JP2021046646A - マット材、排ガス浄化装置、マット材付き排気管及び排気システム - Google Patents

Abstract

【課題】 扱いやすく、無機繊維の飛散を防止することができ、使用時に面圧が低下しにくいマット材を提供する。【解決手段】 無機繊維からなるマット材であって、上記マット材は、水溶性高分子を含む繊維飛散抑制剤を含有し、上記マット材に対する上記水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、３．０ｗｔ％以下であり、上記水溶性高分子は、室温において固体であり、かつ、３００℃において溶融しないことを特徴とするマット材。【選択図】 図１

Description

本発明は、マット材、排ガス浄化装置、マット材付き排気管及び排気システムに関する。

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、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が環境や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やＨＣ、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や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、炭化ケイ素やコージェライトなど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保持シール材（マット材）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（マット材）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のを防止することや、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。

保持シール材（マット材）は、糸状体で比重が軽いため、保持シール材（マット材）を触媒担体及びシェルに組み付けて触媒コンバータを作製する際に、保持シール材（マット材）の表面から無機繊維が空中に飛散してしまうおそれがある。そのため、上記組み付け作業を行う作業場の作業環境を悪化させてしまう可能性があり、作業者は、防塵マスク等を装着して作業を行うことが必要となってくる。

このような無機繊維の飛散を防止するために、特許文献１では、マット材に有機結合剤として、アクリル系樹脂を含浸させることが記載されている。
また、特許文献２には、マット材にシリコーンオイルを含浸させることが記載されている。

特開２０１４−９２１５０号公報 国際公開２０１７／１４１７２４号

排ガス浄化装置等に配置されたマット材は、排ガスからの熱を受け高温になる。特許文献１のようにマット材にアクリル系樹脂を含浸させた場合、アクリル系樹脂が熱により分解し、発生する熱分解ガスの臭気が強いという問題があった。
また、アクリル系樹脂が分解することに伴い、マット材の面圧が低下し、排ガス処理体が脱落しやすくなるという問題もあった。

また、特許文献２のようにマット材にシリコーンオイルを含浸させた場合、マット材が柔らかくなりすぎて扱い辛くなったり、初期状態のマット材において充分な面圧が得られないという問題があった。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、扱いやすく、無機繊維の飛散を防止することができ、使用時に面圧が低下しにくいマット材を提供することである。

すなわち、本発明のマット材は、無機繊維からなるマット材であって、上記マット材は、水溶性高分子を含む繊維飛散抑制剤を含み、上記マット材に対する上記水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、３．０ｗｔ％以下であり、上記水溶性高分子は、室温において固体であり、かつ、３００℃において、溶融しないことを特徴とする。

本発明のマット材では、マット材に対する水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、３．０ｗｔ％以下である。
そのため、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
この割合が３．０ｗｔ％を超えると、マット材が硬くなり柔軟性が失われやすくなる。そのため、マット材が扱いにくくなる。
なお、マット材に対する水溶性高分子の重量割合は、０．０１〜３．０ｗｔ％であることが好ましく、０．０５〜３．０ｗｔ％であることがより好ましい。

本発明のマット材では、水溶性高分子は、室温において固体である。
すなわち、本発明のマット材では、水溶性高分子は固体状態で無機繊維に付着している。
そのため、無機繊維の表面が粗くなっており、無機繊維同士の摩擦が大きくなっている。このようなマット材では面圧が大きくなる。

本発明のマット材では、上記水溶性高分子は、３００℃において、溶融しない。
水溶性高分子が、３００℃において溶融する場合、マット材が３００℃に加熱されると、無機繊維の表面に付着した水溶性高分子が、溶融し、無機繊維同士が滑りやすくなる。そのため、マット材の面圧が低下することになる。
しかし、水溶性高分子が３００℃において溶融しない場合、マット材が加熱されて３００℃程度になったとしても、水溶性高分子の状態は変わらないので、マット材の面圧は低下しにくい。

