触媒コンバーター用保持材及びその製造方法、並びに触媒コンバーター
【課題】断面が楕円やトラック形のような扁平の触媒担体に対し、従来と変わらないシール性と保持力を発揮することができ、さらに、スタッフィング方式を採用することができる触媒コンバーター用保持材を提供する。
【解決手段】断面が楕円の触媒担体用であって、触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きい触媒コンバーター用保持材。また、断面がトラック形の触媒担体用であって、触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きい触媒コンバーター用保持材。
【解決手段】断面が楕円の触媒担体用であって、触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きい触媒コンバーター用保持材。また、断面がトラック形の触媒担体用であって、触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きい触媒コンバーター用保持材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるパティキュレートや一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等を除去する触媒コンバーターに用いられる触媒担体を金属製ケーシング内に保持するための触媒コンバーター用保持材及びその製造方法に関する。また、触媒コンバーター用保持材を装着した触媒担体をケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバーター用保持材（以下、「保持材」ともいう）は、無機繊維と有機バインダーとを含有する水性スラリーを所定形状の脱水成形型を用いて湿式成形し、熱プレスして得られる。そして、触媒担体に装着した状態で金属製のケーシングに組み込まれ（以下、「キャニング」ともいう）、キャニング後に加えられた熱により、保持材に含まれる有機バインダーが焼失し、有機バインダーにより圧縮状態で拘束されていた無機繊維が厚み方向に膨張することにより、触媒担体とケーシングとの隙間をシールするとともに、触媒担体を保持する。
【０００３】
一方で、自動車の低床化が進み、自動車の床下に組み込まれる触媒担体の断面形状を真円から扁平、即ち楕円やトラック形にすることにより、触媒コンバーターの設置に必要なスペースを少なくすることが検討されている。しかし、触媒担体中での熱の伝わり方が不均一になったり、ケーシングの製造工程における残存応力がケーシングの部分により違うこともあるため、キャニングした後、ケーシングに部分的な熱膨張差が生じて拡張度合が不均一になる。その結果、触媒担体とケーシングとのギャップ差が不均一になり、より大きく拡張した箇所において保持材のシール性や保持力が損なわれる。
【０００４】
この扁平の触媒担体用として、触媒担体の短径方向の外周面に接する部分を、長径方向の外周に接触する部分よりも肉厚にした保持材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−３９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される保持材は、厚さが不均一なため、２分割構造のケーシングを用い、保持材を装着した触媒担体を挟み込むクラムシェルと呼ばれる方式には対応できるものの、一体型のケーシングに触媒担体に保持材を装着した状態でケーシングに圧入するスタッフィングと呼ばれる方式には応用できない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、断面形状が楕円やトラック形のような扁平の触媒担体に対し、従来と変わらないシール性と保持力を発揮することができ、さらに、スタッフィング方式を採用することができる触媒コンバーター用保持材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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は下記に示す触媒コンバーター用保持材及びその製造方法を提供する。
（１）断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（２）断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（３）第１部分が、第２部分の一部に延出していることを特徴とする上記（２）記載の触媒コンバーター用保持材。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材において、厚さが一定であることを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（５）触媒担体に上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材を装着し、金属ケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターであって、前記触媒コンバーターの第１部分の密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする触媒コンバーター。
（６）無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（７）無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分の開口率が第２部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（８）無機繊維の含有量が多い第１の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第２の水性スラリーとを調製する工程と、第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第１部分に相当する部分に第１の水性スラリーを流し込み、第２部分に相当する部分に第２の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（９）第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第１部分に相当する部分に第２部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の保持材は、断面形状が楕円形やトラック形といった扁平形状の触媒担体用であり、楕円形の触媒担体においては、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分を、他の領域と接する第２部分よりも、高い坪量としたため、また、トラック形の触媒担体においては、平坦部に接する第１部分を、他の領域と接する第２部分よりも高い坪量としたため、ケーシングに部分的な熱膨張差が生じて触媒担体とケーシングとのギャップ差が不均一になったとしても、膨張した無機繊維の量が第１部分で多くなり、ケーシングとの隙間が触媒担体全周にわたり無くなり、保持力も一様になる。また、厚さが一定であるため、一体型のケーシングへのキャニングも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る保持材は、断面形状が楕円の触媒担体用である。図１に断面図で示すように、保持材１は、触媒担体１０の短径Ｈと楕円との交点Ｃを中心に、長径Ｌの４０〜９５％、好ましくは５０〜９０％、より好ましくは７０〜９０％に相当する領域（図中ＤＤ間）と接する第１部分２０の坪量が、他の領域（以下「第２部分」ともいう）３０の坪量よりも大きくなるように設定されている。
【００１２】
ここで、坪量とは単位面積あたりの繊維質量のことをいう。本発明の保持材においては、発明の効果を発揮できれば、その範囲は特に制限はなく、９００〜４５００ｇ／ｍ２であればよい。より具体的には、その範囲は触媒担体とケーシングとの隙間（以下、単に「ギャップ」ともいう）の大きさにより異なり、例えば、キャップが２〜６ｍｍの場合には９００〜１８００ｇ／ｍ２、６〜１０ｍｍの場合には１８００〜３６００ｇ／ｍ２、８〜１２ｍｍの場合には２２５０〜４５００ｇ／ｍ２であればよい。
【００１３】
第１部分２０と第２部分３０との坪量の比は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、第１部分２０の坪量が第２部分３０の坪量に対し１．０５〜２．０倍であればよく、１．１〜１．８倍であることが好ましく、１．１〜１．６倍であればより好ましい。ケーシング４０は、触媒担体１０と相似形であり、断面が楕円状を呈する。触媒担体１０とのギャップ差のばらつきは、ケーシング４０の寸法精度、残留応力、加熱温度などに左右されるが、一般的には１．５倍以下である。そのため、第１部分２０の坪量を第２部分の坪量の１．０５〜２．０倍にすることにより、このようなギャップ差があっても触媒担体１０の全周にわたり一様にシールすることができるようになる。
【００１４】
保持材１は、保持力や断熱性能、シール性能等を考慮すると、厚さが一定であることが好ましい。具体的には、厚さは５〜３０ｍｍであればよく、６〜１２ｍｍであることが好ましく、厚さの変動が±１５％以下であることが好ましく、より好ましくは±１０％以下、さらに好ましくは±５％以下である。
【００１５】
ケーシング４０は、図示の例では上下２分割されているが、一体型のケーシングを用いてスタッフィング方式で保持材１をキャニングすることもでき、保持材１の厚さを一定にすることによりキャニングの生産性を向上させることが期待できる。
【００１６】
また、保持材１の第１部分２０は、触媒担体１０とケーシング４０との間隙に介装したときに、その密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３であることが特に好ましい。このような密度にすることにより、触媒担体１０を良好に保持できる。
【００１７】
