專利名稱：片材及其制造方法、廢氣處理裝置及消音裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含有無機纖維的片材及其制造方法、將該片材作為支撐用密封材 或者隔熱材的廢氣處理裝置。另外，本發(fā)明還涉及一種將該片材作為吸音材的消音裝置。
背景技術：
汽車的數量在進入本世紀后飛躍增長，與此同時，汽車內燃機排出的廢氣量也在 急劇增大。特別是柴油發(fā)動機廢氣中含有的各種物質，已經成為引起污染的原因，目前正對 世界環(huán)境產生嚴重的影響。在這樣的情況下，已經提出了各種廢氣處理裝置，并且已被實用化。一般的廢氣處 理裝置是在連接至發(fā)動機排氣歧管的排氣管的中途設置由金屬等構成的箱體，其中配置廢 氣處理體，該廢氣處理體具有由格子壁劃分的、沿長度方向延伸的多數格子。作為廢氣處理 體的一個例子，有觸媒載體以及柴油微粒過濾器(DPF)等的排氣過濾器。例如，如果是DPF， 每一個格子的一端被密封為相間的方格狀，廢氣通過各格子由廢氣處理體排出之前，微粒 (particulate)被格子壁所捕捉，這樣即可從廢氣中除去微粒。廢氣處理體的構成材料有金 屬、合金，還有陶瓷等。作為由陶瓷構成的廢氣處理體的代表例子，堇青石(cordierite)制 的蜂窩過濾器已經廣為熟知。最近，從耐熱性、機械強度、化學穩(wěn)定性等觀點出發(fā)，多孔質碳 化硅燒結體也已經作為廢氣處理體的材料來使用。一般來說，上述廢氣處理體和箱體之間設有支撐用密封材。支撐用密封材用來防 止車輛行走時等產生的、由于廢氣處理體和箱體內表面的接觸而引起的損傷，另外，還用來 防止廢氣未經處理就從箱體和廢氣處理體之間的縫隙泄露。另外，支撐用密封材還可以起 到防止由于廢氣的排出壓力而引起的廢氣處理體位置偏移的作用。另外，廢氣處理體因為 要維持其反應性，所以需要保持高溫，這就要求支撐用密封材還要具有隔熱性能。能夠滿足 這些條件的構件是由氧化鋁系纖維等無機纖維構成的片材。該片材被卷繞在廢氣處理體的開口面之外的外表面的至少一部分上，例如，將其 兩端的結合部嵌合在一起，再用膠帶等將其與廢氣處理體固定成一體來使用。之后，將這個 一體化的部件設置在箱體內，構成廢氣處理裝置。但是，通常這種片材所含有的無機纖維中包含各種直徑的纖維，比如還存在極其 微細的纖維。這種微細纖維在使用時容易飛散、操作困難，而且從作業(yè)環(huán)境衛(wèi)生方面看，也 并不令人滿意。例如，有報告稱直徑3μπι以下的無機纖維的一部分含有不利于健康的物 質，而且在國外這種無機纖維被列為限制對象(例如，德國技術guide lineTRGS905)o因此，為了避免纖維飛散的問題，提出了一種不包含直徑3μπι以下的無機纖維的 片材(日本專利申請公開“特開2005-120560號公報”)但是，不包含小直徑纖維(例如，含直徑為3μπι以下的纖維)的片材作為支撐用密封材，通常對廢氣處理體缺乏足夠的支撐力。這是由于僅由大直徑纖維構成的片材，在使 用時多數纖維被折斷而受損，對外部壓縮應力的抵抗力降低。因此，為了將片材作為支撐用 密封材，需要使片材含有一定程度的小直徑纖維(例如，直徑為3μπι以下的纖維)，但上述 的纖維飛散的問題依然存在。上述問題并不僅僅存在于具有觸媒載體或柴油微粒過濾器(DPF)的廢氣處理裝 置中。比如，用于兩輪汽車或四輪汽車的消聲器等消音裝置中也可能發(fā)生相同的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種纖維飛散少、操作性 及作業(yè)環(huán)境性良好、而且用來作支撐用密封材時具有適當支撐力的片材。并且，本發(fā)明的目 的在于提供一種將這種片材用來作支撐用密封材或隔熱材的廢氣處理裝置。此外，本發(fā)明 的目的在于提供一種將上述片材用來作吸音材的消音裝置。本發(fā)明的片材含有無機纖維，并至少具有第一外層、中心層及第二外層這三個層， 所述第一外層、所述中心層及所述第二外層被層疊成所述第一外層和所述第二外層處于外 表面?zhèn)?，所述中心層含有直徑小于或等?μπι的無機纖維，所述第一外層及第二外層由最 小直徑超過3 μ m的無機纖維構成。本發(fā)明的片材可以抑制無機纖維的飛散，可以提高片材的操作性及作業(yè)環(huán)境性。本發(fā)明的片材含有無機纖維，并至少具有第一外層、中心層及第二外層這三個層， 所述第一外層、所述中心層及所述第二外層被層疊成所述第一外層和所述第二外層處于外 表面?zhèn)龋鲋行膶雍兄睆叫∮诨虻扔? μ m的無機纖維，所述第一外層及第二外層由根 據式(1)算出的A值超過6μπι的無機纖維構成。A = (Μ-2 X e) 式(1)這里，M是外層中含有的無機纖維的平均直徑，e是下述式(2)表示的標準誤差，其 中，ο是標準偏差、η是測定數。式(2)本發(fā)明的片材含有無機纖維，并至少具有第一外層、中心層及第二外層這三個層， 所述第一外層、所述中心層及所述第二外層被層疊成所述第一外層和所述第二外層處于外 表面?zhèn)?，所述中心層含有直徑小于或等? μ m的無機纖維，所述第一外層或第二外層由生 物可溶性無機纖維材料構成。在此，所述第一外層無機纖維的平均直徑及最小直徑可以分別與所述第二外層的 平均直徑及最小直徑相同。并且，所述第一外層及第二外層實質上可以為相同的層。此外，所述第一外層及第二外層相對于片材的總重量比W最好在OK 50wt% 的范圍內。并且，所述第一外層及第二外層相對于片材的厚度比t最好在0 < t < 50%的范 圍內。所述中心層的側面構成片材的所述兩個外表面之外的端面的至少一部分，在該側 面的至少一部分可以設置被覆層。此時，所述被覆層可以覆蓋所述中心層的整個側面。
所述被覆層可以由與所述第一外層或第二外層相同的層構成。片材還可以含有結合材。片材還可以包含設在所述第一外層和所述中心層或第二外層和所述中心層之間 的粘接層。本發(fā)明的片材制造方法，該片材含有無機纖維，所述制造方法包含步驟制作由最 小直徑超過3 μ m的無機纖維構成的第一外層；制作含有直徑小于或等于3 μ m的無機纖維 的中心層；制作由最小直徑超過3μπι的無機纖維構成的第二外層；以及，至少層疊所述第 一外層、所述中心層及所述第二外層這三個層，使所述第一外層和所述第二外層處于外表 面?zhèn)?，并接合各層。本發(fā)明的片材制造方法，該片材含有無機纖維，所述制造方法包含步驟制作由根 據式(1)算出的A值超過6μπι的無機纖維構成的第一外層；制作包含直徑小于或等于3 μ m 的無機纖維的中心層；制作由根據式(1)算出的A值超過6μπι的無機纖維構成的第二外 層；以及，至少層疊所述第一外層、所述中心層及所述第二外層這三個層，使所述第一外層 和所述第二外層處于外表面?zhèn)?，并接合各層。A = (Μ-2 X e) 式(1)在這里，M是外層中含有的無機纖維的平均直徑，e是下述式(2)表示的標準誤差， 其中ο是標準偏差、η是測定數。