JP4121347B2 - Holding material for catalytic converters - Google Patents

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【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、例えば自動車等の排気ガス浄化用触媒コンバーターに用いられる触媒担体をケーシング内に保持するための触媒コンバーター用保持材(以下、「保持材」とも言う)に関する。 The present invention relates to for example a catalytic converter for holding material in the catalyst carrier used for exhaust gas purifying catalytic converter for holding the casing such as an automobile (hereinafter, also referred to as "holding member").
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
自動車等の車両には、周知の如く、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、排気ガス浄化用触媒コンバーターが積載されている。 In vehicles such as an automobile, as is well known, the carbon monoxide contained in the exhaust gas of the engine, hydrocarbons, in order to remove the harmful components of nitrogen oxides, the catalytic converter for purifying exhaust gases are stacked there. このような触媒コンバーターは、一般に、図1に断面図にて示されるように、筒状に形成され触媒担体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。 Such catalytic converter, generally, as shown in cross section in FIG. 1, the catalyst carrier 1 is formed into a cylindrical shape, a metal casing 2 accommodating the catalyst carrier 1, is mounted on the catalyst carrier 1 and a holding material 3 which is interposed in a gap between the catalyst carrier 1 and the casing 2 Te.
【0003】 [0003]
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、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。 As the catalyst carrier 1, for example, holding a noble metal catalyst such as a cylindrical honeycomb formed body made of cordierite or the like because those carried is generally interposed in a gap between the catalyst carrier 1 and the casing 2 the timber 3, unpurified from the gap and a function of catalyst carrier 1 is securely holding the catalyst carrier 1 to prevent damage to collide with the casing 2 due to vibration or the like during running of the automobile, the catalyst carrier 1 and the casing 2 It brings together the sealing functions are needed so that the exhaust gas does not leak.
【0004】 [0004]
そこで、従来より、アルミナ繊維やムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等の無機繊維を、有機バインダーを用いて所定厚さに集成して適度の弾性を持たせた、所謂マット型保持材が広く使用されている。 Therefore, conventionally, alumina fibers and mullite fibers, or inorganic fibers such as other ceramic fibers, an organic binder gave suitable elasticity and assembled into a predetermined thickness, a wide so-called mat-type holding material used It is. また、無機繊維や有機バインダーに発泡剤であるバーミキュライトを配合し、加熱によりこのバーミキュライトを発泡させて保持材の面圧を高め、保持力やシール性能の向上を図ることも行われている(例えば、特許文献1参照)。 Further, by blending vermiculite inorganic fibers and organic binder is a blowing agent, the vermiculite is foamed enhance the surface pressure of the holding material, it has also been possible to improve the retention and sealing performance by heating (e.g. , see Patent Document 1).
【0005】 [0005]
上記のようなバーミキュライトを配合した保持材(以下、「膨張型マット保持材」とも言う)を具備する触媒コンバーターでは、自動車への搭載に際し、エンジンの排気管に装着した後、エンジンを稼動させて排気ガスを流通させ、そのときの排気ガスの熱を利用してバーミキュライトを発泡させることにより、保持材に触媒担体を保持するのに十分な面圧を付与させている。 Holding material vermiculite was formulated as described above (hereinafter, also referred to as "expandable mat holding material") in the catalytic converter having a, when mounted on the automobile, after mounting in an exhaust pipe of the engine, by operating the engine the exhaust gas was circulated, by bubbling vermiculite using heat of the exhaust gas at that time, thereby imparting sufficient surface pressure to hold the catalyst carrier holding material. 従って、排気ガスにはバーミキュライトの発泡温度である500℃以上の高温が必要になるが、特にディーゼル車では排気ガス温度が500℃以上に達するまでに時間がかかり、触媒コンバーターの搭載当初に触媒担体がダメージを受けることがある。 Therefore, it becomes necessary vermiculite foaming temperature at which 500 ° C. or more high temperature exhaust gases, especially in diesel vehicles takes time until the exhaust gas temperature reaches above 500 ° C., the catalyst support in the initial mounting of the catalytic converter there may be damaged.
