JPH06279089A - 断熱保持材 - Google Patents
断熱保持材Info
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- JPH06279089A JPH06279089A JP9249993A JP9249993A JPH06279089A JP H06279089 A JPH06279089 A JP H06279089A JP 9249993 A JP9249993 A JP 9249993A JP 9249993 A JP9249993 A JP 9249993A JP H06279089 A JPH06279089 A JP H06279089A
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
温側には、極めて熱伝導率が低く、耐久性に優れた断熱
材を配し、低温側には高温下での優れた圧縮一復元性を
備えた無機繊維質断熱保持材を用いた2層構造により、
断熱保持性、耐久性に優れた断熱保持材を提供すること
にある。 【構成】 断熱保持材の構成に於いて、その高温側に平
均繊維径が10μm以下であるセラミック系無機繊維を
1〜50wt%、平均屈折率が1.4以上であり、かつ
その平均粒子径が10μm以下である無機粉体1種また
は2種以上を40〜98wt%、無機結合材を1〜20
wt%の割合で配合してなり、嵩密度0.30〜0.5
0g/cm3 を有することを特徴とする断熱材を配し、
かつ前記断熱保持材の構成の低温側に主として無機繊維
と未膨張バーミキュライトからなる熱膨張シートを組み
合わせた2層構造からなる断熱保持材。
Description
れる断熱保持材として、例えばシリカアルミナ繊維から
なる熱膨張シート(例えばイビデン株式会社製:商品名
イビウール・フレックス)を触媒担体とその外筒となる
金属ケースとの間に圧縮装置されたものが使用されてい
る。
は、従来に比較し上昇しつつあり、更には排気ガス規制
強化の動きの中から、より排気ガス浄化触媒の浄化効率
の高いものが求められつつあり、排気ガス浄化触媒の近
傍に於いては、その反応熱により排気ガス温度より更に
温度が高くなっている。ところが、前記熱膨張シートで
は、その使用温度が800〜850℃迄しかない為、上
記排気ガスの高温化により、膨張性能や弾力性等の著し
い性能劣化が生じ、自動車走行中の振動で、触媒担体が
所定の位置からずれるのみならず、欠けや割れが発生
し、排気ガスの浄化性能が著しく劣化するという問題点
があった。
ミナ繊維からなるセラミックファイバーブランケット
(例えばイビデン株式会社製:イビウール・ソリッドブ
ランケット)やセラミックファイバーペーパー(例えば
同社:イビウール・ペーパー)等の断熱材を打ち抜き加
工して装着することが考えられる。ところが、前記シリ
カアルミナ繊維からなるセラミックファイバーブランケ
ットやペーパーは耐熱温度が1260℃と優れているも
のの、自動車の排気系部品というごく限られたスペース
の中に於いては、前記断熱材を装着することによって、
前記熱膨張シートの厚みが減少し、所定の膨張圧力及び
膨張量が得られないという問題点があった。
2119号に於いて、セラミック系無機繊維を5〜50
wt%、無機粉体を50〜95wt%必要に応じて無機
結合材を3〜5wt%及び有機弾性物質を3〜10wt
%の割合で配合してなり、嵩密度0.35〜0.45g
/cm3 を有することを特徴とすることにより、従来の
断熱材よりも飛躍的に断熱性及び耐熱性を改善させた断
熱材を発明した。
断熱材は、自動車排気ガス浄化触媒に組みつける際の作
業性改善の為に有機弾性物質を3〜10wt%の割合で
含む。この断熱材使用時に(自動車のエンジンを実際に
かけた時)有機弾性物質が除々に焼失し、燃焼ガスによ
る悪臭がたちこめるばかりでなく断熱材使用時、加熱と
同時に有機弾性物質が焼失し、焼失後有機弾性物質の存
在した部分は、空隙となってしまう為、特に350℃以
上の温度下では輻射熱の散乱、遮断効果が低下し、断熱
性が不十分であるという結論に達した。そこで、本発明
の目的は、従来品より断熱性を向上させ、前記熱膨張シ
ートの膨張性能や、弾力性を改善した断熱保持材を提供
することにある。
成に於いて、その高温側に平均繊維径が10μm以下で
あるセラミック系無機繊維を1〜50wt%、平均屈折
率が1.4以上でありかつその平均粒子径が10μm以
下である無機粉体1種または2種以上を40〜98wt
%、無機結合材を1〜20wt%の割合で配合してな
り、嵩密度0.30〜0.50g/cm3 を有すること