式(2)本發(fā)明的片材制造方法，該片材含有無機纖維，所述制造方法包含步驟制作由第 一生物可溶性無機纖維材料構成的第一外層；制作包含直徑小于或等于3μπι的無機纖維 的中心層；制作由第二生物可溶性無機纖維材料構成的第二外層；以及，至少層疊所述第 一外層、所述中心層及所述第二外層這三個層，使所述第一外層和所述第二外層處于外表 面?zhèn)?，并接合各層。在此，接合所述各層的步驟包含以粘接層接合各層的步驟。本發(fā)明的片材制造方法，該片材含有無機纖維，所述制造方法包含步驟將只含有 最小直徑超過3 μ m的無機纖維的第一原料漿注入到成型器中；對第一原料漿進行脫水，得 到第一成形體；將含有直徑小于或等于3 μ m的無機纖維的第二原料漿注入到已脫水的第 一原料漿之上；對第二原料漿進行脫水，在所述第一成形體上形成第二成形體；將只含有 最小直徑超過3μπι的無機纖維的第三原料漿注入到成型器中；對第三原料漿進行脫水，在 所述第一成形體及第二成形體上形成第三成形體；對在所述第一成形體及第二成形體上形 成了第三成形體的三層結構的成形體進行壓縮干燥，形成三層結構的片材。本發(fā)明的所述各種方法可以進一步包含含浸結合材的步驟。本發(fā)明的廢氣處理裝置，包含廢氣處理體和卷繞在該廢氣處理體外周面的至少一 部分的支撐用密封材，所述支撐用密封材由所述的任意一個片材構成。本發(fā)明的廢氣處理裝置，包含廢氣入口管及出口管、設置在所述入口管及出口管 之間的廢氣處理體，所述入口管的至少一部分設置隔熱材，該隔熱材由所述的任意一個片 材構成。在此，所述廢氣處理體可以為觸媒載體或廢氣過濾器。本發(fā)明的消音裝置，包含內管、覆蓋該內管外周的外殼、設置在所述內管與外殼之間的吸音材，所述吸音材由所述的任意一個片材構成，該片材設置在所述內管與外殼之間 時使第一外層位于外側。本發(fā)明的片材可以抑制纖維飛散、提高操作性及作業(yè)環(huán)境性。而且，將這種片材用 來作廢氣處理裝置的支撐用密封材時，抑制針對廢氣處理體的支撐力下降。并且，將這種片 材用來作消音裝置的吸音材時，可以抑制內管與外殼之間的面壓力的下降。因此，本發(fā)明提供一種將所述片材應用于支撐用密封材及/或隔熱材的廢氣處理 裝置，以及制造這種廢氣處理裝置的方法。并且，本發(fā)明提供一種將上述片材應用于吸音材 的消音裝置。


圖1為本發(fā)明的片材形狀的一個例子。圖2為表示將本發(fā)明的片材與廢氣處理體一起安裝至箱體內時的狀態(tài)的概念圖。圖3為本發(fā)明的另一個片材結構的一個例子。圖4為沿圖3的A-A線截取的截面圖。圖5為本發(fā)明廢氣處理裝置的一個例子的結構示意圖。圖6為本發(fā)明消音裝置的一個例子的結構示意圖。圖7為以“貼合方式”制造本發(fā)明片材的方法流程圖。圖8為以“一次制造方式1”制造本發(fā)明片材的方法流程圖。圖9為纖維飛散性試驗裝置的一部分的示意圖。圖10為壓縮恢復疲勞試驗裝置的簡單示意圖。圖11為表示外層的總重量比與1000周期后的恢復面壓力關系的曲線圖。圖12為表示外層的總重量比與1000周期后的面壓力下降率關系的曲線圖。圖13為表示相對于片材整體厚度的外層厚度比與1000周期后的恢復面壓力關系 的曲線圖。圖14為表示相對于片材整體厚度的外層厚度比與1000周期后的面壓力下降率關 系的曲線圖。主要符號說明2為入口管，4為出口管，10為廢氣處理裝置，12為箱體，20為廢氣處理體，24為支 撐用密封材，26為隔熱材，30,31為片材，50為配合吐部，60為配合凹部，82為第一外層，84 為中心層，86為第二外層，88為被覆層，110為纖維飛散性試驗裝置，120為塑膠袋，130為 壓板，140為臂，150為垂直壁，160為試樣，310為壓縮恢復疲勞試驗裝置，700為消音裝置， 720為內管，740為吸音材，760為外殼。本發(fā)明的最佳實施方式以下參考

本發(fā)明的最佳實施方式。[第一實施方式]圖1為本發(fā)明片材的第一實施方式的一個例子。但是，本發(fā)明的片材并不局限于 圖1所示的形狀。另外，圖2為將本發(fā)明的片材作為支撐用密封材的廢氣處理裝置的分解 結構圖。當本發(fā)明的片材30被卷繞在觸媒載體等廢氣處理體20上作為廢氣處理裝置的支撐用密封材24來使用時，如圖1所示，在與片材30的卷繞方向(X方向)垂直的兩個端 面70、71上設置一組嵌合用凸部50和嵌合用凹部60。片材30被卷繞在廢氣處理體20上 時，如圖2所示，嵌合用凸部50和嵌合用凹部60嵌合，片材30被固定在廢氣處理體20上。 之后，卷繞了片材30的廢氣處理體20通過如壓入方式被壓入由金屬等制成的筒狀箱體12 內，形成廢氣處理裝置10。本發(fā)明的片材30是以無機纖維為主體構成的，但是如下所述，還可以含有結合 材。本發(fā)明的片材30至少包含第一外層82、中心層84以及第二外層86，第一外層82、 中心層84以及第二外層86被層疊構成，將第一外層82和第二外層86作為外表面。例如， 在圖1中，本發(fā)明的片材30由第一外層82、中心層84以及第二外層86順序層疊而構成。中央的中心層84是包含直徑小于或等于3μπι的無機纖維(以下稱為“微細纖 維”)的片材。另外，第一外層82及第二外層86由不包含“微細纖維”的無機纖維構成。這種三層結構的片材在操作時，由于中心層84所包含的“微細纖維”受到設置在 片材上下兩個最表面的第一外層及第二外層82、86限制而不能自由移動。因此，可以抑制 片材的“微細纖維”飛散，改善片材的操作性及作業(yè)環(huán)境。據此，本發(fā)明可以提供作業(yè)性良 好的片材。如現有技術中將只由不含有“微細纖維”的大直徑纖維構成的片材作為廢氣處理 裝置的支撐用密封材來使用時，在操作時(卷繞在廢氣處理體上或安裝于箱體時)或使用 廢氣處理裝置時，片材中所含有的許多纖維被折斷而受損，對外部壓縮應力的抵抗力降低， 針對廢氣處理體的支撐力下降。但是，本發(fā)明的片材包含提高支撐力的“微細纖維”。因此， 將該片材作為廢氣處理裝置的支撐用密封材來使用時，可以抑制使用不包含“微細纖維”的 片材對廢氣處理體的支撐力的下降，能夠維持對廢氣處理體足夠的支撐力。在本發(fā)明中，并沒有特別限定第一外層及第二外層相對于片材的重量比W的上限 值，但是，W最好為50wt%，優(yōu)選為20wt%。另外，W的下限值在理論上可以采用滿 足0< W的任何值。只是，如果W值過小，中心層84中的一部分微細纖維可能貫穿第一外層 82或第二外層86而飛散到外部。因此，從實用的角度出發(fā)，W的下限值最好為W ^ 2wt%0 第一外層82和第二外層86的重量可以相同也可以不同，例如兩者重量比可以在1 9 9 1的范圍。第一外層及第二外層相對于整個片材的總厚度比t，例如可以為0 < t < 70%, 最好為0 < t彡50%，優(yōu)選為0 < t彡20%。比如，水平靜止狀態(tài)的整個片材的厚度可為 5 20mm。第一外層82和第二外層86的厚度可以相同也可以不同，例如兩者厚度比可以 在1 9 9 1的范圍。但是，如果t值過小，中心層84中的一部分微細纖維可能貫穿第一外層82或第二 外層86而飛散到外部。因此，從實用的角度出發(fā)，t的最小值最好為t > 1%。第一外層及第二外層以及中心層的單位面積重量并沒有被特別限定，例如第一外 層及第二外層的單位面積重量為60g/m2 1500g/m2，中心層的單位面積重量為500g/m2 3000g/m2。單位面積重量是指片材的單位面積所含有的纖維總重量，當片材包含結合材時， 表示單位面積所含有的結合材和纖維的總重量。此外，各層的體積密度(bulk density)并 沒有被特別限定，例如可以為0. 07g/cm3 0. 30g/cm3。
