JP5805096B2 - 不織布マット及び不織布マットを有する汚染防止装置 - Google Patents

Description

ガソリンエンジン用触媒コンバータなどの汚染防止装置は、３０年間にわたって知られている。ここ数年間のディーゼル車に関するより厳格な規制によって、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ’ｓ）、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ’ｓ）及び選択的触媒低減装置（ＳＣＲ’ｓ）を含む他の汚染防止装置の使用が急速に増加した。汚染防止装置は、典型的には、弾力的で可撓性のある実装マットによってケーシング内にしっかりと実装された汚染防止要素を有する金属製ハウジング又はケーシングを備える。ディーゼル酸化コンバータを含む触媒コンバータは、モノリシック構造体に通常はコーティングされる触媒を含有する。金属モノリスも知られているが、モノリシック構造体は典型的にはセラミックである。ガソリンエンジン中の触媒は、一酸化炭素及び炭化水素を酸化させ、窒素酸化物を還元して、大気汚染を抑制する。ディーゼル用酸化触媒は、すす粒子の可溶性有機成分、並びに存在するあらゆる一酸化炭素を酸化する。

ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップは典型的にウォールフロー型（wall flow）フィルタであり、典型的に多孔性結晶構造のセラミック材料から作製されるハニカム状のモノリシック構造を有する。ハニカム状構造の交互セルは、通常、排気ガスが１つのセルに入り、１つのセルの多孔質壁を強制的に通過させられ、隣接するセルを通って構造体から出て行くように埋め込まれる。この方法で、ディーゼル排気に存在する小さなすす粒子が回収される。時々、排気ガスの温度がすす粒子の焼却温度を超えて上昇し、そのためすす粒子が燃焼される。このプロセスは「再生（regeneration）」と称されている。

選択的触媒還元装置は、構造及び機能において触媒コンバータと類似している（即ち、ＮＯｘを還元する）。気体又は液体還元剤（一般にアンモニア又は尿素）が選択的触媒還元装置モノリスに到達する前に、気体又は液体還元剤（一般にアンモニア又は尿素）が排気ガスに添加される。この混合ガスは、ＮＯｘ排出物とアンモニア又は尿素との間に反応を誘起する。この反応が、ＮＯｘ排出物を純窒素及び酸素に変換する。

汚染防止装置内で使用されるモノリス、特にセラミック汚染防止モノリスは脆く、振動又は衝撃による損傷及び破損を受け易い。セラミックスモノリスは、概して、それらを収容する金属製ハウジングより一桁低い熱膨張係数を有する。このことは、汚染防止装置が加熱されるにつれて、ハウジングの内側周辺壁とモノリスの外側壁との間の隙間が増大することを意味する。金属製ハウジングが、マットの断熱効果により、より小さい温度変化を経るにもかかわらず、金属製ハウジングの熱膨張係数がより高いことによって、ハウジングはセラミックスモノリスの膨張よりも速く、より大きい周辺サイズに膨張する。そのような温度サイクリングは、汚染防止装置の耐用期間及び使用の間に何百回となく発生する。

道路の衝撃及び振動によるセラミックスモノリスへの損傷を避け、熱膨張の差を補い、モノリスと金属ハウジングとの間を排気ガスが通過する（これにより触媒を迂回する）ことを防ぐために、セラミックスモノリスと金属ハウジングとの間に実装マットが配置される。これらのマットは、モノリスを所望の温度範囲にわたって定位置に保持するのに十分な圧力を及ぼすが、セラミックスモノリスを損傷させるほどの圧力ではない。既知の汚染防止実装マットとしては、無機（例えば、セラミック）繊維、並びに有機及び／又は無機結合剤からなる膨張性及び非膨張性シート材料が挙げられる。セラミックモノリスを定置する又は挿入する及び金属ハウジング内に材料を取り付けるプロセスはキャニングとも呼ばれ、膨張シート又はセラミックマットをモノリスの周りに巻き、巻かれたモノリスをハウジングの中に挿入するようなプロセスを包含する。

比較的低温用途（例えば、ディーゼル微粒子フィルタ）では、典型的な有機成分含有量（９％以上）は、通常、マットの物理的特性に悪影響をもたらす（例えば、硬化又は弾力性の低下が原因である）。総有機成分含有量の低減は、典型的には、低温（典型的には３５０℃以下）における実装マットの性能の増加をもたらすが、マットの内部強度に悪影響を与えて、キャニングプロセス中にマットの剪断を引き起こす可能性がある。

