(57)【要約】【課題】発泡温度の低下とともに、触媒担体を保持した状態での加熱による面圧の低下を抑え、触媒担体の保持性能とシール性能とを安定に維持できる、膨張型マットからなる触媒コンバーター用保持材を提供する。【解決手段】触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であって、無機繊維と、バインダーと、予め焼成により収縮させた焼成バーミキュライトとを含有することを特徴とする触媒コンバーター用保持材。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であって、無機繊維と、バインダーと、予め焼成により収縮させた焼成バーミキュライトとを含有することを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項２】
焼成バーミキュライトの収縮率が１〜４体積％であることを特徴とする請求項１記載の触媒コンバーター用保持材。
【請求項３】
焼成パーミキュライトは、更にリン酸アンモニウムにて処理されていることを特徴とする請求項１または２記載の触媒コンバーター用保持材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車等の排気ガス浄化用触媒コンバーターに用いられる触媒担体をケーシング内に保持するための触媒コンバーター用保持材（以下、「保持材」とも言う）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両には、周知の如く、そのエンジンの排気ガス中に含まれる一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等の有害成分を除去するために、排気ガス浄化用触媒コンバーターが積載されている。このような触媒コンバーターは、一般に、図１に断面図にて示されるように、筒状に形成され触媒担体１と、触媒担体１を収容する金属製のケーシング２と、触媒担体１に装着されて触媒担体１とケーシング２との間隙に介装される保持材３とから構成されている。
【０００３】
触媒担体１としては、例えばコージェライト等からなる円筒状のハニカム状成形体に貴金属触媒等が担持されたものが一般的であるため、触媒担体１とケーシング２との間隙に介装される保持材３には、自動車の走行中に振動等によって触媒担体１がケーシング２に衝突して破損しないように触媒担体１を安全に保持する機能と、触媒担体１とケーシング２との間隙から未浄化の排気ガスが漏れないようにシールする機能とを兼ね備えることが必要とされている。
【０００４】
そこで、従来より、アルミナ繊維やムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等の無機繊維を、有機バインダーを用いて所定厚さに集成して適度の弾性を持たせた、所謂マット型保持材が広く使用されている。また、無機繊維や有機バインダーに発泡剤であるバーミキュライトを配合し、加熱によりこのバーミキュライトを発泡させて保持材の面圧を高め、保持力やシール性能の向上を図ることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記のようなバーミキュライトを配合した保持材（以下、「膨張型マット保持材」とも言う）を具備する触媒コンバーターでは、自動車への搭載に際し、エンジンの排気管に装着した後、エンジンを稼動させて排気ガスを流通させ、そのときの排気ガスの熱を利用してバーミキュライトを発泡させることにより、保持材に触媒担体を保持するのに十分な面圧を付与させている。従って、排気ガスにはバーミキュライトの発泡温度である５００℃以上の高温が必要になるが、特にディーゼル車では排気ガス温度が５００℃以上に達するまでに時間がかかり、触媒コンバーターの搭載当初に触媒担体がダメージを受けることがある。
【０００６】
そこで、より低温でバーミキュライトを発泡させることも試みられており、例えばリン酸アンモニウムを用いて化学処理する方法によれば、発泡温度を３００℃前後まで低下させ得ることが知られている。
【特許文献１】
特公平２−５５３８９号公報（第３頁〜第５頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の膨張型マット保持材では、負荷をかけた状態で加熱すると一時的に面圧が低下することが知られている。従って、バーミキュライトが発泡して保持材に必要な面圧が付与された後でも、運転の都度、排気ガスの熱により面圧が低下し、触媒担体の保持性能とシール性能に多大な悪影響を与える。このことは、リン酸アンモニウムによる低温発泡化を施した場合でも同様に起こる。
【０００８】
排気ガス規制が厳しいディーゼル車では、触媒担体は大型で、重量も大きいため、触媒担体はより高い面圧で保持されている。しかし、面圧が大きくなるほど、加熱による面圧の低下度合も大きくなり、このような問題はより重要となる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、発泡温度の低下とともに、触媒担体を保持した状態での加熱による面圧の低下を抑え、触媒担体の保持性能とシール性能とを安定に維持できる、膨張型マットからなる触媒コンバーター用保持材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために検討を重ねた結果、未処理のバーミキュライトは加熱により徐々に脱水し、例えば３５０℃では３体積％程度収縮し、この収縮のために保持材の面圧が低下するものと考え、焼成によりある程度収縮させたバーミキュライトを用いて作製した保持材は、加熱時の収縮が少なく、面圧の低下を抑えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、上記目的を達成するために、触媒担体と、触媒担体を収容するケーシングと、触媒担体に巻装されて触媒担体とケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる前記保持材であって、無機繊維と、バインダーと、予め焼成により収縮させた焼成バーミキュライトとを含有することを特徴とする触媒コンバーター用保持材を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１３】
