WO2017141724A1 - マット材、及び、排気システム - Google Patents

マット材、及び、排気システム Download PDF

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隆彦 岡部
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a mat member and an exhaust system.
  • an exhaust gas purification device in order to purify harmful substances such as harmful gases contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine, an exhaust gas purification device is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine.
  • An exhaust gas treatment body for purifying exhaust gas is provided in the exhaust gas purification device, and in order to maintain the temperature in the exhaust gas purification device above the activation temperature of the catalyst, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification device Is effective.
  • the exhaust gas flows from the internal combustion engine into the exhaust gas purification device through the exhaust pipe, it is effective to wrap a heat insulating material around the surface of the exhaust pipe in order to keep the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe high.
  • it is also effective to wrap heat insulation around the surface of the exhaust gas purification device and the exhaust gas treatment body, and it is effective to provide heat insulation at various locations in the exhaust system in order to maintain the temperature of the entire exhaust system. is there.
  • Patent Document 1 discloses that a dust generation preventing agent is imparted to the mat material.
  • An object of the present invention is to provide a mat material that generates little odor even when placed in an exhaust system and exposed to high temperature conditions.
  • the mat material of the present invention comprises inorganic fibers and an oily fiber scattering inhibitor attached to the surface of the inorganic fibers. It is a mat material of 05-2.0% by weight, and an odor index measured by an odor sensor for the odor of decomposition gas generated by placing on a hot plate at 500 ° C. is an acrylic resin as a fiber scattering inhibitor. It is characterized by a relative value of 80 or less, with the odor index of the mat material to which 1.0% by weight is attached being 130.
  • the mat material of the present invention is made of inorganic fibers and has an oily fiber scattering inhibitor of 0.05 to 2.0% by weight, which is a sufficient amount for preventing fiber scattering, so that the fiber scattering rate is low. It has become.
  • a low fiber scattering rate is preferable because fiber scattering is suppressed during the manufacture of the mat material, particularly during punching. Further, it is preferable because the mat material is prevented from being scattered during assembly work such as wrapping around the surface of the exhaust pipe, the surface of the exhaust gas treatment body, or the surface of the exhaust gas purification device.
  • the odor index of the decomposition gas generated by placing on a hot plate at 500 ° C. measured by an odor sensor is the odor index of the mat material in which 1.0% by weight of acrylic resin is adhered as a fiber scattering inhibitor. Is a relative value of 80 or less.
  • the mat material of the present invention is designed to fall within a range where the odor index by the odor sensor is low even if the fiber scattering inhibitor is thermally decomposed. Therefore, the odor in the engine room is prevented from becoming severe.
  • the odor index in the present specification is determined by placing a mat material on a hot plate at 500 ° C. using a handy odor monitor OMX-SRM (manufactured by Shinei Technology Co., Ltd.), which is a semiconductor type odor sensor. It is an index that measures the cracked gas generated. Moreover, it is a relative value where the odor index of a mat material to which 1.0% by weight of an acrylic resin (Nipol Lx854E, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is attached as a fiber scattering inhibitor is 130.
  • OMX-SRM manufactured by Shinei Technology Co., Ltd.
  • the fiber scattering inhibitor preferably contains silicone oil. Further, it is preferable to further contain a surfactant.
  • the surface of the mat member preferably has water repellency.
  • Silicone oil has less carbon than synthetic resin, so it is less likely to cause malodor.
  • the silicone oil can be diluted with water and diluted to form an emulsion which can be attached to the mat material. By doing in this way, silicone oil can be made to adhere to a mat material thinly and uniformly.
  • silicone oil since water repellency can be imparted to the surface of the mat member by using silicone oil, it can be expected that the surface of the mat member blocks water such as rainwater from entering and adhering to the exhaust pipe surface.
  • the fiber scattering inhibitor preferably contains a plant-derived component. Further, it is preferable to further contain a surfactant.
  • a plant-derived component can be diluted with water and diluted to be attached to the mat material. By doing in this way, a plant-derived component can be made to adhere to a mat material thinly and uniformly.
  • the fiber scattering inhibitor includes a surfactant made from plant-derived components.
  • Surfactants that use plant-derived components as raw materials themselves function as fiber scattering inhibitors with less malodor generation. Then, due to its surface activity, it can be diluted with water and diluted to an emulsion to adhere to the mat material. By doing in this way, the surfactant which uses a plant-derived component as a raw material can be made to adhere to a mat material thinly and uniformly.
  • the amount of the fiber scattering inhibitor on the back surface portion is smaller than that of the front surface portion, and the back surface side is exhaust gas purification. It is preferable to be disposed on the side of at least one member selected from the group consisting of an apparatus, an exhaust gas treating body and an exhaust pipe. Suppressing the generation of bad odor due to thermal decomposition of the fiber scattering inhibitor by placing the back side where the amount of fiber scattering inhibitor is small on the side of the high temperature components such as the exhaust gas purification device, exhaust gas treatment body and exhaust pipe can do.
  • the mat material of the present invention preferably has needle punch marks. Since the mat material having the needle punch marks has the fibers entangled and fixed by the needling marks, there is no need to provide a binder, and the generation of an odor can be suppressed.
  • inorganic particles are further adhered. If inorganic particles are attached to the mat material, the frictional force between the inorganic fibers is improved, so the warping force of the mat material is improved and the mat material is misaligned when placed between the exhaust pipes as a heat insulating material. Is suppressed. In addition, when the mat material is wound around the exhaust gas treatment body and sandwiched between the metal casing and the exhaust gas treatment body and disposed as a holding sealing material, the holding power of the exhaust gas treatment body is improved. Further, even when the mat material is not disposed between the mat materials, the frictional resistance of the mat material increases due to the adhesion of the inorganic particles, so that the displacement of the mat material is suppressed.
  • the mat material of the present invention is preferably used as a heat insulating material.
  • a heat insulating material it is preferably used in various parts of the exhaust system such as the surface of the exhaust pipe, the surface of the exhaust gas treatment body, the surface of the exhaust gas purification device.
  • the mat material of the present invention is wound around an exhaust gas treatment body, disposed between the exhaust gas treatment body and the metal casing in the exhaust gas purification apparatus, and used as a holding sealing material for holding the exhaust gas treatment body.
  • the exhaust gas treatment body is held by the mat material disposed at the above-mentioned part, and the displacement of the exhaust gas treatment body in the exhaust gas purification device is prevented, and the exhaust gas treatment body is in contact with the metal casing covering the outer periphery and is damaged. This can be prevented.
  • the mat member of the present invention is disposed on the surface of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe in an automobile exhaust system. It is characterized by.
  • the exhaust gas purifying device, the exhaust gas treating body, and the exhaust pipe are members whose surfaces become high in temperature, and when the mat material of the present invention is disposed on the surfaces, a heat insulating effect can be exhibited. And even if the fiber scattering inhibitor contained in the mat member is thermally decomposed by heat from a member that becomes high temperature, the generation of odor is small.
  • the mat member of the present invention is disposed on the inner peripheral side of a heat insulator disposed outside an exhaust manifold in an exhaust system of an automobile.
  • the heat insulator disposed on the outside of the exhaust manifold is a member used for heat insulation, but a further heat insulation effect can be exerted by disposing the mat material of the present invention on the inner peripheral side of the heat insulator.
  • the exhaust manifold is a member whose surface becomes high temperature, if the mat material is disposed at this portion, the fiber scattering inhibitor contained in the mat material may be thermally decomposed. However, the mat material of the present invention generates little odor even when the fiber scattering inhibitor is thermally decomposed.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the mat material of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the exhaust system of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of the exhaust system of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the exhaust system of the present invention shown in FIG. Fig.5 (a) is a side view which shows typically an example of the measuring apparatus for measuring the dispersibility of an inorganic fiber
  • FIG.5 (b) is a measuring apparatus for measuring the dispersibility of an inorganic fiber. It is the top view which showed typically an example of the sample support arm part which comprises.
  • the mat member and the exhaust system of the present invention will be specifically described.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be applied with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention.
  • the present invention also includes a combination of two or more desirable configurations of the present invention described below.
  • the mat material of the present invention comprises an inorganic fiber and an oily fiber scattering inhibitor attached to the surface of the inorganic fiber, and the amount of the fiber scattering inhibitor is 0.05 to 2.0% by weight. It is a certain mat material, and the odor index measured by an odor sensor for the odor of the decomposition gas generated by placing on a hot plate at 500 ° C. is 1.0% by weight of acrylic resin as a fiber scattering inhibitor.
  • the mat material has a odor index of 130 and a relative value of 80 or less.
  • the inorganic fiber in the mat material of the present invention is not particularly limited, and may be alumina-silica fiber, alumina fiber, silica fiber or the like. Moreover, glass fiber and biosoluble fiber may be sufficient. What is necessary is just to change according to the characteristics requested
  • low crystalline alumina inorganic fibers are preferable, and low crystalline alumina inorganic fibers having a mullite composition are more preferable.
  • inorganic fibers containing a spinel compound are more preferable. Since the highly crystalline alumina is hard and brittle, it is not suitable for work such as wrapping around the surface of the exhaust pipe, the surface of the exhaust gas treatment body, or the surface of the exhaust gas purification device.
  • an alumina fiber containing 85 to 98% by weight of the alumina component and 2 to 15% by weight of the silica component is also preferable.
  • the alumina fiber is thus rich in alumina, the heat resistance of the alumina fiber is improved.
  • the mat material can be obtained by various methods, and for example, can be manufactured by a needling method.
  • a needle mat obtained by subjecting a base mat made of inorganic fibers to needle punching is desirable.
  • the needle punching process refers to inserting and removing fiber entanglement means such as a needle with respect to the base mat.
  • the inorganic fibers constituting the mat material obtained by the needling method have a certain average fiber length.
  • the average fiber length of the inorganic fibers is preferably 1 to 150 mm. More preferably, it is 10 to 80 mm.
  • the average fiber length of the inorganic fibers is less than 1 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too short, so that the entanglement between the inorganic fibers becomes insufficient, the winding property is lowered, and the mat material is easily broken.
  • the average fiber length of the inorganic fibers exceeds 150 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too long, so that the number of fibers constituting the mat material is reduced, so that the density of the mat material is lowered. As a result, the mat material has a low shear strength.
  • the fiber length is measured using tweezers so that the fiber is not broken from the mat, and the fiber length is measured using an optical microscope.
  • the average fiber length is determined by extracting 300 fibers and measuring the fiber length. If the fibers cannot be pulled out without breaking the fibers from the mat, the mat is degreased, the degreased mat is put into water, and the fibers are collected so as not to break while loosening the fibers.
