記有機バインダーを用いることにより、得られる脱水成形体または抄造物に十分な曲げ強度を付与しつつ、スラリー中で材料を凝集させフロックを形成させるように機能して、得られる脱水成形体または抄造物を低密度で嵩高な構造にして十分な弾力性を付与することができる。
湿式成形体の製法Ａにおいて、スラリー形成時に使用される溶媒としては、特に制限されないが、水や極性有機溶媒等が挙げられる。
水としては、蒸留水、イオン交換水、水道水、地下水、工業用水等を挙げることができ、また、極性有機溶媒としては、エタノール、プロパノール等の一価のアルコール類、エチレングリコール等の二価のアルコール類を挙げることができる。これらのうち、上記溶媒としては、作業環境の悪化がなく環境への負荷がない点で水が好ましい。
水としては、蒸留水、イオン交換水、水道水、地下水、工業用水等を挙げることができ、また、極性有機溶媒としては、エタノール、プロパノール等の一価のアルコール類、エチレングリコール等の二価のアルコール類を挙げることができる。これらのうち、上記溶媒としては、作業環境の悪化がなく環境への負荷がない点で水が好ましい。
スラリー中に含まれる全固形分濃度は、０．０５〜５質量％であることが好ましく、０．１〜２質量％であることがより好ましく、０．２〜１質量％であることがさらに好ましい。スラリー中に含まれる全固形分濃度が０．０５質量％未満であると脱水成形または抄造工程で除去する水性媒体の量が多くなり過ぎるので製造効率が低下し易くなり、また、５質量％を超えると、スラリー中に固形分が均一に分散し難くなる。
湿式成形体の製法Ａにおいては、上記スラリーを脱水成形または抄造して湿潤成形体を得る。
脱水成形方法としては、公知の方法を採用することができ、特に制限されないが、底部に網が設置された成形型中にスラリーを流し込み、溶媒を吸引する吸引脱水成形法や、加圧脱水成形法を挙げることができる。
なお、本出願においては、水性スラリー形成時に用いる溶媒として水以外のものを用いる場合もあるが、水以外の溶媒を脱溶媒して成形する場合も含めて、脱水成形と呼ぶものとする。
脱水成形方法としては、公知の方法を採用することができ、特に制限されないが、底部に網が設置された成形型中にスラリーを流し込み、溶媒を吸引する吸引脱水成形法や、加圧脱水成形法を挙げることができる。
なお、本出願においては、水性スラリー形成時に用いる溶媒として水以外のものを用いる場合もあるが、水以外の溶媒を脱溶媒して成形する場合も含めて、脱水成形と呼ぶものとする。
抄造方法としては、公知の方法を採用することができ、特に制限されないが、帯状の多孔質担体上にフローボックスからスラリーを流し出すフローオン法や、円網式抄造法、長網式抄造法などスラリーを連続的に抄造し得る方法を挙げることができる。
湿式成形体の製法Ａにおいて、攪拌槽等で作製した水性スラリーを、上記脱水成形または抄造するために成形型や貯留槽等に搬送する際には、上記攪拌槽の下部に成形型や貯留槽等を配置する等して、水性スラリーの自重により移送してもよいし、ポンプ等を使用して移送してもよい。
湿潤成形体は、得ようとする排気ガス処理装置用保持材に相似する形状を有するものが適当であり、例えば、板状、シート状または触媒担体の外形形状に対応した形状を挙げることができる。ここで、製造工程において、品質としての嵩密度を一定の範囲に保つために、湿潤成形体を必要に応じてプレスしてもよい。
また、例えば得ようとする保持材の形態が筒状である場合には、円筒状のメッシュ部材（例えば円筒形金網）を用いて上記スラリーを吸引脱水成形し、適宜下記乾燥処理を施した後、円筒状のメッシュ部材を取り除けばよい。
また、例えば得ようとする保持材の形態が筒状である場合には、円筒状のメッシュ部材（例えば円筒形金網）を用いて上記スラリーを吸引脱水成形し、適宜下記乾燥処理を施した後、円筒状のメッシュ部材を取り除けばよい。
上記方法で得られた湿潤成形体は、適宜、乾燥処理に付される。
乾燥処理は、自然乾燥であってもよいが、公知の乾燥機により乾燥処理（加熱処理）することが好ましく、乾燥温度は、１００〜２５０℃が好ましく、１５０〜２２０℃がより好ましく、１７０〜２００℃がさらに好ましい。また、乾燥時間は、５〜６０分間が好ましく、６〜４０分間がより好ましく、７〜３０分間がさらに好ましい。
湿式成形体の製法Ａにおいては、さらに必要に応じて打ち抜き処理等の加工処理を施して、所望形状を有する湿潤成形体や乾燥処理物としてもよい。
乾燥処理は、自然乾燥であってもよいが、公知の乾燥機により乾燥処理（加熱処理）することが好ましく、乾燥温度は、１００〜２５０℃が好ましく、１５０〜２２０℃がより好ましく、１７０〜２００℃がさらに好ましい。また、乾燥時間は、５〜６０分間が好ましく、６〜４０分間がより好ましく、７〜３０分間がさらに好ましい。
