JP6966855B2 - Mat material - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化装置、定置式脱硝装置等に用いられるマット材に関する。 The present invention relates to a mat material used for an exhaust gas purifying device, a stationary denitration device, and the like.
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、スス等の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。 Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as diesel engines contains particulate matter such as soot (hereinafter also referred to as PM), and in recent years, it has become a problem that this PM is harmful to the environment and the human body. It has become. In addition, since the exhaust gas contains harmful gas components such as CO, HC, and NOx, there are concerns about the effects of these harmful gas components on the environment and the human body.
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無機繊維からなる保持シール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。 Therefore, as an exhaust gas purification device that collects PM in the exhaust gas and purifies harmful gas components, an exhaust gas treatment body made of porous ceramics such as silicon carbide and cordierite, and a casing that houses the exhaust gas treatment body. And various exhaust gas purification devices composed of a holding sealing material made of an inorganic fiber disposed between the exhaust gas treatment body and the casing have been proposed.
従来より保持シール材を構成する無機繊維の飛散を抑制するため、該無機繊維に有機バインダを付着させることが行われており、この無機繊維に有機バインダを付着させる方法として、水中に樹脂が分散したエマルジョンを用いる場合がある。水中にエマルジョンとして樹脂を分散させるためには、乳化剤として、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属を含有するアニオン性界面活性剤を使用する場合が一般的である（特許文献１参照）。 Conventionally, in order to suppress the scattering of the inorganic fibers constituting the holding sealing material, an organic binder has been attached to the inorganic fibers, and as a method of adhering the organic binder to the inorganic fibers, the resin is dispersed in water. In some cases, the prepared emulsion may be used. In order to disperse the resin as an emulsion in water, it is common to use an anionic surfactant containing an alkali metal such as Na or K as an emulsifier (see Patent Document 1).
一方、特許文献２には、石炭や重油を燃焼させたときの排ガスや、ゴミ焼却炉から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去するための脱硝触媒において、例えば、排ガスに含まれるダストに由来するアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び、重金属等の成分による触媒表面へのマスキング（上記成分が触媒表面に強固に付着し、細孔を閉塞し、排ガスの触媒中での拡散が阻害されること）により、触媒の機能が大きく低下するという問題が発生することが記載されている。 On the other hand, Patent Document 2 describes, for example, dust contained in exhaust gas in a denitration catalyst for removing exhaust gas when burning coal or heavy oil and nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a garbage incinerator. Masking of the catalyst surface with components such as derived alkali metal, alkaline earth metal, and heavy metal (the above components firmly adhere to the catalyst surface, block pores, and inhibit the diffusion of exhaust gas in the catalyst. It is stated that this causes a problem that the function of the catalyst is greatly reduced.
従って、上述した触媒担体の保持シール材等においても、無機繊維にＮａ、Ｋ等のアルカリ金属等を含む有機バインダが多く付着したマット材では、触媒表面にこれらのアルカリ金属等の金属成分が付着して覆う、いわゆるマスキングが発生するおそれがある。 Therefore, even in the above-mentioned holding sealing material for the catalyst carrier, in the matte material in which a large amount of organic binder containing alkali metals such as Na and K is attached to the inorganic fibers, the metal components such as these alkali metals are attached to the catalyst surface. There is a possibility that so-called masking may occur.
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、無機繊維に付着した有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が少なく、上記有機バインダの熱分解に起因する金属成分の触媒等への付着等のマスキングによる触媒機能等の阻害を防止することができるマット材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the content ratio of the metal component contained in the organic binder adhering to the inorganic fiber is small, and the catalyst of the metal component caused by the thermal decomposition of the organic binder, etc. It is an object of the present invention to provide a matte material capable of preventing the catalyst function from being hindered by masking such as adhesion to the metal.
すなわち、本発明のマット材は、有機バインダが付着された無機繊維からなるマット材であって、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、０重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。 That is, the mat material of the present invention is a mat material made of inorganic fibers to which an organic binder is attached, and the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fibers exceeds 0% by weight. , 12% by weight or less, and the content ratio of the metal component contained in the organic binder is more than 0 ppm and 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
本発明のマット材では、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、０重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であるので、上記マット材中の金属成分の量が少なく、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マット材を含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 0% by weight and 12% by weight or less, and the metal component contained in the organic binder is contained. Since the ratio exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, the amount of metal components in the mat material is small, and even if heat such as exhaust gas is applied to the mat material and the organic binder decomposes. The amount of scattered metal components is small, and it is possible to prevent the catalyst function from being impaired due to masking such as adhesion of the metal components to the catalyst or the like in the exhaust gas path including the mat material.
上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超えた量としているのは、以下のような理由による。
有機バインダとして水中に樹脂が分散したエマルジョンを材料として使用する場合、乳化剤として金属元素を含有しない非イオン性界面活性剤を主に使用することが好ましい。更に、この非イオン性界面活性剤に加えて、イオン性の界面活性剤である、金属元素を含むアニオン性界面活性剤を微量含むことが好ましい。
すなわち、界面活性剤は疎水基を内側に親水基を外側にした「ミセル」を形成するが、金属成分が例え微量でも添加されることによりミセル表面に電気二重層が形成され、これによりミセルの有効体積を増加させることができる。その結果、界面活性剤の機能を向上させることができ、無機繊維により良好かつ均一に有機バインダを付着させることができる。このように界面活性剤の機能向上を考えると金属成分は必要であるため、金属成分の含有割合を「０ｐｐｍを超え」としているが、触媒被毒性を考えると、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、５０ｐｐｍ以下でなければならない。
The reason why the content ratio of the metal component contained in the organic binder exceeds 0 ppm with respect to the weight of the mat material is as follows.
When an emulsion in which a resin is dispersed in water is used as an organic binder, it is preferable to mainly use a nonionic surfactant containing no metal element as an emulsifier. Further, in addition to this nonionic surfactant, it is preferable to contain a trace amount of an anionic surfactant containing a metal element, which is an ionic surfactant.
That is, the surfactant forms a "micelle" with a hydrophobic group on the inside and a hydrophilic group on the outside, but even a small amount of metal component is added to form an electric double layer on the surface of the micelle, which causes the micelle to form an electric double layer. The effective volume can be increased. As a result, the function of the surfactant can be improved, and the organic binder can be adhered well and uniformly to the inorganic fiber. In this way, considering the improvement of the function of the surfactant, the metal component is necessary, so the content ratio of the metal component is set to "exceeding 0 ppm", but considering the catalyst toxicity, the metal component contained in the above organic binder The content of the above must be 50 ppm or less.
本明細書において、上記金属成分としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、カドニウム、セリウム、タンタル、ハフニウム等の遷移金属、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモン、タリウム、鉛、ビスマス等が挙げられる。
有機バインダ成分中に含有される上記金属成分は、金属単体として存在していてもよく、その他の元素と結合した種々の化合物の形態、状態で混入、付着していてもよい。
In the present specification, the metal components include alkali metals such as lithium, sodium, potassium and cesium, alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium, titanium, vanadium, manganese, iron, cobalt, nickel and copper. , Zinc, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, cerium, tantalum, transition metals such as hafnium, gallium, germanium, indium, tin, antimony, tarium, lead, bismuth and the like.
The metal component contained in the organic binder component may exist as a simple substance of the metal, or may be mixed or adhered in the form or state of various compounds bonded to other elements.
本発明のマット材において、上記金属成分は、アルカリ金属であることが望ましい。さらに、上記アルカリ金属は、ナトリウムであることが望ましい。
すなわち、本発明のマット材においては、アルカリ金属成分の含有割合が、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることが望ましく、特にナトリウムの含有割合が上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることがより望ましい。
In the mat material of the present invention, it is desirable that the metal component is an alkali metal. Further, it is desirable that the alkali metal is sodium.
That is, in the mat material of the present invention, it is desirable that the content ratio of the alkali metal component exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, and in particular, the content ratio of sodium is the weight of the mat material. On the other hand, it is more desirable that it exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less.
また、本明細書において、上記金属成分の含有割合とは、上記金属成分のトータル（総量）の含有割合を意味する。上記したアルカリ金属成分の含有割合もアルカリ金属成分のトータル（総量）の含有割合を意味する。
なお、金属成分の上記マット材の重量に対する含有割合は、マット材の一部を切り出したのち、磁性皿に入れ、有機成分を加熱により分解させ、磁性皿内部の無機繊維を含む内側部分全体に純水を注ぎ、純水中に金属成分を溶解させた後、純水中の種々の金属元素の濃度を発光分光分析（ＩＣＰ）で測定することにより得ることができる。
Further, in the present specification, the content ratio of the metal component means the total content ratio of the metal component. The above-mentioned content ratio of the alkali metal component also means the total content ratio of the alkali metal component.
The content ratio of the metal component to the weight of the mat material is determined by cutting out a part of the mat material, putting it in a magnetic dish, decomposing the organic component by heating, and covering the entire inner part including the inorganic fiber inside the magnetic dish. It can be obtained by pouring pure water, dissolving the metal component in the pure water, and then measuring the concentration of various metal elements in the pure water by emission spectroscopic analysis (ICP).
