JP2021122753A - マット材 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献1に記載の保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製する場合に、保持シール材とケーシングとの間の摩擦係数と、帯状体とケーシングとの間の摩擦係数とが大きく異なる場合があり、保持シール材をケーシングに圧入する際に、保持シール材の歪みや位置ずれなどの不具合を生じるという課題があった。
0.20μA≦μB<1.35μA (1)
有機繊維からなる不織布は、本発明のマット材を構成する帯状体として適当である。
パンチングメッシュは、本発明のマット材を構成する帯状体として適当である。
網は、本発明のマット材を構成する帯状体として適当である。
帯状体が積層マットと接着されていないと、積層マットを構成するマットの位置を調整することができる。
帯状体の目付量が5〜500g/m2であると、積層マットを拘束するのに充分な機械的強度を備える。
以下、本発明のマット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。
0.20μA≦μB<1.35μA (1)
0.9μA≦μB≦1.1μA (2)
静摩擦係数μA及び静摩擦係数μBが上記関係式(2)を満たすと、マット材をケーシングに圧入する際の摩擦係数の差に起因する不具合をさらに抑制することができる。
帯状体が空隙を有すると、分解ガスの発生量を抑制することができる。
紙及び不織布は、繊維同士の隙間が空隙となる。
これらの材料は柔軟性及び弾性に優れており、ヒートシールにより積層マットに接着することができるため好ましい。
他に使用できる有機繊維としては、PP(ポリプロピレン)、レーヨン等が挙げられる。
樹脂フィルムは、中空粒子を含むものや、パンチ穴が設けられているものであってもよい。
中空粒子内部の空間及びパンチ穴が空隙となる。
セラミック材料からなるシートは、中空粒子を含むものや、パンチ穴が設けられているものであってもよい。中空粒子内部の空間及びパンチ穴が空隙となる。
セラミック繊維からなる布の場合、セラミック繊維同士の隙間が空隙となる。
この場合、網目が空隙となる。
ただし、金属材料からなるシートはそれ自身が空隙を有していないため、空隙としてのパンチ穴が設けられたパンチングメッシュであることが好ましい。
帯状体中の空隙がランダムに配置されていると、ランダムな空隙にマットを構成する無機繊維が絡まり、ハンドリング時における位置ずれを抑制することができる。
空隙がランダムに配置された帯状体としては、有機繊維からなる不織布が好ましい。
帯状体の目付量が5〜500g/m2であると、巻き付け性を阻害することがなく、マットの脱落が生じない程度に複数枚のマットの相対位置を安定させることができる。
目付量が5g/m2未満の場合、帯状体の機械的強度が不足して、複数枚のマットの相対位置を安定させることができない場合がある。一方、目付量が500g/m2を超える場合、巻き付け性の悪化や分解ガスの量の増加が懸念される。
積層マットの長手方向の長さ(図1中、両矢印Lで示す長さで、第2の主面を有するマットの長手方向の長さ)が300〜1500mmであることが好ましい。
積層マットの幅方向の長さ(図1中、両矢印Wで示す長さ)が30mmを超えることが好ましく、400mm以下であることが好ましい。
積層マットの厚さ(図1中、両矢印Tで示す長さ)が4〜60mmであることが好ましい。
積層マットの厚さが4mm未満であると、その厚さが薄すぎるため、断熱性能や防音性能が低下してしまう。一方、積層マットの厚さが60mmを超えると、柔軟性が低下し、装着対象となる部材への装着性が低下する。
また、積層マットを構成するマット1枚の厚さは、複数枚のマットごとに異なっていても同じであってもよいが、1枚の厚さが2〜30mmであることが好ましい。
積層マットには、積層マットの長手方向側の端部のうち、一方の端部である第1の端部には凸部が形成されており、他方の端部である第2の端部には凹部が形成されていることが好ましい。積層マットの凸部及び凹部は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管に積層マットを巻き付ける際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっていることが好ましい。
また、積層マットは凸部及び凹部が形成されていない形状であってもよいし、嵌合する部分の形状がL字型の組み合わせとなるような形状であってもよい。
抄造法の場合、例えば、以下の方法により製造することができる。
無機繊維を開繊し、開繊した無機繊維を溶媒中に分散させて混合液とする。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み、混合液中の溶媒を脱溶媒処理することで無機繊維集合体を得る。そして、無機繊維集合体を乾燥することによりマットを得ることができる。
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。
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、焼成処理を施すことによりマットを得ることができる。この焼成処理の前後のいずれかにニードルパンチング処理を行い、無機繊維同士を交絡させる。
また、積層マットを構成するマットは凸部及び凹部が形成されていない形状であってもよい。
図1及び図2に示すマット材10は、マットが複数枚積層されてなる積層マット20と、積層マット20に巻き付けられた帯状体30とからなる。
第1のマット21は、その長手方向(図1中、両矢印Lで示す方向)の長さが長いマットであり、第2のマット22は、その長手方向の長さが短いマットである。
