JP6313665B2 - 保持シール材の製造方法 - Google Patents
保持シール材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6313665B2 JP6313665B2 JP2014116057A JP2014116057A JP6313665B2 JP 6313665 B2 JP6313665 B2 JP 6313665B2 JP 2014116057 A JP2014116057 A JP 2014116057A JP 2014116057 A JP2014116057 A JP 2014116057A JP 6313665 B2 JP6313665 B2 JP 6313665B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sealing material
- holding sealing
- organic binder
- mat
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 title claims description 212
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 67
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 146
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 103
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims description 84
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 69
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 39
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 20
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims description 13
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 12
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 11
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 11
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 9
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 7
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 claims description 5
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 5
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 claims description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 5
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 122
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 9
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 7
- 150000001341 alkaline earth metal compounds Chemical class 0.000 description 7
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 5
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 5
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000012701 inorganic fiber precursor Substances 0.000 description 4
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSSYLTMKCUORDA-UHFFFAOYSA-N barium(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Ba+2] CSSYLTMKCUORDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- -1 potassium and sodium Chemical class 0.000 description 1
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical class [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Description
上記紫外線処理工程によって有機バインダを構成する高分子樹脂成分が部分的に分解や変質を起こし、有機バインダが一部劣化することとなる。そのため、本発明の保持シール材の製造方法により製造される保持シール材は、保持シール材を構成する有機バインダの引張強さが、紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された有機バインダと比較して、4〜80%低くなっている。すなわち、本発明の保持シール材の製造方法により製造される保持シール材を構成する有機バインダは、紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された有機バインダよりも引張強さが低く、有機バインダの一部が劣化しているといえる。
