專利名稱：保持密封材料和廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保持密封材料和廢氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
以往，從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中含有顆粒物質(zhì)(以下，也
稱為PM)，該P(yáng)M對(duì)環(huán)境和人體的危害已成為了問題。此外，廢氣中還 含有CO、 HC或NOx等有害氣體成分，這些有害氣體成分對(duì)環(huán)境和人體 的危害也成為了問題。
于是，作為通過與內(nèi)燃機(jī)連接來捕集廢氣中的PM或凈化廢氣中所 含有的CO、 HC或NOx等有害氣體成分的廢氣凈化裝置，已經(jīng)提出了各 種由廢氣處理體(由堇青石、碳化硅等多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成)、外殼(廢氣處理 體配置在其內(nèi)部)和保持密封材料(配置在廢氣處理體和外殼之間)構(gòu)成的 廢氣凈化裝置。這些保持密封材料主要由無機(jī)纖維構(gòu)成，利用該無機(jī)纖 維具有的彈性來保持廢氣處理體，由此防止因廢氣的壓力導(dǎo)致的廢氣處 理體的脫落。
在此，近年來，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來說，由于為了改善油耗而在接近理論 空燃比的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致廢氣的溫度趨于高溫化。特別是，在使內(nèi)燃 機(jī)在高轉(zhuǎn)速區(qū)域工作的情況下，有時(shí)剛從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣溫度會(huì)達(dá)到 100(TC左右的高溫。因此，到達(dá)廢氣凈化裝置的高溫廢氣有時(shí)會(huì)導(dǎo)致廢 氣凈化裝置也處于高溫。
因此，作為構(gòu)成上述的廢氣凈化裝置的保持密封材料，要求即使在 100(TC左右的高溫條件下，也不發(fā)生熔損等破損。
至今，作為以在高溫條件下使用為目的的保持密封材料，已經(jīng)提出 了使用主要包含氧化鋁的無機(jī)纖維(以下，也簡稱為氧化鋁纖維)的保持密 封材料。一般而言，氧化鋁纖維在無機(jī)纖維中耐熱性比較高，并且耐風(fēng)蝕性 高，但是彈性低。因此，對(duì)于僅由氧化鋁纖維構(gòu)成的保持密封材料而言， 其保持廢氣處理體的特性(以下，有時(shí)也簡稱為保持特性)較低。因而，為 了賦予僅由氧化鋁纖維構(gòu)成的保持密封材料以高保持特性，需要使用大 量的氧化鋁纖維。
在此，在無機(jī)纖維之中，氧化鋁纖維比較昂貴。因此，對(duì)于使用大 量的氧化鋁纖維的保持密封材料而言，存在不僅保持密封材料本身變得 昂貴，而且使用了該保持密封材料的廢氣凈化裝置也變得昂貴這樣的問 題。
針對(duì)這樣的問題，有文獻(xiàn)提出了例如，由經(jīng)熱處理的主要包含二氧 化硅的無機(jī)纖維(以下，也簡稱為二氧化硅纖維)構(gòu)成的保持密封材料(專 利文獻(xiàn)1)。
此外，還有文獻(xiàn)提出了由如下兩層無機(jī)纖維層構(gòu)成的保持密封材料 由氧化鋁纖維構(gòu)成的層和由主要包含氧化鋁和二氧化硅的無機(jī)纖維(以 下，也簡稱為陶瓷纖維)構(gòu)成的層(專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1:日本特表2006-501402號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-204819號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)1記載的保持密封材料由通過對(duì)在無機(jī)纖維之中價(jià)格較低 的二氧化硅纖維進(jìn)行熱處理而使彈性得到提高的二氧化硅纖維構(gòu)成。因 此認(rèn)為，即使構(gòu)成保持密封材料的二氧化硅纖維的量較少，也能夠發(fā)揮 高保持特性。此外還認(rèn)為，能夠制成低成本的保持密封材料和廢氣凈化 裝置。
但是，在將專利文獻(xiàn)1記載的保持密封材料以廢氣凈化裝置的形式 進(jìn)行使用的情況下，盡管被認(rèn)為具有高保持特性，可是廢氣處理體有可 能脫落。
本發(fā)明人對(duì)專利文獻(xiàn)1記載的保持密封材料進(jìn)行了研究，由研究結(jié) 果可知，雖然在無機(jī)纖維之中二氧化硅纖維的彈性比較高，但是其耐風(fēng) 蝕性較低。
因此可以認(rèn)為，對(duì)于僅由二氧化硅纖維構(gòu)成的專利文獻(xiàn)1記載的保持密封材料，隨著廢氣的流動(dòng)，保持密封材料易發(fā)生風(fēng)蝕，從而保持特 性降低。此外可以認(rèn)為，這種情況是將專利文獻(xiàn)1記載的保持密封材料 用于廢氣凈化裝置中時(shí)廢氣處理體脫落的原因。
專利文獻(xiàn)2記載的保持密封材料由氧化鋁纖維層和陶瓷纖維層這兩
層無機(jī)纖維層形成，該保持密封材料被認(rèn)為與僅由氧化鋁纖維構(gòu)成的保 持密封材料同樣地具有耐風(fēng)蝕性。
但是，本發(fā)明人對(duì)專利文獻(xiàn)2記載的保持密封材料進(jìn)行了研究，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)，與二氧化硅纖維等相比，陶瓷纖維的彈性比較低，保持密封材 料的保持特性不能認(rèn)為已足夠高。因此，為了賦予專利文獻(xiàn)2記載的保 持密封材料以高保持特性，與僅由氧化鋁纖維構(gòu)成的保持密封材料同樣， 需要使用大量的氧化鋁纖維和陶瓷纖維，因此可以認(rèn)為保持密封材料和 廢氣凈化裝置變得昂貴。
艮P，在發(fā)揮高保持特性的同時(shí)且為低成本的保持密封材料的方面， 專利文獻(xiàn)2記載的保持密封材料與現(xiàn)有的保持密封材料同樣不能認(rèn)為是 充分的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述研究結(jié)果而完成的，其目的在于提供能夠發(fā)揮高 耐風(fēng)蝕性并且保持特性高、成本低的保持密封材料。
用于解決上述課題的技術(shù)方案1所述的保持密封材料是墊狀保持密 封材料，其特征在于，上述保持密封材料是通過使主要包含氧化鋁的第 一無機(jī)纖維和主要包含二氧化硅的第二無機(jī)纖維混合存在而形成的。
需要說明的是，在本說明書中，主要包含氧化鋁的第一無機(jī)纖維是 指包含60重量％以上氧化鋁的無機(jī)纖維、優(yōu)選包含70重量％以上氧化鋁 的無機(jī)纖維。并且，主要包含二氧化硅的第二無機(jī)纖維是指包含67重量％ 以上二氧化硅的無機(jī)纖維、優(yōu)選包含90重量％以上二氧化硅的無機(jī)纖維。
此外，除氧化鋁或二氧化硅以外，第一無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖維還 可以含有例如堿土金屬氧化物(諸如MgO、 CaO等)、金屬氧化物(諸如 Zr02、 0*203等)等。
5對(duì)于具有這樣的構(gòu)成的技術(shù)方案1所述的保持密封材料而言，其能 夠發(fā)揮現(xiàn)有的保持密封材料無法實(shí)現(xiàn)的高耐風(fēng)蝕性，同時(shí)能夠制造出保 持特性高、成本低的保持密封材料。
對(duì)此，使用附圖進(jìn)行以下說明。
圖1是示意性表示沿厚度方向切斷技術(shù)方案1所述的保持密封材料 時(shí)的截面的局部截面立體圖。
圖1所示的技術(shù)方案1所述的保持密封材料10的形狀是俯視圖大致 為矩形且具有預(yù)定厚度的平板狀。以下對(duì)技術(shù)方案1的保持密封材料10 的內(nèi)部構(gòu)成進(jìn)行說明，關(guān)于保持密封材料10的其他構(gòu)成將在后述第一實(shí)
施方式的記載中進(jìn)行說明。
如圖1所示，技術(shù)方案1所述的保持密封材料10主要由第一無機(jī)纖 維(氧化鋁纖維)lla和第二無機(jī)纖維(二氧化硅纖維)llb構(gòu)成。此外，第一 無機(jī)纖維lla和第二無機(jī)纖維lib復(fù)雜地相互纏繞，遍布整個(gè)保持密封材 料10。
