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JP2002066331A - 触媒担体保持部材及びその製造方法並びに触媒コンバータ - Google Patents

触媒担体保持部材及びその製造方法並びに触媒コンバータ

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Publication number
JP2002066331A
JP2002066331A JP2000255500A JP2000255500A JP2002066331A JP 2002066331 A JP2002066331 A JP 2002066331A JP 2000255500 A JP2000255500 A JP 2000255500A JP 2000255500 A JP2000255500 A JP 2000255500A JP 2002066331 A JP2002066331 A JP 2002066331A
Authority
JP
Japan
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catalyst carrier
holding member
casing
carrier holding
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000255500A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Goto
嘉彦 後藤
Toshiyuki Anji
敏行 安治
Yoshihiro Kawasaki
美宏 川崎
Takashi Onoe
崇史 尾上
Takahiro Niwa
隆弘 丹羽
Masafumi Tanaka
真文 田中
Shoichi Yonezawa
昭一 米澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichias Corp filed Critical Nichias Corp
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Priority to DE60101073T priority patent/DE60101073T2/de
Priority to KR10-2001-0050926A priority patent/KR100531532B1/ko
Priority to EP01120239A priority patent/EP1182333B1/en
Priority to US09/935,163 priority patent/US20020025904A1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な形状の触媒担体やケーシング等にも対
応可能で、ズレやバラツキがなく安定した保持性が長期
に渡り維持され、自動化等により装着の低コスト化が可
能であり、有機バインダーの気化、焼失による排気ガス
の汚染が少ない触媒担体保持部材及び該触媒担体保持部
材を用いた触媒コンバータを提供すること。 【解決手段】 本発明に係る触媒担体保持部材は、触媒
担体と該触媒担体を収容するケーシングとの間隙に装着
される触媒担体保持部材であって、該触媒担体保持部材
は、圧縮力を受け撓んだ可撓性無機繊維がバインダーで
結合されると共にさらに無機質膨張材を含んでいてもよ
い３次元骨格構造を有する無機繊維質成形体からなり、
且つ、触媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質
的に同一でありケーシングとの接触面がケーシングの内
面形状と実質的に同一であると共に厚さが少なくとも前
記間隙の厚み以上になるように形成されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の内燃機
関から排出される排気ガスを浄化するための触媒コンバ
ータ中の触媒担体保持部材及びその製造方法並びに該触
媒担体保持部材を用いた触媒コンバータに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】触媒コンバータは、排気ガスを浄化する
ための触媒を担持するハニカム状や多孔質状のセラミッ
クス等でなる触媒担体、触媒担体を収容するケーシン
グ、及び触媒担体とケーシングとの間隙に装着され触媒
担体を保持する触媒担体保持部材を主な構成部材とする
ものであり、その他シール部材等とから構成される。
【０００３】ここで、触媒担体保持部材には、間隙に隙
間なく装着され十分に触媒担体を保持できる保持性に加
え、自動車の走行中の振動等から触媒担体を保護するた
めのクッション性、排気ガスを通過させないシール性、
及び高温で使用される触媒担体に対する耐熱性が求めら
れる。
【０００４】触媒担体保持部材としては、例えば、特開
平１０−２８８０３２号公報に、厚さ方向に圧縮された
結晶質アルミナ繊維マットと有機バインダーとからなる
第１の無機繊維マットと、上記以外のセラミック繊維マ
ットと無機質膨張材と有機バインダーとから主として構
成される第２の無機繊維マットとからなる無機繊維成形
体が開示されている。該無機繊維成形体によれば、マッ
ト状の嵩高でない無機繊維成形体を用いるため触媒コン
バータの組立の際に無機繊維成形体のケーシングへの装
着が容易であり、弾力性のある結晶質アルミナ繊維マッ
トを用いるため繊維の破損がなく触媒担体を良好に保持
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記無
機繊維成形体はマット状を呈しており、触媒担体に巻回
する作業及び巻回後マット状物を接着テープ等で仮固定
する必要があった。これを、ケーシング内へ圧縮挿入す
る際、巻回したマット状物がずれたり、仮固定した接着
テープが外れたり、さらにこれら全ての作業が手作業で
あるためでき上がりの状態にバラツキが生じ易く、取付
