(57)【要約】【課題】巻き付け性に優れたマット材を提供すること。【解決手段】有機バインダと無機繊維とを含むマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記マット材を用いてマット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となることを特徴とするマット材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機バインダと無機繊維とを含むマット材であって、
前記マット材は、第１主面と、前記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、前記長手方向に直交する短手方向を有し、
前記マット材を用いてマット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となることを特徴とするマット材。
【請求項２】
前記マット材を用いてマット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じない請求項１に記載のマット材。
【請求項３】
前記有機バインダの含有量は、前記マット材の全量に対して固形分換算で４〜１０重量％である請求項１又は２に記載のマット材。
【請求項４】
前記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下である請求項１〜３のいずれかに記載のマット材。
【請求項５】
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、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されている請求項１〜４のいずれかに記載のマット材。
【請求項６】
前記マット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材である請求項１〜５のいずれかに記載のマット材。
【請求項７】
排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、
前記保持材は請求項１〜６のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項８】
排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容するケーシングと、
前記排ガス処理体と前記ケーシングとの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する保持材と、
前記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、
前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、
前記保持材及び／又は前記断熱材は、請求項１〜６のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項９】
排気管と、
前記排気管を覆うように配置された断熱材と、
前記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、
前記断熱材は、請求項１〜６のいずれかに記載のマット材であることを特徴とする断熱材付き排気管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マット材、排ガス浄化装置及び断熱材付き排気管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排ガス中には、パティキュレートマター（以下、ＰＭともいう）が含まれており、近年、このＰＭが環境や人体に害を及ぼすことが問題となっている。また、排ガス中には、ＣＯやＨＣ、ＮＯｘ等の有害なガス成分も含まれていることから、この有害なガス成分が環境や人体に及ぼす影響についても懸念されている。
【０００３】
そこで、排ガス中のＰＭを捕集したり、有害なガス成分を浄化したりする排ガス浄化装置として、炭化ケイ素やコージェライトなどの多孔質セラミックからなる排ガス処理体と、排ガス処理体を収容するケーシングと、排ガス処理体とケーシングとの間に配設されるマット材とから構成される排ガス浄化装置が種々提案されている。このマット材は、自動車の走行等により生じる振動や衝撃により、排ガス処理体がその外周を覆うケーシングと接触して破損するのを防止することや、排ガス処理体とケーシングとの間から排気ガスが漏れることを防止すること等を主な目的として配設されている。
【０００４】
このような用途で用いられるマット材としては、無機繊維からなるマット材が用いられる。
【０００５】
特許文献１には、底面に網板を備えた箱型容器にスラリーを流し込み、網の下方で吸引しながら脱水することで無機繊維からなるマット材を連続的に製造する方法が開示されている。特許文献２には、特許文献１と類似した方法により製造されるティッシュペーパーにおいて、製造時の紙の引張強度に異方性があることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６２１１６号公報
【特許文献２】特開２０１７−６１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたマット材の製造方法では、一般の丸網抄造機、長網抄造機、短網抄造機等の抄造設備において、連続的に製造された長尺状のマットを所定形状に裁断加工する際に、長手方向となる形状に向きを揃えて加工する必要があった。
誤った向きに加工してしまうと、マット材を排ガス処理体へ巻きつける際の巻き付け性が低下したり、巻き付けに必要な長さが不足する等の問題があった。
【０００８】
本発明者らが上記問題を鋭意研究したところ、連続式抄造法によって製造されるマット材では、製造ラインの流れる方向に繊維が配向しやすく、これがマット材の異方性に寄与していることを見出した。
【０００９】
