JP7495779B2

JP7495779B2 - マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管

Info

Publication number: JP7495779B2
Application number: JP2019030608A
Authority: JP
Inventors: 友久山▲崎▼; 隆彦岡部
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2024-06-05
Anticipated expiration: 2039-02-22

Description

本発明は、マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管に関する。

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、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、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保持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。この保持材は、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気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。

このような用途で用いられる保持材としては、無機繊維からなるマット材が用いられる。

特許文献１には、無機繊維からなるマット材の表面に可撓性シートを貼り付けることによってマット表面の裂けを防止することを開示している。

特表２００１－５２１８４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、マット表面に可撓性シートを添付するという工程が生じるため、製造効率の観点から可撓性シートを添付しないでも表面の裂けが防止できるマット材が求められている。
一方で、マット裂けを防止するための方法としてマットに含有させる有機バインダの量を増加させる方法があるが、マット材に含まれる有機バインダは排気ガスとともに排気されるため、環境への負荷を低減する観点から、有機バインダ量を増加させることは好ましくない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、有機バインダ量を増加させることなくマット裂け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。

本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面とを有し、上記マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、上記第１主面側層の引張強度に対する上記第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２であり、上記第１主面側層の破断伸度に対する上記第２主面側層の破断伸度の比が１．１～１．３であることを特徴とする。

本発明のマット材は、第１主面側層の引張強度に対する上記第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２であるため、第２主面が第１主面よりも割れにくい。
第１主面側層の引張強度に対する第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２、かつ、第１主面側層の破断伸度に対する第２主面側層の破断伸度の比が１．１～１．３であると、第１主面側層と比較して第２主面側層の機械的強度及び可撓性が高くなるため、第２主面側層が外側となるように巻きつけた際に、マット材を割れにくくすることができる。

本発明のマット材において、上記有機バインダの含有量は、上記マット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％であることが好ましい。
有機バインダの含有量が上記範囲であると、マット材の可撓性と機械的強度とを両立させることができる。
有機バインダの含有量が４重量％未満である場合には、マット材を排ガス処理体に巻きつけた際に、マット材が割れてしまうことがあり、１０重量％を超える場合には、排ガスの熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。

本発明のマット材において、上記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下であることが好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃以下であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を高くしつつ、皮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つける際等にマット材が割れにくくなる。また、有機バインダ皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維が破断した際に、無機繊維同士を繋ぎ止める効果を発揮し、無機繊維の飛散を抑制することができる。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。

本発明のマット材において、上記無機繊維は、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、ガラス繊維及び生体溶解性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、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択された少なくとも１種から構成されていると、耐熱性、耐風食性等、本発明のマット材に要求される特性を充分に満足することができる。

本発明のマット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材であることが好ましい。
抄造により無機繊維を積層したマット材は、マット材表面の摩擦が大きいため高い保持力を発揮することができる。また、高坪量のマット材を容易に作製することができる。

本発明の第１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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の第１の排ガス浄化装置は、保持材として本発明のマット材を備えるため、排ガス浄化触媒を安定的に保持し、脱落を防止することができる。

本発明の第２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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の第２の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、巻きつけ時のマット裂け等が発生しにくく、排ガス浄化装置への組み付け後において排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくい。

本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として本発明のマット材を備えるため、排気管にマット材を巻きつける際のマット裂け等が発生しにくく、好適に断熱することができる。

図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。

（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管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は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。
マット材１は、有機バインダと無機繊維とを含み、第１主面１０と、第１主面の反対側に位置する第２主面２０と、巻きつけ方向となる長手方向Ｌと、長手方向に直交する短手方向Ｗと、所定の厚さＴを有する。
マット材１の一方の端部である第１端部には凹部３０が形成されており、他方の端部である第２端部には凸部４０が形成されており、凹部３０と凸部４０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等にマット材１を巻きつける際に、丁度互いに嵌合するような形状となっている。