  • (weight per unit area) basis weight of the mat material is not particularly limited, is preferably a 200 ⁇ 4000g / m 2, and more desirably at 900 ⁇ 3000g / m 2.
  • the thickness of the mat material is preferably 5 to 20 mm.
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention is oily.
  • the oil form means a form different from a solid binder component such as an acrylic resin.
  • the adhesion amount of the fiber scattering inhibitor can be calculated by heating the mat material at a temperature equal to or lower than the heat resistance temperature of the inorganic fiber and equal to or higher than the heat resistance temperature of the fiber scattering inhibitor to obtain the heating loss. Since the weight reduction after heating the mat material at 600 ° C. for 1 hour using a heating furnace can be regarded as the amount of the fiber scattering inhibitor, the fiber is obtained by dividing this weight reduction by the weight of the mat material before heating.
  • the adhesion amount (% by weight) of the scattering inhibitor can be determined.
  • the adhesion amount of the fiber scattering inhibitor is 0.05 to 2.0% by weight, preferably 0.1 to 1.5% by weight.
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention preferably contains silicone oil.
  • silicone oils include, but are not limited to, straight silicone oils (dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, etc.), modified silicone oils (amino-modified reactive silicone oils).
  • Epoxy-modified reactive silicone oil Epoxy-modified reactive silicone oil, carboxy-modified reactive silicone oil, carbinol-modified reactive silicone oil, methacryl-modified reactive silicone oil, mercapto-modified reactive silicone oil, phenol-modified reactive silicone oil, Polyether-modified non-reactive silicone oil, methylstyryl-modified non-reactive silicone oil, alkyl-modified non-reactive silicone oil, higher fatty acid ester modification Non-reactive silicone oil, and non-reactive silicone oil was fluorine-modified, etc.).
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention preferably further contains a surfactant in addition to the silicone oil.
  • Silicone oil is usually insoluble in water, but by using a surfactant, it can be diluted with water and diluted to adhere to the mat material.
  • the surfactant is not particularly limited as long as it has an action of dispersing (emulsifying) silicone oil in water.
  • Anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants However, it is preferable to use a nonionic surfactant.
  • sorbitan fatty acid ester or polyoxyalkylene sorbitan fatty acid ester for example, polysorbate 20, polysorbate 60, polysorbate 65, polysorbate 80, etc.
  • the ratio of the silicone oil contained in the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention is preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and 99% by weight or less. preferable.
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention preferably contains a plant-derived component.
  • a plant-derived component In recent years, awareness of global environmental protection has increased, and the use of plant-derived materials is preferred compared to petroleum-derived materials from the viewpoint of carbon neutrality.
  • plant-derived oil it is preferable to contain plant-derived oil.
  • the plant-derived oil was selected from the group consisting of castor oil, rapeseed oil, sesame oil, canola oil, corn oil, coconut oil, palm oil, sunflower oil, camellia oil, soybean oil, cottonseed oil, peanut oil, and olive oil It is preferable that there is at least one. Among these, castor oil is more preferable.
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention preferably further contains a surfactant in addition to the plant-derived component.
  • plant-derived oil is usually insoluble in water, it can be diluted with water and diluted with water by using a surfactant to adhere to the mat material.
  • the surfactant is not particularly limited as long as it has an action of dispersing (emulsifying) a plant-derived component in water, and is an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant. Any of the agents can be used, but it is preferable to use a nonionic surfactant.
  • sorbitan fatty acid ester or polyoxyalkylene sorbitan fatty acid ester for example, polysorbate 20, polysorbate 60, polysorbate 65, polysorbate 80, etc.
  • plant-derived components other than plant-derived oils include polylactic acid.
  • a biodegradable resin such as polylactic acid dispersed in water with a surfactant to form an oil can also be used as an oily fiber scattering inhibitor.
  • examples of products available as an oily fiber scattering inhibitor in which polylactic acid is dispersed in water include Randy PL-1000 and Randy PL-3000 manufactured by Miyoshi Oil & Fat Co., Ltd.
  • the proportion of the plant-derived component contained in the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention is preferably 60% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and 99% by weight or less. Is preferred.
  • the fiber scattering inhibitor in the mat material of the present invention preferably contains a surfactant made from plant-derived components.
  • Surfactants made from plant-derived ingredients include coconut oil fatty acid polyglyceryl, coconut fatty acid sorbitan, sucrose fatty acid ester, coconut oil fatty acid amide propyl betaine, palm kernel oil fatty acid amide propyl betaine, coconut oil fatty acid monoethanolamide, coconut Oil fatty acid diethanolamide, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene coconut oil fatty acid monoethanolamide, polyoxyethylene coconut oil fatty acid diethanolamide, polyoxyethylene coconut oil fatty acid amide, polyoxyethylene sorbitan monolaurate derived from coconut oil ( Polysorbate 20), polyoxyethylene sorbitan monopalmitate derived from palm oil (polysorbate 40), polyoxyethylene sorbitan monostearate derived from palm oil (polysorbate 60) It is at least one selected from the group consisting of polyoxyethylene sorbitan tristearate derived from coconut oil (pol
  • the mat material of the present invention has an odor index measured by an odor sensor for the odor of decomposition gas generated by placing on a hot plate at 500 ° C., and 1.0% by weight of acrylic resin is attached as a fiber scattering inhibitor.
  • the mat material has a odor index of 130 and a relative value of 80 or less.
  • the definition and measurement method of the odor index are as described above.
  • the odor index of the mat material of the present invention is preferably 65 or less, and more preferably 55 or less.
  • the surface of the mat material preferably has water repellency.
  • the degree of water repellency it is preferable that the water droplets are not absorbed inside the mat material when the water droplets are dropped on the surface of the mat material with a dropper.
  • the contact angle between the water droplet and the surface of the mat member is more preferably 30 to 150 °.
  • the mat material of the present invention has a fiber scattering inhibitor of the back surface portion compared to the front surface portion when the mat material is divided into the surface portion, the middle portion, and the back surface portion in the thickness direction. It is preferable that the back side is disposed on the side of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe.
  • the adhesion amount of the fiber scattering inhibitor at each part of the front surface portion, the intermediate portion, and the back surface portion can be obtained by the same method as the method of obtaining the adhesion amount of the fiber scattering inhibitor on the entire mat material. What is necessary is just to calculate by calculating
  • inorganic particles adhere to the mat material of the present invention.
  • the inorganic particles include alumina, silica, zirconia and the like. These particles are preferably derived from an inorganic sol dispersion solution (alumina sol, silica sol, zirconia sol, etc.). If inorganic particles are attached to the mat material, the frictional force between the inorganic fibers is improved, so the warping force of the mat material is improved and the mat material is misaligned when placed between the exhaust pipes as a heat insulating material. Is suppressed.
  • the holding power of the exhaust gas treatment body is improved.
  • the frictional resistance of the mat material increases due to the adhesion of the inorganic particles, so that the displacement of the mat material is suppressed.
  • the mat material of the present invention is preferably used as a heat insulating material.
  • a heat insulating material it is preferably used in various parts of the exhaust system such as the surface of the exhaust pipe, the surface of the exhaust gas treatment body, the surface of the exhaust gas purification device.
  • the mat material of the present invention is wound around an exhaust gas treatment body, disposed between the exhaust gas treatment body and the metal casing in the exhaust gas purification apparatus, and used as a holding sealing material for holding the exhaust gas treatment body.
  • the exhaust gas treatment body is held by the mat material disposed at the above-mentioned part, and the displacement of the exhaust gas treatment body in the exhaust gas purification device is prevented, and the exhaust gas treatment body is in contact with the metal casing covering the outer periphery and is damaged. This can be prevented.
  • the mat member of the present invention is preferably a mat having a substantially rectangular shape in plan view and a flat plate shape having a predetermined length in the longitudinal direction, width and thickness.
  • a convex portion is formed on the first end portion which is one end portion of the end portions on the length direction side of the mat, and the second end portion which is the other end portion. It is preferable that a concave portion is formed at the end portion.
  • the convex part and the concave part of the mat have a shape that fits to each other when the mat member is wound around the exhaust gas purification device, the exhaust gas treatment body, or the exhaust pipe having a cylindrical outer periphery.
  • substantially rectangular in plan view is a concept including a convex portion and a concave portion.
  • the substantially rectangular shape in plan view includes a shape whose corners have an angle other than 90 °.
  • the mat material of the present invention may have a shape in which no convex portions and concave portions are formed.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the mat material of the present invention.
  • a mat member 10 shown in FIG. 1 has a predetermined length in the longitudinal direction (hereinafter, indicated by an arrow L in FIG. 1), a width (indicated by an arrow W in FIG. 1), and a thickness (in FIG. 1, an arrow T).
  • a flat mat having a substantially rectangular shape in plan view.
  • a convex portion 11 is formed at a first end which is one end portion of end portions on the length direction side of the mat, and a second end portion which is the other end portion.
  • a recess 12 is formed on the surface.
  • the convex portion 11 and the concave portion 12 of the mat are shaped so as to be fitted to each other when the mat member is wound around the exhaust gas purification device, the exhaust gas treatment body, and the exhaust pipe having a cylindrical outer periphery.
  • a mat containing inorganic fibers is produced.
  • the mat can be obtained by various methods.
  • the mat can be produced by a needling method.
  • the needling method for example, it can be produced by the following method. That is, first, an inorganic fiber precursor having an average fiber diameter of 3 to 10 ⁇ m is produced by spinning a spinning mixture using, for example, a basic aluminum chloride aqueous solution and silica sol as raw materials. Subsequently, the inorganic fiber precursor is compressed to produce a continuous sheet-like material having a predetermined size, and the preparation of the mat is completed by performing a baking treatment. At this time, a needle punching process may be performed before the baking process.
  • the mat Since the mat is obtained as one large sheet-like member, it is cut into the shape of a mat material.
  • the mat can be cut with a Thomson blade, a guillotine blade, a laser, a water jet, or the like.
  • the above cutting method may be used as appropriate depending on the situation, but a Thomson blade or a guillotine blade is preferable if mass processing is important, and a laser or a water jet is preferable if cutting accuracy is important.
  • the mat material of the present invention can be obtained by applying a fiber scattering inhibitor to the cut mat.
  • the fiber scattering inhibitor is preferably applied uniformly in a thin state by being dispersed in water. Therefore, the fiber scattering inhibitor is preferably a mixture of a silicone oil and a surfactant so as to be easily dispersed in water, and is a mixture of a plant-derived component (plant-derived oil or the like) and a surfactant. Is also preferable. Moreover, it is preferable that it is surfactant itself which uses a plant-derived component as a raw material.