本発明の保持材は、従来の膨張型マット保持材と同様に、無機繊維と、バインダーと、発泡剤としてのバーミキュライトとを主たる構成成分とする。但し、バーミキュライトは、後述されるように収縮されたものを用いる。
【００１４】
無機繊維としては、従来から保持材に用いられている種々の無機繊維を用いることができる。例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等を適宜使用できる。また、無機繊維の繊維径は０．１〜２００μｍ、繊維長は１０μｍ〜５ｍｍが適当である。
【００１５】
その他のセラミック繊維としては、シリカアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何れも従来から保持材に使用されているもので構わない。また、ガラス繊維やロックウール、生体溶解性繊維を配合してもよい。
【００１６】
バインダーは有機バインダーが一般的であり、ゴム類、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。具体的には、ゴム類の例としては、ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等がある。水溶性有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等がある。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体および共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等がある。熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等がある。
【００１７】
本発明で用いるバーミキュライトは、例えば市販の、未処理のバーミキュライトを焼成して１〜４体積％、好ましくは３〜４体積％収縮させたものである。焼成温度は、発泡温度である５００℃以下であれば制限されるものではないが、温度が高すぎると脱水が急激に進行するため好ましくなく、３００℃〜４００℃の範囲で行うことが適当である。
【００１８】
また、この焼成バーミキュライトは、低温で発泡できるように、リン酸アンモニウムで化学処理されることがより好ましい。処理方法としては、例えば焼成バーミキュライトをリン酸アルミニウム溶液に投入し、所定時間加熱しながら攪拌した後、取り出して乾燥すればよい。
【００１９】
保持材における無機繊維、バインダー、焼成バーミキュライトの配合比は従来の膨張型マット保持材と同様で構わず、無機繊維を２０〜７０質量％、好ましくは３０〜５０質量％、バインダーを５〜２０質量％、好ましくは８〜１５質量％、焼成バーミキュライトを２０〜５０質量％、好ましくは３０〜４５質量％とすることができる。
【００２０】
本発明の保持材を得るには、従来の膨張型マット保持材と同様で構わず、例えば、無機繊維とバインダーと焼成バーミキュライトとを上記比率にて配合した水性スラリーを、抄造機にて脱水成形した後、乾燥すればよい。
【００２１】
尚、保持材の厚さは、適用する触媒コンバーターのサイズや使用温度等に応じて適宜設定することができる。
【００２２】
上記の如く形成される保持材は、図１に示すように、従来と同様に触媒担体１に巻装されケーシング２との間隙に介装される。そして、エンジンの排気管に接側した後、エンジンを稼動させて排気ガスを流通させることにより、排気ガスの熱により焼成バーミキュライトが発泡し、保持材には所定の面圧が付与され、触媒担体１を保持する。本発明の保持材では、焼成バーミキュライトが予め収縮しているため、新たに排気ガスにより加熱されても収縮量が小さく、面圧の低下も小さく抑えられるため、上記の保持状態は良好に維持される。尚、焼成バーミキュライトにリン酸アンモニウム処理を施すことにより、より低温での発泡が可能になる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００２４】
（実施例１）
〔バーミキュライトの焼成処理〕
バーミキュライト１号を、常温から昇温スピード１００℃／時間で加熱し、３６０℃になった時点で２８時間その温度に保持して脱水・収縮させた。次いで、降温スピード５０℃／時間で室温まで戻した。この焼成処理によって、バーミキュライトの質量は処理前に比べて３．５体積％収縮した。
【００２５】
〔焼成バーミキュライトの化学処理〕
上記の焼成処理によって得られたバーミキュライトを、リン酸アンモニウムの３０重量％水溶液に投入し、２５℃に維持しながら十分に攪拌した後、取り出して乾燥した。
【００２６】
〔保持材の作製と評価〕
シリカ成分とアルミナ成分がそれぞれ５０重量％の割合のシリカアルミナ繊維を４５重量％、有機バインダー（アクリルエマルジョン：日本ゼオン（株）製）を１３重量％、上記の焼成し化学処理したバーミキュライトを４２重量％の割合で水に分散させて水性スラリーを調製した。そして、この水性スラリーを抄造機にて脱水成形し、厚さ５ｍｍのマット状の保持材を成形した。
【００２７】
得られた保持材について、万能試験機を用いて、厚さ４．５ｍｍで３０分間保持した後、常温及び３５０℃においてそれぞれ面圧を測定したところ、３５０℃では常温に比べて面圧が１２％低下していた。
【００２８】
（比較例１）
バーミキュライト１号に焼成処理を行わず、またリン酸アンモニウムによる化学処理も行わなかった他は、実施例１と同様にして保持材を作製した。そして、同様にして面圧低下率の測定を試みたが、３５０℃ではバーミキュライトが発泡せず、測定はできなかった。
【００２９】
（比較例２）
バーミキュライト１号に焼成処理を行わず、リン酸アンモニウムによる化学処理を行った他は、実施例１と同様にして保持材を作製した。そして、常温及び３５０℃においてそれぞれ面圧を測定したところ、３５０℃では常温に比べて面圧が６０％と大きく低下していた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の保持材は、発泡温度の低下とともに、触媒担体を保持した状態での加熱による面圧の低下を抑え、触媒担体の保持性能とシール性能とを安定に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の保持材を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　触媒担体
２　　ケーシング
３　　保持材
【図１】
2004124721.tif 000003