(57)【要約】【課題】保持シール材として使用した際に、従来のマット材に比べて、１３０℃〜２００℃の温度域での保持力の低下を抑制することが可能なマット材を提供する。【解決手段】無機繊維および有機バインダを含むマット材であって、さらに、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質を含むことを特徴とするマット材。【選択図】図２
2010112267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維および有機バインダを含むマット材であって、
さらに、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質を含むことを特徴とするマット材。
【請求項２】
当該マット材は、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する、種類の異なる複数の物質を有することを特徴とする請求項１に記載のマット材。
【請求項３】
前記物質は、有機材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のマット材。
【請求項４】
前記物質は、炭化水素系材料で構成されたコアと、熱可塑性有機材料からなるシェルとで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のマット材。
【請求項５】
前記物質は、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、ｐ，ｐ'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、炭酸水素ナトリウムで構成された群から選定された、少なくとも一つの材料を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のマット材。
【請求項６】
前記物質は、マット材全体に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のマット材。
【請求項７】
前記１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質に加えて、さらに、２００℃を超える温度範囲で膨脹する膨脹剤を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のマット材。
【請求項８】
前記膨脹剤は、４００℃〜５００℃の温度範囲で膨脹することを特徴とする請求項７に記載のマット材。
【請求項９】
前記無機繊維は、アルミナとシリカを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のマット材。
【請求項１０】
当該マット材は、相互に対向する第１および第２の表面を有し、
前記物質は、前記第１の表面の側に、前記第２の表面の側よりも多く含まれていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のマット材。
【請求項１１】
排気ガスの流通する２つの開口面を有する排気ガス処理体と、
前記排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻き付けて使用される保持シール材と、
該保持シール材が巻き回された前記排気ガス処理体を収容する筒状部材と、
で構成される排気ガス処理装置であって、
前記保持シール材は、請求項１乃至９のいずれか一つに記載のマット材で構成されることを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項１２】
排気ガスの流通する２つの開口面を有する排気ガス処理体と、
前記排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻き付けて使用される保持シール材と、
該保持シール材が巻き回された前記排気ガス処理体を収容する筒状部材と、
で構成される排気ガス処理装置であって、
前記保持シール材は、請求項１０に記載のマット材で構成され、前記第２の表面の側が排気ガス処理体と近接するようにして、該排気ガス処理体に巻き付けられることを特徴とする排気ガス処理装置。
【請求項１３】
前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の排気ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機繊維を含むマット材に関し、特に、車両等の排気ガス処理装置に使用されるマット材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の台数は、今世紀に入って飛躍的に増加しており、それに比例して、自動車の内燃機関から排出される排気ガスの量も急激な増大の一途を辿っている。特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる種々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在では、世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。