なお、上記した種々の金属成分が触媒等の表面に付着し、細孔を閉塞し、排ガスの触媒等の内部への拡散が阻害されることを本明細書においてマスキングということとするが、本発明のマット材は、上記有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクを低減させることができる。 It should be noted that the fact that the various metal components described above adhere to the surface of the catalyst or the like, block the pores, and inhibit the diffusion of the exhaust gas into the catalyst or the like is referred to as masking in the present specification. The mat material of the present invention can reduce the risk of masking the catalyst or the like due to the decomposition of the organic binder.
上記マット材において、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、２０ｐｐｍ以下であることがより望ましい。
上記マット材において、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、２０ｐｐｍ以下であると、金属成分のマット材の重量に対する含有割合がより少ないので、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マット材を含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を確実に防止することができる。
In the mat material, the content ratio of the metal component contained in the organic binder is more preferably more than 0 ppm and 20 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
In the mat material, when the content ratio of the metal component contained in the organic binder exceeds 0 ppm with respect to the weight of the mat material and is 20 ppm or less, the content ratio of the metal component with respect to the weight of the mat material is smaller. Even if the heat of the exhaust gas etc. is applied to the mat material and the organic binder decomposes, the amount of scattered metal components is small, and the catalyst caused by masking such as adhesion of the metal components to the catalyst etc. in the exhaust gas path including the mat material. It is possible to reliably prevent the inhibition of functions and the like.
本発明のマット材において、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、４．５重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることが望ましい。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 4.5% by weight and 12% by weight or less, and the metal component contained in the organic binder is contained. It is desirable that the content ratio of the above-mentioned material exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
本発明のマット材において、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、４．５重量％を超え、１２重量％以下と、比較的多くの有機バインダが付着しているが、金属成分の含有割合が、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下と少ないので、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マットを含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber exceeds 4.5% by weight and is 12% by weight or less, and a relatively large amount of organic binder adheres to the mat material. However, since the content ratio of the metal component exceeds 0 ppm and is as small as 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, even if heat such as exhaust gas is applied to the mat material and the organic binder decomposes, the metal component remains. The amount of scattering is small, and it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to masking such as adhesion of metal components to the catalyst and the like in the exhaust gas path including the mat.
本発明のマット材において、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、４．５重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、２０ｐｐｍ以下であることがより望ましい。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 4.5% by weight and 12% by weight or less, and the metal component contained in the organic binder is contained. The content ratio of is more preferably more than 0 ppm and 20 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
本発明のマット材において、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、４．５重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５ｐｐｍ以下であることがさらに望ましい。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 4.5% by weight and 12% by weight or less, and the metal component contained in the organic binder is contained. It is more desirable that the content ratio of the above is more than 0 ppm and 5 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
本発明のマット材は、定置式脱硝触媒用のガスシール材であることが望ましい。
本発明のマット材が定置式脱硝触媒用のガスシール材であると、マット材は脱硝触媒の担体と直接接触した状態で、その周囲に配設されているため、装置内でマット材の温度が上昇し、有機バインダが分解すると、有機バインダに含まれる金属成分が脱硝触媒に付着し易い。しかし、前記したように無機繊維に付着した有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、脱硝触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。
The mat material of the present invention is preferably a gas sealing material for a stationary denitration catalyst.
When the mat material of the present invention is a gas sealing material for a stationary denitration catalyst, the mat material is arranged around the mat material in direct contact with the carrier of the denitration catalyst, so that the temperature of the mat material is in the apparatus. When the temperature rises and the organic binder decomposes, the metal components contained in the organic binder tend to adhere to the denitration catalyst. However, as described above, since the content ratio of the metal component contained in the organic binder attached to the inorganic fiber to the weight of the mat material is small, it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst and the like. It is possible to reduce the risk of masking the catalyst or the like due to the decomposition of the organic binder.
本発明のマット材は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材であることが望ましい。
ディーゼルエンジンにおいては、通常、排気ガス浄化システムが、内燃機関に近い方から順次、酸化触媒（ＤＯＣ）、排ガス浄化セラミックフィルタ（ＤＰＦ）、及び、脱硝触媒（ＳＣＲ触媒）から構成されており、排ガス浄化触媒コンバータとして機能する酸化触媒担体の保持シール材に付着した有機バインダが分解すると、排ガス出口側にある脱硝触媒の機能を阻害したり、触媒のマスキングのおそれもある。しかし、本発明の触媒担体の保持シール材は、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、保持シール材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、脱硝触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。
It is desirable that the mat material of the present invention is a holding sealing material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter of a diesel engine.
In a diesel engine, the exhaust gas purification system is usually composed of an oxidation catalyst (DOC), an exhaust gas purification ceramic filter (DPF), and a denitration catalyst (SCR catalyst) in order from the one closest to the internal combustion engine. If the organic binder adhering to the holding seal material of the oxidation catalyst carrier that functions as a purification catalyst converter is decomposed, the function of the denitration catalyst on the exhaust gas outlet side may be impaired or the catalyst may be masked. However, since the holding sealing material for the catalyst carrier of the present invention has a small content ratio of the metal component contained in the organic binder to the weight of the matte material, even if heat such as exhaust gas is applied to the holding sealing material and the organic binder decomposes. The amount of scattered metal components is small, and it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to masking such as adhesion of the metal components to the denitration catalyst and the like.
また、排ガス浄化触媒コンバータとして機能する酸化触媒においても、酸化触媒担体の保持シール材は、酸化触媒担体の周囲に直接接触した状態で周囲に配設されているため、保持シール材に排ガス等の熱が加わり、酸化触媒の担体保持マットに付着した有機バインダが分解すると、金属成分の飛散により、酸化触媒等への金属成分の付着等のマスキングのおそれもある。しかし、本発明の触媒担体の保持シール材は、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、上記排ガス浄化触媒コンバータを構成する酸化触媒等への金属成分の付着によるマスキングに起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 Further, also in the oxidation catalyst functioning as an exhaust gas purification catalyst converter, since the holding sealing material of the oxidation catalyst carrier is arranged in the surroundings in a state of being in direct contact with the surroundings of the oxidation catalyst carrier, the holding sealing material contains exhaust gas and the like. When heat is applied and the organic binder adhering to the carrier holding mat of the oxidation catalyst is decomposed, there is a risk of masking such as adhesion of the metal component to the oxidation catalyst or the like due to scattering of the metal component. However, since the holding sealing material for the catalyst carrier of the present invention has a small content ratio of the metal component contained in the organic binder to the weight of the mat material, the metal component adheres to the oxidation catalyst or the like constituting the exhaust gas purification catalyst converter. It is possible to prevent the inhibition of the catalytic function and the like due to masking.
本発明のマット材は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化セラミックフィルタ用のフィルタの保持シール材であることが望ましい。
上記したように、ディーゼルエンジンにおいては、通常、排ガス浄化セラミックフィルタより排ガス出口側に脱硝触媒が配置されており、保持シール材に排ガス等の熱が加わり、排ガス浄化セラミックフィルタの保持シール材に付着した有機バインダが分解すると、金属成分の飛散により、上記脱硝触媒等への金属成分の付着等の触媒のマスキングのおそれもあるが、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、脱硝触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。
It is desirable that the mat material of the present invention is a filter holding seal material for an exhaust gas purification ceramic filter of a diesel engine.
As described above, in a diesel engine, a denitration catalyst is usually arranged on the exhaust gas outlet side of the exhaust gas purification ceramic filter, and heat such as exhaust gas is applied to the holding seal material and adheres to the holding seal material of the exhaust gas purification ceramic filter. When the organic binder is decomposed, there is a risk of masking the catalyst such as adhesion of the metal component to the denitration catalyst due to the scattering of the metal component, but the content ratio of the metal component contained in the organic binder to the weight of the mat material is high. Since the amount is small, it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst and the like.
本発明のマット材は、ガソリンエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材であることが望ましい。
本発明のマット材で、ガソリンエンジンの排ガス浄化触媒コンバータとして機能する酸化触媒においても、上記触媒担体の保持シール材は、排ガス浄化触媒コンバータを構成する酸化触媒担体の周囲に酸化触媒担体に直接接触した状態で配設されているため、酸化触媒の触媒担体の保持シール材に付着した有機バインダが分解すると、酸化触媒の機能を阻害したり、酸化触媒のマスキングのおそれもある。しかし、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、上記酸化触媒への金属成分の付着に起因する触媒機能の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。
It is desirable that the mat material of the present invention is a holding sealing material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter of a gasoline engine.
Even in the oxidation catalyst that functions as the exhaust gas purification catalyst converter of the gasoline engine in the mat material of the present invention, the holding sealing material of the catalyst carrier directly contacts the oxidation catalyst carrier around the oxidation catalyst carrier constituting the exhaust gas purification catalyst converter. If the organic binder adhering to the holding sealing material of the catalyst carrier of the oxidation catalyst is decomposed, the function of the oxidation catalyst may be impaired or the oxidation catalyst may be masked. However, since the content ratio of the metal component contained in the organic binder to the weight of the mat material is small, it is possible to prevent the catalyst function from being impaired due to the adhesion of the metal component to the oxidation catalyst, which is caused by the decomposition of the organic binder. It is also possible to reduce the risk of masking the catalyst or the like.
