無機(jī)纖維、制造方法、保持密封材料以及廢氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供無機(jī)纖維、無機(jī)纖維集合體的制造方法、保持密封材料以及廢氣凈化裝置。其中，提供了構(gòu)成具有較高表面壓力的無機(jī)纖維集合體(保持密封材料)的無機(jī)纖維。該無機(jī)纖維是構(gòu)成廢氣凈化裝置中使用的保持密封材料的無機(jī)纖維，其特征在于，使用掃描型探針顯微鏡計(jì)測(cè)出的上述無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上。
【專利說明】無機(jī)纖維、制造方法、保持密封材料以及廢氣凈化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機(jī)纖維、無機(jī)纖維集合體的制造方法、保持密封材料以及廢氣凈化
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]在從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中含有顆粒物(以下也稱作PM)，近年來，該P(yáng)M對(duì)環(huán)境或人體帶來危害的情況成為問題。此外，廢氣中還含有C0、HC或NOx等有害氣體成分，因而還擔(dān)心該有害氣體成分對(duì)環(huán)境或人體帶來的影響。
[0003]于是，作為捕集廢氣中的PM、并且凈化有害氣體成分的廢氣凈化裝置，提出了各種廢氣凈化裝置，該廢氣凈化裝置由以下部分構(gòu)成:由碳化硅或堇青石等多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的廢氣處理體；收納廢氣處理體的殼體；以及在廢氣處理體與殼體之間配設(shè)的由無機(jī)纖維集合體構(gòu)成的保持密封材料。配設(shè)該保持密封材料的主要目的在于，防止由于汽車的行駛等產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊，導(dǎo)致廢氣處理體與覆蓋其外周的殼體接觸而破損，且防止廢氣從廢氣處理體與殼體之間泄漏等。因此，對(duì)于保持密封材料而言，要求提高因壓縮引起的反作用力而產(chǎn)生的表面壓力，從而可靠地保持廢氣處理體的功能。
[0004]以往，作為這樣的無機(jī)纖維集合體的制造方法，已知如下方法:將從噴嘴噴出陶瓷紡絲液、并通過延伸和熱風(fēng)干燥而纖維化的陶瓷纖維前體片平放于傳送帶進(jìn)行脫脂和燒制工序，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷化(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-41478號(hào)公報(bào)
[0006]然而，在通過專利文獻(xiàn)I公開的方法制造無機(jī)纖維集合體，并將該無機(jī)纖維集合體用作保持密封材料的情況下，保持密封材料的表面壓力并不充分。因此，期望提出用于制造具有較高表面壓力的無機(jī)纖維集合體(保持密封材料)的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明就是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供構(gòu)成具有較高表面壓力的無機(jī)纖維集合體(保持密封材料)的無機(jī)纖維、能夠提高表面壓力的無機(jī)纖維集合體的制造方法、由該無機(jī)纖維集合體構(gòu)成的保持密封材料和具有該保持密封材料的廢氣凈化
>J-U ρ?α裝直。
[0008]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的無機(jī)纖維是構(gòu)成廢氣凈化裝置中使用的保持密封材料的無機(jī)纖維，其特征在于，使用掃描型探針顯微鏡計(jì)測(cè)出的上述無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上。
[0009]本發(fā)明的無機(jī)纖維的特征在于，表面摩擦系數(shù)為0.5以上。將由這樣的高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體用作保持密封材料時(shí)，纖維彼此的接點(diǎn)不易偏離，以纖維的接點(diǎn)為支點(diǎn)使纖維彎曲，從而能夠如彈簧那樣蓄積壓縮能。因此，能夠提高保持密封材料的表面壓力(恢復(fù)力)。此外，在從外部對(duì)上述保持密封材料施加力的情況下，對(duì)于輕微的力，纖維彼此的相對(duì)位置不易變化，而對(duì)于過度的力，使纖維彼此的相對(duì)位置柔軟地變化，由此能夠緩和應(yīng)力。因此，還能夠抑制無機(jī)纖維的斷裂。由此，本發(fā)明的無機(jī)纖維能夠提高作為保持密封材料使用時(shí)的表面壓力和斷裂強(qiáng)度。
[0010]本發(fā)明的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra優(yōu)選為3nm以上。上述算術(shù)平均粗糙度Ra為3nm以上是指在無機(jī)纖維的表面形成有凹凸。由此，能夠使無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)成為0.5以上。其結(jié)果，如上所述，能夠提高作為保持密封材料使用時(shí)的表面壓力等。
[0011]另外，算術(shù)平均粗糙度Ra是依據(jù)JIS B0601-1994確定的數(shù)值，指的是相對(duì)于平均線的絕對(duì)值偏差的平均值。
[0012]本發(fā)明的無機(jī)纖維優(yōu)選由氧化鋁纖維構(gòu)成。由于氧化鋁為耐熱性高的材料，因而能夠提高無機(jī)纖維的耐熱性。
[0013]另外，無機(jī)纖維指的是通過無機(jī)鹽法(溶膠-凝膠法等)制造的纖維、通過噴吹法或離心法而纖維化的纖維。
[0014]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法是由上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體的制造方法，其特征在于，包含:配置工序，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)，其中，所述無機(jī)纖維前體片是使無機(jī)纖維前體集合成片狀而得到的；以及加熱工序，在上述加熱爐內(nèi)對(duì)上述無機(jī)纖維前體片進(jìn)行加熱，在上述加熱工序中，將上述無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上而進(jìn)行了脫脂處理后，進(jìn)行燒制處理。
[0015]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法的特征在于，將無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上來進(jìn)行脫脂處理，即，加快脫脂處理時(shí)的片升溫速度。由此，能夠使得構(gòu)成無機(jī)纖維集合體的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)成為0.5以上。
[0016]對(duì)于其原因并不十分明確，然而推測(cè)為可能是因?yàn)?通過在脫脂處理時(shí)對(duì)無機(jī)纖維前體片急劇加熱，促進(jìn)了無機(jī)纖維的晶化，同時(shí)從無機(jī)纖維前體片內(nèi)部產(chǎn)生大量的裂解氣，其結(jié)果在無機(jī)纖維的表面形成凹凸。
[0017]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法還可以構(gòu)成為，在上述加熱工序中，使用輸送機(jī)構(gòu)以連續(xù)的連續(xù)體片或切斷后的分批狀態(tài)等輸送上述無機(jī)纖維前體片并使其在上述加熱爐內(nèi)通過，從而對(duì)上述無機(jī)纖維前體片連續(xù)進(jìn)行加熱。該情況下，能夠連續(xù)制造無機(jī)纖維集合體。
[0018]其中，切斷后的分批狀態(tài)指的是輸送方向的片長度被切斷為寬度方向的2倍以下后的狀態(tài)。
[0019]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法還可以構(gòu)成為，在上述配置工序中，以上述加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流與上述無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過的方式，將上述無機(jī)纖維前體片配置到上述加熱爐內(nèi)。該情況下，能夠從無機(jī)纖維前體片的表面順暢地去除從無機(jī)纖維前體片內(nèi)部產(chǎn)生的裂解氣，此外，還能夠?qū)⒚撝磻?yīng)所需的氧穩(wěn)定地提供給無機(jī)纖維前體片。因此，能夠理想地制造由高摩擦性的無機(jī)纖維構(gòu)成的無機(jī)纖維集合體。
