(57)【要約】【課題】排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時に変形しにくい保持シール材を提供する。【解決手段】ケーシングと、上記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に用いられる保持シール材であって、上記保持シール材は、無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有し、上記保持シール材は、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする保持シール材。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記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付けられ、前記排ガス処理体及び前記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に用いられる保持シール材であって、
前記保持シール材は、無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、前記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、前記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有し、
前記保持シール材は、前記排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、前記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が前記第１の主面及び前記第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする保持シール材。
【請求項２】
前記保持シール材には、ニードルパンチング処理が施されている請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記ニードルパンチング処理により形成されたニードル痕の角度が、前記幅方向に平行な断面において、前記第１の主面及び前記第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるように前記せん断応力が前記第１の主面及び前記第２の主面に印加されている請求項２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記保持シール材には、有機バインダが付与されている請求項１〜３のいずれかに記載の保持シール材。
【請求項５】
ケーシングと、前記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付けられ、前記排ガス処理体及び前記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に用いられる保持シール材を製造する方法であって、
無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、前記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、前記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有する原料マットを準備する原料マット準備工程と、
前記原料マットの前記第１の主面及び前記第２の主面を固定し、前記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を前記第１の主面及び前記第２の主面に印加することにより、前記原料マットを塑性変形させる変形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６】
前記原料マット準備工程では、前記第１の主面及び前記第２の主面の少なくとも一方に対してニードルパンチング処理が施された前記原料マットを準備する請求項５に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項７】
前記変形工程では、前記ニードルパンチング処理により形成されたニードル痕の角度が、前記幅方向に平行な断面において、前記第１の主面及び前記第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるように前記せん断応力を前記第１の主面及び前記第２の主面に印加する請求項６に記載の保持シール材の製造方法。
【請求項８】
前記原料マット準備工程では、有機バインダ溶液を含浸させた前記原料マットを準備し、
前記変形工程では、前記せん断応力を前記第１の主面及び前記第２の主面に印加した状態で前記原料マットを固定し、乾燥させる請求項５〜７のいずれかに記載の保持シール材の製造方法。
【請求項９】
ケーシングと、前記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付けられ、前記排ガス処理体及び前記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を製造する方法であって、
前記排ガス処理体の周囲に、請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材又は請求項５〜８のいずれかに記載の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を、前記保持シール材の前記第１の主面及び前記第２の主面のいずれか一方が前記排ガス処理体に接するように巻き付けた巻付体を準備する巻付体準備工程と、
前記巻付体を前記ケーシングに圧入する圧入工程とを含み、
前記巻付体を圧入する方向は、前記排ガス処理体と接している側の前記保持シール材の主面に前記せん断応力を印加した方向と同じであることを特徴とする排ガス浄化装置の製造方法。
【請求項１０】
ケーシングと、
前記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付けられ、前記排ガス処理体及び前記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、
前記排ガス処理体の周囲に、請求項１〜４のいずれかに記載の保持シール材又は請求項５〜８のいずれかに記載の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材が、前記保持シール材の前記第１の主面及び前記第２の主面のいずれか一方が前記排ガス処理体に接するように巻き付けられており、
前記保持シール材が巻き付けられた前記排ガス処理体は、前記排ガス処理体と接している側の前記保持シール材の主面に前記せん断応力を印加した方向と同じ方向で、前記ケーシングに圧入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、排ガス浄化装置の製造方法、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容器（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、無機繊維を含むマット状の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。
【０００４】
この排ガス浄化装置に用いられる保持シール材は、自動車の走行等により生じる振動又は衝撃により、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、排ガス処理体をしっかりと保持して排ガス浄化装置の内部から排ガス処理体が抜け出るのを防止すること、及び、排ガス処理体とケーシングとの間から排ガスが漏れるのを防止すること等を主な目的として配設されている。
【０００５】
排ガス浄化装置を作製する方法としては、周囲に保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングの内部に圧入する方法が知られている。上記の方法により製造される排ガス浄化装置では、保持シール材がケーシング内で圧縮された状態となる。そのため、保持シール材が無機繊維の有する弾性により元の形状に戻ろうとする復元力（すなわち、排ガス処理体を保持する保持力）を発揮し、保持シール材で排ガス処理体が保持される。
【０００６】
しかしながら、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに圧入する際、保持シール材のケーシング側の主面と排ガス処理体側の主面との間には、互いに逆方向のせん断力が負荷される。そのため、保持シール材の側面が変形してしまい、排ガス処理体の端面に対して斜めとなる部分が形成される。保持シール材の側面が変形した部分は圧縮されない状態となるため、排ガスの流動に伴って風蝕が発生しやすく、また、保持力が低下するという問題があった。
【０００７】
特許文献１及び２には、圧入方向の先端側の側面に、内側から外側に向けて圧入方向の先端側に突出する傾斜面が形成された保持シール材が開示されている。特許文献１及び２に記載の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けてケーシングに圧入すると、保持シール材の側面は変形するものの、その変形が傾斜面によって相殺されるため、保持シール材の側面と排ガス処理体の端面とを略平行にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６１６６７号公報
