JPH10288032A - 無機繊維成形体および触媒コンバーター - Google Patents
無機繊維成形体および触媒コンバーターInfo
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- JPH10288032A JPH10288032A JP9108212A JP10821297A JPH10288032A JP H10288032 A JPH10288032 A JP H10288032A JP 9108212 A JP9108212 A JP 9108212A JP 10821297 A JP10821297 A JP 10821297A JP H10288032 A JPH10288032 A JP H10288032A
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- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
- F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モノリス保持材として使用した際、ケーシン
グへの装着が容易で且つモノリスを安定的に固定し得る
様に改良された無機繊維成形体および当該無機繊維成形
体を利用した触媒コンバータを提供する。 【解決手段】 本発明の無機繊維成形体は、第１の無機
繊維マットと第２の無機繊維マットとを積層して成る。
第１の無機繊維マットは、厚さ方向に圧縮された結晶質
アルミナ繊維マットと有機バインダーとから構成され、
第２の無機繊維マットは、上記以外のセラミック繊維マ
ットと無機膨張材および有機バインダーとから主として
構成される。また、本発明の触媒コンバーターにおいて
は、上記の無機繊維成形体がモノリス保持材（３）とし
てモノリス（１）に巻回される。
グへの装着が容易で且つモノリスを安定的に固定し得る
様に改良された無機繊維成形体および当該無機繊維成形
体を利用した触媒コンバータを提供する。 【解決手段】 本発明の無機繊維成形体は、第１の無機
繊維マットと第２の無機繊維マットとを積層して成る。
第１の無機繊維マットは、厚さ方向に圧縮された結晶質
アルミナ繊維マットと有機バインダーとから構成され、
第２の無機繊維マットは、上記以外のセラミック繊維マ
ットと無機膨張材および有機バインダーとから主として
構成される。また、本発明の触媒コンバーターにおいて
は、上記の無機繊維成形体がモノリス保持材（３）とし
てモノリス（１）に巻回される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機繊維成形体お
よび触媒コンバーターに関するものであり、詳しくは、
主に自動車に使用される触媒コンバーターのモノリス保
持材として使用される無機繊維成形体であって、組立が
容易で且つモノリスを安定的に固定し得る無機繊維成形
体および当該無機繊維成形体を使用した触媒コンバータ
ーに関するものである。
よび触媒コンバーターに関するものであり、詳しくは、
主に自動車に使用される触媒コンバーターのモノリス保
持材として使用される無機繊維成形体であって、組立が
容易で且つモノリスを安定的に固定し得る無機繊維成形
体および当該無機繊維成形体を使用した触媒コンバータ
ーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】触媒コンバーターは、周知の通り、内燃
機関の排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒
素酸化物などの有害成分を貴金属触媒によって除去する
装置である。
機関の排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒
素酸化物などの有害成分を貴金属触媒によって除去する
装置である。
【０００３】特開平１−２４０７１５号公報には、無機
繊維成形体から成るモノリス保持材を使用した触媒コン
バーターが記載されている。上記の無機繊維成形体は、
セラミック繊維マットと当該セラミック繊維マットに均
一に分散された無機膨張材および均一に含浸され且つ熱
分解によって消失する有機バインダーとから主として構
成された膨張性マットに対し、アルミナ繊維マットを有
機糸でステッチボンディングした積層体であり、膨張性
マットの高温熱劣化をアルミナ繊維マットによって防止
することを企図したものである。
繊維成形体から成るモノリス保持材を使用した触媒コン
バーターが記載されている。上記の無機繊維成形体は、
セラミック繊維マットと当該セラミック繊維マットに均
一に分散された無機膨張材および均一に含浸され且つ熱
分解によって消失する有機バインダーとから主として構
成された膨張性マットに対し、アルミナ繊維マットを有
機糸でステッチボンディングした積層体であり、膨張性
マットの高温熱劣化をアルミナ繊維マットによって防止
することを企図したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モノリ
ス保持材としての上記の無機繊維成形体においては、ア
ルミナ繊維マットが嵩高であるため、触媒コンバーター
を組み立てる際、ケーシングへの装着が難しいと言う問
題がある。しかも、膨張性マットに対するアルミナ繊維
マットの接着の困難性から、有機糸によるステッチボン
ディングが採用されているが、ステッチボンディングに
よって繊維が痛み易く、その結果、モノリスに対する保
持力が低下すると言う問題がある。
ス保持材としての上記の無機繊維成形体においては、ア
ルミナ繊維マットが嵩高であるため、触媒コンバーター