更に、保持材１の第２部分３０の外周面、即ちケーシング側の面の一部または全部に、摩擦係数０．１〜０．３の低摩擦シート５０が積層されてもよい。低摩擦シート５０を積層することにより、一体型のケーシングに圧入する際に、第２部分３０での摩擦抵抗を下げることにより、保持材１をスムーズに挿入することができる。また、触媒担体１０に保持材１を装着したときに、曲率半径の小さい第２部分３０において、保持材１の外側（ケーシング側）が引っ張られて保持材１の外表面に割れやしわが発生する不具合を回避することができる。こうした保持材１の外表面の割れやしわは、キャニングするときの妨げになるため好ましくない。また、低摩擦シート５０は、第１部分２０の外周面の一部にまで延出してもよく、更には保持材１の全外面に積層されていてもよい。
【００１８】
尚、触媒担体１０は、図２（ａ）に示すように、楕円の長径側の両端を長径Ｌと直交するように切断した断面形状であってもよい。更には、図示は省略するが、円を、直交する２つの直径側から押しつぶしたような扁平断面形状、あるいは楕円の曲率が各部で異なる断面形状であってもよい。本発明では、これらも断面が楕円形の触媒担体に包含する。そして、これらの場合も、保持材１の第１部分２０及び第２部分３０は、短径Ｈと長径Ｌとの関係から同様の範囲に形成される。尚、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した触媒担体用の保持材１であるが、長径Ｌ´の長さが元の楕円の長径Ｌの９５％以下であれば、点線で示すように触媒担体１０の円弧全長（ＥＥ間）を覆うように第１部分２０が形成される。
【００１９】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図３に示すように、断面形状がトラック形の触媒担体１０Ａに適用される。即ち、保持材１Ａは、触媒担体１０Ａの平坦部１０ａと接する第１部分２０Ａの坪量を、触媒担体１０Ａの湾曲部１０ｂと接する第２部分３０Ａよりも大きくなるように設定されている。また、図中矢印で示すように、第１部分２０Ａは第２部分３０Ａの一部、好ましくは湾曲部１０ｂの５〜３５％を占めるように延出していてもよい。これにより、平坦部１０ａと接する部分にのみ第１部分２０Ａを形成するよりも保持能力が向上する。
【００２０】
また、保持材１Ａの厚さは第１の実施形態と同様の範囲であり、一定であることが好ましく、更に第１部分２０Ａと第２部分３０Ａとの坪量の比は第１の実施形態と同様であり、第２部分３０Ａに低摩擦シートを積層してもよい。尚、低摩擦シートは、第１の実施形態と同様に、第１部分２０Ａの外周面の一部にまで延出してもよく、更には保持材１Ａの全外面に積層されていてもよい。
【００２１】
この断面トラック形の触媒担体１０Ａは、保持材１Ａを巻装した状態で触媒担体１０Ａと相似形のケーシング４０Ａに装着される。尚、ケーシング４０Ａは一体型である。
【００２２】
上記の各実施形態において、保持材１、１Ａの構成材料には制限がなく、無機繊維や有機バインダーを含んでいればよい。また、必要に応じて、従来から使用されている、充填材や無機バインダー等を含んでいてもよい、これらの種類には制限はないが、以下に好ましい例を示す。
【００２３】
無機繊維としては、従来から保持材に用いられている種々の無機繊維を用いることができる。例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等を適宜使用できる。より具体的には、アルミナ繊維としては、例えばＡｌ２Ｏ３が９０重量％以上（残りはＳｉＯ２分）であって、かつＸ線結晶学に基いて低結晶化度を有することが好ましく、結晶化度は３０％以下であればよく、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下である。また、その平均繊維径が３〜８μｍ、ウエットボリューム４００ｃｃ／５ｇ以上が好ましい。ムライト繊維としては、例えばＡｌ２Ｏ３分／ＳｉＯ２分重量比が７０／３０〜８０／２０程度のムライト組成であって、かつＸ線結晶学に基いて低結晶化度を有することが好ましく、結晶化度は３０％以下であればよく、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下である。また、その平均繊維径が３〜８μｍ、ウエットボリューム４００ｃｃ／５ｇ以上が好ましい。その他のセラミック繊維としては、シリカアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何れも従来から保持材に使用されているもので構わない。また、ガラス繊維やロックウール、生体溶解性繊維を配合してもよい。
【００２４】
尚、上記ウエットボリュームは、次の方法で算出される。
１）乾燥した繊維材料５ｇを少数点２桁以上の精度を有する秤で計量する。
２）計量した繊維材料を５００ｇのガラスビーカーに入れる。
３）２）のガラスビーカーに温度２０〜２５℃の蒸留水を４００ｃｃ程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散は超音波洗浄機を使用してもよい。
４）３）のガラスビーカーの中味を１０００ｍｌのメスシリンダーに移し、目盛で１０００ｃｃまで蒸留水を加える。
５）４）のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌する。これを計１０回繰り返す。
６）攪拌停止後、室温下で静置し、３０分経過後の繊維沈降体積を目視で計測する。
７）上記操作を３サンプルについて行い、その平均値を測定値とする。
【００２５】
有機バインダーも公知のもので構わず、ゴム類、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。具体的には、ゴム類の例としては、ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等がある。水溶性有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等がある。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体及び共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等がある。熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等がある。なお、これらの有機バインダーは二種以上を組み合わせて使用することもできる。有機バインダーの使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部であればよい。有機バインダーが０．１質量部未満では結束力が不足し、１０質量部を越えると相対的に無機繊維の量が減ってしまい、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られなくなることが懸念される。有機バインダーの好ましい量は０．２〜６質量部、さらに好ましい量は０．２〜４質量部である。
【００２６】
また、有機バインダーとしてパルプ等の有機繊維を少量配合することも可能である。有機繊維は細く長いものほどバインド力が高く、高度にフィブリル化したセルロースやセルロースナノファイバー等が好ましい。具体的には、繊維径が０．０１〜５０μｍ、繊維長が１〜５０００μｍであることが好ましく、繊維径が０．０２〜１μｍ、繊維長が１０〜１０００μｍであることがより好ましい。
【００２７】
こうしたフィブリル化した繊維の使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜５質量部である。フィブリル化した繊維が０．１質量部未満では結束力が不足し、５質量部を越える場合は相対的に無機繊維の量が減り、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られない。フィブリル化した繊維の好ましい量は０．１〜２．５質量部、さらに好ましい量は０．１〜１質量部である。
【００２８】
また、こうしたフィブリル化した繊維と無機バインダーを併用してもよい。フィブリル化した繊維と無機バインダーの併用によれば、使用時おける有機成分の揮発が起因する上述した不具合を回避するために、フィブリル化した繊維の使用量を少なくした場合であっても、無機繊維を良好に結束でき、従来と同等の厚さを維持できる触媒コンバーター用保持材を提供することができる。こういった無機バインダーは公知のもので構わず、ガラスフリット、コロイダルシリカ、アルミナゾル、珪酸ソーダ、チタニアゾル、珪酸リチウム、モンモリロナイトといった粘土鉱物、水ガラスなどが挙げられる。なお、これらの無機バインダーは二種以上を組み合わせて使用することもできる。無機バインダーの使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部である。無機バインダーが０．１質量部未満では結束力が不足し、５質量部を越える場合は相対的に無機繊維の量が減り、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られない。無機バインダーの好ましい量は０．２〜６質量部、さらに好ましい量は０．２〜４質量部である。
【００２９】
尚、含有する有機分は、保持材全量に対して０．３〜４．０質量％であることが好ましく、０．５〜３．０質量％であることがより好ましく、１．０〜２．５質量％であることが特に好ましい。有機分が少なくなるほど、キャニング後に熱が加えられた際に揮発ガスが少なくなるので好ましい。ここで、有機分は７００℃で３０分加熱した後の強熱減量率で代用できる。
【００３０】
上記の保持材１、１Ａは、その形態には特に制限はなく、一枚のマット状（マット型保持材）であってもよく、断面形状が楕円状またはトラック形の筒型（筒型保持材）であってもよい。図４にマット型保持材１（１Ａ）を示すが、両端同士を接合することにより図１及び図３における上方の第１部分２０（２０Ａ）となるため、中央の第１部分２０（２０Ａ）の半分の幅となる。また、マット型保持材１（１Ａ）は、一方の端部の第１部分２０（２０Ａ）に凹部が形成され、この場合、他方の端部の第１部分２０（２０Ａ）に凸部が形成され、凹部と凸部とが係合するように接合される。尚、第２部分３０（３０Ａ）で接合する構成にすることもでき、凹部及び凸部を第２部分３０（３０Ａ）に形成する。また、図５には、図１に示す断面楕円状の筒型保持材を示す。尚、マット型保持材は、触媒担体１０、１０Ａに巻きつける作業が必要であるため、手間やコストを考慮すると筒型保持材のほうが有利である。
【００３１】