[0020]在本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法中，優(yōu)選的是，上述無機(jī)纖維前體是通過對(duì)含有堿性氯化鋁、硅化合物、有機(jī)聚合物和水的紡絲液進(jìn)行紡絲而得到的。在本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法中，能夠使用這樣的紡絲液通過噴吹法或離心法進(jìn)行紡絲。
[0021]本發(fā)明的保持密封材料是用于廢氣凈化裝置的保持密封材料，其特征在于，該保持密封材料由上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成，或者由通過上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成。
[0022]如在本發(fā)明的無機(jī)纖維中說明的那樣，通過將由高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體作為保持密封材料，能夠?qū)崿F(xiàn)表面壓力高的保持密封材料。
[0023]本發(fā)明的保持密封材料優(yōu)選還包含無機(jī)粒子。由于在無機(jī)纖維的表面附著無機(jī)粒子而形成凹凸，因而能進(jìn)一步提高保持密封材料的表面壓力。
[0024]優(yōu)選的是，相對(duì)于上述無機(jī)纖維的100%重量百分比，上述無機(jī)粒子的含量為0.01?3.0 %重量百分比。當(dāng)無機(jī)粒子的含量為0.01?3.0 %重量百分比時(shí)，能夠充分提高保持密封材料的表面壓力。若無機(jī)粒子的含量不足0.01%重量百分比，則無法充分獲得使無機(jī)粒子附著于無機(jī)纖維的表面的效果，另一方面，若無機(jī)粒子的含量超過3.0%重量百分比，則由于在纖維表面存在的電荷的影響，一定比例以上的無機(jī)粒子并未牢固附著，致使由凹凸實(shí)現(xiàn)的表面壓力提高的效果消失。
[0025]本發(fā)明的廢氣凈化裝置具有:殼體；廢氣處理體，其被收納于上述殼體；以及保持密封材料，其被卷繞于上述廢氣處理體的周圍，且被配設(shè)在上述廢氣處理體與上述殼體之間，所述廢氣凈化裝置的特征在于，上述保持密封材料為上述本發(fā)明的保持密封材料。
[0026]本發(fā)明的廢氣凈化裝置具有由高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體作為保持密封材料，因而保持密封材料的表面壓力高，且能夠優(yōu)化廢氣處理體的保持性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是示意性示出本發(fā)明的保持密封材料的一例的立體圖。
[0028]圖2的(a)是示意性示出本發(fā)明的廢氣凈化裝置的一例的立體圖，圖2的(b)是圖2的(a)所示的廢氣凈化裝置的A-A線剖視圖。
[0029]圖3是實(shí)施例1的無機(jī)纖維的SEM圖像。
[0030]圖4是比較例I的無機(jī)纖維的SEM圖像。
[0031]圖5是示出實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)的圖。
[0032]圖6是示出實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度的圖。
[0033]圖7是示出實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維集合體的表面壓力的圖。
[0034]圖8是示出無機(jī)粒子的含量與表面壓力之間的關(guān)系的圖。
[0035]標(biāo)號(hào)說明
[0036]10、10’無機(jī)纖維
[0037]20保持密封材料
[0038]30廢氣凈化裝置
[0039]31廢氣處理體(蜂窩過濾器)
[0040]32 殼體

【具體實(shí)施方式】
[0041](發(fā)明的詳細(xì)說明)
[0042]以下，具體說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于以下內(nèi)容，可以在不變更本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)適當(dāng)變更地加以應(yīng)用。
[0043]首先，說明本發(fā)明的無機(jī)纖維。
[0044]本發(fā)明的無機(jī)纖維是構(gòu)成廢氣凈化裝置中使用的保持密封材料的無機(jī)纖維，其特征在于，使用掃描型探針顯微鏡計(jì)測(cè)出的上述無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上。
[0045]可通過以下方法計(jì)測(cè)無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)。另外，本說明書的摩擦系數(shù)是指在無機(jī)纖維的表面未添加任何無機(jī)粒子等的狀態(tài)下計(jì)測(cè)的值。
[0046](I)準(zhǔn)備作為計(jì)測(cè)對(duì)象的無機(jī)纖維。例如，在對(duì)構(gòu)成無機(jī)纖維集合體(保持密封材料)的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)測(cè)的情況下，通過鑷子從無機(jī)纖維集合體采集無機(jī)纖維。
[0047](2)將準(zhǔn)備好的無機(jī)纖維設(shè)置到掃描型探針顯微鏡(例如，島津制作所制的SPM-9700 等)。
[0048](3)在掃描型探針顯微鏡上安置懸臂(例如，奧林巴斯制的0MCL-RC800PSA-W等)，進(jìn)行 AFM(Atomic Force Microscope,原子力顯微鏡)測(cè)定和 LFM(Lateral ForceMicroscope,側(cè)向力顯微鏡)測(cè)定。
[0049](4)通過AFM測(cè)定，計(jì)測(cè)對(duì)無機(jī)纖維表面的垂直阻力N。
[0050](5)通過LFM測(cè)定，根據(jù)懸臂的扭轉(zhuǎn)量計(jì)測(cè)摩擦力(水平力)F。
[0051 ] (6)根據(jù)垂直阻力N和摩擦力F，通過“ μ = F/N”的算式計(jì)算摩擦系數(shù)μ。
[0052]本發(fā)明的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上，優(yōu)選為0.7以上，更優(yōu)選為0.9以上。若上述摩擦系數(shù)為0.5以上，則能提高作為保持密封材料時(shí)的表面壓力。
[0053]上述摩擦系數(shù)越大，則作為保持密封材料時(shí)的表面壓力就越高，因而其上限沒有特別限定，不過，上述摩擦系數(shù)可以為1.4以下。在上述摩擦系數(shù)大于1.4的情況下，纖維的移動(dòng)被大幅限制，因此集合體的形狀形成性可能變差。
[0054]本發(fā)明的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra優(yōu)選為3nm以上，更優(yōu)選為3.5nm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為4nm以上。
[0055]上述算術(shù)平均粗糙度Ra越大，則作為保持密封材料時(shí)的表面壓力就越高，因而其上限沒有特別限定，不過，Ra可以為Snm以下。在Ra大于Snm的情況下，當(dāng)對(duì)無機(jī)纖維施加力時(shí)，應(yīng)力可能集中于一處，從而可能使纖維的強(qiáng)度降低。
[0056]可以通過對(duì)無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)測(cè)時(shí)的AFM測(cè)定來計(jì)測(cè)無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra。因此，計(jì)測(cè)無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra的部位優(yōu)選與計(jì)測(cè)無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)的部位相同。
[0057]本發(fā)明的無機(jī)纖維優(yōu)選由例如氧化鋁纖維、氧化鋁-二氧化硅纖維、二氧化硅纖維、生物可溶性纖維或玻璃纖維構(gòu)成。在這些纖維中,基于耐熱性的觀點(diǎn),更優(yōu)選氧化鋁纖維，進(jìn)一步優(yōu)選的是莫來石組成的氧化鋁纖維。
