保持シール材およびその製造方法
【課題】本発明では、厚さを厚くしても、周長差に起因した亀裂が生じ難い保持シール材を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材。
【解決手段】第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材、そのようなシート材の製造方法、そのようなシート材を保持シール材として備える排気ガス処理装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の台数は、今世紀に入って飛躍的に増加しており、それに伴って、自動車の内燃機関から排出される排気ガスの量も急激な増大の一途を辿っている。特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる種々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在では、世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。
【０００３】
このような事情の下、従来より各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されるケーシングを設け、その中にセル壁により区画された多数のセルを有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。これらのセルは、ハニカム構造で構成されることが多く、特にこの場合、排気ガス処理体は、ハニカム構造体とも呼ばれている。排気ガス処理体の一例としては、触媒担持体、およびディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガスフィルタがある。例えばＤＰＦの場合、上述の構造により、排気ガスが各セルを通って排気ガス処理体を通過する際に、セル壁に微粒子（パティキュレート）がトラップされ、排気ガス中から微粒子を除去することができる。排気ガス処理体の構成材料は、金属や合金の他、セラミック等である。セラミックからなる排気ガス処理体の代表例としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。最近では、耐熱性、機械的強度、化学的安定性等の観点から、多孔質炭化珪素焼結体が排気ガス処理体の材料として用いられている。
【０００４】
このような排気ガス処理体とケーシングの間には、通常保持シール材が設置される。保持シール材は、車両走行中等における排気ガス処理体とケーシング内面の当接による破損を防ぎ、さらにケーシングと排気ガス処理体との隙間から排気ガスが漏洩することを防止するために用いられる。また、保持シール材は、排気ガスの排圧により排気ガス処理体が脱落することを防止する役割を有する。さらに排気ガス処理体は、反応性を維持するため高温に保持する必要があり、保持シール材には断熱性能も要求される。これらの要件を満たす部材としては、アルミナ系繊維等の無機繊維からなる保持シール材がある。
【０００５】
この保持シール材は、排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻回され、例えば、両端部の把持合わせ部同士を嵌合させ、さらにテーピング等によって排気ガス処理体と一体固定化され、利用される。その後、この一体品は、ケーシング内に収容されて排気ガス処理装置が構成される。
【０００６】
なお、排気ガスの高温高圧化が進む中で、保持シール材には、以下の理由により、更なる断熱性の向上が求められている。（ｉ）排気ガス処理体からケーシングに伝達する熱により、ケーシングが熱膨張することによって生じる、ケーシングと排気ガス処理体の間隔の増加に起因した、保持シール材の保持力低下の防止、（ｉｉ）ケーシング外面に接続された付属品（計装品等）の熱による劣化の防止、（ｉｉｉ）排気ガス処理体としてＤＰＦ等を使用している場合に実施される、再生処理（捕獲したパティキュレートを高温燃焼させ、使用済み排気ガス処理体の再利用を可能にする処理）の効率化など。
【０００７】
そこで、これらの対処方法として、保持シール材の断熱性をさらに向上させるため、排気ガス処理体とケーシングの間の間隔をより広くしておき、保持シール材を厚く形成することが考えられる。しかしながら、このような厚い保持シール材を排気ガス処理体に巻回した場合、保持シール材には、従来よりも大きな周長差（外周長と内周長の差）が生じる。このため、保持シール材の外周側の表面（排気ガス処理体と接する側とは反対の表面）において、亀裂が生じやすくなる。このような亀裂は、未処理排気ガスの漏洩につながる可能性がある。
【０００８】
そこで、このような周長差に起因した亀裂を防止するため、保持シール材の排気ガス処理体と接する側（すなわち内周側）の表面に、多数の溝を設けることが提案されている（特許文献１）。この方法では、保持シール材に設置された溝の存在によって、周長差の影響が緩和され、未処理排気ガスの漏洩を抑制することができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０７２２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のような保持シール材では、前述の亀裂の発生を防止するためには、溝の位置、形状および／または寸法等を、実際に巻回される排気ガス処理体に合わせて最適化する必要がある。しかしながら、実際の排気ガス処理体には、排気ガス処理装置の用途および設置対象等に合わせて、様々な仕様（形状、寸法等）のものが使用されている。従って、特許文献１の技術では、各種排気ガス処理体毎に、溝の寸法形状等を変えた保持シール材を適宜製造する必要が生じ、生産性が著しく低下してしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、厚さを厚くしても、周長差による亀裂が生じにくく、前述のような生産性低下の問題も生じない保持シール材を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような保持シール材を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材が提供される。
【００１３】
ここで、前記第１の無機繊維と前記第２の無機繊維は、同じ材質であっても良い。
【００１４】
また、前記第１の無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であっても良い。
【００１５】
また、前記第２の無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であっても良い。
【００１６】
また、前記第１のマットおよび／または第２のマットは、さらに結合材を有しても良い。
【００１７】
また、当該保持シール材は、前記第１のマットと第２のマットの界面に、界面層を有しても良い。
【００１８】
また、前記界面層の厚さは、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であっても良い。
【００１９】
また、当該保持シール材の厚さは、６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあっても良い。
【００２０】
また、本発明は、少なくとも２つのマットが積層された保持シール材の製造方法であって、
第１の無機繊維を含む第１のマットを提供する第１のステップと、
前記第１の無機繊維を含む第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層する第２のステップと、
を有し、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材の製造方法が提供される。
【００２１】
ここで、前記第２のステップは、前記第１のマットの上に、前記第２のマットを直接製作するステップを有しても良い。
【００２２】
また、前記第２のステップは、前記第２のマットを単独で製作してから、前記第１のマットと前記第２のマットを積層させるステップを有しても良い。
【００２３】
さらに、前記第２のステップは、前記第１のマットと前記第２のマットの界面を、接着剤および／または縫いつけにより接合させるステップを有しても良い。
【００２４】
また、前記第１のマットは、ニードリング法で製作されても良い。
【００２５】
また、前記第２のマットは、抄造法で製作されても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のシート材を排気ガス処理装置の保持シール材として使用することにより、周長差に起因して保持シール材の外周面に生じる亀裂を抑制することができる。また、この効果は、排気ガス処理体の形状寸法や、排気ガス処理装置の仕様とは無関係に、等しく発現するため、各種排気ガス処理装置の仕様に合わせて、シート材を適宜製造する必要はなく、製造時の生産性を損なうことがないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるシート材の形状の一例である。
【図２】本発明によるシート材を排気ガス処理体とともに、ケーシング内に組み付けるときの状態を示す概念図である。
【図３】無機繊維の繊維長を測定するために撮影したＳＥＭ写真の一例である。
【図４】本発明の排気ガス処理装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明によるシート材を製造するためのフロー図である。
【図６】「直接積層法」によって製作された、本発明のシート材の断面を概略的に示す図である。
【図７】本発明による排気ガス処理装置を製造するためのフロー図である。
【図８】圧入方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図９】クラムシェル方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１０】巻き締め方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１１】サイジング方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１２】実施例１に係るシート材の巻き付け試験後の写真である。
【図１３】比較例１に係るシート材の巻き付け試験後の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【００２９】
図１には、本発明によるシート材の形態の一例を示す。ただし本発明のシート材は、図１の形状に限られるものではない。また図２には、本発明に係るシート材を保持シール材として使用した排気ガス処理装置の分解構成図を示す。
【００３０】
本発明によるシート材３０を、触媒担持体等の排気ガス処理体２０に巻回し、排気ガス処理装置の保持シール材２４として使用する場合、図１に示すように、シート材３０の巻回方向（Ｘ方向）と垂直な両端面７０、７１には、１組の嵌合凸部５０と嵌合凹部６０が設けられる。このシート材３０が排気ガス処理体２０に巻き付けられた際には、図２に示すように、嵌合凸部５０と嵌合凹部６０が嵌合され、シート材３０が、排気ガス処理体２０に固定される。その後、シート材３０が巻回された排気ガス処理体２０は、例えば圧入方式により、金属等で構成された筒状のケーシング１２内に圧入され、排気ガス処理装置１０が構成される。
【００３１】
本発明によるシート材３０は、無機繊維を主体に構成されているが、後述のように、さらに結合材を含んでも良い。
【００３２】
ここで、本発明のシート材３０は、少なくとも２種類のマットを積層して構成され、それぞれのマットは、平均繊維長が異なる無機繊維を含むことを特徴とする。例えば、図１においては、本発明のシート材３０は、第１のマット８２と第２のマット８４の、２つのマットを積層して構成されており、第１のマット８２に含まれている無機繊維の平均繊維長は、第２のマット８４に含まれている無機繊維の平均繊維長よりも長くなっている。なお、以降、第１のマット８２を「長繊維マット」８２と呼び、第２のマット８４を「短繊維マット」８４と呼ぶことにする。
【００３３】
次に、このように構成された本発明によるシート材３０によって得られる特徴的効果を説明する。
【００３４】
通常、シート材（保持シール材）を排気ガス処理体に巻回した場合、シート材の外周（ＬＯ）と内周（ＬＩ）の周長差（Ｌ（＝ＬＯ−ＬＩ））によって、シート材の外周側には、引張応力が生じる。また特に、この周長差の影響は、シート材の厚さが厚くなるほど顕著になる。従って、厚いシート材では、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周部に亀裂が生じる可能性が高くなる。また、シート材にこのような亀裂が生じると、排気ガスが排気ガス処理体に導入されず、この亀裂を通って未処理のまま、排気ガス処理装置から漏洩してしまうおそれがある。この問題を解消するため、巻回時にシート材の内周側となる表面（内表面側）に、巻回方向に対して垂直な複数の溝を予め形成しておき、これらの溝により、周長差の影響を緩和する方法がある。しかしながら、この方法では、前述の効果を発揮させるためには、シート材に設けられる溝の寸法形状等を、使用される排気ガス処理体の仕様に合わせて、その都度最適化させる必要があり（例えば、通常は、溝の幅とそのピッチは、シート材の内表面側に形成される各溝の幅の総和が、前述の周長差Ｌに等しくなるように設計される。また、溝の深さは、シート材の厚さに合わせて調整する必要があるなど）、普遍的な効果が得られにくい上、製造時のシート材の生産性が著しく低下してしまうという問題がある。
【００３５】