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の保持シール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。
(Detailed description of the invention)
Hereinafter, the holding sealing material of the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following configuration, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
まず、本発明のマット材を構成する材料について説明する。
本発明のマット材を構成する無機繊維は、特に限定されないが、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、生体溶解性繊維及びガラス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、及び、ムライト繊維の少なくとも１種である場合には、耐熱性に優れているので、排ガス処理体が高温に晒された場合であっても、変質等が発生することはなく、保持シール材としての機能を充分に維持することができる。
First, the materials constituting the mat material of the present invention will be described.
The inorganic fiber constituting the mat material of the present invention is not particularly limited, but is composed of at least one selected from the group consisting of alumina fiber, silica fiber, alumina silica fiber, mullite fiber, biosoluble fiber and glass fiber. Is preferable.
When the inorganic fiber is at least one of alumina fiber, silica fiber, alumina silica fiber, and mullite fiber, it has excellent heat resistance, so that even when the exhaust gas treated body is exposed to high temperature. , Deterioration does not occur, and the function as a holding sealing material can be sufficiently maintained.
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア等の添加剤が含まれていてもよい。
アルミナシリカ繊維の組成比としては、重量比で、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝６０：４０〜９９：１であることが望ましく、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７０：３０〜７４：２６であることがより望ましい。
In addition to alumina, the alumina fiber may contain additives such as calcia, magnesia, and zirconia.
The composition ratio of the alumina silica fiber is preferably Al 2 O 3 : SiO 2 = 60: 40 to 99: 1, and Al 2 O 3 : SiO 2 = 70: 30 to 74: 26. It is more desirable to have.
ガラス繊維は、シリカとアルミナとを主成分とし、アルカリ金属の他に、カルシア、チタニア、酸化亜鉛等を含むガラス状の繊維である。 The glass fiber is a glass-like fiber containing silica and alumina as main components and containing calcia, titania, zinc oxide and the like in addition to the alkali metal.
ニードリング処理された無機繊維の平均繊維長は、５〜１５０ｍｍであることが好ましく、１０〜８０ｍｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維長が５ｍｍ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、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。また、無機繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎ、保持シール材を構成する繊維本数が減少するため、マットの緻密性が低下する。その結果、保持シール材のせん断強度が低くなる。
一方、抄造製法で得られる上記マット材の無機繊維の平均繊維長は、０．１〜１５ｍｍであることが好ましい。
The average fiber length of the needling-treated inorganic fiber is preferably 5 to 150 mm, more preferably 10 to 80 mm.
If the average fiber length of the inorganic fibers is less than 5 mm, the fiber lengths of the inorganic fibers are too short, so that the inorganic fibers are not sufficiently entangled with each other, the wrapping property with the exhaust gas treated body is lowered, and the holding sealing material is easily cracked. Become. Further, when the average fiber length of the inorganic fiber exceeds 150 mm, the fiber length of the inorganic fiber is too long and the number of fibers constituting the holding sealing material is reduced, so that the denseness of the mat is lowered. As a result, the shear strength of the holding seal material is lowered.
On the other hand, the average fiber length of the inorganic fibers of the mat material obtained by the papermaking method is preferably 0.1 to 15 mm.
本発明のマット材では、有機バインダが付着された無機繊維からなり、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、０重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下である。
本発明のマット材において、上記金属成分は、アルカリ金属であることが望ましく、上記アルカリ金属は、ナトリウム、及び、またはカリウムであることが望ましい。
すなわち、本発明のマット材においては、アルカリ金属成分の含有割合が、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることが望ましく、特にナトリウム、及び、またはカリウムの含有割合が上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であることがより望ましい。
The mat material of the present invention is made of an inorganic fiber to which an organic binder is attached, and the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 0% by weight and 12% by weight or less. The content ratio of the metal component contained in the organic binder is more than 0 ppm and 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
In the mat material of the present invention, the metal component is preferably an alkali metal, and the alkali metal is preferably sodium and / or potassium.
That is, in the mat material of the present invention, it is desirable that the content ratio of the alkali metal component exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, and in particular, the content ratio of sodium and / or potassium is described above. It is more desirable that it exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material.
本発明のマット材に付着した有機バインダは、有機バインダを水中に分散させることにより得られた有機バインダ含有エマルジョン中の有機バインダをマットに付着させ、乾燥させることによって得られる。
有機バインダをマットに付着させる方法としては、特に限定されるものではないが、有機バインダ含有エマルジョンにマットを浸漬する方法、有機バインダ含有エマルジョンをマットに吹き付ける方法、カーテンコート法等が挙げられる。
使用する上記有機バインダとしては特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂エマルジョン、アクリレート系ラテックス、ゴム系ラテックス等に含まれる樹脂成分又はゴム成分が挙げられる。
The organic binder attached to the mat material of the present invention is obtained by adhering the organic binder in the organic binder-containing emulsion obtained by dispersing the organic binder in water and drying it.
The method of adhering the organic binder to the mat is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the mat in the organic binder-containing emulsion, a method of spraying the organic binder-containing emulsion on the mat, and a curtain coating method.
The organic binder to be used is not particularly limited, and examples thereof include a resin component or a rubber component contained in an acrylic resin emulsion, an acrylate-based latex, a rubber-based latex, or the like.
本発明では、上記有機バインダ含有エマルジョンを調製する際、乳化剤として、アルカリ金属等の金属成分を殆ど含まない非イオン界面活性剤を使用しているので、上記したように、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合を減少させることができる。 In the present invention, when preparing the organic binder-containing emulsion, a nonionic surfactant containing almost no metal component such as an alkali metal is used as an emulsifier. Therefore, as described above, the metal contained in the organic binder is used. The content ratio of the component to the weight of the mat material can be reduced.
上記非イオン界面活性剤としては、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルのようなエステル型非イオン界面活性剤、脂肪アルコールエトキシレート（アルキルポリエチレングリコール）、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルのようなエーテル型非イオン界面活性剤、アルキルポリグリコシド等が挙げられる。さらに、脂肪酸や多価アルコール脂肪酸エステルに酸化エチレンを付加したもので、分子中にエステル結合とエーテル結合の両方を持つ非イオン界面活性剤を使用することもできる。これらの非イオン界面活性剤に含まれるアルキル基等の親油基は、炭素数１２〜１８のものが望ましい。 Examples of the nonionic surfactant include ester-type nonionic surfactants such as glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, and sucrose fatty acid ester, fatty alcohol ethoxylate (alkyl polyethylene glycol), and polyoxyethylene alkyl phenyl ether. Examples thereof include ether type nonionic surfactants, alkylpolyglycosides and the like. Further, a nonionic surfactant having both an ester bond and an ether bond in the molecule, which is obtained by adding ethylene oxide to a fatty acid or a polyhydric alcohol fatty acid ester, can also be used. The lipophilic group such as an alkyl group contained in these nonionic surfactants preferably has 12 to 18 carbon atoms.
また、有機バインダのその他成分として、材料として使用する水に混入しているミネラル成分、例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、鉄分等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の金属成分は、少ない、あるいは、無い方が好ましい。
さらに、有機バインダに含有する成分として、触媒被毒性のある成分、例えば、硫黄、リン等の成分も、少ない、あるいは、無い方が好ましい。
In addition, as other components of the organic binder, mineral components mixed in water used as a material, for example, alkali metals such as sodium, potassium, calcium, magnesium and iron, alkaline earth metals, transition metals and other metal components are used. , Less or less is preferred.
Further, as the components contained in the organic binder, it is preferable that the components having catalyst toxicity, for example, components such as sulfur and phosphorus, are small or absent.
本発明のマット材における上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する有機バインダの含有割合は、０重量％を超え、１２重量％以下であり、４．５重量％を超え、１２重量％以下であることが望ましい。
本発明のマット材に有機バインダを添加することにより、無機繊維の飛散を抑制することができ、マットの嵩高さを抑えることができるので、金属ケーシングへの圧入が容易になる。また、嵩高さを抑制することにより、より多くのマット材を金属ケーシングに圧入することができるので、排ガス処理体に対する面圧が高くなり、排ガス処理体の保持特性が改善される。
The content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber in the mat material of the present invention is more than 0% by weight and 12% by weight or less, more than 4.5% by weight and 12% by weight or less. Is desirable.
By adding the organic binder to the mat material of the present invention, the scattering of inorganic fibers can be suppressed and the bulkiness of the mat can be suppressed, so that press-fitting into the metal casing becomes easy. Further, by suppressing the bulkiness, a larger amount of matte material can be press-fitted into the metal casing, so that the surface pressure on the exhaust gas treated body is increased and the holding characteristics of the exhaust gas treated body are improved.