【０００３】
このような事情の下、各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上に筒状部材（ケーシング）を設け、その中に、排気ガスの入口および出口用の開口面を有し、内部に微細な気孔を多数有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。排気ガス処理体の一例としては、触媒担持体、およびディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガスフィルタがある。例えばＤＰＦの場合、上述の構造により、排気ガスが排気ガス処理体の入口開口面から出口開口面を通って排出される間に、気孔の周囲の壁に微粒子がトラップされ、排気ガス中から微粒子を除去することができる。
【０００４】
このような排気ガス処理体とケーシングの間には、通常保持シール材が設置される。保持シール材は、車両走行中等における排気ガス処理体とケーシングの当接による破損を防ぎ、さらにケーシングと排気ガス処理体との隙間から排気ガスがリークすることを防止するために用いられる。また、保持シール材は、排気ガスの排圧により排気ガス処理体が脱落することを防止する役割を有する。さらに排気ガス処理体は、反応性を維持するため高温に保持する必要があり、保持シール材には断熱性能も要求される。これらの要件を満たす部材としては、アルミナ系繊維等の無機繊維を含むマット材がある。
【０００５】
このマット材は、排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻き付けられ、テーピング等によって排気ガス処理体と一体固定化されることにより、保持シール材として機能する。その後、この一体品は、ケーシング内に圧入されて排気ガス処理装置が構成される。
【０００６】
なお、従来の排気ガス処理装置において、４００℃〜５００℃の高い温度域では、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力が低下することが経験的に知られている。また、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力が極端に低下すると、排気ガス処理体の脱落が生じる恐れがある。そこで、このような高い温度域における保持シール材の保持力の低下を抑制するため、当該温度域で膨脹する、バーミキュライト等の膨張剤をマット材に添加することが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特表平１１−５０９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本願発明者らの研究の結果、排気ガス処理装置において、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力は、温度に対して２段階の変化挙動を示すことが見出されている。すなわち、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力は、４００℃〜５００℃の高温域のみならず、１３０℃〜２００℃の低温域でも低下する傾向を示す。
【０００８】
従って、従来のような、４００℃〜５００℃の高い温度域における保持シール材の保持力の低下を抑制する対応だけでは、保持シール材の保持力低下の抑制対策としては不十分である。特に、車両等のディーゼルエンジンの場合、排気ガスの温度は、約４００℃以下であるため、むしろ、１３０℃〜２００℃の範囲の低温域において、保持シール材の保持力の低下を抑制することがより必要となる。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、保持シール材として使用した際に、従来のマット材に比べて、１３０℃〜２００℃の温度域での保持力の低下を抑制することが可能なマット材を提供することを目的とする。また、そのようなマット材を保持シール材として備える排気ガス処理装置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】
【００１０】
本発明では、無機繊維および有機バインダを含むマット材であって、
さらに、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質を含むことを特徴とするマット材が提供される。ここで、「１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質」には、この温度の範囲内で最大発泡挙動を示す発泡バインダ、およびこの温度の範囲内に発泡開始温度を有する発泡バインダの双方が含まれることに留意する必要がある。
【００１１】
なお本発明において、当該マット材は、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する、種類の異なる複数の物質を有しても良い。
【００１２】
また、前記物質は、有機材料を含んでも良い。
【００１３】
あるいは、前記物質は、炭化水素系材料で構成されたコアと、熱可塑性有機材料からなるシェルとで構成されても良い。
【００１４】
