JPH0769751A - 積層マットのエッジ保護、及び高温封止材料を有する積層マット - Google Patents

積層マットのエッジ保護、及び高温封止材料を有する積層マット

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JPH0769751A
JPH0769751A JP6184485A JP18448594A JPH0769751A JP H0769751 A JPH0769751 A JP H0769751A JP 6184485 A JP6184485 A JP 6184485A JP 18448594 A JP18448594 A JP 18448594A JP H0769751 A JPH0769751 A JP H0769751A
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edge
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JP6184485A
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Gary F Howorth
ゲイリー・フランシス・ハワース
Paul D Stroom
ポール・デラノ・ストルーム
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 不織性、高温対抗性セラミック繊維マット３
２Ａが熱い衝突ガスにさらされた時に側面エッジの腐食
を減少させるエッジ保護３４Ａを有する、又は高温封止
材料３４Ａを有する積層マット３０Ａ。 【効果】 積層マットは触媒コンバータ、ディーゼル粒
子のトラップ又はフィルター、触媒コンバータの絶縁末
端コーン、及び絶縁２重壁排気ガスパイプの構成に有用
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエッジ保護材料を有する
高温積層マットに関する。他の特徴としては、本発明は
高温積層マット用の高温封止剤に関する。積層マットは
触媒コンバータ、ディーゼル粒子のトラップ又はフィル
ター、触媒コンバータの絶縁末端コーン、及び絶縁２重
壁排気ガスパイプの構成に有用である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】不織セ
ラミック（即ち、ガラス、結晶性セラミック、又はガラ
スセラミック）繊維積層マットは一体構造（例えば、触
媒コンバータ又はディーゼル粒子フィルター）を形成す
るのに使用され、そこで中圧パルスのガスにさらされ中
程度の温度（典型的に約７５０℃以下）にさらされる。
このような苛酷な条件下では所定期間を越えるとマット
材料は保護されていなければ腐食され得る。この問題は
高性能自動車や非常に汚れたトラックでは、積層マット
は典型的により高温でより苛酷な圧力パルスにさらされ
るので、より顕著である。この分野で公知の問題解決法
としてはニットワイヤーメッシュ封止（ｋｎｉｔｔｅｄ
ｗｉｒｅ ｍｅｓｈ ｓｅａｌ）又はブライドワイヤ
ーロープ封止（ｂｒａｉｄｅｄ ｗｉｒｅｒｏｐｅ ｓ
ｅａｌ）がある。
【０００３】更に、不織セラミック繊維積層マットに固
有の多孔性を、例えば一体型触媒コンバータ要素を利用
した触媒コンバータ内の積層マットとして使用する場合
には、これによって、排気ガスの少なくとも一部は触媒
コンバータ要素を迂回して積層マットを通過して流れ
る。この問題に対する解決法としてはブライドワイヤー
ロープ封止の使用がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は： （ａ）側面エッジを有する不織性、高温対抗性セラミッ
ク繊維の積層マット；と （ｂ）熱い衝突ガス（即ち、約３００℃以上、好ましく
は約３５０℃以上、より好ましくは約５００℃以上、更
により好ましくは約７５０℃以上）にさらされた場合
に、側面エッジを通過するガスの浸透性を減少させるの
に充分な量の側面エッジを被覆する高温封止材料であっ
て、バインダー材料とガラス粒子の総重量に対して約５
〜約８５重量％の範囲のバインダー材料とそこに（均一
に又は不均一に）分散された約９５〜約１５重量％の範
囲のガラス粒子とを含有し、ガラス粒子は少なくとも約
３５０℃の軟化点を有するガラスから形成され、バイン
ダー材料とガラス粒子との合計重量は高温封止材料の総
重量の少なくとも２０重量％（好ましくは少なくとも約
３５重量％、より好ましくは少なくとも約５０重量％、
最も好ましくは少なくとも約７５重量％）である高温封
止材料；とを含有する積層マットを提供する。
【０００５】他の特徴では本発明は： （ａ）側面エッジを有する不織性、高温対抗性セラミッ
ク繊維の積層マット；と （ｂ）熱い衝突ガスにさらされた場合に、側面エッジの
少なくとも一部分を被覆して側面エッジの腐食を減少さ
せるエッジ保護材料であって、バインダー材料とガラス
粒子の総重量に対して約５〜約８５重量％の範囲のバイ
ンダー材料とそこに（均一に又は不均一に）分散された
約９５〜約１５重量％の範囲のガラス粒子とを含有し、
ガラス粒子は少なくとも約３５０℃の軟化点を有するガ
ラスから形成され、バインダー材料とガラス粒子との合
計重量はエッジ保護材料の総重量の少なくとも２０重量
％（好ましくは少なくとも約３５重量％、より好ましく
は少なくとも約５０重量％、最も好ましくは少なくとも
約７５重量％）であるエッジ保護材料；とを含有する積
層マットを提供する。
【０００６】他の特徴では、本発明は金属ケース、金属
ケース内に配置された触媒コンバータ要素又はディーゼ
