(57)【要約】【課題】  排ガス浄化装置の使用前後で、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない保持シール材を提供する。【解決手段】  無機繊維の表面が結合剤層で被覆されている被覆繊維を含む保持シール材であって、上記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、上記被覆繊維の、走査型電子顕微鏡を用いた１０００倍の拡大画像を用いて測定され、以下の式（１）により示される被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であることを特徴とする保持シール材。被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維の表面が結合剤層で被覆されている被覆繊維を含む保持シール材であって、
前記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、
前記被覆繊維の、走査型電子顕微鏡を用いた１０００倍の拡大画像を用いて測定され、以下の式（１）により示される被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であることを特徴とする保持シール材。
被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）
［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］
【請求項２】
前記無機結合剤としての無機粒子が、前記有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散してなる請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記被覆繊維の平均被覆繊維径が１〜２０μｍである請求項１又は２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記結合剤層にはさらに、高分子系分散剤及び表面張力調整剤が含まれている請求項１〜３のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項５】
前記高分子系分散剤は、アニオン性高分子系分散剤である請求項４に記載の保持シール材。
【請求項６】
前記表面張力調整剤は、ノニオン性界面活性剤である請求項４又は５に記載の保持シール材。
【請求項７】
前記有機結合剤としての高分子樹脂成分が極性基を有している請求項１〜６のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項８】
前記結合剤層の皮膜強度は５．０ＭＰａ以上である請求項１〜７のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項９】
前記結合剤層における前記無機結合剤としての無機粒子の割合は、前記結合剤層全体の体積に対して、２０〜６０体積％である請求項１〜８のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１０】
前記有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度が−５℃以下である請求項１〜９のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項１１】
無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程と、
無機結合剤溶液と高分子系分散剤とを混合した後、水中に分散させた有機結合剤と混合することにより結合剤溶液を調製する結合剤溶液準備工程と、
前記結合剤溶液を前記マットに付与する付与工程と、
前記結合剤溶液が付与された前記マットを乾燥して前記無機繊維の表面に結合剤層を形成する乾燥工程とを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１２】
前記高分子系分散剤がアニオン性高分子系分散剤である請求項１１に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１３】
前記結合剤溶液中の前記高分子系分散剤の濃度が５０〜１０００ｐｐｍである請求項１１又は１２に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１４】
前記結合剤溶液準備工程では、前記無機結合剤溶液、前記高分子系分散剤及び表面張力調整剤を混合した後、水中に分散させた前記有機結合剤と混合することにより結合剤溶液を調製する請求項１１〜１３のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１５】
前記表面張力調整剤がノニオン性界面活性剤である請求項１４に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１６】
前記結合剤溶液中の前記表面張力調整剤の濃度が１０〜５００ｐｐｍである請求項１４又は１５に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項１７】
金属ケーシングと、
前記金属ケーシングに収容された排ガス処理体と、
前記排ガス処理体の周囲に巻きつけられ、前記排ガス処理体及び前記金属ケーシングの間に配設された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１〜１０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。
【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無機繊維集合体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。そのため、保持シール材には、圧縮されることによる反発力で発生する面圧を高め、排ガス処理体を確実に保持する機能が求められている。さらに、排ガス処理体をケーシングに収容する際には、保持シール材を構成する無機繊維が破断し、大気中に飛散することが知られている。このような無機繊維の飛散によって、大気中に飛散した無機繊維が保持シール材を取り扱う作業者の健康に悪影響を及ぼすという問題が存在する。
【０００４】
従来、このような問題を解決するために、有機結合剤と無機粒子からなる凝集物を無機繊維材料からなるマットに含浸させた保持シール材が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
保持シール材の面圧は、保持シール材を構成する無機繊維が応力を受けた際に、元に戻ろうとする力に由来する。このことから、無機繊維同士の摩擦が大きい場合や、無機繊維同士が結合されている場合に、保持シール材の面圧が大きくなる。
特許文献１に開示された保持シール材では、マットを構成する無機繊維の一部にのみ凝集物が添着されている。そのため、凝集物が添着されていない部分では、繊維飛散を抑制できない。更に、高温の排気ガスにより有機結合剤が焼失した後も、その部分には無機粒子が存在しないため、無機繊維同士の摩擦が小さく、面圧を向上させる効果が充分に発揮されていなかった。そのため、特許文献１に開示された保持シール材には焼成後における面圧を向上させる余地があった。
【０００７】
本発明は、排ガス浄化装置の使用前後で、マットと金属ケーシングの間の保持力が不充分とならない保持シール材を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記保持シール材の製造方法、及び、上記保持シール材を用いた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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の保持シール材は、無機繊維の表面が結合剤層で被覆されている被覆繊維を含む保持シール材であって、
上記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、
上記被覆繊維の、走査型電子顕微鏡を用いた１０００倍の拡大画像を用いて測定され、以下の式（１）により示される被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であることを特徴とする。
被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）
［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］
【０００９】
本発明の保持シール材は、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭともいう）を用いて撮影した１０００倍の拡大画像を用いて測定され、上記式（１）により示される被覆繊維径バラツキ率ｄ（以降、バラツキ率ｄともいう）が２５％以下である。
バラツキ率ｄは、ＳＥＭにより１０００倍に拡大して撮影した被覆繊維の画像から以下の手順によって求められる。まず、１０００倍に拡大したＳＥＭ画像における３０本の被覆繊維についてそれぞれ、最も径が大きくなっている箇所の径を最大径とし、最も径が小さくなっている箇所の径を最小径として、最大径及び最小径を求める。次に、各被覆繊維の最大径の平均として平均最大径Ｄｍａｘを、最小径の平均として平均最小径Ｄｍｉｎを求め、最後に、平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値である基準径Ｄを求める。
以上の値と下記式（１）を用いて被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率ｄが求められる。
被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）
［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］
本発明の保持シール材における被覆繊維径バラツキ率ｄは、保持シール材を厚さ方向に三等分して上部、中央部、下部とし、それぞれの箇所における１０本の被覆繊維を用いることで測定される。すなわち合計３０本の被覆繊維の最大径の平均としての平均最大径Ｄｍａｘ、及び、３０本の被覆繊維の最小径の平均としての平均最小径Ｄｍｉｎから繊維径バラツキ率ｄが求められる。