また、前記物質は、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、ｐ，ｐ'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、炭酸水素ナトリウムで構成された群から選定された、少なくとも一つの材料を含んでも良い。
【００１５】
また、前記物質は、マット材全体に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含まれていても良い。
【００１６】
また、本発明によるマット材は、前記１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質に加えて、さらに、２００℃を超える温度範囲で膨脹する膨脹剤を含んでも良い。
【００１７】
ここで、そのような膨脹剤は、４００℃〜５００℃の温度範囲で膨脹するものであっても良い。
【００１８】
また本発明において、前記無機繊維は、アルミナとシリカを含んでも良い。
【００１９】
また本発明では、
排気ガスの流通する２つの開口面を有する排気ガス処理体と、
前記排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻き付けて使用される保持シール材と、
該保持シール材が巻き回された前記排気ガス処理体を収容する筒状部材と、
で構成される排気ガス処理装置であって、
前記保持シール材は、前述の特徴を有するマット材で構成されることを特徴とする排気ガス処理装置が定期要される。
【００２０】
ここで、前記排気ガス処理体は、触媒担持体または排気ガスフィルタであっても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、保持シール材として使用した際に、従来のマット材に比べて、１３０℃〜２００℃の温度域での保持力の低下を抑制することが可能なマット材を提供することが可能となる。また、そのようなマット材を保持シール材として備える排気ガス処理装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
従来より、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力は、高温側（４００℃〜５００℃）では、低下する傾向にあることが経験的に知られている。この詳しい原因は、不明であるが、例えば、高温では、保持シール材を構成するマット材に含まれる有機バインダが分解したり、焼失したりするため、これが、保持シール材の保持力の低下に起因しているものと考えられている（一般に、保持シール材用のマット材には、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度の有機バインダが含まれている）。
【００２３】
そこで、５００℃程度の高温域における保持シール材の保持力の低下を抑制するため、マット材に、当該温度域で膨脹する膨脹材料を添加することが提案されている。そのようなマット材を保持シール材として使用した場合、５００℃程度の高温域では、マット材に含まれる膨脹材料の膨脹により、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力が向上し、これにより、保持シール材の保持力の低下を抑制することができる。
【００２４】
例えば、前述の特許文献１には、無機繊維を含むマット材にバーミキュライトを添加することにより、５００℃を超える温度域において、保持力の低下を抑制することが示されている。
【００２５】
一方、本願発明者らは、保持シール材が４００℃を超えるような高温で使用されていないにも関わらず、保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力が有意に低下することを経験的に把握している。そして、この保持シール材の保持力の変化挙動を実験的に確認するため、温度に対する保持シール材の保持力の変化を実際に測定した。
【００２６】
図１には、結果の一例を模式的に示す。横軸は、測定温度であり、縦軸は、保持シール材の荷重値（詳しくは後述する）であり、実質的に保持シール材の保持力と見なし得る指標である。なお、このデータの測定は、以下のようにして実施した。
【００２７】
まず、全長２６７ｍｍ×幅８３．５ｍｍ×厚さ７ｍｍの保持シール材を準備する。実際には、保持シール材には、無機繊維および有機バインダ（全重量に対して４．５ｗｔ％）を含むマット材のサンプルを使用した。次に、この保持シール材を直径８０ｍｍφの排気ガス処理体に巻回し、固定した後、これを内径が８８ｍｍφの円筒状金属ケース内に装着する。なお金属ケースの側壁には、ヒータが埋め込まれており、このヒータにより、金属ケースおよびその内部を昇温することができる。
【００２８】
次に、この金属ケースを、立てた状態（すなわち排気ガス処理体の開口面が水平方向になる状態）で測定装置（インストロン社製インストロン５５６７測定装置）に設置し、金属ケースの昇温を開始する。
【００２９】
さらに、金属ケースに対して、上方から鉛直方向に沿って、測定装置のヘッド（直径４０ｍｍφ）を０．０５ｍｍ／分の移動速度で、鉛直方向に沿って下方に移動させ、保持シール材と排気ガス処理体の間に剪断力を加える。このような操作で、ヘッドが移動する際に生じる荷重の値を連続的に測定した。昇温速度は、１２℃／分とした。