本発明のマット材では、水溶性高分子は、水溶性のポリカルボン酸塩であることが好ましく、水溶性のポリカルボン酸ナトリウムであることがより好ましい。
これらの化合物は、３００℃において溶融しにくい。そのため、マット材が３００℃程度になったとしても、面圧は低下しにくい。
さらに、これらの化合物は、熱分解ガスも生じにくく、臭気が強くなりにくい。

本発明のマット材では、上記マット材を、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることが好ましい。
本発明のマット材は繊維飛散抑制剤が熱分解したとしてもにおいセンサーによる臭気指数が低い範囲に収まるようになっている。そのため、マット材を排気管の周辺に配置した場合、エンジンルーム内の臭気が酷くなることが防止される。

なお、本明細書における臭気指数は、においセンサーとして半導体式のにおいセンサーであるハンディにおいモニターＯＭＸ―ＳＲＭ（神栄テクノロジー株式会社製）を用いて、マット材を５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスを測定した指数である。また、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂（Ｎｉｐｏｌ Ｌｘ８５４Ｅ、日本ゼオン株式会社製）を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値である。

本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配置され、上記排ガス処理体を保持するマット材とを備える排ガス浄化装置であって、上記マット材は、本発明のマット材であることを特徴とする。

上記の通り、本発明のマット材は、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
そのため、排ガス浄化装置の製造時において、マット材から無機繊維が飛散してしまうことを防ぐことができる。
さらに、本発明のマット材における水溶性高分子は、熱により溶融しにくく、また、熱分解されにくい。
そのため、本発明の排ガス浄化装置に排ガスが流入し、マット材が加熱されたとしても、マット材の面圧が低下しにくく、臭気も強くなりにくい。

本発明のマット材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置されたマット材と、上記マット材の外側に配置された金属カバーとを備えるマット材付き排気管であって、上記マット材は、上記本発明のマット材であることを特徴とする。

上記の通り、本発明のマット材は、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
そのため、マット材付き排気管の製造時において、マット材から無機繊維が飛散してしまうことを防ぐことができる。
さらに、本発明のマット材における水溶性高分子は、熱により溶融しにくく、また、熱分解されにくい。
そのため、本発明のマット材付き排気管に排ガスが流入し、マット材が加熱されたとしても、マット材を排気管の周辺に配置した場合、エンジンルーム内の臭気も強くなりにくい。

本発明の排気システムは、自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、上記本発明のマット材が配置されてなることを特徴とする。

上記の通り、本発明のマット材は、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
そのため、排気システムの製造時において、マット材から無機繊維が飛散してしまうことを防ぐことができる。
さらに、本発明のマット材における水溶性高分子は、熱により溶融しにくく、また、熱分解されにくい。
そのため、本発明の排気システムに排ガスが流入し、マット材が加熱されたとしても、臭気が強くなりにくい。

図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明のマット材を備え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（ａ）は、本発明の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（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、本発明のマット材を備えるマット材付き排気管の一例を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の排気システムの別の一例を模式的に示す斜視図である。 図６は、図５に示す本発明の排気システムの一部を模式的に示す断面図である。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明の熱伝導性樹脂について詳述する。
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。

図１に示すように、マット材１０は、無機繊維からなり平面視矩形である。
また、マット材１０を対象物に巻き付ける際に、端部同士が嵌合するように、マット材１０の一方の端部１１には凸部１１ａが設けられており、もう一方の端部１２に凹部１２ａが設けられている。
このような凸部１１ａ及び凹部１２ａが設けられていると、マット材１０を後述する排ガス浄化装置に配置した際に、シール性が向上する。
なお、本発明のマット材は、マット材の端部に凸部及び凹部を有していなくてもよい。

マット材１０は、水溶性高分子を含む繊維飛散抑制剤を含有している。
マット材１０に対する水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、３．０ｗｔ％以下である。この重量割合は、０．０１〜３．０ｗｔ％であることが好ましく、０．０５〜３．０ｗｔ％であることがより好ましく、０．１〜３．０ｗｔ％であることがさらに好ましく、０．２〜２．５ｗｔ％であることが特に好ましく、０．３〜２．０ｗｔ％であることがより特に好ましい。
このような重量割合であると、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
この割合が０．０１ｗｔ％未満であると、水溶性高分子の量が少ないので、無機繊維の飛散を防止しにくくなる。
この割合が３．０ｗｔ％を超えると、マット材が硬くなり柔軟性が失われやすくなる。そのため、マット材が排気管の表面の曲面に巻き付け難く、扱いにくくなる。

