JP7265870B2 - マット材 - Google Patents
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Description
上記積層マットに巻き付けられた有機シートとからなるマット材であって、
上記積層マットは、マットの長手方向の長さが最も長い第1の主面と、上記第1の主面の反対側でマットの長手方向の長さが最も短い第2の主面と、マットの長手方向に平行な第1の長側面と、上記第1の長側面の反対側の第2の長側面とを有し、
上記有機シートは、上記積層マットの上記第1の主面、上記第1の長側面、上記第2の主面及び上記第2の長側面に連続的に巻き付けられており、
上記有機シートは、上記積層マットの上記第1の主面の少なくとも一部又は上記第2の主面の少なくとも一部に接着されていることを特徴とする。
積層マットの第2の主面は巻き付け時に内側になる面であるが、こちらの面を有機シートの接着面とすると巻き付け時の作業性がより向上するため好ましい。
露出部が形成されているということは、露出部を設けない場合に比べて有機シートの使用量が少ないということになる。有機シートは使用時に加熱されることにより有機ガス分を放出する原因となるのでその使用量が少ないほうが好ましい。
上記有機シートが上記積層マットに接着されている主面では、上記積層マットの幅方向の全体にわたって上記有機シートが上記積層マットに接着されていることが好ましい。
このようになっていると、巻き付け性により優れたマット材とすることができる。
これらの材料は柔軟性及び弾性に優れており、ヒートシールにより積層マットに接着することができるため好ましい。
ヒートシールにより有機シートを積層マットを構成する無機繊維に融着させることにより、確実に有機シートを積層マットに接着することができる。
また、熱板で押圧することで接着が可能であり、有機シートを接着する工程が簡便である。
接着剤を使用すると接着部位の設定が容易になる。
例えば、マット材の中央部分は強度の強い接着剤を用いて接着し、マット材の端部には弱い接着剤を用いることができる。
このようにすると巻き付け時に強くテンションがかかる端部については、マット材と有機シートが程よく剥がれるために有機シートが巻き付け性を阻害しないようにすることができる。
以下、本発明のマット材について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図1(a)に示すマット材10は、マットが複数枚積層されてなる積層マット20と、積層マット20に巻き付けられた有機シート30とからなる。
第1のマット21はその長手方向(図1(a)中、両矢印Lで示す方向)の長さが長いマットであり、第2のマット22はその長手方向の長さが短いマットである。
第1の主面23は第1のマット21の下側の主面であり、第2の主面24は第2のマット22の上側の主面である。
第1の短側面27には凹部、第2の短側面28には凸部がそれぞれ形成されている。凹部と凸部は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管にマット材を巻きつける際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
なお、図1(a)中、両矢印Tで示す方向がマット材の厚さ方向である。
有機シート30には巻き付け開始部31と巻き付け終了部32が存在しており、巻き付け開始部31と巻き付け終了部32は積層マット20の第2の主面24に存在している。
すなわち、有機シート30は積層マット20の第2の主面24の巻き付け開始部31から、第1の長側面25、第1の主面23、第2の長側面26を経て第2の主面24の巻き付け終了部32まで連続的に巻き付けられている。
露出部が形成されているということは、露出部を設けない場合に比べて有機シートの使用量が少ないということになる。有機シートは使用時に加熱されることにより有機ガス分を放出する原因となるのでその使用量が少ないほうが好ましい。
図1(a)及び図1(b)に示すマット材10では、有機シート30は積層マット20の第2の主面24に接着されている。図1(a)及び図1(b)には、有機シート30が積層マット20の第2の主面24に接着されている部分の有機シート30に斜線でハッチングを示している。
有機シート30が積層マット20に接着されているのは第2の主面24だけであり、有機シート30は第1の主面23、第1の長側面25、第2の長側面26には接着されていない。
なお、露出部29の幅は図1(a)で両矢印W3で示す長さである。
積層マット20の第2の主面24は巻き付け時に内側になる面であるが、こちらの面が有機シート30の接着面となっていると巻き付け時の作業性がより向上する。
本明細書において有機シートが積層マットに接着されている部位の伸びる方向は、有機シートが積層マットに接着されている部位の形状を見て、長辺の方向がどちらになるかにより判断する。
図1(a)及び図1(b)に示すマット材10では、有機シート30が積層マット20に接着されている部位を長方形のハッチングで示している。この長方形2つの長辺の方向は、積層マット20の第2の主面24の長手方向に沿った向きとなっていることから、このマット材10では有機シート30が積層マット20に接着されている部位は積層マット20の第2の主面24の長手方向に沿った向きに伸びていると判断できる。