本発明のマット材は、マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、第１主面側層の引張強度に対する上記第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２であり、第１主面側層の破断伸度に対する上記第２主面側層の破断伸度の比が１．１～１．３である。
第１主面側層の引張強度に対する第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２、かつ、第１主面側層の破断伸度に対する第２主面側層の破断伸度の比が１．１～１．３であると、第１主面側層と比較して第２主面側層の機械的強度及び可撓性が高くなるため、第２主面側層が外側となるように巻きつけた際に、マット裂けを防止することができる。

本発明のマット材において、マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、第１主面側層の引張強度は、１００～１８０ｋＰａであることが好ましい。
また、上記第１主面側層の破断伸度は、３．０％以上であることが好ましい。

本発明のマット材において、マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、第２主面側層の引張強度は、１８０～３００ｋＰａであることが好ましい。
また、上記第２主面側層の破断伸度は、５．０％以上であることが好ましい。

マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、第１主面側層の引張強度及び破断伸度、並びに、第２主面側層の引張強度及び破断伸度は、マット材を厚さ方向に３分割して得られる第１主面側層及び第２主面側層を、引張試験用のつかみ治具を備える万能材料試験機を用いて１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張った際の、破断時の荷重及び長さから求めることができる。

本発明のマット材において、マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、第１主面側層における有機バインダの含有量が、第２主面側層における有機バインダの含有量よりも少ないことが好ましい。

本発明のマット材においては、マット材を厚さ方向に１０分割し、第１主面側から第１層、第２層、第３層、・・・第１０層とした際の、第１層における有機バインダの含有量が、その他の層（第２層～第１０層）よりも少ないことが好ましい。
上記第１層における有機バインダの含有量は、その他の層（第２～第１０層）における有機バインダの含有量の、５０～７０ｗｔ％であることがより好ましい。

本発明のマット材は有機バインダと無機繊維とを含む。
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。

この中でも、低結晶性アルミナ質の無機繊維が好ましく、ムライト組成の低結晶性アルミナ質の無機繊維がより好ましい。

無機繊維の平均繊維長は、２００μｍ～２００００μｍであることが好ましく、３００～１００００μｍであることがより好ましく、５００～１５００μｍであることがさらに好ましく、７００～１１００μｍであることが特に好ましい。
無機繊維の平均繊維長が２００μｍ未満である場合、このような場合、無機繊維同士が充分に絡み合わずに、充分な面圧及び引張強さを発揮できないことや、無機繊維が排ガスの風圧により飛散しやすくなることがある。一方、無機繊維の平均繊維長が２００００μｍを超える場合、マット材を構成する無機繊維の密度にムラが発生することがある。
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。本明細書では、無機繊維３００本を抜き取り、平均繊維長を求める。
マット材から無機繊維を採取する際には、必要に応じてマット材を脱脂処理して水の中へ投入し、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してもよい。

無機繊維の平均繊維径は、３～１０μｍであり、かつ、繊維径が３μｍ未満の無機繊維を含まないことが好ましい。
無機繊維の平均繊維径は、３～７μｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維径が３μｍ未満の場合、無機繊維の変形に対する復元力が低下し、充分な面圧を発揮しにくくなる。一方、無機繊維の平均繊維径が１０μｍを超える場合、無機繊維の柔軟性が失われ、変形時に折れやすくなることがある。

マット材を構成する有機バインダは特に限定されないが、例えば、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が挙げられる。
高分子樹脂成分として、アクリル系樹脂やゴム系樹脂等を含んだエマルジョン液を無機繊維に付着させて溶媒を除去することで、無機繊維に有機バインダを含有させることができる。

本発明のマット材は、有機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％含有していることが好ましく、４～８重量％含有していることがより好ましい。
有機バインダの含有量が４重量％未満の場合、マット材に充分な可撓性を付与することができないことがあり、マット材を構造体に巻きつける際に、割れが発生することがある。一方、有機バインダの含有量が１０重量％を超える場合、排ガスの熱によって発生するバインダ樹脂の分解ガスの量が多くなり、排ガスに含まれる成分に影響を与える可能性がある。