また、マット材１０において、水溶性高分子は室温において固体である。
マット材１０では、水溶性高分子３０は固体状態で無機繊維２０に付着している。
そのため、無機繊維２０の表面が粗くなっており、無機繊維２０同士の摩擦が大きくなっている。このようなマット材１０では面圧が大きくなる。
なお、本明細書において室温とは、１５〜３０℃のことを意味する。

また、マット材１０において、水溶性高分子は３００℃において溶融しない。
水溶性高分子が、３００℃において溶融する場合、マット材が３００℃に加熱されると、無機繊維の表面に付着した水溶性高分子が、溶融し、無機繊維同士が滑りやすくなる。そのため、マット材の面圧が低下することになる。
しかし、水溶性高分子が３００℃において溶融しない場合、マット材が加熱されて３００℃程度になったとしても、水溶性高分子の状態は変わらないので、マット材の面圧は低下しにくい。

このような水溶性高分子としては、水溶性のポリカルボン酸、水溶性のポリカルボン酸塩等が挙げられる。
これらの中では、水溶性のポリカルボン酸塩が好ましく、水溶性のポリカルボン酸ナトリウムであることがより好ましい。
これらの化合物は、３００℃において溶融しにくい。そのため、マット材が３００℃程度になったとしても、面圧は低下しにくい。
さらに、これらの化合物は、熱分解ガスも生じにくく、臭気が強くなりにくい。

マット材１０を構成する無機繊維としては、特に限定されず、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、グラスウール、ロックウール等が挙げられる。これらの中では、アルミナ−シリカ繊維であることが好ましい。
これらの無機繊維は耐熱性が高く、このような無機繊維により形成されたマット材は、温度変化によって形状変化しにくい。

さらに、無機繊維がアルミナ−シリカ繊維である場合、アルミナとシリカの組成比は、重量比でアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）：シリカ（ＳｉＯ_２）＝６０：４０〜８０：２０であることが好ましく、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）：シリカ（ＳｉＯ_２）＝７０：３０〜７４：２６であることがより好ましい。

無機繊維の平均長は、０．１〜１５０ｍｍであることが好ましく、０．２〜８０ｍｍであることがより好ましい。
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、無機繊維同士の交絡が不充分となり、マット材の強度が得られにくくなり、マット材の形状保持性が低下しやすくなる。
繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、繊維の繊維長が長すぎるため、マット材を構成する繊維本数が減少するため、緻密性が低下する。

無機繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍであることが好ましく、２〜１５μｍであることがより好ましく、３〜１０μｍであることがさらに好ましい。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、破断荷重が低く、衝撃等により無機繊維が破断されやすくなる。
無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、繊維内部の欠陥が出来やすく無機繊維の強度が低下し、排ガス処理体を保持するマット材としての面圧値が低くなる。

マット材１０には無機バインダが付着していてもよい。
無機バインダとしては、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の粒子が挙げられる。これらの粒子は無機ゾル分散溶液（アルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル等）に由来することが好ましい。
マット材に無機バインダが付着していると、無機繊維間の摩擦力が向上するためマット材の反り力が向上し、排気管に挟まれて断熱材として配置された場合にマット材の位置ずれが抑制される。
また、マット材が排ガス処理体に巻き付けられて金属ケーシングと排ガス処理体の間に挟まれて保持シール材として配置された場合には排ガス処理体の保持力が向上する。
また、マット材が何かに挟まれて配置されていない場合であっても無機バインダの付着によりマット材の摩擦抵抗が増加するためマット材の位置ずれが抑制される。

マット材１０では、マット材１０を、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることが好ましく、６５以下であることがより好ましく、５５以下であることがさらに好ましい。
本発明のマット材は繊維飛散抑制剤が熱分解したとしてもにおいセンサーによる臭気指数が低い範囲に収まるようになっている。そのため、マット材を排気管の周辺に配置した場合、エンジンルーム内の臭気が酷くなることが防止される。

