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技術 保持材及びその製造方法、並びに、汚染コントロール装置

出願人 スリーエムイノベイティブプロパティズカンパニー
発明者 酒匂健二
出願日 2018年8月30日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-161048
公開日 2020年3月5日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-033935
状態 未査定
技術分野 繊維製品の化学的、物理的処理 排気の後処理
主要キーワード 各保持材 溝状構造 最大隙間 滑車ブロック 波状パターン ポリビニルエステル樹脂 金属製ケーシング ファイバ片
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

汚染コントロール装置の製造工程において汚染コントロール要素外周面巻き付けやすく且つ保持力を改善できる表面を有する保持材を提供する。

解決手段

本開示の保持材は、汚染コントロール要素の外周面上に巻き付けられるものであり、第1の無機繊維を少なくとも含むシート状の本体部と、本体部の少なくとも一方の面に設けられており、少なくとも無機材料を含む第1の材料が第1の無機繊維に付着している第1の領域とを備え、本体部の巻き方向に沿って、第1の領域と、第1の材料が付着していない又は第1の領域よりも第1の材料の付着量が少ない第2の領域とが交互に繰り返して存在する部分を有する。

概要

背景

自動車エンジンからの排気ガスは、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等を含む。ディーゼルエンジンから排出される排気ガスは、更にスス等のパティキュレートマターも含んでいる。これらを除去するための手段として、セラミック触媒コンバーターディーゼルパーティキュレートフィルターDPF)を用いた排気ガス浄化システムが知られている。また、ガソリンパーティキュレートフィルター(GPF)の搭載も検討されている。これらのデバイスは一般には汚染コントロール装置と呼ばれる。

一般的に、汚染コントロール装置(例えば、セラミック触媒コンバーター)は、汚染コントロール要素(例えば、ハニカム状セラミック触媒担体)と、汚染コントロール要素を収容する金属製ケーシングと、汚染コントロール要素の外周面ケーシング内面との隙間に充填される保持材とを備える。保持材は、汚染コントロール要素をケーシング内に保持し、衝撃、振動等による機械的なショックが汚染コントロール要素に不用意に加わるのを防止する。保持材は、ケーシング内における汚染コントロール要素の移動及び破壊を防止し、汚染コントロール要素の動作寿命期間において、望ましい効果を提供する。このタイプの保持材は、一般的にはマウンティング材とも呼ばれている。これらの保持材は通常、単層又は複数層からなるマット状であり、汚染コントロール要素に巻き付けて使用される。

特許文献1は、触媒担持されたモノリスと、モノリスを収容するケーシングと、モノリスとケーシングとの隙間に介装される保持材とから構成された触媒コンバーターであって、モノリスに接触する側の保持材の表面に、保持材の巻回方向に直交する溝が多数設けられていることを特徴とする触媒コンバーターを開示する。特許文献1によれば、保持材の特定の表面に多数の溝を設けることで、モノリスに対して保持材を容易に巻回でき、そして、モノリスに対する保持材の密着性を一層高めることができるとされている(特許文献1の[0037]参照)。特許文献2は特定の表面に溝状構造を有する保持シール材を開示する。特許文献3は格子状の溝が形成された表面を有する保持シール材を開示する。

概要

汚染コントロール装置の製造工程において汚染コントロール要素の外周面に巻き付けやすく且つ保持力を改善できる表面を有する保持材を提供する。本開示の保持材は、汚染コントロール要素の外周面上に巻き付けられるものであり、第1の無機繊維を少なくとも含むシート状の本体部と、本体部の少なくとも一方の面に設けられており、少なくとも無機材料を含む第1の材料が第1の無機繊維に付着している第1の領域とを備え、本体部の巻き方向に沿って、第1の領域と、第1の材料が付着していない又は第1の領域よりも第1の材料の付着量が少ない第2の領域とが交互に繰り返して存在する部分を有する。

目的

保持材は、ケーシング内における汚染コントロール要素の移動及び破壊を防止し、汚染コントロール要素の動作寿命期間において、望ましい効果を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

汚染コントロール要素外周面上に巻き付けられる保持材であって、第1の無機繊維を少なくとも含むシート状の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の面に設けられており、少なくとも無機材料を含む第1の材料が前記第1の無機繊維に付着している第1の領域と、を備え、前記本体部の巻き方向に沿って、前記第1の領域と、前記第1の材料が付着していない又は前記第1の領域よりも前記第1の材料の付着量が少ない第2の領域とが交互に繰り返して存在する部分を有する、保持材。

