JPS62220571A - 充填用組成物の製造方法 - 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】 産呈上坐剋里分！ 本発明は、たとえば、各種のエンジンの排気ガスを浄化
する装置、殊に触媒担持セラミックハニカム（以下、セ
ラミックハニカムと略称する）とそれを収容するケース
との間隙をシールする目的に好適な充填用組成物に関す
る。

皿米生侠歪 セラミックハ・ニカムとそれを収容するケースとの間隙
の気密性を高めて排気ガスの浄化率を向上させることが
斯界の課題となっている。米国３Ｍ社製のインターラム
マット（商品名）は、この目的のために開発された物で
あって、ステンレス線からなる現用のメフシェより気密
性よくシールすることができる長所を有する。

然しながら、該マットは常態において弾性を存するもの
ではあるが、セラミックハニカムが外径のバラツキの大
きいものであるために、アッシー作業時におけるインタ
ーラムマットの圧縮力に大きなバラツキが生じ、しばし
ばインターラムマットの過大な圧縮によってセラミック
ハニカムが破損することがある。あるいは、インターラ
ムマ・ノドにかかる過大な圧縮力が生じない場合でもア
ッシ一作業におけるインターラムマットとセラミ・ツク
ハニカムとの微妙な相対運動によってセラミックハニカ
ムに局部的に大きな力が加わって破損することがある。

インターラムマットの上記した欠点に濫みて、前記した
間隙に高温度において固化する常温で流動性の充填用組
成物を充填することが特公昭５９−４７７１３号公報に
おいて提案されている。充填用組成物を使用する場合は
、その流動変形性によりたとえセラミックハニカムの外
径が変動しても、前記した破損の問題はなくなる。

日が　°　しようと　る。　占 ところで、上記の公報技術においては耐熱性無機繊維の
分散媒として水または水とアルコールとの混合物を用い
ることが提案されているが、繊維が局部的に集合して均
一に分散廿ず、このため得られた混合物は流動性が悪く
てセラミックハニカムとケースの間隙のようにミリメー
トルオーダーの狭隘な空間に充分に充填することが困難
となる問題がある。

これに対して、本発明者らは特定の粘度並びにＳＰ？ａ
を有する有機液体を用いると、耐熱性無機繊維を均一に
分散させることができることを見出した。しかしながら
、充填用組成物として耐熱性無機繊維と上記の有機液体
とからなるものを用いる場合には、アッシ一作業のあと
充填組成物中の有機液体を加熱燃焼または蒸発にて除去
する必要があり、有機液体の使用量が多い程上記の除去
に要する経費も大となる。一方、経費節減のために有機
液体の使用量を少なくすると、一般に耐熱性無機繊維と
有機液体との均一な組成物が得難く、また大きな剪断力
を付与する長時間の混合によっては、たとえ均一混合が
達成されても耐熱性無機繊維の切断、微細化により得ら
れた組成物は、エンジンの到達温度（４００〜９００℃
）に加熱されて有機液体か焼失したとき、極めて機械的
強度の弱い繊維堆積物しか残存しない問題がある。

。　　　°　るための 本発明は、充填用組成物の前記した長所を活かし、しか
も可及的少量の有機液体を用いて耐熱性無機繊維を含む
均一な充填用組成物を製造する方法を提供しようとする
ものである。

すなわち、本発明は、耐熱性無機繊維と該耐熱性無機繊
維１００重量部あたり下式を満足する分散媒１０〜５０
０重量部とを拡散混合することを特徴とする充填用組成
物の製造方法である。

Ｙ≦１０ｌｏｇＸ＋２　　（ただし、Ｙ≦２０）・・・
・・　（１） 式中、Ｘは２０℃における動粘度（単位は、ｃ、Ｓｔ、
）、ＹはＳＰ値（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　Ｐａｒａａｅ
ｔｅｒ）である。

作」− 拡散混合方法にて耐熱性無機繊維と上記した特定の粘度
並びにＳＰ値とを有する分散媒とを混合することにより
、たとえ該分散媒の使用量が上記した通りの少量であっ
ても、耐熱性無機繊維の切断が実際上問題とならない状
態にて均一な混合物を得ることができる。

更に、本発明の方法で得た組成物は、流動性が良好であ
るのでアッシ一作業が頗る容易となる大きな利点がある
。また本発明で得られる組成物はエンジンの実稼動時の
上記した高温度において焼゛失あるいは蒸発し、耐熱性
無機繊維の堆積物を残存させるので、耐熱性無機繊維の
堆積物を用いて間隙を充填した場合と同様の耐熱シール
が実現することとなる。

