JPS6020353B2 - 吸音材の製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用の排気消音装置に用いる吸音材の
製作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、セラミック多孔体、金属多孔体な
どの繊維状、発泡状、粒子状等の形状を成すいわゆる多
孔性材料がある。

しかし、これらのものをそのまま吸音材として使用した
場合、内燃機関運転時にガソリン等の燃料の燃焼残糟で
あるスス等が表面および多孔性材料内部にまで侵入付着
して、比較的短期のうちに目詰まりを起こすため吸音性
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避けられない問題
であった。発明者らは、ススが吸音材表面に付着する理
由について各種の検討を行って究明したところ、ガソリ
ンの燃焼によって生じた水（蒸気）もし〈はその燃焼残
笹であるタール状の物質が主原因であることがわかった
。すなわち、エンジン排気口から排出されるススは、平
均粒径数１００Ａ程度の粒子であるが、それに付着され
ているかもしくは、吸音材表面に付着している水または
タールによって付着力（表面エネルギー）が大となるた
めに、吸音材表面全体および内部にもびっしりと付着さ
れてしまう。したがって、ススの付着を防止するために
は、吸音材表面を低表面エネルギーを有する物質で被覆
し表面への付着ならびに内部への侵入を抑止すればよい
ことがわかった。そこで、発明者らは種々の低表面エネ
ルギーを有する物質を用いて吸音材表面を被覆し、実際
に内燃機関用の排気消音装置として使用したところ、ふ
っ素樹脂をはじめとする有機物は、排気消音装置内の吸
音材の表面温度を１５０〜５００℃となるために分解し
てしまい低表面エネルギー性が失なわれてしまうことが
判明した。つぎに、黒鉛や二硫化モリブデン等の無機質
固体潤滑剤を吸音材表面に分散付着させた後、同様の検
討を行ったところ、やはり表面温度が高くなるために、
分解したり、表面エネルギーが大となってススが付着し
てしまい、またあるものは表面に付着させたがために、
目詰まりを生じ、消音性能に著しく支障をきたしてしま
い、かえって新たな欠点が生じてしまうものもあった。

本発明は、上記のような短所が全く生じず、なおかつ従
来の吸音材のもつスス付着を大幅に抑止できる新しい吸
音材を製作する方法を提供したものである。

すなわち、発明者らは、ふつ素と炭素との化合物である
ふっイ扶翼、鉛またはふつ化炭素を吸音基村表面に付着
分散させたものが、その低表面エネルギー性のために、
内燃機関の排気消音装置に用いた場合、ススの付着を大
小風こ抑止できることを見出し、すでにこれを利用した
吸音材を提案している。本発明は、やはりふつイリ黒鉛
を利用した吸音材の製作方法に関するものであり、表面
のふつ化黒鉛層を、多孔性材料に塗着させた有機高分子
材料の炭素化および続くふつ秦化によって成長させたも
のである。以下、実施例にしたがって、本発明の詳細を
説明する。〔実施例〕多孔性材料として、Ｔｉ０２−山
２０３−Ｍｇ○系セラミック多孔体を用いた。

