JP5288115B2 - 触媒コンバーター及び触媒コンバーター用保持材の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する一体型の金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製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であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の40〜95%に相当する領域と接する第1部分の坪量が、他の領域と接する第2部分の坪量の1.05〜2.0倍であり、かつ、厚さの変動が全体にわたり±15%以下であることを特徴とする触媒コンバーター。
(2)断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する一体型の金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製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保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第1部分の坪量が、湾曲部と接する第2部分の坪量の1.05〜2.0倍であり、かつ、第1部分が第2部分の一部に延出しているとともに、厚さの変動が全体にわたり±15%以下であることを特徴とする触媒コンバーター。
(3)第2部分の外周面に低摩擦シートが積層されていることを特徴とする上記(1)または(2)記載の触媒コンバーター。
(4)第1部分の密度が0.15〜0.7g/cm 3 であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れか1項に記載の触媒コンバーター。
(5)上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維を含有する水性スラリーを、第1部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
(6)上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維を含有する水性スラリーを、第1部分に相当する部分の開口率が第2部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さの変動が±15以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
(7)上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維の含有量が多い第1の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第2の水性スラリーとを調製する工程と、第1部分に相当する部分と第2部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第1部分に相当する部分に第1の水性スラリーを流し込み、第2部分に相当する部分に第2の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
(8)上記(1)〜(4)の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
第1部分に相当する部分と第2部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第1部分に相当する部分に第2部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
第1の実施形態に係る保持材は、断面形状が楕円の触媒担体用である。図1に断面図で示すように、保持材1は、触媒担体10の短径Hと楕円との交点Cを中心に、長径Lの40〜95%、好ましくは50〜90%、より好ましくは70〜90%に相当する領域(図中DD間)と接する第1部分20の坪量が、他の領域(以下「第2部分」ともいう)30の坪量よりも大きくなるように設定されている。
本実施形態は、図3に示すように、断面形状がトラック形の触媒担体10Aに適用される。即ち、保持材1Aは、触媒担体10Aの平坦部10aと接する第1部分20Aの坪量を、触媒担体10Aの湾曲部10bと接する第2部分30Aよりも大きくなるように設定されている。また、図中矢印で示すように、第1部分20Aは第2部分30Aの一部、好ましくは湾曲部10bの5〜35%を占めるように延出していてもよい。これにより、平坦部10aと接する部分にのみ第1部分20Aを形成するよりも保持能力が向上する。
1)乾燥した繊維材料5gを少数点2桁以上の精度を有する秤で計量する。
2)計量した繊維材料を500gのガラスビーカーに入れる。
3)2)のガラスビーカーに温度20〜25℃の蒸留水を400cc程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散は超音波洗浄機を使用してもよい。
4)3)のガラスビーカーの中味を1000mlのメスシリンダーに移し、目盛で1000ccまで蒸留水を加える。
5)4)のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌する。これを計10回繰り返す。
6)攪拌停止後、室温下で静置し、30分経過後の繊維沈降体積を目視で計測する。
7)上記操作を3サンプルについて行い、その平均値を測定値とする。
先ず、図6に示すように、中央に保持材1,1Aの第1部分20、20Aに相当する幅で窪んで(段差G)第1の凹部200Aが形成され、その両側に第2部分に相当する幅で凸部300,300が形成され、更に両端に第1の凹部200Aと同じ深さの第2の凹部200Bが形成された脱水成形型100を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型100の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第2の凹部200B、200Bの幅は、第1の凹部200Aの幅の半分である。尚、脱水成形型100は凸部300及び凹部200A、200Bを取り囲む枠体を備えるが、ここでは枠体を省略して示す。以降の製造方法も同様である。
図10に示すように、中央に保持材1,1Aの第1部分20、20Aに相当する幅で所定の開口率(目開き)の第1の領域210Aが形成され、その両側に第2部分に相当する幅で第1の領域210Aよりも開口率の小さい第2の領域310,310が形成され、更に両端に第1の領域210Aと同じ開口率の第3の領域210Bが形成された脱水成形型110を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型110の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第3の領域210B、210Bの幅は、第1の領域210Aの幅の半分である。また、第1の領域210A及び第2の領域210Bの各開口率は、保持材1,1Aの第1部分20,20A及び第2部分30、30Aの坪量の比に応じて設定される。
図12に示すように、仕切板150により、中央に保持材1,1Aの第1部分20、20Aに相当する幅で第1の領域220A、その両側に第2部分に相当する幅で第2の領域320,320、両端に第3の領域220Bに区画した脱水成形型120を用い、第1の領域220A及び第3の領域220Bには、保持材構成材料を高濃度で含有する第1の水性スラリーAを流し込み、第2の領域320には第1の水性スラリーAよりも低濃度の水性スラリーBを流し込み、脱水成形により脱水成形型120の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第3の領域220B、220Bの幅は、第1の領域220Aの幅の半分である。また、水性スラリーA及び水性スラリーBの各濃度は、保持材1,1Aの第1部分20,20A及び第2部分30、30Aの坪量の比に応じて設定される。
第3の製造方法と同様の仕切板150で区画された脱水成形型120を用い、保持材材料含有量が同じ水性スラリーを、第1の領域220A及び第3の領域220Bに、第2の領域320,320よりも多量に流し込む。尚、第1の領域220A及び第3の領域220Bに流し込む水性スラリー量と、第2の領域320,320に流し込む水性スラリー量は、保持材1,1Aの第1部分20,20A及び第2部分30、30Aの坪量比に応じて設定される。以降は、第3の製造方法と同様の操作を行うことで図13(B)に示したようなマット状の保持材が得られる。
無機繊維としてのアルミナ繊維(アルミナ96質量%、シリカ4質量%)100質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂0.5質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを3質量部、水10000質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図6に示すように、第1の凹部200Aとして長径の70%である70mmに対応する幅1000mm、深さ(G)10mmの凹部を中央部に設け、その両端に幅67mmの凸部300を設け、更にその外側に第2の凹部200Bとして幅50mm、深さ(G)10mmの凹部を設けた金網(脱水成形型)の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に同一厚となるように圧縮しながら100℃で乾燥し、図7(B)に示したような幅100mmで、高坪量の第1部分が中央部と両端の2箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材の厚さはほぼ一定で平均6.7mmであり、±0.5mm以下であった。第1部分の坪量は1100g/m2、第2部分の坪量は1000g/m2であり、第1部分の坪量は第2部分の坪量に対して1.1倍であった。保持材全量に対して、無機繊維96.6質量%、有機バインダー0.5質量%、無機バインダー2.9質量%含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は0.5質量%であった。