如此，技術(shù)方案1所述的保持密封材料10是使第一無機(jī)纖維lla和 第二無機(jī)纖維llb混合存在而形成的保持密封材料。
此處， 一般而言，與二氧化硅纖維相比，氧化鋁纖維雖然耐風(fēng)蝕性 高，但彈性低。并且，與氧化鋁纖維相比，二氧化硅纖維雖然彈性高， 但耐風(fēng)蝕性低。
因此，假設(shè)保持密封材料單純地由僅包含氧化鋁纖維的層和僅包含 二氧化硅纖維的層來形成，由于僅包含氧化鋁纖維的層的彈性較低，并 且僅包含二氧化硅纖維的層的耐風(fēng)蝕性低，因此可以認(rèn)為保持密封材料 整體的耐風(fēng)蝕性和保持特性降低。
但是，如上所述，技術(shù)方案1所述的保持密封材料10是使第一無機(jī) 纖維lla和第二無機(jī)纖維llb混合存在而形成的保持密封材料。
因此，在僅有第二無機(jī)纖維lib而耐風(fēng)蝕性降低的位置混合存在耐 風(fēng)蝕性高的第一無機(jī)纖維lla，從而彌補(bǔ)了耐風(fēng)蝕性，由此使保持密封材 料IO整體的耐風(fēng)蝕性得到了提高。
因此，技術(shù)方案1所述的保持密封材料能夠發(fā)揮高耐風(fēng)蝕性。此外，在僅有第一無機(jī)纖維lla而彈性降低的位置混合存在彈性高 的第二無機(jī)纖維llb，從而彌補(bǔ)了彈性。因此，對(duì)于現(xiàn)有的保持密封材料 來說，為了賦予保持密封材料以高保持特性，需要大量的無機(jī)纖維，與 這種情況相比，技術(shù)方案1所述的保持密封材料10，即使不大量使用第 一無機(jī)纖維lla和第二無機(jī)纖維llb，也能夠發(fā)揮高保持特性。此外，由 于不需要為了賦予保持密封材料10以高保持特性而大量使用第一無機(jī)纖 維lla和第二無機(jī)纖維llb，因此能夠制成低成本的保持密封材料10。
技術(shù)方案2所述的保持密封材料是技術(shù)方案1所述的保持密封材料， 其中，上述第一無機(jī)纖維相對(duì)于上述第一無機(jī)纖維和上述第二無機(jī)纖維 的合計(jì)量的比例為25重量％ 75重量％。
根據(jù)技術(shù)方案2所述的保持密封材料，由于上述第一無機(jī)纖維相對(duì) 于上述第一無機(jī)纖維和上述第二無機(jī)纖維的合計(jì)量的比例處于上述范 圍，因此特別適合得到本發(fā)明的效果。
相對(duì)于此，當(dāng)上述第一無機(jī)纖維的比例大于75重量％時(shí)，與滿足上 述范圍的保持密封材料相比，耐風(fēng)蝕性高的上述第一無機(jī)纖維增多，因 此能夠確保上述保持密封材料整體的耐風(fēng)蝕性，但是由于彈性高的上述 第二無機(jī)纖維減少，因此有時(shí)保持密封材料整體的保持特性會(huì)降低。
另一方面，當(dāng)上述第一無機(jī)纖維的比例小于25重量％時(shí)，與滿足上 述范圍的保持密封材料相比，彈性高的上述第二無機(jī)纖維增多，因此能 夠確保上述保持密封材料整體的彈性，但是由于耐風(fēng)蝕性高的上述第一 無機(jī)纖維減少，因此有時(shí)保持密封材料整體的耐風(fēng)蝕性會(huì)降低。
技術(shù)方案3所述的保持密封材料是技術(shù)方案1或2所述的保持密封 材料，其中，與第二主面的表面區(qū)域相比，以重量比計(jì)，第一主面的表 面區(qū)域存在更多的上述第一無機(jī)纖維。
需要說明的是，在本說明書中，表面區(qū)域是指從保持密封材料的第 一主面(第二主面)開始到保持密封材料的厚度的50%位置的區(qū)域。
技術(shù)方案3所述的保持密封材料具有第一主面的表面區(qū)域，該第一 主面的表面區(qū)域與第二主面的表面區(qū)域相比含有更多的上述第一無機(jī)纖 維(氧化鋁纖維)。在這樣的技術(shù)方案3所述的保持密封材料中，氧化鋁纖維的耐熱溫 度通常高于二氧化硅纖維，因此第一主面的表面區(qū)域與第二主面的表面 區(qū)域相比耐熱性優(yōu)異。
因此，將技術(shù)方案3所述的保持密封材料用于廢氣凈化裝置中的情 況下，通過將第一主面配置在因廢氣流入而會(huì)達(dá)到高溫的廢氣處理體側(cè)， 能夠防止保持密封材料的熔損等破損。
技術(shù)方案4所述的廢氣凈化裝置包括在長度方向上隔著孔道壁并 列設(shè)置有多個(gè)孔道的柱狀廢氣處理體；容納上述廢氣處理體的外殼；和 配置在上述廢氣處理體與上述外殼之間并保持上述廢氣處理體的保持密 封材料，所述廢氣凈化裝置的特征在于，上述保持密封材料為技術(shù)方案 1 3任一項(xiàng)所述的保持密封材料。
在技術(shù)方案4所述的廢氣凈化裝置中，保持密封材料被配置在上述 廢氣處理體與上述外殼之間，其中該保持密封材料能夠發(fā)揮高耐風(fēng)蝕性， 同時(shí)與現(xiàn)有的保持密封材料相比，即使不大量使用上述第一無機(jī)纖維和 上述第二無機(jī)纖維，也能夠發(fā)揮高保持特性。
因此，在技術(shù)方案4所述的廢氣凈化裝置中，上述保持密封材料不 易發(fā)生風(fēng)蝕。
因而，在技術(shù)方案4所述的廢氣凈化裝置中，能夠防止上述廢氣處 理體的脫落。并且，由于配置有即使不大量使用上述第一無機(jī)纖維和上 述第二無機(jī)纖維也能夠發(fā)揮高保持特性的保持密封材料，因此能夠制成 低成本的廢氣凈化裝置。
技術(shù)方案5所述的廢氣凈化裝置是技術(shù)方案4所述的廢氣凈化裝置， 其中，上述保持密封材料為技術(shù)方案3所述的保持密封材料，上述第一 主面配置在上述廢氣處理體側(cè)。
在技術(shù)方案5所述的廢氣凈化裝置中，具有耐熱性比上述第二主面 的表面區(qū)域的耐熱性優(yōu)異的上述第一主面的表面區(qū)域的技術(shù)方案3所述 的保持密封材料配置在上述廢氣處理體與上述外殼之間，上述保持密封 材料的上述第一主面配置在因廢氣流入而會(huì)達(dá)到高溫的上述廢氣處理體因此，在技術(shù)方案5所述的廢氣凈化裝置中，能夠防止上述保持密 封材料的熔損等破損。
技術(shù)方案6所述的廢氣凈化裝置為技術(shù)方案4或5所述的廢氣凈化 裝置，其中，上述廢氣處理體為上述廢氣處理體的各孔道的任意一個(gè)端 部被封住的蜂窩過濾器。
在技術(shù)方案6所述的廢氣凈化裝置中，流入在廢氣流入側(cè)開口的孔 道的廢氣通過孔道壁，而使PM被捕集，然后從在廢氣流出側(cè)開口的其 他孔道流出。
因而，在技術(shù)方案6所述的廢氣凈化裝置中，能夠除去廢氣中的PM。 技術(shù)方案7所述的廢氣凈化裝置是技術(shù)方案4 6任一項(xiàng)所述的廢氣
凈化裝置，其中，在上述廢氣處理體上負(fù)載有催化劑。
在技術(shù)方案7所述的廢氣凈化裝置中，通過使上述催化劑與廢氣所
含有的CO、 HC或NOx等有害氣體成分接觸，能夠凈化廢氣所含有的有
害的氣體成分。
并且，上述廢氣處理體為技術(shù)方案6所述的蜂窩過濾器的情況下， 通過使被上述蜂窩過濾器捕集的PM與上述催化劑接觸，能夠降低PM燃 燒所需要的活化能。因此，能夠使捕集到的PM在更低的溫度下燃燒。


圖1是示意性表示沿厚度方向切斷本發(fā)明的保持密封材料時(shí)的截面 的局部截面立體圖。
圖2是示意性表示本發(fā)明的保持密封材料的立體圖。
圖3(a)是示意性表示本發(fā)明的廢氣凈化裝置的立體圖，圖3(b)是圖 3(a)所示的廢氣凈化裝置的沿A-A線的截面圖。
圖4(a)是示意性表示構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的蜂窩過濾器的立 體圖，圖4(b)是示意性表示構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的外殼的立體圖。
圖5是對(duì)使用用于構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的保持密封材料、廢 氣處理體和外殼來制造廢氣凈化裝置的情況進(jìn)行示意性說明的立體圖。
圖6是示意性表示沿厚度方向切斷本發(fā)明的保持密封材料的另外一例時(shí)的截面的局部截面立體圖。 符號(hào)說明
10、 100保持密封材料
lla、 110a第一無機(jī)纖維
llb、 110b第二無機(jī)纖維
20廢氣凈化裝置
30廢氣處理體
31孔道
32孔道壁
40夕卜殼
130a第一主面
130b第二主面
具體實(shí)施方式
(第一實(shí)施方式)
