JP7432552B2 - マット材、排ガス浄化装置及びマット材の製造方法 - Google Patents

マット材、排ガス浄化装置及びマット材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、マット材、排ガス浄化装置及びマット材の製造方法に関する。
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、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。
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、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集合体からなるマット材とから構成される排ガス浄化装置が種々提案されている。このマット材は、自動車の走行等により生じる振動や衝撃により、排ガス処理体がその外周を覆うケーシングと接触して破損するのを防止することや、排ガス処理体とケーシングとの間から排ガスが漏れることを防止すること等を主な目的として配設されている。そのため、マット材には、圧縮されることによる反発力で発生する面圧を高め、排ガス処理体を確実に保持する機能が求められている。
このようなマット材として、特許文献１には、無機短繊維と有機質バインダーとを抄造法によって一体化してなるシート状の成形体からなり、有機質バインダーの焼失によって成形体の厚み方向に１．３～６倍に膨張して無機短繊維による復元面圧を生じるものであり、成形体内の単位平面積１００ｃｍ２当たりの繊維質量がどの部分においても質量平均値±８％以内となっていることを特徴とする自動車排気ガス浄化用触媒コンバータのシール材が開示されている。
また、特許文献１には、当該シール材を製造する方法として、無機短繊維を媒体に分散させてスラリーを調製し、それを抄造法で所望形状にシート成形した後乾燥し、必要に応じて裁断する際に、有機質バインダーをスラリーに存在させるか、シート成形した後に添加するか、又はその両方であり、しかも乾燥は圧縮力を付与しながら行うことを特徴とするシール材の製造方法が開示されている。
特開２００３－２６２１１６号公報
特許文献１には、抄造法によりマット材を製造する方法が記載されているが、得られたマット材は、初期圧縮面圧が充分に高くないという問題点があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、初期圧縮面圧が充分に高いマット材を提供することである。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特許文献１に係るマット材の初期圧縮面圧が低い理由が、マット材を抄造する際に用いる無機繊維が分散した無機繊維分散液に、無機繊維同士が縒れたコヨリが多数存在することであることを突き止めた。
本発明のマット材は、無機繊維に無機バインダ及び有機バインダが添着されたマット材であって、上記マット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧が９００ｋＰａ以上であることを特徴とする。
本発明のマット材では、無機繊維に無機バインダが添着されている。無機バインダは無機繊維表面に凹凸を形成する。このような凹凸は、無機繊維同士の摩擦係数を向上する。その結果、マット材の初期圧縮面圧も向上する。
本発明のマット材では、無機繊維に有機バインダが添着されている。有機バインダにより無機繊維同士が滑りやすくなるので、無機繊維に強い応力がかかった場合、無機繊維がずれることができ、無機繊維が破損されにくくなる。その結果、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる。
本発明のマット材では、マット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧が９００ｋＰａ以上であるので、初期圧縮面圧が充分に高い。
そのため、本発明のマット材を排ガス浄化装置に用いた場合、排ガスの漏れや、ガス圧により排ガス処理体が金属ケーシングから脱落することを防ぐことができる。
本発明のマット材では、上記マット材に対する上記無機バインダの重量割合が、０ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。
本発明のマット材に含まれる無機バインダの重量割合が上記範囲である場合、無機繊維の表面に形成される凹凸が充分に多くなり、無機繊維同士の摩擦係数が向上する。その結果、マット材の初期圧縮面圧も向上する。
本発明のマット材では、上記マット材に対する上記有機バインダの重量割合が、０ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。
本発明のマット材に含まれる有機バインダの重量割合が上記範囲である場合、無機繊維同士が充分に滑りやすくなり、無機繊維が破損されにくくなる。そのため、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる。
本発明のマット材では、上記無機バインダ及び上記有機バインダが、それぞれ分散した状態で上記無機繊維の表面に添着されていることが好ましい。
無機バインダ及び有機バインダが、それぞれ分散した状態で無機繊維の表面に添着されていると、無機繊維の表面に斑なく無機バインダ及び有機バインダが添着されることになる。そのため、無機バインダ及び有機バインダを含むことによる、マット材の初期圧縮面圧が向上する効果、及び、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる効果が向上する。
本発明のマット材は、さらに高分子系分散剤を含有していることが好ましい。
本発明のマット材を製造する場合において、無機バインダ及び有機バインダを無機繊維の表面に添着させる際に、高分子系分散剤を用いると、無機バインダ及び有機バインダが、均一に無機繊維表面に添着しやすくなる。
本発明のマット材では、上記無機バインダ及び上記有機バインダからなる凝集体が、上記無機繊維の表面に添着されていてもよい。
無機繊維の表面に、無機バインダ及び有機バインダからなる凝集体が添着されていたとしても、マット材の初期圧縮面圧が向上する効果、及び、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる効果を得ることができる。
本発明のマット材は、抄造マットであってもよい。
抄造マットは、無機繊維を抄いて製造されるので、製造中に無機繊維が損傷しにくい。そのため、マット材の初期圧縮面圧を向上しやすくなる。
本発明のマット材は、無機繊維分散液に含まれる無機繊維の水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３である無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合した無機繊維－バインダ混合液を抄造してなることが好ましい。