ル粒子フィルター要素、及び触媒コンバータ要素又はデ
ィーゼル粒子フィルター要素を金属ケース内に配置する
ため、及び機械振動を吸収する（即ちすくなくとも部分
的に機械振動を減衰させる）ために触媒コンバータ要素
又はディーゼル粒子フィルター要素と金属ケースの間に
配置された本発明による積層マットとを有する触媒コン
バータ又はディーゼル粒子フィルターを提供する。
【０００７】他の特徴では本発明は： （ａ）金属ケース； （ｂ）金属ケース内に配置された触媒コンバータ要素又
はディーゼル粒子フィルター要素； （ｃ）第１の側面エッジと反対側に第２の側面エッジを
有する不織性、高温対抗性セラミック繊維積層マットで
あって、触媒コンバータ要素又はディーゼル粒子フィル
ター要素を金属ケース内に配置するため、及び機械振動
を吸収するために触媒コンバータ要素又はディーゼル粒
子フィルター要素と金属ケースの間に配置された積層マ
ット；及び （ｄ）金属ケースと触媒コンバータ要素又はディーゼル
粒子フィルター要素との間に配置され、積層マットの平
坦なエッジ又は第２の側面エッジの少なくとも１つに対
して配置されて、熱ガスにさらされたときに第１の側面
エッジ又は第２の側面エッジの少なくとも１つを通過す
るガスの浸透性を減少させるのに充分な量の高温封止材
料；を含有する触媒コンバータ又はディーゼル粒子フィ
ルターを提供する。
【０００８】他の特徴では、本発明は： （ａ）金属ケース； （ｂ）金属ケース内に配置された触媒コンバータ要素又
はディーゼル粒子フィルター要素； （ｃ）側面エッジを有する不織性、高温対抗性セラミッ
ク繊維積層マットであって、触媒コンバータ要素又はデ
ィーゼル粒子フィルター要素を金属ケース内に配置する
ため、及び機械振動を吸収するために触媒コンバータ要
素又はディーゼル粒子フィルター要素と金属ケースの間
に配置された積層マット；及び （ｄ）金属ケースと触媒コンバータ要素又はディーゼル
粒子フィルター要素との間に配置され、積層マットの側
面エッジに対して配置されて、熱衝突ガスにさらされた
ときに側面エッジの少なくとも１部分の腐食を減少させ
るようにしたエッジ保護材料；を含有する触媒コンバー
タ又はディーゼル粒子フィルターを提供する。
【０００９】本出願において：ここで使用されるような
「不織性、高温対抗性セラミック繊維積層マット」又は
「不織性、高温対抗性セラミック繊維マット」とは少な
くとも約３００℃（好ましくは少なくとも約７００℃）
の温度で積層マットとしての使用に好適な不織性セラミ
ック材料を意味し、使用について、積層マットは一体構
造又はコンポジット物品と支持手段（例えば、触媒コン
バータ又はディーゼル粒子フィルターと金属ケースの場
合）との間に配置又は設置される。「バインダー材料」
は可撓性を有し、ガラス粒子と共に保持されるエッジ保
護材料又は高温封止材料の重合性又は他の有機成分を意
味する。「弾性」とはシートやマットが不都合に曲がっ
たり又はひび割れたりすることなく湾曲表面に適合する
（即ち、湾曲表面の周囲を包む）シート又はマットの能
力を意味する。「熱い衝突ガスにさらした場合の側面エ
ッジの腐食を減少させる」とは、エッジ保護材料の存在
によって熱い衝突ガスによる積層マットの側面エッジの
腐食を減少させることを意味する。「適合性」とは、使
用温度への加熱時、使用温度からの冷却時、及び使用温
度における寸法的変化に適合するエッジ保護材料又は高
温封止材料の能力を意味する。「ガラスフリット」とは
融解及び（例えば水又は空気中で）急冷して小さい砕け
易いガラス粒子を形成するガラス（例えば、ケイ酸ガラ
ス）を意味する。ここで使用するように「ガラス」と
は、アモルファス（即ち、結晶相の存在を示すような規
定の線のない広がったＸ線回折パターンを有する材料）
無機酸化材料を意味する。「軟化点」とは均一な直径の
繊維状のガラスがその自重で特定の速度で伸びる時の温
度を意味する。
【００１０】エッジ保護材料の使用は積層マットを約３
５０℃以上の衝突ガスの環境で使用した場合に積層マッ
トの側面エッジの腐食の問題の解決法を提供する。高温
封止材料の使用は、例えば触媒コンバータ又はディーゼ
ル粒子フィルターにおいて積層マットを迂回する排気ガ
スの問題の解決法を提供する。
【００１１】本発明による積層マットは典型的に弾性で
ある。図１を参照すると、触媒コンバータ（ディーゼル
粒子フィルター）１０は一般的にそれぞれ円錐形の入り
口及び出口１２及び１３を備えた金属製のケース１１を
有している。ケース１１の内部には複数のガス流経路２
１を有する蜂の巣状のセラミック又は金属から形成され
た一体構成の触媒コンバータ要素（又はディーゼル粒子
フィルター要素）２０が配置されている。触媒コンバー
タ要素（又はディーゼル粒子フィルター要素）２０の周
囲には不織性の高温対抗性セラミック繊維マット３２を
有する積層マット３０があり、このセラミッック繊維マ
ット３２は側面エッジ３３とエッジ保護材料又は高温封
止材料３４を有している。エッジ保護材料３４はマット
３２のエッジ３３を衝突する排気ガスによる腐食から保
護する役目を果たす。積層マット３０はケース１１内に
触媒コンバータ要素（又はディーゼルフィルター粒子要
素）２０をしっかりとしかし弾性的に支持する役目を果
たす。高温封止材料３４は触媒コンバータ要素２０とケ
ース１１との空間を封止し、触媒コンバータ要素（又は
ディーゼル粒子フィルター要素）２０を迂回する排気ガ
スを減少させる（好ましくは最小限にする）役目を果た
す。エッジ保護材料又は高温封止材料は入り口末端、出
口末端又はその両方に存在することが出来る。
【００１２】図２は組み立てた触媒コンバータ（又はデ