有機シートが積層マットに接着されている部位が積層マットの主面の長手方向に沿った向きに伸びていると、巻き付け性により優れたマット材とすることができる。
ヒートシールにより有機シートを積層マットを構成する無機繊維に融着させることにより、確実に有機シートを積層マットに接着することができる。
また、熱板で押圧することで接着が可能であり、有機シートを接着する工程が簡便である。
接着剤を使用すると接着部位の設定が容易になる。
例えば、マット材の中央部分は強度の強い接着剤を用いて接着し、マット材の端部には弱い接着剤を用いることができる。
このようにすると巻き付け時に強くテンションがかかる端部については、マット材と有機シートが程よく剥がれるために有機シートが巻き付け性を阻害しないようにすることができる。
マット材を構成するマットは無機繊維からなる。無機繊維は、特に限定されず、アルミナ-シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等であってもよい。また、ガラス繊維や生体溶解性繊維であってもよい。耐熱性や耐風蝕性等、マット材に要求される特性等に応じて変更すればよく、各国の環境規制に適合できるような太径繊維や繊維長のものを使用するのが好ましい。
積層マットの長手方向の長さ(図1(a)で両矢印Lで示す長さで、第1の主面を有するマットの長手方向の長さ)が300~1300mmであることが好ましい。
積層マットの幅方向の長さ(図1(a)で両矢印Wで示す長さ)が40~400mmであることが好ましい。
積層マットの厚さ(図1(a)で両矢印Tで示す長さ)が2~30mmであることが好ましい。
積層マットの厚さが2mm未満であると、その厚さが薄すぎるため、断熱性能や防音性能が低下してしまう。一方、積層マットの厚さが30mmを超えると、柔軟性が低下し、装着対象となる部材への装着性が低下する。
また、積層マットを構成するマット1枚の厚さは、複数枚のマットごとに異なっていても同じであってもよいが、1枚の厚さが1~15mmであることが好ましい。
積層マットには、積層マットの長手方向側の端部のうち、一方の端部である第1の端部には凸部が形成されており、他方の端部である第2の端部には凹部が形成されていることが好ましい。積層マットの凸部及び凹部は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管に積層マットを巻きつける際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっていることが好ましい。
また、積層マットは凸部及び凹部が形成されていない形状であってもよい。
抄造法の場合、例えば、以下の方法により製造することができる。
無機繊維を開繊し、開繊した無機繊維を溶媒中に分散させて混合液とする。底面にろ過用のメッシュが形成された成形器に混合液を流し込み、混合液中の溶媒を脱溶媒処理することで無機繊維集合体を得る。そして、無機繊維集合体を乾燥することによりマットを得ることができる。
ニードリング法の場合、例えば、以下の方法により製造することができる。
塩基性塩化アルミニウム水溶液とシリカゾル等とを原料とする紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して3~10μmの平均繊維径を有する無機繊維前駆体を作製する。続いて、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、焼成処理を施すことによりマットを得ることができる。この焼成処理の前後のいずれかにニードルパンチング処理を行い、無機繊維同士を交絡させる。
また、積層マットを構成するマットは凸部及び凹部が形成されていない形状であってもよい。
また、上記有機シートは樹脂フィルムからなることも好ましい。
有機シートは、ポリエステル、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群から選択された少なくとも1種の樹脂からなることが好ましい。
これらの材料は柔軟性及び弾性に優れており、ヒートシールにより積層マットに接着することができるため好ましい。
他に使用できる有機繊維としては、PP(ポリプロピレン)、レーヨン等が挙げられる。
また、有機シートが樹脂フィルムである場合、樹脂フィルムを構成する有機材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリエチレン)等が挙げられる。
有機シートの目付量が上記範囲であると、巻き付け性を阻害することがなく、マットの脱落が生じない程度に複数枚のマットの相対位置を安定させることができる。
有機シートの目付量が上記範囲であると、巻き付け性を阻害することがなく、マットの脱落が生じない程度に複数枚のマットの相対位置を安定させることができる。
図2(a)は、マット材の別の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示すマット材のB-B線断面図である。
図2(a)及び図2(b)に示すマット材11は、図1(a)に示すマット材10と、積層マット20の構成は同じであり、有機シート30を巻き付けて接着する形態が異なる。
巻き付け開始部31の有機シートと巻き付け終了部32の有機シート間が接着されていて、さらに巻き付け開始部31の有機シートは積層マット20の第2の主面24に接着されている。
また、有機シート30が積層マット20に接着されている部位は、積層マット20の主面の長手方向に沿った向きに伸びている。