さらに、特許文献１に記載された製造方法では、マット材を巻き付けた際に表面にマット裂けが生じる等の問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、巻き付け性に優れたマット材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含むマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記マット材を用いてマット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となることを特徴とする。
【００１２】
本発明のマット材は、巻きつけ対象物に巻きつけるためのマット材である。
マット材が、マット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となることは、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で配向している無機繊維の割合が高いことを意味している。
このように配向している無機繊維の割合が高い場合、マット材を排ガス処理体に巻き付けた際に表面にマット裂けが生じにくくなる。すなわち、このような特徴を有するマット材は、巻き付け性及び機械的強度が優れる。
【００１３】
本発明のマット材は、上記マット材を用いてマット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じないことが好ましい。
本発明のマット材を排ガス処理体に巻き付ける際は、マット材は長手方向に引っ張られながら曲げられることになる。
本発明のマット材が上記特徴を有すると、マット材を排ガス処理体に巻き付ける際に強く引っ張ったとしても、マット裂けが生じることを防ぐことができる。
また、本発明のマット材は直径５０ｍｍの処理体に巻きつけしても、マット割れが生じない。
さらには１８０°折り曲げてもマット割れが生じることを防ぐことができる。
【００１４】
本発明のマット材において、上記有機バインダの含有量は、上記マット材の全量に対して固形分換算で４〜１０重量％であることが好ましい。
有機バインダの含有量が上記範囲であると、マット材の可撓性と機械的強度とを両立させることができる。
有機バインダの含有量が４重量％未満である場合には、マット材を排ガス処理体に巻きつけた際に、マット裂けが発生してしまうことがあり、１０重量％を超える場合には、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。
【００１５】
本発明のマット材において、上記有機バインダのガラス転移温度Ｔｇは、５℃以下であることが好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇ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マット材とすることができる。そのため、マット材を排ガス処理体に巻きつける際等にマット裂けが発生しにくくなる。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。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。
【００１６】
本発明のマット材において、上記無機繊維は、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、ガラス繊維及び生体溶解性繊維からなる群から選択される少なくとも１種から構成されていることが好ましい。
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、ムライト繊維、ガラス繊維及び生体溶解性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、耐風蝕性等、本発明のマット材に要求される特性を充分に満足することができる。
【００１７】
本発明のマット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材であることが好ましい。
抄造により無機繊維を積層する際に、漉き上げの時間を長くすることにより、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で無機繊維を配向させることができる。
【００１８】
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容するケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、保持材として本発明のマット材を備えるため、排ガス浄化触媒を安定的に保持し、脱落を防止することができる。
【００１９】
本発明の別の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容するケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、巻き付け時のマット裂け等が発生しにくく、排ガス浄化装置に組み付けた後において排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくい。
【００２０】
本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として本発明のマット材を備えるため、排気管にマット材を巻きつける際のマット裂け等が発生しにくく、好適に断熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、マット材剥離試験におけるマット材準備工程を模式的に示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、マット材剥離試験における試験試料作製工程を模式的に示す模式図である。図２（ｂ）は、試験試料作製工程で作製した試料を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、マット材剥離試験における切れ込み工程を模式的に示す模式図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
【図８】図８は、マット材耐久試験のマット材準備工程を模式的に示す模式図である。
