JP7555781B2 - Inorganic fiber assembly with inorganic sheet material, method for producing inorganic fiber assembly with inorganic sheet material, and exhaust gas purification device - Google Patents
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Description
本発明は、無機シート材付き無機繊維集合体、無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法及び排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, a manufacturing method for an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, and an exhaust gas purification device.
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。 Exhaust gas emitted from internal combustion engines such as diesel engines contains particulate matter (PM) such as soot, and in recent years, the harm that this PM poses to the environment and human body has become a problem. In addition, exhaust gas also contains harmful gas components such as CO, HC, and NOx, and there are concerns about the impact that these harmful gas components have on the environment and human body.
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、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。 In response to this, various exhaust gas purification devices have been proposed that capture PM in exhaust gas and purify harmful gas components. The exhaust gas purification devices are composed of an exhaust gas treatment body made of porous ceramic, a casing that houses the exhaust gas treatment body, and a holding seal material made of an inorganic fiber aggregate that is arranged between the exhaust gas treatment body and the casing. The main purpose of this holding seal material is to prevent the exhaust gas treatment body from coming into contact with the casing that covers its outer periphery and being damaged due to vibrations and impacts caused by the running of the automobile, etc., and to prevent exhaust gas from leaking from between the exhaust gas treatment body and the casing. For this reason, the holding seal material is required to have the function of increasing the surface pressure generated by the repulsive force caused by compression, and to securely hold the exhaust gas treatment body.
このような保持シール材として、特許文献1には、無機繊維表面が結合剤層で覆われており、前記結合剤層は、有機結合剤、無機粒子、及び、高分子系分散剤を含むことを特徴とする保持シール材が開示されている。
特許文献2には、反対側を向いた2つの主面と、前記主面の間に延在する少なくとも1つのエッジ面と、を備える排気ガス処理装置用の実装マットであって、前記少なくとも1つのエッジ面の少なくとも一部分は、無機粒子を含む保護コーティングを含み、前記無機粒子は、少なくとも1μmの平均直径を有する、排気ガス処理装置用の実装マットが開示されている。
As such a retaining seal material, Patent Document 1 discloses a retaining seal material in which the surface of inorganic fibers is covered with a binder layer, and the binder layer contains an organic binder, inorganic particles, and a polymeric dispersant.
Patent Document 2 discloses a mounting mat for an exhaust gas treatment device having two opposite main surfaces and at least one edge surface extending between the main surfaces, wherein at least a portion of the at least one edge surface includes a protective coating containing inorganic particles, the inorganic particles having an average diameter of at least 1 μm.
また、このような保持シール材を構成するような無機繊維集合体を、ガスケットとして使用する場合もある。
例えば、特許文献3には、少なくとも無機繊維、弾性物質、結合材を含むビータシート状ガスケットにおいて、セラミック系無機繊維を10~30重量%、有機質弾性物質を2~5重量%、無機質結合材を2~5重量%の割合で配合すると共に、更に5~30重量%の天然マイカと、60~80重量%の未膨張バーミキュライトとを配合してなる配合物にて構成したことを特徴とする高温用ガスケットが開示されている。
Furthermore, the inorganic fiber aggregate constituting such a holding and sealing material may also be used as a gasket.
For example, Patent Document 3 discloses a beater sheet-like gasket containing at least inorganic fibers, an elastic material, and a binder, the gasket being characterized in that it is made of a compound containing 10 to 30% by weight of ceramic inorganic fibers, 2 to 5% by weight of an organic elastic material, and 2 to 5% by weight of an inorganic binder, as well as 5 to 30% by weight of natural mica and 60 to 80% by weight of unexpanded vermiculite.
排ガス浄化装置に流入した排ガスの大部分は排ガス処理体を通過し浄化されることになる。しかし、一部の排ガスは、排ガス処理体を通過せず排ガス処理体を保持する保持シール材に衝突する場合もある。
特許文献1及び2に記載の保持シール材(実装マット)では、排ガスが衝突する面には空隙が多く存在する。そのため、保持シール材(実装マット)に衝突した排ガスは、この空隙を通って排ガス浄化装置を通過してしまうことがあった。排ガスが、排ガス処理体を通過せず排ガス浄化装置を通過してしまうと、排ガスを浄化することができないという問題が生じる。そのため、保持シール材のシール性の向上が望まれている。
Most of the exhaust gas that flows into the exhaust gas purification device passes through the exhaust gas treatment body and is purified. However, some of the exhaust gas may not pass through the exhaust gas treatment body and may collide with the holding seal material that holds the exhaust gas treatment body.
In the holding seal material (mounting mat) described in Patent Documents 1 and 2, there are many voids on the surface where the exhaust gas collides. Therefore, the exhaust gas that collides with the holding seal material (mounting mat) may pass through the voids and pass through the exhaust gas purification device. If the exhaust gas passes through the exhaust gas purification device without passing through the exhaust gas treatment body, the problem occurs that the exhaust gas cannot be purified. Therefore, it is desired to improve the sealing property of the holding seal material.
また、特許文献3に記載された無機繊維からなるガスケットは、形状追従性が不十分である。そのため、特許文献3に記載されたガスケットが、配管のガスケットスペースに配置されて、熱により配管のガスケットスペースが膨張した際に、ガスケットとガスケットスペースの壁面との間に隙間が生じやすかった。 In addition, the gasket made of inorganic fibers described in Patent Document 3 has insufficient shape conformability. Therefore, when the gasket described in Patent Document 3 is placed in the gasket space of a pipe and the gasket space of the pipe expands due to heat, gaps are likely to occur between the gasket and the wall surface of the gasket space.
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、本発明の目的は、シール性が高い無機シート材付き無機繊維集合体を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material that has high sealing properties.
すなわち、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、シート状かつ単層の無機繊維集合体と、上記無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材とからなり、上記無機シート材は、無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする。 In other words, the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention is characterized in that it comprises a sheet-like, single-layer inorganic fiber aggregate and an inorganic sheet material having a higher air resistance than the inorganic fiber aggregate, and that the inorganic sheet material is disposed on at least a portion of the surface of the inorganic fiber aggregate.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材を有する。そのため、ガス等の気体は、無機シート材部分を通過しにくくなる。
そのため、ガス等の気体が無機シート材と衝突するように排ガス浄化装置等に本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を配置するとシール性が向上する。
The inorganic fiber assembly with inorganic sheet material of the present invention has an inorganic sheet material having a higher airflow resistance than the inorganic fiber assembly, so that gas and other gases are less likely to pass through the inorganic sheet material portion.
Therefore, when the inorganic fiber assembly with inorganic sheet material of the present invention is arranged in an exhaust gas purification device or the like so that gas such as gas collides with the inorganic sheet material, the sealing performance is improved.
なお、本明細書において、「無機繊維集合体の表面」とは、外部に面する無機繊維集合体の部分を意味し、無機繊維集合体に貫通孔が形成されている場合、その貫通孔の内壁を含む概念を意味する。 In this specification, the "surface of the inorganic fiber aggregate" refers to the part of the inorganic fiber aggregate that faces the outside, and in the case where through holes are formed in the inorganic fiber aggregate, this concept includes the inner walls of the through holes.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、スズ、チタン合金及びニッケル合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属からなっていてもよい。
これらの材料は、強度があり耐熱性が高いので、ガス等が衝突したとしても破れにくく、シール性を維持することができる。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be made of at least one metal selected from the group consisting of stainless steel, aluminum, gold, silver, copper, iron, tin, titanium alloys, and nickel alloys.
These materials are strong and highly heat resistant, so they are unlikely to break even if they are hit by gas or the like, and can maintain their sealing properties.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、アルミナ、シリカ、ガラス及び生体溶解性材料からなる群から選択される少なくとも1種の無機材料からなっていてもよい。
無機シート材がこれらの材料からなると、無機シート材付き繊維集合体は強度及び耐熱性が高くなる。
In the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be made of at least one inorganic material selected from the group consisting of alumina, silica, glass and biosoluble materials.
When the inorganic sheet material is made of these materials, the fiber assembly with the inorganic sheet material has high strength and heat resistance.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、箔状体、板状体、織物、編物及び不織布からなる群から選択される少なくとも1種からなっていてもよい。 In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be at least one selected from the group consisting of a foil, a plate, a woven fabric, a knitted fabric, and a nonwoven fabric.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、通気性を有する材料からなっていてもよい。
無機シート材は無機繊維集合体よりも通気抵抗が高いので、無機シート材に通気性があったとしても無機シート材付き無機繊維集合体のシール性は高くなる。
なお、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、通気性を有しなくてもよい。
In the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be made of a material having air permeability.
Since the inorganic sheet material has a higher air flow resistance than the inorganic fiber assembly, even if the inorganic sheet material has air permeability, the sealing property of the inorganic fiber assembly with the inorganic sheet material is high.
In the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material does not need to have air permeability.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材付き無機繊維集合体に、上下方向から圧力を加え、上記無機繊維集合体が密度0.3g/cm3となるまで圧縮し、20分緩和後の上記無機シート材付き無機繊維集合体の上下方向の厚さが圧縮時の上下方向の厚さの120%以上であることが好ましい。
このような特徴を有する無機シート材付き無機繊維集合体は、充分な反発力及び形状追従性を有する。そのため、例えば、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体をガスケット用途で使用した場合、熱膨張により配管のガスケットスペースが広がったとしても、充分に追従することができる。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, pressure is applied to the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material from above and below, and the inorganic fiber aggregate is compressed until the density of the inorganic fiber aggregate becomes 0.3 g/ cm3 , and it is preferable that the vertical thickness of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material after relaxation for 20 minutes is 120% or more of the vertical thickness at the time of compression.
The inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material having such characteristics has sufficient repulsive force and shape conformability. Therefore, for example, when the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention is used for a gasket, it can sufficiently conform even if the gasket space of a pipe expands due to thermal expansion.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機繊維集合体は、長手方向と短手方向とを有する平面視矩形の形状であり、第1主面と、上記第1主面に対向する第2主面と、長手方向に沿って形成される第1側面と、上記第1側面と対向する第2側面とを有していることが好ましい。
無機繊維集合体が平面視矩形であると、無機シート材付き無機繊維集合体を柱状の排ガス処理体に巻き付けやすくなる。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, it is preferable that the inorganic fiber aggregate has a rectangular shape in a planar view having a longitudinal direction and a transverse direction, and has a first main surface, a second main surface opposite the first main surface, a first side surface formed along the longitudinal direction, and a second side surface opposite the first side surface.
When the inorganic fiber aggregate has a rectangular shape in a plan view, the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material can be easily wrapped around a columnar exhaust gas treatment body.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、少なくとも上記第1主面、上記第2主面、上記第1側面及び上記第2側面のいずれかの一部に配置されていることが好ましい。
無機シート材が上記第1主面及び上記第2主面のいずれかの一部に配置されている場合には、無機シート材付き無機繊維集合体が巻き付けられた排ガス処理体を圧入して排ガス浄化装置を作製すると、無機シート材が無機繊維集合体側に押圧されるので、無機シート材の一部が無機繊維集合体の内部に埋まることになる。そのため、排ガス浄化装置に排ガスが流入し、排ガスが無機繊維集合体を通過する場合、無機繊維集合体に埋まった無機シート材が抵抗となる。その結果、排ガスが無機繊維集合体を通過しにくくなる。
また、無機シート材が無機繊維集合体の第1側面及び第2側面のいずれかの一部に配置されている場合には、無機シート材付き無機繊維集合体が巻き付けられた排ガス処理体を圧入して排ガス浄化装置を作製すると、排ガスが流入した際に、排ガスは無機シート材に衝突する。そのため、排ガスが無機シート材付き無機繊維集合体を通過しにくくなる。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, it is preferable that the inorganic sheet material is disposed on at least a part of any of the first main surface, the second main surface, the first side surface, and the second side surface.
In the case where an inorganic sheet material is disposed on a portion of either the first main surface or the second main surface, when an exhaust gas purification device is produced by pressing in an exhaust gas treatment body wrapped with an inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material, the inorganic sheet material is pressed toward the inorganic fiber aggregate, so that a portion of the inorganic sheet material is embedded inside the inorganic fiber aggregate. Therefore, when exhaust gas flows into the exhaust gas purification device and passes through the inorganic fiber aggregate, the inorganic sheet material embedded in the inorganic fiber aggregate acts as a resistance. As a result, it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the inorganic fiber aggregate.
