(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス処理体に巻き付け、排ガス浄化装置からガスが漏れることを防ぐ保持シール材を提供する。【解決手段】保持シール材１３０は、排ガス処理体１２０と、排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、排ガス処理体と金属ケーシングの間に配設され、排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、保持シール材は、第１の主面１３１と、第２の主面１３２とを有するとともに、第１の主面を含む所定深さの第１の領域１３７と、第２の主面を含む所定深さの第２の領域１３８とを有し、第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、第１の有機バインダのガラス転移温度は、第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、第１の主面が、排ガス処理体と接するように配設されることを特徴とする。【選択図】図４
2014202188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、
前記排ガス処理体と前記金属ケーシングの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、
前記保持シール材は、第１の主面と、第２の主面とを有するとともに、
前記第１の主面を含む所定深さの第１の領域と、前記第２の主面を含む所定深さの第２の領域とを有し、
前記第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、前記第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、
前記第１の有機バインダのガラス転移温度は、前記第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、
前記第１の主面が、前記排ガス処理体と接するように配設されることを特徴とする保持シール材。
【請求項２】
前記第１の領域の深さ方向の長さは、前記保持シール材の厚さの１／２以下に設定されている請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記第２の領域の深さ方向の長さは、前記保持シール材の厚さの１／２以下に設定されている請求項１又は２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記第１の有機バインダのガラス転移温度は、５℃以上、５０℃以下である請求項１〜３のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項５】
前記第２の有機バインダのガラス転移温度は、−５０℃以上、５℃未満である請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項６】
前記第１の有機バインダの含浸量は、前記保持シール材の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部である請求項１〜５のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項７】
前記第２の有機バインダの含浸量は、前記保持シール材の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部である請求項１〜６のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項８】
前記第１の有機バインダ及び前記第２の有機バインダの重量の合計が、前記保持シール材の重量１００重量部あたり０．５〜３．０重量部である請求項１〜７のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項９】
前記第１の有機バインダ及び前記第２の有機バインダには、少なくともアクリル系樹脂が含まれている請求項１〜８のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１０】
前記保持シール材の厚さが２．０〜２０ｍｍである請求項１〜９のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１１】
前記保持シール材は、１層の単層マットからなる請求項１〜１０のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１２】
前記保持シール材は、２層以上の積層マットからなる請求項１〜１０のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の保持シール材の製造方法であって、
第１の主面と、第２の主面とを有する無機繊維からなるマット状の保持シール材を準備する準備工程と、
前記第１の主面を含む所定深さの第１の領域に第１の有機バインダを含浸する第１の有機バインダ含浸工程と、
前記第２の主面を含む所定深さの第２の領域に前記第１の有機バインダが有するガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する第２の有機バインダを含浸する第２の有機バインダ含浸工程と
を含むことを特徴とする保持シール材の製造方法。
【請求項１４】
排ガス処理体と、
前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、
前記排ガス処理体と前記金属ケーシングの間に配設され、前記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、
前記保持シール材は、第１の主面と、第２の主面とを有し、
前記保持シール材は、前記第１の主面を含む所定深さの第１の領域と、前記第２の主面を含む所定深さの第２の領域とを有し、
前記第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、前記第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、
前記第１の有機バインダのガラス転移温度は、前記第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、
前記第１の主面が、前記排ガス処理体と接するように前記保持シール材が配設されていることを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、スス等の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が環境及び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、ＨＣ及び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及び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、炭化ケイ素又はコージェライト等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金属ケーシングと、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に配設される無機繊維からなる保持シール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。この保持シール材は、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金属ケーシングと接触して破損することを抑制すること、又は、排ガス処理体と金属ケーシングとの間から排ガスが漏れることを抑制すること等を主な目的として配設されている。
【０００４】
このような排ガス浄化装置を製造する際には、保持シール材の表面から無機繊維の突出や飛散を招くおそれがある。保持シール材の表面から無機繊維の突出や飛散があった場合は、保持シール材が排ガス浄化装置に組み入れられる際に、飛散した無機繊維が体内に侵入し健康に害をあたえる可能性があるとともに、無機繊維の端部が作業者に触れ不快感を与えるという問題があった。
【０００５】
特許文献１では、保持シール材の表面から無機繊維の突出や飛散を防ぐために、保持シール材の少なくとも一面に無機バインダや有機バインダからなるコーティングを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４２７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、ポリアクリル酸のコーティング材料や、ケイ酸カリウム水溶液のコーティング溶液や、リン酸アルミニウムのコーティング溶液を用いて保持シール材の両面にコーティングを設けた保持シール材が開示されている。このように保持シール材の両面にコーティングが設けられると、保持シール材の両面は硬くなる。
このような保持シール材を排ガス処理体に巻き付けようとすると、保持シール材には厚さがあるので、排ガス処理体に巻き付けられる保持シール材の面（以下、「内面」ともいう）と、反対側の面（以下、「外面」ともいう）とに内外周差が生じる。この内外周差により、外面には隙間が生じる。このような隙間があると排ガスが漏れる原因となる。
【０００８】
図８（ａ）は、排ガス処理体に、従来の保持シール材が巻き付けられた状態の一例を模式的に示す斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の破線で囲まれた部分を排ガス処理体の長手方向と平行な方向から見た拡大図である。
【０００９】
従来の保持シール材２３０は、所定の厚さを有し（図８（ａ）中、矢印Ｔ´で示す）、第１の主面２３１と、第１の主面２３１と反対側の主面である第２の主面２３２とを備えている。また、保持シール材２３０は、長手方向の端面のうち一方の端面である第１の端面２３３と、第１の端面２３３の反対側の端面である第２の端面２３４とを備えている。第１の主面２３１及び第２の主面２３２には、上記コーティングが設けられている。