を組み立てる際、ケーシングへの装着が難しいと言う問
題がある。しかも、膨張性マットに対するアルミナ繊維
マットの接着の困難性から、有機糸によるステッチボン
ディングが採用されているが、ステッチボンディングに
よって繊維が痛み易く、その結果、モノリスに対する保
持力が低下すると言う問題がある。
【０００５】本発明は、上記の実情に鑑みなされたもの
であり、その第１の目的は、モノリス保持材として使用
した際、ケーシングへの装着を容易に行い得る様に改良
された無機繊維成形体および当該無機繊維成形体を利用
した触媒コンバータを提供することにあり、また、本発
明の第２の目的は、繊維の痛みがなく、モノリス保持材
として使用した際、モノリスに対する保持力を十分に発
揮でき、モノリスを安定的に固定し得る様に改良された
無機繊維成形体および当該無機繊維成形体を利用した触
媒コンバータを提供することにある。
であり、その第１の目的は、モノリス保持材として使用
した際、ケーシングへの装着を容易に行い得る様に改良
された無機繊維成形体および当該無機繊維成形体を利用
した触媒コンバータを提供することにあり、また、本発
明の第２の目的は、繊維の痛みがなく、モノリス保持材
として使用した際、モノリスに対する保持力を十分に発
揮でき、モノリスを安定的に固定し得る様に改良された
無機繊維成形体および当該無機繊維成形体を利用した触
媒コンバータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
の要旨は、第１の無機繊維マットと第２の無機繊維マッ
トとを積層して成る無機繊維成形体であって、第１の無
機繊維マットは、厚さ方向に圧縮された結晶質アルミナ
繊維マットと当該アルミナ繊維マットに均一に含浸され
且つ熱分解によって消失する有機バインダーとから構成
され、第２の無機繊維マットは、上記以外のセラミック
繊維マットと当該セラミック繊維マットに均一に分散さ
れた無機膨張材および均一に含浸され且つ熱分解によっ
て消失する有機バインダーとから主として構成され、無
機繊維成形体全体の厚さに対する第１の無機繊維マット
の厚さの比率が２０〜８０％に設定されていることを特
徴とする無機繊維成形体に存する。
の要旨は、第１の無機繊維マットと第２の無機繊維マッ
トとを積層して成る無機繊維成形体であって、第１の無
機繊維マットは、厚さ方向に圧縮された結晶質アルミナ
繊維マットと当該アルミナ繊維マットに均一に含浸され
且つ熱分解によって消失する有機バインダーとから構成
され、第２の無機繊維マットは、上記以外のセラミック
繊維マットと当該セラミック繊維マットに均一に分散さ
れた無機膨張材および均一に含浸され且つ熱分解によっ
て消失する有機バインダーとから主として構成され、無
機繊維成形体全体の厚さに対する第１の無機繊維マット
の厚さの比率が２０〜８０％に設定されていることを特
徴とする無機繊維成形体に存する。
【０００７】本発明の第２の要旨は、筒状に形成され且
つ排気ガス浄化用触媒を担持するモノリスと、当該モノ
リスを収容し且つ排気ガス導管に接続される金属製のケ
ーシングと、前記モノリスに巻回されて当該モノリスと
前記ケーシングとの間隙に介装されるモノリス保持材と
から構成された触媒コンバーターにおいて、前記モノリ
ス保持材が上記の無機繊維成形体であり且つ前記モノリ
ス側に第１の無機繊維マットが配置されていることを特
徴とする触媒コンバーターに存する。
つ排気ガス浄化用触媒を担持するモノリスと、当該モノ
リスを収容し且つ排気ガス導管に接続される金属製のケ
ーシングと、前記モノリスに巻回されて当該モノリスと
前記ケーシングとの間隙に介装されるモノリス保持材と
から構成された触媒コンバーターにおいて、前記モノリ
ス保持材が上記の無機繊維成形体であり且つ前記モノリ
ス側に第１の無機繊維マットが配置されていることを特
徴とする触媒コンバーターに存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図１は、触媒コンバーターの構造を示す組
立斜視図である。図２は、モノリスに対するモノリス保
持材の巻回要領を示す斜視図である。図３は、無機繊維
成形体により構成されたモノリス保持材の一部を示す斜
視図である。
て説明する。図１は、触媒コンバーターの構造を示す組
立斜視図である。図２は、モノリスに対するモノリス保
持材の巻回要領を示す斜視図である。図３は、無機繊維
成形体により構成されたモノリス保持材の一部を示す斜
視図である。
【０００９】本発明の無機繊維成形体は、第１の無機繊
維マットと第２の無機繊維マットとを積層して構成され
る。そして、第１の無機繊維マットとしては、厚さ方向
に圧縮された結晶質アルミナ繊維マットと当該アルミナ
繊維マットに均一に含浸され且つ熱分解によって消失す
る有機バインダーとから構成された無機繊維マットが使
用される。
維マットと第２の無機繊維マットとを積層して構成され
る。そして、第１の無機繊維マットとしては、厚さ方向
に圧縮された結晶質アルミナ繊維マットと当該アルミナ
繊維マットに均一に含浸され且つ熱分解によって消失す
る有機バインダーとから構成された無機繊維マットが使
用される。
【００１０】上記の様な特定構造の第１の無機繊維マッ
トの使用により、本発明の無機繊維成形体は、モノリス
保持材として使用した際、嵩高にならず、ケーシングへ
の装着を容易に行い得ると言う顕著な効果を発揮する。
しかも、高温側に結晶質アルミナ繊維の第１の無機繊維
マットを配置することにより、後述の第２の無機繊維マ
ットの高温熱劣化が防止される。そして、本発明の好ま
しい態様においては、上記の結晶質アルミナ繊維として
ムライト組成の繊維が使用される。斯かる好ましい態様