請求項2

前記第1の領域が前記面において規則的パターンをなすように形成されている、請求項1に記載の保持材。

請求項3

前記第2の領域が前記本体部の幅方向の一方の端から他方の端まで連続して形成されている、請求項1又は2に記載の保持材。

請求項4

前記第1の領域が前記本体部の幅方向の一方の端から他方の端まで連続して形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の保持材。

請求項5

前記第1の領域がストライプ状のパターンをなすように形成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の保持材。

請求項6

前記第2の領域が格子状のパターンをなすように形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の保持材。

請求項7

前記第1の領域が格子状のパターンをなすように形成されている、請求項1,2及び4のいずれか一項に記載の保持材。

請求項8

前記第1の領域がブラックライト照射によって発光する物質を含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の保持材。

請求項9

前記第1の領域が文字及び/又はマークによって形成されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載の保持材。

請求項10

前記第1の領域が前記第2の領域と異なる色である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の保持材。

請求項11

前記第1の材料が前記第1の無機繊維と異なるアスペクト比を有する第2の無機繊維を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の保持材。

請求項12

前記第1の材料が無機粒子を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の保持材。

請求項13

前記第1の材料が無機接着剤を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の保持材。

請求項14

前記第1の材料が有機バインダを含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の保持材。

請求項15

ケーシングと、前記ケーシング内に設置された汚染コントロール要素と、前記ケーシングと前記汚染コントロール要素との間に配置された請求項1〜14のいずれか一項に記載の保持材と、を備える汚染コントロール装置

請求項16

前記保持材は、少なくとも、前記ケーシングの内面と接する面に前記第1の領域を備える、請求項15に記載の汚染コントロール装置。

請求項17

前記保持材は、少なくとも、前記汚染コントロール要素の外周面と接する面に前記第1の領域を備える、請求項15に記載の汚染コントロール装置。

請求項18

請求項1〜14のいずれか一項に記載の保持材の製造方法であって、前記本体部を準備する工程と、前記本体部の少なくとも一方の面に前記第1の領域を設ける工程と、を含む、保持材の製造方法。

技術分野

0001

本開示は、保持材及びその製造方法、並びに、汚染コントロール装置に関する。

背景技術

0002

自動車エンジンからの排気ガスは、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)等を含む。ディーゼルエンジンから排出される排気ガスは、更にスス等のパティキュレートマターも含んでいる。これらを除去するための手段として、セラミック触媒コンバーターディーゼルパーティキュレートフィルターDPF)を用いた排気ガス浄化システムが知られている。また、ガソリンパーティキュレートフィルター(GPF)の搭載も検討されている。これらのデバイスは一般には汚染コントロール装置と呼ばれる。

0003

一般的に、汚染コントロール装置(例えば、セラミック触媒コンバーター)は、汚染コントロール要素(例えば、ハニカム状セラミック触媒担体)と、汚染コントロール要素を収容する金属製ケーシングと、汚染コントロール要素の外周面ケーシング内面との隙間に充填される保持材とを備える。保持材は、汚染コントロール要素をケーシング内に保持し、衝撃、振動等による機械的なショックが汚染コントロール要素に不用意に加わるのを防止する。保持材は、ケーシング内における汚染コントロール要素の移動及び破壊を防止し、汚染コントロール要素の動作寿命期間において、望ましい効果を提供する。このタイプの保持材は、一般的にはマウンティング材とも呼ばれている。これらの保持材は通常、単層又は複数層からなるマット状であり、汚染コントロール要素に巻き付けて使用される。

0004

特許文献1は、触媒担持されたモノリスと、モノリスを収容するケーシングと、モノリスとケーシングとの隙間に介装される保持材とから構成された触媒コンバーターであって、モノリスに接触する側の保持材の表面に、保持材の巻回方向に直交する溝が多数設けられていることを特徴とする触媒コンバーターを開示する。特許文献1によれば、保持材の特定の表面に多数の溝を設けることで、モノリスに対して保持材を容易に巻回でき、そして、モノリスに対する保持材の密着性を一層高めることができるとされている(特許文献1の[0037]参照)。特許文献2は特定の表面に溝状構造を有する保持シール材を開示する。特許文献3は格子状の溝が形成された表面を有する保持シール材を開示する。