【００３０】
このような評価方法において、測定された荷重値が保持シール材の保持力に対応することは、明らかであろう。
【００３１】
図１の結果から、驚くべきことに、保持シール材の保持力は、１３０℃〜２００℃の温度範囲（以下、「低温域」と称する）と、４００℃〜５００℃の範囲の温度範囲（以下、「高温域」と称する）において、２段階の低下挙動を示すことがわかる。このような保持シール材の保持力の温度変化挙動は、これまでに報告されておらず、本願発明者らによって、新たに見出されたものである。
【００３２】
保持シール材の保持力の温度変化において、このような２段階の保持力低下挙動が認められる詳細な理由は、今のところ不明である。ただし、低温域での保持力低下挙動（第１段階）については、例えば、保持シール材に含まれる有機バインダが熱により軟化し、保持シール材の強度（硬さ）が低下し、これにより排気ガス処理体に対する保持力が低下したことが考えられる。また、高温域での保持力低下挙動（第２段階）については、例えば、保持シール材に含まれる有機バインダの一部が融液となり、これが排気ガス処理体と保持シール材の界面に流出し、該界面の摩擦力を低下させたことが考えられる。
【００３３】
本願発明者らによって初めて明らかにされた図１の結果は、
（１）従来のような、高温域における保持シール材の保持力の低下を抑制する対応だけでは、保持シール材の保持力低下の抑制対策としては不十分であること、および
（２）特に、車両等のディーゼルエンジンの場合、排気ガスの温度は、約４００℃以下であるため、むしろ、１３０℃〜２００℃の範囲の低温域での保持力の低下を抑制することが、保持シール材の保持力の向上のためには、より有効であること、
を示すものである。
【００３４】
このような測定結果に基づき、本願発明者らは、１３０℃〜２００℃の範囲の低温域での保持力の低下を抑制するため、マット材に関する研究開発を推進し、本願発明に至った。
【００３５】
すなわち、本発明では、無機繊維を含むマット材であって、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質を含むことを特徴とするマット材が提供される。
【００３６】
（本発明の構成）
以下、図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。図２には、本発明によるマット材の概略的な斜視図を示す。また図３には、図２に示したマット材を保持シール材として使用し、排気ガス処理装置を構成する際の概略的な組立図を示す。
【００３７】
図２に示すように、本発明によるマット材３０は、長辺（Ｘ方向に平行な辺）と短辺（Ｙ方向に平行な辺）を有し、実質的に矩形状となるように形成される。短辺７０および７１には、それぞれ嵌合凸部５０および嵌合凹部６０が設置されている。また、短辺７１の嵌合凹部６０に隣接する位置には、２つの凸部６１が形成されている。ただし本発明のマット材の短辺７０、７１は、図２の形状に限られるものではなく、例えば、図のような嵌合部を全く有さないものや、各短辺が、それぞれ、嵌合凸部５０および嵌合凹部６０を複数有するもの等も使用できる。なお、本願において、「実質的に矩形状」とは、図２に示すような、短辺に１組の嵌合凸部５０と嵌合凹部６０を有する矩形を含む概念である。さらに、「実質的に矩形状」には、長辺と短辺の交差するコーナー部が、９０゜以外の角度を有する形状（例えば、曲率を有するもの）も含まれる。
【００３８】
このマット材３０は、保持シール材２４として使用する場合、長辺方向が巻回方向（図２のＸ方向）となるようにして使用される。またマット材３０が、保持シール材２４として触媒担持体等の排気ガス処理体２０に巻き付けられた際には、図３に示すように、マット材３０の嵌合凸部５０と嵌合凹部６０が嵌合され、マット材３０が排気ガス処理体２０に固定される。その後、保持シール材２４が巻き回された排気ガス処理体２０は、圧入等により、金属等で構成された筒状のケーシング１２内に圧入され、装着される。
【００３９】
通常の場合、マット材は、アルミナ繊維および／またはシリカ繊維等の無機繊維と、有機バインダとを含む。ただし、本発明では、前述のように、マット材３０は、さらに、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質を含むという特徴を有する。
【００４０】
従って、本発明によるマット材３０を、排気ガス処理体２０に巻き回される保持シール材として使用した場合、低温域において、マット材に含まれる物質が膨脹するため、低温域での排気ガス処理体２０に対する保持シール材２４の保持力の低下を、有意に抑制することができる。
【００４１】
なお、前記１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹する物質の代表的な一例としては、発泡剤が挙げられる。そこで以下、本願では、前記物質として発泡剤を使用する場合を例に、本発明の特徴について具体的に説明することにする。
【００４２】