これに対して、本発明によるシート材は、長繊維マット８２と短繊維マット８４の、２つのマットを積層して構成されている。一般に、平均繊維長の大きな無機繊維を含むマットは、平均繊維長の小さな無機繊維を含むマットに比べて、引張強度が高い。従って、シート材３０の長繊維マット８２の面を外周側として、排気ガス処理体２０にシート材３０を巻回すことにより、周長差の影響による亀裂の発生を簡単に抑制することが可能になる。また、本発明によるシート材３０では、長繊維マット８２の面を外周側として、排気ガス処理体２０にシート材３０を巻回すことにより、常時そのような効果が発揮されるため、前述のような、一品製作的な方法でシート材に最適仕様の溝を形成する方法とは異なり、製造時にシート材の生産性の低下を招くこともない。
【００３６】
以上のように、本発明によるシート材３０では、排気ガス処理体２０に巻回した際の、周長差に起因する外周側の亀裂発生を抑制することが可能となる。従って、本発明によるシート材を、保持シール材として使用した排気ガス処理装置では、保持シール材側からの未処理排気ガスの漏洩を有効に抑制することが可能となる。
【００３７】
なお、本願において、短繊維マット８４および長繊維マット８２に含まれる繊維の平均繊維長は、それぞれ以下のように測定した。短繊維マット８４の場合は、まず、各マット（１０ｃｍ×１０ｃｍサイズ）の１０箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて５０倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも５０本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。図３には、短繊維マット８４の平均繊維長を求めるために撮影した、ＳＥＭ写真の一例を示す。一方、長繊維マット８２の場合は、まず、各マット（１０ｃｍ×１０ｃｍサイズ）の１０箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これを光学顕微鏡を用いて１０倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも５０本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。
【００３８】
本発明のシート材において、長繊維マット８２に含まれる無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であることが好ましく、３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲であることがより好ましく、４０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。一方、短繊維マット８４に含まれる無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることがより好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。また、長繊維マット８２に含まれる無機繊維の平均繊維長は、短繊維マット８４に含まれる無機繊維の平均繊維長の約６倍以上であることが好ましく、約１０倍以上であることがより好ましい。
【００３９】
本発明のシート材において、シート材の全体としての厚さには、特に制約はないが、例えば、６ｍｍ〜２０ｍｍの厚さのものが使用できる。ただし、シート材の全体の厚さが薄い場合（例えば、６ｍｍ以下などの場合）には、長繊維マットのみで構成された単層シート材を使用することにより、前述の亀裂の問題は生じにくくなるため、本発明によるシート材を使用する必要性は低下する。また、シート材全体としての密度および坪量には、特に制約はないが、密度としては、例えば、０．１５ｇ／ｃｍ３〜０．３０ｇ／ｃｍ３のものが、また坪量としては、例えば、５００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２のものが使用されても良い。なお坪量とは、シート材の単位面積当たりに含まれる繊維の総重量をいうが、シート材に結合材が含まれている場合は、単位面積当たりに含まれる結合材と繊維の総重量をいう。
【００４０】
また、本発明のシート材において、長繊維マットおよび短繊維マットのそれぞれの厚さ、密度、坪量には、特に制約はなく、様々な厚さ、密度、坪量のものが使用される。さらに、本発明のシート材において、長繊維マットと短繊維マットの厚さの比は、特に制約はなく、例えば、長繊維マットの厚さ：短繊維マットの厚さの比が、約２．８〜約５：５の範囲で構成されたシート材を使用することができる。
【００４１】
なお、本発明によるシート材３０は、長繊維マット８２と短繊維マット８４の、少なくとも２つのマットを積層して構成される。そこで、長繊維マット８２と短繊維マット８４の間の接合力を高めるため、両者の界面に、「界面層」が設けられても良い。なお、本願において、「界面層」という用語は、隣接する層の界面に存在する、これらの層とは組成の異なる、いかなる層も含む。従って、「界面層」には、隣接する層同士を接合するため、いずれかまたは両方の層の表面に、意図的に設置される接着剤等の接合層が含まれる他、シート材の製造工程において、結合材等が濃縮されることによって、隣接する層同士の界面に自然発生的に形成された第３の層８６も含まれる（後述の図６参照）。
【００４２】
このような本発明によるシート材３０は、前述のように、長繊維マット８２の側が外周側（すなわちケーシング１２側）となるように、排気ガス処理体２０の外周に巻回され、端部を嵌合、固定して使用される。このシート材３０が巻回された排気ガス処理体２０は、その後、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式またはサイジング方式のいずれかの装着方式によって、ケーシング１２内に設置され、排気ガス処理装置１０が構成される。なお、これらの各装着方式については、後述する。
【００４３】
このようにして構成される排気ガス処理装置１０の一構成例を図４に示す。この図の例では、排気ガス処理体２０は、ガス流と平行な方向に多数の貫通孔を有する触媒担持体である。触媒担持体は、例えばハニカム構造状の多孔質炭化珪素等で構成される。なお、本発明の排気ガス処理装置１０は、このような構成に限られるものではない。例えば、排気ガス処理体２０を貫通孔の端部が市松模様状に目封じされたＤＰＦとすることも可能である。このような排気ガス処理装置では、上述のようなシート材の効果により、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周側に亀裂が生じることが抑制される。従って、装置内に導入された排気ガスが、シート材の亀裂を通って、未処理のまま排出されることを回避することができる。
【００４４】
以下、本発明のシート材の製造方法の一例を説明する。図５には、本発明のシート材の製造方法のフロー図を示す。
【００４５】
図５に示すように、本発明のシート材は、第１の無機繊維を含む第１のマットを提供するステップ（ステップＳ１１０）と、この第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層するステップ（ステップＳ１２０）と、によって製作することができる。
【００４６】
以下の説明では、ステップＳ１１０において、長繊維マットを製作し、ステップＳ１２０において、この長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する場合を例に、本発明によるシート材の製造方法を示す。ただし、本発明のシート材は、逆に、ステップＳ１１０において、短繊維マットを製作し、ステップＳ１２０において、この短繊維マットの上に、長繊維マットを積層して製造しても良いことに留意する必要がある。
【００４７】
長繊維マットは、例えば、ニードリング法を用いて製作することができる。ニードリング法の一詳細例については、後述するが、本願では、ニードリング法という用語は、ニードルのような繊維交絡手段をマットに抜き差しする工程を含む、マットの製造方法を意味する。また、短繊維マットは、例えば、抄造法を用いて製作することができる。抄造法の一詳細例については、後述するが、本願では、抄造法という用語は、繊維の開繊、スラリー化、成型および圧縮乾燥の各工程を含む、マットの製造方法を意味する。
【００４８】
次に、長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する方法としては、大きく分けて、２つの方法がある。
【００４９】
一つは、長繊維マットと短繊維マットを、それぞれ独立に製造してから、これらのマットを積層界面で接合して、両者が積層されたシート材を得る方法（以下、「間接積層法」という）である。また、「間接積層法」において、長繊維マットと短繊維マットを界面で接合する方法としては、接着剤等を介して接着させる方法、両マットを縫い合わせて接合させる方法、両マットを重ね合わせた状態で、密閉容器に入れ、容器内を減圧化することにより、両者を真空圧着させる方法がある。接着剤等を介して接着させる方法では、接着剤として、アクリル系接着剤、アクリレート系ラテックス等が使用できる。接着剤の厚さは、特に限られないが、例えば０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。なお、前述のように、この接着剤の層は、界面層とも呼ばれることに留意する必要がある。
【００５０】
他方は、長繊維マット上に、短繊維マットを直接製作して、両者が積層されたシート材を形成する方法（以下、「直接積層法」という）である。ただし、前述のように、逆に短繊維マット上に、長繊維マットを直接形成しても良い。この方法は、それぞれのマットを独立に準備する必要がなく、製造工程が簡略化できる点で優れている。
【００５１】
以下、本発明のシート材を製作する方法の一例を、具体的に説明する。
【００５２】
（長繊維マットの作製）
前述のように、長繊維マットは、ニードリング法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む長繊維マットを例に説明するが、長繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
【００５３】
アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、例えばアルミナ−シリカ組成比が６０〜８０：４０〜２０となるようにシリカゾルを添加し、無機繊維の前駆体を調製する。特にアルミナ−シリカ組成比は、７０〜７４：３０〜２６程度であることがより好ましい。アルミナ組成比が６０％以下では、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比率が低くなるため、完成後の長繊維マットの熱伝導度が高くなり、断熱性が低下する傾向にあるからである。
【００５４】
次に、このアルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を加える。その後、この液体を濃縮し、紡糸液を調製する。さらにこの紡糸液を使用して、ブローイング法により紡糸する。
【００５５】
ブローイング法とは、エアーノズルから吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流とによって、紡糸を行う方法である。エアーノズルからのスリットあたりのガス流速は、通常４０〜２００ｍ／ｓである。また紡糸ノズルの直径は通常０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本あたりの液量は、通常１〜１２０ｍｌ／ｈ程度であるが、３〜５０ｍｌ／ｈ程度であることが好ましい。このような条件では、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、スプレー状（霧状）となることなく十分に延伸され、繊維相互で溶着されにくいので、紡糸条件を最適化することにより、繊維径分布の狭い均一なアルミナ繊維前駆体を得ることができる。
ここで、無機繊維の平均直径は、特に限られないが、例えば、３μｍ〜１０μｍ程度のものが使用できる。
【００５６】
なお繊維の平均直径は、以下の方法により測定した。まず、上述の方法で得られたアルミナ系繊維をシリンダーに入れ、２０．６ＭＰａで加圧粉砕する。次にこの試料をふるい網に載せ、ふるいを通過した試料を電子顕微鏡観察用試験体とする。この試験体の表面に金等を蒸着させた後、倍率約１５００倍程度の電子顕微鏡写真を撮影する。得られた写真から少なくとも４０本の繊維の径を測定する。この操作を５試料について繰り返し、測定値の平均を繊維の平均直径とした。
【００５７】
紡糸が完了した前駆体を積層して、原料シートを製作する。さらに原料シートに対してニードリング処理を行う。ニードリング処理には、通常ニードリング装置が用いられる。
【００５８】
通常、ニードリング装置は、突き刺し方向（通常は上下方向）に往復移動可能なニードルボードと、原料シートの表面および裏面の両面側に設置された一対の支持板とで構成される。ニードルボードには、原料シートに突き刺すための多数のニードルが、例えば約２５〜５０００個／１００ｃｍ２の密度で取り付けられている。また各支持板には、ニードル用の多数の貫通孔が設けられている。従って、一対の支持板によって原料シートを両面から押さえつけた状態で、ニードルボードを原料シートの方に近づけたり遠ざけたりすることにより、ニードルが原料シートに抜き差しされ、繊維の交絡された多数の交絡点が形成される。ここで、ニードリング装置には、さらに原料シートを一定の送り速度（例えば、約２０ｍｍ／秒）で一定の方向（原料シートの表裏面と略平行な方向）に搬送する搬送手段が設けられても良い。この場合、原料シートを一定速度で移動させた状態で、ニードリング処理を行うことが可能となるため、ニードルボードを１回圧接する度に、原料シートを移動させる操作が不要となる。
