(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の触媒保持体とこの触媒保持体の外側に被せる円筒状金属シェルとの間に介挿して用いられる触媒コンバータ用シール材であって、排気ガスの入出側両端部を無機バインダーにて含浸処理してなるシールマットが外周部がヒートシールされた気密性フィルムにて減圧パックされたものであることを特徴とする触媒コンバータ用シール材。
【請求項２】
上記シールマットとしては、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ガラス等のいずれか１種もしくは２種の複合体であり、触媒保持体、金属シェルの間に介挿した状態での充填密度が０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ３に調整されていることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用シール材。
【請求項３】
シールマットの各端部に含浸させた無機バインダーは、合成マイカ、モンモリロナイト、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカから選ばれるいずれか少なくとも１種以上を用いることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータ用シール材。
【請求項４】
シールマット端部への無機バインダーの含浸の範囲は、ガス入出側両端部から１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の触媒コンバータ用シール材。
【請求項５】
上記気密性フィルムとして、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレートのいずれかよりなる多層フィルムよりなり、その内層にＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３またはＡｌのいずれかよりなる無機材料蒸着膜を１ｎｍ〜１μｍ含む複合フィルムを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒コンバータ用シール材。
【請求項６】
上記無機材料の蒸着膜は、その厚さが１ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の触媒コンバータ用シール材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の排気ガス浄化用触媒コンバータ用シール材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主として車両に搭載される排気ガス浄化用触媒コンバータとしては、図１に示すように、触媒保持体４とその外側を覆う金属シェル２と、両者の間に介挿した無機材料シートを用いたシール材とからなるものが知られている。このような触媒コンバータにおいて、前記シール材は、シェル２と触媒保持体４との間から排気ガスがリークするのを防ぐために用いられるものであり、一般に、シリカ・アルミナ系セラミックファイバー、未膨張バーミキュライト、無機結合材及び有機弾性物質の混合物をシート状に成形したシールマット３が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、自動車の高性能化及び各種法規制により排気ガスの温度が著しく上昇しており、図１に示した従来の触媒コンバータでは、上記シール材の耐熱性が不足し、十分なシール性を確保することが困難になっている。これは、排気ガスの熱により上記シール材中のシリカ・アルミナ系セラミックファイバーが脆化することと、未膨張バーミキュライトの膨張特性が劣化することにより、排気ガスの脈圧で該シール層が風蝕されるためであると考えられている。
【０００４】
これに対し、このシール材の耐久性を改善する技術として、特開平８−334015公報では、排気ガス接触面の端部から１〜10mmの部分を無機結合材により硬化したシール材が提案されている。この提案にかかるシール層によれば、確かに無機結合材を 300〜 600℃で焼結することにより、シール層内のシリカ・アルミナ繊維同志の交点を固定するため、シール材の風蝕を抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、かかるシート材は、触媒保持体とその外側を覆う金属シェルとの間に介挿されるまでは、例えば、80℃×12hrで乾燥することにより硬化した状態にしてある。このため、可撓性に欠け、巻き付け時に折れが発生する等、円筒状に加工するのが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した問題点に鑑み、排気ガス浄化用触媒コンバータのシール材としての特性、たとえば耐熱性や耐久性に優れた触媒コンバータ用シール材を提案することにある。また、本発明の他の目的は、触媒保持体への巻き付けならびに組み付けの容易なシール材を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上掲の目的を実現するべく鋭意検討した結果、シール材の耐久性を維持するにはガス接触の機会の多い端部を無機バインダーにて含浸処理することが有効であり、かつ、可撓性を付与するためには、無機バインダ−を未乾燥のまま減圧パックすることが有効であることを突き止め、本発明に想到するに到った。