本発明において、マット材に含まれる発泡剤の種類（材料、発泡機構、発泡開始温度等）は、１３０℃〜２００℃のいずれかの温度で膨脹するものであれば、特に限られない。発泡剤は、例えば、「化学反応利用型発泡剤」、または「熱分解生成物利用型発泡剤」であっても良い。このうち、「化学反応利用型発泡剤」とは、１種または２種以上の物質の化学反応により、発泡現象が生じる発泡剤の総称であり、例えば、２液発泡ウレタンなどがある。また、「熱分解材料利用型発泡剤」とは、熱により分解して気体生成物を発生させる熱分解材料を含み、この分解（すなわち気体発生）により発泡現象が生じる発泡剤の総称である。「熱分解材料利用型発泡剤」には、例えば、有機系材料等で構成されたマトリクス内に、熱分解材料を分散させた材料等が含まれる。なお、熱分解材料は、有機材料であっても無機材料であっても良い。そのような有機材料には、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）（分解温度２００℃前後）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）（分解温度２０５℃前後）、およびｐ，ｐ'−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）（分解温度１５５〜１６０℃前後）等が含まれる。また、無機材料系の熱分解材料には、炭酸水素ナトリウム（分解温度１４０℃〜１７０℃）が含まれる。
【００４３】
なお、これらの熱分解材料は、単独で使用しても、助剤と混合して使用しても良い。熱分解材料を助剤と混合することにより、１３０℃〜２００℃の範囲で、分解開始温度を幅広く制御することができる。
【００４４】
ここで、「化学反応利用型発泡剤」と「熱分解生成物利用型発泡剤」の区分けは、便宜的なものであり、両者に属する発泡剤も存在することに留意する必要がある。
【００４５】
また、本発明に使用される発泡剤の形態は、特に限られない。発泡剤は、例えば、粒子状、ペースト状、またはシート状の形態であっても良い。例えば、粒子状の発泡剤は、低沸点の炭化水素材料からなるコア部と、熱可塑性材料からなるシェルとで構成された材料であっても良い。これには、例えば、積水化学（株）から市販されている発泡粒子（ＡＤＶＡＮＣＥＬＬ  ＥＭ）などが利用できる。ペースト状またはシート状の発泡剤は、例えば、ペースト状またはシート状の有機物マトリクス中に、前述のような分解性物質が分散されたものであっても良い。
【００４６】
なお、マット材に含まれる発泡剤の量は、特に限られないが、発泡剤の量は、例えば、マット材全体に対して、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲であっても良い。なお、発泡剤の量が１０ｗｔ％を超えると、そのようなマット材を、排気ガス処理装置内の保持シール材として使用した際に、排気ガス処理装置から排出される有機成分の量が有意に増加する。また、発泡剤の量が１ｗｔ％未満では、本発明による効果が十分に発揮されない場合がある。
【００４７】
なお、本発明によるマット材には、必ずしも有機バインダが含まれている必要はなく、有機バインダを含まないマット材に対しても、本発明を適用することができる。
【００４８】
また、本発明によるマット材は、さらに、２００℃を超える温度域で膨脹する膨張剤を含んでも良い。特に、そのような膨張剤は、高温域（すなわち、４００℃〜５００℃の範囲）で膨脹する膨張剤を含んでも良い。これにより、低温域の他、高温域においても保持シール材の排気ガス処理体に対する保持力の低下を抑制することが可能となる。
【００４９】
なお、そのような膨張剤には、例えば、前述の「化学反応利用型発泡剤」と「熱分解生成物利用型発泡剤」のような発泡剤、および膨脹グラファイト等が含まれる。「膨脹グラファイト」は、膨脹黒鉛層の層間に、熱を加えた際に気体を発生する化学物質を注入した材料の総称であり、通常の場合、膨脹温度は、２００℃〜５００℃程度である。
【００５０】
このような本発明によるマット材３０は、例えば、排気ガス処理装置１０の保持シール材として使用することができる。図４には、本発明による排気ガス処理装置１０の一構成例を示す。
【００５１】
排気ガス処理装置１０は、保持シール材２４が外周面に巻き回された排気ガス処理体２０と、該排気ガス処理体を収容するケーシング１２と、該ケーシングの入口側および出口側のそれぞれに接続された、排気ガスの入口管２および出口管４とを有する。入口管２および出口管４は、ケーシング１２と接続される位置で径が拡張されるように、テーパ形状となっている。この図の例では、排気ガス処理体２０は、排気ガスの入口と出口用の開口面を有し、ガス流と平行な方向に多数の貫通孔を有する触媒担持体である。触媒担持体は、例えばハニカム状の多孔質炭化珪素等で構成される。ただし、本発明の排気ガス処理装置１０は、このような構成に限られるものではない。例えば、排気ガス処理体２０を貫通孔の一部が目封じされたＤＰＦとすることも可能である。
【００５２】
ここで、保持シール材２４は、本発明によるマット材３０で構成されている。このような排気ガス処理装置では、１３０℃〜２００℃の低温域において、マット材に含まれる発泡剤が膨脹する。従って、従来のような低温域における保持シール材２４の排気ガス処理体２０に対する保持力の低下を、有意に抑制することができる。従って、排気ガス処理体２０が所定の位置からずれたり、脱落したりすることが抑制され、排気ガス処理装置１０の信頼性が向上する。
【００５３】
