JP4299366B2 - Holding sealing material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、シート材、そのようなシート材の製造方法、そのようなシート材を保持シール材として備える排気ガス処理装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a sheet material, a method for producing such a sheet material, an exhaust gas treatment apparatus provided with such a sheet material as a holding sealing material, and a method for producing the same.
自動車の台数は、今世紀に入って飛躍的に増加しており、それに伴って、自動車の内燃機関から排出される排気ガスの量も急激な増大の一途を辿っている。特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる種々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在では、世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。 The number of automobiles has increased dramatically since the beginning of this century, and along with this, the amount of exhaust gas discharged from the internal combustion engine of automobiles has been increasing rapidly. In particular, various substances contained in the exhaust gas of a diesel engine cause pollution, and are now having a serious impact on the global environment.
このような事情の下、従来より各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されるケーシングを設け、その中にセル壁により区画された多数のセルを有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。これらのセルは、ハニカム構造で構成されることが多く、特にこの場合、排気ガス処理体は、ハニカム構造体とも呼ばれている。排気ガス処理体の一例としては、触媒担持体、およびディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等の排気ガスフィルタがある。例えばDPFの場合、上述の構造により、排気ガスが各セルを通って排気ガス処理体を通過する際に、セル壁に微粒子(パティキュレート)がトラップされ、排気ガス中から微粒子を除去することができる。排気ガス処理体の構成材料は、金属や合金の他、セラミック等である。セラミックからなる排気ガス処理体の代表例としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。最近では、耐熱性、機械的強度、化学的安定性等の観点から、多孔質炭化珪素焼結体が排気ガス処理体の材料として用いられている。 Under such circumstances, various exhaust gas treatment apparatuses have been proposed and put into practical use. A general exhaust gas processing apparatus is provided with a casing made of, for example, metal in the middle of an exhaust pipe connected to an exhaust gas manifold of an engine, and an exhaust having a large number of cells partitioned by cell walls therein. It has a structure in which a gas processing body is arranged. These cells often have a honeycomb structure. In this case, in particular, the exhaust gas treating body is also called a honeycomb structure. Examples of the exhaust gas processing body include a catalyst carrier and an exhaust gas filter such as a diesel particulate filter (DPF). For example, in the case of DPF, with the above-described structure, when exhaust gas passes through the exhaust gas processing body through each cell, particulates (particulates) are trapped on the cell walls, and the particulates can be removed from the exhaust gas. it can. The constituent material of the exhaust gas treating body is a metal, an alloy, ceramic, or the like. A cordierite honeycomb filter is known as a representative example of an exhaust gas treating body made of ceramic. Recently, from the viewpoint of heat resistance, mechanical strength, chemical stability, etc., porous silicon carbide sintered bodies have been used as materials for exhaust gas treatment bodies.
このような排気ガス処理体とケーシングの間には、通常保持シール材が設置される。保持シール材は、車両走行中等における排気ガス処理体とケーシング内面の当接による破損を防ぎ、さらにケーシングと排気ガス処理体との隙間から排気ガスが漏洩することを防止するために用いられる。また、保持シール材は、排気ガスの排圧により排気ガス処理体が脱落することを防止する役割を有する。さらに排気ガス処理体は、反応性を維持するため高温に保持する必要があり、保持シール材には断熱性能も要求される。これらの要件を満たす部材としては、アルミナ系繊維等の無機繊維からなる保持シール材がある。 Usually, a holding sealing material is installed between the exhaust gas processing body and the casing. The holding sealing material is used to prevent damage due to contact between the exhaust gas processing body and the inner surface of the casing during traveling of the vehicle, and to prevent the exhaust gas from leaking from the gap between the casing and the exhaust gas processing body. Further, the holding sealing material has a role of preventing the exhaust gas processing body from falling off due to exhaust gas exhaust pressure. Furthermore, the exhaust gas treating body needs to be kept at a high temperature in order to maintain the reactivity, and the holding sealing material is also required to have heat insulation performance. As a member satisfying these requirements, there is a holding sealing material made of inorganic fibers such as alumina fibers.
この保持シール材は、排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻回され、例えば、両端部の把持合わせ部同士を嵌合させ、さらにテーピング等によって排気ガス処理体と一体固定化され、利用される。その後、この一体品は、ケーシング内に収容されて排気ガス処理装置が構成される。 The holding sealing material is wound around at least a part of the outer peripheral surface excluding the opening surface of the exhaust gas processing body, and, for example, the gripping portions at both ends are fitted to each other and further integrated with the exhaust gas processing body by taping or the like. Immobilized and used. Thereafter, the integrated product is accommodated in a casing to constitute an exhaust gas processing device.
なお、排気ガスの高温高圧化が進む中で、保持シール材には、以下の理由により、更なる断熱性の向上が求められている。(i)排気ガス処理体からケーシングに伝達する熱により、ケーシングが熱膨張することによって生じる、ケーシングと排気ガス処理体の間隔の増加に起因した、保持シール材の保持力低下の防止、(ii)ケーシング外面に接続された付属品(計装品等)の熱による劣化の防止、(iii)排気ガス処理体としてDPF等を使用している場合に実施される、再生処理(捕獲したパティキュレートを高温燃焼させ、使用済み排気ガス処理体の再利用を可能にする処理)の効率化など。 In addition, while the exhaust gas is being increased in temperature and pressure, the holding sealing material is required to further improve the heat insulating property for the following reason. (I) prevention of a decrease in holding force of the holding sealing material due to an increase in the interval between the casing and the exhaust gas processing body caused by thermal expansion of the casing due to heat transferred from the exhaust gas processing body to the casing; (ii) ) Prevention of heat deterioration of accessories (instruments, etc.) connected to the outer surface of the casing, (iii) Regeneration processing (captured particulates) performed when DPF or the like is used as an exhaust gas treatment body To improve the efficiency of processing that enables the reuse of used exhaust gas treatment bodies.
そこで、これらの対処方法として、保持シール材の断熱性をさらに向上させるため、排気ガス処理体とケーシングの間の間隔をより広くしておき、保持シール材を厚く形成することが考えられる。しかしながら、このような厚い保持シール材を排気ガス処理体に巻回した場合、保持シール材には、従来よりも大きな周長差(外周長と内周長の差)が生じる。このため、保持シール材の外周側の表面(排気ガス処理体と接する側とは反対の表面)において、亀裂が生じやすくなる。このような亀裂は、未処理排気ガスの漏洩につながる可能性がある。 Therefore, as a countermeasure against these problems, in order to further improve the heat insulating property of the holding sealing material, it is conceivable that the interval between the exhaust gas processing body and the casing is made wider and the holding sealing material is formed thicker. However, when such a thick holding sealing material is wound around the exhaust gas treating body, a larger circumferential length difference (difference between the outer circumferential length and the inner circumferential length) is generated in the holding sealing material. For this reason, cracks are likely to occur on the outer peripheral surface of the holding sealing material (the surface opposite to the side in contact with the exhaust gas treating body). Such cracks can lead to leakage of untreated exhaust gas.
そこで、このような周長差に起因した亀裂を防止するため、保持シール材の排気ガス処理体と接する側(すなわち内周側)の表面に、多数の溝を設けることが提案されている(特許文献1)。この方法では、保持シール材に設置された溝の存在によって、周長差の影響が緩和され、未処理排気ガスの漏洩を抑制することができることが開示されている。 Therefore, in order to prevent cracks due to such a difference in circumferential length, it has been proposed to provide a large number of grooves on the surface of the holding sealing material on the side in contact with the exhaust gas treating body (that is, the inner circumferential side) ( Patent Document 1). In this method, it is disclosed that the presence of the groove provided in the holding sealing material can alleviate the influence of the circumferential length difference and suppress leakage of untreated exhaust gas.
しかしながら、特許文献1のような保持シール材では、前述の亀裂の発生を防止するためには、溝の位置、形状および/または寸法等を、実際に巻回される排気ガス処理体に合わせて最適化する必要がある。しかしながら、実際の排気ガス処理体には、排気ガス処理装置の用途および設置対象等に合わせて、様々な仕様(形状、寸法等)のものが使用されている。従って、特許文献1の技術では、各種排気ガス処理体毎に、溝の寸法形状等を変えた保持シール材を適宜製造する必要が生じ、生産性が著しく低下してしまう。 However, in the holding sealing material as in Patent Document 1, in order to prevent the occurrence of the above-described cracks, the position, shape, and / or dimensions of the groove are matched with the exhaust gas processing body that is actually wound. Need to optimize. However, actual exhaust gas treatment bodies having various specifications (shape, dimensions, etc.) are used in accordance with the use of the exhaust gas treatment apparatus and the installation object. Therefore, in the technique of Patent Document 1, it is necessary to appropriately manufacture a holding sealing material in which the dimension and shape of the groove are changed for each exhaust gas treating body, and the productivity is significantly reduced.
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、厚さを厚くしても、周長差による亀裂が生じにくく、前述のような生産性低下の問題も生じない保持シール材を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような保持シール材を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a holding sealing material that does not easily cause cracking due to a difference in circumference even when the thickness is increased, and does not cause the above-described problem of lowering productivity. The purpose is to do. Another object of the present invention is to provide a method for producing such a holding sealing material.
本発明では、第1の無機繊維を含む第1のマットと、第2の無機繊維を含む第2のマットの、少なくとも2つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、
前記第1の無機繊維の平均繊維長は、前記第2の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材が提供される。
In the present invention, a holding sealing material constituted by laminating at least two mats, a first mat containing a first inorganic fiber and a second mat containing a second inorganic fiber,
An average fiber length of the first inorganic fiber is longer than an average fiber length of the second inorganic fiber, and a holding sealing material is provided.
ここで、前記第1の無機繊維と前記第2の無機繊維は、同じ材質であっても良い。 Here, the first inorganic fiber and the second inorganic fiber may be the same material.
また、前記第1の無機繊維の平均繊維長は、20mm〜120mmの範囲であっても良い。 The average fiber length of the first inorganic fibers may be in the range of 20 mm to 120 mm.
また、前記第2の無機繊維の平均繊維長は、0.5mm〜10mmの範囲であっても良い。 The average fiber length of the second inorganic fiber may be in the range of 0.5 mm to 10 mm.
また、前記第1のマットおよび/または第2のマットは、さらに結合材を有しても良い。 The first mat and / or the second mat may further include a binding material.
また、当該保持シール材は、前記第1のマットと第2のマットの界面に、界面層を有しても良い。 The holding sealing material may have an interface layer at the interface between the first mat and the second mat.
また、前記界面層の厚さは、約0.05mm〜2mmの範囲であっても良い。 The interface layer may have a thickness in the range of about 0.05 mm to 2 mm.