先行技術

0005

特開平10−337480号公報
特開2007−332922号公報
特開2017−31869号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本開示は、汚染コントロール装置の製造工程において汚染コントロール要素の外周面に巻き付けやすく且つ保持力を改善可能な表面を有する保持材を提供することを目的とする。また、本開示は、保持材の製造方法、並びに、保持材を備える汚染コントロール装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本開示の一側面に係る保持材は、汚染コントロール要素の外周面上に巻き付けられるものであり、第1の無機繊維を少なくとも含むシート状の本体部と、本体部の少なくとも一方の面に設けられており、少なくとも無機材料を含む第1の材料が第1の無機繊維に付着している第1の領域とを備え、本体部の巻き方向に沿って、第1の領域と、第1の材料が付着していない又は第1の領域よりも第1の材料の付着量が少ない第2の領域とが交互に繰り返して存在する部分を有する。

0008

本開示の一側面に係る汚染コントロール装置は、ケーシングと、ケーシング内に設置された汚染コントロール要素と、ケーシングと汚染コントロール要素との間に配置された上記保持材とを備える。

0009

本開示の一側面に係る保持材の製造方法は、保持材の本体部を準備する工程と、本体部の少なくとも一方の面に第1の領域を設ける工程とを含む。

発明の効果

0010

本開示によれば、汚染コントロール装置の製造工程において汚染コントロール要素の外周面に巻き付けやすく且つ保持力を改善できる表面を有する保持材が提供される。また、本開示によれば、保持材の製造方法、並びに、保持材を備える汚染コントロール装置が提供される。

図面の簡単な説明

0011

図1は本開示に係る保持材の一実施形態を示す斜視図である。
図2図1のII−II線に沿った模式断面図である。
図3は本開示に係る汚染コントロール装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図4(a)〜図4(c)は保持材の他の実施形態をそれぞれ示す上面図である。
図5(a)〜図5(c)は保持材の他の実施形態をそれぞれ示す上面図である。
図6は保持材の静止摩擦係数を測定するための装置を模式的に示す断面図である。

0012

本実施形態に係る保持材は、汚染コントロール要素の外周面上に巻き付けられるものであり、第1の無機繊維を少なくとも含むシート状の本体部と、本体部の少なくとも一方の面に設けられており、少なくとも無機材料を含む第1の材料が第1の無機繊維に付着している第1の領域とを備え、本体部の巻き方向に沿って、第1の領域と、第1の材料が付着していない又は第1の領域よりも第1の材料の付着量が少ない第2の領域とが交互に繰り返して存在する部分を有する。本実施形態に係る保持材によれば、少なくとも無機材料が付着している第1の領域が静止摩擦係数を向上させ、あるいは接着性を付与することで保持力の改善に寄与し得る。また、例えば、第1の領域が第2の領域と比較して硬くても、巻き方向に第1の領域と第2の領域が交互に繰り返して存在しているため、汚染コントロール要素の外周面に巻き付けやすさを十分に維持できる。

0013

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。

0014

図1は、保持材の一例を示す斜視図である。図2図1のII−II線に沿った模式断面図である。保持材10は、円柱又は楕円柱外形を有する汚染コントロール要素30を巻回してケーシング20内に保持するためのものである(図3参照)。保持材10は、汚染コントロール要素30の外周の長さに応じた長さを有する。保持材10は、例えば、一端に凸部10aを有し、他端に凹部10bを有しており、汚染コントロール要素30に保持材10を巻き付けたときに、互いに凸部10aと凹部10bが嵌合する形状を有する。なお、嵌合の形状等は特に限定されず、L字型等の他の形態をとることもできる。

0015

保持材10は、シート状の本体部1と、本体部1の面F1に設けられた第1の領域R1と、二つの第1の領域R1の間の第2の領域R2とを備える。シート状の本体部1は、第1の無機繊維を少なくとも含む。第1の領域R1は、本体部1を構成する第1の無機繊維に第1の材料が付着している領域である。第2の領域は、第1の材料が付着していない又は第1の領域R1よりも第1の材料の付着量が少ない領域である。第1の領域R1と第2の領域R2は、本体部1の巻き方向(図1に示す矢印Aの方向)に沿って交互に繰り返して存在している。

0016

本実施形態においては、図1に示すように、第1の領域R1がストライプ状のパターンをなすように形成されている。すなわち、第1の領域R1が面F1において規則的パターンをなすように形成されており且つ第1の領域R1及び第2の領域R2の両方が本体部1の幅方向(矢印Aの方向と直交する方向)の一方の端から他方の端まで連続して形成されている。ストライプの幅及びピッチは、保持材10のサイズあるいは保持材に求められる柔軟性に応じて適宜設定すればよい。本発明者らの検討によると、第1の領域R1がストライプ状である場合、面F1の面積を基準として、第1の領域R1の面積割合は、例えば、15〜90%であり、15〜80%又は20〜70%であってもよい。

