JPS58129488A - 吸音材 - 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に用いる吸音材に
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、セラミック多孔体、金属多孔体な
どがあった。しかし、これらのものを吸音材として使用
した場合、内燃機関運転時にガソリン等の燃料の燃焼残
渣であるタールやススが表面に付着して比較的短期のう
ちに目詰まりを起こして吸音性能が低下してしまい、騒
音が激化したり、内燃機関の燃費にも悪影響を及ぼして
しまうことが多かった。また、内燃機関用排気消音装置
の吸音材としてガラスクールやセラミック多孔体を使用
した場合、排気ガスの圧力が高く、また振動が大である
ことから、それら吸音材が粉化したり、破損したりして
しまって全く役に立たなくなることがあった。そして、
金属多孔体を使用した場合、消音装置内における排ガス
の温度が４００〜８００℃と高く、排ガス中に腐食性の
いおう酸化物や窒素酸化物を含有するので、特殊な耐熱
合金を用いない限り、高温酸化による腐食劣化が著しく
なるため腐食生成物によって目詰まりを起こしたり、多
孔体の骨格が腐食消滅してしまってやはり吸音材として
の役に立たなくなることが避けられず、また、金属多孔
体の基本的特性と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などの不都合があ
った。従来の吸音材は以上のように大きな欠点があり、
いずれのものも内燃機関の排気消音装置用としては実用
に供し得なかった。

この発明は上記従来のものがもつ欠点をすべて解消し、
良好な吸音性能を有し、かつタールやススの付着やこれ
らによる目詰まりによって起こる吸音性能の劣化を防止
し、高温酸化にも耐えうる排気消音装置用吸音材を提供
するものである。

すなわち、この発明の吸音材は、吸音基材として粉化や
破損の懸念のない金属多孔体を用い、タールやススによ
る目詰まりを抑制するため、およびその吸音特性を良好
にするため、ならびＫその高温酸化による腐食劣化を防
止するための主として三つの目的のための低温酸化触媒
と、さらに吸音基材の表面へのスス等の付着を抑止させ
るためのふつ化黒鉛とを含有する耐熱性結合剤を金属多
孔体吸音基材に塗着硬化させたものである。

−以下、実施例にしたがってこの発明の詳細について説
明する。

〔実施例１〕 金属多孔体吸音基材として、第１図囚に拡大表面図を示
したような住友電工ＩｅｌＪ製発泡金属（商品名セルメ
ット　Ｎｉ製　厚さ５語）を用い、この表１ｉｉ（片面
）に、下記組成例１の組成物をボールミルにて約８０分
間混合した混線物をスプレーにて均一に塗布した。第１
１囚において、（１）は金属多孔体の骨格、（２）は空
孔である。さらに、このものを８０℃で８０分間乾燥し
た後５５０℃で８０分間焼成して硬化させた。混線物を
塗布する際に塗布量が多すぎると、かえって吸音特性が
低下することもあるので注意を要する。

（組成例１） 低温酸化触媒剤：二酸化マンガン　３９重量％なお、添
加剤は、塗布物としての塗着性や皮膜性能を良好にする
作用を成し、被覆皮膜形成後の強度および下地多孔質材
への付着性能を高めるとともに皮膜を多孔質化する性質
を有するものである。

このようにして製作したこの発明の吸音材は、第１図（
ト）に拡大断面を示したような構成となる。

すなわち、（３）は金属多孔体の骨格（１）表面および
空孔（２）内に分散された低温酸化触媒剤の粒子、（４
）は低温酸化触媒粒子（３）とふつ化黒鉛微粒子（５）
を分散含有させて硬化されている耐熱性結合剤である。