また、当該保持シール材の厚さは、6mm〜20mmの範囲にあっても良い。 The thickness of the holding sealing material may be in the range of 6 mm to 20 mm.
また、本発明は、少なくとも2つのマットが積層された保持シール材の製造方法であって、
第1の無機繊維を含む第1のマットを提供する第1のステップと、
前記第1の無機繊維を含む第1のマットの上に、第2の無機繊維を含む第2のマットを積層する第2のステップと、
を有し、
前記第1の無機繊維の平均繊維長は、前記第2の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材の製造方法が提供される。
Further, the present invention is a method for producing a holding sealing material in which at least two mats are laminated,
Providing a first mat comprising a first inorganic fiber;
A second step of laminating a second mat containing a second inorganic fiber on the first mat containing the first inorganic fiber;
Have
An average fiber length of the first inorganic fiber is longer than an average fiber length of the second inorganic fiber, and a method for producing a holding sealing material is provided.
ここで、前記第2のステップは、前記第1のマットの上に、前記第2のマットを直接製作するステップを有しても良い。 Here, the second step may include a step of directly manufacturing the second mat on the first mat.
また、前記第2のステップは、前記第2のマットを単独で製作してから、前記第1のマットと前記第2のマットを積層させるステップを有しても良い。 The second step may include a step of laminating the first mat and the second mat after the second mat is manufactured independently.
さらに、前記第2のステップは、前記第1のマットと前記第2のマットの界面を、接着剤および/または縫いつけにより接合させるステップを有しても良い。 Further, the second step may include a step of joining an interface between the first mat and the second mat by an adhesive and / or sewing.
また、前記第1のマットは、ニードリング法で製作されても良い。 The first mat may be manufactured by a needling method.
また、前記第2のマットは、抄造法で製作されても良い。 Further, the second mat may be manufactured by a papermaking method.
本発明のシート材を排気ガス処理装置の保持シール材として使用することにより、周長差に起因して保持シール材の外周面に生じる亀裂を抑制することができる。また、この効果は、排気ガス処理体の形状寸法や、排気ガス処理装置の仕様とは無関係に、等しく発現するため、各種排気ガス処理装置の仕様に合わせて、シート材を適宜製造する必要はなく、製造時の生産性を損なうことがないという効果が得られる。 By using the sheet material of the present invention as a holding sealing material of an exhaust gas processing apparatus, it is possible to suppress cracks generated on the outer peripheral surface of the holding sealing material due to a difference in circumferential length. In addition, since this effect is equally expressed regardless of the shape and size of the exhaust gas processing body and the specifications of the exhaust gas processing apparatus, it is necessary to manufacture sheet materials appropriately according to the specifications of various exhaust gas processing apparatuses. Therefore, the effect of not impairing the productivity at the time of manufacture can be obtained.
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には、本発明によるシート材の形態の一例を示す。ただし本発明のシート材は、図1の形状に限られるものではない。また図2には、本発明に係るシート材を保持シール材として使用した排気ガス処理装置の分解構成図を示す。 In FIG. 1, an example of the form of the sheet | seat material by this invention is shown. However, the sheet material of the present invention is not limited to the shape of FIG. FIG. 2 shows an exploded configuration diagram of an exhaust gas processing apparatus using the sheet material according to the present invention as a holding sealing material.
本発明によるシート材30を、触媒担持体等の排気ガス処理体20に巻回し、排気ガス処理装置の保持シール材24として使用する場合、図1に示すように、シート材30の巻回方向(X方向)と垂直な両端面70、71には、1組の嵌合凸部50と嵌合凹部60が設けられる。このシート材30が排気ガス処理体20に巻き付けられた際には、図2に示すように、嵌合凸部50と嵌合凹部60が嵌合され、シート材30が、排気ガス処理体20に固定される。その後、シート材30が巻回された排気ガス処理体20は、例えば圧入方式により、金属等で構成された筒状のケーシング12内に圧入され、排気ガス処理装置10が構成される。 When the sheet material 30 according to the present invention is wound around an exhaust gas processing body 20 such as a catalyst carrier and used as a holding sealing material 24 of an exhaust gas processing apparatus, as shown in FIG. A pair of fitting convex portions 50 and a fitting concave portion 60 are provided on both end faces 70 and 71 perpendicular to the (X direction). When the sheet material 30 is wound around the exhaust gas processing body 20, as shown in FIG. 2, the fitting convex portion 50 and the fitting concave portion 60 are fitted, and the sheet material 30 becomes the exhaust gas processing body 20. Fixed to. Thereafter, the exhaust gas processing body 20 around which the sheet material 30 is wound is press-fitted into a cylindrical casing 12 made of metal or the like, for example, by a press-fitting method, and the exhaust gas processing device 10 is configured.
本発明によるシート材30は、無機繊維を主体に構成されているが、後述のように、さらに結合材を含んでも良い。 The sheet material 30 according to the present invention is mainly composed of inorganic fibers, but may further include a binder as described later.
ここで、本発明のシート材30は、少なくとも2種類のマットを積層して構成され、それぞれのマットは、平均繊維長が異なる無機繊維を含むことを特徴とする。例えば、図1においては、本発明のシート材30は、第1のマット82と第2のマット84の、2つのマットを積層して構成されており、第1のマット82に含まれている無機繊維の平均繊維長は、第2のマット84に含まれている無機繊維の平均繊維長よりも長くなっている。なお、以降、第1のマット82を「長繊維マット」82と呼び、第2のマット84を「短繊維マット」84と呼ぶことにする。 Here, the sheet material 30 of the present invention is configured by laminating at least two types of mats, and each mat includes inorganic fibers having different average fiber lengths. For example, in FIG. 1, the sheet material 30 of the present invention is configured by laminating two mats, a first mat 82 and a second mat 84, and is included in the first mat 82. The average fiber length of the inorganic fibers is longer than the average fiber length of the inorganic fibers included in the second mat 84. Hereinafter, the first mat 82 is referred to as “long fiber mat” 82, and the second mat 84 is referred to as “short fiber mat” 84.
次に、このように構成された本発明によるシート材30によって得られる特徴的効果を説明する。 Next, the characteristic effect obtained by the sheet material 30 according to the present invention configured as described above will be described.
通常、シート材(保持シール材)を排気ガス処理体に巻回した場合、シート材の外周(LO)と内周(LI)の周長差(L(=LO−LI))によって、シート材の外周側には、引張応力が生じる。また特に、この周長差の影響は、シート材の厚さが厚くなるほど顕著になる。従って、厚いシート材では、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周部に亀裂が生じる可能性が高くなる。また、シート材にこのような亀裂が生じると、排気ガスが排気ガス処理体に導入されず、この亀裂を通って未処理のまま、排気ガス処理装置から漏洩してしまうおそれがある。この問題を解消するため、巻回時にシート材の内周側となる表面(内表面側)に、巻回方向に対して垂直な複数の溝を予め形成しておき、これらの溝により、周長差の影響を緩和する方法がある。しかしながら、この方法では、前述の効果を発揮させるためには、シート材に設けられる溝の寸法形状等を、使用される排気ガス処理体の仕様に合わせて、その都度最適化させる必要があり(例えば、通常は、溝の幅とそのピッチは、シート材の内表面側に形成される各溝の幅の総和が、前述の周長差Lに等しくなるように設計される。また、溝の深さは、シート材の厚さに合わせて調整する必要があるなど)、普遍的な効果が得られにくい上、製造時のシート材の生産性が著しく低下してしまうという問題がある。 Usually, when the sheet material (holding seal material) is wound around the exhaust gas processing body, the sheet material is determined by the circumferential difference (L (= LO−LI)) between the outer periphery (LO) and the inner periphery (LI) of the sheet material. Tensile stress is generated on the outer peripheral side of. In particular, the influence of the circumferential length difference becomes more prominent as the thickness of the sheet material increases. Therefore, in a thick sheet material, when the sheet material is wound around the exhaust gas processing body, there is a high possibility that a crack will occur in the outer peripheral portion. Further, when such a crack occurs in the sheet material, the exhaust gas is not introduced into the exhaust gas processing body, and may leak from the exhaust gas processing apparatus through the crack without being processed. In order to solve this problem, a plurality of grooves perpendicular to the winding direction are formed in advance on the surface (inner surface side) that is the inner peripheral side of the sheet material during winding, and There is a way to mitigate the effects of length differences. However, in this method, in order to exert the above-described effects, it is necessary to optimize the dimensions and the like of the grooves provided in the sheet material each time according to the specifications of the exhaust gas treatment body to be used ( For example, the groove width and the pitch are usually designed such that the sum of the widths of the grooves formed on the inner surface side of the sheet material is equal to the circumferential difference L. The depth needs to be adjusted according to the thickness of the sheet material), and it is difficult to obtain a universal effect, and the productivity of the sheet material at the time of manufacture is significantly reduced.
これに対して、本発明によるシート材は、長繊維マット82と短繊維マット84の、2つのマットを積層して構成されている。一般に、平均繊維長の大きな無機繊維を含むマットは、平均繊維長の小さな無機繊維を含むマットに比べて、引張強度が高い。従って、シート材30の長繊維マット82の面を外周側として、排気ガス処理体20にシート材30を巻回すことにより、周長差の影響による亀裂の発生を簡単に抑制することが可能になる。また、本発明によるシート材30では、長繊維マット82の面を外周側として、排気ガス処理体20にシート材30を巻回すことにより、常時そのような効果が発揮されるため、前述のような、一品製作的な方法でシート材に最適仕様の溝を形成する方法とは異なり、製造時にシート材の生産性の低下を招くこともない。 On the other hand, the sheet material according to the present invention is configured by laminating two mats, a long fiber mat 82 and a short fiber mat 84. In general, a mat including inorganic fibers having a large average fiber length has higher tensile strength than a mat including inorganic fibers having a small average fiber length. Therefore, by causing the sheet material 30 to be wound around the exhaust gas treating body 20 with the surface of the long fiber mat 82 of the sheet material 30 as the outer peripheral side, it is possible to easily suppress the occurrence of cracks due to the influence of the peripheral length difference. Become. Further, in the sheet material 30 according to the present invention, such an effect is always exhibited by winding the sheet material 30 around the exhaust gas treating body 20 with the surface of the long fiber mat 82 as the outer peripheral side. Unlike the method of forming a groove having an optimum specification in the sheet material by a one-piece manufacturing method, the productivity of the sheet material is not reduced during the production.