本發(fā)明沒有限定整個片材的體積密度及單位面積重量，例如整個片材的體積密度 為 0. 07g/cm3 0. 30g/cm3、單位面積重量為 500g/m2 3000g/m2。本實施方式中沒有限定第一外層及第二外層所含有的無機纖維的平均直徑，比如 可以使用如平均直徑為5 μ m 10 μ m的纖維。但是，需要注意第一外層及第二外層并不包 含“微細纖維”。為此，通常第一外層及第二外層所含有的無機纖維的最小直徑在3. 1 μ m 5.0μπι范圍。在本發(fā)明中，第一外層及第二外層的各種特性(平均纖維直徑、最小纖維直 徑、制作方法)可以相同也可以不同。另外，中心層所含有的無機纖維的平均直徑在3. 0 μ m 8. 0 μ m的范圍內。但是， 中心層可以包含“微細纖維”。各層所含有的無肌纖維的平均直徑是按照下述方法測定的。首先，將從任何一個 層提取的氧化鋁系纖維放入汽缸中，并使用20.6MPa加壓粉碎。然后，將該試料放在篩網 上，將通過篩子的試料作為用電子顯微鏡進行觀察的樣本。在該樣本的表面蒸鍍金等之后， 用放大率約為1500倍左右的電子顯微鏡進行拍攝。從拍到的照片至少可以測到40根纖維 的直徑。針對5個樣本重復進行該操作，并將測定值的平均值作為該層無機纖維的平均直 徑。各層所含有的纖維的最小直徑按照下述方法求出。分別拍攝外層及中心層的適當 部分的電子顯微鏡照片(放大率約為1500倍左右)。在拍出的照片(約50根纖維)中選 擇直徑最小的纖維并測定其直徑。針對從各層的不同位置提取的六張照片進行相同的操 作，并將得到的直徑中的最小直徑作為該層的最小纖維直徑。當片材由后述的“針刺(needling)處理法”制造時，各層的針(needle)跡密度最 好在2. 0個/cm2 20. 0個/cm2的范圍內。這是由于當各層的針跡密度小于2. 0個/cm2 時，可能使強度下降。另外，當針跡密度超過20. 0個/cm2時，即使再增加針跡密度，體積密 度也幾乎不變化，而且片材被硬質化而導致操作性下降。在本申請中，“針跡”是指，在通過“針刺處理法”制造的片材中，在插入拔出針或者 其它纖維交織工具時，在片材上生成的最大尺寸為3mm2以下的纖維交織痕跡。本發(fā)明的片材30，如上所述，被卷繞在廢氣處理體20的外周，并將其端部嵌合、膠 帶固定而使用。被該片材30卷繞的廢氣處理體20，通過壓入等方法設置在箱體12內，以此 構成廢氣處理裝置10。[第二實施方式]下面說明根據本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式的片材與上述圖1中的片材30相同，由第一外層、中心層以及第二外 層順序層疊構成。但是，該片材的第一外層及第二外層由A值超過6 μ m的無機纖維構成， 所述A值通過下述的式(1)算出A = (M-2 X e) 式(1)在此，M是外層所含有的無機纖維的平均直徑，e是下述式(2)表示的標準誤差，其 中ο是標準偏差、η是測定數。e=( σ /V^K (2)根據歐洲有關玻璃纖維的健康安全性規(guī)定(EU directive97/69/EC, 1997年12月 5日生效)(下面稱為“歐洲指令”)，上述式(1)的A滿足A > 6 μ m的無機纖維屬于所謂的“Note-R”，被列在限制對象之外。因此，具有上述第一外層及第二外層的本實施方式的片材，即使第一外層及第二 外層自身發(fā)生無機纖維的飛散，這種無機纖維對人體引起不良影響的可能性也很小。并且， 如上所述，由于片材的兩個表面設有第一外層及第二外層，因此在操作時可以有效抑制中 心層的“微細纖維”飛散。因此，采用這種片材時，如上所述，也能改善片材的操作性及作業(yè) 環(huán)境。而且，由于該片材含有提高支撐力的“微細纖維”，因此可以減小支撐力的下降。第二實施方式的片材只需滿足上述A > 6 μ m的關系，不必限定第一外層及第二外 層的無機纖維的平均直徑。應該注意到與第一實施方式不同，第二實施方式的片材中第一 外層及第二外層可以含有若干的“微細纖維”。另外，中心層與第一實施方式相同，包含“微 細纖維”，無機纖維的平均直徑最好在3. 0 μ m 8. 0 μ m的范圍。[第三實施方式]根據本發(fā)明的片材的上述方式，第一外層及第二外層由最小直徑超過3μπι的無 機纖維或根據式(1)算出的A值超過6μπι的無機纖維構成。相對于此，本發(fā)明的片材的第 三實施方式的特征在于，其第一外層及/或第二外層由“生物可溶性無機纖維材料”構成。在此，“生物可溶性無機纖維材料”是指，在上述“歐洲指令”中被排除在無機纖維 限制對象之外的、滿足所謂的“Note-Q”基準的無機纖維的總稱。在此，作為被排除在限制 對象之外的無機纖維，“歐洲指令”的“Note-Q”中列出了如下條件A)在根據短期吸入的生物體內滯留性試驗中，長度大于20 μ m的無機纖維具有不 到10天的半減期；B)在根據期間內注入的短期的生物體內滯留性試驗中，長度大于20 μ m的無機纖 維具有不到40天的負荷半減期；C)在適當的腹腔內投予試驗中，沒有過高致癌性的證據；D)在適當的長期吸入試驗中，不會產生相關的病原性變化或腫瘤性變化。這種“生物可溶性無機纖維材料”，即使被吸入人體也會在體內溶解，因此對人體 的影響非常小，是安全的。因此，當由“生物可溶性無機纖維材料”構成片材的第一外層及 第二外層時，從這些層本身飛散的無機纖維對人體沒有絲毫影響。而且，片材中央部的中心 層所含有的“微細纖維”，其向外部的飛散被第一外層及第二外層抑制。因此，通過這種第三 實施方式的片材也能有意改善片材的操作性及作業(yè)環(huán)境，尤其是作業(yè)環(huán)境性。[第四實施方式]上述三個實施方式的片材是在中心層84的兩個“主表面”設置第一外層82及第 二外層86。但是，本發(fā)明的片材并不限定于這種結構。圖3及圖4中示出了根據本發(fā)明第四實施方式的片材結構的例子。圖4為沿圖3 的A-A線截取的截面圖。該片材31也與上述圖1中示出的片材30相同，由第一外層82、中 心層84以及第二外層86順序層疊而構成。但是，與圖1中示出的片材30不同，片材31還 包含覆蓋整個片材側面40的被覆層88。