【特許文献２】独国特許ＤＥ  １０  ２００４  ０５６  ８０４  Ｂ４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び２に記載の技術では、保持シール材の変形を利用することを前提としている。しかしながら、排ガス処理体を圧入する際に保持シール材が一様に変形するとは限らないため、特許文献１及び２に記載の保持シール材がケーシング内でどの程度の保持力を有しているかを把握することは困難である。また、特許文献１及び２に記載の保持シール材を備えた排ガス浄化装置を使用する際、排ガスの流動によって保持シール材がさらに変形してしまい、排ガス処理体の端面に対して斜めとなる部分が形成されることがある。この場合、風蝕の発生及び保持力の低下という問題が再び生じることになる。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時に変形しにくい保持シール材；該保持シール材の製造方法；該保持シール材を用いた排ガス浄化装置の製造方法；及び該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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の保持シール材は、
ケーシングと、上記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に用いられる保持シール材であって、
上記保持シール材は、無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有し、
上記保持シール材は、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の保持シール材においては、排ガス処理体の周囲に巻き付ける前の状態で、対向する２つの主面にせん断応力が印加されることにより塑性変形が生じている。したがって、本発明の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けた後、保持シール材の内側（排ガス処理体が接している側）の主面にせん断応力を印加した方向と同じ方向で排ガス処理体をケーシングに圧入した場合、保持シール材はそれ以上変形しにくくなる。また、本発明の保持シール材を備えた排ガス浄化装置を使用する際、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合に保持シール材が変形しにくくなる。このように、本発明の保持シール材は、排ガス浄化装置内で形状が変化しにくい構造となっている。
【００１３】
以上より、本発明の保持シール材は、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができる。また、本発明の保持シール材の形状は変形しにくいため、排ガス処理体に巻き付ける前の保持シール材の面圧を測定することにより、その値を排ガス浄化装置内における保持シール材の保持力と考えることができる。このように、本発明の保持シール材では、排ガス浄化装置内における保持力を計算することが容易である。
【００１４】
本発明の保持シール材には、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。
保持シール材にニードルパンチング処理が施されていると、無機繊維同士が交絡し、無機繊維が移動しにくくなる。その結果、保持シール材の２つの主面にせん断応力が印加された場合、塑性変形が生じやすくなる。
【００１５】
本発明の保持シール材にニードルパンチング処理が施されている場合、上記ニードルパンチング処理により形成されたニードル痕の角度が、上記幅方向に平行な断面において、上記第１の主面及び上記第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるように上記せん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されていることがより望ましい。
例えば、保持シール材の主面に対して垂直にニードルパンチング処理を施した後、ニードル痕の上記角度が１５°以上となるように２つの主面にせん断応力を印加した保持シール材では、無機繊維が戻りにくくなるため、塑性変形がより生じやすくなる。
【００１６】
本発明の保持シール材には、有機バインダが付与されていることが望ましい。
保持シール材に有機バインダが付与されていると、無機繊維同士の交絡構造が有機バインダによって拘束されて戻りにくくなるため、塑性変形が生じやすくなる。
【００１７】
本発明の保持シール材の製造方法は、
ケーシングと、上記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に用いられる保持シール材を製造する方法であって、
無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有する原料マットを準備する原料マット準備工程と、
上記原料マットの上記第１の主面及び上記第２の主面を固定し、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を上記第１の主面及び上記第２の主面に印加することにより、上記原料マットを塑性変形させる変形工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の保持シール材の製造方法により、上述した本発明の保持シール材、すなわち、排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が第１の主面及び第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする保持シール材を製造することができる。したがって、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、排ガス浄化装置内における保持力の計算が容易であるという効果を有する保持シール材を製造することができる。
【００１９】
本発明の保持シール材の製造方法において、上記原料マット準備工程では、上記第１の主面及び上記第２の主面の少なくとも一方に対してニードルパンチング処理が施された上記原料マットを準備することが望ましい。
保持シール材にニードルパンチング処理を施すことにより、無機繊維同士を交絡させることができ、無機繊維を移動しにくくすることができる。その結果、保持シール材の２つの主面にせん断応力を印加した場合、塑性変形を生じやすくすることができる。
【００２０】
上記ニードルパンチング処理が施された上記原料マットを準備する場合、上記変形工程では、上記ニードルパンチング処理により形成されたニードル痕の角度が、上記幅方向に平行な断面において、上記第１の主面及び上記第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるように上記せん断応力を上記第１の主面及び上記第２の主面に印加することがより望ましい。
ニードル痕の上記角度が１５°以上となるように保持シール材の２つの主面にせん断応力を印加することにより、無機繊維を戻りにくくすることができるため、塑性変形をより生じやすくすることができる。
【００２１】
本発明の保持シール材の製造方法において、上記原料マット準備工程では、有機バインダ溶液を含浸させた上記原料マットを準備し、上記変形工程では、上記せん断応力を上記第１の主面及び上記第２の主面に印加した状態で上記原料マットを固定し、乾燥させることが望ましい。
この場合、有機バインダの拘束力によって保持シール材の形状を固定することができるため、塑性変形を生じやすくすることができる。
【００２２】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、
ケーシングと、上記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を製造する方法であって、
上記排ガス処理体の周囲に、本発明の保持シール材又は本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を、上記保持シール材の上記第１の主面及び上記第２の主面のいずれか一方が上記排ガス処理体に接するように巻き付けた巻付体を準備する巻付体準備工程と、
上記巻付体を上記ケーシングに圧入する圧入工程とを含み、
上記巻付体を圧入する方向は、上記排ガス処理体と接している側の上記保持シール材の主面に上記せん断応力を印加した方向と同じであることを特徴とする。
【００２３】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、本発明の保持シール材を使用すること、及び、圧入方向が保持シール材の内側の主面にせん断応力を印加した方向と同じであることを特徴としている。そのため、まず、巻付体を圧入する場合に保持シール材が変形しにくくなる。さらに、製造された排ガス浄化装置を使用する際、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合に保持シール材が変形しにくくなる。
【００２４】
以上より、本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、排ガス浄化装置内における保持力の計算が容易であるという効果を有する保持シール材を備えた排ガス浄化装置を製造することができる。
【００２５】
本発明の排ガス浄化装置は、
ケーシングと、
上記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、
上記排ガス処理体の周囲に、本発明の保持シール材又は本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材が、上記保持シール材の上記第１の主面及び上記第２の主面のいずれか一方が上記排ガス処理体に接するように巻き付けられており、
上記保持シール材が巻き付けられた上記排ガス処理体は、上記排ガス処理体と接している側の上記保持シール材の主面に上記せん断応力を印加した方向と同じ方向で、上記ケーシングに圧入されていることを特徴とする。
【００２６】
本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくい保持シール材を備えているため、保持シール材における風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、また、排ガス浄化装置内における保持シール材の保持力の計算が容易である。
【００２７】