Furthermore, when an inorganic sheet material is disposed on a portion of either the first side surface or the second side surface of the inorganic fiber aggregate, when an exhaust gas purification device is produced by pressing in an exhaust gas treatment body wrapped with the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material, the exhaust gas collides with the inorganic sheet material when it flows in, making it difficult for the exhaust gas to pass through the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機繊維集合体には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されていてもよい。
無機繊維集合体に貫通孔が形成されていると、センサ、電極等を配置することができ、またバイパス流路にもなる。
In the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic fiber aggregate may have through holes formed therein that penetrate the inorganic fiber aggregate in the thickness direction.
When through holes are formed in the inorganic fiber assembly, sensors, electrodes, etc. can be disposed therein and the through holes also serve as bypass flow paths.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、上記貫通孔の内壁に配置されていてもよい。
無機シート材が、貫通孔の内壁に配置されている場合であっても、シール性が向上する効果を得ることができる。
In the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be disposed on the inner wall of the through hole.
Even when the inorganic sheet material is disposed on the inner wall of the through hole, the effect of improving the sealing property can be obtained.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、排ガス処理体と、上記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、上記排ガス処理体及び上記金属ケーシングとの間に配置される保持シール材とからなる排ガス浄化装置の上記保持シール材として使用されることが好ましい。
上記の通り、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体はシール性が高い。そのため、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を排ガス浄化装置の保持シール材として使用すると、排ガスが保持シール材を通過することを抑制することができる。
The inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention is preferably used as the retaining seal material of an exhaust gas purification device comprising an exhaust gas treatment body, a metal casing that houses the exhaust gas treatment body, and a retaining seal material that is arranged between the exhaust gas treatment body and the metal casing.
As described above, the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention has high sealing properties. Therefore, when the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention is used as a holding seal material in an exhaust gas purification device, it is possible to prevent exhaust gas from passing through the holding seal material.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機繊維集合体は、長手方向と短手方向とを有する平面視矩形の形状であり、第1主面と、上記第1主面に対向する第2主面と、長手方向に沿って形成される第1側面と、上記第1側面と対向する第2側面とを有し、少なくとも上記無機シート材は、上記第1主面、上記第2主面、上記第1側面及び上記第2側面のいずれかの一部に配置されており、下記ガス流量試験において、上記無機シート材付き無機繊維集合体を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)が、上記無機シート材が配置されていない上記無機繊維集合体を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)の80%以下であることが好ましい。
ガス流量試験:
無機シート材付き無機繊維集合体及び無機シート材が配置されていない無機繊維集合体を準備する。
通気性の無い試験用円柱体を準備し、無機繊維集合体の第1側面が円を形成するように無機シート材付き無機繊維集合体及び無機シート材が配置されていない無機繊維集合体を、それぞれ試験用円柱体の側面に巻き付け、巻付体を作製する。
次に、排ガス流入口と排ガス排出口とを有する円筒状の金属ケーシングを準備し、無機シート材が、無機繊維集合体よりも排ガス流入口側に配置され、無機繊維集合体の充填密度(GBD)が、0.26g/cm3となるように、各巻付体を金属ケーシングに圧入する。
金属ケーシングの排ガス流入口から空気を流し、排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)及び排ガス流入口側のガスの流量(L/min)を測定する。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the inorganic fiber aggregate has a rectangular shape in a planar view having a longitudinal direction and a transverse direction, and has a first main surface, a second main surface opposite the first main surface, a first side surface formed along the longitudinal direction, and a second side surface opposite the first side surface, and at least the inorganic sheet material is arranged on a portion of any of the first main surface, the second main surface, the first side surface, and the second side surface, and it is preferable that in the gas flow rate test described below, the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side when the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material is used and the gas pressure on the exhaust gas inlet side is 10 kPa is 80% or less of the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side when the inorganic fiber aggregate without the inorganic sheet material is used and the gas pressure on the exhaust gas inlet side is 10 kPa.
Gas Flow Test:
An inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material and an inorganic fiber assembly without an inorganic sheet material are prepared.
A non-breathable test cylinder is prepared, and an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material and an inorganic fiber aggregate without an inorganic sheet material are each wound around the side of the test cylinder so that a first side of the inorganic fiber aggregate forms a circle, to produce a wound body.
Next, a cylindrical metal casing having an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet is prepared, and each wound body is pressed into the metal casing so that the inorganic sheet material is positioned closer to the exhaust gas inlet than the inorganic fiber aggregate and the packing density (GBD) of the inorganic fiber aggregate is 0.26 g/ cm3 .
Air is allowed to flow from the exhaust gas inlet of the metal casing, and the gas pressure (kPa) on the exhaust gas inlet side and the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side are measured.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体が、上記パラメータを有するということは、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を排ガス浄化装置の保持シール材として用いた場合に、シール性が高くなることを意味している。 The fact that the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention has the above parameters means that the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention has high sealing properties when used as a retaining seal material for an exhaust gas purification device.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、ガスケットとして使用されることが好ましい。
上記の通り、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体はシール性が高い。そのため、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体をガスケットとして用いると、ガス等が漏れることを防ぐことができる。
The inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention is preferably used as a gasket.
As described above, the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention has high sealing properties, and therefore, when the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention is used as a gasket, leakage of gas or the like can be prevented.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法は、上記本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を製造する方法であって、無機繊維を集合した後、ニードルパンチングを行い、シート状かつ単層の無機繊維集合体を準備する無機繊維集合体準備工程と、無機シート材を上記無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置する無機シート材配置工程とを含み、上記無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、上記無機繊維集合体よりも通気抵抗が高いことを特徴とする。 The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention is a method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, and includes an inorganic fiber aggregate preparation step in which inorganic fibers are aggregated and then needle punched to prepare a sheet-like, single-layer inorganic fiber aggregate, and an inorganic sheet material arrangement step in which an inorganic sheet material is arranged on at least a portion of the surface of the inorganic fiber aggregate, and the inorganic fiber aggregate with the inorganic sheet material is characterized in that the inorganic sheet material has a higher air resistance than the inorganic fiber aggregate.
ニードルパンチングを行って得られたニードルマットを用いることにより、上記本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を製造することができる。 The needle mat obtained by needle punching can be used to manufacture the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、さらに、上記無機繊維集合体にバインダを添着するバインダ添着工程と、上記バインダが添着された上記無機繊維集合体を乾燥させる乾燥工程を含むことが好ましい。
バインダ添着工程及び乾燥工程を行うことにより、無機繊維集合体にバインダを付着させることができる。
バインダとしては、有機バインダ及び無機バインダが挙げられる。
有機バインダは、無機繊維集合体から繊維の脱落、飛散の抑止ができる。
無機バインダは、無機繊維の表面に付着することで、無機繊維集合体の面圧を向上させることができる。そのため、製造された無機シート材付き無機繊維集合体を排ガス浄化装置に用いた場合、排ガス処理体を好適に保持することができる。
なお、ニードルマットを無機繊維集合体とする場合、無機繊維集合体は有機バインダ及び無機バインダを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
In the manufacturing method of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, it is preferable that the method further includes a binder applying step of applying a binder to the inorganic fiber aggregate, and a drying step of drying the inorganic fiber aggregate to which the binder has been applied.
By carrying out the binder impregnation step and the drying step, the binder can be adhered to the inorganic fiber aggregate.
The binder includes an organic binder and an inorganic binder.
The organic binder can prevent fibers from falling off and scattering from the inorganic fiber assembly.
The inorganic binder adheres to the surface of the inorganic fibers, thereby improving the surface pressure of the inorganic fiber assembly, and therefore, when the manufactured inorganic fiber assembly with inorganic sheet material is used in an exhaust gas purification device, the exhaust gas treatment body can be favorably held.
When the needle mat is an inorganic fiber aggregate, the inorganic fiber aggregate may or may not contain an organic binder and an inorganic binder.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記バインダ添着工程の後、上記乾燥工程を行い、その後、上記無機シート材配置工程を行ってもよい。
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記バインダ添着工程の後、上記無機シート材配置工程を行い、その後、上記乾燥工程を行ってもよい。
また、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記無機シート材配置工程の後、上記バインダ添着工程を行い、その後、上記乾燥工程を行ってもよい。
また、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記バインダ添着工程と上記無機シート材配置工程とを同時に行い、その後、上記乾燥工程を行ってもよい。
すなわち、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、バインダ添着工程及び無機シート材配置工程の順番は特に限定されない。
In the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the drying step may be carried out after the binder attachment step, and then the inorganic sheet material arrangement step may be carried out.
In the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the binder attachment step may be followed by the inorganic sheet material arrangement step, and then the drying step may be carried out.
In the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the binder attaching step may be carried out after the inorganic sheet material arranging step, and then the drying step may be carried out.
In the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the binder attachment step and the inorganic sheet material arrangement step may be carried out simultaneously, and then the drying step may be carried out.
That is, in the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the order of the binder attachment step and the inorganic sheet material arrangement step is not particularly limited.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法は、上記本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を製造する方法であって、無機繊維とバインダとを混合して無機繊維-バインダ混合液とする無機繊維-バインダ混合液作製工程と、上記無機繊維-バインダ混合液を抄造及び脱水して無機繊維集合体とする抄造工程とを含み、上記抄造工程の後、上記無機繊維集合体に無機シート材を配置する無機シート材配置工程を含む、又は、上記抄造工程において、無機シート材の上で上記無機繊維集合体を抄造することを特徴とする。 The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention is a method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, and includes an inorganic fiber-binder mixed liquid preparation step of mixing inorganic fibers and a binder to form an inorganic fiber-binder mixed liquid, and a papermaking step of forming an inorganic fiber aggregate by papermaking and dehydrating the inorganic fiber-binder mixed liquid, and is characterized in that after the papermaking step, the method includes an inorganic sheet material placement step of placing an inorganic sheet material on the inorganic fiber aggregate, or in that in the papermaking step, the inorganic fiber aggregate is papermade on an inorganic sheet material.
抄造して得られる抄造マットを用いることにより、上記本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を製造することができる。 The inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention can be manufactured by using the paper mat obtained by papermaking.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記抄造工程の後、上記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行い、上記乾燥工程の後、上記無機シート材配置工程を行ってもよい。
また、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記抄造工程の後、上記無機シート材配置工程を行い、上記無機シート材配置工程の後、上記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行ってもよい。
すなわち、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、乾燥工程及び無機シート材配置工程の順番は特に限定されない。
In the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, after the papermaking step, a drying step of drying the inorganic fiber aggregate may be carried out, and after the drying step, the inorganic sheet material arrangement step may be carried out.
In addition, in the manufacturing method of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material arrangement step may be carried out after the papermaking step, and a drying step of drying the inorganic fiber aggregate may be carried out after the inorganic sheet material arrangement step.
That is, in the method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the order of the drying step and the inorganic sheet material arrangement step is not particularly limited.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記抄造工程の際に、上記無機シート材の上に上記無機繊維-バインダ混合液を配置してから、上記無機繊維-バインダ混合液を抄造及び脱水して上記無機繊維集合体を作製し、上記抄造工程の後に、上記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行ってもよい。
このような方法で無機シート材付き無機繊維集合体を製造すると、無機繊維集合体を作製する工程と、無機シート材を配置する工程とを同時に行うことができるので、作業効率を向上させることができる。
In the manufacturing method of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, during the papermaking process, the inorganic fiber-binder mixed liquid is placed on the inorganic sheet material, and then the inorganic fiber-binder mixed liquid is paper-made and dehydrated to produce the inorganic fiber aggregate, and after the papermaking process, a drying process is performed to dry the inorganic fiber aggregate.
When an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material is manufactured in this manner, the process of producing the inorganic fiber aggregate and the process of arranging the inorganic sheet material can be carried out simultaneously, thereby improving work efficiency.