具有這種被覆層88的片材31，在片材的側面40也沒有露出中心層84。因此，在 對片材進行操作時等，在片材的側面40也能抑制“微細纖維”的飛散。因此，可以進一步抑 制片材的“微細纖維”向外部飛散。雖然圖3中被覆層88覆蓋了片材31的整個側面40，但是應該注意到，被覆層88也可以只設置在側面40的一部分。此時，雖然與圖3中示出的片材31相比，其“微細纖維” 的飛散抑制效果有所下降，但是與圖1中示出的片材30相比，依然可以有效地抑制“微細纖 維”的飛散。被覆層88可以通過粘接劑或以縫合等方法設置在片材的側面。被覆層88只要可 以抑制“微細纖維”的飛散，可以采用任何結構，例如，可以采用與第一實施方式的片材或第 二實施方式的片材相同的層。圖3的例子中，第一外層及第二外層可以由不含有“微細纖維”的無機纖維構成。 但是，第一外層及第二外層也可以由式(1)定義的A值超過6μπι的無機纖維或“生物可溶 性無機纖維材料”構成。圖5中示出本發(fā)明的廢氣處理裝置10的結構之一個例子。廢氣處理裝置10包含 外周卷繞支撐用密封材24的廢氣處理體20、用于容納該廢氣處理體的箱體12、分別連接于 該箱體的入口端及出口端的廢氣入口管2及出口管4。在圖5示出的例子中，支撐用密封材 24使用圖1中示出的片材30。但是，支撐用密封材24也可以使用圖3中示出的片材31。 入口管2及出口管4形成為錐形，口徑在與箱體12連接的位置變大。但是，本實施方式并 不限于一種錐形。在入口管2的一部分(圖5的例子中為錐形部)設置隔熱材26，據此可 以抑制廢氣處理裝置10內部的熱量通過入口管2傳到外部。在該圖的例子中，廢氣處理體20是一個觸媒載體，其具有作為廢氣入口和出口的 開口面，在平行于氣流的方向具有多個格子(或貫通孔)。觸媒載體由蜂窩(honeycomb) 狀的多孔質碳化硅等構成。但是，本發(fā)明的廢氣處理裝置10并不限定于這種結構。例如， 廢氣處理體20也可由各格子的一端被密封而形成相間的方格狀的柴油微粒過濾器(DPF Diesel Particulate Filter)構成。在這種廢氣處理裝置中，如上述片材的效果，將片材卷繞在廢氣處理體20時，可 以有效地抑制無機纖維的飛散。并且，支撐用密封材可以向廢氣處理體提供適當的支撐力。另外，也可用本發(fā)明片材構成隔熱材26。下面說明本發(fā)明片材的其它應用例。圖6表示具有本發(fā)明片材的消音裝置的概 圖。該消音裝置設置在兩輪汽車或四輪汽車等的發(fā)動機排氣管中。消音裝置700包含內管 720 (例如，由不銹鋼等金屬制造的)、覆蓋內管外周的外殼760 (例如，由不銹鋼等金屬制造 的)、設置在內管與外殼之間的吸音材740。通常，內管720的表面設置多個小穿孔。廢氣 在內管720內部流動時，這種消音裝置700可以通過消音材740衰減廢氣中所含有的噪音 成份。吸音材740可以使用本發(fā)明的片材。通過在吸音材740中使用本發(fā)明的第一至第 四實施方式片材中的任意一個，在內管720上卷繞片材時，可以有效地抑制無機纖維的飛 散，并且可以抑制內管與外殼之間的面壓力的下降。下面說明本發(fā)明的片材的制造方法。下面的描述以上述第一實施方式的片材30 為例，說明其制造方法。制造本發(fā)明片材30的典型的方法有“貼合方式”和“一次制造方式”兩種方式。圖7表示通過“貼合方式”制造本發(fā)明片材30的方法流程圖。該方式分別制作不 含有“微細纖維”的兩個層(即，第一外層82及第二外層86)和含有“微細纖維”的中心層， 然后將這些層層疊使其一體化而制造三層結構的片材。
首先，在步驟SlOO制作不含有“微細纖維”的第一外層。第一外層如下所述，通過 如“針刺處理法”或“抄制法”制作。需要注意的是，本申請中的“針刺處理法”之術語包含， 具有在片材上插入拔出如針等纖維交織工具的針處理工序的各種片材的制造方法。此外， 需要注意，本申請中的“抄制法”指包含纖維的開纖、漿化、成型及壓縮干燥各工序的片材制 造方法。然后，在步驟SllO制作不含有“微細纖維”的第二外層。第二外層與第一外層相 同，也采用“針刺處理法”或“抄制法”制作。然后，在步驟S120制作含有“微細纖維”的中心層。與第一外層及第二外層相同， 中心層也采用“針刺處理法”或“抄制法”制作。在此，該三個層的制作方法(“針刺處理法” 或“抄制法”)可以相同，也可以不同。而且，步驟SlOO S120的工序并不一定要按照該順 序進行，例如可以最先制作中心層，然后再制作第一外層及第二外層。接著，在步驟S130中將第一外層、中心層、第二外層這三個層順序層疊，并接合各 層。接合各層的方法包含在第一外層及第二外層/中心層表面設置兩面膠或粘接劑等“粘 接層”使其粘接的方法，或者將各層之間的表面縫合進行接合的方法等。上述通過“粘接 層”進行接合的方法，除了通過“粘接層”直接接合各層的方法之外，還有在中心層的兩面以 及相對于該兩面的各外層表面以140°C溫度熱粘接熱可塑性膜(例如，PE膜、CLAF(注冊商 標)等)，并在這些膜中的任意兩面設置膠帶或粘接劑等接合三層的方法。粘接劑可以使用 丙烯系粘接劑、丙烯酸鹽(acrylate)系膠乳(latex)等。兩面膠、粘接劑及熱可塑性膜的 厚度沒有被特別限定，例如為0. 02mm 0. 20mm。在本申請中，“粘接層”指如兩面膠或粘接劑等為了接合中心層和兩個外層而設置 在各表面的層，若中間設有上述熱可塑性膜，則包含該膜。因此，對于夾有上述熱可塑性膜 的結構，一個“粘接層”的厚度為熱可塑性膜的厚度X2+兩面膠(或粘接劑)的厚度?！罢?接層”的厚度例如在0. 02mm 0. 60mm的范圍。“貼合方式”經過這種工序制造本發(fā)明的片材。另外，“一次制造方式”與上述的“貼合方式”不同，通常在一系列工序中形成由三 層構成的片材。在“一次制造方式”中也通過“針刺處理法”或“抄制法”中的任意一個制造 片材。只是，“一次制造方式”無需單獨準備各層，可以使用另一種簡單的制造裝置，因此具 有可以簡化制作工序的優(yōu)點。下面具體說明使用“貼合方式”及“一次制造方式”制造本發(fā)明片材的方法之一例。 在下面的說明中，以含有作為無機纖維的氧化鋁(alumina)和二氧化硅(silica)的混合物 的片材為例進行說明。只是，纖維材料并不限定于此，可以只由氧化鋁或二氧化硅中的一種 構成?；蛘撸部梢允褂闷渌鼰o機纖維。(貼合方式1)如上所述，該方式最初需要準備各層。各層使用“針刺處理法”，經過調制紡絲液、 吹氣(blowing)處理、針刺(needle)處理、焙燒(burning)、含浸結合材的各工序而制作。(調制紡絲液的工序)在鋁含有量為70g/l、A1/C1 = 1. 8 (原子比)的堿性氯化鋁水溶液中添加氧化鋁 和二氧化硅組成比為60 97 40 3的硅溶膠(silica sol)，調制無機纖維的前軀體。 尤其，氧化鋁-二氧化硅組成比最好為70 97 30 3。這是由于當氧化鋁組成比在60%以下時，由氧化鋁和二氧化硅生成的莫來石(mullite)組成比率下降，因此完成后具 有各層的導熱性提高、隔熱性下降的傾向。