有機シート30が積層マット20に接着されている部位の幅は図2(a)で両矢印W4で示す長さである。
図3(a)及び図3(b)に示すマット材12は、図1(a)に示すマット材10と、積層マット20の構成は同じであり、有機シート30を巻き付けて接着する形態が異なる。
また、積層マット20の第2の主面24において、積層マット20の幅方向の全体にわたって有機シート30が積層マット20に接着されている。
また、有機シート30が積層マット20に接着されている部位は、積層マット20の主面の長手方向に沿った向きに伸びている。
このような形態でも本発明のマット材の効果を発揮させることができる。
排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管の形状は特に限定されるものではないが、円柱状、角柱状、円管状、角管状等とすることができる。
また、排ガス処理体は貫通孔のいずれかの端部が交互に封止されてなるDPF(ディーゼルパティキュレートフィルター)であってもよい。
排ガス処理体を構成する素材は特に限定されないが、炭化ケイ素質及び窒化ケイ素質等の非酸化物、並びに、コージェライト及びチタン酸アルミニウム等の酸化物を用いることができる。
この際、有機シートは積層マットの第2の主面に接着されていることが好ましい。このようにすると巻き付け時の作業性が向上する。
また、本発明のマット材は、巻き付け時にマット同士が適度に滑ってマット間でずれることができるため、巻き付け性の指標であるSeamGapが小さくなる。
SeamGapは、凸部と凹部が嵌合する位置での凸部と凹部の間の隙間の長さであり、これが短いほど巻き付け性が良いことを意味する。
まず、積層マットを構成するマットを作製し、マットを積層することで積層マットを作製する。
マットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、抄造法又はニードリング法により得たシート状部材を所定形状に打ち抜くことにより得ることができる。
積層させるマットの数は、マット材に求められる保持力や断熱性能に応じて変更すればよい。
また、巻き付け開始部の有機シートと巻き付け終了部の有機シートの間の接着を接着剤により行う場合も、当該部位に接着剤を塗布しておく。
必要に応じて乾燥等を行い接着剤の接着力を発揮させる。
巻き付け開始部の有機シート及び巻き付け終了部の有機シートと積層マットを一度のヒートシールで接着してもよい。
上記工程により本発明のマット材を製造することができる。
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
抄造法により、目付量(単位面積当たりの繊維重量)が1050g/m2である、無機繊維(ムライト繊維)からなるシート状部材を作製した。
このシート状部材を打ち抜き加工して、長手方向の長さ673mm、幅98mm、厚さ6.8mmの第1のマットと長手方向の長さ630mm、幅98mm、厚さ6.8mmの第2のマットを作製した。第1のマットと第2のマットは図1(a)に示すような凹部及び凸部を有する形状である。
第1のマットに第2のマットを積層して積層マットとした。
積層マットの第2の主面に有機シートをヒートシールにより接着した。
ヒートシールの条件は100℃で5秒加熱である。
有機シートが積層マットに接着されている部位の長さ(図1(a)で両矢印L1で示す長さ)は不織布の幅の500mmである。
有機シートが積層マットに接着されている部位の幅(図1(a)で両矢印W1で示す長さと両矢印W2で示す長さの合計)は60mmであり、露出部の幅(図1(a)で両矢印W3で示す長さ)は38mmである。
図3(a)及び図3(b)に示すように、有機シートを積層マットに巻き付けた。
積層マットの第2の主面の側で、有機シートの巻き付け開始部と巻き付け終了部を重ねて、積層マットの第2の主面の全面に有機シートをヒートシールにより接着した。
ヒートシールの条件は100℃で5秒加熱である。
有機シートが積層マットに接着されている部位の長さは不織布の幅の500mmである。
積層マットの第1の主面の側では有機シートと積層マットは接着していない。
図2(a)及び図2(b)に示すように、有機シートを積層マットに巻き付けた。
積層マットの第2の主面の側で、有機シートの巻き付け開始部と巻き付け終了部を重ねて、積層マットとともにヒートシールにより接着した。
ヒートシールの条件は100℃で5秒加熱である。
有機シートが積層マットに接着されている部位の長さは不織布の幅の500mmである。
有機シートが積層マットに接着されている部位の幅(図2(a)で両矢印W4で示す長さ)は30mmである。
実施例2において、有機シートを積層マットに接着する主面を第2の主面から第1の主面に変更した。
すなわち、積層マットの第1の主面の全面に有機シートをヒートシールにより接着した。
積層マットの第2の主面の側では有機シートと積層マットは接着していない。
図4は、比較例1において製造したマット材を模式的に示す斜視図である。
比較例1では、図4に示すようなマット材13を製造した。
マット材13では、2本のフィルムバンド130a及び130bで積層マット20を結束した。フィルムバンド130a及び130bは積層マット20と接着されていない。
フィルムバンドはOPP(2軸延伸ポリプロピレンフィルム)であり、フィルムバンドの目付量は60g/m2である。