以上のように、本発明によるシート材30では、排気ガス処理体20に巻回した際の、周長差に起因する外周側の亀裂発生を抑制することが可能となる。従って、本発明によるシート材を、保持シール材として使用した排気ガス処理装置では、保持シール材側からの未処理排気ガスの漏洩を有効に抑制することが可能となる。 As described above, in the sheet material 30 according to the present invention, it is possible to suppress the generation of cracks on the outer peripheral side due to the peripheral length difference when wound around the exhaust gas processing body 20. Therefore, in the exhaust gas processing apparatus using the sheet material according to the present invention as the holding sealing material, it is possible to effectively suppress the leakage of untreated exhaust gas from the holding sealing material side.
なお、本願において、短繊維マット84および長繊維マット82に含まれる繊維の平均繊維長は、それぞれ以下のように測定した。短繊維マット84の場合は、まず、各マット(10cm×10cmサイズ)の10箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これをSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて50倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも50本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。図3には、短繊維マット84の平均繊維長を求めるために撮影した、SEM写真の一例を示す。一方、長繊維マット82の場合は、まず、各マット(10cm×10cmサイズ)の10箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これを光学顕微鏡を用いて10倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも50本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。 In addition, in this application, the average fiber length of the fiber contained in the short fiber mat 84 and the long fiber mat 82 was measured as follows, respectively. In the case of the short fiber mat 84, first, 10 regions of each mat (10 cm × 10 cm size) are selected at random, and the fibers are sampled from each location, and then this is used with an SEM (scanning electron microscope). And measure the length of at least 50 fibers in each area. Next, the measurement results of all the obtained regions were averaged to determine the average fiber length of the mat. In FIG. 3, an example of the SEM photograph image | photographed in order to obtain | require the average fiber length of the short fiber mat 84 is shown. On the other hand, in the case of the long fiber mat 82, first, 10 regions of each mat (10 cm × 10 cm size) are randomly selected, and after sampling fibers from each location, this is 10 times using an optical microscope. And measure the length of at least 50 fibers in each region. Next, the measurement results of all the obtained regions were averaged to determine the average fiber length of the mat.
本発明のシート材において、長繊維マット82に含まれる無機繊維の平均繊維長は、20mm〜120mmの範囲であることが好ましく、30mm〜70mmの範囲であることがより好ましく、40mm〜60mmの範囲であることがさらに好ましい。一方、短繊維マット84に含まれる無機繊維の平均繊維長は、0.5mm〜10mmの範囲であることが好ましく、1mm〜5mmの範囲であることがより好ましく、2mm〜4mmの範囲であることがさらに好ましい。また、長繊維マット82に含まれる無機繊維の平均繊維長は、短繊維マット84に含まれる無機繊維の平均繊維長の約6倍以上であることが好ましく、約10倍以上であることがより好ましい。 In the sheet material of the present invention, the average fiber length of the inorganic fibers contained in the long fiber mat 82 is preferably in the range of 20 mm to 120 mm, more preferably in the range of 30 mm to 70 mm, and in the range of 40 mm to 60 mm. More preferably. On the other hand, the average fiber length of the inorganic fibers contained in the short fiber mat 84 is preferably in the range of 0.5 mm to 10 mm, more preferably in the range of 1 mm to 5 mm, and in the range of 2 mm to 4 mm. Is more preferable. Further, the average fiber length of the inorganic fibers contained in the long fiber mat 82 is preferably about 6 times or more, more preferably about 10 times or more the average fiber length of the inorganic fibers contained in the short fiber mat 84. preferable.
本発明のシート材において、シート材の全体としての厚さには、特に制約はないが、例えば、6mm〜20mmの厚さのものが使用できる。ただし、シート材の全体の厚さが薄い場合(例えば、6mm以下などの場合)には、長繊維マットのみで構成された単層シート材を使用することにより、前述の亀裂の問題は生じにくくなるため、本発明によるシート材を使用する必要性は低下する。また、シート材全体としての密度および坪量には、特に制約はないが、密度としては、例えば、0.15g/cm3〜0.30g/cm3のものが、また坪量としては、例えば、500g/m2〜3000g/m2のものが使用されても良い。なお坪量とは、シート材の単位面積当たりに含まれる繊維の総重量をいうが、シート材に結合材が含まれている場合は、単位面積当たりに含まれる結合材と繊維の総重量をいう。 In the sheet material of the present invention, the thickness of the sheet material as a whole is not particularly limited, but for example, a thickness of 6 mm to 20 mm can be used. However, when the total thickness of the sheet material is thin (for example, 6 mm or less), the above-described cracking problem is less likely to occur by using a single-layer sheet material composed only of long fiber mats. Therefore, the necessity to use the sheet material according to the present invention is reduced. In addition, the density and basis weight of the entire sheet member is not specifically limited, as the density, for example, those of 0.15g / cm 3 ~0.30g / cm 3, but also as a basis weight, for example, those of 500g / m 2 ~3000g / m 2 may be used. The basis weight means the total weight of fibers contained per unit area of the sheet material, but when the binding material is included in the sheet material, the total weight of the binding material and fibers contained per unit area is calculated. Say.
また、本発明のシート材において、長繊維マットおよび短繊維マットのそれぞれの厚さ、密度、坪量には、特に制約はなく、様々な厚さ、密度、坪量のものが使用される。さらに、本発明のシート材において、長繊維マットと短繊維マットの厚さの比は、特に制約はなく、例えば、長繊維マットの厚さ:短繊維マットの厚さの比が、約2.8〜約5:5の範囲で構成されたシート材を使用することができる。 In the sheet material of the present invention, the thickness, density, and basis weight of the long fiber mat and the short fiber mat are not particularly limited, and those having various thicknesses, densities, and basis weights are used. Furthermore, in the sheet material of the present invention, the ratio of the thickness of the long fiber mat to the short fiber mat is not particularly limited, and for example, the ratio of the thickness of the long fiber mat to the thickness of the short fiber mat is about 2. A sheet material configured in the range of 8 to about 5: 5 can be used.
なお、本発明によるシート材30は、長繊維マット82と短繊維マット84の、少なくとも2つのマットを積層して構成される。そこで、長繊維マット82と短繊維マット84の間の接合力を高めるため、両者の界面に、「界面層」が設けられても良い。なお、本願において、「界面層」という用語は、隣接する層の界面に存在する、これらの層とは組成の異なる、いかなる層も含む。従って、「界面層」には、隣接する層同士を接合するため、いずれかまたは両方の層の表面に、意図的に設置される接着剤等の接合層が含まれる他、シート材の製造工程において、結合材等が濃縮されることによって、隣接する層同士の界面に自然発生的に形成された第3の層86も含まれる(後述の図6参照)。 The sheet material 30 according to the present invention is configured by laminating at least two mats, a long fiber mat 82 and a short fiber mat 84. Therefore, in order to increase the bonding force between the long fiber mat 82 and the short fiber mat 84, an “interface layer” may be provided at the interface between them. In the present application, the term “interface layer” includes any layer that exists at the interface between adjacent layers and has a composition different from those of these layers. Accordingly, the “interface layer” includes a bonding layer such as an adhesive that is intentionally placed on the surface of one or both layers in order to bond adjacent layers. 3 includes a third layer 86 that is naturally formed at the interface between adjacent layers by concentrating the binder and the like (see FIG. 6 described later).
このような本発明によるシート材30は、前述のように、長繊維マット82の側が外周側(すなわちケーシング12側)となるように、排気ガス処理体20の外周に巻回され、端部を嵌合、固定して使用される。このシート材30が巻回された排気ガス処理体20は、その後、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式またはサイジング方式のいずれかの装着方式によって、ケーシング12内に設置され、排気ガス処理装置10が構成される。なお、これらの各装着方式については、後述する。 As described above, the sheet material 30 according to the present invention is wound around the outer periphery of the exhaust gas treating body 20 so that the long fiber mat 82 side is the outer peripheral side (that is, the casing 12 side), and the end portion is Used by fitting and fixing. The exhaust gas processing body 20 around which the sheet material 30 is wound is then installed in the casing 12 by any one of a press-fitting method, a clamshell method, a tightening method, or a sizing method, and an exhaust gas processing device. 10 is configured. Each of these mounting methods will be described later.
このようにして構成される排気ガス処理装置10の一構成例を図4に示す。この図の例では、排気ガス処理体20は、ガス流と平行な方向に多数の貫通孔を有する触媒担持体である。触媒担持体は、例えばハニカム構造状の多孔質炭化珪素等で構成される。なお、本発明の排気ガス処理装置10は、このような構成に限られるものではない。例えば、排気ガス処理体20を貫通孔の端部が市松模様状に目封じされたDPFとすることも可能である。このような排気ガス処理装置では、上述のようなシート材の効果により、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周側に亀裂が生じることが抑制される。従って、装置内に導入された排気ガスが、シート材の亀裂を通って、未処理のまま排出されることを回避することができる。 FIG. 4 shows an example of the configuration of the exhaust gas processing device 10 configured as described above. In the example of this figure, the exhaust gas treating body 20 is a catalyst carrier having a large number of through holes in a direction parallel to the gas flow. The catalyst carrier is made of, for example, porous silicon carbide having a honeycomb structure. The exhaust gas treatment device 10 of the present invention is not limited to such a configuration. For example, the exhaust gas treating body 20 may be a DPF whose end of the through hole is sealed in a checkered pattern. In such an exhaust gas processing apparatus, due to the effect of the sheet material as described above, when the sheet material is wound around the exhaust gas processing body, occurrence of cracks on the outer peripheral side is suppressed. Therefore, the exhaust gas introduced into the apparatus can be prevented from being discharged untreated through the crack of the sheet material.
以下、本発明のシート材の製造方法の一例を説明する。図5には、本発明のシート材の製造方法のフロー図を示す。 Hereinafter, an example of the manufacturing method of the sheet | seat material of this invention is demonstrated. In FIG. 5, the flowchart of the manufacturing method of the sheet | seat material of this invention is shown.
図5に示すように、本発明のシート材は、第1の無機繊維を含む第1のマットを提供するステップ(ステップS110)と、この第1のマットの上に、第2の無機繊維を含む第2のマットを積層するステップ(ステップS120)と、によって製作することができる。 As shown in FIG. 5, in the sheet material of the present invention, a step of providing a first mat containing the first inorganic fibers (step S110), and the second inorganic fibers are provided on the first mat. And laminating a second mat including the same (step S120).
以下の説明では、ステップS110において、長繊維マットを製作し、ステップS120において、この長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する場合を例に、本発明によるシート材の製造方法を示す。ただし、本発明のシート材は、逆に、ステップS110において、短繊維マットを製作し、ステップS120において、この短繊維マットの上に、長繊維マットを積層して製造しても良いことに留意する必要がある。 In the following description, a method for producing a sheet material according to the present invention will be described by taking as an example a case where a long fiber mat is manufactured in step S110 and a short fiber mat is laminated on the long fiber mat in step S120. However, the sheet material of the present invention may be manufactured by manufacturing a short fiber mat in step S110 and laminating the long fiber mat on the short fiber mat in step S120. There is a need to.