を特徴とする断熱材を配し、かつ前記断熱保持材の構成
の低温側に主として無機繊維と未膨張バーミキュライト
からなる熱膨張シートを組み合わせた2層構造からなる
断熱保持材。
熱壁の構成に於いて、その高温側に配する断熱材につい
て説明する。セラミック系無機繊維としてはシリカ−ア
ルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、SiCウィス
カー及びチタン酸カリウムウィスカー等各種ウィスカー
が使用できる。かかるセラミック系無機繊維の配合量は
1〜50wt%の範囲であり、この割合が1wt%未満
では、繊維の補強効果が得られず著しく取り扱い性、機
械的強度が低下してしまう。
加量が少なくなるため対流伝熱、分子伝熱、輻射伝導等
が増大するので断熱特性が著しく低下してしまう。ま
た、前記無機繊維の平均繊維径は10μm以下であるこ
とが必要である。なぜなら、一般に無機繊維は硬直であ
る為、平均繊維径が10μmより大きいと、繊維間の空
隙が大きくなり、得られた断熱材中に粗大な空隙が生
じ、輻射熱を伝播しやすくなってしまうからである。
る無機粉体を一種または二種類以上選択して使用する。 (1) 平均屈折率が1.4以上である。 (2) 平均粒子径が10μm以下である。 (3) 固体熱伝導率が室温時に0.06cal/c
m.sec.deg以下である 平均屈折率が1.4以上の粉体としては、TiO2 、B
aTiO3 、PbS等が挙げられるが、このグループの
無機粉体は、輻射熱の散乱材として極めて重要な役割を
有しており、輻射熱をより効果的に散乱させるために
は、できるかぎり屈折率が大きく、しかも波長10μm
以上の光に対する反射率が70%以上であるピークを有
している無機粉体を用いることが望ましい。従って、本
発明に於いては、ルチル型構造のTiO2 を用いること
にした。
粒径が10μm以下の範囲内であり、しかも各粉体が有
する固体熱伝導率は、0.06cal/cm.sec.
deg(at室温)以下であるような物に限定してい
る。平均粒径が、10μm以上の粉体を用いると、断熱
材中に生じる空孔が極めて大きくなってしまうため、対
流及び分子伝熱が増大し、熱伝導率が悪化してしまう。
それから、固体熱伝導率についても0.06cal/c
m.sec.deg(at室温)以上の粉体を用いる
と、断熱材中に於いて固体伝熱が支配的になり、熱伝導
率が悪化してしまう。
3つの条件に適合した一種または二種類の無機粉体を使
用し、その配合割合は40〜98wt%の範囲とする。
無機粉体の配合割合が40wt%以下では、屈折率大の
粉体量が少なくなるため、輻射熱の散乱が不十分とな
り、300℃以上の高温下での熱伝導率が悪化してしま
う。また、98wt%以上では、熱伝導率の面では有利
であるが、セラミック系無機繊維等の配合割合が2wt
%未満となってしまい、強度が著しく低下してしまう。
を目的とした無機結合材を必要に応じて1〜20wt%
の範囲で使用することができる。この無機結合材として
は、コロイダルシリカ、合成マイカ、モンモリロナイト
等が挙げられ、使用方法としては原料中に混合するか、
もしくは得られた断熱材へ含浸して使用する。前記無機
結合材は1%未満では、得られた断熱材の強度が不足す
るし、20wt%より多いと、結合材同士の結合力によ
り断熱材の中で偏析してしまう結果、他の部分に粗大な
空隙が生じる為、断熱材の熱伝導率が悪化してしまう。
成物を乾式プレス法もしくは湿式抄造法にて任意の形状
に成形したものは、嵩密度が0.30〜0.50g/c
m3の範囲内にある。この嵩密度が0.30g/cm3
未満では、対流及び分子伝熱が増大し、一方0.50g
/cm3 を超えると固体伝熱が増大するため熱伝導率が
著しく低下してしまう。
温側に配する断熱材の厚みは、自動車排気ガス浄化触媒
の外皮温度によって決めればよい。即ち、前記断熱材
は、排気ガス温度の高温化に対して、熱膨張シートの本
来の性能が発揮されるよう850℃以下、望ましくは8
00℃以下になるような厚みで使用される。次に本発明
の断熱材の製造方法について説明する。
もしくは湿式抄造法にて製造される。まず最初に乾式プ
レス法では、前記セラミック系無機繊維、無機粉体及び
必要に応じて無機結合材をV型混合機等で混合した後、
所定の型内に混合物を投入し、プレスすることにより成
形体を得る。尚、得られた成形体に無機結合材を含浸す
ることも可能である。
無機繊維、無機粉体及び必要に応じて無機結合材を水中
で分散させ、その後ごく少量の硫酸アルミニウム水溶液