本開示は、略対向した第１及び第２の主表面と、略対向した第１及び第２の縁部に関する長さと、少なくとも３５ｍｍ（一部の実施形態では、少なくとも４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍ、９０ｍｍ、１００ｍｍ、又は更に少なくとも１５０ｍｍ；一部の実施形態では、１００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内）の幅と、を有する不織布層を記載し、該織布層は、無機繊維（例えば、耐火セラミック繊維、多結晶性セラミック繊維、及び／又は生体溶解繊維等）を含み、不織布層の総重量に基づいて７重量パーセント以下（一部の実施形態では、６、５、４、３、２重量パーセント以下、又は１重量パーセント以下；一部の実施形態では、ゼロ）の結合剤含有量を有し、かつ縫い目を有し、この縫い目は、
（ａ）少なくとも１本（任意に２本、３本、４本、又はそれ以上）のジグザグの縫い線であって、ジグザグ縫い目は不織布層の第１及び第２の縁部のそれぞれの少なくとも１０ｍｍ（一部の実施形態では、９ｍｍ、８ｍｍ、７ｍｍ、６ｍｍ、又は更に５ｍｍ；５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内）以内に延在し、
（ｂ）少なくとも２本（任意に３本、４本、又はそれ以上）の縫い線であって、第１の縫い線は第１の縁部から５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内（一部の実施形態では、５ｍｍ〜２５ｍｍ、５ｍｍ〜２０ｍｍ、５ｍｍ〜１５ｍｍ、又は更に５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内）にあり、第２の縫い線は第２の縁部から５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内（一部の実施形態では、５ｍｍ〜２５ｍｍ、５ｍｍ〜２０ｍｍ、５ｍｍ〜１５ｍｍ、又は更に５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内）にある、縫い線の少なくとも一方である。

本明細書に記載の不織布層及びマットは、例えば、汚染防止装置において有用である。例示的な汚染防止装置は、本明細書に記載する不織布層又はマットを使用してケーシング内に取り付けられる汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ、又は選択的触媒低減エレメント）を備える。一部の好ましい実施形態では、縫い目の存在は、不織布層が汚染防止要素に巻き付けられ、汚染防止装置の管状金属シェル（ケーシング）に挿入されるときに、不織布層の第１及び第２の主表面の剪断力を低減する又は防止する。

別の態様では、本開示は、第１及び第２の略対向した主表面と、第１及び第２の略対向した縁部に関する長さと、幅とを有する不織布層を含むマットを使用してケーシング内に取り付けられる汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ、又は選択的触媒還元要素）を備える汚染防止装置を記載し、該不織布層は、無機繊維（例えば、耐火セラミック繊維、多結晶性セラミック繊維、及び／又は生体溶解繊維等）を含み、かつ、不織布層の総重量に基づいて７重量パーセント以下（一部の実施形態では、６、５、４、３、２重量パーセント以下、又は１重量パーセント以下；一部の実施形態では、ゼロ）の結合剤含有量を有し、層の長さに沿って少なくとも１本（任意の２本、３本、４本又はそれ以上）の縫い線が存在し、縫い目の存在は、不織布層が汚染防止要素に巻き付けられかつケーシングに挿入されるときに、不織布層の第１及び第２の表面の剪断力を（一部の実施形態では、少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は更に少なくとも５０パーセントだけ）少なくとも低減する。

マット及び／又は不織布層のその他の任意の特徴は、前節に記載されたマット及び不織布層に関して本明細書において記載される通りである。

本明細書に記載の不織布層の実施形態の有利な点は、不織布層の第１の主表面と第２の主表面との間の剪断力の量を最小限に抑えた状態で、結合剤含有量の少ない実装マットを管状シェルに挿入する能力を含むことができる。顕著な量の剪断力は、部品表面積等の減少等に起因して、浸食の問題、汚染防止装置の目詰まり、耐久性能の問題につながる恐れがある。

本明細書に記載の例示的な不織布層の上面図。 本明細書に記載の例示的な不織布層の上面図。 本明細書に記載の例示的な不織布層の上面図。 本明細書に記載の例示的な不織布層を有する本明細書に記載の例示的な汚染防止装置の部分的に開いた斜視図。 汚染防止装置のケーシングの中への汚染防止要素及び例示的な実装マットの据え付けを示す斜視図。 汚染防止装置のケーシングの内部の汚染防止要素及び例示的な実装マットの断面図。

