JPS58132292A

JPS58132292A - 吸音材

Info

Publication number: JPS58132292A
Application number: JP57014482A
Authority: JP
Inventors: 英晴田中; 睦生関谷; 英興内川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-01-29
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1983-08-06

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】この発明は一内燃機関用排気消音装置などのようにター
ルやすすを同伴する排ガス路中に介在される吸音材に関
するものである。

一般に、吸音材としてはその用途や使用条件に応じてグ
ラスウール、ロックウール、セラミツタあるいは金ｊＩ
４Ｉｉｌの多孔質基材のほか、有機質系基材などが使用
されている。これらのうち、内燃機関用排気消音装置に
おけるような高温条件下では、グラスウール、ロックウ
ール、七ラミツタおよび金属製の多孔質基材が用いられ
る。しかし、これらのものをそのｉ重設音材として用い
た場合には、内燃機関の運転時に、ガソリンなどの燃焼
残渣であるタールやすすがその表面に付着したり、内部
へ侵入して目結會如を生じさせるため、比較的短期間で
吸音性能の低下をきたして排気騒音が激化する。加えて
、排気ガスに接触する吸音材表面の粗度が大きいために
、吸音材表面に沿って流れる排気ガス流の流れ抵抗が大
きくなり、それが内燃機関の背圧上昇を招いて内燃機−
の効率を低下させる要因となっていた。さらに、従来の
吸音材が具備している低周波帯域での吸音特性は、高周
波帯域でのものに比べて急激に低下したものであるため
、低周波帯域での消音能力が重視される内燃機関用排気
消音装置用としては満足のいくものではなかった。

そこで、この出願の発明者らは、上記した緒檎の不都合
のない吸音材を得るために、種々調査の結果、多孔質基
材の表面に薄膜を形成することがｖ＆−＃　１４．１目
の低下防止および内燃機関の効率の低下防止と政局波帯
域での吸音特性の改善に有効であり、加えて、その薄膜
上にある種の触媒層を形成させておくことが、さらにそ
の効果を助長させることを見出し、その結果、この発明
を完成させるに至った。

すなわち、この発明は、多孔質基材の表面に形成された
薄膜上に、固体酸触媒と、還元剤またはアルカリ剤と、
耐熱性結合剤とを混練してなる表層を形成したものであ
る。

この発明において使用することができる多孔質基材とし
ては、発泡金Ｉ１１焼結金属、金属繊維あるいは、ｍｓ
繊維強化金属などの市販汎用材料があり、それらの材質
としてＭ５０ｕ、ＭＬ−Ｏｒ、１ｍ−０ｒ。

１／　＠　−Ｍ　ｉ−Ｏｒ　、　７　＠−Ｏｒ−ムｊ、
１１１−４ｍ−０ｒ−ム４　などの合金のほか、グラス
ウールやロックウールなどを用いることもできるが、内
燃機関用排気消音装置には、その排気ガス温度（４００
〜８００℃）や運転中に発生する振動などを考慮すれば
、耐衝撃性があり、かつ、高温に耐える金員系のものを
用いることが望ましい。

この発明では、１掲した多孔質基材の表面に薄膜が形成
ＩＩ九るが、その形成面は、排気ガスが接触する表面で
ある。そして、その形成方法としては、多孔質基材上に
薄膜素材を重合させて加熱溶着させる場合のほか、両者
を加圧した状態で加熱圧着させる方法、多孔質基材が金
属材料である場合にはダラインダなどを用いてその表面
を摩潰して基材と一体の膜を形成させる方法、ざらには
、多孔質基材表面に耐熱塗料をスプレー法などによって
塗着する方法がある。また、薄膜の材料は、１掲した多
孔質基材の構成材料のほかに、耐熱性塗料の材料となる
結合材としてのほうろう、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−リンＩＩＩ！塩、セメント類、シリコン樹脂（ワ
ニス）、ナイ酸ナトリウム、アルミニウムホスフェート
、メチルフエ！ルシリコンーリン酸フリット、カルシウ
ムホスフェート、アル之ニウム粉入す水ガラスなど、お
よび添加剤としてのアルミナ、ベントナイト、水１ケイ
石、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、有機ベントナイ
ト、炭酸！ダネシウム、シンナー、マグネシウムナイ酸
Ｉｍ（タルク）などである。