マット材に面圧が生じる理由は、無機繊維同士の接点において摩擦が生じ、無機繊維が動くことを阻害する力が生じるためである。マット材において、無機繊維同士の接点の数が多いと、摩擦が発生する箇所が多くなるので、マット材の面圧は向上する。
マット材に、無機繊維同士が縒れたコヨリが存在すると、コヨリを形成する無機繊維が束になってしまうので、コヨリを一つの無機繊維とみなせる。そのため、マット材における無機繊維の数が減少することになる。また、マット材に含まれる無機繊維全体の比表面積が小さくなる。そうすると、マット材における無機繊維同士の接点の数が少なくなり、マット材の初期圧縮面圧が低くなる傾向がある。
水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３である無機繊維分散液では、無機繊維同士が縒れたコヨリの存在割合が低くなる。また、このような無機繊維分散液を用いて製造されたマット材でもコヨリの存在割合は低くなる。そのため、マット材における無機繊維同士の接点の数を充分に多くすることができ、その結果、マット材の初期圧縮面圧も向上する。
また、このような無機繊維分散液を用いて製造されたマット材では、無機繊維が均一に分散するので、応力を分散しやすくなる。そのため、マット材に連続的に応力がかかった場合でも、無機繊維が破損されにくくなる。その結果、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる。
本発明のマット材では、上記マット材が、上記無機繊維同士が縒れたコヨリを含み、上記マット材の厚さ方向に平行な断面において、上記マット材の断面の面積に対する上記コヨリの断面の面積の割合が、０．５％以上、１０％以下であることが好ましい。
マット材の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合が上記範囲であると、コヨリの存在割合が適度な割合となるので、マット材の初期圧縮面圧が向上する。
本発明のマット材は、上記マット材を、嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３に圧縮し、その後、嵩密度０．４５ｇ／ｃｍ３に開放することを１サイクルとした際に、１０００サイクル後に、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮された上記マット材の圧縮面圧が１７５ｋＰａ以上であることが好ましい。
このようなマット材は、圧縮面圧が劣化しにくいので、排ガス浄化装置用のマット材として適している。
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングとの間に配置され、上記排ガス処理体を保持する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、上記本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、上記本発明のマット材を備えている。そのため、マット材の初期圧縮面圧が充分に高く、排ガスの漏れや、ガス圧により排ガス処理体が金属ケーシングから脱落することを防ぐことができる。
本発明のマット材の製造方法は、解繊前無機繊維に、水を加えて上記解繊前無機繊維を解繊し、無機繊維分散液を作製する解繊工程と、上記無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合し、無機繊維－バインダ混合液とする無機繊維－バインダ混合液作製工程と、上記無機繊維－バインダ混合液を抄造及び脱水してマット前駆体とする抄造工程と、上記マット前駆体を加熱加圧してマット材とする加熱加圧工程とを含むことを特徴とする。
本発明のマット材の製造方法では、上記解繊工程では、解繊後の上記無機繊維の水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３となるように前記解繊前無機繊維を解繊する。
解繊後の無機繊維の水中嵩比重を上記範囲とすることで、無機繊維分散液におけるコヨリの存在割合を低くすることができる。
図１は、本発明に係るマット材の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。 図３Ａは、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。 図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ線断面図である。 図４は、実施例１に係るマット材を厚さ方向に平行な断面の断面写真である。
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材について説明する。
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好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
本発明に係るマット材を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係るマット材の一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示すように、マット材１０は、平面視矩形であり、マット材１０を対象物に巻き付ける際に、端部同士が嵌合するように、マット材１０の一方の端部１１には凸部１１ａが設けられており、もう一方の端部１２に凹部１２ａが設けられている。
このような凸部１１ａ及び凹部１２ａが設けられていると、マット材１０を後述する排ガス浄化装置に配置した際に、シール性が向上する。
なお、図１に示すマット材１０では、凸部１１ａ及び凹部１２ａは、マット材１０の短手方向の中心に形成されているが、本発明のマット材では、凸部及び凹部は、互いに勘合できればマット材の短手方向の中心に形成されていなくてもよい。例えば、凸部の側面が、マット材の側面と一体化していてもよい。すなわち、マット材を平面視した際に、端部がＬ字状に形成されていてもよい。
また、図１に示すマット材１０では、凸部１１ａ及び凹部１２ａは矩形であるが、本発明のマット材では、凸部及び凹部は、互いに勘合できれば、三角形や半円形等の別の形状であってもよい。
また、図１に示すマット材１０では、凸部１１ａ及び凹部１２ａが形成されていたが、本発明のマット材は、マット材の端部に凸部及び凹部を有していなくてもよい。
このような形状としては、例えば、マット材を平面視した際に平行四辺形である形状が挙げられる。なお、平行四辺形は矩形を含む。マット材がこのような形状である場合、マット材を対象物に巻き付けた際に、一方の端部ともう一方の端部を丁度接触させることができる。また、マット材の一方の端部ともう一方の端部は直線状に形成されている必要は無く、例えば、一方の端部ともう一方の端部とが丁度接触するようなギザギザが形成されていてもよい。
マット材１０は、無機繊維に無機バインダ及び有機バインダが添着されたマット材であって、マット材１０を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧が９００ｋＰａ以上である。