【００１０】
なお、被覆繊維の最大径及び最小径を求めるにあたって、最大径及び最小径を測定する箇所に必ずしも結合剤層が形成されている必要はない。すなわち、被覆繊維の最も幅の狭い箇所に結合剤層が形成されていなかったとしても、その箇所の幅を被覆繊維の最小径として測定する。また、無機繊維同士が結合剤層を介して接合されている場合、このような箇所を最大径又は最小径として採用しないこととする。このようにして最大径及び最小径を測定することで、無機繊維の表面を覆うように形成される結合剤層がどの程度均一に分布しているのかを判断することができる。
被覆繊維径バラツキ率ｄが大きいほど、１本の被覆繊維中での被覆繊維径が大きく変動しており、被覆繊維の一部だけが多量の結合剤層によって被覆されていることがわかる。反対に、被覆繊維径バラツキｄ率が小さいほど、１本の被覆繊維中での被覆繊維径がほとんど変化せず、結合剤層によって無機繊維の表面が一様に被覆されていると判断することができる。
本明細書においては、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下である被覆繊維を、結合剤層により表面が一様に被覆された無機繊維と表現することがある。
【００１１】
本発明に係る保持シール材はバラツキ率ｄが２５％以下であるため、保持シール材を構成する無機繊維はその表面が、有機結合剤及び無機結合剤を含む結合剤層により一様に被覆されているといえる。そのため、無機繊維がいずれの箇所で破断しても、無機繊維の表面を覆う結合剤層により固定されて飛散を防止することができる。従って、本発明の保持シール材は無機繊維の飛散をより効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、本発明の保持シール材は、無機繊維の表面が結合剤層により一様に被覆されているため、結合剤が添着されていない部分がほとんど存在しない。そのため、繊維飛散を効果的に抑制することができる。更に、高温の排気ガスにより有機結合剤が焼失した後も、その部分には無機粒子が存在するため、無機繊維同士の摩擦が大きくなり、面圧を向上させる効果が充分に発揮される。
【００１３】
さらに、本発明の保持シール材は排ガス処理体に巻き付けられて金属ケーシングに圧入された後においても効果を発揮する。本発明の保持シール材において、無機繊維の表面を一様に被覆している結合剤層は、排ガスの熱に晒されると有機結合剤成分が分解する。結合剤層中の有機結合剤成分が分解すると、無機結合剤としての無機粒子が無機繊維の表面に残留して凹凸を形成する。この凹凸は、結合剤層に含まれる無機結合剤としての無機粒子に由来するものであるため、無機繊維の表面全体に形成される。従って、無機結合剤としての無機粒子による凹凸が無機繊維同士の摩擦抵抗となるため、排ガス導入後であっても、無機繊維同士の絡み合いが強く、保持シール材の面圧を向上させることができる。
【００１４】
本発明の保持シール材は、上記無機結合剤としての無機粒子が、上記有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散してなることが望ましい。
上記構成であると、マットの可撓性が維持されつつ、結合剤層の強度が向上するため、無機繊維の飛散を防止しやすくなる。
【００１５】
本発明の保持シール材は、上記被覆繊維の平均被覆繊維径が１〜２０μｍであることが望ましい。
被覆繊維の平均被覆繊維径が上記範囲内であると、本発明の保持シール材として用いる際に、嵩密度、面圧等を調整しやすく好適である。
【００１６】
本発明の保持シール材においては、上記結合剤層にはさらに、高分子系分散剤及び表面張力調整剤が含まれていることが望ましい。
上記結合剤層がさらに、高分子系分散剤を含むことで、無機結合剤としての無機粒子を有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散させやすくなり、結合剤層の皮膜強度を向上させることができる。
また、上記結合剤層がさらに、表面張力調整剤を含むことで、無機繊維の表面に形成される結合剤層の量を調整しやすくなる。
【００１７】
本発明の保持シール材においては、上記高分子系分散剤は、アニオン性高分子系分散剤であることが望ましい。
高分子系分散剤がアニオン性高分子系分散剤であると、無機結合剤としての無機粒子の表面が正電荷を帯びている場合であっても、無機結合剤としての無機粒子の表面の電荷を相殺することによって無機粒子を有機結合剤としての高分子樹脂成分に分散させやすくなる。
【００１８】
本発明の保持シール材においては、上記表面張力調整剤は、ノニオン性界面活性剤であることが望ましい。
結合剤層は、原料となる結合剤溶液をマットに付与することで形成されるが、この際に結合剤溶液に表面張力調整剤が含まれていると、結合剤溶液の表面張力を調整することで、結合剤層の形成量を調整しやすくなる。ここで、表面張力調整剤がノニオン性界面活性剤であると、無機結合剤と有機結合剤の分散性に影響を与えず、結合剤溶液の表面張力を好適に調整しやすくなる。
【００１９】
本発明の保持シール材においては、上記有機結合剤としての高分子樹脂成分は、極性基を有していることが望ましい。上記極性基としては、特に限定されないが、有機結合剤と無機結合剤としての無機粒子との相溶性の観点から、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、ヒドロキシ基、ニトリル基、エーテル基、チオール基、アミノ基等を有する高分子樹脂成分が挙げられる。極性基を有する高分子樹脂成分としては、例えば、アクリル系樹脂、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテル、ポリチオール、ポリアミン等が挙げられる。これらの中では、アクリル系樹脂が特に望ましい。特に有機結合剤としての高分子樹脂成分と高分子系分散剤が同じ官能基を含む場合、結合剤層中で有機結合剤としての高分子樹脂成分と高分子系分散剤との相溶性を高めやすくなる。そのため、無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子系樹脂成分の界面における結合を補強することができ、上記結合剤層の強度を向上させやすくなる。
【００２０】
本発明の保持シール材においては、上記結合剤層の皮膜強度は５．０ＭＰａ以上であることが望ましい。
結合剤層の皮膜強度が５．０ＭＰａ以上であると、無機繊維同士が接触した場合に、結合剤層が剥離して無機繊維同士が滑ることが起こりにくくなる。そのため、無機繊維同士のからみ合いを強固にし、面圧を向上させやすくなる。
【００２１】
本発明の保持シール材においては、上記結合剤層における上記無機結合剤としての無機粒子の割合は、上記結合剤層全体の体積に対して、２０〜６０体積％であることが望ましい。
無機結合剤としての無機粒子の割合が結合剤層全体の体積に対して２０〜６０体積％であると、結合剤層の強度が高くなりやすい。そのため、無機繊維同士が接触した場合に、接合材層が剥離して無機繊維同士が滑ることが起こりにくく、面圧を向上させやすくなる。
【００２２】
本発明の保持シール材においては、上記有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度が−５℃以下であることが望ましい。
有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度が−５℃以下であると、結合剤層が高強度かつ高伸度となりやすい。そのため、保持シール材全体の可撓性が高くなり、排ガス処理体に巻き付けやすくなる。
【００２３】
本発明の保持シール材を製造するための本発明の保持シール材の製造方法は、無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程と、無機結合剤溶液と高分子系分散剤とを混合した後、水中に分散させた有機結合剤と混合することにより結合剤溶液を調製する結合剤溶液準備工程と、上記結合剤溶液を上記マットに付与する付与工程と、上記結合剤溶液が付与された上記マットを乾燥して上記無機繊維の表面に結合剤層を形成する乾燥工程とを含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の保持シール材の製造方法は、無機結合剤溶液と有機結合剤溶液とを混合する際に、高分子系分散剤を用いる。そのため、無機繊維の表面に形成される結合剤層は、無機結合剤としての無機粒子が、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散することとなる。そのため、結合剤層は無機繊維の表面全体に広く形成され、かつ、結合剤層の皮膜強度も高いものとなる。従って、本発明の保持シール材の製造方法は、本発明の保持シール材を製造する方法に適している。
【００２５】
本発明の保持シール材の製造方法においては、上記高分子系分散剤がアニオン性高分子系分散剤であることが望ましい。
【００２６】
本発明の保持シール材の製造方法においては、上記結合剤溶液中の上記高分子系分散剤の濃度が５０〜１０００ｐｐｍであることが望ましい。高分子系分散剤の濃度が５０ｐｐｍ未満である場合、結合剤溶液中で無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子樹脂成分の凝集を抑制させにくくなる。１０００ｐｐｍを超える場合、無機結合剤としての無機粒子を有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散させる効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
【００２７】
本発明の保持シール材の製造方法として、上記結合剤溶液準備工程では、上記無機結合剤溶液、上記高分子系分散剤及び表面張力調整剤を混合した後、水中に分散させた上記有機結合剤と混合することにより結合剤溶液を調製することが望ましい。
結合剤溶液準備工程で無機結合剤溶液、高分子系分散剤及び表面張力調整剤を混合することで、結合剤溶液の表面張力を低下させ、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを低減することができる。
【００２８】
本発明の保持シール材の製造方法においては、上記表面張力調整剤がノニオン性界面活性剤であることが望ましい。表面張力調整剤がノニオン性界面活性剤であると、結合剤溶液の表面張力を低下させやすくなる。
【００２９】