【００１０】
図８（ａ）及び（ｂ）では、排ガス処理体２２０に、保持シール材２３０の第１の主面２３１が接するように、保持シール材２３０が巻き付けられている。
図８（ａ）及び（ｂ）では、保持シール材２３０の第１の主面２３１と第１の端面２３３とが形成する辺２３３ａと、保持シール材２３０の第１の主面２３１と第２の端面２３４とが形成する辺２３４ａとが接している。しかし、保持シール材２３０は厚さＴ´を有するので、保持シール材２３０を排ガス処理体２２０に巻き付けると内外周差が生じることになる。すなわち、第１の主面２３１の長手方向の長さと、第２の主面２３２の長手方向の長さとは略同一なので、保持シール材２３０の第２の主面２３２と第１の端面２３３とが形成する辺２３３ｂと、保持シール材２３０の第２の主面２３２と第２の端面２３４とが形成する辺２３４ｂとは接することなく、第１の端面２３３と第２の端面２３４との間には隙間部２３９が生じる。
保持シール材２３０の第２の主面２３２には、コーティングが設けられているので、第２の主面２３２は硬化している。そのため、保持シール材２３０の第２の主面２３２は伸張しにくくなっている。従って、隙間部２３９を埋めにくくなっている。
【００１１】
また、上記保持シール材２３０において、保持シール材２３０が伸張できる程度にコーティングの量を減少することも考えられるが、この場合、保持シール材２３０全体が柔らかくなってしまう。そのため、保持シール材２３０を運搬する際に、保持シール材２３０の一部が曲がって下に垂れてしまう。このような状態で保持シール材２３０を運搬すると、保持シール材２３０が捻じれてしまうことがある。また、複数の保持シール材２３０を一度に運搬する際に、保持シール材２３０の垂れた部分同士が衝突してしまうことがある。このような場合、保持シール材２３０が破損することがある。特に、一度に多数の保持シール材２３０を運搬しようとすると上記の問題が顕著になる。また、運搬先で保持シール材２３０を排ガス浄化装置に収容するために整列させる際に、保持シール材２３０に曲がりや捻じれがないよう一枚ずつ形状を整える必要がある。そのため、作業効率が低下する。すなわち、このような保持シール材２３０では、効率の良い運搬が難しく、また、整列させにくいため、上記した作業を行う際の作業効率が低下する。
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、内外周差による隙間を生じることなく排ガス処理体に巻き付けることができ、排ガス浄化装置からガスが漏れることを防ぐことができる保持シール材であり、かつ、運搬する際や、整列させる際に作業効率が低下しにくい保持シール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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の保持シール材は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、上記保持シール材は、第１の主面と、第２の主面とを有するとともに、上記第１の主面を含む所定深さの第１の領域と、上記第２の主面を含む所定深さの第２の領域とを有し、上記第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、上記第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、上記第１の有機バインダのガラス転移温度は、上記第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、上記第１の主面が、上記排ガス処理体と接するように配設されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入し有機バインダが消失する前の本発明の保持シール材は、以下の効果を奏する。
本発明の保持シール材では、第１の有機バインダのガラス転移温度の方が、第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高い。一般に、樹脂のガラス転移温度と、樹脂の硬さ（柔軟さ）とは相関する。つまり、第１の領域に含浸された第１の有機バインダは、第２の有機バインダよりも高いガラス転移温度を有するので、第１の有機バインダを構成する樹脂は、第２の有機バインダを構成する樹脂よりも硬い。そのため、第１の有機バインダが含浸されている本発明の保持シール材の第１の領域は、第２の有機バインダが含浸されている本発明の保持シール材の第２の領域よりも相対的に硬く、第２の領域は、第１の領域よりも相対的に柔軟である。本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、本発明の保持シール材の第１の主面が排ガス処理体と接している。すなわち、本発明の保持シール材の第１の主面が内面となり、本発明の保持シール材の第２の主面が外面となる。保持シール材の第２の領域に、第１の有機バインダのようにガラス転移温度の高い有機バインダが含浸されている場合には、第２の領域が硬くなるので、第２の領域は伸張しにくくなっている。そのため、保持シール材の内外周差により、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材の両端面の間には隙間が生じやすくなる。しかし、本発明の保持シール材では、第２の領域には第２の有機バインダが含浸されているので第２の領域は柔軟性を有する。従って、排ガス浄化装置を製造する際に、内外周差による隙間を生じることなく本発明の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けることができる。そのため、本発明の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けたとしても、本発明の保持シール材には内外周差による隙間が生じにくい。
【００１５】
さらに、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入し、有機バインダが消失したとしても、本発明の保持シール材は金属ケーシングより圧力を受けているので、排ガス処理体に巻き付けられた本発明の保持シール材に隙間が生じることはない。そのため、排ガスが漏れることを防止することができる。
【００１６】
また、上記の通り、本発明の保持シール材の第１の領域は、本発明の保持シール材の第２の領域よりも硬化している。そのため、本発明の保持シール材は、運搬する際や、整列させる際に垂れることがない。そのため、効率よく本発明の保持シール材を扱うことができる。また、本発明の保持シール材を用いて排ガス浄化装置を製造する際に、多少乱暴に扱っても、本発明の保持シール材は破損することはない。
【００１７】
また、本発明の保持シール材では、第１の領域及び第２の領域に有機バインダが含浸されている。有機バインダは、無機繊維同士を接着するので、排ガス浄化装置を製造する際に、本発明の保持シール材の第１の主面及び第２の主面からの無機繊維の突出や飛散を防止することができる。
【００１８】
本発明の保持シール材では、上記第１の領域の深さ方向の長さは、上記保持シール材の厚さの１／２以下に設定されていることが望ましい。
上記第１の領域の深さ方向の長さがこの範囲であると、保持シール材の第１の領域は充分に硬くなる。そのため、効率よく保持シール材を扱うことができる。
【００１９】
本発明の保持シール材では、上記第２の領域の深さ方向の長さは、上記保持シール材の厚さの１／２以下に設定されていることが望ましい。
上記第２の領域の深さ方向の長さがこの範囲であると、保持シール材の第２の領域が充分に柔軟性を有する。そのため、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材には、内外周差による隙間がより生じにくい。
【００２０】
本発明の保持シール材では、上記第１の有機バインダのガラス転移温度は、５℃以上、５０℃以下であることが望ましい。
第１の有機バインダのガラス転移温度が上記範囲内であると、室温が第１の有機バインダのガラス転移温度未満となるので、第１の有機バインダは、硬化しており流動性に乏しいガラス状態となりやすい。そのため、室温において保持シール材の第１の領域は充分に硬くなる。従って、効率よく保持シール材を扱うことができる。
【００２１】
本発明の保持シール材では、上記第２の有機バインダのガラス転移温度は、−５０℃以上、５℃未満であることが望ましい。
第２の有機バインダのガラス転移温度が上記範囲内であると、室温が第２の有機バインダのガラス転移温度以上となるので、第２の有機バインダは、軟化しており流動性に富み粘着性を有するゴム状態となりやすい。そのため、第２の領域では、第２の有機バインダが無機繊維同士を粘着することができる。また、第２の有機バインダは、第１の有機バインダと比較して高い柔軟性を有するので、第２の有機バインダに粘着された無機繊維はある程度動くことができる。従って、保持シール材の第２の領域は充分な柔軟性を有する。そのため、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材には、内外周差による隙間がより生じにくい。
また、保持シール材の無機繊維は、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材の外面（第２の主面）から多く飛散する。しかし、第２の有機バインダが第２の領域に含浸されていると、第２の有機バインダが無機繊維同士を粘着するため、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材の外面（第２の主面）から無機繊維が飛散することを、より防止することができる。
【００２２】
本発明の保持シール材では、上記第１の有機バインダの含浸量は、上記保持シール材の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部であることが望ましく、０．２〜５．０重量部であることがより望ましい。
第１の有機バインダの含浸量が、０．２重量部未満であると、第１の有機バインダによる無機繊維の接着力が弱くなるので、無機繊維の飛散を防止しにくくなる。また、第１の領域が充分に硬くならず、効率よく保持シール材を扱いにくくなる。