次に本発明のマット材の製造方法について説明する。
本発明のマット材は、ニードルパンチング法により製造してもよく、抄造法によって製造してもよい。
各方法について以下に説明する。

（１）ニードルパンチング法による本発明のマット材の製造方法
（１−１）無機繊維前駆体作製工程
アルミナ、シリカ等の無機繊維となる原料を含む紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して無機繊維前駆体を作製する。

（１−２）焼成工程
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アルミナ繊維からなる無機繊維集合体を準備する。
ニードルパンチングの密度は、０．１〜３０個／ｃｍ^２であることが好ましい。

（１−３）繊維飛散抑制剤付与工程
次に、水溶性高分子を水に溶解させ繊維飛散抑制剤水溶液を作製する。
そして、マット材に対する水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）が、３．０ｗｔ％以下となるように、無機繊維集合体に繊維飛散抑制剤水溶液を付着させ、その後乾燥させる。
これにより、水溶性高分子が無機繊維の表面に析出し、無機繊維の表面に凹凸を形成することになる。

なお、上記（１−３）繊維飛散抑制剤付与工程において必要に応じて繊維飛散抑制剤水溶液に無機粒子、無機バインダ、有機バインダ等を加えてもよい。

以上の工程を経て、本発明のマット材を製造することができる。

（２）抄造法による本発明のマット材の製造方法
（２−１）混合液調製工程
まず、水溶性高分子を水に溶解させ繊維飛散抑制剤水溶液を作製する。
次に、無機繊維と、繊維飛散抑制剤水溶液と水とを混合して攪拌機で撹拌することにより混合液を調製する。
この際、マット材に対する水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）が、３．０ｗｔ％以下となるようにする。
また、必要に応じて、無機バインダ、無機バインダ分散剤、凝集剤等を混合液に加えてもよい。

（２−２）脱水工程
次に、底面にろ過用のメッシュが形成された成形器に混合液を流し込んだ後に、混合液中の水を、メッシュを介して脱水することにより原料シートを作製する。

（２−３）加熱加圧工程
次に、原料シートを加熱加圧し、マット材を作製する。また、加熱加圧の際、熱風を原料シートに通気させて乾燥する熱処理をしてもよく、熱処理をせずに湿潤状態としてもよい。
熱処理をする場合には、有機バインダの熱による劣化を防ぐため、加熱温度や熱風温度は１００〜２５０℃であることが好ましい。１００〜２５０℃の範囲においては、有機バインダの劣化を抑制しつつ、水分をマット材からとばすことができる。加熱温度や熱風温度が１００℃未満の場合、マット材の中央部まで温度が伝わらず、乾燥時間が長くなる。また、２５０℃を超えると、有機バインダを劣化させてしまい、繊維間の拘束力を低減させるため、マット材の厚みが制御できなくなる。

以上の工程を経て本発明のマット材を製造することができる。
なお、上記方法では、混合液調製工程において、繊維飛散抑制剤を混合液に加えていたが、本発明のマット材の製造方法では、「（２−１）混合液調整工程」において繊維飛散抑制剤を用いず、「（２−３）加熱加圧工程」後のマット材に、水溶性高分子を含む繊維飛散抑制剤水溶液を付着させ、その後乾燥させることにより、マット材の無機繊維に水溶性高分子を付着させてもよい。

本発明のマット材の使用方法の一例である、本発明のマット材を備えた排ガス浄化装置について説明する。
なお、本発明のマット材を備える排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。
図２は、本発明のマット材を備え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、排ガス浄化装置１００は、排ガス処理体４０と、排ガス処理体４０を収容する金属ケーシング５０と、排ガス処理体４０と金属ケーシング５０との間に配置され、排ガス処理体４０を保持するマット材１０とを備える。
また、マット材１０は、本発明のマット材である。