  • the concentration of the fiber scattering inhibitor in the dispersion thinned by dispersing the fiber scattering inhibitor in water is preferably 0.1 to 10% by weight, and more preferably 0.3 to 3% by weight.
  • a resin component may be added to the dispersion obtained by dispersing the fiber scattering inhibitor in water and diluting it.
  • the hardness of the inorganic fiber can be adjusted to an appropriate state by adding a resin component.
  • a water-soluble polymer such as polycarboxylic acid
  • the proportion of the resin component in the fiber scattering inhibitor is preferably 10 to 60% by weight. When the resin component exceeds 60% by weight, the odor index tends to be high.
  • the mat material of the present invention can be obtained by immersing the mat in a dispersion obtained by dispersing a fiber scattering inhibitor in water, and then pulling it up, drying it, and applying the fiber scattering inhibitor to the mat.
  • the drying temperature is preferably 100 to 180 ° C.
  • the drying time is preferably 1 to 30 minutes. Drying may be performed by ventilation drying in a drying furnace, or may be performed by placing a mat on a heated hot plate.
  • the mat in order to make the adhesion amount of the fiber scattering inhibitor different between the front surface portion and the back surface portion of the mat material, after the mat is immersed in the dispersion liquid and the fiber scattering inhibitor is applied, it is applied to one side of the mat.
  • a method of further applying a fiber scattering inhibitor by spraying a method of bringing only one side of the mat into contact with a dispersion having a high concentration of the fiber scattering inhibitor, and the like.
  • the amount of the fiber scattering inhibitor applied to the front surface portion and the back surface portion of the mat material can be made different by performing hot air drying in which a hot air is applied to one surface of the mat material at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace. be able to.
  • the mat material When producing a mat material to which inorganic particles are adhered, it is preferable to immerse the mat in an inorganic sol dispersion solution containing inorganic particles.
  • the inorganic sol dispersion solution include silica sol, alumina sol, zirconia sol and the like.
  • the timing for attaching the inorganic particles is not particularly limited.
  • the mat material may be produced by immersing the mat in the inorganic sol dispersion solution and drying, and then applying and drying the fiber scattering inhibitor, or mixing the fiber scattering inhibitor and the inorganic sol dispersion solution to disperse the dispersion. And the mat may be immersed in the dispersion.
  • a method for producing a mat material having a water repellency on the surface of the mat material a method of applying silicone oil to a mat containing inorganic fibers can be mentioned.
  • silicone oil is used as a fiber scatter inhibitor, water repellency is exhibited by applying silicone oil to the mat material at room temperature, and water repellency is achieved by heat treatment after applying silicone oil to the mat material. It may be demonstrated.
  • dimethylpolysiloxane is used as the silicone oil, it exhibits water repellency because the methyl group, which is a hydrophobic group, faces the surface. In this case, the higher the heat treatment temperature, the higher the water repellency because the methyl group is completely directed to the surface.
  • the temperature at which the heat treatment is performed is preferably 200 to 450 ° C., more preferably 300 to 400 ° C.
  • An example of a silicone oil that exhibits water repellency when applied at room temperature is KM-742T manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • KM-7750 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is an example of a silicone oil that does not exhibit water repellency even when applied at room temperature, but exhibits water repellency when heat-treated at 300 ° C. .
  • the invention of the following method for producing a water-repellent mat material can be considered.
  • a method for producing a water repellent mat material, Giving a fiber scattering inhibitor to a mat containing inorganic fibers A method for producing a water-repellent mat material, characterized by performing a heat treatment at 200 to 450 ° C.
  • the mat member of the present invention is disposed on the surface of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe in an automobile exhaust system. It is characterized by.
  • the exhaust system of the present invention includes an exhaust gas purification device, and the exhaust gas treatment body is accommodated in a cylindrical metal casing.
  • An inflow side exhaust pipe and an outflow side exhaust pipe are respectively connected to the metal casing.
  • a holding sealing material is wound around the exhaust gas treating body, and the holding sealing material is disposed between the exhaust gas treating body and the metal casing.
  • the holding sealing material is a mat containing inorganic fibers.
  • the shape of the holding sealing material is a substantially rectangular shape having a concave portion and a convex portion, and when the holding sealing material is wound around the exhaust gas treatment body, the concave portion and the convex portion of the holding sealing material are just fitted to each other. It is desirable that The mat material of the present invention may be used as a holding sealing material.
  • the exhaust gas treatment body is a ceramic honeycomb structure such as a porous ceramic, and is used as a catalyst carrier.
  • the catalyst carrier the exhaust gas flows into the through-holes in which both the exhaust gas inflow side end surface and the exhaust gas outflow side end surface are opened, and the exhaust gas is purified by the action of the catalyst carried on the partition walls separating the through holes.
  • the exhaust gas treating body may be a DPF (diesel particulate filter) in which either end of the through hole is alternately sealed.
  • the material constituting the exhaust gas treating body is not particularly limited, and non-oxides such as silicon carbide and silicon nitride, and oxides such as cordierite and aluminum titanate can be used.
  • the mat material of the present invention is disposed on the surface of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe.
  • the surface of the exhaust gas purification device is the surface of the metal casing.
  • the mat member is wound around the metal casing, the exhaust gas treatment body, and the exhaust pipe.
  • the mat material of the present invention wound around the surface of the exhaust gas treatment body inside the exhaust gas purification apparatus functions as a holding seal material
  • the mat material of the present invention wound around the surface of the metal casing of the exhaust gas purification apparatus functions as a heat insulating material. It may be an exhaust system. Further, the mat member of the present invention may be disposed in both the inflow side exhaust pipe and the outflow side exhaust pipe, or may be disposed in only one of them.
  • the mat material of the present invention when the mat material of the present invention is divided into the front surface portion, the middle portion, and the back surface portion in the thickness direction, it is a mat that has a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion, It is preferable that the back surface side be disposed on the surface of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the exhaust system of the present invention.
  • An exhaust system 1 shown in FIG. 2 includes an exhaust gas purification device 100, and an exhaust gas treatment body 120 is accommodated in a cylindrical metal casing 130.
  • An inflow side exhaust pipe 140 and an outflow side exhaust pipe 150 are respectively connected to the metal casing 130.
  • An arrow G indicates the direction in which the exhaust gas flows.
  • a holding sealing material 110 is wound around the exhaust gas processing body 120, and the holding sealing material 110 is disposed between the exhaust gas processing body 120 and the metal casing 130.
  • the holding sealing material 110 is a mat containing inorganic fibers.
  • the shape of the holding sealing material 110 is a substantially rectangular shape having a concave portion and a convex portion, and when the holding sealing material 110 is wound around the exhaust gas treatment body 120, the concave portion and the convex portion of the holding sealing material 110 are exactly the same. It is designed to fit.
  • the holding sealing material 110 may be the mat material of the present invention.
  • the exhaust gas treating body 120 is a ceramic honeycomb structure such as a porous ceramic, and is used as a catalyst carrier.
  • the catalyst carrier the exhaust gas flows into the through hole 125 having both the exhaust gas inflow side end surface 120a and the exhaust gas outflow side end surface 120b open, and the exhaust gas is purified by the action of the catalyst supported on the partition wall 126 separating the through hole 125.
  • the mat member 10 is wound around the surface of the exhaust gas purification device 100 (the surface of the metal casing 130), the surface of the inflow side exhaust pipe 140, and the surface of the outflow side exhaust pipe 150. ing.
  • Another aspect of the exhaust system of the present invention is characterized in that the mat member of the present invention is disposed on the inner peripheral side of a heat insulator disposed outside an exhaust manifold in an exhaust system of an automobile.
  • An exhaust manifold is attached to the side of the automobile engine.
  • the exhaust manifold has a function of collecting exhaust gas from each cylinder and further sending the exhaust gas to the exhaust gas purification device.
  • the exhaust manifold is partially covered with a heat insulator.
  • High-temperature exhaust gas flows through the exhaust manifold in the exhaust system of an automobile, but it is preferable to flow to the downstream exhaust gas treatment body while the temperature of the exhaust gas is high because the catalyst efficiency in the exhaust gas treatment body is improved. Therefore, it is preferable to insulate the exhaust manifold.
  • the heat insulator is a plate-like member made of metal or the like, and a part thereof is fixed to the exhaust manifold by bolts or the like, but there is a space between the heat insulator and the exhaust manifold.
  • the mat material of the present invention is disposed on the inner peripheral side of the heat insulator, that is, on the exhaust manifold side.
  • the mat member of the present invention is preferably fixed to the inner peripheral surface of the heat insulator by fixing means such as an adhesive, bolts and nuts, rivets, staples, caulking, stud pins, eyelets and the like.
  • the mat material of the present invention disposed on the inner peripheral side of the heat insulator does not necessarily wrap around the tube, so there is no need to form a concave portion or a convex portion, and the outer shape conforms to the shape of the inner peripheral surface of the heat insulator. It may have a processed shape. Further, since the inner peripheral surface of the heat insulator is not usually a simple flat surface, it is also preferable to arrange the mat material without any gap on the inner peripheral surface of the heat insulator by combining a plurality of mat materials.
  • the mat material of the present invention is divided into the front surface portion, the middle portion, and the back surface portion in the thickness direction, it is a mat that has a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion, It is preferable that the back surface side be disposed on the exhaust manifold side.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of the exhaust system of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the exhaust system of the present invention shown in FIG.
  • an exhaust manifold 210 is attached to the side surface of the automobile engine 200.
  • the exhaust manifold 210 is covered with a heat insulator 220 at a part of its outer peripheral surface.
  • a part of the heat insulator 220 is fixed to the exhaust manifold 210 by bolts 230, but a space exists between the heat insulator 220 and the exhaust manifold 210.
  • the mat member 10 of the present invention is disposed on the inner peripheral side of the heat insulator 220, that is, on the exhaust manifold 210 side. In FIG. 4, the mat member 10 is also fixed by bolts 230.
  • the mat material of the present invention is made of inorganic fibers, and 0.05 to 2.0% by weight of an oily fiber scattering inhibitor, which is a sufficient amount for preventing fiber scattering, adheres to the mat material.
  • the rate is low.
  • a low fiber scattering rate is preferable because fiber scattering is suppressed during the manufacture of the mat material, particularly during punching.
