(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱使用時における圧縮復元性、保持性、耐熱性、生体溶解性に優れた成形体を形成し得る無機繊維及び成形体を提供する。【解決手段】Ａｌ２Ｏ３：４３．２〜５３．０モル％、ＳｉＯ２：１２．８〜２５．２モル％、ＣａＯ：２６．０〜４０．０モル％含み、これら成分の合計が９８モル％以上である無機繊維。より好ましくは、Ａｌ２Ｏ３：４３．２〜５１．２モル％、ＳｉＯ２：１２．８〜２０．８モル％、ＣａＯ：３２．０〜４０．０モル％の組成を有する無機繊維。さらに好ましくは、Ａｌ２Ｏ３：４４．２〜５０．２モル％、ＳｉＯ２：１３．８〜１９．８モル％、ＣａＯ：３３．０〜３９．０モル％の組成を有する無機繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の組成を有する無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５３．０モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２５．２モル％
ＣａＯ          ２６．０〜４０．０モル％
上記成分の合計は９８モル％以上である。
【請求項２】
以下の組成を有する請求項１記載の無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５１．２モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２０．８モル％
ＣａＯ          ３２．０〜４０．０モル％
【請求項３】
以下の組成を有する請求項１又は２記載の無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４４．２〜５０．２モル％
ＳｉＯ２        １３．８〜１９．８モル％
ＣａＯ          ３３．０〜３９．０モル％
【請求項４】
ヨシオカイト構造を有する請求項１〜３のいずれか記載の無機繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の無機繊維を含む成形体。
【請求項６】
クッション材又は保持材である請求項５記載の成形体。
【請求項７】
触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングとの間隙に介装される保持材である請求項６記載の成形体。
【請求項８】
０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び１２．５％の開放率における１，０００サイクル試験後に１．２Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（i）、又は、
０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び８％の開放率における１，０００サイクル試験後に２．０Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（ii）を、有する請求項５〜７のいずれか記載の成形体。
【請求項９】
前記開放面圧（i）と前記開放面圧（ii）を共に有する請求項８記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機繊維、及びそれを用いた断熱材、クッション材、保持材等の成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機繊維は、その優れた耐熱性により、断熱材や耐火材等の構成材料として、自動車分野、建築分野、工業炉等様々な分野で使用されている。このような断熱材を部材間に介在させてクッション材又は保持材としても使用されている。
【０００３】
例えば、自動車等に積載される、排気ガス浄化用触媒コンバーターは、一般に触媒担体、保持材及びケーシングからなり、触媒担体が保持材を介してケーシングの内部に設置されている。保持材は、アルミナ繊維やムライト繊維、又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のマット状に成形したものや、無機繊維を集綿したものをニードル加工してマット状に成形したものが主流となっている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
最近では、浄化効率を高めるために、触媒担体は９００℃を超えて加熱されるため、このような高温使用下であっても、保持材が触媒担体を保持できることが求められている。
【０００５】