また、上記初期圧縮面圧は、９５０ｋＰａ以上であることが好ましく、１０００ｋＰａ以上であることがより好ましい。また、上記初期圧縮面圧は、１４００ｋＰａ以下であることが好ましく、１２００ｋＰａ以下であることがより好ましい。
マット材１０では、無機繊維に無機バインダが添着されている。無機バインダは無機繊維表面に凹凸を形成する。このような凹凸は、無機繊維同士の摩擦係数を向上する。その結果、マット材１０の初期圧縮面圧も向上する。
マット材１０では、無機繊維に有機バインダが添着されている。有機バインダにより無機繊維同士が滑りやすくなるので、無機繊維に強い応力がかかった場合、無機繊維がずれることができ、無機繊維が破損されにくくなる。その結果、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる。
マット材１０では、マット材１０を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧が９００ｋＰａ以上であるので、初期圧縮面圧が充分に高い。
そのため、マット材１０を後述する排ガス浄化装置に用いた場合、排ガスの漏れや、ガス圧により排ガス処理体が金属ケーシングから脱落することを防ぐことができる。
マット材１０の面圧は、例えば、加熱ヒーターを備えたＭＴＳ社製の熱間面圧測定装置を用いて測定することができる。
また、マット材１０を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３に圧縮し、その後、嵩密度０．４５ｇ／ｃｍ３に開放することを１サイクルとした際に、１０００サイクル後に、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮されたマット材１０の圧縮面圧が１７５ｋＰａ以上であることが好ましく、１７５～２３０ｋＰａであることがより好ましい。
このようなマット材１０は、圧縮面圧が劣化しにくいので、後述する排ガス浄化装置用のマット材として適している。
つまり、排ガス浄化装置では、排ガスが繰り返し流入する。そのため、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体及び金属ケーシングは、熱により繰り返し体積変化することになる。
排ガス処理体や金属ケーシングの体積変化に伴い、排ガス浄化装置に配置されたマット材は、圧縮及び開放が繰り返される。
マット材１０が上記特徴を有する場合、圧縮及び解放が繰り返し行われたとしてもマット材１０の圧縮面圧が充分に高いので、排ガス浄化装置に排ガスが繰り返し流入したとしても、排ガス処理体を金属ケーシング内に充分に保持することができる。
なお、本明細書において、上記１サイクルとは以下のことを意味する。
まず、マット材を加熱ヒーターを備えた熱間面圧測定装置の上部板と、下部板との間に配置する。
次に、室温において、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を圧縮した後、１０分間保持する。
その後、マット材を圧縮した状態で、４５℃／ｍｉｍの昇温速度で上部板を９００℃まで昇温し、下部板を６５０℃まで加熱する。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を開放し、その状態で５分間保持する。この圧縮及び開放は、マット材を装置になじませるための準備操作であり、明細書における１サイクルに含めない。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再圧縮し、１０分間保持する。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再解放し、１０分間保持する。
嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再圧縮する工程、及び、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再開放する工程が１サイクルである。
無機繊維の平均繊維長は、０．１～１０ｍｍであることが好ましく、０．２～８０ｍｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、マット材としての形状保持性が低下してしまう。さらに、マット材にしたときに無機繊維同士に好適な絡み合いが起こらず、充分な面圧を得ることが困難になる。
無機繊維の平均繊維長が１０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、抄造工程で水に無機繊維を分散した無機繊維分散液において、無機繊維同士の絡み合いが強くなりすぎるため、マット材としたときに無機繊維が不均一に集積しやすくなり、せん断強度も低下しやすくなる。
無機繊維長の測定は、ピンセットを使用して、マット材から無機繊維が破断しないように抜き取り、光学顕微鏡を使用して繊維長を測定する。
本明細書において、平均繊維長とは、マット材から無機繊維３００本を抜き取り、繊維長を計測した平均長さを意味する。マット材から無機繊維を破断せずに抜き取れない場合、マット材を脱脂処理して、脱脂済みマット材を水の中へ投入し、無機繊維同士の絡みをほぐしながら無機繊維が破断しないように採取すると良い。
マット材１０では、無機繊維の平均繊維径は、３～８μｍであることが好ましく、５～７μｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維径が３μｍ未満であると、強度が弱く、衝撃等により無機繊維が裁断されやすくなる。
無機繊維の平均繊維径が８μｍを超えると、繊維径が太すぎ無機繊維自体のヤング率が高くなりマット材の柔軟性が低くなりやすくなる。
無機繊維は、アルミナ繊維、アルミナ－シリカ繊維、シリカ繊維、グラスウール、ロックウール等が挙げられる。これらの中では、アルミナ－シリカ繊維であることが好ましい。
これらの無機繊維は耐熱性が高く、このような無機繊維により形成されたマット材は、温度変化によって形状変化しにくい。
さらに、無機繊維がアルミナ－シリカ繊維である場合、アルミナとシリカの組成比は、重量比でアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：シリカ（ＳｉＯ２）＝６０：４０～８０：２０であることが好ましく、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）：シリカ（ＳｉＯ２）＝７０：３０～７４：２６であることがより好ましい。
マット材１０では、無機繊維が２種以上併用されていてもよい。
マット材１０において、無機バインダの種類は特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等を用いることができる。
マット材１０では、無機バインダが２種以上併用されていてもよい。
マット材１０において、マット材１０に対する無機バインダの重量割合は、０ｗｔ％を超えることが好ましく、０．３ｗｔ％以上であることがより好ましい。また、当該重量割合は、１０ｗｔ％以下であることが好ましく、８ｗｔ％以下であることがより好ましい。
マット材１０に含まれる無機バインダの重量割合が上記範囲である場合、無機繊維の表面に形成される凹凸が充分に多くなり、無機繊維同士の摩擦係数が向上する。その結果、マット材の初期圧縮面圧も向上する。