ィーゼル粒子フィルター）１０の部分断面図であり、こ
こで積層マット３０は金属製のケース１１の内側に位置
して触媒コンバータ一体構造（又はディーゼル粒子フィ
ルター要素）２０の回りを包んでいる。
【００１３】図３は積層マット３０Ａの部分図を示し、
ここでエッジ保護材料又は高温封止材料３４Ａは粘着テ
ープ３６Ａによって不織性、高温対抗性セラミック繊維
マット３２Ａに保持されている。図４は積層マット３０
Ｂの部分図を示し、ここでワイヤースクリーン３８Ｂは
エッジ保護材料又は高温封止材料３４Ｂを不織性、高温
対抗性セラミック繊維マット３２Ｂに確保している。図
５は不織性、高温対抗性セラミック繊維マット３２Ｃを
有する積層マット３０Ｃの部分図を示し、エッジ保護材
料又は高温封止材料３４Ｃをセラミック繊維（又は金属
ワイヤー）４０で補強している。図６はそれぞれエッジ
５４及び５５とエッジ５４及び５５の次に配置されたエ
ッジ保護材料又は高温封止材料５６及び５７とを備え
た、不織性、高温対抗性セラミック繊維マット５２を有
する積層マット５０を示している。
【００１４】図７に示すように触媒コンバータ（又はデ
ィーゼル粒子フィルター）８９は一般的にそれぞれ円錐
形（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ）の入り口及び出口末
端８１及び８２を備えた金属製のケース８０を有してい
る。ケース８０の内部には複数のガス流経路８４を有す
る蜂の巣状のセラミック又は金属から形成された一体構
成の触媒コンバータ要素（又はディーゼル粒子フィルタ
ー要素）８３が配置されている。触媒コンバータ要素
（又はディーゼル粒子フィルター要素）８３の周囲には
不織性の高温対抗性セラミック繊維マット８６がある。
積層マット８６はケース８０内に触媒コンバータ要素
（又はディーゼル粒子フィルター要素）８３をしっかり
としかし弾性的に支持する役目を果たす。エッジ保護材
料８７は任意にマット８６に関して空間を残して配置さ
れ、排気ガスの衝突による腐食から積層マット８６の保
護エッジ８８を保護する役目を果たす。高温封止材料８
７は触媒コンバータ要素（又はディーゼル粒子フィルタ
ー要素）８３を迂回する排気ガスを減少させる（好まし
くは最小限にする）役目を果たす。エッジ保護材料又は
高温封止材料は入り口末端、出口末端又はその両方に存
在することが出来る。
【００１５】図８は組み立てた触媒コンバータ（又はデ
ィーゼル粒子フィルター）８９の部分断面図であり、こ
こで積層マット８６は金属製のケース８０の内側に位置
して触媒コンバータ一体構造（又はディーゼル粒子フィ
ルター要素）８３の回りを包んでいる。
【００１６】金属製ケースはこのような用途についてこ
の分野で公知の好適な材料から形成することができる。
好ましくは、ケースはステンレススチールから形成され
る。
【００１７】一体構造の形状は例えば、触媒コンバータ
要素又はディーゼル粒子フィルター要素であり得る。好
適な触媒コンバータ要素がこの分野で公知であり、金属
又はセラミックから形成されたものがある。有用な触媒
コンバータ要素は例えば、米国特許第ＲＥ ２７，７４
７（ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ））に開示されてい
る。
【００１８】更に、セラミック触媒コンバータ要素は例
えば、ＮＹ、コーニングのコーニング（Ｃｏｒｎｉｎ
ｇ）社から、日本、名古屋のＮＧＫインシュレーター社
から市販入手できる。例えば、蜂の巣状のセラミック触
媒支持体はコーニング社から「セルカー（ＣＥＬＣＯ
Ｒ）」の商品名で、ＮＧＫインシュレーター社から「ハ
ニーセラム（ＨＯＮＥＹＣＥＲＡＭ）」の商品名で市販
されている。金属触媒コンバータ要素はドイツのベハー
（Ｂｅｈｒ）・ＧｍｂＨ社から市販入手できる。
【００１９】触媒一体構造に関する更なる説明について
は、例えば、「自動車用触媒コンバータに対するパッケ
ージング設計へのシステムアプローチ」、ストルーム
（Ｓｔｒｏｏｍ）ら、報告第９００５００、ＳＡＥテク
ニカル・ペーパー・シリーズ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐ
ａｐｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ）１９９０年；「一体構造触媒
支持体としての薄壁セラミック」、ハウイット（Ｈｏｗ
ｉｔｔ）、報告第８０００８２、ＳＡＥテクニカル・ペ
ーパー・シリーズ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ
Ｓｅｒｉｅｓ）１９８０年；及び「一体構造の蜂の巣状
自動車触媒コンバータにおける流動効果」、ハウイット
（Ｈｏｗｉｔｔ）ら、報告第７４０２４４、ＳＡＥテク
ニカル・ペーパー・シリーズ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐ
ａｐｅｒＳｅｒｉｅｓ）１９７４年を参照。
【００２０】触媒コンバータ要素上に被覆形成される触
媒材料はこの分野で公知であり、例えばルテニウム、オ
スミウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウ
ム、及び白金等の金属、及び５酸化バナジウム、２酸化
チタン等の金属酸化物がある。触媒被覆に関する更なる
説明に関しては例えば、米国特許第３，４４１，３８１
号（ケイス（Ｋｅｉｔｈ）ら）を参照。
【００２１】常套の一体構造型ディーゼル粒子フィルタ
ー要素は典型的に蜂の巣化された多孔性の結晶性セラミ
ック（例えば、コージェライト）金属からなるウォール