【0006】 [0006]
そこで、より低温でバーミキュライトを発泡させることも試みられており、例えばリン酸アンモニウムを用いて化学処理する方法によれば、発泡温度を300℃前後まで低下させ得ることが知られている。 Therefore, more and been attempted foaming the vermiculite at a low temperature, for example according to the method of chemical treatment with ammonium phosphate, it is known that may reduce the foaming temperature to 300 ° C. and forth.
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特公平2−55389号公報(第3頁〜第5頁) Kokoku 2-55389 Patent Publication (page 3 - page 5)
【0007】 [0007]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、上記の膨張型マット保持材では、負荷をかけた状態で加熱すると一時的に面圧が低下することが知られている。 However, in the above inflatable mat holding material, temporarily surface pressure when heated under load is known to be reduced. 従って、バーミキュライトが発泡して保持材に必要な面圧が付与された後でも、運転の都度、排気ガスの熱により面圧が低下し、触媒担体の保持性能とシール性能に多大な悪影響を与える。 Thus, even after the vermiculite has surface pressure required to hold material to foam is applied, each of the operation, the heat by a surface pressure of the exhaust gas is reduced, giving a significant adverse effect on the holding performance and sealing performance of the catalyst carrier . このことは、リン酸アンモニウムによる低温発泡化を施した場合でも同様に起こる。 This occurs in the same manner even when subjected to low-temperature bubbling with an ammonium phosphate.
【0008】 [0008]
排気ガス規制が厳しいディーゼル車では、触媒担体は大型で、重量も大きいため、触媒担体はより高い面圧で保持されている。 The exhaust gas regulations are strict diesel, catalyst support large, because greater weight, the catalyst support is held at a higher surface pressure. しかし、面圧が大きくなるほど、加熱による面圧の低下度合も大きくなり、このような問題はより重要となる。 However, the greater the surface pressure, lowering the degree of surface pressure due to heating becomes large, such a problem becomes more important.
【0009】 [0009]
従って、本発明の目的は、発泡温度の低下とともに、触媒担体を保持した状態での加熱による面圧の低下を抑え、触媒担体の保持性能とシール性能とを安定に維持できる、膨張型マットからなる触媒コンバーター用保持材を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention, with a decrease in foaming temperature, suppressing a decrease in surface pressure by heating while holding the catalyst carrier, the holding performance and sealing performance of the catalyst carrier can be stably maintained, the expandable mats and to provide a composed catalytic converter for holding material.
【0010】 [0010]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明者等は、上記の目的を達成するために検討を重ねた結果、未処理のバーミキュライトは加熱により徐々に脱水し、例えば350℃では3体積%程度収縮し、この収縮のために保持材の面圧が低下するものと考え、焼成によりある程度収縮させたバーミキュライトを用いて作製した保持材は、加熱時の収縮が少なく、面圧の低下を抑えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors, as a result of extensive studies in order to achieve the above object, vermiculite untreated gradually dehydrated by heating to shrink, for example, about 350 ° C. In 3 vol%, the holding material for this shrinkage considered that the surface pressure is reduced, the holding material produced using vermiculite was somewhat shrunk by firing, shrinkage less during heating, found that it is possible to suppress deterioration in surface pressure to complete the present invention It led to.
【0011】 [0011]
即ち、本発明は、触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であって、無機繊維と、バインダーと、焼成バーミキュライトとを含有することを特徴とする触媒コンバーター用保持材を提供する。 That is, the present invention includes a catalyst carrier, a casing and the used catalytic converter and a holding member holding the wound on the catalyst carrier is disposed in a gap between the catalyst carrier and the casing accommodating the catalyst carrier a timber provides the inorganic fibers, and a binder, the catalytic converter for holding material, characterized in that it contains a tempering formed vermiculite.
【0012】 [0012]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明に関して詳細に説明する。 Hereinafter will be described in detail with respect to the present invention.