マット材１０において、有機バインダの種類は特に限定されないが、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。
マット材１０では、有機バインダが２種以上併用されていてもよい。
マット材１０において、マット材１０に対する有機バインダの重量割合は、０ｗｔ％を超えることが好ましく０．３ｗｔ％以上であることがより好ましい。また、当該重量割合は、１０ｗｔ％以下であることが好ましく、８ｗｔ％以下であることがより好ましい。
マット材１０に含まれる有機バインダの重量割合が上記範囲である場合、無機繊維同士が充分に滑りやすくなり、無機繊維が破損されにくくなる。そのため、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる。
マット材１０は、有機バインダ及び無機バインダ以外に、高分子系分散剤、凝集剤、界面活性剤を含んでいてもよい。
マット材１０を製造する場合において、無機バインダ及び有機バインダを無機繊維の表面に添着させる際に、高分子系分散剤を用いると、無機バインダ及び有機バインダが、均一に無機繊維表面に添着しやすくなる。そのため、マット材１０の初期圧縮面圧が向上する効果、及び、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる効果が向上する。
また、このように製造されたマット材１０は、高分子系分散剤を含むことになる。
高分子系分散剤としては、特に限定されないが、ポリカルボン酸及び／又はその塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物及び／又はその塩、ポリアクリル酸及び／又はその塩、ポリメタクリル酸及び／又はその塩、ポリビニルスルホン酸及び／又はその塩、等のアニオン性高分子系分散剤、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等のノニオン性高分子系分散剤等の親水性合成高分子物質；ゼラチン、カゼイン、水溶性でんぷん等の天然親水性高分子物質；カルボキシメチルセルロース等の親水性半合成高分子物質等が挙げられる。
これらの中では、親水性合成高分子物質が好ましく、アニオン性高分子系分散剤がより好ましい。アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は５００～１０００００であることが好ましい。アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）による分子量測定から算出することができる。を用いることができる。
凝集剤としては、特に限定されないが、アクリルアミド等が挙げられる。
マット材１０を製造する場合において凝集剤を用いると、無機バインダ及び有機バインダが無機繊維に絡みつきやすくなる。
また、マット材１０の厚みは５～２０ｍｍであることが好ましい。
マット材の厚さが５ｍｍ未満であると、マット材の面圧が低下しやすくなる。また、マット材を後述する排ガス浄化装置に用いた際に、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体に体積変化が生じた場合、マット材は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。
マット材の厚みが２０ｍｍを超えると、柔軟性が失われるので扱いづらくなる。また、マット材を後述する排ガス処理体に巻き付けた際に、巻きジワや割れが生じやすくなる。
マット材１０の目付量（単位面積当たりの重量）は、特に限定されないが、２００～４０００ｇ／ｍ２であることが好ましく、９００～３０００ｇ／ｍ２であることがより好ましい。
マット材の目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分になりにくくなる。
マット材の目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マット材の嵩が低くなりにくい。
マット材１０の非圧縮時の嵩密度は、０．１０～０．３０ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．１０～０．２５ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
マット材の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３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。
マット材の嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、マット材が硬くなるためマット材が割れやすくなる。
マット材１０では、無機バインダ及び有機バインダが、それぞれ分散した状態で無機繊維の表面に添着されていることが好ましい。
無機バインダ及び有機バインダが、それぞれ分散した状態で無機繊維の表面に添着されていると、無機繊維の表面に斑なく無機バインダ及び有機バインダが添着されることになる。そのため、無機バインダ及び有機バインダを含むことによる、マット材１０の初期圧縮面圧が向上する効果、及び、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる効果が向上する。
なお、マット材１０では、無機バインダ及び有機バインダからなる凝集体が、無機繊維の表面に添着されていてもよい。
無機繊維の表面に、無機バインダ及び有機バインダからなる凝集体が添着されていたとしても、マット材１０の初期圧縮面圧が向上する効果、及び、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる効果を得ることができる。
マット材１０において、無機バインダ及び有機バインダがそれぞれ分散した状態で無機繊維の表面に添着されているかや、無機バインダ及び有機バインダからなる凝集体が無機繊維の表面に添着されているかは、マット材１０から無機繊維を取り出し、当該、無機繊維の表面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより、判別することができる。
マット材１０は、抄造マットであってもよく、ニードルマットであってもよいが、抄造マットであることが好ましい。
マット材１０が抄造マットである場合、マット材１０は、無機繊維を抄いて製造されるので、製造中に無機繊維が損傷しにくい。そのため、マット材１０の初期圧縮面圧を向上しやすくなる。
また、抄造を行う際に用いる無機繊維分散液に無機バインダ及び有機バインダを加えるだけで、得られる無機繊維に無機バインダ及び有機バインダを添着することができる。
また、マット材１０が抄造マットである場合、マット材１０は、無機繊維分散液に含まれる無機繊維の水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３である無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合した無機繊維－バインダ混合液を抄造してなることが好ましい。なお、無機繊維分散液において、無機繊維の水中嵩比重は、０．００２～０．０１ｇ／ｃｍ３であることがより好ましい。
