(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担体と前記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の製造方法であって、
無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水してシート状の湿潤成形体を作製する工程と、
前記湿潤成形体を円筒状に加工してマット層を形成した後、前記マット層の表面に無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水により付着させてモールド層を形成する工程と、
全体を乾燥する工程と
を備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項２】
筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担体と前記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の製造方法であって、
円筒状網型を用いて無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水して円筒状のモールド層を形成する工程と、
無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水してシート状の湿潤成形体を作製する工程と、
前記モールド層にシート状の湿潤成形体を巻き付けてマット層を形成した後、前記マット層の表面に無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水により付着させてモールド層を形成する工程と、
全体を乾燥する工程と
を備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項３】
マット層を形成する無機繊維と、モールド層を形成する無機繊維とを変え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の製造方法。
【請求項４】
マット層を形成する無機繊維と、モールド層を形成する無機繊維とを同一とす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の製造方法。
【請求項５】
最外層となるモールド層を形成する無機繊維に、他のモールド層及びマット層を形成する無機繊維よりも平均繊維長が短いものを用いることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項６】
筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担体と前記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、請求項１〜５の何れか１項に記載の製造方法により得られ、モールド層が最外層となるようにモールド層とマット層とを積層してなることを特徴とする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の保持材に関する。
【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３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。そこで、現在では、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」の保持材が広く使用されている。
【０００４】
しかし、このマット型保持材は、触媒コンバーターの作製に際して、触媒担体１に巻付け、テープや不織布等で巻装状態を保持する作業、更にはケーシング２に圧入する作業等が必要なことことから、触媒担体１の外周とケーシング２の内周の形状に合わせて無機繊維を円筒状に成形した、所謂「モールド型保持材」も使用されている。このモールド型保持材は、触媒担体１にそのまま巻装でき、ケーシング２にもそのまま装着できることから、触媒コンバーターの作製作業を大幅に軽減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のモールド型保持材を製造するには、無機繊維やバインダーを含有する水性スラリーを円筒状金網の表面に付着させ、円筒状金網の内側から吸引して脱水し、その後乾燥して円筒状金網を脱型する、吸引脱水成形法と呼ばれる方法を用いるのが一般的である。
【０００６】
しかし、保持材にはある程度の厚みが必要であるため、マット型保持材と同程度の厚さに成形しようとすると４〜５倍程度の大きな成形圧力を要し、大型の設備が必要となっている。また、乾燥にもマット型保持材に比べてかなりの長時間を要する。
【０００７】
このように、従来のモールド型保持材は、触媒コンバーターを製造する上での優位性はあるもの、保持材自体の製造には設備の大型化や製造コストの点で問題を抱えている。そこで、本発明の目的は、モールド型保持材の利点を備えつつ、製造条件を緩和しても製造可能な触媒コンバーター用保持材を提供することにある。
【０００８】
【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べく鋭意検討した結果、マット型保持材とモールド型保持材とを複合化することにより、製造条件を緩和することができることを見出して本発明を完成した。
【０００９】
即ち、本発明は、上記目的を達成するために、筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担体と前記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の製造方法であって、無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水してシート状の湿潤成形体を作製する工程と、前記湿潤成形体を円筒状に加工してマット層を形成した後、前記マット層の表面に無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水により付着させてモールド層を形成する工程と、全体を乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の第１の製造方法、あるいは、円筒状網型を用いて無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水して円筒状のモールド層を形成する工程と、無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水してシート状の湿潤成形体を作製する工程と、前記モールド層にシート状の湿潤成形体を巻き付けてマット層を形成した後、前記マット層の表面に無機繊維含有水性スラリーを吸引脱水により付着させてモールド層を形成する工程と、全体を乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の第２の製造方法、並びに筒状に形成された触媒担体と、該触媒担体を収容するケーシングと、前記触媒担体に巻装されて前記触媒担体と前記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、前記の製造方法により得られ、モールド層が最外層となるようにモールド層とマット層とを積層してな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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る保持材について詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、本発明の保持材３は、内層をマット層３０とし、外層をモールド層３１とする２層構造、または図２に示すように、最内層をモールド層３１とし、その外側にマット層３０を設け、最外層をモールド層３１とする３層構造である。