【図９】図９は、マット材耐久試験の試験試料作製工程を模式的に示す模式図である。
【図１０】図１０は、マット材耐久試験の耐久試験工程を模式的に示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係るマット材のマット材剥離試験の結果を示す写真である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｄ）は、比較例２に係るマット材のマット材剥離試験の結果を示す写真である。
【００２２】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明のマット材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好ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００２３】
本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含むマット材であって、上記マット材は、第１主面と、上記第１主面の反対側に位置する第２主面と、巻き付け方向となる長手方向と、上記長手方向に直交する短手方向を有し、上記マット材を用いてマット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚みが４ｍｍ未満となることを特徴とする。
【００２４】
ここで、マット材剥離試験について説明する。
本明細書において、マット材剥離試験とは以下の手順で行う試験の事を意味する。
図１は、マット材剥離試験におけるマット材準備工程を模式的に示す模式図である。
図２（ａ）は、マット材剥離試験における試験試料作製工程を模式的に示す模式図である。図２（ｂ）は、試験試料作製工程で作製した試料を模式的に示す斜視図である。
図３（ａ）〜（ｄ）は、マット材剥離試験における切れ込み工程を模式的に示す模式図である。
図４（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
図５（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
図６（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
図７（ａ）〜（ｃ）は、マット材剥離試験における剥離工程を模式的に示す模式図である。
【００２５】
（マット材剥離試験）
（１）マット材準備工程
まず、図１に示すように、巻き付け方向となる長手方向（図１中、矢印Ｌで示す方向）及び長手方向と直交する短手方向（図１中、矢印Ｗで示す方向）を有するマット材１０を準備する。
【００２６】
（２）試験試料作製工程
次に、図２（ａ）に示すように、平面視した際に、長手方向の距離が２００ｍｍ、短手方向の距離が３０ｍｍの長方形状になり、厚さが１０ｍｍとなるように、マット材１０を打ち抜き加工し、第１試験試料２０ａ、第２試験試料２０ｂ、第３試験試料２０ｃ及び第４試験試料２０ｄを作製する。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、第１試験試料２０ａは、第１端部２１ａ及び第１端部２１ａと反対側の第２端部２２ａとを有する。また、第１試験試料２０ａは、第１主面２３ａ及び第１主面２３ａの反対側に位置する第２主面２４ａを有する。
第２試験試料２０ｂは、第１端部２１ｂ及び第１端部２１ｂと反対側の第２端部２２ｂとを有する。また、第２試験試料２０ｂは、第１主面２３ｂ及び第１主面２３ｂの反対側に位置する第２主面２４ｂを有する。
第３試験試料２０ｃは、第１端部２１ｃ及び第１端部２１ｃと反対側の第２端部２２ｃとを有する。また、第３試験試料２０ｃは、第１主面２３ｃ及び第１主面２３ｃの反対側に位置する第２主面２４ｃを有する。
第４試験試料２０ｄは、第１端部２１ｄ及び第１端部２１ｄと反対側の第２端部２２ｄとを有する。また、第４試験試料２０ｄは、第１主面２３ｄ及び第１主面２３ｄの反対側に位置する第２主面２４ｄを有する。
【００２８】
（３）切れ込み形成工程
次に、図３（ａ）に示すように、第１試験試料２０ａの第１端部２１ａの第１主面２３ａから１ｍｍの位置に、第２端部２２ａの方向に向かう３ｍｍの切れ込み２５ａを形成し、つまみ部２６ａを作製する。
また、図３（ｂ）に示すように、第２試験試料２０ｂの第１端部２１ｂの第２主面２４ｂから１ｍｍの位置に、第２端部２２ｂの方向に向かう３ｍｍの切れ込み２５ｂを形成し、つまみ部２６ｂを作製する。
また、図３（ｃ）に示すように、第３試験試料２０ｃの第２端部２２ｃの第１主面２３ｃから１ｍｍの位置に、第１端部２１ｃの方向に向かう３ｍｍの切れ込み２５ｃを形成し、つまみ部２６ｃを作製する。
また、図３（ｄ）に示すように、第４試験試料２０ｄの第２端部２２ｄの第２主面２４ｄから１ｍｍの位置に、第１端部２１ｄの方向に向かう３ｍｍの切れ込み２５ｄを形成し、つまみ部２６ｄを作製する。
【００２９】
（４）剥離工程
次に、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２主面２４ａが下になるように第１試験試料２０ａを固定台５０に固定し、つまみ部２６ａを剥離試験機（図示せず）の把持部５１でつまむ。そして、把持部５１を、第２端部２２ａの方向に引っ張り、剥離片３０ａを作製する。
この際、把持部５１の移動方向と第１主面２３ａとがなす角度が２０°となるようにする。また、把持部５１の移動速度は移動方向に向かって５ｍｍ／ｓｅｃとなるようにする。
その後、図４（ｃ）に示すように、剥離片３０ａの長手方向の剥離片長さＬａ、及び、剥離片厚さＴａを測定する。
剥離片厚さＴａとは、剥離片３０ａの第１端部２１ａから１９０ｍｍの位置の厚さの事を意味する。なお、剥離片３０ａの剥離片長さＬａが１９０ｍｍに満たない場合、剥離片３０ａの剥離片厚さＴａは０ｍｍとする。
【００３０】
また、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１主面２３ｂが下になるように第２試験試料２０ｂを固定台５０に固定し、つまみ部２６ｂを剥離試験機（図示せず）の把持部５１でつまむ。そして、把持部５１を、第２端部２２ｂの方向に引っ張り、剥離片３０ｂを作製する。