第１の有機バインダの含浸量が、１２．０重量部を超えると、第１の領域が硬くなりすぎ、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材にヒビや割れが発生しやすくなる。
【００２３】
本発明の保持シール材では、上記第２の有機バインダの含浸量は、上記保持シール材の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部であることが望ましく、０．２〜５．０重量部であることがより望ましい。
第２の有機バインダの含浸量が、０．２重量部未満であると、第２の有機バインダによる無機繊維の接着力が弱くなるので、無機繊維の飛散を防止しにくくなる。
第２の有機バインダの含浸量が、１２．０重量部を超えると、第２の領域の柔軟性が失われ、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材に内外周差による隙間が生じやすくなる。
【００２４】
本発明の保持シール材では、上記第１の有機バインダ及び上記第２の有機バインダの重量の合計が、上記保持シール材の重量１００重量部あたり０．５〜３．０重量部であることが望ましい。
第１の有機バインダ及び第２の有機バインダの重量の合計が、上記保持シール材の重量１００重量部あたり０．５重量部以上であると、有機バインダによる無機繊維の接着力が充分に強くなるので、無機繊維の飛散を防止することができる。また、有機バインダが無機繊維同士を充分に接着するので、保持シール材の嵩を適度に減らすことができる。従って、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を金属ケーシングへ圧入しやすくなる。
本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入すると、有機バインダは排ガスの熱により分解され消失する。有機バインダが消失する際には、非メタン炭化水素や窒素酸化物等の有害なガスが発生する。第１の有機バインダ、及び、第２の有機バインダの重量の合計が、上記保持シール材の重量１００重量部あたり３．０重量部以下であると、このようなガスが発生することを充分に低減することができる。
【００２５】
本発明の保持シール材では、上記第１の有機バインダ及び上記第２の有機バインダには、少なくともアクリル系樹脂が含まれていることが望ましい。
アクリル系樹脂は、容易にガラス転移温度を調節することができるので、第１の領域及び第２の領域に含浸される有機バインダのガラス転移温度を調節しやすくなる。
【００２６】
本発明の保持シール材では、上記保持シール材の厚さが２．０〜２０ｍｍであることが望ましい。
保持シール材の厚さが２．０ｍｍ未満であると、保持シール材が薄すぎるので、排ガス処理体の破損を抑制しにくくなり、また、排ガス処理体と金属ケーシングの間から排ガスが漏れることを充分に抑制しにくくなる。
保持シール材の厚さが２０ｍｍを超えると、保持シール材が厚すぎるので、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材の内外周差による隙間を埋めにくくなる。
【００２７】
本発明の保持シール材では、上記保持シール材は、１層の単層マットからなることが望ましい。
保持シール材が、１層の単層マットからなると、２層以上の積層マットからなる保持シール材のようにマット同士を接合する接合部が存在しない。接合部が存在しないため、接合部においてマット同士が擦れることはない。従って、マット同士の摩擦により無機繊維が破損するおそれがない。また、保持シール材が１層の単層マットであれば、保持シール材が２層以上の積層マットのようにマット同士が剥がれるおそれがなく、保持シール材を用いる際、各マットがずれるおそれがない。
【００２８】
また、本発明の保持シール材では、上記保持シール材は、２層以上の積層マットからなっていてもよい。
このような保持シール材では、所定厚さを有するマットを任意の枚数を積層することにより、容易に所望の厚さの保持シール材とすることができる。
【００２９】
本発明の保持シール材の製造方法は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材の製造方法であって、第１の主面と、第２の主面とを有する無機繊維からなるマット状の保持シール材を準備する準備工程と、上記第１の主面を含む所定深さの第１の領域に第１の有機バインダを含浸する第１の有機バインダ含浸工程と、上記第２の主面を含む所定深さの第２の領域に上記第１の有機バインダが有するガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する第２の有機バインダを含浸する第２の有機バインダ含浸工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
上記本発明の保持シール材の製造方法により、本発明の保持シール材を製造することができる。
【００３１】
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金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材とを備える排ガス浄化装置であって、上記保持シール材は、第１の主面と、第２の主面とを有し、上記保持シール材は、上記第１の主面を含む所定深さの第１の領域と、上記第２の主面を含む所定深さの第２の領域とを有し、上記第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、上記第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、上記第１の有機バインダのガラス転移温度は、上記第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、上記第１の主面が、上記排ガス処理体と接するように上記保持シール材が配設されていることを特徴とする。
【００３２】
排ガスが流入し有機バインダが消失する前の本発明の排ガス浄化装置は、以下の効果を奏する。
本発明の排ガス浄化装置が備える保持シール材では、第１の有機バインダのガラス転移温度の方が、第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高い。一般に、樹脂のガラス転移温度と、樹脂の硬さ（柔軟さ）とは相関する。つまり、第１の領域に含浸された第１の有機バインダは、第２の有機バインダよりも高いガラス転移温度を有するので、第１の有機バインダを構成する樹脂は、第２の有機バインダを構成する樹脂よりも硬い。そのため、第１の有機バインダが含浸されている保持シール材の第１の領域は、第２の有機バインダが含浸されている保持シール材の第２の領域よりも相対的に硬く、第２の領域は、第１の領域よりも相対的に柔軟である。本発明の排ガス浄化装置では、保持シール材の第１の主面が排ガス処理体と接している。すなわち、保持シール材の第１の主面が内面となり、保持シール材の第２の主面が外面となる。保持シール材の第２の領域に、第１の有機バインダのようにガラス転移温度の高い有機バインダが含浸されている場合には、第２の領域が硬くなるので、第２の領域は伸張しにくくなっている。そのため、保持シール材の内外周差により、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材の両端面の間には隙間が生じやすくなる。しかし、本発明の排ガス浄化装置が備える保持シール材では、第２の領域には第２の有機バインダが含浸されているので第２の領域は柔軟性を有する。従って、本発明の排ガス浄化装置を製造する際に、内外周差による隙間を生じることなく保持シール材を排ガス処理体に巻き付けることができる。そのため、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材には、内外周差による隙間が生じにくい。
【００３３】
さらに、本発明の排ガス浄化装置に排ガスが流入し、有機バインダが消失したとしても、保持シール材は金属ケーシングより圧力を受けているので、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材に隙間が生じることはない。そのため、排ガスが漏れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の保持シール材が用いられた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。
【図４】図４（ａ）は、排ガス処理体に、本発明の保持シール材が巻き付けられた状態の一例を模式的に示す排ガス処理体の斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線で囲まれた部分を排ガス処理体の長手方向と平行な方向から見た拡大図である。
【図５】図５は、金属ケーシングに、本発明の保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を収容する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の保持シール材の巻き付け性能試験の手順の一例を模式的に示す正面図である。
【図７】図７（ａ）は、保持シール材の形状維持性能試験の方法の一例を模式的に示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す形状維持性能試験の模式図のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】図８（ａ）は、排ガス処理体に、従来の保持シール材が巻き付けられた状態の一例を模式的に示す斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の破線で囲まれた部分を排ガス処理体の長手方向と平行な方向から見た拡大図である。
【００３５】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の記載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。