【００１２】
マット層３０は、従来のマット型保持材と同等物であり、適度の弾性を有する。一方、モールド層３１は、従来のモールド型保持材と同等物である。
【００１３】
マット層３０及びモールド層３１を形成する無機繊維は、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。より具体的には、アルミナ繊維としては、例えばＡｌ2Ｏ3が９０重量％以上（残りはＳｉＯ2分）であって、かつＸ線的には低結晶化度のものが好ましく、また、その平均繊維径が３〜７μｍ、平均繊維長０．０５〜５ｍｍが好ましい。ムライト繊維としては、例えばＡｌ2Ｏ3分／ＳｉＯ2分重量比が７２／２８〜８０／２０程度のムライト組成であって、かつＸ線的には低結晶化度のものが好ましく、また、その平均繊維径が３〜７μｍ、平均繊維長０．０５〜５ｍｍが好ましい。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を配合してもよい。
【００１４】
尚、マット層３０を形成する無機繊維とモールド層３１を形成する無機繊維は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。マッド層３０及びモールド層３１個々の無機繊維の選択、両層の組み合わせは、所期の保持性能やシール性能に合わせて適宜行うことができる。
【００１５】
また、最外層となるモールド層３１を形成する無機繊維は、他のモールド層（図２に示すように３層以上の場合）及びマット層３０を形成するそれぞれの無機繊維よりも、平均繊維長が短いことが好ましい。平均繊維長が長くなると、得られる保持材３の表面、即ちモールド層３１の表面が粗くなり、外観並びに取り扱い性が悪くなる。
【００１６】
また、無機繊維を結着するバインダーも従来と同様のもので構わず、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。これらバインダーの使用量は、従来のマット型保持材またはモールド型保持材と同等で構わない。
【００１７】
上記のマット層３０の層厚とモールド層３１の層厚との比率は特に制限されるものでは無く、所期の保持性能やシール性能が得られるように、無機繊維の種類や密度等を考慮して適宜設定される。但し、モールド層３１が厚くなりすぎると、従来のモールド型保持材が抱える問題（大圧力、長時間乾燥等）が顕在化してくるため好ましくない。そのため、モールド層３１の厚さは、最大でも保持材全厚の６０％以下、好ましくは５０％以下とすることが望ましいといえる。
【００１８】
次に、本発明の保持材３を作製する方法について説明する。
【００１９】
例えば、図１に示す２層構造の保持材３を製造するには、先ず、マット層３０を形成するために組成調整された無機繊維含有水性スラリーを平らな網型に流し込み、吸引脱水してシート状の湿潤成形体を得て、これを円筒状網型に巻き着けてテープや不織布で固定してもよい。次いで、円筒状の湿潤成形体の表面に、モールド層３１を形成するために組成調整された無機繊維含有水性スラリーを付着させ、吸引脱水する。そして、全体をオーブンに入れ、十分に乾燥させた後、円筒状網型を脱型することにより、内層がマット層３０で、外層がモールド層３１の保持材３が得られる。
【００２０】
また、図２に示す３層構造の保持材３を製造するには、先ず、円筒状網型の表面にモールド層用の無機繊維含有水性スラリーを付着させ、吸引脱水し、その後、上記と同様にしてマット層３０及びモールド層３１を順次形成すればよい。
【００２１】
上記の製造方法において、モールド層３１を吸引脱水するのに要する圧力は、モールド層３１の層厚にもよるが、保持材全体をモールド型とする場合に比べて３分の１から２分の１程度にまで低減することができる。また、乾燥時間についても、保持材全体をモールド型とする場合に比べて３分の１から２分の１程度にまで短縮することができる。
【００２２】
上記の如く形成される本発明の保持材３は、図３に示すように、従来と同様に触媒担体１に巻装されてケーシング２との間隙に介装されるが、予め円筒状に成形されているために、触媒担体１への巻装作業及びケーシング２の装着作業を容易に行うことができる。
【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）
平均繊維径４μｍ、平均繊維長３ｍｍのアルミナ繊維１００重量部に対して有機バインダー（アクリルエマルジョン）８重量部の割合で含有するマット層用水性スラリーを調製した。また、平均繊維径４μｍ、平均繊維長１ｍｍのアルミナ繊維１００重量部に対して有機バインダー（アクリルエマルジョン）８重量部の割合で含有するモ−ルド層用水性スラリーを調製した。そして、先ず、２００メッシュのステンレス製の平面状網型の表面にマット層用水性スラリーを付着させ、吸引脱水して厚さ８ｍｍの湿潤成形体を得た。この湿潤成形体を１槽プレスを用いて加圧し、厚さ５ｍｍの湿潤成形体を得た。引き続き、この湿潤成形体の表面にモールド層用水性スラリーを付着させ、吸引脱水して内層厚さ５ｍｍ、外層厚さ２ｍｍ、合計厚さ７ｍｍの湿潤成形体を得た。次いで、この湿潤形成体に厚さを確保するために内径１１４ｍｍの円筒状カバーを装着し、全体を１０５℃で加熱乾燥して、内径１００ｍｍ、厚さ７ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒状保持材を得た。
【００２５】
（比較例１）
実施例１のモールド層用水性スラリーを用い、円筒状網型への付着、吸引脱水及び乾燥を行って、同一形状の円筒状保持材を得た。
【００２６】
（製造条件の比較）
比較例１では、乾燥後に厚さが復元し、目標より約１０％大きくなった。これに伴い、成形体の嵩密度が０．１６ｇ／ｃｍ3と目標の０．１７５ｇ／ｃｍ3より小さくなった。これに対して、実施例１では厚さが２％しか復元せず、嵩密度も０．１７３ｇ／ｃｍ3となり、目標の厚さ、嵩密度に成形することが容易であった。
【００２７】
（実装試験）
実施例１で得られた保持材を、外径１００ｍｍ、長さ１１０ｍｍの円筒状ハニカム構造のコージェライト製触媒担体に巻装し、ステンレス製ケーシングに装着して触媒コンバーターを作製した。そして、作製した触媒コンバーターをガソリンエンジンの排気管に接続し、排気ガスを通過させた。排気ガスの通過中、触媒コンバーターから排出されるガスを分析したところ、保持材の漏洩に由来すると思われる未浄化の排気ガスは検出されず、シール性能も良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モールド型保持材の利点を備える触媒コンバーター用保持材を、従来のモールド型保持器を製造する場合よりも緩和された製造条件にて得られる。
【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。
【図２】本発明の保持材の他の例を示す斜視図である。
【図３】触媒コンバーターを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１  触媒担体
２  ケーシング
３  保持材
３０  マット層
３１  モールド層
【図１】
0003980919.tif 000002
【図２】
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【図３】
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