この際、把持部５１の移動方向と第２主面２４ｂとがなす角度が２０°となるようにする。また、把持部５１の移動速度は移動方向に向かって５ｍｍ／ｓｅｃとなるようにする。その後、図５（ｃ）に示すように、剥離片３０ｂの長手方向の剥離片長さＬｂ、及び、剥離片厚さＴｂを測定する。
剥離片厚さＴｂとは、剥離片３０ｂの第１端部２１ｂから１９０ｍｍの位置の厚さの事を意味する。なお、剥離片３０ｂの剥離片長さＬｂが１９０ｍｍに満たない場合、剥離片３０ｂの剥離片厚さＴｂは０ｍｍとする。
【００３１】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２主面２４ｃが下になるように第３試験試料２０ｃを固定台５０に固定し、つまみ部２６ｃを剥離試験機（図示せず）の把持部５１でつまむ。そして、把持部５１を、第１端部２１ｃの方向に引っ張り、剥離片３０ｃを作製する。
この際、把持部５１の移動方向と第１主面２３ｃとがなす角度が２０°となるようにする。また、把持部５１の移動速度は移動方向に向かって５ｍｍ／ｓｅｃとなるようにする。その後、図６（ｃ）に示すように、剥離片３０ｃの長手方向の剥離片長さＬｃ、及び、剥離片厚さＴｃを測定する。
剥離片厚さＴｃとは、剥離片３０ｃの第２端部２２ｃから１９０ｍｍの位置の厚さの事を意味する。なお、剥離片３０ｃの剥離片長さＬｃが１９０ｍｍに満たない場合、剥離片３０ｃの剥離片厚さＴｃは０ｍｍとする。
【００３２】
また、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１主面２３ｄが下になるように第４試験試料２０ｄを固定台５０に固定し、つまみ部２６ｄを剥離試験機（図示せず）の把持部５１でつまむ。そして、把持部５１を、第１端部２１ｄの方向に引っ張り、剥離片３０ｄを作製する。
この際、把持部５１の移動方向と第２主面２４ｄとがなす角度が２０°となるようにする。また、把持部５１の移動速度は移動方向に向かって５ｍｍ／ｓｅｃとなるようにする。その後、図７（ｃ）に示すように、剥離片３０ｄの長手方向の剥離片長さＬｄ、及び、剥離片厚さＴｄを測定する。
剥離片厚さＴｄとは、剥離片３０ｄの第２端部２２ｄから１９０ｍｍの位置の厚さの事を意味する。なお、剥離片３０ｄの剥離片長さＬｄが１９０ｍｍに満たない場合、剥離片３０ｄの剥離片厚さＴｄは０ｍｍとする。
【００３３】
また、剥離片厚さＴａ〜剥離片厚さＴｄは、デプスゲージ（テクロック社のダイヤルゲージ）を用い、プレート面：φ２０ｍｍ、ダイヤルゲージ：４．９ｋＰａの条件で測定した値の事を意味する。
【００３４】
本明細書において、「剥離長さ」とは、剥離片長さＬａ〜剥離片長さＬｄの中で最大の長さのことを意味する。
本明細書において、「剥離厚さ」とは、剥離片３０ａ〜剥離片３０ｄのうち、最も長い剥離片における剥離片厚さのことを意味する。
なお、最も長い剥離片が複数存在する場合には、「剥離厚さ」は、最も薄い剥離片厚さのことを意味する。
【００３５】
本発明のマット材は、有機バインダと無機繊維とを含むマット材であって、上記マット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となるマット材である。
つまり、有機バインダと無機繊維とを含むマット材を用いてマット材剥離試験を行った際、第１試験試料の剥離片〜第４試料の剥離片のうち、少なくとも１つの剥離片において、剥離片長さが２００ｍｍであり、剥離片厚さが４ｍｍ未満であれば、そのマット材は、本発明のマット材に含まれる。
【００３６】
本発明のマット材は、巻きつけ対象物に巻きつけるためのマット材である。
上記の通り本発明のマット材は、マット材剥離試験を行った際に、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが４ｍｍ未満となる。
このような本発明のマット材では、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で配向している無機繊維の割合が高い。
このように配向している無機繊維の割合が高い場合、マット材を排ガス処理体に巻き付けた際に表面にマット裂けが生じにくくなる。すなわち、このような特徴を有する本発明のマット材は、巻き付け性及び機械的強度が優れる。
なお、マット材剥離試験において、剥離片の剥離長さが２００ｍｍ未満となるようなマット材、又は、剥離片の剥離厚さが４ｍｍ以上となるようなマット材は、無作為に配向している無機繊維の割合が高いマット材、又は、第１主面及び第２主面と急角度を形成するように配向している無機繊維の割合が高いマット材であるといえる。
このようなマット材を排ガス処理体に巻き付けると、マット材の表面にマット裂けが生じやすくなる。
【００３７】
本発明のマット材は、マット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じないことが好ましい。
【００３８】
ここで、マット材耐久試験について説明する。
本明細書において、マット材耐久試験とは以下の手順で行う試験の事を意味する。
図８は、マット材耐久試験のマット材準備工程を模式的に示す模式図である。
図９は、マット材耐久試験の試験試料作製工程を模式的に示す模式図である。
図１０は、マット材耐久試験の耐久試験工程を模式的に示す模式図である。
【００３９】
（マット材耐久試験）
（１）マット材準備工程
まず、図８に示すように、巻き付け方向となる長手方向（図８中、矢印Ｌで示す方向）及び長手方向と直交する短手方向（図８中、矢印Ｗで示す方向）を有するマット材１１０を準備する。
【００４０】
（２）試験試料作製工程
次に、図９に示すように、平面視した際に、長手方向の距離が２２０ｍｍ、短手方向の距離が３０ｍｍの長方形状にマット材１１０を打ち抜き、試験試料１２０を作製する。
【００４１】
（３）耐久試験工程
次に、図１０に示すように、試験試料１２０の一方の端部を固定台１５０に固定し、φ５５ｍｍの円柱体１５１に巻き付ける。次に、固定台１５０に固定した端部と逆側の試験試料１２０の端部に４００ｇの重り１５２を取り付ける。
その後、５分間この状態を保持する。
【００４２】
