JP2023164453A - マット材の製造方法、マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管 - Google Patents

Abstract

【課題】巻き付け性に優れたマット材を提供すること。【解決手段】有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記長手方向及び上記短手方向における引張強度がいずれも１３０ｋＰａ以上であり、上記長手方向及び上記短手方向における破断伸度がいずれも４．０％以上であることを特徴とするマット材。【選択図】図１

Description

本発明は、マット材の製造方法、マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管に関する。

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。

このような用途で用いられるマット材としては、無機繊維からなるマット材が用いられる。

特許文献１には、底面に網板を備えた箱型容器にスラリーを流し込み、網の下方で吸引しながら脱水することで無機繊維からなるマット材を連続的に製造する方法が開示されている。特許文献２には、特許文献１と類似した方法により製造されるティッシュペーパーにおいて、製造時の紙の引張強度に異方性があることが開示されている。

特開２００３－２６２１１６号公報 特開２０１７－６１６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたマット材の製造方法では、一般の丸網抄造機、長網抄造機、短網抄造機等の抄造設備において、連続的に製造された長尺状のマットを所定形状に裁断加工する際に、長手方向となる形状に向きを揃えて加工する必要があった。
誤った向きに加工してしまうと、マット材を排ガス処理体へ巻きつける際の巻き付け性が低下したり、巻き付けに必要な長さが不足する等の問題があった。

本発明者らが上記問題を鋭意研究したところ、連続式抄造法によって製造されるマット材では、製造ラインの流れる方向に繊維が配向しやすく、これがマット材の異方性に寄与していることを見出した。
このことは、特許文献１と類似の方法により製造されるティッシュペーパーの引張強度に異方性が存在し、機械方向（ＭＤ）とこれに直行する方向（ＣＤ）における引張強度の比が１．７～３．０であることを開示している特許文献２からも推測できる。

さらに、特許文献１に記載された製造方法では、マット材を巻き付けた際に表面にマット裂けが生じる等の問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、巻き付け性に優れたマット材を提供することを目的とする。

本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記長手方向及び上記短手方向における引張強度がいずれも１３０ｋＰａ以上であり、上記長手方向及び上記短手方向における破断伸度がいずれも４．０％以上であることを特徴とする。

本発明のマット材は巻き付け方向である長手方向における破断伸度が４．０％以上、かつ、引張強度が１３０ｋＰａ以上であるため、小径の巻付対象物に巻き付けた場合であってもマット裂けが生じにくく、巻付け性に優れる。
さらに、本発明のマット材は、巻き付け方向である長手方向だけでなく、短手方向における引張強度及び破断伸度がそれぞれ１３０ｋＰａ以上及び４．０％以上であるため、短手方向が長手方向となるような方向に裁断した場合であっても、マット材を排ガス処理体へ巻きつける際の巻き付け性が低下したり、巻き付けに必要な長さが不足する、といった問題が発生しない。従って、製造工程における無機繊維の配向を考慮する必要がなく生産性に優れる。

本発明のマット材において、上記有機バインダの含有量は、上記マット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％であることが好ましい。
有機バインダの含有量が上記範囲であると、マット材の可撓性と機械的強度とを両立させることができる。
有機バインダの含有量が４重量％未満である場合には、マット材を排ガス処理体に巻きつけた際に、マット裂けが発生してしまうことがあり、１０重量％を超える場合には、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。

本発明のマット材において、上記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下であることが好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃以下であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を高くしつつ、皮膜伸度が高くて可撓性に優れたマット材とすることができる。そのため、マット材を排ガス処理体に巻きつける際等にマット裂けが発生しにくくなる。また、有機バインダ皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維が破断した際に、無機繊維同士を繋ぎ止める効果を発揮し、無機繊維の飛散を抑制することができる。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。

本発明のマット材において、上記無機繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ－シリカ繊維、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されていることが好ましい。
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、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択された少なくとも１種から構成されていると、耐熱性、耐風食性等、本発明のマット材に要求される特性を充分に満足することができる。

