JP6327359B2 - バインダー含有無機繊維成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バインダーを含有する無機繊維成形体の製造方法に関する。さらに詳しくは、排ガス浄化装置の触媒担体や粒子フィルタの保持材として有用なバインダー含有無機繊維成形体の製造方法に関する。

セラミックファイバーに代表される無機繊維の成形体は、工業用断熱材、耐火材、パッキン材等の高温の状態に暴露され触媒担体または粒子フィルタを金属製のケーシングに収容する際に、触媒担体または粒子フィルタに巻回され、触媒担体または粒子フィルタとケーシングとの間に介装される排ガス浄化装置用保持材としても用いられている。

無機繊維成形体には、組み付け作業中の繊維飛散を防止するため、有機バインダーや無機バインダーを含有させることが一般的に行われている。
例えば、特許文献１には、無機質繊維マットに有機バインダー液を含浸させた後、無機質繊維マットを厚み方向に圧縮し、無機質繊維マットの厚みを拘束した状態で有機バインダー液の媒体液を除去するという、無機繊維成形体の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、無機質繊維マットに樹脂溶液を含浸させた後、無機質繊維マットに厚み方向に熱風を通過させて乾燥するという、樹脂含浸無機質繊維マットの製造方法が開示されている。特許文献３には、繊維材料のマットにラテックス（有機バインダー液）を含浸させる保持材の製造方法であって、マットの内周側の有機バインダー含有量が、マットの外周側の有機バインダー含有量よりも大きく、かつ１５〜５０ｇ／ｍ^２の範囲にあるという、保持材の製造方法が開示されている。

特開２００２−３８３７９号公報 特開２００１−３１６９６５号公報 特開２００５−７４２４３号公報

無機質繊維マットにバインダー液を含浸させる方法としては、例えば特許文献１、３に記載されているように噴霧が知られている。しかしながら、バインダー液を噴霧する方法の場合、バインダー液は無機質繊維マットの表面には含浸するものの内部までは含浸しにくく、無機質繊維マットの表面に部分的にバインダーが含有されている無機繊維成形体が得られることになる。
また、バインダーを含有する無機繊維成形体の製造においては、無機質繊維マットにバインダー液を含浸させた後、乾燥させる際に、バインダー液の溶媒や分散媒が表面に移行すると同時にバインダーも表面に移行し、乾燥後は無機質繊維マットの表面にバインダーが局在する、いわゆるマイグレーションが起こることが知られている。

このように表面にバインダーが局在している無機繊維成形体は、過度の外力が負荷されて変形した際に、厚み方向においてバインダー濃度差が大きい面で層間剥離が生じ、無機繊維成形体の破壊を招くおそれがある。特に、排ガス浄化装置の組み立て方法としては、ケーシングに、触媒担体または粒子フィルタを無機繊維成形体で巻回したものを圧入する方式が一般的に採用されており、この圧入方式では無機繊維成形体に大きな剪断力が負荷されるため、層間剥離の問題が顕著となる。

また、上記の圧入方式では、無機繊維成形体の表面にバインダーが局在していると、無機繊維成形体と金属製のケーシングとの密着力が高くなり、かえって摩擦抵抗が高くなってしまい、圧入時に無機繊維成形体にシワが発生したり、触媒担体または粒子フィルタが所定の位置からずれてしまったり、圧入荷重が過大になったりする等の問題がある。

さらには、無機繊維成形体の表面にバインダーが局在している場合には、触媒担体または粒子フィルタに無機繊維成形体を巻回した際に、無機繊維成形体のバインダーを含有する表面層に割れやシワが生じたり、無機繊維成形体の嵩高さを抑えるのが困難になったりするおそれもある。
ケーシング内において無機繊維成形体および触媒担体または粒子フィルタが所定の位置に収容されていないと、良好な性能を発揮することができない。

特許文献１〜３に記載の技術はいずれもバインダーの局在化の抑制を意図したものではなく、上記のような課題が残されている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バインダーの局在化を抑制することが可能なバインダー含有無機繊維成形体の製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討した結果、無機繊維成形体にバインダー液を塗布した後に、所定の液体を塗布することにより、バインダーの局在化が抑制されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、無機繊維成形体にバインダー液を塗布するバインダー液塗布工程と、上記バインダー液が塗布された上記無機繊維成形体に、沸点が１２０℃未満である液体を塗布する液体塗布工程とを有することを特徴とするバインダー含有無機繊維成形体の製造方法を提供する。

本発明においては、バインダー液が塗布された無機繊維成形体に所定の液体を塗布して無機繊維成形体に液体を含浸させることにより、バインダーを無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から反対側の面または内部へ移動させることができ、バインダーの局在化を抑制することができる。

また本発明においては、上記液体塗布工程では、上記無機繊維成形体の上記バインダー液の塗布面に上記液体を塗布することが好ましい。この場合、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面においてバインダー濃度を低下させることができ、その結果、乾燥工程にて無機繊維成形体の表面へのバインダーの偏析を抑制することができる。また、液体が無機繊維成形体に浸透するのに伴ってバインダー液も浸透させることができ、無機繊維成形体の厚み方向全体にバインダーを均一に含有させることができる。