  • the mat material is prevented from being scattered during assembly work such as wrapping around the surface of the exhaust pipe, the surface of the exhaust gas treatment body, or the surface of the exhaust gas purification device. Further, the odor in the engine room is prevented from becoming severe.
  • the mat member of the present invention is disposed on the surface of at least one member selected from the group consisting of an exhaust gas purification device, an exhaust gas treatment body, and an exhaust pipe, so that heat insulation is provided. The effect can be demonstrated. And even if the fiber scattering inhibitor contained in the mat member is thermally decomposed by heat from a member that becomes high temperature, the generation of odor is small.
  • the mat material of the present invention is disposed on the inner peripheral side of the heat insulator disposed outside the exhaust manifold in the exhaust system of the automobile, a further heat insulating effect is provided. It can be demonstrated. Further, since the exhaust manifold is a member whose surface becomes high temperature, if the mat material is disposed at this portion, the fiber scattering inhibitor contained in the mat material may be thermally decomposed. However, the mat material of the present invention generates little odor even when the fiber scattering inhibitor is thermally decomposed.
  • Example 1 (Preparation of mat) As a mat made of an inorganic fiber, a mat made of needle-punched alumina fiber mat (weight per unit area 1050 g / m 2 ) of 20 cm ⁇ 20 cm was prepared.
  • silicone oil As a fiber scatter inhibitor, silicone oil (KM-7750: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is mixed with water to prepare a dispersion having a fiber scatter inhibitor concentration of 0.5% by weight. The mat was dipped in. The mat was immersed so that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.5% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • Example 2 The same mat as in Example 1 was prepared, and as a fiber scattering inhibitor, silicone oil (KM-742T: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dispersed in water, and the concentration of the fiber scattering inhibitor was 0.5% by weight.
  • silicone oil KM-742T: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • An emulsion was prepared and a mat was immersed in the emulsion. The mat was immersed so that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.5% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • Example 3 The same mat as in Example 1 was prepared, and a silicone oil (KF-96: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used as a fiber scattering inhibitor, and a surfactant [Rheodor TW-O120V: manufactured by Kao Corporation: polyoxyethylene oleate] Sorbitan (polysorbate 80)] and an emulsion dispersed in water were prepared. Then, a dispersion was prepared in which the concentration of the fiber scattering inhibitor containing silicone oil and surfactant was mixed with water to 0.6% by weight, and the mat was immersed in this dispersion. The mat was immersed so that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.6% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • a silicone oil KF-96: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a surfactant [Rheodor TW-O120V: manufactured by Ka
  • Example 4 The same mat as in Example 1 was prepared, and castor oil was mixed with a surfactant [Reodol TW-O120V: manufactured by Kao Corporation: polyoxyethylene sorbitan oleate (polysorbate 80)] as a fiber scattering inhibitor.
  • a dispersed emulsion was prepared. Then, a dispersion was prepared by mixing with water so that the concentration of the fiber scattering inhibitor containing castor oil and surfactant was 0.5% by weight, and the mat was immersed in this dispersion. The mat was immersed so that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.5% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • Example 5 The same mat as in Example 1 was prepared, and a dispersion liquid was prepared by mixing silicone oil (KM-7750: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with water as a fiber scattering inhibitor. Further, the dispersion liquid was water-soluble. Polymer (polycarboxylic acid) was mixed. Then, a dispersion was prepared by mixing with water so that the concentration of the fiber scattering inhibitor was 0.3% by weight and the concentration of the water-soluble polymer was 0.3% by weight, and the mat was immersed in this dispersion. The mat was so immersed that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.3% by weight and the amount of the water-soluble polymer was 0.3% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • silicone oil KM-7750: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • Example 6 A mat member was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the hot plate drying in Example 1 was changed to a method of performing hot air drying at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace set at 150 ° C. When the front surface portion, the intermediate portion, and the back surface portion were divided into three equal parts, a mat material having a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion was obtained. The odor measurement was performed by placing the back surface on a hot plate heated to 500 ° C.
  • Example 7 A mat member was produced in the same manner as in Example 2 except that the hot plate drying in Example 2 was changed to a method of performing hot air drying at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace set at 150 ° C.
  • a mat material having a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion was obtained.
  • the odor measurement was performed by placing the back surface on a hot plate heated to 500 ° C.
  • Example 8 A mat member was produced in the same manner as in Example 3 except that the hot plate drying in Example 3 was changed to a method of performing hot air drying at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace set at 150 ° C.
  • a mat material having a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion was obtained.
  • the odor measurement was performed by placing the back surface on a hot plate heated to 500 ° C.
  • Example 9 A mat member was produced in the same manner as in Example 4 except that the hot plate drying in Example 4 was changed to a method of performing hot air drying at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace set at 150 ° C.
  • a mat material having a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion was obtained.
  • the odor measurement was performed by placing the back surface on a hot plate heated to 500 ° C.
  • Example 10 A mat member was manufactured in the same manner as in Example 5 except that the hot plate drying in Example 5 was changed to a method of performing hot air drying at a wind speed of 2 m / second or more in a heating furnace set at 150 ° C.
  • a mat material having a smaller amount of fiber scattering inhibitor on the back surface portion than the front surface portion was obtained.
  • the odor measurement was performed by placing the back surface on a hot plate heated to 500 ° C.
  • Example 1 The same mat as that of Example 1 was prepared, and an acrylic resin emulsion latex (Nipol Lx854E, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) was prepared as a fiber scattering inhibitor. The mat was immersed so that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 1.0% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • an acrylic resin emulsion latex Nipol Lx854E, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 1, the concentration of the acrylic resin emulsion latex was adjusted, and the mat was so immersed that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.5% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 1, the concentration of the acrylic resin emulsion latex was adjusted, and the mat was so immersed that the amount of the fiber scattering inhibitor after drying was 0.1% by weight. Further, the mat was placed on a hot plate heated to 150 ° C. and dried by hot plate to produce a mat material.
  • Example 4 In Example 1, no fiber scattering inhibitor was applied to the prepared mat, and this was used as a mat material.
  • Fig.5 (a) is a side view which shows typically an example of the measuring apparatus for measuring the scattering property of inorganic fiber.
  • the test apparatus 300 is connected to the upper ends of the two support columns 360 provided vertically on the base 350 so that the sample support arm 370 can rotate within a predetermined range. Has been.
  • FIG.5 (b) is the top view which showed typically an example of the sample support arm part which comprises the measuring apparatus for measuring the scattering property of inorganic fiber.
  • the other end of the sample support arm 370 is fixed by a sample fixing member 380 that connects the ends of the sample support arm 370 to each other.
  • the sample support arm 370 is locked by a predetermined locking mechanism, and the scattering test sample 310 is fixed to the sample fixing member 380 with the clip 320.
  • the sample support arm 370 is unlocked, the sample support arm 370 and the scattering test sample 310 start dropping in the direction toward the base 350 to which the column 360 is fixed, and the sample support arm 370 and the column 360 are moved.
  • the direction is changed so as to rotate around the connection portion, and the sample support arm 370 collides with the vertical wall member 390 when the sample support arm 370 and the column 360 become parallel to each other.
  • Fiber scattering rate (% by weight) (weight of scattering test sample before test ⁇ weight of scattering test sample after test) / (weight of scattering test sample before test) ⁇ 100
  • the mat material manufactured in each Example and Comparative Example was cut into 25 mm ⁇ 25 mm, placed on a hot plate heated to 500 ° C., and a handy odor monitor OMX-SRM (manufactured by Shinei Technology Co., Ltd.) which is a semiconductor type odor sensor. ), The gas suction nozzle part was placed on the mat approximately 10 to 20 cm above, and the odor index of the cracked gas was measured.
  • the odor index of the mat material of each Example and Comparative Example is shown as a relative value with the odor index of the cracked gas of Comparative Example 1 as 130.
  • the contact angle was measured for the following mat materials.
  • Sample 1 Matt material manufactured in Example 1
  • Sample 2 Matt material manufactured in Example 1 and heat treated at 300 ° C. for 10 minutes
  • Sample 3 Measurement of mat material contact angle manufactured in Example 2 was performed using a contact angle meter according to the wettability test method of the JIS R 3257 substrate glass surface.
  • the silicone oil used in the production of the mat material of Example 1 is a silicone oil that exhibits water repellency when heat-treated at 300 ° C.
  • the silicone oil used in the production of the mat material in Example 2 is: It can be said that it is a silicone oil that exhibits water repellency when applied at room temperature.
  • the mat material of each Example had a low fiber scattering rate and a low odor index.
  • the mat material of Comparative Example 1 had a high odor index although the fiber scattering rate was low.
  • the mat materials of Comparative Examples 2 and 3 had a high fiber scattering rate and a high odor index.
  • the mat material of Comparative Example 4 had a high fiber scattering rate because the fiber scattering inhibitor was not applied.