耐久試験工程の後、試験試料１２０を円柱体１５１及び固定台１５０から取り外し、表面の状態を目視で確認し、試験試料１２０の表面にマット裂けが生じているか否かを確認する。
マット裂けが確認できなかった場合、「マット材を用いてマット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じない」とする。
マット裂けが確認できた場合、「マット材を用いてマット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じた」とする。
【００４３】
本発明のマット材を排ガス処理体に巻き付ける際は、マット材は長手方向に引っ張られながら曲げられることになる。
本発明のマット材が「マット材耐久試験を行った際に、マット裂けが生じない」という特徴を有すると、マット材を排ガス処理体に巻き付ける際に強く引っ張ったとしても、マット裂けが生じることを防ぐことができる。
また、本発明のマット材は直径５０ｍｍの処理体に巻きつけしても、マット割れが生じない。
さらには１８０°折り曲げてもマット割れが生じることを防ぐことができる。
【００４４】
本発明のマット材は有機バインダと無機繊維とを含む。
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。
【００４５】
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。
【００４６】
無機繊維の平均繊維長は、２００μｍ〜２００００μｍであることが好ましく、３００〜１００００μｍであることがより好ましく、５００〜１５００μｍであることがさらに好ましく、７００〜１１００μｍであることが特に好ましい。
無機繊維の平均繊維長が２００μｍ未満である場合、このような場合、無機繊維同士が充分に絡み合わずに、充分な面圧及び引張強さを発揮できないことや、無機繊維が排ガスの風圧により飛散しやすくなることがある。一方、無機繊維の平均繊維長が２００００μｍを超える場合、マット材を構成する無機繊維の密度にムラが発生することがある。
繊維長の測定は、ピンセットを使用して、マット材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。本明細書では、無機繊維３００本を抜き取り、平均繊維長を求める。
マット材から無機繊維を採取する際には、必要に応じてマット材を脱脂処理して水の中へ投入し、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してもよい。
【００４７】
無機繊維の平均繊維径は、３〜１０μｍであり、かつ、繊維径が３μｍ未満の無機繊維を含まないことが好ましい。
無機繊維の平均繊維径は、３〜７μｍであることがより好ましく、無機繊維の平均繊維径が３μｍ未満の場合、無機繊維の変形に対する復元力が低下し、充分な面圧を発揮しにくくなる。一方、無機繊維の平均繊維径が１０μｍを超える場合、無機繊維の柔軟性が失われ、変形時に折れやすくなることがある。
【００４８】
マット材を構成する有機バインダは特に限定されないが、例えば、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
高分子樹脂成分として、アクリル系樹脂やゴム系樹脂等を含んだエマルジョン液を無機繊維に付着させて溶媒を除去することで、無機繊維に有機バインダを含有させることができる。
【００４９】
本発明のマット材は、有機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で４〜１０重量％含有していることが好ましく、４〜８重量％含有していることがより好ましい。
有機バインダの含有量が４重量％未満の場合、マット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、マット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有機バインダの分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に影響を与える可能性がある。
【００５０】
有機バインダのガラス転移温度は、５℃以下であることが好ましく、−５℃以下であることがより好ましく、−１０℃以下であることがさらに好ましく、−３０℃以下であることが特に好ましい。
有機バインダのガラス転移温度Ｔｇ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マット材とすることができる。そのため、マット材を排ガス処理体に巻きつける際等にマット裂けが発生しにくくなる。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。一方、有機バインダのガラス転移温度Ｔｇが５℃を超える場合、マット材の可撓性が低下し、破断伸度が低下してしまうことがある。
【００５１】
本発明のマット材はさらに、無機バインダを含有することが好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
本発明のマット材は、無機バインダをマット材の全量に対して固形分換算で０．１〜３重量％含有していることが好ましく、０．３〜２．５重量％含有していることがより好ましい。
【００５４】
本発明のマット材中に含まれる有機バインダは、例えば以下の方法により測定することができる。
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプルをるつぼに入れて加熱して有機バインダを燃焼除去し、加熱により減少した重量を有機バインダの重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
一方、マット材中に有機バインダ及び無機バインダが含まれる場合、これらの含有量は、例えば以下の方法により測定することができる。
【００５５】
まず、マット材を一定重量サンプルとして採取する。続いて、サンプル中に含まれる有機バインダが溶解する有機溶媒（例えばテトラヒドロフラン）を選び、ソックスレー抽出器にて上記有機バインダを溶解し、サンプルから分離する。この時、溶解した上記有機バインダに含まれる無機バインダもサンプルから分離され、有機溶媒中に上記有機バインダと上記無機バインダとが回収されることとなる。