0017

本体部1は主に無機繊維(第1の無機繊維)によって構成されている。本体部1の厚さは、例えば、約5〜約15mm程度である。本体部1を構成する無機繊維の具体例として、ガラス繊維セラミック繊維炭素繊維炭化ケイ素繊維及びホウ素繊維が挙げられ、必要であれば他の無機繊維が使用されてもよい。無機繊維として、上記から選ばれる一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用してもよく、複合繊維としてもよい。これらの中で特に好ましいのは、アルミナ繊維シリカ繊維、及びアルミナ−シリカ繊維のようなセラミック繊維である。セラミック繊維は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて使用してもよく、複合繊維としてもよい。

0018

本体部1は、出発物質としての無機繊維及び有機バインダを任意の添加剤と混合し、その後、無機繊維の開繊スラリーの調製、製紙による成形、及び型の加圧などの工程を連続して行うことで得られる。湿式法湿式積層法)の詳細については、国際公開第2004/061279号及び米国特許第6051193号明細書を参考にすることができる。なお、有機バインダの種類及びその使用量は特に限定されない。例えば、ラテックスの形態で提供されるアクリル樹脂スチレンブタジエン樹脂アクリロニトリル樹脂ポリウレタン樹脂天然ゴムポリ酢酸ビニル樹脂などを有機バインダとして使用することができる。あるいは、不飽和ポリエステル樹脂エポキシ樹脂ポリビニルエステル樹脂などの可撓性熱可塑性樹脂を有機バインダとして用いてもよい。

0019

第1の領域R1は、本体部1の無機繊維に第1の材料が付着している領域である。第1の領域R1に含まれる第1の材料の単位面積量は、例えば、1〜50g/m2であり、2〜40g/m2又は5〜30g/m2であってもよい。第1の領域R1における第1の材料の量は保持材10に求められる静止摩擦係数の大きさ又は接着性に応じて適宜設定すればよい。第1の材料は少なくとも無機材料を含む。無機材料としては、無機粒子、無機繊維(第2の無機繊維)、無機接着剤が挙げられる。これらの材料は一種を単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。

0020

無機粒子としては、金属酸化物、窒化物及び炭化物粒子が挙げられる。耐熱性を有する金属酸化物の好ましい例には、シリカ、アルミナ、ムライトジルコニアマグネシア、及びチタニアが挙げられるが、これらに限定されない。他の好適な材料の例には、窒化ホウ素及び炭化ホウ素が挙げられる。それらの材料からなる粒子は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせ使用してもよい。

0021

無機粒子は、無機材料の種類及び所望の摩擦改善効果に対応して多様な粒径により使用されることができる。無機粒子が約1〜100nmの平均粒径を有することが通常好ましい。無機粒子の平均粒径が1nm以上であれば摩擦増加効果が奏される。他方、無機粒子の平均粒径が100nm以下であれば摩擦増加効果が奏されるとともに、本体部1から剥がれ落ちることを十分に抑制できる。無機粒子の平均粒径は、より好ましくは、約10〜80nmの範囲内であり、更に好ましくは、約20〜50nmの範囲内である。無機粒子(無機コロイド粒子)については、国際公開第2007/030410号を参考にすることができる。

0022

無機繊維(第2の無機繊維)としては、金属酸化物、窒化物及び炭化物の繊維が挙げられる。無機繊維の直径は、約1nm〜約15nmであってよく、例えば、約1nm以上、約2nm以上、もしくは約3nm以上であり、約15nm以下、約8nm以下、もしくは約5nm以下であってもよい。直径が約1nm以上の無機繊維はこれよりも細い無機繊維と比較して入手しやすいという利点がある。これに加え、汚染コントロール装置の製造時に、ファイバ片飛散を抑制できる傾向にある。他方、直径が約15nm以下の無機繊維はこれよりも太い無機繊維と比較して汚染コントロール装置の製造時に、ファイバ片の発生自体を抑制できる傾向にある。無機繊維の平均長さは、例えば、約500〜約5000nmであり、約1000〜約4000nm又は約1400〜約3000nmであってもよい。

0023

無機繊維の直径(平均直径)及び平均長さ(平均繊維長)は、顕微鏡写真像(TEM像SEM像等)からランダムに抽出した繊維の太さ及び長さを、例えば、50以上の測定し、その平均値を算出することで求めることができる。無機繊維のアスペクト比は平均長さの値を直径の値で除すことによって算出される。