湿式成形体の製法Ａにおいては、さらに必要に応じて打ち抜き処理等の加工処理を施して、所望形状を有する湿潤成形体や乾燥処理物としてもよい。
湿式成形体の製法Ａにおいて、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体を得る上では、上述した製造条件において、特に、成形対象となる（成形槽等に投入する）スラリー濃度は変えずに、通常使用するスラリー量に比較してスラリー量を増加させることが好ましい。
このようにして、目的とする湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材を得ることができる。
次に、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材の使用形態について説明する。
本発明に係る保持材が配設される排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた後、筒状のケーシングを半割状にした下部ケーシング内に収容し、次いで同じく筒状のケーシングを半割状にした上部ケーシングを、上記保持材を押圧しつつ重ね合わせ、ボルト等で接合することにより筒状物とすることにより、触媒コンバーター用保持材として機能させることができる。
また、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた巻付物を後、筒状のケーシングの端部から押込み挿入することにより、触媒コンバーター用保持材として機能させることができる。
本発明に係る保持材が配設される排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられる。
本発明に係る排気ガス処理装置用保持材は、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた後、筒状のケーシングを半割状にした下部ケーシング内に収容し、次いで同じく筒状のケーシングを半割状にした上部ケーシングを、上記保持材を押圧しつつ重ね合わせ、ボルト等で接合することにより筒状物とすることにより、触媒コンバーター用保持材として機能させることができる。
また、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた巻付物を後、筒状のケーシングの端部から押込み挿入することにより、触媒コンバーター用保持材として機能させることができる。
上記保持材として、上記湿潤成形体を使用した場合、上記湿潤成形体を触媒担体と当該触媒担体を収容するケーシングとの間隙に配設して触媒コンバーターに対応する形態とした上で、さらに自動車内部に配設した状態でエンジンを駆動させることにより上述した湿潤成形体の加熱処理を施すこともできる。
本発明によれば、耐熱性に優れ、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を発揮することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を提供することができる。
次に、本発明に係る排気ガス処理装置について説明する。
本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとを含み、
前記排気ガス処理体と排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙において、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材が充填密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３に圧縮された状態で配設されている
ことを特徴とするものである。
本発明に係る排気ガス処理装置は、排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとを含み、
前記排気ガス処理体と排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙において、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材が充填密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３に圧縮された状態で配設されている
ことを特徴とするものである。
本発明に係る排気ガス処理装置は、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材が配設されてなるものであり、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材の詳細は、上述したとおりである。
