(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維及び無機粒子を含み、第１の主面及び第２の主面を備える保持シール材であって、
前記無機繊維の周囲に前記無機粒子を含むスキン層がコートされており、
前記第１の主面近傍における無機粒子の付着率をα、保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機粒子の付着率をβ、前記第２の主面近傍における無機粒子の付着率をγとして、α＞β＞γ  の関係が成り立っており、
前記付着率αは、０．３〜５．０重量％であり、前記付着率βは、０．２〜４．０重量％であり、前記付着率γは、０．１〜３．０重量％であり、
前記スキン層の厚さは、以下の関係式（１）を満たすことを特徴とする保持シール材。
前記第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＸ、
前記保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＹ、
前記第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＺとして、
Ｘ＞Ｙ＞Ｚ・・・（１）
【請求項２】
無機繊維として、ガラス繊維とアルミナ繊維を含み、
前記第１の主面近傍では、前記第２の主面近傍に比べて、重量比で、前記ガラス繊維がより多く存在している請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
さらに有機バインダーを含む請求項１又は２に記載の保持シール材。
【請求項４】
ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなるマットから得られた請求項１〜３のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項５】
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との間に配設され、前記排ガス処理体を保持する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、請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材であることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
無機繊維からなり、第１の主面及び第２の主面を備えるマットを準備するマット準備工程と、
前記マットに、無機粒子及び水を含む無機バインダーを接触させる工程と、
前記マットを乾燥させる乾燥工程とを含む保持シール材の製造方法であって、
前記乾燥工程において、前記マットの第２の主面に当たるように風速１．５ｍ／ｓ以上で熱風を吹き付け前記マットの内部に熱風を通気させることを特徴とする保持シール材の製造方法。
【請求項７】
前記無機粒子がアルミナ粒子であり、前記無機バインダー中での前記アルミナ粒子の二次粒子の形状が鎖状である請求項６に記載の保持シール材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保持シール材、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】
ここで、内燃機関については、燃費の向上を目的として理論空燃比に近い条件で運転するため、排ガスが高温化、高圧化している傾向にある。排ガス浄化装置に高温、高圧の排ガスが到達すると、排ガス処理体とケーシングとの熱膨張率の差によってこれらの間の間隔が変動することもあることから、保持シール材には多少の間隔の変動によっても変化しない排ガス処理体の保持力が要求される。
【０００５】
保持シール材の保持性能を向上させるために、特許文献１には、無機繊維の表面に無機粒子を付着させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０６４２１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に記載された技術では、保持シール材の面圧の経時劣化が起こりにくくなるように、無機繊維の表面に無機粒子を付着させている。しかしながら、無機粒子を多く付着させた場合、保持シール材が硬くなり、保持シール材を曲げにくくなるため、排ガス処理体の周囲に保持シール材を巻き付ける作業が行いにくくなる。
また、排ガス処理体の周囲に保持シール材を巻き付けた際に、保持シール材の内周側（排ガス処理体側）に巻きジワが発生したり、保持シール材の外周側（ケーシング側）に割れが発生したりすることがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、無機粒子を付着させることによる面圧の向上効果を有し、かつ、曲げやすい保持シール材を提供することを目的とする。
また、保持シール材が排ガス処理体に巻きジワや割れがない状態で巻きつけられており、かつ、排ガス処理体が高い保持力で保持されてなる排ガス浄化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】
【０００９】
請求項１に記載の保持シール材は、無機繊維及び無機粒子を含み、第１の主面及び第２の主面を備える保持シール材であって、
上記無機繊維の周囲に上記無機粒子を含むスキン層がコートされており、
上記スキン層の厚さは、以下の関係式（１）を満たすことを特徴とする。
上記第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＸ、
上記保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＹ、
上記第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＺとして、
Ｘ＞Ｙ≧Ｚ・・・（１）
【００１０】
上記保持シール材では、無機繊維の周囲に無機粒子を含むスキン層がコートされており、無機繊維のスキン層の厚さが第１の主面近傍で厚くなっている。
スキン層の厚さが厚い第１の主面近傍では、無機粒子の付着量が多いために無機繊維表面の凹凸が大きくなり、無機繊維間の摩擦が上がり、面圧が非常に高くなる。
また、保持シール材の厚さ方向中央近傍及び第２の主面近傍では、スキン層の厚さが第１の主面近傍におけるスキン層の厚さよりも薄くなっている。
スキン層の厚さが薄いと、無機粒子の付着量が少ないため、保持シール材が曲げやすくなる。
なぜならば、無機繊維同士が接合する接点が減少し、無機繊維が動きやすくなるためである。
また、厚さ方向中央近傍及び第２の主面近傍でも無機粒子の付着により面圧の向上効果が得られている。
このように、無機繊維のスキン層の厚さを保持シール材の厚み方向にわたって変化させることによって、面圧の向上効果を有し、かつ、曲げやすい保持シール材とすることができる。
【００１１】
なお、「第１の主面近傍」とは、保持シール材の主面のうちの一方の主面から厚さ方向に１ｍｍの領域を切断した領域を示す。
また、「厚さ方向中央近傍」とは、保持シール材をその厚さが半分になるように切断する線を「厚さ方向の中央線」とし、その中央線の上下０．５ｍｍずつ、計１ｍｍの領域を切断した領域を示す。
また、「第２の主面近傍」とは、保持シール材の主面のうち、第１の主面とは反対の主面から厚さ方向に１ｍｍの領域を切断した領域を示す。
これらの領域の詳細は、図面を用いて追って説明する。
【００１２】
また、無機繊維のスキン層の厚さは、上記３つの領域に存在する無機繊維の断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて撮影して計測する。
上記３つの領域に存在する無機繊維５本を抜き取ってスキン層の厚さを計測し、平均値を計算することによって、各領域における無機繊維のスキン層の厚さを算出する。
スキン層の厚さの測定方法の詳細は、図面を用いて追って説明する。
【００１３】
請求項２に記載の保持シール材は、無機繊維として、ガラス繊維とアルミナ繊維を含み、
上記第１の主面近傍では、上記第２の主面近傍に比べて、重量比で、上記ガラス繊維がより多く存在している。
ガラス繊維は弾性に優れるものの、耐熱性ではアルミナ繊維に劣る。そのため、より高温にさらされる排ガス処理体側には耐熱性の高いアルミナ繊維を多く配置し、より弾性が求められるケーシング側には弾性に優れるガラス繊維を多く配置することが望ましい。
このような前提のもとに、スキン層の厚さが厚い第１の主面近傍には、ガラス繊維がより多く存在するようにする。また、スキン層の厚さが薄い第２の主面近傍には、アルミナ繊維がより多く存在するようにする。
このような構成とした保持シール材を、ケーシング側に第１の主面を配置し、排ガス処理体側に第２の主面を配置して排ガス処理体に巻きつけてケーシング内に収容させて排ガス浄化装置とすると、ケーシング側での保持力が高く、排ガス処理体側での耐熱性及び曲げ易さに優れた排ガス浄化装置となる。
【００１４】
請求項３に記載の保持シール材は、さらに有機バインダーを含む。
有機バインダーを無機繊維に付着させることによって、無機繊維同士の交絡構造をより強固なものとすることができるともに、保持シール材の嵩高さを抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の保持シール材は、ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなるマットから得られた保持シール材である。
ニードルパンチング処理を行うことによって繊維同士を交絡させ、保持シール材の嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因して保持シール材の面圧を高くすることができる。
【００１６】
請求項５に記載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との間に配設され、上記排ガス処理体を保持する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、本発明の保持シール材であることを特徴とする。
【００１７】