また、保持材に用いられるアルミナ繊維等は、適切な取り扱いをすれば健康上の問題は無いと考えられているが、人体に吸入されて肺に疾患を引き起こす可能性も否定できず、さらなる安全性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−４１４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、加熱使用時における圧縮復元性、保持性、耐熱性、生体溶解性に優れた成形体を形成し得る無機繊維及び成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、以下の無機繊維等が提供される。
１．以下の組成を有する無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５３．０モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２５．２モル％
ＣａＯ          ２６．０〜４０．０モル％
上記成分の合計は９８モル％以上である。
２．以下の組成を有する１記載の無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５１．２モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２０．８モル％
ＣａＯ          ３２．０〜４０．０モル％
３．以下の組成を有する１又は２記載の無機繊維。
Ａｌ２Ｏ３      ４４．２〜５０．２モル％
ＳｉＯ２        １３．８〜１９．８モル％
ＣａＯ          ３３．０〜３９．０モル％
４．ヨシオカイト構造を有する１〜３のいずれか記載の無機繊維。
５．１〜４のいずれか記載の無機繊維を含む成形体。
６．クッション材又は保持材である５記載の成形体。
７．触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングとの間隙に介装される保持材である６記載の成形体。
８．０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び１２．５％の開放率における１，０００サイクル試験後に１．２Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（i）、又は、
０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び８％の開放率における１，０００サイクル試験後に２．０Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（ii）を、有する５〜７のいずれか記載の成形体。
９．前記開放面圧（i）と前記開放面圧（ii）を共に有する８記載の成形体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加熱使用時における圧縮復元性、保持性、耐熱性、生体溶解性に優れた成形体を形成し得る無機繊維及び成形体が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】排気ガス浄化用触媒コンバーターの一例を模式的に示した断面図である。
【図２】排気ガス浄化用触媒コンバーター内の触媒担体及び保持材の斜視図である。
【図３】本発明の保持材の形状の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の無機繊維は、以下の組成を有する。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５３．０モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２５．２モル％
ＣａＯ          ２６．０〜４０．０モル％
上記成分の合計は９８モル％以上である。
【００１２】
さらに生体溶解性の観点から、より好ましくは以下の組成が挙げられる。
Ａｌ２Ｏ３      ４３．２〜５１．２モル％
ＳｉＯ２        １２．８〜２０．８モル％
ＣａＯ          ３２．０〜４０．０モル％
上記成分の合計は９８モル％以上である。
【００１３】
さらに好ましくは以下の組成が挙げられる。
Ａｌ２Ｏ３      ４４．２〜５０．２モル％
ＳｉＯ２        １３．８〜１９．８モル％
ＣａＯ          ３３．０〜３９．０モル％
上記成分の合計は９８モル％以上である。
【００１４】
本発明の無機繊維は、生体溶解性、耐熱性及び開放・圧縮面圧の観点から、好ましくは以下の組成を有する。
Ａｌ２Ｏ３      ５７．４〜６５．４質量％
ＳｉＯ２        ８．９〜１６．９質量％
ＣａＯ          ２１．７〜２９．７質量％
上記成分の合計は９８質量％以上である。
より好ましくは、
Ａｌ２Ｏ３      ５８．４〜６４．４質量％