以下に、上記の保持材の製造方法について説明する。
【００３２】
（第１の製造方法）
先ず、図６に示すように、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で窪んで（段差Ｇ）第１の凹部２００Ａが形成され、その両側に第２部分に相当する幅で凸部３００，３００が形成され、更に両端に第１の凹部２００Ａと同じ深さの第２の凹部２００Ｂが形成された脱水成形型１００を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型１００の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第２の凹部２００Ｂ、２００Ｂの幅は、第１の凹部２００Ａの幅の半分である。尚、脱水成形型１００は凸部３００及び凹部２００Ａ、２００Ｂを取り囲む枠体を備えるが、ここでは枠体を省略して示す。以降の製造方法も同様である。
【００３３】
脱水成形型１００は、水性スラリー中の水分を透過し、無機繊維等の保持材の構成材料を型面上に残すことができればよく、例えば金網や、微細な穴を多数形成した平板等を使用することができる。ここでは、金網を例示して説明する。
【００３４】
次いで、脱水成形型１００を取り除くと、図７（Ａ）に示すように、脱水成形型１００の凹部２００Ａ，２００Ｂ、即ち保持材１，１Ａの第１部分に相当する部分が段差Ｇ分だけ厚い湿潤成形体４００が得られる。
【００３５】
そして、この湿潤成形体４００を図中の上方から押圧して同一厚さとし、例えば１００〜１８０℃で乾燥することにより、図７（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００３６】
上記の第１の製造方法では、段差Ｇの大きさを適宜変更することにより、第１部分と第２部分との坪量の差を制御することができる。すなわち、段差Ｇの大きさを小さくすることだけで、例えば、坪量の差が１．１倍といった微妙な制御を確実に行うことができる。できる。
【００３７】
また、図示される脱水成形金型１００は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、凹部２００Ａと凸部３００とが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第２の凹部２００Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００３８】
更には、図６に示す脱水成形金型１００の第２の凹部２００Ｂの端部同士を連結して楕円状もしくはトラック状にすることにより、円筒型保持材を製造することもできる。即ち、図８に示すように、脱水成形金型１００の第２の凹部２００Ｂの端部同士を連結してなる筒型脱水成形型１００Ａを、スラリー溜め１０１に貯留された水性スラリー１０５に浸漬し、筒型脱水成形型１００Ａの内側から吸引ポンプ１０６で吸引する。これにより、図９に示すように、筒型脱水成形型１００Ａの表面に無機繊維１０２が付着して筒型湿潤成形体４０１が得られる。この筒型湿潤成形体４０１は、図７（Ａ）に示す湿潤成形体４００の両端を連結したものとなる。そして、この筒型湿潤成形体４０１を筒型の押圧部材で押圧し、乾燥することにより図５に示したような筒型保持材が得られる。
【００３９】
（第２の製造方法）
図１０に示すように、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で所定の開口率（目開き）の第１の領域２１０Ａが形成され、その両側に第２部分に相当する幅で第１の領域２１０Ａよりも開口率の小さい第２の領域３１０，３１０が形成され、更に両端に第１の領域２１０Ａと同じ開口率の第３の領域２１０Ｂが形成された脱水成形型１１０を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型１１０の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第３の領域２１０Ｂ、２１０Ｂの幅は、第１の領域２１０Ａの幅の半分である。また、第１の領域２１０Ａ及び第２の領域２１０Ｂの各開口率は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量の比に応じて設定される。
【００４０】
ここで、開口率が大きい第１の領域２１０Ａ及び第３の領域２１０Ｂでは水が多く吸引され、それに伴って無機繊維が吸い寄せられるため、第１の領域２１０Ａ及び第３の領域２１０Ｂでは繊維付着量が多くなり、図１１（Ａ）に示すように、得られる湿潤成形体４１０においてもこの部分が厚くなる。この厚い部分が、保持材１，１Ａの第１部分に相当する。
【００４１】
そして、この湿潤成形体４１０を押圧して同一厚さとし、乾燥することにより、図１１（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００４２】
上記の第２の製造方法では、開口率を適宜変更することにより、第１部分と第２部分との坪量の差を制御することができる。すなわち、第２の領域の開口率を第１の領域及び第３の領域の開口率をわずかに小さくすることだけで、例えば、坪量の差が１．１倍といった微妙な制御を確実に行うことができる。
【００４３】
また、図示される脱水成形金型１１０は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、第１の領域２１０Ａと第２の領域２１０Ｂとが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第２の領域２１０Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００４４】
更に、断面形状が楕円状またはトラック状の筒型の保持材とするには、図１０に示した平坦な脱水成形型１１０の第３の領域２１０Ｂ、２１０Ｂ同士を連結し、楕円状またはトラック状に成形した筒状の脱水成形型を用いて水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行えばよい。
【００４５】
（第３の製造方法）
図１２に示すように、仕切板１５０により、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で第１の領域２２０Ａ、その両側に第２部分に相当する幅で第２の領域３２０，３２０、両端に第３の領域２２０Ｂに区画した脱水成形型１２０を用い、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂには、保持材構成材料を高濃度で含有する第１の水性スラリーＡを流し込み、第２の領域３２０には第１の水性スラリーＡよりも低濃度の水性スラリーＢを流し込み、脱水成形により脱水成形型１２０の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第３の領域２２０Ｂ、２２０Ｂの幅は、第１の領域２２０Ａの幅の半分である。また、水性スラリーＡ及び水性スラリーＢの各濃度は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量の比に応じて設定される。
【００４６】
次いで、脱水成形型１２０を取り除くと、図１３（Ａ）に示すように、脱水成形型１２０の第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂ、即ち保持材１，１Ａの第１部分に相当する部分が高濃度の湿潤成形体４２０が得られる。
【００４７】
そして、この湿潤成形体４２０を押圧して同一厚さとし、乾燥することにより、図１３（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００４８】
また、図示される脱水成形金型１２０は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、第１の領域２２０Ａと第２の領域３２０とが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第３の領域２２０Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００４９】
更に、断面形状が楕円またはトラック状の筒型の保持材とするには、図１２に示した平坦な脱水成形型１２０の第３の領域２２０Ｂ，２２０Ｂ同士を連結し、楕円状に形成した筒状の脱水成形型を用いて水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行えばよい。
【００５０】
（第４の製造方法）
第３の製造方法と同様の仕切板１５０で区画された脱水成形型１２０を用い、保持材材料含有量が同じ水性スラリーを、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂに、第２の領域３２０，３２０よりも多量に流し込む。尚、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂに流し込む水性スラリー量と、第２の領域３２０，３２０に流し込む水性スラリー量は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量比に応じて設定される。以降は、第３の製造方法と同様の操作を行うことで図１３（Ｂ）に示したようなマット状の保持材が得られる。
【実施例】
【００５１】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。尚、何れも、短径５０mm、長径１００mmの楕円型触媒担体用の保持材を作製した。
【００５２】
（実施例１）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ９６質量％、シリカ４質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図６に示すように、第１の凹部２００Ａとして長径の７０％である７０ｍｍに対応する幅１０００ｍｍ、深さ（Ｇ）１０ｍｍの凹部を中央部に設け、その両端に幅６７ｍｍの凸部３００を設け、更にその外側に第２の凹部２００Ｂとして幅５０ｍｍ、深さ（Ｇ）１０ｍｍの凹部を設けた金網（脱水成形型）の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に同一厚となるように圧縮しながら１００℃で乾燥し、図７（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材の厚さはほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の坪量は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５３】