[0058]其中，氧化鋁纖維指的是含有65?99%重量百分比的Al2O3和I?35%重量百分比的S12的纖維。此外，基于纖維柔軟性的觀點(diǎn)，氧化鋁纖維的莫來石化結(jié)晶率如果按照纖維的重量百分比，則優(yōu)選為5%重量百分比以下，更優(yōu)選為3%重量百分比以下。結(jié)晶率可通過一般的X射線衍射裝置(例如，Bruker制的D2-PHASER)來計(jì)測(cè)。
[0059]可通過集合多個(gè)本發(fā)明的無機(jī)纖維來形成無機(jī)纖維集合體。集合多個(gè)本發(fā)明的無機(jī)纖維而成的無機(jī)纖維集合體可以用作構(gòu)成廢氣凈化裝置的保持密封材料。由本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成的保持密封材料以及具有該保持密封材料的廢氣凈化裝置也是本發(fā)明的方式。關(guān)于保持密封材料和廢氣凈化裝置，將在后面詳細(xì)說明。
[0060]本發(fā)明的無機(jī)纖維例如可通過后述的方法制造為無機(jī)纖維集合體。
[0061]接著,說明由上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體的制造方法。以下說明的無機(jī)纖維集合體的制造方法也是本發(fā)明的方式。
[0062]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法是由上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體的制造方法，其特征在于，包含:配置工序，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)，所述無機(jī)纖維前體片是使無機(jī)纖維前體集合成片狀而得到的；以及加熱工序，在上述加熱爐內(nèi)對(duì)上述無機(jī)纖維前體片進(jìn)行加熱，在上述加熱工序中，將上述無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上而進(jìn)行了脫脂處理后，進(jìn)行燒制處理。
[0063]首先進(jìn)行配置工序:將使無機(jī)纖維前體集合成片狀而得到的無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)。
[0064]在制造無機(jī)纖維前體片時(shí)，可通過以往已知的方法來制造。
[0065]例如，在無機(jī)纖維前體片為針刺片的情況下，優(yōu)選通過進(jìn)行以下的(1-1)紡絲工序、(1-2)壓縮工序和(1-3)針刺工序，來制造無機(jī)纖維前體片。但是，在無機(jī)纖維前體片不特別需要體積密度的情況下或在后續(xù)工序中進(jìn)行壓縮工序、針刺工序的情況下，可以省略壓縮工序和針刺工序中的任意一方或雙方。
[0066](1-1)紡絲工序
[0067]通過對(duì)含有堿性氯化鋁、硅化合物、有機(jī)聚合物和水的紡絲液進(jìn)行紡絲來制作無機(jī)纖維前體。
[0068]具體而言，以燒制后的無機(jī)纖維的組成比為Al2O3 =S12 = 60:40?80:20(重量比)的方式，向Al含量以及Al與Cl的原子比已被調(diào)整為規(guī)定值的堿性氯化鋁水溶液中添加二氧化硅溶膠。進(jìn)而，以提高成形性為目的，適量添加有機(jī)聚合物，調(diào)制混合液。
[0069]將所獲得的混合液濃縮為紡絲用混合物，通過噴吹法對(duì)該紡絲用混合物進(jìn)行紡絲，制作具有3?10 μ m的平均纖維直徑的無機(jī)纖維前體。
[0070]另外，在本說明書中，噴吹法是指如下方法:向從空氣噴嘴噴出的高速氣流(空氣流)中供給從紡絲用混合物供給用噴嘴擠出的紡絲用混合物，由此進(jìn)行無機(jī)纖維前體的紡絲。
[0071]作為硅化合物，適宜使用二氧化硅溶膠，但也可以使用硅酸四乙酯或水溶系硅氧烷衍生物等水溶性硅化合物。
[0072]此外，作為有機(jī)聚合物，例如適宜使用聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺等水溶性高分子化合物。
[0073](1-2)壓縮工序
[0074]接著，壓縮上述無機(jī)纖維前體，制作規(guī)定大小的連續(xù)的片狀物。
[0075](1-3)針刺工序
[0076]在上述片狀物的一個(gè)表面的上方配設(shè)以7?30個(gè)/cm2的密度安裝針的針板。然后，使針板沿著片狀物的厚度方向上下移動(dòng)一次來進(jìn)行針刺處理，制作針刺處理體。該情況下，使針貫穿至如下程度，即:針的前端部分處形成的倒鉤完全從片狀物的相反側(cè)的表面貫穿出去。
[0077]在通過上述針刺處理獲得的針刺處理體表面的、針貫穿進(jìn)入的部位處形成針的穿入痕跡，此外，在針刺處理體表面的、針貫穿出去的部位處形成針的穿出痕跡。而且，在針的穿出痕跡處形成無機(jī)纖維前體取向?yàn)殚]環(huán)狀而成的束狀的無機(jī)纖維前體。
[0078]能夠通過以上的工序來制造無機(jī)纖維前體片。
[0079]在配置工序中，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)的方法有以連續(xù)的連續(xù)體片、切斷后的分批狀態(tài)、平放或堆疊狀態(tài)進(jìn)行配置等各種方式，在此不做特別限定，可以為如下方式:以加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流與無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過的方式，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)。以下，將這樣的配置方法也記作“吹過配置”。
[0080]在以加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流與無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過的方式，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)時(shí)，在加熱爐內(nèi)被加熱的空氣成為氣流，在與無機(jī)纖維前體片表面接觸的同時(shí)，吹過加熱爐的壁與無機(jī)纖維前體片之間以及無機(jī)纖維前體片彼此之間。
[0081]因而，吹過配置不包含如下情況等:氣流未與無機(jī)纖維前體片的表面接觸而吹過的情況，例如無機(jī)纖維前體片被平放配置的情況或多個(gè)無機(jī)纖維前體片無間隙地排列的情況。
[0082]作為以加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流與無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過的方式，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)的方法，不做特別限定，例如可以舉出將無機(jī)纖維前體片懸吊地配置到加熱爐內(nèi)的方法、以無機(jī)纖維前體片的主面平行于重力方向的方式配置無機(jī)纖維前體片的方法等。
[0083]作為懸吊無機(jī)纖維前體片的方法，例如可以使管通過無機(jī)纖維前體片的從一邊(上側(cè)的邊)起靠內(nèi)側(cè)幾mm而設(shè)置的2處切口，并將管掛到夾具上，從而懸吊無機(jī)纖維前體片。
[0084]在以無機(jī)纖維前體片的主面平行于重力方向的方式配置無機(jī)纖維前體片的情況下，重力方向指的是物品由于重力而落下的方向。因而不是一定需要與加熱爐的壁平行。
[0085]在吹過配置的情況下，多個(gè)無機(jī)纖維前體片在加熱爐內(nèi)優(yōu)選以在無機(jī)纖維前體片的主面間設(shè)置規(guī)定間隔d的方式進(jìn)行配置。
[0086]規(guī)定間隔d優(yōu)選為30?100mm,更優(yōu)選為45?60mm。
[0087]當(dāng)規(guī)定間隔d不足30_時(shí)，加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流不易在無機(jī)纖維前體片之間吹過，從而難以去除裂解氣。此外，若規(guī)定間隔d超過100mm，則在加熱爐內(nèi)可一次加熱的無機(jī)纖維前體片的數(shù)量過少，生產(chǎn)率較差。
[0088]作為吹過的其他方式，即使在向加熱爐內(nèi)注入空氣、或者傾斜地固定無機(jī)纖維前體片下端等傾斜地配置無機(jī)纖維前體片的情況下，由于加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流也是與無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過，因而能夠獲得同樣的效果。
[0089]不限于吹過配置，在配置工序中配置到加熱爐內(nèi)的無機(jī)纖維前體片的數(shù)量也不限于多個(gè)，可以為I個(gè)。
[0090]在將多個(gè)無機(jī)纖維前體片配置于加熱爐內(nèi)的情況下，在加熱爐內(nèi)配置的無機(jī)纖維前體片的個(gè)數(shù)可以根據(jù)加熱爐的大小適當(dāng)變更，而基于生產(chǎn)率的觀點(diǎn)，優(yōu)選為3?10個(gè)，更優(yōu)選為6?8個(gè)。