このような有機バインダが添着された無機繊維を保持シール材として用いることによって、600℃以下、例えば300℃程度の低温環境下に晒された場合であっても、熱衝撃によって有機バインダが無機繊維同士を拘束する力が弱まり、保持シール材が膨張する。そのため、600℃以下の低温域においても充分な面圧を発揮し、排ガス処理体を安定的に保持することができる。なお、本発明の保持シール材の製造方法により製造される保持シール材を300℃で10分間加熱した際には、保持シール材を構成するマットの厚さが2.2倍以上に変化する。
本発明の保持シール材の製造方法により製造される保持シール材は、300℃で10分間加熱した際に、保持シール材を構成するマットの厚さが2.2倍以上に変化する。そのため、600℃以下の低温域においても充分な面圧を発揮し、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
紫外線処理工程においてマットを加熱する温度は、特に限定されないが、100〜230℃であることが好ましい。紫外線処理工程においてマットを加熱することで、有機バインダの劣化を促進させて、さらにマット内部の劣化をおこしやすくなる。紫外線はマット表面を強く劣化させるが、マット内部への劣化をおこしにくい傾向があるため、同時に加熱を行うことでマット表面とマット内部との劣化の程度に分布をつくることも可能である。
上記加熱温度が100℃未満である場合、マットが湿潤状態であると、乾燥のために熱エネルギーとして利用されてしまい、有機バインダの劣化が促進されないことがある。また、230℃を超える場合には、紫外線処理工程が完了する前にマット表面を変色させてしまい、外観を損ねることがある。
有機バインダの引張強さが0.7〜2.5MPaであると、600℃以下の低温域においても、保持シール材を拘束する力が弱まり、保持シール材を膨張させることができる。
なお、本明細書において有機バインダの引張強さとは、特筆しない限り、本発明の保持シール材の製造方法を構成する紫外線処理工程を経た有機バインダの引張強さを指す。
有機バインダの含有量が0.1重量%未満である場合には、保持シール材を排ガス処理体に巻きつけた際に、保持シール材が割れてしまうことがあり、10重量%を超える場合には、保持シール材の面圧を発揮する効果は変わりないが、排ガスの熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。
有機バインダのガラス転移温度が−5℃以下であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を高くしつつ、皮膜伸度が高くて可撓性に優れた保持シール材を製造することができる。そのため、保持シール材を排ガス処理体に巻きつける際等に保持シール材が折れにくくなる。また、有機バインダ皮膜が硬くなり過ぎないため、無機繊維が破断した際に、無機繊維同士を繋ぎ止める効果を発揮し、無機繊維の飛散を抑制することができる。
なお、本明細書において有機バインダを構成する高分子樹脂成分のガラス転移温度(Tg)とは、特筆しない限り、本発明の保持シール材の製造方法を構成する紫外線処理工程を経ていない有機バインダを構成する高分子樹脂成分のガラス転移温度(Tg)を指す。
有機バインダを構成する高分子樹脂成分が天然ゴム、合成天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム及びアクリル系ゴムからなる群から選択される少なくとも1種であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を向上させやすく、可撓性に優れた保持シール材を製造することができる。また、上記高分子樹脂成分からなる有機バインダは、紫外線処理工程により劣化させやすいため、本発明の保持シール材の製造方法に適している。
さらに、有機バインダがエマルジョンであると、エマルジョンが無機繊維の表面全体を被覆し易く、無機繊維の表面全体に有機バインダによる皮膜を形成させやすくなるため、可撓性に優れた保持シール材を製造する方法として優れている。
また、上記高分子樹脂成分の混合比を調整することで、紫外線工程による有機バインダが劣化する速度を調整することが可能となる。
無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択された少なくとも1種から構成されていると、耐熱性、耐風食性等の特性を充分に満足する保持シール材を製造することができる。
紫外線の波長は、紫外線処理工程に利用し易い近紫外線及び遠紫外線を含む領域である100〜380nmが望ましい。
紫外線の照射強度が0.1J/cm2未満の場合、紫外線が与えるエネルギーが小さいので、有機バインダの劣化がほとんど進まないことがある。また、紫外線の照射強度が1000J/cm2を超える場合、紫外線によって保持シール材の表面だけが劣化し、保持シール材を変色させ、外観を損ねることがある。
以下、本発明の保持シール材の製造方法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。
本発明の保持シール材の製造方法は、有機バインダが添着された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、上記有機バインダが添着されたマットに紫外線を照射する紫外線処理工程とからなる保持シール材の製造方法であって、得られる保持シール材は、JIS−K 6251に準拠する方法により測定した上記有機バインダの引張強さが、上記紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された上記有機バインダと比較して4〜80%低いことを特徴とする。
本発明の保持シール材の製造方法では、まず、有機バインダが添着された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程を行う。
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の平均繊維経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、これにニードルパンチング処理を施し、その後、焼成処理を施すことによりアルミナ繊維からなる無機繊維集合体を準備する。
続いて、上記無機繊維集合体に有機バインダを含む溶液を添着し、必要に応じて溶液中の溶媒を脱溶媒処理することで、有機バインダが添着された無機繊維からなる保持シール材用のマットの準備が完了する。
有機バインダを含む溶液を添着する方法としては、例えば、有機バインダを含む溶液を保持シール材に噴霧する方法、有機バインダを含む溶液に保持シール材を浸漬する方法、カーテンコート等が挙げられる。