け不良が多く発生した。また、この一連の作業は微妙な
作業が要求されるため機械による自動化が困難であり、
コスト高の原因となっていた。
【０００６】また、上記無機繊維成形体は、マット状で
あるため基本的に円筒や円錐状のものにしか適用でき
ず、対応できる形状に限りがある。このため、ケーシン
グにテーパー部や曲面部があったり触媒担体に絞り形状
があったりする等、ケーシングや触媒担体が複雑な形状
のものである場合には、無機繊維成形体と触媒担体と、
又は無機繊維成形体とケーシングとの接触が不均一にな
ったり、間隙が残存することが起こり易く、触媒担体を
充分に保持できないため、結果として、自動車の走行中
の振動等による触媒担体の破損に至る。
【０００７】さらに、上記無機繊維成形体においては、
長期使用につれて振動等により該無機繊維成形体中の内
外層が層間で剥離して触媒担体の保持性が低下し易いと
いう問題があった。このような内外層のズレは、加熱に
より膨張しない内層用マット状物と加熱により膨張する
外層用マット状物との間に物性の断絶が明確に存在する
ことにより生じるものと考えられる。特に近年は、触媒
コンバータの浄化性能の向上のために触媒担体が高温で
使用されるようになっており、耐熱性に劣る無機質膨張
材を含む外層が劣化し易いため、内外層のズレが一層生
じ易くなっているという問題があった。
【０００８】加えて、触媒コンバータは排気ガスを浄化
するものであるため、排気ガスの汚染源となる有機バイ
ンダー等の有機物の使用量はできるだけ少ないことが好
ましい。
【０００９】従って、本発明の目的は、複雑な形状の触
媒担体やケーシング等にも対応可能で、ズレやバラツキ
がなく安定した保持性が長期に渡り維持され、触媒担体
やケーシング等への装着性に優れるため自動化等により
装着の低コスト化が可能であり、さらに有機バインダー
の使用量が少ないため有機バインダーの気化、焼失によ
る排気ガスの汚染が少ない触媒担体保持部材及び該触媒
担体保持部材を用いた触媒コンバータを提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は鋭意検討を行った結果、触媒担体保持部材を、
圧縮力を受け撓んだ可撓性無機繊維がバインダーで結合
されると共にさらに無機質膨張材を含んでいてもよい３
次元骨格構造を有する無機繊維質成形体として形成し、
且つ、触媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質
的に同一でありケーシングとの接触面がケーシングの内
面形状と実質的に同一であると共に厚さが少なくとも前
記間隙の厚み以上になるように形成すれば、複雑な形状
の触媒担体やケーシング等にも対応可能でズレやバラツ
キがなく安定した保持性が長期に渡り維持され、触媒担
体やケーシング等への装着性に優れるため自動化等によ
り装着の低コスト化が可能であり、さらに有機バインダ
ーの使用量が少ないか又は使用しなくて済むため有機バ
インダーの気化、焼失による排気ガスの汚染が少ないか
又は全くない触媒担体保持部材が得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【００１１】すなわち、本発明は、触媒担体と該触媒担
体を収容するケーシングとの間隙に装着される触媒担体
保持部材であって、該触媒担体保持部材は、圧縮力を受
け撓んだ可撓性無機繊維がバインダーで結合されると共
にさらに無機質膨張材を含んでいてもよい３次元骨格構
造を有する無機繊維質成形体からなり、且つ、触媒担体
との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同一であり
ケーシングとの接触面がケーシングの内面形状と実質的
に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙の厚み以
上になるように形成されることを特徴とする触媒担体保
持部材を提供するものである。
【００１２】また、本発明は、触媒担体の外側形状又は
ケーシングの内側形状と略同一形状の脱水成形型を用
い、該脱水成形型に少なくとも可撓性無機繊維及びバイ
ンダーを含みさらに無機質膨張材を含んでいてもよいス
ラリーを供給し脱水成形した後、該脱水成形型上の堆積
物を整形して触媒担体との接触面が触媒担体の外面形状
と実質的に同一でありケーシングとの接触面がケーシン
グの内面形状と実質的に同一であると共に厚さが少なく
とも前記間隙の厚み以上になるように成形することを特
徴とする触媒担体保持部材の製造方法を提供するもので
ある。
【００１３】また、本発明は、前記触媒担体保持部材を
用いることを特徴とする触媒コンバータを提供するもの
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る触媒担体保持部材
は、圧縮力を受け撓んだ可撓性無機繊維がバインダーで
結合されると共にさらに無機質膨張材を含んでいてもよ
い３次元骨格構造を有する無機繊維質成形体からなるも
のである。本発明で用いられる可撓性無機繊維とは、可
撓性無機繊維同士又は必要により配合される無機質膨張
材との間でバインダーにより結着される際に撓んだ状態
となる無機繊維をいう。該可撓性無機繊維としては、例
えば、アルミナ繊維、シリカ繊維、ムライト繊維、アル
ミノシリケート繊維、ガラス繊維及びロックウール等が
挙げられる。このうち、アルミナ繊維は高温でも柔軟
性、可撓性に優れるため好ましい。
【００１５】可撓性無機繊維の繊維径は、通常１〜２０
μm 、好ましくは３〜７μm である。該繊維径が該範囲
内にあると繊維の柔軟性と強度とのバランスがとれるた
め好ましい。また、可撓性無機繊維の繊維長は、通常１
０μm 〜１００mm、好ましくは５０μm 〜５mmである。
該繊維長が該範囲内にあると、バインダーの配合量が少
なくても可撓性無機繊維が十分に撓み圧縮された状態で
結着されると共に、可撓性無機繊維が程よく絡むため好
ましい。一方、該繊維長が１０μm 未満であると、繊維
の柔軟性が劣るため、繊維質成形体としたとき十分なク