無機繊維に上記有機バインダが全く含有されていないと、他の添加剤を加えても、無機繊維の飛散を抑制する効果が小さくなる。一方、有機バインダの含有割合が１２重量％を超えても、無機繊維の飛散を抑制する効果等は変わらない。 If the inorganic fiber does not contain the organic binder at all, the effect of suppressing the scattering of the inorganic fiber becomes small even if other additives are added. On the other hand, even if the content ratio of the organic binder exceeds 12% by weight, the effect of suppressing the scattering of the inorganic fibers does not change.
本発明における有機バインダのガラス転移温度は、５℃以下が好ましい。上記有機バインダのガラス転移温度が５℃以下であると、結合剤層の強度を高くしつつ、被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付ける際等にマット材が折れにくくなる。また、結合剤層が硬くなり過ぎないため、無機繊維の飛散を抑制することができる。 The glass transition temperature of the organic binder in the present invention is preferably 5 ° C. or lower. When the glass transition temperature of the organic binder is 5 ° C. or lower, a mat material having high film elongation and excellent flexibility can be obtained while increasing the strength of the binder layer. Therefore, when the mat material is wound around the exhaust gas treatment body, the mat material is less likely to break. Further, since the binder layer does not become too hard, it is possible to suppress the scattering of inorganic fibers.
本発明のマット材では、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であるが、０ｐｐｍを超え、２０ｐｐｍ以下であることが望ましく、０ｐｐｍを超え、５ｐｐｍ以下であることがより望ましい。 In the mat material of the present invention, the content ratio of the metal component contained in the organic binder is more than 0 ppm and 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, but it is preferably more than 0 ppm and 20 ppm or less. It is more desirable that it exceeds 0 ppm and is 5 ppm or less.
有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が上記範囲であると、上記マット材中の金属成分の量が少なく、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マットを含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 When the content ratio of the metal component contained in the organic binder is within the above range, the amount of the metal component in the mat material is small, heat such as exhaust gas is applied to the mat material, and even if the organic binder decomposes, the metal component remains. The amount of scattering is small, and it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the catalyst and the like in the exhaust gas path including the mat.
有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が、上記マット材の重量に対して５０ｐｐｍを超えると、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解した際、金属成分の飛散量が多くなり、マット材を含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等への阻害が発生するおそれがある。 When the content ratio of the metal component contained in the organic binder exceeds 50 ppm with respect to the weight of the mat material, heat such as exhaust gas is applied to the mat material, and when the organic binder decomposes, the amount of scattered metal component increases. , There is a possibility that the catalyst function or the like may be hindered due to the adhesion of the metal component to the catalyst or the like in the exhaust gas path including the mat material.
本発明のマット材には、必要に応じて、シリカゾル、アルミナゾル等の無機バインダ成分を付着させてもよい。 If necessary, an inorganic binder component such as silica sol or alumina sol may be attached to the mat material of the present invention.
次に、本発明のマット材の形状等について説明する。
本発明のマット材の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、下記に記載した形状が挙げられる。
Next, the shape and the like of the mat material of the present invention will be described.
The shape of the mat material of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the shapes described below.
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示した斜視図である。図１に示すように、本発明のマット材は、所定の長手方向の長さ（以下、図１中、矢印Ｌで示す）、幅（図１中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図１中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形の平板形状のマットから構成されていてもよい。 FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the mat material of the present invention. As shown in FIG. 1, the mat material of the present invention has a predetermined length (hereinafter, indicated by an arrow L in FIG. 1), a width (indicated by an arrow W in FIG. 1), and a thickness (indicated by an arrow W) in a predetermined longitudinal direction. In 1, it may be composed of a flat plate-shaped mat having a substantially rectangular plan view (indicated by an arrow T).
図１に示すマット材１０では、マット材１０の長さ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１１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１２が形成されている。マット材１０の凸部１１及び凹部１２は、後述する排ガス浄化装置を組み立てるために排ガス処理体にマット材１０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、「平面視略矩形」とは、凸部及び凹部を含む概念である。また、平面視略矩形には、角部が９０°以外の角度を有する形状も含まれる。
In the
The "planar view substantially rectangle" is a concept including a convex portion and a concave portion. Further, the substantially rectangular shape in a plan view also includes a shape in which the corner portion has an angle other than 90 °.
本発明のマット材は、ニードルパンチング処理が施されていることが好ましい。ニードルパンチング処理によって無機繊維を交絡させることで、無機繊維同士の絡み合いを強固にし、無機繊維のみからなるマット状のシートであっても、引張強度が大きく、有機バインダの付着率を減らすことが可能であり、排ガスの流れに対して無機繊維が削られる風蝕を起こし難くなる。 The mat material of the present invention is preferably subjected to needle punching treatment. By entwining the inorganic fibers by needle punching treatment, the entanglement between the inorganic fibers is strengthened, and even a mat-like sheet consisting only of the inorganic fibers has a large tensile strength and can reduce the adhesion rate of the organic binder. Therefore, it is less likely to cause wind corrosion in which the inorganic fibers are scraped against the flow of exhaust gas.
マット材の厚さは特に限定されないが、４．０〜２０ｍｍであることが好ましい。マット材の厚さが２０ｍｍを超えると、マット材の柔軟性が失われるので、マット材を排ガス処理体に巻き付ける際に扱いづらくなる。また、マット材に巻きじわや割れが生じやすくなる。
マット材の厚さが４．０ｍｍ未満であると、マット材の面圧が排ガス処理体を保持するのに充分でなくなる。そのため、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体に熱膨張による体積変化が生じた場合、マット材は、クッション材として排ガス処理体の体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体にクラック等が発生しやすくなる。
The thickness of the mat material is not particularly limited, but is preferably 4.0 to 20 mm. If the thickness of the mat material exceeds 20 mm, the flexibility of the mat material is lost, and it becomes difficult to handle the mat material when it is wound around the exhaust gas treatment body. In addition, the mat material is prone to wrinkles and cracks.
If the thickness of the mat material is less than 4.0 mm, the surface pressure of the mat material is not sufficient to hold the exhaust gas treated body. Therefore, the exhaust gas treated body is likely to come off. Further, when the volume change due to thermal expansion occurs in the exhaust gas treated body, the mat material becomes difficult to absorb the volume change of the exhaust gas treated body as a cushioning material. Therefore, cracks and the like are likely to occur in the exhaust gas treated body.
本発明のマット材の嵩密度（巻き付ける前のマット材の嵩密度）についても、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｍ３であることが好ましい。マット材の嵩密度が０．１０ｇ／ｍ３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。
また、マット材の嵩密度が０．３０ｇ／ｍ３を超えると、マット材が硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マット材が割れやすくなる。
The bulk density of the mat material of the present invention (bulk density of the mat material before winding) is also not particularly limited, but is preferably 0.10 to 0.30 g / m 3. When the bulk density of the mat material is less than 0.10 g / m 3 , the entanglement of the inorganic fibers is weak and the inorganic fibers are easily peeled off, so that it becomes difficult to keep the shape of the mat material in a predetermined shape.
Further, when the bulk density of the mat material exceeds 0.30 g / m 3 , the mat material becomes hard, the wrapping property around the exhaust gas treated body is lowered, and the mat material is easily cracked.
次に、本発明のマット材の製造方法について説明する。
本発明のマット材を製造するには、マット準備工程として、無機繊維を含むマットを準備し、有機バインダ付着工程として、乳化剤として非イオン界面活性剤が主に使用され、アクリル樹脂又はアクリルゴムを水に分散させたラテックスからなる有機バインダ含有液をマット材を構成する無機繊維表面に付着させ、乾燥工程として、上記有機バインダが付着したマット材を乾燥して有機バインダを乾燥させる。
Next, the method for producing the mat material of the present invention will be described.
In order to produce the mat material of the present invention, a mat containing inorganic fibers is prepared as a mat preparation step, and a nonionic surfactant is mainly used as an emulsifier as an organic binder adhesion step, and an acrylic resin or acrylic rubber is used. An organic binder-containing liquid made of latex dispersed in water is attached to the surface of the inorganic fibers constituting the mat material, and as a drying step, the mat material to which the organic binder is attached is dried to dry the organic binder.
（ａ）マット準備工程
本発明のマット材の製造方法では、まず、無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程を行う。
マット材を構成するマットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、ニードリング法等により製造することができる。
ニードリング法の場合、例えば、アルミナ、シリカ等の無機物となる原料を含む紡糸用混合物を紡糸して無機繊維前駆体を作製し、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マット材を得ることができる。
(A) Mat Preparation Step In the method for producing a mat material of the present invention, first, a mat preparation step for preparing a mat containing inorganic fibers is performed.
The mat constituting the mat material can be obtained by various methods, and can be manufactured by, for example, a needling method or the like.
In the case of the needling method, for example, a spinning mixture containing an inorganic raw material such as alumina and silica is spun to prepare an inorganic fiber precursor, and then the inorganic fiber precursor is compressed to a predetermined size. A matte material can be obtained by producing a continuous sheet-like material of the above, subjecting it to a needle punching treatment, and then subjecting it to a firing treatment.