(発明の詳細な説明)
以下、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体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好ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
Detailed Description of the Invention
The inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention will be specifically described below. However, the present invention is not limited to the following configuration, and can be appropriately modified and applied within the scope of the present invention. Note that the present invention also includes a combination of two or more of the individual preferred configurations of the present invention described below.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、シート状かつ単層の無機繊維集合体と、上記無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材とからなり、上記無機シート材は、上記無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする。 The inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention is characterized in that it comprises a sheet-like, single-layer inorganic fiber aggregate and an inorganic sheet material having a higher air resistance than the inorganic fiber aggregate, and that the inorganic sheet material is disposed on at least a portion of the surface of the inorganic fiber aggregate.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材を有する。そのため、ガス等の気体は、無機シート材部分を通過しにくくなる。
そのため、ガス等の気体が無機シート材と衝突するように排ガス浄化装置等に本発明の無機シート材付き無機繊維集合体を配置するとシール性が向上する。
The inorganic fiber assembly with inorganic sheet material of the present invention has an inorganic sheet material having a higher airflow resistance than the inorganic fiber assembly, so that gas and other gases are less likely to pass through the inorganic sheet material portion.
Therefore, when the inorganic fiber assembly with inorganic sheet material of the present invention is arranged in an exhaust gas purification device or the like so that gas such as gas collides with the inorganic sheet material, the sealing performance is improved.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体は、上記構成を有しさえすれば、上記本発明の効果を奏する範囲で、他のいかなる構成を有していてもよい。 As long as the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention has the above configuration, it may have any other configuration within the scope of the above-mentioned effects of the present invention.
以下、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の各態様を、図面を用いて説明する。 Each embodiment of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体は、排ガス浄化装置の保持シール材として使用される無機シート材付き無機繊維集合体である。
なお、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体を備える排ガス浄化装置も本発明の一態様である。
First Embodiment
The inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention is an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material used as a holding sealer for an exhaust gas purification device.
The exhaust gas purification device including the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention is also one aspect of the present invention.
図1は、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の一例を模式的に示す斜視図である。
図2は、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体が用いられた排ガス浄化装置の一例を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a perspective view that illustrates an example of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates an example of an exhaust gas purifying device that uses the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention.
図1に示す無機シート材付き無機繊維集合体10は、シート状かつ単層の無機繊維集合体20と、無機繊維集合体20よりも通気抵抗が高い無機シート材30とからなる。
The
なお、本明細書において「シート状かつ単層」とは、2枚以上が積層されて形成された無機繊維集合体でなく、表面と、表面と対向する裏面と、表面及び裏面を接続する側面を有する無機繊維集合体のことを意味する。 In this specification, "sheet-like and single layer" does not mean an inorganic fiber aggregate formed by stacking two or more sheets, but means an inorganic fiber aggregate having a front surface, a back surface opposite the front surface, and a side surface connecting the front surface and the back surface.
図1に示す無機繊維集合体20は、長手方向Lと短手方向Sとを有する平面視矩形の形状であり、第1主面21と、第1主面21に対向する第2主面22と、長手方向Lに沿って形成される第1側面23と、第1側面23と対向する第2側面24と、短手方向Sに沿って形成される第1端部25と、第1端部25と対向する第2端部26とを有する形状である。
第1端部25及び第2端部26には、それぞれ、凸部25a及び凹部26aが形成されている。
凸部25a及び凹部26aは、第1端部25及び第2端部26が接触するように無機シート材付き無機繊維集合体10を巻いた際に、互いに篏合する形状である。
また、無機シート材30は、第1側面23の全体を覆うように配置されている。
The
The
The
The
なお、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、無機シート材が、第1側面23の長手方向の一部のみを覆うように配置されていてもよく、第1側面23の厚さ方向の一部のみを覆うように配置されていてもよい。
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be arranged so as to cover only a portion of the
また、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、第1端部及び第2端部が接触するように無機シート材付き無機繊維集合体を巻いた際に、第1側面が同一平面上に位置し、かつ、第2側面が同一平面上に位置できるように第1端部及び第2端部が形成されていることが好ましい。
例えば、第1端部及び第2端部には、凸部及び凹部が形成されておらず、直線状の形状であってもよい。また、第1端部及び第2端部は互いに平行であり、短手方向に対し斜めの直線状の形状であってもよい。また、第1端部及び第2端部には、それぞれ、互いに対応する切欠部及び突出部が形成されていてもよい。切欠部及び突出部としては、例えば、L字状の切欠部及び突出部や、半円形の切欠部及び突出部の形状が挙げられる。
In addition, in the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, it is preferable that the first end and the second end are formed so that when the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material is rolled up so that the first end and the second end are in contact, the first side is positioned on the same plane and the second side is positioned on the same plane.
For example, the first end and the second end may have no convex or concave portion and may have a straight line shape. The first end and the second end may be parallel to each other and may have a straight line shape oblique to the short side direction. The first end and the second end may have corresponding notches and protrusions. Examples of the notches and protrusions include L-shaped notches and protrusions and semicircular notches and protrusions.
図2に示すように、排ガス浄化装置1は、排ガス処理体40と、排ガス処理体40を収容する金属ケーシング50と、排ガス処理体40及び金属ケーシング50との間に配置される無機シート材付き無機繊維集合体10からなる。つまり、無機シート材付き無機繊維集合体10は保持シール材として機能する。
また、金属ケーシング50は、排ガス流入口51と、排ガス排出口52とを有しており、無機繊維集合体20の第1側面23が排ガス流入口51側に、無機繊維集合体20の第2側面24が排ガス排出口側に位置するように配置されている。
なお、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体が用いられた排ガス浄化装置では、無機繊維集合体の第1側面が排ガス排出口側に、無機繊維集合体の第2側面が排ガス流入口側に位置するように配置されていてもよい。
2, the exhaust gas purification device 1 includes an exhaust
In addition, the
In addition, in an exhaust gas purification device using the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of the present invention, the first side of the inorganic fiber aggregate may be positioned on the exhaust gas exhaust outlet side, and the second side of the inorganic fiber aggregate may be positioned on the exhaust gas inlet side.
排ガス浄化装置1では、排ガスGは、排ガス流入口51から流入する。この際、殆どの排ガスGは排ガス処理体40を通過することにより浄化される。
In the exhaust gas purification device 1, exhaust gas G flows in through the
この際、一部の排ガスGは保持シール材に衝突する。保持シール材が従来の無機繊維集合体であり、無機シート材が配置されていないと、排ガスGが無機繊維集合体の内部を通り排ガス排出口52から抜けてしまうことがある。
At this time, some of the exhaust gas G collides with the holding seal material. If the holding seal material is a conventional inorganic fiber aggregate and no inorganic sheet material is provided, the exhaust gas G may pass through the inside of the inorganic fiber aggregate and escape from the
一方、排ガス浄化装置1では、排ガスGが、保持シール材である無機シート材付き無機繊維集合体10に衝突する際は、まず無機シート材30に衝突する。
無機シート材30は通気抵抗が高いので、排ガスGは、無機シート材30に侵入しにくくなり、無機繊維集合体20に到達しにくい。
そのため、排ガスGが無機繊維集合体20の内部を通って排ガス排出口52から抜けてしまうことを防ぐことができる。
On the other hand, in the exhaust gas purification device 1 , when the exhaust gas G collides with the
Since the
Therefore, the exhaust gas G can be prevented from passing through the inside of the
次に、無機シート材付き無機繊維集合体10を含む排ガス浄化装置1の各構成の好ましい態様について説明する。
Next, we will explain the preferred aspects of each configuration of the exhaust gas purification device 1 including the
(無機繊維集合体)
無機繊維集合体20としては、限定されないが、ニードルパンチング処理されたニードルマット、湿式による抄造法で得られたマット等を使用することができる。
(Inorganic fiber assembly)
The
無機繊維集合体20を構成する無機繊維は、平均繊維径が3~50μmであることが好ましく、平均繊維長が100~100000μmであることがより好ましい。
また、無機繊維集合体20を構成する無機繊維は、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、ガラス繊維及び生体溶解性繊維から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
無機繊維集合体20を構成する無機繊維が上記形状及び材質であると、無機繊維集合体20の面圧を充分に向上させることができ、無機繊維集合体20が用いられた排ガス浄化装置において、排ガス処理体が脱落しにくくなる。
The inorganic fibers constituting the
The inorganic fibers constituting the
When the inorganic fibers constituting the
無機繊維集合体20の厚さは、2.0~30mmであることが好ましい。
無機繊維集合体の厚さが30mmを超えると、無機繊維集合体の柔軟性が失われるので、無機繊維集合体を排ガス処理体に巻き付ける際に扱いづらくなる。また、無機繊維集合体に巻きジワや割れが生じやすくなる。
無機繊維集合体の厚さが2.0mm未満であると、無機繊維集合体の面圧が排ガス処理体を保持するのに充分でなくなる。そのため、排ガス処理体が抜け落ちやすくなる。また、排ガス処理体に体積変化が生じた場合、無機繊維集合体は排ガス処理体の体積変化を吸収しにくくなる。そのため、排ガス処理体にクラック等が発生しやすくなる。
The thickness of the
If the thickness of the inorganic fiber aggregate exceeds 30 mm, the inorganic fiber aggregate loses flexibility, making it difficult to handle when winding the inorganic fiber aggregate around the exhaust gas treatment body, and the inorganic fiber aggregate is prone to wrinkles and cracks during winding.
If the thickness of the inorganic fiber aggregate is less than 2.0 mm, the surface pressure of the inorganic fiber aggregate is not sufficient to hold the exhaust gas treatment body. Therefore, the exhaust gas treatment body is likely to fall off. In addition, if a volume change occurs in the exhaust gas treatment body, the inorganic fiber aggregate is unlikely to absorb the volume change of the exhaust gas treatment body. Therefore, cracks and the like are likely to occur in the exhaust gas treatment body.
無機繊維集合体20の目付量(単位面積当たりの重量)は、200~4000g/m2であること好ましく、1000~3500g/m2であることがより好ましい。
無機繊維集合体の目付量が200g/m2未満であると、保持力が充分ではなくなり、無機繊維集合体の目付量が4000g/m2を超えると、無機繊維集合体の嵩が低くなりにくい。そのため、このような無機繊維集合体を用いて排ガス浄化装置を製造する場合、排ガス処理体が脱落しやすくなる。
The
If the basis weight of the inorganic fiber aggregate is less than 200 g/ m2 , the retention force is insufficient, and if the basis weight of the inorganic fiber aggregate is more than 4000 g/ m2 , the bulk of the inorganic fiber aggregate is difficult to reduce. Therefore, when an exhaust gas purification device is manufactured using such an inorganic fiber aggregate, the exhaust gas treatment body is likely to fall off.
無機繊維集合体20の嵩密度(巻き付ける前の無機繊維集合体の嵩密度)は、0.10~0.30g/cm3であることが好ましく、0.10~0.25g/cm3であることがより好ましい。
無機繊維集合体の嵩密度が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、無機繊維集合体の形状を所定の形状に保ちにくくなる。
また、無機繊維集合体の嵩密度が0.30g/cm3を超えると、無機繊維集合体が硬くなるため、排ガス処理体への巻き付け性が低下し、無機繊維集合体が割れやすくなる。
The bulk density of the inorganic fiber aggregate 20 (bulk density of the inorganic fiber aggregate before winding) is preferably 0.10 to 0.30 g/cm 3 , and more preferably 0.10 to 0.25 g/cm 3 .
If the bulk density of the inorganic fiber aggregate is less than 0.10 g/cm 3 , the inorganic fibers are weakly entangled and tend to peel off, making it difficult to maintain the inorganic fiber aggregate in a predetermined shape.
Furthermore, if the bulk density of the inorganic fiber aggregate exceeds 0.30 g/cm 3 , the inorganic fiber aggregate becomes hard, so that the winding property around the exhaust gas treatment body decreases and the inorganic fiber aggregate becomes easily cracked.
無機繊維集合体20は、有機バインダや無機バインダを含んでいてもよい。
有機バインダとしては、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等が挙げられる。
有機バインダは、無機繊維集合体から繊維の脱落、飛散の抑止ができる。
無機バインダは、無機繊維の表面に付着することで、無機繊維集合体の面圧を向上させることができる。これにより、排ガス処理体を好適に保持することができる。
なお、ニードルマットを無機繊維集合体とする場合、無機繊維集合体は有機バインダ及び無機バインダを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
The
Examples of the organic binder include rubber-based resins, styrene-based resins, silicone-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane resins.