ッション性が得られない。また、該繊維長が１００mmを
越えると、繊維質成形体としたときに繊維が撓んだ状態
から元に戻ろうとする反発力（復元力）が大きくなる。
大きすぎる反発力（復元力）は触媒担体を破損するおそ
れがあり、また、反発力（復元力）を抑えるためにバイ
ンダー量を多くする必要があり、好ましくない。上記可
撓性無機繊維は、１種又は２種以上組み合わせて用いる
ことができる。
【００１６】本発明で用いられるバインダーとしては、
有機バインダー及び無機バインダーが挙げられる。有機
バインダーとしては、例えば、ポリアクリルアミド等の
アクリル系樹脂、デンプン、エマルジョン、ラテックス
等が挙げられる。このうち、ラテックスは、繊維質成形
体としたとき柔軟性に富み、繊維の復元力を抑える力が
大きいため好ましい。本発明に係る触媒担体保持部材で
は、有機バインダーを用いることにより、触媒担体保持
部材の使用時の熱で有機バインダーが焼失して可撓性無
機繊維が圧縮され撓んだ状態から開放され可撓性無機繊
維が復元するため、可撓性無機繊維の復元力が触媒担体
の外面及びケーシングの内面に作用し、触媒担体の保持
性に優れる。
【００１７】また、無機バインダーとしては、例えば、
コロイダルシリカ、アルミナゾル、チタニアゾル、ジル
コニアゾル等が挙げられる。このうちアルミナゾルは、
繊維質成形体としたときに適度な柔軟性を保てるため好
ましい。本発明に係る触媒担体保持部材では、無機バイ
ンダーを用いることにより、加熱前は分子間力のみで結
合していた無機バインダーが触媒担体保持部材の使用時
の熱で結合力が弱まって無機バインダーの一部が剥離す
る。このため、上記有機バインダーほどとはいかないま
でも、可撓性無機繊維が圧縮され撓んだ状態から開放さ
れ可撓性無機繊維が復元し、可撓性無機繊維の復元力が
触媒担体の外面及びケーシングの内面に作用するため、
触媒担体の保持性に優れる。さらに、触媒担体保持部材
の使用時においても、無機バインダーの一部は剥離しな
いため触媒担体保持部材自体にある程度の保形性があ
る。さらに、触媒担体保持部材に含まれる有機物分が保
持部材の製造時に適宜添加される有機凝集剤のみになる
ため排気ガスの汚染源になり難い。
【００１８】上記バインダーは、有機バインダー及び無
機バインダーのうち、１種又は２種以上組み合わせて用
いることができる。特に有機バインダーと無機バインダ
ーとを併用すると、触媒担体保持部材の装着時の保形性
と使用時の保形性をバランスよく併せ持つことができ
る。
【００１９】上記バインダーの配合量は有機バインダー
又は無機バインダーそれぞれについて規定される。すな
わち、本発明においてバインダーとして有機バインダー
のみが配合される場合、有機バインダーの配合量は、可
撓性無機繊維１００重量部に対して、通常１〜１０重量
部、好ましくは１〜３重量部である。有機バインダーの
配合量が該範囲よりも少ないと可撓性無機繊維の結着が
十分に行われないため好ましくない。また、有機バイン
ダーの量が該範囲よりも多いと有機バインダーが排気ガ
スの汚染源になるため好ましくない。
【００２０】なお、通常、可撓性無機繊維に脱水成形等
の圧縮力が作用しない状態では有機バインダーの配合量
が多く必要になるが、本発明では有機バインダーの配合
量が少なくて済む。この理由は定かではないが、例えば
圧縮することにより可撓性無機繊維同士等の距離が近く
なり、加えて繊維同士の接点が多くなるため、有機バイ
ンダーの結着作用がより効果的に働くのではないかと推
測される。また、有機バインダーは触媒コンバータの使
用時の熱により気化・焼失することがあるが、本発明に
おいて有機バインダーの配合量は、触媒担体保持部材が
ケーシング内に装着される際、すなわち加熱されていな
い状態のものを指す。
【００２１】また、本発明においてバインダーとして無
機バインダーのみが配合される場合、無機バインダーの
配合量は、可撓性無機繊維１００重量部に対して、通常
１〜１０重量部、好ましくは１〜３重量部である。無機
バインダーの配合量が該範囲よりも少ないと可撓性無機
繊維の結着が十分に行われないため好ましくない。ま
た、無機バインダーの量が該範囲よりも多いと圧縮され
撓んだ状態で結着されている可撓性無機繊維の復元力が
十分に発現されないため好ましくない。
【００２２】また、本発明に係る触媒担体保持部材にお
いてバインダーとして有機バインダー及び無機バインダ
ーの両方が配合される場合、有機バインダー及び無機バ
インダーのそれぞれの配合量は、可撓性無機繊維１００
重量部に対して、通常１〜１０重量部、好ましくは１〜
３重量部である。有機バインダー及び無機バインダーの
それぞれの配合量が該範囲よりも少ない場合及び多い場
合は、有機バインダー及び無機バインダーの配合量につ
いて述べたのと同様の理由により好ましくない。
【００２３】本発明に係る触媒担体保持部材には、さら
に無機質膨張材が含まれていてもよい。無機質膨張材と
しては、例えば、バーミキュライト、膨張粘土、膨張頁
岩、膨張黒鉛等が挙げられる。このうちバーミキュライ
トは、安価で膨張率が大きいため好ましい。本発明に係
る触媒担体保持部材では、無機質膨張材をさらに配合す
ることにより、触媒担体保持部材の使用時の加熱により
無機質膨張材が膨張するため、保持面圧が増大し、保持
性が向上して好ましい。
【００２４】本発明に係る触媒担体保持部材に無機質膨
張材が配合される場合、無機質膨張材の配合量は、可撓
性無機繊維１００重量部に対して、通常１０〜２００重
量部、好ましくは１００〜２００重量部である。
【００２５】本発明に係る触媒担体保持部材では、必要
によりさらに製造時に使用される有機系、無機系の凝集
剤、分散剤、界面活性剤、定着剤、ｐＨ調整剤等を含ん
でいてもよい。
【００２６】本発明に係る触媒担体保持部材において、
可撓性無機繊維が圧縮力を受けて撓んだ状態で又は必要
により配合される無機質膨張材と共にバインダーで結着
される３次元骨格構造を形成させる方法としては、特に
限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。 ・可撓性無機繊維、バインダー及び必要により無機質膨