即ち、本発明は、柱状の触媒保持体とこの触媒保持体の外側に被せる円筒状金属シェルとの間に介挿して用いられる触媒コンバータ用シール材であって、排気ガスの入出側両端部を無機バインダーにて含浸処理してなるシールマットが外周部がヒートシールされた気密性フィルムにて減圧パックされたものであることを特徴とする触媒コンバータ用シール材である。
【０００８】
本発明において、上記シールマットとしては、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ、ガラス等のいずれか１種もしくは２種の複合体であり、触媒保持体、金属シェルの間に介挿した状態での充填密度が0.15〜 0.5g/cm3 に調整されていることが好ましい。また、本発明において、シールマットの各端部に含浸させた無機バインダーは、合成マイカ、モンモリロナイト、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカから選ばれるいずれか少なくとも１種以上を用いることが好ましい。また、本発明において、シールマット端部への無機バインダーの含浸の範囲は、ガス入出側両端部から１〜10 mmであることが好ましい。また、本発明において、上記気密性フィルムとして、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレートのいずれかよりなる多層フィルムよりなり、その内層にSiＯ2、Al2Ｏ3またはAlのいずれかよりなる無機材料蒸着膜を１nm〜１μｍ含む複合フィルムを用いることが好ましい。さらに、本発明において、上記シール材は、所定の寸法にカットされた無機繊維質シールマットを、上記気密性フィルムを重合して減圧パックする際、真空度を 500〜755 mmHg に調整したものであることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
排ガス浄化用触媒コンバータを構成している上記触媒保持体としては、例えばコージェライトやアルミナ等により製造されたハニカム構造のものを用いることができる。また、前記金属シェルとしては、例えば断面が長円径、円形等のステンレス製の筒もしくは、半割状のステンレス製割り筒を用いることができる。
【００１０】
また、上記触媒保持体と金属シェルとの間に介挿するシール材としては、触媒保持体、金属シェルの間に介挿した状態での充填密度が、0 .15 〜 0.5g/cm3 となるように調整されたものを用いる。これは、素材の充填密度が0.15g/cm3 より小さいと、所定の保持力が得られず、触媒保持体が位置ずれする可能性があるためである。一方、充填密度が0.5g/cm3より大きいと、組み立て後の圧縮応力が高いため無機繊維が折損し、飛散する恐れがあり、また、触媒保持体を圧壊してしまうからである。なお、より好適な無機シール材の充填密度は、 0.2〜0.4g/cm3の範囲内である。
【００１１】
また、シール材の主要部を構成するシールマットは、アルミナ、シリカ・アルミナ、ガラス、シリカの中から選ばれる１種以上の繊維質材料を基本とし、これに他の無機材料あるいは有機材料を複合したものを用いることが好ましい。
【００１２】
また、シールマットの排気ガス接触側の両端部に含浸させる無機バインダーは、合成マイカ、モンモリロナイト、コロイダルアルミナ、コロイダルシリカから選ばれるいずれか少なくとも１種を用いる。なお、この無機バインダーは、水溶液の状態で用いられるが、触媒保持体への巻き付け性等を考慮すると、合成マイカの水溶液が好適である。
【００１３】
無機バインダーによる処理は、該シールマットの両端部から１〜10mmの範囲内に、上記無機バインダーを塗布して含浸させる。無機バインダーによるシールマットの強化範囲を１〜10mmとする理由は、１mm未満では、耐風蝕性を向上させるのは難しく、一方10mmを越えるところまで含浸しても、巻き付け性や組み付け性を著しく損なうことになるからである。
【００１４】
また、上述のごとき無機バインダーの端部処理をしたシールマットは、巻き付け性や組み付け性を改善するために無機バインダ−を未乾燥のまま減圧パックする。その減圧パックするために２枚の気密性フィルムを用いる。このフィルムの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレートのいずれかよりなる多層フィルムよりなり、その内層にSiＯ2、Al2Ｏ3 またはAlのいずれかが蒸着され、総厚みが10〜 100μｍに調整した複合フィルムとすることが好ましい。
なお、複合フィルム内面にSiＯ2、Al2Ｏ3 またはAlを蒸着する理由は、フィルムの一面に所定の厚みを有する蒸着膜が存在することにより、ガスバリアー性能が著しく向上し、無機シール材を減圧パック直後の状態に長期間維持することができるからである。また、複合フィルムの総厚みを10〜 100μｍにする理由は、10μｍより薄いと、ガスバリアー性能および耐ピンホール性が不十分となり、一方、厚みが 100μｍより厚くなると、複合フィルム自身が硬くなり、触媒保持体への巻き付け性等が悪化してしまうからである。
【００１５】
なお、SiＯ2、Al2Ｏ3 またはAlの蒸着膜の厚みは、１nm〜１μｍ程度に調整することが好ましい。これは、膜厚が１nm未満であると、ガスバリアー層の厚みが不十分となり、減圧パック直後の状態を長期間維持することが困難となるからである。一方、１μｍを越えると、蒸着膜が硬くなり、触媒保持体への巻き付けが困難となり、蒸着膜の割れや折れ等が生じやすくなるからである。
【００１６】