有機バインダのガラス転移温度は、５℃以下であることが好ましく、－５℃以下であることがより好ましく、－１０℃以下であることがさらに好ましく、－３０℃以下であることが特に好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃以下であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を高くしつつ、皮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つける際等にマット裂けが発生しにくくなる。また、有機バインダ皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維が破断した際に、無機繊維同士を繋ぎ止める効果を発揮し、無機繊維の飛散を抑制することができる。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。

本発明のマット材はさらに、無機バインダを含有することが好ましい。

無機バインダとしては、特に限定されず、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。

本発明のマット材は、無機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で０．１～３重量％含有していることが好ましく、０．３～２．５重量％含有していることがより好ましい。

本発明のマット材中に含まれる有機バインダは、例えば以下の方法により測定することができる。
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプルをるつぼに入れて加熱して有機バインダを燃焼除去し、加熱により減少した重量を有機バインダの重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
一方、マット材中に有機バインダ及び無機バインダが含まれる場合、これらの含有量は、例えば以下の方法により測定することができる。
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプル中に含まれる有機バインダが溶解する有機溶媒（例えばテトラヒドロフラン）を選び、ソックスレー抽出器にて上記有機バインダを溶解し、サンプルから分離する。溶解した上記有機バインダに含まれる無機バインダもサンプルから分離され、有機溶媒中に上記有機バインダと上記無機バインダとが回収されることとなる。
次に、上記有機バインダと上記無機バインダからなる有機溶媒をるつぼに入れ、加熱により有機溶剤を蒸発除去する。るつぼに残った残渣を、マット材に対する上記有機バインダと上記無機バインダの合計重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
さらに、るつぼを６００℃で１時間加熱処理し、有機バインダを焼失させる。るつぼ中には、無機バインダが残留しているので、これを有機バインダと無機バインダの合計に対する無機バインダの含有量（重量％）とみなし、その含有量を算出する。残りが有機バインダの含有量（重量％）となる。

本発明のマット材は、巻きつけ方向となる長手方向と、長手方向に直交する短手方向を有する。
マット材の形状は特に限定されず、例えば、略矩形形状で、長手方向側の端部のうち、一方の端部である第１の端部に凸部が形成されており、他方の端部である第２の端部に凹部が形成されている形状であってもよいし、該凹部や凸部が形成されていない略矩形形状であってもよい。

マット材の厚さは、２～３０ｍｍであることが望ましい。
マット材の厚さが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、マット材の厚さが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。

マット材のかさ密度は、特に限定されるものではないが、０．０５～０．３０ｇ／ｃｍ^３であることが望ましい。マット材のかさ密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３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。一方、マット材のかさ密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３を超えると、マット材が硬くなり、装着対象となる部材への装着性が低下し、マット材が割れやすくなる。

本発明のマット材を巻きつける巻付対象物は特に限定されず、例えば、排ガス処理体、排ガス浄化装置、排気管等が挙げられる。
本発明のマット材を円柱状の排ガス処理体の側面に巻きつけてケーシング内に収容することで排ガス浄化装置が得られる。従って、本発明のマット材は保持材として使用することもできる。
また、本発明のマット材を排ガス浄化装置の外周部や周囲に巻きつけて配置することによって、断熱材、防音材、吸音材等の用途に使用することができる。

本発明のマット材を製造する方法としては、例えば、無機繊維を含む溶液を抄造して上記無機繊維の集合体である繊維集合体を作製する抄造工程と、上記繊維集合体を脱水する脱水工程と、上記繊維集合体を予備乾燥させる予備乾燥工程と、上記繊維集合体を本乾燥させる本乾燥工程とを含み、上記予備乾燥工程では、脱水した上記繊維集合体を上面が露出するように載置して、上記上面を乾燥させ、上記本乾燥工程では、上記繊維集合体を圧縮しながら内部まで乾燥させる方法が挙げられる。