なお、本明細書において、「垂直」とは、本発明の各効果を奏する程度に垂直であればよく、完全に垂直であってもよいし、実質的に垂直であってもよい。また、「平行」についても、本発明の各効果を奏する程度に平行であればよく、完全に平行であってもよいし、実質的に平行であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、原料マットの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、ニードルパンチング処理が施された原料マットの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｄ）は、変形工程の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、切断工程後の原料マットの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５（ａ）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り、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す保持シール材の平面図である。
【図６】図６は、排ガス処理体の周囲に保持シール材に巻き付けられた巻付体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、圧入工程の一例を模式的に示す一部切り欠き斜視断面図である。
【図８】図８は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法により製造された排ガス浄化装置を模式的に示す一部切り欠き斜視断面図である。
【図９】図９は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示した排ガス浄化装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、保持シール材の面圧測定装置を示す概略図である。
【図１２】図１２は、保持シール材の変形量の測定方法を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１３（ａ）は、実施例２における焼成前の保持シール材の写真であり、図１３（ｂ）は、実施例２における焼成後の保持シール材の写真である。
【図１４】図１４（ａ）は、実施例３における焼成前の保持シール材の写真であり、図１４（ｂ）は、実施例３における焼成後の保持シール材の写真である。
【図１５】図１５（ａ）は、比較例１における焼成前の保持シール材の写真であり、図１５（ｂ）は、比較例１における焼成後の保持シール材の写真である。
【００２９】
（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。
【００３０】
まず、本発明の保持シール材の製造方法を説明した後、本発明の保持シール材、本発明の排ガス浄化装置の製造方法、本発明の排ガス浄化装置の順に説明する。
【００３１】
［保持シール材の製造方法］
本発明の保持シール材の製造方法は、
ケーシングと、上記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に用いられる保持シール材を製造する方法であって、
無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有する原料マットを準備する原料マット準備工程と、
上記原料マットの上記第１の主面及び上記第２の主面を固定し、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を上記第１の主面及び上記第２の主面に印加することにより、上記原料マットを塑性変形させる変形工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】
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状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有する原料マットを準備する原料マット準備工程を行う。
【００３３】
図１は、原料マットの一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示す原料マット１００は、無機繊維を含むマット状であり、第１の主面１０１と、第１の主面１０１に対向する第２の主面１０２と、長手方向（図１中、矢印Ｘで示す方向）に沿った側面１０３と、長手方向Ｘと垂直な幅方向（図１中、矢印Ｙで示す方向）に沿った端面１０４とを有している。なお、図１には、厚さ方向を矢印Ｚで示している。
【００３４】
原料マットを作製する場合、例えば、紡糸法により、無機繊維を絡み合わせたマットを打ち抜くことにより作製することができる。
【００３５】
原料マットを構成する無機繊維としては、特に限定されず、アルミナ−シリカ繊維であってもよく、アルミナ繊維、シリカ繊維等であってもよい。また、ガラス繊維や生体溶解性繊維であってもよい。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無機繊維を変更すればよく、各国の環境規制に適合できるような太径繊維や繊維長のものを使用するのが好ましい。
【００３６】
これらの中でも、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。加えて、スピネル型化合物を含む無機繊維がさらに望ましい。高結晶性アルミナ質であると、硬く脆いため、クッション材として用いられる保持シール材には不向きである。
さらに、低結晶性アルミナ質かつスピネル型化合物を含む無機繊維の場合、結晶化比率は０．１〜３０％の範囲が望ましく、結晶化率０．４〜２０％の範囲がより望ましい。この範囲の無機繊維で製作された保持シール材の反発力および耐久試験後の復元面圧は高く、性能が良い。しかし、結晶化比率が０．１％未満または３０％を超えると、急激に反発力や復元面圧は急激に低下してしまう。結晶化率の測定方法は、ムライト回析線（２θ＝２６．４°）とγ−アルミナ回析線（２θ＝４５．４°）との積分強度比より算出することができる。
【００３７】
なお、原料マットに対して後述するニードルパンチング処理を施す場合、交絡構造を呈するために、無機繊維の平均繊維長は、４〜１２０ｍｍであることが望ましい。この範囲の平均繊維長であると、ニードルパンチング処理を施した箇所で繊維同士が絡まり、マットの強度を増加させることができる。また、無機繊維の平均繊維径は、２〜１２μｍであることが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。
【００３８】
原料マットの目付量（単位面積あたりの重量）は、特に限定されないが、４００ｇ／ｃｍ２〜２０００ｇ／ｃｍ２であることが望ましい。原料マットの目付量が４００ｇ／ｃｍ２未満であると、保持シール材とした際、排ガス浄化装置の作動時の振動から排ガス処理体を充分に保護することができないため、排ガス処理体の欠損やケーシングからの脱落といった不具合が生じる。一方、原料マットの目付量が２０００ｇ／ｃｍ２を超えると、保持シール材とした際の復元力が強すぎるため、排ガス処理体の強度を上回って破損させてしまう。
【００３９】
原料マットの嵩密度は、特に限定されないが、０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ３であることが望ましい。原料マットの嵩密度が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、原料マットの形状を所定の形状に保ちにくくなる。一方、原料マットの嵩密度が０．３０ｇ／ｃｍ３を超えると、原料マットが硬くなり、割れやすくなる。
【００４０】
原料マット準備工程では、少なくとも一方の主面に対してニードルパンチング処理（ニードリング処理ともいう）が施された原料マットを準備することが望ましい。このような原料マットをニードルマットともいう。
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素地マットに対して抜き差しすることをいう。原料マットは、所定の平均繊維長を有する無機繊維が緩く絡み合って構成されている。この原料マットの緩く絡み合った無機繊維に対してニードルパンチング処理を施すことで、複雑に無機繊維が絡み合い、有機バインダが存在しなくてもある程度の形状維持が可能な交絡構造を有するマットを作製することができる。また、無機繊維同士が交絡するため、無機繊維が移動しにくくなる。その結果、保持シール材とした際、２つの主面にせん断応力が印加された場合、塑性変形が生じやすくなる。
【００４１】
ニードルパンチング処理は、例えば、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、原料マット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（原料マットの厚さ方向）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原料マットに対して移動させ、多数のニードルを原料マットに対して抜き差しすることで、原料マットを構成する無機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の数は、目的とする嵩密度や目付量等に応じて変更すればよい。
【００４２】
ニードルパンチング処理が施された原料マットは、ニードルパンチング処理によって形成された複数のニードル痕を有している。
【００４３】
図２は、ニードルパンチング処理が施された原料マットの一例を模式的に示す一部切り欠き斜視図である。図２には、原料マットを厚さ方向に沿って切断したときに得られる断面を示している。
図２に示す原料マット１００は、複数のニードル痕１０５を有している。ニードル痕１０５には、原料マット１００の厚さ方向に配向するとともに、互いに絡み合った無機繊維１０６が含まれている。
【００４４】