なお、前述の記載では、発泡剤がマット材中に均一に含まれている場合を例にして、本発明のマット材の特徴を説明した。しかしながら、本発明において、発泡剤のマット材中における分布状態は、このような態様に限られるものではなく、発泡剤は、マット材中に、不均一に分布していても良い。
【００５４】
例えば、図２において、マット材３０の第１の表面８２の側と、その反対の第２の表面８４の側において、発泡剤の含有量は、異なっていても良い。このような構成の場合、マット材３０は、発泡剤の含有量が少ないマット材の表面（例えば第２の表面８４）側が排気ガス処理体２０と近接するようにして、排気ガス処理体２０に巻き回される。
【００５５】
通常の場合、排気ガス処理装置１０は、排気ガスが流通する中心側（すなわち排気ガス処理体２０の部分）ほど温度が高く、外側に向かって温度が低くなる傾向にある。従って、マット材を前述のように巻き回した場合、発泡剤含有量の多い第１の表面８２の側が、より温度の低い排気ガス処理装置１０の外周側に配置されることになる。このため、全体的に発泡剤の膨脹（消滅）がより進行しにくくなり、発泡剤によるマット材の面圧低下抑制効果を、より長時間維持することが可能となる。
【００５６】
（本発明によるマット材の製造方法）
以下、本発明のマット材の製造方法の一例を説明する。
【００５７】
本発明のマット材は、いわゆる抄造法を用いて製造される。この方法は、概略的には、底部に微細な孔の開いた抄造型に無機繊維のスラリーを流し込み、この抄造型を吸引脱水してマット材を得る方法である。以下、抄造法を用いた本発明のマット材の製造方法について、詳しく説明する。
【００５８】
まず、所定量の無機繊維原料と、有機バインダと、前述のような種類の発泡剤とを水に入れて、混合する。さらに、これに、無機バインダおよび／または凝集剤を添加しても良い。
【００５９】
無機繊維原料としては、例えばアルミナとシリカの混合繊維の原綿バルクが使用される。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を用いるが、無機繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカのみで構成されても良い。ただし、耐熱性の観点からは、無機繊維として、アルミナとシリカの混合繊維を使用することが好ましく、特にアルミナ−シリカ組成比が、７０〜７４：３０〜２６程度であることが好ましい。アルミナ組成比が６０％以下では、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比率が低くなるため、マット材の熱伝導度が高くなり、十分な断熱性能が得られないからである。
【００６０】
無機バインダとしては、例えばアルミナゾルおよびシリカゾル等が使用される。また有機バインダとしては、ラテックス等が使用される。有機バインダの含有量は、発泡剤と有機バインダを合わせて、２０重量％以内であることが好ましい。２０重量％よりも多くなると、排気ガス処理装置から排出される有機成分の量が有意に増加する。
【００６１】
次に、得られた混合物を抄紙器等の混合器内で撹拌し、開繊されたスラリーを調製する。通常、撹拌は、２０秒〜１２０秒程度行われる。
【００６２】
その後、得られたスラリーは、例えば底部に微細な孔の開いた成形器に導入される。さらに、例えば、成形器の下側から、吸引装置等により、水分を吸引し、脱水処理を行うことにより、所定の形状の原料マットが得られる。
【００６３】
さらにこの原料マットをプレス器等を用いて圧縮し、所定の温度で加熱、乾燥させることにより、マット材が製作される。圧縮処理は、通常圧縮後のシート密度が０．１０ｇ／ｃｍ３〜０．４０ｇ／ｃｍ３程度となるように行われる。加熱乾燥処理は、原料マットをオーブン等の熱処理器内に設置し、例えば９０〜１２０℃の温度で、５〜６０分程度行われる。
【００６４】
このようにして製作されたマット材は、その後、ハンドリングを容易にするため裁断され、さらに最終的に所定の形状に切断されて使用される。
【００６５】
このような工程を経て、本発明によるマット材を得ることができる。なお、本発明によるマット材は、前述のような抄造法の他、いわゆるニードリング処理法と呼ばれる方法など、他の方法を用いて製作することも可能であることは、当業者には明らかである。
【００６６】
また、前述の記載では、内部に発泡剤が実質的に均一に含まれているようなマット材を例に、マット材の製造方法について説明した。しかしながら、内部に発泡剤が不均一に含まれているようなマット材も、同様の製造方法により、製造することができることは、当業者には明らかであろう。
【００６７】
例えば、発泡剤の含有量の異なる２枚のマット材を、適当な接着剤で接合したり、縫い合わせたりすることにより、前述のような、第１の表面８２の側と、その反対の第２の表面８４の側において、発泡剤の含有量が異なるマット材（以下、「不均一マット材」という）を製造することができる。
【００６８】
あるいは、発泡剤を液状またはペースト状の形態で設置する場合は、通常の方法で作製した発泡剤を含まないマット材、または前述の方法で製作された発泡剤が均一に分散されたマット材、の第１の表面８２の側と、その反対の第２の表面８４の側に、塗布量を変えて発泡剤を含む液体またはペーストを塗布することにより、不均一マット材を製造することができる。
【００６９】