により、本発明の無機繊維成形体は、モノリス保持材と
して使用した際、第２の無機繊維マットの高温熱劣化を
一層防止でき、モノリスを一層安定的に固定し得ると言
う効果を発揮する。
トの使用により、本発明の無機繊維成形体は、モノリス
保持材として使用した際、嵩高にならず、ケーシングへ
の装着を容易に行い得ると言う顕著な効果を発揮する。
しかも、高温側に結晶質アルミナ繊維の第１の無機繊維
マットを配置することにより、後述の第２の無機繊維マ
ットの高温熱劣化が防止される。そして、本発明の好ま
しい態様においては、上記の結晶質アルミナ繊維として
ムライト組成の繊維が使用される。斯かる好ましい態様
により、本発明の無機繊維成形体は、モノリス保持材と
して使用した際、第２の無機繊維マットの高温熱劣化を
一層防止でき、モノリスを一層安定的に固定し得ると言
う効果を発揮する。
【００１１】第１の無機繊維マットを構成する基材マッ
トは、厚さ方向にほぼ均一に積層したアルミナ繊維の集
合体であり、所謂ブランケット又はブロックと呼ばれる
ものを包含する。アルミナ繊維としては、通常、繊維径
が１〜５０μｍ、繊維長が０．５〜５００ｍｍのものが
使用されるが、復元力および形状保持性の観点からは、
繊維径が３〜８μｍ、繊維長が０．５〜３００ｍｍの繊
維が特に好ましい。
トは、厚さ方向にほぼ均一に積層したアルミナ繊維の集
合体であり、所謂ブランケット又はブロックと呼ばれる
ものを包含する。アルミナ繊維としては、通常、繊維径
が１〜５０μｍ、繊維長が０．５〜５００ｍｍのものが
使用されるが、復元力および形状保持性の観点からは、
繊維径が３〜８μｍ、繊維長が０．５〜３００ｍｍの繊
維が特に好ましい。
【００１２】上記アルミナ繊維の組成としては、アルミ
ナ−シリカ系結晶質短繊維であって、シリカ含有率が５
重量％以下のアルミナ、すなわち、アルミナが９５重量
％以上の高アルミナの他、アルミナが７０〜９５重量％
で且つ残余がシリカで構成される一般的なものが挙げら
れる。特に、アルミナ７２〜８５重量％のムライト組成
の繊維は、高温安定性および弾力性に優れており、好ま
しいアルミナ繊維である。
ナ−シリカ系結晶質短繊維であって、シリカ含有率が５
重量％以下のアルミナ、すなわち、アルミナが９５重量
％以上の高アルミナの他、アルミナが７０〜９５重量％
で且つ残余がシリカで構成される一般的なものが挙げら
れる。特に、アルミナ７２〜８５重量％のムライト組成
の繊維は、高温安定性および弾力性に優れており、好ま
しいアルミナ繊維である。
【００１３】結晶質アルミナ繊維は、同じアルミナ−シ
リカ系の非結晶質セラミック繊維と比較して耐熱性に優
れ、セラミック繊維の様に軟化収縮などの熱劣化が極め
て少ないため、圧縮マットとした場合に弾力性に富んで
いる。すなわち、結晶質アルミナ繊維マットは、低い嵩
密度で高い保持力を発生し且つその温度変化が少ないと
言う性質を持つ。従って、触媒コンバーターのモノリス
保持材として使用した際、モノリス（１）と金属製のケ
ーシング（２）との熱膨張の差によってモノリス（１）
とケーシング（２）との間隙が変化し、その嵩密度が上
昇した場合にも、モノリス（１）に対する保持圧が急激
に変化することがない。
リカ系の非結晶質セラミック繊維と比較して耐熱性に優
れ、セラミック繊維の様に軟化収縮などの熱劣化が極め
て少ないため、圧縮マットとした場合に弾力性に富んで
いる。すなわち、結晶質アルミナ繊維マットは、低い嵩
密度で高い保持力を発生し且つその温度変化が少ないと
言う性質を持つ。従って、触媒コンバーターのモノリス
保持材として使用した際、モノリス（１）と金属製のケ
ーシング（２）との熱膨張の差によってモノリス（１）
とケーシング（２）との間隙が変化し、その嵩密度が上
昇した場合にも、モノリス（１）に対する保持圧が急激
に変化することがない。
【００１４】有機バインダーは、圧縮されたマットの厚
さを常温下において維持でき、熱分解による消失後に上
記マットの厚さを復元し得るものであれば特に制限なく
使用できるが、モノリス（１）の使用温度以上でも分解
しない様なもの、更には、有機バインダーを含浸させる
ことによってマットの柔軟性および復元面圧特性を阻害
し、モノリス（１）の破壊を助長する様な性質を持つ有
機バインダーの使用は、避ける必要がある。有機バイン
ダーとしては、各種のゴム、水溶性有機高分子化合物、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを使用できる。
さを常温下において維持でき、熱分解による消失後に上
記マットの厚さを復元し得るものであれば特に制限なく
使用できるが、モノリス（１）の使用温度以上でも分解
しない様なもの、更には、有機バインダーを含浸させる
ことによってマットの柔軟性および復元面圧特性を阻害
し、モノリス（１）の破壊を助長する様な性質を持つ有
機バインダーの使用は、避ける必要がある。有機バイン
ダーとしては、各種のゴム、水溶性有機高分子化合物、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを使用できる。
【００１５】上記ゴム類としては、天然ゴム；エチルア
クリレートとクロロエチルビニルエーテルの共重合体、
ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合
体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体
などのアクリルゴム；ブタジエンとアクリロニトリルの
共重合体のニトリルゴム；ブタジエンゴム等が挙げら