長繊維マットは、例えば、ニードリング法を用いて製作することができる。ニードリング法の一詳細例については、後述するが、本願では、ニードリング法という用語は、ニードルのような繊維交絡手段をマットに抜き差しする工程を含む、マットの製造方法を意味する。また、短繊維マットは、例えば、抄造法を用いて製作することができる。抄造法の一詳細例については、後述するが、本願では、抄造法という用語は、繊維の開繊、スラリー化、成型および圧縮乾燥の各工程を含む、マットの製造方法を意味する。 The long fiber mat can be manufactured using, for example, a needling method. Although a detailed example of the needling method will be described later, in this application, the term “needling method” means a method for manufacturing a mat including a step of inserting and removing a fiber entanglement means such as a needle into the mat. In addition, the short fiber mat can be manufactured using, for example, a papermaking method. Although a detailed example of the papermaking method will be described later, in the present application, the term papermaking method means a method for manufacturing a mat including the steps of fiber opening, slurrying, molding, and compression drying.
次に、長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する方法としては、大きく分けて、2つの方法がある。 Next, as a method for laminating the short fiber mat on the long fiber mat, there are roughly two methods.
一つは、長繊維マットと短繊維マットを、それぞれ独立に製造してから、これらのマットを積層界面で接合して、両者が積層されたシート材を得る方法(以下、「間接積層法」という)である。また、「間接積層法」において、長繊維マットと短繊維マットを界面で接合する方法としては、接着剤等を介して接着させる方法、両マットを縫い合わせて接合させる方法、両マットを重ね合わせた状態で、密閉容器に入れ、容器内を減圧化することにより、両者を真空圧着させる方法がある。接着剤等を介して接着させる方法では、接着剤として、アクリル系接着剤、アクリレート系ラテックス等が使用できる。接着剤の厚さは、特に限られないが、例えば0.05mm〜2mmである。なお、前述のように、この接着剤の層は、界面層とも呼ばれることに留意する必要がある。 One is a method in which long fiber mats and short fiber mats are produced independently, and then these mats are joined at the lamination interface to obtain a sheet material in which both are laminated (hereinafter referred to as “indirect lamination method”). It is said). In addition, in the “indirect lamination method”, the long fiber mat and the short fiber mat are joined at the interface by a method of bonding via an adhesive or the like, a method of stitching and joining both mats, and a superposition of the two mats. In a state, there is a method in which both are put into a sealed container and the inside of the container is depressurized to vacuum-compress both of them. In the method of bonding via an adhesive or the like, an acrylic adhesive, an acrylate latex or the like can be used as the adhesive. The thickness of the adhesive is not particularly limited, but is, for example, 0.05 mm to 2 mm. Note that, as described above, this adhesive layer is also called an interface layer.
他方は、長繊維マット上に、短繊維マットを直接製作して、両者が積層されたシート材を形成する方法(以下、「直接積層法」という)である。ただし、前述のように、逆に短繊維マット上に、長繊維マットを直接形成しても良い。この方法は、それぞれのマットを独立に準備する必要がなく、製造工程が簡略化できる点で優れている。 The other is a method in which a short fiber mat is directly produced on a long fiber mat to form a sheet material in which both are laminated (hereinafter referred to as “direct lamination method”). However, as described above, the long fiber mat may be formed directly on the short fiber mat. This method is superior in that it is not necessary to prepare each mat independently, and the manufacturing process can be simplified.
以下、本発明のシート材を製作する方法の一例を、具体的に説明する。 Hereinafter, an example of a method for producing the sheet material of the present invention will be specifically described.
(長繊維マットの作製)
前述のように、長繊維マットは、ニードリング法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む長繊維マットを例に説明するが、長繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
(Production of long fiber mat)
As described above, the long fiber mat can be manufactured using the needling method. In the following description, a long fiber mat containing a mixture of alumina and silica as an inorganic fiber will be described as an example. However, the fiber material of the long fiber mat is not limited to this, and for example, only one of alumina or silica is used. It may be configured. Alternatively, other inorganic fibers may be used.
アルミニウム含有量70g/l、Al/Cl=1.8(原子比)の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、例えばアルミナ−シリカ組成比が60〜80:40〜20となるようにシリカゾルを添加し、無機繊維の前駆体を調製する。特にアルミナ−シリカ組成比は、70〜74:30〜26程度であることがより好ましい。アルミナ組成比が60%以下では、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比率が低くなるため、完成後の長繊維マットの熱伝導度が高くなり、断熱性が低下する傾向にあるからである。 Silica sol is added to a basic aluminum chloride aqueous solution having an aluminum content of 70 g / l and Al / Cl = 1.8 (atomic ratio) so that the alumina-silica composition ratio is 60 to 80:40 to 20, for example. A fiber precursor is prepared. In particular, the alumina-silica composition ratio is more preferably about 70 to 74:30 to 26. When the alumina composition ratio is 60% or less, the composition ratio of mullite produced from alumina and silica is low, so that the thermal conductivity of the finished long fiber mat tends to be high, and the heat insulation tends to decrease. .
次に、このアルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を加える。その後、この液体を濃縮し、紡糸液を調製する。さらにこの紡糸液を使用して、ブローイング法により紡糸する。 Next, an organic polymer such as polyvinyl alcohol is added to the alumina fiber precursor. Thereafter, this liquid is concentrated to prepare a spinning solution. Further, this spinning solution is used for spinning by a blowing method.
ブローイング法とは、エアーノズルから吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流とによって、紡糸を行う方法である。エアーノズルからのスリットあたりのガス流速は、通常40〜200m/sである。また紡糸ノズルの直径は通常0.1〜0.5mmであり、紡糸液供給ノズル1本あたりの液量は、通常1〜120ml/h程度であるが、3〜50ml/h程度であることが好ましい。このような条件では、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、スプレー状(霧状)となることなく十分に延伸され、繊維相互で溶着されにくいので、紡糸条件を最適化することにより、繊維径分布の狭い均一なアルミナ繊維前駆体を得ることができる。
ここで、無機繊維の平均直径は、特に限られないが、例えば、3μm〜10μm程度のものが使用できる。
The blowing method is a method in which spinning is performed by an air flow blown from an air nozzle and a spinning solution flow pushed out from a spinning solution supply nozzle. The gas flow rate per slit from the air nozzle is usually 40 to 200 m / s. The diameter of the spinning nozzle is usually 0.1 to 0.5 mm, and the amount of liquid per spinning solution supply nozzle is usually about 1 to 120 ml / h, but about 3 to 50 ml / h. preferable. Under such conditions, the spinning solution extruded from the spinning solution supply nozzle is sufficiently stretched without being sprayed (misted) and hardly welded between the fibers. A uniform alumina fiber precursor having a narrow diameter distribution can be obtained.
Here, the average diameter of the inorganic fibers is not particularly limited, but for example, those having a diameter of about 3 μm to 10 μm can be used.
なお繊維の平均直径は、以下の方法により測定した。まず、上述の方法で得られたアルミナ系繊維をシリンダーに入れ、20.6MPaで加圧粉砕する。次にこの試料をふるい網に載せ、ふるいを通過した試料を電子顕微鏡観察用試験体とする。この試験体の表面に金等を蒸着させた後、倍率約1500倍程度の電子顕微鏡写真を撮影する。得られた写真から少なくとも40本の繊維の径を測定する。この操作を5試料について繰り返し、測定値の平均を繊維の平均直径とした。 The average diameter of the fiber was measured by the following method. First, the alumina fiber obtained by the above method is put in a cylinder and pulverized under pressure at 20.6 MPa. Next, this sample is placed on a sieve net, and the sample that has passed through the sieve is used as an electron microscope observation specimen. After depositing gold or the like on the surface of the specimen, an electron micrograph at a magnification of about 1500 times is taken. The diameter of at least 40 fibers is measured from the obtained photograph. This operation was repeated for 5 samples, and the average of the measured values was taken as the average fiber diameter.
紡糸が完了した前駆体を積層して、原料シートを製作する。さらに原料シートに対してニードリング処理を行う。ニードリング処理には、通常ニードリング装置が用いられる。 A raw material sheet is manufactured by laminating the precursors that have been spun. Further, a needling process is performed on the raw material sheet. A needling device is usually used for the needling process.
通常、ニードリング装置は、突き刺し方向(通常は上下方向)に往復移動可能なニードルボードと、原料シートの表面および裏面の両面側に設置された一対の支持板とで構成される。ニードルボードには、原料シートに突き刺すための多数のニードルが、例えば約25〜5000個/100cm2の密度で取り付けられている。また各支持板には、ニードル用の多数の貫通孔が設けられている。従って、一対の支持板によって原料シートを両面から押さえつけた状態で、ニードルボードを原料シートの方に近づけたり遠ざけたりすることにより、ニードルが原料シートに抜き差しされ、繊維の交絡された多数の交絡点が形成される。ここで、ニードリング装置には、さらに原料シートを一定の送り速度(例えば、約20mm/秒)で一定の方向(原料シートの表裏面と略平行な方向)に搬送する搬送手段が設けられても良い。この場合、原料シートを一定速度で移動させた状態で、ニードリング処理を行うことが可能となるため、ニードルボードを1回圧接する度に、原料シートを移動させる操作が不要となる。 Usually, a needling device is comprised by the needle board which can be reciprocated in the stab direction (usually up-down direction), and a pair of support plate installed in the both surfaces of the surface of a raw material sheet, and a back surface. A large number of needles for piercing the raw material sheet are attached to the needle board at a density of about 25 to 5000/100 cm 2 , for example. Each support plate is provided with a number of through holes for needles. Therefore, with the raw material sheet pressed from both sides by a pair of support plates, by moving the needle board closer to or away from the raw material sheet, the needle is inserted into and removed from the raw material sheet, and many entangled points where the fibers are entangled Is formed. Here, the needling device is further provided with conveying means for conveying the raw material sheet in a constant direction (a direction substantially parallel to the front and back surfaces of the raw material sheet) at a constant feed rate (for example, about 20 mm / second). Also good. In this case, since the needling process can be performed in a state where the raw material sheet is moved at a constant speed, an operation of moving the raw material sheet is not required every time the needle board is pressed.