・フロー（ｗａｌｌ ｆｌｏｗ）フィルターである。蜂
の巣構造のセルは交互に典型的にふさがれており、排気
ガスがあるセルに入り、そのセルの多孔性の壁を通過し
て別のセルから出て行くようにしている。ディーゼル粒
子フィルター要素の大きさは特定の使用の必要性に依存
する。有用なディーゼル粒子フィルター要素は例えば、
ＮＹ、コーニングのコーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）社か
ら、日本、名古屋のＮＧＫインシュレーター社から市販
入手できる。更に、有用なディーゼル粒子フィルター要
素は「セル化セラミックディーゼル粒子フィルター」、
ハウイット（Ｈｏｗｉｔｔ）ら、報告第８１０１１４、
ＳＡＥテクニカル・ペーパー・シリーズ（Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ Ｐａｐｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ）１９８１年に開示
されている。
【００２２】好適な不織性セラミック繊維マットはこの
分野で公知である。このようなマットとしては米国特許
第４，９２９，４２９号（メリー（Ｍｅｒｒｙ））及び
５，０２８，３９７号（メリー）に記載のもの；及び１
９９２年５月２１日出願の米国特許出願第０７／８８
７，５２３号の譲受人継続中の出願に記載するような焼
成した耐火性繊維のマットがある。更に、好適なマット
はＤＥ、ウィルミントンのＩＣＩアメリカから「サッフ
ィル（ＳＡＦＦＩＬ）」の商品名で；ＮＹ、ナイアガラ
の滝のカーボランダム（Ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ）から
「ファイバーフラックス（ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ）」の商
品名で市販入手できる。
【００２３】更に、好適な不織マットは１９９３年１月
７日出願の米国特許出願第０７／００１，１７８号及び
１９９３年６月２２日出願の０８／０８１，８１８号の
譲受人継続中の出願に開示されている。
【００２４】積層マットはいかなる所望の大きさ及び形
状に切断しても良い。本発明による積層マットの大きさ
及び形状は使用の要求に依存する。例えば、自動車触媒
コンバータは典型的にディーゼルコンバータよりも小さ
く、一般にこれに対応してより小さい積層マットを要す
る。積層マットは積み重ねることができ、１層以上のマ
ットを一体構造の周囲に巻き付けても良い。典型的に、
各不織布の厚さは約３ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲である。
【００２５】他の特徴では、各不織マットの単位面積当
たりの重さは典型的に約１０００ｇ／ｍ2〜約３０００
ｇ／ｍ2の範囲である。
【００２６】エッジ保護材料又は高温封止材料は、エッ
ジ保護材料又は高温封止材料の総重量に対して約１５〜
約８５（より好ましくは約２５〜約７５、最も好ましく
は約３５〜４５）重量％の範囲のバインダー材料とそこ
に分散された約８５〜約１５（より好ましくは、約７５
〜約２５、最も好ましくは約６０〜約３０）重量％の範
囲のガラス粒子とを含有するのが好ましい。
【００２７】エッジ保護材料又は高温封止材料に好適な
有機バインダーとしては、水性ポリマーエマルジョン、
及び溶媒ベースポリマー、及び１００％固形分ポリマー
がある。溶媒ベースポリマー状バインダーとしてはアク
リル、ポリウレタン、又は可撓性のゴムベースの有機ポ
リマーのようなポリマーがある。１００％固形分のポリ
マーとしては天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、及
び他のエラストマー類がある。
【００２８】好ましくは、有機バインダー材料としては
水性アクリルエマルジョンがある。アクリルエマルジョ
ンはその貯蔵特性と非腐食性燃焼生成物である点で好ま
しい。有用なアクリルエマルジョンとしては、ＰＡ、フ
ィラデルフィアのローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ
ａｎｄ Ｈａａｓ）から「ロープレックス（ＲＨＯＰＬ
ＥＸ）ＴＲ−９３４」（４４．５重量％固形分の水性ア
クリルエマルジョン）及び「ロープレックス（ＲＨＯＰ
ＬＥＸ）ＨＡ−８」（４４．５重量％固形分のアクリル
共重合体の水性エマルジョン）の商品名で市販入手でき
るものがある。好ましいアクリルエマルジョンは、Ｍ
Ａ、ウィルミントンのＩＣＩ樹脂アメリカから「ネオク
リル（ＮＥＯＣＲＹＬ）ＸＡ−２０２２」（アクリル樹
脂の６０．５％固形分の水性分散体）の商品名で市販入
手することができる。
【００２９】好ましい有機バインダー材料は、得られた
分散体の総重量に対してアクリル樹脂を約２０〜約４０
重量％、可塑剤（例えば、ＭＯ、セントルイスのモンサ
ント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）から「サンティサイザー（Ｓ
ＡＮＴＩＣＩＺＥＲ）１４８」（イソデシルジフェニル
ジホスフェート）の商品名で市販入手できるもの）を約
４０〜約２０重量％、粘着付与剤（例えば、カナダ、ト
ロントのエカ・ノベル（Ｅｋａ Ｎｏｂｅｌ）から「ス
ノータック（ＳＮＯＷＴＡＣＫ）８２０Ａ」の商品名で
市販入手できるロジン粘着付与剤（５０重量％ロジンの
水分散体；ロジンの融点：５５℃）を約４０〜約２０重
量％含有する。これらの範囲はバインダー材料の所望の
可撓性と使用温度に加熱した場合に燃焼する有機バイン