【００３６】
図１は、本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す本発明の保持シール材の一例である保持シール材１３０が用いられた排ガス浄化装置１００は、金属ケーシング１１０と、金属ケーシング１１０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１１０の間に配設された保持シール材１３０とを備えている。
排ガス処理体１２０は、多数のセル１２１がセル壁１２２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１１０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１００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になる。
また、排ガス浄化装置１００は、本発明の排ガス浄化装置の一例である。
【００３７】
なお、図１に示す排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１２０として、各々のセルにおけるいずれか一方が封止材１２３によって目封じされた排ガスフィルタ（ハニカムフィルタ）を用いている。
【００３８】
上記の構成を有する排ガス浄化装置１００を排ガスが通過する場合について、図１を参照して以下に説明する。
図１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１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１２０の排ガス流入側端面１２０ａに開口した一のセル１２１に流入し、セル１２１を隔てるセル壁１２２を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁１２２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、排ガス流出側端面１２０ｂに開口した他のセル１２１から流出し、外部に排出される。
【００３９】
次に、本発明の保持シール材１３０について説明する。
【００４０】
図２は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示す斜視図である。
【００４１】
図２に示す保持シール材１３０は、所定の長手方向の長さ（図２中、矢印Ｌで示す）、幅（図２中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図２中、矢印Ｔで示す）を有し、無機繊維からなる平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材１３０は、第１の主面１３１と、第１の主面１３１と反対側の主面である第２の主面１３２とを備えている。本発明の保持シール材１３０では、保持シール材１３０の第１の主面１３１が排ガス処理体１２０と接するように排ガス処理体１２０に巻き付けられることになる。さらに、第２の主面１３２が金属ケーシング１１０と接するように保持シール材１３０が配設されることになる。
【００４２】
図２に示す保持シール材１３０では、保持シール材１３０の長手方向側の端面のうち、一方の端面である第１の端面１３３には凸部１３５が形成されており、他方の端面である第２の端面１３４には凹部１３６が形成されている。保持シール材１３０の凸部１３５及び凹部１３６は、後述する排ガス浄化装置１００を組み立てるために保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
【００４３】
図２に示す保持シール材１３０は、所定の厚さＴを有する。保持シール材１３０の厚さＴの向きは、第１の主面１３１及び第２の主面１３２に対して垂直な方向である。
【００４４】
図２に示す保持シール材１３０は、第１の主面１３１を含む所定深さの第１の領域１３７と、第２の主面１３２を含む所定深さの第２の領域１３８とを有する。
【００４５】
第１の領域１３７の深さ方向の長さは、特に限定されないが、保持シール材１３０の厚さＴの１／２以下に設定されていることが望ましく、１／５〜１／３に設定されていることがより望ましい。
第１の領域１３７の深さ方向の長さが上記範囲であると、後述する第１の有機バインダが含浸された第１の領域１３７は充分に硬くなる。そのため、効率よく保持シール材１３０を扱うことができる。
【００４６】
また、第２の領域１３８の深さ方向の長さは、特に限定されないが、保持シール材１３０の厚さＴの１／２以下に設定されていることが望ましく、１／５〜１／３に設定されていることがより望ましい。
第２の領域１３８の深さ方向の長さが上記範囲であると、後述する第２の有機バインダが含浸された第２の領域が充分な柔軟性を有する。そのため、第２の領域１３８は、保持シール材１３０の長手方向に充分に伸縮することができる。従って、排ガス処理体１２０に巻き付けられた保持シール材１３０には、内外周差による隙間がより生じにくい。
【００４７】
第１の領域１３７には第１の有機バインダが含浸されており、第２の領域１３８には第２の有機バインダが含浸されている。第１の有機バインダのガラス転移温度は、第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高い。
【００４８】
第１の有機バインダは、硬化しており流動性に乏しいガラス状態であることが望ましい。
有機バインダの温度が、その有機バインダのガラス転移温度未満であると、ガラス状態となりやすい。第１の有機バインダがガラス状態であると、保持シール材１３０の第１の領域１３７は充分に硬くなる。従って、効率よく保持シール材を扱うことができる。
【００４９】
第２の有機バインダは、軟化しており流動性に富み粘着性を有するゴム状態であることが望ましい。有機バインダの温度が、その有機バインダのガラス転移温度以上であると、ゴム状態となりやすい。第２の有機バインダがゴム状態であると、保持シール材１３０の第２の領域１３８では、第２の有機バインダが無機繊維同士を粘着することができる。また、第２の有機バインダは流動性に富んでいるので、第２の有機バインダに粘着された無機繊維は動くことができ、充分な柔軟性を有する。そのため、第２の領域１３８は、保持シール材１３０の長手方向に伸縮することができる。従って、排ガス処理体に巻き付けられた保持シール材には、内外周差による隙間がより生じにくい。
また、第２の有機バインダが無機繊維同士を粘着しているので、保持シール材１３０の第２の主面１３２から無機繊維が飛散することを、より防止することができる。
【００５０】
第１の有機バインダのガラス転移温度は、特に限定されないが、５℃以上、５０℃以下であることが望ましく、２５℃以上、５０℃以下であることがより望ましい。
第１の有機バインダのガラス転移温度が上記範囲内であると、室温において第１の有機バインダはガラス状態となる。そのため、上記の第１の有機バインダがガラス状態である場合の効果を得ることができる。
【００５１】
第２の有機バインダのガラス転移温度は、特に限定されないが、−５０℃以上、５℃未満であることが望ましく、−１０℃以上、５℃未満であることがより望ましい。
第２の有機バインダのガラス転移温度が上記範囲内であると、室温において、第２の有機バインダはゴム状態となる。そのため、上記の第２の有機バインダがゴム状態である場合の効果を得ることができる。
【００５２】
本発明の保持シール材１３０では、第１の有機バインダの含浸量は、特に限定されないが、保持シール材１３０の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部であることが望ましい。
第１の有機バインダの含浸量が、０．２重量部未満であると、第１の有機バインダによる無機繊維の接着力が弱くなるので、無機繊維の飛散を防止しにくくなる。また、第１の領域１３７を充分に硬くすることができない。そのため、効率よく保持シール材を扱いにくくなる。
第１の有機バインダの含浸量が、１２．０重量部を超えると、第１の領域１３７が硬くなりすぎる。このような保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付けると、保持シール材１３０にヒビや割れが発生しやすくなる。
【００５３】
本発明の保持シール材１３０では、第２の有機バインダの含浸量は特に限定されないが、保持シール材１３０の重量１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部であることが望ましい。
第２の有機バインダの含浸量が、０．２重量部未満であると、第２の有機バインダによる無機繊維の接着力が弱くなるので、無機繊維の飛散を防止しにくくなる。
第２の有機バインダの含浸量が、１２．０重量部を超えると、第２の領域１３８の柔軟性が失われる。このような保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付けると、保持シール材１３０に隙間が生じやすくなる。
【００５４】
本発明の保持シール材１３０では、第１の有機バインダ及び第２の有機バインダの重量の合計が、保持シール材１３０の重量１００重量部あたり０．５〜３．０重量部であることが望ましい。
第１の有機バインダ及び第２の有機バインダの重量の合計が、上記保持シール材の重量１００重量部あたり０．５重量部以上であると、有機バインダによる無機繊維の接着力が充分に強くなるので、無機繊維の飛散を防止することができる。また、有機バインダが無機繊維同士を充分に接着するので、保持シール材の嵩を適度に減らすことができる。従って、保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０を、金属ケーシング１１０へ圧入しやすくなる。
本発明の保持シール材１３０が用いられた排ガス浄化装置１００に排ガスが流入すると、有機バインダは排ガスの熱により分解され消失する。有機バインダが消失する際には、非メタン炭化水素や窒素酸化物等の有害なガスが発生する。第１の有機バインダ、及び、第２の有機バインダの重量の合計が、上記保持シール材１３０の重量１００重量部あたり３．０重量部以下であると、このようなガスが発生することを充分に低減することができる。
【００５５】