マット材１０に面圧が生じる理由は、無機繊維同士の接点において摩擦が生じ、無機繊維が動くことを阻害する力が生じるためである。マット材１０において、無機繊維同士の接点の数が多いと、摩擦が発生する箇所が多くなるので、マット材１０の面圧は向上する。
マット材１０に、無機繊維同士が縒れたコヨリが存在すると、コヨリを形成する無機繊維が束になってしまうので、コヨリを一つの無機繊維とみなせる。そのため、マット材１０における無機繊維の数が減少することになる。また、マット材１０に含まれる無機繊維全体の比表面積が小さくなる。そうすると、マット材１０における無機繊維同士の接点の数が少なくなり、マット材１０の初期圧縮面圧が低くなる傾向がある。
水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３である無機繊維分散液では、無機繊維同士が縒れたコヨリの存在割合が低くなる。また、このような無機繊維分散液を用いて製造されたマット材１０でもコヨリの存在割合は低くなる。そのため、マット材１０における無機繊維同士の接点の数を充分に多くすることができ、その結果、マット材１０の初期圧縮面圧も向上する。
また、このような無機繊維分散液を用いて製造されたマット材１０では、無機繊維が均一に分散するので、応力を分散しやすくなる。そのため、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でも、無機繊維が破損されにくくなる。その結果、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる。
なお、本明細書においてマット材の無機繊維の水中嵩比重とは、以下の方法で測定された値のことを意味する。
まず、マット材を６００℃で１時間の条件で熱処理を行い有機成分を焼失させる。
次に、熱処理後のマット材から無機繊維を手で解しながら０．５ｇを採取する。その後、採取した無機繊維を８０ｍＬの水の入った容器に入れ、１０００ｒｍｐ、１０分間の条件で攪拌処理を行う。
次に、無機繊維を含む水溶液を１００ｍＬメスシリンダーに移し変え、さらに、当該水溶液のメニスカスの下面が１００ｍＬの目盛に位置するまで水を加える。
３０分間静置後、無機繊維の沈降高さを読み取り、無機繊維の沈降高さとメスシリンダーの底面の面積との積を無機繊維の水中体積とし、無機繊維の重量（０．５ｇ）を無機繊維の水中体積で除した値をマット材の無機繊維の水中嵩比重とする。
マット材１０は、界面活性剤を含む無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合した無機繊維－バインダ混合液を抄造してなることが好ましい。
無機繊維分散液を作製する場合、解繊前無機繊維に水を加え、解繊前無機繊維を破砕し短繊維化することにより解繊する。この際、界面活性剤の存在下で解繊を行うと、得られる無機繊維同士が縒れにくくなりコヨリが生じにくい。
コヨリが少ない無機繊維分散液を用いて、マット材１０を抄造すると、得られたマット材１０でもコヨリの存在割合が低くなり、マット材１０の初期圧縮面圧が向上する。また、マット材１０に連続的に応力がかかった場合でもマット材１０の圧縮面圧が低下しにくくなる。
界面活性剤の種類としては、特に限定されないが、ポリカルボン酸系界面活性剤、アクリル酸系界面活性剤等を挙げることができる。
これらの中では、ポリカルボン酸系界面活性剤が好ましい。ポリカルボン酸系界面活性剤は、繊維表面の負電荷を増大させることができ、無機繊維同士が反発するので、無機繊維同士がさらに縒れにくくなる。
マット材１０が抄造マットである場合、マット材１０は、無機繊維同士が縒れたコヨリを含み、マット材１０の厚さ方向に平行な断面において、マット材１０の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合が、０．５％以上であることが好ましく、０．７％以上であることがより好ましい。また、当該コヨリの断面の面積割合は、１０％以下であることが好ましく、９％以下であることがより好ましい。
マット材１０の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合が上記範囲であると、コヨリの存在割合が適度な割合となるので、マット材１０の初期圧縮面圧が向上する。
なお、本明細書において、マット材の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合とは、以下の方法により算出された値を意味する。
まず、マット材を厚さ方向に平行に切断し、切断面をスキャンする。次に、断面の任意の位置における縦×横＝５０×５０ｍｍの範囲を選択し、その範囲を画像データとして取得する。
得られた画像データを二値化し、コヨリの断面部分とそうでない断面を識別可能な状態とする。
次に、コヨリの断面の面積を算出し、その画像におけるコヨリの断面の面積の割合を算出する。
マット材の断面における選択する範囲を変更する以外は同様の操作を３回繰り返し、各画像におけるコヨリの断面の面積の割合の平均値をマット材の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合とする。
次に、マット材１０を用いた排ガス浄化装置について説明する。
なお、マット材１０を用いた排ガス浄化装置も本発明の一態様である。
図２は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図２に示すように、排ガス浄化装置１は、排ガス処理体２０と、排ガス処理体２０を収容する金属ケーシング３０と、排ガス処理体２０及び金属ケーシング３０との間に配置されるマット材１０とからなる。排ガス浄化装置１において、マット材１０は保持シール材として機能する。
排ガス浄化装置１はマット材１０を備えている。マット材１０の初期圧縮面圧が充分に高いので、排ガスの漏れや、ガス圧により排ガス処理体２０が金属ケーシング３０から脱落することを防ぐことができる。
次に、排ガス浄化装置１を構成する排ガス処理体２０について説明する。
図３Ａは、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ線断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、排ガス浄化装置１に含まれる排ガス処理体２０は、多数のセル２１がセル壁２２を隔てて長手方向に並設された円柱状のものである。
また、排ガス処理体２０では、各々のセル２１におけるいずれか一方が封止材２３によって目封じされた排ガスフィルタ（ハニカムフィルタ）である。
図３Ｂに示すように、内燃機関から排出され排ガス処理体２０に流入した排ガス（図３Ｂ中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、排ガス処理体２０の排ガス流入側端面に開口した一のセル２１に流入し、セル２１を隔てるセル壁２２を通過することになる。この際、排ガス中のＰＭがセル壁２２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、排ガス流出側端面に開口した他のセル２１から流出し、外部に排出される。