張材に、さらに必要により凝集剤を添加して凝集させた
スラリーを脱水成形した後、適当な温度範囲内又はバイ
ンダーが有機バインダーを含む場合には該有機バインダ
ーが焼失しない温度範囲内で乾燥する湿式成形法。 ・可撓性無機繊維、バインダー及び必要により配合した
無機質膨張材に、さらに必要により凝集剤を添加して凝
集させたスラリーを脱水成形した後、所定の密度になる
ように圧縮し、適当な温度範囲内又はバインダーが有機
バインダーを含む場合には該有機バインダーが焼失しな
い温度範囲内で乾燥する湿式成形法。 ・可撓性無機繊維、バインダー及び必要により配合した
無機質膨張材を、乾式で均一に混合した後、乾式圧縮成
形する乾式成形法。 ・可撓性無機繊維及び必要により配合した無機質膨張材
をバインダーを用いず凝集剤のみを用いて乾式又は湿式
で成形し、これに液状のバインダーを吹き付けやどぶ付
け等で含浸させた後、適当な温度範囲内又はバインダー
が有機バインダーを含む場合には該有機バインダーが焼
失しない温度範囲内で乾燥する方法。
【００２７】本発明に係る触媒担体保持部材において、
可撓性無機繊維が有機バインダーで結合された３次元骨
格構造を有する無機繊維質成形体は、見かけの密度が通
常０．１〜０．５g/cm3 、好ましくは０．１〜０．２g/
cm3 である。加えて、装着時の見かけの密度が０．２〜
０．４g/cm3 になるようにすることがより好ましい。
【００２８】本発明に係る触媒担体保持部材は触媒担体
と該触媒担体を収容するケーシングとの間隙に装着され
るものであって、上記無機繊維成形体からなり、且つ、
触媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同
一でありケーシングとの接触面がケーシングの内面形状
と実質的に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙
の厚み以上になるように形成される。無機繊維成形体を
該形状とするには、例えば、無機繊維質成形体を脱水成
形で得る場合に、触媒担体の外側形状と略同一形状の脱
水成形型又はケーシングの内側形状と略同一形状の脱水
成形型を用いて成形した後、該脱水成形型上の堆積物を
整形して触媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実
質的に同一でありケーシングとの接触面がケーシングの
内面形状と実質的に同一であると共に厚さが少なくとも
前記間隙の厚み以上になるように成形し、得られた脱水
成形体を適当な温度範囲内又はバインダーが有機バイン
ダーを含む場合には該有機バインダーが焼失しない温度
範囲内で乾燥することにより、無機繊維質成形体を形成
すると同時に前記間隙の形状とする方法が挙げられる。
また、上記脱水成形型を用いずに脱水成形し乾燥等して
無機繊維質成形体を形成した場合は、得られた無機繊維
質成形体を機械的に加工して前記形状に成形してもよ
い。
【００２９】また、本発明に係る触媒担体保持部材は、
前記触媒担体又は前記ケーシングに装着し易いように、
触媒担体との接触面からケーシングとの接触面に貫通す
るスリットが設けられること又は該触媒担体保持部材が
２つ以上の部材に分割可能にされることが好ましい。該
スリットが設けられると、スリットを広げることで触媒
担体保持部材と触媒担体との間に隙間が生じ、触媒担体
保持部材を装着し易くなる。また、２つ以上の部材に分
割可能にされる、例えば、軸方向に二等分割等にされる
と、触媒担体保持部材を触媒担体に装着し易くなる。ま
た、触媒担体の外径が触媒担体保持部材の内径よりも若
干大きい場合、保持部材を装着した際に、スリット又は
分割された部材の当接部分が触媒担体により押し広げら
れて隙間ができることがある。このため、該スリット及
び該当接部分の形状がガス流入側から流出側にかけて直
線的な形状であると、排ガスが触媒担体を通過せずにこ
の隙間を介して通過してしまうため好ましくない。従っ
て、該スリット及び該当接部分の形状は、隙間ができて
も排ガスが通過しないように、当接部分の形状が例えば
触媒担体保持部材の外表面からみて凹凸形状や鋸歯状等
の噛合可能な形状になっていることが好ましい。また、
スリットの施工や触媒担体保持部材の分割は、該無機繊
維質成形体を成形する際に同時に行ってもよく、また該
無機繊維質成形体の成形後に行ってもよい。
【００３０】上記本発明に係る触媒担体保持部材は、触
媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同一
でありケーシングとの接触面がケーシングの内面形状と
実質的に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙の
厚み以上になるように形成することが可能であり、また
使用時には加熱により有機バインダーが気化焼失して又
は無機バインダーの一部の結合が剥離して、実質的に装
着時に圧縮され撓んだ状態で結着されていた可撓性無機
繊維が全体に復元しようとし、触媒担体及びケーシング
を押圧する。このため、複雑な形状の触媒担体やケーシ
ング等に対する充填性に優れズレ等がないためバラツキ
なく安定した保持性が長期に渡り維持され、触媒担体や
ケーシング等への装着性に優れるため自動化等により装
着の低コスト化が可能である。さらにバインダーとして
有機バインダーを用いる場合でもその使用量が少なくて
済むため有機バインダーの気化焼失による排気ガスの汚
染が少ない。
【００３１】また、本発明に係る触媒担体保持部材は、
触媒担体との接触面からケーシングとの接触面にかけて
組成の異なる２つ以上の層が形成された多層構造のもの
としてもよい。ここで、触媒担体との接触面とは触媒担
体保持部材のうち触媒担体に接触する面をいい、ケーシ
ングとの接触面とは触媒担体保持部材のうちケーシング
に接触する面をいう。このような多層構造のものとして
は、例えば、触媒担体との接触面を有する触媒担体保持
部材の内層部を、圧縮力を受け撓んだ可撓性無機繊維が