そして、得られた保持材を、図１に示すように、第１部分の中心部が、楕円と短径との交点と一致するように触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm、外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４．０ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５４】
（実施例２）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図１０に示すような、第１の領域２１０Ａに対応する開口率が７５％の領域を１００ｍｍの幅で形成し、その両端に第２の領域３１０に対応する開口率が５０％の領域を６７ｍｍの幅で形成し、更に第３の領域２１０Ｂに対応する開口率が７５％の領域を幅５０ｍｍで形成した金網の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら１００℃で乾燥し、図１１（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５５】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５６】
（実施例３）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の第１の水性スラリーＡを調整した。また、無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）９１質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．４５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを２．７質量部、水１００００質量部の第２の水性スラリーＢを調整した。次いで、図１２に示すような、仕切板により、中央部に幅１００ｍｍの領域２２０Ａ、その両側に幅６７ｍｍの領域３２０、更に両端に幅５０ｍｍの領域２２０Ｂに区画した金網を用い、第１の水性スラリーＡを領域２２０Ａ及び領域２２０Ｂに、第２の水性スラリーＢを領域３２０にそれぞれ流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら１００℃で乾燥し、図１３（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５７】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバータ―を作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５８】
（実施例４）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、実施例３と同じ金網を用い、領域３２０に対して領域２２０Ａ及び領域２２０Ｂよりも９％少ない量となるように水性スラリーを流し込み、以降は実施例３と同様にして保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５９】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバータ―を作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００６０】
（比較例１）
実施例１と同様の水性スラリーを平坦な脱水成形型に流し込み、脱水成形、圧縮及び乾燥して、厚さ６．７ｍｍで、坪量が１０００ｇ／ｍ2で一様の保持材を得た。
【００６１】
また、保持材を触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。そして、外短径６１mm、外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の断面楕円形の筒型のＳＵＳ製ケーシングに触媒担体ユニットを圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、ケーシングの外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。この結果、保持材の短径部の密度は０．２５ｇ／ｃｍ３、長径部の密度は０．２２７ｇ／ｃｍ３となった。
【００６２】
（保持力評価）
実施例１〜４及び比較例１の触媒コンバーターについて、加熱加振機を用いて保持材の保持力を評価した。評価条件は以下の通りであり、結果を表１に示した。
・試験温度：９００℃
・加速度：６０G
【００６３】
【表１】
【００６４】
以上の結果から、本発明に従う実施例１〜４の保持材は、全周方向から均一な力で触媒担体を保持できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の触媒コンバーター用保持材の第１実施形態を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図２】本発明の触媒コンバーター用保持材の第１実施形態の他の例を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図３】本発明の触媒コンバーター用保持材の第２実施形態を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図４】本発明の触媒コンバーター用保持材をマット状にした実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の触媒コンバーター用保持材を筒型にした実施形態（図１相当）を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図７】（Ａ）は第１の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【図８】筒型保持材を脱水成形法により製造する方法を示す模式図である。
【図９】図８に示す脱水成形法により得られた筒型湿潤成形体を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図１１】（Ａ）は第２の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３、第４の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図１３】（Ａ）は第３、第４の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ 保持材
１０、１０Ａ 触媒担体
２０、２０Ａ 第１部分
３０、３０Ａ 第２部分
１００、１１０、１２０ 脱水成形型
１００Ａ 筒型脱水成形型
１０１ スラリー溜め
１０５ 水性スラリー
１０６ 吸引ポンプ
１５０ 仕切板
４００、４１０、４２０ 湿潤成形体
４０１ 筒型湿潤成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるパティキュレートや一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物等を除去する触媒コンバーターに用いられる触媒担体を金属製ケーシング内に保持するための触媒コンバーター用保持材及びその製造方法に関する。また、触媒コンバーター用保持材を装着した触媒担体をケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバーター用保持材（以下、「保持材」ともいう）は、無機繊維と有機バインダーとを含有する水性スラリーを所定形状の脱水成形型を用いて湿式成形し、熱プレスして得られる。そして、触媒担体に装着した状態で金属製のケーシングに組み込まれ（以下、「キャニング」ともいう）、キャニング後に加えられた熱により、保持材に含まれる有機バインダーが焼失し、有機バインダーにより圧縮状態で拘束されていた無機繊維が厚み方向に膨張することにより、触媒担体とケーシングとの隙間をシールするとともに、触媒担体を保持する。
【０００３】
一方で、自動車の低床化が進み、自動車の床下に組み込まれる触媒担体の断面形状を真円から扁平、即ち楕円やトラック形にすることにより、触媒コンバーターの設置に必要なスペースを少なくすることが検討されている。しかし、触媒担体中での熱の伝わり方が不均一になったり、ケーシングの製造工程における残存応力がケーシングの部分により違うこともあるため、キャニングした後、ケーシングに部分的な熱膨張差が生じて拡張度合が不均一になる。その結果、触媒担体とケーシングとのギャップ差が不均一になり、より大きく拡張した箇所において保持材のシール性や保持力が損なわれる。
【０００４】
この扁平の触媒担体用として、触媒担体の短径方向の外周面に接する部分を、長径方向の外周に接触する部分よりも肉厚にした保持材が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−３９７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される保持材は、厚さが不均一なため、２分割構造のケーシングを用い、保持材を装着した触媒担体を挟み込むクラムシェルと呼ばれる方式には対応できるものの、一体型のケーシングに触媒担体に保持材を装着した状態でケーシングに圧入するスタッフィングと呼ばれる方式には応用できない。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、断面形状が楕円やトラック形のような扁平の触媒担体に対し、従来と変わらないシール性と保持力を発揮することができ、さらに、スタッフィング方式を採用することができる触媒コンバーター用保持材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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は下記に示す触媒コンバーター用保持材及びその製造方法を提供する。