本発明の保持シール材の製造方法においては、上記結合剤溶液中の上記表面張力調整剤の濃度が１０〜５００ｐｐｍであることが望ましい。表面張力調整剤の濃度が１０ｐｐｍ未満である場合、結合剤溶液の表面張力を低下させる効果が充分でなく、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを充分に低減できないことがある。５００ｐｐｍを超える場合、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを低減する効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
【００３０】
本発明の排ガス浄化装置は、金属ケーシングと、上記金属ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記金属ケーシングの間に配設された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。
【００３１】
本発明の排ガス浄化装置は本発明の保持シール材を備えているため、製造過程において無機繊維の飛散を防止することができ、かつ、排ガス導入後においても高い面圧を有することから、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維の一例を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維を走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭともいう）により１０００倍に拡大して撮影した画像中に表示される被覆繊維の一例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像の一例である。
【図４】図４は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置の一例を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置を構成するサンプル支持アームの一部を模式的に示した平面図である。
【図６】図６は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
【図７】図７は、本発明の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した斜視図である。
【図８】図８は、本発明の排ガス浄化装置を製造する方法の一例を模式的に示した斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、比較例１に係る保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像であり、図９（ｂ）は、比較例３に係る保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像を示している。
【００３３】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の保持シール材について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
【００３４】
以下、本発明の保持シール材について説明する。
本発明の保持シール材は、無機繊維の表面が結合剤層で被覆されている被覆繊維を含む保持シール材であって、上記結合剤層は有機結合剤及び無機結合剤を含んでおり、上記被覆繊維の、走査型電子顕微鏡を用いた１０００倍の拡大画像を用いて測定され、以下の式（１）により示される被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であることを特徴とする。
被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）
［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］
【００３５】
まず、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維について説明する。
【００３６】
図１（ａ）は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維の一例を模式的に示した斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維１０は、無機繊維１の表面が有機結合剤と無機結合剤を含む結合剤層２により被覆されてなる。
【００３７】
有機結合剤としての高分子樹脂成分は、極性基を有していることが望ましい。極性基としては、特に限定されないが、有機結合剤と無機結合剤としての無機粒子との相溶性の観点から、例えば、カルボキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、ヒドロキシ基、ニトリル基、エーテル基、チオール基、アミノ基等を有する高分子樹脂成分が挙げられる。極性基を有する高分子樹脂成分としては、例えば、アクリル系樹脂、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエーテル、ポリチオール、ポリアミン等が挙げられる。特に有機結合剤としての高分子樹脂成分と高分子系分散剤が同じ官能基を含む場合、結合剤層中で有機結合剤と高分子系分散剤との相溶性を高めやすくなる。そのため、無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子系樹脂成分の界面における結合を補強することができ、上記結合剤層の強度を向上させやすくする。
【００３８】
有機結合剤は、固形分として、保持シール材１００重量部に対して０．１〜１０重量部含まれることが望ましく、０．１〜３重量部含まれることがより望ましく、０．１〜２重量部含まれることがさらに望ましい。
上記有機結合剤の含有量が上記保持シール材１００重量部に対して０．１重量部未満の場合、無機繊維の飛散を抑制する効果が小さくなる。１０重量部を超える場合、面圧の向上という効果はほとんど変わらず、排ガスの熱によって発生する分解ガスの量が多くなり、周囲の環境に悪影響を与える可能性がある。そのため、上記有機結合剤の含有量はできるたけ少ない方が望ましく、１０重量部以下であることが望ましく、３重量部以下であることがより望ましく、２重量部以下であることがさらに望ましい。
【００３９】
有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度は、−５℃以下であることが望ましく、−１０℃以下であることがより望ましく、−３０℃以下であることがさらに望ましい。上記有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度が−５℃以下であると、結合剤層の強度を高くしつつ、皮膜伸度が高くて可撓性に優れた保持シール材とすることができる。そのため、保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける際等に保持シール材が折れにくくなる。
また、結合剤層が硬くなり過ぎないため、無機繊維の飛散を抑制することができる。
【００４０】
無機結合剤としては、特に限定されず、アルミナゾル、シリカゾル等が挙げられる。無機結合剤としての無機粒子としては、アルミナゾルに由来するアルミナ粒子、シリカゾルに由来するシリカ粒子が望ましい。
【００４１】
無機結合剤としての無機粒子は、保持シール材１００重量部に対して０．１〜１０重量部含まれることが望ましく、０．１〜３重量部含まれることがより望ましく、０．１〜２重量部含まれることがさらに望ましい。
無機結合剤としての無機粒子の含有量が上記保持シール材１００重量部に対して０．１重量部未満の場合、無機結合剤としての無機粒子の含有量が不足するため面圧の向上効果が小さくなりやすい。１０重量部を超える場合、面圧の向上という効果はほとんど変わらないが、結合剤層が硬くなりすぎることがあり、無機繊維の飛散を抑制しにくくなる。そのため、無機繊維の飛散を充分抑制するためには、無機結合剤としての無機粒子が、本発明の保持シール材１００重量部に対して０．１〜３重量部含まれることがより望ましい。
【００４２】
無機結合剤としての無機粒子の粒子径については、特に限定されないが、平均粒子径が０．００５〜０．１μｍであることが望ましい。
【００４３】
結合剤層における無機結合剤としての無機粒子の割合は、結合剤層全体の体積に対して、２０〜６０体積％であることが望ましい。無機結合剤としての無機粒子の割合が上記範囲内であると、結合剤層の皮膜強度が高くなりやすい。そのため、無機繊維同士が接触した場合に、接合材層が剥離して無機繊維同士が滑ることが起こりにくく、面圧を向上させやすくなる。
【００４４】
結合剤層中では、無機結合剤としての無機粒子が、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散していることが望ましい。
無機結合剤としての無機粒子が、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散していると、結合剤層の皮膜強度が向上しやすくなる。そのため、無機繊維同士の絡み合いが強固なものとなり、保持シール材の面圧の向上に寄与する。
【００４５】
結合剤層の皮膜強度は、５．０ＭＰａ以上であることが望ましい。結合剤層の皮膜強度が５．０ＭＰａ以上であると、繊維同士が接触した際に結合剤層が剥離して無機繊維が滑ることが起こりにくく、面圧を向上させやすくなる。
【００４６】
結合剤層の皮膜強度は、結合剤層を厚さ０．４ｍｍのダンベル形状とした試験片を用い、室温にてインストロン型引張試験機で３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行うことにより測定される上記試験片の引っ張り破断強度である。
なお、上記試験片は、結合剤層の原料となる結合剤溶液を枠付きポリプロピレン樹脂板に流し込み、室温で放置して乾燥させ、皮膜状にすることにより作製することができる。
【００４７】
本発明の保持シール材は、走査型電子顕微鏡を用いた１０００倍の拡大画像を用いて測定され、下記式（１）で示される被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下である。
被覆繊維径バラツキ率ｄ（％）＝［（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄ］×１００    （１）