保持シール材として本発明の保持シール材が用いられていると、保持シール材が排ガス処理体に巻きジワや割れがない状態で巻きつけられており、かつ、排ガス処理体が高い保持力で保持されてなる排ガス浄化装置とすることができる。
【００１８】
請求項６に記載の保持シール材の製造方法は、無機繊維からなり、第１の主面及び第２の主面を備えるマットを準備するマット準備工程と、
上記マットに、無機粒子及び水を含む無機バインダーを接触させる工程と、
上記マットを乾燥させる乾燥工程とを含む保持シール材の製造方法であって、
上記乾燥工程において、上記マットの第２の主面に当たるように熱風を吹き付け上記マットの内部に熱風を通気させることを特徴とする。
【００１９】
乾燥工程における熱風の吹き付け方法を定めることにより、無機粒子の分布を偏らせることができる。その結果、マットの第１の主面側に無機粒子が多く付着し、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さが厚い保持シール材を製造することができる。
【００２０】
請求項７に記載の保持シール材の製造方法では、上記無機粒子がアルミナ粒子であり、上記無機バインダー中での上記アルミナ粒子の二次粒子の形状が鎖状である。
鎖状のアルミナ粒子を用いると、二次粒子同士の絡みが大きく、粒子同士が接合しながら無機繊維表面に付着するため、スキン層の厚さの均一性を高めることができる。そのため、保持シール材の特性が安定して発揮される。
【００２１】
請求項８に記載の保持シール材の製造方法は、無機繊維及び無機粒子を含み、上記無機繊維の周囲に無機粒子を含むスキン層がコートされてなる第１のマットを準備する第１のマット準備工程と、
無機繊維を含み、上記無機繊維の周囲に上記第１のマットのスキン層よりも薄いスキン層がコートされてなる第２のマット、又は、上記無機繊維の周囲にスキン層がコートされていない第２のマットを準備する第２のマット準備工程と、
上記第１のマット及び上記第２のマットを積層する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
無機繊維のスキン層の厚さが異なる複数のマットを積層することにより、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さが厚く、第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さが薄い保持シール材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る保持シール材を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、保持シール材の第１の主面近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図２（ｂ）は、保持シール材の厚さ方向中央近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図２（ｃ）は、保持シール材の第２の主面近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、各無機繊維のスキン層の厚さを測定する際の測定位置の例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第一実施形態に係る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６】図６は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７（ａ）は、無機繊維の断面の一部をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて撮影した写真の一例である。図７（ｂ）はスキン層の厚さの測定における局所的な凸部の取り扱いの一例を示す写真である。
【図８】図８は、せん断強度試験機を模式的に示す側面図である。
【図９】図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、曲げ性評価試験機を模式的に示す側面図である。
【図１０】図１０は、荷重と変位の関係を模式的に示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の第三実施形態に係る保持シール材を厚さ方向に沿って切断したときの断面を模式的に示す一部断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
(第一実施形態）
以下、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の一実施形態である第一実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第一実施形態に係る保持シール材を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の保持シール材１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、平面視形状略矩形のマットである。また、保持シール材１は、第１の主面１１と、第１の主面１１と反対側の主面である第２の主面１２を備えている。
【００２６】
図１に示す保持シール材１では、保持シール材１の長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部１７が形成されており、他方の端部には凹部１８が形成されている。保持シール材１の凸部１７及び凹部１８は、後述する排ガス浄化装置を組み立てるために排ガス処理体に保持シール材１を巻き付けた際に、ちょうど互いに嵌合するような形状となっている。
【００２７】
保持シール材１は所定の厚さＴを有する。
保持シール材の厚さＴの向きは第１の主面１１及び第２の主面１２に対して垂直な方向である。
本実施形態の保持シール材は、保持シール材を所定の厚さになるように切断した領域である、「第１の主面近傍」、「厚さ方向中央近傍」、「第２の主面近傍」の３つの領域を有する。
【００２８】
「第１の主面近傍」とは、第１の主面１１から厚さ方向に１ｍｍの領域で切断した領域（図１で１４で示す領域）のことを意味する。図１におけるＴａは第１の主面近傍の厚さを示し、Ｔａ＝１ｍｍである。
「厚さ方向中央近傍」とは、保持シール材をその厚さが半分になるように切断する線を「厚さ方向の中央線（図１で１３で示す線）」とし、その中央線の上下０．５ｍｍずつ、計１ｍｍの領域を切断した領域（図１で１５で示す領域）のことを意味する。図１におけるＴｂは厚さ方向中央近傍の厚さを示し、Ｔｂ＝１ｍｍである。
「第２の主面近傍」とは、第２の主面１２から厚さ方向に１ｍｍの領域で切断した領域（図１で１６で示す領域）のことを意味する。図１におけるＴｃは第２の主面近傍の厚さを示し、Ｔｃ＝１ｍｍである。
【００２９】
本実施形態の保持シール材１は、無機繊維及び無機粒子を含んでいる。無機繊維の周囲には無機粒子を含むスキン層がコートされている。
無機繊維としては、特に限定されず、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維、シリカ繊維、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る少なくとも一種の無機繊維であることが望ましい。耐熱性や耐風蝕性等、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。
【００３０】
無機粒子としては、アルミナ又はシリカが望ましい。アルミナは、アルミナゾルの形態で、いわゆる無機バインダーとして無機繊維に付着する。なお、無機バインダーは、無機粒子を含む水溶液である。
そして、無機繊維ごと加熱されることによりアルミナとなって無機繊維同士を強固に接着する。一方、シリカゾルを用いる場合は、カチオン系のシリカゾルを用いることが好ましい。
【００３１】
また、無機粒子がアルミナ粒子である場合、アルミナ粒子として、水溶液中（無機バインダー中）の二次粒子の形状が鎖状であるものを用いることが望ましい。
形状が鎖状であるアルミナ粒子とは、水に分散した状態で板状アルミナ一次粒子が連なっており、さらに立体的な分岐で連なり凝集した二次粒子（数百ｎｍ）を形成したアルミナ粒子である。
鎖状のアルミナ粒子を用いると、二次粒子同士の絡みが大きく、粒子同士が接合しながら無機繊維表面に付着してスキン層の厚さの均一性が高まるため、保持シール材の特性が安定して発揮される。
更に、水溶液中に分散したアルミナ粒子のゼータ電位は正の電荷を有する一方、無機繊維が負の電荷を有するアルミナ繊維、ガラス繊維が用いられた場合、アルミナ粒子が無機繊維の表面に強固に付着する。スラリー中で攪拌しながら無機繊維の表面に均一に無機粒子を付着させる抄造法と同様に、マットに少量、低濃度の無機粒子を分散した無機バインダーを含浸した含浸法においても無機繊維の表面に均一に無機粒子が付着する。
また、繊維状のアルミナ二次粒子、柱状のアスペクト比を有する線状状態のアルミナ二次粒子、又は、羽毛状に凝集したアルミナ二次粒子も好ましい。
【００３２】
本実施形態の保持シール材１では、第１の主面近傍１４、厚さ方向中央近傍１５、第２の主面近傍１６における無機繊維のスキン層の厚さが異なっている。
このことを図面を用いて以下に詳しく説明する。
【００３３】
図２（ａ）は、保持シール材の第１の主面近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図２（ｂ）は、保持シール材の厚さ方向中央近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。図２（ｃ）は、保持シール材の第２の主面近傍に存在する無機繊維の斜視図、及び、無機繊維の断面の一部を拡大して模式的に示す断面図である。
【００３４】
図２（ａ）には、保持シール材の第１の主面近傍１４に存在する無機繊維を示しており、無機繊維２１の周囲に無機粒子を含むスキン層２２がコートされている。スキン層２２の厚さは図２（ａ）におけるＸで表される厚さである。
スキン層の厚さＸは、保持シール材の第１の主面近傍に存在する無機繊維５本を抜き取って、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて無機繊維の断面を撮影して各無機繊維のスキン層の厚さを計測し、５本の無機繊維のスキン層の厚さの平均値を計算することによって算出する。