本発明のマット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材であることが好ましい。
抄造により無機繊維を積層したマット材は、マット材表面の摩擦が大きいため高い保持力を発揮することができる。また、高坪量のマット材を容易に作製することができる。

本発明のマット材は、前記長手方向及び前記短手方向における引張強度がいずれも１８０ｋＰａ以上であることが好ましい。

本発明のマット材は、前記長手方向及び前記短手方向における引張強度がいずれも３００ｋＰａ以上であることが好ましい。

本発明の第１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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の第１の排ガス浄化装置は、保持材として本発明のマット材を備えるため、排ガス浄化触媒を安定的に保持し、脱落を防止することができる。

本発明の第２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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の第２の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、巻き付け時のマット裂け等が発生しにくく、排ガス浄化装置に組み付けた後において排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくい。

本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として本発明のマット材を備えるため、排気管にマット材を巻きつける際のマット裂け等が発生しにくく、好適に断熱することができる。

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。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管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。

本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記長手方向及び上記短手方向における引張強度がいずれも１３０ｋＰａ以上であり、上記長手方向及び上記短手方向における破断伸度がいずれも４．０％以上であることを特徴とする。

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。
マット材１は、有機バインダと無機繊維とを含み、第１主面１０と、第１主面の反対側に位置する第２主面２０と、巻き付け方向となる長手方向Ｌと、長手方向に直交する短手方向Ｗと、所定の厚さＴを有する。
さらにマット材１は、長手方向及び短手方向における引張強度がいずれも１３０ｋＰａ以上であり、長手方向及び短手方向における破断伸度がいずれも４．０％以上である。
マット材１の一方の端部である第１端部には凹部３０が形成されており、他方の端部である第２端部には凸部４０が形成されており、凹部３０と凸部４０は、巻付対象物にマット材１を巻きつける際に、丁度互いに嵌合するような形状となっている。

本発明のマット材は巻き付け方向である長手方向における破断伸度が４．０％以上、かつ、引張強度が１３０ｋＰａ以上であるため、小径の巻付対象物に巻き付けた場合であってもマット裂けが発生しにくく、巻付け性に優れる。
さらに、本発明のマット材は、巻き付け方向である長手方向だけでなく、短手方向における引張強度及び破断伸度がそれぞれ１３０ｋＰａ以上及び４．０％以上であるため、短手方向が長手方向となるような方向に裁断した場合であっても、マット材を排ガス処理体へ巻きつける際の巻き付け性が低下したり、巻き付けに必要な長さが不足する、といった問題が発生しない。従って、製造工程における無機繊維の配向を考慮する必要がなく生産性に優れる。
なお、第１主面及び第２主面と平行な方向における引張強度が１３０ｋＰａ以上であるとは、第１主面及び第２主面と平行な面のいずれの方向においても引張強度が１３０ｋＰａ以上であることを意味する。

長手方向における引張強度は、１８０ｋＰａ以上であることが好ましく、３００ｋＰａ以上であることが特に好ましい。
短手方向における引張強度は、１８０ｋＰａ以上であることが好ましく、３００ｋＰａ以上であることが特に好ましい。
さらに、長手方向における引張強度及び短手方向における引張強度がいずれも１８０ｋＰａ以上であることがより好ましく、いずれも３００ｋＰａ以上であることが最も好ましい。

引張強度及び破断伸度は、引張試験用のつかみ治具を備える万能材料試験機を用いて、マット材を１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張った際の、破断時の荷重及び長さから求めることができる。

本発明のマット材は有機バインダと無機繊維とを含む。
無機繊維は、特に限定されず、アルミナ－シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等であってもよい。また、ガラス繊維や生体溶解性繊維であってもよい。耐熱性や耐風蝕性等、マット材に要求される特性等に応じて変更すればよく、各国の環境規制に適合できるような太径繊維や繊維長のものを使用するのが好ましい。