さらに本発明においては、上記液体塗布工程後、上記無機繊維成形体を乾燥する乾燥工程を有し、上記乾燥工程では、上記無機繊維成形体を通気乾燥することが好ましい。乾燥時のバインダーのマイグレーションを抑制することができるからである。

また本発明においては、上記バインダー液塗布工程では、上記無機繊維成形体の片面に上記バインダー液を塗布し、上記液体塗布工程では、上記無機繊維成形体の上記バインダー液の塗布面に上記液体を塗布し、上記液体塗布工程後、上記無機繊維成形体から上記液体を除去する脱液工程を有し、上記脱液工程では、上記無機繊維成形体の上記バインダー液および上記液体の塗布面とは反対側の面から上記液体を吸引することが好ましい。液体を吸引する際に、液体が無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面から反対側の面に移動するのと同時に、バインダー液を無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面から反対側の面に移動させることができ、無機繊維成形体の厚み方向全体にバインダーを均一に含有させることができるからである。

さらに本発明においては、上記バインダー液の塗布方法が、上記無機繊維成形体に上記バインダー液を非接触塗布する非接触塗布方式であることが好ましい。スプレー法等の非接触塗布方式のみではバインダー液を無機繊維成形体の内部まで浸透させるのはより困難である。これに対し本発明においては上述したようにバインダーの局在化を抑制することができるため、非接触塗布方式の場合に本発明は有用である。

また本発明においては、上記液体の塗布量比が、上記無機繊維成形体の上記バインダー液の塗布面における上記バインダー固形分量に対して、３．０〜５０の範囲内であることが好ましい。液体の塗布量が少なすぎると、バインダーの均一化が困難になる。また、液体の塗布量が多すぎると、乾燥条件が過大な負荷となるおそれがある。

さらに本発明においては、上記液体の塗布量が、上記無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して、７．５％〜８０％の範囲内であることが好ましい。液体の塗布量が上記範囲内にあることにより、製造されるバインダー含有無機繊維成形体の発塵量が低減し、剪断係数が増加し、摩擦係数が低下し、かつ乾燥条件が過大な負荷とならないため、好ましい。

本発明においては、無機繊維成形体にバインダー液を塗布した後、所定の液体を塗布することにより、バインダーの局在化を抑制することができ、剪断強度が高く、金属製ケーシングに対する摩擦抵抗が小さいバインダー含有無機繊維成形体を得ることができるという効果を奏する。

本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法の一例を示す工程図である。 本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法の他の例を示す模式図である。 摩擦係数の測定装置を示す概略側面図である。

以下、本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法について詳細に説明する。
本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法は、無機繊維成形体にバインダー液を塗布するバインダー液塗布工程と、上記バインダー液が塗布された上記無機繊維成形体に、沸点が１２０℃未満である液体を塗布する液体塗布工程とを有することを特徴とする方法である。

本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すようにシート状の無機繊維成形体１を準備し、図１（ｂ）に示すように無機繊維成形体１の片面にバインダー液２を塗布する。次に、図１（ｃ）に示すように無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面に所定の液体３を噴霧し、無機繊維成形体１に液体３を含浸させる。この際、無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面４ａとその反対側の面４ｂとでバインダーの濃度勾配が生じるため、バインダーがバインダー液２の塗布面４ａからその反対側の面４ｂに移動する。その後、図１（ｄ）に示すようにバインダー液２および液体３が塗布された無機繊維成形体１を乾燥する。これにより、図１（ｅ）に示すように無機繊維成形体１にバインダー５が含有されたバインダー含有無機繊維成形体６が得られる。

なお、図１（ｃ）では、無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面４ａに液体３を塗布しているが、図示しないが、無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面４ａとは反対側の面４ｂに液体３を塗布する場合においても、無機繊維成形体１に液体３を塗布して含浸させると、濃度勾配によって、バインダーがバインダー液２の塗布面４ａからその反対側の面４ｂに移動する。

また、図示しないが、無機繊維成形体１の両面にバインダー液２を塗布する場合には、無機繊維成形体１に液体３を塗布して含浸させると、濃度勾配によって、バインダーが無機繊維成形体１の両側のバインダー液２の塗布面から内部に移動する。

このように本発明においては、バインダー液が塗布された無機繊維成形体に所定の液体を塗布して無機繊維成形体に液体を含浸させることにより、バインダーを無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から反対側の面または内部へ移動させることができる。そのため、バインダーの局在化を抑制し、均一化を図ることができる。さらに、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面に液体を塗布する場合には、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面においてバインダー濃度を低下させることができ、その結果、乾燥工程にて無機繊維成形体の表面へのバインダーの偏析を抑制することができる。したがって、剪断強度が高く、金属製のケーシングに対して摩擦抵抗が小さいバインダー含有無機繊維成形体を安定して製造することができる。よって、例えば本発明におけるバインダー含有無機繊維成形体を排ガス浄化装置用保持材として使用する場合には、組み付け性に優れており、圧入時のバインダー含有無機繊維成形体および触媒担体または粒子フィルタのずれを抑制し、バインダー含有無機繊維成形体の保持力を高めることができる。