図１を参照すると、例示的な層１０は、縁部１２及び１３と、舌状部１４と、溝１５と、縫い目１６及び１７と、を有する。

図２を参照すると、例示的な層２０は、縁部２２及び２３と、舌状部２４と、溝２５と、縫い目２６、２７、及び２８と、を有する。

図３を参照すると、例示的な層３０は、縁部３２及び３３と、舌状部３４と、溝３５と、縫い目３６と、を有する。

図４を参照すると、汚染防止装置４０は、概ね切頭円錐型の吸気口端４２と出口端４３と、をそれぞれ有する金属製ケーシング４１を備える。ケーシング４１内には、本開示による例示的な不織布層４５によって囲まれている汚染防止要素４４が配置されている。不織布層４５は、ケーシング４１内のモノリス要素４４をきつくであるが、弾性的に支持及び保持する働きをし、汚染防止要素ケーシング４４の間の隙間を封止して、排気ガスが汚染防止要素４４を迂回するのを防止する又は低減する（好ましくは、最小限に抑える）。

本明細書で使用されるとき「繊維」は、少なくとも５マイクロメートルの長さ、及び少なくとも３：１のアスペクト比（即ち、直径に対する長さ）を有する。

例示的な有用な無機繊維としては、様々な酸化物、例えばシリケート、アルミネート、アルミノ−シリカ化合物、ジルコン、生体溶解性組成物（例えば、ケイ酸カルシウムマグネシウム、及びケイ酸マグネシウム）、ガラス組成物（例えば、Ｓ−ガラス及びＥ−ガラス）、非晶質、結晶質、及び部分結晶質組成物、並びに鉱物繊維（玄武岩）、鉱物綿、並びに組み合わせ、加えて炭化物（例えば、炭化ケイ素及び炭化ケイ素）、窒化物（例えば、窒化ケイ素及び窒化ホウ素）、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。

一部の実施形態では、無機繊維層は、軟化点を有し、無機繊維の総重量に基づいて、合計９５重量パーセント以下のＳｉＯ_２（存在する場合）及びＡｌ_２Ｏ_３（存在する場合）を含む、ガラス（即ち、非晶質材料（即ち、いかなる長周期結晶構造も持たない融解相及び／又は蒸気相から得られる材料））を含み、ガラスは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８−９３（２００８）（その開示が参照により本明細書に組み込まれる）により決定され、少なくとも４００℃である軟化点を有する。

例示的なケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維には、Ｅ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス繊維、Ｓ−２ガラス繊維、Ｒ−ガラス繊維、及びそれらの混合物が挙げられる。Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス及びＳ−２ガラスは、例えば、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ Ｙａｒｎｓ，ＬＬＣ（Ａｉｋｅｎ，ＳＣ）から市販されている。Ｒ−ガラスは、例えば、Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｖｅｔｒｏｔｅｘ（Ｃｈａｍｂｅｒｙ，Ｆｒａｎｃｅ）から市販されている。

一部の実施形態では、無機繊維層は、耐火セラミック繊維（例えば、アルミノケイ酸繊維（焼きなまされた非晶質アルミノケイ酸繊維など）、アルミナ繊維、シリカ繊維、及び玄武岩繊維）を含む。耐火セラミック繊維に関連して「耐火」とは、焼成カオリン粘土又はアルミナ及びシリカの混合物を融解し、吹き込み、又は紡糸することにより製造された非晶質人工無機材料を指す。他の酸化物、例えばジルコニア、チタニア、マグネシア、酸化鉄、酸化カルシウム、及びアルカリ類も存在してもよい。耐火性材料のＳｉＯ_２含量は２０重量パーセントを超え、Ａｌ_２Ｏ_３は２０重量％を超え、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３は、合計で少なくとも９５％の無機材料を含む。任意に、熱処理により、耐火セラミック繊維を部分的に又は完全に結晶化してもよい。例示的なアルミノケイ酸非晶質耐火セラミック繊維には、ブローン又は紡糸非晶質耐火セラミック繊維（例えば、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ）から商品名「ＫＡＯＷＯＯＬ」及び「ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ」で市販、及びＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ（ＮＹ）から商品名「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」で市販）が挙げられる。

一部の実施形態では、無機繊維層は、多結晶性セラミック繊維（例えば、Ｓａｆｆｉｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ（Ｃｈｅｌｓｅａ，ＭＩ）から商品名「ＳＡＦＦＩＬ」で、及びＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．（Ｃｈｅｓａｐｅａｋｅ，ＶＡ）から商品名「ＭＡＦＴＥＣ」で市販されるものなど）を含む。