Examples of the inorganic binder include alumina sol, silica sol, aerogel, fumed silica, and titanium particles.
The organic binder can prevent fibers from falling off and scattering from the inorganic fiber assembly.
The inorganic binder adheres to the surface of the inorganic fibers, thereby improving the surface pressure of the inorganic fiber assembly, thereby enabling the exhaust gas treatment body to be favorably held.
When the needle mat is an inorganic fiber aggregate, the inorganic fiber aggregate may or may not contain an organic binder and an inorganic binder.
無機繊維集合体には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されていてもよい。
無機繊維集合体に貫通孔が形成されていると、センサ、電極等を配置することができ、またバイパス流路にもなる。
The inorganic fiber aggregate may have through holes formed therethrough in the thickness direction.
When the inorganic fiber assembly has through holes formed therein, sensors, electrodes, etc. can be disposed therein and the through holes also serve as bypass flow paths.
(無機シート材)
無機シート材を構成する材料は、無機シート材の通気抵抗が、無機繊維集合体の通気抵抗が高ければ、通気性を有さない材料からなっていてもよく、通気性を有する材料からなっていてもよい。
無機シート材は無機繊維集合体よりも通気抵抗が高いので、無機シート材に通気性があったとしても無機シート材付き無機繊維集合体のシール性は高くなる。
(Inorganic sheet material)
The material constituting the inorganic sheet material may be made of a material that does not have air permeability, as long as the air permeability resistance of the inorganic sheet material is high compared to that of the inorganic fiber aggregate.
Since the inorganic sheet material has a higher airflow resistance than the inorganic fiber assembly, even if the inorganic sheet material has air permeability, the sealing property of the inorganic fiber assembly with the inorganic sheet material is high.
また、無機シート材を構成する材料は、ステンレス鋼、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、スズ、チタン合金及びニッケル合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属からなっていてもよい。また、アルミナ、シリカ、ガラス及び生体溶解性材料からなる群から選択される少なくとも1種の無機材料からなっていてもよい。 The material constituting the inorganic sheet material may be made of at least one metal selected from the group consisting of stainless steel, aluminum, gold, silver, copper, iron, tin, titanium alloys, and nickel alloys. It may also be made of at least one inorganic material selected from the group consisting of alumina, silica, glass, and biosoluble materials.
無機シート材が金属からなる場合、強度があり耐熱性が高いので、ガス等が衝突したとしても破れにくく、シール性を維持することができる。
無機シート材が金属からなる場合、無機シート材は、金属から形成されているシート状のものであれば特に限定されず、例えば、箔状の金属箔、板状の金属板、金属繊維を織って得られる織物、金属繊維を編んで得られる編物、金属繊維を集合させた不織布を含む。
When the inorganic sheet material is made of a metal, it has strength and high heat resistance, so that it is difficult to break even when hit by a gas or the like, and the sealing performance can be maintained.
When the inorganic sheet material is made of a metal, the inorganic sheet material is not particularly limited as long as it is a sheet-like material formed from a metal, and examples thereof include metal foil in the form of a foil, a metal plate in the form of a plate, a woven fabric obtained by weaving metal fibers, a knitted fabric obtained by knitting metal fibers, and a nonwoven fabric made of assembled metal fibers.
無機シート材が金属からなる箔状体である場合、箔状体の厚さは、1~300μmであることが好ましい。
箔状体の厚さが1μm未満であると、箔状体は破れやすくなる。
箔状体の厚さは300μmを超えると、曲がりにくくなり扱いにくくなる。
When the inorganic sheet material is a foil made of metal, the thickness of the foil is preferably 1 to 300 μm.
If the thickness of the foil is less than 1 μm, the foil becomes easily torn.
If the thickness of the foil exceeds 300 μm, it becomes difficult to bend and difficult to handle.
また、箔状体は、銅からなることがより好ましい。
銅は柔軟性が高いので、銅が用いられた無機シート材付き無機繊維集合体を湾曲等させた際に、無機シート材が破れたりする等の破損が生じにくくなる。
More preferably, the foil is made of copper.
Copper has high flexibility, so when an inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material in which copper is used is bent, the inorganic sheet material is less likely to break or be damaged.
無機シート材がアルミナ、シリカ、ガラス及び生体溶解性材料からなる群から選択される少なくとも1種の無機材料からなる場合、無機シート材付き繊維集合体はは強度及び耐熱性が高くなる。
この場合、無機シート材の形状は、シート状のものであれば、特に限定されず、例えば、箔状体、板状体、織物、編物、不織布等が挙げられる。
また、無機シート材は、セラミックからなることが好ましく、板状のセラミック板、セラミック繊維を織って得られる織物、セラミック繊維を編んで得られる編物、セラミック繊維を集合させた不織布であることが好ましい。
When the inorganic sheet material is made of at least one inorganic material selected from the group consisting of alumina, silica, glass and biosoluble materials, the fiber assembly with the inorganic sheet material has high strength and heat resistance.
In this case, the shape of the inorganic sheet material is not particularly limited as long as it is in the form of a sheet, and examples thereof include a foil, a plate, a woven fabric, a knitted fabric, and a nonwoven fabric.
The inorganic sheet material is preferably made of ceramic, and is preferably a plate-shaped ceramic plate, a woven fabric obtained by weaving ceramic fibers, a knitted fabric obtained by knitting ceramic fibers, or a nonwoven fabric made of assembled ceramic fibers.
無機シート材がセラミック繊維から構成される場合、セラミック繊維の繊維径は3~50μmであることが好ましい。 When the inorganic sheet material is made of ceramic fibers, it is preferable that the fiber diameter of the ceramic fibers is 3 to 50 μm.
無機シート材を構成する材料は、通気性を有する材料からなっていてもよい。
無機シート材は無機繊維集合体よりも通気抵抗が高いので、無機シート材に通気性があったとしても無機シート材付き無機繊維集合体のシール性は高くなる。
なお、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、上記無機シート材は、通気性を有しなくてもよい。
The material constituting the inorganic sheet material may be made of a material having air permeability.
Since the inorganic sheet material has a higher airflow resistance than the inorganic fiber assembly, even if the inorganic sheet material has air permeability, the sealing property of the inorganic fiber assembly with the inorganic sheet material is high.
In the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material does not need to have air permeability.
(無機シート材付き無機繊維集合体)
無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機シート材30は、接着剤により無機繊維集合体に接着されていることが好ましい。
接着剤としては、特に限定されず、無機系接着剤であってもよく、有機系接着剤であってもよい。
(Inorganic fiber assembly with inorganic sheet material)
In the
The adhesive is not particularly limited, and may be an inorganic adhesive or an organic adhesive.
無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機シート材30が、無機繊維集合体20の第1側面23の全体を覆うように配置されていたが、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、無機シート材が無機繊維集合体20の第1側面23の一部のみを覆うように配置されていてもよく、無機繊維集合体の第2側面24の一部又は全部を覆うように配置されていてもよい。また、無機シート材が、無機繊維集合体20の全面を覆うように配置されていてもよい。
いずれの態様であっても、無機シート材が配置されていることにより、排ガス浄化装置において排ガスGが無機繊維集合体20を通って排ガス排出口52から抜けてしまうことを防ぐことができる。
In the
In either embodiment, the inorganic sheet material is disposed, so that the exhaust gas G can be prevented from passing through the
なお、無機繊維集合体20の全面に無機シート材を配置すると、無機シート材付き無機繊維集合体10を排ガス処理体40に巻き付けにくくなる。そのため、無機繊維集合体20の第1主面21及び第2主面22の一部を露出するように、無機シート材が配置されていることが好ましい。
さらに、無機繊維集合体20の第1側面23から第2側面24までの方向において、無機繊維集合体20の第1主面21の5~95%の領域は露出していることがより好ましく、無機繊維集合体20の第1側面23から第2側面24までの方向において、無機繊維集合体20の第2主面22の5~95%の領域は露出していることがより好ましい。
If an inorganic sheet material is disposed on the entire surface of the
Furthermore, in the direction from the
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、無機繊維集合体に貫通孔が形成されている場合、貫通孔の内壁に無機シート材が配置されていてもよい。この場合、無機シート材は、貫通孔の内壁の全面に配置されていてもよく、一部のみに配置されていてもよい。
無機シート材が、貫通孔の内壁に配置されている場合であっても、シール性が向上する効果を得ることができる。
なお、無機シート材は、貫通孔の内壁に加え、無機繊維集合体の第1主面及び/又は第2主面の一部や、無機繊維集合体の第1側面及び/又は第2側面の一部に配置されていてもよい。
In the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, when through holes are formed in the inorganic fiber aggregate, an inorganic sheet material may be disposed on the inner wall of the through hole. In this case, the inorganic sheet material may be disposed on the entire inner wall of the through hole, or may be disposed on only a part of the inner wall of the through hole.
Even when the inorganic sheet material is disposed on the inner wall of the through hole, the effect of improving the sealing property can be obtained.
In addition to the inner walls of the through holes, the inorganic sheet material may be arranged on a portion of the first main surface and/or the second main surface of the inorganic fiber aggregate, or on a portion of the first side surface and/or the second side surface of the inorganic fiber aggregate.
無機シート材付き無機繊維集合体10は、無機シート材付き無機繊維集合体10に、上下方向から圧力を加え、無機繊維集合体20が密度0.3g/cm3となるまで圧縮し、20分緩和後の無機シート材付き無機繊維集合体10の上下方向の厚さが圧縮時の上下方向の厚さの120%以上であることが好ましく、150%以上となることがより好ましい。
このような特徴を有する無機シート材付き無機繊維集合体10は、充分な反発力及び形状追従性を有する。そのため、排ガス処理体をしっかりと保持することができる。
The
The
無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機繊維集合体20は、長手方向Lと短手方向Sとを有する平面視矩形の形状であり、第1主面21と、第1主面21に対向する第2主面22と、長手方向に沿って形成される第1側面23と、第1側面23と対向する第2側面24とを有しており、無機シート材付き無機繊維集合体10は、下記ガス流量試験において、無機シート材付き無機繊維集合体10を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)が、無機シート材30が配置されていない無機繊維集合体20を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)の80%以下であることが好ましい。
In the
<ガス流量試験>
図3Aは、ガス流量試験において巻付体を作成する工程を模式的に示す斜視図である。
図3Bは、ガス流量試験において巻付体を金属ケーシングに圧入する様子を模式的に示す側面図である。
図3Cは、ガス流量試験においてガスの流量及びガスの圧力を測定する様子を模式的に示す断面図である。
ガス流量試験では、図3Aに示すように、まず通気性の無い試験用円柱体45を準備し、無機繊維集合体20の第1側面23が円を形成するように無機シート材付き無機繊維集合体10を試験用円柱体45の側面に巻き付け、巻付体46を作製する。
なお、図3Aに示す無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機シート材30が第1側面23に配置されている。
<Gas flow rate test>
FIG. 3A is a perspective view that illustrates a process for producing a wound body in a gas flow test.
FIG. 3B is a side view that typically illustrates how the wound body is pressed into the metal casing in the gas flow rate test.
FIG. 3C is a cross-sectional view that typically shows how the gas flow rate and gas pressure are measured in a gas flow rate test.