図２は本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法の他の例を示す模式図である。この例は、長尺の無機繊維成形体１を用いたロールツーロール方式の製造方法である。まず、ロール状に巻回された無機繊維成形体１を巻出ロール１１から繰り出し、噴霧装置１３に搬送する。噴霧装置１３は、バインダー液２を噴霧するスプレーノズル１４と、無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面とは反対側の面に配置され、噴霧された余剰のバインダー液２を回収する液受けパン１５とを有しており、無機繊維成形体１の片面にスプレーノズル１４にてバインダー液２を噴霧する。次いで、バインダー液２が塗布された無機繊維成形体１を噴霧装置１８に搬送する。噴霧装置１８は、液体３を噴霧するスプレーノズル１９と、無機繊維成形体１の液体３の塗布面とは反対側の面から液体３を吸引する吸引装置２０とを有しており、無機繊維成形体１のバインダー液２の塗布面にスプレーノズル１９にて液体３を噴霧する。この際、吸引装置２０により、噴霧された液体３を無機繊維成形体１の内部に移動させることができる。続いて、バインダー液２および液体３が塗布された無機繊維成形体１をガイドロール１２ａにて乾燥装置２１に搬送し、無機繊維成形体１を乾燥させる。これにより、無機繊維成形体１にバインダー５が含有されたバインダー含有無機繊維成形体６が得られる。その後、バインダー含有無機繊維成形体６を、ガイドロール１２ｂにて搬送し、巻取ロール２２にて巻き取る。

以下、本発明のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法における各工程について説明する。

１．無機繊維成形体
本発明において、無機繊維成形体は無機繊維の不織布状の集合体であり、例えばマット、ブランケットまたはブロック等と称されるものである。

無機繊維成形体を構成する無機繊維としては、特に限定されるものではなく、例えばシリカ、アルミナ／シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア等の単独、または複合繊維が挙げられる。中でもアルミナ／シリカ系繊維が好ましく、特に結晶質アルミナ／シリカ系繊維が好ましい。アルミナ／シリカ系繊維のアルミナ／シリカの組成比（質量比）は６０〜９８／４０〜２の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは７０〜７４／３０〜２６の範囲内である。

無機繊維の平均繊維径は３μｍ〜８μｍの範囲内、特に５μｍ〜７μｍの範囲内であることが好ましい。無機繊維の平均繊維径が大きすぎると無機繊維成形体の反発力が失われ、小さすぎると空気中に浮遊する発塵量が多くなるおそれがある。

無機繊維成形体の製造方法としては、特に限定されるものではなく、公知の任意の方法を採用することができる。中でも、無機繊維成形体は、ニードリング処理が施されたものであることが好ましい。ニードリング処理によって、無機繊維成形体を構成する無機繊維同士が絡んだ強固な無機繊維成形体となるだけでなく、無機繊維成形体の厚みを調整することができる。

無機繊維成形体の厚みとしては、特に限定されるものではなく、用途等に応じて適宜選択される。例えば無機繊維成形体の厚みは２ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることができる。

無機繊維成形体は、枚葉であってもよく長尺であってもよい。長尺の無機繊維成形体の場合には、ロールツーロール方式でバインダー含有無機繊維成形体を製造することができ、生産性を向上させることができる。

２．バインダー液塗布工程
本発明においては、無機繊維成形体にバインダー液を塗布するバインダー液塗布工程を行う。

バインダー液に含まれるバインダーとしては、有機バインダーおよび無機バインダーのいずれも用いることができる。中でも、少なくとも有機バインダーを用いることが好ましい。この場合、有機バインダーのみを用いてもよく、有機バインダーおよび無機バインダーを組み合わせて用いてもよい。有機バインダーは加熱により分解除去することができるため、バインダー含有無機繊維成形体の使用時に有機バインダーを加熱により分解除去することで、無機繊維成形体の反発力を復元することができ、バインダー含有無機繊維成形体を例えば排ガス浄化装置用保持材として好適に使用することができる。

有機バインダーとしては、例えば各種のゴム、水溶性高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用することができる。中でも、アクリルゴム、ニトリルゴム等の合成ゴム；カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子化合物；またはアクリル樹脂が好ましい。特に、アクリルゴム、ニトリルゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、アクリルゴムに含まれないアクリル樹脂が好ましい。これらの有機バインダーは、有機バインダー液の調製または入手が容易であり、また無機繊維成形体への塗布操作も簡単であり、比較的低含有量としても十分な厚み拘束力を発揮し、得られる成形体が柔軟で強度に優れ、使用温度条件下で容易に分解または焼失されることから好適に使用することができる。有機バインダーは、１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

無機バインダーとしては、例えば無機酸化物を挙げることができ、具体的にはアルミナ、スピネル、ジルコニア、マグネシア、チタニア、カルシア、および上記無機繊維と同質の組成を有する材料が挙げられる。無機バインダーは、１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。
無機酸化物の粒径は、例えば１μｍ以下とすることができる。

バインダー液に含まれる溶媒や分散媒としては、バインダーやバインダー液の種類に応じて適宜選択されるものであり、例えば水、有機溶媒等が挙げられる。溶媒や分散媒は１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