次に、上記有機バインダと上記無機バインダからなる有機溶媒をるつぼに入れ、加熱により有機溶剤を蒸発除去する。るつぼに残った残渣を、マット材に対する上記有機バインダと上記無機バインダの合計重量とみなし、マット材の重量に対する含有量（重量％）を算出する。
【００５６】
さらに、るつぼを６００℃で１時間加熱処理し、有機バインダを焼失させる。るつぼ中には、無機バインダが残留しているので、これを有機バインダと無機バインダの合計に対する無機バインダの含有量（重量％）とみなし、その含有量を算出する。残りが有機バインダの含有量（重量％）となる。
【００５７】
次に、本発明のマット材の使用方法を説明する。
本発明のマット材は、円柱状の排ガス浄化装置、排ガス処理体や排気管に巻きつけることにより、断熱材、防音材等の用途に使用することができる。
【００５８】
本発明のマット材を巻きつける巻付対象物は特に限定されず、例えば、排ガス処理体、排ガス浄化装置、排気管等が挙げられる。
本発明のマット材を円柱状の排ガス処理体の側面に巻きつけてケーシング内に収容することで排ガス浄化装置が得られる。従って、本発明のマット材は保持材として使用することもできる。
また、本発明のマット材を排ガス浄化装置の外周部や周囲に巻きつけて配置することによって、断熱材、防音材、吸音材等の用途に使用することができる。
【００５９】
本発明のマット材を上記用途で用いる場合には、マット材を打ち抜くことやカッティングすることにより、下記の形状としてもよい。
図１１は、本発明のマット材の一例を模式的に示す斜視図である。
図１１に示す本発明のマット材２１０は、巻き付け方向となる長手方向Ｌと、長手方向に直交する短手方向Ｗを有する。
マット材２１０には、長手方向側の端部のうち、一方の端部である第１端部２１１に凸部２１１ａが形成されており、他方の端部である第２端部２１２に凹部２１２ａが形成されている。マット材２１０の凸部２１１ａ及び凹部２１２ａ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。
なお、本発明のマット材を上記用途で用いる場合には、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。
【００６０】
マット材２１０の厚さは、２〜３０ｍｍであることが好ましい。
マット材の厚さが２ｍｍ未満であると、その厚さが薄すぎるため、断熱性能や防音性能が低下してしまう。一方、マット材の厚さが３０ｍｍを超えると、柔軟性が低下し、装着対象となる部材への装着性が低下する。
【００６１】
マット材２１０のかさ密度は、特に限定されるものではないが、０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。マット材のかさ密度が０．０５ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、マット材の形状を所定の形状に保ちにくくなる。一方、マット材のかさ密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、マット材が硬くなり、装着対象となる部材への装着性が低下し、マット裂けが発生しやすくなる。
【００６２】
マット材２１０の長手方向の長さは、２００〜１３００ｍｍであることが好ましい。
マット材２１０は長手方向の長さが２００〜１３００ｍｍであっても、マット裂けが発生しにくい。
また、マット材２１０の短手方向の長さは、２０〜３００ｍｍであることが好ましい。
【００６３】
次に、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第１の排ガス浄化装置は、本発明の排ガス浄化装置でもある。
【００６４】
本発明の第１の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容するケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材は本発明のマット材であることを特徴とする。
本発明の第１の排ガス浄化装置は、保持材として、本発明のマット材を備えるため、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
【００６５】
排ガス処理体としては、金属ハニカム体や、セラミックハニカム体を用いることができる。これらの中では、セラミックハニカム体を用いることが好ましい。
【００６６】
排ガス処理体が、セラミックハニカム体の場合、その素材は、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。これらのうち、特に、炭化ケイ素質又は窒化ケイ素質等の非酸化物多孔質焼成体であることが好ましい。
またその形状としては、多数のセルがセル壁を隔てて長手方向に並設された柱状のものであってもよい。
【００６７】
排ガス処理体は、セルのいずれかの端部が、封止材により封止されていてもよい。セルのいずれかの端部が封止材により封止されていると、排ガス処理体はフィルタとして機能するのでＰＭを捕集するのに適した形状となる。
【００６８】
排ガス処理体には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が好ましく、この中では、白金がより好ましい。また、その他の触媒として、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、バリウム等のアルカリ土類金属を用いることもできる。これらの触媒は、単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
【００６９】
排ガス処理体は、コージェライト等からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素等からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体を主にセラミックを含むペーストを介して複数個結束してなる集合型ハニカム構造体であってもよい。
【００７０】
ケーシングは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