本発明に於いて用いる耐熱性無機繊維としては平均太さ
が０．１〜５０μｍであって平均長さが少なくとも１日
のたとえば、セラミック繊維、石綿、岩綿、カーボン繊
維あるいはその他の繊維が挙げられるが、就中、一般に
均一分散の困難なセラミック繊維が特に良好な分散性を
示すので本発明において好適に用いられる。

本発明に於いて用いる分散媒は前記の式を満足するもの
であることが必要である。前記の式を満足しないものは
耐熱性無機繊維を良好に分散させ得ない。

本発明に於いて用いる分散媒のうち、好ましいものは次
式を満足するものである。

Ｙ≦８１ｏｇＸ＋２（ただし、Ｘ≦５００００　＞・・
・・・・　（２） 好ましい分散媒の例を挙げると灯油、軽油、トランス油
、ケーブル油などの石油製品類、シリコン油、ポリブテ
ン、ジオクチルフタレート、トリオクチルトリメリテー
ト、グリセリン、チオコール、チタンカップリング剤、
シランカップリング剤などのカップリング剤類である。

なお分散媒のＳＰ値は、「接着の化学と実際」（黄慶雲
著、第２１〜３２ページ、高分子化学刊行会（東京）、
昭和３７年）に記載された実測法または分子構造からの
推定方法にて求めた値である。

分散媒として、０．０５重量％以上の耐熱性天分を生じ
るものは、特に好ましい、その理由は、上記の分散媒は
エンジンの実稼動時の上記の高温度において焼失すると
耐熱性の灰分を残存し、この灰分が耐熱性無機繊維同士
を結合させてまとまりの良好な該繊維の堆積物が形成さ
れることとなる。従って、あたかもかかる堆積物を用い
て間隙を充填した場合と同様の耐熱シールが実現する。

上記にいう耐熱性灰分とは、エンジンの稼動時に前記耐
熱性無機繊維が遭遇する温度、たとえば５００〜９００
℃においても溶融や容易に気散しないものをいう、多く
の金属元素の酸化物がこの条件に合致し、また金属元素
の炭化物、窒化物、あるいはその他の無機化合物などに
おいても該条件に合致するものが多数存在する。かかる
耐熱性灰分を生ぜしめる金属元素の例を示すとＳｉ、　
ＡＩ、Ｔｔｓ　Ｍｇｂ　Ｚｒｓ　５ｂＳＢａｓ　Ｃｄ％
Ｃｏ５ＣＬ１．、Ｆ（１％　Ｐｂｓ　Ｔｈ５Ｃａｓ　Ｚ
ｎなどがあげられる。従って、上記分散媒としては、か
かる金属元素を分子中に含む有機液体の単独物、あるい
は該金属元素を分子中に多量に含む有機液体と金属元素
を分子中に含まない有機液体との混合物などが用いられ
る。

本発明において、耐熱性天分による上記した効果を期待
する場合には、分散媒における耐熱性天分の生成量を０
．０５重量％以上とすることが好ましい、その理由は、
０．０５重量％未満であると耐熱性無機繊維の結合力に
乏しくてまとまりのよい無機繊維堆積物が形成され難い
ためである。

なお、耐熱性灰分の生成量が過大となると、結合力が過
大となって弾力性に乏しい剛直な無機繊維の固化物が形
成される傾向にある。従って、分散媒としては耐熱性灰
分の生成量が０．１〜２０重量％、特に０．１〜５重量
％のものが好ましい。

分散媒の耐熱性灰分の生成量は、分散媒を大気中又は窒
素雰囲気中、８００℃で１５分間加熱したときに生じる
灰分量として定義される。

前記した金属元素を含有する有機液体の例をあげると、
シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミ
ニウムカフプリ・ング剤のようなカップリング剤類、各
種のキレート化合物類、有機酸の金属塩類、シリコン油
類などで菖る。これらの金属元素含有有機液体の多くの
ものは単独で前記した式（１）または式（２）を満足す
る。なお使用しようとする金属元素含有有機液体が式（
１）または式（２）を満足しない場合には、金属元素を
含有せず、かつ式（１）または式（２）を満足する有機
液体、たとえば灯油、軽油、トランス油、ケーブル油の
ような石油製品類、ジオクチルフタレート、トリオクチ
ルトリメリテートのようなエステル系可塑剤類、ポリブ
テン、アタクチックポリプロピレン、α−オレフィンオ
リゴマのような合成炭化水素油類、グリセリン、チオコ
ールなどの一種又は二種以上との混合物として用いると
よい、カップリング剤、特にチタンカップリング剤と合
成炭化水素油類、特にポリブテンとの混合物が好ましく
用いられる。