有機バインダを構成する高分子樹脂成分が天然ゴム、合成天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム及びアクリル系ゴムからなる群から選択される少なくとも1種であると、有機バインダにより形成される有機バインダ皮膜の強度を後述する紫外線処理工程によって操作しやすく、本発明の保持シール材を構成する有機バインダとして適している。さらに、有機バインダがエマルジョンであると、エマルジョンが無機繊維の表面全体を被覆し易く、無機繊維の表面全体に有機バインダによる皮膜を形成させやすくなるため、可撓性に優れた保持シール材を製造する方法として優れている。
また、上記高分子樹脂成分の混合比を調整することで、紫外線処理工程による有機バインダの劣化速度を調整することが可能となる。
続いて、上記有機バインダが添着されたマットに紫外線を照射する紫外線処理工程を行う。
紫外線の照射強度が0.1J/cm2未満の場合、紫外線が与えるエネルギーが小さいので、有機バインダの劣化がほとんど進まないことがある。また、紫外線の照射強度が1000J/cm2を超える場合、紫外線によって保持シール材の表面だけが劣化し、保持シール材を変色させ、外観を損ねることがある。
紫外線の波長が100nm未満の場合には、発生した紫外線が照射対象となるマットに到達する前に減衰してしまいやすく、380nmを超える場合には、有機バインダを劣化させる特性が低下してしまう。
例えば、低圧水銀灯を用いると185nmと254nmの紫外線を発生させることができる。185nmの紫外線は空気中の酸素と反応して有機バインダを劣化させることのできるオゾンを発生させるため、有機バインダの劣化を促進させやすくなり、特に好ましい。
また、紫外線の照射時間が1分未満では、紫外線の照射時間が短すぎるため、有機バインダの引張強さがほとんど低下しないことがあり、一方、紫外線の照射時間が1000分間を超えると、紫外線の照射時間が長過ぎるため、有機バインダの引張強さを低下させすぎてしまうことがある。
上記熱処理工程における熱処理の温度は100〜230℃であることがより好ましく、100〜200℃であることがさらに好ましい。また、熱処理の時間は、紫外線処理工程と同様であることが望ましい。
以上の工程を経ることにより、下記する特性を有する保持シール材を得ることができる。
引張強さが、紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された有機バインダと比較して4%未満しか低下していない場合、有機バインダの無機繊維同士を結束する力が強すぎるため、低温時に保持シール材がほとんど膨張しない。また、引張強さが、紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された有機バインダと比較して80%を超えて低下している場合、保持シール材をハンドリングする際の少しの衝撃で、有機バインダが破壊されてしまい、室温でも保持シール材が大きく膨張してしまうことがある。
すなわち、本発明の保持シール材を構成する有機バインダは、上記した製造工程を経ることにより、紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理した際と比較して、その引張強さが4〜80%低くなっている。
なお、上記有機バインダの引張強さを測定する温度は、特に規定しない限り室温20℃である。
保持シール材は、300℃で10分間加熱した際にマットの厚さが3.5倍以下に変化することが好ましく、3.0倍以下に変化することがより好ましく、2.8倍以下に変化することがさらに好ましい。300℃で10分間加熱した際にマットの厚さが3.5倍を超えて変化する場合、低温域での保持性能が高くなりすぎるため、排ガス処理体を破壊してしまう可能性がある。
有機バインダの引張強さが0.7〜2.5MPaであると、600℃以下の低温域において、保持シール材を拘束する力が弱まり、保持シール材を膨張させることができる。
また、有機バインダをこのような引張強さとするためには、上述した紫外線処理工程を施すことが好ましい。
得られる保持シール材を構成する有機バインダの引張強さが0.7MPa未満の場合、有機バインダの無機繊維同士を結束する力が弱すぎるため、保持シール材をハンドリングする際の少しの衝撃で、有機バインダが破壊されてしまい、室温でも保持シール材が大きく膨張してしまうことがある。また、有機バインダの引張強さが2.5MPaを超える場合、有機バインダの無機繊維同士を結束する力が強すぎるため低温時に保持シール材がほとんど膨張しない。
なお、本発明の保持シール材の製造方法において、有機バインダの引張強さは、紫外線処理工程を施した後の有機バインダの引張強さを示している。
有機バインダの含有量が0.1重量%未満の場合、保持シール材に充分な可撓性を付与することができないことがあり、保持シール材を排ガス処理体に巻きつける際に、クラックが発生することがある。一方、有機バインダの含有量が10重量%を超える場合、排ガスの熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。
無機バインダとしては、特に限定されず、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。
凝集体を構成する有機バインダは、既に説明した上記有機バインダと同一であってもよく、異なっていてもよい。凝集体を構成する無機バインダは、既に説明した上記無機バインダと同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、凝集体を形成するために、凝集剤をさらに含んでいてもよい。
無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、及び、ムライト繊維の少なくとも1種である場合には、耐熱性に優れているので、排ガス処理体が充分な高温に晒された場合であっても、変質等が発生することはなく、保持シール材としての機能を充分に維持することができる。また、無機繊維が生体溶解性繊維である場合には、保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製する際に、飛散した無機繊維を吸入等しても、生体内で溶解するため、作業員の健康に害を及ぼすことがない。