なお、図３Ａ及び図３Ｂに示す排ガス処理体２０は、セル２１のいずれか一方の端部が封止材２３で封止されているフィルタであるが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このような排ガス処理体は、触媒担体として好適に使用することが可能となる。
排ガス処理体２０は、炭化ケイ素や窒化ケイ素などの非酸化多孔質セラミックからなっていてもよく、サイアロン、アルミナ、コーデェライト、ムライト等の酸化多孔質セラミックからなっていてもよい。これらの中では、炭化ケイ素であることが好ましい。
排ガス処理体２０が炭化ケイ素質の多孔質セラミックである場合、多孔質セラミックの気孔率は特に限定されないが、３５～６０％であることが好ましい。
気孔率が３５％未満であると、排ガス処理体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が６０％を超えると、排ガス処理体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
また、多孔質セラミックの平均気孔径は５～３０μｍであることが好ましい。
平均気孔径が５μｍ未満であると、ＰＭが容易に目詰まりを起こすことがある。
平均気孔径が３０μｍを超えると、ＰＭが気孔を通り抜けてしまい、ＰＭを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがある。
なお、上記気孔率及び気孔径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定の従来公知の方法により測定することができる。
排ガス処理体２０の断面におけるセル密度は、特に限定されないが、好ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、好ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）である。また、より好ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より好ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。
排ガス処理体２０には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が好ましく、この中では、白金がより好ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
次に、排ガス浄化装置１を構成する金属ケーシング３０について説明する。
金属ケーシング３０は、略円筒形である。
金属ケーシング３０の内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、マット材１０が巻き付けられた排ガス処理体２０の直径より若干短くなっていることが好ましい。
金属ケーシング３０の内径がこのような長さであると、マット材１０が巻き付けられた排ガス処理体２０を金属ケーシング３０に圧入した後、マット材１０が圧縮されるので、マット材１０に面圧が生じる。
上記の通り、マット材１０の初期圧縮面圧は充分に高いので、排ガスの漏れや、ガス圧により排ガス処理体２０が金属ケーシング３０から脱落することを防ぐことができる。
金属ケーシング３０は、特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが好ましい。
次に、本発明のマット材の製造方法について説明する。
本発明のマット材の製造方法は、解繊前無機繊維に、水を加えて解繊前無機繊維を解繊し、無機繊維分散液を作製する解繊工程と、無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合し、無機繊維－バインダ混合液とする無機繊維－バインダ混合液作製工程と、無機繊維－バインダ混合液を抄造及び脱水してマット前駆体とする抄造工程と、マット前駆体を加熱加圧してマット材とする加熱加圧工程とを含む。
以下、各工程について詳述する。
［解繊工程］
解繊工程では、解繊前無機繊維に、水を加えて解繊前無機繊維を解繊し、無機繊維分散液を作製する。
解繊前無機繊維は、従来公知の方法で作製してもよく、市販のものであってもよい。
解繊前無機繊維を作製する方法としては、例えば、以下の方法が挙げあられる。
すなわち、塩基性塩化アルミニウムとシリカゾルを含む紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して無機繊維前駆体を作製する。次に、無機繊維前駆体を圧縮して、長方形のシート状物を作製し、圧縮したシート状物を焼成することにより、シリカ－アルミナ繊維からなる解繊前無機繊維を作製することができる。
解繊方法は、特に限定されないが、解繊前無機繊維を乾式解繊を行った後に水を加えて湿式解繊を行ってもよく、最初から水を加えて湿式解繊を行ってもよい。
解繊は、スラッシュパルパー、フェザーミル、ディスクミル、ベールオープナー、ビーター、ハンマーミル、カーディング、ウールビッカー等の機械を用いて行うことができる。
解繊は、１種の機械を用いて行ってもよく、２種以上の機械を用いて行ってもよい。
また、湿式解繊を行う場合は、スラッシュパルパーを用いて解繊することが好ましい。
スラッシュパルパーを用いた湿式解繊の方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
解繊前無機繊維１０ｋｇに対し水１，０００Ｌを加え、２０００～５０００ｒｐｍで５～６０分間の条件で、スラッシュパルパーにより撹拌することで、解繊前無機繊維を破砕し、短繊維化することで解繊する方法が挙げられる。
解繊工程では、解繊前無機繊維に、さらに界面活性剤を加えて解繊前無機繊維を解繊することが好ましい。
解繊前無機繊維の解繊時に界面活性剤が存在することにより、無機繊維同士が絡まることを低減することができる。その結果、解繊工程後の無機繊維分散液では、無機繊維同士が縒れたコヨリの存在割合が低くなる。
このようなコヨリの存在割合が低い無機繊維分散液を用いて、無機繊維－バインダ混合液作製工程、抄造工程及び加熱加圧工程を行うことにより、初期圧縮面圧が充分に高いマット材を製造することができる。また、このように製造されたマット材は、連続的に応力がかかった場合でも圧縮面圧が低下しにくくなる。
解繊工程において使用する界面活性剤の種類は、特に限定されないが、例えば、ポリカルボン酸系界面活性剤、アクリル酸系界面活性剤等を挙げることができる。
また、解繊工程において使用する界面活性剤の量は、特に限定されないが、水１Ｌに対し、０．１～１０ｇであることが好ましい。
解繊工程では、解繊後の無機繊維の水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ３となるように解繊前無機繊維を解繊することが好ましく、０．００２～０．０１ｇ／ｃｍ３となるように解繊前無機繊維を解繊することがより好ましい。
