JPS58129494A - 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、内燃機関やその他の各種の燃焼装置の排気
ガス流路中に介在される排気消音装置に装着して用いら
れる吸音材の製造方法に関するものである。

従来から、この穂の用途に利用される吸音材としては、
ガフスラーμ、セラミック、金属などからなる繊維状、
発泡状、粒子層状の多孔質材料がある。しかし、これら
のものをそのまま吸音材として使用すると、排気ガス中
に含まれるターμやすすを形成する成分がその表面や内
部の空孔壁面に付着してターμ化し、さらにこれが成長
して比較的短期間のうちに吸音材に目詰まυを起こさせ
、その初期の吸音性能を著しく低下させて、騒音の激化
や運転効率の低下につながるという問題があつ九。

そこで、この出願の発明者らは、上記目詰まシの原因に
ついて種々の調査を行なったところ、次の事項が明らか
になった。すなわち、排気ガス中に含まれる水分や吸音
材壁面に保持されている水分の丸めに、排気ガスに同伴
するタール形成成分やすすが吸音材表面に付着しやい条
件にあシ、ま九、吸音材表面の粗度が大きいためＫその
近誇での排気ガス流の乱れによって、主起タール形成成
分が排気ガスとともに吸音材内部へ侵入して、その表面
および空孔壁面に付着し、こうして付着したタール形成
成分が排気ガス温度で重合してターμ化し、生成したタ
ール状物質が上記付着現象をさらに助長させて、結局、
吸音材の全表面および内部にびつしシとタールやすすが
付着する。

したがって、吸音性能の初期特性を長期にわたって持続
させるためには、吸音材の表面エネルギーを小さくして
タール形成成分の付着を抑制し、また、吸音材表面の粗
度を小さくして排気ガス流の乱れを少なくすることが有
効である。

このような観点から、多孔質基材の表面を低表面エネル
ギを有する物質で被覆することによシ上記１１題の解決
をはかることを基本として、さらに研究を重ねた。その
結果、多孔質基材の被覆物質として、一般に低表面エネ
ルギを有するものとされているふっ素樹脂をはじめとす
る有機物や、黒鉛、二硫化モリブデンなどの無機質固体
潤滑材を使用した場合には、排気ガスによってその表面
が１５０〜５００℃にまで昇温されてそれらの低表面エ
ネルギー性が失なわれたシ、被覆物質自体が分解するな
どの不都合があるが、ふっ素と炭素との共有結合による
化合物であるぶつ化水素（グツファイＦ）〜オフイド）
を使用すると主起したような不都合を生じないことが判
明しえ。

そこで、次段階として、ふり化水素を使用する場合には
、これをどのような方法で多孔質基材表面に被覆層とし
て付着させるかが問題となる。この問題に対しては、そ
の表面粗度をできるだけ小さくすることのできる方法を
採用することが、それ本来の低表面エネルギー性を十分
に発揮させる上でも望ましいことは明らかである。

一方、１紀のようなぶつ化黒鉛を使用する場合であって
も、その低表面エネルギー性には限界があるため、ター
ル形成成分の付着を完全に抑止することは困難である。

そこで、この出願の発明者らは、ぶつ化黒鉛被覆層の表
面に不可避的に付着するタール形成成分の重合によるタ
ール化を抑制する方法についてさらに検討を重ねた。そ
の結果、ある種の物質、すなわち、低温酸化触媒といわ
れるものがターμ化抑制に有効に作用することを見出し
た。

以上の結果、排気消音装置に装着される吸音材を製造す
る方法として肝要なことは、ぶつ化黒鉛被覆層の表面粗
度をいかに小さく抑えるかということと、この被覆層に
付着したタール形成成分の重合を抑止する低温酸化触媒
をどのような形態で多孔質基材ないしその被覆層に保持
させておくかということの二点である。

この発明は以上の事情にかんがみてなされたものであシ
、多孔質基材表面の被覆層形成のためにいわゆる共析め
つき法と呼ばれる手段を応用して、初期の要望を満足さ
せることができる吸音材の提供を可能にし九ものである
。