通常、排ガス浄化装置１００には、排ガスが流入し（図２中、排ガスを符号「Ｇ」で示し、ガスの流れを矢印で示す）、排ガス処理体４０及びマット材１０は、加熱されることになる。

上記の通り、マット材１０は、高温に曝されたとしても、無機繊維の表面に付着した水溶性高分子は溶融しにくい。そのため、無機繊維同士が滑ることを防止することができる。その結果、マット材の面圧が低下することを防止することができる。

以下、排ガス浄化装置１００を構成する排ガス処理体及び金属ケーシングについて説明する。

（排ガス処理体）
図３（ａ）は、本発明の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（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、排ガス浄化装置１００に含まれる排ガス処理体４０は、多数のセル４１がセル壁４２を隔てて長手方向に並設された円柱状のものである。
また、排ガス処理体４０では、各々のセル４１におけるいずれか一方が封止材４３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）である。

図３（ｂ）に示すように、内燃機関から排出され排ガス処理体４０に流入した排ガス（図３（ｂ）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４０の排ガス流入側端面に開口した一のセル４１に流入し、セル４１を隔てるセル壁４２を通過することになる。この際、排ガス中のＰＭがセル壁４２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、排ガス流出側端面に開口した他のセル４１から流出し、外部に排出される。

なお、図３（ａ）及び（ｂ）に示す排ガス処理体４０は、セル４１のいずれか一方の端部が封止材４３で封止されているフィルタであるが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このような排ガス処理体は、触媒担体として好適に使用することが可能となる。

排ガス処理体４０は、炭化珪素や窒化珪素などの非酸化多孔質セラミックからなっていてもよく、アルミナ、コージェライト、ムライト等の酸化多孔質セラミックからなっていてもよい。これらの中では、炭化珪素であることが好ましい。

排ガス処理体４０の断面におけるセル密度は、特に限定されないが、好ましい下限は、３１．０個／ｃｍ^２（２００個／ｉｎｃｈ^２）、好ましい上限は、９３．０個／ｃｍ^２（６００個／ｉｎｃｈ^２）である。また、より好ましい下限は、３８．８個／ｃｍ^２（２５０個／ｉｎｃｈ^２）、より好ましい上限は、７７．５個／ｃｍ^２（５００個／ｉｎｃｈ^２）である。

排ガス処理体４０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が好ましく、この中では、白金がより好ましい。また、その他の触媒として、例えば、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を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。

（金属ケーシング）
金属ケーシング５０は、略円筒形である。
金属ケーシング５０の内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、マット材１０が巻き付けられた排ガス処理体４０の直径より若干短くなっていることが好ましい。

金属ケーシング５０は、特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが好ましい。

次に、本発明のマット材の使用方法の一例である、本発明のマット材を備えたマット材付き排気管について説明する。
なお、本発明のマット材を備えるマット材付き排気管は、本発明のマット材付き排気管でもある。

図４は、本発明のマット材を備えるマット材付き排気管の一例を模式的に示す断面図である。
図４に示すように、マット材付き排気管２００は、排気管６０と、排気管６０を覆うように配置されたマット材１０と、マット材１０の外側に配置された金属カバー７０とを備える。

通常、排ガス（図４中、排ガスを符号「Ｇ」で示し、ガスの流れを矢印で示す）が排気管６０内を通過する際、排気管６０は高温になる。
上記の通り、マット材１０は、高温に曝されたとしても、無機繊維の表面に付着した水溶性高分子は溶融しにくい。そのため、マット材を排気管の周辺に配置した場合、エンジンルーム内の臭気も強くなりにくい。

次に、本発明のマット材の使用方法の一例である、本発明のマット材を備えた排気システムについて説明する。
なお、本発明のマット材を備える排気システムは、本発明の排気システムでもある。