この発明の吸音材を用いて、組成例１の組成物を全く塗
布しない金属多孔体のみのものと比較しながら諸性能を
調べた。

第２図は電気炉を用い４００〜８００℃の温度において
二酸化いおう（亜硫酸ガス）５ＰＰｍを含有する空気中
に７２時間放置した場合の腐食による重量変化率を示し
たものである。曲線ａは前記のようにして製作したこの
発明の吸音材、曲線すは同一材質を用いた金属多孔体の
みの吸音材のそれぞれ重量変化率を示す。第２図から明
らかなように、この発明の吸音材は内燃機関用の排気消
音装置内における排気ガス温度である４００〜８００℃
であって、しかも二酸化いおうを含有する空気中であっ
ても腐食がほとんど進行せず良好な耐食性を有している
。これに比べて、従来の金属多孔体のみのものは、温度
の上昇にしたがって腐食による重量変化が激しくなり、
目視観察においては、表面に黄緑色の腐食生成物の付着
が見られた。

第８図は、管内法（ＪＩ８Ａ１４０６）によって同一条
件で測定した垂直入射吸音率を示したものである。曲線
Ｃはこの発明の吸音材、曲線ｄは金属多孔体のみの吸音
材の特性である。第８図から、この発明の吸音材は、金
属多孔体のみからなるものに比べて、吸音率がかなり高
くなることがわかる。これは、金属多孔体表面から組成
例１の組成物を塗布硬化させたことによって第１図（ロ
）のように構成したものも本質的には多孔質であるため
、その内部を空気が流通することができることによる。

すなわち、組成例１の塗布硬化物自身も吸音体の一部を
成しており、塗布の仕方によって吸音率も調整しうるも
のである。

つぎに、上記２種の吸音材を筒状に成形して、市販の国
産乗用車（排気ｔ１．８００ｃｃ）の排気消音装置内に
組み込み、約１万Ｋｍの実走行を行なった後にＪＩＳＤ
１６１６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４図に示す。曲線ｅｌおよびｅ２
はこの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ｆ、およびｆ２は、従来
の金属多孔体のみの吸音材を用いた場合のそｎぞれ初期
ならびに実走行後の特性である。第４図かられかるよう
に、この発明の吸音材を用いたものは初期消音性能が良
好であることはもちろん、実走行１万Ｋｍ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
吸音材を用いたものは実走行１万Ｋｍ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、両者の吸音材を取り出して
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ル状およびスス状の燃焼残
渣ならびに黄緑色の腐食生成物が多量に付着して激しい
目詰まりを起こしていた。すなわち、この結果かられか
るように、この発明の吸音材は吸音基材中に分散されて
いる低温酸化触媒粒子が、排気ガスの温度によって活性
化さｎ１上記燃焼残渣を、実際にそれが燃え去ってしま
う温度より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う働きに加え
て、上記基材をぶつ化黒鉛微粒子で被っているために、
ぶつ化黒鉛のもつスス付着抑止１乍用ならびにススに対
する付着分散作用が十分に発揮され、この結果初期の消
音性能が持続したものと考えられる。上記フッ化黒鉛と
他の成分とは５〜９５３１［盪優においてそｎぞｎの機
能を有効に発揮できるものであるが、好適には双方とも
５０重盪チである０ 〔実施例２〕 金属多孔体吸音基材として、焼結金属工業（株）製粉未
焼結金属（砲金製　厚さ５賜）を用い、下記組成例２お
よび８の混合物をそれぞれ、実施例１の場合と同様に混
線後、スプレーにて上記焼結金属上に塗布、焼成して硬
化させ、この発明の吸音材とした。

（組成例２） 低温酸化触媒剤：酸化鋼　　　　　４３重量％結　　　
合　　　剤：シリコン樹脂　　　１８重量％（組成例８
） この吸音材および上記と同一の金属多孔体で、組成例２
ならびに８の組成物を全く塗布しないものについても、
実施例１の場合と全く同様に諸性能を調べた。その結果
、組成例２および８の組成物を塗布硬化したこの発明の
吸音材は、いずれも耐食性、吸音率、ならびにスス付着
抑止および目詰まり防止による消音性能の経時変化にお
けるいずれの場合においても実施例１の第２図〜第４図
の場合とほぼ同等に良好な特性を有することが判明した
。