無機繊維が一定の方向に配向されていると、保持シール材として排ガス浄化装置に配置した際、ニードル痕の向き、すなわち、無機繊維が配向している向きに、保持シール材が排ガス処理体や金属容器を押し出す力が大きくなると考えられる。
【００４５】
望ましいニードル痕の存在密度は、原料マット１００ｃｍ２あたり１０〜５００個である。ニードル痕の存在密度が原料マット１００ｃｍ２あたり１０個未満であると、保持シール材として使用した際に引き裂かれてしまう。また、ニードル痕の存在密度が原料マット１００ｃｍ２あたり５００個を超えると、保持シール材として使用した際に曲げにくくなる。
【００４６】
ニードルパンチング処理の方向は特に限定されないが、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直にニードルパンチング処理が施されていることが望ましく、原料マットの第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直にニードルパンチング処理が施されていることがより望ましい。言い換えると、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直にニードル痕が形成されていることが望ましく、原料マットの第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直にニードル痕が形成されていることがより望ましい。
なお、上述のとおり、本明細書において、「垂直」とは、本発明の各効果を奏する程度に垂直であればよく、完全に垂直であってもよいし、実質的に垂直であってもよい。例えば、原料マットの主面に対して８０〜１００°程度であってもよい。
【００４７】
原料マット準備工程では、ニードルパンチング処理の有無に関わらず、有機バインダ等のバインダが添着された原料マットを準備することが望ましい。
原料マットにバインダを添着させることで、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ともに、原料マットの嵩高さを抑えることができる。また、無機繊維同士の交絡構造が有機バインダによって拘束されて戻りにくくなるため、塑性変形が生じやすくなる。
【００４８】
原料マットにバインダを添着させる方法としては、例えば、スプレー等を用いて原料マットにバインダ溶液を所定量吹きかける方法、及び、原料マットにバインダ溶液を含浸させる方法等が挙げられる。
【００４９】
上記バインダ溶液としては、アクリル系樹脂等の有機バインダを水に分散させて調製したエマルジョンを用いることができる。また、上記バインダ溶液には、シリカゾル、アルミナゾル等の無機バインダが適宜含まれていてもよい。
【００５０】
有機バインダとしては特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、アクリルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、及び、スチレン−ブタジエンゴム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。
【００５１】
有機バインダの添着量は、無機繊維単位重量当たり、固形分換算で０．２〜１２．０ｇ／１００ｇ（０．２〜１２．０重量％）が望ましく、４．０〜１０．０ｇ／１００ｇ（４．０〜１０．０重量％）がより望ましい。
無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が固形分換算で０．２ｇ／１００ｇ未満であると、有機バインダの添着量が少なすぎるため、無機繊維同士の交絡構造を拘束する効果が充分に得られない。一方、無機繊維単位重量当たりの有機バインダの添着量が固形分換算で１２．０ｇ／１００ｇを超えると、有機バインダの添着量が多すぎるため、保持シール材として排ガス浄化装置内で使用した際、有機バインダの分解により発生する有毒ガスの量が多くなりすぎてしまい、好ましくない。
【００５２】
なお、本発明の保持シール材を６００℃で１時間加熱した場合、加熱前後での重量減少率は、加熱前の保持シール材の重量１００％に対して０．２〜１２．０％であることが望ましく、４．０〜１０．０％であることがより望ましい。保持シール材を６００℃で１時間加熱した前後での重量減少率は、保持シール材に含まれる有機バインダの含有量に相当する。
【００５３】
その後、有機バインダを含む液に含まれる水分を除去するために原料マットを乾燥させる。このとき、必要に応じて有機バインダを添着させた原料マットを圧縮させながら乾燥させてもよい。乾燥条件としては、例えば、９５〜１５０℃で１〜３０分間乾燥させればよい。
【００５４】
原料マットの乾燥は、後述する変形工程の前に行ってもよいし、変形工程で行ってもよい。変形工程で原料マットを乾燥させる方法については後で説明する。
【００５５】
本発明の保持シール材の製造方法では、準備した原料マットの上記第１の主面及び上記第２の主面を固定し、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を上記第１の主面及び上記第２の主面に印加することにより、上記原料マットを塑性変形させる変形工程を行う。
【００５６】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、変形工程の一例を模式的に示す断面図である。
図３（ａ）〜図３（ｄ）では、ニードルパンチング処理が施された原料マットを塑性変形させる例を示している。また、図３（ａ）〜図３（ｄ）では、原料マットの端面を前面に示している。そのため、図３（ａ）〜図３（ｄ）中の左右方向が原料マットの幅方向であることを意味している。
【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、原料マット１００の第１の主面１０１及び第２の主面１０２を上台５１０及び下台５２０で挟み込む。
図３（ａ）では、ニードル痕１０５が、原料マット１００の第１の主面１０１及び第２の主面１０２に対して垂直に形成されている。
【００５８】
次に、図３（ｂ）に示すように、原料マット１００の第１の主面１０１及び第２の主面１０２に対して、原料マット１００の厚さ方向（図３（ｂ）中の上下方向）に押圧力Ｆ１を印加する。押圧力Ｆ１により、原料マット１００が押圧され、その結果、原料マット１００の第１の主面１０１及び第２の主面１０２が固定される。
【００５９】
変形工程では、原料マットの厚さが４５〜９５％となるように原料マットを押圧することが望ましい。ただし、製造した保持シール材は、後述する排ガス浄化装置の排ガス処理体及びケーシングの間に配設されるため、押圧後の原料マットの厚さは、排ガス処理体とケーシングとの間隔の１２０〜３００％であることが望ましい。
【００６０】
続いて、図３（ｃ）に示すように、原料マット１００を固定した状態で、原料マット１００の第１の主面１０１及び第２の主面１０２に対して、原料マット１００の幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力Ｆ２を印加する。せん断応力Ｆ２により、原料マット１００の側面が傾斜し、原料マット１００が塑性変形される。原料マット１００が変形される結果、ニードル痕１０５も傾斜する。
【００６１】
原料マットを塑性変形させる程度は特に限定されないが、原料マットの幅方向に平行な断面において、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直な線が変形前の原料マットの端面に記載されていると想定した場合、変形前の線と変形後の線とで形成される角度（以下、変形角度ともいう）は、１５°以上であることが望ましく、２０°以上であることがより望ましい。また、変形角度は、４０°以下であることが望ましく、３０°以下であることがより望ましい。
【００６２】
具体的には、原料マットの第１の主面及び第２の主面の一方または両方に対してニードルパンチング処理が施された原料マットを準備し、ニードル痕の角度が、原料マットの幅方向に平行な断面において、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるようにせん断応力を第１の主面及び第２の主面に印加することが望ましい。また、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直にニードルパンチング処理が施された原料マットを準備し、ニードル痕の角度が、原料マットの幅方向に平行な断面において、原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるようにせん断応力を第１の主面及び第２の主面に印加することが望ましい。特に、原料マットの第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直にニードルパンチング処理が施された原料マットを準備し、ニードル痕の角度が、原料マットの幅方向に平行な断面において、原料マットの第１の主面及び第２の主面の両方の垂直方向に対して１５°以上となるようにせん断応力を第１の主面及び第２の主面に印加することが望ましい。これにより、無機繊維を戻りにくくすることができるため、塑性変形をより生じやすくすることができる。
なお、図３（ｃ）では、上記で説明したニードル痕１０５の角度をαで示している。
ニードル痕の角度αは、１５°以上であることが望ましく、２０°以上であることがより望ましい。また、ニードル痕の角度αは、４０°以下であることが望ましく、３０°以下であることがより望ましい。
【００６３】
本発明の保持シール材の製造方法では、原料マット準備工程において、有機バインダ溶液を含浸させた原料マットを準備し、変形工程において、せん断応力を原料マットの第１の主面及び第２の主面に印加した状態で原料マットを固定し、乾燥させることが望ましい。この場合、有機バインダの拘束力によって保持シール材の形状を固定することができるため、塑性変形を生じやすくすることができる。なお、原料マットがニードルマットであることがより望ましい。
この際、乾燥温度は９５〜１５０℃が望ましく、乾燥時間は１〜３０分間が望ましい。また、望ましい変形角度やニードル痕の角度αについては上記と同じである。
【００６４】