これらの化合物からなる生体溶解性繊維は、人体に取り込まれても溶解しやすいので、これらの無機繊維を含んでなるマットは人体に対する安全性に優れている。
また、シリカの含有量が60重量%未満では、柔軟性を有するシリカの含有量が少ないため構造的にもろく、また、生理食塩水に溶けやすい、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び、ホウ素化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物の割合が相対的に高くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けやすくなりすぎる傾向にある。
なお、シリカの含有量は、SiO及びSiO2の量をSiO2に換算して算出したものである。
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、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール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、保持シール材を構成する繊維本数が減少するため、マットの緻密性が低下する。その結果、保持シール材のせん断強度が低くなる。
無機繊維の平均繊維長が0.1mm未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、もはや繊維としての特徴を実質上示さなくなり、マット状繊維集合体にしたときに繊維同士に好適な絡み合いが起こらず、充分な面圧を得ることが困難になる。また、無機繊維の平均繊維長が20mmを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、抄造工程で水に無機繊維を分散したスラリー溶液中の無機繊維同士の絡み合いが強くなりすぎるため、マット状繊維集合体としたときに無機繊維が不均一に集積しやすくなる。
繊維長の測定は、ニードリング法や抄造法ともにピンセットを使用して、マットから無機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、無機繊維300本を抜き取り、繊維長を計測した平均を平均繊維長とした。マットから無機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、無機繊維同士の絡みをほぐしながら無機繊維が破断しないように採取すると良い。
なお、上記平均繊維径は、1000倍に拡大して表示されたSEM画像における30本の無機繊維の繊維径を平均したものである。
図1に示すように、保持シール材110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の平板形状のマットから構成されていてもよい。
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。
保持シール材の厚さが2.0mm未満であると、保持シール材の面圧が排ガス処理体を保持するのに充分でなくなる。そのため、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体に体積変化が生じた場合、保持シール材は排ガス処理体の体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体にクラック等が発生しやすくなる。
また、保持シール材の嵩密度が0.30g/cm3を超えると、保持シール材が硬くなるため、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。
図2に示すように、排ガス浄化装置100は、金属ケーシング130と、金属ケーシング130に収容された排ガス処理体120と、排ガス処理体120及び金属ケーシング130の間に配設された保持シール材110とを備えている。
排ガス処理体120は、多数のセル125がセル壁126を隔てて長手方向に並設された柱状のものである。なお、金属ケーシング130の端部には、必要に応じて、内燃機関から排出された排ガスを導入する導入管と、排ガス浄化装置を通過した排ガスが外部に排出される排出管とが接続されることとなる。
なお、排ガス浄化装置を構成する保持シール材の構成については、本発明の保持シール材の製造方法で得られた保持シール材としてすでに説明しているので省略する。
図3は、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の一例を模式的に示す斜視図である。
これらの多孔質焼成体は、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊されやすい。しかし、図2に示す排ガス浄化装置100では、排ガス処理体120の側面の周囲に保持シール材110が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス処理体120にクラック等が発生するのを防止することができる。
図2に示すように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置100に流入した排ガス(図2中、排ガスをGで示し、排ガスの流れを矢印で示す)は、排ガス処理体(ハニカムフィルタ)120の排ガス流入側端面120aに開口した一のセル125に流入し、セル125を隔てるセル壁126を通過する。この際、排ガス中のPMがセル壁126で捕集され、排ガスが浄化されることとなる。浄化された排ガスは、排ガス処理側端面120bに開口した他のセル125から流出し、外部に排出される。
図4は、排ガス浄化装置を製造する方法の一例を模式的に示した図である。
圧入方式によって巻付体を金属ケーシングに収容する場合、金属ケーシングの内径(排ガス処理体を収容する部分の内径)は、上記巻付体の外径より若干小さくなっていることが好ましい。
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。
(a−1)紡糸工程
Al含有量が70g/Lであり、Al:Cl=1:1.8(原子比)となるように調製した塩基性塩化アルミニウム水溶液に対して、焼成後の無機繊維における組成比が、Al2O3:SiO2=72:28(重量比)となるようにシリカゾルを配合し、さらに、有機重合体(ポリビニルアルコール)を適量添加して混合液を調製する。
得られた混合液を濃縮して紡糸用混合物とし、この紡糸用混合物をブローイング法により紡糸して平均繊維径が5.6μmである無機繊維前駆体を作製する。続いてこの無機繊維前駆体を740℃で10分間加熱し、無機繊維を作製する。