以下，參照附圖對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第一實(shí)施方式進(jìn)行 說明。
首先，對(duì)本實(shí)施方式的保持密封材料的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖2是示意性表示本實(shí)施方式的保持密封材料的立體圖。
本實(shí)施方式的保持密封材料由主要包含氧化鋁的第一無機(jī)纖維和主
要包含二氧化硅的第二無機(jī)纖維形成，如圖2所示，其形狀為具有預(yù)定
的長度(圖2中以箭頭L表示)、寬度(圖2中以箭頭W表示)和厚度(圖2
中以箭頭T表示)的俯視圖大致為矩形的平板狀。
而且，保持密封材料10的與寬度方向相平行的端面13a、 13b之中，
在一個(gè)端面13a形成有凸部14a，在另一個(gè)端面13b形成有凹部14b，該
凹部14b的形狀為將保持密封材料10巻成圓而使端面13a與端面13b相
接時(shí)與凸部14a嵌合的形狀。
在具有這樣的構(gòu)成的本實(shí)施方式的保持密封材料10的內(nèi)部，與技術(shù)
方案1所述的保持密封材料同樣，第一無機(jī)纖維與第二無機(jī)纖維復(fù)雜地纏繞在一起。
艮口，本實(shí)施方式的保持密封材料10是使第一無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖 維混合存在而形成的。需要說明的是，第一無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖維通 過有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)粘結(jié)劑相互粘結(jié)固定在一起，以使保持密封材料10 的形狀得以保持。在保持密封材料10以廢氣凈化裝置的形式被使用的情 況下，有機(jī)粘結(jié)劑通過揮發(fā)或燃燒而排出到外部，但是由于無機(jī)粘結(jié)劑 將第一無機(jī)纖維與第二無機(jī)纖維粘結(jié)固定，因而使保持密封材料的形狀 得以保持。
接下來，使用圖3(a)和圖3(b)對(duì)使用了本實(shí)施方式的保持密封材料 的本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖3(a)是示意性表示本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的立體圖，圖3(b) 是圖3(a)所示的廢氣凈化裝置的沿A-A線的截面圖。
如圖3(a)和圖3(b)所示，廢氣凈化裝置20由在長度方向上隔著孔道 壁32并列設(shè)置有多個(gè)孔道31的柱狀廢氣處理體30;容納廢氣處理體30 的外殼40;以及配置在廢氣處理體30和外殼40之間并保持廢氣處理體 30的保持密封材料10構(gòu)成。
根據(jù)需要，外殼40的端部連接如下部件導(dǎo)入由內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣 的導(dǎo)入管；和將通過了廢氣凈化裝置的廢氣排出到外部的排出管。
此外，在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置20中，如圖3(b)所示，作為廢 氣處理體30，使用各孔道的任意一端被封堵材料33封住的蜂窩過濾器。
以下，使用圖3(b)對(duì)廢氣通過具有上述構(gòu)成的廢氣凈化裝置20的情 況進(jìn)行說明。
如圖3(b)所示，由內(nèi)燃機(jī)排出并且流入廢氣凈化裝置20的廢氣(圖 3(b)中，用G表示廢氣，用箭頭表示廢氣的流向)流入蜂窩過濾器30的在 廢氣流入側(cè)端面30a開口的一個(gè)孔道31，并通過隔開孔道31的孔道壁 32。此時(shí)，廢氣中的PM在孔道壁32中被捕集，廢氣得到凈化。凈化后 的廢氣從在廢氣流出側(cè)端面30b開口的其他孔道31流出，并被排出到外 部。
接下來，使用圖4(a)、圖4(b)，對(duì)構(gòu)成廢氣凈化裝置20的蜂窩過濾器和外殼進(jìn)行說明。
需要說明的是，由于已經(jīng)對(duì)保持密封材料的構(gòu)成進(jìn)行了描述，因而 在此省略描述。
圖4(a)是示意性表示構(gòu)成第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的蜂窩過濾 器的立體圖；圖4(b)是示意性表示構(gòu)成第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的 外殼的立體圖。
如圖4(a)所示，蜂窩過濾器30主要由多孔質(zhì)陶瓷形成，其形狀為圓 柱狀。并且，為了強(qiáng)化蜂窩過濾器30的外周部、調(diào)整形狀或者提高蜂窩 過濾器30的絕熱性，在蜂窩過濾器30的外周設(shè)置有密封材料層34。這 樣的蜂窩過濾器30的內(nèi)部構(gòu)成與在上述的本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的 說明中進(jìn)行的描述相同(參照?qǐng)D3(b))。
另外，作為蜂窩過濾器30，可以由堇青石等形成，并且如圖4(a)所 示那樣一體地形成。此外，作為蜂窩過濾器30，還可以由碳化硅等形成， 并且通過借助主要含陶瓷的粘接材料層將2個(gè)以上柱狀蜂窩燒制體結(jié)合 起來而形成，其中各蜂窩燒制體在長度方向上隔著孔道壁并列設(shè)置有多 個(gè)孔道。
對(duì)外殼40進(jìn)行說明。圖4(b)所示的外殼40主要由不銹鋼等金屬制 成，其形狀為圓筒狀。并且，外殼40的內(nèi)徑略小于蜂窩過濾器30的端 面的直徑與處于纏繞在蜂窩過濾器30上的狀態(tài)的保持密封材料10的厚 度的合計(jì)長度，外殼40的長度與蜂窩過濾器30的長度方向的長度大致 相同。
以下，對(duì)制造本實(shí)施方式的保持密封材料和廢氣凈化裝置的方法進(jìn) 行說明。
首先，對(duì)保持密封材料的制造方法進(jìn)行說明。
1.保持密封材料的制造
按照以下順序制造保持密封材料。
(l-l)混合液制備工序
混合氧化鋁纖維、二氧化硅纖維、有機(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)粘結(jié)劑和水， 使得原料液中的無機(jī)纖維(氧化鋁纖維和二氧化硅纖維)的含量為預(yù)定值，利用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，由此制備混合液。
(l-2)抄造工序
接下來，使混合液流入在底面形成有過濾用網(wǎng)孔的成型槽中后，經(jīng) 由網(wǎng)孔將混合液中的水脫去，由此制作墊預(yù)制體。
(l-3)加熱壓縮工序
在預(yù)定條件下對(duì)墊預(yù)制體進(jìn)行加熱壓縮，制作具有預(yù)定的堆積密度 的墊體。經(jīng)過該工序，氧化鋁纖維和二氧化硅纖維通過有機(jī)粘結(jié)劑和無 機(jī)粘結(jié)劑而相互被粘結(jié)固定，從而保持了墊體的形狀。
需要說明的是，在本說明書中，堆積密度是指如下值在60(TC灼 燒墊體1小時(shí)，除去有機(jī)粘結(jié)劑后的墊體重量除以體積而得到的值。
(l-4)切斷工序
切斷墊體，制造出具有預(yù)定尺寸的保持密封材料。此時(shí)，進(jìn)行切斷 時(shí)，要使保持密封材料的端面之中的一個(gè)端面的一部分上形成凸部、另 一個(gè)端面的一部分上形成具有與凸部嵌合的形狀的凹部。
2.廢氣凈化裝置的制造
以下，使用附圖對(duì)制造廢氣凈化裝置的過程進(jìn)行說明。 圖5是示意性說明使用用于構(gòu)成本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的保持 密封材料、廢氣處理體和外殼來制造廢氣凈化裝置的情況的立體圖。 (2-l)壓入工序
將上述工序(l-4)中得到的保持密封材料10纏繞在利用現(xiàn)有公知的 方法制作的圓柱形狀的蜂窩過濾器30的外周上，使得凸部14a與凹部14b 嵌合。此外，如圖5所示，將纏繞了保持密封材料10的蜂窩過濾器30 壓入具有預(yù)定尺寸的圓筒狀的主要由金屬等制成的外殼40中，由此制造 廢氣凈化裝置。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的保持密封材料和廢氣凈化裝置的作用效果進(jìn) 行列舉。