In the gas flow test, as shown in FIG. 3A , first, a
In the
次に、図3Bに示すように、排ガス流入口51と排ガス排出口52とを有する円筒状の金属ケーシング50を準備し、無機シート材30が、無機繊維集合体20よりも排ガス流入口51側に配置され、無機繊維集合体20の充填密度(GBD)が、0.26g/cm3となるように、巻付体46を金属ケーシング50に圧入する。
Next, as shown in FIG. 3B , a
次に、図3Cに示すように、金属ケーシング50の排ガス流入口51からガスGを流し、排ガス流入口51側のガスの流量及び排ガス流入口51側のガスの圧力を測定する。
Next, as shown in FIG. 3C, gas G is allowed to flow through the
また、無機シート材付き無機繊維集合体10を用いる代わりに、無機シート材30が配置されていない無機繊維集合体20を用いて巻付体を作製し、同様の方法で、排ガス流入口51側のガスの流量及び排ガス流入口51側のガスの圧力を測定する。
In addition, instead of using the
無機シート材付き無機繊維集合体10が上記パラメータを有するということは、無機シート材付き無機繊維集合体10を排ガス浄化装置1の保持シール材として用いた場合に、シール性が高くなることを意味している。
The fact that the
また、上記ガス流量試験において、無機シート材付き無機繊維集合体10を用いた場合に、排ガス流入口側のガスの流量(L/min)をyとし、排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)をxとした際に、下記式(1)を満たすことが好ましい。
y<5.0x・・・(1)
Furthermore, in the above gas flow rate test, when an
y<5.0x...(1)
無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機シート材30が、無機繊維集合体20の第1側面23に配置されていたが、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、無機シート材が、無機繊維集合体の第2側面に配置されていてもよい。
In the
また、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体では、無機シート材が、無機繊維集合体の第1主面及び第2主面の一部に配置されていてもよい。
この場合、無機シート材付き無機繊維集合体が巻き付けられた排ガス処理体を圧入して排ガス浄化装置を作製すると、無機シート材が無機繊維集合体側に押圧されるので、無機シート材の一部が無機繊維集合体の内部に埋まることになる。そのため、排ガス浄化装置に排ガスが流入し、排ガスが無機繊維集合体を通過する場合、無機繊維集合体に埋まった無機シート材が抵抗となる。その結果、排ガスが無機繊維集合体を通過しにくくなる。
In the inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, the inorganic sheet material may be disposed on a part of the first main surface and the second main surface of the inorganic fiber aggregate.
In this case, when an exhaust gas purification device is manufactured by pressing in an exhaust gas treatment body wrapped with an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, the inorganic sheet material is pressed against the inorganic fiber aggregate, so that a part of the inorganic sheet material is embedded inside the inorganic fiber aggregate. Therefore, when exhaust gas flows into the exhaust gas purification device and passes through the inorganic fiber aggregate, the inorganic sheet material embedded in the inorganic fiber aggregate acts as a resistance. As a result, it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the inorganic fiber aggregate.
本発明の無機シート材付き無機繊維集合体における無機シート材の配置の態様について以下に図面を用いて例示する。
図4Aは、無機繊維集合体の側面に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Aに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、第1側面23及び第2側面24の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
The arrangement of the inorganic sheet material in the inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention will be exemplified below with reference to the drawings.
FIG. 4A is a perspective view that typically shows an example of an inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention in which an inorganic sheet material is disposed on a side surface of an inorganic fiber assembly.
As shown in FIG. 4A , in the
図4Bは、貫通孔を有する無機繊維集合体の側面に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Bに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機繊維集合体20が貫通孔27を有し、第1側面23及び第2側面24の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
FIG. 4B is a perspective view that typically shows an example of an inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention in which an inorganic sheet material is disposed on the side surface of an inorganic fiber assembly having through holes.
As shown in FIG. 4B , in the
図4Cは、無機繊維集合体の主面に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Cに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、第1主面21の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
FIG. 4C is a perspective view that typically shows an example of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention in which an inorganic sheet material is disposed on a main surface of the inorganic fiber aggregate.
As shown in FIG. 4C , in the
図4Dは、貫通孔を有する無機繊維集合体の主面に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Dに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機繊維集合体20が貫通孔27を有し、第1主面21の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
FIG. 4D is a perspective view that typically shows an example of an inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention in which an inorganic sheet material is disposed on the main surface of an inorganic fiber assembly having through holes.
As shown in FIG. 4D , in the
図4Eは、貫通孔を有する無機繊維集合体の貫通孔の内壁に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Eに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機繊維集合体20が貫通孔27を有し、貫通孔27の内壁28の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
FIG. 4E is a perspective view that typically shows an example of an inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material of the present invention in which an inorganic fiber assembly has through holes and an inorganic sheet material is disposed on the inner walls of the through holes.
As shown in FIG. 4E , in the
図4Fは、貫通孔を有する無機繊維集合体の貫通孔の内壁、及び、無機繊維集合体の主面に無機シート材が配置された本発明の無機シート材付き無機繊維集合体の例を模式的に示す斜視図である。
図4Fに示すように、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体10では、無機繊維集合体20が貫通孔27を有し、貫通孔27の内壁28の一部に無機シート材30が配置されており、第1主面21及び第2主面22の一部に無機シート材30が配置されていてもよい。
FIG. 4F is a perspective view that shows a schematic example of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material of the present invention, in which an inorganic sheet material is disposed on the inner walls of the through holes of an inorganic fiber aggregate having through holes and on the main surface of the inorganic fiber aggregate.
As shown in Figure 4F, in the
(排ガス処理体)
図5A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す斜視図である。図5Bは、図5AのA-A線断面図である。
図5A及び図5Bに示すように、排ガス浄化装置1に含まれる排ガス処理体40は、多数のセル41がセル壁42を隔てて長手方向に並設された円柱状のものである。
また、排ガス処理体40は、各々のセル41におけるいずれか一方が封止材43によって目封じされた排ガスフィルタ(ハニカムフィルタ)である。
(Exhaust gas treatment body)
Fig. 5A is a perspective view showing an example of an exhaust gas treating body constituting an exhaust gas purifying apparatus of the present invention, and Fig. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of Fig. 5A.
As shown in FIGS. 5A and 5B, an exhaust
The exhaust
図5Bに示すように、内燃機関から排出され排ガス処理体40に流入した排ガスGは、排ガス処理体40の排ガス流入側端面に開口した一のセル41に流入し、セル41を隔てるセル壁42を通過することになる。この際、排ガス中のPMがセル壁42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、排ガス排出側端面に開口した他のセル41から流出し、外部に排出される。
As shown in FIG. 5B, exhaust gas G discharged from an internal combustion engine and flowing into the exhaust
なお、図5A及び図5Bに示す排ガス処理体40は、セル41のいずれか一方の端部が封止材43で封止されているフィルタであるが、本発明の排ガス浄化装置を構成する排ガス処理体は、セルの端部が封止されていなくてもよい。このような排ガス処理体は、触媒担体として好適に使用することが可能となる。
The exhaust
排ガス処理体40は、炭化ケイ素や窒化ケイ素などの非酸化物多孔質セラミックからなっていてもよく、サイアロン、アルミナ、コーデェライト、ムライト等の酸化物多孔質セラミックからなっていてもよい。これらの中では、炭化ケイ素であることが好ましい。
The exhaust
排ガス処理体40が炭化ケイ素質の多孔質セラミックである場合、多孔質セラミックの気孔率は特に限定されないが、35~60%であることが好ましい。
気孔率が35%未満であると、排ガス処理体がすぐに目詰まりを起こすことがあり、一方、気孔率が60%を超えると、排ガス処理体の強度が低下して容易に破壊されることがある。
When the exhaust
If the porosity is less than 35%, the exhaust gas treatment body may easily become clogged, whereas if the porosity is more than 60%, the strength of the exhaust gas treatment body may decrease and the body may easily be broken.
また、多孔質セラミックの平均気孔径は5~30μmであることが好ましい。
平均気孔径が5μm未満であると、PMが容易に目詰まりを起こすことがあり、一方、平均気孔径が30μmを超えると、PMが気孔を通り抜けてしまい、PMを捕集することができず、フィルタとして機能することができないことがあるからである。
なお、上記気孔率及び気孔径は、走査型電子顕微鏡(SEM)等による測定の従来公知の方法により測定することができる。
The average pore size of the porous ceramic is preferably 5 to 30 μm.
If the average pore diameter is less than 5 μm, PM may easily cause clogging, whereas if the average pore diameter is more than 30 μm, PM may pass through the pores, making it impossible to capture the PM and preventing the filter from functioning as a filter.
The porosity and pore size can be measured by a conventionally known method using a scanning electron microscope (SEM) or the like.
排ガス処理体40の断面におけるセル密度は、特に限定されないが、好ましい下限は、31.0個/cm2(200個/inch2)、好ましい上限は、93.0個/cm2(600個/inch2)である。また、より好ましい下限は、38.8個/cm2(250個/inch2)、より好ましい上限は、77.5個/cm2(500個/inch2)である。
The cell density in the cross section of the exhaust
排ガス処理体40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好ましく、この中では、白金がより好ましい。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こともできる。これらの触媒は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
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。
The exhaust
When these catalysts are supported, PM can be easily burned and removed, and toxic exhaust gas can also be purified.
(金属ケーシング)
金属ケーシング50は、略円筒形である。
金属ケーシング50の内径(排ガス処理体を収容する部分の内径)は、無機シート材付き無機繊維集合体10が巻き付けられた排ガス処理体40の直径より若干短くなっていることが好ましい。
(Metal casing)
The
The inner diameter of the metal casing 50 (the inner diameter of the portion that houses the exhaust gas treatment body) is preferably slightly shorter than the diameter of the exhaust
金属ケーシング50は、特に限定されないが、ステンレス鋼からなることが好ましい。
The
次に、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法及び当該無機シート材付き無機繊維集合体を用いた排ガス浄化装置の製造方法について説明する。 Next, we will explain the method for manufacturing the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention and the method for manufacturing an exhaust gas purification device using the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material.
本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、無機繊維集合体をニードルパンチング法で作製する方法や、抄造法により作製する方法を採用することができる。 In the manufacturing method of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention, a method of manufacturing the inorganic fiber aggregate by needle punching or a method of manufacturing by papermaking can be used.
まず、無機繊維集合体をニードルパンチング法で作製する方法について説明する。
無機繊維集合体をニードルパンチング法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法は、無機繊維を集合した後、ニードルパンチングを行い、シート状かつ単層の無機繊維集合体を準備する無機繊維集合体準備工程と、無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材を準備し、無機シート材を無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置する無機シート材配置工程とを含む。
First, a method for producing an inorganic fiber aggregate by needle punching will be described.
A manufacturing method for an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material by needle punching an inorganic fiber aggregate includes an inorganic fiber aggregate preparation step of aggregating inorganic fibers and then needle punching them to prepare a sheet-like, single-layer inorganic fiber aggregate, and an inorganic sheet material arrangement step of preparing an inorganic sheet material having a higher air resistance than the inorganic fiber aggregate and arranging the inorganic sheet material on at least a portion of the surface of the inorganic fiber aggregate.
(無機繊維集合体準備工程)
本工程では、まず、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無機繊維を作製する。続いて、上記無機繊維を集合及び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を行い、その後、焼成処理を施すことによりシート状かつ単層の無機繊維集合体を準備することができる。
(Inorganic fiber aggregate preparation process)
In this process, first, a spinning mixture made from a basic aluminum chloride aqueous solution, silica sol, etc. is spun by a blowing method to produce inorganic fibers. Next, the inorganic fibers are assembled and compressed to produce a continuous sheet-like product of a predetermined size, which is then needle-punched and then calcined to prepare a sheet-like, single-layer inorganic fiber assembly.
なお、ニードルパンチングを行い無機繊維集合体を準備する場合、無機繊維の平均長は、1~150mmであることが好ましく、10~80mmであることがより好ましい。
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、無機繊維集合体の強度が得られにくくなり、無機繊維集合体の形状保持性が低下しやすくなる。
繊維の平均繊維長が150mmを超えると、繊維の繊維長が長すぎるため、無機繊維集合体を構成する繊維本数が減少するため、緻密性が低下する。
When the inorganic fiber aggregate is prepared by needle punching, the average length of the inorganic fibers is preferably 1 to 150 mm, and more preferably 10 to 80 mm.
If the average fiber length of the inorganic fibers is less than 1 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too short, resulting in insufficient entanglement of the inorganic fibers with each other, making it difficult to obtain sufficient strength for the inorganic fiber aggregate, and the shape retention of the inorganic fiber aggregate is likely to decrease.
If the average fiber length of the fibers exceeds 150 mm, the fiber length is too long, and the number of fibers constituting the inorganic fiber aggregate decreases, resulting in a decrease in denseness.