や高分子凝集剤を添加し、繊維に無機粉体や無機結合材
を添着させる。次に上記凝集体を所定の型内へ投入し、
抄紙することにより成形体を得る。得られた成形体を脱
水プレスし、シート内の含水率を100%以下に調整し
た後、乾燥することにより目的とする断熱材が得られ
る。ここで、脱水プレス後のシート含水率は100%以
下にする必要があり、この含水率が100%以上では、
乾燥時に収縮が起こり所定の寸法が得られにくくなる。
ラミック系無機繊維により強度を補強し、さらに無機結
合材を使用した場合には高温時の強度が維持される。
又、前述の条件に適した二種類の無機粉体を使用するこ
とで、断熱材内部に存在する空隙での空気の対流と分子
伝熱が抑制され、さらに輻射熱が散乱されるため、その
断熱性については従来の物より優れた特性が得られる。
さらに、本発明の断熱材は、有機バインダー等を含まな
いので、加熱後前記有機物が焼失し、空隙が生じる事が
ない為、従来に比べ低温から高温迄極めて優れた断熱性
が得られる。次に、断熱壁の構成に於いてその低温側に
配される熱膨張シートについて説明する。
維、アルミナ繊維、シリカ繊維等が使用可能である。無
機繊維の配合量は10〜50wt%とする。その理由
は、未膨張バーミキュライトが高温になると膨張するの
で、シート状の形態を維持するためには、上記量の無機
繊維を使用する必要が有る。即ち10重量%未満では、
高膨張バーミキュライトの膨張力を支えきれずシート状
物が破壊され、一方50重量%を超えるとシート状物の
圧縮強度が高くなり、膨張力が押さえられて、高膨張性
ならびに再膨張性が失われるからである。
分級した物が使用されるが、望ましくはバーミキュライ
トの層間に含有されるカチオンを有機アミン等によって
イオン交換してなる層間化合物を形成した物を使用する
のがよい。その理由は、前記層間化合物により、膨張率
及び再膨張性が向上するからである。未膨張バーミキュ
ライトの配合量は40〜80wt%とする。その理由
は、40wt%未満では、膨張力が少なく、80wt%
を超えると膨張力が大きくなりすぎてシート状物の形状
が維持されなくなるからである。さらに、高温下での強
度を向上するため、無機結合剤0.1〜4wt%添加す
る。また、常温での取り扱い性を向上するため、天然有
機繊維0.1〜5wt%、有機結合剤0.1〜4wt%
添加することもできる。
は、コーデェライト等のセラミック触媒担体または20
Cr−5Alからなるステンレス触媒担体を金属ケース
内に収めて使用される。前記異なる部品には、夫々寸法
公差がある為、本発明のような断熱材の入るスペース
(クリアランス)は必ずしも一定でない事、また自動車
排気系部品は、極寒地での駐車から酷暑地での高速走行
等極めて広い温度範囲の条件下で使用される。このよう
な温度範囲の条件下に於いては、触媒担体と金属ケース
が異なった膨張収縮を繰り返す。特に熱膨張係数の極め
て小さいコーディエライト触媒担体を金属ケース内に収
めた場合等、著しいクリアランスの変化が生じる。
は、耐熱及び断熱性のみならず、前記部品組付時の寸法
公差及び使用時のクリアランス変動に追従できるような
圧縮−復元性が必要である。即ち、高温下での膨張性能
や、弾力性が乏しい、断熱保持材を用いた場合、使用時
クリアランスが広がった場合、自動車走行中の振動で触
媒担体が所定の位置からずれるのみならず、欠けや割れ
が発生し、排気ガスの浄化性能が著しく劣化してしま
う。従って、本発明のように圧縮−復元性の高い熱膨張
シートとの2層構造が必要であり、前記断熱保持材を用
いれば、前記のような問題が生じない事を発明した。次
に本発明を具体化した実施例及び比較例を以下に説明す
る。
ミックファイバーとしていわゆるバルク(イビデン株式
会社製:商品名イビウール)を重量比で5部、次に平均
屈折率が2.71であり、平均粒子径が3.5μmのT
iO2 粉体を70部と、平均屈折率が1.55であり、
平均粒子径が7.0μmのSiO2 粉体を20部、更に
コロイダルシリカ(日産化学株式会社製:商品名スノー
テックス)を固形分重量比で5部添加し、よく攪拌混合
した後、ごく少量のカチオン系高分子凝集剤を添加し、
スラリーを調整した。次に、前記スラリーを所定の金型
にてシート状に成形した後乾燥し、厚さ0.5mm、嵩
密度0.40g/cm3 の断熱材を得た。
(イビデン株式会社製:商品名イビウール・フレック
ス)厚み5.7mm、嵩密度0.675g/cm3 を所
定の形状に打ち抜き、前記断熱材と貼り合わせたものを
作成した。この2層構造断熱保持材を円筒形のセラミッ
ク触媒担体につけたのち、組付後のクリアランスが3.