ケーシングの形状は、両端部の内径が中央部の内径よりも小さい略円筒状であってもよいし、内径が一定である略円筒状であってもよい。
ケーシングの内径は、排ガス処理体にマット材を巻き付けた巻付体の直径より若干短くなっていることが好ましい。ケーシングの内径が、巻付体の直径より若干短いと、巻付体はしっかりと押さえつけられるので、排ガス浄化装置の使用時に、排ガス処理体が脱落しにくくなる。
【００７１】
次に、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた第２の排ガス浄化装置も、本発明の排ガス浄化装置でもある。
【００７２】
本発明の第２の排ガス浄化装置は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容するケーシングと、上記排ガス処理体と上記ケーシングとの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する保持材と、上記ケーシングを覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える排ガス浄化装置であって、上記保持材及び／又は上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
【００７３】
本発明の第２の排ガス浄化装置は、保持材及び／又は断熱材として、本発明のマット材を備える。
本発明のマット材が、保持材として用いられる場合には、マット裂け等が発生しにくく、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
本発明のマット材が、断熱材として用いられる場合には、マット裂けが発生しにくい。
【００７４】
本発明の第２の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様は、上記本発明の第１の排ガス浄化装置における排ガス処理体及びケーシングの好ましい態様と同じである。
【００７５】
本発明の第２の排ガス浄化装置における金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
【００７６】
次に、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管について説明する。なお、本発明のマット材が用いられた断熱材付き排気管は、本発明の断熱材付き排気管でもある。
本発明の断熱材付き排気管は、排気管と、上記排気管を覆うように配置された断熱材と、上記断熱材の外側に配置された金属カバーとを備える断熱材付き排気管であって、上記断熱材は、本発明のマット材であることを特徴とする。
【００７７】
本発明の断熱材付き排気管は、断熱材として、本発明のマット材を備えるため、マット裂け等が発生しにくく、好適に断熱することができる。
【００７８】
本発明の断熱材付き排気管において、排気管は、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
また、本発明の断熱材付き排気管において、金属カバーは、ステンレス等の金属からなることが好ましい。
【００７９】
本発明のマット材は、抄造により無機繊維を積層したマット材であることが好ましい。
抄造により無機繊維を積層する際に、漉き上げの時間を長くすることにより、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で無機繊維を配向させることができる。
【００８０】
本発明のマット材は、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で無機繊維を配向させることにより製造することができる。
本発明のマット材は、従来の方法により製造することができるが、抄造法により製造することが好ましく、連続式抄造法により製造することがより好ましい。
【００８１】
抄造法により本発明のマット材を製造する場合、漉き上げの時間を長くすることにより、マット材の第１主面及び第２主面と平行に近い角度で無機繊維を配向させることができる。
【００８２】
また、連続式抄造法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず無機繊維を開繊し、開繊した無機繊維を溶媒中に分散させた後、有機バインダを添加して混合液とする。続いて成形器に混合液を流し込み、ろ過用のメッシュを用いて無機繊維を連続的に漉き上げて繊維集合体を作製し、その後繊維集合体を下面から吸引することにより脱水し、脱水した繊維集合体を乾燥することによりマット材を得ることができる。
漉き上げの条件としては、特に限定されないが、例えば、０．１〜１．５ｍ／ｍｉｎの速度で漉き上げることが好ましい。
【００８３】
（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。
【００８４】
（実施例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した。
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無機繊維前駆体を作製した。続いてこの無機繊維前駆体を圧縮して、長方形のシート状物を作製した。圧縮したシート状物を最高温度１２５０℃で焼成し、アルミナとシリカとを７２重量部：２８重量部で含む無機繊維（平均繊維径５μｍ）を作製した。
【００８５】
［開繊工程］
上記無機繊維１０ｋｇを水１５００Ｌに投入し、６５０ｒｐｍで２０分間、市販のパルパー（容量２０００Ｌ程度）を用いて撹拌することで、無機繊維を破砕し、短繊維化することで、開繊された無機繊維の溶液を得た。
【００８６】
［スラリー調製工程］
工程により得た開繊された上記無機繊維の溶液の一部を、繊維分が１７０ｇ、水が７５Ｌとなるように取り出し、ここにアクリル系樹脂（ガラス転移温度Ｔｇ：−１５℃）を水に分散させた市販のアクリルラテックス溶液（固形分重量５０重量％）を２１．７ｇ投入し、６５０ｒｐｍで１分間撹拌することにより、スラリーを調製した。
【００８７】
［抄造工程］
上記スラリーを、連続抄造機を用いて従来公知の方法で、乾燥後の目付量が１５００ｇ／ｍ２となるように、抄造して繊維集合体を得た。