另外，當氧化鋁組成比超過97%時，會損壞無機 纖維的柔軟性。然后，在該氧化鋁系纖維的前軀體加入聚乙烯醇(polyvinylalcohol)等有機聚 合物。然后，濃縮該液體調制紡絲液。(吹氣處理工序)然后，使用得到的紡絲液通過吹氣處理進行紡絲。吹氣處理是根據載波噴嘴噴出 的載波流和紡絲液供應噴嘴擠出的紡絲液流進行紡絲的方法。該處理方法可以通過控制載 波氣體(空氣)的流量和紡絲液供應速度，控制氧化鋁纖維前軀體的平均直徑及最小直徑。 因此，在該工序確定完成后的外層及中心層所含有的無機纖維的平均直徑和最小直徑。通常，紡絲噴嘴的直徑為0. 1 0. 5mm。制作外層時，由載波噴嘴噴出的空氣流速 通常為30 150m/s，由紡絲液供應噴嘴的紡絲液供應速度通常為1 120ml/h。另外，制 作中心層時，由載波噴嘴噴出的空氣流速通常為40 200m/s。并且，由紡絲液供應噴嘴的 紡絲液供應速度通常為1 60ml/h。然后，通過層疊完成紡絲的前軀體制作原料片。(針刺處理工序)然后，針對原料片進行針刺處理。針刺處理通常使用針刺裝置。通常，針刺裝置包含可以沿針刺方向(一般為上下方向)往返移動的針板、設在原 料片的表面及背面兩面的一對支撐板。針板上以約25 5000個/IOOcm2的密度裝有用于 刺入原料片的多個針。各支撐板上設有針刺用的多個貫通孔。因此，在用一對支撐板壓住原 料片兩面的狀態(tài)下，使針板靠近或遠離原料片向原料片插入拔出針，以此形成纖維交織的 原料片。在此，針刺裝置還可以設置按一定移送速度(例如，約20_/秒)朝一定方向(約 平行于原料片內外表面的方向)搬送原料片的搬送單元。此時，可以在按一定速度移動原 料片的狀態(tài)下進行針處理，因此無需在每壓接一次針板時移動原料片。此外，作為另一種結構，針刺裝置也可以具有兩張為一組的針板。各針板分別具有 支撐板。通過將兩張針板分別設置在原料片的表面及背面，從而通過各支撐板從兩面固定 原料片。在此，一個針板的針布置為進行針處理時不會與另一個針板的針群發(fā)生位置重合。 各支撐板考慮到兩側針板的針布置情況設置多個貫通孔，以用于從原料片的兩面進行針處 理時不會導致針接觸支撐板。通過這種裝置，可以使用兩張支撐板從原料片的兩面夾住原 料片，并使用兩張針板由原料片的兩側進行針處理。根據這種方法插入拔出針，可以容易地 形成針跡密度高的外層或中心層。(焙燒工序)然后，從常溫加熱所得到的原料片，在最高溫度1250°C左右連續(xù)焙燒0. 5 2小 時，由此可以得到用于片材的外層及中心層。(含浸附著結合材的工序)可以根據需要進行結合材含浸附著處理，使外層及中心層含浸如有機樹脂的結合 材。據此，可以防止外層及中心層的體積變大。并且，可以進一步防止纖維從制成的片材的 脫離。但是，結合材含浸附著處理并不一定要在該階段進行。例如，也可以在如下所述的中 心層與兩個外層接合之后(即，形成片材之后)，進行結合材含浸附著處理。
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在含浸附著處理中，結合材的附著量最好在1. 0 10. 0重量百分比的范圍內。如 果低于1.0重量百分比，防止無機纖維脫離的效果會降低。如果超過10. 0重量百分比，則 使用廢氣處理裝置時排出的有機成份(結合材的分解氣體)量增加結合材可以使用環(huán)氧(epoxy)樹脂、丙烯樹脂、橡膠系樹脂、苯乙烯系樹脂等有機 系結合材。也可以使用丙烯系(ACM)、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR) 樹脂等。使用由這種結合材與水調制的水分散液進行噴霧涂敷，使外層及中心層含浸結合 材。通過這種處理添加到外層及中心層中的多余的附著固體成分及水分，通過下述方法進 行清除。清除多余的固體成分時，通過使用真空泵等吸引裝置的吸引法進行。清除多余的 水分時，在90 160°C溫度加熱片材及/或以40kPa IOOkPa的壓力進行壓縮。經過這種工序，制作含浸結合材的外層及中心層。(外層及中心層的接合工序)然后，在中心層的表面和背面層疊外層而接合該三層。接合三層的方法如上所述， 有使用“粘接層”的方法、縫合各層之間的表面進行接合的方法等。經過這種工序、制造本 發(fā)明的片材。(貼合方式2)在貼合方式的另一個例子中，制作各層時使用“抄制法”。在“抄制法”中各層經過 纖維的開纖、漿化、成型及壓縮干燥的各工序進行制作。(纖維的開纖)首先，進行無機纖維的開纖處理。開纖處理可以只單獨實施干式開纖處理，也 可以實施干式開纖處理以及濕式開纖處理的兩階段處理。在干式開纖處理中，使用漿磨 (feather mill)裝置等裝置對原料纖維進行開纖。另一方面，在濕式開纖處理中，將由上述 干式開纖處理所得的綿狀的干式開纖纖維投入到濕式開纖裝置中，再進行開纖。在濕式開 纖處理中，使用打漿機(pulper)等濕式開纖裝置。經過這樣的開纖處理，就可以得到開纖 的原料纖維。(漿化工序)之后，投入攪拌機中例如攪拌1 5分鐘，以使此原料纖維的重量相對于水的比率 為1 2wt%。接下來，在該液體中添加4wt% 8wt%的有機結合材，攪拌1 5分鐘。另 外，在該液體中再添加相對于原料纖維為0. 5wt% 1. 0wt%的無機結合材，攪拌1 5分 鐘。然后，再在該液體中添加相對于原料纖維為0. 5襯％左右的凝聚劑，進行最長約為2分 鐘左右的攪拌，調制原料漿。作為無機結合材，例如，可使用氧化鋁溶膠以及/或者硅溶膠。另外，作為有機結 合材，例如，可使用橡膠系材料、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂 等，作為凝聚劑，例如，可使用Ciba Specialty Chemicals公司產的pakol292等。(成型工序)接下來，將得到的原料漿添加至想要的形狀的成型器中，再進行脫水。一般地，在 成型器的底部設置過濾網(例如，網的尺寸為30目)，成型器內添加的原料漿中的水分透過 該過濾網被排出。因此，通過使用這樣的成型器，可以同時進行從原料漿至片形狀的成形和脫水。另外，如果有必要，還可以使用吸入泵、真空泵等，從成型器的下側，通過過濾網，進行 水分的強制吸引。(干燥壓縮工序)之后，將得到的成形體從成型器中取出，使用壓縮器等對其進行壓縮，將其厚度變 為原來的0. 3 0. 5倍，同時，以例如90 150°C的溫度對其進行5分 1小時的加熱和干 燥，就可以得到外層。中心層也可以通過同樣的工序制作。另外，使用得到的外層，還可以進行如“貼合方式1”中所述的結合材含浸處理。但 是，如上所述，在“貼合方式”中，這樣的結合材含浸處理也可以在三個層接合后實施。然后，將三個層進行層疊后，通過上述方法(兩面膠、粘接劑或縫合)進行接合，得 到本發(fā)明的片材。(一次制造方式1)即使在“一次制造方式”中，也可以使用“針刺處理法”和“抄制法”。在“一次制造 方式1”中，對基于“抄制法”的“一次制造方式”進行說明。