【００３５】
各無機繊維のスキン層の厚さは、各無機繊維において測定位置を３カ所定めて、測定したスキン層の厚さの平均値を計算することによって算出する。
図３は、各無機繊維のスキン層の厚さを測定する際の測定位置の例を模式的に示す断面図である。
図３には、スキン層の厚さの測定位置を３カ所示しており、それぞれの測定位置で測定されたスキン層の厚さがＸ１、Ｘ２、Ｘ３である。
各無機繊維のスキン層の厚さは、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の平均値、すなわち、下記式で算出される。
各無機繊維のスキン層の厚さ＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３
このようにして各無機繊維のスキン層の厚さを算出し、抜き取った５本の無機繊維のスキン層の厚さを平均したものがスキン層の厚さＸとなる。
【００３６】
図２（ｂ）には、保持シール材の厚さ方向中央近傍１５に存在する無機繊維を示しており、無機繊維２１の周囲に無機粒子を含むスキン層２２がコートされている。スキン層２２の厚さは図２（ｂ）におけるＹで表される厚さである。
保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機繊維のスキン層の厚さＹは、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さＸよりも小さくなっている。
スキン層の厚さＹの算出方法は、上述したスキン層Ｘの厚さの算出方法と同様である。
【００３７】
図２（ｃ）には、保持シール材の第２の主面近傍１６に存在する無機繊維を示しており、無機繊維２１の周囲に無機粒子を含むスキン層２２がコートされている。スキン層２２の厚さは図２（ｃ）におけるＺで表される厚さである。
第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さＺは、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さＸよりも小さくなっている。また、スキン層の厚さＺは、スキン層の厚さＹよりも小さくなっている。
スキン層の厚さＺの算出方法は、上述したスキン層Ｘの厚さの算出方法と同様である。
【００３８】
スキン層の厚さＸは、１５〜９００ｎｍであることが望ましく、スキン層の厚さＹは、１０〜７００ｎｍであることが望ましく、スキン層の厚さＺは、５〜５００ｎｍであることが望ましい。
スキン層の厚さは、無機繊維の直径、及び、無機粒子の粒子サイズ、形状、付着量に応じて変化する。
【００３９】
本実施形態の保持シール材１では、第１の主面近傍における無機粒子の付着率をα、保持シール材の厚さ方向中央近傍における上記無機粒子の付着率をβ、第２の主面近傍における上記無機粒子の付着率をγとして、α＞β＞γ  の関係が成り立つことが望ましい。
【００４０】
無機粒子の付着率は、保持シール材に含まれる無機繊維の重量を１００重量％とした際に、その保持シール材に含まれる無機粒子の重量を重量％で表した数値である。
上記α、β、γをそれぞれ求めるためには、第１の主面近傍、保持シール材の厚さ方向中央近傍、第２の主面近傍のそれぞれにおいて保持シール材の一部を測定用サンプルとして採取し、各領域における無機粒子の付着率を求めればよい。
【００４１】
無機粒子の量の定量は、無機粒子に含まれる元素を定量することによって行うことができる。定量方法は無機粒子に含まれる元素の種類に応じて適切な方法を選択すればよい。例えば無機粒子がアルミナ粒子である場合は、亜鉛標準溶液を用いた逆滴定（キレート滴定法）を行うことによりアルミニウム成分を定量し、アルミナ粒子の付着率を算出することができる。
無機粒子としてのシリカ粒子、チタニア粒子の付着率の分析方法としては、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合高周波プラズマ発光分光分析装置、Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いることができる。無機粒子の付着前、付着後での金属濃度を比較することによって無機粒子の付着量を求め、無機粒子の付着率を各領域について算出できる。
【００４２】
付着率αは、０．３〜５．０重量％であることが望ましく、付着率βは、０．２〜４．０重量％であることが望ましく、付着率γは、０．１〜３．０重量％であることが望ましい。
また、保持シール材全体における無機粒子の付着率は０．３〜４．０重量％であることが望ましい。
保持シール材全体における無機粒子の付着率を測定する場合、保持シール材全体の重量を測定し、保持シール材全体に含まれる無機粒子の重量を定量することによって付着率を算出する。
【００４３】
保持シール材１には、無機繊維同士の絡み合いを形成するためのニードルパンチング処理が施されていることが望ましい。
【００４４】
ニードルパンチング処理とは、ニードル等の繊維交絡手段を無機繊維前駆体のシート状物に抜き差しすることをいう。保持シール材１では、比較的、平均繊維長の長い無機繊維がニードルパンチング処理により３次元的に交絡している。すなわち、保持シール材１は、長手方向に垂直な幅方向でニードルパンチング処理され、無機繊維同士が絡み合っている。無機繊維前駆体については、後述する保持シール材の製造方法において説明する。
【００４５】
このニードルパンチング処理により、保持シール材１の嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因して保持シール材１の面圧を高くすることができる。
なお、無機繊維の平均繊維長は、交絡構造を呈するためにある程度の長さが必要となる。例えば、無機繊維の平均繊維長は、５０μｍ〜１００ｍｍが望ましい。また、無機繊維の平均直径は、２〜１０μｍが望ましい。
【００４６】
次に、本発明の第一実施形態に係る保持シール材の製造方法について説明する。
本発明の第一実施形態に係る保持シール材の製造方法は、上記した本発明の第一実施形態に係る保持シール材を製造する方法に適している。
【００４７】
本実施形態に係る保持シール材の製造方法は、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と、上記マットを、無機粒子及び水を含む無機バインダーと接触させ、上記マットに無機バインダーを含浸させる含浸工程と、上記無機バインダーが付着したマットを脱水処理する脱水工程と、マットに付着した水分を乾燥させる乾燥工程とを含むことを特徴とする。
【００４８】
（ａ）マット準備工程
本実施形態に係る保持シール材の製造方法では、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。
本実施形態の保持シール材を構成するマットは、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。
【００４９】
（ｂ）含浸工程
次に、上記マットを、無機粒子及び水を含む無機バインダーと接触させ、上記マットに無機バインダーを含浸させる含浸工程を行う。
無機バインダーとしては、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、および、それらのコロイド分散液等の液を用いることができるが、市販されている原液では濃度が高すぎることがあるので、無機粒子の濃度が固形分換算で０．５〜５重量％程度になるように薄めた液を無機バインダーとして使用することが望ましい。
この含浸工程において、マットを無機粒子及び水を含む無機バインダーと接触させる方法は、特に限定されない。例えば、マットを無機粒子及び水を含む無機バインダーに浸漬することにより、マットに無機バインダーを含浸させてもよく、カーテンコート法等の方法で無機粒子及び水を含む無機バインダー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ーを含浸させてもよい。
また、無機バインダーとしてアルミナゾルを使用する場合、水溶液中（無機バインダー中）の二次粒子の形状が鎖状であるアルミナ粒子を含むアルミナゾル（例えば、日産化学工業株式会社製ＡＳ５５０）を使用することが望ましい。
【００５０】
（ｃ）脱水工程
次に、無機バインダーが付着したマットを脱水処理する。
この工程では、無機バインダーが付着したマットを吸引脱水することにより、無機バインダーの付着量をおおまかに調整することができる。
【００５１】
（ｄ）乾燥工程
この後、無機バインダーが付着したマットを、１００〜１５０℃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、無機粒子が付着されたマットとする。
乾燥方法としては加熱熱風乾燥を用いることができ、加熱熱風乾燥の条件を変更することによって、スキン層の厚さＸ、Ｙ，Ｚ及び無機粒子の付着率α、β、γを調整することができる。
【００５２】
加熱熱風乾燥において、熱風の速度を変化させることによって無機バインダーの偏りを調整することができる。
熱風の温度が１００〜１５０℃であり、熱風をマットの一方の主面に当たるように吹き付ける場合、無機バインダーは以下のように偏る。
風速を１．０ｍ／ｓ未満とすると、無機バインダーの付着量は、熱風を吹き付けた主面近傍＞熱風を吹き付けた主面と反対側の主面近傍＞厚さ方向中央近傍  となる。
風速を１．０ｍ／ｓ以上、１．５ｍ／ｓ未満とすると、無機バインダーの付着量は厚さ方向にわたって均一となる。
風速を１．５ｍ／ｓ以上とすると、無機バインダーの付着量は、熱風を吹き付けた主面と反対側の主面近傍＞厚さ方向中央近傍＞熱風を吹き付けた主面近傍  となる。
【００５３】
上記傾向を踏まえると、マットの第２の主面に当たるように風速１．５ｍ／ｓ以上で熱風を吹き付けると、マットの第１の主面近傍に無機バインダーが偏るため、スキン層の厚さＸが大きくなる。そして、スキン層の厚さＺが最も小さくなるので、スキン層の厚さＹも含めたＸ＞Ｙ＞Ｚの関係式を満たす保持シール材となる。
また、無機粒子の付着率がα＞β＞γの関係式を満たす保持シール材とすることもできる。
【００５４】
加熱熱風乾燥における風速は、１．５〜２．５ｍ／ｓであることが望ましい。