0024

第2の無機繊維は、本体部1を構成する第1の無機繊維と異なるアスペクト比とを有していてもよい。第2の無機繊維のアスペクト比は、例えば、約60〜約2000であり、約100〜約1500又は約300〜約800であってもよい。アスペクト比が約60以上の無機繊維はこれよりもアスペクト比が小さい無機繊維と比較して汚染コントロール装置の製造時に、ファイバ片の飛散を抑制できる傾向にある。他方、アスペクト比が約2000以下の無機繊維はこれよりもアスペクト比が大きい無機繊維と比較して入手しやすいという利点がある。無機繊維については、特願2017−210815号の明細書を参考にすることができる。

0025

無機接着剤は加熱されることによって接着性を発現する材料である。無機接着剤は、加熱による他の部材との反応物生成による接着のみならず、加熱により無機接着剤が流動性を発揮し、接触面である他の部材の表面に侵入し、アンカー効果による接着(固着状態)を生じるものも含む。接着性を発現する温度に限定はないが、例えば、200℃以上、300℃以上、あるいは600℃以上で接着性を発現する。例えば、保持材10が二つの部材によって挟まれた状態とし、保持材10を600℃の温度条件下に1時間にわたって放置された後において、保持材10が他の部材に対して接着性を発現する。接着性を発現することで、保持材10の実質的な保持力は効果的に改善できる。

0026

無機接着剤としては、アルカリ金属塩アルカリ土類金属塩及びリン酸塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の塩が挙げられる。アルカリ金属塩の具体例としては、ケイ酸ナトリウムケイ酸カリウム及びケイ酸リチウム等のアルカリ金属ケイ酸塩が挙げられる。アルカリ土類金属塩の具体例として、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸カルシウム等のアルカリ土類金属ケイ酸塩が挙げられる。リン酸塩の具体例として、リン酸アルミニウムリン酸マグネシウム及びリン酸カルシウムが挙げられる。これらの成分は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。

0027

第1の材料は有機バインダを更に含んでもよい。有機バインダとしては、ラテックスの形態で提供されるアクリル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリウレタン樹脂、天然ゴム、ポリ酢酸ビニル樹脂が挙げられる。あるいは、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルエステル樹脂などの可撓性熱可塑性樹脂を有機バインダとして用いてもよい。なお、第1の材料が有機バインダを含むことで、ファイバ片の飛散を抑制できる傾向にある。

0028

第1の領域R1の色は、視認性の観点から、第2の領域R2と異なる色であってもよい。例えば、第1の領域R1を形成するための液にインクを配合することで、第1の領域R1が視認可能となる。あるいは、第1の領域R1がブラックライト照射によって発光する物質を含有していてもよい。この場合、保持材10の製造後の検査工程においてブラックライを使用することで、第1の領域R1が形成されているか否かを容易に確認できる。

0029

保持材10の製造方法は、本体部1を準備する工程と、本体部1の少なくとも一方の面F1に第1の領域R1を設ける工程とを含む。上記製造方法によれば、本体部1の少なくとも一方の面F1に第1の領域R1が形成された保持材10を得ることができる。

0030

なお、本体部1として、有機バインダ及び/又は及び無機微粒子を含む無機繊維からなるマットを使用する場合、第1の領域R1の形成に先立ち、以下の工程を実施すればよい。
(a)無機繊維からなるマットに、有機バインダ及び/又は無機微粒子を含有するコロイド溶液含浸させる工程。
(b)コロイド溶液が含浸されたマットを乾燥することによって本体部1を得る工程。

0031

工程(a)は、マットの内部において、無機微粒子を含む場合は、その量が、本体部1の全質量を基準として約1〜約10質量%となるように、コロイド溶液の組成を調整することが好ましい。無機微粒子の量が約1質量%以上であることで十分な面圧が得られやすく、約10質量%以下であることで、保持材10を汚染コントロール要素に巻回させるのに十分な柔軟性が得られやすい。

0032

工程(b)としては、工程(a)により得られたマットを乾燥できるものであればよい。例えば、工程(a)により得られたマットを、約80〜約250℃に設定した温風乾燥機の中で約10〜約180分間乾燥させてもよい。

0033

第1の領域R1の形成に用いる液は、第1の材料と、必要に応じて配合される成分(例えば、インク)と、水(分散媒)とを含むものである。第1の領域R1の形成は、例えば、スプレーコーティングロールコーティングフィルム転写及びカーテンコーティングなどによって実施すればよい。第2の領域R2に液が塗布されないようにするには、第2の領域R2に相当する領域にマスキングテープ等を用いてマスキング事前に施せばよい。