また、別の構成として、ニードリング装置は、2組のニードルボードを備えても良い。各ニードルボードは、それぞれの支持板を有する。2組のニードルボードを、それぞれ、原料シートの表面および裏面に配設して、各支持板で原料シートを両面から固定する。ここで、一方のニードルボードには、ニードリング処理時に他方のニードルボードのニードル群と位置が重ならないように、ニードルが配置されている。また、それぞれの支持板には、両方のニードルボードのニードル配置を考慮して、原料シートの両面側からのニードリング処理時に、ニードルが支持板に当接しないように、多数の貫通孔が設けられている。このような装置を用いて、2組の支持板で原料シートを両面側から挟み、2組のニードリングボードで原料シートの両側からニードリング処理が行われても良い。このような方法でニードリング処理を行うことにより、処理時間が短縮される。また、ニードルボードに設置することができるニードル数には限度があるが、この方法では、1台のニードルボードに設置するニードル数を削減することができるため有意である。 As another configuration, the needling device may include two sets of needle boards. Each needle board has a respective support plate. Two sets of needle boards are disposed on the front and back surfaces of the raw material sheet, respectively, and the raw material sheet is fixed from both sides with each support plate. Here, the needles are arranged on one needle board so that the positions of the needle groups on the other needle board do not overlap during the needling process. In addition, each support plate is provided with a large number of through-holes so that the needle does not contact the support plate during the needling process from both sides of the raw material sheet in consideration of the needle arrangement of both needle boards. It has been. Using such an apparatus, a raw material sheet may be sandwiched from two sides by two sets of support plates, and needling may be performed from both sides of the raw material sheet by two sets of needling boards. By performing the needling process by such a method, the processing time is shortened. Moreover, although there is a limit to the number of needles that can be installed on the needle board, this method is significant because the number of needles installed on one needle board can be reduced.
このようなニードリング処理によって生じた交絡点では、複雑に絡み合った繊維が積層方向に配向されており、原料シートの積層方向の強化を図ることができる。 At the entanglement points generated by such a needling treatment, the intertwined fibers are oriented in the laminating direction, so that the raw material sheets can be strengthened in the laminating direction.
次に、このようにニードリング処理の施された原料シートを常温から加熱し、最高温度1250℃程度で、0.5〜2時間程度、連続焼成することで、長繊維マットが得られる。 Next, the raw material sheet thus subjected to the needling treatment is heated from room temperature and continuously fired at a maximum temperature of about 1250 ° C. for about 0.5 to 2 hours to obtain a long fiber mat.
なお、必要に応じて、長繊維マットには、有機樹脂のような結合材を含浸するため、結合材含浸処理を行っても良い。これにより、長繊維マットの嵩高さを抑制することができる。また、長繊維マットからの繊維の離脱をより一層抑制することが可能となる。ただし、結合材含浸処理は、必ずしもこの段階で実施する必要はない。例えば、前述の「間接積層法」では、長繊維マットと短繊維マットの接合後に、いずれかのマットの側から、結合材含浸処理を行っても良い。また、前述の「直接積層法」の場合には、後述のように、短繊維マットを製作する際に、長繊維マットに結合材を含浸させることができるため、以降の結合材含浸処理を省略することが可能である。あるいは、「直接積層法」の場合も、積層状シート材が得られた後に、いずれかのマットの側から、結合材を含浸させても良い。 If necessary, the long fiber mat may be impregnated with a binder such as an organic resin, so that a binder impregnation treatment may be performed. Thereby, the bulkiness of the long fiber mat can be suppressed. Moreover, it becomes possible to further suppress the detachment of the fibers from the long fiber mat. However, the binder impregnation treatment is not necessarily performed at this stage. For example, in the above-described “indirect lamination method”, after the long fiber mat and the short fiber mat are joined, the binder impregnation treatment may be performed from either side of the mat. In addition, in the case of the above-mentioned “direct lamination method”, since the long fiber mat can be impregnated with the binder when the short fiber mat is manufactured as described later, the subsequent binder impregnation treatment is omitted. Is possible. Alternatively, in the case of the “direct lamination method”, after the laminated sheet material is obtained, the binder may be impregnated from one of the mat sides.
含浸処理において、結合材の含浸量は、1.0〜10.0重量%の範囲であることが好ましい。1.0重量%未満では、無機繊維の離脱防止効果が低下する。また10.0重量%よりも多くなると、排気ガス処理装置の使用時に排出される有機成分の量が増加する。 In the impregnation treatment, the amount of the binder impregnated is preferably in the range of 1.0 to 10.0% by weight. If the amount is less than 1.0% by weight, the effect of preventing the inorganic fibers from detaching is lowered. Moreover, when it exceeds 10.0 weight%, the quantity of the organic component discharged | emitted at the time of use of an exhaust-gas processing apparatus will increase.
なお結合材としては、有機系の結合材、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂などが使用できる。例えばアクリル系(ACM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)樹脂等を用いることができる。 As the binder, an organic binder such as an epoxy resin, an acrylic resin, a rubber resin, or a styrene resin can be used. For example, acrylic (ACM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR) resin, or the like can be used.
このような結合材と水とで調製した水分散液を用いて、スプレー塗布により、長繊維マットに結合材を含浸させる。なお、この処理により、長繊維マット中に添加された余分な添着固形分および水分は、以下のように除去される。 The long fiber mat is impregnated with the binder by spray coating using an aqueous dispersion prepared with such a binder and water. In addition, by this process, the excess adhering solid content and water added to the long fiber mat are removed as follows.
余分な固形分の除去は、例えば真空ポンプ等の吸引装置を用いた吸引法で行われる。また、余分な水分の除去は、長繊維マットを90〜160℃程度の温度で加熱し、および/または40kPa〜100kPaの圧力で圧縮させることにより実施しても良い。 Excess solid content is removed by a suction method using a suction device such as a vacuum pump. The excess water may be removed by heating the long fiber mat at a temperature of about 90 to 160 ° C. and / or compressing it at a pressure of 40 kPa to 100 kPa.
このような工程を経て、無機繊維の平均繊維長が20mm〜120mm程度の長繊維マットを得ることができる。 Through such a process, a long fiber mat having an average fiber length of inorganic fibers of about 20 mm to 120 mm can be obtained.
(短繊維マットの作製)
前述のように、短繊維マットは、抄造法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む短繊維マットを例に説明するが、短繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
(Production of short fiber mat)
As described above, the short fiber mat can be manufactured using a papermaking method. In the following description, a short fiber mat containing a mixture of alumina and silica as inorganic fibers will be described as an example. However, the fiber material of the short fiber mat is not limited to this, and for example, only one of alumina or silica is used. It may be configured. Alternatively, other inorganic fibers may be used.
まず、無機繊維の開繊処理を行う。 First, the opening process of inorganic fiber is performed.
開繊処理は、乾式開繊処理のみの単独で、または乾式開繊処理および湿式開繊処理の2段階処理で実施される。乾式開繊処理では、フェザーミル等の装置が使用され、前述のニードリングシート材が開繊される。一方、湿式開繊処理では、前述の乾式開繊処理によって得られた綿状の乾式開繊繊維が湿式開繊装置に投入され、さらに開繊が行われる。湿式開繊処理には、パルパーまたはミキサー等の湿式開繊装置が使用される。このような開繊処理を経て、開繊された原料繊維を得ることができる。 The opening process is carried out alone or in a two-stage process including a dry opening process and a wet opening process. In the dry opening process, an apparatus such as a feather mill is used to open the above-described needling sheet material. On the other hand, in the wet opening process, the cotton-like dry opening fiber obtained by the above-described dry opening process is put into a wet opening apparatus and further opened. In the wet opening process, a wet opening apparatus such as a pulper or a mixer is used. Opened raw fiber can be obtained through such fiber opening treatment.
次に、この原料繊維750gと、水75000gを、攪拌機に投入し、例えば1〜5分程度撹拌する。次に、この液体に、有機結合材を4wt%〜8wt%程度添加し、1〜5分程度撹拌する。またこの液体に、無機結合材を0.5wt%〜1.0wt%程度添加し、1〜5分程度撹拌する。さらに、この液体に、凝集剤を0.5wt%程度添加し、最大約2分間程度撹拌を行い、原料スラリーを調製する。 Next, 750 g of this raw material fiber and 75000 g of water are put into a stirrer and stirred for about 1 to 5 minutes, for example. Next, about 4 wt% to 8 wt% of an organic binder is added to the liquid and stirred for about 1 to 5 minutes. Moreover, about 0.5 wt%-1.0 wt% of inorganic binder is added to this liquid, and it stirs for about 1 to 5 minutes. Further, about 0.5 wt% of a flocculant is added to this liquid, and the mixture is stirred for about 2 minutes at maximum to prepare a raw material slurry.
無機結合材としては、例えば、アルミナゾルおよび/またはシリカゾル等が使用される。また有機結合材としては、例えば、ゴム系材料、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用され、凝集剤としては、例えばパコール292(シバスペシャリティ(Ciba Specialty Chemicals)社)等が使用される。 As the inorganic binder, for example, alumina sol and / or silica sol is used. Further, as the organic binder, for example, a rubber material, a water-soluble organic polymer compound, a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or the like is used. As the aggregating agent, for example, Pacoll 292 (Ciba Specialty Chemicals) ) Etc. are used.
次に、得られた原料スラリーを所望の形状の成型器に添加し、短繊維マット原料を成形し、さらに脱水を行う。通常の場合、成型器の底部には、ろ過用メッシュ(メッシュ寸法:30メッシュ)が設けられており、成形器内に添加された原料液中の水分は、このろ過用メッシュを通り排出される。従って、このような成型器を使用することにより、短繊維マット原料の成形と脱水を同時に行うことができる。また必要であれば、サクションポンプ、真空ポンプ等を使用して、成型器の下側から、ろ過用メッシュを介して、水分の強制吸引を行っても良い。 Next, the obtained raw material slurry is added to a molding machine having a desired shape, a short fiber mat raw material is formed, and dehydration is further performed. In a normal case, a filtration mesh (mesh size: 30 mesh) is provided at the bottom of the molding machine, and moisture in the raw material liquid added to the molding machine is discharged through the filtration mesh. . Therefore, by using such a molding machine, the short fiber mat raw material can be simultaneously molded and dehydrated. If necessary, moisture may be forcibly sucked from the lower side of the molding machine through a mesh for filtration using a suction pump, a vacuum pump, or the like.
次に、得られた短繊維マット原料を成型器から取り出し、これをプレス器等を用いて、厚さが0.3〜0.5倍程度となるように圧縮すると同時に、例えば90〜150℃の温度で、5分〜1時間、加熱、乾燥させることにより、短繊維マットを得ることができる。 Next, the obtained short fiber mat raw material is taken out from the molding machine, and compressed using a press machine or the like so that the thickness is about 0.3 to 0.5 times. The short fiber mat can be obtained by heating and drying at a temperature of 5 minutes to 1 hour.