解繊後の無機繊維の水中嵩比重を上記範囲とすることで、無機繊維分散液におけるコヨリの存在割合を低くすることができる。
また、このような無機繊維分散液を用いて後述する工程を行い、マット材を製造すると、製造されるマット材に含まれるコヨリの存在割合も低くなる。
そのため、マット材における無機繊維同士の接点の数を充分に多くすることができ、その結果、マット材の初期圧縮面圧も向上する。
また、このような無機繊維分散液を用いて製造されたマット材では、無機繊維が均一に分散するので、応力を分散しやすくなる。そのため、製造されたマット材に連続的に応力がかかった場合でも、無機繊維が破損されにくくなる。その結果、製造されたマット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる。
なお、本明細書において解繊後の無機繊維の水中嵩比重とは、以下の方法で測定された値のことを意味する。
まず、解繊後の無機繊維を６００℃で１時間の条件で熱処理を行い乾燥させる。
次に、熱処理後の無機繊維を０．５ｇを採取する。その後、採取した無機繊維を８０ｍＬの水の入った容器に入れ、１０００ｒｍｐ、１０分間の条件で攪拌処理を行う。
次に、無機繊維を含む水溶液を１００ｍＬメスシリンダーに移し変え、さらに、当該水溶液のメニスカスの下面が１００ｍＬの目盛に位置するまで水を加える。
３０分間静置後、無機繊維の沈降高さを読み取り、無機繊維の沈降高さとメスシリンダーの底面の面積との積を無機繊維の水中体積とし、無機繊維の重量（０．５ｇ）を無機繊維の水中体積で除した値を解繊後の無機繊維の水中嵩比重とする。
［無機繊維－バインダ混合液作製工程］
無機繊維－バインダ混合液作製工程では、解繊工程で作製した無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合し、無機繊維－バインダ混合液とする。
無機バインダの種類は特に限定されないが、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等を用いることができる。
また、添加する無機バインダの重量は、無機繊維分散液に含まれる無機繊維の重量に対し、０ｗｔ％を超えることが好ましく、０．３ｗｔ％以上であることがより好ましい。また、当該重量割合は、１０ｗｔ％以下であることが好ましく、８ｗｔ％以下であることがより好ましい。
有機バインダの種類は特に限定されないが、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。
また、添加する有機バインダの重量は、無機繊維分散液に含まれる無機繊維の重量に対し、０ｗｔ％を超えることが好ましく、０．３ｗｔ％以上であることがより好ましい。また、当該重量割合は、１０ｗｔ％以下であることが好ましく、８ｗｔ％以下であることがより好ましい。
なお、本工程において、無機繊維分散液に、さらに高分子系分散剤、凝集剤、界面活性剤を加えてもよい。
無機繊維分散液に高分子系分散剤を加える場合、無機バインダ及び有機バインダが、均一に無機繊維表面に添着しやすくなる。そのため、後述する工程を経て得られるマット材の初期圧縮面圧が向上しやすくなり、マット材に連続的に応力がかかった場合でもマット材の圧縮面圧が低下しにくくなる。
高分子系分散剤としては、特に限定されないが、ポリカルボン酸及び／又はその塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物及び／又はその塩、ポリアクリル酸及び／又はその塩、ポリメタクリル酸及び／又はその塩、ポリビニルスルホン酸及び／又はその塩、等のアニオン性高分子系分散剤、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等のノニオン性高分子系分散剤、などの親水性合成高分子物質；ゼラチン、カゼイン、水溶性でんぷん等の天然親水性高分子物質；カルボキシメチルセルロース等の親水性半合成高分子物質等が挙げられる。
これらの中では、親水性合成高分子物質が好ましく、アニオン性高分子系分散剤がより好ましい。アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は５００～１０００００であることが好ましい。
凝集剤としては、特に限定されないが、アクリルアミド等が挙げられる。
凝集剤を用いると、無機バインダ及び有機バインダが無機繊維に絡みつきやすくなる。
［抄造工程］
抄造工程では、無機繊維－バインダ混合液作製工程で作製した無機繊維－バインダ混合液を抄造及び脱水してマット前駆体とする。
抄造及び脱水の方法及び条件は、特に限定されず。従来公知の方法及び条件を採用することができる。
例えば、連続抄造機を用いて、製造後のマット材の目付量が１０００～３０００ｇ／ｍ２となるように抄造することが好ましい。
［加熱加圧工程］
加熱加圧工程では、抄造工程で作製したマット前駆体を加熱加圧してマット材とする。
加熱加圧の条件としては、１００～３００℃、５～１５分の条件が好ましい。
以上の工程を経て、本発明のマット材を製造することができる。
なお、得られたマット材は、必要に応じて裁断することにより所望の大きさにすることができる。
（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。
（実施例１）
［解繊工程］
Ａｌ含有量が７０ｇ／Ｌであり、Ａｌ：Ｃｌ＝１：１．８（原子比）となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８（重量比）となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体（ポリビニルアルコール）を適量添加して混合液を調製した。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して無機繊維前駆体を作製した。続いてこの無機繊維前駆体を圧縮して、長方形のシート状物を作製した。圧縮したシート状物を最高温度１２５０℃で焼成し、アルミナとシリカとを７２重量部：２８重量部で含む解繊前無機繊維を作製した。
上記解繊前無機繊維１０ｋｇを水１０００Ｌに投入し、さらに界面活性剤としてポリカルボン酸系界面活性剤（商品名：ポイズ５３０、製造元：花王株式会社）を、濃度が１ｇ／Ｌとなるように加え、６５０ｒｐｍで２０分間、市販のパルパー（容量２０００Ｌ程度）を用いて撹拌することで、解繊前無機繊維を破砕し、短繊維化することで解繊前無機繊維を解繊し、無機繊維分散液を作製した。
なお、解繊後の無機繊維の水中嵩比重は、０．０１ｇ／ｃｍ３であった。
［無機繊維－バインダ混合液作製工程］
次に、無機繊維分散液に、無機バインダとして製品名：ＡＳ２００（製造元：日産化学株式会社）を加え、有機バインダとして製品名：Ｎｉｐｏｏｌ Ｌｘ８５４Ｅ（製造元：日本ゼオン株式会社）を加え、、６５０ｒｐｍで１分間撹拌することにより、無機繊維－バインダ混合液を作製した。
この際、無機バインダの重量が無機繊維分散液に含まれる無機繊維の重量に対し２ｗｔ％となるようにし、有機バインダの重量が無機繊維分散液に含まれる無機繊維の重量に対し ７ｗｔ％となるようにし、高分子系分散剤の重量が無機繊維分散液に含まれる無機繊維の重量に対し１ｗｔ％となるようにした。
［抄造工程］
