本發(fā)明涉及用于例如汽車等的排氣凈化用氣體處理裝置的處理結(jié)構(gòu)體的保持材料。

背景技術(shù)：

在汽車等車輛中，為了除去其發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中所含的一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物等有害成分，搭載有排氣凈化用氣體處理裝置。這樣的氣體處理裝置一般由被形成為筒狀的催化劑載體等處理結(jié)構(gòu)體、收納處理結(jié)構(gòu)體的金屬制的殼體、和安裝在處理結(jié)構(gòu)體并且介入安裝在處理結(jié)構(gòu)體與殼體的間隙的保持材料構(gòu)成。

對(duì)于介入安裝在處理結(jié)構(gòu)體與殼體的間隙的保持材料，要求兼?zhèn)洌喊踩乇３痔幚斫Y(jié)構(gòu)體的功能，從而在汽車行駛中不會(huì)由于振動(dòng)等而導(dǎo)致處理結(jié)構(gòu)體與殼體發(fā)生沖突遭破損；和密封功能，從而使得未凈化的排氣不會(huì)從處理結(jié)構(gòu)體與殼體的間隙泄露。為了安全地保持處理結(jié)構(gòu)體，需要以規(guī)定的表面壓力保持處理結(jié)構(gòu)體，但是由于重復(fù)地受到伴隨加熱的壓縮，而存在表面壓力下降的問(wèn)題。

例如，專利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)了組合二氧化硅纖維和氧化鋁溶膠而得到的表面壓力高的保持材料。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-148072號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供表面壓力高且能夠以良好的生產(chǎn)率進(jìn)行制造的保持材料以及使用該保持材料的氣體處理裝置。

本發(fā)明的發(fā)明者們經(jīng)過(guò)深入研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)以規(guī)定配合量包含規(guī)定分子量的聚丙烯酰胺和氧化鋁溶膠時(shí)，能夠得到表面壓力高且制造性良好的保持材料，從而完成了本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明，提供以下的保持材料和氣體處理裝置等。

1.一種保持材料，其中，

包含：

含有70重量％以上的氧化鋁成分的無(wú)機(jī)纖維；

表面帶負(fù)電的、聚丙烯酰胺以外的有機(jī)粘合劑；

氧化鋁溶膠；和

重均分子量為300萬(wàn)～600萬(wàn)的聚丙烯酰胺，

在將上述無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，上述氧化鋁溶膠的量為2～8重量份，

在將上述無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，上述聚丙烯酰胺的量為0.01～1.0重量份。

2.1所記載的保持材料，其中，以填充密度0.5g/cm³、縫隙開(kāi)放率12％進(jìn)行2500次重復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果，自初期開(kāi)放時(shí)表面壓力的表面壓力殘存率為24％以上。

3.1或2所記載的保持材料，其中，上述無(wú)機(jī)纖維的交點(diǎn)之中，氧化鋁溶膠以短徑500nm以上的塊附著的交點(diǎn)為15％以上。

4.一種保持材料的制造方法，其中，

以成為如下組成的方式混合并制備水性漿料，

將上述水性漿料脫水成形，制作濕潤(rùn)成形體，

將上述濕潤(rùn)成形體干燥，

其中，

上述水性漿料包含：

含有70重量％以上的氧化鋁成分的無(wú)機(jī)纖維；

表面帶負(fù)電的、聚丙烯酰胺以外的有機(jī)粘合劑；

氧化鋁溶膠；和

重均分子量為300萬(wàn)～600萬(wàn)的聚丙烯酰胺，

在將上述無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，上述氧化鋁溶膠的量為2～8重量份，

在將上述無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，上述聚丙烯酰胺的量為0.01～1.0重量份。

5.一種氣體處理裝置，其中，

具備：

被形成為筒狀的處理結(jié)構(gòu)體；

收納上述處理結(jié)構(gòu)體的殼體；和

介入安裝在上述處理結(jié)構(gòu)體與上述殼體的間隙的1～3中任一項(xiàng)所記載的保持材料。

6.5所記載的氣體處理裝置，其中，

上述處理結(jié)構(gòu)體為催化劑載體或排氣過(guò)濾器。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供表面壓力高且能夠以良好的生產(chǎn)率進(jìn)行制造的保持材料和使用該保持材料的氣體處理裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是表示安裝有本發(fā)明的一種實(shí)施方式的保持材料的氣體處理裝置的截面圖。