[0091]對(duì)于無機(jī)纖維前體片的大小不做特別限定，可以根據(jù)加熱爐的大小適當(dāng)變更。
[0092]關(guān)于無機(jī)纖維前體片的厚度，基于強(qiáng)度和實(shí)用性的觀點(diǎn)，優(yōu)選為20?100mm，更優(yōu)選為30?60mm。
[0093]無機(jī)纖維前體例如優(yōu)選由氧化鋁纖維前體、氧化鋁-二氧化硅纖維前體、二氧化硅纖維前體構(gòu)成。在這些纖維前體中，基于耐熱性的觀點(diǎn)，更優(yōu)選為氧化鋁纖維前體，進(jìn)一步更優(yōu)選莫來石組成的氧化鋁纖維前體。
[0094]其中，氧化鋁纖維前體指的是含有65?99%重量百分比的Al2O3和I?35%重量百分比的S12的纖維前體。
[0095]此外,在配置工序中，例如優(yōu)選如下方法:使用輸送機(jī)構(gòu)朝向一個(gè)方向輸送預(yù)先安裝于夾具的無機(jī)纖維前體片，并將其配置到加熱爐內(nèi)。
[0096]關(guān)于輸送機(jī)構(gòu)不做特別限定，優(yōu)選為輥式傳送帶或金屬網(wǎng)傳送帶，更優(yōu)選為輥式傳送帶。此外，傳送帶的材料優(yōu)選為還能夠充分耐受爐內(nèi)的溫度的耐熱性的材料，尤其優(yōu)選為SiC制的材料。
[0097]在配置工序之后，進(jìn)行在加熱爐內(nèi)加熱無機(jī)纖維前體片的加熱工序。
[0098]在本說明書中，將以較低溫度(800°C左右)進(jìn)行的第I階段的加熱處理稱作脫脂處理，將以比脫脂處理時(shí)的溫度高的溫度(1200°C左右)進(jìn)行的第2階段的加熱處理稱作燒制處理。
[0099]通過在燒制處理之前進(jìn)行脫脂處理，聚乙烯醇等有機(jī)成分和堿性氯化鋁水溶液所包含的氯成分作為裂解氣產(chǎn)生，并從無機(jī)纖維前體片中被去除。
[0100]本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法的特征在于，加快脫脂處理時(shí)的片升溫速度，具體是將無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°c /分鐘以上來進(jìn)行脫脂處理。
[0101]這是考慮到，通過加快脫脂處理時(shí)的片升溫速度，從無機(jī)纖維前體片產(chǎn)生大量的裂解氣，在無機(jī)纖維的表面形成較多的凹凸，結(jié)果無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)變大。因此，脫脂處理時(shí)的片升溫速度為30°c /分鐘以上，優(yōu)選為33°C /分鐘以上，更優(yōu)選為35°C /分鐘以上。片升溫速度的上限不做特別限定，然而過度加快片升溫速度在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，因而脫脂處理時(shí)的片升溫速度可以為40°C /分鐘以下。
[0102]在本說明書中，脫脂處理時(shí)的片升溫速度是指根據(jù)無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心溫度從100°C達(dá)到800°C (而在最高溫度不足800°C的情況下是指其最高溫度)的時(shí)間計(jì)算出的值。
[0103]此外，無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心溫度是指將無機(jī)纖維前體片沿厚度方向3等分并設(shè)為上層片、中層片和下層片的情況下的中層片的主面的中心部的溫度。作為溫度測(cè)定的一例，可以使用鎧裝熱電偶來測(cè)定中心部的目標(biāo)溫度，不過，只要能夠測(cè)定中心部的溫度，則測(cè)定方法不做特別限定。另外，主面的中心部指的是主面的重心。
[0104]作為在加熱爐內(nèi)對(duì)無機(jī)纖維前體片進(jìn)行加熱的方法，不做特別限定，例如可舉出以下的2種方法。
[0105]作為第I種方法，可舉出如下方法:使用輸送機(jī)構(gòu)將無機(jī)纖維前體片輸送到加熱爐內(nèi)，在保持一定時(shí)間后，再次使用輸送機(jī)構(gòu)從加熱爐中輸送出該無機(jī)纖維前體片。
[0106]在使用該方法的情況下，優(yōu)選將無機(jī)纖維前體片保持在加熱爐內(nèi)2?4小時(shí)。此夕卜，關(guān)于加熱溫度，在進(jìn)行脫脂的情況下，優(yōu)選最高溫度為700?850°C，在進(jìn)行燒制的情況下，優(yōu)選最高溫度為1100?1300°C。
[0107]作為第2種方法，可舉出如下方法:使用輸送機(jī)構(gòu)以連續(xù)的連續(xù)體片或切斷后的分批狀態(tài)等輸送無機(jī)纖維前體片并使其在加熱爐內(nèi)通過。該情況下，能夠?qū)o機(jī)纖維前體片連續(xù)進(jìn)行加熱。
[0108]使用該方法的情況下，只要滿足上述片升溫速度，則對(duì)于輸送速度不做特別限定，可以根據(jù)纖維的組成等狀態(tài)，適當(dāng)選擇最優(yōu)速度。
[0109]關(guān)于加熱溫度，在進(jìn)行脫脂的情況下，優(yōu)選最高溫度為700?850°C，在進(jìn)行燒制的情況下，優(yōu)選最高溫度為1100?1300°C。
[0110]能夠經(jīng)過上述的工序來制造無機(jī)纖維集合體。
[0111]通過本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體能夠用作構(gòu)成廢氣凈化裝置的保持密封材料。由通過本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成的保持密封材料和具有該保持密封材料的廢氣凈化裝置也是本發(fā)明的方式。關(guān)于保持密封材料和廢氣凈化裝置，將在后面詳細(xì)說明。
[0112]此外，能夠通過進(jìn)行以下的(2-1)分絲工序、(2-2)混合液準(zhǔn)備工序、(2-3)抄漿工序和(2-4)干燥工序，制造作為抄漿片的無機(jī)纖維集合體。
[0113](2-1)分絲工序
[0114]燒制的上述無機(jī)纖維前體片的形狀形成為片狀，在分絲工序中呈纖維狀紛紛散開。該行為通常被稱為分絲。作為分絲方法的一例，具有使用濕式碎漿機(jī)的方法。該方法是在配備旋轉(zhuǎn)翼的箱內(nèi)放入上述片和水，使旋轉(zhuǎn)翼旋轉(zhuǎn)，從而呈纖維狀散開，成為在水中漂著纖維的狀態(tài)。
[0115](2-2)混合液準(zhǔn)備工序
[0116]以使原料液中的無機(jī)纖維的含量成為規(guī)定值的方式，將分絲后的無機(jī)纖維、包含無機(jī)粒子的無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑、高分子凝聚劑和水混合在一起，并通過攪拌機(jī)攪拌而調(diào)制出混合液。該調(diào)整液將纖維彼此制成被稱為凝聚體的膠狀的纖維組，通常被稱為漿料。
[0117]作為無機(jī)粘結(jié)劑，例如可以使用氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠和它們的膠態(tài)分散液等。然而，市面銷售的原液有時(shí)濃度過高，因此作為無機(jī)粘結(jié)劑，優(yōu)選使用無機(jī)粒子的濃度按照固體成分換算被稀釋成0.5?5%重量百分比左右的液體。
[0118]此外，在將氧化鋁溶膠用作無機(jī)粘結(jié)劑的情況下，優(yōu)選使用含有水溶液中(無機(jī)粘結(jié)劑中)二次粒子的形狀為鏈狀的氧化鋁粒子的氧化鋁溶膠(例如，日產(chǎn)化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制的AS550)。
[0119]當(dāng)使用鏈狀的氧化鋁粒子時(shí)，二次粒子的纏結(jié)較大，粒子彼此接合并附著到無機(jī)纖維的表面。因此，無機(jī)粒子易于均勻附著于無機(jī)纖維的表面，因而可認(rèn)為保持密封材料的表面壓力進(jìn)一步提聞。
[0120]此外，作為有機(jī)粘結(jié)劑，優(yōu)選使用以上記載的粘結(jié)劑，但也可以適當(dāng)進(jìn)行選擇。
[0121](2-3)抄漿工序
[0122]接著，向在底面形成有過濾用的網(wǎng)格的成形器中流入混合液后，使混合液中的水經(jīng)由網(wǎng)格脫水，由此來制作原料片。
[0123]如果需要的話，可以使用抽水泵、真空泵等，從成形器的下側(cè)經(jīng)由過濾用網(wǎng)格進(jìn)行水分的強(qiáng)制抽吸。
[0124](2-4)干燥工序
[0125]以規(guī)定的條件對(duì)原料片進(jìn)行加熱壓縮，制作具有規(guī)定的體積密度的無機(jī)纖維集合體(片)。還可以根據(jù)情況進(jìn)行減壓或使130°C左右的風(fēng)通向原料片，適當(dāng)加快干燥時(shí)間。經(jīng)過該工序，氧化鋁纖維與二氧化硅纖維借助無機(jī)粘結(jié)劑彼此固定粘結(jié)，從而保持墊的形狀。