（１）断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（２）断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（３）第１部分が、第２部分の一部に延出していることを特徴とする上記（２）記載の触媒コンバーター用保持材。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材において、厚さが一定であることを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
（５）触媒担体に上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材を装着し、金属ケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターであって、前記触媒コンバーターの第１部分の密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする触媒コンバーター。
（６）無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（７）無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分の開口率が第２部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（８）無機繊維の含有量が多い第１の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第２の水性スラリーとを調製する工程と、第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第１部分に相当する部分に第１の水性スラリーを流し込み、第２部分に相当する部分に第２の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
（９）第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第１部分に相当する部分に第２部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の保持材は、断面形状が楕円形やトラック形といった扁平形状の触媒担体用であり、楕円形の触媒担体においては、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分を、他の領域と接する第２部分よりも、高い坪量としたため、また、トラック形の触媒担体においては、平坦部に接する第１部分を、他の領域と接する第２部分よりも高い坪量としたため、ケーシングに部分的な熱膨張差が生じて触媒担体とケーシングとのギャップ差が不均一になったとしても、膨張した無機繊維の量が第１部分で多くなり、ケーシングとの隙間が触媒担体全周にわたり無くなり、保持力も一様になる。また、厚さが一定であるため、一体型のケーシングへのキャニングも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る保持材は、断面形状が楕円の触媒担体用である。図１に断面図で示すように、保持材１は、触媒担体１０の短径Ｈと楕円との交点Ｃを中心に、長径Ｌの４０〜９５％、好ましくは５０〜９０％、より好ましくは７０〜９０％に相当する領域（図中ＤＤ間）と接する第１部分２０の坪量が、他の領域（以下「第２部分」ともいう）３０の坪量よりも大きくなるように設定されている。
【００１２】
ここで、坪量とは単位面積あたりの繊維質量のことをいう。本発明の保持材においては、発明の効果を発揮できれば、その範囲は特に制限はなく、９００〜４５００ｇ／ｍ２であればよい。より具体的には、その範囲は触媒担体とケーシングとの隙間（以下、単に「ギャップ」ともいう）の大きさにより異なり、例えば、キャップが２〜６ｍｍの場合には９００〜１８００ｇ／ｍ２、６〜１０ｍｍの場合には１８００〜３６００ｇ／ｍ２、８〜１２ｍｍの場合には２２５０〜４５００ｇ／ｍ２であればよい。
【００１３】
第１部分２０と第２部分３０との坪量の比は、本発明の効果を得られるのであれば特に制限はないが、第１部分２０の坪量が第２部分３０の坪量に対し１．０５〜２．０倍であればよく、１．１〜１．８倍であることが好ましく、１．１〜１．６倍であればより好ましい。ケーシング４０は、触媒担体１０と相似形であり、断面が楕円状を呈する。触媒担体１０とのギャップ差のばらつきは、ケーシング４０の寸法精度、残留応力、加熱温度などに左右されるが、一般的には１．５倍以下である。そのため、第１部分２０の坪量を第２部分の坪量の１．０５〜２．０倍にすることにより、このようなギャップ差があっても触媒担体１０の全周にわたり一様にシールすることができるようになる。
【００１４】
保持材１は、保持力や断熱性能、シール性能等を考慮すると、厚さが一定であることが好ましい。具体的には、厚さは５〜３０ｍｍであればよく、６〜１２ｍｍであることが好ましく、厚さの変動が±１５％以下であることが好ましく、より好ましくは±１０％以下、さらに好ましくは±５％以下である。
【００１５】
ケーシング４０は、図示の例では上下２分割されているが、一体型のケーシングを用いてスタッフィング方式で保持材１をキャニングすることもでき、保持材１の厚さを一定にすることによりキャニングの生産性を向上させることが期待できる。
【００１６】
また、保持材１の第１部分２０は、触媒担体１０とケーシング４０との間隙に介装したときに、その密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３であることがより好ましく、０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３であることが特に好ましい。このような密度にすることにより、触媒担体１０を良好に保持できる。
【００１７】
更に、保持材１の第２部分３０の外周面、即ちケーシング側の面の一部または全部に、摩擦係数０．１〜０．３の低摩擦シート５０が積層されてもよい。低摩擦シート５０を積層することにより、一体型のケーシングに圧入する際に、第２部分３０での摩擦抵抗を下げることにより、保持材１をスムーズに挿入することができる。また、触媒担体１０に保持材１を装着したときに、曲率半径の小さい第２部分３０において、保持材１の外側（ケーシング側）が引っ張られて保持材１の外表面に割れやしわが発生する不具合を回避することができる。こうした保持材１の外表面の割れやしわは、キャニングするときの妨げになるため好ましくない。また、低摩擦シート５０は、第１部分２０の外周面の一部にまで延出してもよく、更には保持材１の全外面に積層されていてもよい。
【００１８】
尚、触媒担体１０は、図２（ａ）に示すように、楕円の長径側の両端を長径Ｌと直交するように切断した断面形状であってもよい。更には、図示は省略するが、円を、直交する２つの直径側から押しつぶしたような扁平断面形状、あるいは楕円の曲率が各部で異なる断面形状であってもよい。本発明では、これらも断面が楕円形の触媒担体に包含する。そして、これらの場合も、保持材１の第１部分２０及び第２部分３０は、短径Ｈと長径Ｌとの関係から同様の範囲に形成される。尚、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した触媒担体用の保持材１であるが、長径Ｌ´の長さが元の楕円の長径Ｌの９５％以下であれば、点線で示すように触媒担体１０の円弧全長（ＥＥ間）を覆うように第１部分２０が形成される。
【００１９】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図３に示すように、断面形状がトラック形の触媒担体１０Ａに適用される。即ち、保持材１Ａは、触媒担体１０Ａの平坦部１０ａと接する第１部分２０Ａの坪量を、触媒担体１０Ａの湾曲部１０ｂと接する第２部分３０Ａよりも大きくなるように設定されている。また、図中矢印で示すように、第１部分２０Ａは第２部分３０Ａの一部、好ましくは湾曲部１０ｂの５〜３５％を占めるように延出していてもよい。これにより、平坦部１０ａと接する部分にのみ第１部分２０Ａを形成するよりも保持能力が向上する。
【００２０】
また、保持材１Ａの厚さは第１の実施形態と同様の範囲であり、一定であることが好ましく、更に第１部分２０Ａと第２部分３０Ａとの坪量の比は第１の実施形態と同様であり、第２部分３０Ａに低摩擦シートを積層してもよい。尚、低摩擦シートは、第１の実施形態と同様に、第１部分２０Ａの外周面の一部にまで延出してもよく、更には保持材１Ａの全外面に積層されていてもよい。
【００２１】
この断面トラック形の触媒担体１０Ａは、保持材１Ａを巻装した状態で触媒担体１０Ａと相似形のケーシング４０Ａに装着される。尚、ケーシング４０Ａは一体型である。
【００２２】
上記の各実施形態において、保持材１、１Ａの構成材料には制限がなく、無機繊維や有機バインダーを含んでいればよい。また、必要に応じて、従来から使用されている、充填材や無機バインダー等を含んでいてもよい、これらの種類には制限はないが、以下に好ましい例を示す。
【００２３】
無機繊維としては、従来から保持材に用いられている種々の無機繊維を用いることができる。例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、あるいはその他のセラミック繊維等を適宜使用できる。より具体的には、アルミナ繊維としては、例えばＡｌ２Ｏ３が９０重量％以上（残りはＳｉＯ２分）であって、かつＸ線結晶学に基いて低結晶化度を有することが好ましく、結晶化度は３０％以下であればよく、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下である。また、その平均繊維径が３〜８μｍ、ウエットボリューム４００ｃｃ／５ｇ以上が好ましい。ムライト繊維としては、例えばＡｌ２Ｏ３分／ＳｉＯ２分重量比が７０／３０〜８０／２０程度のムライト組成であって、かつＸ線結晶学に基いて低結晶化度を有することが好ましく、結晶化度は３０％以下であればよく、好ましくは１５％以下、さらに好ましくは１０％以下である。また、その平均繊維径が３〜８μｍ、ウエットボリューム４００ｃｃ／５ｇ以上が好ましい。その他のセラミック繊維としては、シリカアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができるが、何れも従来から保持材に使用されているもので構わない。また、ガラス繊維やロックウール、生体溶解性繊維を配合してもよい。