(l)本實(shí)施方式的保持密封材料是使第一無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖維混 合存在而形成的。
因此，在僅有第二無機(jī)纖維而耐風(fēng)蝕性降低的位置混合存在耐風(fēng)蝕性高的第一無機(jī)纖維，從而彌補(bǔ)了耐風(fēng)蝕性，由此保持密封材料整體的 耐風(fēng)蝕性得到了提高。
此外，在僅有第一無機(jī)纖維而彈性降低的位置混合存在彈性高的第 二無機(jī)纖維，從而彌補(bǔ)了彈性。因此，與現(xiàn)有的保持密封材料相比，即 使不大量使用第一無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖維，也能夠發(fā)揮高保持特性。 此外，由于不需要為了賦予保持密封材料以高保持特性而大量使用第一 無機(jī)纖維和第二無機(jī)纖維，因此能夠制成低成本的保持密封材料。
如此，本實(shí)施方式的保持密封材料在能夠發(fā)揮高耐風(fēng)蝕性的同時(shí)， 能夠制成保持特性高、成本低的保持密封材料。
(2) 并且，只要本實(shí)施方式的保持密封材料是通過使第一無機(jī)纖維和 第二無機(jī)纖維混合存在而形成的，就對(duì)第一無機(jī)纖維與第二無機(jī)纖維的 比例沒有特別限定，然而如果第一無機(jī)纖維相對(duì)于第一無機(jī)纖維和第二 無機(jī)纖維的合計(jì)量的比例為25重量％ 75重量％，則能夠令人滿意地實(shí) 現(xiàn)上述(l)的效果。
這是因?yàn)?，如果第一無機(jī)纖維的比例大于75重量％，則彈性高的第 二無機(jī)纖維減少，有時(shí)保持特性會(huì)降低。并且因?yàn)?，如果第一無機(jī)纖維 的比例小于25重量％，則耐風(fēng)蝕性高的第一無機(jī)纖維減少，有時(shí)保持密 封材料的耐風(fēng)蝕性會(huì)降低。
(3) 在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，在廢氣處理體與外殼之間配置 了如下的本實(shí)施方式的保持密封材料，該保持密封材料的耐風(fēng)蝕性高， 同時(shí)其與現(xiàn)有的保持密封材料相比，即使不大量使用上述第一無機(jī)纖維 和上述第二無機(jī)纖維也能夠發(fā)揮高保持特性。
因此，在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，保持密封材料不易發(fā)生風(fēng) 蝕。因而，在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，能夠防止廢氣處理體的脫 落。
并且，能夠制成低成本的廢氣凈化裝置。
(4) 在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，構(gòu)成廢氣凈化裝置的廢氣處理 體為廢氣處理體的各孔道的任意一個(gè)端部被封住的蜂窩過濾器。
因而，在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，能夠除去廢氣中的PM。
14以下，給出更具體地公開了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的實(shí)施例，但是 本實(shí)施方式并不僅限于這些實(shí)施例。 (實(shí)施例1)
保持密封材料的制造 按照以下順序制造保持密封材料。
(1) 混合液制備工序
將297g具有氧化鋁:二氧化硅=72:28(重量比)的組成的氧化鋁纖維 (三菱化學(xué)產(chǎn)資株式會(huì)社制造的MAFTEC)、 297g具有氧化鋁:二氧化硅 =5:95(重量比)的組成的經(jīng)熱處理的二氧化硅纖維、36g丙烯酸系膠乳、 4.8g氧化鋁溶膠和水混合，使得原料液中的無機(jī)纖維(氧化鋁纖維和二氧 化硅纖維)的含量為0.5重量％，利用攪拌機(jī)攪拌60秒，由此制備出混合 液。
(2) 抄造工序
接下來，使混合液流入在底面形成有過濾用網(wǎng)孔的成型槽(長度 930mmx寬度515mmx深度400mm)中，之后經(jīng)由網(wǎng)孔脫去混合液中的水， 由此制作出墊預(yù)制體。
(3) 加熱壓縮工序
進(jìn)而，于12(TC對(duì)墊預(yù)制體加熱壓縮30分鐘，制作出堆積密度為 0.19g/cm3的墊體。
(4) 切斷工序
切斷墊體，制造出長度310mmx寬度110mmx厚度6.5mm的保持密 封材料，并且在該保持密封材料的端面之中的一個(gè)端面的一部分上形成 有凸部、另一個(gè)端面的一部分上形成具有與凸部嵌合的形狀的凹部。
所得到的保持密封材料是通過使氧化鋁纖維與二氧化硅纖維混合存 在而形成的。并且，氧化鋁纖維相對(duì)于氧化鋁纖維和二氧化硅纖維的合 計(jì)量的比例達(dá)到50重量％。
(耐風(fēng)蝕性試驗(yàn))
對(duì)在耐風(fēng)蝕性試驗(yàn)中使用的風(fēng)蝕性測(cè)定裝置進(jìn)行說明。 風(fēng)蝕性測(cè)定裝置由上板部件和下板部件以及噴氣嘴構(gòu)成。該上板部件和下板部件通過從上下方向夾住耐風(fēng)蝕性試驗(yàn)用樣品而能夠以預(yù)定壓 縮密度保持樣品，所述噴氣嘴可通過調(diào)整使由外部供給的空氣以預(yù)定風(fēng) 壓連續(xù)地吹到樣品側(cè)面。需要說明的是，在本說明書中，壓縮密度是指 使用進(jìn)行壓縮前的樣品的堆積密度計(jì)算壓縮后的樣品的堆積密度而得到 的計(jì)算值。例如，當(dāng)壓縮樣品至表觀體積減半時(shí)，壓縮密度達(dá)到壓縮前 的樣品的堆積密度的兩倍。
耐風(fēng)蝕性試驗(yàn)按照以下順序進(jìn)行。
首先，將實(shí)施例1中制造的保持密封材料切斷成25mm見方，制成 耐風(fēng)蝕性試驗(yàn)樣品。
接下來，使樣品的兩表面與上板部件和下板部件接觸，用上板部件 和下板部件夾住樣品并保持。此時(shí)，通過調(diào)整使樣品壓縮密度為0.3g/cm3。 進(jìn)而，調(diào)整噴氣嘴的位置，使從樣品側(cè)面到噴氣嘴前端的距離為3.6mm。 在該狀態(tài)下，在風(fēng)壓135kPa的條件下連續(xù)吹空氣3小時(shí)，由此使樣品風(fēng) 蝕。此外，在70(TC的溫度條件下進(jìn)行該操作。
對(duì)形成在風(fēng)蝕了的樣品的側(cè)面上的孔，測(cè)定從樣品表面到孔底的距 離，以該距離為風(fēng)蝕量(mm)。
其結(jié)果，實(shí)施例1中制造的保持密封材料的風(fēng)蝕量為3mm。
(表面壓力試驗(yàn))
對(duì)在表面壓力試驗(yàn)中使用的表面壓力測(cè)定裝置進(jìn)行說明。 表面壓力測(cè)定裝置由金屬制下板部件和金屬制上板部件、活塞以及 傳感器構(gòu)成，所述下板部件和上板部件從上下方向夾住表面壓力試驗(yàn)用 樣品并且溫度可調(diào)；所述活塞與上板部件的上表面連接，并且可在上下 方向移動(dòng)；所述傳感器能夠測(cè)定施加在上板部件上的壓力(以下，也稱為 表面壓力)。
對(duì)使用具有這樣構(gòu)成的表面壓力測(cè)定裝置來測(cè)定表面壓力的原理進(jìn) 行說明。
首先，用上板部件和下板部件夾住樣品。然后，當(dāng)使活塞向下移動(dòng) 時(shí)，上板部件向下移動(dòng)，樣品被壓縮至預(yù)定壓縮密度。此時(shí)，樣品存在 因彈性而由被壓縮的狀態(tài)回復(fù)到初始狀態(tài)的傾向，因此樣品彈性產(chǎn)生的壓力施加于上板部件上。用傳感器測(cè)定該壓力，能夠測(cè)定壓縮時(shí)的表面 壓力。
接下來，通過使活塞向上方移動(dòng)，使上板部件向上方移動(dòng)。需要說 明的是，在這種情況下，不使活塞返回到初期位置。于是，樣品的壓縮 狀態(tài)變?yōu)楸宦晕⒔鈮旱臓顟B(tài)。在該狀態(tài)下，樣品并非完全回復(fù)到初始狀 態(tài)，因此樣品彈性產(chǎn)生的壓力被施加于上板部件上。用傳感器測(cè)定該壓 力，能夠測(cè)定復(fù)原時(shí)的表面壓力。
表面壓力試驗(yàn)按照以下順序進(jìn)行。
首先，將實(shí)施例1中制造的保持密封材料沖切成直徑1英寸的圓柱 狀，制成表面壓力試驗(yàn)用樣品。將該樣品設(shè)置在表面壓力測(cè)定裝置的下 板部件和上板部件之間。此時(shí)，通過設(shè)置使保持密封材料的兩表面與下 板部件和上板部件抵接。