（ｂ）有機バインダ付着工程
次に、まず、非イオン界面活性剤が乳化剤として使用され、アクリル樹脂又はアクリルゴム等を水に分散させたラテックスからなる有機バインダ含有液を調製する。次に、マット材を構成する無機繊維に有機バインダ含有液を付着させる。具体的な方法としては、上記したように、マット材を有機バインダ含有液に含浸することにより、マット中の無機繊維に有機バインダを付着させてもよく、カーテンコート法等の方法で有機バインダ含有液をマット上に落下させることにより、マット中の無機繊維に有機バインダを付着させてもよく、スプレーコーティングのように有機バインダ含有液を噴霧してマットに吹きつけ、無機繊維に有機バインダを付着させてもよい。
(B) Organic Binder Adhesion Step Next, a nonionic surfactant is used as an emulsifier, and an organic binder-containing liquid made of latex in which an acrylic resin or acrylic rubber is dispersed in water is prepared. Next, the organic binder-containing liquid is attached to the inorganic fibers constituting the mat material. As a specific method, as described above, the organic binder may be attached to the inorganic fibers in the mat by impregnating the mat material with the organic binder-containing liquid, and the organic binder is contained by a method such as a curtain coating method. The organic binder may be attached to the inorganic fibers in the mat by dropping the liquid onto the mat, or the organic binder-containing liquid may be sprayed and sprayed on the mat as in the case of spray coating to attach the organic binder to the inorganic fibers. You may let me.
（ｃ）乾燥工程
この後、上記に有機バインダを付着させた上記マット材を、１００〜１９０℃程度の温度で乾燥させる乾燥工程を行い、上記有機バインダを含む無機繊維を乾燥させ、無機繊維に付着した有機バインダ含有液中の溶媒を蒸発させることによって、無機繊維に有機バインダが付着した本発明のマット材を製造することができる。
(C) Drying Step After that, a drying step is performed in which the matte material to which the organic binder is attached is dried at a temperature of about 100 to 190 ° C., and the inorganic fiber containing the organic binder is dried into the inorganic fiber. By evaporating the solvent in the attached organic binder-containing liquid, the matte material of the present invention in which the organic binder is attached to the inorganic fibers can be produced.
その後、図１に示すような凸部と凹部を備えた形状のマット材とするためには、マット材を所定の形状に切断する切断工程をさらに行えばよい。 After that, in order to obtain a mat material having a shape having protrusions and recesses as shown in FIG. 1, a cutting step of cutting the mat material into a predetermined shape may be further performed.
本発明のマット材は、定置式脱硝触媒用のガスシール材、ディーゼルエンジンの排ガス浄化セラミックフィルタ用のフィルタの保持シール材、ディーゼルエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材、ガソリンエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材として使用することができる。 The mat material of the present invention is a gas sealing material for a stationary denitration catalyst, a holding sealing material for a filter for an exhaust gas purification ceramic filter of a diesel engine, a holding sealing material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter of a diesel engine, and a gasoline engine. It can be used as a holding sealing material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter.
まず、本発明のマット材がガスシール材として使用された定置式脱硝装置について説明する。
本発明の定置式脱硝装置では、ハニカム触媒が、複数個集合することにより集合体を構成しており、この集合体が、定置式脱硝装置の外周を形成する固定用具の内部に収容され、固定されている。固定用具は、複数の板状部材から構成されている。
図２は、本発明のマット材がガスシール材として使用された触媒モジュール（定置式脱硝装置）の一例を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）は、定置式脱硝装置を構成するハニカム触媒の一例を模式的に示した斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すハニカム触媒のＡ−Ａ線断面図である。
First, a stationary denitration device in which the mat material of the present invention is used as a gas sealing material will be described.
In the stationary denitration device of the present invention, a plurality of honeycomb catalysts are assembled to form an aggregate, and the aggregate is housed and fixed inside a fixing tool forming the outer periphery of the stationary denitration device. Has been done. The fixing tool is composed of a plurality of plate-shaped members.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a catalyst module (stationary denitration device) in which the mat material of the present invention is used as a gas sealing material. FIG. 3A is a perspective view schematically showing an example of a honeycomb catalyst constituting a stationary denitration device, and FIG. 3B is a line AA of the honeycomb catalyst shown in FIG. 3A. It is a cross-sectional view.
図２に示す定置式脱硝装置１００では、ハニカム触媒２０が、複数個集合することにより集合体３０を構成しており、この集合体３０が、定置式脱硝装置１００の外周を形成する固定用具２８の内部に収容され、固定されている。固定用具２８は、複数の板状部材２９から構成されている。このような固定用具としては、例えば、板状の金属を溶接やネジ等を用いて接続したものや、筒状のケーシングが挙げられる。また、ハニカム触媒２０同士の隙間やハニカム触媒２０と固定用具２８との隙間に、無機繊維からなる本発明のマット材２６が配置されている。
In the
また、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すハニカム触媒２０は、両端部が封止されていない貫通孔２１が隔壁２２を隔てて長手方向（図３（ａ）中、両矢印ａの方向）に複数個並設されてなり、外周に外周壁２３が形成された単一のユニットである。
Further, in the
従って、ハニカム触媒２０のいずれかの貫通孔２１に、一方の端部（排ガス流入側端部）２４から流入した排ガスＧ（図３（ｂ）中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）、場合によっては排ガスとアンモニアなどの還元剤との混合ガスＧは、貫通孔２１を通過する際に、触媒種と接触し、これにより、排ガスＧ中に含まれるＮＯｘが浄化される。また、浄化された排ガスＧは、貫通孔２１の他方の端部（排ガス流出側端部）２５から排出される。このように、ハニカム触媒２０を用いることで、排ガス中のＮＯｘを好適に除去することができる。
Therefore, the exhaust gas G that has flowed into any of the through
ハニカム触媒２０としては、ＴｉＯ２／Ｖ２Ｏ５／ＷＯ３系の脱硝触媒、酸化マンガンと酸化セリウムとを二酸化チタンに担持した触媒等が用いられている。
As the
排ガスを定置式脱硝装置まで送る手段は特に限定されず、ファンなどを用いて送っても良いし、排ガスの圧力が高くなるように脱硝装置を設計して自然と排ガスが定置式脱硝装置まで送られるようにしてもよい。 The means for sending the exhaust gas to the stationary denitration device is not particularly limited, and the exhaust gas may be sent using a fan or the like, or the denitration device is designed so that the pressure of the exhaust gas becomes high, and the exhaust gas is naturally sent to the stationary denitration device. You may be able to do it.
上記した定置式脱硝装置では、マット材はハニカム触媒と直接接触した状態で、その周囲に配設されているため、定置式脱硝装置内でマット材の温度が上昇し、有機バインダが分解すると、有機バインダに含まれる金属成分がハニカム触媒に付着し易い。しかし、上記したように本発明のマット材では、無機繊維に付着した有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、ハニカム触媒への金属成分の付着に起因する触媒機能の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因するハニカム触媒のマスキングのリスクも低減することができる。 In the above-mentioned stationary denitration device, the mat material is arranged around the honeycomb catalyst in direct contact with the honeycomb catalyst. Therefore, when the temperature of the mat material rises in the stationary denitration device and the organic binder decomposes, The metal component contained in the organic binder easily adheres to the honeycomb catalyst. However, as described above, in the mat material of the present invention, the content ratio of the metal component contained in the organic binder attached to the inorganic fiber to the weight of the mat material is small, so that the catalytic function caused by the adhesion of the metal component to the honeycomb catalyst It is possible to prevent the inhibition of the honeycomb catalyst and reduce the risk of masking the honeycomb catalyst due to the decomposition of the organic binder.
次に、本発明のマット材が保持シール材として使用されたディーゼルエンジンの排ガス浄化セラミックフィルタを含む排ガス浄化装置について説明する。
上記排ガス浄化装置は、金属ケーシングと、上記金属ケーシングに収容された排ガス浄化セラミックフィルタと、上記排ガス浄化セラミックフィルタの周囲に巻き付けられ、上記排ガス浄化セラミックフィルタ及び上記金属ケーシングの間に配設された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。
Next, an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification ceramic filter of a diesel engine in which the mat material of the present invention is used as a holding sealing material will be described.
The exhaust gas purification device is wound around the metal casing, the exhaust gas purification ceramic filter housed in the metal casing, and the exhaust gas purification ceramic filter, and is arranged between the exhaust gas purification ceramic filter and the metal casing. An exhaust gas purifying device including a mat material, and the mat material is the mat material of the present invention.
図４は、排ガス浄化セラミックフィルタを含む排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。また、図５は、排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化セラミックフィルターの一例を模式的に示す斜視図である。
図４に示すように、排ガス浄化装置２００は、金属ケーシング２３０と、金属ケーシング２３０に収容された排ガス浄化セラミックフィルター２２０と、排ガス浄化セラミックフィルター２２０及び金属ケーシング２３０の間に配設されたマット材２１０とを備えている。また、図示はしていないが、通常、排ガス浄化装置２００より排ガス出口側には、脱硝触媒が配置されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification ceramic filter. Further, FIG. 5 is a perspective view schematically showing an example of an exhaust gas purifying ceramic filter constituting the exhaust gas purifying device.