バインダー液としては、有機バインダーの場合、上記有機バインダーを含む水溶液、水分散型のエマルション、ラテックス、または有機溶媒溶液を用いることができる。これらは市販されており、これらの有機バインダー液は、そのまま又は水等で希釈して用いることができ、無機繊維成形体に有機バインダー液を塗布するのに好適に使用することができる。特にエマルションが好ましい。有機バインダー液には、無機バインダーが含有されていてもよい。
また、無機バインダーの場合、バインダー液としては、上記無機バインダーを含むゾル、コロイド、スラリー、溶液を用いることができる。無機バインダー液には、有機バインダーが含有されていてもよい。また、無機バインダー液には、無機バインダーの安定性を高めるために分散安定剤が添加されていてもよい。分散安定剤としては、例えば酢酸、乳酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。

バインダー液中のバインダー濃度としては、無機繊維成形体にバインダー液を均一に塗布することができる程度であればよく、バインダーの種類や塗布方法に応じて適宜調整される。例えば、バインダー液中のバインダー濃度は３質量％〜５０質量％の範囲内であることが好ましい。バインダー濃度が低すぎると、バインダー含有無機繊維成形体中のバインダーの含有量を所望の範囲にすることが困難になる。また、バインダー濃度が高すぎると、バインダーが無機繊維成形体に含浸しにくくなり、作業性やバインダー含有無機繊維成形体の熱特性、強度等の諸物性が劣化するおそれがある。

バインダー液の塗布方法としては、無機繊維成形体にバインダー液を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばキスコート法、スプレー法、浸漬法、ロールコート法、グラビアコート法、ダイコート法、カーテンコート法等、一般的な塗布方法から適宜選択することができる。バインダー液の塗布は複数回繰り返し行ってもよい。

中でも、塗布方法は、無機繊維成形体にバインダー液を接触塗布する接触塗布方式または無機繊維成形体にバインダー液を非接触塗布する非接触塗布方式であることが好ましく、特に非接触塗布方式が好ましい。
接触塗布方式は、例えばバインダー液が供給された塗布ロール等の塗布部材が無機繊維成形体の表面に接触することでバインダー液を塗布する方法である。接触塗布方式では、バインダー液の粘度が低いと塗布ムラが生じる場合があるため、ある程度の粘度を有するバインダー液が用いられる。そのため、バインダー液が無機繊維成形体に浸透しにくい場合がある。
また、非接触塗布方式は、例えばノズル等の塗布部材を無機繊維成形体に接触させない方法である。スプレー法等の非接触塗布方式では、バインダー液を無機繊維成形体の内部にまで浸透させることは、接触塗布方式と比較してもより困難である。
これに対し本発明においては、後述の液体塗布工程にて無機繊維成形体に液体を塗布して含浸させることで、バインダーを無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から反対側の面または内部へ移動させることができる。したがって、接触塗布方式および非接触塗布方式を適用する場合に本発明は有用である。

接触塗布方式としては、例えばキスコート法、ロールコート法、グラビアコート法等が挙げられる。中でも、キスコート法が好ましい。キスロールを滑らせて塗布することができ、無機繊維成形体のライン速度に対するローラーの表面速度との比によって容易にバインダー液の塗布量を制御することができるからである。
また、非接触塗布方式としては、例えばスプレー法、ダイコート法、カーテンコート法等が挙げられる。中でも、スプレー法が好ましい。ロールツーロール方式で無機繊維成形体にバインダー液を塗布する際に、無機繊維成形体の搬送速度や張力を制御しなくとも、バインダー液の塗布量を制御することができるからである。

無機繊維成形体にバインダー液を塗布する際には、バインダー液を無機繊維成形体の片面に塗布してもよく両面に塗布してもよいが、中でも片面のみに塗布することが好ましい。バインダー液を無機繊維成形体の片面のみに塗布した場合には、後述の脱液工程にて無機繊維成形体のバインダー液の塗布面とは反対側の面から液体を吸引することで、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面からその反対側の面にバインダー液を移動させることができ、バインダーが無機繊維成形体のバインダー液の塗布面に局在するのをさらに抑制することができる。また、後述の乾燥工程にて無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から熱風を通過させることで、乾燥時のバインダーのマイグレーションを抑制することができる。

無機繊維成形体へのバインダー液の塗布量としては、無機繊維やバインダー液の種類、バインダー液中のバインダー濃度、バインダー含有無機繊維成形体の厚み、用途等に応じて適宜選択されるものであり、後述する無機繊維成形体中の無機繊維に対するバインダー固形分量が所望の範囲となるように適宜調整される。