【0013】 [0013]
本発明の保持材は、従来の膨張型マット保持材と同様に、無機繊維と、バインダーと、発泡剤としてのバーミキュライトとを主たる構成成分とする。 Holding material of the present invention, like the conventional inflatable mat holding material and the inorganic fibers, a binder, and vermiculite as a blowing agent as a main component. 但し、バーミキュライトは、後述されるように収縮されたものを用いる。 However, vermiculite is used after being deflated, as will be described later.
【0014】 [0014]
無機繊維としては、従来から保持材に用いられている種々の無機繊維を用いることができる。 As the inorganic fibers, it is possible to use various inorganic fibers used in the holding material conventionally. 例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等を適宜使用できる。 For example, alumina fibers, mullite fibers, or other ceramic fibers and the like can be used appropriately. また、無機繊維の繊維径は0.1〜200μm、繊維長は10μm〜5mmが適当である。 The fiber diameter of the inorganic fibers is 0.1 to 200 [mu] m, fiber length is suitably 10Myuemu~5mm.
【0015】 [0015]
その他のセラミック繊維としては、シリカアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何れも従来から保持材に使用されているもので構わない。 Other ceramic fibers, there may be mentioned silica-alumina fibers and silica fibers, both may in those used in the holding material conventionally. また、ガラス繊維やロックウール、生体溶解性繊維を配合してもよい。 Further, glass fiber or rock wool may be blended biosoluble fibers.
【0016】 [0016]
バインダーは有機バインダーが一般的であり、ゴム類、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。 The binder is generally an organic binder, gums, water-soluble organic polymer compounds, thermoplastic resins, thermosetting resins, etc. can be used. 具体的には、ゴム類の例としては、n−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等がある。 Specifically, examples of the rubbers include copolymers of n- butyl acrylate and acrylonitrile, a copolymer of ethyl acrylate and acrylonitrile, copolymers of butadiene and acrylonitrile, a butadiene rubber. 水溶性有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等がある。 Examples of the water-soluble organic polymer compound, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol. 熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体および共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等がある。 Examples of the thermoplastic resin are acrylic acid, acrylic acid ester, acrylamide, acrylonitrile, methacrylic acid, homopolymers and copolymers such as methacrylic acid ester, acrylonitrile-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer and the like. 熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等がある。 Examples of the thermosetting resin, bisphenol type epoxy resins, novolac type epoxy resin or the like.
【0017】 [0017]
本発明で用いるバーミキュライトは、例えば市販の、未処理のバーミキュライトを焼成して1〜4体積%、好ましくは3〜4体積%収縮させたものである。 Vermiculite used in the present invention, for example commercially available, vermiculite 1-4 vol% by firing untreated, preferably not allowed to 3-4% by volume shrinkage. 焼成温度は、発泡温度である500℃以下であれば制限されるものではないが、温度が高すぎると脱水が急激に進行するため好ましくなく、300℃〜400℃の範囲で行うことが適当である。 Firing temperature, but is not limited as long as it 500 ° C. or less foaming temperature is not preferable because the dehydration temperature is too high to proceed rapidly, suitably be carried out in the range of 300 ° C. to 400 ° C. is there.
【0018】 [0018]
また、この焼成バーミキュライトは、低温で発泡できるように、リン酸アンモニウムで化学処理されることがより好ましい。 Further, the firing vermiculite, as can be foamed at a low temperature, it is more preferred that the chemically treated with ammonium phosphate. 処理方法としては、例えば焼成バーミキュライトをリン酸アルミニウム溶液に投入し、所定時間加熱しながら攪拌した後、取り出して乾燥すればよい。 As processing methods, for example, the firing vermiculite was placed in aluminum phosphate solution, was stirred with heating predetermined time may be taken out and dried.
【0019】 [0019]
保持材における無機繊維、バインダー、焼成バーミキュライトの配合比は従来の膨張型マット保持材と同様で構わず、無機繊維を20〜70質量%、好ましくは30〜50質量%、バインダーを5〜20質量%、好ましくは8〜15質量%、焼成バーミキュライトを20〜50質量%、好ましくは30〜45質量%とすることができる。 Inorganic fibers of the holding member, the binder, the mixing ratio of the calcined vermiculite is not may be the same as the conventional expansion-type mat holding material, the inorganic fibers 20 to 70 wt%, preferably from 30 to 50 wt%, 5 to 20 mass Binder %, preferably from 8 to 15 wt%, 20 to 50 wt% of calcined vermiculite, preferably to 30 to 45 mass%.