［式中、ｄは被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率、Ｄｍａｘは被覆繊維の平均最大径、Ｄｍｉｎは被覆繊維の平均最小径、Ｄは平均最大径Ｄｍａｘと平均最小径Ｄｍｉｎの平均値となる基準径である。］
【００４８】
図２及び図３を用いて、本発明の保持シール材における被覆繊維径バラツキ率ｄについて説明する。
図２は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維をＳＥＭにより１０００倍に拡大して撮影した画像中に表示される被覆繊維の一例を模式的に示した図である。
図２に示すように、一本の被覆繊維に注目した場合、被覆繊維１０には無機繊維１の表面に結合剤層２が厚く形成されている箇所、結合剤層２が薄く形成されている箇所、結合剤層が形成されていない箇所が存在し、被覆繊維１０の径にはある程度のバラツキが見られる。そこで、１０００倍に拡大したＳＥＭ画像中に表示された各被覆繊維について、最も幅が広く表示されている箇所（図２中、両矢印Ｄ１で示す幅を有する箇所）を、最も径の大きい箇所として考えて、その幅を被覆繊維１０の最大径とする。同じように、最も幅が狭く表示されている箇所（図２中、両矢印Ｄ２で示す幅を有する箇所）を、最も径の小さい箇所として考えて、その幅を被覆繊維１０の最小径とする。
なお、図２において、被覆繊維１０の径が最小となっている箇所（Ｄ２）には結合剤層２が形成されていないが、このような状態であっても、Ｄ２を被覆繊維１０の最小径として採用する。また、複数の無機繊維１が結合剤層２を介して結合されている場合、このような箇所を最大径又は最小径として採用しないこととする。
【００４９】
本発明の保持シール材においては、保持シール材を厚さ方向に三等分して上部、中央部、下部とし、それぞれの箇所における被覆繊維を１０本ずつ合計３０本用いることにより被覆繊維径バラツキ率ｄを測定するが、保持シール材を厚さ方向に三等分した上部、中央部、下部のそれぞれの箇所における被覆繊維径バラツキ率を測定することも可能である。
本発明の保持シール材においては、保持シール材を厚さ方向に三等分した上部、中央部、下部の各箇所において、それぞれ３０本の被覆繊維を用いて測定された被覆繊維径バラツキ率ｄＵ、ｄＭ、ｄＢの全てが２５％以下であることがより望ましい。
【００５０】
図３は、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像の一例である。
図３に示すように、本発明の保持シール材を構成する被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率ｄは、１０００倍に拡大したＳＥＭ画像より求められる。
なお、各被覆繊維の最大径及び最小径を測定する方法は、特に限定されず、例えば、市販の画像処理ソフトを用いることができる。
【００５１】
上述した方法により被覆繊維１０の最大径及び最小径を測定して、被覆繊維径バラツキ率ｄを求めることで、各被覆繊維１０中に含まれる結合剤層２が、どの程度バラついて形成されているかを判断することができる。
被覆繊維径バラツキ率ｄが大きいほど、１本の被覆繊維中で径が大きく変化しており、結合剤層２が無機繊維１の一部に偏って形成されているといえる。
そして、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下である場合には、結合剤層２が無機繊維１の表面を一様に被覆しているといえる。そのため、無機繊維１がいずれの箇所で破断しても、無機繊維１の表面を覆う結合剤層２により固定されているため、無機繊維の飛散を効果的に抑制することができる。
そのため、本発明の保持シール材は無機繊維の飛散を効果的に抑制することができる。
【００５２】
本発明の保持シール材を構成する被覆繊維の平均被覆繊維径は１〜２０μｍであることが望ましい。上記平均被覆繊維径は、１０００倍に拡大して表示されたＳＥＭ画像における３０本の被覆繊維径を平均したものである。
上記平均被覆繊維径は、被覆繊維径バラツキ率ｄを求める際に使用する平均最大径Ｄｍａｘ、平均最小径Ｄｍｉｎ及び基準径Ｄとは異なる値であってもよい。
【００５３】
本発明の保持シール材を構成する無機繊維は、特に限定されないが、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ムライト繊維、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１種から構成されていることが望ましい。
無機繊維が、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、及び、ムライト繊維の少なくとも１種である場合には、耐熱性に優れているので、排ガス処理体が充分な高温に晒された場合であっても、変質等が発生することはなく、保持シール材としての機能を充分に維持することができる。また、無機繊維が生体溶解性繊維である場合には、保持シール材を用いて排ガス浄化装置を作製する際に、飛散した無機繊維を吸入等しても、生体内で溶解するため、作業員の健康に害を及ぼすことがない。
【００５４】
アルミナ繊維には、アルミナ以外に、例えば、カルシア、マグネシア、ジルコニア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。
【００５５】
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、ニードリング法又は抄造法により製造することができる。
【００５６】
ニードリング法により製造されるマットを構成する無機繊維の平均繊維長は、１〜１５０ｍｍ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１ｍｍ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、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。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、保持シール材を構成する繊維本数が減少し、マットの緻密性が低下する。その結果、保持シール材のせん断強度が低くなる。
【００５７】
抄造法により得られるマットを構成する無機繊維の平均繊維長は、０．１〜２０ｍｍであることが望ましい。
無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維の繊維長が短すぎるため、無機繊維同士の好適な絡み合いが起こらず、充分な面圧を得ることが困難になる。また、無機繊維の平均繊維長が２０ｍｍを超えると、無機繊維の繊維長が長すぎるため、抄造工程において水に無機繊維を分散したスラリー溶液中の無機繊維同士の絡み合いが強くなりすぎるため、マット状に成形する際に繊維が不均一に集積しやすくなる。
【００５８】
本発明の保持シール材においては、結合剤層が高分子系分散剤を含有していることが望ましい。
結合剤層が高分子系分散剤を含有していると、無機結合剤としての無機粒子が、有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散しやすくなる。そのため、結合剤層の皮膜強度を向上させ、被覆繊維径バラツキ率ｄを小さくしやすく、その結果、無機繊維の飛散を防止しやすくなる。
【００５９】
高分子系分散剤の数平均分子量は、特に限定されるものではないが、５００〜１０００００であることが望ましい。高分子系分散剤の数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）等による分子量測定から算出することができる。
【００６０】
結合剤層中に、有機結合剤としての高分子樹脂成分及び無機結合剤としての無機粒子が分散していることは、透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭともいう）によって確認することができる。炭素原子を主成分とする有機結合剤はアルミナやシリカ等から構成される無機結合剤と比較して電子密度が低く、電子線を透過しやすい。そのため、ＴＥＭ画像において有機結合剤としての高分子樹脂成分は無機結合剤としての無機粒子よりも明るく表示される。
【００６１】
高分子系分散剤の種類は特に限定されないが、ポリカルボン酸及び／又はその塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物及び／又はその塩、ポリアクリル酸及び／又はその塩、ポリメタクリル酸及び／又はその塩、ポリビニルスルホン酸及び／又はその塩、等のアニオン性高分子系分散剤に代表される親水性合成高分子物質；ゼラチン、カゼイン、水溶性でんぷん等の天然親水性高分子物質；ゼラチン、カゼイン、水溶性でんぷん等の天然親水性高分子物質；カルボキシメチルセルロース等の親水性半合成高分子物質等が挙げられる。
これらの中では、親水性合成高分子物質が望ましく、アニオン性高分子系分散剤がより望ましい。例えば、無機結合剤としての無機粒子としてアルミナゾル由来のアルミナ粒子を使用した場合、上記アルミナ粒子の表面は分散溶液中でカチオン性となる。そのため、アニオン性高分子系分散剤は静電引力によりアルミナ粒子に吸着しやすい。さらに、高分子系分散剤が極性を有する官能基を含む場合は、有機結合剤としての高分子樹脂成分も高分子系分散剤と同じ官能基を含むことが望ましい。有機結合剤としての高分子樹脂成分と高分子系分散剤が同じ官能基を含む場合、結合剤層中で有機結合剤と高分子系分散剤との相溶性を高めやすくなる。そのため、無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子系樹脂成分の界面における結合を補強することができ、上記結合剤層の強度を向上させやすくするためである。
また、これらの高分子系分散剤は、１種類のみ用いられていてもよく、複数種類が併用されていてもよい。
【００６２】
また、高分子系分散剤としては、数平均分子量が５００〜１０００００であるアニオン性高分子系分散剤も特に望ましい。
アニオン性高分子系分散剤の数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）による分子量測定から算出することができる。
【００６３】