一部の実施形態では、無機繊維層は、生体溶解性繊維（例えば、ケイ酸マグネシウム繊維又はケイ酸カルシウムマグネシウム繊維のうち少なくとも１つ）を含む。

本明細書で使用する時、「生体溶解性無機繊維」は、生理学的媒質又はシミュレートした生理学的媒質内で分解性の無機繊維を指す。生理学的媒質は、動物又は人間の肺などの気道内に典型的に見出される体液を指すが、これらに限定されない。例示的な生体溶解性無機繊維として、ケイ素、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物からなるもの（ケイ酸カルシウムマグネシウム繊維など）が挙げられる。これらのタイプの繊維は、典型的に、ケイ酸カルシウムマグネシウム繊維、及びケイ酸マグネシウムと呼ばれる。

生体溶解繊維は、例えば、Ｕｎｉｆｒａｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ，ＮＹ）から商標名「ＩＳＯＦＲＡＸ」及び「ＩＮＳＵＬＦＲＡＸ」で、Ｎｕｔｅｃ Ｆｉｂｅｒａｔｅｃ（Ｍｏｎｔｅｒｒｅｙ，Ｍｅｘｉｃｏ）から商標名「ＳＵＰＥＲＭＡＧ １２００」で、及びＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ）から商標名「ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ」で市販されている。「ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７」生体溶解繊維は、例えば、６０〜７０重量％のＳｉＯ_２と、２５〜３５重量％のＣａＯ、４〜７重量％のＭｇＯと、微量のＡｌ_２Ｏ_３と、を含有している。

本明細書で使用されるとき、用語「熱処理シリカ繊維」は、少なくとも９５重量パーセントのＳｉＯ_２を含む無機繊維を指し、この繊維は、少なくとも５分間の熱処理時間中に少なくとも４００℃の熱処理温度に暴露されている。

例示的な熱処理シリカ含有量の高い繊維は、例えば、Ｈｉｔｃｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｇａｒｄｅｎａ，ＣＡ）から商品名「ＲＥＦＲＡＳＩＬ」で市販されている。例えば、「ＲＥＦＲＡＳＩＬ Ｆ１００」繊維は、約９６〜約９９重量パーセントのＳｉＯ_２を含有している。

玄武岩繊維は、鉱物玄武岩から形成される。玄武岩は、殆どの国で見出すことができる硬く緻密な火山岩である。玄武岩を粉砕し、洗浄し、溶融し、白金ロジウム押し出しブッシングに送り込んで、連続フィラメントを形成する。繊維は鉱物由来であるので、繊維の組成は変化し得るが、一般に、約４５〜約５５重量％のＳｉＯ_２、約２〜約６重量％のアルカリ、約０．５〜約２重量％のＴｉＯ_２、約５〜約１４重量％のＦｅＯ、約５〜約１２重量％のＭｇＯ、少なくとも約１４重量％のＡｌ_２Ｏ_３、及び多くの場合、大体約１０重量％のＣａＯの組成を有する。

一部の実施形態では、本明細書に記載の不織布層は、不織布層の重量に基づき、最大７（又はそれ以上）重量パーセントの量の有機結合剤を更に含有する。不織布層又は不織布層を含む多層マットが、汚染防止装置内で典型的に遭遇するような高温で使用されるとき、有機結合剤は、典型的には焼いて除去される。

本明細書に記載の不織布層は、当該技術分野において公知の、例えば湿式（典型的にはウェットレイド）又は乾式（典型的にはドライレイド）プロセスを用いて製造されてもよい。任意に、本明細書に記載の不織布層を熱処理してもよい。典型的には、不織布層は、１００ｍｍ〜４００ｍｍの範囲内の幅を有する。

一部の実施形態では、無機繊維はショットを含まないか、又は非常に少量（例えば、繊維の総重量に基づいて１重量％未満）のショットを含有し、一方、別の実施形態では、ショット含量は繊維の総重量に基づいて５０重量％を超えてもよい。

好適な縫製糸は、本開示を検討した後に当業者には明らかになるであろう。縫製用の例示的な糸としては、ポリエステル又はナイロン糸の少なくとも一方を含むものが挙げられるが、その他の糸組成物もまた有用であり得る。例示的な糸テックスとして、例えば、３００、２００、１２５、１００、又は５０が挙げられるが、その他の糸テックスもまた有用であり得る。