次に、上記無機繊維168.3gを水75Lに投入し、60Hzで30分間、ミキサーを用いて撹拌し、開繊された上記無機繊維の溶液を得る。
上記(a−2)開繊工程により得た開繊された上記無機繊維の溶液に対して、固形分量50重量%に調製された天然ゴムのラテックス溶液を12.3g投入し、60Hzで1分間撹拌する。続いて、アルミナゾル(SASOL社製、DISPERAL)を6.8g投入し、60Hzで1分間撹拌する。さらに、高分子凝集剤として、非イオン性ポリアクリルアミド(BSAF社製、Percol47NS)の0.5重量%水溶液を336.6g投入し、60Hzで1分間撹拌する。上記の方法により、スラリーを調製する。
335mm×335mmのタッピ式抄造機を用いて、上記スラリーを抄造することにより、目付量(単位面積当たりの重量)が1500g/m2の無機繊維集合体を得る。
プレス式乾燥機を用いて、得られた無機繊維集合体を厚さ7.0mmに圧縮した状態で、105℃で40分間熱処理して乾燥させる。
(a−5)乾燥工程で得られるマットに対して、紫外線照射ランプから紫外線を照射することにより保持シール材を作製する。
紫外線処理して作成された保持シール材を300℃で10分間加熱し、加熱前のマットの厚みに対する加熱後のマットの厚みの割合(加熱後マットの厚み(%))を求める。
上記(a−3)スラリー調製工程で用いたラテックス溶液を100mm×100mmの型に流し込む。
続いて、型に流し込んだラテックス溶液を105℃で2.5時間かけて乾燥し、有機バインダシートを得る。続いて、有機バインダシートを紫外線処理し、引張強さ試験シートを得る。なお、各引張強さ試験シートの厚さが1mmとなるよう、型に流し込むラテックス溶液の量を調整する。
JIS−K 6251に規定される2号ダンベル形状となるよう各引張強さ試験シートを直径3mm以上の気泡を含まないように打ち抜き、引張強さ試験用の試験片を作製する。その際、試験片のダンベル形状のくびれた箇所に存在する直径1〜3mmの気泡の数は、5個以下であることが望ましく、0個だとさらに望ましい。試験片が気泡を含んでいると、断面積が低下して引張強さが低くなり、正確な値を測定することができない。型に流し込んだラテックス溶液を乾燥させる途中で、有機バインダが流動性を有している時に気泡を破壊したり、振動を加えて気泡を移動させたりすることによって、引張強さ試験シートを打ち抜く際に気泡を少なくする。続いて、インストロン型引張試験機で試験片を500mm/minの速度で引っ張り、破断した際の荷重から引張強さを求める。
110 保持シール材
120 排ガス処理体
130 金属ケーシング
Claims (9)
- 有機バインダが添着された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、
前記有機バインダが添着されたマットに紫外線を照射する紫外線処理工程とからなる保持シール材の製造方法であって、
得られる保持シール材は、JIS−K 6251に準拠する方法により測定した前記有機バインダの引張強さが、前記紫外線処理工程を行わずに105℃で熱処理された前記有機バインダと比較して4〜80%低いことを特徴とする保持シール材の製造方法。 - 有機バインダが添着された無機繊維からなる保持シール材用のマットを準備するマット準備工程と、
前記有機バインダが添着されたマットに紫外線を照射する紫外線処理工程とからなる保持シール材の製造方法であって、
得られる保持シール材は、前記保持シール材を構成する所定の厚さのマットを300℃で10分間加熱した際に、前記マットの厚さが2.2倍以上に変化することを特徴とする保持シール材の製造方法。 - 前記紫外線処理工程において、前記マットを加熱する請求項1又は2に記載の保持シール材の製造方法。
- 前記有機バインダはJIS−K 6251に準拠する方法により測定した引張強さが、0.7〜2.5MPaである請求項1〜3のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
- 前記有機バインダの含有量は、前記保持シール材の全量に対して固形分換算で0.1〜10重量%である請求項1〜4のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
- 前記有機バインダを構成する高分子樹脂成分のガラス転移温度(Tg)は、−5℃以下である請求項1〜5のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
- 前記有機バインダを構成する高分子樹脂成分は、天然ゴム、合成天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム及びアクリル系ゴムからなる群から選択される少なくとも1種であり、さらにエマルジョンである請求項1〜6のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
- 前記無機繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、生体溶解性繊維及びガラス繊維からなる群から選択された少なくとも1種から構成されている請求項1〜7のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
- 前記紫外線処理工程において、前記マットに対して波長100〜380nmの紫外線を0.1〜1000J/cm2の照射強度で照射する請求項1〜8のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014116057A JP6313665B2 (ja) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 保持シール材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014116057A JP6313665B2 (ja) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 保持シール材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015229957A JP2015229957A (ja) | 2015-12-21 |
JP6313665B2 true JP6313665B2 (ja) | 2018-04-18 |