加熱熱風乾燥の際には、マットを、通気孔を有する板で上下から挟み、マットに過剰な負荷がかからないようにした状態で、マットの一方の主面（望ましくは第２の主面）側から他方の主面側に向けて熱風を吹き付け、通気孔からマットに熱風を通気することが望ましい。
【００５５】
これまでの工程までを経たマットは、本実施形態の保持シール材となる。
また、図１に示すような凸部と凹部を備えた形状の保持シール材とするためには、保持シール材を所定の形状に切断する切断工程を更に行えばよい。
【００５６】
（排ガス浄化装置）
本発明の第一実施形態に係る保持シール材は、排ガス浄化装置の保持シール材として使用される。
以下、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置について説明する。
図４は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
図４に示すように、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置１００は、ケーシング１２０と、ケーシング１２０に収容された排ガス処理体１３０と、排ガス処理体１３０及びケーシング１２０の間に配設された保持シール材１とを備えている。
排ガス処理体１３０は、多数のセル１３１がセル壁１３２を隔てて長手方向に並設された柱状のものである。なお、ケーシング１２０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になる。
【００５７】
なお、図４に示す排ガス浄化装置１００では、排ガス処理体１３０として、各々のセルにおけるいずれか一方が封止材１３３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）を用いているが、いずれの端面にも封止材による目封じがなされていない触媒担体を用いてもよい。
【００５８】
図４に示す排ガス浄化装置１００では、保持シール材として、図１に示した保持シール材１が用いられている。
保持シール材１は、第１の主面１４がケーシング側、第２の主面１６が排ガス処理体側になるように配置されていることが好ましい。
保持シール材の第２の主面近傍は相対的に柔らかく曲げやすいため、急な角度で曲がることになる排ガス処理体側に配置されることが好ましいためである。
【００５９】
上述した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４を参照して以下に説明する。
図４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４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）１３０の排ガス流入側端面１３０ａに開口した一のセル１３１に流入し、セル１３１を隔てるセル壁１３２を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁１３２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１３０ｂに開口した他のセル１３１から流出し、外部に排出される。
【００６０】
次に、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体（ハニカムフィルタ）及びケーシングについて説明する。
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、本発明の第一実施形態に係る保持シール材として既に説明しているので省略する。
【００６１】
まず、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体について説明する。
図５は、本発明の第一実施形態に係る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５に示すように、排ガス処理体（ハニカムフィルタ）１３０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、ハニカムフィルタ１３０の外周には、ハニカムフィルタ１３０の外周部を補強したり、形状を整えたり、ハニカムフィルタ１３０の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１３４が設けられている。
なお、ハニカムフィルタ１３０の内部の構成については、上述した本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の説明で既に述べた通りである（図４参照）。
【００６２】
次に、排ガス浄化装置を構成するケーシングについて説明する。
ケーシング１２０は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、図６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、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（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、排ガス処理体の端面の直径と排ガス処理体に巻付けられた状態の保持シール材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好ましい。
【００６３】
続いて、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
図６は、本発明の第一実施形態に係る排ガス浄化装置の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。図６では、内径が一定である略円筒状のケーシングを用いた例を示している。
【００６４】
まず、図１に示した保持シール材１を排ガス処理体（ハニカムフィルタ）１３０の周囲に巻き付けることにより、巻付体（保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体）１５０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１３０の外周に、保持シール材１を凸部１７と凹部１８とが嵌合するようにして巻き付ける。
巻き付け工程においては、保持シール材１の第２の主面１６が排ガス処理体１３０の外周に接するように巻き付けることが好ましい。
その結果、保持シール材１が巻き付けられた排ガス処理体１３０である巻付体１５０を作製することができる。
【００６５】
次に、作製した巻付体１５０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ケーシング１２０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、ケーシング１２０の内径は、保持シール材１を巻き付けた排ガス処理体１３０の保持シール材１の厚さを含めた最外径より少し小さくなっている。
以上の方法により、図４に示した排ガス浄化装置１００を製造することができる。
【００６６】
収容工程に関し、巻付体をケーシングに収容する方法としては、例えば、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）、巻付体をケーシングの内部に挿入した後、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）、ケーシングを、第１のケーシング及び第２のケーシングの２つの部品に分離可能な形状としておき、巻付体を第１のケーシング上に載置した後に第２の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。
【００６７】
以下に、本発明の第一実施形態に係る保持シール材、該保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
（１）本実施形態の保持シール材では、無機繊維の周囲に無機粒子を含むスキン層がコートされており、無機繊維のスキン層の厚さが第１の主面近傍で厚くなっている。
スキン層の厚さが厚い第１の主面近傍では、無機粒子の付着量が多いために無機繊維表面の凹凸が大きくなり、無機繊維間の摩擦が上がり、面圧が非常に高くなる。
また、保持シール材の厚さ方向中央近傍及び第２の主面近傍では、スキン層の厚さが第１の主面近傍におけるスキン層の厚さよりも薄くなっている。
スキン層の厚さが薄いと、無機粒子の付着量が少ないため、保持シール材が曲げやすくなる。
また、厚さ方向中央近傍及び第２の主面近傍でも無機粒子の付着により面圧の向上効果が得られている。
このように、無機繊維のスキン層の厚さを保持シール材の厚み方向にわたって変化させることによって、面圧の向上効果を有し、かつ、曲げやすい保持シール材とすることができる。
【００６８】
（２）本実施形態の保持シール材では、無機粒子の付着率が第１の主面近傍で高くなっていることが望ましい。
無機繊維の太さが保持シール材の厚さ方向にわたって異なる場合、具体的には、第１の主面近傍における無機繊維の太さが細い場合には、無機繊維のスキン層の厚さの大小関係と無機粒子の付着率の大小関係が異なることがある。
無機繊維のスキン層の厚さの大小関係を満たすと同時に無機粒子の付着率の大小関係を満たすように無機粒子を付着させると、無機粒子の付着量が相対的に多い第１の主面近傍における面圧向上効果、及び、無機粒子の付着量が相対的に少ない保持シール材の厚さ方向中央近傍及び第２の主面近傍における曲げやすさの向上効果がさらに好適に得られる。
【００６９】
（３）本実施形態の保持シール材では、保持シール材全体における上記無機粒子の付着率が０．３〜４．０重量％であることが望ましい。
無機粒子の付着量が保持シール材全体として０．３重量％未満であると、スキン層の厚さを保持シール材の厚み方向にわたって変化させたとしても、保持力が不足する場合がある。
また、無機粒子の付着量が保持シール材全体として４．０重量％を超えると、スキン層の厚さを保持シール材の厚み方向にわたって変化させたとしても、保持シール材が曲げにくい場合がある。
【００７０】
（４）本実施形態の保持シール材は、ニードルパンチング処理が施された無機繊維からなるマットから得られた保持シール材である。