ＳｉＯ２        ９．９〜１５．９質量％
ＣａＯ          ２２．７〜２８．７質量％
上記成分の合計は９８質量％以上である。
【００１５】
上記の無機繊維は、好ましくは、シリカを１０質量％超えて含む。シリカを１５質量％超とすることができる。
上記の無機繊維は、好ましくは、ＣａＯを２５モル％超えて含む。
上記の無機繊維は、Ａｌ２Ｏ３を５０質量％未満とすることができる。
上記の無機繊維は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯの合計を、９９モル％以上又は１００モル％（不可避不純物を含む）とすることができる。
【００１６】
本発明の無機繊維は、Ｓｃ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙ又はこれらの混合物から選択されるそれぞれの酸化物を含んでも含まなくてもよい。これらの酸化物の量を、それぞれ３質量％以下、２質量％以下、１．０質量％以下、０．５質量％以下、０．２質量％以下又は０．１質量％以下としてもよい。
【００１７】
アルカリ金属酸化物（Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ等）の各々は含まれても含まれなくてもよく、それぞれ又は合計で３質量％以下、２質量％以下、１．０質量％以下、０．５質量％以下、０．２質量％以下又は０．１質量％以下とすることができる。
【００１８】
ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｆｅ２Ｏ３の各々は含まれても含まれなくてもよく、３質量％以下、２質量％以下、１．０質量％以下、０．５質量％以下、０．２質量％以下又は０．１質量％以下とすることができる。
【００１９】
無機繊維は、ヨシオカイト(Yoshiokaite)結晶構造を有すると好ましい。ヨシオカイト構造とは、Ｃａ５．３Ａｌ１０．６Ｓｉ５．３５Ｏ３２であり、この構造を含むと強度が高くなる傾向にある。
ヨシオカイト構造を有することは、Ｘ線回折測定により観測することができる。
【００２０】
本発明の無機繊維は、好ましくは、０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び１２．５％の開放率における１サイクル試験後の開放面圧（一度充填密度が高い状態で圧縮した後、充填密度が低く圧縮が緩んだ状態での面圧に相当、この面圧により触媒担体を保持する）が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは２．２Ｎ／ｃｍ２以上である。開放面圧が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であることにより、触媒担体をより確実に保持することができる。
また、好ましくは、０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度における圧縮面圧（冷却時の面圧に相当）が１３．０Ｎ／ｃｍ２以上である。圧縮面圧が高ければ開放面圧も高い傾向があるため、圧縮面圧は高ければ高い方が好ましい。
開放面圧及び圧縮面圧は実施例に記載の方法で測定する。
【００２１】
無機繊維から保持材を形成して、例えば、触媒コンバーターに使用するとき、触媒コンバーターは、使用時は９００℃を超えて加熱され、使用しないときは、冷却される。従って、触媒コンバーターは、加熱と冷却が繰り返され、特にケーシングは通常金属製であるため、膨張と収縮が繰り返され、その度合いが大きい。保持材を挿入するときは、触媒担体とケーシングの間に圧縮された状態であっても、使用時に高温となったときには、ケーシングは膨張するため、圧縮が緩んだ状態で触媒担体を保持しなければならなくなる。従って、圧縮時と、特に圧縮解放時に、保持材が触媒担体を保持する力が十分であることが求められている。開放面圧と圧縮面圧は、このような状態での保持性の指標となる。
【００２２】
このように、実使用ではケースの熱膨張により保持材の圧縮密度が低くなり、逆に停止時は、ケースの収縮によって、充填密度が高くなる。このとき、冷間状態で保持材が入っている隙間に対して、熱膨張により保持材が入っている隙間の広がり寸法を開放量と呼び、その割合を開放率と呼ぶ。一般的なガソリン車の使用条件は、開放率１２．５％程度であるが、設計や車種によって開放率８％等、それ以下で使用されることも想定される。
【００２３】
また、無機繊維は、面圧残存率が、好ましくは１３％以上、より好ましくは１４％以上である。
面圧残存率は実施例に記載の方法で測定できる。
面圧残存率は、繊維脆さの指標である。残存率が低いと繊維が脆く、耐久にて面圧低下する可能性がある。
【００２４】