図５は、本発明の排気システムの別の一例を模式的に示す斜視図である。
図６は、図５に示す本発明の排気システムの一部を模式的に示す断面図である。

図５に示すように、排気システム３００において、自動車エンジン８１の側面には、エキゾーストマニホールド８２が取り付けられている。そして、エキゾーストマニホールド８２は、その外周面の一部がヒートインシュレータ８３により覆われている。
そして、図６に示すように、ヒートインシュレータ８３はボルト８４により一部がエキゾーストマニホールド８２に固定されているが、ヒートインシュレータ８３とエキゾーストマニホールド８２との間には空間が存在する。
ヒートインシュレータ８３の内周側、すなわちエキゾーストマニホールド８２側に、本発明のマット材１０が配置される。図４ではマット材１０もボルト８４により合わせて固定されている。

エキゾーストマニホールド８２は、各気筒からの排ガスを集合させ、さらに、排ガス浄化装置に排ガスを送る機能を有する。そして、エキゾーストマニホールド８２は、その外周面の一部がヒートインシュレータ８３により覆われている。

自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールド８２には高温の排ガスが流れるが、この排ガスの温度が高いままで下流の排ガス処理体に流れると、排ガス処理体における触媒効率が向上するため好ましい。そのため、エキゾーストマニホールド８２を断熱することが好ましい。
ヒートインシュレータ８３は金属等からなる板状の部材であり、ボルト８４等により一部がエキゾーストマニホールド８２に固定されているが、ヒートインシュレータ８３とエキゾーストマニホールド８２との間には空間が存在する。

ヒートインシュレータ８３の内周側、すなわちエキゾーストマニホールド８２側に、マット材１０が配置される。
マット材１０はヒートインシュレータ８３の内周面に接着剤、ボルト及びナット、リベット、ステープル、かしめ、スタッドピン、ハトメ等の固定手段により固定されていることが好ましい。
ヒートインシュレータ８３の内周側に配置されるマット材１０は、管に巻きつけるわけではないので凹部や凸部が形成されている必要はなく、ヒートインシュレータ８３の内周面の形状に合わせて外形加工を行った形状であってもよい。
また、ヒートインシュレータ８３の内周面は通常は単純な平面ではないので、複数枚のマット材１０を組み合わせることによってヒートインシュレータ８３の内周面に隙間なくマット材１０を配置するようにすることも好ましい。

上記の通り、マット材１０は、無機繊維の飛散を充分に抑制することができる。
そのため、排気システム３００の製造時において、マット材１０から無機繊維が飛散してしまうことを防ぐことができる。
さらに、マット材１０における水溶性高分子は、熱により溶融しにくく、また、熱分解されにくい。
そのため、排気システム３００に排ガスが流入し、マット材１０が加熱されたとしても、臭気が強くなりにくい。

（実施例）
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。

（実施例１）
（１−１）無機繊維前駆体作製工程
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（紡糸雰囲気温度：１２０℃）により紡糸してアルミナ繊維前駆体を作製した。
得られたアルミナ繊維前駆体の平均繊維径は５．５μｍであった。

（１−２）焼成工程
続いて、上記アルミナ繊維前駆体を圧縮して幅１２５４ｍｍ×厚さ７．９ｍｍの大きさの連続したシート状物を作製した。
これ密度が２３個／ｃｍ^２となるように、ニードルパンチング処理を行った。
その後、シート状物を最高温度１３００℃で焼成することにより、アルミナ繊維前駆体をアルミナ繊維に転換し無機繊維集合体のシートを得た。

（１−３）繊維飛散抑制剤付与工程
次に、３００℃で流動化しない水溶性ポリカルボン酸ナトリウムを水に溶解させ、繊維飛散抑制剤水溶液を作製した。
製造されるマット材に対するポリカルボン酸ナトリウムの重量割合（ポリカルボン酸ナトリウムの重量／マット材の重量）が、１ｗｔ％となるように、無機繊維集合体に繊維飛散抑制剤水溶液を付着させた。
その後、１１０℃、１時間の条件で無機繊維集合体を乾燥させることにより、実施例１に係るマット材を製造した。

（比較例１）
水溶性ポリカルボン酸ナトリウムに代えて、２００℃以下で軟化、流動化する水不溶性アクリレート樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例１に係るマット材を製造した。
なお、アクリレート樹脂は、水不溶性であるので、水に分散状態のエマルジョン液で無機繊維集合体に付着することになる。