れ、水溶性有機高分子化合物としては、カルボキシメチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステ
ル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル
酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体および共重合
体であるアクリル樹脂；アクリロニトリル・スチレン共
重合体；アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重
合体などが挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、
ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂などが挙げられる。
クリレートとクロロエチルビニルエーテルの共重合体、
ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合
体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体
などのアクリルゴム；ブタジエンとアクリロニトリルの
共重合体のニトリルゴム；ブタジエンゴム等が挙げら
れ、水溶性有機高分子化合物としては、カルボキシメチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステ
ル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル
酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体および共重合
体であるアクリル樹脂；アクリロニトリル・スチレン共
重合体；アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重
合体などが挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、
ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂などが挙げられる。
【００１６】上記の有機バインダーを有効成分とした水
溶液、水分散型エマルション、ラテックス、有機溶媒溶
液（これらを総称して「バインダー液」と言う）が市販
されており、これらのバインダー液は、そのまま水など
の溶媒で希釈して使用できるため、比較的安価に適用し
得る。なお、有機バインダーは一種である必要はなく２
種の混合物であってもよい。
溶液、水分散型エマルション、ラテックス、有機溶媒溶
液（これらを総称して「バインダー液」と言う）が市販
されており、これらのバインダー液は、そのまま水など
の溶媒で希釈して使用できるため、比較的安価に適用し
得る。なお、有機バインダーは一種である必要はなく２
種の混合物であってもよい。
【００１７】上記の有機バインダーの中では、アクリル
ゴム、ニトリルゴム、カルボキシメチルセルロース、ポ
リビニルアルコール及びアクリルゴム以外のアクリル樹
脂の群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、特に、
アクリルゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムのうち柔軟性
のあるゴムが有効である。
ゴム、ニトリルゴム、カルボキシメチルセルロース、ポ
リビニルアルコール及びアクリルゴム以外のアクリル樹
脂の群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、特に、
アクリルゴム、ニトリルゴム等の合成ゴムのうち柔軟性
のあるゴムが有効である。
【００１８】有機バインダー含有量は、特に限定される
ものではなく、第１の無機繊維マットを構成する繊維の
種類、形状、マットの絶対厚さ、触媒コンバーターの金
属製ケーシングに組み込む前の有機バインダーを含む成
形体としての厚さ及び反発力によって決定される。有機
バインダー含有量は、通常、アルミナ繊維１００重量部
に対して有機バインダーの有効成分が３〜３０重量部に
するのがよい。有機バインダーの含有量が３重量部未満
の場合は、基材マットの反発によって成形体としての厚
さを維持できない虞があり、３０重量部を超える場合
は、コスト高になる他、成形体の柔軟性が損なわれる虞
が生ずる。斯かる観点から、有機バインダーの上記割合
は５〜２０重量部の範囲が好ましい。
ものではなく、第１の無機繊維マットを構成する繊維の
種類、形状、マットの絶対厚さ、触媒コンバーターの金
属製ケーシングに組み込む前の有機バインダーを含む成
形体としての厚さ及び反発力によって決定される。有機
バインダー含有量は、通常、アルミナ繊維１００重量部
に対して有機バインダーの有効成分が３〜３０重量部に
するのがよい。有機バインダーの含有量が３重量部未満
の場合は、基材マットの反発によって成形体としての厚
さを維持できない虞があり、３０重量部を超える場合
は、コスト高になる他、成形体の柔軟性が損なわれる虞
が生ずる。斯かる観点から、有機バインダーの上記割合
は５〜２０重量部の範囲が好ましい。
【００１９】第１の無機繊維マットは、結晶質アルミナ
繊維の基材マットに有機バインダー液を含浸させる工
程、有機バインダー液を含浸させたマットを厚さ方向に
圧縮する工程、圧縮したままの状態で有機バインダー液
の溶媒分を除去する工程を経て製造される。
繊維の基材マットに有機バインダー液を含浸させる工
程、有機バインダー液を含浸させたマットを厚さ方向に
圧縮する工程、圧縮したままの状態で有機バインダー液