As shown in FIG. 4, the exhaust
なお、金属ケーシング２３０の端部には、必要に応じて、内燃機関から排出された排ガスを導入する導入管と、排ガス浄化装置２００を通過した排ガスが外部に排出される排出管とが接続されることとなる。
The end of the
排ガス浄化装置を構成するマット材の構成については、本発明のマット材としてすでに説明しているので省略する。 The configuration of the mat material constituting the exhaust gas purification device has already been described as the mat material of the present invention, and will be omitted.
上記排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの材質は、耐熱性を有する金属であれば特に限定されず、具体的には、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属類が挙げられる。 The material of the metal casing constituting the exhaust gas purification device is not particularly limited as long as it is a heat-resistant metal, and specific examples thereof include metals such as stainless steel, aluminum, and iron.
次に、上記排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化セラミックフィルターについて説明する。
図４及び図５に示す排ガス浄化セラミックフィルター２２０は、多数のセル２２５がセル壁２２６を隔てて長手方向に併設される柱状のセラミック質からなるハニカム構造体である。また、セル２２５のいずれかの端部は、封止材２２８で目封止されている。
Next, the exhaust gas purification ceramic filter constituting the exhaust gas purification device will be described.
The exhaust gas purification
セル２２５のいずれかの目端部が封止されている場合、図５に示すように、排ガス浄化セラミックフィルター２２０の一方の端部からみたときに、端部が封止されたセルと封止されていないセルとが交互に配置されていることが好ましい。
When any end of the
上記排ガス浄化装置では、図４に示すように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置２００に流入した排ガス（図４中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス浄化セラミックフィルター２２０の排ガス流入型端面２２０ａに開口した一のセル２２５に流入し、セル２２５を隔てるセル壁２２６を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁２２６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、排ガス流出型端面２２０ｂに開口した他のセル２２５から流出し、外部に排出される。
In the exhaust gas purification device, as shown in FIG. 4, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and flowing into the exhaust gas purification device 200 (in FIG. 4, the exhaust gas is indicated by G and the flow of the exhaust gas is indicated by an arrow) is exhaust gas purification. It flows into one
排ガス浄化セラミックフィルターを長手方向に垂直な方向に切断した断面形状は、特に限定されず、略円形、略楕円形でもよく、略三角形、略四角形、略五角形、略六角形等の略多角形であってもよい。 The cross-sectional shape of the exhaust gas purification ceramic filter cut in the direction perpendicular to the longitudinal direction is not particularly limited, and may be a substantially circular shape, a substantially elliptical shape, or a substantially polygonal shape such as a substantially triangular shape, a substantially quadrangular shape, a substantially pentagonal shape, or a substantially hexagonal shape. There may be.
排ガス浄化セラミックフィルターを構成するセルの断面形状は、略三角形、略四角形、略五角形、略六角形等の略多角形でもよく、また、略円形、略楕円形であってもよい。また、排ガス浄化セラミックフィルターは、複数の断面形状のセルが接着剤を介して組み合わされたものであってもよい。 The cross-sectional shape of the cell constituting the exhaust gas purification ceramic filter may be a substantially polygonal shape such as a substantially triangular shape, a substantially quadrangular shape, a substantially pentagonal shape, a substantially hexagonal shape, or a substantially circular shape or a substantially elliptical shape. Further, the exhaust gas purification ceramic filter may be a combination of cells having a plurality of cross-sectional shapes via an adhesive.
排ガス浄化セラミックフィルターを構成する材料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。 The material constituting the exhaust gas purification ceramic filter is not particularly limited, but non-oxides such as silicon carbide and silicon nitride, and oxides such as cordierite and aluminum titanate can be used.
これら多孔質焼成体からなるハニカム構造体は、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊されやすい。しかし、上記排ガス浄化装置では、排ガス浄化セラミックフィルターの側面の周囲にはマット材が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス浄化セラミックフィルターにクラック等が発生するのを防止することができる。
また、上記排ガス浄化装置に本発明のマット材を使用することにより、出口側に配置された脱硝触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。
Since the honeycomb structure made of these porous fired bodies is a brittle material, it is easily broken by a mechanical impact or the like. However, in the above exhaust gas purification device, a matte material is interposed around the side surface of the exhaust gas purification ceramic filter to absorb the impact, so that the exhaust gas purification ceramic filter may be cracked due to mechanical impact or thermal shock. Can be prevented.
Further, by using the mat material of the present invention for the exhaust gas purification device, it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst or the like arranged on the outlet side, and the organic binder can be prevented. The risk of masking the catalyst and the like due to the decomposition of the catalyst can also be reduced.
次に、本発明のマット材が担体保持マットとして使用されたディーゼルエンジンの排ガス浄化触媒コンバータを含む排ガス浄化装置について説明する。
上記排ガス浄化装置は、金属ケーシングと、上記金属ケーシングに収容された排ガス浄化触媒コンバータと、上記排ガス浄化触媒コンバータの周囲に巻き付けられ、上記排ガス浄化触媒コンバータ及び上記金属ケーシングの間に配設された担体保持マット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。
Next, an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification catalyst converter of a diesel engine in which the mat material of the present invention is used as a carrier holding mat will be described.
The exhaust gas purification device is wound around the metal casing, the exhaust gas purification catalyst converter housed in the metal casing, and the exhaust gas purification catalyst converter, and is arranged between the exhaust gas purification catalyst converter and the metal casing. It is an exhaust gas purification device provided with a carrier holding mat, and the mat material is the mat material of the present invention.
図６は、排ガス浄化触媒コンバータを含む排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示すように、排ガス浄化装置３００は、金属ケーシング３３０と、金属ケーシング３３０に収容された排ガス浄化触媒コンバータ３２０と、排ガス浄化触媒コンバータ３２０及び金属ケーシング３３０の間に配設されたマット材３１０とを備えている。また、図示はしていないが、排ガス浄化装置３００より排ガス出口側には、通常、脱硝触媒が配置されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of an exhaust gas purification device including an exhaust gas purification catalyst converter.
As shown in FIG. 6, the exhaust
上記排ガス浄化装置を構成するマット材及び金属ケーシングについては、すでに説明しているので、ここでは、その説明を省略する。 Since the mat material and the metal casing constituting the exhaust gas purification device have already been described, the description thereof will be omitted here.
続いて、排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化触媒コンバータについて説明する。
図７は、排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化触媒コンバータの一例を模式的に示す斜視図である。
Subsequently, the exhaust gas purification catalyst converter constituting the exhaust gas purification device will be described.
FIG. 7 is a perspective view schematically showing an example of an exhaust gas purification catalyst converter constituting the exhaust gas purification device.
図６及び図７に示す排ガス浄化触媒コンバータ３２０は、多数の貫通孔３２５が隔壁３２６を隔てて長手方向に併設される柱状のセラミック質からなるハニカム構造体であり、外周に外周コート層３２７が形成されている。なお、貫通孔３２５の端部は、目封止されていない。
The exhaust gas
排ガス浄化触媒コンバータは、排ガスを浄化するための酸化触媒を担持している。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望ましく、この中では、白金がより望ましい。また、その他の触媒として、例えば、バリウム等のアルカリ土類金属を用いる事もできる。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。 The exhaust gas purification catalyst converter carries an oxidation catalyst for purifying the exhaust gas. As the catalyst to be supported, for example, noble metals such as platinum, palladium and rhodium are desirable, and among these, platinum is more preferable. Further, as another catalyst, for example, an alkaline earth metal such as barium can be used. These catalysts may be used alone or in combination of two or more.
これら触媒が隔壁に担持されることにより、排ガスＧが貫通孔３２５を通過する際、排ガスＧ中に含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分が浄化される。
By supporting these catalysts on the partition wall, when the exhaust gas G passes through the through
上記排ガス浄化触媒コンバータを含む排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化触媒コンバータを構成する材料は、コージェライト、チタン酸アルミニウム等が望ましい。
上記排ガス浄化装置を構成する排ガス浄化触媒コンバータは、白金等の触媒を担持させることによって、排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化する触媒担体として機能する。
本発明のマット材は、排ガス出口側に配置された脱硝触媒や排ガス浄化触媒コンバータを構成する酸化触媒への金属成分の付着に起因する触媒機能の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。
As the material constituting the exhaust gas purification catalyst converter constituting the exhaust gas purification device including the exhaust gas purification catalyst converter, cordierite, aluminum titanate and the like are desirable.
The exhaust gas purification catalyst converter constituting the exhaust gas purification device functions as a catalyst carrier for purifying harmful gas components such as CO, HC or NOx contained in the exhaust gas by supporting a catalyst such as platinum.
The mat material of the present invention can prevent the catalyst function from being impaired due to the adhesion of metal components to the denitration catalyst arranged on the exhaust gas outlet side and the oxidation catalyst constituting the exhaust gas purification catalyst converter, and decomposes the organic binder. It is also possible to reduce the risk of masking the catalyst and the like caused by the above.