この中でも、低結晶性アルミナ質の無機繊維が好ましく、ムライト組成の低結晶性アルミナ質の無機繊維がより好ましい。

無機繊維の平均繊維長は、２００μｍ～２００００μｍであることが好ましく、３００～１００００μｍであることがより好ましく、５００～１５００μｍであることがさらに好ましく、７００～１１００μｍであることが特に好ましい。
無機繊維の平均繊維長が２００μｍ未満である場合、このような場合、無機繊維同士が充分に絡み合わずに、充分な面圧及び引張強さを発揮できないことや、無機繊維が排ガスの風圧により飛散しやすくなることがある。一方、無機繊維の平均繊維長が２００００μｍを超える場合、マット材を構成する無機繊維の密度にムラが発生することがある。
繊維長の測定は、ピンセットを使用して、マット材から無機繊維が破断しないように抜き取り、光学顕微鏡を使用して繊維長を測定する。本明細書では、無機繊維３００本を抜き取り、平均繊維長を求める。
マット材から無機繊維を採取する際には、必要に応じてマット材を脱脂処理して水の中へ投入し、無機繊維同士の絡みをほぐしながら無機繊維が破断しないように採取してもよい。

無機繊維の平均繊維径は、３～１０μｍであり、かつ、繊維径が３μｍ未満の無機繊維を含まないことが好ましい。
無機繊維の平均繊維径は、３～７μｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維径が３μｍ未満の場合、無機繊維の変形に対する復元力が低下し、充分な面圧を発揮しにくくなる。一方、無機繊維の平均繊維径が１０μｍを超える場合、無機繊維の柔軟性が失われ、変形時に折れやすくなることがある。

マット材を構成する有機バインダは特に限定されないが、例えば、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
高分子樹脂成分として、アクリル系樹脂やゴム系樹脂等を含んだエマルジョン液を無機繊維に付着させて溶媒を除去することで、無機繊維に有機バインダを含有させることができる。

本発明のマット材は、有機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％含有していることが好ましく、４～８重量％含有していることがより好ましい。
有機バインダの含有量が４重量％未満の場合、マット材に充分な可撓性を付与することができないことがあり、マット材を排ガス処理体に巻きつける際に、クラックが発生することがある。一方、有機バインダの含有量が１０重量％を超える場合、排ガスの熱によって発生する有機バインダの分解ガスの量が多くなり、排ガスに含まれる成分に影響を与える可能性がある。

有機バインダのガラス転移温度は、５℃以下であることが好ましく、－５℃以下であることがより好ましく、－１０℃以下であることがさらに好ましく、－３０℃以下であることが特に好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃以下であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を高くしつつ、皮膜伸度が高くて可撓性に優れたマット材とすることができる。そのため、マット材を排ガス処理体に巻きつける際等にマット裂けが発生しにくくなる。また、有機バインダ皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維が破断した際に、無機繊維同士を繋ぎ止める効果を発揮し、無機繊維の飛散を抑制することができる。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。

本発明のマット材はさらに、無機バインダを含有することが好ましい。

無機バインダとしては、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。

本発明のマット材は、無機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で０．１～３重量％含有していることが好ましく、０．３～２．５重量％含有していることがより好ましい。

本発明のマット材中に含まれる有機バインダは、例えば以下の方法により測定することができる。
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプルをるつぼに入れて加熱して有機バインダを燃焼除去し、加熱により減少した重量を有機バインダの重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
一方、マット材中に有機バインダ及び無機バインダが含まれる場合、これらの含有量は、例えば以下の方法により測定することができる。
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプル中に含まれる有機バインダが溶解する有機溶媒（例えばテトラヒドロフラン）を選び、ソックスレー抽出器にて上記有機バインダを溶解し、サンプルから分離する。この時、溶解した上記有機バインダに含まれる無機バインダもサンプルから分離され、有機溶媒中に上記有機バインダと上記無機バインダとが回収されることとなる。
次に、上記有機バインダと上記無機バインダからなる有機溶媒をるつぼに入れ、加熱により有機溶剤を蒸発除去する。るつぼに残った残渣を、マット材に対する上記有機バインダと上記無機バインダの合計重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
さらに、るつぼを６００℃で１時間加熱処理し、有機バインダを焼失させる。るつぼ中には、無機バインダが残留しているので、これを有機バインダと無機バインダの合計に対する無機バインダの含有量（重量％）とみなし、その含有量を算出する。残りが有機バインダの含有量（重量％）となる。