0mmとなるよう半割の金属ケースで覆った。更にこの
ユニットを実際のガソリン車に搭載し、断熱材の最内層
温度が950℃となるよう排気温度を調整し、2層構造
の貼り合わせ面の温度を測定したら750℃であった。
で、600rpm−5分間、5000rpm−5分間を
1サイクルとした簡易耐久テストを1000サイクル実
施した後、分析してみたが、断熱材及び触媒担体に何ら
損傷はなかった。
トに断熱保持材としてシリカ−アルミナ繊維熱膨張シー
ト厚み6.2mm、嵩密度0.675g/cm3 を用い
て実施例1と同様の簡易耐久テストを実施したところ、
断熱保持材の破損及びモノリス触媒担体に亀裂が生じて
いた。
高温下での断熱保持性に劣ることなく、低温から高温の
間で極めて優れた断熱保持特性を発揮する。
Claims (4)
- 【請求項1】 断熱保持材の構成に於いて、その高温側
に平均繊維径が10μm以下であるセラミック系無機繊
維を1〜50wt%、平均屈折率が1.4以上でありか
つその平均粒子径が10μm以下である無機粉体1種ま
たは2種以上を40〜98wt%、無機結合材を1〜2
0wt%の割合で配合してなり、嵩密度0.30〜0.
50g/cm3 を有することを特徴とする断熱材を配
し、かつ前記断熱保持材の構成の低温側に主として無機
繊維と未膨張バーモキュイトからなる熱膨張シートを組
み合わせた2層構造からなる断熱保持材。 - 【請求項2】 シリカ−アルミナ繊維、アルミナ繊維、
シリカ繊維、チタン酸カリウムウィスカー等各種ウィス
カーを含む、断熱保持材の構成に於いてその高温側に用
いられる請求項1記載のセラミック系無機繊維。 - 【請求項3】 固体熱伝導率が室温時に0.06cal
/cm.sec.deg以下である請求項1記載の無機
粉体。 - 【請求項4】 断熱材の用途が自動車排気ガス浄化用の
セラミックまたはメタル触媒コンバーター及びディーゼ
ルパティキュレートフィルターの断熱及び保持を目的と
した請求項1記載の断熱保持材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09249993A JP3328716B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 断熱保持材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09249993A JP3328716B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 断熱保持材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06279089A true JPH06279089A (ja) | 1994-10-04 |
JP3328716B2 JP3328716B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=14056003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09249993A Expired - Lifetime JP3328716B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 断熱保持材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3328716B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002154878A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-05-28 | General Electric Co <Ge> | 繊維強化複合物品、繊維部材および製造方法 |
JP2009539050A (ja) * | 2006-05-31 | 2009-11-12 | ユニフラックス I リミテッド ライアビリティ カンパニー | バックアップ断熱プレート |
JP2012166977A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 断熱材及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP09249993A patent/JP3328716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002154878A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-05-28 | General Electric Co <Ge> | 繊維強化複合物品、繊維部材および製造方法 |
JP2009539050A (ja) * | 2006-05-31 | 2009-11-12 | ユニフラックス I リミテッド ライアビリティ カンパニー | バックアップ断熱プレート |
JP2012166977A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 断熱材及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3328716B2 (ja) | 2002-09-30 |
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