JP2003293756A

JP2003293756A - 触媒コンバーター用保持材

Info

Publication number: JP2003293756A
Application number: JP2002096001A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Anya; 敏行安冶; Masafumi Tanaka; 真文田中; Tadashi Sakane; 忠司坂根; Takahito Mochida; 貴仁持田
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車等の
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。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両には、周知の如く、その
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。

【０００３】触媒担体１としては、例えばコージェライ
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のマット型保持材
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。

【０００５】また、抄造や吸引脱水成形して得られたマ
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。

【０００６】また、マット型保持材３は、厚さが増すほ
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。

【０００７】有機バインダーの使用量を減少することも
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。

【０００８】このように、従来のマット型保持材は、作
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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目
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。

【００１０】即ち、本発明は、上記目的を達成するため
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。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る保持材につい
て詳細に説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明の保持材の一実施形態
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。

【００１３】マット材３０を形成する無機繊維の種類
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。

【００１４】本発明では、これらの無機繊維のうち、ウ
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

【００１５】本発明においては、１００ｃｃ／５ｇより
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。

【００１６】マット材３０は、有機バインダーを全く用
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。

【００１７】表層材３１としては、ポリエチレンやポリ
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。

【００１８】図中、符号４０は融着部を示すが、この融
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。

【００１９】また、融着部４０は、例えば図３〜図９に
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。

【００２０】本発明では、保持材３は、厚さが７〜８ｍ
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。

【００２１】尚、表層材４０は、樹脂製であるため、有
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。

【００２２】本発明の保持材３を得るには、先ず、無機
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。

【００２３】上記の如く形成される本発明の保持材３
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。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
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。

【００２５】[実施例−１] （保持材の作製）ウェットボリューム８００ｃｃ／５ｇ
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。

【００２６】（実装試験）上記の保持材を、外径１００
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。

【００２７】[実施例２]実施例１と同様のアルミナ繊維
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。

【００２８】そして、保持材Ａ及び保持材Ｂを４ｍｍま
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。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の保持材の一実施形態を示す斜
視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面図である。

【図２】本発明の保持材の他の実施形態を示す上面図で
ある。

【図３】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図４】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図５】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図６】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図７】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図８】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図９】本発明の保持材の更に他の実施形態を示す上面
図である。

【図１０】触媒コンバーターを模式的に示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１触媒担体２ケーシング３保持材３０マット材３１表層材４０融着部

フロントページの続き (72)発明者坂根忠司静岡県浜松市新都田１−８−１ニチアス株式会社浜松研究所内 (72)発明者持田貴仁静岡県浜松市新都田１−８−１ニチアス株式会社浜松研究所内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA39 GA06 HA27 HA29 4D048 BB18 CC04

Claims

【特許請求の範囲】

【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。