この表面に溶剤に溶解させてペースト状としたポリアク
リロニトリルを塗布し１０び０で溶剤を揮発させた後、
アルゴンガス中において３５０ｑｏで予備加熱後８００
ｑｏで焼成した。これにより、基村セラミック表面に炭
素質被覆が得られた。つぎに、これをふつ酸の電解によ
り発生させたふつ素ガス中において、６００℃で２時間
熱処理して表面をふつ秦化させ、第１図に示した拡大断
面図のような構成とした。第１図において、１はセラミ
ック多孔体の粒子、２はポリアクリロニトリルの塗布に
よって、多孔体の表面および内部に付着浸透している炭
素質被覆、３はふつ素化された表面皮膜である。このよ
うにして本発明の方法により製作した吸音材と、Ｓｉ０
２−Ｍ２０３系セラミック多孔体よりなる従来の吸音材
とについて、吸音率およびスス付着性とそれに伴う消音
性能の経時変化について調査した。第２図は、管内法（
ＪＩＳＡＩ４０５）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は本発明の吸音材、曲線Ｂはセラミック多孔体よ
りなる従来の吸音材の特性である。第２図から、本発明
の方法による吸音材は、従来のものに比べて、吸音率が
高く良好な特性をもつことがわかる。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２０００ｃ
ｃ）内に組み込み、約１万物の実走行を行った後にＪＩ
ＳＤ１６１６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、４は排気消音装置を構成する篭体、５
は排気ガスの入口管、６は排気ガス通路、７は本発明の
方法による吸音材、８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ＣおよびＣ′は
本発明の方法による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Ｄおよび〇は従釆
のセラミック多孔体からなる吸音材を用いた場合のそれ
ぞれ初期ならびに裏走行後の特性である。第４図からわ
かるように、本発明の方法による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
物後もほとんど初期性能が低下していないのに対し、セ
ラミック多孔体からなる吸音材を用いたものは実走行後
にはすべての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ったところ、本発明の製作方法
による吸音材は初期と同様にほとんど清浄であり、多孔
体に被覆されている炭素質層表面に存在するふっ素化層
が有する優秀なスス付着抑止効果が実証されたのに対し
て、セラミック多孔体からなる従来のものは、表面全体
に黒色のススが多量に付着して激しい目詰まりを起こし
ていた。なお、本発明の製作方法による吸音材の表面を
Ｘ線回折等で分析したところ、ポリアクリロニトリルか
らの炭素質層表面をふつ素化したことにより、いわゆる
ふつ化黒鉛（カーボンフルオライド、グラフアイトフル
オライド）の５仏肌以下の厚さの薄膜が形成されている
ことがわかった。

すなわち、本発明の製作方法による吸音材がもつ良好な
スス付着抑止効果は、このふつ化黒鉛がもつ低表面エネ
ルギー性によるものであり、スス付着の主原因である水
（蒸気）やタール等液体状の燃料の燃焼残留物がこれに
よって、吸音材表面に付着しにくいため、ススも付着さ
れないかもしくは、付着されても、排気ガスの流れによ
って容易に吹き飛ばされてしまったものと考えられる。
ところで本発明において、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セラミック
多孔体のほかに、金属多孔体（発泡金属、糠結金属、金
属繊維など）、グラスウール、無機繊維強化金属などの
うち、５００〜６００ｑｏ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。また、これら多孔性基材に
塗着させる有機高分子材料としては、実施例のポリアク
リロニトリルのほかに、ピッチ、セルロース（レーヨン
）、ポリビニルアルコールその他の樹脂を中心とする有
機物をも使用することができ、これらを炭素化するため
には、不活性ガス中で２００〜５００ｑ○の温度で焼成
するかもしくは、この後に７００〜１２００００の温度
で焼成すると多少の有機物が残存する炭素質となること
が実験により確かめられた。ついで、本発明において上
記炭素質表面をふつ素化してふつ化黒鉛層を形成するた
めには、ふっ素雰囲気中おいて５００００以上の温度で
焼成すればよいことがわかった。以上説明したように、
多孔性材料表面に有機高分子材料を塗着させる工程、有
機高分子材料を炭秦化する工程、および炭素化物をふつ
素と反応させて、表面にふつ化黒鉛を生成させる工程を
有する本発明の吸音材の製作方法であれば、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
せることができる吸音材の製作が可能なものである。

したがって、本発明の方法による吸音材は、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
排気消音装置を製作するにあたり、広く適用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製作方法による吸音材の構成を示す拡
大図、第２，４図は本発明の方法による吸音材の性能を
示す特性図、第３図は本発明の方法による吸音材の応用
例を示す断面図である。 図中同一符号はまたは相当部分を示し、１は多孔体の粒
子、２は炭素質被覆層、３はふっ化黒鉛皮膜、４は連体
、５は入口管、６は排気ガス通路、７は吸音材、８は出
口管である。第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多孔性材料表面に有機高分子材料を塗着させる工程
   、有機高分子材料を炭素化する工程、および炭素化物を
   ふつ素と反応させて、表面にふつ化黒鉛を生成させる工
   程を有することを特徴とする吸音材の製作方法。