無機バインダーで結合された３次元骨格構造を有する無
機繊維質成形体とし、ケーシングとの接触面を有する触
媒担体保持部材の外層部を、圧縮力を受け撓んだ可撓性
無機繊維が有機バインダーと無機質膨張材とで結合され
た３次元骨格構造を有する無機繊維質成形体とし、さら
に内層部と外層部との間に中間層部として、圧縮力を受
け撓んだ可撓性無機繊維が有機バインダーと無機バイン
ダーと無機質膨張材とで結合された３次元骨格構造を有
する無機繊維質成形体とすることができる。このような
３層構造等のものとすることにより、内層部と中間層部
とを構成する無機繊維質成形体、及び中間層部と外層部
とを構成する無機繊維質成形体の組成がそれぞれ類似す
るため、各層間で使用時に剥離やこれに伴うズレ等が生
じ難くなるため好ましい。
【００３２】上記多層構造の触媒担体保持部材におい
て、各層はそれぞれの層に要求される特性を満たすもの
であればよく、例えば、内層部として触媒担体との非反
応性が要求される場合は、有機分が極めて少ない可撓性
無機繊維と無機バインダーとの組成の無機繊維質成形体
とすることが好ましい。また、外層部として保持力やク
ッション性の特性が要求される場合は、可撓性無機繊維
と有機バインダーと無機質膨張材との組成の無機繊維質
成形体とすることが好ましい。また、中間層部として
は、各層の組成の断絶を少なくするため、内層部と外層
部とのそれぞれに類似する組成の無機繊維質成形体とす
ることが好ましい。
【００３３】上記多層構造の触媒担体保持部材は、例え
ば、触媒担体の外側形状と略同一形状の脱水成形型を用
いた脱水成形により、可撓性無機繊維及び無機バインダ
ーを含み内層部を形成する第１スラリーと、可撓性無機
繊維、有機バインダー、無機バインダー及び無機質膨張
材を含み中間層部を形成する第２スラリーと、可撓性無
機繊維、有機バインダー及び無機質膨張材を含み外層部
を形成する第３スラリーとを用い、第１スラリーを用い
て内層部を形成した後、脱水成形型に供給するスラリー
を第１スラリーから第２スラリー、さらに第３スラリー
と順次変更して、中間層部及び外層部を形成することが
できる。また、ケーシングの内側形状と略同一形状の脱
水成形型を用い、脱水成形型に供給するスラリーを上記
第３スラリーから上記第２スラリー、さらに上記第１ス
ラリーと順次変更することにより、外層部、中間層部及
び内層部の順に形成することができる。
【００３４】また、本発明に係る触媒担体保持部材は、
触媒担体との接触面からケーシングとの接触面にかけて
組成が連続的に変化したものとしてもよい。ここで、組
成が連続的に変化とは、組成の変化が断絶していなけれ
ばよいという意味である。従って、触媒担体保持部材中
の組成の断絶がない限り、触媒担体保持部材中の一定の
厚さの部分において組成に変化がなく実質的に組成が一
定の層とみなせる部分が形成されていてもよい。このよ
うな組成が連続的に変化した触媒担体保持部材として
は、例えば、触媒担体との接触面を有する実質的に内層
部を形成する部分を、圧縮力を受け撓んだ可撓性無機繊
維が有機バインダーで結合された３次元骨格構造を有す
る無機繊維質成形体とし、ケーシングとの接触面を有す
る実質的に外層部を形成する部分を、圧縮力を受け撓ん
だ可撓性無機繊維が有機バインダーと無機質膨張材とで
結合された３次元骨格構造を有する無機繊維質成形体と
し、該実質的に内層部を形成する部分から該実質的に外
層部を形成する部分にかけて組成が連続的に変化した無
機繊維質成形体とすることができる。このような組成が
連続的に変化する構造のものとすることにより、触媒担
体保持部材中に明確な層間がなくなるため使用時に層間
の剥離やこれに伴うズレ等がより生じ難くなるため好ま
しい。
【００３５】上記組成が連続的に変化した触媒担体保持
部材は、例えば、触媒担体の外側形状と略同一形状の脱
水成形型を用いた脱水成形により、可撓性無機繊維及び
有機バインダーを含み実質的に内層部を形成する第１ス
ラリーと、可撓性無機繊維、有機バインダー及び無機質
膨張材を含み実質的に外層部を形成する第２スラリーと
を用い、第１スラリーを用いて実質的に内層部を形成す
る部分を形成した後、脱水成形型に供給するスラリーを
第１スラリーから第２スラリーへと漸次変化させて、実
質的に内層部を形成する部分と実質的に外層部を形成す
る部分とこれらの間に存在し組成が連続的に変化した部
分とを形成することができる。また、ケーシングの内側
形状と略同一形状の脱水成形型を用い、脱水成形型に供
給するスラリーを上記第２スラリーから上記第１スラリ
ーへと漸次変化させることにより、実質的に内層部を形
成する部分と実質的に外層部を形成する部分とこれらの
間に存在し組成が連続的に変化した部分とを形成するこ
とができる。
【００３６】次に本発明に係る触媒担体保持部材の製造
方法について説明する。本発明に係る触媒担体保持部材
の製造方法は、触媒担体の外側形状又はケーシングの内
側形状と略同一形状の脱水成形型を用い、該脱水成形型
に少なくとも可撓性無機繊維及びバインダーを含みさら
に無機質膨張材を含んでいてもよいスラリーを供給し脱
水成形した後、該脱水成形型上の堆積物を整形して触媒
担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同一で
ありケーシングとの接触面がケーシングの内面形状と実
質的に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙の厚
み以上になるように成形するものである。
【００３７】該脱水成形型としては、例えば、触媒担体
の外側形状又はケーシングの内側形状と略同一形状の脱
水成形可能な網状の脱水成形型が挙げられる。これら脱
水成形型には、スラリー固形物の堆積物を脱型し易いた
め、又は触媒担体保持部材の一部にスリットを形成した
り触媒担体保持部材を分割可能な構造のものとするため
に、例えばバリ状の凸状部か形成されていてもよい。さ
らに、触媒担体保持部材がスリットが形成されていたり
分割可能な形状のものである場合には、該凸状部の形状