なお、図３（ｂ）に示した原料マットの固定と図３（ｃ）に示した原料マットの塑性変形とを同時に行ってもよい。また、原料マットを固定することができれば、必ずしも原料マットを押圧しなくてもよい。
【００６５】
その後、図３（ｄ）に示すように、上台５１０及び下台５２０を取り外すことにより、塑性変形された原料マット１００を得ることができる。
【００６６】
本発明の保持シール材の製造方法では、さらに、塑性変形された上記原料マットを、上記原料マットの上記側面が上記第１の主面及び上記第２の主面の少なくとも一方に対して垂直となるように切断する切断工程を行うことが望ましい。
本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材の形状は排ガス浄化装置内で変化しにくいため、排ガス処理体の周囲に巻き付ける前の状態で、保持シール材の側面が主面に対して垂直となっていると、排ガス処理体の端面に対して斜めとなる部分が形成されにくくなる。
【００６７】
図４は、切断工程後の原料マットの一例を模式的に示す断面図である。
図４に示す原料マット１１０は、図３（ｄ）に示した塑性変形された原料マット１００が切断されたものである。図４に示す原料マット１１０の側面は、第１の主面１１１及び第２の主面１１２の両方に対して垂直となっている。
【００６８】
切断工程では、塑性変形された原料マットを、原料マットの側面が原料マットの第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直となるように切断することが望ましく、原料マットの側面が原料マットの第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直となるように切断することがより望ましい。
【００６９】
原料マットの切断は、原料マットを所定形状に打ち抜くことにより行うことができる。
原料マットの打ち抜きの方法及び原料マットの打ち抜きに使用する装置は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を使用することができる。
例えば、打ち抜き刃としては、原料マットを打ち抜く際の打ち抜きパターンと同形状に設計された刃を有するトムソン刃を用い、打ち抜き装置としては、油圧プレス機等を用いることができる。
【００７０】
このように、本発明の保持シール材の製造方法では、切断工程を行うことが望ましいが、変形工程後の切断していない原料マットを保持シール材として使用してもよい。
【００７１】
以上の工程を経ることにより、保持シール材を製造することができる。
本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材は、排ガス浄化装置に用いられる。本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材も本発明の態様である。保持シール材及び排ガス浄化装置については、後で詳細に説明する。
【００７２】
［保持シール材］
本発明の保持シール材は、
ケーシングと、上記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に用いられる保持シール材であって、
上記保持シール材は、無機繊維を含むマット状であり、第１の主面と、上記第１の主面に対向する第２の主面と、長手方向に沿った側面と、上記長手方向と垂直な幅方向に沿った端面とを有し、
上記保持シール材は、上記排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、上記幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする。
【００７３】
図５（ａ）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り、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す保持シール材の平面図である。図５（ｂ）では、保持シール材の端面を前面に示している。そのため、図５（ｂ）中の左右方向が保持シール材の幅方向であることを意味している。
【００７４】
図５（ａ）に示す保持シール材１０は、所定の長手方向の長さ（図５（ａ）中、矢印Ｌで示す）、幅（図５（ａ）中、矢印Ｗで示す）及び厚さ（図５（ａ）中、矢印Ｔで示す）を有する平面視矩形状のマットである。
保持シール材１０は、第１の主面１１と、第１の主面１１に対向する第２の主面１２と、長手方向に沿った側面１３と、長手方向と垂直な幅方向に沿った端面１４とを有している。また、保持シール材１０では、マットの長手方向の端部のうち、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。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１０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。つまり、保持シール材の長手方向が巻き付け方向となる。
なお、本明細書において、マットの長手方向の長さＬとは、マットの端部に形成される凸部又は凹部の寸法を考慮しない長さである。
【００７５】
図５（ｂ）に示す保持シール材１０は、幅方向に沿って互いに逆方向（図５（ｂ）中、矢印で示す方向）のせん断応力が第１の主面１１及び前記第２の主面１２に印加されることにより塑性変形されている。図５（ｂ）では、便宜上、保持シール材１０の端面１４に破線を記載している。
【００７６】
マットの長手方向の長さＬは、巻き付けようとしている柱状の排ガス処理体の外周の長さの±９５ｍｍ以内であることが望ましい。マットの長手方向の長さＬが上記範囲内であると、保持シール材を排ガス処理体に巻き付けた際に隙間ができることがなく、また、保持シール材がずれたり、よれたりすることがない。
【００７７】
マットの幅Ｗは、排ガス処理体の長手方向の長さに対して５〜１５ｍｍ短いことが望ましい。
また、マットの厚さＴは、５〜１５ｍｍであることが望ましい。
【００７８】
本発明の保持シール材は、無機繊維を含むマットからなる。
保持シール材を構成する無機繊維は、［保持シール材の製造方法］で説明した原料マットを構成する無機繊維と同じであるため、その説明を省略する。無機繊維の平均繊維長及び平均繊維径についても同じである。
【００７９】
本発明の保持シール材には、少なくとも一方の主面に対して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が施された保持シール材は、ニードルパンチング処理によって形成された複数のニードル痕を有している。
保持シール材にニードルパンチング処理が施されていると、無機繊維同士が交絡し、無機繊維が移動しにくくなる。その結果、保持シール材の２つの主面にせん断応力が印加された場合、塑性変形が生じやすくなる。
なお、ニードルパンチング処理については、［保持シール材の製造方法］で説明したとおりである。
【００８０】
本発明の保持シール材には、有機バインダが付与されていることが望ましい。
保持シール材に有機バインダが付与されていると、無機繊維同士の交絡構造が有機バインダによって拘束されて戻りにくくなるため、塑性変形が生じやすくなる。
保持シール材に付与される有機バインダは、［保持シール材の製造方法］で説明した原料マットに添着させる有機バインダと同じであるため、その説明を省略する。保持シール材に付与される有機バインダの量についても、原料マットに添着させる有機バインダの量と同じである。
【００８１】
本発明の保持シール材は、上述した［保持シール材の製造方法］により製造することが望ましい。
【００８２】
したがって、本発明の保持シール材にニードルパンチング処理が施されている場合、上記ニードル痕の角度が、上記幅方向に平行な断面において、上記第１の主面及び上記第２の主面の少なくとも一方の垂直方向に対して１５°以上となるように上記せん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されていることが望ましい。特に、上記ニードル痕の角度が、上記幅方向に平行な断面において、上記第１の主面及び上記第２の主面の両方の垂直方向に対して１５°以上となるように上記せん断応力が上記第１の主面及び上記第２の主面に印加されていることがより望ましい。このとき、せん断応力が印加される前の保持シール材には、保持シール材の第１の主面及び第２の主面の一方または両方に対してニードルパンチング処理が施されていることが望ましく、保持シール材の第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直にニードルパンチング処理が施されていることがより望ましく、保持シール材の第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直にニードルパンチング処理が施されていることがさらに望ましい。
例えば、保持シール材の主面に対して垂直にニードルパンチング処理を施した後、ニードル痕の上記角度が１５°以上となるように２つの主面にせん断応力を印加した保持シール材では、無機繊維が戻りにくくなるため、塑性変形がより生じやすくなる。
【００８３】
このように、本発明の保持シール材は、本発明の保持シール材の製造方法により製造することができるが、「排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、保持シール材の幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が第１の主面及び第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなる」という構成を有する限り、本発明の保持シール材の製造方法により製造されたものには限定されない。
【００８４】
本発明の保持シール材では、排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前における保持シール材の側面が、第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直であることが望ましく、第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直であることがより望ましい。