高分子系分散剤の含有量は、保持シール材を構成する無機繊維の重量に対して５０〜１０００ｐｐｍであることが望ましい。高分子系分散剤の含有量が上記無機繊維の重量に対して５０ｐｐｍ未満である場合、結合剤溶液中で無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子樹脂成分の凝集を抑制させにくくなる。１０００ｐｐｍを超える場合、無機結合剤としての無機粒子を有機結合剤としての高分子樹脂成分中に分散させる効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
【００６４】
本発明の保持シール材としては、結合剤層にさらに表面張力調整剤を含むことが望ましい。表面張力調整剤により結合剤層を形成する際の結合剤溶液の表面張力を低下させることができる。そのため、保持シール材内部における無機繊維表面の濡れ性が向上し、結合剤溶液が無機繊維全体に染み広がりやすくなる。従って、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキが更に低減されることとなる。
【００６５】
表面張力調整剤としては、結合剤溶液及び結合剤層に凝集物が形成されない限り、特に限定されないが、ノニオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤を用いることが望ましく、ノニオン性界面活性剤を用いることがより望ましい。ノニオン性界面活性剤としては、エステル型、エーテル型、エステルエーテル型、アルカノールアミド型、アルキルグリコシド等のノニオン性界面活性剤を用いることができ、例えば、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらは、結合剤溶液及び結合剤層に凝集物が形成されない限りにおいて、２種類以上を併用してもよい。
【００６６】
表面張力調整剤の含有量は、保持シール材を構成する無機繊維の重量に対して１０〜５００ｐｐｍであることが望ましい。表面張力調整剤の含有量が上記無機繊維の重量に対して１０ｐｐｍ未満である場合、保持シール材内部における無機繊維表面の濡れ性を充分に向上させることができないことがあり、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを充分に抑制できないことがある。５００ｐｐｍを超える場合、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを低減する効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
【００６７】
本発明の保持シール材では、有機結合剤を熱で焼失させた場合に、無機繊維の表面全体にわたって無機結合剤としての無機粒子による凹凸が形成されることが望ましい。
有機結合剤を熱で焼失させた場合に、無機繊維の表面全体にわたって無機粒子による凹凸が形成されていると、有機結合剤が焼失後、無機繊維同士が接触した際の摩擦抵抗が大きくなり、無機繊維の表面が滑ることが防止されるので、面圧を向上させやすくなる。
本明細書において、有機結合剤を熱で焼失させる場合、特筆しない限り６００℃で１時間、大気中で加熱することを指す。
【００６８】
本発明の保持シール材の形状等について説明する。
図４は、本発明の保持シール材の一例を模式的に示した斜視図である。図４に示すように、本発明の保持シール材は、所定の長手方向の長さ（以下、図４中、矢印Ｌで示す）、幅（図４中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図４中、矢印Ｔで示す）を有する平面視略矩形の平板形状のマットから構成されていてもよい。
【００６９】
図４に示す保持シール材１１０では、保持シール材１１０の長さ方向側の端部のうち、一方の端部には凸部１１１が形成されており、他方の端部には凹部１１２が形成されている。保持シール材の凸部１１１及び凹部１１２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。
なお、「平面視略矩形」とは、凸部及び凹部を含む概念である。また、平面視略矩形には、角部が９０°以外の角度を有する形状も含まれる。
【００７０】
本発明の保持シール材は、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。ニードルパンチング処理によって無機繊維を交絡させることで、無機繊維同士の絡み合いを強固にし、面圧を向上させやすくなる。
【００７１】
ニードルパンチング処理は、ニードルパンチング装置を用いて行うことができる。ニードルパンチング装置は、無機繊維前駆体のシート状物を支持する支持板と、この支持板の上方に設けられ、突き刺し方向（素地マットの厚さ方向）に往復移動可能なニードルボードとで構成されている。ニードルボードには、多数のニードルが取り付けられている。このニードルボードを支持板に載せた無機繊維前駆体のシート状物に対して移動させ、多数のニードルを無機繊維前駆体のシート状物に対して抜き差しすることで、無機繊維前駆体を構成する繊維を複雑に交絡させることができる。ニードルパンチング処理の回数やニードル数は、目的とする嵩密度や目付量に応じて変更すればよい。
【００７２】
保持シール材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。保持シール材の厚さが２０ｍｍを超えると、保持シール材の柔軟性が失われるので、保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける際に扱いづらくなる。また、保持シール材に巻きじわや割れが生じやすくなる。
保持シール材の厚さが２．０ｍｍ未満であると、保持シール材の面圧が排ガス処理体を保持するのに充分でなくなる。これは、多孔質セラミックからなる排ガス処理体に比べて金属ケーシングの熱膨張率が大きく、排ガスの熱により排ガス処理体と金属ケーシングとの隙間の拡大が発生した際に、この拡大変化を吸収しにくくなるためである。そのため、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。
【００７３】
本発明の保持シール材の面圧は、面圧測定装置を用いて、以下の方法により測定することができる。
面圧の測定には、マット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、室温状態で、サンプルの嵩密度（ＧＢＤ）が０．３ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮する。その後、１０分間保持する。なお、サンプルの嵩密度は、「嵩密度＝サンプル重量／（サンプルの面積×サンプルの厚さ）」で求められる値である。
次に、サンプルを圧縮した状態で４０℃／ｍｉｎの昇温速度で片面９００℃、片面６５０℃まで昇温しながら、嵩密度が０．２７３ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮を開放する。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分間保持する。
その後、１ｉｎｃｈ（２５．４ｍｍ）／ｍｉｎの速度で嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ３となるまで圧縮する。嵩密度０．２７３ｇ／ｃｍ３となるまでの圧縮の開放と、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ３となるまでの圧縮を１０００回繰り返した後の嵩密度０．２７３ｇ／ｃｍ３時の荷重を測定する。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、焼成後面圧とする。
【００７４】
本発明の保持シール材を構成する無機繊維の飛散性については、以下の手順によって測定することができる。
まず、保持シール材を１００ｍｍ×１００ｍｍに切り出し、飛散性試験用サンプル２１０とする。この飛散試験用サンプルについて、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す測定装置を用いて、無機繊維の飛散率を測定することができる。
図５（ａ）は、無機繊維の飛散性を測定するための測定装置の一例を模式的に示す側面図であり、図５（ｂ）は無機繊維の飛散性を測定するための測定装置を構成するサンプル支持アームの一部を模式的に示した平面図である。図５（ａ）に示すように、試験装置２００は、基台２５０上に垂直に設けられた２本の支柱２６０の上端部にサンプル支持アーム２７０が所定の範囲内で回転可能となるよう接続されている。さらに、２本の支柱間には、上記サンプル支持アームと衝突可能な位置に、垂直壁部材２９０が固定されている。
また、図５（ｂ）に示すように、サンプル支持アーム２７０のもう一方の端部はサンプル支持アーム２７０の端部同士を接続するサンプル固定部材２８０によって固定されている。サンプル支持アーム２７０の端部に接続されるサンプル固定部材２８０から支柱２６０方向に一定距離離れた位置には、もう一本のサンプル固定部材２８０が存在し、２本のサンプル支持アーム２７０は、少なくとも２箇所でサンプル固定部材２８０によって接続されている。
【００７５】
サンプル支持アーム２７０と支柱２６０との角度が９０°となる位置で、サンプル支持アーム２７０を所定のロック機構によりロックし、飛散性試験用サンプル２１０をクリップ２２０でサンプル固定部材２８０に固定する。サンプル支持アーム２７０のロックを解除すると、サンプル支持アーム２７０と飛散性試験用サンプル２１０は支柱２６０を固定している基台２５０に向かう方向に落下を開始して、サンプル支持アーム２７０と支柱２６０との接続部を中心に回転するように向きを変え、サンプル支持アーム２７０と支柱２６０とが平行となる時点で、サンプル支持アーム２７０が垂直壁部材２９０に衝突する。この衝突により、飛散性試験用サンプル２１０を構成する無機繊維の一部が破断し、飛散する。そのため、衝突前後の飛散試験用サンプルの重量を計測し、以下の式（２）を用いて、繊維飛散率を求めることができる。：
繊維飛散率（重量％）＝（試験前の飛散試験用サンプルの重量−試験後の飛散試験用サンプルの重量）／（試験前の飛散試験用サンプルの重量）×１００          （２）
【００７６】
本発明の保持シール材の目付量（単位面積当たりの重量）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、保持シール材の目付量が４０００ｇ／ｍ２を超えると、保持シール材の嵩が低くなりにくいため、厚みが過剰となる。そのため、保持シール材の柔軟性が失われ、保持シール材を排ガス処理体に巻き付ける際に扱いづらくなる。また、保持シール材に巻きじわや割れが生じ易くなる。