無機繊維としてのアルミナ繊維(アルミナ80質量%、シリカ20質量%)100質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂0.5質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを3質量部、水10000質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図10に示すような、第1の領域210Aに対応する開口率が75%の領域を100mmの幅で形成し、その両端に第2の領域310に対応する開口率が50%の領域を67mmの幅で形成し、更に第3の領域210Bに対応する開口率が75%の領域を幅50mmで形成した金網の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら100℃で乾燥し、図11(B)に示したような幅100mmで、高坪量の第1部分が中央部と両端の2箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均6.7mmであり、±0.5mm以下であった。第1部分の坪量は1100g/m2、第2部分の坪量は1000g/m2であり、第1部分の密度は第2部分の坪量に対して1.1倍であった。保持材全量に対して、無機繊維96.6質量%、有機バインダー0.5質量%、無機バインダー2.9質量%含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は0.5質量%であった。
無機繊維としてのアルミナ繊維(アルミナ80質量%、シリカ20質量%)100質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂0.5質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを3質量部、水10000質量部の第1の水性スラリーAを調整した。また、無機繊維としてのアルミナ繊維(アルミナ80質量%、シリカ20質量%)91質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂0.45質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを2.7質量部、水10000質量部の第2の水性スラリーBを調整した。次いで、図12に示すような、仕切板により、中央部に幅100mmの領域220A、その両側に幅67mmの領域320、更に両端に幅50mmの領域220Bに区画した金網を用い、第1の水性スラリーAを領域220A及び領域220Bに、第2の水性スラリーBを領域320にそれぞれ流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら100℃で乾燥し、図13(B)に示したような幅100mmで、高坪量の第1部分が中央部と両端の2箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均6.7mmであり、±0.5mm以下であった。第1部分の坪量は1100g/m2、第2部分の坪量は1000g/m2であり、第1部分の密度は第2部分の坪量に対して1.1倍であった。保持材全量に対して、無機繊維96.6質量%、有機バインダー0.5質量%、無機バインダー2.9質量%含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は0.5質量%であった。
無機繊維としてのアルミナ繊維(アルミナ80質量%、シリカ20質量%)100質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂0.5質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを3質量部、水10000質量部の水性スラリーを調製した。次いで、実施例3と同じ金網を用い、領域320に対して領域220A及び領域220Bよりも9%少ない量となるように水性スラリーを流し込み、以降は実施例3と同様にして保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均6.7mmであり、±0.5mm以下であった。第1部分の坪量は1100g/m2、第2部分の坪量は1000g/m2であり、第1部分の密度は第2部分の坪量に対して1.1倍であった。保持材全量に対して、無機繊維96.6質量%、有機バインダー0.5質量%、無機バインダー2.9質量%含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は0.5質量%であった。
実施例1と同様の水性スラリーを平坦な脱水成形型に流し込み、脱水成形、圧縮及び乾燥して、厚さ6.7mmで、坪量が1000g/m2で一様の保持材を得た。
実施例1〜4及び比較例1の触媒コンバーターについて、加熱加振機を用いて保持材の保持力を評価した。評価条件は以下の通りであり、結果を表1に示した。
・試験温度:900℃
・加速度:60G
10、10A 触媒担体
20、20A 第1部分
30、30A 第2部分
100、110、120 脱水成形型
100A 筒型脱水成形型
101 スラリー溜め
105 水性スラリー
106 吸引ポンプ
150 仕切板
400、410、420 湿潤成形体
401 筒型湿潤成形体
Claims (8)
- 断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する一体型の金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製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であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の40〜95%に相当する領域と接する第1部分の坪量が、他の領域と接する第2部分の坪量の1.05〜2.0倍であり、かつ、厚さの変動が全体にわたり±15%以下であることを特徴とする触媒コンバーター。 - 断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する一体型の金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製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保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第1部分の坪量が、湾曲部と接する第2部分の坪量の1.05〜2.0倍であり、かつ、第1部分が第2部分の一部に延出しているとともに、厚さの変動が全体にわたり±15%以下であることを特徴とする触媒コンバーター。 - 第2部分の外周面に低摩擦シートが積層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。
- 第1部分の密度が0.15〜0.7g/cm 3 であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の触媒コンバーター。
- 請求項1〜4の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維を含有する水性スラリーを、第1部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維を含有する水性スラリーを、第1部分に相当する部分の開口率が第2部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
無機繊維の含有量が多い第1の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第2の水性スラリーとを調製する工程と、第1部分に相当する部分と第2部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第1部分に相当する部分に第1の水性スラリーを流し込み、第2部分に相当する部分に第2の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の触媒コンバータに使用される保持材の製造方法であって、
第1部分に相当する部分と第2部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第1部分に相当する部分に第2部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さの変動が±15%以下となるように厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
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