ダーの量の最小限化との間の妥協点を提供する。
【００３０】バインダー材料としては粘着付与剤、可塑
剤の少なくともいずれか、又はその両方を含有する。粘
着付与剤、又は粘着樹脂は炭化水素類、又は改良樹脂エ
ステルであってもよく、典型的に粘着特性をポリマーに
提供する。粘着付与剤はバインダー、ガラス、粒子及び
充填剤どおしの確保を補助する。可塑剤はポリマーマト
リックスを軟化させる傾向にあり、これによってエッジ
保護材料の可撓性と成形性に寄与する。エッジ保護材料
は例えば触媒コンバータ要素と金属ケースとの間の空間
の形状に適合できるように可撓性で成形可能であるのが
好ましい。
【００３１】好適なガラス粒子組成物はガラス組成物配
合における当業者には明らかである。このようなガラス
としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシ
ウム、カルシウムの珪酸化物及びその組み合わせからな
るものを包含しても良い。他の金属酸化物、例えばボリ
ア（ｂｏｒｉａ）及びアルミナ、及び遷移金属（クロ
ム、鉄、コバルト、及び亜鉛）の酸化物は一般にガラス
に使用され、ガラス組成物中に存在しても良い。特別な
用途の為に選択されるガラス組成物は、使用温度におい
てそのガラスが接触する材料（例えば、エッジ保護材料
又は高温封止材料の他の成分、及び例えば触媒コンバー
タの場合ではケースや触媒コンバータ要素）との適合す
るように選択される。
【００３２】更に、選択されるガラス組成物は使用温度
においてエッジ保護材料又は高温封止材料の機能に顕著
に影響するほど流動してはならない。もっとも好ましく
は、使用温度においてガラスが軟化し凝集塊を形成す
る。
【００３３】好適な珪酸ガラス粒子はＤＥ、ウィルミン
トンのＩＣＩアメリカから「シープリー・ファイヤー・
バリヤー・フィラー（ＣＥＥＰＲＥＥ ＦＩＲＥ ＢＡ
ＲＲＩＥＲ ＦＩＬＬＥＲ｝、グレイドＣ−２００」
（密度：２．６８ｇ／ｃｍ3；油吸収：２０ｇ／１００
ｇ；特定表面積：０．７ｍ2／ｇ；水分含有量：＜１％
モース（Ｍｏｈｓ）硬度：４；屈折率：１．５２〜１．
５８；平均粒子サイズ：３０μｍ）の商品名で市販入手
できる。
【００３４】ガラス粒子は固体の粒子又はビーズ、又は
穴のある球体であり得る。ガラス粒子の大きさは特定の
用途の要求に依存する。典型的には、ガラス粒子は約３
００μｍ以下の大きさを有する。約３００μｍ以下の大
きさのガラス粒子は典型的にバインダー材料内に容易に
分散する。
【００３５】エッジ保護材料又は高温封止材料は更に、
充填剤や増量剤のような添加剤を含有する。充填剤や増
量剤はエッジ保護材料又は高温封止材料の約６５重量％
以下含まれても良い。好ましくは、これらの材料はエッ
ジ保護材料又は高温封止材料の約５０重量％以下含まれ
る。
【００３６】好適な充填剤としては、水和金属酸化物
（例えば、珪酸ナトリウム）及びホウ酸化物（例えば、
ホウ酸及びホウ酸亜鉛）がある。好ましくは、充填剤は
比較的水溶性で化学的に不活性である。耐火性材料、例
えばベントナイト又はカオリン型のクレー及びヒル石を
充填剤として使用することは有効寿命を増加させ及び／
又はエッジ保護材料又は高温封止材料の使用温度を増加
させる。ヒル石の状態としては非発泡ヒル石（即ち、鉱
石のような）、発泡ヒル石（即ち、熱処理、または表面
剥離として公知）または離層ヒル石がある。
【００３７】発泡ヒル石は有用なエッジ保護材料又は高
温封止材料組成物を提供することができるが、離層ヒル
石が好ましい。離層ヒル石は粉末状態を有し、例えば非
発泡又は発泡ヒル石をボールミル又は高シェア混合（ｈ
ｉｇｈ ｓｈｅａｒ ｍｉｘｉｎｇ）することによって
調製することができる。
【００３８】充填剤は粒子や切断された繊維を含む種々
の形状であり得る。繊維はドライ又はウェットボールミ
ルを含む常套の技術によって細かくすることができる。
有用な繊維としてはグラファイト、シリカ、アルミナ−
シリカ、カルシア（ｃａｌｃｉａ）−シリカ、アスベス
ト、及びガラス繊維がある。アルミノシリケート繊維は
例えば、ＧＡ、オーガスタのサーマル・セラミクス（Ｔ
ｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）から商品名「セラフ
ァイバー（ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ）」で市販入手できる。
【００３９】クレー等の耐火性材料を用いてエッジ保護
材料又は高温封止材料の高温での耐久性を向上しても良
い。このような耐火性材料はエッジ保護材料又は高温封
止材料の総重量に対して４０重量％以下存在するのが好
ましい。
【００４０】増量剤（例えばシリカサンド）を添加して
その効率を低下させることなく混合物のコストを減少さ
せることができる。
【００４１】好ましくは、バインダー材料は乾燥した後
でも、エッジ保護材料又は高温封止材料の適合性又は成
形性を増加させる粘着付与剤と可塑剤を含んでいる。
【００４２】エッジ保護材料又は高温封止材料はバイン
ダー材料、ガラス粒子、及び任意の添加剤を一緒に混合
することによって調製することができる。任意に、水、
分散剤、可塑剤、及び／又は界面活性剤を独立に添加し
成分どおしの混合を補助し、及び／又は混合物の粘度を
調整することができる。構成要素の混合は例えば手動の
撹拌又はムガール（ｍｏｇｕｌ）ミキサーを用いたよう
ないかなる適当な手段によって行っても良い。得られた
混合物は典型的に粘性で、その後所望の形状に形成する
ことができる。例えば、得られた混合物をシートに形成
し、ストリップに切断し、次いで数時間乾燥して（空気