圖2是表示對(duì)實(shí)施例3所得到的保持材料測(cè)定表面壓力的結(jié)果的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的保持材料進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是示意地表示安裝有本發(fā)明的保持材料的氣體處理裝置的一種實(shí)施方式的截面圖。所圖示的氣體處理裝置10由被形成為筒狀的處理結(jié)構(gòu)體1、收納處理結(jié)構(gòu)體1的殼體2、和安裝在處理結(jié)構(gòu)體1且介入安裝在處理結(jié)構(gòu)體1與殼體2的間隙的保持材料3構(gòu)成。保持材料3通常為片狀，卷繞在處理結(jié)構(gòu)體1上，但也可以設(shè)計(jì)為筒狀。

氣體處理裝置10用于除去氣體中所含的有害物質(zhì)和/或顆粒。氣體處理裝置10為例如在汽車等車輛中除去從內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等)排出的排氣中所含的有害物質(zhì)和/或顆粒的排氣處理裝置。

具體而言，氣體處理裝置10為例如用于除去汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中所含的有害物質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器、或用于除去柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中所含的顆粒的dpf(柴油顆粒過(guò)濾器，dieselparticulatefilter)。

處理結(jié)構(gòu)體1為具有處理氣體的功能的結(jié)構(gòu)體。氣體處理裝置10為催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，處理結(jié)構(gòu)體1是催化劑載體，其具有用于凈化氣體的催化劑和載持該催化劑的載體。

另外，氣體處理裝置10為dpf時(shí)，處理結(jié)構(gòu)體1是具有捕獲該氣體中的該顆粒的過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)體。此時(shí)，處理結(jié)構(gòu)體1也可以包含催化劑。

殼體2例如為不銹鋼、鐵和鋁等的金屬制。殼體2也可以被劃分為多個(gè)部分。

保持材料3用于在殼體2內(nèi)保持處理結(jié)構(gòu)體1。即，保持材料3以被壓縮的狀態(tài)配置在處理結(jié)構(gòu)體1與殼體2的間隙中，由此，在該殼體2內(nèi)穩(wěn)定地保持該處理結(jié)構(gòu)體1。

本發(fā)明的保持材料包含：含有70重量％以上的氧化鋁成分的無(wú)機(jī)纖維；表面帶負(fù)電的、聚丙烯酰胺以外的有機(jī)粘合劑；氧化鋁溶膠；和重均分子量為300萬(wàn)～600萬(wàn)的聚丙烯酰胺。

本發(fā)明中使用的無(wú)機(jī)纖維通常含有70～100重量％的氧化鋁成分、0～30重量％的二氧化硅成分。優(yōu)選含有72～98重量％的氧化鋁成分、2～28重量％的二氧化硅成分。例如，可以使用含有90～98重量％的氧化鋁成分、2～10重量％的二氧化硅成分的無(wú)機(jī)纖維。

另外，優(yōu)選含有98重量％以上或100重量％(其中，包含不可避免的雜質(zhì))的氧化鋁成分和二氧化硅成分。

在將無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，氧化鋁溶膠的量為2～8重量份。優(yōu)選為2.5～7重量份、更優(yōu)選為3～6重量份。小于2重量份時(shí)，耐久后的表面壓力值得不到提高。超過(guò)8重量份時(shí)，存在卷繞時(shí)墊發(fā)生破裂的擔(dān)憂。另外，增加氧化鋁溶膠的量時(shí)，耐風(fēng)蝕性得到提高。

作為表面帶負(fù)電的、聚丙烯酰胺以外的有機(jī)粘合劑，可以使用公知的粘合劑，可以使用橡膠類、水溶性有機(jī)高分子化合物、熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂等。優(yōu)選為丙烯酸樹(shù)脂。作為丙烯酸樹(shù)脂的示例，可以列舉丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等的均聚物和共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。

在將無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，有機(jī)粘合劑的量通常為0.01～20重量份。優(yōu)選為0.1～15重量份、更優(yōu)選為2～12重量份、特別優(yōu)選為5～11重量份。包含大量有機(jī)粘合劑時(shí)，雖然對(duì)催化劑載體的卷繞性得到提高，但是在有機(jī)粘合劑分解時(shí)，容易因有機(jī)粘合劑的碳化而引起表面壓力的下降。