圖8是根據一次制造方式1制造本發(fā)明的片材的流程圖。在該方式中，使用“抄制 法”在一連串的工序中形成三層結構的片材。在該方式中，步驟S200的纖維的開纖工序 漿化工序與上述的“貼合方式2”相 同。但是，在該方式中，步驟S210之后的工序與上述內容不同。具體來講，該方式在步驟S210中，將第一原料漿添加至成型器，在實施脫水后且 取出片原料前(即，半干燥狀態(tài)下)，將第二原料漿添加至脫水后的成形體(以下稱“第一 成形體”)上(步驟S220)。在此，需要注意，第一原料漿中包含的無機纖維不含有“微細纖 維”，第二原料漿中包含的無機纖維含有“微細纖維”。接下來，第二原料漿內含有的水分經由第一成形體和過濾網從成型器的下側排 出，進行第二原料漿的脫水，以調制第二成形體。如上所述，此時如果有必要，也可以從成型 器的下側實施水分的強制吸引。然后，在步驟S230中，在取出由該第一成形體及第二成形體形成的“兩層層形體” 之前(即，半干燥狀態(tài)下)，將第三原料漿添加至所述“兩層成形體”上。并且，第三原料漿 內含有的水分經由“兩層成形體”和過濾網從成型器的下側排出，進行第三原料漿的脫水。 如上所述，此時如果有必要，也可以從成型器的下側實施水分的強制吸引。在此，需要注意， 第三原料漿中包含的無機纖維不含有“微細纖維”。第三原料漿可以與第一原料漿相同或不 相同。經過這種工序，得到三層層疊的“層疊成形體”。然后，在步驟S240從成型器取出“層疊成形體”，并使用壓縮器等對其進行壓縮， 將其厚度變?yōu)樵瓉淼?. 3 0. 5倍，同時，以例如90 150°C的溫度對其進行5分 1小時 的加熱和干燥。通過這種方法，在連續(xù)的處理工序中一次形成三層結構的片材。在此，也可 以使用得到的片材進一步進行上述的結合材含浸處理。通過該方法得到的片材相對于上述通過使用粘接劑等接合各層的工序得到的片 材具有表面接合強度高的特征。這是因為，在一個層完全形成之前在該層的上面直接層疊 相鄰的層，因此使各層接觸面積變大而得到的。
(一次制造方式2)“一次制造方式2”是基于“針刺處理法”的“一次制造方式”。在這個方式中，基本上也采用與上述“貼合方式1”的同樣的工序制造片材。但是， 該一次制造方式2，在紡絲液的調制工序 吹氣紡絲處理工序中，一次層疊由三個層構成的 前軀體，制作原料片。然后，在針刺處理工序中，通過在該三層層疊的原料片進行針刺處理， 得到三層結構得原料片。在此，需要注意的是，由三個層構成的前軀體，在吹氣紡絲工序中 被制作成中間的層含有“微細纖維”，另外兩個層不含有“微細纖維”。之后的工序與上述的“貼合方式1”相同，只是很明顯，該方式無需進行接合三個層 的工序。在上述的各制造方法中，對制造三層結構的片材進行了說明。但是，本發(fā)明只要 片材的兩個最表面設有不含有“微細纖維”的層，則具有四層以上的層疊結構也是顯而易見 的。這種多層片材，通過在如“貼合方式1”及“貼合方式2”中層疊四層以上的層，或者在 “一次制造方式1”中在第三成形體上再添加第四原料漿，就可以容易地制作。雖然，上述記載以第一片材為例說明了其制造方法。但是，本領域技術人員應該知 道，所記載的方法基本上也能應用于上述的第二至第四實施方式的片材。下面通過實施例說明本發(fā)明的效果。為了驗證本發(fā)明的效果，使用上述“貼合方式，，制造本發(fā)明的第一片材，并進行各 種試驗。片材由以下順序制成。(實施例1)通過“針刺處理法”制作第一外層。首先，在鋁含有量為70g/l、A1/C1 = 1.8(原 子比)的堿性氯化鋁水溶液中混合硅乳液，以使氧化鋁系纖維的組成變?yōu)锳l2O3 SiO2 = 72 28，形成氧化鋁系纖維的前軀體。然后，在氧化鋁系纖維的前軀體內添加聚乙烯醇。接 下來，將此液體濃縮，作為紡絲液，使用該紡絲液以吹氣紡絲處理進行紡絲。載波氣體(空 氣)流量為52m/s，紡絲液的供應速度為5. 3ml/h。然后，將折疊氧化鋁系纖維的前軀體的物質層疊，制作氧化鋁系纖維的原料片。接下來，對該原料片進行針刺處理。針刺處理將以80個/IOOcm2的密度設置了針 的針板只配置在原料片的一側，從原料片的一側進行處理。另外，針的全長比原料片的厚度 長，通過從針板的一側進行壓接，針可以充分地貫穿原料片。之后，對得到的原料片從常溫開始加熱至1250度連續(xù)焙燒一個小時。接下來，使 得到的第一外層含浸結合材。結合材中使用丙烯系橡膠乳液，含浸量為總重量的5wt%。使用同樣的方法得到第二外層。第一外層及第二外層的氧化鋁系纖維的平均直徑 為7. 2 μ m、最小直徑為3. 2 μ m。層的厚度均為0. 3mm,單位面積重量為60g/m2。使用同樣的方法制作中心層。在此，制作中心層時，吹氣紡絲工序中的空氣流量為 63m/s，紡絲液的供應速度為4. 3ml/h。中心層的氧化鋁系纖維的平均直徑為5. Ιμπι，最小 直徑為2. 4 μ m。并且，中心層的厚度及單位面積重量為6. 8mm及1080g/m2。然后，通過兩面膠(厚度為100 μ m，Beiersdorf公司制造)順序貼合第一外層/ 中心層/第二外層，制造三層結構的片材。第一外層中心層第二外層的重量比(wt%)為5 90 5。將此作為實施例1。(實施例2)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為0. 7mm,單位面積重量為120g/m2的層，中心層使用厚度為 6. 0mm，單位面積重量為960g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 10 80 10。將此作為實施例2。(實施例3)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為0. 9mm，單位面積重量為180g/m2的層，中心層使用厚度為 5. 6mm，單位面積重量為840g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 15 70 15。將此作為實施例3。(實施例4)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為1.4mm，單位面積重量為240g/m2的層，中心層使用厚度為 4. 6mm，單位面積重量為720g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 20 60 20。將此作為實施例4。(實施例5)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為1.8mm，單位面積重量為300g/m2的層，中心層使用厚度為 3. 8mm，單位面積重量為600g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 25 50 25。將此作為實施例5。