【００７７】
また、本発明の保持シール材の嵩密度（巻き付ける前の保持シール材の嵩密度）についても、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。保持シール材の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満であると、無機繊維のからみ合いが弱く、無機繊維が剥離しやすいため、保持シール材の形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、保持シール材の嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、保持シール材が硬くなり、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、保持シール材が割れやすくなる。
【００７８】
本発明の保持シール材には、さらに膨張材が含有されていてもよい。膨張材は、４００〜８００℃の範囲で膨張する特性を有するものが望ましい。
保持シール材に膨張材が含有されていると、４００〜８００℃の範囲で保持シール材が膨張するようになるため、ガラス繊維の強度が低下する７００℃を超えるような高温域においても、保持シール材として使用する際の保持力を向上させることができる。
【００７９】
膨張材としては、例えば、バーミキュライト、ベントナイト、金雲母、パーライト、膨張性黒鉛、及び、膨張性フッ化雲母等が挙げられる。これらの膨張材は単独で用いても良いし、二種以上を併用してもよい。
膨張材の添加量は、特に限定されないが、保持シール材の全重量に対して１０〜５０重量％であることが望ましく、２０〜３０重量％であることがより望ましい。
【００８０】
本発明の保持シール材を排ガス浄化装置の保持シール材として用いる場合、排ガス浄化装置を構成する保持シール材の枚数は特に限定されず、一枚の保持シール材であってもよいし、互いに結合された複数枚の保持シール材であってもよい。複数枚の保持シール材を結合する方法としては、特に限定されず、例えば、ミシン縫いで保持シール材同士を結合する方法、粘着テープ又は接着剤で保持シール材同士を接着する方法等が挙げられる。
【００８１】
次に、本発明の保持シール材の製造方法について説明する。
本発明の保持シール材の製造方法は、本発明の保持シール材を製造する方法に適している。
【００８２】
本発明の保持シール材の製造方法は、無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程と、
無機結合剤溶液と高分子系分散剤とを混合した後、水中に分散させた有機結合剤と混合することにより結合剤溶液を調製する結合剤溶液準備工程と、上記結合剤溶液を上記マットに付与する付与工程と、上記結合剤溶液が付与された上記マットを乾燥して上記無機繊維の表面に結合剤層を形成する乾燥工程とを含むことを特徴とする。
【００８３】
（ａ）マット準備工程
本発明の保持シール材の製造方法では、まず、無機繊維を含むマットを準備するマット準備工程を行う。
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、ニードリング法又は抄造法により製造することができる。
ニードリング法の場合、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マットの準備が完了する。
【００８４】
抄造法の場合、アルミナ繊維、シリカ繊維等の無機繊維と、無機結合剤と、水とを原料液中の無機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。混合液には、必要に応じて、高分子化合物や樹脂からなるコロイド溶液が含まれていてもよい。続いて、底面にろ過用のメッシュが形成された成形器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原料シートを作製する。その後、原料シートを所定の条件で加熱圧縮することによりマットの準備が完了する。
【００８５】
（ｂ）結合剤溶液準備工程
次に、無機結合剤溶液と高分子系分散剤を混合した溶液を調製した後、水中に分散させた有機結合剤（有機結合剤溶液）と混合することにより結合剤溶液を調製する結合剤溶液準備工程を行う。まず、無機結合剤と高分子系分散剤を混合した溶液を調製することで、無機結合剤としての無機粒子の表面を高分子系分散剤によって被覆する。続いて、水中に分散させた有機結合剤と混合することによって、水中に、高分子系分散剤によって被覆された無機結合剤としての無機粒子と有機結合剤としての高分子樹脂成分とを分散させることができる。
【００８６】
本発明の結合剤溶液準備工程で用いる無機結合剤溶液としては、特に限定されず、本発明の保持シール材の説明において述べたものを使用することができ、アルミナゾル、シリカゾル等を用いることができる。
【００８７】
本発明の結合剤溶液準備工程において、無機結合剤溶液の濃度は特に限定されないが、無機結合剤としての無機粒子の濃度を固形分換算で０．２〜２０重量％程度に薄めた溶液を用いることが望ましい。
【００８８】
本発明の結合剤溶液準備工程において、無機結合剤溶液と混合する高分子系分散剤としては、特に限定されず、本発明の保持シール材の説明において述べたものを使用することができるため、その詳細な説明は省略する。望ましい数平均分子量の範囲、種類も同様である。
【００８９】
本発明の結合剤溶液準備工程において準備する結合剤溶液中の高分子系分散剤の濃度は、特に限定されないが、５０〜１０００ｐｐｍであることが望ましい。高分子系分散剤の濃度が５０ｐｐｍ未満の場合には、高分子系分散剤の量が不足するため結合剤溶液中で無機結合剤としての無機粒子と、有機結合剤としての高分子樹脂成分の凝集を抑制させにくくなり、１０００ｐｐｍを超える場合は、分散させる効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
【００９０】
本発明の結合剤溶液準備工程で用いる有機結合剤としては、特に限定されず、本発明の保持シール材の説明において述べたものを使用することができるため、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
本発明の結合剤溶液準備工程において、有機結合剤溶液の濃度は、特に限定されないが、有機結合剤としての高分子樹脂成分を固形分換算で０．２〜２０重量％程度に薄めた液を用いることが望ましい。
【００９２】
本発明の結合剤溶液準備工程において、有機結合剤としての高分子樹脂成分のガラス転移温度は、特に限定されないが、−５℃以下であることが望ましく、−１０℃以下であることがより望ましく、−３０℃以下であることがさらに望ましい。
【００９３】
本発明の結合剤溶液準備工程において、無機結合剤と高分子系分散剤とを混合した溶液と、有機結合剤溶液との混合比は、特に限定されないが、無機結合剤溶液と高分子系分散剤とを混合した溶液の無機結合剤としての無機粒子の固形分重量：有機結合剤溶液の有機結合剤としての高分子樹脂成分の固形分重量＝３：１〜１：３の重量比率で混合するのが望ましい。
【００９４】
本発明の結合剤溶液準備工程では、結合剤溶液のｐＨを調整するためのｐＨ調整剤を添加してもよい。
【００９５】
本発明の結合剤溶液準備工程では、結合剤溶液の表面張力を調整するための表面張力調整剤を添加することが望ましい。結合剤溶液準備工程において表面張力調整剤を添加すると、結合剤溶液の表面張力を調整することができ、効率よく狙いの脱水量を達成しやすくなる。
結合剤溶液準備工程において、表面張力調整剤を添加するタイミングは、水中に分散させた有機結合剤に直接添加しなければよく、例えば、無機結合剤溶液と高分子系分散剤と表面張力調整剤とを同時に混合してもよく、無機結合剤溶液と高分子系分散剤との混合溶液に表面張力調整剤を添加してもよい。また、結合剤溶液中の表面張力調整剤の濃度は、特に限定されないが、１０〜５００ｐｐｍであることが望ましい。表面張力調整剤の濃度が１０ｐｐｍ未満である場合、結合剤溶液の表面張力を低下させる効果が充分でなく、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを充分に低減できないことがある。５００ｐｐｍを超える場合、無機繊維表面に形成される結合剤層の厚みのバラツキを低減する効果は変わらないため、過剰な添加は望ましくない。
本発明の結合剤溶液準備工程で用いる表面張力調整剤としては、特に限定されず、本発明の保持シール材の説明において述べたものを使用することができ、ノニオン性界面活性剤を用いることが望ましい。
【００９６】
（ｃ）付与工程
次に、上記結合剤溶液を上記マットに付与する付与工程を行う。
この付与工程において、マットを結合剤溶液と接触させる方法は、特に限定されず、例えば、マットを結合剤溶液に含浸することにより、マット中の無機繊維に結合剤溶液を付与させてもよく、カーテンコート法等の方法で結合剤溶液をマット上に落下させることにより、マット中の無機繊維に結合剤溶液を付与させてもよく、スプレーコーティングのように結合剤溶液を噴霧してマットに吹きつけてもよい。
さらに、結合剤溶液を付与させたマットを脱水処理することにより、上記マットを構成する無機繊維１００重量部に対する上記結合剤溶液の付与量が５０〜２００重量部となるように調整することが望ましい。
【００９７】
（ｄ）乾燥工程
この後、上記結合剤溶液を付与した上記マットを、１１０〜１４０℃程度の温度で乾燥させる乾燥工程を行い、上記有機結合剤及び上記無機結合剤を乾燥させ、結合剤溶液中の溶媒を蒸発させることによって、結合剤層に有機結合剤及び無機結合剤が含まれた本発明の保持シール材を製造することができる。
【００９８】
その後、図４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さらに行えばよい。
【００９９】
本発明の保持シール材の製造方法では、無機結合剤溶液と高分子系分散剤を混合した後、水中に分散させた有機結合剤と混合することにより調製した結合剤溶液を、無機繊維を含むマットに付与する。無機結合剤溶液と高分子系分散剤を先に混合することによって、無機結合剤としての無機粒子の表面が高分子系分散剤によって被覆され、続く有機結合剤との混合時に、有機結合剤と無機粒子の凝集が抑制される。また、高分子系分散剤の効果により、有機結合剤の凝集も抑制される。そのため、付与工程によって結合剤溶液は無機繊維の表面全体に付与され、乾燥工程を経て結合剤層となる。
