JPS58129495A - 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、この種の用途に利用される吸音材としては、
ガフスウーｙ１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ｔ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、すなわち、燃
焼残渣がその表面や内部の空孔壁面に付着してタール化
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″ｌ！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
という問題があった。

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、排気ガク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ために、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、また、吸音材表面の粗度が大きいためにその
近傍での排気ガス流の乱れによって、上記タール形成成
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ル化し、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り上記課題の解決を
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
滑材を使用し九場合には、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、被覆勧賞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
合物であるふづ化水素（グラファイトフルオフイド）を
使用すると王妃したような不都合を生じないことが判明
した。

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、王妃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、固体酸触媒といわれ
るものがタール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固体酸触媒を
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Ｔｏ
夛、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たものであ
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、固体酸触媒
としてのＶ、Ｏ，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；ｕ、険極にＰｅ−Ｃｆ−ム１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
ＫＣｕ、　ｖｌｃｈ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ｌ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Ｖ、Ｏ，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ム１４０５　）によって同一
条件で側室した垂直入射吸音率を示したものである。−
線ムが発明品、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１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よりもふ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り、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、上記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１６００ＣＯ）内に組み込み、約１万ムの実走行
を行なった後にＪより　Ｄ　１１５１５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、（２）は排気消音装置を構成する筐体、（Ｌｉは
排気ガスの入口管、（ｌ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シ、曲線Ｅおよび
ｅ、ならびに、１およびｔＢ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に実走行後の特性である。

第４図かられかるように、発明品は初期消音性能が良好
であることはもちろん、実走行１万ム後もほとんど初期
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りも著
しくあられれる。

また、消音性能測定後に、両者の吸音材を取り出して目
視観察を行なったところ、発明品は初期と同様にほとん
ど清浄であや、ぶつ化黒鉛のもつ優秀なスス付着抑止効
果とＶ、Ｏ，のもつタール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１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、その表面に着千の黄緑
色の腐食生成物および黒色のタール状物質による目詰ま
シ現象が見られた。また、比較量２はひどい目詰まシを
起こしていた。

〔実施例２〕 例１と全く同様にして、ぶつ化黒鉛微粒子と活性アルミ
ナ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実施例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。

上記のように、発明品において実走行後の外観にｔｌ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ル化成分の付着を阻
止し、また、これらが付着し九場合でも、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上記めっき層に含
まれるｖｌｏｍや活性アルミナ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、固体潤滑剤として実用化されているものである。

この発明の吸音材の基材として使用する多孔性材料とし
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°を上長ｊ”　　　５００〜
６００℃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、　ｃｕ、ム１％Ｎｉ−Ｃ
ｒ、　ｙ６−ｃｒ、　Ｉｒｅ−Ｎｉ−Ｏｒ、　？ｅ−Ｃ
ｒ−ムｉ、Ｆ６−Ｎｉ−ＡＩが適当である。また、固体
酸触媒として、Ｖ、Ｏ，や活性アルミナのｔｌかに、天
然ゼオフィト、合成ゼオフィト、活性白土、酸性白土、
シリカジルコニア、Ｖリカマグネシア、シリカアルミナ
、アルミナボリアその他の物質を用いることができ、こ
れらは、タール形成成分が吸音材表面で重合によシ高分
子化して析出する反応を阻止し、しかもタール化成分が
かシに高分子量化しても、これを分解して低分子して燃
焼または気化しやすくさせる。

この発明において、１掲したぶつ化黒鉛および固体酸触
媒は、多孔質基材に対する付着力が本来的にはあまシ大
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、固体酸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、ふつ化黒鉛や固体
酸触媒の含有重量率は、５〜９５饅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かでき、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
および固体酸触媒の各重量率を５〜９５−としたのは、
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
、ふつ化黒鉛微粒子と固体酸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、ス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）・・・固体酸触媒微粒子、
（３）・・・ぶつ化黒鉛微粒子、（４）・・・多孔質基
材、（ロ）・・・排気消音装置、α４・・・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− 第１図 （Ｃ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ふつ化黒鉛および燃料の燃焼残渣のタール化を燃
   焼装置から排出される排気ガス温度で阻止する固体酸触
   媒の各微粒子を混入した電解液中で、上記固体酸触媒と
   は異なる種類の金属単体とともに上記各微粒子を金属多
   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。