無機糸又は高温糸、並びに、部品の厚さを貫通して縫うのに十分な強度を有し、セラミック繊維などの無機繊維及びバーミキュライトなどの無機粒子を縫うのに十分な強度を有する任意の糸もまた使用することができる。有機糸は、典型的には、使用中に高温に暴露されると分解し、また典型的には、実装マット保持性能に影響を与えないので、有機糸が好ましい。

所望により、本明細書に記載する不織布層は、ニードルパンチされる（即ち、例えば、有刺針（barbed needle）によるマットの多数の完全又は部分的（いくつかの実施形態では、完全）穿通により提供される繊維の物理的絡み合いが存在する場合）。不織布マットは、従来のニードルパンチング装置を用いてニードルパンチできる。

所望により、不織布層又は本明細書に記載のマットの別の層は、非膨張性又は膨張性であり得る（即ち、膨張性材料を含む（例えば、バーミキュライトを含む））。一部の実施形態では、マットが非膨張性（即ち、膨張性材料を含まない（例えば、バーミキュライトを含まない））ことが好ましい。膨張性材料は、不織布層の中に及び／又は１つ以上の独立した層として存在し得る。本明細書で使用するとき、「非膨張性」とは、同一条件下で１０パーセント未満の厚さの自由膨張を呈する材料を指す。一部の非膨張性材料は、加熱されると、８パーセント未満、６パーセント未満、４パーセント未満、２パーセント未満、又は１パーセント未満で膨張する。

膨張性層は、少なくとも１つの種類の膨張性材料を含む。膨張性層としては、更に無機繊維、有機結合剤、可塑剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、ラテックス凝固剤、殺真菌剤、充填剤材料、無機結合剤、及び有機繊維を挙げることができる。

例示的な膨張性材料としては、非膨張性バーミキュライト、ハイドロ黒雲母、米国特許第３，００１，５７１号（Ｈａｔｃｈ）に記載されているような水膨潤性合成テトラケイ酸フッ素系雲母、米国特許第４，５２１，３３３号（Ｇｒａｈａｍら）に記載されているようなアルカリ金属ケイ酸塩顆粒、膨張性グラファイト、又はその組み合わせが挙げられる。アルカリ性金属シリケート顆粒は、例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商品名「ＥＸＰＡＮＴＲＯＬ ４ＢＷ」で市販されている。膨張性グラファイトは、例えば、ＵＣＡＲ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から商品名「ＧＲＡＦＯＩＬ ＧＲＡＤＥ ３３８−５０」で市販されている。非膨張性バーミキュライトは、例えば、Ｃｏｍｅｔａｌｓ Ｉｎｃ．（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から市販されている。用途によっては、膨張性材料は、非膨張性バーミキュライト、膨張性グラファイト又はそれらの組み合わせから選択される。バーミキュライトは、例えばニ水素リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム又は当該技術分野において既知の他の可溶性塩等の塩で処理されてよい。

膨張性層は、多くの場合、膨張性層の重量に基づき、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、又は少なくとも６０重量パーセントの膨張性材料を含有する。膨張性層によっては、層は、無機繊維がなくてもよい。他の膨張性層において、層は、無機繊維及び有機繊維がなくてもよい。更に他の膨張性層において、層は、膨張性層の重量に基づき、５〜約８５重量パーセントの膨張性材料及び２０重量パーセント未満の有機結合剤を含有する。無機繊維は、幾つかの膨張性層内に含まれる。

例示的な膨張性層は、例えば、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商標名「ＩＮＴＥＲＡＭ ５５０」「ＩＮＴＥＲＡＭ ７００」、及び「ＩＮＴＥＲＡＭ ８００」で市販されている。こうした層は、通常、約０．４ｇ／ｃｍ^３〜約０．７ｇ／ｃｍ^３の嵩密度、及び約１０５０ｇ／ｍ^２〜約８１４０ｇ／ｍ^２の単位面積当たりの重量を有する。