このように、多孔質基材上に薄Ｓｔ−形成すれば一排気
ガスに同伴されるタールやすすなどの燃料残渣が多孔質
基材中に侵入して目詰ｔＤを起こすことが完全に防止さ
れるが、その一方で、多孔質基材への吸音率も低下する
。しかし、この吸音率の低下は、薄膜の厚さなどの調整
によ如、薄膜と多孔質基材の空孔などで形成される機械
−音響インピーダンス糸の固有値を高吸音率が望まれる
低周波帯域に設定することによ〕、内燃機関用排気消音
装置に用いる吸音材としては有利に作用することになる
。具体的な適当な膜厚は、上述の加熱溶層−〃０熱圧着
および摩潰の各方法による場合は、５０μｍ以下の範囲
で調整し、また、塗着法による場合は、２５０声鳳以下
の範囲で調整すれば良いことが判明している。

この発明において使用することのできる固体酸触媒とし
ては、天然ゼオライト、合成ゼオ、ライト、活性白土、
鐵性白土、シリカジルコニア、シリカマダ本シア、活性
アルミナ、シリカアルミナ、五拳化バナジウム、アルミ
ナヴリアその他のものが掲げらｈる。これらの固体酸触
媒は−、いずれも排気ガス温度である４００〜８００℃
の温度で活性化されるものであって、排気ガス中のター
ルやすす′に形成する成分の酸化重合ｃ高分子化）を阻
止し、かつ、その成分を低分子化して気化しゃすくする
作用を呈する。そのため、これらの粒子層を薄膜上に形
成させておくと、排気ガスに同伴したタールやすすの成
分を、この成分が付着した吸音材表面でタール化を阻止
して自動的に気化（浄化）させる、したがって−薄膜や
多孔質基材が金属材料で構成されている場合であっても
、それらが早期に高温酸化されることから保−される。

固体酸触媒とは陽子（ｉｔ　）の放出作用か電子対の受
容作用を有する物質であり、１紀のような触媒作用は、
石油化学工業において、高沸点（高温気化物質）の重質
油を接触分解して低沸点（低温気化物質）の軽質油にか
えるいわゆるクラッ中ングとしてよく知られているもの
である。

つぎに、還元剤として、銀粉末、亜硫酸ナトリウム、金
属粉、炭素粉、亜硫酸塩、嬉−鉄塩、すず塩、１１ＩＩ
＃１第１すず、硫酸第１すす、１／纂つ酸塩その他の還
元剤を使用することがで會る。２Ｉ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、ヤ
イ酸ナトリウム、ヤイ酸リチウム、炭酸ナトリウム、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會
る。

一方、耐熱性結合剤としては、すでに耐熱性塗料の材料
として例示したものを使用でき、このような結合剤の薄
膜上への塗着性やその皮膜性能を良好なものとするため
に、上記塗料の材料として例示した添加剤が混入される
。

上記還元剤は、＃−に発生物の酸化重合による高分子化
を抑制し・アルカリ剤は・タール発生物の重合によって
生成した物質を中和もしくはけん化して重合反応の進行
を阻血することによりクールの形成および析出を防止す
る作用ｔ−呈する。そのため、この発明では、還元剤お
よびアルカリ剤のうちか６遍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用することも、複数の物質を混
合して使用することも自由である。

つＩに、この発明の代表的な実施例を説明する。

実施例多孔質基材として、日本ダイアタレバイト■娯粉末焼結
金属Ｃ商品名カルム）を用い、この表面（片ＩＩ）に、
厚１１５声臘のＭＬ−Ｏｒ膜を載置シーコへを電気加熱
炉に入れ・アルゴンガス雰囲気で約１．３００℃に加熱
して両者を溶着接合した。つぎに、下記組成例の組成物
をポーにミルにて約６０分間混合した混練物を上１３Ｍ
１−Ｏｒ％上にスプレーにて均一に塗布した。さらに、
このものヲ８０℃で５０分間乾燻した後５５０℃で６０
分間焼成して碩化喜せた。混練物ｔ−塗布する際に、塗
布量を多（しすぎると、かえって吸音特性が低下するの
で注意を要する− 組成例固体１訣触媒剤：天然ゼオライト　　　２０重量部還　
　元　　剤：ムー粉末　　　　　　　　２０重瀘部結　
　合　　剤ニアルミニウム本スフエート　２０重量部カ
ルシウムホス７エー）　　２５重量部添　　加　　剤：
ケイ石、アに＠ｆ、水　　　６０重量部なお、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。

こうして得られた吸音材の断面層を光学顕微鏡で１ｉ！
祭し、その結果を第１図に示した。Ｗ中、（１）は金属
多孔質基材の骨格、（幻は空孔、（１）は溶着した薄膜
、（４）は表層をそれでれ示す。

つぎに、上記発泡金属多孔質基材のみ（従来品）、上記
焼結金属多孔質基材表面に上記薄ｌｌＩ４を溶着形成さ
せたもの（比較品）および上記実施例によって得られた
もの（発明品）との各種の性能比較試験を行なった。