ニードルパンチング処理を行うことによって繊維同士を交絡させ、保持シール材の嵩を適度に減少させることができ、キャニングにおける作業効率を上げることができるとともに、無機繊維の絡み合いに起因して保持シール材の面圧を高くすることができる。
【００７１】
（５）本実施形態の保持シール材の製造方法では、マット準備工程、含浸工程、脱水工程、乾燥工程を経て保持シール材を製造する。
特に、乾燥工程における加熱熱風乾燥の条件を変更することによって、スキン層の厚さＸ、Ｙ，Ｚ及び無機粒子の付着率α、β、γを調整することができ、本実施形態の保持シール材を製造することができる。
【００７２】
（６）本実施形態の保持シール材での製造方法では、無機粒子がアルミナ粒子であり、無機バインダー中でのアルミナ粒子の二次粒子の形状が鎖状である。
鎖状のアルミナ粒子を用いると、二次粒子同士の絡みが大きく、粒子同士が接合しながら無機繊維表面に付着するため、スキン層の厚さの均一性を高めることができる。そのため、保持シール材の特性が安定して発揮される。
【００７３】
（７）本実施形態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との間に配設され、上記排ガス処理体を保持する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、本実施形態の保持シール材である。
保持シール材として本実施形態の保持シール材が用いられていると、保持シール材が排ガス処理体に巻きジワや割れがない状態で巻きつけられており、かつ、排ガス処理体が高い保持力で保持されてなる排ガス浄化装置とすることができる。
【００７４】
以下、本発明の第一実施形態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。
【００７５】
（実施例１）
（ａ）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。
（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。
【００７６】
（ａ−２）圧縮工程
上記工程（１）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。
【００７７】
（ａ−３）ニードルパンチング工程
上記工程（２）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。
【００７８】
（ａ−４）焼成工程
上記工程（３）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。
【００７９】
（ａ−５）切断工程
上記工程（４）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。
【００８０】
（ｂ）含浸工程
市販のアルミナゾル（日産化学株式会社製  アルミナゾル溶液ＡＳ５５０（固形分濃度：１５重量％））を水で希釈することにより固形分濃度１重量％として、無機粒子及び水を含む無機バインダーを調製した。この無機バインダーをカーテンコート法によりマットと接触させ、マットに無機バインダーを含浸させた。
【００８１】
（ｃ）脱水工程
無機バインダーが付着したマットを脱水機で吸引脱水することにより、無機バインダーが無機繊維の重量１００重量％に対して５０重量％付着した状態となるように調整した。
無機バインダー中の無機粒子の固形分濃度が１重量％であるので、無機粒子の無機繊維単位重量当たりの付着量は固形分換算で０．５ｇ／１００ｇとなる。
【００８２】
（ｄ）乾燥工程
次に、無機バインダーが付着したマットを温度１３０℃、風速２．０ｍ／ｓで加熱熱風乾燥することにより、無機粒子が付着されたマットが得られた。
乾燥工程においては、マットを、通気孔を有する板で上下から挟み、マットに過剰な負荷がかからないようにした状態で、マットの一方の主面（第２の主面となる面）側から他方の主面（第１の主面となる面）側に向けて熱風を吹き付け、通気孔からマットに熱風を通気した。
【００８３】
（ｅ）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７７６ｍｍ×幅２９０ｍｍであって、一端に、長さＬが４０ｍｍ、幅Ｗが１００ｍｍ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。
【００８４】
（実施例２、３）
脱水工程において、吸引脱水条件を変更することによって、無機粒子の無機繊維単位重量当たりの付着量を変更した他は実施例１と同様にして保持シール材を作製した。
実施例２においては、無機バインダーが無機繊維の重量１００重量％に対して１００重量％付着した状態となるように調整した。
無機バインダー中の無機粒子の固形分濃度が１重量％であるので、無機粒子の無機繊維単位重量当たりの付着量は固形分換算で１．０ｇ／１００ｇとなる。
実施例３においては、無機バインダーが無機繊維の重量１００重量％に対して３００重量％付着した状態となるように調整した。
無機バインダー中の無機粒子の固形分濃度が１重量％であるので、無機粒子の無機繊維単位重量当たりの付着量は固形分換算で３．０ｇ／１００ｇとなる。
【００８５】
（比較例１）
マットに無機バインダーを含浸させる含浸工程、脱水工程、乾燥工程を行わない他は実施例１と同様にして保持シール材を作製した。
【００８６】
（比較例２）
乾燥工程における加熱熱風乾燥の条件を、温度１３０℃、風速１．２ｍ／ｓに変更して、保持シール材の厚さ方向に対する無機粒子の付着率が均一になるようにした他は実施例２と同様にして保持シール材を作製した。
【００８７】
（比較例３）
乾燥工程における加熱熱風乾燥の条件を、温度１３０℃、風速１．２ｍ／ｓに変更して、保持シール材の厚さ方向に対する無機粒子の付着率が均一になるようにした他は実施例３と同様にして保持シール材を作製した。
【００８８】
各実施例及び比較例において作製した保持シール材について、以下の評価を行った。
【００８９】
（スキン層の厚さの測定）
本発明の第一実施形態の保持シール材の説明において記載したように、保持シール材の第１の主面近傍、保持シール材の厚さ方向中央近傍、保持シール材の第２の主面近傍のそれぞれに存在する無機繊維の断面を観察してスキン層の厚さを測定した。
図７（ａ）は、無機繊維の断面の一部をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて撮影した写真の一例であり、加速電圧２００ｋＶ、倍率５００００倍で撮影した写真である。なお、図７（ａ）に示す写真は、実施例３と同様に無機粒子の無機繊維単位重量当たりの付着量が固形分換算で３．０ｇ／１００ｇとなる条件で作製した保持シール材の断面写真である。
この写真には無機繊維２１及びスキン層２２が映っており、１つの測定位置におけるスキン層の厚さを両矢印で示している。
スキン層の厚さは、図３に示すように一つの無機繊維に対して３カ所の測定位置で測定し、３カ所で測定したスキン層の厚さの平均値をその無機繊維のスキン層の厚さとした。
また、各領域における無機繊維を５本抜き取り５本の無機繊維のスキン層の厚さの平均値を各領域のスキン層の厚さ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とした。
【００９０】
図７（ｂ）はスキン層の厚さの測定における局所的な凸部の取り扱いの一例を示す写真である。
図７（ｂ）に示す写真では局所的に盛り上がった凸部が観察されるが、そのような凸部はスキン層の厚さの測定において考慮せず、図７（ｂ）に両矢印で示す幅をスキン層の厚さとする。
ＴＥＭを用いた写真撮影の前処理方法としては、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）で無機繊維の断面を削り出し加工して観察する方法を挙げることができる。
【００９１】
（無機粒子の付着率の測定）
無機繊維に付着した無機粒子としてのアルミナの付着率を、ＪＩＳ  Ｋ  １４５０に記載の方法に準じて、アルカリ溶融／酸溶解／亜鉛標準溶液による逆滴定（キレート滴定法）により求めた。
具体的には、保持シール材の第１の主面近傍、保持シール材の厚さ方向中央近傍、保持シール材の第２の主面近傍のそれぞれから、保持シール材０．２ｇをサンプルとして採取した。
各サンプルについてキレート滴定法によりアルミニウム濃度を求めた。
別途、無機バインダーを含浸させていない、無機粒子付着前のマット０．２ｇをサンプルとして準備し、同様にしてキレート滴定法によりアルミニウム濃度を求めた。
無機粒子の付着前、付着後でのアルミニウム濃度を比較することによって無機粒子の付着量を求め、無機粒子の付着率を各領域について算出した。
また、保持シール材の厚さ方向にわたる全体を含むサンプルを用いることにより、保持シール材全体における無機粒子の付着率も算出した。
【００９２】
（面圧試験）
各実施例及び比較例で得られた保持シール材について、以下の方法により、面圧を測定した。
面圧を測定するサンプルとして、保持シール材を１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切断したものを用いた。
なお、面圧の測定には、サンプルを圧縮する板の部分に加熱ヒーターを備えた熱間面圧測定装置を使用した。
【００９３】
まず、室温状態で、サンプルの嵩密度（ＧＢＤ）が０．４ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮し、１０分間保持した。なお、サンプルの嵩密度は、「嵩密度＝サンプルの重量／（サンプルの面積×サンプルの厚さ）」で求められる値である。
【００９４】
次に、サンプルを圧縮した状態で４０℃／ｍｉｎで片面９００℃、片面６５０℃まで昇温しながら、嵩密度を０．２７３ｇ／ｃｍ３まで開放した。そして、サンプルを温度片面９００℃、片面６５０℃、嵩密度０．２７３ｇ／ｃｍ３の状態で５分間保持した。
【００９５】
その後、１ｉｎｃｈ（２５．４ｍｍ）／ｍｉｎで嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮し、その時の荷重を測定した。得られた荷重をサンプルの面積で除算することにより、面圧（ｋＰａ）を求めた。その結果を下記の表１に示す。
【００９６】
（せん断強度測定試験）
せん断強度測定試験は、図８に示すせん断強度試験器を用いて行った。
【００９７】