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Abstract

無機繊維と、上記無機繊維の表面に付着されたオイル状の繊維飛散抑制剤とからなり、上記繊維飛散抑制剤の付着量が０．０５～２．０重量％であるマット材であって、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることを特徴とするマット材。

Description

マット材、及び、排気システム
本発明は、マット材、及び、排気システムに関する。
従来、エンジン等の内燃機関から排出された排ガス中に含まれる有害ガス等の有害物質を浄化するため、内燃機関の排気通路には、排ガス浄化装置が設けられている。
排ガス浄化装置内には排ガスを浄化するための排ガス処理体が設けられていて、排ガス浄化装置内の温度を触媒の活性化温度以上に維持するためには、排ガス浄化装置に流入する排ガスの温度を高く保つことが有効である。
排ガスは内燃機関から排気管を通って排ガス浄化装置に流入するので、排気管内を流通する排ガスの温度を高く保つために排気管の表面に断熱材を巻くことが有効である。また、排気管に限らず、排ガス浄化装置の表面や排ガス処理体に断熱材を巻くことも有効であり、排気システム全体の温度を保つために排気システムの各所に断熱材を設けることが有効である。
断熱材として、無機繊維製のマット材が知られており、特許文献１にはマット材に粉塵発生防止剤を付与することが開示されている。
特開平６－２４０５８０号公報
排気システム内における排気管、排ガス処理体や排ガス浄化装置の表面の温度は高温になる。そのため、マット材に含まれる成分のうち耐熱性が低い成分については、熱分解してエンジンルーム内等に飛散して悪臭を発生するという懸念がある。
特に、マット材にアクリル樹脂等の合成樹脂系のバインダを粉塵発生防止剤として付与した場合には、エンジンルーム内に悪臭が発生するという問題が顕著であった。
本発明は、排気システム内に配置して高温条件下に曝された場合でも、臭気の発生が少ないマット材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための、本発明のマット材は、無機繊維と、上記無機繊維の表面に付着されたオイル状の繊維飛散抑制剤とからなり、上記繊維飛散抑制剤の付着量が０．０５～２．０重量％であるマット材であって、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることを特徴とする。
本発明のマット材は、無機繊維からなり、繊維飛散防止に充分な量である０．０５～２．０重量％のオイル状の繊維飛散抑制剤が付着しているので、繊維飛散率が低くなっている。繊維飛散率が低いと、マット材の製造、特に打ち抜き加工時に繊維飛散が抑制されるので好ましい。また、マット材を排気管の表面、排ガス処理体の表面、排ガス浄化装置の表面に巻きつける等の組み付け作業時の繊維飛散が抑制されるので好ましい。
また、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下である。
本発明のマット材は繊維飛散抑制剤が熱分解したとしてもにおいセンサーによる臭気指数が低い範囲に収まるようになっている。そのため、エンジンルーム内の臭気が酷くなることが防止される。
なお、本明細書における臭気指数は、においセンサーとして半導体式のにおいセンサーであるハンディにおいモニターＯＭＸ－ＳＲＭ（神栄テクノロジー株式会社製）を用いて、マット材を５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスを測定した指数である。また、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂（Ｎｉｐｏｌ　Ｌｘ８５４Ｅ、日本ゼオン株式会社製）を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値である。
本発明のマット材においては、上記繊維飛散抑制剤が、シリコーンオイルを含むことが好ましい。
また、さらに界面活性剤を含むことが好ましい。
また、マット材の表面が撥水性を有することが好ましい。
シリコーンオイルは合成樹脂に比べて炭素分が少ないので悪臭が発生しにくい。
また、界面活性剤を使用することによって、シリコーンオイルを水で希釈して薄めてエマルジョンにしてマット材に付着させることができる。このようにすることでシリコーンオイルを薄く均一にマット材に付着させることができる。
さらに、シリコーンオイルを用いるとマット材の表面に撥水性を付与することができるので、雨水等の水が排気管表面に侵入、付着することをマット材の表面で遮断することも期待できる。
本発明のマット材においては、上記繊維飛散抑制剤が、植物由来成分を含むことが好ましい。
また、さらに界面活性剤を含むことが好ましい。
植物由来成分が熱分解して発生するにおいは人にとって不快なにおいではない場合が多い。そのため、合成樹脂に比べて悪臭の発生が抑制されるといえる。
また、界面活性剤を使用することによって、植物由来成分を水で希釈して薄めてエマルジョンにしてマット材に付着させることができる。このようにすることで植物由来成分を薄く均一にマット材に付着させることができる。
本発明のマット材においては、上記繊維飛散抑制剤が、植物由来成分を原料とする界面活性剤を含むことが好ましい。
植物由来成分を原料とする界面活性剤は、それ自体が悪臭の発生の少ない繊維飛散抑制剤として機能する。そして、その界面活性能により、水で希釈して薄めてエマルジョンにしてマット材に付着させることができる。このようにすることで植物由来成分を原料とする界面活性剤を薄く均一にマット材に付着させることができる。
本発明のマット材においては、厚さ方向に表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少なく、裏面部側が排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の側に配置されることが好ましい。
繊維飛散抑制剤の付着量が少ない裏面部側を、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管といった高温になる部材の側に配置することによって、繊維飛散抑制剤の熱分解による悪臭の発生を抑制することができる。
本発明のマット材は、ニードルパンチ痕を有することが好ましい。ニードルパンチ痕を有するマット材は、ニードリング痕により繊維同士が絡み合って固定されているためバインダの付与の必要がなく、においの発生を抑制することができる。
本発明のマット材では、さらに無機粒子が付着していることが好ましい。
マット材に無機粒子が付着していると、無機繊維間の摩擦力が向上するためマット材の反り力が向上し、排気管に挟まれて断熱材として配置された場合にマット材の位置ずれが抑制される。
また、マット材が排ガス処理体に巻き付けられて金属ケーシングと排ガス処理体の間に挟まれて保持シール材として配置された場合には排ガス処理体の保持力が向上する。
また、マット材が何かに挟まれて配置されていない場合であっても無機粒子の付着によりマット材の摩擦抵抗が増加するためマット材の位置ずれが抑制される。
本発明のマット材は断熱材として使用されることが好ましい。
断熱材として使用される場合、排気管の表面、排ガス処理体の表面、排ガス浄化装置の表面等の排気システムの各所に使用されることが好ましい。
本発明のマット材は排ガス処理体に巻き付けられて、排ガス浄化装置内で排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配設され、排ガス処理体を保持する保持シール材として使用されることが好ましい。
マット材が上記部位に配設されることで排ガス処理体を保持し、排ガス浄化装置内における排ガス処理体の位置ずれを防止するとともに排ガス処理体がその外周を覆う金属ケーシングと接触して破損することを防止することができる。
本発明の排気システムの一の態様は、自動車の排気系における、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に、本発明のマット材が配置されてなることを特徴とする。
排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管はその表面が高温になる部材であり、その表面に本発明のマット材が配置された場合は断熱効果を発揮することができる。そして、高温になる部材からの熱によりマット材に含まれる繊維飛散抑制剤が熱分解したとしても、臭気の発生が少ない。
本発明の排気システムの別の態様は、自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、本発明のマット材が配置されてなることを特徴とする。
エキゾーストマニホールドの外側に配設されるヒートインシュレータは断熱のために用いられる部材であるが、ヒートインシュレータの内周側に本発明のマット材を配置することによってさらなる断熱効果を発揮することができる。また、エキゾーストマニホールドはその表面が高温になる部材であるので、この部位にマット材が配置されるとマット材に含まれる繊維飛散抑制剤が熱分解することがある。しかし、本発明のマット材は繊維飛散抑制剤が熱分解したとしても、臭気の発生が少ない。
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示した斜視図である。 図２は、本発明の排気システムの一例を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の排気システムの別の一例を模式的に示す斜視図である。 図４は、図３に示す本発明の排気システムの一部を模式的に示す断面図である。 図５（ａ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置の一例を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置を構成するサンプル支持アーム部の一例を模式的に示した平面図である。
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材及び排気システムについて具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
本発明のマット材は、無機繊維と、上記無機繊維の表面に付着されたオイル状の繊維飛散抑制剤とからなり、上記繊維飛散抑制剤の付着量が０．０５～２．０重量％であるマット材であって、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることを特徴とする。
本発明のマット材における無機繊維は、特に限定されず、アルミナ－シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維等であってもよい。また、ガラス繊維や生体溶解性繊維であってもよい。耐熱性や耐風蝕性等、マット材に要求される特性等に応じて変更すればよく、各国の環境規制に適合できるような太径繊維や繊維長のものを使用するのが好ましい。
この中でも、低結晶性アルミナ質の無機繊維が好ましく、ムライト組成の低結晶性アルミナ質の無機繊維がより好ましい。加えて、スピネル型化合物を含む無機繊維がさらに好ましい。高結晶性アルミナ質であると、硬く脆いため、排気管の表面、排ガス処理体の表面、排ガス浄化装置の表面に巻きつける等の作業に不向きである。
また、アルミナ成分を８５～９８重量％及びシリカ成分を２～１５重量％含むアルミナ繊維であることも好ましい。アルミナ繊維がこのようにアルミナリッチであると、アルミナ繊維の耐熱性が向上する。
マット材は、種々の方法により得ることができるが、例えば、ニードリング法により製造することができる。
特に、無機繊維からなる素地マットに対してニードルパンチング処理を施して得られるニードルマットであることが望ましい。ニードルパンチング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を素地マットに対して抜き差しすることをいう。
交絡構造を呈するために、ニードリング法により得られるマット材を構成する無機繊維はある程度の平均繊維長を有しており、例えば、無機繊維の平均繊維長は、１～１５０ｍｍであることが好ましく、１０～８０ｍｍであることがより好ましい。
無機繊維の平均繊維長が１ｍｍ未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の交絡が不充分となり、巻き付け性が低下し、マット材が割れやすくなる。また、無機繊維の平均繊維長が１５０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、マット材を構成する繊維本数が減少するため、マット材の緻密性が低下する。その結果、マット材のせん断強度が低くなる。
繊維長の測定は、ピンセットを使用して、マットから繊維が破断しないように抜き取り、光学顕微鏡を使用して繊維長を測定する。ここでは、繊維３００本を抜き取り、繊維長を計測した平均を平均繊維長とする。マットから繊維を破断せずに抜き取れない場合、マットを脱脂処理して、脱脂済みマットを水の中へ投入し、繊維同士の絡みをほぐしながら繊維破断しないように採取すると良い。
また、マット材の目付量（単位面積当たりの重量）は、特に限定されないが、２００～４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、９００～３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。