この際、漉き上げ速度を、０．５ｍ／ｍｉｎとした。
得られた繊維集合体をプレス機を用いて７．０ｍｍに圧縮しながら１４０℃で１５分加熱することでマット材を得た。得られたマット材の抄造方向が長手方向となる形状に切断し、長手方向の長さが４３０ｍｍ、短手方向の長さが１００ｍｍ、厚さが１０ｍｍである実施例１に係るマット材を得た。
【００８８】
（比較例１）
抄造工程において、漉き上げ速度を、１５ｍ／ｍｉｎとした以外は実施例１と同様にして、比較例１に係るマット材を得た。
【００８９】
（比較例２）
抄造工程において、乾燥後の厚さを１１ｍｍとし、抄造方法を連続式からバッチ式に変更したほかは、実施例１と同様の方法で、比較例２に係るマット材を得た。
【００９０】
実施例１及び比較例１及び２に係るマット材を用いて、上記の通り「マット材剥離試験」及び「マット材耐久試験」を行った。
結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】
2020133554.tif 000003
【００９２】
なお、マット材剥離試験の試験結果の代表例として、実施例１及び比較例２に係るマット材の試験後の写真を図１２（ａ）〜（ｄ）及び図１３（ａ）〜（ｄ）に示す。
図１２（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係るマット材のマット材剥離試験の結果を示す写真である。
図１２（ａ）は、実施例１に係るマット材の第１試験試料２０ａを用いたマット材剥離試験の結果である。図１２（ａ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１２（ｂ）は、実施例１に係るマット材の第２試験試料２０ｂを用いたマット材剥離試験の結果である。図１２（ｂ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１２（ｃ）は、実施例１に係るマット材の第３試験試料２０ｃを用いたマット材剥離試験の結果である。図１２（ｃ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１２（ｄ）は、実施例１に係るマット材の第４試験試料２０ｄを用いたマット材剥離試験の結果である。図１２（ｄ）中の矢印は剥離方向を示している。
【００９３】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、比較例２に係るマット材のマット材剥離試験の結果を示す写真である。
図１３（ａ）は、比較例２に係るマット材の第１試験試料２０ａを用いたマット材剥離試験の結果である。図１３（ａ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１３（ｂ）は、比較例２に係るマット材の第２試験試料２０ｂを用いたマット材剥離試験の結果である。図１３（ｂ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１３（ｃ）は、比較例２に係るマット材の第３試験試料２０ｃを用いたマット材剥離試験の結果である。図１３（ｃ）中の矢印は剥離方向を示している。
図１３（ｄ）は、比較例２に係るマット材の第４試験試料２０ｄを用いたマット材剥離試験の結果である。図１３（ｄ）中の矢印は剥離方向を示している。
【００９４】
表１に示すように、実施例１に係るマット材は、マット材剥離試験において、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであり、剥離厚さが２．４７ｍｍであった。
また、マット材耐久試験においてマット裂けが生じていなかった。
一方、比較例１に係るマット材は、マット材剥離試験において、剥離片の剥離長さが２００ｍｍであったものの、剥離厚さが４．７８ｍｍであった。
また、マット材耐久試験においてマット裂けが生じていた。
また、比較例２に係るマット材は、マット材剥離試験において、剥離片の剥離長さが２００ｍｍ未満であった。
また、マット材耐久試験においてマット裂けが生じていた。
【符号の説明】
【００９５】
１０、１１０、２１０  マット材
２０ａ  第１試験試料
２０ｂ  第２試験試料
２０ｃ  第３試験試料
２０ｄ  第４試験試料
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  第１端部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  第２端部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  第１主面
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  第２主面
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  切れ込み
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  つまみ部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  剥離片
５０、１５０  固定台
５１  把持部
１２０  試験試料
１５１  円柱体
１５２  重り
２１１  第１端部
２１１ａ  凸部
２１２  第２端部
２１２ａ  凹部
【図１】
2020133554.tif 000004
【図２】
2020133554.tif 000005
【図３】
2020133554.tif 000006
【図４】
2020133554.tif 000007
【図５】
2020133554.tif 000008
【図６】
2020133554.tif 000009
【図７】
2020133554.tif 000010
【図８】
2020133554.tif 000011
【図９】
2020133554.tif 000012
【図１０】
2020133554.tif 000013
【図１１】
2020133554.tif 000014
【図１２】
2020133554.tif 000015
【図１３】
2020133554.tif 000016