膨張性層を含む本明細書に記載のマットの一部の実施形態では、不織布層はガラス繊維を含有し、膨張性層はバーミキュライトを含有する。

任意に、縁部保護材を本明細書に記載のマットに添加してもよい。縁部保護材は、例えば、米国特許第５，００８，０８６号（Ｍｅｒｒｙ）（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるような、縁部周囲に巻かれたステンレス鋼線材であり得る。他の好適な縁部保護材として、例えば、米国特許第４，１５６，５３３号（Ｃｌｏｓｅら）（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるような、編み組みされた、又はロープ様のガラス、セラミック、又は金属繊維が挙げられる。縁部保護材は、例えば、欧州特許第６３９ ７０１（Ａ２）号（Ｈｏｗｏｒｔｈ ｅｔ ａｌ．）（１９９５年２月２２日発行）、ＥＰ ６３９ ７０２ Ａ２（Ｈｏｗｏｒｔｈ ｅｔ ａｌ．）（１９９５年２月２２日発行）、及びＥＰ ６３９ ７００ Ａ２（Ｓｔｒｏｏｍ ｅｔ ａｌ．）（１９９５年２月２２日発行）に記載のようなガラス微粒子を有する組成物から形成されることもでき、当該特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる。他の例示的な縁部保護材は、例えば、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ２００８１５６９４２（２００８年１２月２４日発行）に記載されており、当該特許の開示は参照により本明細書に組み込まれる。

特定の層の厚さは、特定の用途に応じて可変であり得る。典型的には、不織布層は、３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の平均厚さを有するが、この範囲以外の厚さもまた有用であり得る。一部の実施形態では、膨張性層（存在する場合）の厚さは、各不織布層の厚さ以下である。

典型的には、不織布層は、１０００ｇ／ｍ^２〜７０００ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量を有するが、この範囲以外の坪量もまた有用であり得る。

典型的には、不織布層は、０．０５ｇ／ｃｍ^３〜０．３ｇ／ｃｍ^３の範囲内の製造時の嵩密度を有するが、この範囲以外の製造時の嵩密度もまた有用であり得る。

本明細書に記載の不織布層及びマットは、５００℃超で加熱する前の出来上がった状態では、状況に応じ、不織布又はマットの総重量に基づいて７（一部の実施形態では、６、５、４、３、２、１以下、又は更にはゼロ）重量パーセント以下の有機材料を含有する。

不織布層は、例えば、汚染防止装置用の実装マットとして使用されることができ、又は、他の層（例えば、１つ以上の他の不織布層、無機繊維及び／又は膨張性層を含む層）を更に含むことができる。汚染防止装置の金属製ケーシングは、ステンレス鋼などを含む、そのような用途のために当該技術分野で既知の材料で作製することができる。

本明細書に記載の実装マットを実装することができる代表的な汚染防止要素には、ガソリン汚染防止要素及びディーゼル汚染防止要素が挙げられる。汚染防止要素は、触媒コンバータ若しくは微粒子フィルタ、又はトラップであってもよい。触媒コンバータは、触媒を含有し、それは典型的に、金属ハウジング内で実装されるモノシリック構造体上にコーティングされる。触媒は典型的に、必要な温度で、動作可能かつ効果的であるように適合される。例えば、ガソリンエンジンで使用する場合、触媒コンバータは４００℃〜９５０℃の範囲内の温度で一般に有効である必要性がある一方、ディーゼルエンジンの場合は、より低温（一般に、３５０℃以下）が一般的である。金属モノリスが使用される場合もあるが、モノリシック構造体は、典型的にはセラミックスである。触媒は、大気汚染を抑制するために、排出ガス中の一酸化炭素及び炭化水素を酸化させ、窒素酸化物を還元する。ガソリンエンジンでは、これらの汚染物質の３つ全ては、いわゆる「三元コンバータ」内で同時に反応することができるが、殆どのディーゼルエンジンは、ディーゼル酸化触媒コンバータしか備え付けられていない。窒素酸化物を還元するための触媒コンバータは、概して、別の触媒コンバータからなる。ガソリンエンジンで使用する汚染防止要素の例としては、例えばＣｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ又はＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，ＬＴＤ．（名古屋、日本）から市販されている菫青石から形成されたもの、又は、例えばＥｍｉｔｅｃ（Ｌｏｈｍａｒ、ドイツ）から市販されている金属モノリスが挙げられる。

好適な選択接触還元要素は、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）から入手可能である。

ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップは典型的にウォールフロー型（wall flow）フィルタであり、典型的に多孔性結晶構造のセラミック材料から作製されるハニカム状のモノリシック構造を有する。ハニカム状構造の交互セルは、通常、排気ガスが１つのセルに入り、１つのセルの多孔質壁を強制的に通過させられ、隣接するセルを通って構造体から出て行くように埋め込まれる。この方法で、ディーゼル排気ガスに存在する小さなすす粒子が回収される。菫青石から形成されている好適なディーゼル微粒子フィルタは、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．及びＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。炭化ケイ素から形成されているディーゼル微粒子フィルタは、例えば、Ｉｂｉｄｅｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎから市販されており、例えば２００２年２月１２日公開のＪＰ ２００２０４７０７０Ａ号に記載されている。