また、マット材の厚みは５～２０ｍｍであることが望ましい。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、オイル状である。本明細書においてオイル状とは、アクリル樹脂等の固形のバインダ成分とは異なる形態であることを意味している。繊維飛散抑制剤を平板に滴下して平板を直角に傾けた際に繊維飛散抑制剤が平板上を流れる程度の流動性を少なくとも有する液体であることが好ましい。
繊維飛散抑制剤の付着量は、マット材を無機繊維の耐熱温度以下、かつ、繊維飛散抑制剤の耐熱温度以上の温度で加熱して加熱減量を求めることにより算出することができる。
マット材を加熱炉を用いて６００℃、１時間加熱したのちの重量減少量が繊維飛散抑制剤の付着量とみなせるので、この重量減少量を加熱前のマット材の重量で除すことによって繊維飛散抑制剤の付着量（重量％）を求めることができる。
繊維飛散抑制剤の付着量は０．０５～２．０重量％であり、０．１～１．５重量％であることが好ましい。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、シリコーンオイルを含むことが好ましい。
シリコーンオイルとしては特に限定されるものではないが、その例としては、ストレートシリコーンオイル（ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等）、変性シリコーンオイル（アミノ変性した反応性シリコーンオイル、エポキシ変性した反応性シリコーンオイル、カルボキシ変性した反応性シリコーンオイル、カルビノール変性した反応性シリコーンオイル、メタクリル変性した反応性シリコーンオイル、メルカプト変性した反応性シリコーンオイル、フェノール変性した反応性シリコーンオイル、ポリエーテル変性した非反応性シリコーンオイル、メチルスチリル変性した非反応性シリコーンオイル、アルキル変性した非反応性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性した非反応性シリコーンオイル、フッ素変性した非反応性シリコーンオイル等）が挙げられる。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、シリコーンオイルに加えてさらに界面活性剤を含むことが好ましい。シリコーンオイルは通常は水に不溶であるが、界面活性剤を用いることにより水で希釈して薄めてエマルジョンにしてマット材に付着させることができる。
界面活性剤としては、シリコーンオイルを水に分散（乳化）させる作用のあるものであれば特に限定されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれを使用することもできるが、ノニオン性界面活性剤を使用することが好ましい。ノニオン性界面活性剤の中でもソルビタン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル（例えば、ポリソルベート２０、ポリソルベート６０、ポリソルベート６５、ポリソルベート８０等）を使用することがより好ましい。
また、本発明のマット材における繊維飛散抑制剤中に含まれるシリコーンオイルの割合が６０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましく、９９重量％以下であることが好ましい。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、植物由来成分を含むことが好ましい。近年、地球環境保護の意識が高まっており、カーボンニュートラルの観点から石油由来材料に比べて、植物由来材料の使用が好ましい。
特に、植物由来オイルを含むことが好ましい。
植物由来オイルとしては、ヒマシ油、ナタネ油、ゴマ油、キャノーラ油、コーン油、ココナッツオイル、パーム油、ヒマワリ油、ツバキ油、大豆油、綿実油、ピーナッツ油、及びオリーブオイルからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。これらの中ではヒマシ油がより好ましい。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、植物由来成分に加えてさらに界面活性剤を含むことが好ましい。特に、植物由来オイルは通常は水に不溶であるが、界面活性剤を用いることにより水で希釈して薄めてエマルジョンにしてマット材に付着させることができる。
界面活性剤としては、植物由来成分を水に分散（乳化）させる作用のあるものであれば特に限定されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれを使用することもできるが、ノニオン性界面活性剤を使用することが好ましい。ノニオン性界面活性剤の中でもソルビタン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル（例えば、ポリソルベート２０、ポリソルベート６０、ポリソルベート６５、ポリソルベート８０等）を使用することがより好ましい。
植物由来オイル以外の植物由来成分としては、ポリ乳酸が挙げられる。
ポリ乳酸のような生分解性樹脂を界面活性剤によって水に分散させてオイル状にしたものも、オイル状の繊維飛散抑制剤として使用することができる。ポリ乳酸を水に分散させたオイル状の繊維飛散抑制剤で入手可能な製品としては、ミヨシ油脂株式会社製　ランディＰＬ－１０００、ランディＰＬ－３０００等が挙げられる。
また、本発明のマット材における繊維飛散抑制剤中に含まれる植物由来成分の割合が６０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましく、９９重量％以下であることが好ましい。
本発明のマット材における繊維飛散抑制剤は、植物由来成分を原料とする界面活性剤を含むことが好ましい。
植物由来成分を原料とする界面活性剤としては、ヤシ油脂肪酸ポリグリセリル、ヤシ脂肪酸ソルビタン、ショ糖脂肪酸エステル、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、パーム核油脂肪酸アミドプロピルベタイン、ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸アミド、ヤシ油由来のモノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート２０）、ヤシ油由来のモノパルミチン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート４０）、ヤシ油由来のモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート６０）、ヤシ油由来のトリステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート６５）、ヤシ油由来のオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート８０）、及び、大豆由来のレシチンからなる群から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
本発明のマット材は、５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることを特徴とする。
臭気指数の定義及び測定方法は上述のとおりである。
本発明のマット材の臭気指数は、６５以下であることが好ましく、５５以下であることがより好ましい。
本発明のマット材は、マット材の表面が撥水性を有することが好ましい。
撥水性の程度として、マット材の表面上にスポイトで水滴を滴下した際、マット材内部に水滴が吸収されないことが好ましい。また、マット材の表面上にスポイトで水滴を滴下した際、水滴とマット材表面の接触角が３０～１５０°であることがより好ましい。
本発明のマット材は、繊維飛散抑制剤の付着量について、マット材を厚さ方向に表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少なく、裏面部側が排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の側に配置されることが好ましい。
表面部、中間部、裏面部の各部位における繊維飛散抑制剤の付着量は、マット材全体の繊維飛散抑制剤の付着量を求める方法と同じ方法で求めることができる。マットを厚さ方向に３等分した後に各部位について加熱して加熱減量を求めることにより算出すればよい。
本発明のマット材には無機粒子が付着していることが好ましい。
無機粒子としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の粒子が挙げられる。これらの粒子は無機ゾル分散溶液（アルミナゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル等）に由来することが好ましい。
マット材に無機粒子が付着していると、無機繊維間の摩擦力が向上するためマット材の反り力が向上し、排気管に挟まれて断熱材として配置された場合にマット材の位置ずれが抑制される。
また、マット材が排ガス処理体に巻き付けられて金属ケーシングと排ガス処理体の間に挟まれて保持シール材として配置された場合には排ガス処理体の保持力が向上する。
また、マット材が何かに挟まれて配置されていない場合であっても無機粒子の付着によりマット材の摩擦抵抗が増加するためマット材の位置ずれが抑制される。
本発明のマット材は、断熱材として使用されることが好ましい。
断熱材として使用される場合、排気管の表面、排ガス処理体の表面、排ガス浄化装置の表面等の排気システムの各所に使用されることが好ましい。
本発明のマット材は排ガス処理体に巻き付けられて、排ガス浄化装置内で排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配設され、排ガス処理体を保持する保持シール材として使用されることが好ましい。
マット材が上記部位に配設されることで排ガス処理体を保持し、排ガス浄化装置内における排ガス処理体の位置ずれを防止するとともに排ガス処理体がその外周を覆う金属ケーシングと接触して破損することを防止することができる。
以下、本発明のマット材の形状の一例について説明する。
本発明のマット材は、所定の長手方向の長さ、幅及び厚さを有する平面視略矩形かつ平板形状のマットであることが好ましい。
本発明のマット材の一例では、マットの長さ方向側の端部のうち、一方の端部である第１の端部には凸部が形成されており、他方の端部である第２の端部には凹部が形成されていることが好ましい。マットの凸部及び凹部は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管にマット材を巻きつける際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっていることが好ましい。
なお、「平面視略矩形」とは、凸部及び凹部を含む概念である。また、平面視略矩形には、角部が９０°以外の角度を有する形状も含まれる。
また、本発明のマット材は凸部及び凹部が形成されていない形状であってもよい。
図１は、本発明のマット材の一例を模式的に示した斜視図である。
図１に示すマット材１０は、所定の長手方向の長さ（以下、図１中、矢印Ｌで示す）、幅（図１中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図１中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形かつ平板形状のマットである。
マット材１０では、マットの長さ方向側の端部のうち、一方の端部である第１の端部には凸部１１が形成されており、他方の端部である第２の端部には凹部１２が形成されている。マットの凸部１１及び凹部１２は、外周が円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管にマット材を巻きつける際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
以下、本発明のマット材を製造する方法の一例について説明する。
まず、無機繊維を含むマットを作製する。マットは、種々の方法により得ることができるが、例えば、ニードリング法により製造することができる。
ニードリング法の場合、例えば、以下の方法により製造することができる。すなわち、まず、例えば、塩基性塩化アルミニウム水溶液とシリカゾル等とを原料とする紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して３～１０μｍの平均繊維径を有する無機繊維前駆体を作製する。続いて、上記無機繊維前駆体を圧縮して所定の大きさの連続したシート状物を作製し、焼成処理を施すことによりマットの準備が完了する。このとき、焼成処理前にニードルパンチング処理を行っても良い。
上記マットは１枚の大きなシート状の部材として得られるので、これをマット材の形状に裁断する。マットの裁断は、トムソン刃、ギロチン刃、レーザー、ウォータジェット等により行うことができる。適宜、状況に応じて上記裁断方法を用いればよいが、大量加工を重視するのではあればトムソン刃やギロチン刃が好ましく、裁断精度を重視するのであればレーザーやウォータジェットが好ましい。