[0126]能夠通過以上的工序來制造無機(jī)纖維集合體片。
[0127]接著，說明本發(fā)明的保持S封材料。
[0128]本發(fā)明的保持密封材料是用于廢氣凈化裝置的保持密封材料，其特征在于，保持密封材料由上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成，或者由通過上述本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成。
[0129]圖1是示意性示出本發(fā)明的保持密封材料的一例的立體圖。
[0130]圖1所示的保持密封材料20是具有規(guī)定的長邊方向的長度(圖1中用箭頭L表示)、寬度(圖1中用箭頭W表示)和厚度(圖1中用箭頭T表示)的俯視時(shí)為矩形形狀的墊。
[0131]此外，在保持密封材料20中，在墊的長邊方向的端部中的一個(gè)端部形成有凸部21，在另一個(gè)端部形成有凹部22。凸部21和凹部22是在為了組裝后述的廢氣凈化裝置而將保持密封材料20卷繞于廢氣處理體時(shí)彼此恰好嵌合的形狀。
[0132]另外，在本說明書中，墊的長邊方向的長度L是未考慮墊的端部形成的凸部或凹部的尺寸的長度。
[0133]墊的長邊方向的長度L優(yōu)選為所要卷繞的柱狀的廢氣處理體的外周長度的±95mm以內(nèi)。若墊的長邊方向的長度L處于上述范圍內(nèi)，則在將保持密封材料卷繞到廢氣處理體時(shí)不會(huì)形成間隙，此外，保持密封材料既不會(huì)錯(cuò)位，也不會(huì)扭轉(zhuǎn)。
[0134]墊的寬度W優(yōu)選比廢氣處理體的長邊方向的長度短3?30mm。
[0135]此外，墊的厚度T優(yōu)選為5?40mm。
[0136]保持密封材料20是通過進(jìn)行如下的切斷工序而制造的:基于本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體，或者基于通過本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體，切斷成規(guī)定形狀的保持密封材料。
[0137]切斷無機(jī)纖維集合體的方法以及在無機(jī)纖維集合體的切斷中使用的裝置不做特別限定，可以使用以往公知的方法。
[0138]例如有利用沖切板進(jìn)行切斷的方法，作為沖切刀具，可使用具有被設(shè)計(jì)為與對(duì)無機(jī)纖維集合體沖切時(shí)的沖切圖案相同形狀的刃的湯姆遜刀具，作為沖切裝置，可使用油壓機(jī)等。關(guān)于切斷無機(jī)纖維集合體的方法，可適當(dāng)選擇最佳的方法，除了通過沖切對(duì)無機(jī)纖維集合體進(jìn)行沖切的方法之外，還有使用噴水、超聲波、滾筒式旋轉(zhuǎn)刀具等切斷無機(jī)纖維集合體的方法。此外，還可以通過將上述(2-3)抄漿工序的成形器形成為規(guī)定的形狀，以省略切斷工序。
[0139]關(guān)于上述保持密封材料，可以根據(jù)需要在上述切斷工序之前進(jìn)行上述壓縮工序、上述針刺工序，此外，還可以使有機(jī)粘結(jié)劑等粘結(jié)劑附著于無機(jī)纖維集合體。通過使粘結(jié)劑附著于無機(jī)纖維集合體，能夠使得無機(jī)纖維彼此的纏結(jié)結(jié)構(gòu)更為牢固，并且能夠抑制保持密封材料的體積高度。
[0140]此后，為了去除粘結(jié)劑中的水分，使無機(jī)纖維集合體干燥。作為干燥條件，例如，可以在95?150°C下干燥I?30分鐘。經(jīng)過干燥工序,能夠制作附著了粘結(jié)劑的無機(jī)纖維集合體。
[0141]作為使粘結(jié)劑附著于無機(jī)纖維集合體的方法，例如可舉出使用噴霧器等向無機(jī)纖維集合體吹送規(guī)定量的粘結(jié)劑溶液從而使粘結(jié)劑附著于無機(jī)纖維集合體的方法、以及使無機(jī)纖維集合體浸潰于粘結(jié)劑溶液的方法等。
[0142]作為上述粘結(jié)劑溶液，可以使用將丙烯酸類樹脂或聚酯類樹脂等有機(jī)粘結(jié)劑分散到水中進(jìn)行調(diào)制后的乳液。
[0143]作為附著有機(jī)粘結(jié)劑的量，相對(duì)于纖維量，優(yōu)選為0.01?15%重量百分比，更優(yōu)選為0.05?10%重量百分比，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1?8%重量百分比。
[0144]此外，上述粘結(jié)劑溶液還可以適當(dāng)含有氧化鋁溶膠等無機(jī)粘結(jié)劑。
[0145]本發(fā)明的保持密封材料優(yōu)選含有無機(jī)粒子。
[0146]如果保持密封材料含有無機(jī)粒子，則無機(jī)粒子會(huì)附著于構(gòu)成保持密封材料的無機(jī)纖維的表面，從而在無機(jī)纖維的表面形成凹凸。其結(jié)果，保持密封材料的表面壓力提高。
[0147]作為無機(jī)粒子，沒有特別限定，例如可以舉出氧化鈣、二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋯、氧化鋁、三氧化二釔、二氧化鈰、氧化鎂等。既可以是它們中的I種，也可以是2種以上。在它們之中，優(yōu)選為氧化鋁或二氧化硅，更優(yōu)選為氧化鋁。
[0148]在本發(fā)明的保持密封材料中含有無機(jī)粒子的情況下，基于提高表面壓力的觀點(diǎn)，相對(duì)于無機(jī)纖維的100%重量百分比，無機(jī)粒子的含量(在無機(jī)纖維的表面附著的無機(jī)粒子的量)優(yōu)選為0.01?3.0 %重量百分比，更優(yōu)選為0.3?2.0 %重量百分比，進(jìn)一步優(yōu)選為0.4?1.5%重量百分比。
[0149]無機(jī)粒子的含量可以如下計(jì)算出，S卩:在形成保持密封材料之前預(yù)先僅計(jì)測(cè)纖維的重量，在制作保持密封材料之后在烘箱中以600°C進(jìn)行I個(gè)小時(shí)以上的有機(jī)粘結(jié)劑的脫脂處理，計(jì)測(cè)脫脂處理后的保持密封材料的重量，并從脫脂處理后的保持密封材料的重量中僅減去纖維的重量。
[0150]基于提高表面壓力的觀點(diǎn)，無機(jī)粒子的平均粒子直徑優(yōu)選為20?500nm，更優(yōu)選為 20 ?200nm。
[0151]另外，通過以下的方法計(jì)測(cè)無機(jī)粒子的粒子直徑。
[0152]使用掃描型電子顯微鏡(SEM)拍攝無機(jī)纖維表面的圖像。在所拍攝的圖像上，將處于凹凸?fàn)顟B(tài)的無機(jī)纖維的表面上以粒子狀被觀察到的形狀物認(rèn)定為無機(jī)粒子。計(jì)測(cè)上述以粒子狀被觀察到的形狀物的直徑作為無機(jī)粒子的粒子直徑。
[0153]此外，通過以下的方法計(jì)算無機(jī)粒子的平均粒子直徑。
[0154]每次抽取5根無機(jī)纖維，通過上述方法計(jì)測(cè)無機(jī)粒子的粒子直徑。通過計(jì)算所獲得的計(jì)測(cè)值的平均值(相加平均值)，計(jì)算各區(qū)域的無機(jī)粒子的平均粒子直徑。
[0155]作為其他的無機(jī)粒子的平均粒子直徑的計(jì)算方法，可以事先采集附著于纖維之前的粒子，利用透射型電子顯微鏡(TEM)等使用50個(gè)粒子的粒子直徑的平均。
[0156]作為使無機(jī)粒子附著于無機(jī)纖維表面的方法，可舉出使無機(jī)粘結(jié)劑附著于無機(jī)纖維集合體的方法。如已說明的那樣，既可以在制造抄漿片時(shí)附著無機(jī)粘結(jié)劑，也可以在切斷工序之前附著無機(jī)粘結(jié)劑。
[0157]作為無機(jī)粘結(jié)劑，可使用在本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法的(2-2)中說明的氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠和它們的膠態(tài)分散液等。此外，還可以使用氧化鈣、二氧化鈦、氧化鋯、三氧化二釔、二氧化鈰、氧化鎂等無機(jī)粒子的溶膠和它們的膠態(tài)分散液等。
[0158]構(gòu)成本發(fā)明的保持密封材料的無機(jī)纖維的平均纖維直徑?jīng)]有特別限定，而基于保持密封材料的強(qiáng)度和柔軟性的觀點(diǎn)，優(yōu)選為I?20 μ m，更優(yōu)選為I?10 μ m。
[0159]另外，無機(jī)纖維的平均纖維直徑指的是通過掃描型電子顯微鏡(SEM)測(cè)定隨機(jī)采集的300根無機(jī)纖維的直徑，并對(duì)這些直徑取平均而得的值。
[0160]構(gòu)成本發(fā)明的保持密封材料的無機(jī)纖維的平均纖維長度沒有特別限定，而為了呈現(xiàn)交織結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為50 μ m?600mm，更優(yōu)選為350?550 μ m。