なお、得られた短繊維マットを用いて、さらに、前述のような結合材含浸処理を行っても良い。ただし、前述のように、「間接積層法」の場合、このような結合材含浸処理は、短繊維マットと長繊維マットの接合後に実施しても良い。 In addition, you may perform the above-mentioned binder impregnation process using the obtained short fiber mat. However, as described above, in the case of the “indirect lamination method”, such a binder impregnation treatment may be performed after joining the short fiber mat and the long fiber mat.
このような工程を経て、通常、無機繊維の平均繊維長が約0.5mm〜10mmの範囲の短繊維マットを得ることができる。 Through such a process, a short fiber mat having an average fiber length of inorganic fibers in the range of about 0.5 mm to 10 mm can be usually obtained.
(短繊維マットと長繊維マットの一体化)
このようにして製作された短繊維マットおよび長繊維マットを積層、一体化させることにより、本発明によるシート材を得ることができる。
(Integration of short fiber mat and long fiber mat)
The sheet material according to the present invention can be obtained by laminating and integrating the short fiber mat and the long fiber mat thus manufactured.
両マットの一体化には、前述の「間接積層法」または「直接積層法」が利用できる。特に、「直接積層法」の場合には、前述の短繊維マットの製作工程において、成型器の底部に長繊維マットを予め設置しておき、この上に短繊維マットを形成させることにより、両者が積層一体化されたシート材を、短繊維マットの製作工程内で得ることができる。この場合、長繊維マットと短繊維マットをそれぞれ独立に製作して、その後一体化させる場合に比べて、シート材の処理工程を簡略化することができる。 For the integration of both mats, the aforementioned “indirect lamination method” or “direct lamination method” can be used. In particular, in the case of the “direct lamination method”, in the manufacturing process of the short fiber mat described above, a long fiber mat is previously set at the bottom of the molding machine, and the short fiber mat is formed on the long fiber mat. Can be obtained in the production process of the short fiber mat. In this case, the sheet material processing step can be simplified as compared to the case where the long fiber mat and the short fiber mat are independently manufactured and then integrated.
ただし、このような「直接積層法」では、製作されたシート材において、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合性が低下することが危惧される。しかしながら、前述のような、長繊維マット上に短繊維マットを直接積層する方法によって得られたシート材の、長繊維マットと短繊維マットの界面密着性は、「間接積層法」(接着時による接合法)によって製作したシート材の界面密着性と同様、良好であった。また、このシート材の断面観察の結果では、図6に概略を示すように、両マットの界面に、第3の層86(すなわち、前述の界面層)が形成されていることがわかった。この界面層86は、短繊維マットを製作する際に、原料スラリーに添加した結合材が、長繊維との界面で凝縮したものであると予想される。また、この層が接着層としての役割を果たすことにより、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合力が高まるものと考えられる。なお、この界面層86の厚さは、シート材の製造条件にもよるが、約0.05mm〜2mm程度の厚さであった。 However, in such a “direct lamination method”, there is a concern that the bonding property at the interface between the long fiber mat and the short fiber mat is lowered in the manufactured sheet material. However, the interfacial adhesion between the long fiber mat and the short fiber mat of the sheet material obtained by directly laminating the short fiber mat on the long fiber mat as described above is determined by the “indirect lamination method” (depending on the time of bonding). Similar to the interfacial adhesion of the sheet material produced by the joining method). Further, as a result of cross-sectional observation of this sheet material, it was found that the third layer 86 (that is, the above-described interface layer) was formed at the interface between both mats as schematically shown in FIG. The interface layer 86 is expected to be a material in which the binder added to the raw slurry is condensed at the interface with the long fibers when the short fiber mat is manufactured. Further, it is considered that the bonding force at the interface between the long fiber mat and the short fiber mat is increased by the role of this layer as an adhesive layer. The thickness of the interface layer 86 is about 0.05 mm to 2 mm, although it depends on the manufacturing conditions of the sheet material.
図7には、本発明のシート材を使用して、排気ガス処理装置を製造する方法のフロー図を示す。まず、ステップS210では、前述の方法により、長繊維マットと短繊維マットが積層されて構成されたシート材が提供される。次に、ステップS220では、排気ガス処理体に、このシート材が巻回される。このとき、シート材は、長繊維マットの側が外周側となるようにして、排気ガス処理体に巻回される。次に、ステップS230では、シート材が巻回された排気ガス処理体が、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式のいずれかの装着方式により、ケーシング内に収容され、排気ガス処理装置が構成される。 FIG. 7 shows a flowchart of a method for manufacturing an exhaust gas treatment apparatus using the sheet material of the present invention. First, in step S210, a sheet material configured by laminating long fiber mats and short fiber mats by the above-described method is provided. Next, in step S220, the sheet material is wound around the exhaust gas processing body. At this time, the sheet material is wound around the exhaust gas treating body such that the long fiber mat side is the outer peripheral side. Next, in step S230, the exhaust gas processing body around which the sheet material is wound is accommodated in the casing by any one of the press-fitting method, the clamshell method, the tightening method, and the sizing method, and the exhaust gas processing is performed. The device is configured.
以下、各装着方式について図面を用いて説明する。図8、図9、図10および図11は、それぞれ、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式により、保持シール材24が巻回された排気ガス処理体20(以下、「被覆排気ガス処理体」210という)をケーシング内に装着する方法を模式的に示したものである。 Hereinafter, each mounting method will be described with reference to the drawings. 8, FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 respectively show an exhaust gas treating body 20 (hereinafter referred to as “coated exhaust”) in which a holding sealing material 24 is wound by a press-fitting method, a clamshell method, a tightening method and a sizing method. This schematically shows a method of mounting the gas processing body “210”) in the casing.
圧入方式は、被覆排気ガス処理体210を、ケーシング121の開口面の一方から押し込むことにより、被覆排気ガス処理体210を所定の位置に装着して、排気ガス処理装置10を構成する方法である。被覆排気ガス処理体210のケーシング121への挿入を容易にするため、図8に示すように、内孔径が一方から他方に向かって小さくなるように定形され、最小内孔径が、ケーシング121の内径とほぼ同等の寸法になるように調整された圧入冶具230が使用される場合もある。この場合、被覆排気ガス処理体210は、前記圧入冶具230の広内孔径側から挿入され、最小内孔径側を通ってケーシング121内に装着される。 The press-fitting method is a method of configuring the exhaust gas processing apparatus 10 by mounting the coated exhaust gas processing body 210 at a predetermined position by pushing the coated exhaust gas processing body 210 from one of the opening surfaces of the casing 121. . In order to facilitate the insertion of the coated exhaust gas treatment body 210 into the casing 121, the inner hole diameter is shaped so as to decrease from one to the other as shown in FIG. 8, and the minimum inner hole diameter is the inner diameter of the casing 121. In some cases, a press-fitting jig 230 adjusted so as to have substantially the same dimensions as the above is used. In this case, the coated exhaust gas treating body 210 is inserted from the wide inner hole diameter side of the press-fitting jig 230 and is mounted in the casing 121 through the minimum inner hole diameter side.
また、クラムシェル方式では、図9に示すように、相互に向かい合わせた際に、一対のケーシングが完成されるように分割された(例えば、図の例では2分割された)ケーシング部材(122A、122B)が使用される。これらのケーシング部材の一つに被覆排気ガス処理体210を設置してから、残りのケーシング部材を組み合わせ、さらにこれらの部材同士を、例えば、フランジ部220(220A、220B)で溶接してケーシング122を構成することにより、被覆排気ガス処理体210が所定の位置に装着された排気ガス処理装置10を得ることができる。 Further, in the clamshell method, as shown in FIG. 9, when facing each other, the casing member is divided so that a pair of casings are completed (for example, divided into two in the example shown in the figure) (122A 122B) is used. After the coated exhaust gas treating body 210 is installed in one of these casing members, the remaining casing members are combined, and these members are further welded together by, for example, flange portions 220 (220A, 220B) to form the casing 122. By configuring the above, it is possible to obtain the exhaust gas processing apparatus 10 in which the coated exhaust gas processing body 210 is mounted at a predetermined position.
また、巻き締め方式は、図10に示すように、被覆排気ガス処理体210の周囲に、ケーシング部材となる金属板123を巻き付けた後、この金属板123をワイヤロープ等を用いて締め付けて、金属板123を被覆排気ガス処理体210の周囲に所定の面圧で当接させる方式である。最後に金属板123の一方の端部を、他方の端部または下側の金属板123の表面と溶接することにより、被覆排気ガス処理体210がケーシング123内部に装着された排気ガス処理装置10が得られる。 Further, as shown in FIG. 10, the winding method is to wind a metal plate 123 as a casing member around the coated exhaust gas treatment body 210, and then tighten the metal plate 123 using a wire rope or the like. In this method, the metal plate 123 is brought into contact with the periphery of the coated exhaust gas treatment body 210 with a predetermined surface pressure. Finally, one end portion of the metal plate 123 is welded to the other end portion or the surface of the lower metal plate 123, whereby the exhaust gas treatment device 10 in which the covered exhaust gas treatment body 210 is mounted inside the casing 123. Is obtained.
さらに、サイジング方式は、図11に示すように、被覆排気ガス処理体210を、その外径よりも大きな内径の金属シェル124の中に挿入した後、プレス機等により、金属シェル124を外周側から均一に圧縮(サイジング(JIS―z2500―4002))する方式である。サイジング処理により、金属シェル124の内径が所望の寸法に正確に調整されるとともに、被覆排気ガス処理体210を所定の位置に設置することができる。 Further, as shown in FIG. 11, the sizing method includes inserting the coated exhaust gas treating body 210 into the metal shell 124 having an inner diameter larger than the outer diameter, and then using a press or the like to move the metal shell 124 to the outer peripheral side. And uniformly compressing (sizing (JIS-z2500-2002)). By the sizing process, the inner diameter of the metal shell 124 is accurately adjusted to a desired dimension, and the coated exhaust gas processing body 210 can be installed at a predetermined position.
なお、これらの装着方式において使用されるケーシングの材質としては、通常、耐熱合金等の金属が使用される。 In addition, as a material of the casing used in these mounting methods, a metal such as a heat-resistant alloy is usually used.
以上のように、本発明では、無機繊維の平均繊維長がより大きい、すなわちより高強度の第1のマットが、シート材の外周側となるように巻回されるため、厚いシート材を使用しても、周長差の影響を受けにくく、シート材の外周側に亀裂が生じにくくなるという効果が得られる。また、このような効果は、シート材が、長繊維マットの側が外周側となるように、排気ガス処理体に巻回される限り、有効に発揮されるため、シート材に一品製作的な溝を設ける場合とは異なり、シートの製造時の生産性低下を回避することができる。 As described above, in the present invention, since the average fiber length of the inorganic fibers is larger, that is, the first mat having higher strength is wound so as to be on the outer peripheral side of the sheet material, a thick sheet material is used. Even in this case, it is difficult to be affected by the difference in circumferential length, and an effect that cracks are hardly generated on the outer peripheral side of the sheet material can be obtained. In addition, since such an effect is effectively exhibited as long as the sheet material is wound around the exhaust gas treatment body so that the long fiber mat side is the outer peripheral side, a groove that is produced in one piece in the sheet material. Unlike the case where the sheet is provided, it is possible to avoid a decrease in productivity at the time of manufacturing the sheet.