本発明のマット材は、長手方向における引張強度と短手方向における引張強度の比が、０．６～１．６７であることが好ましい。
上記比が０．６未満の場合及び１．６７を超える場合には、マット材の引張強度の異方性が高くなりすぎるため、小径の巻付対象物に巻きつけるためのマット材を製造するにあたって、異方性を考慮する必要が生じやすくなる。
マット材の異方性が高い場合、抄造時の機械方向（ＭＤ方向）とマット材の長手方向とを一致させる必要が生じ、誤った方向を長手方向として切断してしまったものは長手方向の引張強度が不足した不良品となる。これに対して、本発明のマット材ではＭＤ方向とマット材の長手方向とを一致させる必要がないため、上述したような不良品が発生しない。さらに、長手方向を逐次変更することができるため、製造したマット材を効率よく利用することができるだけでなく、長手方向が変わるような寸法の変更に対応でき、方向合わせが不要となる。

本発明のマット材は、巻き付け方向となる長手方向と、長手方向に直交する短手方向を有する。
マット材の形状は特に限定されず、例えば、略矩形形状で、長手方向側の端部のうち、一方の端部である第１の端部に凸部が形成されており、他方の端部である第２の端部に凹部が形成されている形状であってもよいし、該凹部や凸部が形成されていない略矩形形状であってもよい。

マット材の厚さは、２～３０ｍｍであることが望ましい。
マット材の厚さが２ｍｍ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、マット材の厚さが３０ｍｍ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。

マット材のかさ密度は、特に限定されるものではないが、０．０５～０．３０ｇ／ｃｍ^３であることが望ましい。マット材のかさ密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マット材の形状を所定の形状に保ちにくくなる。一方、マット材のかさ密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３を超えると、マット材が硬くなり、装着対象となる部材への装着性が低下し、マット裂けが発生しやすくなる。

本発明のマット材の長手方向の長さは、特に限定されないが、２００～１３００ｍｍであることが好ましい。
本発明のマット材は、長手方向の長さが２００～１３００ｍｍであっても、マット裂けが発生しにくい。
また、本発明のマット材の短手方向の長さは、特に限定されないが、２０～３００ｍｍであることが好ましい。

本発明のマット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材であることが好ましい。
抄造により無機繊維を積層したマット材は、マット材表面の摩擦が大きいため高い保持力を発揮することができる。また、高坪量のマット材を容易に作製することができる

本発明のマット材を巻きつける巻付対象物は特に限定されず、例えば、排ガス処理体、排ガス浄化装置、排気管等が挙げられる。
本発明のマット材を円柱状の排ガス処理体の側面に巻きつけてケーシング内に収容することで排ガス浄化装置が得られる。従って、本発明のマット材は保持材として使用することもできる。
また、本発明のマット材を排ガス浄化装置の外周部や周囲に巻きつけて配置することによって、断熱材、防音材、吸音材等の用途に使用することができる。

本発明のマット材は、連続式抄造法により製造することができる。
抄造設備としては、一般的な丸網抄造機、長網抄造機、短網抄造機等を用いることができる。
連続式抄造法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず無機繊維を開繊し、開繊した無機繊維を溶媒中に分散させた後、有機バインダを添加して混合液とする。続いて成形器に混合液を流し込み、ろ過用のメッシュを用いて無機繊維を連続的に漉き上げて繊維集合体を作製し、その後繊維集合体を下面から吸引することにより脱水し、脱水した繊維集合体を乾燥することによりマット材を得ることができる。
漉き上げの条件は特に限定されないが、例えば、０．１～１．５ｍ／ｍｉｎの速度で漉き上げることが好ましい。