[0161]另外，無機(jī)纖維的平均纖維長度指的是對(duì)使用鑷子以不讓纖維斷裂的方式謹(jǐn)慎地隨機(jī)采集的300根無機(jī)纖維的全長求平均而得的值。在使用了有機(jī)粘結(jié)劑的保持密封材料、尤其是經(jīng)過抄漿工序制作的保持密封材料中，如果在使用烘箱等在600°C以上的環(huán)境溫度下對(duì)有機(jī)粘結(jié)劑進(jìn)行I個(gè)小時(shí)以上的脫脂消失處理后采集纖維，則纖維斷裂的可能性較低，易于采集纖維。
[0162]本發(fā)明的保持密封材料不限于由I個(gè)墊構(gòu)成的情況，還可以由2個(gè)以上的墊層疊構(gòu)成。層疊方法可以適當(dāng)進(jìn)行選擇，例如有如下方法:在墊間涂布粘接、用線將墊彼此縫合、或者用膜圍著整個(gè)墊或最低限端部而進(jìn)行層疊。
[0163]最后，說明本發(fā)明的廢氣凈化裝置。
[0164]本發(fā)明的廢氣凈化裝置具有:殼體；廢氣處理體，其被收納于上述殼體；以及保持密封材料，其被卷繞于上述廢氣處理體的周圍，且被配設(shè)在上述廢氣處理體與上述殼體之間，所述廢氣凈化裝置的特征在于，上述保持密封材料為上述本發(fā)明的保持密封材料。
[0165]圖2(a)是示意性示出本發(fā)明的廢氣凈化裝置的一例的立體圖，圖2(b)是圖2(a)所示的廢氣凈化裝置的A-A線剖視圖。
[0166]圖2(a)所示的廢氣凈化裝置30具有廢氣處理體31、收納廢氣處理體31的殼體32、以及被卷繞于廢氣處理體31的周圍且被配設(shè)于廢氣處理體31與殼體32之間的保持密封材料20。
[0167]即，廢氣凈化裝置30由圖1所示的保持密封材料20、以及圖2 (a)所示的廢氣處理體31和殼體32構(gòu)成。
[0168]圖2(a)所示的殼體32主要由不銹鋼等金屬構(gòu)成，其形狀為圓筒狀。此外，其內(nèi)徑比將廢氣處理體31的端面直徑和被卷繞到廢氣處理體31的狀態(tài)的保持密封材料20的厚度相加后的長度稍短，其長度與廢氣處理體31的長邊方向(圖2(a)中用雙向箭頭Wl表示的方向)的長度大致相同。
[0169]關(guān)于保持密封材料20的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)進(jìn)行了敘述，因而省略說明。
[0170]如圖2(a)所示，廢氣凈化裝置30采用了各個(gè)孔室(cell)中的任意一側(cè)被密封材料33封閉的蜂窩過濾器31作為廢氣處理體31。
[0171]蜂窩過濾器31主要由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成，其形狀為圓柱狀。此外，出于對(duì)蜂窩過濾器31的外周部進(jìn)行加強(qiáng)、調(diào)整形狀、提高蜂窩過濾器31的隔熱性的目的，在蜂窩過濾器31的外周設(shè)有密封材料層35。
[0172]構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的廢氣處理體的形狀只要為柱狀即可，不做特別限定，除了大致圓柱狀之外，例如還可以為大致橢圓柱狀或大致棱柱狀等任意的形狀、大小。
[0173]作為構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的廢氣處理體，可以是由堇青石等構(gòu)成且一體形成的一體型蜂窩結(jié)構(gòu)體，或者也可以是由碳化硅等構(gòu)成、且隔著主要包含陶瓷的粘接材料層將多個(gè)柱狀的蜂窩燒制體捆在一起而成的集合型蜂窩結(jié)構(gòu)體，所述柱狀的蜂窩燒制體構(gòu)成為隔著隔離壁沿長邊方向并列設(shè)置有多個(gè)貫通孔。
[0174]構(gòu)成本發(fā)明的廢氣凈化裝置的廢氣處理體可以載有催化劑。
[0175]作為廢氣處理體所負(fù)載的催化劑，例如可舉出鉬、鈀、銠等貴金屬，鉀、鈉等堿金屬，鋇等堿土類金屬或氧化鈰等金屬氧化物等。這些催化劑既可以單獨(dú)使用，也可以并用2種以上。
[0176]在本發(fā)明的廢氣凈化裝置中，在廢氣處理體為蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，可以不在孔室中設(shè)置密封材料，不密封孔室的端部。該情況下，廢氣處理體作為通過負(fù)載有鉬等催化劑來凈化廢氣中含有的CO、HC或NOx等有害氣體成分的催化劑載體發(fā)揮功能。
[0177]以下，使用圖2(b)來說明廢氣經(jīng)過具有上述結(jié)構(gòu)的廢氣凈化裝置的情況。
[0178]如圖2(b)所示，從內(nèi)燃機(jī)排出并流入廢氣凈化裝置30的廢氣(圖2(b)中，用G表示廢氣，用箭頭表示廢氣的流動(dòng))流入到在蜂窩過濾器31的廢氣流入側(cè)端面36a上開口的一個(gè)孔室301，并經(jīng)過將孔室301隔開的孔室壁302。此時(shí)，廢氣中的PM被孔室壁302捕集，從而對(duì)廢氣進(jìn)行了凈化。凈化后的廢氣從在廢氣流出側(cè)端面36b上開口的另一個(gè)孔室301流出，從而被排出到外部。
[0179]本發(fā)明的廢氣凈化裝置能夠通過進(jìn)行將上述保持密封材料卷繞到廢氣處理體的卷繞工序和將其收納到殼體內(nèi)的收納工序來進(jìn)行制造。
[0180]首先，在卷繞工序中，將保持密封材料20卷繞到廢氣處理體31的外周，使保持密封材料20的凸部21和凹部22嵌合。
[0181]在上述卷繞工序之后，進(jìn)行收納工序。
[0182]在收納工序中，將卷繞了保持密封材料20的廢氣處理體31壓入到具有規(guī)定大小的圓筒狀的主要由金屬等構(gòu)成的殼體32中。
[0183]為了在壓入后使密封材料壓縮而發(fā)揮規(guī)定的反作用力(即，保持蜂窩過濾器的力)，殼體32的內(nèi)徑比卷繞了保持密封材料20的廢氣處理體31的包含保持密封材料20的厚度在內(nèi)的最外徑稍小。
[0184]作為將卷繞了保持密封材料的廢氣處理體收納到殼體內(nèi)的方法，不限于壓入方式(填入方式)，還可以舉出定徑(sizing)方式(型鍛方式)和蛤殼方式等。
[0185]在定徑方式中，在將卷繞有保持S封材料的廢氣處理體插入到殼體的內(nèi)部后，以縮小殼體內(nèi)徑的方式從外周側(cè)進(jìn)行壓縮。在蛤殼方式中，將殼體形成為能夠分離為第I殼體和第2殼體這2個(gè)部件的形狀，在將卷繞有保持密封材料的廢氣處理體載置到第I殼體上后蓋上第2殼體進(jìn)行密封。
[0186]在將卷繞有保持密封材料的廢氣處理體收納到殼體的方法中，優(yōu)選壓入方式或定徑方式。這是因?yàn)樵趬喝敕绞交蚨◤椒绞街袩o需使用2個(gè)部件作為殼體，因此能夠減少制造工序的數(shù)量。
[0187]以下，說明本發(fā)明的無機(jī)纖維、無機(jī)纖維集合體的制造方法、保持密封材料以及廢氣凈化裝置的作用效果。
[0188](I)本發(fā)明的無機(jī)纖維的特征在于，表面摩擦系數(shù)為0.5以上。將由這樣的高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體用作保持密封材料時(shí)，能夠提高保持密封材料的表面壓力(恢復(fù)力)，此外，還能夠抑制無機(jī)纖維的斷裂。由此，本發(fā)明的無機(jī)纖維能夠提高作為保持密封材料使用時(shí)的表面壓力和斷裂強(qiáng)度。
[0189](2)本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法的特征在于，將無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上來進(jìn)行脫脂處理，即，加快脫脂處理時(shí)的片升溫速度。由此，在無機(jī)纖維的表面形成有凹凸，因此能夠使得構(gòu)成無機(jī)纖維集合體的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)成為0.5以上。
[0190](3)本發(fā)明的保持密封材料的特征在于，該保持密封材料由本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成，或者由通過本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成。如在(I)中說明的那樣，通過將高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體用作保持密封材料，能夠形成表面壓力高的保持密封材料。
[0191](4)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的特征在于，具有殼體、廢氣處理體和保持密封材料，上述保持密封材料為本發(fā)明的保持密封材料。本發(fā)明的廢氣凈化裝置具有高摩擦性的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體作為保持密封材料，因而保持密封材料的表面壓力高，且能夠優(yōu)化廢氣處理體的保持性能。
[0192](實(shí)施例)
[0193]以下示出更具體地公開了本發(fā)明的實(shí)施例。另外，本發(fā)明不限于該實(shí)施例。