第１の領域１３７に含浸された第１の有機バインダ、及び、第２の領域１３８に含浸された第２の有機バインダの種類としては、熱可塑性樹脂であることが望ましい。具体的には、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂及びゴム系樹脂等が挙げられ、２種以上の樹脂が含まれていてもよい。これらの中では、アクリル系樹脂であることが望ましく、アクリルゴムであることがより望ましい。
アクリル系樹脂は、容易にガラス転移温度を調節することができるので、第１の領域１３７及び第２の領域１３８に含浸される有機バインダのガラス転移温度を調節しやすくなる。
【００５６】
保持シール材１３０の厚さは特に限定されないが、２．０〜２０ｍｍであることが望ましい。
保持シール材１３０の厚さが２．０ｍｍ未満であると、保持シール材１３０の面圧が排ガス処理体１２０を保持するのに充分でなくなる。そのため、排ガス処理体１２０が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体１２０に体積変化が生じた場合、保持シール材１３０が排ガス処理体１２０の体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体１２０にクラック等が発生しやくすなる。すなわち、保持シール材１３０が薄すぎるので、排ガス処理体１２０の破損を抑制しにくくなる。また、排ガス処理体１２０と金属ケーシング１１０の間から排ガスが漏れることを充分に抑制しにくくなる。
保持シール材１３０の厚さが２０ｍｍを超えると、保持シール材１３０の柔軟性が失われるので、保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付ける場合に扱いづらくなる。また、保持シール材１３０に巻きジワや割れが生じやすくなる。また、保持シール１３０材が厚すぎるので、排ガス処理体１２０に巻き付けられた保持シール材１３０の内外周差による隙間を埋めにくくなる。
【００５７】
保持シール材１３０は、１層の単層マットからなっていてもよく、２層以上の積層マットからなってもよいが、１層の単層マットからなっていることが特に望ましい。
保持シール材１３０が１層の単層マットからなると、２層以上の積層マットからなる保持シール材のようにマット同士を接合する接合部が存在しない。接合部が存在しないため、接合部においてマット同士が擦れることはない。従って、マット同士の摩擦により無機繊維が破損するおそれがない。また、保持シール材が１層の単層マットであれば、保持シール材が２層以上の積層マットのようにマット同士が剥がれるおそれがなく、保持シール材を用いる際、各マットがずれるおそれがない。
【００５８】
保持シール材１３０に含まれる無機繊維としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、及び、ムライトからなる群から選択される少なくとも一種から構成されていることが望ましい。耐熱性又は耐風蝕性等、保持シール材に要求される特性等に応じて変更すればよい。
この中でも、低結晶性アルミナ質の無機繊維が望ましく、ムライト組成の低結晶性アルミナ質の無機繊維がより望ましい。
【００５９】
保持シール材１３０を構成する無機繊維について、アルミナを用いる場合には、アルミナ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、又は、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
【００６０】
また、シリカを用いる場合には、シリカ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、又は、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
【００６１】
さらにアルミナ−シリカを用いる場合、その組成比としては、重量比で、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝６０：４０〜８０：２０であることが望ましく、Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７０：３０〜７４：２６であることがより望ましい。
【００６２】
保持シール材１３０を構成する無機繊維の平均繊維長は、５〜１５０ｍｍであることが望ましく、１０〜８０ｍｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維長が５ｍｍ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、保持シール材１３０のせん断強度が低くなる。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１３０の製造時における無機繊維の取り扱い性が低下する。その結果、排ガス処理体１２０への巻き付け性が低下し、保持シール材１３０が割れやすくなる。
【００６３】
保持シール材１３０を構成する無機繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍであることが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。
無機繊維の平均繊維径が１〜２０μｍであると、無機繊維の強度及び柔軟性が充分に高くなり、保持シール材１３０のせん断強度を向上させることができる。
無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維が細く切れやすいので、無機繊維の引っ張り強度が不充分となる。一方、無機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、無機繊維が曲がりにくいため、柔軟性が不充分となる。
【００６４】
保持シール材１３０の目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、２００〜４０００ｇ／ｍ２であることが望ましく、１０００〜３０００ｇ／ｍ２であることがより望ましい。保持シール材１３０の目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持力が充分ではなく、保持シール材１３０の目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、保持シール材１３０の嵩が低くなりにくい。そのため、このような保持シール材１３０を用いて排ガス浄化装置１００を製造する場合、排ガス処理体１２０が脱落しやすくなる。
【００６５】
また、保持シール材１３０の嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）については、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。保持シール材１３０の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維の絡み合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、保持シール材１３０の形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、保持シール材１３０の嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材１３０が硬くなり、排ガス処理体１２０への巻き付け性が低下し、保持シール材１３０が割れやすくなる。
【００６６】
次に、本発明の保持シール材１３０が用いられた排ガス浄化装置１００を構成する排ガス処理体１２０について説明する。
【００６７】
図３は、本発明の保持シール材が用いられた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。
【００６８】
図３に示すように、排ガス処理体１２０は、主に多孔質セラミックからなり、その形状は略円柱状である。また、排ガス処理体１２０の外周には、排ガス処理体１２０の外周部を補強したり、形状を整えたり、排ガス処理体１２０の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１２４が設けられている。
なお、排ガス処理体１２０の内部の構成については、上記の本発明の排ガス浄化装置１００の説明で既に述べた通りである（図１参照）。
【００６９】
排ガス処理体１２０は、炭化ケイ素や窒化ケイ素などの非酸化多孔質セラミックであってもく、サイアロン、アルミナ、コーデェライト、ムライト等の酸化多孔質セラミックであってもよい。これらの中では、炭化ケイ素であることが望ましい。
【００７０】
排ガス処理体１２０が炭化ケイ素質の多孔質セラミックである場合、多孔質セラミックの気孔率は特に限定されないが、３５〜６０％であることが望ましい。
気孔率が３５％未満であると、排ガス処理体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が６０％を超えると、排ガス処理体の強度が低下して容易に破壊されることがあるからである。
また、上記多孔質セラミックの平均気孔径は５〜３０μｍであることが望ましい。
平均気孔径が５μｍ未満であると、ＰＭが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、平均気孔径が３０μｍを超えると、ＰＭが気孔を通り抜けてしまい、ＰＭを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による測定の従来公知の方法により測定することができる。
【００７１】
排ガス処理体１２０の断面におけるセル密度は、特に限定されないが、望ましい下限は、３１．０個／ｃｍ２（２００個／ｉｎｃｈ２）、望ましい上限は、９３．０個／ｃｍ２（６００個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい下限は、３８．８個／ｃｍ２（２５０個／ｉｎｃｈ２）、より望ましい上限は、７７．５個／ｃｍ２（５００個／ｉｎｃｈ２）である。
【００７２】