また、無機繊維集合体を、打ち抜き型やカッター等で切断することにより平面視矩形にしてもよい。 The inorganic fiber aggregate may also be cut into a rectangular shape in plan view using a punching die or cutter.
(無機シート材配置工程)
無機シート材配置工程では、まず無機シート材を準備する。
無機シート材として好ましい構成はすでに説明しているので、ここでの説明は省略する。
なお、無機シート材は、カッター等で所望の形状にすることができる。
(Inorganic sheet material placement process)
In the inorganic sheet material arrangement step, first, an inorganic sheet material is prepared.
A preferred structure for the inorganic sheet material has already been described, and therefore a detailed description thereof will be omitted here.
The inorganic sheet material can be cut into a desired shape using a cutter or the like.
次に、準備した無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に、無機シート材を配置する。
無機シート材を配置する方法としては、特に限定されず、接着剤で接着してもよい。接着剤としては、無機系接着剤であってもよく、有機系接着剤であってもよい。
Next, an inorganic sheet material is placed on at least a portion of the surface of the prepared inorganic fiber aggregate.
The method for arranging the inorganic sheet material is not particularly limited, and the inorganic sheet material may be attached with an adhesive, which may be an inorganic adhesive or an organic adhesive.
本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、製造後の無機シート材付き無機繊維集合体において、無機シート材が、無機繊維集合体よりも通気抵抗が高くなるようにする。
無機シート材の通気抵抗を無機繊維集合体よりも高くする方法としては、無機シート材の種類やその構成材料、無機繊維集合体に使用する無機繊維の種類や、無機繊維集合体のかさ密度等を調整する方法が挙げられる。
In the method for manufacturing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention, the inorganic sheet material is made to have a higher airflow resistance than the inorganic fiber aggregate in the manufactured inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material.
Methods for making the airflow resistance of an inorganic sheet material higher than that of an inorganic fiber aggregate include adjusting the type and constituent materials of the inorganic sheet material, the type of inorganic fibers used in the inorganic fiber aggregate, the bulk density of the inorganic fiber aggregate, etc.
以上の工程を経て、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体を製造することができる。 Through the above steps, the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention can be manufactured.
また、無機繊維集合体をニードルパンチング法で作製する上記無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、さらに、無機繊維集合体にバインダを添着するバインダ添着工程と、バインダが添着された無機繊維集合体を乾燥させる乾燥工程とを行ってもよい。
各工程について、以下に説明する。
なお、無機繊維集合体をニードルパンチング法で作製する場合、バインダ添着工程を行わなくてもよい。つまり、ニードルマットを無機繊維集合体とする場合、無機繊維集合体は有機バインダ及び無機バインダを含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。
In addition, the above-mentioned method for manufacturing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material in which the inorganic fiber aggregate is produced by a needle punching method may further include a binder attachment process for attaching a binder to the inorganic fiber aggregate, and a drying process for drying the inorganic fiber aggregate to which the binder has been attached.
Each step will be described below.
In addition, when the inorganic fiber aggregate is produced by a needle punching method, the binder attachment step does not need to be performed. In other words, when the needle mat is used as the inorganic fiber aggregate, the inorganic fiber aggregate may or may not contain an organic binder and an inorganic binder.
(バインダ添着工程)
本工程では、無機繊維集合体にバインダを添着させる。
バインダは、有機バインダであってもよく、無機バインダであってもよい。
有機バインダとしては、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等が挙げられる。
(Binder attachment process)
In this step, a binder is attached to the inorganic fiber aggregate.
The binder may be an organic binder or an inorganic binder.
Examples of the organic binder include rubber-based resins, styrene-based resins, silicone-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane resins.
Examples of the inorganic binder include alumina sol, silica sol, aerogel, fumed silica, and titanium particles.
(乾燥工程)
本工程では、バインダが添着された無機繊維集合体を乾燥する。
乾燥条件は、特に限定されないが、50~300℃、1~20分であることが好ましい。
(Drying process)
In this step, the inorganic fiber assembly to which the binder is attached is dried.
The drying conditions are not particularly limited, but are preferably 50 to 300° C. and 1 to 20 minutes.
バインダ添着工程及び乾燥工程を行うことにより、無機繊維集合体にバインダを付着させることができる。
有機バインダを添着させた場合は、無機繊維集合体から繊維の脱落、飛散の抑止ができる。
無機バインダを添着させた場合は、無機繊維の表面に付着することで、無機繊維集合体の面圧を向上させることができる。そのため、製造された無機シート材付き無機繊維集合体を排ガス浄化装置に用いた場合、排ガス処理体を好適に保持することができる。
By carrying out the binder impregnation step and the drying step, the binder can be adhered to the inorganic fiber aggregate.
When an organic binder is applied, it is possible to prevent fibers from falling off and scattering from the inorganic fiber assembly.
When an inorganic binder is attached to the surface of the inorganic fibers, the contact pressure of the inorganic fiber aggregate can be improved, and therefore, when the manufactured inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material is used in an exhaust gas purification device, the exhaust gas treatment body can be favorably held.
バインダ添着工程及び乾燥工程を行う場合、バインダ添着工程の後、乾燥工程を行い、その後、無機シート材配置工程を行ってもよい。
また、バインダ添着工程の後、無機シート材配置工程を行い、その後、乾燥工程を行ってもよい。
また、無機シート材配置工程の後、バインダ添着工程を行い、その後、乾燥工程を行ってもよい。
また、バインダ添着工程と無機シート材配置工程とを同時に行い、その後、乾燥工程を行ってもよい。
すなわち、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、バインダ添着工程及び無機シート材配置工程の順番は特に限定されない。
When the binder applying step and the drying step are performed, the drying step may be performed after the binder applying step, and then the inorganic sheet material arranging step may be performed.
Also, after the binder application step, the inorganic sheet material arrangement step may be performed, and then the drying step may be performed.
Also, after the inorganic sheet material arrangement step, a binder attachment step may be performed, and then a drying step may be performed.
Alternatively, the binder application step and the inorganic sheet material arrangement step may be carried out simultaneously, and then the drying step may be carried out.
That is, in the manufacturing method of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention, the order of the binder attachment step and the inorganic sheet material arrangement step is not particularly limited.
次に、無機繊維集合体を抄造法で作製する方法について説明する。
無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法は、無機繊維とバインダとを混合して無機繊維-バインダ混合液とする無機繊維-バインダ混合液作製工程と、無機繊維-バインダ混合液を抄造及び脱水して無機繊維集合体とする抄造工程を含む。
また、この方法では、抄造工程を行った後に、無機繊維集合体に無機シート材を配置する無機シート材配置工程を含んでいてもよい。
また、この方法では、抄造工程において、無機シート材の上で無機繊維集合体を抄造してもよい。
以下、各工程について説明する。
Next, a method for producing an inorganic fiber aggregate by a papermaking method will be described.
The manufacturing method of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, in which an inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, includes an inorganic fiber-binder mixed liquid preparation step of mixing inorganic fibers and a binder to produce an inorganic fiber-binder mixed liquid, and a papermaking step of papermaking and dehydrating the inorganic fiber-binder mixed liquid to produce an inorganic fiber aggregate.
This method may further include an inorganic sheet material arranging step of arranging an inorganic sheet material on the inorganic fiber aggregate after the papermaking step.
In this method, in the papermaking step, the inorganic fiber aggregate may be paper-made on an inorganic sheet material.
Each step will be described below.
(無機繊維-バインダ混合液作製工程)
無機繊維を開繊し、開繊した無機繊維と、バインダとを混合し、無機繊維-バインダ混合液を作製する。
バインダとしては、有機バインダ及び無機バインダの両方を用いる。
有機バインダとしては、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等が挙げられる。
また、無機繊維-バインダ混合液には、必要に応じて水等のその他の成分を加えてもよい。
(Inorganic fiber-binder mixed liquid preparation process)
The inorganic fibers are opened, and the opened inorganic fibers are mixed with a binder to prepare an inorganic fiber-binder mixed liquid.
As the binder, both an organic binder and an inorganic binder are used.
Examples of the organic binder include rubber-based resins, styrene-based resins, silicone-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane resins.
Examples of the inorganic binder include alumina sol, silica sol, aerogel, fumed silica, and titanium particles.
If necessary, other components such as water may be added to the inorganic fiber-binder mixture.
無機繊維-バインダ混合液を作製する際の無機繊維の平均繊維長は、0.1~20mmであることが好ましい。
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、後の工程を経て得られる無機繊維集合体としての形状保持性が低下してしまう。さらに、繊維集合体にしたときに無機繊維同士に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。
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、後述する抄造工程で無機繊維同士の絡み合いが強くなりすぎるため、無機繊維集合体としたときに無機繊維が不均一に集積しやすくなり、せん断強度も低下しやすくなる。
The average fiber length of the inorganic fibers used in preparing the inorganic fiber-binder mixture liquid is preferably 0.1 to 20 mm.
If the average fiber length of the inorganic fibers is less than 0.1 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too short, and the shape retention of the inorganic fiber aggregate obtained through the subsequent steps is reduced. Furthermore, when the inorganic fibers are made into a fiber aggregate, suitable entanglement does not occur between the inorganic fibers, making it difficult to obtain sufficient surface pressure.
If the average fiber length of the inorganic fibers exceeds 20 mm, the fiber length of the inorganic fibers is too long, and the inorganic fibers become too strongly entangled with each other during the papermaking process described below. As a result, when made into an inorganic fiber aggregate, the inorganic fibers tend to accumulate unevenly and the shear strength tends to decrease.
(抄造工程)
底面にろ過用のメッシュが形成された成形器に無機繊維-バインダ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無機繊維集合体を作製する。
(Paper making process)
The inorganic fiber-binder mixture is poured into a molding machine having a filtering mesh formed on the bottom surface, and the water in the mixture is removed through the mesh to produce an inorganic fiber aggregate.
次に、無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法において、無機繊維集合体に無機シート材を配置する方法を説明する。
無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、上記抄造工程の後、無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行い、乾燥工程の後、無機シート材を無機繊維集合体に配置する無機シート材配置工程を行ってもよい。
Next, a method for arranging an inorganic sheet material on an inorganic fiber aggregate in a manufacturing method for an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, in which an inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, will be described.
In a manufacturing method for an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material in which an inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, a drying process for drying the inorganic fiber aggregate may be performed after the papermaking process, and an inorganic sheet material placement process for placing the inorganic sheet material on the inorganic fiber aggregate may be performed after the drying process.
また、無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、抄造工程の後、無機シート材を無機繊維集合体に配置する無機シート材配置工程を行い、無機シート材配置工程の後、無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行ってもよい。 In addition, in a method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material in which an inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, after the papermaking process, an inorganic sheet material arrangement process may be performed in which the inorganic sheet material is arranged on the inorganic fiber aggregate, and after the inorganic sheet material arrangement process, a drying process may be performed in which the inorganic fiber aggregate is dried.
上記方法における乾燥工程では、抄造工程で作製した無機繊維集合体を加熱加圧してもよい。加熱加圧の際、熱風を無機繊維集合体に通気させて乾燥する熱処理をしてもよく、熱処理をせずに湿潤状態としてもよい。
熱処理をする場合には、有機バインダの熱による劣化を防ぐため、加熱温度や熱風温度は100~250℃であることが好ましい。100~250℃の範囲においては、有機バインダの劣化を抑制しつつ、水分を無機繊維集合体からとばすことができる。加熱温度や熱風温度が100℃未満の場合、無機繊維集合体の中央部まで温度が伝わらず、乾燥時間が長くなる。また、250℃を超えると、有機バインダを劣化させてしまい、繊維間の拘束力を低減させるため、無機繊維集合体の厚みが制御しにくくなる。
In the drying step of the above method, the inorganic fiber aggregate produced in the papermaking step may be heated and pressurized. During the heating and pressurizing, a heat treatment may be performed in which hot air is passed through the inorganic fiber aggregate to dry it, or the inorganic fiber aggregate may be left in a wet state without being subjected to a heat treatment.