[0194](實(shí)施例1)
[0195][無機(jī)纖維集合體的制造]
[0196]首先，向已經(jīng)被調(diào)制為Al含量為70g/L且Al:C1 = 1:1.8 (原子比)的堿性氯化鋁水溶液中混合二氧化硅溶膠，使得燒制后的無機(jī)纖維的組成比為Al2O3 =S12 = 72:28(重量比)，進(jìn)而，適量添加有機(jī)聚合物(聚乙烯醇)而調(diào)制出混合液。
[0197]將所獲得的混合液濃縮為紡絲用混合物，通過噴吹法對(duì)該紡絲用混合物進(jìn)行紡絲，從而制作出平均纖維長度為100_、平均纖維直徑為5.1 μπι的無機(jī)纖維前體。
[0198]接著，將所獲得的無機(jī)纖維前體壓縮，制作出連續(xù)的片狀物。
[0199]使用以21個(gè)/cm2的密度安裝有針的針板對(duì)所獲得的片狀物連續(xù)進(jìn)行針刺處理，從而制作出針刺處理體。
[0200]將制作出的針刺處理體切斷為150mmX 150mm的大小，從而制作出無機(jī)纖維前體片。
[0201]使用加熱爐對(duì)如上制作出的無機(jī)纖維前體片進(jìn)行脫脂和燒制。
[0202]在將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)，并將無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為39°C /分鐘而在800°C下進(jìn)行了脫脂處理后，在1200°C下保持30分鐘而進(jìn)行燒制處理，由此制造出無機(jī)纖維集合體。
[0203]制造出的無機(jī)纖維集合體的單位面積重量為1400g/m2,厚度為7.5mm。
[0204][無機(jī)纖維的表面觀察]
[0205]使用掃描型電子顯微鏡(SEM，JE0L公司制的JSM-6380，以下亦同)，對(duì)構(gòu)成制造出的無機(jī)纖維集合體的無機(jī)纖維的表面狀態(tài)進(jìn)行了觀察。圖3示出了實(shí)施例1的無機(jī)纖維的SEM圖像。
[0206][無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)的計(jì)測(cè)]
[0207]通過以下的方法，計(jì)測(cè)無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)。
[0208]首先，用鑷子從制造出的無機(jī)纖維集合體中采集無機(jī)纖維，并將其放置到掃描型探針顯微鏡(島津制作所制的SPM-9700，以下亦同)。
[0209]接著，在掃描型探針顯微鏡上安置懸臂(奧林巴斯制的0MCL-RC800PSA-W，以下亦同)，進(jìn)行AFM和LFM測(cè)定。
[0210]通過AFM測(cè)定，計(jì)測(cè)對(duì)無機(jī)纖維表面的垂直阻力N，此外，通過LFM測(cè)定計(jì)測(cè)摩擦力(水平力)F。根據(jù)垂直阻力N和摩擦力F，通過“μ =F/N”的算式計(jì)算出摩擦系數(shù)μ。其結(jié)果，實(shí)施例1的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為1.14。
[0211][無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度的計(jì)測(cè)]
[0212]通過上述AFM測(cè)定，計(jì)測(cè)出無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra。其結(jié)果，實(shí)施例1的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度為4.3nm。
[0213][表面壓力的測(cè)定]
[0214]利用制造出的無機(jī)纖維集合體制作評(píng)價(jià)樣本，并使用萬能試驗(yàn)機(jī)(INSTR0N公司制)，進(jìn)行了表面壓力的測(cè)定。
[0215]首先，利用制造出的無機(jī)纖維集合體，使用混合器對(duì)30g的纖維進(jìn)行了濕式開纖，使得其纖維長度成為0.1?5.0mm。
[0216]向上述開纖纖維加入6L水，并使用攪拌機(jī)進(jìn)行了攪拌。接著，加入10.0g的Lx-852 (日本Zeon公司制)作為有機(jī)粘結(jié)劑，加入1.0g的DISPERAL P2 (Sasol Japan株式會(huì)社)作為無機(jī)粘結(jié)劑，進(jìn)一步進(jìn)行攪拌。此后，加入PERC0L47(BASF公司制)為0.5%重量百分比的1g溶液作為凝聚劑并進(jìn)行攪拌，由此調(diào)制出混合液。
[0217]然后，向底面形成有過濾用的網(wǎng)格(網(wǎng)格尺寸:30個(gè)網(wǎng)格)的成形器中流入混合液后，使混合液中的水經(jīng)由網(wǎng)格脫水，由此制作出150_X 150mm大小的原料片。
[0218]進(jìn)而，從成形器中取出所獲得的原料片，使用壓力機(jī)將其壓縮為厚度8mm，同時(shí)在150°C下進(jìn)行加熱干燥，由此制作出抄漿片。
[0219]在將抄漿片切斷為25mmX 25mm的大小后，使用加熱爐在600°C下加熱I個(gè)小時(shí)，去除有機(jī)成分，由此制作出評(píng)價(jià)樣本。
[0220]為了通過萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮復(fù)原循環(huán)試驗(yàn)，將評(píng)價(jià)樣本放置于試驗(yàn)機(jī)，在室溫狀態(tài)下，以lmm/min的速度進(jìn)行壓縮，直到評(píng)價(jià)樣本的GBD變?yōu)?.38g/cm3為止。然后，以lmm/min的速度釋放，直到評(píng)價(jià)樣本的GBD變?yōu)?.33g/cm3為止。將該處理重復(fù)10個(gè)循環(huán)，最后測(cè)定GBD變?yōu)?.33g/cm3時(shí)的負(fù)荷。通過將所獲得的負(fù)荷除以評(píng)價(jià)樣本的面積來求出表面壓力(kPa)。
[0221]另外，評(píng)價(jià)樣本的體積密度(GBD:Gap Bulk Density:間隙體積密度)是通過“體積密度=評(píng)價(jià)樣本的重量/(評(píng)價(jià)樣本的面積X評(píng)價(jià)樣本的厚度)”求出的值。
[0222]如上求出的實(shí)施例1的無機(jī)纖維集合體的表面壓力為73.1kPa0
[0223][無機(jī)粒子的含量與表面壓力之間的關(guān)系]
[0224]測(cè)定使無機(jī)粒子附著于制造出的無機(jī)纖維集合體時(shí)的表面壓力，并研究無機(jī)粒子的含量與表面壓力之間的關(guān)系。
[0225]首先，利用制造出的無機(jī)纖維集合體制作4個(gè)評(píng)價(jià)樣本，以使無機(jī)粒子的含量(附著于無機(jī)纖維表面的無機(jī)粒子的量)為0%重量百分比、0.5%重量百分比、1.0%重量百分比、3.0%重量百分比的方式，將勃姆石粒子的DISPERAL P2 (Sasol Japan株式會(huì)社)浸入到各個(gè)評(píng)價(jià)樣本并使其干燥。
[0226]此后，通過與上述相同的方法，使用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定出評(píng)價(jià)樣本的表面壓力。其結(jié)果，無機(jī)粒子的含量為O %重量百分比、0.5%重量百分比、1.0 %重量百分比、3.0%重量百分比的情況下的表面壓力的值分別為73.lkPa、77.9kPa、75.8kPa、74.3kPa。
[0227](比較例I)
[0228]作為無機(jī)纖維，準(zhǔn)備Saffil公司的氧化鋁-二氧化硅纖維(商品名:M_Fil)。
[0229][無機(jī)纖維的表面觀察]
[0230]與實(shí)施例1同樣地，使用掃描型電子顯微鏡觀察了無機(jī)纖維的表面狀態(tài)。圖4示出了比較例I的無機(jī)纖維的SEM圖像。
[0231][無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)的計(jì)測(cè)]
[0232]通過與實(shí)施例1同樣的方法，計(jì)測(cè)出無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)。其結(jié)果，比較例I的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.39。
[0233]圖5示出了實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)。
[0234][無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度的計(jì)測(cè)]