中で）、例えば積層マットのエッジに適用する。また、
粘性の塊を種々の形状に押し出し、積層マットのエッジ
に取り付け又は固定することもでき、または所望の形状
に押し出し空気中で乾燥して適用することもできる。
【００４３】例えば図５に示すような補強繊維として、
又はエッジ保護材料又は高温封止材料内に分散される切
断された繊維としての使用に好適な繊維としては、アル
ニノシリケート繊維（例えば、３Ｍ社から「ネクステル
（ＮＥＸＴＥＬ）３１２セラミック・ファイバーズ（Ｃ
ＥＲＡＭＩＣ ＦＩＢＥＲＳ）」、「ネクステル（ＮＥ
ＸＴＥＬ）４４０セラミック・ファイバーズ（ＣＥＲＡ
ＭＩＣ ＦＩＢＥＲＳ）」、「ネクステル（ＮＥＸＴＥ
Ｌ）５５０セラミック・ファイバーズ（ＣＥＲＡＭＩＣ
ＦＩＢＥＲＳ）」、の商品名で、ＮＹ、ナイアガラの
滝のカーボランダム社から「ファイバーフレックス（Ｆ
ＩＢＥＲＦＲＡＸ）７０００Ｍ」で、ＧＡ、オーガスタ
のサーマル・セラミクスから「セラファイバー（ＣＥＲ
ＡＦＩＢＥＲ）」で入手可能）、及びステンレススチー
ル繊維（例えば、ＧＡ、アトランタのベッカート・スチ
ール・ワイヤー（Ｂｅｋａｅｒｔ Ｓｔｅｅｌ Ｗｉｒ
ｅ）社から「ベキ−シールド（ＢＥＫＩ−ＳＨＩＥＬ
Ｄ）ＧＲ９０／Ｃ２／２」の商品名で市販入手可能）が
ある。好適なセラミック繊維も米国特許第３，７９５，
５２４号（ソーマン（Ｓｏｗｍａｎ））及び４，０４
７，９６５号（カースト（Ｋａｒｓｔ）ら）に開示され
ている。
【００４４】エッジ保護材料又は高温封止材料を例えば
感圧粘着剤テープ又はフィルム又は金属製布（例えばス
テンレススチールスクリーン）によって、シート材料に
確保することができる。好ましい金属製布は９０％以下
の開口率を有する編織金属（好ましくはステンレススチ
ール）ワイヤーから形成され、ここでこのワイヤーは１
ｍｍ以下（好ましくは約０．２０ｍｍ）の直径を有す
る。金属布を確保するために更なる手段が必要である場
合には、このような手段としてはテープ、粘着剤、及び
縫う、ホッチキス留め、釘留め、リベット接合、頭付け
（ｓｔａｋｉｎｇ）、刻み目付け（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）
等の機械的手段がある。好ましくは、金属製布のエッジ
は積層マットの長手エッジの向こうに約８ｍｍまで伸ば
す。マットの長さ全体を金属布で覆うことは典型的に好
ましいが、必要ではない。また、好ましい実施態様で
は、エッジ保護材料又は高温封止材料をマットのエッジ
に補強や固定することなく配置しても良い。
【００４５】本発明の目的及び利益は以下の実施例によ
って更に例示されるが、実施例で示す特定の材料及びそ
の量は他の条件や細部と同様に本発明を不当に限定する
ことを意図するものではない。全ての部及びパーセント
は規定しない限り重量である。
【００４６】
【実施例】
（実施例１〜２２）エッジ保護材料及び高温封止材料と
して有用な実施例１〜２２の配合を以下の表１及び表２
に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】実施例１では、１リットルの容量を有する
ムガールミキサー（ＭＩ、サジナウのベーカー・パーキ
ンス（Ｂａｋｅｒ Ｐｅｒｋｉｎｓ）からの＃５９８２
１）にまず、乾燥した粉末構成要素（即ちクレー）を充
填し、次にこれらを約１〜３分間混合することによって
５００ｇの試料を調製した。。次いで、液体構成要素
（即ちバインダー混合物）を添加して混合し、得られた
材料を約１５〜３０分間混合した。繊維材料を次にミキ
サーに添加して約１０〜２０分間混合した。１５重量部
のアクリルエマルジョン（ＭＡ、ウィルミントンのＩＣ
Ｉ樹脂アメリカから商品名「ネオクリルＸＡ−２０２
２」で市販入手できる）、１５重量部の粘着付与剤（カ
ナダ、トロントのエカ・ノベル社から「スノータック８
２０Ａ」の商品名で市販入手できる）、及び１０重量部
の可塑剤（ＭＯ、セントルイスのモンサントから「サン
ティサイザー１４８」の商品名で市販入手できる）を一
緒に添加することによってバインダー混合物を調製し
た。クレーはカオリンクレー（ＳＣ、バスのディクシー
・クレー（Ｄｉｘｉｅ Ｃｌａｙ）から「ディクシー・
クレー（ＤＩＸＩＥ ＣＬＡＹ）」の商品名で市販入手
できる）であった。セラミック繊維はアルミノシリケー
トセラミック繊維（ＧＡ、オーガスタのサーマル・セラ
ミックから「セラファイバー」の商品名で市販入手でき
る）であった。ガラスフリットは珪酸ベースのガラスフ
リット（ＤＥ、ウィルミントンのＩＣＩアメリカから商
品名「シープリー・ファイヤー・バリヤー・フィラー、
グレイドＣ−２００」の商品名で市販入手できる）であ
った。
【００５０】実施例２〜２１では、１００ｍｌのポリプ
ロピレンビーカーに実施例１で調製したバインダー混合
物、ガラスフリット（「シープリー・ファイヤー・バリ
ヤー・フィラー、グレイドＣ−２００」）、及び他の構
成要素を充填し、次いで混合物が均一になるまで（約１
５分間）手で撹拌することによって５０ｇの試料を調製
した。
【００５１】実施例２２では、１５重量部のアクリルエ
マルジョン（ＰＡ、フィラデルフィアのローム・アンド
・ハース社から商品名「ロープレックスＨＡ−８」で市
販入手できる）、１５重量部の粘着付与剤（「スノータ
ック８２０Ａ」）、及び１０重量部の可塑剤（「サンテ
ィサイザー１４８」）を一緒に添加することによってバ
インダー材料を調製した。セラミック繊維はアルミノシ
リケートセラミック繊維（「セラファイバー」）であっ
た。実施例１８〜２１ではセラミック繊維を１リットル
の磁器すり鉢内にで、直径１．２５ｃｍ（０．５イン