本発明に係る排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられる。
また、本発明に係る排気ガス処理装置を構成する排気ガス処理体としては、触媒担体等を挙げることができ、金属製、合金製、セラミック製の何れのものであってもよい。
上記触媒担体としては、特に制限されないが、公知の排気ガス浄化用触媒を担持する担体から選択することができ、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等を挙げることができる。また、触媒担体の形態も特に制限されず、例えば円筒形状等を挙げることができる。
上記触媒担体としては、特に制限されないが、公知の排気ガス浄化用触媒を担持する担体から選択することができ、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等を挙げることができる。また、触媒担体の形態も特に制限されず、例えば円筒形状等を挙げることができる。
本発明に係る排気ガス処理装置を構成する排気ガス処理体を収容するケーシングとしては、内部に排気ガス処理体および排気ガス処理装置用保持材を収容し得るものであれば特に制限されない。
ケーシングの形態も特に制限されないが、排気ガス処理体の形状に対応した形状を有するものであることが好ましく、例えば排気ガス処理体が円筒形状である場合、ケーシングの形状も円筒形状であることが好ましい。
ケーシングの構成材料も所望の耐熱性を有するものであれば特に制限されず、公知のものから適宜選択され、通常は、ステンレス鋼、鉄等の金属製のものから適宜選択される。
本発明に係る排気ガス処理装置において、本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を構成する湿式成形体は、上記排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙で圧縮された状態における厚さが、１〜１２ｍｍであることが好ましく、２〜１０ｍｍであることがより好ましく、２．５〜８ｍｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る排気ガス処理装置において、保持材として所定の湿式成形体からなる本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を採用しつつ、湿式成形体の使用時における圧縮状態の厚さが上記範囲内にあることにより、優れた耐熱性を発揮し得るとともに、初期面圧を向上させたり、繰り返し圧縮後においても高い面圧を容易に発現することができる。
本発明に係る排気ガス処理装置を製造する方法は特に制限されない。
例えば、排気ガス処理装置が触媒コンバーターである場合には、排気ガス処理体である円筒状の触媒担体の周囲に本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を適宜巻き付けた後、当該保持材を巻き付けた触媒担体を筒状のケーシングを半割状にした下部ケーシング内に収容し、次いで同じく筒状のケーシングを半割状にした上部ケーシングを、上記触媒担体周囲に巻き付けた保持材を押圧しつつ下部ケーシング上に重ね合わせ、ボルト等で接合して筒状物とすることにより、製造することができる。
また、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた巻付物を後、筒状のケーシングの端部から押込み挿入することにより、製造することができる。
例えば、排気ガス処理装置が触媒コンバーターである場合には、排気ガス処理体である円筒状の触媒担体の周囲に本発明に係る排気ガス処理装置用保持材を適宜巻き付けた後、当該保持材を巻き付けた触媒担体を筒状のケーシングを半割状にした下部ケーシング内に収容し、次いで同じく筒状のケーシングを半割状にした上部ケーシングを、上記触媒担体周囲に巻き付けた保持材を押圧しつつ下部ケーシング上に重ね合わせ、ボルト等で接合して筒状物とすることにより、製造することができる。
また、例えば、排気ガス処理装置用保持材が触媒コンバーター用保持材であり、円筒状の触媒担体を用いる場合には、当該円筒状の触媒担体の周囲に上記湿式成形体（湿潤成形体または上記湿潤成形体の乾燥処理物）からなる保持材を適宜巻き付けた巻付物を後、筒状のケーシングの端部から押込み挿入することにより、製造することができる。
本発明に係る保持材が配設される排気ガス処理装置としては、排気ガス浄化用触媒コンバーターやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等が挙げられる。