接下來，使上板部件向下移動(dòng)，壓縮樣品至壓縮密度為0.33g/cm3。 壓縮后使上板部件向上移動(dòng)，復(fù)原樣品至壓縮密度為0.30g/cm3。以樣品 的這樣的壓縮和復(fù)原為1次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，重復(fù)IOOO次該往復(fù)運(yùn)動(dòng)。需要說 明的是， 一邊使下板部件升溫直至與下板部件抵接的樣品的下側(cè)表面附 近的溫度為500°C、使上板部件升溫直至與上板部件抵接的樣品的上側(cè)表 面附近的溫度為900'C， 一邊進(jìn)行該往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
并且，對(duì)樣品的下側(cè)表面的溫度達(dá)到170°C、上側(cè)表面的溫度達(dá)到 300。C的時(shí)刻的復(fù)原時(shí)(壓縮密度0.30g/cm勺的表面壓力(以下，也稱為低溫 時(shí)表面壓力)進(jìn)行測(cè)定。
并且，進(jìn)行第1000次的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)樣品的下側(cè)表面的溫度達(dá)到 500°C、上側(cè)表面的溫度達(dá)到90(TC的時(shí)刻的復(fù)原時(shí)(壓縮密度0.30g/cm3) 的表面壓力(以下，也稱為高溫時(shí)表面壓力)進(jìn)行測(cè)定。
其結(jié)果，實(shí)施例1中制造的保持密封材料的低溫時(shí)表面壓力為 122.2kPa、高溫時(shí)表面壓力為42.8kPa。
此外，將低溫時(shí)表面壓力的測(cè)定溫度設(shè)為上述溫度的理由如下。
當(dāng)使用例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等作為內(nèi)燃機(jī)時(shí)，由于廢氣溫度較低，外殼 達(dá)到170'C左右，廢氣處理體達(dá)到30(TC左右。因此，通過將低溫時(shí)表面壓力的測(cè)定溫度設(shè)定為上述溫度，可以將下板部件近似作為外殼，將上 板部件近似作為廢氣處理體。因此認(rèn)為，這樣設(shè)置溫度能夠?qū)Ρ３置芊?材料在將其以例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等的廢氣凈化裝置的形式使用的情況下能 否發(fā)揮高保持特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
并且，將高溫時(shí)表面壓力的測(cè)定溫度設(shè)為上述溫度的理由如下。 當(dāng)使用例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等作為內(nèi)燃機(jī)時(shí)，由于廢氣溫度較高，外殼
達(dá)到50(TC左右，廢氣處理體達(dá)到900'C左右。因此認(rèn)為，通過將高溫時(shí) 表面壓力的測(cè)定溫度設(shè)定為上述溫度，能夠?qū)Ρ３置芊獠牧显趯⑵湟岳?如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等的廢氣凈化裝置的形式進(jìn)行使用的情況下能否發(fā)揮高保 持特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 (實(shí)施例2、 3)
在實(shí)施例1的工序(l)中，以無機(jī)纖維(氧化鋁纖維和二氧化硅纖維) 的總量為500g并且使氧化鋁纖維與二氧化硅纖維的重量比達(dá)到表1所示 的值的方式來混合無機(jī)纖維，除此以外，與實(shí)施例1同樣地制造保持密 封材料。
所得到的保持密封材料均是通過使氧化鋁纖維與二氧化硅纖維混合 存在而形成的，具有與實(shí)施例l相同的形狀和堆積密度。
并且，在實(shí)施例2、 3中制造的保持密封材料中，氧化鋁纖維相對(duì)于 氧化鋁纖維和二氧化硅纖維的合計(jì)量的比例分別依次為25重量％、 75重
(比較例1)
在實(shí)施例1的工序(l)中，使用594g經(jīng)熱處理的二氧化硅纖維作為無 機(jī)纖維，除此以外，與實(shí)施例1同樣地制造保持密封材料。
所得到的保持密封材料僅包含二氧化硅纖維，并且具有與實(shí)施例1 相同的形狀和堆積密度。
(比較例2)
混合297g氧化鋁纖維、18g丙烯酸系膠乳、2.4g氧化鋁溶膠和水， 使得原料液中的氧化鋁纖維的含量為0.5重量％，利用攪拌機(jī)攪拌60秒， 由此制備出混合液。使用所得到的混合液，與實(shí)施例1的工序(2)同樣地制作出僅包含氧 化鋁纖維的墊預(yù)制體。
接下來，混合297g經(jīng)熱處理的二氧化硅纖維、18g丙烯酸系膠乳、 2.4g氧化鋁溶膠和水，使得原料液中的二氧化硅纖維的含量為0.5重量％， 利用攪拌機(jī)攪拌60秒，由此制備出混合液。
使用所得到的混合液，與實(shí)施例1的工序(2)同樣地制作出僅包含二 氧化硅纖維的墊預(yù)制體。
在僅包含氧化鋁纖維的墊預(yù)制體上層積僅包含二氧化硅纖維的墊預(yù) 制體，與實(shí)施例1的工序(3)、 (4)同樣地制造出保持密封材料。
所得到的保持密封材料包含兩層無機(jī)纖維層，即僅包含氧化鋁纖維 的層和僅包含二氧化硅纖維的層，并且所得到的保持密封材料具有與實(shí) 施例1相同的形狀和堆積密度。
需要說明的是，比較例l、 2的保持密封材料是作為用于評(píng)價(jià)實(shí)施例 1 3的保持密封材料的耐風(fēng)蝕性的比較對(duì)象而制造的。
(比較例3)
在實(shí)施例1的工序(l)中，使用594g氧化鋁纖維作為無機(jī)纖維，除此 以外，與實(shí)施例1同樣地制造保持密封材料。
所得到的保持密封材料僅包含氧化鋁纖維，并且具有與實(shí)施例1相 同的形狀和堆積密度。
(比較例4)
與比較例2同樣地制作出僅包含氧化鋁纖維的墊預(yù)制體。
接下來，混合297g具有氧化鋁:二氧化硅=52:48(重量比)的組成的陶 瓷纖維(揖斐電株式會(huì)社制造的IBI WOOL)、 18g丙烯酸系膠乳、2.4g氧 化鋁溶膠和水，使得原料液中的陶瓷纖維的含量為0.5重量％，利用攪拌 機(jī)攪拌60秒，由此制備出混合液。
使用所得到的混合液，與實(shí)施例1的工序(2)同樣地制作出僅包含陶 瓷纖維的墊預(yù)制體。
在僅包含氧化鋁纖維的墊預(yù)制體上層積僅包含陶瓷纖維的墊預(yù)制 體，與實(shí)施例1的工序(3)、 (4)同樣地制造出保持密封材料。所得到的保持密封材料包括兩層無機(jī)纖維層，即僅包含氧化鋁纖維的層和僅包含陶瓷纖維的層，并且所得到的保持密封材料具有與實(shí)施例1相同的形狀和堆積密度。
需要說明的是，比較例3、 4的保持密封材料是作為用于評(píng)價(jià)實(shí)施例1 3的保持密封材料的低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力的比較對(duì)象而制造的。
與實(shí)施例1同樣地，對(duì)實(shí)施例2、 3和比較例1 4中制造的保持密封材料進(jìn)行耐風(fēng)蝕性試驗(yàn)和表面壓力試驗(yàn)，對(duì)風(fēng)蝕量、低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)。各實(shí)施例和各比較例的結(jié)果與實(shí)施例1的結(jié)果一并列于表l。
表l
氧化鋁纖維 (重量％)二氧化硅纖維 (重量％)風(fēng)蝕量 (mm)高溫時(shí)表面壓力 (kPa)(注l)低溫時(shí)表面壓力 (kPa)(注2)
實(shí)施例l5050342.8122.2
實(shí)施例22575950.2153.1
實(shí)施例37525242.5110.7
比較例l僅有二氧化硅纖維1548.8178.3
比較例2氧化鋁纖維層+二氧化硅纖維層 (兩層結(jié)構(gòu))15(注3)53.5127.1
比較例3僅有氧化鋁纖維1.541.385.7
比較例4氧化鋁纖維層+陶瓷纖維層 (兩層結(jié)構(gòu))2勝4)40.364.7