３．液体塗布工程
本発明においては、上記バインダー液が塗布された上記無機繊維成形体に、沸点が１２０℃未満である液体を塗布する液体塗布工程を行う。

液体の沸点は１２０℃未満であり、好ましくは６０℃〜１１０℃の範囲内である。沸点が上記範囲であることにより、後述の乾燥工程にて液体を容易に除去することができる。一方、沸点が高すぎると、後述の乾燥工程にて液体を完全に除去するのが困難になる。また、沸点が低すぎると、液体の蒸発速度が速くなり、液体を無機繊維成形体に十分に浸透させることが困難になり、その結果、バインダーを無機繊維成形体の内部に含有させるのが困難になるおそれがある。
また、液体の室温（２５℃）での蒸気圧は低いことが好ましく、具体的には５ｋＰａ以下であることが好ましい。蒸気圧が高すぎると、液体の蒸発速度が速くなり、液体を無機繊維成形体に十分に浸透させることが困難になり、その結果、バインダーを無機繊維成形体の内部に含有させるのが困難になるおそれがある。

液体の粘度は、バインダー液の粘度よりも低いことが好ましく、具体的には、３．５ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、中でも３．０ｍＰａ・ｓ〜０．５ｍＰａ・ｓの範囲内、特に２．０ｍＰａ・ｓ〜０．５ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましい。液体の粘度がバインダー液の粘度よりも低ければ、液体はバインダー液よりも無機繊維成形体に含浸しやすくなるため、無機繊維成形体に液体を塗布した際に、バインダーを移動させやすくなる。一方、液体の粘度が高すぎると、液体を無機繊維成形体に十分に浸透させることが困難になり、その結果、バインダーを無機繊維成形体の内部に含有させるのが困難になるおそれがある。また、液体の粘度が低すぎると、無機繊維成形体から液体が抜けてしまうおそれがある。
ここで、粘度は、２０℃における粘度を指し、ＪＩＳ Ｚ８８０３（液体の粘度測定方法）に準拠して、回転粘度計を用いて測定された値である。

液体としては、無機繊維成形体に浸透するものであれば特に限定されないが、上記の沸点、粘度を満たすものであることが好ましい。また、液体は、バインダー液の状態等を損なわないものであることが好ましく、具体的にはバインダー液に含まれる溶媒または分散媒であることがより好ましい。無機繊維成形体に液体を塗布して含浸させた際に、バインダーを移動させやすくすることができるからである。このような液体としては、例えば水や、エタノール等の低級アルコール等を挙げることができる。具体的には、バインダー液として水分散型のエマルションを用いる場合には、液体として水を用いることが好ましい。また、水は環境面からも好適である。水としては、例えば純水を用いることができる。液体は１種単独で用いてもよく２種以上を混合して用いてもよい。

また、液体に含まれる不純物は極力少ないことが好ましく、液体は不純物を含まないことがより好ましい。液体は後述の乾燥工程にて完全に除去され、得られるバインダー含有無機繊維成形体には残存しないことが好ましいことから、不純物が含まれないことが好ましいのである。
ここで、液体が不純物を含まないとは、液体に含まれる不純物濃度が０．１質量％以下であることをいう。

液体の塗布方法としては、無機繊維成形体に液体を均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えばスプレー法、カーテンコート法、ダイコート法、刷毛塗り法等が挙げられる。中でも、液体の塗布方法は非接触塗布方式であることが好ましい。液体の塗布は複数回繰り返し行ってもよい。

また、無機繊維成形体に液体を塗布する際には、液体を無機繊維成形体の片面に塗布してもよく両面に塗布してもよい。中でも、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面に液体を塗布することが好ましい。この場合、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面においてバインダー濃度を低下させることができ、その結果、乾燥工程にて無機繊維成形体の表面へのバインダーの偏析を抑制することができる。また、液体が無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から内部に浸透するのに伴って、バインダー液も無機繊維成形体の内部に浸透させることができ、無機繊維成形体の厚み方向全体にバインダーを均一に含有させることができる。

また、無機繊維成形体の片面に液体を塗布する際には、塗布と同時に、無機繊維成形体の液体の塗布面とは反対側の面から液体を吸引することが好ましく、中でも、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面に液体を塗布すると同時に、無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面とは反対側の面から液体を吸引することが好ましい。液体の浸透速度を速めることができる。また、液体が無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面から反対側の面に移動するのに伴って、バインダー液も移動させることができ、無機繊維成形体の厚み方向全体にバインダーを均一に含有させることができる。

液体の塗布量としては、バインダーを無機繊維成形体の厚み方向全体に移動させることができる程度であれば特に限定されるものではなく、無機繊維、バインダー液および液体の種類、バインダー含有無機繊維成形体の厚み、用途等に応じて適宜選択される。例えば、液体の塗布量比は、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面におけるバインダー固形分量に対して、３．０〜５０の範囲内であることが好ましく、より好ましくは４．０〜４０の範囲内であり、特に好ましくは５．０〜３０の範囲内である。液体の塗布量が少なすぎると、バインダーの均一化が困難になる。また、液体の塗布量が多すぎると、乾燥条件が過大な負荷となるおそれがある。
特に、バインダー含有無機繊維成形体中のバインダー固形分量が無機繊維成形体中の無機繊維１００質量部に対して５質量部以下の場合には、液体の塗布量は、無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して、７．５％〜８０％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０％〜６０％の範囲内、さらに好ましくは１２％〜４０％の範囲内である。液体の塗布量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して上記範囲内にあることにより、製造されるバインダー含有無機繊維成形体の発塵量が低減し、剪断係数が増加し、摩擦係数が低下し、かつ乾燥条件が過大な負荷とならないため、好ましい。