さらに、裁断されたマットに対して繊維飛散抑制剤の付与を行うことによって、本発明のマット材を得ることができる。
繊維飛散抑制剤は、水に分散させて薄めた状態で均一に付与させることが好ましい。そのため、繊維飛散抑制剤は、水に分散しやすくなるようにシリコーンオイルと界面活性剤との混合物であることが好ましく、植物由来成分(植物由来オイル等)と界面活性剤との混合物であることも好ましい。また、植物由来成分を原料とする界面活性剤そのものであることが好ましい。
繊維飛散抑制剤を水に分散させて薄めた分散液中における繊維飛散抑制剤の濃度は０．１～１０重量％であることが好ましく、０．３～３重量％であることがより好ましい。
また、繊維飛散抑制剤を水に分散させて薄めた分散液中には、樹脂成分を加えてもよい。繊維飛散抑制剤をマットに付与した際に無機繊維が柔らかくなり過ぎる場合には樹脂成分を加えることで無機繊維の硬さを適切な状態に調整することができる。
樹脂成分としてはポリカルボン酸等の水溶性高分子を使用することが好ましい。また、繊維飛散抑制剤中における樹脂成分の割合は、１０～６０重量％であることが好ましい。
樹脂成分が６０重量％を超えると臭気指数が高くなりやすい。
繊維飛散抑制剤を水に分散させて薄めた分散液中にマットを浸漬し、引き上げた後に乾燥してマットに対して繊維飛散抑制剤を付与することにより本発明のマット材が得られる。
乾燥温度は１００～１８０℃、乾燥時間は１～３０分であることが好ましい。
乾燥は乾燥炉内で通気乾燥により行ってもよく、加熱した熱板上にマットを載置することにより行ってもよい。
また、マット材の表面部と裏面部で繊維飛散抑制剤の付着量が異なるようにするためには、上記分散液にマットを浸漬させて繊維飛散抑制剤を付与した後、マットの片面側に対してスプレーによりさらに繊維飛散抑制剤を付与する方法や、マットの片面側のみを繊維飛散抑制剤の濃度の高い分散液に接触させる方法等が挙げられる。
また、加熱炉内でマット材の一方の面に風速２ｍ以上／秒で熱風を当てる熱風乾燥を行うことによってもマット材の表面部と裏面部で繊維飛散抑制剤の付着量が異なるようにすることができる。
無機粒子が付着したマット材を製造する場合、無機粒子を含む無機ゾル分散溶液にマットを浸漬することが好ましい。無機ゾル分散溶液としては、シリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル等が挙げられる。
無機粒子を付着させるタイミングは特に限定されるものではない。
無機ゾル分散溶液へマットを浸漬、乾燥後、繊維飛散抑制剤の付与及び乾燥を行ってマット材の製造を行ってもよく、また、繊維飛散抑制剤と無機ゾル分散溶液を混合して分散液を作製しその分散液にマットを浸漬させてもよい。
マット材表面が撥水性を有するマット材を製造する方法として、無機繊維を含むマットにシリコーンオイルを付与する方法が挙げられる。
繊維飛散抑制剤としてシリコーンオイルを使用した場合に、常温でシリコーンオイルをマット材に付与することで撥水性が発揮される場合と、シリコーンオイルをマット材に付与した後に熱処理することによって撥水性が発揮される場合がある。
シリコーンオイルとしてジメチルポリシロキサンを使用した場合、疎水基であるメチル基が表面に向くために撥水性を示す。この場合、熱処理温度が高いほどメチル基が完全に表面に向くため撥水性が高くなる。
熱処理を行う場合の温度は２００～４５０℃であることが好ましく、３００～４００℃であることがより好ましい。
常温で付与した場合に撥水性が発揮されるシリコーンオイルの例として、信越化学工業株式会社製のＫＭ－７４２Ｔが挙げられる。また、常温で付与しても撥水性は発揮されないが、３００℃での熱処理を行った場合に撥水性が発揮されるシリコーンオイルの例として、信越化学工業株式会社製のＫＭ－７７５０が挙げられる。
上記を踏まえると、以下のような撥水性マット材の製造方法の発明が考えられる。
撥水性マット材の製造方法であって、
無機繊維を含むマットに繊維飛散抑制剤を付与し、
２００～４５０℃で熱処理を行うことを特徴とする撥水性マット材の製造方法。
以下、本発明のマット材を用いた本発明の排気システムについて説明する。
本発明の排気システムの一の態様は、自動車の排気系における、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に、本発明のマット材が配置されてなることを特徴とする。
本発明の排気システムは、排ガス浄化装置を備えており、排ガス処理体が筒状の金属ケーシングに収容されている。
金属ケーシングには流入側の排気管及び流出側の排気管がそれぞれ接続されている。
排ガス浄化装置の内部においては、排ガス処理体の周囲には保持シール材が巻きつけられており、保持シール材は排ガス処理体と金属ケーシングの間に配設されている。
保持シール材は無機繊維を含むマットである。保持シール材の形状は、凹部と凸部を有する平面略矩形状であり、排ガス処理体の周囲に保持シール材を巻きつけた際に保持シール材の凹部と凸部がちょうど互いに嵌合するようになっていることが望ましい。
保持シール材として本発明のマット材を使用してもよい。
排ガス処理体は、多孔質セラミック等のセラミック質のハニカム構造体であり、触媒担体として使用される。触媒担体においては、排ガス流入側端面及び排ガス流出側端面がともに開口した貫通孔に排ガスが流入し、貫通孔を隔てる隔壁に担持させた触媒の作用により排ガスが浄化される。
また、排ガス処理体は貫通孔のいずれかの端部が交互に封止されてなるＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルター）であってもよい。
排ガス処理体を構成する素材は特に限定されないが、炭化ケイ素質及び窒化ケイ素質等の非酸化物、並びに、コージェライト及びチタン酸アルミニウム等の酸化物を用いることができる。
本発明のマット材は、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に配置される。排ガス浄化装置の表面はすなわち金属ケーシングの表面である。金属ケーシング、排ガス処理体及び排気管が筒状である場合、マット材は金属ケーシング、排ガス処理体及び排気管に巻き付けられて配置される。
排ガス浄化装置内部の排ガス処理体の表面に巻き付けられた本発明のマット材が保持シール材として働き、排ガス浄化装置の金属ケーシングの表面に巻き付けられた本発明のマット材が断熱材として働くような排気システムであってもよい。
また、本発明のマット材は流入側の排気管及び流出側の排気管の両方に配置されていてもよいし、どちらか一方にのみ配置されていてもよい。
また、本発明のマット材が、厚さ方向に表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマットであって、裏面部側が排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に配置されることが好ましい。
図２は、本発明の排気システムの一例を模式的に示す断面図である。
図２に示す排気システム１は、排ガス浄化装置１００を備えており、排ガス処理体１２０が筒状の金属ケーシング１３０に収容されている。
金属ケーシング１３０には流入側排気管１４０及び流出側排気管１５０がそれぞれ接続されている。矢印Ｇは排ガスの流れる向きを示している。
排ガス浄化装置１００の内部においては、排ガス処理体１２０の周囲には保持シール材１１０が巻きつけられており、保持シール材１１０は排ガス処理体１２０と金属ケーシング１３０の間に配設されている。
保持シール材１１０は無機繊維を含むマットである。保持シール材１１０の形状は、凹部と凸部を有する平面略矩形状であり、排ガス処理体１２０の周囲に保持シール材１１０を巻きつけた際に保持シール材１１０の凹部と凸部がちょうど互いに嵌合するようになっている。この保持シール材１１０が本発明のマット材であってもよい。
排ガス処理体１２０は、多孔質セラミック等のセラミック質のハニカム構造体であり、触媒担体として使用される。触媒担体においては、排ガス流入側端面１２０ａ及び排ガス流出側端面１２０ｂがともに開口した貫通孔１２５に排ガスが流入し、貫通孔１２５を隔てる隔壁１２６に担持させた触媒の作用により排ガスが浄化される。
図２に示す排気システム１においては、マット材１０は、排ガス浄化装置１００の表面（金属ケーシング１３０の表面）、流入側排気管１４０の表面及び流出側排気管１５０の表面に巻き付けられて配置されている。
本発明の排気システムの別の態様は、自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、本発明のマット材が配置されてなることを特徴とする。
自動車エンジンの側面には、エキゾーストマニホールドが取り付けられている。
エキゾーストマニホールドは、各気筒からの排ガスを集合させ、さらに、排ガス浄化装置に排ガスを送る機能を有する。そして、エキゾーストマニホールドは、その外周面の一部がヒートインシュレータにより覆われている。
自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドには高温の排ガスが流れるが、この排ガスの温度が高いままで下流の排ガス処理体に流れると、排ガス処理体における触媒効率が向上するため好ましい。そのため、エキゾーストマニホールドを断熱することが好ましい。
ヒートインシュレータは金属等からなる板状の部材であり、ボルト等により一部がエキゾーストマニホールドに固定されているが、ヒートインシュレータとエキゾーストマニホールドとの間には空間が存在する。
ヒートインシュレータの内周側、すなわちエキゾーストマニホールド側に、本発明のマット材が配置される。本発明のマット材はヒートインシュレータの内周面に接着剤、ボルト及びナット、リベット、ステープル、かしめ、スタッドピン、ハトメ等の固定手段により固定されていることが好ましい。ヒートインシュレータの内周側に配置される本発明のマット材は、管に巻きつけるわけではないので凹部や凸部が形成されている必要はなく、ヒートインシュレータの内周面の形状に合わせて外形加工を行った形状であってもよい。
また、ヒートインシュレータの内周面は通常は単純な平面ではないので、複数枚のマット材を組み合わせることによってヒートインシュレータの内周面に隙間なくマット材を配置するようにすることも好ましい。
また、本発明のマット材が、厚さ方向に表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマットであって、裏面部側がエキゾーストマニホールド側に配置されることが好ましい。
図３は、本発明の排気システムの別の一例を模式的に示す斜視図であり、図４は、図３に示す本発明の排気システムの一部を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、排気システム２において、自動車エンジン２００の側面には、エキゾーストマニホールド２１０が取り付けられている。そして、エキゾーストマニホールド２１０は、その外周面の一部がヒートインシュレータ２２０により覆われている。
そして、図４に示すように、ヒートインシュレータ２２０はボルト２３０により一部がエキゾーストマニホールド２１０に固定されているが、ヒートインシュレータ２２０とエキゾーストマニホールド２１０との間には空間が存在する。
ヒートインシュレータ２２０の内周側、すなわちエキゾーストマニホールド２１０側に、本発明のマット材１０が配置される。図４ではマット材１０もボルト２３０により合わせて固定されている。
以下、本発明のマット材及び排気システムの作用効果について説明する。
（１）本発明のマット材は、無機繊維からなり、繊維飛散防止に充分な量である０．０５～２．０重量％のオイル状の繊維飛散抑制剤が付着しているので、繊維飛散率が低くなっている。繊維飛散率が低いと、マット材の製造、特に打ち抜き加工時に繊維飛散が抑制されるので好ましい。また、マット材を排気管の表面、排ガス処理体の表面、排ガス浄化装置の表面に巻きつける等の組み付け作業時の繊維飛散が抑制されるので好ましい。
また、エンジンルーム内の臭気が酷くなることが防止される。
（２）本発明の排気システムの一の態様では、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に本発明のマット材が配置されているので断熱効果を発揮することができる。そして、高温になる部材からの熱によりマット材に含まれる繊維飛散抑制剤が熱分解したとしても、臭気の発生が少ない。
（３）本発明の排気システムの別の態様では、自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、本発明のマット材が配置されているのでさらなる断熱効果を発揮することができる。また、エキゾーストマニホールドはその表面が高温になる部材であるので、この部位にマット材が配置されるとマット材に含まれる繊維飛散抑制剤が熱分解することがある。しかし、本発明のマット材は繊維飛散抑制剤が熱分解したとしても、臭気の発生が少ない。
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
（マットの準備）
無機繊維からなるマットとして、ニードルパンチされたアルミナ繊維製のマット（目付量１０５０ｇ／ｍ２）を２０ｃｍ×２０ｃｍとしたマットを準備した。
（繊維飛散抑制剤の付与）
