JP2003293756A - 触媒コンバーター用保持材 - Google Patents
触媒コンバーター用保持材Info
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Abstract
機物の分解成分の発生も少ない触媒コンバーター用保持
材を提供する。 【解決手段】 筒状に形成された触媒担体と、該触媒担
体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて
前記触媒担体と前記ケーシングとの間隙に介装される保
持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持
材であって、無機繊維を集成してなるマット材の表裏面
に樹脂製表層材が添設され、かつ樹脂製表層材同士が部
分的に融着されていることを特徴とする触媒コンバータ
ー用保持材。
Description
排気ガス浄化用触媒コンバーターに用いられる触媒担体
の保持材に関する。
エンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水
素、窒素酸化物等の有害成分を除去するために、排気ガ
ス浄化用触媒コンバーターが積載されている。このよう
な触媒コンバーターは、一般に、図10に断面図にて示
されるように、筒状に形成され触媒担体1と、触媒担体
1を収容する金属製のケーシング2と、触媒担体1に装
着されて触媒担体1とケーシング2との間隙に介装され
る保持材3とから構成されている。
ト等からなる円筒状のハニカム状成形体に貴金属触媒等
が担持されたものが一般的であるため、触媒担体1とケ
ーシング2との間隙に介装される保持材3には、自動車
の走行中に振動等によって触媒担体1がケーシング2に
衝突して破損しないように触媒担体1を安全に保持する
機能と、触媒担体1とケーシング2との間隙から未浄化
の排気ガスが漏れないようにシールする機能とを兼ね備
えることが必要とされている。そこで、現在では、アル
ミナ繊維やムライト繊維、あるいはその他のセラミック
繊維等の無機繊維を、有機バインダーを用いて所定厚さ
に集成して適度の弾性を持たせた、所謂マット型保持材
が広く使用されている。
3は、触媒担体1に巻き付けられ、テープやシート等に
よりこの巻装状態を維持してケーシング2に装着され
る。しかし、マット型保持材3は、無機繊維の集成体で
あるため、その表面に無機繊維が露出しており、作業者
はこれらの作業を行う際に不快感を感じることが多い。
ット型保持材3は、成形性を向上させるために一定のウ
エットボリューム以下に繊維長を短くしている。また、
ニードル加工されたマット型保持材3は、ニードル加工
された際に繊維が折れて短くなるといった欠点がある。
ど巻装、装着作業がし難くなるため、ある程度薄くする
必要がある。そのため、一般的なマット型保持材3で
は、これらの有機バインダーを保持材全量の5〜10重
量%、多いものでは12重量%程度使用している。しか
し、最近では、浄化効率を高めるために、触媒担体1は
1000℃近くまで加熱されるため、有機バインダーは
容易に分解、焼失してCO2やCO、各種の有機系ガス
が発生し、特に、触媒コンバーターの作動初期に多量に
発生する。排ガス規制は厳しくなる一方であり、この有
機バインダーに由来するCO2等により規定値を上回る
可能性がある。また、最近ではエンジンの電子制御が進
んでいるが、本来の排気ガスに関係の無いCO2が存在
すると、排気系のセンサー類を誤作動させてエンジンの
電子制御にも悪影響が出てくる。このような不具合を防
ぐために、メーカーは出荷前に焼成処理して有機バイン
ダーを焼失する作業を行っている。このような焼成処理
は、メーカーにとって大きな負担となっており、重要課
題となっている。
考えられているが、減量分だけ無機繊維の結束力が弱ま
り、保持材3が厚くなり、組み付け性が悪化するという
問題が生じる。
業者に不快感を与えたり、有機バインダーに由来する種
々の問題を抱えている。そこで、本発明の目的は、作業
者に不快感を与えることが無く、また有機物の分解成分
の発生も少ない触媒コンバーター用保持材を提供するこ
とにある。
的を達成すべく鋭意検討した結果、無機繊維を集成した
マット材の表裏面に樹脂製のシートや不織布を添設し、
更にシートや不織布同士を部分的に融着することによ
り、表面に無機繊維が露出せず作業者に不快感を与える
ことが無く、また有機バインダーを用いることなく厚み
を抑えることができることを見出して本発明を完成し
た。
に、触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触
媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介
装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられ
る保持材であって、無機繊維を集成してなるマット材の
表裏面に樹脂製表層材が添設され、かつ樹脂製表層材同
士が部分的に融着されていることを特徴とする触媒コン
バーター用保持材を提供する。
て詳細に説明する。
を示す斜視図であり、(b)は(a)のAA断面図であ
る。図示されるように、本発明の保持材3は、無機繊維
を集成したマット材30の表裏面に樹脂製の表層材31