本発明の保持シール材の形状は排ガス浄化装置内で変化しにくいため、排ガス処理体の周囲に巻き付ける前の状態で、保持シール材の側面が主面に対して垂直となっていると、排ガス処理体の端面に対して斜めとなる部分が形成されにくくなる。
【００８５】
本発明の保持シール材は、１枚のマットから構成される場合に限定されず、２枚以上のマットが積層されて構成されていてもよい。
本発明の保持シール材が２枚以上のマットが積層されて構成されている場合、全てのマットが塑性変形されていることが望ましいが、塑性変形されていないマットが含まれていてもよい。また、複数のマットが塑性変形されている場合、塑性変形の度合いは全てのマットで同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。
【００８６】
本発明の保持シール材は、排ガス浄化装置に用いられる。排ガス浄化装置については、後で詳細に説明する。
【００８７】
本発明の保持シール材、及び、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材においては、後述する実施例で説明する方法により測定した保持シール材の面圧低下率が１５％以下であるか、又は、保持シール材の変形量が２ｍｍ以下であることが望ましく、その両方を満たすことがより望ましい。
【００８８】
［排ガス浄化装置の製造方法］
本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、
ケーシングと、上記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を製造する方法であって、
上記排ガス処理体の周囲に、本発明の保持シール材又は本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を、上記保持シール材の上記第１の主面及び上記第２の主面のいずれか一方が上記排ガス処理体に接するように巻き付けた巻付体を準備する巻付体準備工程と、
上記巻付体を上記ケーシングに圧入する圧入工程とを含み、
上記巻付体を圧入する方向は、上記排ガス処理体と接している側の上記保持シール材の主面に上記せん断応力を印加した方向と同じであることを特徴とする。
【００８９】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、まず、本発明の保持シール材、又は、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を準備する保持シール材準備工程を行う。
本発明の保持シール材、及び、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材については、［保持シール材］及び［保持シール材の製造方法］で説明したとおりである。
【００９０】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前における保持シール材の側面が、第１の主面及び第２の主面の少なくとも一方に対して垂直である保持シール材を準備することが望ましく、第１の主面及び第２の主面の両方に対して垂直である保持シール材を準備することがより望ましい。
本発明の保持シール材、又は、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材の形状は排ガス浄化装置内で変化しにくいため、排ガス処理体の周囲に巻き付ける前の状態で、保持シール材の側面が主面に対して垂直となっていると、排ガス処理体の端面に対して斜めとなる部分が形成されにくくなる。
【００９１】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、次に、排ガス処理体の周囲に、準備した保持シール材を、上記保持シール材の上記第１の主面及び上記第２の主面のいずれか一方が上記排ガス処理体に接するように巻き付けた巻付体を準備する巻付体準備工程を行う。
【００９２】
図６は、排ガス処理体の周囲に保持シール材に巻き付けられた巻付体の一例を模式的に示す斜視図である。
図６では、排ガス処理体２０の周囲に、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した保持シール材１０が、保持シール材１０の第２の主面１２が排ガス処理体２０に接するように巻き付けられた巻付体５０を示している。保持シール材１０の凸部１７及び凹部１８は、嵌合された状態となる。
【００９３】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、続いて、準備した巻付体をケーシングに圧入する圧入工程を行う。
圧入工程では、巻付体を圧入する方向が、排ガス処理体と接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向と同じであることを特徴としている。
【００９４】
図７は、圧入工程の一例を模式的に示す一部切り欠き斜視断面図である。
図７では、図６に示した巻付体５０をケーシング３０に圧入している。上述のとおり、図６に示した巻付体５０では、排ガス処理体２０の周囲に、保持シール材１０が、保持シール材１０の第２の主面１２が排ガス処理体２０に接するように巻き付けられている。
したがって、矢印で示す圧入方向を、排ガス処理体２０と接している側の保持シール材１０の主面（すなわち、第２の主面１２）にせん断応力を印加した方向と同じとしている。
【００９５】
図７では、圧入治具８０を用いて、巻付体５０をケーシング３０に圧入する方法を示している。
圧入治具８０は、全体として略円筒状であり、その内部が一端から他端に向かってテーパー状に広がっている。
圧入治具８０の一端は、ケーシング３０の内径よりわずかに小さな径に相当する内径を有する短径側端部８１となっている。また、圧入治具８０の他端は、少なくとも巻付体５０の外径に相当する内径を有する長径側端部８２となっている。
圧入治具８０を用いることにより、巻付体５０をケーシング３０に容易に圧入することができる。
なお、巻付体をケーシングに圧入する方法としては特に限定されず、例えば、手で巻付体を押すことにより巻付体をケーシングに圧入する等の方法であってもよい。
【００９６】
本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、さらに、プレス機等を使用することにより、ケーシングの内径を縮めるように外周側から圧縮して、巻付体を保持してもよい。
【００９７】
以上の工程を経ることにより、排ガス浄化装置を製造することができる。
図８は、本発明の排ガス浄化装置の製造方法により製造された排ガス浄化装置を模式的に示す一部切り欠き斜視断面図である。
図８に示す排ガス浄化装置２００では、保持シール材１０が圧入工程の前に塑性変形されているので、圧入工程を経た後であっても、保持シール材１０が変形しにくい構造となっている。さらに、排ガス浄化装置２００を使用する際、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合であっても、保持シール材２００が変形しにくい構造となっている。
【００９８】
［排ガス浄化装置］
本発明の排ガス浄化装置は、
ケーシングと、
上記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、
上記排ガス処理体の周囲に、本発明の保持シール材又は本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材が、上記保持シール材の上記第１の主面及び上記第２の主面のいずれか一方が上記排ガス処理体に接するように巻き付けられており、
上記保持シール材が巻き付けられた上記排ガス処理体は、上記排ガス処理体と接している側の上記保持シール材の主面に上記せん断応力を印加した方向と同じ方向で、上記ケーシングに圧入されていることを特徴とする。
【００９９】
図９は、本発明の排ガス浄化装置の一例を模式的に示す斜視図である。
図９に示す排ガス浄化装置２００は、排ガス処理体２０と、排ガス処理体２０を収容するケーシング３０と、排ガス処理体２０の周囲に巻き付けられ、排ガス処理体２０及びケーシング３０の間に配設された保持シール材１０とを備える。
排ガス浄化装置２００では、図５に示した保持シール材１０を備える例を示している。
【０１００】
図９に示すケーシング３０は、主にステンレス等の金属からなり、その形状は、円筒状である。また、その内径は、排ガス処理体２０の端面の直径と排ガス処理体２０に巻付けられた状態の保持シール材１０の厚さとを合わせた長さより若干短くなっており、その長さは、排ガス処理体２０の長手方向（図９中、両矢印Ｗ１で示される方向）における長さと略同一となっている。
【０１０１】
保持シール材１０の構成については、既に述べているので省略する。
【０１０２】
排ガス浄化装置２００は、図９に示すように、排ガス処理体２０として、各々のセル２１におけるいずれか一方が封止材２３によって目封じされたハニカムフィルタ２０を用いている。
ハニカムフィルタ２０は、主に多孔質セラミックからなり、その形状は円柱状である。また、ハニカムフィルタ２０の外周には、ハニカムフィルタ２０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２０の断熱性を向上させたりする目的で、シール材層２５が設けられている。
【０１０３】
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、柱状であれば特に限定されず、略円柱状の他に、例えば、略楕円柱状や略角柱状等任意の形状、大きさのものであってもよい。
【０１０４】
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接着材層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。
【０１０５】
本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体には、触媒が担持されていてもよい。