耐食性能試験電気炉を用い、二―化いおう５ｐｐｍを含有する４００
〜８００℃の空気中に７２時間放置した場合の腐食によ
る重量変化率を調査したものである。

第２ｍにその結□果を示し、ムは発明品、扉は比較品お
よびＯは従来品の各特性曲線を示す、これから明らかな
ように、発明品は内燃機関の排気消音装置と同一温度鍋
件である４００〜８００℃で、加えて二―化いおうを含
む腐食性１凹気中においても腐食がほとんど進行せず、
良好な耐食性を発揮する。これに財して、従来品と比較
品とは腐食による重量変化が著しく、目視観察では表面
に白色の生成物の付着が゛みられた。

これは、導膜表面の表層が薄膜および多孔質基材に対す
る保■層□として作用するためであると考えられる。

吸音性能試験管内法（ＩＩ８ム１４０５）によって種々の周波数での
喬直入射吸音率を測定し、その結果を第６図に示した。

ム１は発明品−Ｂ１は比較品−０１は従来品の各特性曲
線を示す、これから明らかなように、発明品は、高膚波
特性および低周波特性がともに比較品よりも優れてお如
、とくに従来品と比較すればその低周波特性は著しく良
好なものになっている。

これは、空孔径が比較的大きな金属多孔質基材の場合、
その表面に適当な厚さの導膜を形成させることにより、
導膜と多孔質基材の空孔などによって形成される機械−
音響インピーダンス系の固有値が低周波数領域に設電さ
れるため、低周波領域の吸音特性が向上するものと考え
られる。１１た、上記ｍｓ上に表層が形成６ｈでいる場
合は、この表層自体が多孔質であるため、金屑波数領域
での吸音特性が向上するものと考えられる。

吸音特性維持試験上記三種の吸音材ｔ−筒状に成形し、市販の国産乗用車
（排気量１，８０　Ｑ　Ｇｏ）の排気消音装置内に同一
の形態で組込み、約１万一の実走行後・Ｊ工ＳＤ　ｌ６
１６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。＋の結果を第４図に示す、ム雪。

Ｂ、および０雪はそれぞれ発明品、比較品および従来品
の初ＭＩｆ＃性曲纏−會た一ａ、’ｂおよびＯはそれで
れ発明品、比較品および従来品の実走行後の特性曲線を
示す。

こ九から明らかなように、発明品は、初期消音性能が良
好であることはもちろん、１万一の実走行後もほとんど
初期消音性能が低下していないのに対し、従来品は、初
期消音性能が発明品の実走行後の消音性能よシも劣〕、
また、１万一の実走行後にはすべての測定周波数帯にお
いて消音性能が着しく低下している。また比較品は、初
期消音性能と実走行後の消音性能とに着しい差は見られ
ないものの、やはル、発明品に比べると消音性能に劣っ
ている。會た、消音性能測定後に、前王者の吸音材を取
〕出して目視観察を行なったところ、発明品は、初期状
態とほぼ同様の清浄な外ｌＮを保っていたが、従来品は
、その表面全体に黒色のタール状ないしすす状の燃料燃
焼残渣ならびに黄緑色の腐食生成物が多量に付着して１
結まプを起こしていた。一方、比較品は、従来品はどで
はないが、その表面の薄膜層に薄くタール状ないしすす
状の燃料ｄ＆焼残渣が付着していた。しかし、この燃焼
残渣は扉編上に付着しているのみで、基材内部への侵入
はなかった。

上記のように、発明品が吸音特性および実走行後の外−
に優れるのは％発明品では、多孔質基材表面の１１１ｉ
４上に形成ｇｈている表層の固体−触媒および還元剤が
排気ガス温度によって活性化されるため、タールやすす
１ｋｌｌｌｉ成する成分の酸化重合を抑制してこれらを
浄化除資し、排気ガスの温度で自動的に気化させてしま
ったからであると考えられる。

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ｉｉ＊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タシなどに使Ｊｉｉｓ
れる吸音材として、それぞれ経済上および性能面からし
て好適なものに４ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１ｗＩは吸音材の拡大断面［、第２図〜第４ｒｉ！ｉ
は各種の吸音性能をあられした特性図である。（１）−骨格、Ｉ）−空孔、（１）−・薄膜、（４）−
・表層。代場人葛野信−（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多孔質基材の表面に形成された薄膜上に、固体酸
触媒と、還元剤またはアルカリ剤と、耐熱性結合材とを
混練してなる表層を形成した吸音材。
（２）多孔質基材と薄膜とが同質金属である特許請求の
範囲第１項記載の吸音材。（ｓ＋　ｆ４ＩＩｙが２５０声膳以下の厚さを有する耐
熱塗料からなる特許請求の範囲第１項記載の吸音材。