を添設し、更に表層材31の適所(符号40)にて表層
材31同士を融着して構成されている。ここで、表層材
31はマット材30の表裏面に添えられているだけであ
り、接着されることはない。
は、制限されるものではなく、例えば、アルミナ繊維、
ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等を適
宜使用できる。より具体的には、アルミナ繊維として
は、例えばAl2O3が90重量%以上(残りはSiO2
分)であって、かつX線的には低結晶化度のものが好ま
しい。また、ムライト繊維としては、例えばAl2O3分
/SiO2分重量比が72/28〜80/20程度のム
ライト組成であって、かつX線的には低結晶化度のもの
が好ましい。その他のセラミック繊維としては、シリカ
アルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何
れも従来から保持材に使用されているもので構わない。
また、ガラス繊維やロックウール、生体溶解性繊維を配
合してもよい。
ェットボリュームで100cc/5g以上、好ましくは
400cc/5g以上の長繊維を用いる。尚、上記ウエ
ットボリュームは、次の方法で算出される。 (1)乾燥した繊維材料5gを少数点2桁以上の精度を
有する秤で計量する。 (2)計量した繊維材料を500gのガラスビーカーに
入れる。 (3)(2)のガラスビーカーに温度20〜25℃の蒸
留水を400cc程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を
切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散
は超音波洗浄機を使用してもよい。 (4)(3)のガラスビーカーの中味を1000mlの
メスシリンダーに移し、目盛で1000ccまで蒸留水
を加える。 (5)(4)のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が
漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌す
る。これを計10回繰り返す。 (6)攪拌停止後、室温下で静置し、30分経過後の繊
維沈降体積を目視で計測する。 (7)上記操作を3サンプルについて行い、その平均値
を測定値とする
小さなウェットボリュームの無機繊維を用いると、繊維
同士の絡み合いが少なく、ケーシング装着時に層間剥離
を起こし、保持性能やシール性能を低下させるおそれが
ある。尚、ウェットボリュームの上限は特に無いが、4
00〜1000cc/5gが一般的である。
いることなく上記の無機繊維を集成したものが好まし
い。必要であれば、有機バインダーを使用してもよい
が、その場合でも通常の使用量よりも大幅に少ない量、
好ましくは1重量%以下にとどめる必要がある。
エチレンテレフタレート等の熱により融着可能な樹脂か
らなるシート、フィルム、不織布等を用いることができ
る。
着部40は表層材31の全面にわたり碁盤目状や千鳥格
子状等のように規則的に点在されている。また、図2に
示すように、融着部40をランダムに点在させ、更に長
さ方向の2辺を線状の融着部40とすることもできる。
尚、個々の融着点40の平面形状は円形、楕円形、矩
形、三角形、多角形、半円状、星形、不定形等とするこ
とができる。
それぞれ上面図で示すように、種々の形態で形成するこ
とができる。即ち、図3に示すように、融着部40を長
さ方向全長にわたって延びる線状としてもよい。また、
図4に示すように、線状の融着部40に加えて、周縁全
てを覆うように形成してもよい。また、図5に示すよう
に、融着部40を長さ方向の2辺に形成し、更に適当な
長さの線分状の融着部40を長さ方向に点在させてもよ
い。また、図6に示すように、融着部40を格子状に形
成してもよい。また、図7に示すように、融着部40
を、所定角度で交差させた格子状に形成してもよい。ま
た、図8に示すように、融着部40を長さ方向の2辺に
形成し、更に十字状の融着部40を点在させてもよい。
また、図9に示すように、図8において長さ方向の2辺
の融着部40の適所に内方に向かって突出する融着部4
0aを付加してもよい。
m、坪量(面密度)が1000〜1200g/m2が適
当であり、これを満足するように、融着部40の間隔
(ピッチ)、長さ、融着面積等を適宜調整する。例え
ば、点状の融着部40では、間隔(ピッチ)3〜30m
m、融着面積3〜300mm2が適当である。線状また
は線分状の融着部40では、線幅1〜10mm、線同士
の間隔3〜30mm、線分長さ3〜100mmが適当で
ある。
機バインダーと同様に触媒コンバーターの使用温度で分
解するが、表層材40は50μm程度と極く薄いため、
重量的には一般的なマット型保持材における有機バイン
ダーの使用量(通常5〜8重量%)に比べると遥かに少
ない。そのため、表層材40が分解しても、その発生ガ
スの影響は有機バインダーを使用した場合と比べて極め
て少ない。
繊維を有機バインダー類を用いることなく(使用しても
極く少量)集成して所定厚のマット材30を作製する。
ここで、マット材30には、従来から保持材に配合され
ている各種の添加材(但し、バインダー類は除く)を配
合してもよい。次いで、マット材30その表裏面に一対
の表層材31を添え、全体を最終的に得られる保持材の