チ）の磁器のボールの約５０％の体積まで充填して、約
１５分間ボールミルして約５０〜１００μｍの長さの繊
維を得た。この繊維をムガールミキサーに添加し他の構
成要素と混合することによって大きさを減少させ、所望
の大きさの繊維にした。ホウ酸はＣＡ、ロサンゼルスの
Ｕ．Ｓ．ボラックス（Ｂｏｒａｘ）から得た。実施例６
〜１７のケイ酸ナトリウムセメントはＰＡ、ピッツバー
グのソウライゼン・セメンツ（Ｓａｕｅｒｅｉｓｅｎ
Ｃｅｍｅｎｔｓ）から「インサ−ルテ・アドヘッシブ・
セメント（ＩＮＳＡ−ＬＵＴＥ ＡＤＨＥＳＩＶＥ Ｃ
ＥＭＥＮＴ）Ｎｏ．Ｐ−１」の商品名で得られた。発泡
ヒル石はＭＡ、カンブリッジのＷ．Ｒ．グレイス（Ｇｒ
ａｃｅ）＆Ｃｏ．から得られた。ヒル石を離層しムガー
ルミキサーを用いて、約１５〜２０分間、配合中の他の
構成要素と混合することによって調製した。
【００５２】それぞれの配合について、得られた粘性材
料を各容器から取り出し、ガラスジャー又は合わせピン
で約０．６３ｃｍ（０．２５インチ）の厚さのシートに
伸ばした。それぞれのシートを空気中、室温で一晩乾燥
した。エッジ保護材料は乾燥したときでさえ非常に成形
可能であった。
【００５３】（ボタン試験）ボタン試験を計画し、高温
時にエッジ保護材料がいかに機能するかを実験した。エ
ッジ保護材料のシート形成後、約３０分間空気中で乾燥
した後に直径２．５ｃｍ（１インチ）のディスクをこの
シートから切り出し、常套の実験的電気抵抗炉中で加熱
した。炉が所定温度に達した後、ディスクを耐火レンガ
の表面上に置いた。いくつかの試料には金属るつぼはさ
みで正に手の圧力でこの温度で刻み目を付けた。比較的
簡単に刻み目が付いた試料を「柔らかい（ｓｏｆｔ）」
と記載し、これに対して比較的刻み目を付けるのが困難
であった試料「堅い（ｆｉｒｍ）」と記載した。
【００５４】（実施例１）約９００℃に加熱した材料の
ディスクは堅く、融解した（ｆｕｓｅｄ）が、メルト
（ｍｅｌｔ）しなかった。９５０℃で３００時間加熱
後、材料にひび割れ又は剥離は見られず、その形状を保
持した。
【００５５】（実施例２〜５）約１時間約９００℃に加
熱した材料のディスクは堅かった。加熱ディスクはメル
トすることなく融解した。
【００５６】（実施例６〜８）約９００℃に加熱した材
料のディスクは堅かった。加熱ディスクはメルトするこ
となく融解し、ひび割れ又は剥離は見られなかった。
【００５７】（実施例９）約１７．５時間約９００℃に
加熱した材料のディスクはメルトした。これはホウ酸
（フラックス剤）の存在のためと考えられる。
【００５８】（実施例１０〜１５）約１７．５時間約９
００℃に加熱した材料のディスクはメルトを示すことな
く融解し、ひび割れ又は剥離は見られなかった。
【００５９】（実施例１６）約３６時間約９００℃に加
熱した材料のディスクは柔らかかったが、実施例９で見
られたほどメルトしなかった。
【００６０】（実施例１７）約９００℃に加熱した材料
のディスクはメルトを示すことなく融解し、ひび割れ又
は剥離は見られなかった。
【００６１】（実施例１８〜２２）これらの配合は、図
５に示すようなアルミノボロシリケートセラミック繊維
ヤーン（「ネクステル３１２セラミックファイバー」）
の使用で強化された。それぞれの試料を約２時間約９５
０℃で加熱した。実施例１８は９５０℃で堅かった。実
施例１９はひどくひび割れ、良好に維持することができ
なかった。実施例２０は９００℃で柔らかかった。実施
例２１及び２２は９００℃で堅かった。
【００６２】本発明の範囲及び精神から逸脱することな
く本発明の種々の改良及び変更は当業者には明らかであ
り、本発明は前述の例示的な実施態様に不当に限定され
ないものと考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は組み立てされていない状態を示す本発
明による触媒コンバータ（又はディーゼル粒子フィルタ
ー）の斜視図である。
【図２】 図２は本発明による触媒コンバータ（又はデ
ィーゼル粒子フィルター）の部分断面図である。
【図３】 図３は本発明による積層マットの部分図であ
る。
【図４】 図４は本発明による積層マットの部分図であ
る。
【図５】 図５は本発明による積層マットの部分図であ
る。
【図６】 図６は本発明による積層マットの実施態様を
示す。
【図７】 図７は組み立てされていない状態を示す本発
明による触媒コンバータ（又はディーゼル粒子フィルタ
ー）の斜視図である。
【図８】 図８は本発明による触媒コンバータ（又はデ
ィーゼル粒子フィルター）の部分断面図である。
【符号の説明】
１０、８９ 触媒コンバータ（ディーゼル粒子フィルタ
ー） １１、８０ ケース ２０、８３、 触媒コンバータ要素（ディーゼル粒子フ
ィルター要素） ３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、５０、８６ 積層マッ
ト ３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、５２ 不織性、高温対
抗性セラミック繊維マット ３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、５６、５７、８７ 高
温封止剤 （エッジ保護材料）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１１月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 ポール・デラノ・ストルーム アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター（番 地の表示なし)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （Ａ）（ａ）側面エッジを有する不織