本発明のマット材が担体保持マットとして使用されたガソリンエンジンの排ガス浄化触媒コンバータを含む排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化触媒コンバータを含む排ガス浄化装置と同様に構成されているので、ここではその説明を省略する。 The exhaust gas purification device including the exhaust gas purification catalyst converter of the gasoline engine in which the mat material of the present invention is used as the carrier holding mat is configured in the same manner as the exhaust gas purification device including the exhaust gas purification catalyst converter of the diesel engine. The explanation is omitted.
以下に、本発明のマット材の作用効果について説明する。 The action and effect of the mat material of the present invention will be described below.
（１）本発明のマット材では、上記有機バインダと上記無機繊維との合計重量に対する上記有機バインダの含有割合は、０重量％を超え、１２重量％以下であり、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であるので、上記マット材中の金属成分の量が少なく、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マット材を含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 (1) In the mat material of the present invention, the content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 0% by weight and 12% by weight or less, and the metal contained in the organic binder is contained. Since the content ratio of the components exceeds 0 ppm and is 50 ppm or less with respect to the weight of the mat material, the amount of metal components in the mat material is small, heat such as exhaust gas is applied to the mat material, and the organic binder decomposes. Even so, the amount of scattered metal components is small, and it is possible to prevent the catalyst function from being impaired due to masking such as adhesion of the metal components to the catalyst or the like in the exhaust gas path including the mat material.
（２）上記マット材において、上記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合が上記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、２０ｐｐｍ以下であると、マット材の重量に対する金属成分の含有割合がより少ないので、マット材に排ガス等の熱が加わり、有機バインダが分解しても、金属成分の飛散量は少なく、マット材を含む排ガス経路中の触媒等への金属成分の付着等のマスキングに起因する触媒機能等の阻害を確実に防止することができる。 (2) In the mat material, when the content ratio of the metal component contained in the organic binder exceeds 0 ppm with respect to the weight of the mat material and is 20 ppm or less, the content ratio of the metal component with respect to the weight of the mat material is higher. Since the amount is small, even if heat such as exhaust gas is applied to the mat material and the organic binder decomposes, the amount of scattered metal components is small, which is caused by masking such as adhesion of metal components to the catalyst etc. in the exhaust gas path including the mat material. It is possible to surely prevent the inhibition of the catalytic function and the like.
（３）本発明のマット材が定置式脱硝触媒用のガスシール材であると、マット材は脱硝触媒（ハニカム触媒）の担体と直接接触した状態で、その周囲に配設されているため、装置内でマット材の温度が上昇し、有機バインダが分解すると、有機バインダに含まれる金属成分が脱硝触媒に付着し易い。しかし、上記したように無機繊維に付着した有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、脱硝触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。 (3) When the mat material of the present invention is a gas sealing material for a stationary denitration catalyst, the mat material is arranged around the carrier of the denitration catalyst (honeycomb catalyst) in direct contact with the carrier. When the temperature of the mat material rises in the apparatus and the organic binder decomposes, the metal component contained in the organic binder easily adheres to the denitration catalyst. However, as described above, since the content ratio of the metal component contained in the organic binder attached to the inorganic fiber to the weight of the mat material is small, it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst and the like. It is possible to reduce the risk of masking the catalyst or the like due to the decomposition of the organic binder.
（４）また、本発明のマット材が、ディーゼルエンジンの排ガス浄化セラミックフィルタ用のフィルタの保持シール材であると、上記マット材は、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、脱硝触媒等への金属成分の付着に起因する触媒機能等の阻害を防止することができる。 (4) Further, when the mat material of the present invention is a holding sealing material for a filter for an exhaust gas purification ceramic filter of a diesel engine, the mat material is a content ratio of a metal component contained in an organic binder to the weight of the mat material. Therefore, it is possible to prevent the catalyst function and the like from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst and the like.
（５）本発明のマット材が、ディーゼルエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材やガソリンエンジンの排ガス浄化触媒コンバータ用の触媒担体の保持シール材であると、有機バインダに含まれる金属成分のマット材の重量に対する含有割合が少ないので、排ガス出口側にある脱硝触媒等や上記排ガス浄化触媒コンバータを構成する酸化触媒への金属成分の付着に起因する触媒機能の阻害を防止することができ、有機バインダの分解に起因する触媒等のマスキングのリスクも低減することができる。 (5) The mat material of the present invention is included in the organic binder as a holding seal material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter of a diesel engine and a holding seal material for a catalyst carrier for an exhaust gas purification catalyst converter for a gasoline engine. Since the content ratio of the metal component to the weight of the mat material is small, it is necessary to prevent the catalyst function from being impaired due to the adhesion of the metal component to the denitration catalyst on the exhaust gas outlet side or the oxidation catalyst constituting the exhaust gas purification catalyst converter. It is possible to reduce the risk of masking the catalyst or the like due to the decomposition of the organic binder.
（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。
(Example)
Hereinafter, examples in which the present invention is disclosed more specifically will be shown. The present invention is not limited to these examples.
（実施例１〜６）
（１）有機バインダが付着したマットの作製
まず、以下の手順により無機繊維を含むマットを準備した。
(Examples 1 to 6)
(1) Preparation of mat with organic binder Attached First, a mat containing inorganic fibers was prepared by the following procedure.
すなわち、ニードルパンチング処理されたアルミナ繊維からなり、目付量（単位面積当たりの重量）が１４００ｇ／ｍ２のマットを、有機バインダが所定濃度になるように水の量を調節した有機バインダ含有エマルジョンに含浸し、乾燥させた。このとき、乾燥後のマットに残留する有機バインダが所定の付着率となるように有機バインダ含有エマルジョンの濃度や含浸量を調節した。次に、乾燥したマットを所定の形状に裁断し、触媒担体の保持シール材を得た。なお、有機バインダ含有エマルジョンは、表１に示す種類の有機バインダに、同様に表１に示す、有機バインダに使用された乳化剤としてアクリレート系ラテックスからなる非イオン界面活性剤と必要に応じて添加したアニオン性界面活性剤であり、Ｎａ塩を含むものであった。 That is, a mat made of needle-punched alumina fibers and having a basis weight (weight per unit area) of 1400 g / m 2 is converted into an organic binder-containing emulsion in which the amount of water is adjusted so that the organic binder has a predetermined concentration. Impregnated and dried. At this time, the concentration and the impregnation amount of the organic binder-containing emulsion were adjusted so that the organic binder remaining on the mat after drying had a predetermined adhesion rate. Next, the dried mat was cut into a predetermined shape to obtain a holding sealing material for the catalyst carrier. The organic binder-containing emulsion was added to the types of organic binders shown in Table 1 with a nonionic surfactant made of acrylate-based latex as an emulsifier used for the organic binders, which is also shown in Table 1, as needed. It was an anionic surfactant and contained a Na salt.
（２）触媒担体の保持シール材中の有機バインダ付着率の測定
作製した触媒担体の保持シール材から縦横が５０ｍｍ、５０ｍｍのサンプルを切り出し、再度、１００℃で乾燥した後、６００℃で１時間加熱処理を行った。加熱処理前後のマットサンプル重量の差から、マットサンプル重量減少率を算出し、これを有機バインダの付着率（ｗｔ％）とした。
(2) Measurement of the adhesion rate of organic binder in the holding seal material of the catalyst carrier A sample having a length and width of 50 mm and 50 mm was cut out from the prepared holding sealing material of the catalyst carrier, dried again at 100 ° C., and then dried at 600 ° C. for 1 hour. Heat treatment was performed. The weight reduction rate of the mat sample was calculated from the difference in the weight of the mat sample before and after the heat treatment, and this was taken as the adhesion rate (wt%) of the organic binder.
（３）触媒担体の保持シール材に付着した有機バインダに含まれる金属成分のマットの重量に対する含有割合の測定
上記の場合と同様、作製した触媒担体の保持シール材から縦横が５０ｍｍ、５０ｍｍのサンプルを切り出して磁性皿に入れ、再度、１００℃で乾燥した後、６００℃で１時間加熱処理を行った。
(3) Measurement of the content ratio of the metal component contained in the organic binder attached to the holding sealing material of the catalyst carrier to the weight of the mat As in the above case, a sample having a length and width of 50 mm and 50 mm from the holding sealing material of the prepared catalyst carrier. Was cut out and placed in a magnetic dish, dried again at 100 ° C., and then heat-treated at 600 ° C. for 1 hour.
加熱を終了したマットサンプル及び磁性皿の内部を純水を注ぎ、磁性皿の内部に洗浄水を得た。この後、磁性皿中のある洗浄水中の無機繊維を除くために洗浄水の濾過を行った。そして、濾過後の洗浄水を全て回収し、洗浄水中の金属成分の濃度を発光分光分析（ＩＣＰ）により測定した。これにより、マットサンプルに含まれていた金属成分の総量を算出することができるので、その結果を用いてマットサンプルに含まれる金属成分の含有割合を算出した。その結果を表１に示す。 Pure water was poured into the mat sample and the inside of the magnetic dish after heating, and washing water was obtained inside the magnetic dish. After that, the washing water was filtered to remove the inorganic fibers in the washing water in the magnetic dish. Then, all the washed water after filtration was collected, and the concentration of the metal component in the washed water was measured by emission spectroscopy (ICP). As a result, the total amount of the metal component contained in the mat sample can be calculated, and the result is used to calculate the content ratio of the metal component contained in the mat sample. The results are shown in Table 1.