【００２４】
尚、上記ウエットボリュームは、次の方法で算出される。
１）乾燥した繊維材料５ｇを少数点２桁以上の精度を有する秤で計量する。
２）計量した繊維材料を５００ｇのガラスビーカーに入れる。
３）２）のガラスビーカーに温度２０〜２５℃の蒸留水を４００ｃｃ程度入れ、攪拌機を用いて繊維材料を切断しないように慎重に攪拌し、分散させる。この分散は超音波洗浄機を使用してもよい。
４）３）のガラスビーカーの中味を１０００ｍｌのメスシリンダーに移し、目盛で１０００ｃｃまで蒸留水を加える。
５）４）のメスシリンダーの口を手等で塞ぎ、水が漏れないように注意しながら上下逆さまにして攪拌する。これを計１０回繰り返す。
６）攪拌停止後、室温下で静置し、３０分経過後の繊維沈降体積を目視で計測する。
７）上記操作を３サンプルについて行い、その平均値を測定値とする。
【００２５】
有機バインダーも公知のもので構わず、ゴム類、水溶性有機高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用できる。具体的には、ゴム類の例としては、ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、エチルアクリレートとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体、ブタジエンゴム等がある。水溶性有機高分子化合物の例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等がある。熱可塑性樹脂の例としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル等の単独重合体及び共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等がある。熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等がある。なお、これらの有機バインダーは二種以上を組み合わせて使用することもできる。有機バインダーの使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部であればよい。有機バインダーが０．１質量部未満では結束力が不足し、１０質量部を越えると相対的に無機繊維の量が減ってしまい、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られなくなることが懸念される。有機バインダーの好ましい量は０．２〜６質量部、さらに好ましい量は０．２〜４質量部である。
【００２６】
また、有機バインダーとしてパルプ等の有機繊維を少量配合することも可能である。有機繊維は細く長いものほどバインド力が高く、高度にフィブリル化したセルロースやセルロースナノファイバー等が好ましい。具体的には、繊維径が０．０１〜５０μｍ、繊維長が１〜５０００μｍであることが好ましく、繊維径が０．０２〜１μｍ、繊維長が１０〜１０００μｍであることがより好ましい。
【００２７】
こうしたフィブリル化した繊維の使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜５質量部である。フィブリル化した繊維が０．１質量部未満では結束力が不足し、５質量部を越える場合は相対的に無機繊維の量が減り、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られない。フィブリル化した繊維の好ましい量は０．１〜２．５質量部、さらに好ましい量は０．１〜１質量部である。
【００２８】
また、こうしたフィブリル化した繊維と無機バインダーを併用してもよい。フィブリル化した繊維と無機バインダーの併用によれば、使用時おける有機成分の揮発が起因する上述した不具合を回避するために、フィブリル化した繊維の使用量を少なくした場合であっても、無機繊維を良好に結束でき、従来と同等の厚さを維持できる触媒コンバーター用保持材を提供することができる。こういった無機バインダーは公知のもので構わず、ガラスフリット、コロイダルシリカ、アルミナゾル、珪酸ソーダ、チタニアゾル、珪酸リチウム、モンモリロナイトといった粘土鉱物、水ガラスなどが挙げられる。なお、これらの無機バインダーは二種以上を組み合わせて使用することもできる。無機バインダーの使用量は、無機繊維を結束し得る量であれば制限はないが、無機繊維１００質量部に対して０．１〜１０質量部である。無機バインダーが０．１質量部未満では結束力が不足し、５質量部を越える場合は相対的に無機繊維の量が減り、保持材として必要な保持性能及びシール性能が得られない。無機バインダーの好ましい量は０．２〜６質量部、さらに好ましい量は０．２〜４質量部である。
【００２９】
尚、含有する有機分は、保持材全量に対して０．３〜４．０質量％であることが好ましく、０．５〜３．０質量％であることがより好ましく、１．０〜２．５質量％であることが特に好ましい。有機分が少なくなるほど、キャニング後に熱が加えられた際に揮発ガスが少なくなるので好ましい。ここで、有機分は７００℃で３０分加熱した後の強熱減量率で代用できる。
【００３０】
上記の保持材１、１Ａは、その形態には特に制限はなく、一枚のマット状（マット型保持材）であってもよく、断面形状が楕円状またはトラック形の筒型（筒型保持材）であってもよい。図４にマット型保持材１（１Ａ）を示すが、両端同士を接合することにより図１及び図３における上方の第１部分２０（２０Ａ）となるため、中央の第１部分２０（２０Ａ）の半分の幅となる。また、マット型保持材１（１Ａ）は、一方の端部の第１部分２０（２０Ａ）に凹部が形成され、この場合、他方の端部の第１部分２０（２０Ａ）に凸部が形成され、凹部と凸部とが係合するように接合される。尚、第２部分３０（３０Ａ）で接合する構成にすることもでき、凹部及び凸部を第２部分３０（３０Ａ）に形成する。また、図５には、図１に示す断面楕円状の筒型保持材を示す。尚、マット型保持材は、触媒担体１０、１０Ａに巻きつける作業が必要であるため、手間やコストを考慮すると筒型保持材のほうが有利である。
【００３１】
以下に、上記の保持材の製造方法について説明する。
【００３２】
（第１の製造方法）
先ず、図６に示すように、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で窪んで（段差Ｇ）第１の凹部２００Ａが形成され、その両側に第２部分に相当する幅で凸部３００，３００が形成され、更に両端に第１の凹部２００Ａと同じ深さの第２の凹部２００Ｂが形成された脱水成形型１００を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型１００の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第２の凹部２００Ｂ、２００Ｂの幅は、第１の凹部２００Ａの幅の半分である。尚、脱水成形型１００は凸部３００及び凹部２００Ａ、２００Ｂを取り囲む枠体を備えるが、ここでは枠体を省略して示す。以降の製造方法も同様である。
【００３３】
脱水成形型１００は、水性スラリー中の水分を透過し、無機繊維等の保持材の構成材料を型面上に残すことができればよく、例えば金網や、微細な穴を多数形成した平板等を使用することができる。ここでは、金網を例示して説明する。
【００３４】
次いで、脱水成形型１００を取り除くと、図７（Ａ）に示すように、脱水成形型１００の凹部２００Ａ，２００Ｂ、即ち保持材１，１Ａの第１部分に相当する部分が段差Ｇ分だけ厚い湿潤成形体４００が得られる。
【００３５】
そして、この湿潤成形体４００を図中の上方から押圧して同一厚さとし、例えば１００〜１８０℃で乾燥することにより、図７（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００３６】
上記の第１の製造方法では、段差Ｇの大きさを適宜変更することにより、第１部分と第２部分との坪量の差を制御することができる。すなわち、段差Ｇの大きさを小さくすることだけで、例えば、坪量の差が１．１倍といった微妙な制御を確実に行うことができる。できる。
【００３７】
また、図示される脱水成形金型１００は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、凹部２００Ａと凸部３００とが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第２の凹部２００Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００３８】
更には、図６に示す脱水成形金型１００の第２の凹部２００Ｂの端部同士を連結して楕円状もしくはトラック状にすることにより、円筒型保持材を製造することもできる。即ち、図８に示すように、脱水成形金型１００の第２の凹部２００Ｂの端部同士を連結してなる筒型脱水成形型１００Ａを、スラリー溜め１０１に貯留された水性スラリー１０５に浸漬し、筒型脱水成形型１００Ａの内側から吸引ポンプ１０６で吸引する。これにより、図９に示すように、筒型脱水成形型１００Ａの表面に無機繊維１０２が付着して筒型湿潤成形体４０１が得られる。この筒型湿潤成形体４０１は、図７（Ａ）に示す湿潤成形体４００の両端を連結したものとなる。そして、この筒型湿潤成形体４０１を筒型の押圧部材で押圧し、乾燥することにより図５に示したような筒型保持材が得られる。
【００３９】
（第２の製造方法）
図１０に示すように、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で所定の開口率（目開き）の第１の領域２１０Ａが形成され、その両側に第２部分に相当する幅で第１の領域２１０Ａよりも開口率の小さい第２の領域３１０，３１０が形成され、更に両端に第１の領域２１０Ａと同じ開口率の第３の領域２１０Ｂが形成された脱水成形型１１０を用い、図面上方から保持材構成材料を含有する水性スラリーを流し込み、脱水成形により脱水成形型１１０の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第３の領域２１０Ｂ、２１０Ｂの幅は、第１の領域２１０Ａの幅の半分である。また、第１の領域２１０Ａ及び第２の領域２１０Ｂの各開口率は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量の比に応じて設定される。