図８は、せん断強度試験機を模式的に示す側面図である。
【００９８】
図８に示すせん断強度試験機７０は、一方の主面のみに７７個の円錐状の突起（底面の直径１ｍｍ×高さ１．６ｍｍ）７２が形成されたＳＵＳ製の２枚の板材（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ）７１ａ、７１ｂと、両主面にそれぞれ７７個の円錐状の突起（底面の直径１ｍｍ×高さ１．６ｍｍ）７２が形成されたＳＵＳ製の中間板材（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ）７３とから構成されている。
せん断強度試験機７０を用いたせん断強度の測定は、次のようにして行った。
【００９９】
まず、製造した保持シール材を平面視寸法５０ｍｍ×５０ｍｍに打ち抜き、せん断強度測定用サンプルとした。
一方の板材７１ａの突起７２が形成された主面上に一の測定用サンプル８０を載せ、その上に両面に突起７２が形成された中間板材７３を載せることにより、一の測定用サンプル８０を所定の間隔ｇをもって挟み込んだ。
次いで、中間板材７３上にもう一つの測定用サンプル８０を載せ、さらにこの測定用サンプル８０の上に、他方の板材７１ｂを所定の間隔ｇをもって載せた。
これにより、三枚の板材のそれぞれの間に一枚ずつ合計二枚の測定用サンプル８０を挟み込み、圧縮した。
この際、圧縮された各々のサンプル８０の密度が０．４ｇ／ｃｍ３となるように、三枚の板材の間隔を調整した。
【０１００】
次いで、上下２枚の板材７１ａ、７１ｂと中間板材７３とを互いに逆の方向（図８中、矢印ｔの方向）に引っ張り、その際に生じる応力（Ｎ）を測定した。
【０１０１】
（曲げ性の評価）
曲げ性の評価は、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示す曲げ性評価試験機を用いて行った。
【０１０２】
図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は、曲げ性評価試験機を模式的に示す側面図である。
図９（ａ）に示す曲げ性評価試験機９０は、曲げ性を測定する対象の保持シール材よりも大きい布９４と、布９４の両端の支点９１及び支点９２、並びに、支点９１及び支点９２に連結されており、支点９１及び支点９２を上方へ引っ張り上げる引っ張り開始点９３を備える。
引っ張り開始点９３は図示しない変位測定部と荷重測定部に繋がっており、引っ張り開始点９３の上方への移動に伴い、引っ張り開始点の変位と引っ張り開始点に加わる荷重が測定されるようになっている。変位測定部と荷重測定部としては、一般的に用いられる変位−荷重測定機が使用可能である。
【０１０３】
曲げ性の評価を行う際には、布９４の上に、布９４の大きさよりも小さく裁断した保持シール材１を載置した。保持シール材１は、第１の主面が布側（下側）に向くように載置した。
そして、保持シール材１の第２の主面上に、円柱状の排ガス処理体を模擬した金属柱９５を固定載置した。
図面では、金属柱９５は空間上に描いているが、金属柱９５は硬質平板にアングルで円柱断面部を固定された状態となっている。図面では硬質平板やアングルは省略している。
そして、金属柱９５は曲げ性評価試験において移動できないようになっている。
本実施例及び比較例では、保持シール材の大きさは５０ｍｍ×１５０ｍｍ、排ガス処理体の大きさは９０ｍｍφとした。
【０１０４】
曲げ性の評価試験前は、図９（ａ）に示すように、曲げ性評価試験機の布９４は硬質平板の上に置かれており、布９４及び保持シール材１は平坦となっている。
引っ張り開始点９３と支点９１及び支点９２の間は弛緩している。
ここで、引っ張り開始点９３を上方に移動させると、支点９１及び支点９２が持ち上げられる。
そして、図９（ｂ）に示すように、保持シール材１が金属柱９５に接すると、保持シール材１及び布９４が曲がる方向に力が加わる。さらに引っ張り開始点を持ち上げると、図９（ｃ）に示すように、保持シール材１は金属柱９５の外周面に沿って巻き付けられるようになる。
なお、引っ張り開始点９３の移動速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。
【０１０５】
図１０は、荷重と変位の関係を模式的に示すグラフである。
図１０には、保持シール材が硬く曲げにくい場合のグラフを左側、保持シール材が柔らかく曲げやすい場合のグラフを右側に描いている。
縦軸に引っ張り開始点に加わった荷重、横軸に引っ張り開始点の変位をとってグラフを描き、荷重が１００Ｎになった時点で測定を終了する。
そして、荷重が１００Ｎになるまでの変位と荷重の関係の積分値（図１０においてハッチングで示す部分の面積）を求めて、積分値から力のモーメント（Ｎ・ｍ）を算出する。
求めた力のモーメントは保持シール材の曲げ性を評価する指標として使用することができる。力のモーメントの値が小さいほど柔らかく曲げやすい保持シール材であるといえる。
【０１０６】
各実施例及び比較例の保持シール材の特性及び評価結果を表にまとめて示した。
表中の「判定」の欄には、保持シール材の面圧、せん断強度及び曲げ性の評価結果から、排ガス処理体を保持する際の保持力及び排ガス処理体に保持シール材を巻き付ける際の巻きつけ性について評価し、合格する場合に○、不合格の場合に×で示した。
【０１０７】
【表１】
0005926084.tif 000002
【０１０８】
実施例１〜３で作製した保持シール材では、スキン層の厚さＸ、Ｙ、Ｚの間にＸ＞Ｙ＞Ｚの関係が成り立っており、かつ、無機粒子の付着率α、β、γの間にα＞β＞γの関係が成り立っていた。その結果、面圧の大きさが、「第１の主面近傍＞厚さ方向中央近傍＞第２の主面近傍」となっていた。また、せん断強度、曲げ性の値がともに好適な値であり、排ガス処理体の保持力の観点及び巻きつけ性の観点の両方において優れる保持シール材となっていた。
【０１０９】
比較例１で作製した保持シール材では、マットに無機バインダーが含浸されておらず、無機繊維に無機粒子が付着していない。そのため、面圧が低く、せん断強度が不足しており、排ガス処理体の保持力が低くなっていた。
比較例２及び比較例３で作製した保持シール材では、無機粒子が保持シール材の厚さ方向に対してほぼ均一に付着しており、スキン層の厚さＸ、Ｙ、Ｚの間にＸ＞Ｙ＞Ｚの関係が成り立っていない。
そのため、保持シール材が硬く、曲げ性の評価の際に保持シール材にしわや割れが発生してしまい、巻きつけ性の観点で好ましくない結果であった。
【０１１０】
（第二実施形態）
以下、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の一実施形態である第二実施形態について説明する。
本実施形態の保持シール材は、本発明の第一実施形態の保持シール材とその構成はほぼ同様であるが、さらに有機バインダーを含んでいる点が異なる。
【０１１１】
有機バインダーとしては、アクリル系ラテックスやゴム系ラテックス等を水に分散させたエマルジョンを用いることができる。
有機バインダーを無機繊維に付着させる方法及び手順は特に限定されるものではないが、例えば、本発明の第一実施形態の保持シール材の製造方法における脱水工程の後に、マットの第１の主面側及び第２の主面側から、有機バインダーを含む液を噴霧して吹き付ける方法が挙げられる。
その後、無機バインダー及び有機バインダーに含まれる水分を乾燥させるための乾燥工程を行えばよい。
【０１１２】
本実施形態の排ガス浄化装置は、本実施形態の保持シール材を使用しているほかは本発明の第一実施形態の排ガス浄化装置と同様であるのでその詳細な説明は省略する。
【０１１３】
以下に、本発明の第二実施形態に係る保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
本実施形態においては、第一実施形態に記載した（１）〜（７）の効果を奏するとともに、以下の効果を奏する。
（８）本実施形態の保持シール材は、さらに有機バインダーを含む。
有機バインダーを無機繊維に付着させることによって、無機繊維同士の交絡構造をより強固なものとすることができるともに、保持シール材の嵩高さを抑えることができる。
【０１１４】
以下、本発明の第二実施形態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。
【０１１５】
（実施例４）
上述した実施例１における（ａ）マット準備工程、（ｂ）含浸工程、（ｃ）脱水工程までを実施例１と同様に行った。
なお、含浸工程で用いる無機バインダーの濃度は実施例２と同様にして、無機粒子の付着量が実施例２と同様になるようにした。
続いて、アクリルゴムを水に分散させたラテックス（日本ゼオン株式会社製  ＬＸ−８１１Ｈ）を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が１重量％の有機バインダー含有液を調製し、無機繊維の単位重量当たりの有機バインダーの付着量が固形分換算で１．０ｇ／１００ｇとなるように、有機バインダー含有液をマットの上面及び下面にスプレーした。
このようにして得られた、無機バインダーと有機バインダーが付着したマットに対して、実施例１と同様にして（ｄ）乾燥工程、（ｅ）裁断処理を行うことにより、保持シール材の製造を完了した。
【０１１６】
（評価結果）
実施例４で製造した保持シール材は、無機粒子の付着率が全体で１．０重量％、第１の主面近傍で１．６重量％（α＝１．６重量％）、マットの厚さ方向中央近傍で１．０重量％（β＝１．０重量％）、第２の主面近傍で０．４重量％（γ＝０．４重量％）であった。
スキン層の厚さは第１の主面近傍で１１０ｎｍ（Ｘ＝１１０ｎｍ）、マットの厚さ方向中央近傍で７０ｎｍ（Ｙ＝７０ｎｍ）、第２の主面近傍で５０ｎｍ（Ｚ＝５０ｎｍ）であった。
【０１１７】
有機バインダーの付着率はマットの全体で１重量％であった。
なお、有機バインダーの付着率については、有機バインダー及び無機バインダーが付着したマットを、１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに切断し、切断したサンプルを、酸化性雰囲気、７００℃で加熱して重量減少量を測定し、その結果より算出した。
【０１１８】
面圧は全体で６２０ｋＰａ、第１の主面近傍で６６０ｋＰａ、マットの厚さ方向中央近傍で６３０ｋＰａ、第２の主面近傍で５５０ｋＰａであった。
せん断強度は１１７ｋＰａであった。