予備乾燥工程において、脱水した繊維集合体を上面が露出するように載置して該上面を乾燥させ、その後本乾燥工程によって、繊維集合体を圧縮しながら内部まで乾燥させることで、繊維集合体の表面のうち、上面とは反対側の面に多くの有機バインダが存在することとなる。
相対的に有機バインダの量が多い側の表面（上面とは反対側の面であり、下面ともいう）は、相対的に有機バインダの量が少ない側の表面（上面）よりも引張強度及び破断伸度が高くなるため、マット材を厚さ方向に３分割し、有機バインダの量が多い側の表面（下面）を含む層、中間層、有機バインダの量が少ない側の表面（上面）を含む層とした際に、上面を含む層の引張強度に対する下面を含む層の引張強度の比が１．２～２．２であり、上面を含む層の破断伸度に対する下面を含む層の破断伸度の比が１．１～１．３である本発明のマット材を得ることができる。

［抄造工程］
抄造工程では、無機繊維及び有機バインダを含む溶液を抄造して上記無機繊維の集合体である繊維集合体を作製する。
無機繊維及び有機バインダを含む溶液を準備する方法としては、例えば、無機繊維を開繊し、開繊した無機溶液を溶媒中に分散させた後、有機バインダを添加して混合する方法等が挙げられる。
無機繊維及び有機バインダを含む溶液を抄造する方法としては、連続式抄造法やバッチ式抄造法が挙げられる。

［脱水工程］
脱水工程では、抄造工程により得られた繊維集合体を脱水する。
脱水の方法は特に限定されないが、抄造後の繊維集合体を下面から吸引する方法などが挙げられる。

［予備乾燥工程］
予備乾燥工程では、脱水した繊維集合体を上面が露出するように載置して、繊維集合体の上面を乾燥させる。
繊維集合体の上面を乾燥させる方法としては、繊維集合体の上面に熱風を吹き付ける方法や、繊維集合体の上面を露出させた状態で放置する方法などが挙げられる。
繊維集合体の上面に熱風を吹き付ける場合、７０～２００℃の熱風を１～１０分間吹き付けることが好ましい。このとき、繊維集合体の下面に熱風が到達しないことが好ましい。
繊維集合体の上面を露出させた状態で放置する場合、室温で８～４８時間放置することが好ましい。

［本乾燥工程］
本乾燥工程では、繊維集合体を圧縮しながら内部まで乾燥させる。
繊維集合体を圧縮しながら内部まで乾燥させる方法としては、ヒータを備えたプレス機を用いて繊維集合体を圧縮しながら加熱する方法や、プレス機を用いて繊維集合体を圧縮しながら、繊維集合体に対して熱風を吹き付ける方法などが挙げられる。

続いて、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。

本発明の第１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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は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、保持材として本発明のマット材を備えるため、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。

排ガス処理体としては、金属ハニカム体や、セラミックハニカム体を用いることができる。これらの中では、セラミックハニカム体を用いることが望ましい。

排ガス処理体が、セラミックハニカム体の場合、その素材は、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。これらのうち、特に、炭化ケイ素質又は窒化ケイ素質等の非酸化物多孔質焼成体であることが好ましい。
またその形状としては、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のものであってもよい。

排ガス処理体は、セルのいずれかの端部が、封止材により封止されていてもよい。セルのいずれかの端部が封止材により封止されていると、排ガス処理体はフィルタとして機能するのでＰＭを捕集するのに適した形状となる。

排ガス処理体には、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、単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。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。

排ガス処理体は、コージェライト等からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素等からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体を主にセラミックを含むペーストを介して複数個結束してなる集合型ハニカム構造体であってもよい。