無機繊維は、負荷荷重４Ｎ／ｃｍ２又は１０Ｎ／ｃｍ２における耐熱性が、好ましくは８５０℃以上、より好ましくは８８０℃以上である。耐熱性が８５０℃以上であれば、ガソリン車に適用することができる可能性がある。
耐熱性は実施例に記載の方法で測定できる。
【００２５】
無機繊維は、生体溶解性の指標であるｐＨ４．５及びｐＨ７．４の生理食塩水に対する溶解速度定数が、好ましくは５０ｎｇ／ｃｍ２・ｈ以上、より好ましくは８０ｎｇ／ｃｍ２・ｈ以上、さらに好ましくは１００ｎｇ／ｃｍ２・ｈ以上である。溶解速度定数は大きい程好ましい。
溶解速度定数は実施例に記載の方法で測定できる。
【００２６】
無機繊維は、クッション材として使用されるため、圧縮復元性を有することが好ましい。
【００２７】
本発明の無機繊維の製造方法について説明する。無機繊維は、溶融法、ゾルゲル法、その他公知の方法で製造できるが、Ａｌ２Ｏ３を多量に含有する無機繊維原料の溶融物は温度変化に対して粘性が変化しやすく、繊維化が非常に困難であるためにゾルゲル法が好ましい。以下、ゾルゲル法による製造方法について説明する。
【００２８】
無機繊維は、通常、アルミニウム源と、カルシウム源と、ケイ素源と、紡糸助剤とを含む紡糸原料液を調製した後、該紡糸原料液をゾルゲル法により紡糸して粗無機繊維を得、次いで、得られた粗無機繊維を焼成することにより製造する。
【００２９】
アルミニウム源としては、水溶性アルミニウム化合物が好ましく、水溶性アルミニウム化合物としては、特に制限されず、塩基性塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩基性カルボン酸アルミニウム等を挙げることができる。これ等の水溶性アルミニウム化合物のうち、工業的に汎用性があり入手しやすい塩基性塩化アルミニウムが好ましい。
【００３０】
カルシウム源としては、水溶性カルシウム化合物が好ましく、水溶性カルシウム化合物としては、特に制限されず、例えば、カルシウムの炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、水酸化物、塩化物、フッ化物、ホウ酸塩、リン酸塩等を挙げることができる。これ等の水溶性カルシウム化合物のうち、紡糸原料水溶液の安定性の面から硝酸カルシウム、塩化カルシウムが好ましい。
【００３１】
ケイ素源としては、水溶性又は水分散性のケイ素化合物を挙げることができる。
【００３２】
水溶性又は水分散性のケイ素化合物としては、特に制限されず、例えば、水溶性のケイ素化合物としては、水溶性のケイ酸塩、水溶性のケイ素のアルコキシド（テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等）、シロキサン等を挙げることができ、水分散性のケイ素化合物としては、シリカゾル（コロイダルシリカ）等を挙げることができ、これ等のケイ素化合物のうち、紡糸原料水溶液の粘度安定性等の観点から、シリカゾル（コロイダルシリカ）が好ましい。コロイダルシリカとしては、カチオン性コロイダルシリカやアニオン性コロイダルシリカを挙げることができる。
【００３３】
紡糸助剤としては、特に制限されないが、取扱いの容易性や溶解性を考慮すると水溶性の有機高分子であることが好ましい。水溶性の有機高分子としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリアクリル酸エステル、でんぷん及びこれ等の共重合体から選ばれる一種以上を挙げることができ、これ等の紡糸助剤のうち、ポリエチレンオキサイド又は部分けん化ポリビニルアルコールが好ましい。
【００３４】
好ましくは、上記紡糸助剤は、上記アルミニウム源と、上記カルシウム源と、上記ケイ素源との合計含有量１００質量部に対し、２〜２０質量部含む。
【００３５】
液体媒体としては、アルミニウム源と、カルシウム源と、ケイ素源と紡糸助剤とを分散ないし溶解させ得るものであれば特に制限されないが、水性媒体が好ましく、液体媒体として水性媒体を用いることにより、紡糸原料液として、ゾルゲル法による紡糸に好適な紡糸原料水性溶液を調製することができる。
水性媒体としては、水が好ましく、溶液の安定性を向上させたり、紡糸の安定性を向上させるために、水を主成分として水に可溶な他の媒体、例えばアルコール類、ケトン類、アミン類、アミド類、カルボン酸類等を添加したものであってもよい。また、これらの媒体に対して塩化アンモニウム等の有機塩を添加したものであってもよい。
【００３６】
ゾルゲル法においては、紡糸原料液の調製時に、アルミニウム源、カルシウム源及びケイ素源を液体媒体中で混合接触させることにより、縮重合等の化学反応（ゾルゲル反応）を生じることによってゾル状紡糸原料液とする、又は上記アルミニウム源、カルシウム源又はケイ素源にゾル状原料(シリカゾル等)を用いることによってゾル状紡糸原料液を経て、これを紡糸・乾燥することによってゲル状無機前駆体繊維（粗無機繊維）を生成することができる。