分散媒の使用量は、耐熱性無機繊維１００重量部あたり
１０〜５００重量部である０分散媒の使用量が１０重量
部より少ないと、たとえ本発明の方法によって混合して
も一体にまとまった組成物を得難く、一方５００重量部
上り多く用いると、アッシ一作業のあとの加熱燃焼また
は蒸発にて除去するに要する経費が大となる。従って分
散媒の使用量は、耐熱性無機繊維１００重量部あたり好
ましくは３０〜３００重量部、特に５０〜２００重量部
である。

本発明に於いては耐熱性無機繊維のほかに各種の膨張性
充填剤、結合剤、骨材などを上記無機繊維と一緒に分散
させてもよい。

膨張性充填剤としては、たとえば、ひる石、膨張性雲母
、真珠石などの層状物質、および水酸化アルミニウム、
水酸化マグネシウムなどの水和物が挙げられる。これら
の膨張性充填剤の一種又は二種以上を、耐熱性無機繊維
１００重量部あたり２〜５００重量部、特に１０〜３０
０重量部用いるとよい。膨張性充填剤を配合することに
より、本発明の充填用組成物が加熱されて分散媒が除去
されても膨張性充填剤の熱膨張により充填物の体積収縮
が補償される。

結合剤としてはベントナイト、モンモリロナイト、カオ
リナイト、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、塩
基性乳酸アルミニウムなどの無機結合剤、各種合成ゴム
ラテツクスなどの有機結合剤があり、それらの一方又は
両方を耐熱性無機繊維１００重量部あたり１〜２００　
（ゴムラテックス使用の場合はラテックス中の固形分の
重量に基づ＜、）、特に５〜１００重量部用いるとよい
。

結合剤を配合した場合、分散媒が高温度で除去されたの
ち耐熱性無機繊維同士が結合した固形状又は弾力性のあ
るマット状物が生成する。

骨材としては、前記した膨張性充填剤、たとえばひる石
、膨張性雲母、真珠石などの層状物質をすでに加熱膨張
させてなりかつ平均粒径が０．５〜１０鶴、特に１〜５
鶴程度であるものが用いられる。骨材の使用量は、耐熱
性無機繊維１００重量部あたり１〜３００重量部、特に
１０〜１００重量部である。

本発明においては、上記した耐熱性無機繊維と分散媒と
を拡散混合方法により混合する。該拡散混合方法とは、
攪拌羽根の高速回転による高速剪断や二本ロールなどに
よる高力剪断などを作用させることなく、混合すべき２
種以上の成分の集合物を加速しその運動方向や速度に変
化を与えてランダムに飛散させて混合する方法である。

たとえば、ゴム袋中に混合すべき２種以上の成分の集合
物を投入し、ゴム袋の局部または全体を繰り返し圧縮・
解放することにより達成される。拡散混合ヲ行うことの
できる市販混合機としては、たとえば千代田技研工業社
製のオムニミキサーを例示することができる。

拡散混合方法の例をオムニミキサーを用いた場合につい
て説明すると、該ミキサーのゴムボール中に所定量の耐
熱性無機繊維および分散媒を、あるいは必要に応じて更
に上記のその他の成分をも必要量投入し、ゴムボールの
底面に設置した揺動盤を揺動させる。混合物中に空気の
混入を好まない場合には、ゴムボール中を真空とすると
良い。

混合すべき分散媒は、所定量を一時に投入しても良いが
、分散媒の使用量が少ない場合、たとえば耐熱性無機繊
維１００重量部あたり５０重量部以下の場合には、その
他の成分を混合しつつ分散媒のみをできる限り少量づつ
分割投入すると良い。

少量づつの分割投入方法としてスプレーによる添加はそ
の一例である。

盈及 前記した通り、拡散混合方法にて耐熱性無機繊維と上記
した特定の粘度並びにＳＰ値とを有する分散媒とを混合
することにより、たとえ該分散媒の使用量が上記した通
りの少量であっても、耐熱性無機繊維の切断が実際上問
題とならない状態にて均一な混合物を得ることができる
。しかもこの混合方法で得た組成物は、流動性が良好で
あるのでアッシ一作業が容易である。含有分散媒の量を
少なくすることができるということは、分散媒の焼失や
蒸発除去に要する経費が少なくてすむことを意味する。