排ガス処理体に担持されている触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属、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、又は、酸化セリウム等の金属酸化物等が挙げられる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１０６】
本発明の排ガス浄化装置において、排ガス処理体がハニカム構造体である場合、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。
【０１０７】
本発明の排ガス浄化装置は、上述した［排ガス浄化装置の製造方法］により製造することができる。
【０１０８】
すなわち、図９に示す排ガス浄化装置２００では、排ガス処理体２０の周囲に、保持シール材１０が、保持シール材１０の第２の主面１２が排ガス処理体２０に接するように巻き付けられている。そして、保持シール材１０が巻き付けられた排ガス処理体２０は、排ガス処理体２０と接している側の保持シール材１０の主面（すなわち、第２の主面１２）にせん断応力を印加した方向と同じ方向で、ケーシング３０に圧入されている。
【０１０９】
上述した構成を有する排ガス浄化装置を排ガスが通過する場合について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、図９に示した排ガス浄化装置のＡ−Ａ線断面図である。
図１０に示したように、内燃機関から排出され、排ガス浄化装置２００に流入した排ガス（図１０中、排ガスをＧで示し、排ガスの流れを矢印で示す）は、ハニカムフィルタ２０の排ガス流入側端面２６ａに開口した一のセル２１に流入し、セル２１を隔てるセル壁２２を通過する。この際、排ガス中のＰＭがセル壁２２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２６ｂに開口した他のセル２１から流出し、外部に排出される。
【０１１０】
なお、本発明の排ガス浄化装置を使用する際、排ガスを流入する方向を、圧入方向（すなわち、排ガス処理体と接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向）と同じにしておく。上述したように、保持シール材が既に塑性変形されているので、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合であっても、保持シール材が変形しにくい構造となっている。
【０１１１】
以下、本発明の保持シール材、保持シール材の製造方法、排ガス浄化装置の製造方法、及び、排ガス浄化装置の作用効果について説明する。
（１）本発明の保持シール材においては、排ガス処理体の周囲に巻き付ける前の状態で、対向する２つの主面にせん断応力が印加されることにより塑性変形が生じている。したがって、本発明の保持シール材を排ガス処理体に巻き付けた後、保持シール材の内側（排ガス処理体が接している側）の主面にせん断応力を印加した方向と同じ方向で排ガス処理体をケーシングに圧入した場合、保持シール材はそれ以上変形しにくくなる。また、本発明の保持シール材を備えた排ガス浄化装置を使用する際、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合に保持シール材が変形しにくくなる。このように、本発明の保持シール材は、排ガス浄化装置内で形状が変化しにくい構造となっている。
【０１１２】
（２）本発明の保持シール材は、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができる。また、本発明の保持シール材の形状は変形しにくいため、排ガス処理体に巻き付ける前の保持シール材の面圧を測定することにより、その値を排ガス浄化装置内における保持シール材の保持力と考えることができる。このように、本発明の保持シール材では、排ガス浄化装置内における保持力を計算することが容易である。
【０１１３】
（３）本発明の保持シール材の製造方法により、上述した本発明の保持シール材、すなわち、排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が第１の主面及び第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを特徴とする保持シール材を製造することができる。したがって、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、排ガス浄化装置内における保持力の計算が容易であるという効果を有する保持シール材を製造することができる。
【０１１４】
（４）本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、本発明の保持シール材を使用すること、及び、圧入方向が保持シール材の内側の主面にせん断応力を印加した方向と同じであることを特徴としている。そのため、まず、巻付体を圧入する場合に保持シール材が変形しにくくなる。さらに、製造された排ガス浄化装置を使用する際、圧入方向と同じ方向に排ガスを流した場合に保持シール材が変形しにくくなる。
【０１１５】
（５）本発明の排ガス浄化装置の製造方法では、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、排ガス浄化装置内における保持力の計算が容易であるという効果を有する保持シール材を備えた排ガス浄化装置を製造することができる。
【０１１６】
（６）本発明の排ガス浄化装置は、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくい保持シール材を備えているため、保持シール材における風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができ、また、排ガス浄化装置内における保持シール材の保持力の計算が容易である。
【０１１７】
（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、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
【０１１８】
［保持シール材の作製］
（実施例１）
アルミナ−シリカ組成を有するアルミナ繊維製の素地マットとして、組成比がＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８である素地マットを用意した。この素地マットに対し、ニードルパンチング処理を施すことで、厚さが９．７ｍｍであり、嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ３であり、目付量が１７４０ｇ／ｍ２であるニードルマット（原料マット）を作製した。
【０１１９】
次に、ニードルマットを平面視寸法で全長１５０ｍｍ×幅７０ｍｍに裁断した。
ニードルマットの裁断は、トムソン刃及び油圧プレス機を用いて行った。
【０１２０】
裁断したニードルマットのアルミナ繊維量に対して１０重量％となるように、裁断したニードルマットにバインダ溶液を含浸させた。
なお、バインダ溶液としては、アクリル系樹脂を水に充分に分散させることで、アクリル系ラテックスエマルジョンを調製したものを用いた。
【０１２１】
バインダ溶液を含浸させたニードルマットに対して、幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を第１の主面及び第２の主面に印加することにより、ニードルマットを塑性変形させた。
【０１２２】
具体的には、ニードルマットの第１の主面及び第２の主面に対して垂直な線をニードルマットの端面に記載した後、せん断応力を印加し、変形前の線と変形後の線とで形成される角度（変形角度）が４０°となるように変形した状態で固定した。このとき、ニードルマットの厚さが８０％となるように押圧した。
その後、１４０℃の雰囲気温度で１０分間乾燥させることにより、変形されたニードルマットを作製した。
【０１２３】
最後に、変形されたニードルマットを、ニードルマットの側面が第１の主面及び第２の主面に対して垂直となるように、平面視寸法で全長５０ｍｍ×幅５０ｍｍに裁断した。以上により、実施例１の保持シール材を作製した。
【０１２４】
（実施例２）
実施例１と同様に、ニードルマット（原料マット）を作製し、ニードルマットを平面視寸法で全長１５０ｍｍ×幅７０ｍｍに裁断した。そして、裁断したニードルマットにバインダ溶液を含浸させた。
【０１２５】
変形角度を３０°に変更したこと以外は、実施例１と同様にニードルマットを塑性変形させた。
【０１２６】
最後に、実施例１と同様に、変形されたニードルマットを、ニードルマットの側面が第１の主面及び第２の主面に対して垂直となるように、平面視寸法で全長５０ｍｍ×幅５０ｍｍに裁断した。以上により、実施例２の保持シール材を作製した。
【０１２７】
（実施例３）
実施例１と同様に、ニードルマット（原料マット）を作製し、ニードルマットを平面視寸法で全長１５０ｍｍ×幅７０ｍｍに裁断した。そして、裁断したニードルマットにバインダ溶液を含浸させた。
【０１２８】
変形角度を１５°に変更したこと以外は、実施例１と同様にニードルマットを塑性変形させた。
【０１２９】
最後に、実施例１と同様に、変形されたニードルマットを、ニードルマットの側面が第１の主面及び第２の主面に対して垂直となるように、平面視寸法で全長５０ｍｍ×幅５０ｍｍに裁断した。以上により、実施例３の保持シール材を作製した。
【０１３０】
（実施例４）
実施例１と同様に、ニードルマット（原料マット）を作製し、ニードルマットを平面視寸法で全長１５０ｍｍ×幅７０ｍｍに裁断した。そして、裁断したニードルマットにバインダ溶液を含浸させた。
【０１３１】
変形角度を１°に変更したこと以外は、実施例１と同様にニードルマットを塑性変形させた。
【０１３２】
最後に、実施例１と同様に、変形されたニードルマットを、ニードルマットの側面が第１の主面及び第２の主面に対して垂直となるように、平面視寸法で全長５０ｍｍ×幅５０ｍｍに裁断した。以上により、実施例４の保持シール材を作製した。