の溶媒分を除去する工程を経て製造される。
【００２０】第１の無機繊維マットは、次の様な特性を
有しているのが好ましい。すなわち、仮に、第１の無機
繊維マットのみでモノリス保持材を構成した場合、モノ
リス外周面とケーシング内面との間隙に相当する厚さの
圧縮状態において、０．１〜８．０ｋｇｆ／ｃｍ2 の復
元力を有しているのが好ましい。斯かるの復元力は、モ
ノリスがセラミックス製の場合で０．５〜８．０ｋｇｆ
／ｃｍ2 程度とされ、モノリスが金属製の場合で０．１
〜４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度とされる。
有しているのが好ましい。すなわち、仮に、第１の無機
繊維マットのみでモノリス保持材を構成した場合、モノ
リス外周面とケーシング内面との間隙に相当する厚さの
圧縮状態において、０．１〜８．０ｋｇｆ／ｃｍ2 の復
元力を有しているのが好ましい。斯かるの復元力は、モ
ノリスがセラミックス製の場合で０．５〜８．０ｋｇｆ
／ｃｍ2 程度とされ、モノリスが金属製の場合で０．１
〜４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度とされる。
【００２１】上記の復元力は、マットに均一に含浸され
た有機バインダーが熱分解によって消失した後に発現す
る。マットの復元力は、モノリス外周面とケーシング内
面との間隙に相当する厚さにマットを圧縮するのに要す
る力（圧縮力）に相当する。従って、本発明において
は、マット形成時の圧縮力によって上記の復元力の指標
としている。
た有機バインダーが熱分解によって消失した後に発現す
る。マットの復元力は、モノリス外周面とケーシング内
面との間隙に相当する厚さにマットを圧縮するのに要す
る力（圧縮力）に相当する。従って、本発明において
は、マット形成時の圧縮力によって上記の復元力の指標
としている。
【００２２】第２の無機繊維マット（膨張性マット）
は、上記以外のセラミック繊維マットと当該セラミック
繊維マットに均一に分散された無機膨張材および均一に
含浸され且つ熱分解によって消失する有機バインダーと
から主として構成される。そして、第２の無機繊維マッ
トは、特開平１−２４０７１５号公報に記載の触媒コン
バータにおける保持材と同様の膨張性マットとして機能
し、６００℃以下の比較的低い温度領域で優れた膨張性
を発揮する。
は、上記以外のセラミック繊維マットと当該セラミック
繊維マットに均一に分散された無機膨張材および均一に
含浸され且つ熱分解によって消失する有機バインダーと
から主として構成される。そして、第２の無機繊維マッ
トは、特開平１−２４０７１５号公報に記載の触媒コン
バータにおける保持材と同様の膨張性マットとして機能
し、６００℃以下の比較的低い温度領域で優れた膨張性
を発揮する。
【００２３】上記セラミック繊維としては、アルミナ系
およびアルミナ−シリカ系以外のセラミック繊維、例え
ば、アルミ丿ケイ酸塩繊維（ファイバーフラックス、セ
ラファイバー及びカオーウール等の商品）、石綿繊維、
ガラス繊維などが挙げられ、上記の無機膨張材として
は、中空ガラス微小球、ベントナイト、膨張性バーミュ
キュライト、金雲母、パーライト、膨張性黒鉛、膨張性
フッ化雲母などが挙げられ、有機バインダーとしては、
前述と同様の物質が挙げられる。
およびアルミナ−シリカ系以外のセラミック繊維、例え
ば、アルミ丿ケイ酸塩繊維（ファイバーフラックス、セ
ラファイバー及びカオーウール等の商品）、石綿繊維、
ガラス繊維などが挙げられ、上記の無機膨張材として
は、中空ガラス微小球、ベントナイト、膨張性バーミュ
キュライト、金雲母、パーライト、膨張性黒鉛、膨張性
フッ化雲母などが挙げられ、有機バインダーとしては、
前述と同様の物質が挙げられる。
【００２４】上記の各成分の使用割合は、セラミック繊
維：１０〜５０重量％、無機膨張剤：２０〜６５重量
％、有機バインダー：３〜２０重量％とされる。また、
マットの形成は、周知の抄造法により行うことが出来、
必要により、抄造して得たシートの積層化によってマッ
トを形成してもよい。なお、膨張性マットには、必要に
応じその他の無機充填材として例えばセピオライト鉱物
などを含有させることが出来る。
維：１０〜５０重量％、無機膨張剤：２０〜６５重量
％、有機バインダー：３〜２０重量％とされる。また、
マットの形成は、周知の抄造法により行うことが出来、
必要により、抄造して得たシートの積層化によってマッ
トを形成してもよい。なお、膨張性マットには、必要に
応じその他の無機充填材として例えばセピオライト鉱物
などを含有させることが出来る。
【００２５】本発明において、無機繊維成形体全体の厚
さに対する第１の無機繊維マットの厚さの比率は、第２
の無機繊維マット（膨張性マット）の高温熱劣化を有効
に防止する観点から２０〜８０％、好ましくは４０〜８
０％に設定されていることが重要である。すなわち、第
１の無機繊維マットの厚さの比率が２０％未満の場合
は、第２の無機繊維マット（膨張性マット）の高温熱劣
化を十分に防止することが出来ない。また、第１の無機
繊維マットの厚さの比率が８０％を超えた場合は、第２
の無機繊維マットに熱が伝わり難くなり、当該第２の無
機繊維マットの膨張材が十分に膨張しなくなる虞があ
る。
さに対する第１の無機繊維マットの厚さの比率は、第２
の無機繊維マット（膨張性マット）の高温熱劣化を有効
に防止する観点から２０〜８０％、好ましくは４０〜８
０％に設定されていることが重要である。すなわち、第
１の無機繊維マットの厚さの比率が２０％未満の場合
は、第２の無機繊維マット（膨張性マット）の高温熱劣
化を十分に防止することが出来ない。また、第１の無機