0034

第1の領域R1における単位面積当たりの塗布量(固形分質量)は、例えば、約1〜約50g/m2であり、約2〜約40g/m2又は約5〜約30g/m2であってもよい。塗布後の乾燥工程を実施することによって、水分を揮発させてもよい。例えば、液がパターンをなすように塗布された本体部1を、約80〜約250℃に設定した温風乾燥機の中で約10〜約180分間乾燥させればよい。これにより、本体部1の表面に第1の領域R1が形成される。

0035

第1の領域R1を形成する工程を複数の工程に分けて実施してもよい。すなわち、第1の領域R1の形成方法は、第1の材料を含む液を本体部1の全面に塗布する工程と、第2の領域R2に相当する領域にマスキングを施す工程と、第1の材料を含む液を第1の領域R1に相当する領域に塗布する工程とをこの順序で含むものであってもよい。あるいは、第1の領域R1の形成方法は、第2の領域R2に相当する領域にマスキングを施す工程と、第1の材料を含む液を第1の領域R1に相当する領域に塗布する工程と、第2の領域R2に相当する領域を覆うマスクを除去する工程と、第1の材料を含む液を本体部1の全面に塗布する工程とをこの順序で含むものであってもよい。

0036

保持材10は、図3に示すとおり、汚染コントロール装置50内において汚染コントロール要素30を保持するのに使用される。汚染コントロール要素30の具体例としては、エンジンからの排ガス浄化用の触媒担体やフィルター要素などが挙げられる。汚染コントロール装置50の具体例としては、触媒コンバーター及び排気浄化装置(例えば、ディーゼルパーティキュレートフィルター装置)が挙げられる。

0037

図3に示す汚染コントロール装置50は、ケーシング20と、ケーシング20内に設置された汚染コントロール要素30と、ケーシング20の内面と汚染コントロール要素30の外面との間に配置された保持材10とを備える。汚染コントロール装置50は、汚染コントロール要素30に排ガスを導入するガス流入口21と、汚染コントロール要素30を通過した排気ガスを排出するガス流出口22とを更に備える。

0038

汚染コントロール装置50において、保持材10はケーシング20の内面と汚染コントロール要素30の外面との間に挟まれた状態で配置されている。本実施形態においては、第1の領域R1が形成されている面F1がケーシング20の内面と対面している。ケーシング20の内面と、汚染コントロール要素30の外面との隙間の幅は、気密性の確保及び保持材10の使用量の低減の観点から、好ましくは約1.5〜約15mmである。保持材10を圧縮して組み付ける手法には、クラムシェル法、スタッフィング法、ターニキット法などがある。

0039

触媒担体に担持されるべき触媒は、通常、金属(例えば、白金ルテニウムオスミウムロジウムイリジウムニッケルパラジウムなど)及び金属酸化物(例えば、五酸化バナジウム二酸化チタンなど)であり、好ましくは、コーティングの形で用いられる。なお、触媒担体の代わりにフィルター要素を適用することにより、ディーゼルパーティキュレートフィルターやガソリンパーティキュレートフィルターとして汚染コントロール装置を構築することもできる。

0040

以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、第1の領域R1が形成されている面F1がケーシング20の内面と対面している態様を例示したが(図3参照)、面F1が汚染コントロール要素30の外周面と対面する態様であってもよい。

0041

上記実施形態においては、本体部1の面F1のみに第1の領域R1が形成された態様を例示したが、本体部1の両面(面F1及び面F2)に第1の領域R1が形成された態様であってもよい。また、図1,2では、第1の領域R1が本体部1の内部に染み込むように形成された態様が図示されているが、第1の領域R1は本体部1の表面上に積層されるように形成されていてもよい。

0042

上記実施形態においては、第1の領域R1がストライプ状のパターンである態様を例示したが、第1の領域R1の態様はこれに限定されるものではない。例えば、図4(a)に示すように、第1の領域R1が格子状パターンをなすように形成されていてもよい。図4(b)及び図4(c)に示すように、第1の領域R1がドットパターンをなるように形成されていてもよい。第1の領域R1がドット状である場合、面F1の面積を基準として、第1の領域R1の面積割合は、例えば、10〜90%であり、15〜80%又は20〜70%であってもよい。なお、図4(b)及び図4(c)に示す態様は、第2の領域R2が格子状パターンをなすように形成されているということもできる。ストライプ又は格子の幅及びピッチは、保持材のサイズあるいは保持材に求められる柔軟性に応じて適宜設定すればよい。図4(a)〜図4(c)に示す保持材10A,10B,10Cは、本体部1の巻き方向に沿って、第1の領域R1と、第2の領域R2とが交互に繰り返して存在する部分Pを有している。