Family
ID=54886872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014116057A Active JP6313665B2 (ja) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 保持シール材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6313665B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003262116A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Denki Kagaku Kogyo Kk | シール材とその製造方法、及び触媒コンバータ |
JP4922861B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-04-25 | ニチアス株式会社 | 触媒コンバーター用保持材 |
FR2936956B1 (fr) * | 2008-10-10 | 2010-11-12 | Saint Gobain Ct Recherches | Dispositif de filtration de particules |
KR101926885B1 (ko) * | 2010-12-22 | 2018-12-07 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 조립하기 위한 저마찰 표면 및 장착하기 위한 고마찰 표면을 갖는 장착 매트 |
JP2014092150A (ja) * | 2012-11-07 | 2014-05-19 | Ibiden Co Ltd | 保持シール材、及び保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置 |
-
2014
- 2014-06-04 JP JP2014116057A patent/JP6313665B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015229957A (ja) | 2015-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4592695B2 (ja) | ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置 | |
CA3094306C (en) | Activated porous fibers and products including same | |
EP2985435B1 (en) | Holding seal member, method for producing holding seal member, and exhaust gas purification device | |
JP2013127244A (ja) | 保持シール材、その製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP6419556B2 (ja) | 保持シール材及び排ガス浄化装置 | |
JP6373694B2 (ja) | カーボン粒子埋没無機繊維、カーボン粒子埋没無機繊維の製造方法、カーボン粒子埋没無機繊維集合体及び排ガス浄化装置 | |
JP6483408B2 (ja) | 保持シール材 | |
JP6333632B2 (ja) | 保持シール材の製造方法 | |
JP2013170338A (ja) | マット材、マット材の製造方法、及び、排ガス浄化装置 | |
JP2014092150A (ja) | 保持シール材、及び保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置 | |
JP6218529B2 (ja) | 保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置の製造方法、及び、排ガス浄化装置 | |
EP2770179B1 (en) | Mat material and exhaust gas purification device | |
JP6313665B2 (ja) | 保持シール材の製造方法 | |
JP2023164453A (ja) | マット材の製造方法、マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管 | |
JP6313664B2 (ja) | 保持シール材の製造方法 | |
JP6310779B2 (ja) | 保持シール材の製造方法 | |
WO2015186528A1 (ja) | 保持シール材及び保持シール材の製造方法 | |
JP2016108397A (ja) | 保持シール材、排ガス浄化装置及び保持シール材の製造方法 | |
JP6294147B2 (ja) | 保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP7488981B1 (ja) | 抄造マット及び抄造マットの製造方法 | |
JP7319058B2 (ja) | マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管 | |
WO2015016097A1 (ja) | 排ガス浄化装置 | |
JP2022064727A (ja) | 無機シート材付き無機繊維集合体、無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP2014202187A (ja) | 保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP2020133553A (ja) | マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170512 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180323 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6313665 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |