JPH02133341A

JPH02133341A - 耐高温用シリカガラスファイバー製品およびその用途

Info

Publication number: JPH02133341A
Application number: JP1107485A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ikemura; 政昭池村; Katsuhiko Matsuzaki; 松崎　勝彦; Hironori Ota; 太田　博紀
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、耐高温用シリカガラスファイバー製品および
その用途に関するものである。

［従来の技術］常用５００℃以上の高温領域での使用に耐えうる織布と
して、従来からアルミナファイバー、高純度シリカファ
イバー（溶融石英ファイバー、ゾルゲル法合成石英ファ
イバー　リーチドファイバー）を用いた織布、あるいは
、石綿等の織布が使用されてきた。

［発明の解決しようとする課題］しかしながら、石綿はその資源が世界的に枯渇しつつあ
るし、のみならず近年人体に悪影響を及ぼすとして公害
防止の見地からも使用が制限されはじめた。これに対処
する為、石綿に代えて、高純度ガラスファイバー、アル
ミナファイバーを用いた織布が高温下で機械的耐久性が
要求される用途分野にも使用されつつある。

しかし一般に、上記ファイバーを用いた織布は耐摩耗性
に乏しくそれだけで使用した場合、容易に破損するなど
の欠点を有するため、通常は織布の表面を潤滑性のある
処理剤で被覆し使用する必要がある。

しかし、上記目的に適した処理剤としては有機系のもの
が主であり、耐熱性がないため高温領域においては織布
の機械的特性が著しく低下してしまいつという欠点を有
していた。

一方、自動車排ガス処理用ハニカム状触媒担体をケーシ
ング内に固定する方法は種々知られているが、その最も
一般的な方法として、ハニカム状触媒担体の選択された
箇所の外周に、耐熱性を有する固定マットを設け、その
上に耐熱性金網を介在させてケーシング内に挿入し固定
する方法が知られている。この方法では上記固定マット
が例えば、バーミキュライト、パーライト等とセラミッ
クファイバーとを有機結合剤にて結合させてマット状に
形成したものであるので、使用中にこのマットが排ガス
の影響を受けてその一部、特にケーシング内でハニカム
状触媒担体の最上方および最下方に位置する部分が飛散
してしまうという問題があった。

［課題を解決するための手段］本発明はこれらの点に鑑み、従来技術が有していた前述
の欠点を解消するもので、高純度シリカガラスファイバ
ーから成る製品であって、表面をコロイダルシリカ、エ
チルシリケート若しくはこれらの変性体又はこれらの混
合物で被覆して成る耐高温用シリカガラスファイバー製
品を提供するものである。

更に、本発明の他の特徴は自動車排ガス処理用ハニカム
状触媒担体を固定マットによりケーシング内に固定する
場合、この固定マットの少（とも一部を耐高温用シリカ
ガラスファイバー製品により覆うことにより、固定マッ
トの使用中における飛散を防止することにあり、更に、
他の特徴としては自動車排ガス処理用ハニカム状触媒担
体の固定に使用されるこのようなシリカガラスファイバ
ー製品として有効なものとして前記耐高温用シリカガラ
スファイバー製品を見い出したことにある。

即ち本発明は、前記耐高温用シリカガラスファイバー製
品の用途の一つとして自動車排ガス処理用触媒コンバー
タにおけるハニカム状触媒担体の選択された箇所の外周
に固定マットを設け、その上に金網を介在させて該ハニ
カム状触媒担体をケーシング内に固定する構造であって
、上記固定マットの少くとも一部を耐高温用シリカガラ
スファイバー製品で覆った後に耐熱性金網を介してケー
シング内に固定することを特徴とする自動車排ガス処理
用ハニカム状触媒担体（以下ハニカムという）の固定構
造を提供するものである。

本発明における高純度シリカガラスファイバーとしては
、溶融石英ファイバー、ゾルゲル法合成石英ファイバー
、リーチドファイバーあるいは水ガラスを原料とするシ
リカファイバーなどを用いることができる。ゾルゲル法
合成ファイバーは特に高純度、耐高温性などの好ましい
特徴を有する。

シリカガラスファイバーのフィラメント径としては、加
工性の点から細い方が好ましいが、通常３〜２０μｍの
範囲が適当であり、好ましくは５１４μｍのものを使用
する。

本発明のシリカガラスファイバー製品において高純度シ
リカガラスファイバーからなるヤーンを用いることがで
きる。

本発明のシリカガラスファイバー製品は、あらかじめア
クリル樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアセテート、
スターチ等の集束剤を用いてフィラメントを集束した高
純度シリカガラスファイバーストランド、該ストランド
にｔ黙りをかけたヤーンまたは該ストランドからなるロ
ービング等を用いて形成することができる。

上記フィラメントを集束する集束剤の量は使用する集束
剤の種類によって異なるが、シリカガラスフィラメント
に対して０．１〜１０ｗｔ％、好ましくは０．３〜４ｗ
ｔ％採用するのが適当である。

本発明におけるシリカガラスファイバー製品としては、
織布、スリーブ、不織布もしくはマット、またはそれら
のうちの２種類以上の組合せ等があり、用途に応じて選
択することができる。

織布は上記ストランド、ヤーンまたはロービング等から
なり、平織、綾織、朱子織等のいずれでも選択できるが
、自動車排ガス処理用ハニカムの固定構造用には耐久性
等の点から手織および綾織が適している。上記ヤーン等
から編成されたスリーブ、不織布あるいはマット等も用
途、使用条件に応じて本発明の耐高温用シリカガラスフ
ァイバー製品として採用することができる。

上記織布あるいはスリーブの打込本数、単位重量、厚さ
について特に制限はな（、用途・使用条件に応じて選択
することができる。不織布やマット等についても同様で
ある。

この織布あるいはスリーブをコロイダルシリカゾルの水
溶液又はメタノール、エタノール溶液あるいはエチルシ
リケート、メチルシリケート等のＳＬを含む化合物の高
分子量体を含むアルコール溶液中に含浸させたのち熱処
理して、織布あるいはスリーブ表面をＳｉＯ２で被覆し
てなる本発明の耐高温用シリカガラスファイバー製品が
得られる（これを本発明のシリカガラスファイバー製品
織布という）が、これに先たちエポキシ、アクリル樹脂
等で前処理をほどこすとより効果的である。この場合、
アルコールとしてはエタノール、メタノール等が通常用
いられる。

熱処理条件は処理剤の種類によって異なるが、メタノー
ルシリカゾル溶液の場合は、メタノールが蒸発する温度
よりやや高い９０〜１５０°Ｃの範囲に保持するのが好
ましく、エチルシリケートの４量体を処理剤として用い
た場合は、空気雰囲気中３００〜４００°Ｃの範囲で、
２時間以上、好ましくは４〜５時間処理するのが適当で
ある。

上記の如き織布あるいはスリーブ等をＳｉＯ□で被覆し
てなるシリカガラスファイバー製品は高温域における耐
摩耗性が特に優れている。

この被覆量としては、これと共用する有機系被覆材の有
無とその量、織布またスリーブの厚味によっても異なる
が、通常織布（またはスリーブ）重量に対して１〜４０
ｗｔ％、特に１５〜３５ｗｔ％の範囲が好ましい。

被覆材が少なすぎると耐久性が低下し、又多すぎるとコ
ストアップの要因となる上に耐久性も飽和の傾向をとる
ので得策でない。

上記方法で製造した本発明のシリカガラスファイバー製
品織布を用いて、排ガス処理用ハニカムを固定する際の
一実施例を第１図に示す。ただし本発明はこれに限定さ
れるものではない。上記ハニカム３はエンジンの稼動、
休止により雰囲気温度が常温から９００℃程度まで変化
するが、この条件下書に一定の圧力下でハニカムを固定
する目的において、固定マットとして熱膨張係数の大き
な例えばインクラムマット（商品名：スリーエム株式会
社製）をシール材として使用し、これが排ガスの風速に
よって飛散しないように、該固定マットの外側面の少く
とも一部を本発明のシリカガラスファイバー製品織布５
で保護し、その外側を耐熱性金網６で保護する３層構造
とする。

固定方法としては、図示する様にハニカム担体３の長さ
方向を分割する形で前記固定マット４を設定するが、こ
の数としては１〜４ケ所あれば良（、通常２ケ所とする
のが良い。この場合固定マット４はハニカム３の選択さ
れた箇所の外周に沿って設けられる。

一方、本発明のシリカガラスファイバー製品織布５は少
なくとも固定マット部分に設ければ足り、通常は固定マ
ットが飛散しやすいハニカムの上半分の領域に設けるか
、またはそれに加えてさらに下半分の領域に設ければ充
分である。また、固定マットの側面部特に排ガス入射側
の側面部（第１図のＡ部）の少くとも一部を本発明のシ
リカガラスファイバー製品で覆うことも排ガスによる固
定マットの損耗・飛散の防止にさらに効果がある。また
、このシリカガラスファイバー製品織布５としては元の
織布の表面をコロイダルシリカ、エチルシリケート等に
より処理しないものでも目的はかなり達成できるが、表
面をＳｉＯ□で被覆したシリカガラスファイバー織布は
特に好適である。

この構成において、エンジン駆動時の振動により織布表
面と金網間の摩擦により織布が摩耗するが、織布表面の
ｍｌ材の量を適宜選ぶことで長期間の使用に耐えつる性
能を保持できる。

この被ｍｂｋとしては、これと共用する有機系被覆材の
有無とその量、織布またはスリーブの厚味によっても異
なるが、通常織布（またはスリーブ）重量に対して１〜
４０ｗｔ％、特に１５〜３５ｗｔ％の範囲が好ましい。

なお、本発明においてシリカガラスファイバーとしては
高純度のものが耐熱性の点で特に優れているが、リーチ
ドシリカファイバーや水ガラスを原料とするシリカガラ
スファイバーも使用できる。

［実施例１（ｌｌｓｉアルコキシドを出発原料に用いて、これを重
合、紡糸、焼成する方法によりフィラメント径約１３μ
ｍのシリカガラスファイバーを製造し、このフィラメン
ト約２００本をアクリルエマルジョン水溶液で集束（ア
クリル付着ｆｉｌ　２．２ｗｔ％）してストランドを形
成し、撚りをかけ合糸してフィラメント数４００本から
成るヤーンをつ（す、これを織加工して厚さ約０．３ｍ
ｍ、単位重量的３４０ｇ／ｍ’の織布を得た。この織布
に１５ｗｔ％メタノールシリカゾル溶液を数回含浸させ
たのち、１００℃×２時間、空気中で熱処理して、Ｓｉ
Ｏ□被覆量の異なる織布を試作した。上記処理織布を、
８５０℃の大気中に５時間暴露した後の耐摩耗性をテー
バ型摩耗試験機で測定した。耐摩耗性を被覆なしの場合
と比較した結果を第１表に示す。

第１表（評価条件）荷重２５０ｇ　、ローラ径５２μｍφ、回
転数：　７０ｒｐｍ（２）実施例（１）の被覆織布を用いて、第１図に示す
構成によりハニカムをケーシング内に固定し、シール耐
久性の加速試験を行なった結果を第２表に示す。

第２表（条件）？Ａ度８５０〜９００℃ ハニカム上部圧損２００〜９０００ｍｍＡｑに断続変化［発明の効果］本発明の耐高温用シリカガラスファイバー製品は、高温
域における耐摩耗性が特に優れているので、このような
特性が要求される用途に広く適用できる。

また、上記製品を用いた自動車排ガス処理用ハニカムの
固定方法を確立したことにより１本発明の耐高温用シリ
カガラスファイバー製品は石綿に代わる、より安全性、
長期信頼性の高い材料として上記目的に適用可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るハニカムの固定方法を示
す一部切欠き斜視図である。１：排ガス　　　　　　　　２：ケーシング３：ハニカ
ム状触媒担体　　４：固定マット５：本発明のシリカガ
ラスファイバー製品織布６：金網

Claims

【特許請求の範囲】

１．高純度シリカガラスファイバーから成る製品であっ
て、表面をコロイダルシリカ、エチルシリケート若しく
はこれらの変性体又はこれらの混合物で被覆して成る耐
高温用シリカガラスファイバー製品。
２．前記高純度シリカガラスファイバーの表面を有機系
化合物で処理した後に、コロイダルシリカ、エチルシリ
ケート若しくはこれらの変性体又はこれらの混合物で被
覆することを特徴とする請求項１記載の耐高温用シリカ
ガラスファイバー製品。
３．前記高純度シリカガラスファイバーのフィラメント
径が３〜２０μｍであることを特徴とする請求項１記載
の耐高温用シリカガラスファイバー製品。
４．前記製品が高純度シリカガラスファイバーから成る
織布、スリーブまたは不織布であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項記載の耐高温用シリカガラスファイバー製品。
５．自動車排ガス処理用触媒コンバータにおけるハニカ
ム状触媒担体の選択された箇所の外周に固定マットを設
け、その上に金網を介在させて該ハニカム状触媒担体を
ケーシング内に固定する構造であって、上記固定マット
の少くとも一部を耐高温用シリカガラスファイバー製品
で覆った後に耐熱性金網を介してケーシング内に固定することを特徴とする自動車排ガス
処理用ハニカム状触媒担体の固定構造。
６．前記耐高温用シリカガラスファイバー製品が、高純
度シリカガラスフアイバーから成る製品であって、表面
をコロイダルシリカ、エチルシリケート若しくはこれら
の変性体又はこれらの混合物で被覆して成ることを特徴
とする請求項５記載の自動車排ガス処理用ハニカム状触
媒担体の固定構造。
７．前記耐高温用シリカガラスフアイバー製品が、高純
度シリカガラスファイバーから成る製品であって、高純
度シリカガラスファイバーの表面を有機系化合物で処理した後に、コロイダル
シリカ、エチルシリケート若しくはこれらの変性体又は
これらの混合物で被覆して成ることを特徴とする請求項
５記載の自動車排ガス処理用ハニカム状触媒担体の固定
構造。
８．前記耐高温用シリカガラスファイバー製品が、高純
度シリカガラスファイバーから成る製品であって、該高
純度シリカガラスフアイバーのフィラメント径が３〜２
０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項５記載の自
動車排ガス処理用ハニカム状触媒担体の固定構造。
９．前記耐高温用シリカガラスファイバー製品が、高純
度シリカガラスファイバーから成るヤーンで構成された
織布またはスリーブであることを特徴とする請求項５記
載の自動車排ガス処理用ハニカム状触媒担体の固定構造
。