(注l)表示下板部件為50(TC、上板部件為90(TC時(shí)的表面壓力。(注2)表示下板部件為17(TC、上板部件為30(TC時(shí)的表面壓力。(注3)表示二氧化硅纖維層的風(fēng)蝕量。(注4)表示陶瓷纖維層的風(fēng)蝕量。
其結(jié)果，與比較例1和2中制造的保持密封材料相比，實(shí)施例1 3中制造的保持密封材料均能夠提高耐風(fēng)蝕性。因此可以認(rèn)為，在將實(shí)施例1 3所述的保持密封材料用于廢氣凈化裝置中的情況下，保持密封材料不易發(fā)生風(fēng)蝕，能夠防止廢氣處理體的脫落。
并且，與比較例3和4中制造的保持密封材料相比，實(shí)施例1 3中制造的保持密封材料均能夠提高低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力。因
20此可以認(rèn)為，在將實(shí)施例1 3中制造的保持密封材料用于廢氣凈化裝置 中的情況下，能夠制成保持特性高、低成本的保持密封材料。
此外，對(duì)于實(shí)施例1 3中制造的保持密封材料，由于低溫時(shí)表面壓
力和高溫時(shí)表面壓力均較高，因此可以認(rèn)為，無論廢氣凈化裝置所連接 的內(nèi)燃機(jī)的種類如何，均能夠制成保持特性高、低成本的保持密封材料。 另一方面，比較例1中制造的保持密封材料雖然低溫時(shí)表面壓力和 高溫時(shí)表面壓力較高，但是由于僅包含無機(jī)纖維之中耐風(fēng)蝕性較低的二
氧化硅纖維，因此耐風(fēng)蝕性較低。同樣地，比較例2中制造的保持密封 材料具有僅包含二氧化硅纖維的層，因此雖然低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí) 表面壓力較高，但是耐風(fēng)蝕性較低。
此外，由于比較例3中制造的保持密封材料僅包含氧化鋁纖維，因 此雖然耐風(fēng)蝕性較高，但是低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力均較低。 同樣地，比較例4中制造的保持密封材料具有僅包含氧化鋁纖維的層和 僅包含陶瓷纖維的層，因此雖然耐風(fēng)蝕性較高，但是低溫時(shí)表面壓力和 高溫時(shí)表面壓力均較低。
(第二實(shí)施方式)
接下來，使用附圖對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第二實(shí)施方式進(jìn) 行說明。
圖6是示意性表示沿厚度方向切斷第二實(shí)施方式的保持密封材料時(shí) 的截面的局部截面立體圖。
與第一實(shí)施方式的保持密封材料同樣，本實(shí)施方式的保持密封材料 100是俯視圖大致為矩形的平板狀，并且其是使第一無機(jī)纖維110a與第 二無機(jī)纖維110b混合存在而形成的。更詳細(xì)地說，保持密封材料100由 彼此厚度大致相同的第一保持密封材料層120a和第二保持密封材料層 120b構(gòu)成，與第二保持密封材料層120b相比，以重量比計(jì)，第一保持密 封材料層120a中存在更多的第一無機(jī)纖維110a。
因此，保持密封材料100的表面之中，面積最大的兩個(gè)主面130a、 130b之中，與包括第二保持密封材料層120b側(cè)的主面(以下，也稱為第 二主面)130b的表面區(qū)域(圖6中，以雙箭頭Y表示)相比，以重量比計(jì)，包括第一保持密封材料層120a側(cè)的主面(以下，也稱為第一主面)130a的 表面區(qū)域(圖6中，以雙箭頭X表示)中存在更多的第一無機(jī)纖維110a。
本實(shí)施方式的保持密封材料的其他構(gòu)成與第一實(shí)施方式的保持密封 材料相同。
本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置使用本實(shí)施方式的保持密封材料，保持 密封材料的第一主面被配置在廢氣處理體側(cè)，除此以外，本實(shí)施方式的 廢氣凈化裝置具有與第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置相同的構(gòu)成。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的保持密封材料的制造方法進(jìn)行說明。
(1) 首先，與第一實(shí)施方式的工序(l-l)同樣地制備混合液，使用該混 合液，與第一實(shí)施方式的工序(l-2)同樣地制作厚度為第一實(shí)施方式中制 作的墊預(yù)制體的厚度的大致一半的第一墊預(yù)制體。第一墊預(yù)制體在經(jīng)后 續(xù)工序制造出的保持密封材料中成為第一保持密封材料層。
(2) 接下來，在制成了墊預(yù)制體的情況下，混合氧化鋁纖維和二氧化 硅纖維，使得以重量比計(jì)在所得到的墊預(yù)制體中所含有的氧化鋁纖維少 于第一墊預(yù)制體所含有的氧化鋁纖維，除此以外，與第一實(shí)施方式的工 序(l-l)同樣地制備混合液。使用該混合液，與第一實(shí)施方式的工序(l-2) 同樣地制作厚度為第一實(shí)施方式中制作出的墊預(yù)制體的厚度的大致一半
的第二墊預(yù)制體。第二墊預(yù)制體在經(jīng)后續(xù)工序制造出的保持密封材料中 成為第二保持密封材料層。
(3) 在第二墊預(yù)制體之上層積第一墊預(yù)制體，以預(yù)定條件對(duì)所得到的 層積墊預(yù)制體進(jìn)行加熱壓縮，制作層積墊體。
(4) 最后將層積墊體切斷成預(yù)定尺寸，制造保持密封材料。 這樣制造的保持密封材料成為在第二保持密封材料層之上層積有第
一保持密封材料層的保持密封材料。
此外，與第二主面的表面區(qū)域相比，以重量比計(jì)，第一主面的表面
區(qū)域存在更多的氧化鋁纖維。
接下來，對(duì)本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的制造方法進(jìn)行說明。 在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的制造方法中，使本實(shí)施方式的保持
密封材料的表面之中的第一主面與蜂窩過濾器抵接來將保持密封材料纏繞在蜂窩過濾器的外周上，除此以外，與第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置 同樣地制造本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置。
在上述的第二實(shí)施方式中，也能夠發(fā)揮在第一實(shí)施方式中說明的效 果(1) (4)。并且，還能夠發(fā)揮以下效果。
(5)本實(shí)施方式的保持密封材料具有與第二主面的表面區(qū)域相比包含
了更多的氧化鋁纖維的第一主面的表面區(qū)域，第一主面的表面區(qū)域的耐 熱性優(yōu)于第二主面的表面區(qū)域。
因而，在因廢氣流入而會(huì)達(dá)到高溫的蜂窩過濾器側(cè)配置了本實(shí)施方 式的保持密封材料的第一主面的本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置能夠防止保 持密封材料的熔損等破損。
以下，給出更具體地公開了本發(fā)明的第二實(shí)施方式的實(shí)施例，但本 實(shí)施方式并不僅限于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例4)
(1) 混合222.7g氧化鋁纖維、74.3g經(jīng)熱處理的二氧化硅纖維、18g 丙烯酸系膠乳、2.4g氧化鋁溶膠和水，使得原料液中的氧化鋁纖維和二 氧化硅纖維的含量為0.5重量％，利用攪拌機(jī)攪拌60秒，由此制備出混 合液。
(2) 使用所得到的混合液，與實(shí)施例1的工序(2)同樣地進(jìn)行抄造工序， 由此制作出使氧化鋁纖維和二氧化硅纖維混合存在而成的且以重量比計(jì) 氧化鋁纖維的含量大于二氧化硅纖維的第一墊預(yù)制體。
(3) 接下來，混合74.3g氧化鋁纖維、222.7g經(jīng)熱處理的二氧化硅纖 維、18g有機(jī)粘結(jié)劑、2.4g無機(jī)粘結(jié)劑和水，使得原料液中的氧化鋁纖維 的含量為0.5重量％，利用攪拌機(jī)攪拌60秒，由此制備出混合液。
(4) 使用所得到的混合液，與實(shí)施例1的工序(2)同樣地進(jìn)行抄造工序， 由此制作出使氧化鋁纖維和二氧化硅纖維混合存在而成的且以重量比計(jì) 二氧化硅纖維的含量大于氧化鋁纖維的第二墊預(yù)制體。