【００５９】
また、別の構成として、ニードリング装置は、２組のニードルボードを備えても良い。各ニードルボードは、それぞれの支持板を有する。２組のニードルボードを、それぞれ、原料シートの表面および裏面に配設して、各支持板で原料シートを両面から固定する。ここで、一方のニードルボードには、ニードリング処理時に他方のニードルボードのニードル群と位置が重ならないように、ニードルが配置されている。また、それぞれの支持板には、両方のニードルボードのニードル配置を考慮して、原料シートの両面側からのニードリング処理時に、ニードルが支持板に当接しないように、多数の貫通孔が設けられている。このような装置を用いて、２組の支持板で原料シートを両面側から挟み、２組のニードリングボードで原料シートの両側からニードリング処理が行われても良い。このような方法でニードリング処理を行うことにより、処理時間が短縮される。また、ニードルボードに設置することができるニードル数には限度があるが、この方法では、１台のニードルボードに設置するニードル数を削減することができるため有意である。
【００６０】
このようなニードリング処理によって生じた交絡点では、複雑に絡み合った繊維が積層方向に配向されており、原料シートの積層方向の強化を図ることができる。
【００６１】
次に、このようにニードリング処理の施された原料シートを常温から加熱し、最高温度１２５０℃程度で、０．５〜２時間程度、連続焼成することで、長繊維マットが得られる。
【００６２】
なお、必要に応じて、長繊維マットには、有機樹脂のような結合材を含浸するため、結合材含浸処理を行っても良い。これにより、長繊維マットの嵩高さを抑制することができる。また、長繊維マットからの繊維の離脱をより一層抑制することが可能となる。ただし、結合材含浸処理は、必ずしもこの段階で実施する必要はない。例えば、前述の「間接積層法」では、長繊維マットと短繊維マットの接合後に、いずれかのマットの側から、結合材含浸処理を行っても良い。また、前述の「直接積層法」の場合には、後述のように、短繊維マットを製作する際に、長繊維マットに結合材を含浸させることができるため、以降の結合材含浸処理を省略することが可能である。あるいは、「直接積層法」の場合も、積層状シート材が得られた後に、いずれかのマットの側から、結合材を含浸させても良い。
【００６３】
含浸処理において、結合材の含浸量は、１．０〜１０．０重量％の範囲であることが好ましい。１．０重量％未満では、無機繊維の離脱防止効果が低下する。また１０．０重量％よりも多くなると、排気ガス処理装置の使用時に排出される有機成分の量が増加する。
【００６４】
なお結合材としては、有機系の結合材、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂などが使用できる。例えばアクリル系（ＡＣＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）樹脂等を用いることができる。
【００６５】
このような結合材と水とで調製した水分散液を用いて、スプレー塗布により、長繊維マットに結合材を含浸させる。なお、この処理により、長繊維マット中に添加された余分な添着固形分および水分は、以下のように除去される。
【００６６】
余分な固形分の除去は、例えば真空ポンプ等の吸引装置を用いた吸引法で行われる。また、余分な水分の除去は、長繊維マットを９０〜１６０℃程度の温度で加熱し、および／または４０ｋＰａ〜１００ｋＰａの圧力で圧縮させることにより実施しても良い。
【００６７】
このような工程を経て、無機繊維の平均繊維長が２０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の長繊維マットを得ることができる。
【００６８】
（短繊維マットの作製）
前述のように、短繊維マットは、抄造法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む短繊維マットを例に説明するが、短繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
【００６９】
まず、無機繊維の開繊処理を行う。
【００７０】
開繊処理は、乾式開繊処理のみの単独で、または乾式開繊処理および湿式開繊処理の２段階処理で実施される。乾式開繊処理では、フェザーミル等の装置が使用され、前述のニードリングシート材が開繊される。一方、湿式開繊処理では、前述の乾式開繊処理によって得られた綿状の乾式開繊繊維が湿式開繊装置に投入され、さらに開繊が行われる。湿式開繊処理には、パルパーまたはミキサー等の湿式開繊装置が使用される。このような開繊処理を経て、開繊された原料繊維を得ることができる。
【００７１】
次に、この原料繊維７５０ｇと、水７５０００ｇを、攪拌機に投入し、例えば１〜５分程度撹拌する。次に、この液体に、有機結合材を４ｗｔ％〜８ｗｔ％程度添加し、１〜５分程度撹拌する。またこの液体に、無機結合材を０．５ｗｔ％〜１．０ｗｔ％程度添加し、１〜５分程度撹拌する。さらに、この液体に、凝集剤を０．５ｗｔ％程度添加し、最大約２分間程度撹拌を行い、原料スラリーを調製する。
【００７２】
無機結合材としては、例えば、アルミナゾルおよび／またはシリカゾル等が使用される。また有機結合材としては、例えば、ゴム系材料、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用され、凝集剤としては、例えばパコール２９２（シバスペシャリティ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社）等が使用される。
【００７３】
次に、得られた原料スラリーを所望の形状の成型器に添加し、短繊維マット原料を成形し、さらに脱水を行う。通常の場合、成型器の底部には、ろ過用メッシュ（メッシュ寸法：３０メッシュ）が設けられており、成形器内に添加された原料液中の水分は、このろ過用メッシュを通り排出される。従って、このような成型器を使用することにより、短繊維マット原料の成形と脱水を同時に行うことができる。また必要であれば、サクションポンプ、真空ポンプ等を使用して、成型器の下側から、ろ過用メッシュを介して、水分の強制吸引を行っても良い。
【００７４】
次に、得られた短繊維マット原料を成型器から取り出し、これをプレス器等を用いて、厚さが０．３〜０．５倍程度となるように圧縮すると同時に、例えば９０〜１５０℃の温度で、５分〜１時間、加熱、乾燥させることにより、短繊維マットを得ることができる。
【００７５】
なお、得られた短繊維マットを用いて、さらに、前述のような結合材含浸処理を行っても良い。ただし、前述のように、「間接積層法」の場合、このような結合材含浸処理は、短繊維マットと長繊維マットの接合後に実施しても良い。
【００７６】
このような工程を経て、通常、無機繊維の平均繊維長が約０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の短繊維マットを得ることができる。
【００７７】
（短繊維マットと長繊維マットの一体化）
このようにして製作された短繊維マットおよび長繊維マットを積層、一体化させることにより、本発明によるシート材を得ることができる。
【００７８】
両マットの一体化には、前述の「間接積層法」または「直接積層法」が利用できる。特に、「直接積層法」の場合には、前述の短繊維マットの製作工程において、成型器の底部に長繊維マットを予め設置しておき、この上に短繊維マットを形成させることにより、両者が積層一体化されたシート材を、短繊維マットの製作工程内で得ることができる。この場合、長繊維マットと短繊維マットをそれぞれ独立に製作して、その後一体化させる場合に比べて、シート材の処理工程を簡略化することができる。
【００７９】
ただし、このような「直接積層法」では、製作されたシート材において、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合性が低下することが危惧される。しかしながら、前述のような、長繊維マット上に短繊維マットを直接積層する方法によって得られたシート材の、長繊維マットと短繊維マットの界面密着性は、「間接積層法」（接着時による接合法）によって製作したシート材の界面密着性と同様、良好であった。また、このシート材の断面観察の結果では、図６に概略を示すように、両マットの界面に、第３の層８６（すなわち、前述の界面層）が形成されていることがわかった。この界面層８６は、短繊維マットを製作する際に、原料スラリーに添加した結合材が、長繊維との界面で凝縮したものであると予想される。また、この層が接着層としての役割を果たすことにより、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合力が高まるものと考えられる。なお、この界面層８６の厚さは、シート材の製造条件にもよるが、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さであった。
【００８０】
図７には、本発明のシート材を使用して、排気ガス処理装置を製造する方法のフロー図を示す。まず、ステップＳ２１０では、前述の方法により、長繊維マットと短繊維マットが積層されて構成されたシート材が提供される。次に、ステップＳ２２０では、排気ガス処理体に、このシート材が巻回される。このとき、シート材は、長繊維マットの側が外周側となるようにして、排気ガス処理体に巻回される。次に、ステップＳ２３０では、シート材が巻回された排気ガス処理体が、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式のいずれかの装着方式により、ケーシング内に収容され、排気ガス処理装置が構成される。
【００８１】
以下、各装着方式について図面を用いて説明する。図８、図９、図１０および図１１は、それぞれ、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式により、保持シール材２４が巻回された排気ガス処理体２０（以下、「被覆排気ガス処理体」２１０という）をケーシング内に装着する方法を模式的に示したものである。
【００８２】
圧入方式は、被覆排気ガス処理体２１０を、ケーシング１２１の開口面の一方から押し込むことにより、被覆排気ガス処理体２１０を所定の位置に装着して、排気ガス処理装置１０を構成する方法である。被覆排気ガス処理体２１０のケーシング１２１への挿入を容易にするため、図８に示すように、内孔径が一方から他方に向かって小さくなるように定形され、最小内孔径が、ケーシング１２１の内径とほぼ同等の寸法になるように調整された圧入冶具２３０が使用される場合もある。この場合、被覆排気ガス処理体２１０は、前記圧入冶具２３０の広内孔径側から挿入され、最小内孔径側を通ってケーシング１２１内に装着される。
【００８３】
また、クラムシェル方式では、図９に示すように、相互に向かい合わせた際に、一対のケーシングが完成されるように分割された（例えば、図の例では２分割された）ケーシング部材（１２２Ａ、１２２Ｂ）が使用される。これらのケーシング部材の一つに被覆排気ガス処理体２１０を設置してから、残りのケーシング部材を組み合わせ、さらにこれらの部材同士を、例えば、フランジ部２２０（２２０Ａ、２２０Ｂ）で溶接してケーシング１２２を構成することにより、被覆排気ガス処理体２１０が所定の位置に装着された排気ガス処理装置１０を得ることができる。
【００８４】
また、巻き締め方式は、図１０に示すように、被覆排気ガス処理体２１０の周囲に、ケーシング部材となる金属板１２３を巻き付けた後、この金属板１２３をワイヤロープ等を用いて締め付けて、金属板１２３を被覆排気ガス処理体２１０の周囲に所定の面圧で当接させる方式である。最後に金属板１２３の一方の端部を、他方の端部または下側の金属板１２３の表面と溶接することにより、被覆排気ガス処理体２１０がケーシング１２３内部に装着された排気ガス処理装置１０が得られる。
【００８５】
さらに、サイジング方式は、図１１に示すように、被覆排気ガス処理体２１０を、その外径よりも大きな内径の金属シェル１２４の中に挿入した後、プレス機等により、金属シェル１２４を外周側から均一に圧縮（サイジング（ＪＩＳ―ｚ２５００―４００２））する方式である。サイジング処理により、金属シェル１２４の内径が所望の寸法に正確に調整されるとともに、被覆排気ガス処理体２１０を所定の位置に設置することができる。
【００８６】
なお、これらの装着方式において使用されるケーシングの材質としては、通常、耐熱合金等の金属が使用される。
【００８７】
以上のように、本発明では、無機繊維の平均繊維長がより大きい、すなわちより高強度の第１のマットが、シート材の外周側となるように巻回されるため、厚いシート材を使用しても、周長差の影響を受けにくく、シート材の外周側に亀裂が生じにくくなるという効果が得られる。また、このような効果は、シート材が、長繊維マットの側が外周側となるように、排気ガス処理体に巻回される限り、有効に発揮されるため、シート材に一品製作的な溝を設ける場合とは異なり、シートの製造時の生産性低下を回避することができる。
【００８８】
なお、以上の説明では、本発明によるシート材が、長繊維マットと短繊維マットの２層で構成される場合を例に説明した。しかしながら、本発明では、３層以上のマットを積層して、シート材を構成しても良いことは明らかである。すなわち、本発明において、重要なことは、シート材を排気ガス処理体に巻回した際に、最外周側に、平均繊維長の最も長い繊維を含むマットが設けられるように、積層シート材を構成することである。従って、このような態様でシート材が使用された、いかなる排気ガス処理装置も、本発明の範囲に属することに留意する必要がある。
【実施例１】
【００８９】
以下、本発明の効果を実施例により説明する。
【００９０】
本発明の効果を検証するため、本発明によるシート材を作製し、各種試験を行った。シート材は、以下の手順により製作した。
【００９１】
まず最初に、以下の手順により、長繊維マットを作製した。
【００９２】
アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナ系繊維の組成がＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８となるように、シリカゾルを配合し、アルミナ系繊維の前駆体を形成した。次に、アルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を添加した。さらに、この液を濃縮して紡糸液とし、この紡糸液を用いてブローイング法にて紡糸した。その後アルミナ系繊維の前駆体を折りたたんだものを積層して、アルミナ系繊維の原料シートを製作した。次に、この原料シートに対して、ニードリング処理を行った。ニードリング処理は、それぞれ５０個／１００ｃｍ２のニードルが設置された２組のニードルボードを原料シートの表裏それぞれの面側に配設し、原料シートの両側から行った。これにより、約１個／ｃｍ２程度の交絡点密度を有する原料シートが得られた。
【００９３】
その後、得られた原料シートを常温から最高温度１２５０℃で、１時間、連続焼成し、坪量９５０ｇ／ｍ２、厚さ４ｍｍの長繊維マットを得た。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【００９４】
次に、以下の手順により、この長繊維マットの上に、直接短繊維マットを作製して、シート材を得た。
【００９５】
まず、無機繊維が開繊された原料繊維を準備する。本例では、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維で構成された、原料繊維（以下、「原綿バルク」という）を使用した。
【００９６】
水７９０００ｇに、この原綿バルクを７９０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を３９．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を７．９ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を３．９５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【００９７】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ４ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリーの水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量１７５０ｇ／ｍ２、厚さ９ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【００９８】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例１とする。
【実施例２】
【００９９】
実施例１と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、１３５０ｇ／ｍ２で、厚さは６ｍｍであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【０１００】
水６１０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを６１０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を３０．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を６．１ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を３．０５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０１】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の（坪量１３５０ｇ／ｍ２の）長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ６ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量１３５０ｇ／ｍ２、厚さ７ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【０１０２】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例２とする。
【実施例３】
【０１０３】
実施例１と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、９５０ｇ／ｍ２で、厚さは４ｍｍであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【０１０４】
水４３０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを４３０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を２１．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を４．３ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を２．１５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０５】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の（坪量９５０ｇ／ｍ２の）長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ４ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量９５０ｇ／ｍ２、厚さ５ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【０１０６】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ９ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例３とする。
【比較例１】
【０１０７】
水１２２０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを１２２０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を６１ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を１２．２ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を６．１ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０８】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量２７００ｇ／ｍ２、厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。これを比較例１とする。
【比較例２】
【０１０９】
水８６０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを８６０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を４３ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を８．６ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を４．３ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１１０】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量１９００ｇ／ｍ２、厚さ９ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。これを比較例２とする。
【０１１１】
実施例１乃至３に係る積層状シート材ならびに比較例１および２に係る単層シート材の坪量、厚さ、密度を表１に示す。なおこの表には、各シート材に含まれる、長繊維マットと短繊維マットのそれぞれの坪量、厚さ、密度も示されている。
【０１１２】
【表１】
［評価試験］
次に、前述の方法で製作した各シート材を用いて、巻付試験を行った。巻付試験では、各シート材を外径が５インチの円柱に巻き付けて、前述のように、端部同士を嵌合し固定した際に、シート材に亀裂が生じるかどうかを目視で評価した。なお、実施例１乃至３に係るシート材では、長繊維マットの側が外周側となるようにして、円柱に巻き付けた。
【０１１３】
［試験結果］
各シート材に対して得られた巻付試験の結果をまとめて表１に示す。また、図１２および１３には、それぞれ、試験後の実施例１および比較例１に係るシート材の状況を撮影した写真を示す。巻付試験の結果、実施例１〜３のシート材では、巻付試験後のシート材に、亀裂は生じなかった。一方、比較例１および２に係る単層シート材では、巻付試験後に、外周側に亀裂が生じた。このように、本発明による長繊維マットと短繊維マットを積層させたシート材は、厚さが厚くなっても、十分な強度を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のシート材は、車両用排気ガス処理装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
２ 導入管
４ 排気管
１０ 排気ガス処理装置
１２ ケーシング
２０ 排気ガス処理体
２４ 保持シール材
３０ シート材
５０ 嵌合凸部
６０ 嵌合凹部
８２ 第１のマット（長繊維マット）
８４ 第２のマット（短繊維マット）
８６ 第３の層（界面層）
１２１、１２２、１２３、１２４ ケーシング
２１０ 被覆排気ガス処理体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材、そのようなシート材の製造方法、そのようなシート材を保持シール材として備える排気ガス処理装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の台数は、今世紀に入って飛躍的に増加しており、それに伴って、自動車の内燃機関から排出される排気ガスの量も急激な増大の一途を辿っている。特にディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる種々の物質は、汚染を引き起こす原因となるため、現在では、世界環境にとって深刻な影響を与えつつある。
【０００３】
このような事情の下、従来より各種排気ガス処理装置が提案され、実用化されている。一般的な排気ガス処理装置は、エンジンの排気ガスマニホールドに連結された排気管の途上に、例えば金属等で構成されるケーシングを設け、その中にセル壁により区画された多数のセルを有する排気ガス処理体を配置した構造となっている。これらのセルは、ハニカム構造で構成されることが多く、特にこの場合、排気ガス処理体は、ハニカム構造体とも呼ばれている。排気ガス処理体の一例としては、触媒担持体、およびディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排気ガスフィルタがある。例えばＤＰＦの場合、上述の構造により、排気ガスが各セルを通って排気ガス処理体を通過する際に、セル壁に微粒子（パティキュレート）がトラップされ、排気ガス中から微粒子を除去することができる。排気ガス処理体の構成材料は、金属や合金の他、セラミック等である。セラミックからなる排気ガス処理体の代表例としては、コーディエライト製のハニカムフィルタが知られている。最近では、耐熱性、機械的強度、化学的安定性等の観点から、多孔質炭化珪素焼結体が排気ガス処理体の材料として用いられている。
【０００４】
このような排気ガス処理体とケーシングの間には、通常保持シール材が設置される。保持シール材は、車両走行中等における排気ガス処理体とケーシング内面の当接による破損を防ぎ、さらにケーシングと排気ガス処理体との隙間から排気ガスが漏洩することを防止するために用いられる。また、保持シール材は、排気ガスの排圧により排気ガス処理体が脱落することを防止する役割を有する。さらに排気ガス処理体は、反応性を維持するため高温に保持する必要があり、保持シール材には断熱性能も要求される。これらの要件を満たす部材としては、アルミナ系繊維等の無機繊維からなる保持シール材がある。
【０００５】
この保持シール材は、排気ガス処理体の開口面を除く外周面の少なくとも一部に巻回され、例えば、両端部の把持合わせ部同士を嵌合させ、さらにテーピング等によって排気ガス処理体と一体固定化され、利用される。その後、この一体品は、ケーシング内に収容されて排気ガス処理装置が構成される。
【０００６】
なお、排気ガスの高温高圧化が進む中で、保持シール材には、以下の理由により、更なる断熱性の向上が求められている。（ｉ）排気ガス処理体からケーシングに伝達する熱により、ケーシングが熱膨張することによって生じる、ケーシングと排気ガス処理体の間隔の増加に起因した、保持シール材の保持力低下の防止、（ｉｉ）ケーシング外面に接続された付属品（計装品等）の熱による劣化の防止、（ｉｉｉ）排気ガス処理体としてＤＰＦ等を使用している場合に実施される、再生処理（捕獲したパティキュレートを高温燃焼させ、使用済み排気ガス処理体の再利用を可能にする処理）の効率化など。
【０００７】
そこで、これらの対処方法として、保持シール材の断熱性をさらに向上させるため、排気ガス処理体とケーシングの間の間隔をより広くしておき、保持シール材を厚く形成することが考えられる。しかしながら、このような厚い保持シール材を排気ガス処理体に巻回した場合、保持シール材には、従来よりも大きな周長差（外周長と内周長の差）が生じる。このため、保持シール材の外周側の表面（排気ガス処理体と接する側とは反対の表面）において、亀裂が生じやすくなる。このような亀裂は、未処理排気ガスの漏洩につながる可能性がある。
【０００８】
そこで、このような周長差に起因した亀裂を防止するため、保持シール材の排気ガス処理体と接する側（すなわち内周側）の表面に、多数の溝を設けることが提案されている（特許文献１）。この方法では、保持シール材に設置された溝の存在によって、周長差の影響が緩和され、未処理排気ガスの漏洩を抑制することができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０７２２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のような保持シール材では、前述の亀裂の発生を防止するためには、溝の位置、形状および／または寸法等を、実際に巻回される排気ガス処理体に合わせて最適化する必要がある。しかしながら、実際の排気ガス処理体には、排気ガス処理装置の用途および設置対象等に合わせて、様々な仕様（形状、寸法等）のものが使用されている。従って、特許文献１の技術では、各種排気ガス処理体毎に、溝の寸法形状等を変えた保持シール材を適宜製造する必要が生じ、生産性が著しく低下してしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、厚さを厚くしても、周長差による亀裂が生じにくく、前述のような生産性低下の問題も生じない保持シール材を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような保持シール材を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材が提供される。
【００１３】
ここで、前記第１の無機繊維と前記第２の無機繊維は、同じ材質であっても良い。
【００１４】
また、前記第１の無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であっても良い。
【００１５】
また、前記第２の無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であっても良い。
【００１６】
また、前記第１のマットおよび／または第２のマットは、さらに結合材を有しても良い。
【００１７】
また、当該保持シール材は、前記第１のマットと第２のマットの界面に、界面層を有しても良い。
【００１８】
また、前記界面層の厚さは、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であっても良い。
【００１９】
また、当該保持シール材の厚さは、６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあっても良い。
【００２０】
また、本発明は、少なくとも２つのマットが積層された保持シール材の製造方法であって、
第１の無機繊維を含む第１のマットを提供する第１のステップと、
前記第１の無機繊維を含む第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層する第２のステップと、
を有し、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材の製造方法が提供される。
【００２１】
ここで、前記第２のステップは、前記第１のマットの上に、前記第２のマットを直接製作するステップを有しても良い。
【００２２】
また、前記第２のステップは、前記第２のマットを単独で製作してから、前記第１のマットと前記第２のマットを積層させるステップを有しても良い。
【００２３】
さらに、前記第２のステップは、前記第１のマットと前記第２のマットの界面を、接着剤および／または縫いつけにより接合させるステップを有しても良い。
【００２４】
また、前記第１のマットは、ニードリング法で製作されても良い。
【００２５】
また、前記第２のマットは、抄造法で製作されても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のシート材を排気ガス処理装置の保持シール材として使用することにより、周長差に起因して保持シール材の外周面に生じる亀裂を抑制することができる。また、この効果は、排気ガス処理体の形状寸法や、排気ガス処理装置の仕様とは無関係に、等しく発現するため、各種排気ガス処理装置の仕様に合わせて、シート材を適宜製造する必要はなく、製造時の生産性を損なうことがないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるシート材の形状の一例である。
【図２】本発明によるシート材を排気ガス処理体とともに、ケーシング内に組み付けるときの状態を示す概念図である。
【図３】無機繊維の繊維長を測定するために撮影したＳＥＭ写真の一例である。
【図４】本発明の排気ガス処理装置の一構成例を示す図である。
【図５】本発明によるシート材を製造するためのフロー図である。
【図６】「直接積層法」によって製作された、本発明のシート材の断面を概略的に示す図である。
【図７】本発明による排気ガス処理装置を製造するためのフロー図である。
【図８】圧入方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図９】クラムシェル方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１０】巻き締め方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１１】サイジング方式により、被覆排ガス処理体をケーシング内に設置する方法を模式的に示した図である。
【図１２】実施例１に係るシート材の巻き付け試験後の写真である。
【図１３】比較例１に係るシート材の巻き付け試験後の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
【００２９】
図１には、本発明によるシート材の形態の一例を示す。ただし本発明のシート材は、図１の形状に限られるものではない。また図２には、本発明に係るシート材を保持シール材として使用した排気ガス処理装置の分解構成図を示す。
【００３０】
本発明によるシート材３０を、触媒担持体等の排気ガス処理体２０に巻回し、排気ガス処理装置の保持シール材２４として使用する場合、図１に示すように、シート材３０の巻回方向（Ｘ方向）と垂直な両端面７０、７１には、１組の嵌合凸部５０と嵌合凹部６０が設けられる。このシート材３０が排気ガス処理体２０に巻き付けられた際には、図２に示すように、嵌合凸部５０と嵌合凹部６０が嵌合され、シート材３０が、排気ガス処理体２０に固定される。その後、シート材３０が巻回された排気ガス処理体２０は、例えば圧入方式により、金属等で構成された筒状のケーシング１２内に圧入され、排気ガス処理装置１０が構成される。
【００３１】
本発明によるシート材３０は、無機繊維を主体に構成されているが、後述のように、さらに結合材を含んでも良い。
【００３２】
ここで、本発明のシート材３０は、少なくとも２種類のマットを積層して構成され、それぞれのマットは、平均繊維長が異なる無機繊維を含むことを特徴とする。例えば、図１においては、本発明のシート材３０は、第１のマット８２と第２のマット８４の、２つのマットを積層して構成されており、第１のマット８２に含まれている無機繊維の平均繊維長は、第２のマット８４に含まれている無機繊維の平均繊維長よりも長くなっている。なお、以降、第１のマット８２を「長繊維マット」８２と呼び、第２のマット８４を「短繊維マット」８４と呼ぶことにする。
【００３３】
次に、このように構成された本発明によるシート材３０によって得られる特徴的効果を説明する。
【００３４】
通常、シート材（保持シール材）を排気ガス処理体に巻回した場合、シート材の外周（ＬＯ）と内周（ＬＩ）の周長差（Ｌ（＝ＬＯ−ＬＩ））によって、シート材の外周側には、引張応力が生じる。また特に、この周長差の影響は、シート材の厚さが厚くなるほど顕著になる。従って、厚いシート材では、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周部に亀裂が生じる可能性が高くなる。また、シート材にこのような亀裂が生じると、排気ガスが排気ガス処理体に導入されず、この亀裂を通って未処理のまま、排気ガス処理装置から漏洩してしまうおそれがある。この問題を解消するため、巻回時にシート材の内周側となる表面（内表面側）に、巻回方向に対して垂直な複数の溝を予め形成しておき、これらの溝により、周長差の影響を緩和する方法がある。しかしながら、この方法では、前述の効果を発揮させるためには、シート材に設けられる溝の寸法形状等を、使用される排気ガス処理体の仕様に合わせて、その都度最適化させる必要があり（例えば、通常は、溝の幅とそのピッチは、シート材の内表面側に形成される各溝の幅の総和が、前述の周長差Ｌに等しくなるように設計される。また、溝の深さは、シート材の厚さに合わせて調整する必要があるなど）、普遍的な効果が得られにくい上、製造時のシート材の生産性が著しく低下してしまうという問題がある。
【００３５】
これに対して、本発明によるシート材は、長繊維マット８２と短繊維マット８４の、２つのマットを積層して構成されている。一般に、平均繊維長の大きな無機繊維を含むマットは、平均繊維長の小さな無機繊維を含むマットに比べて、引張強度が高い。従って、シート材３０の長繊維マット８２の面を外周側として、排気ガス処理体２０にシート材３０を巻回すことにより、周長差の影響による亀裂の発生を簡単に抑制することが可能になる。また、本発明によるシート材３０では、長繊維マット８２の面を外周側として、排気ガス処理体２０にシート材３０を巻回すことにより、常時そのような効果が発揮されるため、前述のような、一品製作的な方法でシート材に最適仕様の溝を形成する方法とは異なり、製造時にシート材の生産性の低下を招くこともない。
【００３６】
以上のように、本発明によるシート材３０では、排気ガス処理体２０に巻回した際の、周長差に起因する外周側の亀裂発生を抑制することが可能となる。従って、本発明によるシート材を、保持シール材として使用した排気ガス処理装置では、保持シール材側からの未処理排気ガスの漏洩を有効に抑制することが可能となる。
【００３７】
なお、本願において、短繊維マット８４および長繊維マット８２に含まれる繊維の平均繊維長は、それぞれ以下のように測定した。短繊維マット８４の場合は、まず、各マット（１０ｃｍ×１０ｃｍサイズ）の１０箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて５０倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも５０本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。図３には、短繊維マット８４の平均繊維長を求めるために撮影した、ＳＥＭ写真の一例を示す。一方、長繊維マット８２の場合は、まず、各マット（１０ｃｍ×１０ｃｍサイズ）の１０箇所の領域を無作為に選択し、各箇所から繊維をサンプリングした後、これを光学顕微鏡を用いて１０倍で撮影し、それぞれの領域において少なくとも５０本の繊維の長さを測定する。次に、得られた全ての領域の測定結果を平均して、そのマットの平均繊維長を求めた。
【００３８】
本発明のシート材において、長繊維マット８２に含まれる無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であることが好ましく、３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲であることがより好ましく、４０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。一方、短繊維マット８４に含まれる無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることがより好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲であることがさらに好ましい。また、長繊維マット８２に含まれる無機繊維の平均繊維長は、短繊維マット８４に含まれる無機繊維の平均繊維長の約６倍以上であることが好ましく、約１０倍以上であることがより好ましい。
【００３９】
本発明のシート材において、シート材の全体としての厚さには、特に制約はないが、例えば、６ｍｍ〜２０ｍｍの厚さのものが使用できる。ただし、シート材の全体の厚さが薄い場合（例えば、６ｍｍ以下などの場合）には、長繊維マットのみで構成された単層シート材を使用することにより、前述の亀裂の問題は生じにくくなるため、本発明によるシート材を使用する必要性は低下する。また、シート材全体としての密度および坪量には、特に制約はないが、密度としては、例えば、０．１５ｇ／ｃｍ３〜０．３０ｇ／ｃｍ３のものが、また坪量としては、例えば、５００ｇ／ｍ２〜３０００ｇ／ｍ２のものが使用されても良い。なお坪量とは、シート材の単位面積当たりに含まれる繊維の総重量をいうが、シート材に結合材が含まれている場合は、単位面積当たりに含まれる結合材と繊維の総重量をいう。