When heat treatment is performed, the heating temperature or hot air temperature is preferably 100 to 250°C to prevent deterioration of the organic binder due to heat. In the range of 100 to 250°C, moisture can be removed from the inorganic fiber aggregate while suppressing deterioration of the organic binder. If the heating temperature or hot air temperature is less than 100°C, the temperature does not reach the center of the inorganic fiber aggregate, and the drying time becomes long. Furthermore, if it exceeds 250°C, the organic binder is deteriorated and the binding force between the fibers is reduced, making it difficult to control the thickness of the inorganic fiber aggregate.
つまり、無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、抄造工程の後、乾燥工程及び無機シート材配置工程の順番は特に限定されない。 In other words, in a method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material in which the inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, the order of the drying process and the inorganic sheet material arrangement process after the papermaking process is not particularly limited.
また、無機繊維集合体を抄造法で作製する無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法では、抄造工程の際に、無機シート材の上に無機繊維-バインダ混合液を配置してから、無機繊維-バインダ混合液を抄造及び脱水して前記無機繊維集合体を作製し、抄造工程の後に、無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行ってもよい。
この方法では、無機繊維集合体を抄造すると同時に、無機繊維集合体に無機シート材を配置することができる。
なお、この方法を行う場合、無機シート材は、液体成分が通過可能な程度の通液性を有することが好ましい。
In addition, in a manufacturing method for an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material in which an inorganic fiber aggregate is produced by a papermaking method, during the papermaking process, an inorganic fiber-binder mixed liquid is placed on the inorganic sheet material, and then the inorganic fiber-binder mixed liquid is papermade and dehydrated to produce the inorganic fiber aggregate, and after the papermaking process, a drying process is performed to dry the inorganic fiber aggregate.
In this method, the inorganic fiber aggregate can be produced into a paper and at the same time, the inorganic sheet material can be disposed on the inorganic fiber aggregate.
When this method is carried out, it is preferable that the inorganic sheet material has a degree of liquid permeability that allows the liquid component to pass therethrough.
次に、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体を用いた排ガス浄化装置の製造方法について説明する。
当該排ガス浄化装置の製造方法は、巻き付け工程及び圧入工程を含む。
Next, a method for producing an exhaust gas purifying device using the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention will be described.
The manufacturing method of the exhaust gas purification device includes a winding step and a press-fitting step.
(巻き付け工程)
本工程では、従来公知の方法で準備した排ガス処理体に、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体を巻き付け、巻付体を作製する。
(Winding process)
In this step, the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention is wound around an exhaust gas treatment body prepared by a conventionally known method to produce a wound body.
(圧入工程)
次に、作製した巻付体を、金属ケーシングに圧入する。
この際、無機シート材が、無機繊維集合体よりも金属ケーシングの排ガス流入口側に位置するように圧入してもよく、無機シート材が、無機繊維集合体よりも金属ケーシングの排ガス排出口側に位置するように圧入してもよい。
(Press-fitting process)
Next, the prepared wound body is press-fitted into a metal casing.
In this case, the inorganic sheet material may be pressed in so that it is positioned closer to the exhaust gas inlet of the metal casing than the inorganic fiber aggregate, or the inorganic sheet material may be pressed in so that it is positioned closer to the exhaust gas outlet of the metal casing than the inorganic fiber aggregate.
以上の工程を経て、本発明の第1実施形態に係る排ガス浄化装置を製造することができる。 Through the above steps, the exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention can be manufactured.
(実施例)
以下、本発明の第1実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体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。
(Example)
Hereinafter, examples will be given that more specifically disclose the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to the first embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
(1)無機繊維集合体準備工程
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平均繊維径が5.1μmである無機繊維前駆体を作製した。
Example 1
(1) Inorganic fiber aggregate preparation process: A basic aluminum chloride aqueous solution was prepared so that the Al content was 70 g/l and the atomic ratio of Al:Cl was 1:1.8. Silica sol was then added to the aqueous solution so that the composition ratio of the inorganic fibers after firing would be Al2O3 : SiO2 = 72:28 (weight ratio). An appropriate amount of organic polymer (polyvinyl alcohol) was then added to prepare a mixed solution.
The resulting mixture was concentrated to obtain a spinning mixture, which was then spun by a blowing method to produce an inorganic fiber precursor having an average fiber diameter of 5.1 μm.
続いて、上記アルミナ繊維前駆体を圧縮して連続したシート状物を作製した。
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マットを作製した。
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、ニードルマットを作製した。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。
Next, the alumina fiber precursor was compressed to produce a continuous sheet-like material.
The obtained sheet-like material was continuously needle-punched under the conditions shown below to prepare a needle mat.
First, a needle board was prepared on which needles were attached at a density of 21 needles/ cm2 . Next, this needle board was placed above one surface of a sheet-like material, and the needle board was moved up and down once along the thickness direction of the sheet-like material to perform needle punching processing to produce a needle mat. At this time, the needles were penetrated until the barbs formed at the tips of the needles completely protruded to the opposite surface of the sheet-like material.
得られたニードルマットを最高温度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。無機繊維の平均繊維径は、5.1μmであり、無機繊維の繊維径の最小値は、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であった。
得られた焼成シート状物を切断して、シート状の無機繊維集合体を作製した。
得られた無機繊維集合体は、長手方向の長さが364mmであり、短手方向の長さが50mmである平面視矩形の形状であった。
The needle mat obtained was continuously fired at a maximum temperature of 1250°C to produce a fired sheet-like material made of inorganic fibers containing alumina and silica in a ratio of 72 parts by weight:28 parts by weight. The average fiber diameter of the inorganic fibers was 5.1 μm, and the minimum fiber diameter of the inorganic fibers was 3.2 μm. The fired sheet-like material thus obtained had a bulk density of 0.15 g/ cm3 and a basis weight of 1500 g/ m2 .
The obtained fired sheet-like product was cut to prepare a sheet-like inorganic fiber aggregate.
The obtained inorganic fiber aggregate had a longitudinal length of 364 mm and a lateral length of 50 mm, and had a rectangular shape in a plan view.
(2)無機シート材準備工程
無機シート材として、厚さ0.04μmの無機繊維集合体よりも通気抵抗が高いステンレス鋼のシートを準備した。
(2) Inorganic Sheet Material Preparation Step As an inorganic sheet material, a stainless steel sheet having a thickness of 0.04 μm and higher air resistance than an inorganic fiber aggregate was prepared.
(3)無機シート材配置工程
無機繊維集合体の長手方向に沿って形成される一方の側面に、ステンレス鋼からなる無機シート材を配置し、実施例1に係る無機シート材付き無機繊維集合体を製造した。
(3) Inorganic Sheet Material Arrangement Step An inorganic sheet material made of stainless steel was arranged on one side surface formed along the longitudinal direction of the inorganic fiber aggregate, and an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to Example 1 was produced.
(実施例2)
ステンレス鋼からなる無機シート材に変えて、厚さが0.03μmの銅箔を用いた以外は、実施例1と同様にして実施例2に係る無機シート材付き無機繊維集合体を製造した。
Example 2
An inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to Example 2 was produced in the same manner as in Example 1, except that a copper foil having a thickness of 0.03 μm was used instead of the inorganic sheet material made of stainless steel.
(比較例1)
ステンレス鋼からなる無機シート材を配置しない以外は、実施例1と同様にして比較例1に係る無機繊維集合体を製造した。
(Comparative Example 1)
An inorganic fiber aggregate according to Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that an inorganic sheet material made of stainless steel was not disposed.
<ガス流量試験>
以下の方法に基づき、排ガス流入口側のガスの流量(L/min)、及び、排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)を測定した。
通気性の無い直径が103mmの試験用円柱体を準備し、無機繊維集合体の側面が円を形成するように実施例1及び2に係る無機シート材付き無機繊維集合体、並びに、比較例1に係る無機繊維集合体を試験用円柱体の側面に巻き付け、巻付体を作製した。
次に、各巻付体を金属ケーシングに圧入した。この際、金属ケーシングと試験用円柱体の間の距離(狭設GAP)が4.0mmとなり、無機繊維集合体の充填密度(GBD)が、0.26g/cm3となるようにした。また、実施例1及び2に係る無機シート材付き無機繊維集合体については、排ガス流入口側に無機シート材が配置された側面が位置するようにした。
次に、金属ケーシングの排ガス流入口から空気を流し、排ガス流入口側のガスの流量(L/min)及び排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)を測定した。
結果を表1及び図6に示す。
図6は、排ガス流入口側のガスの流量(L/min)をyとし、排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)をxとして、ガス流量試験の結果をプロットしたグラフである。
<Gas flow rate test>
The gas flow rate (L/min) at the exhaust gas inlet and the gas pressure (kPa) at the exhaust gas inlet were measured by the following method.
A non-breathable test cylinder having a diameter of 103 mm was prepared, and the inorganic fiber aggregates with inorganic sheet material of Examples 1 and 2, and the inorganic fiber aggregate of Comparative Example 1 were wrapped around the side of the test cylinder so that the side of the inorganic fiber aggregate formed a circle, to produce a wound body.
Next, each wound body was press-fitted into a metal casing such that the distance (narrowed GAP) between the metal casing and the test cylinder was 4.0 mm and the packing density (GBD) of the inorganic fiber aggregate was 0.26 g/cm 3. In addition, for the inorganic fiber aggregates with inorganic sheet material according to Examples 1 and 2, the side on which the inorganic sheet material was arranged was positioned on the exhaust gas inlet side.
Next, air was allowed to flow from the exhaust gas inlet of the metal casing, and the flow rate (L/min) of the gas on the exhaust gas inlet side and the gas pressure (kPa) on the exhaust gas inlet side were measured.
The results are shown in Table 1 and FIG.
FIG. 6 is a graph plotting the results of the gas flow rate test, with y being the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side and x being the gas pressure (kPa) on the exhaust gas inlet side.
図6に示す通り、ガス流量試験では、実施例1及び2に係る無機シート材付き無機繊維集合体は、下記式(1)を満たす。
y<5.0x・・・(1)
以上の結果から、実施例1及び2に係る無機シート材付き無機繊維集合体を排ガス浄化装置の保持シール材として用いると、シール性が高くなることが判明した。
そのため、実施例1及び2に係る無機シート材付き無機繊維集合体を用いて排ガス浄化装置を製造すると、金属ケーシングの排ガス流入口から流入した排ガスが無機シート材付き無機繊維集合体の内部を通り、金属ケーシングの排ガス排出口から排出されることを防ぐことができることが判明した。
As shown in FIG. 6, in the gas flow rate test, the inorganic fiber assemblies with inorganic sheet material according to Examples 1 and 2 satisfy the following formula (1).
y<5.0x...(1)
From the above results, it was found that when the inorganic fiber aggregates with inorganic sheet material according to Examples 1 and 2 were used as a holding seal material for an exhaust gas purification device, the sealing property was improved.
Therefore, it was found that when an exhaust gas purification device is manufactured using the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material of Examples 1 and 2, the exhaust gas flowing in from the exhaust gas inlet of the metal casing can be prevented from passing through the inside of the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material and being discharged from the exhaust gas exhaust outlet of the metal casing.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体は、ガスケットとして使用される無機シート材付き無機繊維集合体である。
Second Embodiment
The inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the second embodiment of the present invention is an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material used as a gasket.
図7は、本発明の第2実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体の一例を模式的に示す斜視図である。
図8は、本発明の第2実施形態に係る無機シート材付き無機繊維集合体が用いられた配管の一例を模式的に示す断面図である。
FIG. 7 is a perspective view that illustrates an example of an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view that illustrates an example of a pipe in which an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to the second embodiment of the present invention is used.
