JPS58102998A - 吸音材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内燃機関用の排気消音装置などに用いられ
る吸音材の製造方法に関するものである。

従来から、内燃機関用排気消音装置に用いる吸音材とし
ては、ガラスウール１セラミツタ多孔体あるいは金属多
孔体などがあった。しかし、これらのものをそのまま吸
音材として用いた場合、内燃機関の運転時に、ガソリン
等の燃料の燃焼残渣であるタールやＴ’Ｔがその表面に
付着して比較的短期のうちに目詰ま）を起こして吸音性
能の低下を色だし、騒音が激化したシ、内燃機関の燃費
にも悪影響を及ばずことが多かった。ｔた、内燃機関用
排気消音装置の吸音材としてガラスウールや七ラミツタ
多孔体を使用した場合、排気ガス圧力が高くしか本振動
が大きいところから、それらの吸音材が破損して実用に
供し得なくなることがあった。さらに、吸音材として金
属多孔体を使用した場合、消音装置内の排気ガス温度が
４００〜８００℃と高く、しか龜排気ガス中に腐食性の
イオウ醗化物や窒素酸化物が含まれている関係上、特殊
な耐熱合金を用いない限シ、高温激化による腐食劣化が
著しくなシ、上記燃料燃焼残渣とともにその腐食生成物
による目詰ま〕を起し九カ、また金属多孔体の骨格が腐
食消滅してしまってやけ）吸音材として役に立たなくな
ることが避けられなかった。加えて、金属多孔体の基本
的特性して空孔径が比較的大きいため、良好な吸音゛性
能を有するものが存在しないというような不都合があっ
た。

従来の吸音材は、いずれの材料によるものであって１、
上記のような大きな欠点があったため、その改善が望ま
れていた。

そこで、この出願の発明者らは、上記欠点のない吸音材
を得るために、金属多孔体が機械的強度に特に優れてい
ること、および金属を主体とする金属酸化物が燃料の燃
焼残渣を酸化分解してその表面へのタールやすすの付着
を防止し、あるいは付層したタールやすすを低温で表面
燃焼させる作用を有することに着目し、種々調査の結果
、この発明をするに至った。

すなわちこの発明は、金属多孔体を酸素雰囲気中で熱処
理するか覗しくけ酸化剤で酸化処理してその表面に酸化
皮膜を形成する工程と、この表面に燃料の燃焼残渣の低
温酸化触媒、固体酸触媒。

還元剤およびアルカリ剤のうちから選ばれる一種または
二種以上の材料を含有する耐熱多孔性結合剤を塗着する
工程と、塗着物を焼成して硬化させる工程とを有するこ
とを特徴とする。

この発明において使用することがで籾る金属多孔体とし
ては、発泡金属、焼結金属、金属繊維あるいは無機繊維
強化金属などの市販汎用材料があシ、それらの材質とし
てＮｉ、　Ｏｕ、　Ｎｉ−０ｒ、　Ｆｅ−０ｒＦ　ｅ　
−Ｎ　ｉ−Ｏｒ、　？　＠　−Ｏｒ−ＡＬ　Ｎ　ｉ　−
Ｆ　＠−Ｏｒ−ＡＩなどの合金材質が適当である。

この発明では、上掲したもののうちから選ばれる一種類
の金属多孔体を酸素雰囲気中で６００〜８００℃の温度
範囲で熱処理するかもしくは酸化剤によ）酸化処理する
。熱処理の場合、処理温度が６００℃以下であれば十分
な熱処理を施すことができず、また８００℃以上であれ
ば金属多孔体基材がもろくなって所期の目的（特に機械
的強度）を達成することができない、酸化剤を用いて酸
化処理をする場合には、酸化剤として亜セレン酸ナトリ
ウム水溶液あるいはＨ，Ｏ，を用いることがで診る。

また、低温酸化触媒として、Ｍｎ０１　、　Ｏｕｏ、　
Ｎｉｐ。

ＯｏＯ，０ｏ３０４　、０ｒｌＯ１、１！＠ＯＢ　、ム
ｇｓｏ、　ＺｎＯ，ＰｂＯその他の金ｌ１Ｉ４酸化物や
、Ｍ　！Ｌ　Ｐ　８　ｇ　０４　＋　Ｎ　ｉ　Ｏ１１０
４ｅ　Ｍ　ｎ　Ｏ１１０４０ｕＯｒ１０４その他の複合
金属酸化物や、Ｐｔ、　ｐａ、　ＲｈＲｕ、　Ａｇ　　
その他の貴金属単体を使用することができる。さらに、
固体酸触媒として、天然ゼオライト、合成ゼオライト、
活性白土、酸性白土、シリカジルコニア、シリカマグネ
シア、活性アルミナ、シリカアルミナ、五酸化バナジウ
ム、アルミナボリアその他の固体醸触鍼を使用すること
ができる。さらＩＣ１た、還元剤として、銀粉末、亜硫
醸ナトリウム、金属粉、炭素粉、亜硫酸塩、第一鉄塩、
すず塩、硝酸第１すす、硫酸第１すす、シュウ酸塩その
他の還元剤を使用することができる。