厚さに圧縮する、次いで、この圧縮状態を維持しつつ、
マット材30の表裏面側から、一対の加熱可能なピン状
部材をマット材30の内部に押し入れ、ピン状部材の先
端で表裏面の表層材31を挟持する。そして、この状態
でピン状部材の先端を加熱し、表裏面の表層材31同士
を融着させることにより保持材3が得られる。
は、図10に示すように、従来と同様に触媒担体1に巻
装されてケーシング2との間隙に介装される。その際、
保持材3の表面は表層材31であるため、作業者は無機
繊維に直接触れることはなく、不快感を感じることはな
い。また、無機繊維が露出している状態に比べて表層材
31は摩擦抵抗が低く、ケーシング2への圧入が容易に
なるという利点も有する。更に、有機物は表層材31の
みであるため(極く少量の有機バインダーが付加される
場合もある)、従来の有機バインダーと比べて格段に含
有量が少なく、その分解ガスによる影響も少ない。
に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるもの
ではない。
のアルミナ繊維をバインダーを用いることなく集成し
て、幅100mm、長さ314mm、厚さ20mm、坪
量(面密度)1000g/m2のマット材とした。次い
で、このマット材の表裏面にポリエチレンシート(厚さ
50μm)を添え、全体を厚さ7.5mmに圧縮した。
次いで、この圧縮状態を維持しつつ、マット材の表裏面
側から一対のヒータ機能付きピン部材を押し入れ、表裏
面のポリエチレンシートを挟持し、ピン先端を200℃
に加熱してポリエチレンシート同士を融着し、保持材を
得た。尚、融着は、千鳥格子状に10mm間隔で点状に
行った。
mm、長さ120の筒状ハニカム構造のコージェライト
製触媒担体に巻装し、ステンレス製ケーシングに装着し
て触媒コンバーターを作製した。そして、作製した触媒
コンバーターをガソリンエンジンの排気管に接続し、排
気ガスを通過させた。排気ガスの通過中、触媒コンバー
ターから排出されるガスを分析したところ、通過直後で
もCO2、CO、有機系ガスは殆ど検出されず、また、
通過期間中でも保持材の漏洩に由来すると思われる未浄
化の排気ガスも検出されず、シール性能も良好であっ
た。
を有機分8重量%のバインダーで抄造し、厚さ8mm、
坪量(面密度)1200g/m2の保持材Aを作製し
た。また、実施例1と同様のアルミナ繊維を、バインダ
ーを用いることなくポリエチレンシートで包み、上下面
のポリエチレンシート同士を60°格子状に10mm間
隔で点状に溶着して厚さ8mmの保持材Bを作製した。
で圧縮し、そのときの面圧を測定した。その結果、保持
材Aでは面圧が29N/cm2であったのに対し、保持
材Bでは面圧が35N/cm2であり、20%高い面圧
であった。
作業者に不快感を与えることが無く、また有機分を含ま
ない、もしくは含んでいても有機バインダーを使用した
場合に比べて格段に少ない保持材が得られる。
視図であり、(b)は(a)のAA断面図である。
ある。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 触媒担体と、触媒担体を収容するケーシ
ングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングと
の間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーター
に用いられる保持材であって、無機繊維を集成してなる
マット材の表裏面に樹脂製表層材が添設され、かつ樹脂
製表層材同士が部分的に融着されていることを特徴とす
る触媒コンバーター用保持材。 - 【請求項2】 マット材が、バインダーを含有してない
ことを特徴とする請求項1記載の触媒コンバーター用保
持材。 - 【請求項3】 無機繊維が、ウェットボリューム100
cc/5g以上であることを特徴とする請求項1または
2記載の触媒コンバーター用保持材。 - 【請求項4】 有機分が全量の1重量%以下であること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の触媒コ
ンバーター用保持材。 - 【請求項5】 無機繊維がアルミナ繊維、ムライト繊
維、シリカアルミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、ロ
ックウール及び生体溶解性繊維から選ばれる少なくとも
1種であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項
に記載の触媒コンバーター用保持材 - 【請求項6】 樹脂製表層材同士が点状、線状または格
子状に融着されていることを特徴とする請求項1〜5の
何れか1項に記載の触媒コンバーター用保持材。 - 【請求項7】 厚さが7〜8mmで、面密度が1000
〜1200g/m2であることを特徴とする請求項1〜
6の何れか1項に記載の触媒コンバーター用保持材。
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- 2002-03-29 JP JP2002096001A patent/JP2003293756A/ja active Pending
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