【００４０】
また、本発明のシート材において、長繊維マットおよび短繊維マットのそれぞれの厚さ、密度、坪量には、特に制約はなく、様々な厚さ、密度、坪量のものが使用される。さらに、本発明のシート材において、長繊維マットと短繊維マットの厚さの比は、特に制約はなく、例えば、長繊維マットの厚さ：短繊維マットの厚さの比が、約２．８〜約５：５の範囲で構成されたシート材を使用することができる。
【００４１】
なお、本発明によるシート材３０は、長繊維マット８２と短繊維マット８４の、少なくとも２つのマットを積層して構成される。そこで、長繊維マット８２と短繊維マット８４の間の接合力を高めるため、両者の界面に、「界面層」が設けられても良い。なお、本願において、「界面層」という用語は、隣接する層の界面に存在する、これらの層とは組成の異なる、いかなる層も含む。従って、「界面層」には、隣接する層同士を接合するため、いずれかまたは両方の層の表面に、意図的に設置される接着剤等の接合層が含まれる他、シート材の製造工程において、結合材等が濃縮されることによって、隣接する層同士の界面に自然発生的に形成された第３の層８６も含まれる（後述の図６参照）。
【００４２】
このような本発明によるシート材３０は、前述のように、長繊維マット８２の側が外周側（すなわちケーシング１２側）となるように、排気ガス処理体２０の外周に巻回され、端部を嵌合、固定して使用される。このシート材３０が巻回された排気ガス処理体２０は、その後、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式またはサイジング方式のいずれかの装着方式によって、ケーシング１２内に設置され、排気ガス処理装置１０が構成される。なお、これらの各装着方式については、後述する。
【００４３】
このようにして構成される排気ガス処理装置１０の一構成例を図４に示す。この図の例では、排気ガス処理体２０は、ガス流と平行な方向に多数の貫通孔を有する触媒担持体である。触媒担持体は、例えばハニカム構造状の多孔質炭化珪素等で構成される。なお、本発明の排気ガス処理装置１０は、このような構成に限られるものではない。例えば、排気ガス処理体２０を貫通孔の端部が市松模様状に目封じされたＤＰＦとすることも可能である。このような排気ガス処理装置では、上述のようなシート材の効果により、シート材を排気ガス処理体に巻回す際に、外周側に亀裂が生じることが抑制される。従って、装置内に導入された排気ガスが、シート材の亀裂を通って、未処理のまま排出されることを回避することができる。
【００４４】
以下、本発明のシート材の製造方法の一例を説明する。図５には、本発明のシート材の製造方法のフロー図を示す。
【００４５】
図５に示すように、本発明のシート材は、第１の無機繊維を含む第１のマットを提供するステップ（ステップＳ１１０）と、この第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層するステップ（ステップＳ１２０）と、によって製作することができる。
【００４６】
以下の説明では、ステップＳ１１０において、長繊維マットを製作し、ステップＳ１２０において、この長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する場合を例に、本発明によるシート材の製造方法を示す。ただし、本発明のシート材は、逆に、ステップＳ１１０において、短繊維マットを製作し、ステップＳ１２０において、この短繊維マットの上に、長繊維マットを積層して製造しても良いことに留意する必要がある。
【００４７】
長繊維マットは、例えば、ニードリング法を用いて製作することができる。ニードリング法の一詳細例については、後述するが、本願では、ニードリング法という用語は、ニードルのような繊維交絡手段をマットに抜き差しする工程を含む、マットの製造方法を意味する。また、短繊維マットは、例えば、抄造法を用いて製作することができる。抄造法の一詳細例については、後述するが、本願では、抄造法という用語は、繊維の開繊、スラリー化、成型および圧縮乾燥の各工程を含む、マットの製造方法を意味する。
【００４８】
次に、長繊維マットの上に、短繊維マットを積層する方法としては、大きく分けて、２つの方法がある。
【００４９】
一つは、長繊維マットと短繊維マットを、それぞれ独立に製造してから、これらのマットを積層界面で接合して、両者が積層されたシート材を得る方法（以下、「間接積層法」という）である。また、「間接積層法」において、長繊維マットと短繊維マットを界面で接合する方法としては、接着剤等を介して接着させる方法、両マットを縫い合わせて接合させる方法、両マットを重ね合わせた状態で、密閉容器に入れ、容器内を減圧化することにより、両者を真空圧着させる方法がある。接着剤等を介して接着させる方法では、接着剤として、アクリル系接着剤、アクリレート系ラテックス等が使用できる。接着剤の厚さは、特に限られないが、例えば０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。なお、前述のように、この接着剤の層は、界面層とも呼ばれることに留意する必要がある。
【００５０】
他方は、長繊維マット上に、短繊維マットを直接製作して、両者が積層されたシート材を形成する方法（以下、「直接積層法」という）である。ただし、前述のように、逆に短繊維マット上に、長繊維マットを直接形成しても良い。この方法は、それぞれのマットを独立に準備する必要がなく、製造工程が簡略化できる点で優れている。
【００５１】
以下、本発明のシート材を製作する方法の一例を、具体的に説明する。
【００５２】
（長繊維マットの作製）
前述のように、長繊維マットは、ニードリング法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む長繊維マットを例に説明するが、長繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
【００５３】
アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、例えばアルミナ−シリカ組成比が６０〜８０：４０〜２０となるようにシリカゾルを添加し、無機繊維の前駆体を調製する。特にアルミナ−シリカ組成比は、７０〜７４：３０〜２６程度であることがより好ましい。アルミナ組成比が６０％以下では、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比率が低くなるため、完成後の長繊維マットの熱伝導度が高くなり、断熱性が低下する傾向にあるからである。
【００５４】
次に、このアルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を加える。その後、この液体を濃縮し、紡糸液を調製する。さらにこの紡糸液を使用して、ブローイング法により紡糸する。
【００５５】
ブローイング法とは、エアーノズルから吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流とによって、紡糸を行う方法である。エアーノズルからのスリットあたりのガス流速は、通常４０〜２００ｍ／ｓである。また紡糸ノズルの直径は通常０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本あたりの液量は、通常１〜１２０ｍｌ／ｈ程度であるが、３〜５０ｍｌ／ｈ程度であることが好ましい。このような条件では、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、スプレー状（霧状）となることなく十分に延伸され、繊維相互で溶着されにくいので、紡糸条件を最適化することにより、繊維径分布の狭い均一なアルミナ繊維前駆体を得ることができる。
ここで、無機繊維の平均直径は、特に限られないが、例えば、３μｍ〜１０μｍ程度のものが使用できる。
【００５６】
なお繊維の平均直径は、以下の方法により測定した。まず、上述の方法で得られたアルミナ系繊維をシリンダーに入れ、２０．６ＭＰａで加圧粉砕する。次にこの試料をふるい網に載せ、ふるいを通過した試料を電子顕微鏡観察用試験体とする。この試験体の表面に金等を蒸着させた後、倍率約１５００倍程度の電子顕微鏡写真を撮影する。得られた写真から少なくとも４０本の繊維の径を測定する。この操作を５試料について繰り返し、測定値の平均を繊維の平均直径とした。
【００５７】
紡糸が完了した前駆体を積層して、原料シートを製作する。さらに原料シートに対してニードリング処理を行う。ニードリング処理には、通常ニードリング装置が用いられる。
【００５８】
通常、ニードリング装置は、突き刺し方向（通常は上下方向）に往復移動可能なニードルボードと、原料シートの表面および裏面の両面側に設置された一対の支持板とで構成される。ニードルボードには、原料シートに突き刺すための多数のニードルが、例えば約２５〜５０００個／１００ｃｍ２の密度で取り付けられている。また各支持板には、ニードル用の多数の貫通孔が設けられている。従って、一対の支持板によって原料シートを両面から押さえつけた状態で、ニードルボードを原料シートの方に近づけたり遠ざけたりすることにより、ニードルが原料シートに抜き差しされ、繊維の交絡された多数の交絡点が形成される。ここで、ニードリング装置には、さらに原料シートを一定の送り速度（例えば、約２０ｍｍ／秒）で一定の方向（原料シートの表裏面と略平行な方向）に搬送する搬送手段が設けられても良い。この場合、原料シートを一定速度で移動させた状態で、ニードリング処理を行うことが可能となるため、ニードルボードを１回圧接する度に、原料シートを移動させる操作が不要となる。
【００５９】
また、別の構成として、ニードリング装置は、２組のニードルボードを備えても良い。各ニードルボードは、それぞれの支持板を有する。２組のニードルボードを、それぞれ、原料シートの表面および裏面に配設して、各支持板で原料シートを両面から固定する。ここで、一方のニードルボードには、ニードリング処理時に他方のニードルボードのニードル群と位置が重ならないように、ニードルが配置されている。また、それぞれの支持板には、両方のニードルボードのニードル配置を考慮して、原料シートの両面側からのニードリング処理時に、ニードルが支持板に当接しないように、多数の貫通孔が設けられている。このような装置を用いて、２組の支持板で原料シートを両面側から挟み、２組のニードリングボードで原料シートの両側からニードリング処理が行われても良い。このような方法でニードリング処理を行うことにより、処理時間が短縮される。また、ニードルボードに設置することができるニードル数には限度があるが、この方法では、１台のニードルボードに設置するニードル数を削減することができるため有意である。
【００６０】
このようなニードリング処理によって生じた交絡点では、複雑に絡み合った繊維が積層方向に配向されており、原料シートの積層方向の強化を図ることができる。
【００６１】
次に、このようにニードリング処理の施された原料シートを常温から加熱し、最高温度１２５０℃程度で、０．５〜２時間程度、連続焼成することで、長繊維マットが得られる。
【００６２】
なお、必要に応じて、長繊維マットには、有機樹脂のような結合材を含浸するため、結合材含浸処理を行っても良い。これにより、長繊維マットの嵩高さを抑制することができる。また、長繊維マットからの繊維の離脱をより一層抑制することが可能となる。ただし、結合材含浸処理は、必ずしもこの段階で実施する必要はない。例えば、前述の「間接積層法」では、長繊維マットと短繊維マットの接合後に、いずれかのマットの側から、結合材含浸処理を行っても良い。また、前述の「直接積層法」の場合には、後述のように、短繊維マットを製作する際に、長繊維マットに結合材を含浸させることができるため、以降の結合材含浸処理を省略することが可能である。あるいは、「直接積層法」の場合も、積層状シート材が得られた後に、いずれかのマットの側から、結合材を含浸させても良い。
【００６３】
含浸処理において、結合材の含浸量は、１．０〜１０．０重量％の範囲であることが好ましい。１．０重量％未満では、無機繊維の離脱防止効果が低下する。また１０．０重量％よりも多くなると、排気ガス処理装置の使用時に排出される有機成分の量が増加する。
【００６４】
なお結合材としては、有機系の結合材、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ゴム系樹脂、スチレン系樹脂などが使用できる。例えばアクリル系（ＡＣＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）樹脂等を用いることができる。
【００６５】
このような結合材と水とで調製した水分散液を用いて、スプレー塗布により、長繊維マットに結合材を含浸させる。なお、この処理により、長繊維マット中に添加された余分な添着固形分および水分は、以下のように除去される。
【００６６】
余分な固形分の除去は、例えば真空ポンプ等の吸引装置を用いた吸引法で行われる。また、余分な水分の除去は、長繊維マットを９０〜１６０℃程度の温度で加熱し、および／または４０ｋＰａ〜１００ｋＰａの圧力で圧縮させることにより実施しても良い。
【００６７】
このような工程を経て、無機繊維の平均繊維長が２０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の長繊維マットを得ることができる。
【００６８】
（短繊維マットの作製）
前述のように、短繊維マットは、抄造法を用いて製作することができる。なお以下の説明では、無機繊維としてアルミナとシリカの混合物を含む短繊維マットを例に説明するが、短繊維マットの繊維材料は、これに限られるものではなく、例えばアルミナまたはシリカの一方のみで構成されても良い。あるいは、他の無機繊維を使用しても良い。
【００６９】
まず、無機繊維の開繊処理を行う。