排ガス処理体１２０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望ましく、この中では、白金がより望ましい。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、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
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。
【００７３】
次に、排ガス処理体１２０に、本発明の保持シール材１３０が巻き付けられている状態を説明する。
【００７４】
図４（ａ）は、排ガス処理体に、本発明の保持シール材が巻き付けられた状態の一例を模式的に示す排ガス処理体の斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の破線で囲まれた部分を排ガス処理体の長手方向と平行な方向から見た拡大図である。
【００７５】
図４（ａ）及び（ｂ）では、保持シール材１３０の第１の主面１３１が排ガス処理体１２０と接するように、保持シール材１３０が排ガス処理体１２０に巻き付けられている。
図４（ａ）及び（ｂ）では、保持シール材１３０の第１の主面１３１と第１の端面１３３とが形成する辺１３３ａと、保持シール材１３０の第１の主面１３１と第２の端面１３４とが形成する辺１３４ａとは接している。
保持シール材１３０は厚さＴを有するので、保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付けると、内外周差が生じることになる。第１の主面１３１の長手方向の長さと、第２の主面１３２の長手方向の長さとは略同一なので、保持シール材１３０の第２の主面１３２と第１の端面１３３とが形成する辺１３３ｂと、保持シール材１３０の第２の主面１３２と第２の端面１３４とが形成する辺１３４ｂとは接することなく、第１の端面１３３と、第２の端面１３４との間には隙間が生じることになる。
しかし、上記の通り、保持シール材１３０の第２の領域１３８には第２の有機バインダが含浸されているので、第２の領域は充分な柔軟性を有する。そのため、第１の端面１３３と、第２の端面１３４との間に生じる隙間を、保持シール材１３０の第２の領域１３８が伸張した伸張部１３９により埋めることができる。
【００７６】
次に、本発明の保持シール材１３０が用いられた排ガス浄化装置１００を構成する金属ケーシング１１０について説明する。
図５は、金属ケーシングに、本発明の保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体を収容する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
【００７７】
金属ケーシング１１０は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、図１に示すように、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、また、図５に示すように、内径が一定である略円筒状であってもよい。
金属ケーシング１１０の内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、排ガス処理体１２０の端面の直径と排ガス処理体１２０に巻付けられた状態の保持シール材１３０の厚さとを合わせた長さより若干短くなっていることが望ましい。
【００７８】
図８（ａ）に示すような、従来の保持シール材２３０が巻き付けられた一般的な排ガス処理体２２０を、このような金属ケーシング１１０に収容すると、隙間部２３９が生じたままとなる。従って、このような状態の従来の排ガス浄化装置に排ガスが流入すると、隙間部２３９からガスが漏れやすくなる。
【００７９】
一方、本発明の保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０を、金属ケーシング１１０に収容すると、保持シール材１３０は金属ケーシング１１０から圧力を受けるので伸張部１３９が収縮しにくくなる。従って、保持シール材１３０の嵌合部に隙間が生じにくくなる。そのため、本発明の排ガス浄化装置１００に排ガスが流入して、有機バインダが消失したとしても、排ガス処理体１２０に巻き付けられた保持シール材１３０の第１の端面１３３と、第２の端面１３４との間には隙間が生じることはない。そのため、排ガスが漏れることを防止することができる。
【００８０】
続いて、本発明の保持シール材１３０、及び、本発明の排ガス浄化装置１００の製造方法の一例について説明する。
【００８１】
本発明の保持シール材１３０の製造方法は、第１の主面と、第２の主面とを有する無機繊維からなるマット状の保持シール材を準備する準備工程と、上記第１の主面を含む所定深さの第１の領域に第１の有機バインダを含浸する第１の有機バインダ含浸工程と、上記第２の主面を含む所定深さの第２の領域に前記第１の有機バインダが有するガラス転移温度よりも低いガラス転移温度を有する第２の有機バインダを含浸する第２の有機バインダ含浸工程とを含むことを特徴とする。
【００８２】
（ａ）保持シール材の準備工程
（ａ−１）マット準備工程
まず、ニードルパンチング処理が施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。
保持シール材用のマットは、種々の方法により得ることができるが、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の平均繊維径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保持シール材用のマットの準備が完了する。
【００８３】
（ａ−２）有機バインダ含浸工程
次に、第１の主面を含む所定深さの第１の領域に第１の有機バインダを含浸させ、第２の主面を含む所定深さの第２の領域に第２の有機バインダを含浸させる有機バインダ含浸工程を行う。
含浸工程において用いる有機バインダの種類について、第２の有機バインダが有するガラス転移温度が、第１の有機バインダが有するガラス転移温度よりも低ければ有機バインダの種類は特に限定されないが、第１の有機バインダのガラス転移温度は５℃以上、５０℃以下であることが望ましく、第２の有機バインダのガラス転移温度は−５０℃以上、５℃未満であることが望ましい。
有機バインダをマットの各主面に含浸させる方法は、特に限定されないが、有機バインダを水に分散させたエマルジョンを噴霧して吹き付けるスプレーコーティング法を用いることができる。
有機バインダの含浸量は、後述する（ａ−３）乾燥工程を終えた際に、第１の有機バインダの含浸量が保持シール材１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部となり、第２の有機バインダの含浸量が保持シール材１００重量部あたり０．２〜１２．０重量部となるように調整することが望ましい。
【００８４】
（ａ−３）乾燥工程
この後、有機バインダが付着したマットを、１１０〜１４０℃程度の温度で乾燥させる乾燥工程を行い、水分を蒸発させて、有機バインダが付着したマットとする。
乾燥方法としては、加熱熱風乾燥を用いることができる。
【００８５】
これまでの工程を経たマットは、本発明の保持シール材の一例である保持シール材１３０となる。
【００８６】
上記（ａ）保持シール材の準備工程には、無機バインダを無機繊維に付着させる工程が含まれていてもよい。
無機バインダを無機繊維に付着させる方法及び手順は特に限定されないが、例えば、（ａ−１）マット準備工程の後に、マットを無機バインダ含む溶液に浸漬することにより、マットに無機バインダを含浸させてもよく、カーテンコート法等の方法で無機バインダをマット上に落下させることにより、マットに無機バインダを含浸させてもよい。その後、無機バインダが付着したマットを吸引脱水することにより、無機バインダの付着量を調整することができる。
【００８７】
次に、上記保持シール材１３０を用いて、本発明の排ガス浄化装置１００を製造する方法の一例を説明する。
【００８８】
本発明の排ガス浄化装置１００の製造方法は、上記本発明の保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付ける巻き付け工程と、上記本発明の保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０を金属ケーシング１１０の内部に収容する収容工程とを含む排ガス浄化装置の製造方法であって、巻き付け工程には、保持シール材１３０の第１の主面１３１を上記排ガス処理体１２０と接するように上記本発明の保持シール材１３０を巻き付ける工程が含まれている特徴とする。
【００８９】
（ｂ）巻き付け工程
上記（ａ）保持シール材の準備工程にて作成した本発明の保持シール材１３０を、排ガス処理体１２０の周囲に巻き付けることにより、巻付体（保持シール材１３０が巻き付けられた排ガス処理体１２０）を作製する巻き付け工程を行う。
巻き付け工程では、従来公知の方法により作製した略円柱形状の排ガス処理体１２０の外周に、本発明の保持シール材１３０の第１の主面１３１が、排ガス処理体１２０と接するように本発明の保持シール材１３０を巻き付ける。この際、本発明の保持シール材１３０の第２の領域１３８を伸張させて、本発明の保持シール材１３０が嵌合する部分に隙間が生じないように巻き付ける。
本発明の保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に巻き付ける際に、粘着テープ等を用いて、本発明の保持シール材１３０を排ガス処理体１２０に固定してもよい。
【００９０】
（ｃ）収容工程
次に、作製した巻付体を、所定の大きさを有する略円筒状であって、主に金属等からなる金属ケーシングの内部に収容する収容工程を行う。
収容後に保持シール材が圧縮して所定の反発力（すなわち、排ガス処理体を保持する力）を発揮するために、金属ケーシングの内径は、巻付体の最外径より少し小さくなっている。
【００９１】