繊維マットの厚さの比率が８０％を超えた場合は、第２
の無機繊維マットに熱が伝わり難くなり、当該第２の無
機繊維マットの膨張材が十分に膨張しなくなる虞があ
る。
【００２６】本発明の無機繊維成形体において、第１及
び第２の無機繊維マットは、例えば次の様な方法で積層
することが出来る。i ）バインダーで固められた第１及
び第２の無機繊維マットを接着剤で貼着する方法、ii）
第２の無機繊維マットの上において、第１の無機繊維マ
ット用の基材マットを積層た後、当該基材マットに有機
バインダー液を含浸させ、次いで、厚さ方向に圧縮した
後、圧縮したままの状態で有機バインダー液の溶媒分を
除去する方法である。
び第２の無機繊維マットは、例えば次の様な方法で積層
することが出来る。i ）バインダーで固められた第１及
び第２の無機繊維マットを接着剤で貼着する方法、ii）
第２の無機繊維マットの上において、第１の無機繊維マ
ット用の基材マットを積層た後、当該基材マットに有機
バインダー液を含浸させ、次いで、厚さ方向に圧縮した
後、圧縮したままの状態で有機バインダー液の溶媒分を
除去する方法である。
【００２７】上記の様な方法によれば、上述の有機バイ
ンダーを含む接着剤によって２つのマットを貼着した構
造を構成できる。すなわち、上記の方法によれば、従来
のステッチボンディングの様に、嵩高にならず且つ各マ
ットの繊維を破損することがなく、その結果、モノリス
保持材として使用した際、装着性を向上でき且つモノリ
スに対する保持力の低下を防止できる。
ンダーを含む接着剤によって２つのマットを貼着した構
造を構成できる。すなわち、上記の方法によれば、従来
のステッチボンディングの様に、嵩高にならず且つ各マ
ットの繊維を破損することがなく、その結果、モノリス
保持材として使用した際、装着性を向上でき且つモノリ
スに対する保持力の低下を防止できる。
【００２８】図３に示す様に、本発明の無機繊維成形体
をモノリス保持材（３）として使用する場合には、触媒
コンバータ組立時のモノリス保持材（３）の捩れやずれ
を防止するため、図２に示す様に、モノリス（１）に巻
回した際に互いに噛合わせ可能な接続部が巻回方向の両
端部に設けられる。斯かる接続部は、裁断加工などによ
って容易に形成できる。なお、図３中、符合（３０）は
第１の無機繊維マット、符合（３１）は第２の無機繊維
マット、符合（３）は本発明の無機繊維成形体としての
モノリス保持材を示す。
をモノリス保持材（３）として使用する場合には、触媒
コンバータ組立時のモノリス保持材（３）の捩れやずれ
を防止するため、図２に示す様に、モノリス（１）に巻
回した際に互いに噛合わせ可能な接続部が巻回方向の両
端部に設けられる。斯かる接続部は、裁断加工などによ
って容易に形成できる。なお、図３中、符合（３０）は
第１の無機繊維マット、符合（３１）は第２の無機繊維
マット、符合（３）は本発明の無機繊維成形体としての
モノリス保持材を示す。
【００２９】本発明の無機繊維成形体から成るモノリス
保持材（３）のモノリス（１）への巻回は、モノリス
（１）側に第１の無機繊維マット（３０）が位置する様
に行う。すなわち、モノリス（１）側に第１の無機繊維
マット（３０）を配置することにより、第２の無機繊維
マット（３１）の高温熱劣化を防止できる。
保持材（３）のモノリス（１）への巻回は、モノリス
（１）側に第１の無機繊維マット（３０）が位置する様
に行う。すなわち、モノリス（１）側に第１の無機繊維
マット（３０）を配置することにより、第２の無機繊維
マット（３１）の高温熱劣化を防止できる。
【００３０】本発明の触媒コンバーターは、図１に示す
様に、概略、筒状に形成され且つ排気ガス浄化用触媒を
担持するモノリス（１）と、モノリス（１）を収容し且
つ排気ガス導管に接続される金属製のケーシング（２）
と、モノリス（１）に巻回されて当該モノリスとケーシ
ング（２）との間隙に介装される前述のモノリス保持材
（３）とから構成される。
様に、概略、筒状に形成され且つ排気ガス浄化用触媒を
担持するモノリス（１）と、モノリス（１）を収容し且
つ排気ガス導管に接続される金属製のケーシング（２）
と、モノリス（１）に巻回されて当該モノリスとケーシ
ング（２）との間隙に介装される前述のモノリス保持材
（３）とから構成される。
【００３１】モノリス（１）としては、コーディエライ
ト等を主成分とするセラミックスによって構成されたモ
ノリスの他、金属箔素材によって構成されたモノリスを
使用することも出来る。特に、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ又はＳ
ｉを基本成分とするフェライト系ステンレス箔は、触媒
を担持させる際のコート材および触媒との馴染みが良
く、しかも、触媒担持後の熱的変化が比較的少ないた
め、金属製モノリスを構成するのに好適な素材である。
モノリス（１）には、通常、Ｐｔ、Ｐｈ等の貴金属層を
担持させることにより、触媒としての機能を付与され
る。
ト等を主成分とするセラミックスによって構成されたモ
ノリスの他、金属箔素材によって構成されたモノリスを
使用することも出来る。特に、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ又はＳ
ｉを基本成分とするフェライト系ステンレス箔は、触媒
を担持させる際のコート材および触媒との馴染みが良
く、しかも、触媒担持後の熱的変化が比較的少ないた
め、金属製モノリスを構成するのに好適な素材である。
モノリス（１）には、通常、Ｐｔ、Ｐｈ等の貴金属層を
担持させることにより、触媒としての機能を付与され
る。
【００３２】ケーシング（２）は、当該ケーシングの上