ところで、この発明で使用する低温酸化触媒剤としては
、組成例１〜Ｂに記したもののほかに、Ｃｏ　Ｏ、Ｃｏ
　ｚ　０４　ｅ　Ｃｒ　ｚ　０３　＊　Ｆ　ｅ　ｚ　Ｏ
ｓ　＋　Ａ　ｇ　２０　＊　Ｚ　ｎ　Ｏ＋ｐｂｏなどの
金属酸化物やＮｉＣｒ１０４．ＭｎＣｒ２Ｏ４゜ＣｕＣ
ｒ！０４．ＭｎＦｅ！０４などの複合金属酸化物および
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇなどの貴金属のそれぞれ
粉末や微粒子のように酸化触媒活性を有し耐熱性のある
ものを用いることができ、もちろん、これらのものを２
種以上混合して用いてもよい。

また、この発明で基材として使用する金属多孔体として
は、実施例のような発泡金属や焼結金属のほかに、金属
繊維、無機繊維強化金属などの市販汎用材料を使用する
ことができる。そして、材質についても、Ｎｉやブロン
ズのほかに、ＡＩなどやＦｅ−Ｃｒ　、　ｋ’ｅ−Ｎｉ
−Ｃｒ　＋　ｒｅ−Ｃｒ−ＡＩなどの合金材も使用する
ことができる。

この発明で使用する耐熱性の結合剤としては、はうろう
（ガラス質フリット類）、アルカリ金属けい酸塩、コロ
イダルシリカ、コロイダルアルミナ、金属のリン酸塩、
セメント類、シリコーン樹脂（フェス）などおよびこれ
らの混合物などが挙げられる。

而して、この発明で用いるぶつ化黒鉛とは、各炭素原子
に一個ずつふっ素原子が共有結合により強固に結合した
もので化学的に非常に安定した白色〜・灰色の微粉末で
あって、工業的には無水ぶつ酸の電解により発生したふ
っ素を直接炭素と反応させて製造さｎている。その性質
は、低表面エネルギー性を有し、摩擦係数が小さいため
、固体潤滑剤として実用化されているものである。本発
明でこのぶつ化黒鉛を多孔性材料表面に分散付着させる
手法としては、実施例に記したように、樹脂バインダー
もしくは無機質バインダー中に分散させたものを塗布焼
成する方法が最適であるが、多孔性材料としてこの発明
のように金属を用いるものには、耐熱性を有するたとえ
ばＮｉやＣｒなどとともにメッキ液中に分散させたぶつ
化黒鉛を金属多孔体表面に共析メッキする方法も有効で
あった。

また、ぶつ化黒鉛を樹脂バインダー中に分散させたもの
として、市販されているスプレ一式のものおよびフェス
状のものを用いても有効であった。

この発明の吸音材は、内燃機関の排気消音装置に用いる
ことが前提であるが、使用の仕方によっては、燃焼器等
の他の機器における吸音材として用いてもさしつかえな
い。

以上説明したように、低温酸化触媒とふつ化黒鉛とを含
有する耐熱性結合剤が金属多孔体に塗着硬化されている
この発明の吸音材であれば、良好な吸音性能を有し、耐
高温酸化性および耐食性に優ｎ１かつ内燃機関用排気消
音装置の吸音材として使用した場合、タールやススの付
着を有効に抑止できるとともに、目詰まりによって起こ
る消音性能の劣化を防止して初期の良好な消音性能を持
続させることができる。したがって、高性能かつ長寿命
であるため、自動車をはじめとする内燃機関用の排気消
音装置に広く使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（８）、（均はそれぞれ金属多孔体およびこの発
明の吸音材の構成を示す拡大図、第２図〜第４図はこの
発明の吸音材の性能を示す特性図である。 図中、同一符号は同一または相当部位を示し、（１）・
・・金属多孔体の骨格、（２）・・・空孔、（３）・・
・低温酸化触媒粒子、（４）・・・耐熱性結合剤、（５
）・・・ぶつ化黒鉛。 代理人　葛野信−（外１名） 第１図 （Ａ）　　　　　　　　（Ｂ） 第２図 １度　（で〕 固ｔＬ数（〃幻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　低温酸化触媒とふつ化黒鉛とを含有する耐熱
   性結合剤が金属多孔体に塗着硬化されていることを特徴
   とする吸音材。