また、分散媒のかかる除去後は、耐熱性無機繊維の堆積
物を残存させるので、耐熱性無機繊維の堆積物を用いて
間隙を充填した場合と同様の耐熱シールが実現すること
となる。

ｌｌ医 以下、実施例および比較例により本発明を一層詳細に説
明する。

実施例１ セラミック繊維（イビウール、チップバルクＣＦ−Ｍｌ
−１０）１００重量部、分散媒としてのチタンカップリ
ング剤（２０℃の動粘度９０ｃ。

ｓｔ、、ＳＰ値９．４、耐熱性灰分７．７重量％）４０
重量部、ポリブテン（２０℃の動粘度８００ｃ、Ｓｔ、
　、Ｓ　Ｐ値７．５）１６０重量部、ひる石（平均粒径
０．６ｍ）１００重量部、膨張ひる石（平均粒径０．５
０）４０重量部、およびベントナイト３０重量部とから
なる組成比の成分集合物合計９．４ｋｇを千代田技研工
業社製のオムニミキサー０Ｍ−３０を用いて振動盤の回
転速度３００ｒｐｍにて２０分間混合したところ、極め
て均一なペースト状の混合物が得られた。

なお上記分散媒の耐熱性灰分含有量は、試料を８００℃
の電気炉中で１５分間加熱燃焼させた後に残存する灰分
を定量することにより求めた。

比較例１ 実施例１で用いた成分集合物と同じもの９４０ｇを２１
のビー力に投入しガラス棒にて６０分間良く撹拌した。

この攪拌によりペースト状に纏まった混合物は得られた
ものの、実施例１で得た混合物と比較して、混合の均一
性やペーストの滑らかさなどの点においてかなり劣って
いた。

実施例２ チタンカップリング剤、並びにポリブテンの配合比をそ
れぞれ２０重量部、１３０重量部とした点においてのみ
実施例１と異なる混合を行った。

゛この結果、実施例１とほぼ同様の均一なペースト状の
混合物が得られた。

実施例３ チタンカップリング剤、並びにポＶブテンの配合比をそ
れぞれ１０重量部、９０重量部とした点においてのみ実
施例１と異なる混合を行った。この結果、実施例１とほ
ぼ同様の均一なペースト状の混合物が得られた。

実施例４ 分散媒として、ポリブテン（２０℃の動粘度４８ｃ、Ｓ
Ｌ　、　Ｓ　Ｐ値６．８）のみを用い、且つこれをセラ
ミック繊維１００重量部あたり７０重量部用いた点にお
いてのみ実施例１と異なる混合を行った。この結果、滑
らかさにおいては実施例１で得られた物よりかなり劣っ
ていたが、一様にまとまった混合物が得られた。

実施例５ 実施例４においては、ポリブテンはその全量を予め集合
物中に投入して混合したが、本実施例においてはその他
の成分集合物を混合している間に８分間を要してスプレ
ーイングにより添加し、全量添加後更に２０分間混合を
続けた。この結果、実施例４より滑らかさの優れたペー
スト状の混合物が得られた。

比較例２ 実施例４で用いた集合物を比較例１と同様の混合方法に
より混合し、はぼ一様な混合物が得られたが、滑らかさ
において実施例４、実施例５で得られたものより劣って
いた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、耐熱性無機繊維と該耐熱性無機繊維１００重量部あ
   たり下式を満足する分散媒１０〜 ５００重量部とを拡散混合することを特徴とする充填用
   組成物の製造方法、 Ｙ≦１０ｌｏｇＸ＋２（ただし、Ｙ≦２０）（式中、Ｘ
   は２０℃における動粘度ｃ．ｓｔ．であり、ＹはＳＰ値
   である）。 ２、分散媒が、０．０５重量％以上の耐熱性灰分を生じ
   るものである特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、耐熱性無機繊維がセラミック繊維である特許請求の
   範囲第１項乃至２項のいずれかに記載の製造方法。 ４、耐熱性無機繊維と分散媒の他、膨張性充填剤をも加
   えて混合する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
   かに記載の製造方法。 ５、膨張性充填剤がひる石である特許請求の範囲第４項
   記載の製造方法。