さらに、粒子状の発泡剤をそのまま使用する場合は、例えば、以下の方法により、不均一マット材を製造することができる。まず、前述の抄造法の成形工程において、最初に、水に所定量の無機繊維原料と、有機バインダと、凝集剤と、（無機バインダと）を添加して、混合する。次に、凝集剤の働きにより、繊維にバインダが凝集され、凝集剤にもはや十分な凝集効果が認められなくなったことか確認された後（例えば、混合してから１分経過後に）、この混合液に、発泡剤を添加する。その後、前述の方法により、マット材を製作する。
【００７０】
この方法では、前述の脱水処理の際に、凝集剤の働きが不十分なため、繊維と絡まっていない粒子状発泡剤は、下方に移動し、底部に溜まりやすくなる。従って、最終的に、上面と下面で発泡剤の含有量の異なるマット材、すなわち不均一マット材を簡単に製造することができる。その他にも、様々な方法で不均一マット材を製造することができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の効果を実施例により説明する。
（例１）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、発泡剤（ＥＭＨ２０４、積水化学（株）製）３６ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。
【００７２】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００７３】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例１のマット材サンプルを得た。
【００７４】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。また、マット材に対する発泡剤の量は、６ｗｔ％であった。
（例２）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、発泡剤（ＥＭＨ２０４、積水化学（株）製）３６ｇと、高温膨脹剤（膨脹グラファイトＳＹＺＲ８０２、三洋貿易社製）３６ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。
【００７５】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００７６】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例２のマット材サンプルを得た。
【００７７】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。また、マット材に対する発泡剤の量は、６ｗｔ％であり、マット材に対する高温膨脹剤の量は、６ｗｔ％であった。
（例３）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、発泡剤（ＥＭＨ２０４、積水化学（株）製）３６ｇと、高温膨脹剤３６ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。高温膨脹剤には、２種類の膨脹グラファイト（ＳＹＺＲ８０１およびＳＹＺＲ８０２、三洋貿易社製）を使用し、これらを同量（１８ｇ）ずつ添加した。
【００７８】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００７９】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例３のマット材サンプルを得た。
【００８０】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。また、マット材に対する発泡剤の量は、６ｗｔ％であり、マット材に対する高温膨脹剤の総量は、６ｗｔ％であった。
（例４）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、発泡剤（ＥＭＨ２０４、積水化学（株）製）３６ｇと、高温膨脹剤３６ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。高温膨脹剤には、３種類の膨脹グラファイト（ＳＹＺＲ８０１、ＳＹＺＲ８０２およびＳＹＺＲ８０３、三洋貿易社製）を使用し、これらを同量（１２ｇ）ずつ添加した。
【００８１】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００８２】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例４のマット材サンプルを得た。
【００８３】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。また、マット材に対する発泡剤の量は、６ｗｔ％であり、マット材に対する高温膨脹剤の量は、６ｗｔ％であった。
（例５）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。
【００８４】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００８５】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例５のマット材サンプルを得た。