[0235]通過與實(shí)施例1同樣的方法，計(jì)測(cè)出無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra。其結(jié)果，比較例I的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度為2.lnm。
[0236]圖6示出了實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度。
[0237][表面壓力的測(cè)定]
[0238]向Saffil公司的30g氧化鋁-二氧化硅纖維中加入6L /K，并使用攪拌機(jī)進(jìn)行了攪拌。接著，加入10.0g的Lx-852(日本Zeon公司制)作為有機(jī)粘結(jié)劑，進(jìn)一步進(jìn)行攪拌。然后，加入PERC0L47 (BASF公司制)為0.5%重量百分比的1g溶液作為凝聚劑并進(jìn)行攪拌，由此調(diào)制出混合液。
[0239]然后，向底面形成有過濾用的網(wǎng)格(網(wǎng)格尺寸:30個(gè)網(wǎng)格)的成形器中流入混合液后，使混合液中的水經(jīng)由網(wǎng)格脫水，由此制作出150_X 150mm大小的原料片。
[0240]進(jìn)而，從成形器中取出所獲得的原料片，使用壓力機(jī)將其壓縮為厚度6_，同時(shí)在150°C下進(jìn)行加熱干燥，由此制作出抄漿片。
[0241]在將抄漿片切斷為25mmX 25mm的大小后，使用加熱爐在600°C下加熱I個(gè)小時(shí)，去除有機(jī)成分，由此制作出評(píng)價(jià)樣本。
[0242]然后，通過與實(shí)施例1同樣的方法，測(cè)定出評(píng)價(jià)樣本的表面壓力。其結(jié)果，比較例I的無機(jī)纖維集合體的表面壓力為62.8kPa。
[0243]圖7示出了實(shí)施例1和比較例I的無機(jī)纖維集合體的表面壓力。
[0244]如圖3所示可知，在實(shí)施例1中，在無機(jī)纖維10的表面形成有凹凸。另一方面，如圖4所示可知，在比較例I中，無機(jī)纖維10’的表面平滑。此外，根據(jù)圖5和圖6可知，在實(shí)施例I中，無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上，無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度為3nm以上。進(jìn)而，根據(jù)圖7可知，無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)越大，表面壓力的值也越大。
[0245]圖8示出了無機(jī)粒子的含量與表面壓力之間的關(guān)系。在表面摩擦系數(shù)為0.5以上的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體中，當(dāng)相對(duì)于無機(jī)纖維的100%重量百分比，附著了0.01?1.0%重量百分比的無機(jī)粒子時(shí)，表面壓力的值增大，無機(jī)粒子的附著量處于0.5%重量百分比附近時(shí)表面壓力最大。另一方面可知，即使附著了 3.0%重量百分比的無機(jī)粒子，表面壓力的值也不會(huì)變得那么大。
[0246]本發(fā)明的無機(jī)纖維的必要構(gòu)成要件在于，使用掃描型探針顯微鏡計(jì)測(cè)出的無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上。本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法的必要構(gòu)成要件在于，在加熱工序中，將無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上而進(jìn)行了脫脂處理后，進(jìn)行燒制處理。本發(fā)明的保持密封材料的必要構(gòu)成要件在于，該保持密封材料由本發(fā)明的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成，或者由通過本發(fā)明的無機(jī)纖維集合體的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成。本發(fā)明的廢氣凈化裝置的必要構(gòu)成要件在于具有本發(fā)明的保持密封材料。
[0247]通過在上述必要構(gòu)成要件中適當(dāng)組合在本發(fā)明的詳細(xì)說明中詳述的各種結(jié)構(gòu)(例如，無機(jī)纖維的結(jié)構(gòu)、無機(jī)纖維集合體的制造條件、保持密封材料的結(jié)構(gòu)、保持密封材料的制造條件、廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)等)，能夠獲得期望的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種無機(jī)纖維，其構(gòu)成廢氣凈化裝置中使用的保持密封材料，所述無機(jī)纖維的特征在于， 使用掃描型探針顯微鏡計(jì)測(cè)出的所述無機(jī)纖維的表面摩擦系數(shù)為0.5以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無機(jī)纖維，其中， 所述無機(jī)纖維的表面算術(shù)平均粗糙度Ra為3nm以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無機(jī)纖維，其中， 所述無機(jī)纖維由氧化鋁纖維構(gòu)成。
4.一種無機(jī)纖維集合體的制造方法，所述無機(jī)纖維集合體由權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的無機(jī)纖維集合而成，所述無機(jī)纖維集合體的制造方法的特征在于，包含: 配置工序，將無機(jī)纖維前體片配置到加熱爐內(nèi)，其中，所述無機(jī)纖維前體片是使無機(jī)纖維前體集合成片狀而得到的；以及 加熱工序，在所述加熱爐內(nèi)對(duì)所述無機(jī)纖維前體片進(jìn)行加熱， 在所述加熱工序中，將所述無機(jī)纖維前體片的內(nèi)部中心處的片升溫速度設(shè)為30°C /分鐘以上而進(jìn)行了脫脂處理后，進(jìn)行燒制處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無機(jī)纖維集合體的制造方法，其中， 在所述加熱工序中，使用輸送機(jī)構(gòu)輸送所述無機(jī)纖維前體片并使其通過所述加熱爐內(nèi)，從而對(duì)所述無機(jī)纖維前體片連續(xù)進(jìn)行加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的無機(jī)纖維集合體的制造方法，其中， 在所述配置工序中，以所述加熱爐內(nèi)加熱產(chǎn)生的氣流與所述無機(jī)纖維前體片的表面接觸地吹過的方式，將所述無機(jī)纖維前體片配置到所述加熱爐內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4?6中任一項(xiàng)所述的無機(jī)纖維集合體的制造方法，其中， 所述無機(jī)纖維前體是通過對(duì)含有堿性氯化鋁、硅化合物、有機(jī)聚合物和水的紡絲液進(jìn)行紡絲而得到的。
8.一種保持密封材料，其用于廢氣凈化裝置，所述保持密封材料的特征在于， 所述保持密封材料由權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的無機(jī)纖維集合而成的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成，或者由通過權(quán)利要求4?7中任一項(xiàng)所述的制造方法制造出的無機(jī)纖維集合體構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的保持密封材料，其中， 所述保持密封材料還包含無機(jī)粒子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保持密封材料，其中， 相對(duì)于所述無機(jī)纖維的100%重量百分比，所述無機(jī)粒子的含量為0.01%重量百分比?3.0%重量百分比。
11.一種廢氣凈化裝置，其具有: 殼體； 廢氣處理體，其被收納于所述殼體；以及 保持密封材料，其被卷繞于所述廢氣處理體的周圍，且被配設(shè)在所述廢氣處理體與所述殼體之間， 所述廢氣凈化裝置的特征在于， 所述保持密封材料是權(quán)利要求8?10中任一項(xiàng)所述的保持密封材料。
【文檔編號(hào)】F01N3/28GK104279024SQ201410290755
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】西章人, 北村陽兒 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社