本發(fā)明中使用的聚丙烯酰胺的重均分子量為300萬(wàn)～600萬(wàn)，例如為400萬(wàn)～500萬(wàn)。小于300萬(wàn)時(shí)，有無(wú)法賦予粘合力的擔(dān)憂。超過(guò)600萬(wàn)時(shí)，有制造性變差的擔(dān)憂。

在將無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，聚丙烯酰胺的量為0.01～1.0重量份。優(yōu)選為0.05～0.8重量份、更優(yōu)選為0.1～0.5重量份。小于0.01重量份時(shí)，有凝聚效果下降而無(wú)法賦予粘合力的擔(dān)憂。超過(guò)1.0重量份時(shí)，電荷的平衡被破壞，凝聚效果反而下降，從而有無(wú)法賦予粘合力的擔(dān)憂。

本發(fā)明的保持材料中，除了包含無(wú)機(jī)纖維、氧化鋁溶膠、聚丙烯酰胺、和有機(jī)粘合劑以外，還能夠包含紙漿等的有機(jī)纖維、蛭石等的膨脹材料等。本發(fā)明的保持材料中無(wú)需包含淀粉。

本發(fā)明的保持材料中包含的無(wú)機(jī)纖維、氧化鋁溶膠、聚丙烯酰胺、和有機(jī)粘合劑的合計(jì)含量可以是90重量％以上、95重量％以上、或98重量％以上或100重量％(包含不可避免的雜質(zhì))。本發(fā)明的保持材料例如可以通過(guò)燒成而使有機(jī)粘合劑燒盡。

在本發(fā)明中，對(duì)保持材料的厚度沒(méi)有限定，通常為6mm～20mm。對(duì)于密度沒(méi)有限定，通常為0.10g/cm³～0.25g/cm³。

本發(fā)明的保持材料優(yōu)選為，以填充密度0.5g/cm³、縫隙開(kāi)放率(gap開(kāi)放率)12％進(jìn)行2500次重復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果，自初期開(kāi)放時(shí)表面壓力的表面壓力殘存率為24％以上，更優(yōu)選為26％以上。

在保持材料中，無(wú)機(jī)纖維互相纏繞，在纖維的周圍以及交點(diǎn)附著有氧化鋁溶膠。優(yōu)選在無(wú)機(jī)纖維的交點(diǎn)之中，氧化鋁溶膠以短徑500nm以上的塊附著的交點(diǎn)為15％以上。該交點(diǎn)比例大時(shí)，有表面壓力殘存率變高的傾向。該交點(diǎn)比例更優(yōu)選為20％以上。

對(duì)于本發(fā)明的保持材料的制造方法沒(méi)有限制，例如可以采用如下的方法。

將水、上述無(wú)機(jī)纖維、有機(jī)粘合劑、氧化鋁溶膠和聚丙烯酰胺混合，制備水性漿料。將該水性漿料脫水成形，制作濕潤(rùn)成形體。之后，將濕潤(rùn)成形體干燥，得到保持材料。

在制備水性漿料時(shí)，在將無(wú)機(jī)纖維計(jì)為100重量份時(shí)，將氧化鋁溶膠的量設(shè)為2～8重量份，并將聚丙烯酰胺的量設(shè)為0.01～1.0重量份。

實(shí)施例

以下，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于該實(shí)施例。

實(shí)施例1，2

(1)保持體的制造

將氧化鋁纖維(96.0重量％的al2o3成分和4.0重量％的sio2成分)、丙烯酸樹(shù)脂(丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物)(有機(jī)粘合劑)、氧化鋁溶膠和聚丙烯酰胺a(重均分子量(分子量)450萬(wàn))分散在水中，制備水性漿料。將各成分的配合量示于表1中。表中所示的配合量是將氧化鋁纖維計(jì)為100重量份時(shí)的重量份。

接著，使水性漿料流入到具有金屬絲網(wǎng)的脫水成形模中，進(jìn)行脫水成形，得到氧化鋁纖維制濕潤(rùn)成形體。進(jìn)一步，一邊對(duì)濕潤(rùn)成形體進(jìn)行壓縮、一邊以100℃進(jìn)行干燥，從而得到保持體。密度為0.165g/cm³。