本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を発揮することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を有する排気ガス処理装置を提供することができる。
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例により何ら限定されるものではない。
（実施例１）
１．触媒コンバーター用保持材の作製
無機繊維としてアルミナ繊維（Ａｌ２Ｏ３含有割合９６質量％、ＳｉＯ２含有割合４質量％）１００質量部と、有機バインダーとしてアクリル樹脂１０質量部とを水に分散させることにより、水性スラリー（固形分濃度１０質量％）を調製した。
次いで、底部に金網を有する脱水成形型に水性スラリーを流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た後、得られた湿潤成形体の全体を、その厚さが均一となるように圧縮しながら、１８５℃で２０分間乾燥することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ１２ｍｍ、坪量２０００ｇ／ｍ２、嵩密度０．１６７ｇ／ｃｍ３）を得た。
１．触媒コンバーター用保持材の作製
無機繊維としてアルミナ繊維（Ａｌ２Ｏ３含有割合９６質量％、ＳｉＯ２含有割合４質量％）１００質量部と、有機バインダーとしてアクリル樹脂１０質量部とを水に分散させることにより、水性スラリー（固形分濃度１０質量％）を調製した。
次いで、底部に金網を有する脱水成形型に水性スラリーを流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た後、得られた湿潤成形体の全体を、その厚さが均一となるように圧縮しながら、１８５℃で２０分間乾燥することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ１２ｍｍ、坪量２０００ｇ／ｍ２、嵩密度０．１６７ｇ／ｃｍ３）を得た。
（初期面圧の測定）
１．で得られた触媒コンバーター用保持材を直径５０．８ｍｍの円形状に切り出して７００℃で１時間加熱、焼成して試験片を作製した後、得られた試験片に対し、万能試験機（（株）島津製作所製オートグラフ）を用いて１ｍｍ／分間で加圧することにより、充填密度ＧＢＤ（圧縮状態での密度）を０．２５ｇ／ｃｍ３〜０．６０ｇ／ｃｍ３の範囲で変化させたときの初期面圧を測定した。結果を図２に示す。
１．で得られた触媒コンバーター用保持材を直径５０．８ｍｍの円形状に切り出して７００℃で１時間加熱、焼成して試験片を作製した後、得られた試験片に対し、万能試験機（（株）島津製作所製オートグラフ）を用いて１ｍｍ／分間で加圧することにより、充填密度ＧＢＤ（圧縮状態での密度）を０．２５ｇ／ｃｍ３〜０．６０ｇ／ｃｍ３の範囲で変化させたときの初期面圧を測定した。結果を図２に示す。
（繰り返し圧縮後の面圧測定）
１．で得られた触媒コンバーター用保持材を直径５０．８ｍｍの円形状に切り出して７００℃で１時間加熱、焼成して試験片を作製した後、得られた試験片に対し、万能試験機（（株）島津製作所製オートグラフ）を用いて１０ｍｍ／分間の速度で充填密度（圧縮状態での密度）が０．４ｇ／ｃｍ３になるまで圧縮した。その後、１０ｍｍ／分間の速度で厚みを０．５ｍｍ開放させた。さらにこの圧縮及び開放からなるサイクルを２５００回繰り返し、各サイクルにおける開放時の面圧を測定し、下記式により面圧残存率（％）を算出した。結果を図３に示す。
面圧残存率（％）＝（各サイクルにおける開放時の面圧／最初のサイクルにおける開放時の面圧）×１００
１．で得られた触媒コンバーター用保持材を直径５０．８ｍｍの円形状に切り出して７００℃で１時間加熱、焼成して試験片を作製した後、得られた試験片に対し、万能試験機（（株）島津製作所製オートグラフ）を用いて１０ｍｍ／分間の速度で充填密度（圧縮状態での密度）が０．４ｇ／ｃｍ３になるまで圧縮した。その後、１０ｍｍ／分間の速度で厚みを０．５ｍｍ開放させた。さらにこの圧縮及び開放からなるサイクルを２５００回繰り返し、各サイクルにおける開放時の面圧を測定し、下記式により面圧残存率（％）を算出した。結果を図３に示す。
面圧残存率（％）＝（各サイクルにおける開放時の面圧／最初のサイクルにおける開放時の面圧）×１００
（比較例１）
実施例１の「１．触媒コンバーター用保持材の作製」において、湿潤成形体を圧縮しながら乾燥する時間（熱プレス時間）を１３分間に変更した以外は、実施例１と同様に処理することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ９．３ｍｍ、坪量１３５０ｇ／ｍ２、嵩密度０．１４５ｇ／ｃｍ３）を得た。