（比較例１〜３）
実施例１で使用したアルミナ繊維からなるマットを、実施例１と同様に、有機バインダ含有エマルジョンに含浸させ、乾燥させた。その際、有機バインダ含有エマルジョンは、表１に示す種類の有機バインダにアニオン性界面活性剤であるＮａ塩を添加したものであり、乾燥後のマットに残留する有機バインダが所定の付着率となるように有機バインダ含有エマルジョンの濃度や含浸量を調節した。
この後、実施例１と同様にして、触媒担体の保持シール材中の有機バインダ付着率を測定し、触媒担体の保持シール材に付着した有機バインダに含まれる金属成分のマットの重量に対する含有割合の測定を行った。その結果を表１に示す。
(Comparative Examples 1 to 3)
The mat made of alumina fibers used in Example 1 was impregnated into an organic binder-containing emulsion and dried in the same manner as in Example 1. At that time, the organic binder-containing emulsion is obtained by adding Na salt, which is an anionic surfactant, to the organic binders of the types shown in Table 1, and the organic binder remaining on the mat after drying has a predetermined adhesion rate. The concentration and impregnation amount of the organic binder-containing emulsion were adjusted as described above.
After that, in the same manner as in Example 1, the organic binder adhesion rate in the holding sealing material of the catalyst carrier was measured, and the content ratio of the metal component contained in the organic binder attached to the holding sealing material of the catalyst carrier to the weight of the mat. Was measured. The results are shown in Table 1.
（触媒被毒に関する評価）
実施例１〜６及び比較例１〜３で作製した保持シール材から、縦横が１００ｍｍ、１００ｍｍのサンプルを切り出し、それぞれディーゼルエンジンの排ガス管に固定するとともに、マットを通過した排ガスがＳＣＲ触媒と接触するように装置を組み、排ガスを通過させた。ＳＣＲ触媒は、図３に示すような形状の多孔質炭化ケイ素からなる触媒担体にゼオライトを担持させたＳＣＲ触媒であり、サンプルが変わる毎に、ＳＣＲ触媒を変え、排ガスを通過させた。この後、排ガスと接触した実施例１〜６及び比較例１〜３に係るＳＣＲ触媒を用い、ＮＯｘ浄化率を測定することによりＳＣＲ触媒の性能を調べた。
(Evaluation of catalyst poisoning)
Samples having a length and width of 100 mm and 100 mm were cut out from the holding sealing materials prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, and fixed to the exhaust gas pipe of the diesel engine, and the exhaust gas passing through the mat came into contact with the SCR catalyst. The device was assembled so that the exhaust gas could pass through. The SCR catalyst is an SCR catalyst in which zeolite is supported on a catalyst carrier made of porous silicon carbide having a shape as shown in FIG. 3, and each time the sample is changed, the SCR catalyst is changed and the exhaust gas is passed. After that, the performance of the SCR catalyst was investigated by measuring the NOx purification rate using the SCR catalysts according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 in contact with the exhaust gas.
ＮＯｘ浄化率の測定は、ＮＯｘ浄化率測定装置（堀場製作所製触媒評価装置ＳＩＧＵ−２０００）を用いて行った。
ＮＯｘ浄化率測定装置は、ガス発生部と反応部とからなり、ガス発生部で発生させた擬似排ガスおよびアンモニアを、ＮＯｘ浄化率測定用サンプルであるＳＣＲ触媒をセットした反応部に流通させた。
擬似排ガスの組成（体積比）は、ＮＯ２：３５０ｐｐｍ（ＮＯ２／ＮＯｘ＝０．２５）、Ｏ２：１４％、Ｈ２Ｏ：１０％、Ｎ２：ｂａｌａｎｃｅであり、また、ＮＨ３／ＮＯｘ＝１である。
各ガスの流量を流量調節器を用いて調節することにより上記組成とした。また、反応部の温度を２００℃で一定とした。
そして、ゼオライトと擬似排ガスおよびアンモニアとが接触する条件として、空間速度（ＳＶ）を７００００ｈｒ−１に設定した。
そして、擬似排ガスがＮＯｘ浄化率測定用サンプルを流通する前のＮＯｘ濃度Ｎ０、および、擬似排ガスがＮＯｘ浄化率測定用サンプルを通過した後のＮＯｘ濃度Ｎ１を測定し、以下の式からハニカム触媒体のＮＯｘ浄化率を測定した。
ＮＯｘ浄化率（％）＝［（Ｎ０−Ｎ１）／Ｎ０］×１００
The NOx purification rate was measured using a NOx purification rate measuring device (catalyst evaluation device SIGU-2000 manufactured by HORIBA, Ltd.).
The NOx purification rate measuring device was composed of a gas generating section and a reaction section, and the simulated exhaust gas and ammonia generated in the gas generating section were circulated to the reaction section in which the SCR catalyst, which is a sample for measuring the NOx purification rate, was set.
The composition (volume ratio) of the simulated exhaust gas is NO 2 : 350 ppm (NO 2 / NOx = 0.25 ), O 2 : 14%, H 2 O: 10%, N 2 : balance, and NH 3 /. NOx = 1.
The above composition was obtained by adjusting the flow rate of each gas using a flow rate controller. Further, the temperature of the reaction section was kept constant at 200 ° C.
Then, the space velocity (SV) was set to 70,000 hr-1 as a condition for the zeolite to come into contact with the simulated exhaust gas and ammonia.
Then, the NOx concentration N0 before the simulated exhaust gas passes through the sample for measuring the NOx purification rate and the NOx concentration N1 after the simulated exhaust gas passes through the sample for measuring the NOx purification rate are measured, and the honeycomb catalyst body is measured from the following formula. The NOx purification rate of was measured.
NOx purification rate (%) = [(N0-N1) / N0] × 100
その結果、実施例１〜６に係るマットに排ガスを通過させた後、通過後の排ガスと接触させたＳＣＲ触媒と比較して、比較例１〜３に係るマットに排ガスを通過させた後、通過後の排ガスと接触させたＳＣＲ触媒は、ＮＯｘ浄化率が低下しており、金属成分に起因するＳＣＲ触媒の被毒によりＳＣＲ触媒の機能が劣化していることが明らかになった。 As a result, after the exhaust gas was passed through the mats according to Examples 1 to 6, the exhaust gas was passed through the mats according to Comparative Examples 1 to 3 as compared with the SCR catalyst which was brought into contact with the exhaust gas after passing. It was clarified that the NOx purification rate of the SCR catalyst brought into contact with the exhaust gas after passing was lowered, and the function of the SCR catalyst was deteriorated due to the poisoning of the SCR catalyst due to the metal component.
また、表１の実施例の結果に示されているように、非イオン界面活性剤を使用することにより、マット材を構成する無機繊維に付着した金属成分の含有割合を大きく減少させることができることが分かった。
一方、比較例に係るマット材では、非イオン界面活性剤を使用しておらず、金属成分の含有割合は、実施例に比べて多かった。
Further, as shown in the results of the examples in Table 1, by using a nonionic surfactant, the content ratio of the metal component adhering to the inorganic fibers constituting the mat material can be significantly reduced. I found out.
On the other hand, in the mat material according to the comparative example, the nonionic surfactant was not used, and the content ratio of the metal component was higher than that in the example.
１０ マット材
１１ 凸部
１２ 凹部
２０ ハニカム触媒
２１ 貫通孔
２２ 隔壁
２３ 外周壁
２４ 一方の端部（排ガス流入側端部）
２５ 他方の端部（排ガス流出側端部）
２６ マット材
２８ 固定用具
２９ 板状部材
３０ 集合体
１００ 定置式脱硝装置
２００、３００ 排ガス浄化装置
２１０、３１０ マット材
２２０ 排ガス浄化セラミックフィルター
２２０ａ 排ガス流入型端面
２２０ｂ 排ガス流出型端面
２２５ セル
２２６ セル壁
２２８ 封止材
２３０、３３０ 金属ケーシング
３２０ 排ガス浄化触媒コンバータ
３２５ 貫通孔
３２６ 隔壁
３２７ 外周コート層
10
25 The other end (exhaust gas outflow side end)
26
Claims (8)
前記有機バインダと前記無機繊維との合計重量に対する前記有機バインダの含有割合は、４．５重量％を超え、１２重量％以下であり、
前記有機バインダに含まれる金属成分の含有割合は、前記マット材の重量に対して０ｐｐｍを超え、５０ｐｐｍ以下であり、
前記有機バインダは、炭素数１２〜１８の親油基を有する非イオン界面活性剤を含むことを特徴とするマット材。 A mat material made of inorganic fibers to which an organic binder is attached.
The content ratio of the organic binder to the total weight of the organic binder and the inorganic fiber is more than 4.5% by weight and 12% by weight or less.
Content of the metal component contained in the organic binder is greater than 0ppm with respect to the weight of the mat member state, and are less 50 ppm,
The organic binder is a mat material containing a nonionic surfactant having a lipophilic group having 12 to 18 carbon atoms.
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