0043

更に、第1の領域R1のパターンは、図5(a)〜図5(c)に示すような態様であってもよい。図5(a)に保持材10Dの第1の領域R1は、波状パターンをなすように形成されている。図5(b)に示す保持材10Eの第1の領域R1は、波状のパターンと、巻き方向に延びるストライプのパターンとの組み合わせによって構成されている。第1の領域R1が巻き方向に振幅を有する波形状を含むことで、保持力をより一層向上し得る。第1の領域R1が波状パターンを含む場合、面F1の面積を基準として、第1の領域R1の面積割合は、例えば、10〜90%であり、15〜80%又は20〜70%であってもよい。図5(c)に保持材10Fの第1の領域R1は、文字によって形成されていている。第1の領域R1は、ロゴなどのマーク(不図示)、あるいは文字とマークの組み合わせによって形成されていてもよい。第1の領域R1が文字及び/又はマークを含む場合、面F1の面積を基準として、第1の領域R1の面積割合は、例えば、10〜90%であり、15〜80%又は20〜70%であってもよい。

0044

本開示をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。

0045

<実施例1>
(本体部の作製)
容量10Lのステンレス容器に2.5Lの水を入れ、フィンブレード攪拌した。攪拌されている水に、以下の原料を1分間隔で投入した。
(1)硫酸アルミニウム固形分濃度40%水溶液、日本軽金属株式会社製):6g
(2)有機バインダ(アクリル系ラテックス、Nipol LX874(商品名)、日本ゼオン株式会社製):2.6g
(3)コロイダルシリカスノーテックスO(商品名)、日産化学工業株式会社製):10g
(4)液体アルミン酸ナトリウム固形分40%、浅田化学工業株式会社):3.5g

0046

すべての原料を投入した後、溶液中に凝集粒子が確認された。次の工程として、ニードルパンチ処理を施したアルミナファイバーブランケット(三菱ケミカル株式会社製、マフテックMLS−2ブランケット(商品名))を15cm×40cmに裁断した。そして、このブランケットを金属メッシュの上に置き、上から上記溶液を注いだ後、金属メッシュ上で15秒間吸引脱水した。このようにしてブランケットに上記溶液を含浸させた後、温度170℃に設定した温風乾燥機で45分間にわたって乾燥処理をした。これにより、保持材の本体部を作製した。

0047

(第1の領域の形成)
第1の領域を形成するための液を以下のようにして調製した。まず、第1の材料としてのアルミナゾルAS520(日産化学工業株式会社製)を準備した。固形分濃度が5%になるようにアルミナゾルAS520を水で稀釈することによって液を調製した。この液に赤色のインク(WMBE−5、オリエント化学工業株式会社製)を加え、塗液を視認可能にした。混合液を1分間にわたって攪拌した。

0048

本体部の一方の面(ケーシングの内面と接する側の面)に、幅6mmのマスキングテープを本体部の巻き方向と直交する方向に沿うように幅150mmにわたって貼った。マスキングテープを貼った領域から巻き方向に2.5mmの間隔を開けて次のマスキングテープを同様にして貼った。この作業を繰り返すことで、第2の領域をなるべき領域をマスキングテープで覆った。

0049

スプレーエアガンを使用し、本体部の一方の面に所定量の上記混合液をスプレーした。マスキングテープを剥がした後、温度170℃に設定した温風乾燥機で10分間にわたって乾燥処理をした。これにより、第1の領域がストライプ状に形成された保持材を得た。本体部の一方の面の全体面積を基準として、第1の領域の面積割合は30%であった。また、第1の領域の単位面積あたりの第1の材料(アルミナ)の量は20g/m2であった。

0050

<実施例2>
マスキングテープを以下のように貼ったことの他は実施例1と同様にして保持材を作製した。すなわち、本体部の一方の面(ケーシングの内面と接する側の面)に、幅4mmのマスキングテープを本体部の巻き方向と直交する方向に沿うように幅150mmにわたって貼った。マスキングテープを貼った領域から巻き方向に4mmの間隔を開けて次のマスキングテープを同様にして貼った。この作業を繰り返すことで、第2の領域をなるべき領域をマスキングテープで覆った。本体部の一方の面の全体面積を基準として、第1の領域の面積割合は50%であった。