【0020】 [0020]
本発明の保持材を得るには、従来の膨張型マット保持材と同様で構わず、例えば、無機繊維とバインダーと焼成バーミキュライトとを上記比率にて配合した水性スラリーを、抄造機にて脱水成形した後、乾燥すればよい。 To obtain a holding material of the present invention is not may be the same as the conventional expansion-type mat holding material, for example, an aqueous slurry blended by the ratio of the firing vermiculite and inorganic fibers and a binder, dehydrated molded by papermaking machine after it may be dried.
【0021】 [0021]
尚、保持材の厚さは、適用する触媒コンバーターのサイズや使用温度等に応じて適宜設定することができる。 The thickness of the holding material can be appropriately set according to the size and operating temperature of the catalytic converter or the like to be applied.
【0022】 [0022]
上記の如く形成される保持材は、図1に示すように、従来と同様に触媒担体1に巻装されケーシング2との間隙に介装される。 Holding material formed as described above, as shown in FIG. 1, is similar to the conventional wound around the catalyst carrier 1 is interposed in a gap between the casing 2. そして、エンジンの排気管に接側した後、エンジンを稼動させて排気ガスを流通させることにより、排気ガスの熱により焼成バーミキュライトが発泡し、保持材には所定の面圧が付与され、触媒担体1を保持する。 Then, after Seggawa the exhaust pipe of the engine, by circulating the exhaust gas by operating the engine, firing vermiculite is foamed by heat of the exhaust gas, a predetermined surface pressure is applied to the holding material, catalyst carrier to hold one. 本発明の保持材では、焼成バーミキュライトが予め収縮しているため、新たに排気ガスにより加熱されても収縮量が小さく、面圧の低下も小さく抑えられるため、上記の保持状態は良好に維持される。 The holding material of the present invention, since the firing vermiculite is pre-contracted newly be heated by the exhaust gas small amount of shrinkage, since the suppressed smaller decrease in the surface pressure, the above holding state is maintained well that. 尚、焼成バーミキュライトにリン酸アンモニウム処理を施すことにより、より低温での発泡が可能になる。 Incidentally, by applying ammonium phosphate treatment firing vermiculite, the more possible foaming at low temperatures.
【0023】 [0023]
【実施例】 【Example】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter will be described Examples and Comparative Examples of the present invention more specifically, the present invention should not be construed as being limited thereto.
【0024】 [0024]
(実施例1) (Example 1)
〔バーミキュライトの焼成処理〕 [Vermiculite of the firing process]
バーミキュライト1号を、常温から昇温スピード100℃/時間で加熱し、360℃になった時点で28時間その温度に保持して脱水・収縮させた。 Vermiculite No. 1, and heated at a Atsushi Nobori speed 100 ° C. / time from room temperature, and held for 28 hours at that temperature when it becomes 360 ° C. and dehydrated and contracted. 次いで、降温スピード50℃/時間で室温まで戻した。 Then returned to the room temperature at a temperature lowering speed 50 ° C. / hour. この焼成処理によって、バーミキュライトの質量は処理前に比べて3.5体積%収縮した。 This firing treatment, vermiculite mass 3.5 was vol% shrinkage compared to pretreatment.
【0025】 [0025]
〔焼成バーミキュライトの化学処理〕 [Firing vermiculite chemical processing]
上記の焼成処理によって得られたバーミキュライトを、リン酸アンモニウムの30重量%水溶液に投入し、25℃に維持しながら十分に攪拌した後、取り出して乾燥した。 Vermiculite obtained by calcination treatment described above, was put into 30 wt% aqueous solution of ammonium phosphate, it was stirred thoroughly while maintaining the 25 ° C., and dried removed.