次に、作製した無機繊維－バインダ混合液を、連続抄造機を用いて従来公知の方法で、乾燥後の目付量が１５００ｇ／ｍ２となるように抄造してマット前駆体とした。
［加熱加圧工程］
次に、マット前駆体を、プレス機を用いて２００℃、１０分の条件で加熱加圧しマット材とした。
マット材を、長手方向３００ｃｍ、短手方向１００ｃｍとなるように裁断し、実施例１に係るマット材を製造した。
実施例１に係るマット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧は、９０２ｋＰａであった。
実施例１に係るマット材を厚さ方向に平行に切断し、切断面をスキャンした。実施例１に係るマット材の断面の断面写真を図４に示す。
図４は、実施例１に係るマット材を厚さ方向に平行な断面の断面写真である。
図４に示すように、実施例１に係るマット材には、無機繊維同士が縒れたコヨリ（図４中、矢印で示す）が含まれていることが観察された。
実施例１に係るマット材について、マット材の断面の面積に対するコヨリの断面の面積の割合を測定したところ０．５％であった。
（比較例１）
無機繊維－バインダ混合液作製工程において無機バインダを加えない以外は、実施例１と同様にして比較例１に係るマット材を製造した。
比較例１に係るマット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧は、８１２ｋＰａであった。
（比較例２）
無機繊維－バインダ混合液作製工程において有機バインダを加えない以外は、実施例１と同様にして比較例１に係るマット材を製造した。
比較例２に係るマット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧は、８８５ｋＰａであった。
［圧縮・開放試験］
実施例１及び比較例１～２に係るマット材について、以下の方法により圧縮及び開放を繰り返した後の圧縮面圧を測定した。
各マット材を加熱ヒーターを備えたＭＴＳ社製の熱間面圧測定装置の上部板と、下部板との間に配置した。
次に、室温において、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を圧縮した後、１０分間保持した。
その後、マット材を圧縮した状態で、４５℃／ｍｉｎの昇温速度で上部板を９００℃まで昇温し、下部板を６５０℃まで加熱した。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を開放し、その状態で５分間保持した。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再圧縮し１０分間保持した。
次に、上部板を９００℃とし、下部板を６５０℃としたまま、上部板を２５．４ｍｍ／ｍｉｎの速度で動かして、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再解放し、１０分間保持した。
嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再圧縮する工程、及び、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまでマット材を再開放する工程を１０００サイクル繰り返し、１０００サイクル後に、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるように圧縮された各マット材の圧縮面圧を測定した。結果を表１に示す。
Figure 0007432552000001
表１に示すように、マット材が無機バインダ及び有機バインダを含むと、マット材の初期圧縮面圧が充分に高くなり、圧縮及び開放を繰り返した後の圧縮面圧も充分に高くなることが判明した。
１ 排ガス浄化装置
１０ マット材
１１ 一方の端部
１１ａ 凸部
１２ もう一方の端部
１２ａ 凹部
２０ 排ガス処理体
２１ セル
２２ セル壁
２３ 封止材
３０ 金属ケーシング

Claims (9)

  1. 無機繊維に無機バインダ及び有機バインダが添着されたマット材であって、
    前記マット材を嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３まで圧縮して測定した初期圧縮面圧が９００ｋＰａ以上であり、
    前記マット材は、抄造マットであり、
    前記マット材は、前記無機繊維同士が縒れたコヨリを含み、前記マット材の厚さ方向に平行な断面において、前記マット材の断面の面積に対する前記コヨリの断面の面積の割合が、０．５％以上、１０％以下であることを特徴とするマット材。
  2. 前記マット材に対する前記無機バインダの重量割合が、０ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％以下である請求項１に記載のマット材。
  3. 前記マット材に対する前記有機バインダの重量割合が、０ｗｔ％を超え、１０ｗｔ％以下である請求項１又は２に記載のマット材。
  4. 前記無機バインダ及び前記有機バインダが、それぞれ分散した状態で前記無機繊維の表面に添着されている請求項１～３のいずれか一項に記載のマット材。
  5. さらに高分子系分散剤を含有している請求項１～４のいずれか一項に記載のマット材。
  6. 前記無機バインダ及び前記有機バインダからなる凝集体が、前記無機繊維の表面に添着されている請求項１～３のいずれか一項に記載のマット材。
  7. 前記マット材を、嵩密度０．５０ｇ／ｃｍ３に圧縮し、その後、嵩密度０．４５ｇ／ｃｍ３に開放することを１サイクルとした際に、１０００サイクル後に、嵩密度が０．４５ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮された前記マット材の圧縮面圧が１７５ｋＰａ以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載のマット材。
  8. 排ガス処理体と、
    前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、
    前記排ガス処理体と前記金属ケーシングとの間に配置され、前記排ガス処理体を保持するマット材とを備える排ガス浄化装置であって、
    前記マット材は、請求項１～７のいずれか一項に記載のマット材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
  9. 解繊前無機繊維に、水を加えて前記解繊前無機繊維を解繊し、無機繊維分散液を作製する解繊工程と、
    前記無機繊維分散液と、無機バインダ及び有機バインダとを混合し、無機繊維－バインダ混合液とする無機繊維－バインダ混合液作製工程と、
    前記無機繊維－バインダ混合液を抄造及び脱水してマット前駆体とする抄造工程と、
    前記マット前駆体を加熱加圧してマット材とする加熱加圧工程とを含み、
    前記解繊工程では、解繊後の前記無機繊維の水中嵩比重が、０．００１～０．０２ｇ／ｃｍ ３ となるように前記解繊前無機繊維を解繊することを特徴とするマット材の製造方法。
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