(實施例6)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為2. 2mm,單位面積重量為360g/m2的層，中心層使用厚度為 3. 0mm，單位面積重量為480g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 30 40 30。將此作為實施例6。(實施例7)根據與實施例1相同的方法制造三層結構的片材。但是，在該實施例中第一 外層及第二外層使用厚度為2. 6mm,單位面積重量為420g/m2的層，中心層使用厚度為 2. 2mm，單位面積重量為360g/m2的層。第一外層中心層第二外層的重量比)為 35 30 35。將此作為實施例7。(實施例8)使用“抄制法”制作第一外層。首先，進行無機纖維的開纖處理。作為開纖處理，只進行了使用漿磨機的干式開 纖處理。將開纖的原料纖維投入到攪拌機，使其重量相對于水為1 2wt%，并攪拌一分鐘 左右。然后，在該液體中添加5wt%左右的有機結合材，攪拌一分鐘左右。再向該液體添加 0. 5襯％左右的無機結合材，攪拌一分鐘左右。再向該液體添加0. 5wt%左右的凝聚劑，攪拌 最長約2分鐘左右的時間，調制原料漿。作為無機結合材，使用氧化鋁溶膠。另外，作為有機結合材，使用丙烯系膠乳，作為凝聚劑，使用pakol292。然后，將得到的原料漿添加到SOOmmX500mm尺寸的成型器(網目尺寸30目)
中，進行脫水。然后，從成型體取出得到的成形體，并使用壓縮器等對其進行壓縮，將其厚度變?yōu)?原來的0. 5倍左右，同時，以150°C的溫度加熱5分鐘進行干燥，得到第一外層。第二外層使用相同的方法制作。第一外層及第二外層的氧化鋁系纖維的平均直徑 為7. 2 μ m，最小直徑為3. 2μπι。層的厚度均為0. 8mm，單位面積重量為120g/m2。再用同樣的方法制作中心層。在此，制作中心層時，在開纖處理中實施使用漿磨機 的干式開纖。中心層的氧化鋁系纖維的平均直徑為5.1 μ m，最小直徑為2.4 μ m。層的厚度 為6. 4mm，單位面積重量為960g/m2。然后，通過兩面膠(厚度為100 μ m, Beiersdorf公司制造)順序貼合第一外層/ 中心層/第二外層，制造三層結構的片材。第一外層中心層第二外層的重量比(wt%) 為10 80 10。將此作為實施例8。(比較例1)使用與實施例1相同的方法制作中心層。中心層的單位面積重量為1200g/m2，厚 度為7. 4mm。但是，在該例子中，將沒有設置外層的、只有中心層的單層作為片材。將該片材 作為比較例1。(比較例2)使用與實施例1相同的方法制作第一外層及第二外層。第一外層及第二外層的單 位面積重量均為600g/m2，厚度均為3. 7mm。但是，在該例子中，沒有使用中心層，通過兩面膠 (厚度為100 μ m，Beiersdorf公司制造)貼合第一外層/第二外層后作為片材。第一外層 及第二外層的重量比(wt%)為50 50。將該片材作為比較例2。在表1中整理了實施例1 8、比較例1、2中的兩個外層和中心層的各自的單位面 積重量、厚度、重量比以及相對于片材的第一外層及第二外層的總厚度比。[表1] 使用上述的各片材進行了纖維飛散性試驗。在該試驗中可以預測到實際操作片材 時發(fā)生的“微細纖維”的飛散情況。圖9示出纖維飛散性試驗裝置的一部分裝置。纖維飛散性試驗如下所述進行。首 先，將各片材剪切成圖ι的形狀(X方向的最大長度262mmXY方向的長度83. 5mm)，將其作為試樣160。將該試樣160裝入到尺寸大于該試樣的塑膠袋120中，如圖9所示，使用壓板 130將試樣160固定在塑膠袋120的一邊。在塑膠袋120中填充適量的空氣之后，密封塑 膠袋120。然后，通過上述的或其它的壓板將塑膠袋120固定到由試驗裝置110突出的臂 140 (全長80cm)上。臂140的另一端連接于試驗裝置110的垂直壁150。垂直壁150由金 屬制成，主表面在圖9的XZ平面延伸，厚度(Y方向的長度)為25mm。臂140以連接于垂 直壁150的端部為支點，可以在與垂直壁主表面相垂直的平面(YZ)上進行旋轉。該旋轉相 對于垂直壁的主表面至少可以旋轉90°以上的角度。但是，臂140在試驗前通過卡扣(未 圖示)相對于垂直方向保持90°的角度(即，水平狀態(tài))。在該狀態(tài)下解除卡扣時，臂140 沿YZ平面朝箭頭方向旋轉90°，而塑膠袋120也隨之朝箭頭方向旋轉與垂直壁150碰撞。 因為此刻的碰撞，從片材試樣160飛散無機纖維，飛散的無機纖維被捕獲在塑膠袋120中。 然后，輕輕地打開塑膠袋120，并通過膠帶(IcmXlcm)回收附著在塑膠袋120的飛散纖維。 然后，通過掃描型電子顯微鏡在膠帶的適當位置拍攝約1500倍左右的照片，并測定無機纖 維的直徑。對約300根無機纖維進行測定，通過下式求出“微細纖維”的飛散率“微細纖維”飛散率(％)=(直徑3μπι以下的無機纖維的根數)/(測定根 數)XlOO表1中示出相對于各片材得到的結果。從該表可知，比較例1的飛散率為1. 2%, 相對于此，實施例1 8中的片材的飛散率為0. 3%以下，根據本發(fā)明的3層結構的片材可 以顯著降低“微細纖維”的飛散率。(壓縮恢復疲勞試驗)使用上述的各片材進行了壓縮恢復疲勞試驗。該試驗最多重復1000次進行片材 的壓縮和恢復，測定片材的面壓力變化。該試驗可以相對評價片材支撐力的下降傾向。圖10中顯示用來進行壓縮恢復疲勞試驗的裝置310。裝置310由具有略水平的 試料支持臺320的門型支柱330構成。該裝置310的中央(試料支持臺320的上部)設有 具備負荷測量功能并上下升降的丁字頭340，該丁字頭340的下面設有不銹鋼制的直徑約 103mm的半圓筒狀的上部壓塊350。該上部壓塊350上安裝變位計360。試料支持臺320上 設有不銹鋼制的直徑約Illmm的半圓筒狀的下部支撐物370。該下部支撐物370的內部被 挖成半圓筒形狀，以使內表面與上部壓塊350的外部形狀相吻合，而且設置為該被挖掘的 內表面面對上部壓塊350。進行試驗時，下部支撐物370的內表面設置重量已知的各片材的 試樣 380 (尺寸，50cmX 50cm)。使用這種裝置310通過下述方法進行測定。首先，事先下降丁字頭340，以使試樣 380與上部壓塊350之間看不到大間隙。在該狀態(tài)下，以Imm/分的速度下降丁字頭340以 壓縮試樣380，當試樣380的體積密度變?yōu)?. 4g/mm3時，測定發(fā)生在試樣380上的負荷。在 此，試樣380的體積密度可以通過試樣380的重量/試樣380的面積/上部壓塊350和下 部支撐物370的間隔求出。對得到的負荷除以試樣面積，算出壓縮面積(kPa)。然后，以Imm/分的速度提升丁字頭340，恢復試樣380，當試樣380的體積密度變 為0. 367g/mm3時，測定發(fā)生在試樣380上的負荷，并根據上述方法將由負荷換算面壓力，算 出恢復面壓力(kPa)。將該操作重復1000循環(huán)，測定片材的壓縮面壓力及恢復面壓力的變 化。對于各試樣進行三次同樣的測定，求出平均值作為其結果。將通過各試樣得到的結果顯示在圖11 圖14以及表1中。圖11及圖12中，橫