繊維飛散抑制剤として、シリコーンオイル（ＫＭ－７７５０：信越化学工業株式会社製）を水と混合して繊維飛散抑制剤の濃度が０．５重量％となる分散液を調製し、この分散液中にマットを浸漬した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．５重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（実施例２）
実施例１と同じマットを準備し、繊維飛散抑制剤として、シリコーンオイル（ＫＭ－７４２Ｔ：信越化学工業株式会社製）を水に分散させて、繊維飛散抑制剤の濃度が０．５重量％となるエマルジョンを調製し、このエマルジョン中にマットを浸漬した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．５重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（実施例３）
実施例１と同じマットを準備し、繊維飛散抑制剤として、シリコーンオイル（ＫＦ－９６：信越化学工業株式会社製）を界面活性剤［レオドール　ＴＷ－Ｏ１２０Ｖ：花王株式会社製：オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート８０）］と混合して水に分散させたエマルジョンを準備した。
そして、水と混合してシリコーンオイルと界面活性剤を含む繊維飛散抑制剤の濃度が０．６重量％となる分散液を調製し、この分散液中にマットを浸漬した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．６重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（実施例４）
実施例１と同じマットを準備し、繊維飛散抑制剤として、ヒマシ油を界面活性剤［レオドール　ＴＷ－Ｏ１２０Ｖ：花王株式会社製：オレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（ポリソルベート８０）］と混合して水に分散させたエマルジョンを準備した。
そして、水と混合してヒマシ油と界面活性剤を含む繊維飛散抑制剤の濃度が０．５重量％となる分散液を調製し、この分散液中にマットを浸漬した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．５重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（実施例５）
実施例１と同じマットを準備し、繊維飛散抑制剤として、シリコーンオイル（ＫＭ－７７５０：信越化学工業株式会社製）を水と混合して分散液を調製し、さらに、上記分散液に水溶性高分子（ポリカルボン酸）を混合した。
そして、水と混合して繊維飛散抑制剤の濃度が０．３重量％、水溶性高分子の濃度が０．３重量％となる分散液を調製し、この分散液中にマットを浸漬した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．３重量％、水溶性高分子の付着量が０．３重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（実施例６）
実施例１における熱板乾燥を、１５０℃に設定した加熱炉内で風速２ｍ以上／秒の熱風乾燥を行う方法に変更した他は実施例１と同様にしてマット材を製造した。
表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマット材を得た。そして臭気測定は、裏面部を５００℃に加熱した熱板上に載置して測定した。
（実施例７）
実施例２における熱板乾燥を、１５０℃に設定した加熱炉内で風速２ｍ以上／秒の熱風乾燥を行う方法に変更した他は実施例２と同様にしてマット材を製造した。
表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマット材を得た。そして臭気測定は、裏面部を５００℃に加熱した熱板上に載置して測定した。
（実施例８）
実施例３における熱板乾燥を、１５０℃に設定した加熱炉内で風速２ｍ以上／秒の熱風乾燥を行う方法に変更した他は実施例３と同様にしてマット材を製造した。
表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマット材を得た。そして臭気測定は、裏面部を５００℃に加熱した熱板上に載置して測定した。
（実施例９）
実施例４における熱板乾燥を、１５０℃に設定した加熱炉内で風速２ｍ以上／秒の熱風乾燥を行う方法に変更した他は実施例４と同様にしてマット材を製造した。
表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマット材を得た。そして臭気測定は、裏面部を５００℃に加熱した熱板上に載置して測定した。
（実施例１０）
実施例５における熱板乾燥を、１５０℃に設定した加熱炉内で風速２ｍ以上／秒の熱風乾燥を行う方法に変更した他は実施例５と同様にしてマット材を製造した。
表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少ないマット材を得た。そして臭気測定は、裏面部を５００℃に加熱した熱板上に載置して測定した。
（比較例１）
実施例１と同じマットを準備し、繊維飛散抑制剤として、アクリル樹脂エマルジョンラテックス（Ｎｉｐｏｌ　Ｌｘ８５４Ｅ、日本ゼオン株式会社製）を準備した。
マットの浸漬は、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が１．０重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（比較例２）
比較例１において、アクリル樹脂エマルジョンラテックスの濃度を調整して、マットの浸漬を、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．５重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（比較例３）
比較例１において、アクリル樹脂エマルジョンラテックスの濃度を調整して、マットの浸漬を、乾燥後の繊維飛散抑制剤の付着量が０．１重量％となるように行った。
さらに１５０℃に加熱した熱板上にマットを載置して熱板乾燥を行い、マット材を製造した。
（比較例４）
実施例１において、準備したマットに繊維飛散抑制剤を付与せず、これをマット材とした。
（繊維飛散率の評価）
無機繊維の飛散性については、以下の手順によって測定した。
まず、各実施例及び各比較例で製造したマット材を１００ｍｍ×１００ｍｍに切り出し、飛散性試験用サンプル３１０とする。この飛散性試験用サンプルについて、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す測定装置を用いて、無機繊維の飛散率を測定することができる。
図５（ａ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置の一例を模式的に示す側面図である。図５（ａ）に示すように、試験装置３００は、基台３５０上に垂直に設けられた２本の支柱３６０の上端部にサンプル支持アーム３７０が所定の範囲内で回転可能となるよう接続されている。さらに、２本の支柱３６０間には、上記サンプル支持アームと衝突可能な位置に、垂直壁部材３９０が固定されている。
また、図５（ｂ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置を構成するサンプル支持アーム部の一例を模式的に示した平面図である。図５（ｂ）に示すように、サンプル支持アーム３７０のもう一方の端部はサンプル支持アーム３７０の端部同士を接続するサンプル固定部材３８０によって固定されている。サンプル支持アーム３７０の端部に接続されるサンプル固定部材３８０から支柱３６０方向に一定距離離れた位置には、もう一本のサンプル固定部材３８０が存在し、２本のサンプル支持アーム３７０は、少なくとも２箇所でサンプル固定部材３８０によって接続されている。
サンプル支持アーム３７０と支柱３６０との角度が９０°となる位置で、サンプル支持アーム３７０を所定のロック機構によりロックし、飛散性試験用サンプル３１０をクリップ３２０でサンプル固定部材３８０に固定する。サンプル支持アーム３７０のロックを解除すると、サンプル支持アーム３７０と飛散性試験用サンプル３１０は支柱３６０を固定している基台３５０に向かう方向に落下を開始し、サンプル支持アーム３７０と支柱３６０との接続部を中心に回転するように向きを変え、サンプル支持アーム３７０と支柱３６０とが平行となる時点で、サンプル支持アーム３７０が垂直壁部材３９０に衝突する。この衝突により、飛散性試験用サンプル３１０を構成する無機繊維の一部が破断し、飛散する。そのため、衝突前後の飛散性試験用サンプル３１０の重量を計測し、以下の式を用いて、繊維飛散率を求めることができる。：
繊維飛散率（重量％）＝（試験前の飛散性試験用サンプルの重量－試験後の飛散性試験用サンプルの重量）／（試験前の飛散性試験用サンプルの重量）×１００
（臭気の評価）
各実施例及び比較例で製造したマット材を２５ｍｍ×２５ｍｍに切り出し、５００℃に加熱した熱板上に載置し、半導体式のにおいセンサーであるハンディにおいモニターＯＭＸ－ＳＲＭ（神栄テクノロジー株式会社製）を用いて、ガス吸引ノズル部をマット上の約１０～２０ｃｍ程度上部に配置し、分解ガスの臭気指数を測定した。
各実施例及び比較例のマット材の臭気指数を、比較例１の分解ガスの臭気指数を１３０として、相対値で示した。
上記評価結果をまとめて表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（撥水性の評価）
以下のマット材につき、接触角を測定した。
（試料１）実施例１で製造したマット材
（試料２）実施例１で製造したマット材を３００℃、１０分熱処理したマット材
（試料３）実施例２で製造したマット材
接触角の測定は、ＪＩＳ　Ｒ　３２５７　基板ガラス表面のぬれ性試験方法に準じた接触角計を用いて行った。
その結果、試料１のマット材では水滴がマット内部に吸収され、試料２のマット材の接触角は１０５°、試料３のマット材の接触角は９５°となった。
実施例１のマット材の製造に使用したシリコーンオイルは３００℃での熱処理を行った場合に撥水性が発揮されるシリコーンオイルであり、実施例２のマット材の製造に使用したシリコーンオイルは、常温で付与した場合に撥水性が発揮されるシリコーンオイルであるといえる。
各実施例のマット材は、繊維飛散率が低く、かつ、臭気指数も低くなっていた。それに対し、比較例１のマット材は繊維飛散率は低いものの臭気指数が高くなっていた。比較例２及び３のマット材は繊維飛散率が高く、臭気指数も高くなっていた。比較例４のマット材は繊維飛散抑制剤が付与されていないため繊維飛散率が高くなっていた。
１，２　排気システム
１０　マット材
１００　排ガス浄化装置
１１０　保持シール材
１２０　排ガス処理体
１３０　金属ケーシング
２００　自動車エンジン
２１０　エキゾーストマニホールド
２２０　ヒートインシュレータ
 

Claims (14)

  1. 無機繊維と、
    前記無機繊維の表面に付着されたオイル状の繊維飛散抑制剤とからなり、
    前記繊維飛散抑制剤の付着量が０．０５～２．０重量％であるマット材であって、
    ５００℃の熱板上に載置して発生する分解ガスの臭気をにおいセンサーにより測定した臭気指数が、繊維飛散抑制剤としてアクリル樹脂を１．０重量％付着させたマット材の臭気指数を１３０とした相対値として８０以下であることを特徴とするマット材。
  2. 前記繊維飛散抑制剤が、シリコーンオイルを含む請求項１に記載のマット材。
  3. 前記繊維飛散抑制剤が、さらに界面活性剤を含む請求項２に記載のマット材。
  4. マット材の表面が撥水性を有する請求項２又は３に記載のマット材。
  5. 前記繊維飛散抑制剤が、植物由来成分を含む請求項１に記載のマット材。
  6. 前記繊維飛散抑制剤が、さらに界面活性剤を含む請求項５に記載のマット材。
  7. 前記繊維飛散抑制剤が、植物由来成分を原料とする界面活性剤を含む請求項１に記載のマット材。
  8. 厚さ方向に表面部、中間部、裏面部と３等分した際、表面部に比べて裏面部の繊維飛散抑制剤の付着量が少なく、裏面部側が排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の側に配置される請求項１～７のいずれかに記載のマット材。
  9. ニードルパンチ痕を有する請求項１～８のいずれかに記載のマット材。
  10. さらに無機粒子が付着している請求項１～９のいずれかに記載のマット材。
  11. 断熱材として使用される請求項１～１０のいずれかに記載のマット材。
  12. 排ガス処理体に巻き付けられて、排ガス浄化装置内で排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配設され、排ガス処理体を保持する保持シール材として使用される請求項１～１０のいずれかに記載のマット材。
  13. 自動車の排気系における、排ガス浄化装置、排ガス処理体及び排気管からなる群から選択される少なくとも一つの部材の表面に、請求項１～１２のいずれかに記載のマット材が配置されてなることを特徴とする排気システム。
  14. 自動車の排気系におけるエキゾーストマニホールドの外側に配設するヒートインシュレータの内周側に、請求項１～１１のいずれかに記載のマット材が配置されてなることを特徴とする排気システム。
     
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