【００４０】
ここで、開口率が大きい第１の領域２１０Ａ及び第３の領域２１０Ｂでは水が多く吸引され、それに伴って無機繊維が吸い寄せられるため、第１の領域２１０Ａ及び第３の領域２１０Ｂでは繊維付着量が多くなり、図１１（Ａ）に示すように、得られる湿潤成形体４１０においてもこの部分が厚くなる。この厚い部分が、保持材１，１Ａの第１部分に相当する。
【００４１】
そして、この湿潤成形体４１０を押圧して同一厚さとし、乾燥することにより、図１１（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００４２】
上記の第２の製造方法では、開口率を適宜変更することにより、第１部分と第２部分との坪量の差を制御することができる。すなわち、第２の領域の開口率を第１の領域及び第３の領域の開口率をわずかに小さくすることだけで、例えば、坪量の差が１．１倍といった微妙な制御を確実に行うことができる。
【００４３】
また、図示される脱水成形金型１１０は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、第１の領域２１０Ａと第２の領域２１０Ｂとが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第２の領域２１０Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００４４】
更に、断面形状が楕円状またはトラック状の筒型の保持材とするには、図１０に示した平坦な脱水成形型１１０の第３の領域２１０Ｂ、２１０Ｂ同士を連結し、楕円状またはトラック状に成形した筒状の脱水成形型を用いて水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行えばよい。
【００４５】
（第３の製造方法）
図１２に示すように、仕切板１５０により、中央に保持材１，１Ａの第１部分２０、２０Ａに相当する幅で第１の領域２２０Ａ、その両側に第２部分に相当する幅で第２の領域３２０，３２０、両端に第３の領域２２０Ｂに区画した脱水成形型１２０を用い、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂには、保持材構成材料を高濃度で含有する第１の水性スラリーＡを流し込み、第２の領域３２０には第１の水性スラリーＡよりも低濃度の水性スラリーＢを流し込み、脱水成形により脱水成形型１２０の全面に保持材構成材料を所定厚さで付着させる。尚、第３の領域２２０Ｂ、２２０Ｂの幅は、第１の領域２２０Ａの幅の半分である。また、水性スラリーＡ及び水性スラリーＢの各濃度は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量の比に応じて設定される。
【００４６】
次いで、脱水成形型１２０を取り除くと、図１３（Ａ）に示すように、脱水成形型１２０の第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂ、即ち保持材１，１Ａの第１部分に相当する部分が高濃度の湿潤成形体４２０が得られる。
【００４７】
そして、この湿潤成形体４２０を押圧して同一厚さとし、乾燥することにより、図１３（Ｂ）に示すように、第１部分２０（２０Ａ）の坪量が第２部分３０（３０Ａ）の坪量よりも大きい保持材１（１Ａ）が得られる。この保持材１（１Ａ）は、平坦なマット状であり、両端の第１部分２０（２０Ａ）の端面同士を当接させるように触媒担体に巻き付ければよい。
【００４８】
また、図示される脱水成形金型１２０は一枚のマット型保持材に対応したものであるが、第１の領域２２０Ａと第２の領域３２０とが交互に連続して形成された長尺の脱水成形型を用い、同様にして水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行って長尺のマット状保持材を作製した後、第３の領域２２０Ｂの端部に相当する部分で切断することにより、一度に多数枚のマット型保持材を製造することができる。
【００４９】
更に、断面形状が楕円またはトラック状の筒型の保持材とするには、図１２に示した平坦な脱水成形型１２０の第３の領域２２０Ｂ，２２０Ｂ同士を連結し、楕円状に形成した筒状の脱水成形型を用いて水性スラリーの流し込み、脱水成形、圧縮、乾燥を行えばよい。
【００５０】
（第４の製造方法）
第３の製造方法と同様の仕切板１５０で区画された脱水成形型１２０を用い、保持材材料含有量が同じ水性スラリーを、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂに、第２の領域３２０，３２０よりも多量に流し込む。尚、第１の領域２２０Ａ及び第３の領域２２０Ｂに流し込む水性スラリー量と、第２の領域３２０，３２０に流し込む水性スラリー量は、保持材１，１Ａの第１部分２０，２０Ａ及び第２部分３０、３０Ａの坪量比に応じて設定される。以降は、第３の製造方法と同様の操作を行うことで図１３（Ｂ）に示したようなマット状の保持材が得られる。
【実施例】
【００５１】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。尚、何れも、短径５０mm、長径１００mmの楕円型触媒担体用の保持材を作製した。
【００５２】
（実施例１）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ９６質量％、シリカ４質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図６に示すように、第１の凹部２００Ａとして長径の７０％である７０ｍｍに対応する幅１０００ｍｍ、深さ（Ｇ）１０ｍｍの凹部を中央部に設け、その両端に幅６７ｍｍの凸部３００を設け、更にその外側に第２の凹部２００Ｂとして幅５０ｍｍ、深さ（Ｇ）１０ｍｍの凹部を設けた金網（脱水成形型）の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に同一厚となるように圧縮しながら１００℃で乾燥し、図７（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材の厚さはほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の坪量は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５３】
そして、得られた保持材を、図１に示すように、第１部分の中心部が、楕円と短径との交点と一致するように触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm、外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４．０ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５４】
（実施例２）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、図１０に示すような、第１の領域２１０Ａに対応する開口率が７５％の領域を１００ｍｍの幅で形成し、その両端に第２の領域３１０に対応する開口率が５０％の領域を６７ｍｍの幅で形成し、更に第３の領域２１０Ｂに対応する開口率が７５％の領域を幅５０ｍｍで形成した金網の全面に水性スラリーを均一に流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら１００℃で乾燥し、図１１（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５５】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５６】
（実施例３）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の第１の水性スラリーＡを調整した。また、無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）９１質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．４５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを２．７質量部、水１００００質量部の第２の水性スラリーＢを調整した。次いで、図１２に示すような、仕切板により、中央部に幅１００ｍｍの領域２２０Ａ、その両側に幅６７ｍｍの領域３２０、更に両端に幅５０ｍｍの領域２２０Ｂに区画した金網を用い、第１の水性スラリーＡを領域２２０Ａ及び領域２２０Ｂに、第２の水性スラリーＢを領域３２０にそれぞれ流し込み、脱水成形して湿潤成形体を得た。そして、湿潤成形体全体を厚み方向に圧縮しながら１００℃で乾燥し、図１３（Ｂ）に示したような幅１００ｍｍで、高坪量の第１部分が中央部と両端の２箇所に形成されたマット状の保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５７】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバータ―を作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００５８】
（実施例４）
無機繊維としてのアルミナ繊維（アルミナ８０質量％、シリカ２０質量％）１００質量部に対し、有機バインダーとしてのアクリル樹脂０．５質量部、無機バインダーとしてコロイダルシリカを３質量部、水１００００質量部の水性スラリーを調製した。次いで、実施例３と同じ金網を用い、領域３２０に対して領域２２０Ａ及び領域２２０Ｂよりも９％少ない量となるように水性スラリーを流し込み、以降は実施例３と同様にして保持材を得た。得られた保持材は、厚さがほぼ一定で平均６．７ｍｍであり、±０．５ｍｍ以下であった。第１部分の坪量は１１００ｇ／ｍ2、第２部分の坪量は１０００ｇ／ｍ2であり、第１部分の密度は第２部分の坪量に対して１．１倍であった。保持材全量に対して、無機繊維９６．６質量％、有機バインダー０．５質量％、無機バインダー２．９質量％含まれており、強熱減量率を測定したところ、有機分は０．５質量％であった。