曲げ性は１８５Ｎ・ｍｍであった。
これらの結果から、せん断強度、曲げ性の値がともに好適な値であり、排ガス処理体の保持力の観点及び巻きつけ性の観点の両方において優れる保持シール材となっていたことがわかった。
【０１１９】
（第三実施形態）
以下、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の一実施形態である第三実施形態について説明する。
本実施形態の保持シール材は、無機繊維としてガラス繊維とアルミナ繊維を含んでおり、第１の主面近傍では、第２の主面近傍に比べて、重量比で、ガラス繊維がより多く存在している点が異なる。
【０１２０】
図１１は、本発明の第三実施形態に係る保持シール材を厚さ方向に沿って切断したときの断面を模式的に示す一部断面斜視図である。
本実施形態の保持シール材２は、本発明の第一実施形態の保持シール材１と同様に、平面視略矩形の平板状であり、ガラス繊維２１０ａとアルミナ繊維２１０ｂとが混在してなるものである。
より詳細には、保持シール材２は、ガラス繊維２１０ａがアルミナ繊維２１０ｂより重量比で多く存在している第１のマット２２０ａと、アルミナ繊維２１０ｂがガラス繊維２１０ａより重量比で多く存在している第２のマット２２０ｂとから構成されている。
保持シール材の第１の主面２１１の側には第１のマット２２０ａが、第２の主面２１２の側には第２のマット２２０ｂが存在している。
そのため、保持シール材の第１の主面近傍２１４では、第２の主面近傍２１６に比べて、重量比で、ガラス繊維が多く存在している。
また、保持シール材の厚さ方向中央近傍２１５には第２のマット２２０ｂが存在しており、無機繊維の組成は第２の主面近傍２１６における無機繊維の組成と同様になっている。
なお、線２１３は保持シール材２の厚さ方向の中央線である。
【０１２１】
本実施形態の保持シール材２において、第１のマット２２０ａでは無機繊維への無機粒子の付着量が多く、第２のマット２２０ｂでは無機繊維への無機粒子の付着量は少ない。
第１のマット２２０ａ内、第２のマット２２０ｂ内においては、無機粒子は無機繊維に均一に付着している。
そのため、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さＸ、保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機繊維のスキン層の厚さＹ、第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さＺの間には、Ｘ＞Ｙ＝Ｚの関係が成り立っている。
また、第１の主面近傍における無機粒子の付着率α、保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機粒子の付着率β、第２の主面近傍における無機粒子の付着率γの間には、α＞β＝γの関係が成り立っている。
【０１２２】
本実施形態の保持シール材の製造方法の一例を以下に説明する。
本実施形態の保持シール材の製造方法は、無機繊維及び無機粒子を含み、上記無機繊維の周囲に無機粒子を含むスキン層がコートされてなる第１のマットを準備する第１のマット準備工程と、
無機繊維を含み、上記無機繊維の周囲に上記第１のマットのスキン層よりも薄いスキン層がコートされてなる、又は、上記無機繊維の周囲にスキン層がコートされていない第２のマットを準備する第２のマット準備工程と、
上記第１のマット及び上記第２のマットを積層する工程を含むことを特徴とする。
【０１２３】
（１）第１のマット準備工程
（１−１）混合液調製工程
アルミナ繊維と、シリカ繊維と、有機バインダーと、無機粒子及び水を含む無機バインダーと、水とを原料液中の無機繊維（アルミナ繊維及びシリカ繊維）の含有量が所定の値となるように混合し、攪拌機で攪拌することで混合液を調製する。
【０１２４】
（１−２）抄造工程
次に、底面にろ過用のメッシュが形成された成形槽に混合液を流し込んだ後に、混合液中の水をメッシュを介して脱水することにより第１のマット前駆体を作製する。
【０１２５】
（１−３）加熱圧縮工程
第１のマット前駆体を所定の条件で加熱圧縮して所定の嵩密度を有するマットを作製する。この工程を経ることにより、アルミナ繊維及びシリカ繊維が、有機バインダー及び無機バインダーを介して互いに固着され、第１のマットの形状が保持されることになる。
このようにして作製された第１のマットに含まれる無機繊維の周囲には、無機バインダー由来の無機粒子を含むスキン層がコートされている。
【０１２６】
（２）第２のマット準備工程
（２−１）混合液調製工程
混合液調製工程において、第１のマット準備工程と比較して、アルミナ繊維が多く、シリカ繊維が少なくなるようにアルミナ繊維とシリカ繊維を配合する。また、無機バインダーの配合量を第１のマット準備工程における無機バインダーの配合量よりも少なくする、又は、無機バインダーを配合しない。その他は、第１のマット準備工程の混合液調製工程（１−１）と同様にして混合液を調整する。以下、第１のマット準備工程と同様にして抄造工程及び加熱圧縮工程を行い所定の嵩密度を有するマットを作製する。
このようにして作製された第２のマットには、アルミナ繊維が相対的に多く含まれており、また、
第２のマットに含まれる無機繊維の周囲には、無機バインダー由来の無機粒子を含むスキン層が薄くコートされている、または、コートされていない。
【０１２７】
（３）積層工程
第１のマット及び第２のマットを積層して一体化させ、積層体を作製する。
一体化の方法は特に限定されるものではなく、糸縫い、粘着テープによる接合、接着剤による接着等の方法が挙げられる。
【０１２８】
（４）切断工程
積層体を切断して所定の大きさを有する保持シール材を製造する。この際、保持シール材の端面のうち、一方の端面の一部に凸部が形成され、他方の端面の一部に凸部と嵌合する形状の凹部が形成されるようにして切断する。
【０１２９】
このようにして製造された保持シール材は、第１のマットが第１の主面側となり、第２のマットが第２の主面側となる。そして、第１のマットでは無機繊維への無機粒子の付着量が多く、第２のマットでは無機繊維への無機粒子の付着量は少ない、又は、無機粒子が付着していない。
【０１３０】
本実施形態の排ガス浄化装置は、本実施形態の保持シール材を使用しているほかは本発明の第一実施形態の排ガス浄化装置と同様であるのでその詳細な説明は省略する。
【０１３１】
以下に、本発明の第三実施形態に係る保持シール材、保持シール材の製造方法及び排ガス浄化装置の作用効果について列挙する。
本実施形態においては、本発明の第一、第二実施形態に記載した（１）〜（５）、（７）、（８）の効果を奏するとともに、以下の効果を奏する。
（９）本実施形態の保持シール材は、無機繊維として、ガラス繊維とアルミナ繊維を含み、上記第１の主面近傍では、上記第２の主面近傍に比べて、重量比で、上記ガラス繊維がより多く存在している。
このような構成とした保持シール材を、ケーシング側に第１の主面を配置し、排ガス処理体側に第２の主面を配置して排ガス処理体に巻きつけてケーシング内に収容させて排ガス浄化装置とすると、ケーシング側での保持力が高く、排ガス処理体側での耐熱性及び曲げ易さに優れた排ガス浄化装置となる。
【０１３２】
（１０）本実施形態の保持シール材の製造方法は、無機繊維及び無機粒子を含み、上記無機繊維の周囲に無機粒子を含むスキン層がコートされてなる第１のマットを準備する第１のマット準備工程と、無機繊維を含み、上記無機繊維の周囲に上記第１のマットのスキン層よりも薄いスキン層がコートされてなる、又は、上記無機繊維の周囲にスキン層がコートされていない第２のマットを準備する第２のマット準備工程と、上記第１のマット及び上記第２のマットを積層する工程を含む。
無機繊維のスキン層の厚さが異なる複数のマットを積層することにより、第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さが厚く、第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さが薄い保持シール材を製造することができる。
【０１３３】
（その他の実施形態）
本発明の第一、第二実施形態の保持シール材におけるスキン層の厚さは、Ｘ＞Ｙ＞Ｚであったが、スキン層の厚さがＸ＞Ｙ＝Ｚである保持シール材も本発明の保持シール材に含まれる。
また、本発明の第一、第二実施形態の保持シール材における無機粒子の付着率がα＞β＝γである保持シール材も本発明の保持シール材に含まれる。
【０１３４】
スキン層の厚さ及び無機粒子の付着率を上記のような関係にする方法の例としては以下の方法が挙げられる。
本発明の第一実施形態の保持シール材の製造方法で説明した、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複数枚準備する。
続いて、無機バインダー中の無機粒子の濃度を調整したうえで無機バインダーをマットに含浸させて無機繊維のスキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が異なるマットとする。例えば、１枚はスキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が大きく、２枚はスキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が小さいマットとする。そして、スキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が大きいマットが第１の主面側に位置するように、保持シール材の厚さ方向中央近傍及び第二の主面近傍に残りの２枚のマットが位置するように積層を行うことによってスキン層の厚さが上記関係となる保持シール材を製造することができる。
【０１３５】
また、スキン層の厚さＺ＝０である保持シール材及び無機粒子の付着率γ＝０である保持シール材も本発明の保持シール材に含まれる。
このような保持シール材を製造するためには、無機粒子が付着していないマットが第２の主面近傍に位置するように積層を行えばよい。
【０１３６】
本発明の第三実施形態の保持シール材において、無機繊維を１種類のみ含む場合も本発明の保持シール材に含まれる。
また、本発明の第三実施形態の保持シール材におけるスキン層の厚さが、Ｘ＞Ｙ＞Ｚである保持シール材、及び、無機粒子の付着率がα＞β＞γである保持シール材も本発明の保持シール材に含まれる。