４．脱液工程
本発明においては、上記液体塗布工程後、後述の乾燥工程前に、バインダー液および液体が塗布された無機繊維成形体から液体を除去する脱液工程を行うことが好ましい。後述の乾燥工程にてバインダー液の溶媒や分散媒および液体を除去しやすくなり、乾燥時間を短縮することができるからである。

脱液方法としては、例えば吸引、加圧、圧縮等が挙げられる。
中でも、吸引脱液が好ましく、バインダー液および液体をそれぞれ無機繊維成形体の同じ片面に塗布し、無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面とは反対側の面から液体を吸引することが好ましい。液体が無機繊維成形体のバインダー液および液体の塗布面から反対側の面に移動するのに伴って、バインダー液も移動させることができ、無機繊維成形体の厚み方向全体にバインダーを均一に含有させることができるからである。 吸引脱液の方法としては、液体を吸引できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば無機繊維成形体の液体の塗布面とは反対側の面を減圧する方法が挙げられる。
また、加圧脱液の場合には、無機繊維成形体の液体の塗布面を加圧してもよい。液体が無機繊維成形体の液体の塗布面から反対側の面に移動するのに伴って、バインダー液も移動させることができるからである。

脱液時の圧力、脱液時間等の脱液条件は、バインダー液中のバインダーが除去されないように適宜調整される。

５．乾燥工程
本発明においては、通常、上記液体塗布工程後に、バインダー液および液体が塗布された無機繊維成形体を乾燥する乾燥工程が行われる。

乾燥方法としては、例えば加熱乾燥、通気乾燥、減圧乾燥、遠心乾燥、吸引乾燥、加圧乾燥、自然乾燥等が挙げられる。中でも、通気乾燥が好ましい。乾燥時間を短縮することができるからである。

通気乾燥では、通常、無機繊維成形体の厚み方向に熱風を通過させる。中でも、無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から熱風を通過させることが好ましい。無機繊維成形体のバインダー液の塗布面から厚み方向に熱風を通過させると、バインダー液の溶媒や分散媒および液体が気化する際には熱風とともに厚み方向に移動するため、マイグレーションを抑制することができる。そのため、バインダーを無機繊維成形体の内部に含有させたままにすることができる。

通気乾燥の際には、無機繊維成形体を、通気孔を有する一対の通気部材の間に挟んで通気乾燥することが好ましい。無機繊維成形体を均一に乾燥させることができるからである。
通気部材の材質は、例えば金属、樹脂等が挙げられる。中でも、金属の通気部材を用いることが好ましい。熱伝導性が高いため、効率的に乾燥させることができるからである。
また、通気部材は、多数の貫通孔を有することが好ましい。乾燥時間を短縮することができる。

また、通気乾燥の際には、無機繊維成形体を上記通気部材の間に挟んで圧縮することが好ましい。無機繊維成形体の嵩密度を高めることができるからである。

乾燥温度としては、乾燥方法や、バインダー液および液体の種類等に応じて適宜選択される。例えば加熱乾燥や通気乾燥の場合、乾燥温度は液体の沸点以上であればよく、具体的には８０℃〜１６０℃の範囲内であることが好ましく、特に好ましくは１２０℃〜１６０℃の範囲内である。乾燥温度が低すぎると十分に乾燥することができず、又、バインダーの架橋が不充分となるおそれがあり、一方、乾燥温度が高すぎるとバインダーが変質したり、バインダー液の溶媒や分散媒の急激な蒸発が起こりマイグレーションが発生したりするおそれがある。

乾燥時の通気量、乾燥時間等、他の乾燥条件は、無機繊維成形体から液体を除去することができ、かつ、バインダー液中のバインダーが除去されないように適宜調整される。例えば、乾燥時間は１０秒〜６０秒程度とすることができる。

また、無機バインダーを用いた場合には、通常、乾燥後に焼成を行う。焼成条件は、無機バインダーを含有するバインダー含有無機繊維成形体の製造方法における一般的な焼成条件から適宜選択することができる。

６．バインダー含有無機繊維成形体
本発明においては、無機繊維成形体と、上記無機繊維成形体に含有されるバインダーとを有するバインダー含有無機繊維成形体を得ることができる。
バインダー含有無機繊維成形体中のバインダーの含有量としては、特に限定されるものではなく、無機繊維やバインダーの種類、バインダー含有無機繊維成形体の厚み、用途等に応じて適宜選択される。例えばバインダー含有無機繊維成形体中のバインダー固形分量は、無機繊維成形体中の無機繊維１００質量部に対して、０．５質量部〜１０．０質量部の範囲内であることが好ましい。上記バインダー固形分量が少なすぎるとバインダー含有無機繊維成形体の所望の厚みが得られないおそれがあり、多すぎるとコスト高になる。また、有機バインダーの場合、上記の有機バインダー固形分量が多いと、有機バインダーが分解されにくくなったり、有機バインダーの分解によって生じるガスにより作業環境が悪化したりするおそれがある。また、無機バインダーの場合、上記の無機バインダー固形分量が多いとクッション性が損なわれるおそれがある。