は、該スリット又は分割部分の形状と同様に形成された
ものであることが好ましい。
【００３８】また、上記触媒担体の外側形状と略同一形
状の脱水成形型を用いる場合には、これと共にケーシン
グの内側形状と略同一形状の整形用型を組み合わせて、
触媒担体保持部材のケーシングとの接触面を整形するよ
うにしてもよい。また、上記ケーシングの内側形状と略
同一形状の脱水成形型を用いる場合には、これと共に触
媒担体の外側形状と略同一形状の整形用型を組み合わせ
て、触媒担体保持部材の触媒担体との接触面を整形する
ようにしてもよい。これらの整形用型は、スラリー固形
分からなる堆積物を整形可能なものであればよく、例え
ば、網材、板材を所定の形状に加工したものが挙げられ
る。また、整形用型は脱水成形用型と組み合わせて脱水
成形中に用いてもよいし、脱水成形後にスラリー堆積物
の表面の整形のために用いてもよい。
【００３９】吸引脱水成形に供するスラリーは、上記触
媒担体保持部材を構成する材料を含むものであり、少な
くとも可撓性無機繊維及びバインダーを含みさらに無機
質膨張材を含んでいてもよいものである。バインダーと
しては上述のように有機バインダー又は無機バインダー
が用いられ、これらは必要により併用される。また、ス
ラリー中の固形分を凝集するため、これらに１種又は２
種以上の凝集剤を適宜添加してもよい。スラリー中の可
撓性無機繊維、バインダー及び無機質膨張材の配合量の
割合としては、上記触媒担体保持部材が得られる比率に
なるよう適宜調整すればよい。
【００４０】脱水成形の条件としては、特に限定されな
い。例えば、自然脱水のみで成形する場合は、触媒担体
保持部材が上記所定の密度になるようにスラリーの配合
比率を調整すればよい。また、吸引脱水で成形する場合
は、触媒担体保持部材が上記所定の密度になるようにさ
らに吸引圧力を調整すればよい。また、圧縮して成形す
る場合は、触媒担体保持部材が上記所定の密度になるよ
うにさらに圧縮圧を調整すればよい。
【００４１】脱水成形後、必要により整形型を用いて堆
積物の表面形状を平滑になるように整形した後、脱型
し、乾燥して、触媒担体保持部材が得られる。乾燥条件
としては繊維質成形体から水分が十分に除去される条件
であればよいため特に限定されないが、例えば、乾燥温
度が、通常５０〜２００℃、好ましくは８０〜１１０℃
であり、乾燥時間が、通常１〜９６時間、好ましくは８
〜２４時間である。
【００４２】また、本発明に係る触媒担体保持部材の製
造方法では、上記方法において、組成の異なる前記スラ
リーを順次用いて脱水成形して、触媒担体との接触面か
らケーシングとの接触面にかけて組成の異なる２つ以上
の層が形成された多層構造の触媒担体保持部材を得るこ
とができる。例えば、触媒担体の外側形状と略同一形状
の脱水成形型を用い、スラリーとして、可撓性無機繊維
及び無機バインダーを含み内層部を形成する第１スラリ
ーと、可撓性無機繊維、有機バインダー、無機バインダ
ー及び無機質膨張材を含み中間層部を形成する第２スラ
リーと、可撓性無機繊維、有機バインダー及び無機質膨
張材を含み外層部を形成する第３スラリーとを用い、第
１スラリー槽内で脱水成形して内層部を形成した後第１
スラリーの固形分が堆積した脱水成形型を第１スラリー
槽から引き上げ、次に、第２スラリー槽内で脱水成形し
て中間層部を形成した後第１及び第２スラリーの固形分
が堆積した脱水成形型を第２スラリー槽から引き上げ、
さらに、第３スラリー槽内で脱水成形して外層部を形成
して第１、第２及び第３スラリーの固形分がこの順に堆
積した脱水成形型を第３スラリー槽から引き上げ、必要
により整形し、脱型後乾燥する方法が挙げられる。ま
た、ケーシングの内側形状と略同一形状の脱水成形型を
用い、脱水成形型に供給するスラリーを上記第３スラリ
ーから上記第２スラリー、さらに上記第１スラリーと順
次変更することにより、外層部、中間層部及び内層部の
順に形成することができる。
【００４３】得られた触媒担体保持部材は内層部、中間
層部及び外層部がこの順に積層された多層構造のもので
あり、内層部及び外層部をそれぞれの場所に適した特性
を有する無機繊維質成形体とすることができるため触媒
担体保持部材のクッション性、保形性等を十分に発現さ
せることができる。しかも、中間層部の組成を内層部の
組成と外層部の組成との両方に類似させることにより各
層間の組成や物性の断絶が小さくなるため層間が剥離し
難くなる。
【００４４】また、本発明に係る触媒担体保持部材の製
造方法では、上記方法において、前記スラリーの組成を
変化させつつ脱水成形して、触媒担体との接触面からケ
ーシングとの接触面にかけて組成が連続的に変化した触
媒担体保持材を得ることができる。例えば、触媒担体の
外側形状と略同一形状の脱水成形型を用い、スラリーと
して、可撓性無機繊維及び有機バインダーを含み実質的
に内層部を形成する第１スラリーと、可撓性無機繊維、
有機バインダー及び無機質膨張材を含み実質的に外層部
を形成する第２スラリーとを用い、第１スラリーを供給
した成形槽で脱水成形して実質的に内層部を形成する部
分を形成した後、成形槽内のスラリー全体の容量を一定
に保ちつつ成形槽に供給するスラリーを第１スラリーか
ら第２スラリーへと漸次変化させてゆき最終的に成形槽
内のスラリーが第２スラリーのみになるようにすること
により、実質的に内層部を形成する部分と実質的に外層
部を形成する部分とこれらの間に存在し組成が連続的に
変化した部分とが形成されたスラリー固形分の堆積物を
引き上げ、必要により整形し、脱型後乾燥する方法が挙
げられる。また、ケーシングの内側形状と略同一形状の
脱水成形型を用い、脱水成形型に供給するスラリーを上
記第２スラリーから上記第１スラリーへと漸次変化させ
ることにより、実質的に内層部を形成する部分と実質的
に外層部を形成する部分とこれらの間に存在し組成が連
続的に変化した部分とを形成することができる。
【００４５】得られた触媒担体保持部材は実質的に内層
部を形成する部分、実質的に外層部を形成する部分及び
これらの間に存在し組成が連続的に変化した部分が形成