【００７０】
開繊処理は、乾式開繊処理のみの単独で、または乾式開繊処理および湿式開繊処理の２段階処理で実施される。乾式開繊処理では、フェザーミル等の装置が使用され、前述のニードリングシート材が開繊される。一方、湿式開繊処理では、前述の乾式開繊処理によって得られた綿状の乾式開繊繊維が湿式開繊装置に投入され、さらに開繊が行われる。湿式開繊処理には、パルパーまたはミキサー等の湿式開繊装置が使用される。このような開繊処理を経て、開繊された原料繊維を得ることができる。
【００７１】
次に、この原料繊維７５０ｇと、水７５０００ｇを、攪拌機に投入し、例えば１〜５分程度撹拌する。次に、この液体に、有機結合材を４ｗｔ％〜８ｗｔ％程度添加し、１〜５分程度撹拌する。またこの液体に、無機結合材を０．５ｗｔ％〜１．０ｗｔ％程度添加し、１〜５分程度撹拌する。さらに、この液体に、凝集剤を０．５ｗｔ％程度添加し、最大約２分間程度撹拌を行い、原料スラリーを調製する。
【００７２】
無機結合材としては、例えば、アルミナゾルおよび／またはシリカゾル等が使用される。また有機結合材としては、例えば、ゴム系材料、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用され、凝集剤としては、例えばパコール２９２（シバスペシャリティ（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社）等が使用される。
【００７３】
次に、得られた原料スラリーを所望の形状の成型器に添加し、短繊維マット原料を成形し、さらに脱水を行う。通常の場合、成型器の底部には、ろ過用メッシュ（メッシュ寸法：３０メッシュ）が設けられており、成形器内に添加された原料液中の水分は、このろ過用メッシュを通り排出される。従って、このような成型器を使用することにより、短繊維マット原料の成形と脱水を同時に行うことができる。また必要であれば、サクションポンプ、真空ポンプ等を使用して、成型器の下側から、ろ過用メッシュを介して、水分の強制吸引を行っても良い。
【００７４】
次に、得られた短繊維マット原料を成型器から取り出し、これをプレス器等を用いて、厚さが０．３〜０．５倍程度となるように圧縮すると同時に、例えば９０〜１５０℃の温度で、５分〜１時間、加熱、乾燥させることにより、短繊維マットを得ることができる。
【００７５】
なお、得られた短繊維マットを用いて、さらに、前述のような結合材含浸処理を行っても良い。ただし、前述のように、「間接積層法」の場合、このような結合材含浸処理は、短繊維マットと長繊維マットの接合後に実施しても良い。
【００７６】
このような工程を経て、通常、無機繊維の平均繊維長が約０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の短繊維マットを得ることができる。
【００７７】
（短繊維マットと長繊維マットの一体化）
このようにして製作された短繊維マットおよび長繊維マットを積層、一体化させることにより、本発明によるシート材を得ることができる。
【００７８】
両マットの一体化には、前述の「間接積層法」または「直接積層法」が利用できる。特に、「直接積層法」の場合には、前述の短繊維マットの製作工程において、成型器の底部に長繊維マットを予め設置しておき、この上に短繊維マットを形成させることにより、両者が積層一体化されたシート材を、短繊維マットの製作工程内で得ることができる。この場合、長繊維マットと短繊維マットをそれぞれ独立に製作して、その後一体化させる場合に比べて、シート材の処理工程を簡略化することができる。
【００７９】
ただし、このような「直接積層法」では、製作されたシート材において、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合性が低下することが危惧される。しかしながら、前述のような、長繊維マット上に短繊維マットを直接積層する方法によって得られたシート材の、長繊維マットと短繊維マットの界面密着性は、「間接積層法」（接着時による接合法）によって製作したシート材の界面密着性と同様、良好であった。また、このシート材の断面観察の結果では、図６に概略を示すように、両マットの界面に、第３の層８６（すなわち、前述の界面層）が形成されていることがわかった。この界面層８６は、短繊維マットを製作する際に、原料スラリーに添加した結合材が、長繊維との界面で凝縮したものであると予想される。また、この層が接着層としての役割を果たすことにより、長繊維マットと短繊維マットの界面での結合力が高まるものと考えられる。なお、この界面層８６の厚さは、シート材の製造条件にもよるが、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さであった。
【００８０】
図７には、本発明のシート材を使用して、排気ガス処理装置を製造する方法のフロー図を示す。まず、ステップＳ２１０では、前述の方法により、長繊維マットと短繊維マットが積層されて構成されたシート材が提供される。次に、ステップＳ２２０では、排気ガス処理体に、このシート材が巻回される。このとき、シート材は、長繊維マットの側が外周側となるようにして、排気ガス処理体に巻回される。次に、ステップＳ２３０では、シート材が巻回された排気ガス処理体が、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式のいずれかの装着方式により、ケーシング内に収容され、排気ガス処理装置が構成される。
【００８１】
以下、各装着方式について図面を用いて説明する。図８、図９、図１０および図１１は、それぞれ、圧入方式、クラムシェル方式、巻き締め方式およびサイジング方式により、保持シール材２４が巻回された排気ガス処理体２０（以下、「被覆排気ガス処理体」２１０という）をケーシング内に装着する方法を模式的に示したものである。
【００８２】
圧入方式は、被覆排気ガス処理体２１０を、ケーシング１２１の開口面の一方から押し込むことにより、被覆排気ガス処理体２１０を所定の位置に装着して、排気ガス処理装置１０を構成する方法である。被覆排気ガス処理体２１０のケーシング１２１への挿入を容易にするため、図８に示すように、内孔径が一方から他方に向かって小さくなるように定形され、最小内孔径が、ケーシング１２１の内径とほぼ同等の寸法になるように調整された圧入冶具２３０が使用される場合もある。この場合、被覆排気ガス処理体２１０は、前記圧入冶具２３０の広内孔径側から挿入され、最小内孔径側を通ってケーシング１２１内に装着される。
【００８３】
また、クラムシェル方式では、図９に示すように、相互に向かい合わせた際に、一対のケーシングが完成されるように分割された（例えば、図の例では２分割された）ケーシング部材（１２２Ａ、１２２Ｂ）が使用される。これらのケーシング部材の一つに被覆排気ガス処理体２１０を設置してから、残りのケーシング部材を組み合わせ、さらにこれらの部材同士を、例えば、フランジ部２２０（２２０Ａ、２２０Ｂ）で溶接してケーシング１２２を構成することにより、被覆排気ガス処理体２１０が所定の位置に装着された排気ガス処理装置１０を得ることができる。
【００８４】
また、巻き締め方式は、図１０に示すように、被覆排気ガス処理体２１０の周囲に、ケーシング部材となる金属板１２３を巻き付けた後、この金属板１２３をワイヤロープ等を用いて締め付けて、金属板１２３を被覆排気ガス処理体２１０の周囲に所定の面圧で当接させる方式である。最後に金属板１２３の一方の端部を、他方の端部または下側の金属板１２３の表面と溶接することにより、被覆排気ガス処理体２１０がケーシング１２３内部に装着された排気ガス処理装置１０が得られる。
【００８５】
さらに、サイジング方式は、図１１に示すように、被覆排気ガス処理体２１０を、その外径よりも大きな内径の金属シェル１２４の中に挿入した後、プレス機等により、金属シェル１２４を外周側から均一に圧縮（サイジング（ＪＩＳ―ｚ２５００―４００２））する方式である。サイジング処理により、金属シェル１２４の内径が所望の寸法に正確に調整されるとともに、被覆排気ガス処理体２１０を所定の位置に設置することができる。
【００８６】
なお、これらの装着方式において使用されるケーシングの材質としては、通常、耐熱合金等の金属が使用される。
【００８７】
以上のように、本発明では、無機繊維の平均繊維長がより大きい、すなわちより高強度の第１のマットが、シート材の外周側となるように巻回されるため、厚いシート材を使用しても、周長差の影響を受けにくく、シート材の外周側に亀裂が生じにくくなるという効果が得られる。また、このような効果は、シート材が、長繊維マットの側が外周側となるように、排気ガス処理体に巻回される限り、有効に発揮されるため、シート材に一品製作的な溝を設ける場合とは異なり、シートの製造時の生産性低下を回避することができる。
【００８８】
なお、以上の説明では、本発明によるシート材が、長繊維マットと短繊維マットの２層で構成される場合を例に説明した。しかしながら、本発明では、３層以上のマットを積層して、シート材を構成しても良いことは明らかである。すなわち、本発明において、重要なことは、シート材を排気ガス処理体に巻回した際に、最外周側に、平均繊維長の最も長い繊維を含むマットが設けられるように、積層シート材を構成することである。従って、このような態様でシート材が使用された、いかなる排気ガス処理装置も、本発明の範囲に属することに留意する必要がある。
【実施例１】
【００８９】
以下、本発明の効果を実施例により説明する。
【００９０】
本発明の効果を検証するため、本発明によるシート材を作製し、各種試験を行った。シート材は、以下の手順により製作した。
【００９１】
まず最初に、以下の手順により、長繊維マットを作製した。
【００９２】
アルミニウム含有量７０ｇ／ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比）の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナ系繊維の組成がＡｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２＝７２：２８となるように、シリカゾルを配合し、アルミナ系繊維の前駆体を形成した。次に、アルミナ系繊維の前駆体に、ポリビニルアルコール等の有機重合体を添加した。さらに、この液を濃縮して紡糸液とし、この紡糸液を用いてブローイング法にて紡糸した。その後アルミナ系繊維の前駆体を折りたたんだものを積層して、アルミナ系繊維の原料シートを製作した。次に、この原料シートに対して、ニードリング処理を行った。ニードリング処理は、それぞれ５０個／１００ｃｍ２のニードルが設置された２組のニードルボードを原料シートの表裏それぞれの面側に配設し、原料シートの両側から行った。これにより、約１個／ｃｍ２程度の交絡点密度を有する原料シートが得られた。
【００９３】
その後、得られた原料シートを常温から最高温度１２５０℃で、１時間、連続焼成し、坪量９５０ｇ／ｍ２、厚さ４ｍｍの長繊維マットを得た。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【００９４】
次に、以下の手順により、この長繊維マットの上に、直接短繊維マットを作製して、シート材を得た。
【００９５】
まず、無機繊維が開繊された原料繊維を準備する。本例では、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維で構成された、原料繊維（以下、「原綿バルク」という）を使用した。
【００９６】
水７９０００ｇに、この原綿バルクを７９０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を３９．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を７．９ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を３．９５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【００９７】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ４ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリーの水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量１７５０ｇ／ｍ２、厚さ９ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【００９８】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例１とする。
【実施例２】
【００９９】
実施例１と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、１３５０ｇ／ｍ２で、厚さは６ｍｍであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【０１００】
水６１０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを６１０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を３０．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を６．１ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を３．０５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０１】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の（坪量１３５０ｇ／ｍ２の）長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ６ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量１３５０ｇ／ｍ２、厚さ７ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【０１０２】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例２とする。