半分を構成するケーシング部材（２ａ）及び下半分を構
成するケーシング部材（２ｂ）の２つ部材を合わせて一
体化する２分割のクラムシェル構造を備えている。ケー
シング部材（２ａ）及び（２ｂ）は、各々、フランジ部
（２１ａ）、（２１ｂ）を有し、フランジ部（２１
ａ）、（２１ｂ）は、ケーシング部材（２ａ）及び（２
ｂ）を溶接する際の接合面として機能する。また、一方
のケーシング部材（２ｂ）の両端部には、排気ガス導管
へ接続するための接続口（４）、（５）が設けられる。
図１中、符号（２２ａ）及び（２２ｂ）は、自動車の車
体などに固定するためのボルト穴を示す。なお、金属製
ケーシングとしては、予め筒状に形成されてモノリスが
装入されるスタッフィング構造のケーシングを採用する
ことも出来る。
半分を構成するケーシング部材（２ａ）及び下半分を構
成するケーシング部材（２ｂ）の２つ部材を合わせて一
体化する２分割のクラムシェル構造を備えている。ケー
シング部材（２ａ）及び（２ｂ）は、各々、フランジ部
（２１ａ）、（２１ｂ）を有し、フランジ部（２１
ａ）、（２１ｂ）は、ケーシング部材（２ａ）及び（２
ｂ）を溶接する際の接合面として機能する。また、一方
のケーシング部材（２ｂ）の両端部には、排気ガス導管
へ接続するための接続口（４）、（５）が設けられる。
図１中、符号（２２ａ）及び（２２ｂ）は、自動車の車
体などに固定するためのボルト穴を示す。なお、金属製
ケーシングとしては、予め筒状に形成されてモノリスが
装入されるスタッフィング構造のケーシングを採用する
ことも出来る。
【００３３】ケーシング（２）にモノリス（１）を収容
する場合、モノリス（１）外周面とケーシング（２）内
面とで形成される間隙に対し、モノリス保持材（３）が
同じ厚さを有する必要はなく、僅かに厚いものまで装着
が可能である。しかしながら、厚すぎた場合やケーシン
グ（２）との滑りが悪い場合には、モノリス保持材
（３）の繊維の一部がフランジ部（２１ａ）、（２１
ｂ）の接合面にはみ出し、溶接が不可能となる等の不都
合を生ずるため、その厚さは上記の間隙の１．０〜２．
０倍に設定される。斯かる設定値の上限は、好ましくは
１．７倍、更に好ましくは１．６とされる。
する場合、モノリス（１）外周面とケーシング（２）内
面とで形成される間隙に対し、モノリス保持材（３）が
同じ厚さを有する必要はなく、僅かに厚いものまで装着
が可能である。しかしながら、厚すぎた場合やケーシン
グ（２）との滑りが悪い場合には、モノリス保持材
（３）の繊維の一部がフランジ部（２１ａ）、（２１
ｂ）の接合面にはみ出し、溶接が不可能となる等の不都
合を生ずるため、その厚さは上記の間隙の１．０〜２．
０倍に設定される。斯かる設定値の上限は、好ましくは
１．７倍、更に好ましくは１．６とされる。
【００３４】本発明の触媒コンバーターは、主に、自動
車の排気ガス管に取り付けられる。本発明の触媒コンバ
ーターにおいては、内燃機関から排出される高温の排気
ガスを通過させた際、モノリス（１）、ケーシング
（２）及びモノリス保持材（３）が昇温し、第１の無機
繊維マット（３０）及び第２の無機繊維マット（３１）
に含浸された有機バインダーが熱分解によって消失し、
第１の無機繊維マット（３０）が復元力を発揮すると共
に、第２の無機繊維マット（３１）が無機膨張材の膨張
によって体積膨張する。すなわち、モノリス（１）は、
第１の無機繊維マット（３０）の厚さの復元力および第
２の無機繊維マット（３１）の体積膨張によって固定さ
れる。
車の排気ガス管に取り付けられる。本発明の触媒コンバ
ーターにおいては、内燃機関から排出される高温の排気
ガスを通過させた際、モノリス（１）、ケーシング
（２）及びモノリス保持材（３）が昇温し、第１の無機
繊維マット（３０）及び第２の無機繊維マット（３１）
に含浸された有機バインダーが熱分解によって消失し、
第１の無機繊維マット（３０）が復元力を発揮すると共
に、第２の無機繊維マット（３１）が無機膨張材の膨張
によって体積膨張する。すなわち、モノリス（１）は、
第１の無機繊維マット（３０）の厚さの復元力および第
２の無機繊維マット（３１）の体積膨張によって固定さ
れる。
【００３５】しかも、本発明においては、モノリス
（１）側に耐熱性に優れた第１の無機繊維マット（３
０）が位置する様にモノリス保持材（３）が巻回されて
いるため、モノリス保持材（３）の第２の無機繊維マッ
ト（３１）の熱劣化を有効に防止でき、温度変化に基づ
くモノリス（１）外周面とケーシング（２）内面との間
隙の変化に追従してモノリス（１）に対する面圧を十分
に保持できる。更に、上述した様に、モノリス保持材
（３）においては繊維の痛みがないため、モノリス
（１）に対する保持力の低下がなく、一層安定的にモノ
リス（１）を固定し得る
（１）側に耐熱性に優れた第１の無機繊維マット（３
０）が位置する様にモノリス保持材（３）が巻回されて
いるため、モノリス保持材（３）の第２の無機繊維マッ
ト（３１）の熱劣化を有効に防止でき、温度変化に基づ
くモノリス（１）外周面とケーシング（２）内面との間
隙の変化に追従してモノリス（１）に対する面圧を十分
に保持できる。更に、上述した様に、モノリス保持材
（３）においては繊維の痛みがないため、モノリス
（１）に対する保持力の低下がなく、一層安定的にモノ
リス（１）を固定し得る
【００３６】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の無機繊維成
形体によれば、モノリス保持材として使用した際、ケー
シングへの装着を容易に行い得ると言う顕著な効果を奏
する。しかも、結晶質アルミナ繊維マットにより外周側
のセラミック繊維マットの高温熱劣化を防止でき、モノ