さらにまた、アルカリ剤として、ケイ酸カリウムアルミ
ン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、
炭酸すＦリウム、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属ケ
イ酸塩、水酸化物、塩基性酸化物その他のアルカリ剤を
使用することができる。

この発明では、上掲した低温酸化触媒、固体酸触媒、還
元剤およびアルカリ剤のうちから選ばれる一種または二
種以上の材料が用いられるが、その場合に、同種材料と
して掲げた一群の物質を単味使）１４することも、複数
の物質を混合して使用することも自由である。

さらに、この発明において使用される耐熱多孔性結合材
として、はうろう、ガラス質フリット、アルカリ金属ケ
イ酸塩、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、金属
リン酸塩、セメント類、シリコン樹脂（ワニス）、ケイ
酸ナトリウム、アルミニウムホスフェート、メチルフェ
ニルシリコン、リン酸フリット、力〃シウムホスフエー
ト、アルミニウム粉入シ水ガラスなどがある。

さらに、この発明では、低温酸化触媒、固体酸触媒、還
元剤およびアルカリ剤のうちから選ばれる一種または二
種以上の材料を耐熱多孔性結合剤中に混練する工程が含
まれるが、この混線工程では、混練物の耐熱性多孔体へ
の塗着性やその皮膜性能を良好なものとするために、あ
る種の添加剤が添加される。この種の添加剤として、ア
ｔｖミナ、ベントナイト、水、ケイ石、醸化カルシウム
、炭酸カルシウム、有機ベントナイト、炭酸マグネシウ
ムシンナー、マグネシウムケイ酸塩（タルク）などがあ
る。

つぎに、この発明によれば、金属多孔体の熱処理本しく
は酸化処理によってその表面に下地層としての酸化皮膜
が形成され、この酸化皮膜上に。

低温酸化触媒、固体１浚触媒、還元剤およびアルカリ剤
のうちから選ばれる一種または二種以上の材料を含む耐
熱多孔性結合剤を塗着するので、この結合材を金属多孔
体の表面に直接塗着するものに比べて付着力が増大する
。したがって、この塗着物を硬化させて得られる吸音材
は、耐振および耐衝撃性に優れた本のとなる。また、金
属多孔体表面に形成された醸化皮膜は、その後の塗着物
を焼成して硬化する工程を経ることによって当初形成さ
れていたものがさらに成長し、しかも、この酸化皮膜、
結合剤および結合剤中に含有される低温酸化触媒、固体
陵触媒、１４元剤およびアルカリ剤などはいずれもそれ
自体が多孔質であるので、触媒活性および吸音特性に憂
れたものとなる。さらに、金属多孔体のシ＾処理時ＩＩ
Ｊｌや酸化処理時間を調節することによって、得られる
吸音材の多孔度を必要に応゛じて増減調節することがで
色、このような多孔度の調節を通じて吸音材の消音性能
を調節することかで急るので、使用目的に応じた吸音材
を経済的に提供することができる。

つぎに、この発明の代表的な実施例を説明する。

〔実施例〕

Ｉｒｅ−Ｏｒ　製発泡金属表面を６０℃の５憾亜セレン
酸ナトリウム水溶液（酸化剤）中に５分間浸ｙｔ＋して
、その表面に黒青色の酸化皮膜を形成した。

つぎに、この酸化皮膜上に、ＭｎＯ２−Ｏｒｏｇ系低温
酸化触媒、結合剤としてのアルミニウムホスフェートお
よび添加剤としてのアルミナ、リン酸フリットおよび水
からなる組成物をスプレー塗布し１、その後３５０℃で
３０分間焼成して王妃組成物の塗布膜を硬化させた。

また、上記酸化剤を用いるかわりに、同種発泡金属を醗
素雰囲気中で６５０℃、２ｈｒｄ処理して表面に酸化皮
膜を形成し、これに上記結合剤をスプレー塗布後硬化さ
せた。

この実施例によって製造した吸音材と金属多孔体のみの
吸音材との吸音特性を比較した。第１図は管内法（Ｊ工
５Ａ１４０５）によって同一条件で測定した前二者の垂
直入射吸音率を示したものである０曲線人が発明品の吸
音材、曲線Ｂが従来品である金属多孔体のみの吸音材の
特性を示す。本図から、この発明による吸音材は、従来
品に比べてかな）高い吸音特性を示すことがわかる。こ
れは、金属多孔体表ＪＫ、それ自体多孔物質である酸化
物層が形成され、この酸化物層自身が吸音体の一部を構
成するからである。したがって、熱処理時間や熱処理温
度を変化させて酸化物層の厚さや多孔度を調節すること
によって、吸音率を調節し得ることは自明である。