【0026】 [0026]
〔保持材の作製と評価〕 Preparation and Evaluation of holding material]
シリカ成分とアルミナ成分がそれぞれ50重量%の割合のシリカアルミナ繊維を45重量%、有機バインダー(アクリルエマルジョン:日本ゼオン(株)製)を13重量%、上記の焼成し化学処理したバーミキュライトを42重量%の割合で水に分散させて水性スラリーを調製した。 Silica component and alumina component silica alumina fiber proportion of each 50 wt% 45 wt%, an organic binder (acrylic emulsion: manufactured by Nippon Zeon Co.) 13 wt%, 42 wt vermiculite firing chemically treated in the It was dispersed in water to prepare an aqueous slurry at a percentage of. そして、この水性スラリーを抄造機にて脱水成形し、厚さ5mmのマット状の保持材を成形した。 Then, the aqueous slurry was dehydrated molded by papermaking machine to mold the mat-like holding material having a thickness of 5 mm.
【0027】 [0027]
得られた保持材について、万能試験機を用いて、厚さ4.5mmで30分間保持した後、常温及び350℃においてそれぞれ面圧を測定したところ、350℃では常温に比べて面圧が12%低下していた。 The obtained holding material, using a universal testing machine, after holding for 30 minutes at a thickness of 4.5 mm, were measured, respectively surface pressure at room temperature and 350 ° C., the surface pressure as compared with the room temperature at 350 ° C. 12 % had decreased.
【0028】 [0028]
(比較例1) (Comparative Example 1)
バーミキュライト1号に焼成処理を行わず、またリン酸アンモニウムによる化学処理も行わなかった他は、実施例1と同様にして保持材を作製した。 Without firing treatment in vermiculite No. 1, also other was not performed even chemical treatment with ammonium phosphate to prepare a holding material in the same manner as in Example 1. そして、同様にして面圧低下率の測定を試みたが、350℃ではバーミキュライトが発泡せず、測定はできなかった。 Then, we tried to measure the surface pressure reduction rate in the same manner, at 350 ° C. vermiculite does not foam, could not be measured.
【0029】 [0029]
(比較例2) (Comparative Example 2)
バーミキュライト1号に焼成処理を行わず、リン酸アンモニウムによる化学処理を行った他は、実施例1と同様にして保持材を作製した。 Without firing treatment in vermiculite No. 1, except that was chemically treated with ammonium phosphate, to produce a holding material in the same manner as in Example 1. そして、常温及び350℃においてそれぞれ面圧を測定したところ、350℃では常温に比べて面圧が60%と大きく低下していた。 Then, by measurement of each surface pressure at room temperature and 350 ° C., the surface pressure as compared with the room temperature at 350 ° C. has been significantly reduced to 60%.
【0030】 [0030]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明の保持材は、発泡温度の低下とともに、触媒担体を保持した状態での加熱による面圧の低下を抑え、触媒担体の保持性能とシール性能とを安定に維持できる。 As described above, the holding member of the present invention, with a decrease in foaming temperature, suppressing a decrease in surface pressure by heating while holding the catalyst carrier, the holding performance and sealing performance of the catalyst carrier can maintain stable .
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の保持材を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing a holding material of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 触媒担体2 ケーシング3 保持材 1 the catalyst carrier 2 casing 3 holding material

Claims (3)

  1. 触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であって、無機繊維と、バインダーと、焼成バーミキュライトとを含有することを特徴とする触媒コンバーター用保持材。 A catalyst carrier, a casing for accommodating the catalyst carrier, a said holding material is wound around the catalyst support used in the catalytic converter and a holding material interposed in a gap between the catalyst carrier and the casing, inorganic fibers and binder and, a catalytic converter for holding material, characterized in that it contains a tempering formed vermiculite.
  2. 焼成バーミキュライトの収縮率が1〜4体積%であることを特徴とする請求項1記載の触媒コンバーター用保持材。 Catalytic converter holding material according to claim 1, wherein the firing vermiculite shrinkage is 1-4% by volume.
  3. 焼成ーミキュライトは、更にリン酸アンモニウムにて処理されていることを特徴とする請求項1または2記載の触媒コンバーター用保持材。 Firing bar Mikyuraito is claim 1 or 2 catalytic converter holding material according to, characterized in that it is processed by further ammonium phosphate.
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