【実施例３】
【０１０３】
実施例１と同様の方法により、長繊維マットを作製した。ただしこの例では、積層するアルミナ系繊維の前駆体量を変えており、得られる長繊維マットの坪量は、９５０ｇ／ｍ２で、厚さは４ｍｍであった。アルミナ系繊維の平均繊維長は、約５０ｍｍであった。また、アルミナ系繊維の平均直径は６．２μｍであり、最小直径は３．２μｍであった。
【０１０４】
水４３０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを４３０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を２１．５ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を４．３ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を２．１５ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０５】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器の底に、前述の（坪量９５０ｇ／ｍ２の）長繊維マットを設置した。長繊維マットの寸法は、縦９３０×横５１５ｍｍ×厚さ４ｍｍである。この長繊維マットの上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、長繊維マット上に、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この長繊維マットと一体化された短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、長繊維マット上に、坪量９５０ｇ／ｍ２、厚さ５ｍｍの短繊維マットが形成された。短繊維マットに含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。
【０１０６】
このような工程を経て、最終的に、全体の厚さ９ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３のシート材を得た。これを実施例３とする。
【比較例１】
【０１０７】
水１２２０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを１２２０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を６１ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を１２．２ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を６．１ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１０８】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量２７００ｇ／ｍ２、厚さ１３ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。これを比較例１とする。
【比較例２】
【０１０９】
水８６０００ｇに、アルミナ：シリカ＝７２：２８の混合比のアルミナ繊維の原綿バルクを８６０ｇ加え、攪拌機を用いて、５分間撹拌した。次に、この液体に、有機バインダ（ラテックス）を４３ｇ加えて、５分間撹拌し、その後、無機バインダ（アルミナゾル）を８．６ｇ加えて、さらに５分間撹拌した。さらに、この溶液に凝集剤（パコール２９２）を４．３ｇ加え、１分間撹拌し、原料スラリーを調製した。
【０１１０】
次に、底部にろ過用メッシュ（３０メッシュ）を備える縦９３０×横５１５×深さ４００ｍｍの成型器に、上方から、前述の原料スラリーを注入し、その後、脱水処理を行うことにより、短繊維マットを形成させた。脱水処理は、サクションポンプを用いて、成型器の底部側から、ろ過用メッシュを介して原料スラリー中の水分を強制吸引することにより実施した。次に、この短繊維マットを成型器から取り出し、これを１２０℃、７０ｋＰａで３０分間、圧縮乾燥させた。このような工程により、短繊維マットのみからなる、坪量１９００ｇ／ｍ２、厚さ９ｍｍ、全体の密度０．２１ｇ／ｃｍ３の単層シート材を得た。単層シート材に含まれる繊維の平均繊維長は、約３ｍｍであった。これを比較例２とする。
【０１１１】
実施例１乃至３に係る積層状シート材ならびに比較例１および２に係る単層シート材の坪量、厚さ、密度を表１に示す。なおこの表には、各シート材に含まれる、長繊維マットと短繊維マットのそれぞれの坪量、厚さ、密度も示されている。
【０１１２】
【表１】
［評価試験］
次に、前述の方法で製作した各シート材を用いて、巻付試験を行った。巻付試験では、各シート材を外径が５インチの円柱に巻き付けて、前述のように、端部同士を嵌合し固定した際に、シート材に亀裂が生じるかどうかを目視で評価した。なお、実施例１乃至３に係るシート材では、長繊維マットの側が外周側となるようにして、円柱に巻き付けた。
【０１１３】
［試験結果］
各シート材に対して得られた巻付試験の結果をまとめて表１に示す。また、図１２および１３には、それぞれ、試験後の実施例１および比較例１に係るシート材の状況を撮影した写真を示す。巻付試験の結果、実施例１〜３のシート材では、巻付試験後のシート材に、亀裂は生じなかった。一方、比較例１および２に係る単層シート材では、巻付試験後に、外周側に亀裂が生じた。このように、本発明による長繊維マットと短繊維マットを積層させたシート材は、厚さが厚くなっても、十分な強度を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のシート材は、車両用排気ガス処理装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
２ 導入管
４ 排気管
１０ 排気ガス処理装置
１２ ケーシング
２０ 排気ガス処理体
２４ 保持シール材
３０ シート材
５０ 嵌合凸部
６０ 嵌合凹部
８２ 第１のマット（長繊維マット）
８４ 第２のマット（短繊維マット）
８６ 第３の層（界面層）
１２１、１２２、１２３、１２４ ケーシング
２１０ 被覆排気ガス処理体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材。
【請求項２】
前記第１の無機繊維と前記第２の無機繊維は、同じ材質であることを特徴とする請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記第２の無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項５】
前記第１のマットおよび／または第２のマットは、さらに結合材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項６】
前記第１のマットと第２のマットの界面に、界面層を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項７】
前記界面層の厚さは、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項８】
当該保持シール材の厚さは、６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項９】
少なくとも２つのマットが積層された保持シール材の製造方法であって、
第１の無機繊維を含む第１のマットを提供する第１のステップと、
前記第１の無機繊維を含む第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層する第２のステップと、
を有し、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材の製造方法。
【請求項１０】
前記第２のステップは、前記第１のマットの上に、前記第２のマットを直接製作するステップを有することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第２のステップは、前記第２のマットを単独で製作してから、前記第１のマットと前記第２のマットを積層させるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
さらに、前記第２のステップは、前記第１のマットと前記第２のマットの界面を、接着剤および／または縫いつけにより接合させるステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第１のマットは、ニードリング法で製作されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１４】
前記第２のマットは、抄造法で製作されることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１】
第１の無機繊維を含む第１のマットと、第２の無機繊維を含む第２のマットの、少なくとも２つのマットを積層することによって構成された保持シール材であって、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材。
【請求項２】
前記第１の無機繊維と前記第２の無機繊維は、同じ材質であることを特徴とする請求項１に記載の保持シール材。
【請求項３】
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、２０ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の保持シール材。
【請求項４】
前記第２の無機繊維の平均繊維長は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項５】
前記第１のマットおよび／または第２のマットは、さらに結合材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項６】
前記第１のマットと第２のマットの界面に、界面層を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項７】
前記界面層の厚さは、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項８】
当該保持シール材の厚さは、６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の保持シール材。
【請求項９】
少なくとも２つのマットが積層された保持シール材の製造方法であって、
第１の無機繊維を含む第１のマットを提供する第１のステップと、
前記第１の無機繊維を含む第１のマットの上に、第２の無機繊維を含む第２のマットを積層する第２のステップと、
を有し、
前記第１の無機繊維の平均繊維長は、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも長いことを特徴とする保持シール材の製造方法。
【請求項１０】
前記第２のステップは、前記第１のマットの上に、前記第２のマットを直接製作するステップを有することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第２のステップは、前記第２のマットを単独で製作してから、前記第１のマットと前記第２のマットを積層させるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
【請求項１２】
さらに、前記第２のステップは、前記第１のマットと前記第２のマットの界面を、接着剤および／または縫いつけにより接合させるステップを有することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第１のマットは、ニードリング法で製作されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項１４】
前記第２のマットは、抄造法で製作されることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一つに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１３２１５６（Ｐ２００９−１３２１５６Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４１８７（Ｐ２００９−１４１８７）
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【分割の表示】特願２００６−２６６３７６（Ｐ２００６−２６６３７６）の分割
【原出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【分割の表示】特願２００６−２６６３７６（Ｐ２００６−２６６３７６）の分割
【原出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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