【００８６】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。
（例６）
まず、市販のアルミナ繊維の原綿バルク５９４ｇと、有機バインダ（ラテックス）３６ｇと、無機バインダ（アルミナゾル）４．８ｇと、高温膨脹剤（膨脹グラファイトＳＹＺＲ８０３、三洋貿易社製）３６ｇと、水とを加え、原料液中の繊維濃度が０．５ｗｔ％となるように混合した。
【００８７】
次に、この原料液を攪拌機で６０秒間撹拌した。
【００８８】
次に、原料液を、９３０×５１５×４００ｍｍの成型器に移し、成型器の底面に設置したメッシュを介して水分を分離除去することにより、アルミナ繊維の含水シートを得た。次に含水シートを予備圧縮した後、１２０℃で３０分間プレス乾燥処理し、厚さ６．５ｍｍのマット材を得た。さらに、得られたマット材を、２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法に裁断して、例６のマット材サンプルを得た。
【００８９】
なお本マット材の無機繊維密度は、０．１９ｇ／ｃｍ３であり、マット材に対する有機バインダの含有量は、６％であった。また、マット材に対する高温膨脹剤の量は、６ｗｔ％であった。
【００９０】
（面圧測定）
各マット材の保持力を把握するため、例１〜例６のサンプルを用いて、各温度において、面圧測定を行った。
【００９１】
面圧測定は、次の方法で測定した。図５には、面圧測定装置の概略を示す。
【００９２】
面圧測定装置５００は、下台５１０と、該下台５１０の上部に配置される上台５２０と、を備える。下台５１０および上台５２０は、同一の形状および寸法を有し、鉛直方向に揃うように配置される。また下台５１０および上台５２０は、いずれも内蔵ヒータ（図示されていない）を有しており、下台５１０および上台５２０を、所定の温度まで昇温することができる。下台５１０は、該下台５１０の下面で支持体５３０と接続されている。支持体５３０は、非可動式であり、このため、下台５１０も固定されている。一方、上台５２０は、該上台５２０の上面で支持体５４０と接続されている。支持体５４０は、鉛直方向に移動することが可能であり、このため、上台５２０も上下に可動である。また、上台５２０は、ロードセルとなっており、上台５２０と下台５１０が接触された状態では、上台５２０の下面に加わる荷重を測定することができる。
【００９３】
まず、このような測定装置５００において、下台５１０の上面に、前述のいずれかのサンプル５５０（２５ｍｍ×２５ｍｍ）が設置される。次に、支持体５４０を下降させることにより、上台５２０が下降される。上台５２０は、サンプル５５０の見かけの密度ＧＢＤが０．３５ｇ／ｃｍ３となるまで下降される。なお、ＧＢＤは、サンプル５５０の質量／サンプル５５０の面積（すなわち２５ｍｍ×２５ｍｍ）／サンプル５５０の厚さで求められる指標値である。
【００９４】
次に、サンプル５００の温度が所定の測定温度になるように、下台５１０および上台５２０内のヒータを加熱する。測定温度は、１５０℃および２００℃とした。
【００９５】
その後、サンプル５００が所定の温度となった際に得られた荷重値を、そのサンプルの面圧（ｋＰａ）とした。
【００９６】
このような面圧測定試験では、マット材を保持シール材として使用した際の、各温度での保持シール材の保持力を予測することができる。
【００９７】
試験結果をまとめて、表１および図６に示す。
【００９８】
【表１】
2010112267.tif 000003
この結果から、いずれの温度においても、例１〜４のサンプルは、例５、６に比べて、面圧が高くなっていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明のマット材は、車両等に使用される排気ガス処理装置の保持シール材に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】温度に対する保持シール材の保持力の変化挙動を模式的に示した図である。
【図２】本発明によるマット材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明によるマット材を保持シール材として使用して、排気ガス処理装置を構成するときの構成図である。
【図４】本発明による排気ガス処理装置の一構成例を示す図である。
【図５】面圧測定装置の概略を示した図である。
【図６】各温度における、各サンプルの面圧を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０      排気ガス処理装置
１２      金属ケーシング
２０      排気ガス処理体
２４      保持シール材
３０      マット材
５０      嵌合凸部
６０      嵌合凹部
８２      第１の表面
８４      第２の表面
５００    面圧測定装置
５５０    サンプル。
【図１】
2010112267.tif 000004
【図２】
2010112267.tif 000005
【図３】
2010112267.tif 000006
【図４】
2010112267.tif 000007
【図５】
2010112267.tif 000008
【図６】
2010112267.tif 000009