バインダー含有無機繊維成形体は、例えば断熱材、耐火材、クッション材（保持材）、シール材等に適用することができる。中でも、バインダー含有無機繊維成形体は、排ガス浄化装置用の保持材として好適である。本発明において、バインダー含有無機繊維成形体は剪断強度が高く、ケーシングに対する摩擦力が小さいため、組み付け性に優れており、圧入時のバインダー含有無機繊維成形体および触媒担体または粒子フィルタのずれを抑制し、バインダー含有無機繊維成形体の保持力を高めることができる。

排ガス浄化装置は、例えば触媒担体または粒子フィルタと、触媒担体または粒子フィルタを収容する金属製のケーシングと、触媒担体または粒子フィルタおよびケーシングの間に介装された保持材とを備えるものである。具体的には、触媒コンバータやディーゼルパティキュラーフィルタ（ＤＰＦ）が挙げられる。
排ガス浄化装置の構成は特に限定されるものではなく、本発明におけるバインダー含有無機繊維成形体は、上記の構成を備える一般的な排ガス浄化装置に適用することが可能である。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。

［評価］
（発塵量）
まず、作製したバインダー含有無機繊維成形体から７５ｍｍ×７５ｍｍの試験片を型抜きし、発塵量測定用サンプルを作製した。次に、アクリル板（厚さ５ｍｍ）と接合されたステンレス鋼板（厚さ３ｍｍ、測定用サンプルが接する面に導電性シート（１ｍｍ）を接着）を用いて、発塵量測定用サンプルを、一定の強さで、１．５秒間隔で各面１００回ずつ（合計２００回）叩いた。叩く前後の該測定用サンプルの質量差を発塵量（ｍｇ／７５ｍｍ□）とした。

（摩擦係数）
図３は、摩擦係数の測定装置を模式的に示す側面図である。
まず、作製したバインダー含有無機繊維成形体から４０ｍｍ×４０ｍｍの試験片を型抜きし、摩擦係数測定用サンプル（３１）２つを作製した。次に、一対のステンレス鋼板（３２）にそれぞれ、摩擦係数測定用サンプル（３１）を粘着テープ（３３）（ニチバン社製、ナイスタックＮＷ−４０（普通））により接着させた。その後、引張試験用ステンレスシート（３４）（ＥＮ １．４５０９ 表面処理２Ｂ仕上げ）を摩擦係数測定用サンプル（３１）同士で挟みこむように、ステンレス鋼板（３２）を設置した。摩擦係数測定用サンプル（３１）の無機繊維の嵩密度が０．３７５ｇ／ｃｍ^３となるように適宜ステンレス鋼板の幅を幅調整留め具（３５）により調節した。
その後、室温（２５℃）にて引張試験用ステンレスシート（３４）を測定装置（Ｔｅｃｈｎｏｇｒａｐｈ社、ＴＧ）に接続し、１０００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、そのピーク荷重Ｆを測定した。得られたピーク荷重Ｆ（Ｎ）と、引張試験用ステンレスシート（３４）および摩擦係数測定用サンプル（３１）の接触面で働く垂直方向の力Ｎ（Ｎ）（本測定において、無機繊維の嵩密度を０．３７５ｇ／ｃｍ^３に固定した５分後の面圧Ｈ（Ｎ）とする。）とから、検出されるピーク荷重は摩擦係数測定用サンプル２つ分の摩擦力が検出されることになるため、下記式により摩擦係数μを算出した。
μ＝Ｆ／２Ｎ

（剪断係数）
図３に示す摩擦係数の測定装置において、さらに摩擦係数測定用サンプル（３１）と引張試験用ステンレスシート（３４）とを粘着テープ（３３）により接着した以外は、摩擦係数の測定方法と同様に測定した。その際に、得られたピーク荷重Ｓ（Ｎ）と、無機繊維の嵩密度を０．３７５ｇ／ｃｍ^３に固定した５分後の面圧Ｈ（Ｎ）とを元に、下記式により剪断係数αを算出した。
α＝Ｓ／２Ｈ

（バインダー固形分添着量）
無機繊維成形体中における無機繊維当たりのバインダー固形分添着量について、バインダー含有無機繊維成形体を８００℃で１時間焼成してバインダーを焼失させ、焼成後の質量と焼成前の質量とを比較してバインダー含有量を求めた。該バインダー固形分添着量は、「（焼成前のバインダー含有無機繊維成形体の質量−焼成後のバインダー焼失無機繊維成形体の質量）／焼成後のバインダー焼失無機繊維成形体の質量×１００」により算出した。
上記バインダー固形分添着量は、バインダー含有無機繊維成形体を製造する際の、無機繊維成形体のバインダー液の当該無機繊維成形体におけるバインダー固形分量に相当する。