また、上記触媒コンバーター用保持材を用いて、実施例１と同様の手法により、初期面圧および繰り返し圧縮後の面圧変化（面圧残存率（％））を測定した。
結果を図２および図３に示す。
実施例１の「１．触媒コンバーター用保持材の作製」において、湿潤成形体を圧縮しながら乾燥する時間（熱プレス時間）を１３分間に変更した以外は、実施例１と同様に処理することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ９．３ｍｍ、坪量１３５０ｇ／ｍ２、嵩密度０．１４５ｇ／ｃｍ３）を得た。
また、上記触媒コンバーター用保持材を用いて、実施例１と同様の手法により、初期面圧および繰り返し圧縮後の面圧変化（面圧残存率（％））を測定した。
結果を図２および図３に示す。
（比較例２）
実施例１の「１．触媒コンバーター用保持材の作製」において、湿潤成形体を圧縮しながら乾燥する時間（熱プレス時間）を１１．５分間に変更した以外は、実施例１と同様に処理することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ８．０ｍｍ、坪量１３２０ｇ／ｍ２、嵩密度０．１６５ｇ／ｃｍ３）を得た。
また、上記触媒コンバーター用保持材を用いて、実施例１と同様の手法により、初期面圧および繰り返し圧縮後の面圧変化（面圧残存率（％））を測定した。
結果を図２および図３に示す。
実施例１の「１．触媒コンバーター用保持材の作製」において、湿潤成形体を圧縮しながら乾燥する時間（熱プレス時間）を１１．５分間に変更した以外は、実施例１と同様に処理することにより、湿式成形体からなる触媒コンバーター用保持材（厚さ８．０ｍｍ、坪量１３２０ｇ／ｍ２、嵩密度０．１６５ｇ／ｃｍ３）を得た。
また、上記触媒コンバーター用保持材を用いて、実施例１と同様の手法により、初期面圧および繰り返し圧縮後の面圧変化（面圧残存率（％））を測定した。
結果を図２および図３に示す。
図２〜図３に示すように、所定の坪量および嵩密度を有する実施例１で得られた触媒コンバーター用保持材は、初期面圧および繰り返し圧縮後の開放面圧（面圧残存率（％））がいずれも高いことが分かる。このため、耐熱性に優れるとともに、少量でも所定の初期面圧および加熱及び冷却を伴う長時間の使用において保持力を効果的に維持できる優れた保持性を発現し得ることが分かる。
一方、図２〜図３に示すように、坪量が所定範囲外にある比較例１および比較例２で得られた触媒コンバーター用保持材は、実施例１で得られた触媒コンバーター用保持材と比較して、充填密度ＧＢＤ（ｇ／ｃｍ３）が同一である場合であっても、初期面圧および繰り返し圧縮後の開放面圧（面圧残存率（％））がいずれも低いことが分かる。
本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、初期面圧に優れ、繰り返し圧縮後においても高い面圧を維持することができ、長時間使用しても保持力を効果的に維持し得る保持性に優れた排気ガス処理装置用保持材を提供できるとともに、係る排気ガス処理装置用保持材が配設された排気ガス処理装置を提供することができる。
１ 触媒担体
２ ケーシング
３ 保持材
２ ケーシング
３ 保持材
Claims (4)
- 排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙に配設される排気ガス処理装置用保持材であって、
無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる
ことを特徴とする排気ガス処理装置用保持材。 - 前記湿式成形体の厚さが６〜２５ｍｍである請求項２に記載の排気ガス処理装置用保持材。
- 排気ガス処理体と当該排気ガス処理体を収容するケーシングとを含み、
前記排気ガス処理体と排気ガス処理体を収容するケーシングとの間隙において、無機繊維を含有し、坪量が１６００〜３０００ｇ／ｍ２、嵩密度が０．１２５〜０．２０５ｇ／ｃｍ３である湿式成形体からなる排気ガス処理装置用保持材が、
充填密度０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ３に圧縮された状態で配設されている
ことを特徴とする排気ガス処理装置。 - 前記圧縮された状態における湿式成形体の厚さが１〜１２ｍｍである請求項３に記載の排気ガス処理装置。
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- 2016-12-26 JP JP2016250632A patent/JP6486328B2/ja not_active Ceased
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