0051

<実施例3>
マスキングテープを以下のように貼ったことの他は実施例1と同様にして保持材を作製した。すなわち、本体部の一方の面(ケーシングの内面と接する側の面)に、幅2mmのマスキングテープを本体部の巻き方向と直交する方向に沿うように幅150mmにわたって貼った。マスキングテープを貼った領域から巻き方向に6mmの間隔を開けて次のマスキングテープを同様にして貼った。この作業を繰り返すことで、第2の領域をなるべき領域をマスキングテープで覆った。本体部の一方の面の全体面積を基準として、第1の領域の面積割合は75%であった。

0052

<実施例4>
マスキングテープを以下のように貼ったことの他は実施例1と同様にして保持材を作製した。すなわち、第1の領域が格子状パターンをなすように、第2の領域をなるべき領域をマスキングテープで覆った。本体部の一方の面の全体面積を基準として、第1の領域の面積割合は75%であった。

0053

<実施例5>
マスキングテープを以下のように貼ったことの他は実施例1と同様にして保持材を作製した。すなわち、第1の領域がドットパターンをなすように、第2の領域をなるべき領域をマスキングテープで覆った。本体部の一方の面の全体面積を基準として、第1の領域の面積割合は30%であった。

0054

<比較例1>
実施例1と同様にして作製された本体部を比較例1に係る保持材とした。つまり、比較例1に係る保持材は、第1の領域が形成されていないものとした(第1の領域の面積割合:0%)。

0055

<比較例2>
本体部の一方の面(ケーシングの内面と接する側の面)にマスキングテープを貼らなかったことの他は、実施例1と同様にして保持材を作製した。つまり、比較例2に係る保持材は、本体部の一方の面の全体に第1の領域が形成されているものとした(第1の領域の面積割合:100%)。

0056

<保持材の静止摩擦係数の測定>
保持材の静止摩擦係数は、オートグラフAGS100D(登録商標、株式会社島津製作所製)を用いて、下記の手順により測定した。すなわち、実施例及び比較例に係る各保持材を50mm角となるように切り出し、試験片を調製した。図6に示されるように、静止摩擦係数を測定する表面12の反対側の試験片11の表面を、両面接着テープ62を介してステンレススチール製のプレート66に接着することで、試験片11を固定した。

0057

約1mのステンレススチール製のコード63の一方の端部をステンレススチール製のプレート66に固定し、もう一方の端部を滑車ブロック65を介してロードセル64に固定した。この際、滑車ブロック65をロードセル64の真下に配置し、ロードセル64が持ち上げられたときに、試験片11に固定したプレート66が地面に対して平行に移動するようにした。

0058

次に、地面に平行且つ滑車ブロック65の中心軸に対し、コード63が垂直になる位置に、試験片11をプレート61上に設置した。プレート61として、ケーシングの代わりとなるステンレススチール製のプレートを使用し、具体的には、プレート表面に2B処理(冷間圧延処理)を施し、表面が0.2〜0.5μmの表面粗さRaを有するように機械加工したものを使用した。ロードセル64の高さは、試験片11が滑車ブロック65から最大距離の位置となるように調整した。

0059

プレート66の上に、12kgの荷重67を設置した。その後、ロードセル64を持ち上げ、コード63を矢印方向に100mm/分の牽引速度牽引した。プレート61の表面から試験片11が滑り始め直前に測定された荷重を、静止摩擦力(N)として記録した。静止摩擦係数は、プレート66を含む試験片11に適用された荷重(N)で、静止摩擦力を除すことで算出した。表1に結果を示す。

0060

<巻き付けやすさの評価>
実施例及び比較例に係る各保持材を幅70mm、長さ350mmに切り出し、長さ115mm、外径105mmを有する円筒形状を有する触媒担体(登録商標「ハニセラム(HONEYCERAM)」、日本碍子株式会社製)の外周にそれぞれ巻き付けた。汚染コントロール要素と保持材との間の最大隙間をJIS1級直尺を使用して測定した。最大隙間の値が小さかった保持材は、この値が大きかった保持材よりも巻き付けやすいと評価できる。表1に結果を示す。

実施例

0061

0062

本開示によれば、汚染コントロール装置の製造工程において汚染コントロール要素の外周面に巻き付けやすく且つ保持力を改善できる表面を有する保持材が提供される。また、本開示によれば、保持材の製造方法、並びに、保持材を備える汚染コントロール装置が提供される。

0063

1…本体部、10,10A,10B,10C,10D,10E,10F…保持材、20…ケーシング、30…汚染コントロール要素、50…汚染コントロール装置、F1…面、R1…第1の領域、R2…第2の領域、P…部分

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