以下、実施例にしたがってこの発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 分散剤として界面活性剤を含む電解液中に、低温酸化触
媒としてのＭｎＯ，微粒子とふつ化黒鉛微粒子とを混入
して分散させ、陽極にＣｕ、陰極にＦｅ−Ｃｆ−ムｌ　
製金属多孔質基材を配置して通電し、金属多孔質基材の
表面にｃｕ、ｎｎｏｌおよびふつ化黒鉛をめっきしてそ
れらの被合被膜を形成させた。

一方、比較例１として、同種の金属多孔質基材表面に、
バインダとしての樹脂と混練したぶつ化黒鉛をスプレー
塗布後、焼成して、多孔質基材表面にぶつ化黒鉛微粒子
を均一に分散付着させた吸音材を製作した。また、比較
例２として、同種の多孔質基材そのものを用意した。

こうして得られた発明品、比較量１および比較量２の拡
大断面図を第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）にそ
れぞれ示した。これから明らかなように、発明品にあっ
ては、被覆層（めっき層）（１）の表面が平滑であシ、
しかも、その表面にＭｎＯ，微粒子（２）およびぶつ化
黒鉛微粒子（３）が均一に分散されているのに対し、比
較量１ではぶつ化黒鉛微粒子（３）が多孔質基材（４）
の粗表面上に散在された状態となって付着している。

また、比較量２は、その表面粗度が大きい。

つぎに、との三者の吸音材の吸音率と、タール付着性お
よび消音性能の経時劣化について調査した。

第２図は、管内法（ＪＩＳ　Ａ　１４０５　）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Ａが発明品、曲線Ｂが比較量１、曲線Ｃが比較量
２の特性を示す。この結果から、発明品はいずれの比較
量よシも吸音率、特に低周波帯域での吸音率にすぐれ、
また、比較量ｌは比較量２よシも吸音率がすぐれている
ことがわかる。これは、多孔質基材をそのまま吸音材と
して用いた比較量２よシもぶつ化黒鉛微粒子を付着させ
た比較量１の方が高多孔率を有するに至シ、さらに、発
明品では、これらよシさらに高い多孔率を有するに至っ
たからであると考察される。

つぎに、王妃２種の吸音材を筒状に成形して、第３図の
ようにして排気消音装置を構成し、市販の国産乗用車（
排気量１６００ｅＣ）内に組み込み、約１万ムの実走行
を行なった後にＪＩＳ　Ｄ　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。第３図におい
て、（ロ）は排気消音装置を構成する筒体、（６）は排
気ガスの入口管、（錫は排気ガス通路、（ロ）は吸音材
、（２）は排気ガスの出口管である。第４図に消音性能
の周波数特性を示す。曲線りおよびｄは発明品のそれぞ
れ初−期ならびに実走行後の特性であ）、−線Ｅおよび
ｅｌならびに、１およびｆｄそれぞれ比較量ｌおよび比
較量２のそれぞれ初期ならびＫｌ！走行走行時性である
。第良好であることはもちろん、実走行１万ｋＩＩ後も
ほとんど初期性能が低下していない゛のに対し、特に、
比較量２では初期性能が劣る上、実走行後の性能低下が
発明品よシも著しくあられれる。

また、消音性能測定後に、両者の吸音材を取シ出して目
視観察を行なったところ、発明品は初期と同様にほとん
ど清浄であル、ぶつ化黒鉛のもつ優秀なスス付着抑止効
果とＭｎＯ，のもつターｙ化抑制作用との相乗効果が実
証されたのに対して、比較量ｌではぶつ化黒鉛単独の作
用が発揮されたに過ぎないため、その表面に若干の黄緑
色の腐食生成物および黒色のターｙ状物質による目詰ま
り現象が見られた。また、比較量２はひどい目詰まシを
起こしていた。

例１と全く同様にして、ぶつ化黒鉛微粒子とＦｅｌＯｓ
微粒子とが均一に分散しためっき層を表面に有する吸音
材を製作した。この吸音材についても上記寮施例１と同
様の調査を行なったところ、はぼ同等の成績を得た。

王妃のように、発明品において実走行後の外観にほとん
ど変化が現れないのは、多孔質基材の表面が、表面エネ
μギの小さふつ化黒鉛を均一な散在状に含むめっき層が
水分や排気ガス中に含まれるターμ化成分の付着を阻止
し、また、これらが付着し死場合でも、その表面エネμ
ギが小さいことから、その付着成分が排気ガス流によっ
て酸化重合する前に効果的に吹き飛ばされ、さらに、付
着成分の酸化重合によるタール化が王妃めつき層に含ま
れるＭｆｉＯ，やＦｅ、Ｏｓの触媒作用によって未然に
防止されるからであると思われる。