なお、以上の説明では、本発明によるシート材が、長繊維マットと短繊維マットの2層で構成される場合を例に説明した。しかしながら、本発明では、3層以上のマットを積層して、シート材を構成しても良いことは明らかである。すなわち、本発明において、重要なことは、シート材を排気ガス処理体に巻回した際に、最外周側に、平均繊維長の最も長い繊維を含むマットが設けられるように、積層シート材を構成することである。従って、このような態様でシート材が使用された、いかなる排気ガス処理装置も、本発明の範囲に属することに留意する必要がある。 In the above description, the case where the sheet material according to the present invention is composed of two layers of a long fiber mat and a short fiber mat has been described as an example. However, in the present invention, it is obvious that the sheet material may be configured by laminating three or more mats. That is, in the present invention, what is important is that when the sheet material is wound around the exhaust gas treating body, the laminated sheet material is provided so that a mat including the fibers having the longest average fiber length is provided on the outermost peripheral side. Is to configure. Therefore, it should be noted that any exhaust gas treatment apparatus in which the sheet material is used in such a manner belongs to the scope of the present invention.
以下、本発明の効果を実施例により説明する。 The effects of the present invention will be described below with reference to examples.
本発明の効果を検証するため、本発明によるシート材を作製し、各種試験を行った。シート材は、以下の手順により製作した。 In order to verify the effect of the present invention, a sheet material according to the present invention was produced and various tests were performed. The sheet material was manufactured according to the following procedure.
まず最初に、以下の手順により、長繊維マットを作製した。 First, a long fiber mat was produced according to the following procedure.
アルミニウム含有量70g/l、Al/Cl=1.8(原子比)の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナ系繊維の組成がAl2O3:SiO2=72:28となるように、シリカゾルを配合し、アルミナ系繊維の前駆体を形成した。次に、アルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を添加した。さらに、この液を濃縮して紡糸液とし、この紡糸液を用いてブローイング法にて紡糸した。その後アルミナ系繊維の前駆体を折りたたんだものを積層して、アルミナ系繊維の原料シートを製作した。次に、この原料シートに対して、ニードリング処理を行った。ニードリング処理は、それぞれ50個/100cm2のニードルが設置された2組のニードルボードを原料シートの表裏それぞれの面側に配設し、原料シートの両側から行った。これにより、約1個/cm2程度の交絡点密度を有する原料シートが得られた。 Silica sol is added to a basic aluminum chloride aqueous solution having an aluminum content of 70 g / l and Al / Cl = 1.8 (atomic ratio) so that the composition of the alumina fiber is Al 2 O 3 : SiO 2 = 72: 28. Blended to form an alumina fiber precursor. Next, an organic polymer such as polyvinyl alcohol was added to the precursor of the alumina fiber. Further, this solution was concentrated to obtain a spinning solution, and this spinning solution was used for spinning by a blowing method. Thereafter, the precursors of the alumina fibers were folded and laminated to produce an alumina fiber material sheet. Next, a needling process was performed on the raw material sheet. The needling treatment was performed from both sides of the raw material sheet by arranging two sets of needle boards each having 50 needles / 100 cm 2 needles arranged on the front and back surfaces of the raw material sheet. As a result, a raw material sheet having an entanglement point density of about 1 piece / cm 2 was obtained.
その後、得られた原料シートを常温から最高温度1250℃で、1時間、連続焼成し、坪量950g/m2、厚さ4mmの長繊維マットを得た。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約50mmであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は6.2μmであり、最小直径は3.2μmであった。 Thereafter, the obtained raw material sheet was continuously baked at an ordinary temperature to a maximum temperature of 1250 ° C. for 1 hour to obtain a long fiber mat having a basis weight of 950 g / m 2 and a thickness of 4 mm. The average fiber length of the alumina fibers was about 50 mm. Moreover, the average diameter of the alumina fiber was 6.2 μm, and the minimum diameter was 3.2 μm.
次に、以下の手順により、この長繊維マットの上に、直接短繊維マットを作製して、シート材を得た。 Next, a short fiber mat was produced directly on the long fiber mat by the following procedure to obtain a sheet material.
まず、無機繊維が開繊された原料繊維を準備する。本例では、アルミナ:シリカ=72:28の混合比のアルミナ繊維で構成された、原料繊維(以下、「原綿バルク」という)を使用した。 First, raw material fibers in which inorganic fibers are opened are prepared. In this example, raw material fibers (hereinafter referred to as “raw cotton bulk”) composed of alumina fibers having a mixing ratio of alumina: silica = 72: 28 were used.
水79000gに、この原綿バルクを790g加え、攪拌機を用いて、5分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ(ラテックス)を39.5g加えて、5分間撹拌し、その後、無機バインダ(アルミナゾル)を7.9g加えて、さらに5分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤(パコール292)を3.95g加え、1分間撹拌し、原料スラリーを調製した。 790 g of this raw cotton bulk was added to 79000 g of water and stirred for 5 minutes using a stirrer. Next, 39.5 g of an organic binder (latex) was added to this liquid and stirred for 5 minutes, and then 7.9 g of an inorganic binder (alumina sol) was added and further stirred for 5 minutes. Further, 3.95 g of a flocculant (Pacol 292) was added to this solution and stirred for 1 minute to prepare a raw material slurry.
次に、底部にろ過用メッシュ(30メッシュ)を備える縦930×横515×深さ400mmの成型器の底に、前述の長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦930×横515mm×厚さ4mmである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリーの水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを120℃、70kPaで30分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量1750g/m2、厚さ9mmの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約3mmであった。 Next, the above-mentioned long fiber mat was placed on the bottom of a molding machine having a length of 930 × width 515 × depth of 400 mm provided with a filtration mesh (30 mesh) at the bottom. The length of the long fiber mat is 930 × width 515 mm × thickness 4 mm. The raw material slurry was poured from above the long fiber mat, and then dehydrated to form a short fiber mat on the long fiber mat. The dehydration process was performed by forcibly sucking the water of the raw material slurry through the mesh for filtration from the bottom side of the molding machine using a suction pump. Next, the short fiber mat integrated with the long fiber mat was taken out of the molding machine and compressed and dried at 120 ° C. and 70 kPa for 30 minutes. By such a process, a short fiber mat having a basis weight of 1750 g / m 2 and a thickness of 9 mm was formed on the long fiber mat. The average fiber length of the fibers contained in the short fiber mat was about 3 mm.
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ13mm、全体の密度0.21g/cm3のシート材を得た。これを実施例1とする。 Through these steps, a sheet material having an overall thickness of 13 mm and an overall density of 0.21 g / cm 3 was finally obtained. This is Example 1.
実施例1と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、1350g/m2で、厚さは6mmであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約50mmであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は6.2μmであり、最小直径は3.2μmであった。 A long fiber mat was produced in the same manner as in Example 1. However, in this example, the precursor amount of the alumina fiber to be laminated was changed, and the basis weight of the obtained long fiber mat was 1350 g / m 2 and the thickness was 6 mm. The average fiber length of the alumina fibers was about 50 mm. Moreover, the average diameter of the alumina fiber was 6.2 μm, and the minimum diameter was 3.2 μm.
水61000gに、アルミナ:シリカ=72:28の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを610g加え、攪拌機を用いて、5分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ(ラテックス)を30.5g加えて、5分間撹拌し、その後、無機バインダ(アルミナゾル)を6.1g加えて、さらに5分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤(パコール292)を3.05g加え、1分間撹拌し、原料スラリーを調製した。 To 61000 g of water, 610 g of an alumina fiber raw cotton bulk having a mixing ratio of alumina: silica = 72: 28 was added, and the mixture was stirred for 5 minutes using a stirrer. Next, 30.5 g of an organic binder (latex) was added to this liquid and stirred for 5 minutes, and then 6.1 g of an inorganic binder (alumina sol) was added and stirred for another 5 minutes. Further, 3.05 g of a flocculant (Pacol 292) was added to this solution and stirred for 1 minute to prepare a raw material slurry.
次に、底部にろ過用メッシュ(30メッシュ)を備える縦930×横515×深さ400mmの成型器の底に、前述の(坪量1350g/m2の)長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦930×横515mm×厚さ6mmである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを120℃、70kPaで30分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量1350g/m2、厚さ7mmの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約3mmであった。 Next, the above-mentioned long-fiber mat (having a basis weight of 1350 g / m 2 ) was placed on the bottom of a molding machine having a length of 930 × width of 515 × depth of 400 mm provided with a mesh for filtration (30 mesh) at the bottom. The length of the long fiber mat is 930 × length 515 mm × thickness 6 mm. The raw material slurry was poured from above the long fiber mat, and then dehydrated to form a short fiber mat on the long fiber mat. The dehydration treatment was performed by forcibly sucking water in the raw material slurry from the bottom side of the molding machine through the filtration mesh using a suction pump. Next, the short fiber mat integrated with the long fiber mat was taken out of the molding machine and compressed and dried at 120 ° C. and 70 kPa for 30 minutes. By such a process, a short fiber mat having a basis weight of 1350 g / m 2 and a thickness of 7 mm was formed on the long fiber mat. The average fiber length of the fibers contained in the short fiber mat was about 3 mm.
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ13mm、全体の密度0.21g/cm3のシート材を得た。これを実施例2とする。 Through these steps, a sheet material having an overall thickness of 13 mm and an overall density of 0.21 g / cm 3 was finally obtained. This is Example 2.
実施例1と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、950g/m2で、厚さは4mmであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約50mmであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は6.2μmであり、最小直径は3.2μmであった。 A long fiber mat was produced in the same manner as in Example 1. However, in this example, the precursor amount of the alumina-based fibers to be laminated was changed, and the basis weight of the obtained long fiber mat was 950 g / m 2 and the thickness was 4 mm. The average fiber length of the alumina fibers was about 50 mm. Moreover, the average diameter of the alumina fiber was 6.2 μm, and the minimum diameter was 3.2 μm.