このような保持シール材を製造する方法としては以下の方法が挙げられる。
まず、第二のマットに無機バインダーを含浸させて、本発明の第一実施形態の保持シール材の製造方法において説明したように加熱熱風乾燥の条件を変更することによって第二のマット内でスキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が厚さ方向に変化した第二のマットを作製する。続いて、スキン層の厚さが大きく無機粒子の付着率が高い面が第一のマットに接するように積層する。
若しくは、スキン層の厚さ及び無機粒子の付着率が異なるマットを三種類以上用意し、第一の主面近傍にスキン層の厚さが大きいマットを、保持シール材の厚さ方向中央近傍にスキン層の厚さが中程度のマットを、第二の主面近傍にスキン層の厚さが小さいマットを配置して積層する方法を用いてもよい。
【０１３７】
無機バインダー中での無機粒子の二次粒子の形状は、上述した鎖状のもののほか、繊維状、棒状、数珠状、羽毛状、塊状のものであってもよい。
【０１３８】
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
アルミナシリカ繊維の組成比としては、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。
【０１３９】
シリカ繊維には、シリカ以外に、例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の添加剤が含まれていてもよい。
生体溶解性繊維は、例えば、シリカ等のほかに、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から選ばれた少なくとも一種の化合物を含む無機繊維である。
【０１４０】
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。
【０１４１】
生体溶解性繊維の具体的な組成としては、シリカ６０〜８５重量％、並びに、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ばれる少なくとも一種の化合物１５〜４０重量％を含む組成が挙げられる。上記シリカとは、ＳｉＯ又はＳｉＯ２のことをいう。
【０１４２】
上記アルカリ金属化合物としては、例えば、Ｎａ、Ｋの酸化物等が挙げられ、上記アルカリ土類金属化合物としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａの酸化物等が挙げられる。上記ホウ素化合物としては、Ｂの酸化物等が挙げられる。
【０１４３】
生体溶解性繊維の組成において、シリカの含有量が、６０重量％未満では、ガラス溶融法で作製しにくく、繊維化しにくい。
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に構造的にもろく、また、生理食塩水に溶け易い、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ばれる少なくとも一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易くなりすぎる傾向にある。
【０１４４】
一方、シリカの含有量が８５重量％を超えると、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ばれる少なくとも一種の化合物の割合が相対的に低くなるので生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにく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。
【０１４５】
また、生体溶解性繊維の組成において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ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が、１５〜４０重量％であることが望ましい。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ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が１５重量％未満であると、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶けにくくなる。
【０１４６】
一方、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ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると、ガラス溶融法では作製しにくく、繊維化しにくい。また、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ばれる少なくとも一種の化合物の含有量が４０重量％を超えると構造的にもろく、生体溶解性繊維が生理食塩水に溶け易くなりすぎる。
【０１４７】
上記生体溶解性繊維の生理食塩水に対する溶解度は、３０ｐｐｍ以上であることが望ましい。生体溶解性繊維の溶解度が３０ｐｐｍ未満では、無機繊維が体内に取り込まれた場合に、体外へ排出されにくく、健康上好ましくないからである。
【０１４８】
ガラス繊維は、シリカとアルミナとを主成分とし、アルカリ金属のほかに、カルシア、チタニア、酸化亜鉛等含むガラス状の繊維である。
【０１４９】
本発明の実施形態に係るマットの目付量（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。マットの目付量が２００ｇ／ｍ２未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではなく、マットの目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、マットの嵩が低くなりにくい。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。
【０１５０】
また、マットの嵩密度（キャニングの前の保持シール材の嵩密度）についても、特に限定されないが、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。マットの嵩密度が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、マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、マットの嵩密度が０．５０ｇ／ｃｍ３を超えると、マットが硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。
【０１５１】
本発明の実施形態に係るマットの厚さは、特に限定されないが、３．０〜５０ｍｍであることが望ましく、６．０〜２０ｍｍであることがより望ましい。
マットの厚さが３．０ｍｍ未満であると、保持シール材としての保持力が充分ではない。そのため、このようなマットを保持シール材として用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体がケーシングから脱落しやすくなる。また、マットの厚さが５０ｍｍを超えると、マットが厚すぎるため、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、マットが割れやすくなる。
【０１５２】
有機バインダーを使用する場合、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。
上記有機バインダーのなかでは、ゴム系樹脂（ラテックス）等が好ましい。有機バインダーを含有する有機バインダー含有液としては、例えば、カルボキシメチルセルロース又はポリビニルアルコール等の水溶性有機重合体を溶解させた溶液、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム又はスチレン−ブタジエンゴムを水に分散させたラテックス等が挙げられる。
【０１５３】
本発明の保持シール材は、無機繊維及び無機粒子を含み、第１の主面及び第２の主面を備えており、上記無機繊維の周囲に上記無機粒子を含むスキン層がコートされており、
上記スキン層の厚さは、以下の関係式（１）を満たすこと必須の構成要素としている。
上記第１の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＸ、
上記保持シール材の厚さ方向中央近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＹ、
上記第２の主面近傍における無機繊維のスキン層の厚さをＺとして、
Ｘ＞Ｙ≧Ｚ・・・（１）
係る必須の構成要素に、本発明の第一〜第三実施形態、及び、本発明のその他の実施形態で詳述した種々の構成（例えば、スキン層厚さの分布、無機繊維の種類、有機バインダーの有無、マットの製造方法等）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】
【０１５４】
１、２  保持シール材
１１、２１１  第１の主面
１２、２１２  第２の主面
１４、２１４  第１の主面近傍
１５、２１５  保持シール材の厚さ方向中央近傍
１６、２１６  第２の主面近傍
２１  無機繊維
２２  スキン層
１００  排ガス浄化装置
１２０  ケーシング
１３０  排ガス処理体
２１０ａ  ガラス繊維
２１０ｂ  アルミナ繊維
２２０ａ  第１のマット
２２０ｂ  第２のマット
【図１】
0005926084.tif 000003
【図２】
0005926084.tif 000004
【図３】
0005926084.tif 000005
【図４】
0005926084.tif 000006
【図５】
0005926084.tif 000007
【図６】
0005926084.tif 000008
【図８】
0005926084.tif 000009
【図９】
0005926084.tif 000010
【図１０】
0005926084.tif 000011
【図１１】
0005926084.tif 000012
【図７】
0005926084.tif 000013