此外，重均分子量是通過(guò)使用hlc-8120作為柱、以流速1ml/分鐘、利用gpc法進(jìn)行測(cè)定的。

(2)保持體的評(píng)價(jià)

通過(guò)以下方法評(píng)價(jià)保持體的特性。

(i)凝聚狀態(tài)

通過(guò)目視觀察凝聚狀態(tài)。凝聚狀態(tài)為蓬松的凝聚時(shí)，物性穩(wěn)定，因而優(yōu)選。

(ii)表面平滑性

通過(guò)目視觀察表面平滑性。表面平滑時(shí)，不容易在卷繞時(shí)以表面的凹凸為基點(diǎn)在墊發(fā)生破裂、裂紋，因而優(yōu)選。將卷繞時(shí)墊上沒(méi)有破裂、裂紋的例記為良好(○)，將卷繞時(shí)以表面凹凸部為起點(diǎn)在墊上發(fā)生破裂、裂紋的例記為差(×)。

(iii)制造性

將凝聚劑投入到以300rpm攪拌的10℃的水中，使其成為0.5％濃度，測(cè)量到完全溶解為止的時(shí)間。將在1小時(shí)以內(nèi)溶解的例記為良好(○)，溶解需要1小時(shí)以上時(shí)記為差(×)。

(iv)表面壓力殘存率

通過(guò)以下方法測(cè)定表面壓力殘存率。

表面壓力的測(cè)定使用島津株式會(huì)社制的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)autograph進(jìn)行。將壓縮夾具的圓盤(直徑100mm、厚度25mm)安裝在上下，將上下壓盤的間隔成為10mm的位置設(shè)為零點(diǎn)。接著，將上述制作的墊配置在下壓盤，從零點(diǎn)位置以10mm/分鐘的壓縮速度將墊以成為0.5g/cm³的填充密度的方式壓縮后、開(kāi)放至12％(填充密度0.446g/cm³)的開(kāi)放率為止，并將此操作重復(fù)2500循環(huán)后，進(jìn)行測(cè)定。此時(shí)得到的就是自初期開(kāi)放時(shí)表面壓力的第2500循環(huán)次的開(kāi)放時(shí)表面壓力的表面壓力殘存率。

(v)卷繞性

將保持材料卷繞在直徑70mm的催化劑載體上，觀察卷繞性。墊上沒(méi)有破裂、裂紋時(shí)，記為良好(○)；墊發(fā)生了破裂、裂紋時(shí)，記為差(×)。

(vi)交點(diǎn)比例

利用顯微鏡觀察，測(cè)定無(wú)機(jī)纖維的交點(diǎn)之中，氧化鋁溶膠無(wú)機(jī)粘合劑以短徑500nm以上的塊附著的交點(diǎn)的交點(diǎn)比例。

比較例1～5

按照表1所示的成分和配合量，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行操作，制造保持體，進(jìn)行評(píng)價(jià)。將結(jié)果示于表1中。

此外，比較例4中，作為凝聚劑，使用重均分子量為900萬(wàn)的聚丙烯酰胺b。

實(shí)施例3

對(duì)于實(shí)施例1中使用的氧化鋁纖維100重量份、丙烯酸樹(shù)脂10重量份、聚丙烯酰胺a0.3重量份，將氧化鋁溶膠的量從0.5重量份改變?yōu)?.5重量份，與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行操作，制造保持材料。與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行操作，測(cè)定2500次后的開(kāi)放時(shí)表面壓力。將結(jié)果示于圖2中。

產(chǎn)業(yè)上的利用的可能性

本發(fā)明的保持材料能夠用于汽車等的排氣凈化用氣體處理裝置等中。

以上詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式和/或?qū)嵤├膸追N，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新穎的啟示和效果的情況下，對(duì)這些作為例示的實(shí)施方式和/或?qū)嵤├砑佣喾N變更是容易的。因此，這些多種變更包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

在此援用該說(shuō)明書所記載的文獻(xiàn)和成為本申請(qǐng)的巴黎公約優(yōu)先權(quán)的基礎(chǔ)的日本申請(qǐng)說(shuō)明書的內(nèi)容的全部。