された、触媒担体との接触面からケーシングとの接触面
にかけて組成が連続的に変化したものであり、実質的に
内層部を形成する部分及び実質的に外層部を形成する部
分をそれぞれの場所に適した特性を有する無機繊維質成
形体とすることができるため触媒担体保持部材のクッシ
ョン性、保形性等を十分に発現させることができる。し
かも、実質的に内層部を形成する部分から実質的に外層
部を形成する部分にかけて組成が連続的に変化すること
により明確な層間が存在せず組成や物性の断絶がなくな
るため層間が極めて剥離し難くなる。
【００４６】本発明に係る触媒コンバータは、上記触媒
担体保持部材を用いて得られるものであり、具体的に
は、上記触媒担体保持部材、触媒担体、ケーシング等か
らなる。該触媒コンバータは、上記触媒担体保持部材の
人力での触媒担体等への装着が容易であり、また、触媒
担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同一で
ありケーシングとの接触面がケーシングの内面形状と実
質的に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙の厚
み以上になるように形成されるため組立の際の触媒担体
保持部材の触媒担体等への装着性に優れている。このこ
とから、これまで手作業で行っていたこれら装着、組立
作業を機械により自動化でき、該触媒コンバータを低コ
ストで製造できる。また、有機バインダーの使用量が少
ないため、排気ガスの汚染を抑制できる。
【００４７】本発明に係る触媒担体保持部材は、例え
ば、自動車の排気ガス浄化用の触媒コンバータを構成す
る触媒担体保持部材として使用できる。
【００４８】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００４９】実施例１ 脱水成形型として、図１に示すような、触媒担体との接
触面側から吸引し且つ成形体に外表面から見て凹凸形状
のスリットができるようにするための凸状部１１が形成
された網状部１０ａを有する吸引脱水型１０を用意し
た。一方、繊維長３μm 、繊維径３μm 、Ａｌ2 Ｏ3 含
有量７２重量％、ＳｉＯ2含有量２８重量％のアルミナ
繊維９７重量部とラテックス３重量部とを水中で混合
し、これにノニオン系凝集剤０．１重量部外添加して固
形分で２重量％のスラリーを得た。脱水成形槽に該スラ
リーを供給した後、該成形槽に吸引脱水型１０を浸漬
し、吸引脱水成形した。その後、吸引脱水型１０上に堆
積したスラリーの固形物を脱型し、１０５℃で１２時間
乾燥して、図２に示すように１０１及び１０３からなる
触媒担体保持部材を得た。図３は、触媒担体保持部材１
０１及び１０３が触媒担体１０２とケーシング１０４と
の間隙に装着された様子を示す断面図である。図３に示
すように、１０１は胴部１０１ｂと、胴部１０１ｂの軸
方向の両端に隣接し胴部１０１ｂから離間するにつれ径
が小さくなるテーパー形状部を有する絞り部１０１ａ及
び１０１ｃとを有する。なお、１０３の形状は１０１と
の係合部分以外は１０１と同様である。得られた触媒担
体保持部材の絞り部１０１ａ及び１０１ｃは胴部１０１
ｂより径が小さく、且つ、その形状はケーシング１０４
の絞り部１０４ａ、１０４ｃの内面の形状と同様であ
り、しかも胴部１０１ｂの軸方向の長さが触媒担体１０
２の長さと一致するため、触媒担体１０２は軸方向にズ
レることがない。また、触媒担体保持部材１０１、１０
３は外形がケーシング１０４の内形と略一致するため、
触媒担体保持部材１０１及び１０３はケーシング１０４
に規制されるため、触媒担体保持部材１０１及び１０３
に保持される触媒担体１０２が軸方向及び径方向にズレ
ることがない。
【００５０】
【発明の効果】本発明に係る触媒担体保持部材及び該触
媒担体保持部材を用いた触媒コンバータによれば、複雑
な形状の触媒担体やケーシング等にも対応可能でズレや
バラツキがなく安定した保持性が長期に渡り維持され、
触媒担体やケーシング等への装着性に優れるため自動化
等により装着の低コスト化が可能であり、さらに有機バ
インダーの使用量が少ないか又は使用しなくて済むため
有機バインダーの気化焼失による排気ガスの汚染が少な
いか又は全くない。
【００５１】また、本発明に係る触媒担体保持部材を触
媒担体との接触面からケーシングとの接触面にかけて組
成の異なる２つ以上の層が形成された多層構造のものと
すること、又は、触媒担体との接触面からケーシングと
の接触面にかけて組成が連続的に変化したものとするこ
とにより、上記触媒担体保持部材の奏する効果に加え、
さらに、内層部又は実質的に内層部とみなされる部分
と、外層部又は実質的に外層部とみなされる部分との組
成や物性の断絶がないまま、例えば、内層部又は実質的
に内層部とみなされる部分の触媒担体への密着性を向上
させ、外層部又は実質的に外層部とみなされる部分のケ
ーシングへのクッション性を高めることができる。
【００５２】本発明に係る触媒担体保持部材は、触媒担
体の外側形状又はケーシングの内側形状と略同一形状の
脱水成形型を用い、少なくとも可撓性無機繊維及びバイ
ンダーを含みさらに無機質膨張材を含んでいてもよいス
ラリーを脱水成形するものであり、脱水成形により有機
物の配合量が少なくても可撓性無機繊維を圧縮された状
態で結着させることができる。また、脱水成形法を採用
することより、内層部と外層部とをそれぞれ適した組成
のものとすることができ、しかも、内層部から外層部に
かけて多層構造のものとすること、又は、内層部とみな
される部分から外層部と見なされる部分にかけて組成が
連続的に変化するものとすることにより、層間剥離等が
発生せず長期に渡り安定して保持性を発現する触媒担体
保持部材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸引脱水成形型の模式的な斜視図である。
【図２】本発明に係る触媒担体保持部材の模式的な斜視
図である。
【図３】本発明に係る触媒担体保持部材が触媒担体とケ
ーシングとの間隙に装着された状態を示す模式的な断面
図である。