積層マット20の長さは、積層マットを構成するマットのうち長手方向の長さが最も短いマットの長さ(図1中、両矢印Lで示す長さ)である。
長手方向における帯状体30の長さ(図1中、両矢印L1で示す長さ)は、積層マット20の長さLの30%を超えることが好ましい。
第1の主面23は第1のマット21の下側の主面であり、第2の主面24は第2のマット22の上側の主面である。
第1の短側面27には凹部、第2の短側面28には凸部がそれぞれ形成されている。凹部と凸部は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管にマット材を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
なお、図1中、両矢印Tで示す方向がマット材の厚さ方向である。
帯状体30が積層マット20に巻きつけられることにより、積層マット20の第1の主面23及び第2の主面24の一部を帯状体30が覆っている。
マット材10では、積層マット20に帯状体30が巻き付けられる周方向に沿って、帯状体30が1周以上巻き付けられている。帯状体30には巻き付け開始部30aと巻き付け終了部30bが存在しており、巻き付け開始部30aと巻き付け終了部30bは積層マット20の第2の主面24に存在している。すなわち、巻き付け開始部30aから巻き付けられた帯状体は、第2の主面24、第2の長側面26、第1の主面23、第1の長側面25を経て第2の主面24に戻り、巻き付け開始部30aを通過した後に巻き付け終了部30bに到達する。帯状体30が重なる部分には、帯状体30同士が接着されている領域30cが存在する。帯状体30を積層マット20に巻き付けて、帯状体が重なる部分において帯状体同士を接着することによって、帯状体30によって積層マット20を結束することができる。マット材10では、帯状体30と積層マット20とが接着されていないため、積層マット20を構成するマットの位置を調整することができる。
なお、巻き付け開始部30aと巻き付け終了部30bは積層マット20のどこに存在してもよい。
露出部が形成されているということは、露出部を設けない場合に比べて帯状体の使用量が少ないということになる。例えば有機材料からなる帯状体の場合、帯状体は使用時に加熱されることにより有機ガス分を放出する原因となるので、その使用量が少ない方が好ましい。
巻き付け開始部と巻き付け終了部との間に露出部が形成されている場合には、帯状体と積層マットとを直接接着することで、帯状体によって積層マットを結束することができる。
図3に示すマット材11は、図1及び図2に示すマット材10と、積層マット20の構成は同じであり、帯状体を巻き付ける形態が異なる。従って、積層マット20の説明は省略する。
図3に示すマット材11では、2つの帯状体31及び32が積層マット20に巻き付けられている。帯状体31及び32によって積層マット20を結束する方法は特に限定されず、帯状体同士の重なる部分が接着されていてもよいし、帯状体が積層マットと接着されていてもよい。
例えば、図3に示すマット材11の長手方向における帯状体の長さは、帯状体31の長さL2と帯状体32の長さL3の合計である。
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(マット材と接する側の面)に加わる荷重を測定することができる。さらに、左板610と右板620の間にもステンレス鋼性の平板(中板630)が配置されている。
左板610と第1のマット21aの間、及び、右板620と第1のマット21bの間(板と第1のマットの間)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を設ける。
第1のマット21aは左板610及び中板630で挟まれ、第1のマット21b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。
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、マットとステンレス板との静摩擦係数μAとする。なお、上記の一連の操作は、マットと中板との間の温度が25℃の状態で行う。
図6に示す摩擦係数測定装置は、第1のマット21aと中板630の間、及び、中板630と第1のマット21bとの間にそれぞれ帯状体30を配置したほかは、図4に示す摩擦係数測定装置と同様である。第1のマットと帯状体とが滑ってしまう場合には、第1のマットと帯状体とを接着剤等で接着してもよい。
排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管の形状は特に限定されるものではないが、円柱状、角柱状、円管状、角管状等とすることができる。
また、排ガス処理体は貫通孔のいずれかの端部が交互に封止されてなるDPF(ディーゼルパティキュレートフィルター)であってもよい。
排ガス処理体を構成する素材は特に限定されないが、炭化ケイ素質及び窒化ケイ素質等の非酸化物、並びに、コージェライト及びチタン酸アルミニウム等の酸化物を用いることができる。
また、巻き付け開始部と巻き付け終了部の間に露出部が形成されていてもよい。
また、巻き付け開始部の帯状体と巻き付け終了部の帯状体が重なって接着されていてもよい。
また、本発明のマット材は、巻き付け時にマット同士が適度に滑ってマット間でずれることができるため、巻き付け性の指標であるSeamGapが小さくなる。
SeamGapは、凸部と凹部が嵌合する位置での凸部と凹部の間の隙間の長さであり、これが短いほど巻き付け性が良いことを意味する。
まず、積層マットを構成するマットを作製し、マットを積層することで積層マットを作製する。
マットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、抄造法又はニードリング法により得たシート状部材を所定形状に打ち抜くことにより得ることができる。
積層させるマットの数及び各マットの厚さは、マット材に求められる保持力や断熱性能に応じて変更すればよい。
また、巻き付け開始部の帯状体と巻き付け終了部の帯状体の間の接着を接着剤により行う場合も、当該部位に接着剤を塗布しておく。必要に応じて乾燥等を行い接着剤の接着力を発揮させる。
また、積層マットの第1の主面と第2の主面のそれぞれにおける帯状体と積層マットの接着力を異ならせる場合には、接着剤の種類、塗布量、乾燥条件等を両面で異なるようにすればよい。
巻き付け開始部の帯状体及び巻き付け終了部の帯状体積層マットを一度のヒートシールで接着してもよい。
また、積層マットの第1の主面と第2の主面のそれぞれにおける帯状体と積層マットの接着力を異ならせる場合には、ヒートシールの温度や時間等を両面で異なるようにすればよい。
マットを積層して積層マットとする際に、一方の面がラフ面、一方の面がスムース面になるように積層面を定めることで、積層マットの第1の主面と第2の主面の表面状態を異ならせることができる。積層マットの第1の主面と第2の主面の表面状態が異なる場合、同じ接着条件で積層マットと帯状体の接着を行った場合にも積層マットの第1の主面と第2の主面のそれぞれにおける帯状体と積層マットの接着力を異ならせることができる。
上記工程により本発明のマット材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。
ニードリング法により、目付量(単位面積当たりの繊維重量)が1050g/m2である、無機繊維(ムライト繊維)からなるシート状部材を作製した。
このシート状部材を打ち抜き加工して、長手方向の長さ643mm、幅98mm、厚さ6.8mmの第1のマットと長手方向の長さ600mm、幅98mm、厚さ6.8mmの第2のマットを作製した。第1のマットと第2のマットは図1に示すような凹部及び凸部を有する形状である。
第1のマットに第2のマットを積層して積層マットとした。
帯状体が積層マットに巻き付けられている部位の長さ(図1中、両矢印L1で示す長さ)は不織布の幅の300mmである。
帯状体のマット材の長さ方向における寸法は、マット材の長さ方向における寸法(600mm)の50%である。
帯状体として、目付量が60g/m2で幅が300mmの樹脂シートを準備し、帯状体を積層マットに巻き付けた。
帯状体が積層マットに巻き付けられている部位の長さ(図1中、両矢印L1で示す長さ)は樹脂シートの幅の300mmである。
帯状体のマット材の長さ方向における寸法は、マット材の長さ方向における寸法(600mm)の50%である。
図4、図5及び図6に示した方法で、実施例1及び比較例1について、それぞれ、マットとステンレス板との静摩擦係数μA及び帯状体とステンレス板との静摩擦係数μBを測定した。結果を表1に示す。
実施例1及び比較例1に係るマット材を、直径103mm、長さ105mmの円筒形状の排ガス処理体の側面に巻き付けて、内径111mmのステンレス製のケーシングに圧入治具を用いて圧入し、圧入性を評価した。
比較例1に係るマット材をケーシングに圧入する際には、帯状体とケーシングとが滑りにくく、マットが露出している部分だけが先に圧入されてしまい、マット材が歪んでしまった。これに対して、実施例1に係るマット材をケーシングに圧入する際には、帯状体とケーシングとの滑り性及びマットとケーシングとの滑り性がほとんど変わらず、マットが露出している部分だけが先に圧入されることはなかった。また、圧入後のマット材にも歪みは生じなかった。
以上の結果より、実施例1に係るマット材は、圧入による不具合が生じにくいと考えられる。
20 積層マット
21、21a、21b 第1のマット
22 第2のマット
23 積層マットの第1の主面
24 積層マットの第2の主面
25 積層マットの第1の長側面
26 積層マットの第2の長側面
27 積層マットの第1の短側面
28 積層マットの第2の短側面
30、31、32 帯状体
30a 巻き付け開始部
30b 巻き付け終了部
30c 帯状体同士が接着されている領域
600 摩擦係数測定装置
610 左板
620 右板
630 中板
640 突起部材
Claims (8)
- 無機繊維を含む平面視矩形のマットが複数枚積層された積層マットと、
前記積層マットに巻き付けられた帯状体とからなるマット材であって、
前記マットとステンレス板との静摩擦係数μAと、前記帯状体とステンレス板との静摩擦係数μBが、以下の関係式(1)を満たすことを特徴とするマット材。
0.20μA≦μB<1.35μA (1) - 前記帯状体は、有機材料、セラミック材料及び金属材料からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含む請求項1に記載のマット材。
- 前記帯状体が有機繊維からなる不織布である請求項1又は2に記載のマット材。
- 前記帯状体がパンチングメッシュである請求項1又は2に記載のマット材。
- 前記帯状体が網である請求項1又は2に記載のマット材。
- 前記帯状体は前記積層マットと接着されていない請求項1〜5のいずれかに記載のマット材。
- 前記帯状体の目付量は5〜500g/m2である請求項1〜6のいずれかに記載のマット材。
- 前記積層マットは、巻き付け方向となる長手方向の長さが最も長い第1の主面と、前記長手方向の長さが最も短い第2の主面を有し、
前記第1の主面の一部を前記帯状体が覆っている請求項1〜7のいずれかに記載のマット材。
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