収容工程に関し、巻付体を金属ケーシングの内部に収容する方法としては、例えば、金属ケーシングの内部の所定の位置まで巻付体を圧入する圧入方式（スタッフィング方式）、巻付体を金属ケーシングの内部に挿入した後、金属ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮するサイジング方式（スウェージング方式）、並びに、金属ケーシングを、第１の金属ケーシング及び第２の金属ケーシングの２つの部品に分離可能な形状としておき、巻付体を第１の金属ケーシング上に載置した後に第２の金属ケーシングを被せて密封するクラムシェル方式等が挙げられる。
【００９２】
以上の方法により、本発明の排ガス浄化装置の一例である排ガス浄化装置１００を製造することができる。
【００９３】
本発明の保持シール材、及び、排ガス浄化装置は以下の特徴を有していてもよい。
【００９４】
本発明の保持シール材では、保持シール材が２層以上の積層マットからなっていてもよい。
このような保持シール材では、所定厚さを有するマットを任意の枚数を積層することにより、容易に所望の厚さの保持シール材とすることができる。
【００９５】
本発明の保持シール材が２層以上の積層マットからなる場合、保持シール材を準備する際は、２層以上のマットを積層してから、本発明の保持シール材１３０の製造方法で記載した（ａ）保持シール材の準備工程と同様の方法で第１の有機バインダ及び第２の有機バインダを、それぞれ２層以上のマットを積層した保持シール材の第１の領域及び第２の領域に含浸させてもよい。
【００９６】
また、本発明の保持シール材が２層以上の積層マットからなる場合、以下の方法で各有機バインダを含浸させてもよい。
２層以上のマットを積層した際に、保持シール材の第１の領域を形成する部分となる各マットの全体に第１の有機バインダを含浸させ、保持シール材の第２の領域を形成する部分となる各マットの全体に第２の有機バインダを含浸させてから各マットを積層してもよい。
各マットに有機バインダを含浸させる方法としては、例えば、マットを有機バインダを含む溶液に浸漬する方法等が挙げられる。
【００９７】
本発明の保持シール材が２層以上の積層マットからなる場合、マットを積層させる方法としては、糸縫い、粘着テープによる接合、又は、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
【００９８】
これまで、排ガス処理体としては、一体型の排ガス処理体について説明を行ったが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、複数のユニットが接着材層を介して結束されてなる集合型の排ガス処理体であってもよい。
【００９９】
これまで、排ガス処理体としては、セルのいずれか一方の端部が封止されているフィルタについて説明を行ったが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このような排ガス処理体は、触媒担体として好適に使用することが可能となる。
【０１００】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体の形状は、円柱形状に限定されるものでなく、例えば、楕円柱形状、角柱形状等の任意の形状であっても良い。
【０１０１】
以下に、本発明の保持シール材の作用について列挙する。
（１）本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入し有機バインダが消失する前の本発明の保持シール材は、以下の効果を奏する。
本発明の保持シール材では、第１の有機バインダのガラス転移温度の方が、第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高い。そのため、第１の有機バインダが含浸されている本発明の保持シール材の第１の領域は、第２の有機バインダが含浸されている本発明の保持シール材の第２の領域よりも相対的に硬く、第２の領域は、第１の領域よりも相対的に柔軟である。本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置では、本発明の保持シール材の第１の主面が排ガス処理体と接している。すなわち、本発明の保持シール材の第１の主面が内面となり、本発明の保持シール材の第２の主面が外面となる。本発明の保持シール材では、第２の領域には第２の有機バインダが含浸されているので第２の領域は柔軟性を有する。従って、排ガス浄化装置を製造する際に、内外周差による隙間を生じることなく保持シール材を排ガス処理体に巻き付けることができる。そのため、本発明の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けたとしても、本発明の保持シール材には内外周差による隙間が生じにくい。
（２）本発明の保持シール材が用いられた排ガス浄化装置に排ガスが流入し、有機バインダが消失したとしても、本発明の保持シール材は金属ケーシングより圧力を受けているので、排ガス処理体に巻き付けられた本発明の保持シール材に隙間が生じることはない。そのため、排ガスが漏れることを防止することができる。
（３）本発明の保持シール材の第１の領域は、本発明の保持シール材の第２の領域よりも硬化している。そのため、本発明の保持シール材は、運搬する際や、整列させる際に垂れることがない。そのため、効率よく本発明の保持シール材を扱うことができる。また、本発明の保持シール材を用いて排ガス浄化装置を製造する際に、多少乱暴に扱っても、本発明の保持シール材は破損することはない。
（４）本発明の保持シール材は、第１の領域及び第２の領域に有機バインダが含浸されている。有機バインダは、無機繊維同士を接着するので、排ガス浄化装置を製造する際に、本発明の保持シール材の第１の主面及び第２の主面からの無機繊維の突出や飛散を防止することができる。
【実施例】
【０１０２】
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。
【０１０３】
（実施例１）
（ａ）保持シール材準備工程
（ａ−１）マット準備工程
まず、以下の手順により保持シール材用のマットを準備した。
（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平均繊維径が５．１μｍである無機繊維前駆体を作製した。
【０１０４】
（２）圧縮工程
上記工程（１）紡糸工程で得られた無機繊維前駆体を圧縮して、連続したシート状物を作製した。
【０１０５】
（３）ニードルパンチング工程
上記工程（２）圧縮工程で得られたシート状物に対して、以下に示す条件を用いて連続的にニードルパンチング処理を行ってニードルパンチング処理体を作製した。
まず、ニードルが２１個／ｃｍ２の密度で取り付けられたニードルボードを準備した。次に、このニードルボードをシート状物の一方の表面の上方に配設し、ニードルボードをシート状物の厚さ方向に沿って一回上下させることによりニードルパンチング処理を行い、ニードルパンチング処理体を作製した。この際、ニードルの先端部分に形成されたバーブがシート状物の反対側の表面に完全に貫出するまでニードルを貫通させた。
【０１０６】
（４）焼成工程
上記工程（３）ニードルパンチング工程で得られたニードルパンチング処理体を最高温度１２５０℃で連続して焼成し、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からなる焼成シート状物を製造した。無機繊維の平均繊維径は、５．１μｍであり、無機繊維径の最小値は、３．２μｍであった。このようにして得られた無機繊維は、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３であり、目付量が１４００ｇ／ｍ２であった。
【０１０７】
（５）切断工程
上記工程（４）焼成工程で得られた焼成シート状物を切断し、切断シート状物（マット）を準備した。
【０１０８】
（ａ−２）有機バインダ含浸工程
（１）有機バインダ調整工程
ガラス転移温度が２５℃であるアクリルゴムを水に分散させたラテックス（Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８１４）を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が１重量％の有機バインダ含有液を調製した。この有機バインダが第１の有機バインダである。
また、ガラス転移温度が１℃であるアクリルゴムを水に分散させたラテックス（ＮｉｐｏｌＬＸ８１１Ｈ）を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が１重量％の有機バインダ含有液を調製した。この有機バインダが第２の有機バインダである。
（２）有機バインダ含浸工程
次に、第１の有機バインダの付着量が無機繊維１００重量部あたり１重量部となるように、第１の有機バインダをマットの一方の主面にスプレーコーティングした。第１の有機バインダが含浸されたマットの主面が第１の主面となる。
次に、第２の有機バインダの付着量が無機繊維１００重量部あたり１重量部となるように、第２の有機バインダを、第１の主面と逆の主面にスプレーコーティングした。第２の有機バインダが含浸されたマットの主面が第２の主面となる。
【０１０９】
（ａ−３）乾燥工程
次に、有機バインダが付着したマットを１３０℃で加熱熱風乾燥することにより、有機バインダが付着されたマットが得られた。
【０１１０】
（ａ−４）裁断処理
このようにして得られたマットを、平面視寸法が全長３０７ｍｍ×幅１１４ｍｍであって、一端に、長さが２０ｍｍ、幅が３８ｍｍの凸部が形成され、他端にこの凸部と嵌合する凹部が成形されるように裁断することにより、保持シール材の製造を完了した。
なお、保持シール材の厚さは１７．４ｍｍであった。
【０１１１】
以上の工程を行い実施例１に係る排ガス浄化装置を構成する保持シール材を作製した。
【０１１２】
（ｂ）巻き付け工程
上記工程により作製した保持シール材を、直径９８ｍｍ、長さ１２５ｍｍの排ガス処理体（炭化ケイ素ハニカムフィルタ）の側面に保持シール材の第１の主面が接するように巻き付け、巻付体を作製した。この際、保持シール材の第２の領域を伸張させて、保持シール材が嵌合する部分に隙間が生じないように巻き付けた。
【０１１３】
（ｃ）収容工程
次に、ステンレス製の内径１２８ｍｍで全長１５０ｍｍの円筒状の金属ケーシングを準備した。
次に、巻付体を金属ケーシングの内部の所定の位置まで巻付体を圧入することにより、実施例１の排ガス浄化装置を製造した。