【符号の説明】
１０１ 触媒担体保持部材 １０２ 触媒担体 １０３ 触媒担体保持部材 １０４ ケーシング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 美宏 静岡県浜松市新都田１−８−１ ニチアス 株式会社浜松研究所内 (72)発明者 尾上 崇史 静岡県浜松市新都田１−８−１ ニチアス 株式会社浜松研究所内 (72)発明者 丹羽 隆弘 東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス株 式会社内 (72)発明者 田中 真文 東京都港区芝大門１−１−26 ニチアス株 式会社内 (72)発明者 米澤 昭一 愛知県名古屋市南区東又兵衛町２−30 ニ チアス株式会社名古屋支社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB01 BA09 BA39 GA06 GB01Z GB10Z GB16Z GB19Z HA27 HA28 HA29 HA31 4D048 BB02 BB08 CC01 CC02 CC06 EA08 4G069 AA01 AA08 AA11 AA15 CA03 EA03X EA03Y EE06 EE09

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 触媒担体と該触媒担体を収容するケーシ
    ングとの間隙に装着される触媒担体保持部材であって、
    該触媒担体保持部材は、圧縮力を受け撓んだ可撓性無機
    繊維がバインダーで結合されると共にさらに無機質膨張
    材を含んでいてもよい３次元骨格構造を有する無機繊維
    質成形体からなり、且つ、触媒担体との接触面が触媒担
    体の外面形状と実質的に同一でありケーシングとの接触
    面がケーシングの内面形状と実質的に同一であると共に
    厚さが少なくとも前記間隙の厚み以上になるように形成
    されることを特徴とする触媒担体保持部材。
  2. 【請求項２】 前記触媒担体保持部材は、触媒担体との
    接触面からケーシングとの接触面にかけて組成の異なる
    ２つ以上の層が形成された多層構造のものであることを
    特徴とする請求項１記載の触媒担体保持部材。
  3. 【請求項３】 前記触媒担体保持部材は、触媒担体との
    接触面からケーシングとの接触面にかけて組成が連続的
    に変化したものであることを特徴とする請求項１記載の
    触媒担体保持部材。
  4. 【請求項４】 前記バインダーが有機バインダーからな
    り、該有機バインダーが、前記可撓性無機繊維１００重
    量部に対して１〜１０重量部の量で含まれることを特徴
    とする請求項１〜３のいずれか１項記載の触媒担体保持
    部材。
  5. 【請求項５】 前記バインダーが無機バインダーからな
    り、該無機バインダーが、前記可撓性無機繊維１００重
    量部に対して１〜１０重量部の量で含まれることを特徴
    とする請求項１〜３のいずれか１項記載の触媒担体保持
    部材。
  6. 【請求項６】 前記バインダーが有機バインダー及び無
    機バインダーからなり、該有機バインダー及び無機バイ
    ンダーが、それぞれ前記可撓性無機繊維１００重量部に
    対して１〜１０重量部ずつの量で含まれることを特徴と
    する請求項１〜３のいずれか１項記載の触媒担体保持部
    材。
  7. 【請求項７】 前記可撓性無機繊維の繊維長が１０μm
    〜１００mmであることを特徴とする請求項１〜６のいず
    れか１項記載触媒担体保持部材。
  8. 【請求項８】 脱水成形で得られたものであることを特
    徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の触媒担体保
    持部材。
  9. 【請求項９】 前記触媒担体又は前記ケーシングに装着
    し易いように、触媒担体との接触面からケーシングとの
    接触面に貫通するスリットが設けられること又は該触媒
    担体保持部材が２つ以上の部材に分割可能にされること
    を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の触媒担
    体保持部材。
  10. 【請求項１０】 触媒担体の外側形状又はケーシングの
    内側形状と略同一形状の脱水成形型を用い、該脱水成形
    型に少なくとも可撓性無機繊維及びバインダーを含みさ
    らに無機質膨張材を含んでいてもよいスラリーを供給し
    脱水成形した後、該脱水成形型上の堆積物を整形して触
    媒担体との接触面が触媒担体の外面形状と実質的に同一
    でありケーシングとの接触面がケーシングの内面形状と
    実質的に同一であると共に厚さが少なくとも前記間隙の
    厚み以上になるように成形することを特徴とする触媒担
    体保持部材の製造方法。
  11. 【請求項１１】 組成の異なる前記スラリーを順次用い
    て脱水成形して、触媒担体との接触面からケーシングと
    の接触面にかけて組成の異なる２つ以上の層が形成され
    た多層構造の触媒担体保持部材を得ることを特徴とする
    請求項１０記載の触媒担体保持部材の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記スラリーの組成を変化させつつ脱
    水成形して、触媒担体との接触面からケーシングとの接
    触面にかけて組成が連続的に変化した触媒担体保持材を
    得ることを特徴とする請求項１０記載の触媒担体保持部
    材の製造方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜９のいずれか１項記載の触
    媒担体保持部材を用いることを特徴とする触媒コンバー
    タ。
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