【００３７】
紡糸原料液を紡糸する方法としては、公知の種々の方法を挙げることができ、所望組成を有する紡糸原料液をノズルから吐出した後、ワインダで巻取り延伸しながら乾燥する乾式連続紡糸法や、所望組成を有する紡糸原料液を、孔を有する円盤内に供給し、円盤を回転させることで遠心力によって円盤の孔から吐出した後、引き伸ばされた紡糸原料液を乾燥する回転遠心中空円盤法や、所望組成を有する紡糸原料液を空気流で引き伸ばしながら乾燥し不連続繊維を得るエアーブロー法等を挙げることができる。一般的には、クッション性を持たせるためには短繊維が望ましい
【００３８】
紡糸原料液の粘度は、０．１〜３００Ｐａ・ｓ程度が好ましく、０．５〜２５０Ｐａ・ｓ程度がより好ましい。１〜２００Ｐa・ｓがさらに好ましい。
【００３９】
上記紡糸処理によって得られた液糸は乾燥処理することが好ましく、液糸の乾燥は、浮遊状態の液糸に５０〜４５０℃、好ましくは６０〜４５０℃の熱風等を供給して行うことが好ましい。
【００４０】
次いで、得られた粗無機繊維を焼成する。
焼成温度は、８００℃以上液相生成温度未満が好ましく、９００℃以上液相生成温度未満がより好ましく、１０００℃以上液相生成温度未満がさらに好ましい。焼成時間は、所望する無機繊維が得られれば特に制限はなく、適宜設定されればよい。
【００４１】
焼成は、箱型電気炉といったバッチ式炉やローラーハウス炉やウォーキングビーム炉といった連続炉等の公知の電気炉を用いて行うことができる。焼成時の雰囲気は、紡糸助剤等として用いた有機物を分解するために、大気又は酸化性雰囲気とすることが好ましい。残留有機物の分解能を考慮しなくてよい場合には、窒素等の不活性雰囲気であってもよい。
【００４２】
得られる無機繊維を構成する各成分の含有割合（質量％）は、１０００℃以上に焼成した無機繊維を粉砕して、蛍光Ｘ線分析装置(Ｒｉｇａｋｕ社製  ＲＩＸ２０００)を用いて測定した値を意味する。
尚、得られる無機繊維にはＯ(酸素)単独として現われるバランス成分が含まれる場合があるが、この場合はバランス成分を除いた金属酸化物の合計値が１００モル％（１００質量％）となるように、補正計算を行うものとする。
【００４３】
得られる無機繊維は、平均繊維径が１μｍ〜１５μｍであることが好ましく、２μｍ〜１０μｍであることがより好ましく、繊維径が２〜７μmであることがさらに好ましい。
尚、本出願書類において、無機繊維の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡(日本電子製  ＪＳＭ‐５８００ＬＶ)により撮影した写真(倍率５００〜２０００倍)から無作為に１００〜４００本選定して繊維の幅を計測し、これ等の幅から算出した平均値を意味する。
【００４４】
本発明の成形体は、上記の無機繊維を含む。特に、シート状又はマット状にして、クッション材又は保持材（以下単に保持材ともいう）とできる。クッション材又は保持材は、無機繊維の他に、有機バインダー、無機バインダー等を含むことができる。
【００４５】
有機バインダーとしては、公知のものを用いることができ、ゴム類、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。
具体的には、ゴム類の例としては、ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等が挙げられる。水溶性有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体及び共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。有機バインダーの使用量は、通常、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部である。
【００４６】
また、有機バインダーとしてパルプ等の有機繊維を少量配合することも可能である。有機繊維は細く長いものほどバインド力が高く、高度にフィブリル化したセルロースやセルロースナノファイバー等が好ましい。具体的には、繊維径が０．０１〜５０μｍ、繊維長が１〜５０００μｍであることが好ましい。フィブリル化した繊維の使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限ないが、通常、無機繊維１００質量部に対して０．１〜５質量部（好ましくは０．２〜２．５質量部）である。
【００４７】
無機バインダーとしては、公知のものを用いることができ、ガラスフリット、コロイダルシリカ、アルミナゾル、珪酸ソーダ、チタニアゾル、珪酸リチウム、水ガラス等が挙げられる。尚、これらの無機バインダーは２種以上を組み合わせて使用することもできる。無機バインダーの使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限ないが、通常、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部（好ましくは０．２〜８質量部）である。