続いて、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。

本発明の第１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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、保持材として本発明のマット材を備えるため、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。

排ガス処理体としては、金属ハニカム体や、セラミックハニカム体を用いることができる。これらの中では、セラミックハニカム体を用いることが望ましい。

排ガス処理体が、セラミックハニカム体の場合、その素材は、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。これらのうち、特に、炭化ケイ素質又は窒化ケイ素質等の非酸化物多孔質焼成体であることが好ましい。
またその形状としては、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のものであってもよい。

排ガス処理体は、セルのいずれかの端部が、封止材により封止されていてもよい。セルのいずれかの端部が封止材により封止されていると、排ガス処理体はフィルタとして機能するのでＰＭを捕集するのに適した形状となる。

排ガス処理体には、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、単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。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。

排ガス処理体は、コージェライト等からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素等からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体を主にセラミックを含むペーストを介して複数個結束してなる集合型ハニカム構造体であってもよい。

ケーシングは、ステンレス等の金属からなることが望ましい。
ケーシングの形状は、両端部の内径が中央部の内径よりも小さい略円筒状であってもよいし、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシングの内径は、排ガス処理体にマット材を巻き付けた巻付体の直径より若干短くなっていることが望ましい。ケーシングの内径が、巻付体の直径より若干短いと、巻付体はしっかりと押さえつけられるので、排ガス浄化装置の使用時に、排ガス処理体が脱落しにくくなる。

続いて、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。

本発明の第２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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。

本発明の第２の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくい。

本発明の第２の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様は、上記本発明の第１の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様と同じである。

本発明の第２の排ガス浄化装置における金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。

次に、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管は、本発明の断熱材付き排気管でもある。
本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。

本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として本発明のマット材を備えるため、マット裂けが発生しにくく、好適に断熱することができる。

本発明の断熱材付き排気管において、排気管は、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
また、本発明の断熱材付き排気管において、金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。

（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。

以下の条件で有機バインダと無機繊維とを含むマット材を製造した。

（比較例１）
［紡糸工程］
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、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により紡糸して無機繊維前駆体を作製した。続いてこの無機繊維前駆体を圧縮して、長方形のシート状物を作製した。圧縮したシート状物を最高温度１２５０℃で焼成し、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（平均繊維径５μｍ）を作製した。

［開繊工程］
上記無機繊維１０ｋｇを水１５００Ｌに投入し、６５０ｒｐｍで２０分間、市販のパルパー（容量２０００Ｌ程度）を用いて撹拌することで、無機繊維を破砕し、短繊維化することで、開繊された無機繊維の溶液を得た。
この解繊された無機繊維の溶液を光学顕微鏡で観察し、無機繊維の平均繊維長を求めた。
無機繊維の平均繊維長は、９００μｍであった。

［スラリー調製工程］
開繊された上記無機繊維の溶液の一部を、繊維分が１７０ｇ、水が７５Ｌとなるように取り出し、ここにアクリル系樹脂（ガラス転移温度Ｔｇ：－１５℃）を水に分散させた市販のアクリルラテックス溶液（固形分重量５０重量％）を２１．７ｇ投入し、６５０ｒｐｍで１分間撹拌することにより、スラリーを調製した。

［抄造工程］
上記スラリーを、連続抄造機を用いて従来公知の方法で、抄造速度を１５ｍ／ｍｉｎとして、乾燥後の目付量が１５００ｇ／ｍ^２となるように、スラリーの供給速度及び溶媒の吸引速度を調整して抄造し、繊維集合体を得た。
得られた繊維集合体をプレス機を用いて７．０ｍｍに圧縮しながら１４０℃で１５分加熱することでマット材を得た。得られたマット材の抄造方向（抄造工程において抄造機が動いていた方向であり、以下ＭＤ方向ともいう）が長手方向となる形状に切断し、長手方向の長さが３５０ｍｍ、短手方向の長さが１００ｍｍ、厚さが７．０ｍｍである比較例１に係るマット材を得た。