ところで、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シ強固に結合し
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、工業的には無水ふつ酸の電解によシ発生したふ
っ素を直接炭素と反応させて製造されている。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
、固体材料としては、実施例で用いたような金属多孔体
（発泡金属、焼結金属、金属繊維など）で、東馨ナオ化
ｉト属１トε、ｌ、　５００〜６００　”Ｃ以上の耐熱
性を有するものであれば用いることができる。具体的に
は、Ｎｉ、ｌＣｕ、ムｌ、ＩＮｉ　−Ｃｒ、　Ｆｅ−Ｃ
ｒ、　Ｉ’ｅ−Ｍｌ−Ｃｒ、ＩＦｅ　−Ｃｒ−ム１．ｙ
ｅ−ｎＨ−ｃｒ−ムｌが適当である。また、低温酸化触
媒として、Ｍｌｌｏｇ、　Ｆｅ１０ｓのほかに、ｃｕｏ
　。

Ｎｉｐ、　ｃ（、ｏ、　ＣＱ、０４、Ｃｒｍｏｍ、Ａｇ
１０１ＺｎＯ、ＰｂＯその他の金属酸化物や、ＭｎＦｅ
、０４、ＮｉＣｒ、Ｏ，、ＭｎＣｒ、０４、ＣｕＣｆ５
Ｏ４その他の複合金属酸化物や、Ｐｔ％Ｐｄ５Ｒｈ。

Ｒｕ、ムｇその他の貴金属単体を使用することができる
。この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、実際にそれが燃え去ってし
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う作用を成
す。

この発明において、上掲したふっ化黒鉛、低温酸化触媒
は、多孔質基材に対する付着力が本来的にはあｌ大きい
ものではないが、これは、多孔質基材に対する付着力の
大きな他の種類の金属単体とともに多孔質基材上にめっ
きされるため、これらは多孔質基材に対して強固に結合
される。そのため、機械的強度、すなわち耐振性や耐衝
撃性にすぐれたものとなる。また、ぶつ化黒鉛はそれ自
体が微視的には積層状構造を備え、低温酸化触媒自体も
多孔質であるため、得られる吸音材は、特に、低周波帯
域においてすぐれた吸音性能を示す。この場合、ぶつ化
黒鉛や低温酸化触媒の含有重量率は、５〜９５−の範囲
でその用途および使用条件に応じて変化させることがで
き、この重量調節とめつき時間の調節とによって最大の
吸音率を示す周波帯域を調節することができる。なお、
ぶつ化黒鉛および低温酸化触媒の各重量率を５〜９５−
とじたのは、それぞれが５−以下の場合は添加目的が実
用上達成されないからである。

以上説明したように、耐熱性を有する多孔性材料表面に
、ぶつ化黒鉛微粒子と低温酸化触媒微粒子とがめつき層
として均一に付着分散されているこの発明の吸音材であ
れば、良好な消音性能を有し、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、ヌスによる目詰まシ
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、また金属製の多孔体
を用いた場合には、顕著な腐食防止効果が得られる。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（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は吸音材の構成
を示す拡大図、第２．４図は、吸音材の性能を示す特性
図、第３図は、吸音材の応用例を示す断面図である。 （１）・・・被覆層、（２）・・・低温酸化触媒微粒子
、（３）・・・ふつ化黒鉛微粒子、（４）・・・多孔質
基材、（６）・・・排気消音装置、（ロ）・−・吸音材
。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代−理　人　葛野信−（外１名） 第１図 （Ｃ） 第２図 園城数（ｋＨｚ、）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ぶつ化黒鉛および燃料の燃焼残渣を燃焼装置から
   排出される排気ガス温度で酸化分解する低温酸化触媒金
   属の各微粒子を混入した電解液中で、上記低温酸化触媒
   ｋＪｋとは異なる種類の金属単体とともに上記各機粒子
   を金属多孔質基材の表面にめっきする工程を有する吸音
   材の製造方法。