シールマットを減圧パックする方法としては、上記シールマットを所定の寸法にカットし、上記複合フィルム重ね合わせて周辺部を減圧雰囲気中でヒートシールして真空包装する方法が好ましい。この処理においては、真空度を 500〜 755mmHgに調整することが好ましい。
これは、 500 mmHgより低いと、減圧パック状態が不十分で残留空気を含む状態にあるため、触媒保持体への巻き付け性ならびに組み付け性が悪化するからである。一方、 755mmHgより高いと、減圧パック状態で無機繊維マット状物が緻密化し、シールマットの柔軟性が損なわれるため、触媒保持体への巻き付けが困難になるからである。
【００１７】
このようにして減圧パックされたシール材は、触媒保持体と金属シェルとの間に介装した状態において、シール材は触媒保持体と金属シェルの間に介挿した状態での充填密度が0.15〜0.50g/cm3 となるようにパックし、このような条件下で触媒保持体に巻き付け、金属シェルに取り付けて用いられる。
触媒保持体と金属シェルとの間に介挿して挟持させるシール層の充填密度を0.15g/cm3 以上にする理由は、これよりも小さいと、金属シェル２内において所定の保持力が得られず、該触媒保持体の取付け位置がずれるおそれがあり、一方、0.50g/cm3 より大きくすると、無機質ファイバーが折損し飛散するおそれがある。より好ましくは、0.30〜0.40g/cm3 である。
【００１８】
【実施例】
実施例１
以下に、本発明における排気ガス浄化用コンバータのシート材について、その製造方法の説明にあわせて図１、２に基づき説明する。
図示したように、本発明にかかる排気ガス浄化用コンバータ１は、ハニカム構造の断面を有するコージェライト製の触媒保持体４と該触媒保持体４の外周面を覆う金属シェル２との隙間に、充填密度が0.3g/cm3に調整されたシール材が介挿されているものである。
ここで、無機シール材は、アルミナファイバーのマット状物（シールマット３）を所定の寸法にカットしたのち、その排気ガス接触両端部に合成マイカ水溶液を含浸処理し、その後、含浸処理部3aを有する該シールマットの上下面に、ポリエチレンテレフタレートを基材とし、内層にSiO2の蒸着層５を有する厚み50μｍの複合フィルムを重ね合わせたのち、シールマット３の外周部をヒートシールするのと同時に、 500 mmHgの真空度にて減圧パックしたものである。なお、この例におけるSiO2蒸着膜５の厚みは、 100 nmとした。
【００１９】
上述のように製造された無機シール材を、室温下で一ヶ月間放置したのち、図１に示す排気ガス浄化用触媒コンバータに取付けた結果、無機シール材の触媒保持体への巻き付けならびに組み付け等において問題はなく良好であった。また、実車にて高温排ガス流にさらした結果においても、繊維の飛散もなく、良好であった。
【００２０】
実施例２
実施例１同様の触媒コンバータ構造であるが、複合フィルムのみポリプロピレンを基材フィルムとして、この基材フィルムの内層にAl2Ｏ3 を 100 nmの膜厚で蒸着せしめたシール材に変更して製造を試みた結果、特に問題はなかった。
また、実施例１同様、無機シール材を室温下で１ヶ月間放置して製造を試みた結果、該無機シール材の触媒保持体への巻き付けならびに組み付け等において問題はなく、実車にて高温排ガス流にさらした結果においても、繊維の飛散はなく、良好であった。
【００２１】
比較例１
実施例１同様の触媒コンバータ用シール材について、排ガス側面端部に無機バインダーの含浸処理部3aがなく、かつフィルムに蒸着層５を有しない厚さ50μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて、製造を試みた結果、減圧パック直後の無機シール材を使用すれば特に問題はないが、減圧パックの後１時間経過時点で、無機シール材は膨らんでしまっており、触媒保持体へ巻き付けが困難になった。
【００２２】
比較例２
実施例１同様の触媒コンバータ用シール材について、排ガス側面端部に無機バインダーの含浸処理部3aがなく、かつフィルムSiＯ2蒸着層５を 100nm有する、厚さ50μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて真空包装し、室温下で１ヶ月間放置して図１に示す排気ガス浄化用触媒コンバータを取り付けた結果、無機シール材の触媒保持体への巻き付け並びに組み付け等においては問題なく良好であった。しかし、実車にて、高温排ガス流にさらした結果、入ガス側において繊維の飛散が見られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシール材によれば、シール層におけるシール材の排気ガス接触面となるシールマットのガス入出側両端部を無機バインダーにて含浸処理し、上記シールマットの減圧パックをＳｉＯ２等の蒸着層を含む外周部がヒートシールされた気密性フィルムを用いて処理してあるので、触媒保持体を損傷させることなく排気ガスをシールすることができ、シール材の耐熱性および耐久性が良好である。とくに、本発明にかかるシール材の場合、可撓性が良好で金属シェル内への装着、即ち、巻き付け性および組付け性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒コンバータの断面図である。
【図２】本発明にかかるシール材の構造を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１ コンバータ
２ 金属シェル
３ シールマット
3a 無機バインダ−含浸部
４ 触媒保持体
５ SiO2蒸着膜
６ プラスチックフィルム
【図１】
0003826083.tif 000002
【図２】
0003826083.tif 000003