【００４８】
本発明の保持材等の成形体は、無機繊維を好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上含む。
【００４９】
本発明の成形体は、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び１２．５％の開放率における１，０００サイクル試験後に１．２Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（i）、又は、０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度及び８％の開放率における１，０００サイクル試験後に２．０Ｎ／ｃｍ２以上である開放面圧（ii）を、有する。より好ましくは開放面圧（i）と開放面圧（ii）を共に有する。
開放面圧（i）と開放面圧（ii）は実施例記載の方法で測定できる。
【００５０】
本発明の保持材は公知の方法により製造できる。例えば、無機繊維と任意の他の成分を混合して湿式成形する方法、又は無機繊維を集綿して加工する方法等により、シート状又はマット状の保持材を製造できる。
具体的には、無機繊維と少量の有機バインダーとを湿式成形した後、圧縮した状態で乾燥した圧縮マットを製造する方法、無機繊維を集綿したものをニードル加工したブランケットからマットを製造する方法等幾つかの異なる方法が挙げられる。
【００５１】
また、本発明の保持材は、バーミキュライト等の膨張材を添加して構成してもよい。
この場合の、保持材の製法は、無機繊維とバインダーと膨張材としてバーミキュライトとを任意の比率にて配合した水性スラリーを、湿式成形した後、乾燥すればよい。
【００５２】
保持材は、例えば、触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングとの間隙に介装して用いることができる。特に、自動車、建築物、工業炉等に積載される排気ガス浄化用触媒コンバーター内で、触媒担体を保持するために用いることができる。
【００５３】
排気ガス浄化用触媒コンバーターの一例を模式的に示した断面図を図１に示す。触媒コンバーター１０は、ケーシング１１、触媒担体１２及び保持材１３からなる。触媒担体１２は、保持材１３を介してケーシング１１の内部に設置されている。また、ケーシング１１の一端部には、内燃機関等から排出された排気ガスを導入する導入管１６が接続され、他端部には、触媒担体１２を通過した排気ガスを外部に排出する排出管１７が設けられている。
触媒担体１２が保持材１３によって保持された状態の斜視図を図２に示す。
【００５４】
保持材１３は、触媒担体１２がケーシング１１に衝突して破損しないように触媒担体を安全に保持すると共に、触媒担体とケーシングとの間隙からの未浄化の排気ガスの漏れを抑制する。
【００５５】
本発明の保持材の形状は特に制限はないが、無機繊維をシート状又はマット状に成形したものとすることができる。
保持材の形状の一例（平面図）を図３（Ａ）に示す。平板状の本体部４１において、その一端に凸部４２が形成され、他端に凸部４２と嵌合可能な形状の凹部４３が形成されている。尚、凸部４２及び凹部４３の形状は、図示される矩形の他に、三角形や半円形状であってもよい。また、凸部４２及び凹部４３の個数も１個には限定されず、２個以上であってもよい。
図３（Ｂ）に示すように、触媒担体１２の外周面に本体４１を巻き付け、凸部４２と凹部４３とを係合させることで本体４１を触媒担体１２に巻装する。
保持材の厚さには特に制限はないが、例えば６〜１２ｍｍである。
【実施例】
【００５６】
実施例１〜２、比較例１〜９
得られる無機繊維が表１，２の組成となるように、アルミニウム源として塩基性塩化アルミニウム（多木化学（株）製タキバイン）、カルシウム源として硝酸カルシウム（和光純薬工業（株）製）、ケイ素源としてアニオン性コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製スノーテックスＯ）、紡糸助剤として部分けん化ポリビニルアルコール（（株）クラレ製ＰＶＡ２１７）を用い、液体媒体として水を用いて紡糸原料溶液を調製した。
尚、固形分換算したときに、上記塩基性塩化アルミニウム、硝酸カルシウム及びアニオン性コロイダルシリカの合計含有量１００質量部に対し、紡糸助剤を１０質量部加えた。
【００５７】
紡糸は、高速の紡糸気流中に紡糸原料溶液を供給するブローイング法によって行い、これにより、長さ数十ｍｍ〜数百ｍｍの粗無機繊維を得た。上記の紡糸は、直径０．５ｍｍの紡糸ノズルから、紡糸原料溶液供給量がノズル１本当り６ｍｌ／ｈ、エアーノズルと平行流になるようにガス流速３０〜３５ｍ／ｓで吐出することにより行った。その後、乾燥ゾーンを通過させることで乾燥処理し、メッシュにて集綿することにより粗無機繊維を得た。