ケーシングは、ステンレス等の金属からなることが望ましい。
ケーシングの形状は、両端部の内径が中央部の内径よりも小さい略円筒状であってもよいし、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシングの内径は、排ガス処理体にマット材を巻きつけた巻付体の直径より若干短くなっていることが望ましい。ケーシングの内径が、巻付体の直径より若干短いと、巻付体はしっかりと押さえつけられるので、排ガス浄化装置の使用時に、排ガス処理体が脱落しにくくなる。

続いて、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。

本発明の第２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ケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。

本発明の第２の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくい。

本発明の第２の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様は、上記本発明の第１の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様と同じである。

本発明の第２の排ガス浄化装置における金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。

次に、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管は、本発明の断熱材付き排気管でもある。
本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。

本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として本発明のマット材を備えるため、マット裂けが発生しにくく、好適に断熱することができる。

本発明の断熱材付き排気管において、排気管は、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
また、本発明の断熱材付き排気管において、金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。

（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）
［無機繊維の作製］
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、Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝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重量部で含む無機繊維（平均繊維径５μｍ）を作製した。

［無機繊維の開繊］
上記無機繊維１０ｋｇを水１５００Ｌに投入し、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、無機繊維を破砕し、短繊維化することで、開繊された無機繊維の溶液を得た。
この開繊された無機繊維の溶液を光学顕微鏡で観察し、無機繊維の平均繊維長を求めた。
無機繊維の平均繊維長は、９００μｍであった。

［スラリーの調製］
工程により得た開繊された上記無機繊維の溶液の一部を、繊維分が１７０ｇ、水が７５Ｌとなるように取り出し、ここにアクリル系樹脂（ガラス転移温度Ｔｇ：－１５℃）を水に分散させた市販のアクリルラテックス溶液（固形分重量５０重量％）を２１．７ｇ投入し、６５０ｒｐｍで１分間撹拌することにより、スラリーを調製した。
なお、開繊工程で得られた溶液から特定量の繊維及び水を取り出す場合、あらかじめ乾燥状態の無機繊維の重量及び水分を含んだ状態の無機繊維の重量を測定して、無機繊維がどの程度の水分を含有できるのかを求めておくことにより、必要量を逆算することができる。

［抄造工程］
上記スラリーを、連続抄造機を用いて連続式抄造法により抄造し、繊維集合体を得た。

［脱水工程］
得られた繊維集合体を下側から吸引することにより脱水した。

［予備乾燥工程］
脱水した繊維集合体の上面に向かって室温下で風を６０分間吹き付けて、予備乾燥を行った。

［本乾燥工程］
繊維集合体をプレス機を用いて厚さ７．０ｍｍに圧縮しながら１４０℃で１５分間加熱して本乾燥を行い、実施例１に係るマット材（目付量１５００ｇ／ｍ^２、厚さ１０．０ｍｍ）を得た。

（比較例１）
抄造工程において、抄造方法をバッチ式に変更し、アクリルラテックス溶液の添加量を２５．６ｇに変更し、予備乾燥工程を行わなかったほかは、実施例１と同様の方法で、比較例１に係るマット材を得た。

（比較例２）
予備乾燥工程を行わなかったほかは、実施例１と同様の手順で、比較例２に係るマット材を得た。

［有機バインダ含有量の測定（３分割）］
実施例１及び比較例１～２に係るマット材を厚さ方向に３分割し、それぞれの層における有機バインダの含有量を測定した。結果を表１に示す。なお、上面に近い層が第１層、下面に最も近い層が第３層である。

［有機バインダ含有量の測定（１０分割）］
実施例１及び比較例１～２に係るマット材を厚さ方向に１０分割し、それぞれの層における有機バインダの含有量を測定した。結果を表２に示す。なお、上面に近い層が第１層、下面に最も近い層が第１０層である。