本発明の目的及び利点について以下の実施例によって更に説明するが、これらの実施例において記載した特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に限定するものと解釈されるべきではない。部及びパーセンテージは全て、特に明記しない限り、重量による。

比較例Ａ
膨張性材料（４０００ｇ／ｍ^２、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から商品名「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ ７００」で入手可能）の層を、無機接着剤（約２００ｇ／ｍ^２のコーティング目付量）を使用して、非膨張性材料（２０００ｇ／ｍ^２、商品名「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ １２２０ＮＣ」）の層に積層した。膨張性材料（「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ ７００」）は、目標値である５重量％未満の有機結合剤を有していた。非膨張性材料（「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ １２２０ＮＣ」）は有機結合剤を含有していなかった。

ダイカットプレスを使用して部品を切断し、それぞれのマット縁部の線形ｍｍ当たりの縁部保護材の最終重量が０．０１１８グラムとなるように、部品の入口縁部及び出口縁部（最も長い縁部）を縁部保護材（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「３Ｍ ＥＤＧＥ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＰＬＵＳ」で入手可能）で処理した。マットは、長さ８８８ｃｍ及び幅１４８ｃｍであり、縁部保護材を有していなかった。

（実施例１）
有機糸（ポリエステル、上部及び下部糸に関し１２５テックス（１２５ｇ／ｋｍ））を使用して、図１において一般に示されるように、（縁部保護材の適用後に）この部品の各縁部に沿って、それぞれの縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）離れたところに縫い線を加えたこと以外は、比較例Ａに関して記述された通りに実施例１を調製した。テックスは、繊維の線形質量密度の計測単位であり、１０００メートル当たりのグラム重量と定義される。

（実施例２）
図２において一般に示されるように、部品の真ん中に第３の縫い線を加えた以外は、実施例１に関して記述された通りに実施例２を調製した。

（実施例３）
有機糸（ポリエステル、上部及び下部糸に関し１２５テックス（１２５ｇ／ｋｍ））を使用して、図３において一般に示されるように、（縁部保護材の適用後に）それぞれの縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）離してこの部品の縁部の間にジグザグの縫い線を加えたこと以外は、比較例Ａに関して記述された通りに実施例３を調製した。ジグザグパターンの角度は１００°であった。

例示的実施例Ｉ
積層プロセスの前に、有機糸（ポリエステル、上部及び下部糸に関し１２５テックス（１２５ｇ／ｋｍ））を使用して、非膨張性部分の各縁部に沿って縫い線を加えたこと以外は、比較例Ａに関して記述された通りに例示的実施例Ｉを調製した。したがって、縫い目は、部品全体を通してではなく、非膨張性層を通して適用された。

比較例Ｂ
膨張性材料（「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ ７００」）の重量が３６００ｇ／ｍ^２であったこと以外は、比較例Ａに関して記述された通りに比較例Ｂを調製した。

（実施例４）
有機糸（ポリエステル、上部及び下部糸に関し１２５テックス（１２５ｇ／ｋｍ））を使用して、（縁部保護材の適用後に）この部品の各縁部に沿って、それぞれの縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）離れたところに縫い線を加えたこと以外は、比較例Ｂに関して記述された通りに実施例４を調製した。

比較例Ｃ
膨張性材料（「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ ７００」）の重量が３６００ｇ／ｍ^２であり、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ １２００ＮＣ」で入手可能である、非膨張性材料の重量が１７００ｇ／ｍ^２であったこと以外は、比較例Ａに関して記述された通りに比較例Ｃを調製した。非膨張性材料（「ＩＮＴＥＲＡＭ ＭＡＴ ＭＯＵＮＴ １２００ＮＣ」）は有機結合剤を含有していなかった。

（実施例５）
有機糸（ポリエステル、上部及び下部糸に関し１２５テックス（１２５ｇ／ｋｍ））を使用して、（縁部保護材の適用後に）この部品の各縁部に沿って、それぞれの縁部から約１．２５ｃｍ（０．５インチ）離れたところに縫い線を加えたこと以外は、比較例Ｃに関して記述された通りに実施例５を調製した。