フィルムバンドが積層マットを結束する部位の長さ(図4で両矢印L2及びL3で示す長さ)はそれぞれ30mmである。
φ200mmの円柱状の基体に対し、実施例1~4及び比較例1に係るマット材をそれぞれ巻き付けた。
巻き付けの際には積層マットの第2の主面(第2のマット)を基体側とし、第1の主面(第1のマット)が外側になるようにした。
巻き付けた際の、凸部と凹部が嵌合する位置での凸部と凹部の間の隙間(Seam Gap)を、内側のマット(第2のマット)と外側のマット(第1のマット)のそれぞれにつき測定した。
その結果を表1にまとめた。
マット材を構成する第1のマットの一方の端部を固定して、マット材の長手方向が鉛直方向となるようにマット材を吊るした。さらに、第1のマットを固定した端部(マット材を吊るした際の上側の端部)と反対側の端部(マット材を吊るした際の下側の端部)において第2のマットにステンレス板を吊るして第2のマットに下向きの荷重を加えた。
ステンレス板の枚数を変化させて荷重を変化させ、この状態で5秒間位置ずれを生じない荷重の最大値を求めた。この数値が大きいほど、複数枚のマットの相対位置が安定しており、マットの脱落が生じにくいこととなる。
測定結果を表1にまとめた。
また、実施例1~4では脱落試験の結果も良好であり、実施例1~4の構成とすることによってマットの脱落が生じない程度に複数枚のマットの相対位置を安定させることができることがわかる。
図5(a)及び図5(b)は、実施例3と比較例1の巻き付け試験でのマット材の巻き付け状態をそれぞれ示す写真である。
図5(b)に示すように比較例1では内側のマットにたわみが発生しているが、図5(a)に示すように実施例3では内側のマットにたわみが発生していないことが分かる。
このことからも、本発明のマット材は巻き付け性に優れたマット材であるといえる。
20 積層マット
21 第1のマット
22 第2のマット
23 積層マットの第1の主面
24 積層マットの第2の主面
25 積層マットの第1の長側面
26 積層マットの第2の長側面
27 積層マットの第1の短側面
28 積層マットの第2の短側面
29 露出部
30 有機シート
31 巻き付け開始部
32 巻き付け終了部
130a、130b フィルムバンド
Claims (12)
- 無機繊維を含む平面視矩形のマットが複数枚積層され、各マットの長手方向の長さが、積層されるにつれて順次長くなるように構成された積層マットと、
前記積層マットに巻き付けられた有機シートとからなるマット材であって、
前記積層マットは、マットの長手方向の長さが最も長い第1の主面と、前記第1の主面の反対側でマットの長手方向の長さが最も短い第2の主面と、マットの長手方向に平行な第1の長側面と、前記第1の長側面の反対側の第2の長側面とを有し、
前記有機シートは、前記積層マットの前記第1の主面、前記第1の長側面、前記第2の主面及び前記第2の長側面に連続的に巻き付けられており、
前記有機シートは、前記積層マットの前記第1の主面の少なくとも一部又は前記第2の主面の少なくとも一部のみに接着されていることを特徴とするマット材。 - 前記有機シートは前記積層マットの前記第2の主面に接着されている請求項1に記載のマット材。
- 前記有機シートが前記積層マットに接着されている主面において、前記有機シートの巻き付け開始部と巻き付け終了部が存在し、前記有機シートの前記巻き付け開始部及び前記巻き付け終了部が前記積層マットに接着されていて、前記巻き付け開始部と前記巻き付け終了部の間に前記有機シートが存在せずに前記積層マットの主面が露出する露出部が形成されている請求項1又は2に記載のマット材。
- 前記有機シートが前記積層マットに接着されている主面において、前記有機シートの巻き付け開始部と巻き付け終了部が存在し、前記巻き付け開始部の有機シートと前記巻き付け終了部の有機シートが重なって接着されている請求項1又は2に記載のマット材。
- 前記巻き付け開始部と前記巻き付け終了部の接着部に重なる領域のみで、前記有機シートは、前記積層マットに1箇所以上接着されている請求項4に記載のマット材。
- 前記有機シートが前記積層マットに接着されている主面において、前記有機シートの巻き付け開始部と巻き付け終了部が存在し、
前記有機シートが前記積層マットに接着されている主面では、前記積層マットの幅方向の全体にわたって前記有機シートが前記積層マットに接着されている請求項1又は2に記載のマット材。 - 前記有機シートが前記積層マットに接着されている部位は、前記積層マットの主面の長手方向に沿った向きに伸びている請求項1~6のいずれか1項に記載のマット材。
- 前記有機シートは有機繊維からなる不織布である請求項1~7のいずれか1項に記載のマット材。
- 前記有機シートは樹脂フィルムからなる請求項1~8のいずれか1項に記載のマット材。
- 前記有機シートはポリエステル、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群から選択された少なくとも1種の樹脂からなる請求項1~9のいずれか1項に記載のマット材。
- 前記有機シートはヒートシールにより前記積層マットに接着されている請求項1~10のいずれか1項に記載のマット材。
- 前記有機シートは接着剤により前記積層マットに接着されている請求項1~10のいずれか1項に記載のマット材。
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