表２の結果より、本発明のマット材ではマット材を厚さ方向に１０分割した際の、上面に最も近い第１層だけ有機バインダ含有量が低くなっていることを確認した。
また、バッチ式抄造法の比較例１及び予備乾燥工程を行わなかった比較例２では、有機バインダ含有量がばらついていないことを確認した。

［引張強度及び破断伸度の測定］
実施例１及び比較例１～２に係るマット材を厚さ方向に３等分して上面側の層、中間層、下面側の層に分離した。
その後、上面側の層（表３中、上面と略記）及び下面側の層（表３中、下面と略記）を長さ１００ｍｍ×幅５０ｍｍに切り出して試験片とした後、引張試験用のつかみ治具を装着した万能材料試験機で試験片を１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、破断した際の荷重から引張強度を、破断した際の試験片の長さから破断伸度を求めた。結果を表３に示す。

（参考例１）
比較例１に係るマット材の下面側の表面に、ＰＥＴ繊維からなる有機シートを熱圧着して参考例１に係るマット材を得た。

［巻きつけ性の確認］
実施例１、比較例１～２及び参考例１に係るマット材を長さ１９０ｍｍ×幅３０ｍｍの矩形形状に打ち抜いて試験片を作製した。この試験片を、直径５５ｍｍの筒状体に巻きつけて、固定した状態で５分間静置し、表面にマット裂けが発生していないかどうかを確認した。巻きつけは、抄造時に上面であった面（表３中、上面と略記）が内側に下面であった面（表３中、下面と略記）が外側に配置される状態で行った。マット裂けが発生しなかったものを○、マット裂けが発生したものを×と評価し、結果を表３に示す。

表３の結果より、本発明のマット材は、下面が外側となるように巻きつけた際に、マット裂けが発生しにくい。
これに対して、比較例１～２に係るマット材では、マット裂けが生じることがわかった。また、マット材の表面に有機シートを貼り付けた参考例１も、実施例１と同様にマット裂けが生じにくいことがわかった。

１マット材
１０第１主面
２０第２主面
３０凹部
４０凸部
Ｌ長手方向
Ｗ短手方向
Ｔ厚さ

Claims

有機バインダと無機繊維とを含み、巻付対象物に巻きつけるためのマット材であって、
前記マット材は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面とを有し、前記マット材を厚さ方向に３分割し、第１主面側層、中間層、第２主面側層とした際の、前記第１主面側層の引張強度に対する前記第２主面側層の引張強度の比が１．２～２．２であり、前記第１主面側層の破断伸度に対する前記第２主面側層の破断伸度の比が１．１～１．３であり、
前記第２主面側層の前記有機バインダの含有量が、前記第１主面側層の前記有機バインダの含有量よりも多く、
前記中間層の前記有機バインダの含有量が、前記第２主面側層の前記有機バインダの含有量よりも少なく、前記第１主面側層の前記有機バインダの含有量よりも多く、
前記有機バインダの含有量は、前記マット材の全量に対して固形分換算で４～１０重量％であり、
前記マット材を厚さ方向に１０分割し、前記第１主面側から第１層、第２層、第３層、第４層、第５層、第６層、第７層、第８層、第９層、第１０層とした際の、前記第１層における前記有機バインダの含有量が、前記第１０層における前記有機バインダの含有量の５０～７０ｗｔ％であることを特徴とするマット材。
前記マット材は、さらに無機バインダを含む請求項１に記載のマット材。
前記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下である請求項１又は２に記載のマット材。
前記無機繊維は、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、ガラス繊維及び生体溶解性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請求項１～３のいずれかに記載のマット材。
前記マット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材である請求項１～４のいずれかに記載のマット材。
排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容するケーシングと、前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、前記保持材は請求項１～５のいずれか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。
排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材と、
前記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、
前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、
前記保持材及び／又は前記断熱材は、請求項１～５のいずれか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。
排気管と、
前記排気管を覆うように配置された断熱材と、
前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、
前記断熱材は、請求項１～５のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする断熱材付き排気管。