比較例Ａ〜Ｃ及び実施例１〜６をケーシングの中に詰めた。全てのマットを、８８８ｍｍ（１０．５インチ）の基材で８ｍｍ隙間設計に適合し、幅は１４８ｍｍ（４インチ）で舌状及び溝設計を有するようにでダイカットした。キャニング／スタッフィングプロセスを１００ｋＮのロードセル（ＭＴＳ（Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）より入手）の上で行った。スタッフィング速度は１５０〜５００ｍｍ／分に設定された。ダイカットされたマットを、直径２６７．１ｍｍ及び長さ１５２．４ｍｍの従来型ディーゼル用酸化触媒フロースルー型菫青石基材に手動で巻き付け、マットの入口縁部を基材面と同じレベルで設置した。図５を参照すると、組立品（基材に巻きつけられたマット）５１を、シェル５５の上に乗っているスタッフィングコーンを有する空のステンレス鋼シェル５５の上部のロードセルフレームの上に設置した。スタッフィングコーン５４は、空のシェル５５と心合わせされた。金属板を組立品の上部に置き、ロードセルを使用して組立品５１を方向５７に、スタッフィングコーン５４を通ってステンレス鋼シェル５５の中に押し込んだ。

組立品５１をスタッフィングコーン５４を通してステンレス鋼シェル５５に押し込んだ後、マットの剪断力を、カンの周囲を取り囲む９０度離間した４個所においてデプスゲージを使用して測定した。マットはもともと基材の面と同じレベルに置かれていたので、マットの剪断力は、基材の面と突き出たマットとの間の深さによって評価された（図５Ａ参照）。図５Ａを参照すると、マット５３Ｂは、変位５６を有してシェル５５Ｂの中の基材５２Ｂに巻き付いていた。結果を下の表に記載する。

高実装密度を調べるために、ＭＴＳフレームの上に設置されたスタッフィングコーンの中に組立品５１を入れ、外径２８５．７５ｍｍ及び内径２８２．６２ｍｍの４０９ステンレス鋼シェルを通して押し込み、最終隙間を７．７６ｍｍとした。

低実装密度を調べるために、（菫青石基材の代わりに）外径２６２．５１ｍｍのステンレス鋼のカンにマット５３を巻き付け、外径２８５．７５ｍｍ及び内径２８２．６２の４０９ステンレス鋼シェルを通してこれを押し込み、最終隙間を１０．０５ｍｍとした。結果として得られた実装密度を、次の式を用いてマット毎に計算した。

ＭＤ＝マットの坪量／隙間

カンの中の最終マット実装密度は、上の表に示されている。

本発明の範囲及び趣旨から外れることなく、本発明の予測可能な修正及び変更が当業者には自明であろう。本発明は、例証の目的のために本出願において説明された実施形態に限定されるべきではない。

Claims (8)

1. 略対向した第１及び第２の主表面と、略対向した入口縁部及び出口縁部の長さと、少なくとも３５ｍｍの幅とを有する不織布層であって、前記不織布層が、無機繊維を含み、前記不織布層の総重量に基づいて７重量パーセント以下の結合剤含有量を有し、縫い目を有し、前記縫い目が、少なくとも２本の縫い目であり、第１の縫い目は前記入口縁部から５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内のみに配置され、第２の縫い目は前記出口縁部から５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内のみに配置され、
   汚染防止装置を製造するために前記不織布層が汚染防止要素に巻き付けられてケーシングに挿入されるときに、前記縫い目の存在が、前記不織布層の前記第１及び第２の主表面の剪断力を、少なくとも１０パーセント低減する、不織布層。
2. 全ての縫い目が線状又は非線状である、請求項１に記載の不織布層。
3. 少なくとも１本の縫い目が非線状である、請求項１に記載の不織布層。
4. 少なくとも前記第１及び第２の縫い目が存在し、前記第１の縫い目が前記入口縁部から５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にあり、前記第２の縫い目が前記出口縁部から５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載の不織布層。
5. 前記不織布層の総重量に基づいてゼロ重量パーセントの結合剤含有量を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の不織布層。
6. 膨張性材料を更に含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の不織布層。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の不織布層と、非膨張性又は膨張性である別の層とを備えるマットであって、前記マットの総重量に基づいて７重量パーセント以下の結合剤含有量を有する、マット。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の不織布層を含むマットを使用して又は請求項７に記載のマットを使用してケーシング内に取り付けられる汚染防止要素を備える汚染防止装置。

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