JP7555781B2 - 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 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

国際公開第２０１４／１６８０８９号 特表２０１８－５０５９８４号公報 特開平４－２８８３８８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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／ｍ^２であること好ましく、１０００～３５００ｇ／ｍ^２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／ｍ^２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／ｍ^２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。

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／ｃｍ^３であることが好ましく、０．１０～０．２５ｇ／ｃｍ^３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／ｃｍ^３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／ｃｍ^３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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^３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。

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。

＜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。

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／ｃｍ^３となるように、巻付体４６を金属ケーシング５０に圧入する。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^２（２００個／ｉｎｃｈ^２）、好ましい上限は、９３．０個／ｃｍ^２（６００個／ｉｎｃｈ^２）である。また、より好ましい下限は、３８．８個／ｃｍ^２（２５０個／ｉｎｃｈ^２）、より好ましい上限は、７７．５個／ｃｍ^２（５００個／ｉｎｃｈ^２）である。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

（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。

（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、Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝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。

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／ｃｍ^２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。

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／ｃｍ^３であり、目付量が１５００ｇ／ｍ^２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。

（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。

（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。

（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。

（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。

＜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／ｃｍ^３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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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／ｃｍ^３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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

（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。

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

Claims (22)

1. シート状かつ単層の無機繊維集合体と、
   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。
2. 前記無機シート材は、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種の金属からなる請求項１に記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
3. 前記無機シート材は、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る請求項１に記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
4. 前記無機シート材は、通気性を有する材料からなる請求項１～３のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
5. 前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、前記無機繊維集合体が密度０．３ｇ／ｃｍ^３となるまで圧縮し、２０分緩和後の前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％以上である請求項１～４のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
6. 前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、前記第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、前記第１側面と対向する第２側面とを有している請求項１～５のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
7. 前記無機シート材は、少なくとも前記第１主面、前記第２主面、前記第１側面及び前記第２側面のいずれかの一部に配置されている請求項６に記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
8. 前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る請求項１～７のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
9. 前記無機シート材は、前記貫通孔の内壁に配置されている請求項８に記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
10. 前記無機シート材付き無機繊維集合体は、
    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。
11. 前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、前記第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、前記第１側面と対向する第２側面とを有しており、
    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／ｃｍ^３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。
12. 前記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請求項１～５のいずれかに記載の無機シート材付き無機繊維集合体。
13. 請求項１～１２のいずれかに記載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。
14. さらに、前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、
    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。
15. 前記バインダ添着工程の後、前記乾燥工程を行い、その後、前記無機シート材配置工程を行う請求項１４に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。
16. 前記バインダ添着工程の後、前記無機シート材配置工程を行い、その後、前記乾燥工程を行う請求項１４に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。
17. 前記無機シート材配置工程の後、前記バインダ添着工程を行い、その後、前記乾燥工程を行う請求項１４に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。
18. 前記バインダ添着工程と前記無機シート材配置工程とを同時に行い、その後、前記乾燥工程を行う請求項１４に記載の無機シート材付き無機繊維集合体の製造方法。
19. 請求項１～１２のいずれかに記載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、
    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。
20. 前記抄造工程の後、前記無機繊維集合体を乾燥する乾燥工程を行い、
    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。
21. 前記抄造工程の後、前記無機シート材配置工程を行い、
    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。
22. 前記抄造工程では、前記無機シート材の上に前記無機繊維－バインダ混合液を配置してから、前記無機繊維－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、
    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。

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