図7に示す無機シート材付き無機繊維集合体110は、シート状かつ単層の無機繊維集合体120と、無機繊維集合体120よりも通気抵抗が高い無機シート材130とからなる。
The
図7に示す無機シート材付き無機繊維集合体110はリング状であり、無機繊維集合体120の内側面121に無機シート材130が配置されている。
The
図8に示すように、円筒状の配管160は第1配管161と、第2配管162とからなる。
第1配管161の端部161aには第1フランジ163が形成されており、第2配管162の端部162aには第2フランジ164が形成されている。また、第2配管162の端部162aには、無機シート材付き無機繊維集合体110を収容するガスケットスペース165が形成されている。
配管160では、第1配管161の端部161aと、第2配管162の端部162aが接触するように、第1配管161と第2配管162とが接続されている。
さらに第1フランジ163と第2フランジ164とは固定具166により固定されている。
As shown in FIG. 8 , a
A
In the
Furthermore, the
配管160には、無機シート材付き無機繊維集合体110が配置されている。配管160にガスが通る際は、無機シート材付き無機繊維集合体110の内側にガスが衝突することになる。
無機シート材付き無機繊維集合体110には、無機シート材130が配置されているので、ガスが通りにくい。
そのため、配管160では、第1配管161及び第2配管162の接続部においてガスが漏れにくくなる。
An
Since the
Therefore, in the
なお、無機シート材付き無機繊維集合体110では、無機シート材130は、接着剤により無機繊維集合体120に接着されていてもよく、別の手段で固定されていてもよい。
接着剤としては、特に限定されず、無機系接着剤であってもよく、有機系接着剤であってもよい。
In the
The adhesive is not particularly limited, and may be an inorganic adhesive or an organic adhesive.
無機シート材付き無機繊維集合体110は、無機シート材付き無機繊維集合体110に、上下方向から圧力を加え、無機繊維集合体120が密度0.3g/cm3となるまで圧縮し、20分緩和後の無機シート材付き無機繊維集合体110の上下方向の厚さが圧縮時の上下方向の厚さの120%以上であることが好ましく、150%以上となることがより好ましい。
このような特徴を有する無機シート材付き無機繊維集合体110は、充分な反発力及び形状追従性を有する。そのため、熱などにより第2配管162が膨張し、ガスケットスペース165が変形して広くなったとしても、無機シート材付き無機繊維集合体110は、その形状に追従することができる。
The
The
無機シート材付き無機繊維集合体110の形状はリング状であるが、本発明の無機シート材付き無機繊維集合体がガスケット用途で使用される場合、その形状は、配管の形状に合わせ適宜設定することが好ましい。
The shape of the
無機シート材付き無機繊維集合体110では、無機繊維集合体120の内側面121の全体に無機シート材130が配置されていたが、無機シート材130は、無機繊維集合体120の外側面に配置されていてもよい。また、無機繊維集合体120の内側面及び外側面の一部のみに無機シート材130が配置されていてもよい。
いずれの態様であっても、第1配管161及び第2配管162の接続部においてガスが漏れにくくなる。
In the
In either embodiment, gas is less likely to leak from the connection portion between the
次に、無機シート材付き無機繊維集合体110の各構成について説明する。
Next, each component of the
(無機繊維集合体)
無機繊維集合体120としては、限定されないが、ニードルパンチング処理されたブランケット、湿式による抄造法で得られた無機繊維集合体を使用することができる。
(Inorganic fiber assembly)
The
無機繊維集合体120は、シリカ-アルミナ系セラミックファイバー、アルミナ及びムライトの結晶質ファイバー、及びシリカファイバー等が用いられる。その他、耐熱性の要求が低い、例えば使用温度が300℃以下で用いるものについては極細のガラス繊維も使用することができる。
For the
無機繊維集合体120を構成する無機繊維の繊維径は3~50μmであることがより好ましい。
It is more preferable that the fiber diameter of the inorganic fibers constituting the
無機繊維集合体120は、有機バインダや無機バインダを含んでいてもよい。
有機バインダとしては、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
無機バインダとしては、アルミナゾル、シリカゾル、エアロゲル、ヒュームドシリカ、チタン粒子等が挙げられる。
有機バインダは、無機繊維集合体から繊維の脱落、飛散の抑止ができる。
無機バインダは、無機繊維の表面に付着することで、無機繊維集合体の面圧を向上させることができる。これにより、排ガス処理体を好適に保持することができる。
The
Examples of the organic binder include rubber-based resins, styrene-based resins, silicone-based resins, acrylic-based resins, polyester-based resins, and polyurethane resins.
Examples of the inorganic binder include alumina sol, silica sol, aerogel, fumed silica, and titanium particles.
The organic binder can prevent fibers from falling off and scattering from the inorganic fiber assembly.
The inorganic binder adheres to the surface of the inorganic fibers, thereby improving the surface pressure of the inorganic fiber assembly, thereby enabling the exhaust gas treatment body to be favorably held.
(無機シート材)
無機シート材130を構成する好ましい材料は、上記無機シート材30を構成する好ましい材料と同じである。
(Inorganic sheet material)
The preferred materials constituting the
1 排ガス浄化装置
10、110 無機シート材付き無機繊維集合体
20、120 無機繊維集合体
21 第1主面
22 第2主面
23 第1側面
24 第2側面
25 第1端部
25a 凸部
26 第2端部
26a 凹部
27 貫通孔
28 内壁
30、130 無機シート材
40 排ガス処理体
41 セル
42 セル壁
43 封止材
45 通気性の無い試験用円柱
46 巻付体
50 金属ケーシング
51 排ガス流入口
52 排ガス排出口
121 無機繊維集合体の内側面
160 配管
161 第1配管
161a 第1配管の端部
162 第2配管
162a 第2配管の端部
163 第1フランジ
164 第2フランジ
165 ガスケットスペース
166 固定具
1 Exhaust
Claims (22)
前記無機繊維集合体よりも通気抵抗が高い無機シート材とからなり、
前記無機シート材は、前記無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置されており、
前記無機シート材は、箔状体及び板状体からなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする無機シート材付き無機繊維集合体。 A sheet-like single-layer inorganic fiber assembly;
an inorganic sheet material having a higher air resistance than the inorganic fiber aggregate;
the inorganic sheet material is disposed on at least a portion of a surface of the inorganic fiber aggregate,
The inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material , wherein the inorganic sheet material is at least one selected from the group consisting of a foil and a plate .
排ガス処理体と、前記排ガス処理体を収容する金属ケーシングと、前記排ガス処理体及び前記金属ケーシングとの間に配置される保持シール材とからなる排ガス浄化装置の前記保持シール材として使用される請求項1~9のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。 The inorganic fiber assembly with the inorganic sheet material is
The inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material according to any one of claims 1 to 9, which is used as the holding seal material of an exhaust gas purification device comprising an exhaust gas treatment body, a metal casing that houses the exhaust gas treatment body, and a holding seal material that is arranged between the exhaust gas treatment body and the metal casing.
下記ガス流量試験において、前記無機シート材付き無機繊維集合体を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)が、前記無機シート材が配置されていない前記無機繊維集合体を用いた場合の排ガス流入口側のガスの圧力が10kPaの時の排ガス流入口側のガスの流量(L/min)の80%以下である請求項1~10のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
ガス流量試験:
無機シート材付き無機繊維集合体及び無機シート材が配置されていない無機繊維集合体を準備する。
通気性の無い試験用円柱体を準備し、無機繊維集合体の第1側面が円を形成するように無機シート材付き無機繊維集合体及び無機シート材が配置されていない無機繊維集合体を、それぞれ試験用円柱体の側面に巻き付け、巻付体を作製する。
次に、排ガス流入口と排ガス排出口とを有する円筒状の金属ケーシングを準備し、無機シート材が、無機繊維集合体よりも排ガス流入口側に配置され、無機繊維集合体の充填密度(GBD)が、0.26g/cm3となるように、各巻付体を金属ケーシングに圧入する。
次に、金属ケーシングの排ガス流入口から空気を流し、排ガス流入口側のガスの圧力(kPa)及び排ガス流入口側のガスの流量(L/min)を測定する。 The inorganic fiber aggregate has a rectangular shape in a plan view having a longitudinal direction and a lateral direction, and has a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, a first side surface formed along the longitudinal direction, and a second side surface opposite to the first side surface,
An inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to any one of claims 1 to 10, wherein in the gas flow rate test described below, the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side when the inorganic fiber aggregate with the inorganic sheet material is used and the gas pressure on the exhaust gas inlet side is 10 kPa is 80% or less of the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side when the inorganic fiber aggregate without the inorganic sheet material is used and the gas pressure on the exhaust gas inlet side is 10 kPa.
Gas Flow Test:
An inorganic fiber assembly with an inorganic sheet material and an inorganic fiber assembly without an inorganic sheet material are prepared.
A non-breathable test cylinder is prepared, and an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material and an inorganic fiber aggregate without an inorganic sheet material are each wound around the side of the test cylinder so that a first side of the inorganic fiber aggregate forms a circle, to produce a wound body.
Next, a cylindrical metal casing having an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet is prepared, and each wound body is pressed into the metal casing so that the inorganic sheet material is positioned closer to the exhaust gas inlet than the inorganic fiber aggregate and the packing density (GBD) of the inorganic fiber aggregate is 0.26 g/ cm3 .
Next, air is allowed to flow from the exhaust gas inlet of the metal casing, and the gas pressure (kPa) on the exhaust gas inlet side and the gas flow rate (L/min) on the exhaust gas inlet side are measured.
無機繊維を集合した後、ニードルパンチングを行い、シート状かつ単層の無機繊維集合体を準備する無機繊維集合体準備工程と、
無機シート材を前記無機繊維集合体の表面の少なくとも一部に配置する無機シート材配置工程とを含み、
前記無機シート材付き無機繊維集合体では、前記無機シート材は、前記無機繊維集合体よりも通気抵抗が高く、
前記無機シート材は、箔状体及び板状体からなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 A method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to any one of claims 1 to 12 , comprising the steps of:
an inorganic fiber aggregate preparation step of assembling the inorganic fibers and then needle punching the aggregate to prepare a sheet-like, single-layer inorganic fiber aggregate;
and an inorganic sheet material disposing step of disposing an inorganic sheet material on at least a part of a surface of the inorganic fiber aggregate,
In the inorganic fiber aggregate with inorganic sheet material, the inorganic sheet material has a higher air flow resistance than the inorganic fiber aggregate,
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, wherein the inorganic sheet material is at least one selected from the group consisting of a foil and a plate .
前記バインダが添着された前記無機繊維集合体を乾燥させる乾燥工程を含む請求項13に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 Furthermore, a binder impregnation step of impregnating the inorganic fiber aggregate with a binder;
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to claim 13, further comprising a drying step of drying the inorganic fiber aggregate to which the binder is attached.
無機繊維とバインダとを混合して無機繊維-バインダ混合液とする無機繊維-バインダ混合液作製工程と、
前記無機繊維-バインダ混合液を抄造及び脱水して無機繊維集合体とする抄造工程とを含み、
前記抄造工程の後、前記無機繊維集合体に無機シート材を配置する無機シート材配置工程を含む、又は、前記抄造工程において、無機シート材の上で前記無機繊維集合体を抄造し、
前記無機シート材は、箔状体及び板状体からなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 A method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to any one of claims 1 to 12 , comprising the steps of:
a step of preparing an inorganic fiber-binder mixed liquid by mixing inorganic fibers and a binder to prepare an inorganic fiber-binder mixed liquid;
and a papermaking process of papermaking and dehydrating the inorganic fiber-binder mixture to form an inorganic fiber aggregate.
The method includes a step of arranging an inorganic sheet material on the inorganic fiber aggregate after the papermaking step, or the papermaking step includes forming the inorganic fiber aggregate on an inorganic sheet material ,
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material, wherein the inorganic sheet material is at least one selected from the group consisting of a foil and a plate .
前記乾燥工程の後、前記無機シート材配置工程を行う請求項19に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 After the papermaking process, a drying process is performed to dry the inorganic fiber aggregate.
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to claim 19 , wherein the inorganic sheet material arranging step is carried out after the drying step.
前記無機シート材配置工程の後、前記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行う請求項19に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 After the papermaking step, the inorganic sheet material arrangement step is carried out;
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to claim 19 , further comprising a drying step of drying the inorganic fiber aggregate after the inorganic sheet material arrangement step.
前記抄造工程の後に、前記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行う請求項19に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。 In the papermaking process, the inorganic fiber-binder mixture is placed on the inorganic sheet material, and then the inorganic fiber-binder mixture is paper-made and dehydrated to produce the inorganic fiber aggregate;
The method for producing an inorganic fiber aggregate with an inorganic sheet material according to claim 19 , further comprising the step of drying the inorganic fiber aggregate after the papermaking step.
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