【０１１４】
（比較例１）
上記の実施例１における（ａ−２）有機バインダ含浸工程の（２）有機バインダ含浸工程において、第１の主面及び第２の主面共に第２の有機バインダをスプレーコーティングした以外は、実施例１と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
【０１１５】
（比較例２）
上記の実施例１における（ａ−２）有機バインダ含浸工程の（２）有機バインダ含浸工程において、第１の主面及び第２の主面共に第１の有機バインダをスプレーコーティングした以外は、実施例１と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
【０１１６】
（比較例３）
上記の実施例１における（ａ−２）有機バインダ含浸工程の（２）有機バインダ含浸工程において、第１の主面に第２の有機バインダをスプレーコーティングし、第２の主面に第１の有機バインダをスプレーコーティングした以外は、実施例１と同様にして排ガス浄化装置を製造した。
【０１１７】
実施例１及び各比較例の保持シール材について以下の評価を行った。
【０１１８】
（巻き付け性能試験）
実施例１及び各比較例に用いられた保持シール材を排ガス処理体に巻き付けた際、嵌合する部分に生じる隙間の大きさを以下の方法により測定した（以下、巻き付け性能試験ともいう）。
【０１１９】
図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の保持シール材の巻き付け性能試験の手順の一例を模式的に示す正面図である。
巻き付け性能試験では、まず、長さ１５０ｍｍ×幅１２０ｍｍ×高さ１００ｍｍのステンレス製の直方体であり、直方体の上面の一部が削り取られ凹部１４１となっている落とし込み治具１４０を準備した。凹部１４１の形状は、上記直方体から底面が直径１２８ｍｍの半円である柱体が削り取られた形状である。
また、直径９８ｍｍ×長さ１２５ｍｍの円柱状のセラミック体３２０を準備した。
【０１２０】
セラミック体３２０の側面に、保持シール材１３０の第１の主面１３１が接するように巻き付け、巻付体を作製した。
【０１２１】
図６（ａ）に示すように、作製した巻付体を、落とし込み治具１４０の凹部１４１に配置した。この際、保持シール材１３０の嵌合部が落とし込み治具１４０と接しないように（すなわち、保持シール材の嵌合部が上側になるように）配置した。
【０１２２】
次に、図６（ｂ）に示すように、落とし込み治具１４０に配置された巻付体の上方から下方の方向（図６（ｂ）中、矢印で示す方向）にかけて巻付体に圧力をかけ、落とし込み治具１４０の凹部１４１の曲面と、セラミック体３２０との距離が最小となる部分の保持シール材１３０の厚さＴＰが１５ｍｍになるまで保持シール材１３０を圧縮した。その後、保持シール材１３０の第１の端面１３３と、第２の端面１３４との距離が最小になるように、保持シール材１３０をセラミック体３２０に巻き付けた。
【０１２３】
その後、保持シール材１３０の辺１３３ｂと、保持シール材１３０の辺１３４ｂとの間に生じる隙間の距離ｄ１を測定した。その結果を下記の表１に示す。
【０１２４】
（形状維持性試験）
実施例１及び各比較例に用いられた保持シール材の形状維持性を以下の方法のより実験した。
【０１２５】
図７（ａ）は、保持シール材の形状維持性能試験の方法の一例を模式的に示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す形状維持性能試験の模式図のＡ−Ａ線断面図である。
【０１２６】
まず、保持シール材の形状維持性能試験用のサンプルとして、凸部及び凹部が形成されていない以外は、実施例１、及び、比較例１〜３と同様の保持シール材を準備した（下記の表１において、それぞれ実施例１、及び、比較例１〜３として結果を記載する）。
【０１２７】
次に、直方体の試験台１５０と、直方体の錘１６０を準備した。
試験台１５０は、上面１５１、第１の側面１５２及び第１の側面と反対側の側面である第２の側面１５３を有している。
錘１６０は、下面１６１、第１の側面１６２及び第１の側面と反対側の側面である第２の側面１６３を有している。
【０１２８】
次に、保持シール材１３０と、試験台１５０と、錘１６０とが以下の関係となるように配置した。
保持シール材１３０の長手方向と、試験台１５０の第２の側面１５３から第１の側面１５２まで方向とが平行となるように、かつ、保持シール材１３０の第１の主面１３１が、試験台１５０の上面１５１と接するように、保持シール材１３０を試験台１５０に乗せた。この際、保持シール材１３０の一方の端面１３３が、試験台１５０の第２の側面１５３から第１の側面１５２までの方向に、試験台１５０から飛び出すように、保持シール材１３０を配置した。
次に、保持シール材１３０の長手方向と、錘１６０の第２の側面１６３から第１の側面１６２までの方向とが平行となるように、かつ、保持シール材１３０の第２の主面１３２が錘１６０の下面１６１と接するように錘１６０を保持シール材１３０に乗せた。
この際、試験台１５０の第１の側面１５２と、錘１６０の第１の側面１６２とが同一の仮想平面α上に属するようにし、かつ、保持シール材１３０が仮想平面αにより横切られる部分から、試験台１５０から飛び出している保持シール材１３０の一方の端面１３３までの距離が２００ｍｍとなるように、保持シール材１３０を配置した。
【０１２９】
上記のように保持シール材１３０と、試験台１５０と、錘１６０とを配置すると、保持シール材１３０の試験台１５０から飛び出している部分が重力により垂れる。この垂れ距離を測定した。垂れ距離の測定の方法は以下の通りである。
【０１３０】
錘１６０の下面１６１が属し、錘１６０の下面１６１と平行な面を仮想平面βとする。
保持シール材１３０の辺１３３ｂと接するように上記仮想平面αを平行移動させる（以下、平行移動後の仮想平面αを仮想平面α´ともいう）。
仮想平面βと仮想平面α´とが交差して形成する辺から、保持シール材１３０の辺１３３ｂまでの距離を垂れ距離ｄ２として測定した。その結果を下記の表１に示す。
【０１３１】
【表１】
2014202188.tif 000003
【０１３２】
巻き付け性能試験において、実施例１の保持シール材では、隙間の距離ｄ１が０ｍｍとなっており隙間が生じていなかった。これは、第２の有機バインダが含浸された保持シール材の第２の領域が伸張し、内外周差を埋めたためと考えられる。
また、形状維持性試験において、実施例１では、垂れ距離ｄ２が１５ｍｍであり垂れが小さかった。これは、第１の有機バインダが含浸された保持シール材の第１の領域が硬化しているためと考えられる。
【０１３３】
巻き付け性能試験において、比較例１の排ガス浄化装置に用いられた保持シール材では、隙間の距離ｄ１が０ｍｍとなっており隙間が生じていなかった。
しかし、形状維持性試験において、比較例１では、垂れ距離ｄ２が１４０ｍｍであり垂れが大きかった。これは、保持シール材の第１の領域及び第２の領域のいずれにも第２の有機バインダが含浸されているので、保持シール材の第１の領域及び第２の領域のいずれも硬化していなかったためと考えられる。
【０１３４】
巻き付け性能試験において、比較例２及び３の排ガス浄化装置に用いられた保持シール材では、隙間の距離が共に３ｍｍであり隙間が生じていた。これは、第１の有機バインダが含浸された保持シール材の第２の領域が硬化しており、第２の領域が伸張できなかったためと考えられる。
また、形状維持性試験において、比較例２及び３では、垂れ距離ｄ２が、それぞれ、２９ｍｍ及び１１ｍｍであり垂れが小さかった。
【０１３５】
実施例１、比較例２及び比較例３の形状維持性試験の結果を比較すると、これらの垂れ距離ｄ２に差がなかった。すなわち、少なくとも保持シール材の第１の領域及び第２の領域のいずれか一方に第１の有機バインダが含浸されていれば、保持シール材の垂れを抑制できるという結果になった。
【０１３６】
本発明の保持シール材は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体と上記金属ケーシングの間に配設され、上記排ガス処理体を保持する無機繊維からなるマット状の保持シール材であって、上記保持シール材は、第１の主面と、第２の主面とを有するとともに、上記第１の主面を含む所定深さの第１の領域と、上記第２の主面を含む所定深さの第２の領域とを有し、上記第１の領域には、第１の有機バインダが含浸され、上記第２の領域には、第２の有機バインダが含浸されており、上記第１の有機バインダのガラス転移温度は、上記第２の有機バインダのガラス転移温度よりも高く、上記第１の主面が、上記排ガス処理体と接するように配設されることを必須の構成要素としている。
係る必須の構成要素に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、保持シール材の第１の領域及び第２の領域の深さの長さ、保持シール材の厚さ、有機バインダのガラス転移温度、含浸量及び種類、並びに、保持シール材を構成するマットの数等）を適宜組み合わせることにより所望の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１３７】
１００  排ガス浄化装置
１１０  金属ケーシング
１２０、２２０  排ガス処理体
１３０、２３０  保持シール材
１３１、２３１  第１の主面
１３２、２３２  第２の主面
１３３、２３３  第１の端面
１３４、２３４  第２の端面
１３３ａ、２３３ａ  第１の主面と第１の端面とが形成する辺
１３３ｂ、２３３ｂ  第２の主面と第１の端面とが形成する辺
１３４ａ、２３４ａ  第１の主面と第２の端面とが形成する辺
１３４ｂ、２３４ｂ  第２の主面と第２の端面とが形成する辺
１３５  凸部
１３６  凹部
１３７  第１の領域
１３８  第２の領域
１３９  伸張部
２３９  隙間部
【図１】
2014202188.tif 000004
【図２】
2014202188.tif 000005
【図３】
2014202188.tif 000006
【図４】
2014202188.tif 000007
【図５】
2014202188.tif 000008
【図６】
2014202188.tif 000009
【図７】
2014202188.tif 000010
【図８】
2014202188.tif 000011