(5) 在第二墊預(yù)制體之上層積第一墊預(yù)制體，于12(TC對(duì)所得到的層 積墊預(yù)制體進(jìn)行30分鐘加熱壓縮，制作層積墊體。
(6) 最后，與實(shí)施例1的工序(4)同樣地對(duì)層積墊體進(jìn)行切斷工序，由此制造出保持密封材料。
所得到的保持密封材料是使氧化鋁纖維和二氧化硅纖維混合存在而 形成的，并且在第二保持密封材料層之上層積有第一保持密封材料層， 并且具有與實(shí)施例1相同的形狀和堆積密度。并且，在保持密封材料整
體中，氧化鋁纖維相對(duì)于氧化鋁纖維和二氧化硅纖維的合計(jì)量的比例達(dá)
到50重量％。此外，在保持密封材料的表面之中，以重量比計(jì)，與第二 主面的表面區(qū)域相比，第一主面的表面區(qū)域存在更多的氧化鋁纖維。
與實(shí)施例1同樣地對(duì)實(shí)施例4中制造的保持密封材料進(jìn)行耐風(fēng)蝕性 試驗(yàn)和表面壓力試驗(yàn)，對(duì)風(fēng)蝕量、低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力進(jìn) 行評(píng)價(jià)。
其結(jié)果，使第一主面發(fā)生了風(fēng)蝕的情況下的風(fēng)蝕量為2mm，使第二 主面發(fā)生了風(fēng)蝕的情況下的風(fēng)蝕量為9mm。
并且，低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力分別為122.7kPa、 48.1kPa。 此外，在對(duì)低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力進(jìn)行測(cè)定的情況下，設(shè)置 樣品以使第一主面抵接于上板部件并且第二主面抵接于下板部件。
這些結(jié)果顯示，在實(shí)施例4制造的保持密封材料中，由于混合有氧 化鋁纖維，因而能夠使該保持密封材料的耐風(fēng)蝕性高于比較例1和比較 例2制造的保持密封材料。因此可以認(rèn)為，在將實(shí)施例4記載的保持密 封材料用于廢氣凈化裝置中的情況下，保持密封材料不易發(fā)生風(fēng)蝕，能 夠防止廢氣處理體的脫落。
而且，在實(shí)施例4制造的保持密封材料中，由于混合有二氧化硅纖 維，因而能夠使該保持密封材料的低溫時(shí)表面壓力和高溫時(shí)表面壓力高 于比較例3和比較例4中制造的保持密封材料。因此可以認(rèn)為，在將實(shí) 施例4中制造的保持密封材料用于廢氣凈化裝置中的情況下，能夠制成 保持特性高、低成本的保持密封材料。
此外，在實(shí)施例4制造的保持密封材料的表面之中，以重量比計(jì)， 與第二主面的表面區(qū)域相比，第一主面的表面區(qū)域存在更多的氧化鋁纖 維，從而第一主面的表面區(qū)域的耐熱性更高。因此可以認(rèn)為，在將實(shí)施 例4的保持密封材料用于廢氣凈化裝置中的情況下，通過將第一主面配
24置在因廢氣流入而會(huì)達(dá)到高溫的蜂窩過濾器側(cè)，從而能夠制成熔損等破 損較少的保持密封材料。 (第三實(shí)施方式)
接下來，對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。 在本實(shí)施方式中，形成了在第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置所涉及的
蜂窩過濾器上負(fù)載有鉑等催化劑的構(gòu)成，除此以外，本實(shí)施方式的構(gòu)成
與第一實(shí)施方式的保持密封材料和廢氣凈化裝置相同。
在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的制造方法中，作為使催化劑負(fù)載到
蜂窩過濾器上的方法，可以舉出例如，使二硝基二氨鉑硝酸
([Pt(NH3)2(N02)2]HN03)溶液等浸滲到蜂窩過濾器中后加熱蜂窩過濾器的
方法等。
在本實(shí)施方式中，也能夠發(fā)揮在第一實(shí)施方式中說明的效果(1)
(4)。
并且，能夠發(fā)揮以下效果。
(6)在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，在外殼內(nèi)設(shè)置了負(fù)載有催化劑 的蜂窩過濾器。
因此，通過使被蜂窩過濾器捕集的PM與催化劑接觸，能夠使所捕 集的PM在更低的溫度下燃燒。因而，在第三實(shí)施方式的廢氣凈化裝置 中，能夠高效地除去廢氣中的PM。
(第四實(shí)施方式)
接下來，對(duì)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。 在第四實(shí)施方式中，廢氣處理體是第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中 的蜂窩過濾器的各孔道的端部均未被封住的廢氣處理體，并且在該廢氣 處理體上負(fù)載有催化劑，除此以外，本實(shí)施方式的構(gòu)成與第一實(shí)施方式 的保持密封材料和廢氣凈化裝置相同。
在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的制造方法中，使催化劑負(fù)載到廢氣 處理體上的方法可以與使催化劑負(fù)載到第三實(shí)施方式的廢氣凈化裝置所 涉及的蜂窩過濾器上的方法相同。并且，本實(shí)施方式中使用的催化劑可 以使用與第三實(shí)施方式中說明的催化劑相同的催化劑。在本實(shí)施方式中，也能夠發(fā)揮第一實(shí)施方式中說明的效果(1) (3)。 并且，能夠發(fā)揮以下效果。
(7)在本實(shí)施方式的廢氣凈化裝置中，在廢氣處理體上負(fù)載有催化劑。
因此，通過使催化劑與廢氣所含有的有害氣體成分接觸，能夠凈化 廢氣中的有害氣體成分。
(其他實(shí)施方式)
對(duì)形成在本實(shí)施方式的保持密封材料的端面上的凹部和凸部的形狀 沒有特別限定，只要該形狀為凹部和凸部能夠嵌合的形狀即可。并且， 如圖2所示，既可以在保持密封材料的端面形成一組凹部和凸部，也可 以形成相互嵌合的兩組以上的凹部和凸部。另外，也可以不形成凹部和 凸部。
在本發(fā)明的保持密封材料中，第一無機(jī)纖維的平均纖維長優(yōu)選為 0.2mm 20mm，更優(yōu)選為lmm 10mm。
另一方面，第二無機(jī)纖維的平均纖維長優(yōu)選為lmm 20mm，更優(yōu) 選為3mm 10mm。
在本發(fā)明的保持密封材料中，第一無機(jī)纖維的平均纖維徑優(yōu)選為 1(im 15)im， 更優(yōu)選為3(xm 10|xm。
另一方面，第二無機(jī)纖維的平均纖維徑優(yōu)選為3pm 20,，更優(yōu)選 為5|im 12|jm。
本發(fā)明的保持密封材料所含有的有機(jī)粘結(jié)劑的量優(yōu)選為0.5重量％ 12.0重量％，更優(yōu)選為0.5重量％ 6.0重量％。如果有機(jī)粘結(jié)劑的量小于 0.5重量％，則無機(jī)纖維彼此之間變得難以被粘接，因此構(gòu)成保持密封材 料的無機(jī)纖維易發(fā)生脫落。另一方面，如果有機(jī)粘結(jié)劑的量大于12.0重 量％，則在以廢氣凈化裝置的形式進(jìn)行使用的情況下，所排出的廢氣中的 有機(jī)成分的量增加，因此對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)擔(dān)。
對(duì)本發(fā)明的保持密封材料的單位面積重量沒有特別限定，優(yōu)選為 800g/m2 3200g/m2，更優(yōu)選為1000g/m2 3000g/m2。此外，對(duì)堆積密度 也沒有特別限定，優(yōu)選為0.15g/cm3 0.30g/cm3。
對(duì)本發(fā)明的保持密封材料的厚度沒有特別限定，優(yōu)選為6mm 20mm o
作為在本發(fā)明的保持密封材料的制造中使用的有機(jī)粘結(jié)劑，不限于 上述的丙烯酸系樹脂，例如，可以是丙烯酸橡膠等橡膠、羧甲基纖維素 或聚乙烯醇等水溶性有機(jī)聚合物、苯乙烯樹脂等熱塑性樹脂、環(huán)氧樹脂 等熱固性樹脂等。在這些之中，特別優(yōu)選丙烯酸橡膠、丁腈橡膠、丁苯 橡膠。
上述有機(jī)粘結(jié)劑溶液中也可以含有兩種以上的上述有機(jī)粘結(jié)劑。