    性、高温対抗性セラミック繊維のマット；と （ｂ）熱い衝突ガスにさらされた場合に、前記側面エッ
    ジを通過する前記ガスの浸透性を減少させるのに充分な
    量の前記側面エッジを被覆する高温封止材料であって、
    バインダー材料とガラス粒子の総重量に対して約５〜約
    ８５重量％の範囲のバインダー材料とそこに分散された
    約９５〜約１５重量％の範囲のガラス粒子とを含有し、
    前記ガラス粒子は少なくとも約３５０℃の軟化点を有す
    るガラスから形成され、前記バインダー材料と前記ガラ
    ス粒子との合計重量は前記高温封止材料の総重量の少な
    くとも２０重量％である前記高温封止材料；とを含有す
    る積層マット、又は （Ｂ）（ａ）側面エッジを有する不織性、高温対抗性セ
    ラミック繊維のマット；と （ｂ）熱い衝突ガスにさらされた場合に、前記側面エッ
    ジの少なくとも一部分を被覆して前記側面エッジの腐食
    を減少させるエッジ保護材料であって、バインダー材料
    とガラス粒子の総重量に対して約５〜約８５重量％の範
    囲のバインダー材料とそこに分散された約９５〜約１５
    重量％の範囲のガラス粒子とを含有し、前記ガラス粒子
    は少なくとも約３５０℃の軟化点を有するガラスから形
    成され、前記バインダー材料と前記ガラス粒子との合計
    重量は前記エッジ保護材料の総重量の少なくとも２０重
    量％である前記エッジ保護材料；とを含有する積層マッ
    ト。
  2. 【請求項２】 前記バインダー材料が可塑剤、粘着付与
    剤の少なくとも１つ又はその両方を含有する請求項１記
    載の積層マット。
  3. 【請求項３】 （Ａ）金属ケース、前記金属ケース内に
    配置された触媒コンバータ要素又はディーゼル粒子フィ
    ルター要素、及び前記触媒コンバータ要素を金属ケース
    内に配置するため、及び機械振動を吸収するために前記
    触媒コンバータ要素又は前記ディーゼル粒子フィルター
    と前記金属ケースの間に配置された請求項１又は２記載
    の前記積層マットとを有する触媒コンバータ又はディー
    ゼル粒子フィルター； （Ｂ）（ａ）金属ケース； （ｂ）前記金属ケース内に配置された触媒コンバータ要
    素又はディーゼル粒子フィルター要素； （ｃ）第１の側面エッジと反対側に第２の側面エッジを
    有する不織性、高温対抗性セラミック繊維積層マットで
    あって、前記触媒コンバータ要素又は前記ディーゼル粒
    子フィルター要素を前記金属ケース内に配置するため、
    及び機械振動を吸収するために前記触媒コンバータ要素
    又は前記ディーゼル粒子フィルター要素と前記金属ケー
    スの間に配置された前記積層マット；及び （ｄ）前記金属ケースと前記触媒コンバータ要素又は前
    記ディーゼル粒子フィルター要素との間に配置され、前
    記積層マットの前記第１の側面エッジ又は前記第２の側
    面エッジの少なくとも１つに対して配置されて、熱ガス
    にさらされたときに前記第１の側面エッジ又は前記第２
    の側面エッジの前記少なくとも１つを通過する前記ガス
    の浸透性を減少させるのに充分な量の高温封止材料であ
    って、バインダー材料とガラス粒子の総重量に対して約
    ５〜約８５重量％の範囲のバインダー材料とそこに分散
    された約９５〜約１５重量％の範囲のガラス粒子とを含
    有し、前記ガラス粒子は少なくとも約３５０℃の軟化点
    を有するガラスから形成され、前記バインダー材料と前
    記ガラス粒子との合計重量は前記高温封止材料の総重量
    の少なくとも２０重量％である前記高温封止材料とを有
    する触媒コンバータ又はディーゼル粒子フィルター；又
    は （Ｃ）（ａ）金属ケース； （ｂ）前記金属ケース内に配置された触媒コンバータ要
    素又はディーゼル粒子フィルター要素； （ｃ）側面エッジを有する不織性、高温対抗性セラミッ
    ク繊維積層マットであって、前記触媒コンバータ要素又
    は前記ディーゼル粒子フィルター要素を前記金属ケース
    内に配置するため、及び機械振動を吸収するために前記
    触媒コンバータ要素又は前記ディーゼル粒子フィルター
    要素と前記金属ケースの間に配置された前記積層マッ
    ト；及び （ｄ）前記金属ケースと前記触媒コンバータ要素又は前
    記ディーゼル粒子フィルター要素との間に配置され、前
    記積層マットの前記側面エッジに対して配置されて、熱
    衝突ガスにさらされたときに前記側面エッジの少なくと
    も１部分の腐食を減少させるようにしたエッジ保護材料
    であって、バインダー材料とガラス粒子の総重量に対し
    て約５〜約８５重量％の範囲のバインダー材料とそこに
    分散された約９５〜約１５重量％の範囲のガラス粒子と
    を含有し、前記ガラス粒子は少なくとも約３５０℃の軟
    化点を有するガラスから形成され、前記バインダー材料
    と前記ガラス粒子との合計重量は前記エッジ保護材料の
    総重量の少なくとも２０重量％である前記エッジ保護材
    料；を含有する触媒コンバータ又はディーゼル粒子フィ
    ルター。
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