（比較例２）
繊維飛散抑制剤水溶液に代えて、水に不溶なシリコーンオイルを水に分散したエマルジョン液を用い、製造されるマット材に対するシリコーンオイルの重量割合（シリコーンオイルの重量／マット材の重量）が、１ｗｔ％となるようにした以外は、実施例１と同様に比較例２に係るマット材を製造した。

（面圧の測定）
実施例１及び比較例１に係るマット材を５ｃｍ×５ｃｍに切り出し、面圧測定用サンプルとした
マットを圧縮する板の部分に加熱ヒーターを備えた熱間面圧測定装置を使用し、当該装置に各面圧測定用サンプルを配置し、２５℃で、嵩密度（ＧＢＤ）が０．２１ｇ／ｃｍ^３となるまで圧縮した。
そのときの面圧を２５℃における面圧とした。
次に、４５℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱し、１００℃における面圧及び３００℃における面圧を測定した。
また、１００℃における面圧に対する３００℃における面圧の割合（面圧維持率）を算出した。
なお、比較例２に係るマット材については、同様に２５℃における面圧を測定した。
結果を表１に示す。

（臭気指数の測定）
実施例１及び比較例１に係るマット材を２５ｍｍ×２５ｍｍに切り出し、５００℃に加熱した熱板上に載置し、半導体式のにおいセンサーであるハンディにおいモニターＯＭＸ−ＳＲＭ（神栄テクノロジー株式会社製）を用いて、ガス吸引ノズル部をマット上の約１０〜２０ｃｍ程度上部に配置し、分解ガスの臭気指数を測定した。
各実施例及び比較例のマット材の臭気指数を、比較例１の分解ガスの臭気指数を１３０として、相対値で示した。

表１に示すように、実施例１に係るマット材は、室温における面圧が高く、温度上昇により面圧が低下しにくかった。
また、表２に示すように実施例１に係るマット材は、臭気指数が充分に低かった。

１０ マット材
１１ 一方の端部
１１ａ 凸部
１２ もう一方の端部
１２ａ 凹部
２０ 無機繊維
３０ 水溶性高分子
４０ 排ガス処理体
４１ セル
４２ セル壁
４３ 封止材
５０ 金属ケーシング
６０ 排気管
７０ 金属カバー
８１ 自動車エンジン
８２ エキゾーストマニホールド
８３ ヒートインシュレータ
８４ ボルト
１００ 排ガス浄化装置
２００ マット材付き排気管
３００ 排気システム

Claims (9)

1. 無機繊維からなるマット材であって、
   前記マット材は、水溶性高分子を含む繊維飛散抑制剤を含有し、
   前記マット材に対する前記水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、３．０ｗｔ％以下であり、
   前記水溶性高分子は、室温において固体であり、かつ、３００℃において溶融しないことを特徴とするマット材。
2. 前記水溶性高分子は、水溶性のポリカルボン酸塩である請求項１に記載のマット材。
3. 前記水溶性高分子は、水溶性のポリカルボン酸ナトリウムである請求項１又は２に記載のマット材。
4. 前記マット材を、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下である請求項１〜３のいずれかに記載のマット材。
5. 前記マット材に対する前記水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、０．０１〜３．０ｗｔ％である請求項１〜４のいずれかに記載のマット材。
6. 前記マット材に対する前記水溶性高分子の重量割合（水溶性高分子の重量／マット材の重量）は、０．０５〜３．０ｗｔ％である請求項１〜４のいずれかに記載のマット材。
7. 排ガス処理体と、
   前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、
   前記排ガス処理体と前記金属ケーシングとの間に配置され、前記排ガス処理体を保持するマット材とを備える排ガス浄化装置であって、
   前記マット材は、請求項１〜６のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
8. 排気管と、
   前記排気管を覆うように配置されたマット材と、
   前記マット材の外側に配置された金属カバーとを備えるマット材付き排気管であって、
   前記マット材は、請求項１〜６のいずれかに記載のマット材であることを特徴とするマット材付き排気管。
9. 自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、請求項１〜６のいずれかに記載のマット材が配置されてなることを特徴とする排気システム。

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