リスを安定的に固定できる。そして、繊維の破損がない
ため、モノリスに対する保持力の低下がなく、一層安定
的にモノリスを固定し得ると言う効果を奏する。また、
本発明の触媒コンバーターによれば、上記の無機繊維成
形体の使用により、組立が容易となり且つモノリスを安
定的に固定し得ると言う効果を奏する。
形体によれば、モノリス保持材として使用した際、ケー
シングへの装着を容易に行い得ると言う顕著な効果を奏
する。しかも、結晶質アルミナ繊維マットにより外周側
のセラミック繊維マットの高温熱劣化を防止でき、モノ
リスを安定的に固定できる。そして、繊維の破損がない
ため、モノリスに対する保持力の低下がなく、一層安定
的にモノリスを固定し得ると言う効果を奏する。また、
本発明の触媒コンバーターによれば、上記の無機繊維成
形体の使用により、組立が容易となり且つモノリスを安
定的に固定し得ると言う効果を奏する。
【図１】触媒コンバーターの構造を示す組立斜視図であ
る。
る。
【図２】モノリスに対するモノリス保持材の巻回要領を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】無機繊維成形体により構成されたモノリス保持
材の一部を示す斜視図である。
材の一部を示す斜視図である。
１ ：モノリス ２ ：ケーシング ２ａ ：ケーシング部材（金属製ケーシングの上半分） ２ｂ ：ケーシング部材（金属製ケーシングの下半分） ２１ａ：フランジ部 ２１ｂ：フランジ部 ３ ：モノリス保持材 ３０ ：第１の無機繊維マット ３１ ：第２の無機繊維マット ４ ：接続口（入口） ５ ：接続口（出口）
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の無機繊維マットと第２の無機繊維
マットとを積層して成る無機繊維成形体であって、第１
の無機繊維マットは、厚さ方向に圧縮された結晶質アル
ミナ繊維マットと当該アルミナ繊維マットに均一に含浸
され且つ熱分解によって消失する有機バインダーとから
構成され、第２の無機繊維マットは、上記以外のセラミ
ック繊維マットと当該セラミック繊維マットに均一に分
散された無機膨張材および均一に含浸され且つ熱分解に
よって消失する有機バインダーとから主として構成さ
れ、無機繊維成形体全体の厚さに対する第１の無機繊維
マットの厚さの比率が２０〜８０％に設定されているこ
とを特徴とする無機繊維成形体。 - 【請求項２】 第１の無機繊維マットを構成する結晶質
アルミナ繊維がムライト組成の繊維である請求項１に記
載の無機繊維成形体。 - 【請求項３】 第１の無機繊維マットを構成する結晶質
アルミナ繊維の平均繊維径が３〜８μｍであり且つ繊維
長が０．５〜５００ｍｍである請求項１又は２に記載の
無機繊維成形体。 - 【請求項４】 筒状に形成され且つ排気ガス浄化用触媒
を担持するモノリスと、当該モノリスを収容し且つ排気
ガス導管に接続される金属製のケーシングと、前記モノ
リスに巻回されて当該モノリスと前記ケーシングとの間
隙に介装されるモノリス保持材とから構成された触媒コ
ンバーターにおいて、前記モノリス保持材が請求項１〜
３の何れかに記載の無機繊維成形体であり且つ前記モノ
リス側に第１の無機繊維マットが配置されていることを
特徴とする触媒コンバーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10821297A JP3919034B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 無機繊維成形体および触媒コンバーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10821297A JP3919034B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 無機繊維成形体および触媒コンバーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288032A true JPH10288032A (ja) | 1998-10-27 |
| JP3919034B2 JP3919034B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=14478876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10821297A Expired - Lifetime JP3919034B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 無機繊維成形体および触媒コンバーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3919034B2 (ja) |
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| JP2003020938A (ja) * | 2001-06-22 | 2003-01-24 | Three M Innovative Properties Co | 触媒担体保持材及び触媒コンバータ |
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-
1997
- 1997-04-10 JP JP10821297A patent/JP3919034B2/ja not_active Expired - Lifetime
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