（実施例１）
抄造工程において、抄造速度を従来よりも遅い０．５ｍ／ｍｉｎに変更したほかは、比較例１と同様の方法で、実施例１に係るマット材を得た。

（比較例２）
抄造工程において、乾燥後の目付量及び厚さを変えずに、抄造方法を連続式からバッチ式に変更したほかは、比較例１と同様の方法で、比較例２に係るマット材を得た。なお、連続式抄造法ではないため、抄造速度は表１において０ｍ／ｍｉｎと記載している。

（比較例３）
スラリー調製工程において、アクリルラテックス溶液の添加量を４６．４ｇに変更したほかは、比較例２と同様の方法で、比較例３に係るマット材を得た。なお、連続式抄造法ではないため、抄造速度は表１において０ｍ／ｍｉｎと記載している。

［引張強度及び破断伸度の測定］
比較例１～３及び実施例１に係るマット材を長さ８０ｍｍ×幅５０ｍｍに切り出して試験片とした後、引張試験用のつかみ治具を装着した万能材料試験機で試験片を１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、破断した際の荷重から引張強度を、破断した際の試験片の長さから破断伸度を求めた。結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明のマット材は、有機バインダ量が同量の場合に、従来の連続式抄造法やバッチ式抄造法で得られたマット材と比較して長手方向及び短手方向の引張強度がいずれも１３０ｋＰａ以上と高いことがわかる。さらに、本発明のマット材は、長手方向及び短手方向の破断伸度がいずれも４．０％以上であるため、巻き付け性が良好であり、小径の巻付対象物に巻きつける場合であっても、マット裂けが発生しにくい。
これに対して、従来の連続式抄造法で製造された比較例１に係るマット材は、充分な破断伸度を備えているものの、引張強度がいずれの方向においても１３０ｋＰａ未満であり、機械的強度が充分ではない。また、従来のバッチ式抄造法で製造された比較例２に係るマット材は、引張強度及び破断伸度のいずれも充分ではなかった。
比較例２から有機バインダ量を増加させた比較例３に係るマット材では、引張強度が改善されたものの、破断伸度が低下してしまった。

１ マット材
１０ 第１主面
２０ 第２主面
３０ 凹部
４０ 凸部
Ｌ 長手方向
Ｗ 短手方向
Ｔ 厚さ

Claims (11)

1. 有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材の製造方法であって、
   無機繊維、有機バインダ及び溶媒からなる混合液を、連続式抄造法により漉き上げ速度０．１～１．５ｍ／ｍｉｎで連続的に漉き上げて繊維集合体を作製する工程と、
   前記繊維集合体を乾燥する工程と、を含むことを特徴とするマット材の製造方法。
2. 有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、
   前記マット材は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、前記長手方向に直交する短手方向を有し、
   前記長手方向及び前記短手方向における引張強度がいずれも３００ｋＰａ以上であり、
   前記長手方向及び前記短手方向における破断伸度がいずれも４．０％以上であることを特徴とするマット材。
3. 前記有機バインダの含有量は、前記マット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％である請求項２に記載のマット材。
4. 前記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下である請求項２又は３に記載のマット材。
5. 前記無機繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナ－シリカ繊維、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されている請求項２～４のいずれかに記載のマット材。
6. 前記マット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材である請求項２～５のいずれかに記載のマット材。
7. 前記マット材の前記長手方向の長さは、２００～１３００ｍｍである請求項２～６のいずれかに記載のマット材。
8. 前記マット材の厚さは、２～３０ｍｍである請求項２～７のいずれかに記載のマット材。
9. 排ガス処理体と、
   前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
   前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、前記保持材は請求項２～８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。
10. 排ガス処理体と、
    前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
    前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材と、
    前記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、
    前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、
    前記保持材及び／又は前記断熱材は、請求項２～８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。
11. 排気管と、
    前記排気管を覆うように配置された断熱材と、
    前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、
    前記断熱材は、請求項２～８のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする断熱材付き排気管。

Images