【００５９】
そして、得られた保持材を、実施例１と同様に触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。この触媒担体ユニットを、外短径６１mm外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の楕円型筒状のＳＵＳ製ケーシングに圧入して触媒コンバータ―を作製した。圧入後、外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。その結果、保持材の全ての部位において、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３となった。
【００６０】
（比較例１）
実施例１と同様の水性スラリーを平坦な脱水成形型に流し込み、脱水成形、圧縮及び乾燥して、厚さ６．７ｍｍで、坪量が１０００ｇ／ｍ2で一様の保持材を得た。
【００６１】
また、保持材を触媒担体に巻き付けて触媒担体ユニットを得た。そして、外短径６１mm、外長径１１１ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ（ギャップ４ｍｍ）の断面楕円形の筒型のＳＵＳ製ケーシングに触媒担体ユニットを圧入して触媒コンバーターを作製した。圧入後、ケーシングの外長径に変化はなかったが、外短径は０．８ｍｍ拡張したことから長径部のギャップは４．４ｍｍとなった。この結果、保持材の短径部の密度は０．２５ｇ／ｃｍ３、長径部の密度は０．２２７ｇ／ｃｍ３となった。
【００６２】
（保持力評価）
実施例１〜４及び比較例１の触媒コンバーターについて、加熱加振機を用いて保持材の保持力を評価した。評価条件は以下の通りであり、結果を表１に示した。
・試験温度：９００℃
・加速度：６０G
【００６３】
【表１】
【００６４】
以上の結果から、本発明に従う実施例１〜４の保持材は、全周方向から均一な力で触媒担体を保持できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の触媒コンバーター用保持材の第１実施形態を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図２】本発明の触媒コンバーター用保持材の第１実施形態の他の例を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図３】本発明の触媒コンバーター用保持材の第２実施形態を、触媒担体の断面形状に沿って示す図である。
【図４】本発明の触媒コンバーター用保持材をマット状にした実施形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の触媒コンバーター用保持材を筒型にした実施形態（図１相当）を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図７】（Ａ）は第１の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【図８】筒型保持材を脱水成形法により製造する方法を示す模式図である。
【図９】図８に示す脱水成形法により得られた筒型湿潤成形体を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図１１】（Ａ）は第２の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３、第４の製造方法に使用される脱水成形型を示す模式図である。
【図１３】（Ａ）は第３、第４の製造方法により得られた湿潤成形体を示す断面図であり、（Ｂ）は圧縮・乾燥後に得られるマット状保持材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１Ａ 保持材
１０、１０Ａ 触媒担体
２０、２０Ａ 第１部分
３０、３０Ａ 第２部分
１００、１１０、１２０ 脱水成形型
１００Ａ 筒型脱水成形型
１０１ スラリー溜め
１０５ 水性スラリー
１０６ 吸引ポンプ
１５０ 仕切板
４００、４１０、４２０ 湿潤成形体
４０１ 筒型湿潤成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項２】
断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項３】
第１部分が、第２部分の一部に延出していることを特徴とする請求項２記載の触媒コンバーター用保持材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材において、厚さが一定であることを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項５】
触媒担体に請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材を装着し、金属ケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターであって、前記触媒コンバーターの第１部分の密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする触媒コンバーター。
【請求項６】
無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項７】
無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分の開口率が第２部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項８】
無機繊維の含有量が多い第１の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第２の水性スラリーとを調製する工程と、第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第１部分に相当する部分に第１の水性スラリーを流し込み、第２部分に相当する部分に第２の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項９】
第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第１部分に相当する部分に第２部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項１】
断面が楕円形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の、楕円と短径との交点を中心にして長径の４０〜９５％に相当する領域と接する第１部分が、他の領域と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項２】
断面がトラック形の触媒担体と、触媒担体を収容する金属製ケーシングと、触媒担体に装着されて触媒担体と金属製ケーシングとの間隙に介装される保持材とを備えた触媒コンバーターに用いられる保持材であって、
触媒担体の平坦部と接する第１部分が、湾曲部と接する第２部分よりも坪量が大きいことを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項３】
第１部分が、第２部分の一部に延出していることを特徴とする請求項２記載の触媒コンバーター用保持材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材において、厚さが一定であることを特徴とする触媒コンバーター用保持材。
【請求項５】
触媒担体に請求項１〜４のいずれか１項に記載の触媒コンバーター用保持材を装着し、金属ケーシングに組み込んでなる触媒コンバーターであって、前記触媒コンバーターの第１部分の密度が０．１５〜０．７ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする触媒コンバーター。
【請求項６】
無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分に凹部が形成された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項７】
無機繊維を含有する水性スラリーを、第１部分に相当する部分の開口率が第２部分に相当する部分の開口率よりも大きくなるように区画された脱水成形型に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項８】
無機繊維の含有量が多い第１の水性スラリーと、無機繊維の含有量の少ない第２の水性スラリーとを調製する工程と、第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、第１部分に相当する部分に第１の水性スラリーを流し込み、第２部分に相当する部分に第２の水性スラリーを流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【請求項９】
第１部分に相当する部分と第２部分に相当する部分とを区分けする仕切材を備えた脱水成形型を用い、無機繊維を含有する水性スラリーを第１部分に相当する部分に第２部分に相当する部分よりも多量に流し込む工程と、水性スラリーを脱水成形して湿潤成形体を得る工程と、仕切板を取り外して湿潤成形体全体を厚さ方向に圧縮しながら乾燥する工程とを備えることを特徴とする触媒コンバーター用保持材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１３８７６０（Ｐ２０１０−１３８７６０Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４５７９（Ｐ２００８−３１４５７９）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（０００１１０８０４）ニチアス株式会社 (432)
【Ｆターム（参考）】
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