并且，作為上述有機(jī)粘結(jié)劑溶液，除使上述有機(jī)粘結(jié)劑分散在水中 而得到的膠乳以外，還可以是使上述有機(jī)粘結(jié)劑溶解于水或有機(jī)溶劑中 而得到的溶液等。
在本發(fā)明的保持密封材料由第一保持密封材料層和第二保持密封材 料層構(gòu)成的情況下，如上所述，第一保持密封材料層的厚度和第二保持 密封材料層的厚度可以大致相同，也可以是第一保持密封材料層與第二 保持密封材料層的厚度之比為5:95 95:5。
如果第一保持密封材料層的厚度小于上述下限值，第二保持密封材 料層的厚度大于上述上限值，則第一主面的表面區(qū)域所含有的第一無機(jī) 纖維減少，導(dǎo)致有時(shí)第一主面的表面區(qū)域的耐熱性降低。
另一方面，如果第一保持密封材料層的厚度大于上述上限值，第二 保持密封材料層的厚度小于上述下限值，則保持密封材料整體所含有的 第一無機(jī)纖維增多，導(dǎo)致有時(shí)保持密封材料的彈性降低。
在本發(fā)明的保持密封材料中，與第二主面的表面區(qū)域相比，以重量 比計(jì)，第一主面的表面區(qū)域中存在更多的第一無機(jī)纖維，作為這樣的本 發(fā)明的保持密封材料，不限于由兩層的保持密封材料層構(gòu)成的保持密封 材料(如由上述的第一保持密封材料層和第二保持密封材料層構(gòu)成的保持 密封材料那樣)，還可以是由多層保持密封材料層構(gòu)成的保持密封材料。
此外，保持密封材料也可以不由多層保持密封材料層構(gòu)成，而具有 這樣的構(gòu)成保持密封材料中包含的第一無機(jī)纖維與第二無機(jī)纖維的比 例逐步變化，使得第一無機(jī)纖維的存在量從第二主面?zhèn)认虻谝恢髅鎮(zhèn)仍?多。作為在制造本發(fā)明的保持密封材料中使用的無機(jī)粘結(jié)劑，不限于上 述的氧化鋁溶膠，例如，可以是硅溶膠等。
在本發(fā)明的保持密封材料的制造方法中，在對(duì)含水墊材進(jìn)行加熱壓
縮的情況下，優(yōu)選在10(TC 220。C的溫度下進(jìn)行干燥。如果上述溫度小 于IO(TC，則干燥時(shí)間變長，生產(chǎn)效率降低。并且，如果上述溫度大于 220°C，則有機(jī)粘結(jié)劑分解，構(gòu)成保持密封材料的無機(jī)纖維彼此變得難以 粘接在一起，從而有時(shí)無機(jī)纖維會(huì)發(fā)生脫落。
對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的外殼的材質(zhì)沒有特別限定，只要是 具有耐熱性的金屬即可，具體地說，可以舉出不銹鋼、鋁、鐵等金屬類。
并且，作為上述外殼，可以是沿長度方向?qū)A筒狀外殼分割成多個(gè) 外殼段而成的外殼(即蛤殼)；僅在一處具有沿長度方向延伸的狹縫(開口 部)的截面為C字狀或U字狀的圓筒狀外殼；通過被巻緊在保持密封材料 的外周(該保持密封材料纏繞在廢氣處理體上)而成為圓筒狀外殼的金屬 板等。
在使用蛤殼形狀的外殼制造廢氣凈化裝置的情況下，在一個(gè)外殼段 中設(shè)置廢氣處理體后，再裝配剩余的外殼段，在該狀態(tài)下，通過熔接等 將各外殼段接合，由此可以制造廢氣凈化裝置。
并且，在使用成為外殼的金屬板制造廢氣凈化裝置的情況下，能夠 利用所謂的巻緊接縫(巻多締^)的方式制造廢氣凈化裝置，所謂的巻緊接 縫的方式是，使用鋼絲繩等將金屬板巻緊在保持密封材料(該保持密封材 料纏繞在廢氣處理體上)的外周上，然后，通過熔接將金屬板的端部之間 接合，形成圓筒狀外殼。
在使用圓筒狀外殼制造廢氣凈化裝置的情況下，除進(jìn)行上述壓入工 序的方法以外，可以利用所謂的定徑(sizing)方式來制造廢氣凈化裝置， 所謂的定徑(sizing)方式是，將纏繞有保持密封材料的廢氣處理體插入到 外殼(該外殼的內(nèi)徑大于廢氣處理體的端面的直徑與纏繞在廢氣處理體上 的狀態(tài)下的保持密封材料的厚度的合計(jì)長度)的內(nèi)部后，利用壓力機(jī)等從 外周側(cè)壓縮外殼。
作為負(fù)載在構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的廢氣處理體上的催化劑，不限于上述的鉑，可以舉出例如，鈀、銠等貴金屬；鉀、鈉等堿金屬； 鋇等堿土金屬；或者金屬氧化物等。這些催化劑可以單獨(dú)使用，也可以 兩種以上合用。
并且，作為上述金屬氧化物，沒有特別限定，只要是能夠使PM燃 燒溫度降低的金屬氧化物即可，可以舉出例如，Ce02、 Zr02、 Fe02、 Fe203、 CuO、 Cu02、 Mn203、 MnO、以組成式AnBi.nC03(式中，A表示La、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Ce、 Pr、 Pm或Y， B表示堿金屬或堿土金屬，C表示Mn、 Co、 Fe或Ni， 0^n^l)表示的復(fù)合氧化物等。
這些催化劑可以單獨(dú)使用，也可以兩種以上合用，但是催化劑優(yōu)選 至少含有Ce02的物質(zhì)。
通過負(fù)載這樣的金屬氧化物，能夠使PM的燃燒溫度降低。
作為使催化劑負(fù)載到上述廢氣處理體上的方法，除了如上述那樣使 含有催化劑的溶液浸滲到廢氣處理體中后進(jìn)行加熱的方法以外，還可以 舉出在廢氣處理體的表面上形成由氧化鋁膜構(gòu)成的催化劑負(fù)載層，使催 化劑負(fù)載在該氧化鋁膜上的方法等。
作為形成氧化鋁膜的方法，可以舉出例如，使A1(N03)3等含有鋁的 金屬化合物的溶液浸滲到廢氣處理體中后進(jìn)行加熱的方法、使含有氧化 鋁粉末的溶液浸滲到廢氣處理體中后進(jìn)行加熱的方法等。
此外，作為使催化劑負(fù)載到氧化鋁膜上的方法，可以舉出例如，使 含有貴金屬、堿金屬、堿土金屬或者金屬氧化物的溶液等浸滲到形成有 氧化鋁膜的廢氣處理體中后進(jìn)行加熱的方法等。
權(quán)利要求
1.一種保持密封材料，其為墊狀保持密封材料，其特征在于，所述保持密封材料是通過使主要包含氧化鋁的第一無機(jī)纖維和主要包含二氧化硅的第二無機(jī)纖維混合存在而形成的。
2. 如權(quán)利要求1所述的保持密封材料，其中，所述第一無機(jī)纖維相 對(duì)于所述第一無機(jī)纖維和所述第二無機(jī)纖維的合計(jì)量的比例為25重量％ 75重量％。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的保持密封材料，其中，與第二主面的表 面區(qū)域相比，以重量比計(jì)，第一主面的表面區(qū)域存在更多的所述第一無 機(jī)纖維。
4. 一種廢氣凈化裝置，該廢氣凈化裝置包括 在長度方向上隔著孔道壁并列設(shè)置有多個(gè)孔道的柱狀廢氣處理體； 容納所述廢氣處理體的外殼；和配置在所述廢氣處理體與所述外殼之間并保持所述廢氣處理體的保 持密封材料，所述廢氣凈化裝置的特征在于，所述保持密封材料為權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的保持密封材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的廢氣凈化裝置，其中， 所述保持密封材料為權(quán)利要求3所述的保持密封材料， 所述第一主面配置在所述廢氣處理體側(cè)。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的廢氣凈化裝置，其中， 所述廢氣處理體是所述廢氣處理體的各孔道的任意一個(gè)端部被封住的蜂窩過濾器。
7. 如權(quán)利要求4 6任一項(xiàng)所述的廢氣凈化裝置，其中，在所述廢 氣處理體上負(fù)載有催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及保持密封材料和廢氣凈化裝置。本發(fā)明提供能夠發(fā)揮高耐風(fēng)蝕性并且保持特性高、成本低的保持密封材料。本發(fā)明的保持密封材料為墊狀保持密封材料，其特征在于，上述保持密封材料是通過使主要包含氧化鋁的第一無機(jī)纖維和主要包含二氧化硅的第二無機(jī)纖維混合存在而形成的。
文檔編號(hào)B01J32/00GK101560901SQ200910130130
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者山崎努, 杉野順一 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社