20軸表示相對于片材的外層的重量比)，縱軸在圖11中表示1000循環(huán)后的恢復面壓力 (kPa)，在圖12中表示面壓力下降率(％ )。該面壓力下降率可由下式表示面壓力下降率 (%) = 100X (1循環(huán)后的恢復面壓力-1000循環(huán)后的恢復面壓力)/(1循環(huán)后的恢復面壓 力)。在圖13及圖14中，橫軸表示相對于片材整體厚度的外層的厚度比(％)，縱軸在圖 13中表示1000循環(huán)后的恢復面壓力(kPa)，在圖14中表示面壓力下降率(％ )。由試驗結果可知，比較例2的片材在1000循環(huán)后恢復面壓力下降68. 8%。而本發(fā) 明的實施例1 8中的片材，在1000循環(huán)后恢復面壓力維持高狀態(tài)，下降率最大為66. 3%。尤其，實施例1 5及8的片材(外層的總重量比10襯％ 50襯％，外層的總厚度 比8% 50% )，在1000循環(huán)后恢復面壓力下降62. 6%以下，被認可具有充分的抑制面壓 力下降效果。而實施例1、2及8的片材(外層的總重量比10wt% 20wt%，外層的總厚度 比8% 20% )，其下降率達到51. 3%至53.6%，與現有片材(比較例1)的50. 4%相當， 可以得知具有低的下降率。在此，從圖12的結果可知，第一外層及第二外層相對于片材的總重量比1在W > 50%的范圍內，面壓力下降率具有接近最大值(68. 8%:比較例2)的傾向。并且，上述W在 W彡20wt%的范圍內，面壓力下降率具有接近最小值(50.4% :比較例1)的傾向。同樣，從圖14的結果可知，第一外層及第二外層相對于片材的總厚度比t在t > 50%的范圍內，面壓力下降率具有接近最大值(68. 8%:比較例2)的傾向。并且，上述t在 t ( 20%的范圍內，面壓力下降率具有接近最小值(50.4% :比較例1)的傾向。根據以上結果可知，第一外層及第二外層相對于片材的總重量比W最好在0 < WS 50%的范圍內，優(yōu)選在0 < WS 20%的范圍內。并且，第一外層及第二外層相對于 片材的總厚度比t最好在0 < t ^ 50%的范圍內，優(yōu)選在0 < t ^ 20%的范圍內。但是， 如上所述，從實用的角度出發(fā)，外層的總重量比W應該在W，外層的總厚度比t應該 在t彡1%。[工業(yè)上的應用性]本發(fā)明的片材可以應用于車輛用廢氣處理裝置的支撐用密封材和隔熱材以及消
音裝置的吸音材等。
權利要求
一種片材，含有無機纖維，其特征在于至少具有第一外層、中心層及第二外層這三個層，所述第一外層、所述中心層及所述第二外層被層疊成所述第一外層和所述第二外層處于外表面?zhèn)?，所述中心層含有直徑小于或等?μm的無機纖維，所述第一外層或第二外層由生物可溶性無機纖維材料構成。
2.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述第一外層的無機纖維的平均直徑及 最小直徑分別與所述第二外層的無機纖維的平均直徑及最小直徑相同。
3.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述第一外層及第二外層實質上為相同的層。
4.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述第一外層及第二外層相對于所述片 材的總重量比W在0 < 50wt%的范圍內。
5.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述第一外層及第二外層相對于所述片 材的厚度比1在0 < t ^ 50%的范圍內。
6.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述中心層的側面構成該片材的所述兩個外表面之外的端面的至少一部分， 在該側面的至少一部分設置被覆層。
7.根據權利要求6所述的片材，其特征在于，所述被覆層覆蓋所述中心層的整個側面。
8.根據權利要求6所述的片材，其特征在于，所述被覆層由與所述第一外層或第二外 層相同的層構成。
9.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述片材還含有結合材。
10.根據權利要求1所述的片材，其特征在于，所述片材還包含設在所述第一外層和所 述中心層或第二外層和所述中心層之間的粘接層。
11.一種片材制造方法，該片材含有無機纖維，所述方法的特征在于包含步驟 制作由第一生物可溶性無機纖維材料構成的第一外層；制作包含直徑小于或等于3 μ m的無機纖維的中心層； 制作由第二生物可溶性無機纖維材料構成的第二外層；以及至少層疊所述第一外層、所述中心層及所述第二外層這三個層，使所述第一外層和所 述第二外層處于外表面?zhèn)?，并接合各層?br> 12.根據權利要求11所述的片材制造方法，其特征在于接合所述各層的步驟包含以粘 接層接合各層的步驟。
13.根據權利要求11所述的片材制造方法，所述方法的特征在于，還包含含浸結合材 的步驟。
14.一種廢氣處理裝置，包含廢氣處理體和卷繞在該廢氣處理體外周面的至少一部分 的支撐用密封材，其特征在于，所述支撐用密封材由所述權利要求1至10中的任意一項所述的片材構成。
15.—種廢氣處理裝置，包含廢氣入口管及出口管、設置在所述入口管及出口管之間的 廢氣處理體，其特征在于，在所述入口管的至少一部分設置隔熱材，該隔熱材由所述權利要求1至10中的任意一項所述的片材構成。
16.根據權利要求14或15所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述廢氣處理體為觸媒 載體或廢氣過濾器。
17.一種消音裝置，包含內管、覆蓋該內管的外周的外殼、設置在所述內管與外殼之間 的吸音材，其特征在于，所述吸音材由權利要求1至10中的任意一項所述的片材構成， 該片材設置在所述內管與外殼之間，使所述第一外層位于外側。
全文摘要
本發(fā)明提供一種纖維飛散少、用來作支撐用密封材時具有適當支撐力的片材。本發(fā)明所提供的片材含有無機纖維，并至少具有第一外層、中心層及第二外層這三個層，所述第一外層、所述中心層及所述第二外層被層疊成所述第一外層和所述第二外層處于外表面?zhèn)?，所述中心層含有直徑小于等?μm的無機纖維，所述第一外層或第二外層由生物可溶性無機纖維材料構成。
文檔編號F01N13/00GK101898433SQ20091025352
公開日2010年12月1日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權日2007年1月26日
發(fā)明者岡部隆彥 申請人:揖斐電株式會社