【０１３３】
（比較例１）
実施例１と同様に、ニードルマット（原料マット）を作製し、ニードルマットを平面視寸法で全長１５０ｍｍ×幅７０ｍｍに裁断した。そして、裁断したニードルマットにバインダ溶液を含浸させた。
【０１３４】
比較例１では、ニードルマットにせん断応力を印加しなかった。つまり、比較例１においては、ニードルマットが変形されていない。
具体的には、ニードルマットの第１の主面及び第２の主面に対して垂直な線をニードルマットの端面に記載した後、ニードルマットの厚さが８０％となるように押圧し、ニードルマットを固定した。比較例１では、便宜上、変形角度が０°であるとする。
その後、１４０℃の雰囲気温度で１０分間乾燥させることにより、変形されていないニードルマットを作製した。
【０１３５】
最後に、変形されていないニードルマットを、ニードルマットの側面が第１の主面及び第２の主面に対して垂直となるように、平面視寸法で全長５０ｍｍ×幅５０ｍｍに裁断した。以上により、比較例１の保持シール材を作製した。
【０１３６】
［保持シール材の評価］
（１）保持シール材の面圧低下率
以下の方法により、実施例１〜４及び比較例１の保持シール材の面圧低下率を算出し、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに圧入する際の保持シール材の面圧変化を模擬評価した。
【０１３７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、保持シール材の面圧測定装置を示す概略図である。
面圧測定装置６００では、装置の上下に、ステンレス鋼製の平板（上板６１０及び下板６２０）がそれぞれ対向するように配置されている。また、上板６１０はロードセルとなっており、上板６１０の下側の面（保持シール材と接する側の面）に加わる荷重（面圧）を測定することができる。
【０１３８】
まず、上板６１０、保持シール材１０ａ、ステンレス鋼製の平板（中板６３０）、保持シール材１０ｂ、下板６２０の順になるように、２枚の保持シール材１０ａ及び１０ｂと中板６３０とを配置した。保持シール材１０ａは上板６１０及び中板６３０で挟まれ、保持シール材１０ｂは中板６３０及び下板６２０で挟まれる。また、中板６３０はロードセルとなっており、中板に加わる荷重（静摩擦力）を測定することができる。
【０１３９】
そして、保持シール材の厚さが５０％となるまで圧縮した。その後、圧縮状態のまま１時間放置（緩和）した。
上記の際の面圧を測定し、保持シール材の初期面圧Ｐ０（ｋＰａ）とした。
【０１４０】
次に、室温状態で、中板６３０を図１１（ａ）中の矢印で示す向き（略水平）に１．０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させ、保持シール材の主面にせん断応力を印加した。
図１１（ｂ）は、中板を移動させた状態を示している。
なお、中板を引き抜く方向は、中板に接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向と同じである。
移動中の面圧および摩擦力を測定し、動摩擦力が安定したときの荷重値を終了時面圧Ｐ１（ｋＰａ）とした。
【０１４１】
得られた結果から、以下の式により、保持シール材の面圧低下率（％）を算出した。
面圧低下率（％）＝｛（Ｐ０−Ｐ１）／（Ｐ０）｝×１００ 
【０１４２】
表１に、実施例１〜４及び比較例１の保持シール材の面圧低下率を示す。
求めた面圧低下率から、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに圧入する際に保持シール材の面圧がどれだけ低下するかを評価した。
【０１４３】
（２）保持シール材の変形量
以下の方法により、実施例１〜４及び比較例１の保持シール材の変形量を測定し、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに圧入する際の保持シール材の変形量を模擬評価した。
【０１４４】
図１２は、保持シール材の変形量の測定方法を模式的に示す説明図である。
図１２に示すように、保持シール材１０ａの幅方向に平行な断面において、終了時面圧Ｐ１の測定後における保持シール材の変形量（図１２中、ｔで示す長さ）を測定し、これを保持シール材の変形量（ｍｍ）とした。
【０１４５】
表１に、実施例１〜４及び比較例１の保持シール材の変形量を示す。
求めた変形量から、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体をケーシングに圧入する際に保持シール材がどれだけ変形するかを評価した。
【０１４６】
（３）変形角度の戻り率
以下の方法により、実施例１〜４及び比較例１と同条件で試験サンプルとは別で準備した保持シール材を高温で焼成した場合における変形角度の戻り率を算出した。
各保持シール材について、６００℃の雰囲気温度で１時間焼成させる前後の変形角度を測定し、以下の式により、変形角度の戻り率（％）を算出した。
変形角度の戻り率（％）＝｛（焼成前の変形角度−焼成後の変形角度）／（焼成前の変形角度）｝×１００
表１に、実施例１〜４及び比較例１の保持シール材における変形角度の戻り率を示す。
また、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に、実施例２における焼成前後の保持シール材、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に、実施例３における焼成前後の保持シール材、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に、比較例１における焼成前後の保持シール材の写真をそれぞれ示す。
【０１４７】
表１では、保持シール材の面圧低下率が１５％以下であることと変形量が２ｍｍ以下であることを両方満たす場合を○、いずれか一方を満たす場合を△、どちらも満たさない場合を×して評価した。さらに、○の中で最も良い結果を◎とした。
【０１４８】
【表１】
2015059557.tif 000003
【０１４９】
予めせん断応力が主面に印加されることにより塑性変形されてなる実施例１〜４の保持シール材では、面圧低下率が１５％以下であり、保持シール材にさらにせん断応力を印加しても面圧が低下しにくいことが分かる。特に、変形角度が３０°である実施例２及び変形角度が１５°である実施例３の保持シール材では、面圧低下率が低い（１５％以下）ことに加えて変形量も小さい（２ｍｍ以下）ことが分かる。
一方、せん断応力が主面に印加されて塑性変形されていない比較例１の保持シール材では、その後にせん断応力が印加されると、保持シール材の面圧が低下し、保持シール材が変形することが分かる。
【０１５０】
以上の結果から、せん断応力が主面に印加されることにより塑性変形されてなる本発明の保持シール材を用いると、排ガス処理体の圧入時及び排ガス浄化装置の使用時において変形しにくく、その結果、風蝕の発生及び保持力の低下を防止することができると考えられる。
【０１５１】
本発明の保持シール材は、排ガス処理体の周囲に巻き付けられる前に、幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力が第１の主面及び第２の主面に印加されることにより塑性変形されてなることを必須の構成要件としている。本発明の保持シール材の製造方法は、原料マットの第１の主面及び第２の主面を固定し、幅方向に沿って互いに逆方向のせん断応力を第１の主面及び第２の主面に印加することにより、原料マットを塑性変形させることを必須の構成要件としている。本発明の排ガス浄化装置の製造方法は、本発明の保持シール材、又は、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を用いて、巻付体を圧入する方向が、排ガス処理体と接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向と同じであることを必須の構成要件としている。本発明の排ガス浄化装置は、本発明の保持シール材、又は、本発明の保持シール材の製造方法により製造された保持シール材を備え、保持シール材が巻き付けられた排ガス処理体が、排ガス処理体と接している側の保持シール材の主面にせん断応力を印加した方向と同じ方向で、ケーシングに圧入されていることを必須の構成要件としている。
係る必須の構成要件に、本発明の詳細な説明で詳述した種々の構成（例えば、保持シール材の構成、保持シール材の製造条件、排ガス浄化装置の構成、排ガス浄化装置の製造条件等）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】
【０１５２】
１０、１０ａ、１０ｂ  保持シール材
１１  保持シール材の第１の主面
１２  保持シール材の第２の主面
１３  保持シール材の側面
１４  保持シール材の端面
１７  保持シール材の凸部
１８  保持シール材の凹部
２０  排ガス処理体
３０  ケーシング
５０  巻付体
１００、１１０  原料マット
１０１、１１１  原料マットの第１の主面
１０２、１１２  原料マットの第２の主面
１０３  原料マットの側面
１０４  原料マットの端面
１０５  ニードル痕
１０６  無機繊維
２００  排ガス浄化装置
【図１】
2015059557.tif 000004
【図２】
2015059557.tif 000005
【図３】
2015059557.tif 000006
【図４】
2015059557.tif 000007
【図５】
2015059557.tif 000008
【図６】
2015059557.tif 000009
【図７】
2015059557.tif 000010
【図８】
2015059557.tif 000011
【図９】
2015059557.tif 000012
【図１０】
2015059557.tif 000013
【図１１】
2015059557.tif 000014
【図１２】
2015059557.tif 000015
【図１３】
2015059557.tif 000016
【図１４】
2015059557.tif 000017
【図１５】
2015059557.tif 000018