上記（ａ）−（ｄ）工程により形成された結合剤層は、有機結合剤及び無機結合剤を含むため、皮膜強度が高い。そのため本発明の保持シール材の製造方法により製造される保持シール材の面圧は高いものとなる。さらに、結合剤層が無機繊維の表面全体に形成されるため、いずれの箇所で無機繊維が破断したとしても、無機繊維の飛散を抑制することができる。
【０１００】
本発明の保持シール材は、排ガス浄化装置の保持シール材として使用することができる。
【０１０１】
以下、本発明の排ガス浄化装置について説明する。
本発明の排ガス浄化装置は、金属ケーシングと、上記金属ケーシングに収容された排ガス処理体と、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられ、上記排ガス処理体及び上記金属ケーシングの間に配設された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。
【０１０２】
図６は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示した断面図である。
図６に示すように、本発明の排ガス浄化装置１００は、金属ケーシング１３０と、金属ケーシング１３０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１３０の間に配設された保持シール材１１０とを備えている。
排ガス処理体１２０は、多数のセル１２５がセル壁１２６を隔てて長手方向に並設された柱状のものであり、セル１２５のいずれか一方の端部は、封止材１２８によって封止されている。なお、金属ケーシング１３０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となる。
【０１０３】
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６を参照して以下に説明する。
図６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６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）１２０の排ガス流入型端面１２０ａに開口した一のセル１２５に流入し、セル１２５を隔てるセル壁１２６を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁１２６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、排ガス処理側端面１２０ｂに開口した他のセル１２５から流出し、外部に排出される。
【０１０４】
次に、本発明の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）及び金属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、本発明の保持シール材としてすでに説明しているので省略する。
【０１０５】
本発明の排ガス浄化装置を構成する金属ケーシングの材質は、耐熱性を有する金属であれば特に限定されず、具体的には、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属類が挙げられる。
【０１０６】
本発明の排ガス浄化装置を構成するケーシングの形状は、略円筒型形状の他、クラムシェル型形状や、断面形状が略楕円型形状の筒形、断面形状が略多角形形状の筒形等を好適に用いることができる。
【０１０７】
続いて、本発明の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。
【０１０８】
図７は、本発明の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した斜視図である。
図７に示す排ガス処理体１２０は、多数のセル１２５がセル壁１２６を隔てて長手方向に併設される柱状のセラミック質からなるハニカム構造体である。また、セル１２５のいずれか一方の端部は、封止材１２８で封止されている。また、ハニカム構造体の外周には、ハニカム構造体の外周部を補強したり、形状を整えたり、ハニカム構造体の断熱性を向上させたりする目的で、外周コート層１２７が設けられている。
【０１０９】
セル１２５のいずれか一方の端部が封止されている場合、排ガス処理体１２０の一方の端部からみたときに、端部が封止されたセルと封止されていないセルとが交互に配置されていることが望ましい。
【０１１０】
排ガス処理体１２０を長手方向に垂直な方向に切断した断面形状は、特に限定されず、略円形、略楕円形でもよく、略三角形、略四角形、略五角形、略六角形等の略多角形であってもよい。
【０１１１】
排ガス処理体１２０を構成するセル１２５の断面形状は、略三角形、略四角形、略五角形、略六角形等の略多角形でもよく、また、略円形、略楕円形であってもよい。また、排ガス処理体１２０は、複数の断面形状のセルが組み合わされたものであってもよい。
【０１１２】
排ガス処理体１２０を構成する素材は特に限定されないが、炭化ケイ素質及び窒化ケイ素質等の非酸化物、並びに、コージェライト及びチタン酸アルミニウム等の酸化物を用いることができる。これらのうち、特に、炭化ケイ素質又は窒化ケイ素質等の非酸化物多孔質焼成体であることが望ましい。
これら多孔質焼成体は、脆性材料であるので、機械的な衝撃等により破壊されやすい。しかし、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体１２０の側面の周囲には保持シール材１１０が介在し、衝撃を吸収するので、機械的な衝撃や熱衝撃により排ガス処理体１２０にクラック等が発生するのを防止することができる。
【０１１３】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体には、排ガスを浄化するための触媒を担持させてもよく、担持させる触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属が望ましく、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事もできる。これらの触媒は、単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。これら触媒が担持されていると、ＰＭを燃焼除去しやすくなり、有毒な排ガスの浄化も可能になる。
【０１１４】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体としては、コージェライト等からなり、一体的に形成された一体型ハニカム構造体であってもよく、あるいは、炭化ケイ素等からなり、多数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設された柱状のハニカム焼成体を主にセラミックを含むペーストを介して複数個結束してなる集合型ハニカム構造体であってもよい。
【０１１５】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルに封止材が設けられずに、セルの端部が封止されていなくてもよい。この場合、排ガス処理体は、白金等の触媒を担持させることによって、排ガス中に含まれるＣＯ、ＨＣ又はＮＯｘ等の有害なガス成分を浄化する触媒担体として機能する。
【０１１６】
次に、本発明の排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
【０１１７】
図８は、本発明の排ガス浄化装置を製造する方法の一例を模式的に示した斜視図である。
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体および保持シール材は、図８に示すように排ガス処理体１２０の周囲に沿って保持シール材１１０を巻き付け、巻付体１４０とする。次に、この巻付体１４０を金属ケーシング１３０に収容することで、本発明の排ガス浄化装置となる。
【０１１８】
次に、巻付体１４０を金属ケーシング１３０に収容する方法としては、例えば、金属ケーシング１３０内部の所定の位置まで周囲に保持シール材１１０が配設された排ガス処理体１２０を圧入する圧入方式（スタッフィング方式）、金属ケーシング１３０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（スウェージング形式）、並びに、金属ケーシングを第１のケーシングおよび第２のケーシングの部品に分離可能な形状としておき、巻付体１４０を第１のケーシング上に載置した後に第２のケーシングをかぶせて密封するクラムシェル方式等が挙げられる。
圧入方式（スタッフィング方式）によって巻付体を金属ケーシングに収容する場合、金属ケーシングの内径（排ガス処理体を収容する部分の内径）は、上記巻付体の外径より若干小さくなっていることが望ましい。
【０１１９】
これらの工程を経て、本発明の排ガス浄化装置が製造される。
【０１２０】
本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に、本発明の保持シール材が介在している。
そのため、保持シール材が高い面圧を発揮することができ、排ガス処理体を安定的に保持することができる。さらに、排ガスの熱によって結合剤層中の有機結合剤が焼失した場合、無機繊維の表面全体には無機結合剤としての無機粒子による凹凸が形成される。この無機粒子による凹凸が無機繊維の表面全体に形成されていることで、繊維同士が滑りにくくなり、高い面圧を保持することができ、排ガス処理体の破損を抑制することができる。
さらに、保持シール材を構成する無機繊維がいずれの箇所で破断したとしても、無機繊維が飛散することを抑制することができる。
【０１２１】
以下に、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法、及び、排ガス浄化装置の作用効果について説明する。
【０１２２】
（１）本発明の保持シール材は、無機繊維の表面が有機結合剤と無機結合剤を含む結合剤層によって被覆されており、無機繊維の表面が結合剤層により被覆された被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であるため、無機繊維の表面が結合剤層により一様に被覆されている。そのため、結合剤が添着されていない部分がほとんど存在せず、繊維飛散を効果的に抑制することができる。更に、高温の排気ガスにより有機結合剤が焼失した後も、その部分には無機粒子が存在するため、無機繊維同士の摩擦が大きくなり、面圧を向上させる効果が充分に発揮される。