【００５８】
次いで、上記粗無機繊維を１１００℃で１０分間焼成して無機繊維を得た。得られた無機繊維について、下記の評価を行った。結果を表１，２に示す。
【００５９】
［触感/圧縮復元性］
無機繊維を、初期高さから３０％圧縮したときに、もとの位置に復元するものを○とし、復元はするが繊維破壊により粉落ちが発生するものを△とした。さらに、圧縮したときにもとの位置に復元しなかったものを×とした。
【００６０】
［結晶構造］
結晶構造は、ＲＩＧＡＫＵ（株）製Ｘ線回折装置  ＲＩＮＴ-ＵｌｔｉｍａIIIにて、多目的試料高温装置を用いて、１１００℃に加熱保持しながら測定した。
【００６１】
［耐熱性］
耐熱性は、ＳＥＩＫＯ電子工業（株）製ＴＭＡ３２０にて、空のＰｔパンの中に得られた無機繊維を２０ｍｇ〜３０ｍｇ充填し、所定の負荷荷重を加えた状態で１２００℃まで加熱し、熱膨張率が急激に低下する前後２点の変曲点から算出した。
【００６２】
［圧縮面圧と開放面圧（繊維強度）］
面圧を万能試験機で測定した。具体的には、０．０９４ｇの無機繊維を、圧縮盤上に静置した直径１０．２ｍｍの容器中に詰めた状態で、上部から圧縮棒により徐々に圧縮し、無機繊維の充填密度が０．３０ｇ／ｃｍ３に達した荷重（圧縮力）を圧縮面圧として得た。その状態から、上記圧縮棒による荷重（圧縮力）を徐々に低減し、圧縮盤と圧縮棒とのＧａｐ（距離）をＸ（ｍｍ）としたときに、圧縮盤と圧縮棒との距離がＸ＋０．１２５Ｘ（ｍｍ）になったとき（圧縮盤と圧縮棒とのＧａｐ開放率が１２．５％（充填密度０．２６７ｇ／ｃｍ３）になるまで）の荷重（圧縮力）を開放面圧として得た。
【００６３】
［面圧残存率］
上記の方法で得た圧縮面圧と開放面圧から、下記式により算出した。
面圧残存率（％）＝｛（距離Ｘ＋０．１２５Ｘにおける面圧（Ｐａ））／（距離Ｘにおける面圧（Ｐａ））×１００
【００６４】
［溶解試験］
繊維を、メンブレンフィルター上に置き、繊維上にマイクロポンプによりｐＨ４．５及びｐＨ７．４の生理食塩水を滴下させ、繊維、フィルターを通った濾液を容器内に貯めた。貯めた濾液を２４時間経過後に取り出し、溶出成分をＩＣＰ発光分析装置により定量し、溶解度及び溶解速度定数を算出した。測定元素はＡｌ、Ｓｉ、Ｃａの３元素である。尚、繊維径を測定して単位表面積・単位時間当たりの溶出量である溶解速度定数（単位：ｎｇ／ｃｍ２・ｈ）に換算した。
【００６５】
実施例３、比較例１０
実施例２及び比較例６の無機繊維を用いて保持材を製造した。無機繊維１００質量部に対し、有機バインダーとしてフィブリル化したパルプを０．８質量部、水を４０００質量部含む水性スラリーを作製し、これを脱水成形して湿式マットを得た。この湿式マットを圧縮しながら１７０℃で乾燥することにより、マット（保持材）（密度０．１２ｇ／ｃｍ３）を得た。得られたマットを７００℃で加熱し、脱バインダー処理した。これらマットの耐熱性、溶解性は、無機繊維と対応するものであった。
【００６６】
次に、得られたマットについて、上記の方法で、０．３ｇ／ｃｍ３の充填密度で圧縮した後、８％（充填密度０．２７８ｇ／ｃｍ３）又は１２．５％（充填密度０．２６７ｇ／ｃｍ３）の開放率まで開放する操作を２５００サイクル繰返し、２５００サイクル後の開放面圧を測定した。結果を表３，４に示す。
特に自動車は、冷却−膨張を繰返し使用されるため、繰返し圧縮試験における開放率１２．５％での面圧値が重要となる。
【表１】
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【表２】
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【００６７】
【表３】
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【００６８】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の無機繊維は断熱材等として使用できる。また、本発明の成形体は、自動車、建築物、工業炉等に積載される排気ガス浄化用触媒コンバーター内に用いる保持材等として使用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  触媒コンバーター
１１  ケーシング
１２  触媒担体
１３  保持材
１６  導入管
１７  排出管
４１  本体部
４２  凸部
４３  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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