つぎに、上記２種の吸音材を筒状に成形して、重版の国
産乗用車（排気量１８００００）の排気消音装置内に組
み込み、約１万一の実走行を行なった後ＩＣＪＩＳＤ１
６１６によって消音性能を測定し、実走行前の初期値と
比較した特性図を第２図に示す。

曲線ＯおよびＯ′は本発明の吸音材を用いた場合のそれ
ぞれ初期ならびに実走行後の特性であり、曲線りおよび
Ｄは、従来の金モ・信条孔体のみの吸音材を用いた場合
のそれぞれ初期ならびに実走行後の特性である。第２図
かられかるように、この発明の吸音材を用いた本のは初
期消音性能が良好であることは屯ちろん、実走行１万−
後もほとんど初期性能が低下していないのに対し、金属
多孔体のみの吸音材を用いた本のは実走行１万−後には
すべての測定周波数帯において消音性能が著しく低下し
てしまった。また、消音性能測定後に、両者の吸音材を
取カ出して目視観察を行なったところ、この発明の吸音
材は、初期と同様にほとんど清浄であったが、金属多孔
体のみのものは、表面全体に黒色のターμ状および＝ｔ
ｔ状の燃焼残渣ならびに黄緑色の腐食生成物が多量に付
層して激しい目詰ｔシを起こしていた。すなわち、この
結果かられかるように、この発明の吸音材中に分散され
ている低温酸化触媒粒子は、排気ガスの温度によって活
性化され、上記燃焼残渣を、実際にそれが燃え夫ってし
まう温度よシも低い排気ガス温度において、自動的に酸
化分解（表面燃焼）させて浄化除去してしまったため初
期の消音性能が持続したものと考えられる。１掲した１
己の合金材についても、同様の処理によって第１図およ
び第２図に示したものと同等の吸音特性を発揮した。

なお、低温酸化触媒、固体酸触媒、還元剤およびアルカ
リ剤についても同様の実験調査を行った結果、上記とほ
ぼ同様の結果を得た。

これは、固体酸触媒の場合、固体酸触媒粒子が排気ガス
温度によって活性化さね、上記燃焼残渣が吸音材表面に
付着した場合にその酸化重合を阻止し、かつ、その成分
を低分子化して気化しやすくしたために、これが排気ガ
ス温度で気化（浄化）されたからであると思われる。他
の固体酸触媒についても、上記酸化重合を阻止する作用
を呈することが調査の結果わかっている。また、低温酸
化触媒の場合は、低温酸化触媒粒子が、排気ガスの温度
によって活性化さコｔ、上記燃焼残渣を、実際にそれが
燃え去ってしまう温度よシも低い排気ガス２晶度におい
て、自動的に酸化分解（表面燃焼）させて浄化除去して
しまったため初期の消音性能が持続し１こものと考えら
れる。他の低温酸化触媒について排気ガス温度における
上記燃焼残渣の酸化分解の有無を調べたが、いずれの低
温酸化触媒についても酸化分解が起こり、同一目的を達
成し得ることが判明した。また、還元剤やアルカリ剤の
場合には、還元剤が燃焼残渣の酸化重合による高分子化
を抑止し、アルカリ剤が燃焼残渣の重合によって生成し
た物質を中和もしくはケン化することによ）重合反応の
進行を阻止するからである。

この結果から、還元剤やアルカリ土類金属多孔体表面の
孔中へ付着させることによって、実施例と同等の吸音特
性ならびに目詰ｔ）防止効果が得られることは自明であ
る。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば％吸
音性、耐食性および機械的強度などに優れた吸音材を容
易かつ安価に製造することができる上、吸音特性を所望
に応じて調節することも容易であるので、自動車の排気
消音装置や工場設備におけるダクトなどに使用される吸
音材として、それぞれ経済上および性能面からして好適
な本のを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明方法によって得られた吸
音材および従来品の吸音特性図である。 第１図 第２図 痔１　　ｑｔ　前文（Ｈｚ） 手　続　捕　正　；’Ｆ（自発） ’４’＋　Ｘ’ｒ・庁ｊ５官殿 １　・Ｉｔ　ｆ′４＝の表示　　　　１８１幀昭　５６
−２０２９２８　　号２、イζ明の名作 吸音材の製造方法 ３、　　　ｒ＋ｌ＋市を９−る占 ・Ｉｔ４牛との関係　　　’１Ｍ、ｉ’ｌ’ｆｌｆＬ（
ｊ１１人δ、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙のａヤ補正します
。 （２）　　明細、１１をつぎのとおり訂ｉＥする。 別　　紙 補正後の特許請求の範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属多孔体を酸素雰囲気中で熱処理するホもしく
   は酸化剤で酸化処理してその表面に酸化皮膜を形成する
   工程と、この表面に燃料の燃焼残渣の低温酸化触媒、固
   体醗触媒、還元剤およびアルカリ剤のうちから選ばれる
   一種または二種以上の材料を含有する耐熱多孔性結合剤
   を塗着する工程と、塗着物を焼成して硬化させる工程と
   □を有する′吸音材の製造方法。