【０１２３】
（２）本発明の保持シール材の製造方法では、上記構成の保持シール材を容易に製造することができる。
【０１２４】
（３）本発明の排ガス浄化装置では、排ガス処理体と金属ケーシングとの間に、保持シール材が介在しているので、排ガスが漏れるのを防ぐことができるとともに、保持シール材を構成する無機繊維の表面が結合剤層により一様に被覆されているため、無機繊維の飛散を抑制することができ、かつ、保持シール材の面圧が高く、排ガス処理体を安定的に保持することができる。
【０１２５】
（４）さらに、本発明の排ガス浄化装置では、排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体に排ガスが流通すること等により、結合剤層が焼失する。結合剤層が焼失すると、結合剤層を構成する無機結合剤としての無機粒子が露出して凹凸を形成し、無機繊維同士の摩擦を向上させる。そのため、排ガスの熱に晒された後であっても面圧の低下を抑制することができる。
【０１２６】
（実施例）
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１２７】
（実施例１）
（ａ）マット準備工程
まず、以下の手順により無機繊維を含むマットを準備した。
【０１２８】
（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繊維径の平均が５．１μｍである無機繊維前駆体を作製した。
【０１２９】
（ａ−２）圧縮工程
上記工程（ａ−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。
【０１３０】
（ａ−３）ニードルパンチング工程
上記工程（ａ−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。
【０１３１】
（ａ−４）焼成工程
上記工程（ａ−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。無機繊維の繊維径の平均は、５．１μｍであり、最小値は、３．２μｍであった。このようにして得られた焼成シート状物は、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ３であり、目付量が１５００ｇ／ｍ２である。
【０１３２】
（ａ−５）切断工程
上記工程（ａ−４）で得られた焼成シート状物を切断して、無機繊維を含むマットを作製した。
【０１３３】
（ｂ）結合剤溶液準備工程
（ｂ−１）有機結合剤溶液調製工程
ガラス転移温度が−３１℃であるアクリルゴムを水に分散させたアクリレート系ラテックス（日本ゼオン社製  Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８７４（固形分濃度：４５重量％））を用い、水で希釈することにより、固形分濃度が２重量％の有機結合剤溶液を調製した。
【０１３４】
（ｂ−２）無機結合剤溶液調製工程
アルミナコロイド溶液（アルミナゾル）（日産化学工業社製  アルミナゾル５５０（固形分濃度：１５重量％））を水で希釈し、アニオン性高分子系分散剤（サンノプコ社製  ノプコサントＲＦＡ）及びノニオン性界面活性剤（花王社製  エマルゲン７０７）を添加して充分攪拌することで、無機結合剤としての無機粒子の固形分濃度が２重量％であり、上記アニオン性高分子系分散剤の濃度が５００ｐｐｍ、上記ノニオン性界面活性剤の濃度が１００ｐｐｍである無機結合剤溶液を調製した。
【０１３５】
（ｂ−３）結合剤溶液調製工程
上記工程（ｂ−２）で得られた無機結合剤溶液に上記工程（ｂ−１）で得られた有機結合剤溶液を、無機結合剤溶液：有機結合剤溶液＝１：１の重量比になるよう加え充分攪拌し、有機結合剤としての高分子樹脂成分が固形分濃度で１重量％、無機結合剤としての無機粒子が固形分濃度で１重量％、上記アニオン性高分子系分散剤の濃度が２５０ｐｐｍ、上記ノニオン性界面活性剤の濃度が５０ｐｐｍである結合剤溶液を調製した。
【０１３６】
（ｃ）付与工程
上記工程（ｂ）結合剤溶液準備工程で得られた結合剤溶液を、カーテンコート法により（ａ）マット準備工程で得られたマットに付与した。
【０１３７】
（ｄ）乾燥工程
（ｄ−１）脱水工程
上記工程（ｃ）付与工程で得られた、結合剤溶液が付与されたマットを脱水機で吸引脱水することにより、上記結合剤溶液が、無機繊維１００重量部に対して１００重量部付与された状態となるように調製した。
【０１３８】
（ｄ−２）乾燥工程
上記（ｄ−１）脱水工程を終えたマットを、温度１３０℃、風速２ｍ／ｓの熱風を吹き付けることにより加熱熱風乾燥して、保持シール材とした。
【０１３９】
（比較例１）
無機結合剤溶液調製工程において、高分子系分散剤及び表面張力調整剤を添加せずに無機結合剤溶液を調製したほかは、実施例１と同様にして保持シール材を製造した。
【０１４０】
（比較例２）
結合剤溶液準備工程において、高分子系分散剤及び表面張力調整剤を添加せずに結合剤溶液を調製し、さらに、有機結合剤として、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アクリレート系ラテックス（日本ゼオン社製  Ｎｉｐｏｌ  ＬＸ８１１Ｈ）を用いた他は、実施例１と同様にして保持シール材を製造した。
【０１４１】
（比較例３）
無機結合剤溶液調製工程において、無機結合剤を添加しない他は、比較例２と同様にして保持シール材を製造した。
【０１４２】
（被覆繊維径バラツキ率ｄの測定）
各実施例及び比較例で製造した保持シール材について、保持シール材を厚さ方向に三等分し、上部、中央部、下部のそれぞれについて、走査型電子顕微鏡（日本電子社製  ＪＳＭ−６３８０Ａ）を用いて各保持シール材を構成する被覆繊維の１０００倍拡大画像を撮影した。撮影された上部、中央部、下部のそれぞれのＳＥＭ画像における１０本（合計３０本）の被覆繊維から、平均最大径Ｄｍａｘ及び平均最小径Ｄｍｉｎを測定し、基準径Ｄ及び被覆繊維径バラツキ率ｄを求めた。
図３は、実施例１に係る保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像を示している。図９（ａ）は、比較例１に係る保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像であり、図９（ｂ）は、比較例３に係る保持シール材を構成する被覆繊維を１０００倍に拡大して撮影したＳＥＭ画像を示している。
実施例１及び比較例３では、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下となっていた。一方、比較例１及び２では、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％を超えていた。その結果を表１に示す。
【０１４３】
（面圧試験）
各実施例及び比較例の保持シール材について面圧試験を行った。
面圧測定装置による面圧試験の方法は、本発明の保持シール材の説明で説明したとおりである。
結果を表１に示す。
【０１４４】
（無機繊維の飛散性試験）
各実施例及び比較例で製造した保持シール材を用いて、無機繊維の飛散性試験を行った。
無機繊維の飛散性試験の方法は、本発明の説明で説明したとおりである。
その結果を表１に示す。
【０１４５】
（結合剤層の皮膜強度試験）
各実施例及び比較例で準備した結合剤溶液を枠付ガラス板に流し込み、室温で放置して乾燥させた後、打ち抜き、厚さ０．４ｍｍのダンベル形状の試験片を作製した。この試験片を用いて、インストロン型引張試験機で３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り試験を行うことにより、結合剤層の皮膜強度（引っ張り破断強度）を測定した。結果を表１に示す。
【０１４６】
（結合剤溶液の状態及び結合剤層の表面状態）
また、上記結合剤層の皮膜強度試験において、結合剤溶液の凝集状態、及び、作製した試験片（皮膜）の表面状態を目視にて観察したところ、実施例１及び比較例３における結合剤溶液には凝集が見られず、比較例１及び２における結合剤溶液には凝集がみられた。
また、実施例１及び比較例３における試験片（皮膜）の表面は平滑であるのに対して、比較例１及び２における試験片（皮膜）では、試験片の表面に無数の凹凸が形成されており、さらに、試験片全体として歪んだ形状をしていた。
【０１４７】
【表１】
2015064035.tif 000003
【０１４８】
表１に示すように、実施例１に係る保持シール材を構成する被覆繊維は、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％以下であり、焼成後で３３ｋＰａ以上の高い面圧を確保することができ、さらに無機繊維の繊維飛散率を０．１５重量％未満に抑制することができた。
一方、比較例１及び比較例２では、被覆繊維径バラツキ率ｄが２５％を超えていた。そのため、面圧が３３ｋＰａ未満と低くなっており、無機繊維の繊維飛散率が０．１５重量％以上となっており、無機繊維の飛散を充分に抑制することができなかった。
また、比較例３の保持シール材では、被覆繊維径バラツキ率ｄは２５％以下であったが、面圧が３３ｋＰａ未満と低かった。これは、結合剤層に無機結合剤を含まないために、結合剤層の皮膜強度が低くなるために、無機繊維同士の接触によって結合剤層が剥離しやすくなり、無機繊維同士の絡み合いが起こりにくいことによると推察される。
以上のことから、結合剤層に有機結合剤と無機結合剤を含み、被覆繊維の被覆繊維径バラツキ率ｄを２５％以下とした保持シール材は、焼成後の面圧及び無機繊維の飛散抑制の点において優れた性能を発揮することがわかった。
【符号の説明】
【０１４９】
１  無機繊維
２  結合剤層
１０  被覆繊維
１００  排ガス浄化装置
１１０  保持シール材
１２０  排ガス処理体
１３０  金属ケーシング
【図１】
2015064035.tif 000004
【図２】
2015064035.tif 000005
【図４】
2015064035.tif 000006
【図５】
2015064035.tif 000007
【図６】
2015064035.tif 000008
【図７】
2015064035.tif 000009
【図８】
2015064035.tif 000010
【図３】
2015064035.tif 000011
【図９】
2015064035.tif 000012