［実施例１］
アルミナ繊維成形体原反ロール（商品名：マフテック（登録商標）、三菱樹脂株式会社製、坪量１２００ｇ／ｍ^２）を用いて、図２に示す製造方法により、バインダー液塗布工程において、アクリレート系ラテックス（商品名：Ｎｉｐｏｌ（登録商標）、日本ゼオン製、濃度１０％）をスプレーにより、バインダー固形分添着量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して１．０％（目標値）となるように噴霧した。
次に、液体塗布工程において、ラテックスの塗工面からイオン交換水をスプレーにより、イオン交換水の塗布量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して１５．０％となるように噴霧した。
その後、脱液工程（吸引速度 ４．５ｍ／秒）、および通気乾燥による乾燥工程（１６０℃、３０秒間、速度０．９５ｍ／秒）を行い、バインダー含有無機繊維成形体を作製した。作製後に回収し、所定の大きさに切断し、上記評価を行った。結果を表１に示す。

［実施例２］
液体塗布工程において、ラテックスの塗工面から水をスプレーにより、水の塗布量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して３０．０％となるように噴霧したこと以外は、実施例１と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［実施例３］
バインダー液塗布工程において、ラテックスをスプレーにより、バインダー固形分添着量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して２．０％（目標値）となるように噴霧したこと以外は、実施例２と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［実施例４］
液体塗布工程において、ラテックスの塗工面から水をスプレーにより、水の塗布量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して６０．０％となるように噴霧したこと以外は、実施例３と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［実施例５］
バインダー液塗布工程において、ラテックスをスプレーにより、バインダー固形分添着量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して４．０％（目標値）となるように噴霧し、および液体塗布工程において、ラテックスの塗工面から水をスプレーにより、水の塗布量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して２２．７％となるように噴霧したこと以外は、実施例１と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［実施例６］
バインダー液塗布工程において、ラテックスをスプレーにより、バインダー固形分添着量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して２．５％（目標値）となるように噴霧したこと以外は、実施例５と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例１］
液体塗布工程を行わず、また乾燥工程を静置乾燥（１６０℃、３０秒間）にて行ったこと以外は、実施例１と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例２］
液体塗布工程を行わず、また乾燥工程を静置乾燥（１６０℃、３０秒間）にて行ったこと以外は、実施例３と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例３］
液体塗布工程を行わず、また乾燥工程を静置乾燥（１６０℃、３０秒間）にて行ったこと以外は、実施例５と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例４］
液体塗布工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例５］
液体塗布工程を行わなかったこと以外は、実施例３と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例６］
液体塗布工程を行わなかったこと以外は、実施例５と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。結果を表１に示す。

［比較例７］
バインダー液塗布工程において、濃度５．２％のアクリレート系ラテックスを用い、ラテックスをスプレーにより、バインダー固形分添着量が無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して２．５％（目標値）となるように噴霧し、液体塗布工程を行わなかったこと以外は、実施例６と同様にバインダー含有無機繊維成形体を作製し、評価した。つまり、比較例７は実施例６とは無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対する水の量は同じであるが、液体塗布工程を行わない態様である。結果を表１に示す。

［考察］
以上の結果から、本実施例は、比較例と比べると、発塵が少なく、層間剥離が生じにくく（剪断係数が高い）、かつ圧入時に金属製のケーシングとの摩擦が少ない（摩擦係数が低い）バインダー含有無機繊維成形体であることが判り、触媒担体用途の把持材に適していることが判った。
特に、実施例６と比較例７を比較すると、バインダー液塗布時に水を多く含ませればよいというわけではなく、液体塗布工程により液体を追加で塗布することにより、初めて効果が得られることが判った。

１ … 無機繊維成形体
２ … バインダー液
３ … 液体
４ａ … バインダー液の塗布面
４ｂ … バインダー液の塗布面とは反対側の面
５ … バインダー
６ … バインダー含有無機繊維成形体

Claims (7)

1. 無機繊維成形体にバインダー液を塗布するバインダー液塗布工程と、
   前記バインダー液が塗布された前記無機繊維成形体に、沸点が１２０℃未満である液体を塗布する液体塗布工程と
   を有することを特徴とするバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
2. 前記液体塗布工程では、前記無機繊維成形体の前記バインダー液の塗布面に前記液体を塗布することを特徴とする請求項１に記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
3. 前記液体塗布工程後、前記無機繊維成形体を乾燥する乾燥工程を有し、前記乾燥工程では、前記無機繊維成形体を通気乾燥することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
4. 前記バインダー液塗布工程では、前記無機繊維成形体の片面に前記バインダー液を塗布し、前記液体塗布工程では、前記無機繊維成形体の前記バインダー液の塗布面に前記液体を塗布し、
   前記液体塗布工程後、前記無機繊維成形体から前記液体を除去する脱液工程を有し、前記脱液工程では、前記無機繊維成形体の前記バインダー液および前記液体の塗布面とは反対側の面から前記液体を吸引することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
5. 前記バインダー液の塗布方法が、前記無機繊維成形体に前記バインダー液を非接触塗布する非接触塗布方式であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
6. 前記液体の塗布量比が、前記無機繊維成形体の前記バインダー液の塗布面における前記バインダー固形分量に対して、３．０〜５０の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。
7. 前記液体の塗布量が、前記無機繊維成形体中の無機繊維当たりの質量に対して、７．５％〜８０％の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載のバインダー含有無機繊維成形体の製造方法。

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