水43000gに、アルミナ:シリカ=72:28の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを430g加え、攪拌機を用いて、5分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ(ラテックス)を21.5g加えて、5分間撹拌し、その後、無機バインダ(アルミナゾル)を4.3g加えて、さらに5分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤(パコール292)を2.15g加え、1分間撹拌し、原料スラリーを調製した。 To 43,000 g of water, 430 g of raw cotton bulk of alumina fibers having a mixing ratio of alumina: silica = 72: 28 was added, and the mixture was stirred for 5 minutes using a stirrer. Next, 21.5 g of an organic binder (latex) was added to this liquid and stirred for 5 minutes, and then 4.3 g of an inorganic binder (alumina sol) was added and stirred for another 5 minutes. Further, 2.15 g of a flocculant (Pacol 292) was added to this solution and stirred for 1 minute to prepare a raw slurry.
次に、底部にろ過用メッシュ(30メッシュ)を備える縦930×横515×深さ400mmの成型器の底に、前述の(坪量950g/m2の)長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦930×横515mm×厚さ4mmである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを120℃、70kPaで30分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量950g/m2、厚さ5mmの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約3mmであった。 Next, the above-mentioned long-fiber mat (having a basis weight of 950 g / m 2 ) was placed on the bottom of a molding machine having a length of 930 × width of 515 × depth of 400 mm provided with a mesh for filtration (30 mesh) at the bottom. The length of the long fiber mat is 930 × width 515 mm × thickness 4 mm. The raw material slurry was poured from above the long fiber mat, and then dehydrated to form a short fiber mat on the long fiber mat. The dehydration treatment was performed by forcibly sucking water in the raw material slurry from the bottom side of the molding machine through the filtration mesh using a suction pump. Next, the short fiber mat integrated with the long fiber mat was taken out of the molding machine and compressed and dried at 120 ° C. and 70 kPa for 30 minutes. Through such a process, a short fiber mat having a basis weight of 950 g / m 2 and a thickness of 5 mm was formed on the long fiber mat. The average fiber length of the fibers contained in the short fiber mat was about 3 mm.
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ9mm、全体の密度0.21g/cm3のシート材を得た。これを実施例3とする。 Through these steps, a sheet material having an overall thickness of 9 mm and an overall density of 0.21 g / cm 3 was finally obtained. This is Example 3.
水122000gに、アルミナ:シリカ=72:28の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを1220g加え、攪拌機を用いて、5分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ(ラテックス)を61g加えて、5分間撹拌し、その後、無機バインダ(アルミナゾル)を12.2g加えて、さらに5分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤(パコール292)を6.1g加え、1分間撹拌し、原料スラリーを調製した。 To 122,000 g of water, 1220 g of a raw cotton bulk of alumina fiber having a mixing ratio of alumina: silica = 72: 28 was added and stirred for 5 minutes using a stirrer. Next, 61 g of an organic binder (latex) was added to this liquid and stirred for 5 minutes, and then 12.2 g of an inorganic binder (alumina sol) was added and further stirred for 5 minutes. Further, 6.1 g of a flocculant (Pacol 292) was added to this solution and stirred for 1 minute to prepare a raw material slurry.
次に、底部にろ過用メッシュ(30メッシュ)を備える縦930×横515×深さ400mmの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを120℃、70kPaで30分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量2700g/m2、厚さ13mm、全体の密度0.21g/cm3の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約3mmであった。これを比較例1とする。 Next, the above raw material slurry is injected from above into a molding machine having a length of 930 × width 515 × depth of 400 mm, which is provided with a filtration mesh (30 mesh) at the bottom, and then subjected to a dehydration treatment, whereby short fibers A mat was formed. The dehydration treatment was performed by forcibly sucking water in the raw material slurry from the bottom side of the molding machine through the filtration mesh using a suction pump. Next, this short fiber mat was taken out from the molding machine and compressed and dried at 120 ° C. and 70 kPa for 30 minutes. By such a process, a single-layer sheet material consisting of only short fiber mats and having a basis weight of 2700 g / m 2 , a thickness of 13 mm, and an overall density of 0.21 g / cm 3 was obtained. The average fiber length of the fibers contained in the single layer sheet material was about 3 mm. This is referred to as Comparative Example 1.
水86000gに、アルミナ:シリカ=72:28の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを860g加え、攪拌機を用いて、5分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ(ラテックス)を43g加えて、5分間撹拌し、その後、無機バインダ(アルミナゾル)を8.6g加えて、さらに5分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤(パコール292)を4.3g加え、1分間撹拌し、原料スラリーを調製した。 To 86000 g of water, 860 g of raw fiber bulk of alumina fiber having a mixing ratio of alumina: silica = 72: 28 was added and stirred for 5 minutes using a stirrer. Next, 43 g of an organic binder (latex) was added to this liquid and stirred for 5 minutes, and then 8.6 g of an inorganic binder (alumina sol) was added and stirred for another 5 minutes. Further, 4.3 g of a flocculant (Pacol 292) was added to this solution and stirred for 1 minute to prepare a raw material slurry.
次に、底部にろ過用メッシュ(30メッシュ)を備える縦930×横515×深さ400mmの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを120℃、70kPaで30分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量1900g/m2、厚さ9mm、全体の密度0.21g/cm3の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約3mmであった。これを比較例2とする。 Next, the above raw material slurry is injected from above into a molding machine having a length of 930 × width 515 × depth of 400 mm, which is provided with a filtration mesh (30 mesh) at the bottom, and then subjected to a dehydration treatment, whereby short fibers A mat was formed. The dehydration treatment was performed by forcibly sucking water in the raw material slurry from the bottom side of the molding machine through the filtration mesh using a suction pump. Next, this short fiber mat was taken out from the molding machine and compressed and dried at 120 ° C. and 70 kPa for 30 minutes. By such a process, a single-layer sheet material having a basis weight of 1900 g / m 2 , a thickness of 9 mm, and an overall density of 0.21 g / cm 3 made of only a short fiber mat was obtained. The average fiber length of the fibers contained in the single layer sheet material was about 3 mm. This is referred to as Comparative Example 2.
実施例1乃至3に係る積層状シート材ならびに比較例1および2に係る単層シート材の坪量、厚さ、密度を表1に示す。なおこの表には、各シート材に含まれる、長繊維マットと短繊維マットのそれぞれの坪量、厚さ、密度も示されている。 Table 1 shows the basis weight, thickness, and density of the laminated sheet materials according to Examples 1 to 3 and the single-layer sheet materials according to Comparative Examples 1 and 2. In this table, the basis weight, thickness, and density of the long fiber mat and the short fiber mat included in each sheet material are also shown.
次に、前述の方法で製作した各シート材を用いて、巻付試験を行った。巻付試験では、各シート材を外径が5インチの円柱に巻き付けて、前述のように、端部同士を嵌合し固定した際に、シート材に亀裂が生じるかどうかを目視で評価した。なお、実施例1乃至3に係るシート材では、長繊維マットの側が外周側となるようにして、円柱に巻き付けた。
Next, a winding test was performed using each sheet material manufactured by the above-described method. In the winding test, each sheet material was wound around a cylinder having an outer diameter of 5 inches, and when the ends were fitted and fixed as described above, whether or not the sheet material cracked was visually evaluated. . In addition, in the sheet | seat material which concerns on Examples 1 thru | or 3, it wound around the cylinder so that the side of the long fiber mat might be the outer peripheral side.
[試験結果]
各シート材に対して得られた巻付試験の結果をまとめて表1に示す。また、図12および13には、それぞれ、試験後の実施例1および比較例1に係るシート材の状況を撮影した写真を示す。巻付試験の結果、実施例1〜3のシート材では、巻付試験後のシート材に、亀裂は生じなかった。一方、比較例1および2に係る単層シート材では、巻付試験後に、外周側に亀裂が生じた。このように、本発明による長繊維マットと短繊維マットを積層させたシート材は、厚さが厚くなっても、十分な強度を有することが確認された。
[Test results]
Table 1 summarizes the results of the winding test obtained for each sheet material. FIGS. 12 and 13 show photographs taken of the situation of the sheet materials according to Example 1 and Comparative Example 1 after the test, respectively. As a result of the winding test, in the sheet materials of Examples 1 to 3, no crack occurred in the sheet material after the winding test. On the other hand, in the single-layer sheet material according to Comparative Examples 1 and 2, a crack occurred on the outer peripheral side after the winding test. As described above, it was confirmed that the sheet material obtained by laminating the long fiber mat and the short fiber mat according to the present invention has sufficient strength even when the thickness is increased.
本発明のシート材は、車両用排気ガス処理装置等に利用することができる。 The sheet material of the present invention can be used for a vehicle exhaust gas treatment device or the like.
2 導入管
4 排気管
10 排気ガス処理装置
12 ケーシング
20 排気ガス処理体
24 保持シール材
30 シート材
50 嵌合凸部
60 嵌合凹部
82 第1のマット(長繊維マット)
84 第2のマット(短繊維マット)
86 第3の層(界面層)
121、122、123、124 ケーシング
210 被覆排気ガス処理体。
2 Introduction pipe 4 Exhaust pipe 10 Exhaust gas treatment device 12 Casing 20 Exhaust gas treatment body 24 Holding sealing material 30 Sheet material 50 Fitting convex part 60 Fitting concave part 82 First mat (long fiber mat)
84 Second mat (short fiber mat)
86 Third layer (interface layer)
121, 122, 123, 124 Casing 210 Coated exhaust gas treatment body.
Claims (14)
前記第1の無機繊維の平均繊維長は、前記第2の無機繊維の平均繊維長よりも長く、
当該保持シール材は、前記第1のマットが最外周側となるようにして、前記排気ガス処理体に巻き回されることを特徴とする保持シール材。 A holding sealing material formed by laminating at least two mats, a first mat containing a first inorganic fiber and a second mat containing a second inorganic fiber, and wound around an exhaust gas treating body Because
The average fiber length of the first inorganic fibers is rather long than the average fiber length of the second inorganic fibers,
The holding sealing material is wound around the exhaust gas processing body such that the first mat is on the outermost peripheral side .
第1の無機繊維を含む第1のマットを提供する第1のステップと、
前記第1の無機繊維を含む第1のマットの上に、第2の無機繊維を含む第2のマットを積層する第2のステップと、
を有し、
前記第1の無機繊維の平均繊維長は、前記第2の無機繊維の平均繊維長よりも長く、
前記保持シール材は、前記第1のマットが最外周側となるようにして、前記排気ガス処理体に巻き回されることを特徴とする保持シール材の製造方法。 A method for producing a holding sealing material in which at least two mats are laminated and wound around an exhaust gas treating body ,
Providing a first mat comprising a first inorganic fiber;
A second step of laminating a second mat containing a second inorganic fiber on the first mat containing the first inorganic fiber;
Have
The average fiber length of the first inorganic fibers is rather long than the average fiber length of the second inorganic fibers,
The method of manufacturing a holding sealing material, wherein the holding sealing material is wound around the exhaust gas treating body such that the first mat is on the outermost peripheral side .
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