JP2011501015A - 排ガス処理のための汚染防止要素実装用マット - Google Patents

Abstract

本発明は、排ガス処理のための汚染防止装置に１つ以上の汚染防止要素を実装するためのマットに関するものであり、前記マットは、そのガラス繊維の総重量に基づき１０〜３０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、５２〜６５重量％のＳｉＯ_２とを含有する熱処理されたガラス繊維を含むものである。

Description

以下に提供されるのは、例えば触媒コンバータのような排ガス処理用の汚染防止装置に汚染防止要素を実装するためのマウンティングマットである。具体的には、熱処理されたガラス繊維を含むマウンティングマット、並びにそのようなマット、及びそのようなマットを含有する防止装置を作製する方法が提供される。

汚染防止装置は、大気汚染を抑制するために自動車に使用されている。そのようなデバイスは、公害防止要素を含む。汚染防止装置の代表例としては、触媒コンバータ及びディーゼルパティキュレートフィルター又はトラップが挙げられる。触媒コンバータは、通常、触媒を支持する壁を有するセラミックモノリシック構造を含有する。触媒は、通常、大気汚染を抑制するために、エンジン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。モノリシック構造は、また、金属製の場合もある。ディーゼルパティキュレートフィルター又はトラップは、通常、ウォールフロータイプフィルターを含み、これは、例えば多孔質セラミック材料から作られるハニカム状モノリシック構造であることが多い。これらのフィルタは、通常、エンジン排ガスからの煤煙及び他の排ガス微粒子を取り除く。Ｔこれらの装置はそれぞれ、汚染防止要素を保持するハウジング（通常、ステンレススチールのような金属製）を有する。

モノリシック汚染防止要素は、しばしば、その壁厚及び１平方インチ当たりの隙間すなわちセルの数（ｃｐｓｉ）によって表される。１９７０年代早期に一般的であったのは、３０４マイクロメータ（１２ミル）の壁厚で４７セル／ｃｍ^２（３００ｃｐｓｉ）のセル密度を有するセラミックモノリシック汚染防止要素である（「３００／１２モノリス」）。

排ガス規制法が厳しくなるにつれて、モノリスの立体表面積を増加し、熱容量を減少し、圧力降下を減少するために、壁厚が低減された。９００／２モノリスが標準になった。セラミックモノリシック構造は薄い壁を有するので脆く、振動又は衝撃による損傷を受けやすく、破壊されやすい。損傷を起こす力は、汚染防止装置の組立て中の手荒な取り扱い若しくは落下、エンジンの振動、あるいは粗い道路を走行することによって生じ得る。セラミックモノリスは、また、ロードスプレーとの接触によるような高い熱衝撃による損傷にも曝される。

セラミックモノリスは、概して、それらを含有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。例えば、金属製ハウジングの周囲の壁とモノリスとの間の間隙は、約４ｍｍでスタートし、エンジンが触媒コンバータモノリシック要素を２５℃から最大動作温度である約９００℃まで加熱するにつれて約０．３３ｍｍ増加し得る。それと同時に、金属製ハウジングの温度は約２５℃から約５３０℃に上昇する。金属製ハウジングが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、ハウジングはモノリシック要素の膨張よりも速く、より大きい周辺サイズに膨張する。そのような熱サイクルは、通常、車両の寿命期間中に数百回又は数千回生じる。

道路衝撃及び振動によるセラミックモノリスへの損傷を避け、熱膨張の差を補い、モノリスと金属製ハウジングとの間を排ガスが通過する（すなわち触媒をバイパスする）のを防止するために、セラミックモノリスと金属ハウジングとの間にマウンティングマットが配置される。ハウジング内にモノリスを置くプロセスは、また、キャニングとも呼ばれ、モノリスの周囲をマット材料シートで包む工程と、この包まれたモノリスをハウジング内に挿入する工程と、ハウジングを圧して閉じる工程と、ハウジングの横エッジに沿ってフランジを溶接する工程と、を含む。

典型的に、マウンティングマット材料は、無機繊維、所望により膨張材料、有機結合剤、充填剤、及び他の補助剤を含む。ハウジングにモノリスを実装するために使用される既知のマット材料は、例えば、米国特許第３，９１６，０５７号（ハッチ（Hatch）ら）、同第４，３０５，９９２号、（ランジャー（Langer）ら）、同第４，３８５，１３５号（ランジャーら）、同第５，２５４，４１０号（ランジャーら）、同第５，２４２，８７１号（ハシモトら）、同第３，００１，５７１号（ハッチ）、同第５，３８５，８７３号（マクネイル）、及び同第５，２０７，９８９号（マクネイル）、並びに１９７８年８月２３日付けの英国公開特許第１，５２２，６４６号（ウッド）、並びに１９８３年１月２６日付けの日本国公開特許昭５８−１３６８３号（出願特許平２−４３７８６号明細書及び同昭５６−１１２４１３号明細書）及び１９８１年７月１０日付けの日本国公開特許昭５６−８５０１２号（昭５４−１６８５４１号明細書）に記述されている。

マウンティングマット材料は、長期間の使用にかけてのあらゆる動作温度範囲で非常に弾力的に保たれるべきである。弾力性とは、厚さの変化、すなわち圧縮と弛緩のサイクルの繰り返しを受けても、マットが実質的な保持力を維持する能力である。

当該技術分野のマウンティングマットは、主に無機繊維（主にケイ酸アルミニウム繊維）を含有する。しかし、既成の繊維ガラス、特にＳガラス、Ｓ２ガラス、Ｒガラス、又はＥガラスは、高温での弾力性が乏しい。繊維ガラスは、比較的低量のアルミナ（１０重量％より多く３０重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３）、過半量のシリカ（５０重量％より多く６７重量％未満のＳｉＯ_２）、及び少量の他の酸化物又は他の構成成分を含有する、非晶質のマグネシウムアルミナケイ酸塩繊維である。

１９９９年９月１６日付けの国際公開第９９／４６０２８号は、高温用途のためのマウンティングを調製するためのセラミック繊維の使用について説明している。高融点セラミック繊維は、酸化アルミニウムを高い含有量で有し、典型的に、約４５〜６０重量％の酸化アルミニウムと、約４０〜５５重量％のシリカを有する。

２００４年４月１５日付の国際公開第２００４／０３１５４４号は、これと反対のアプローチを説明している。国際公開第２００４／０３１５４４号は、アルミナ含有量を増加する代わりに、増量されたシリカを有する繊維の使用について記述している。国際公開第２００４／０３１５４４号に記述されている繊維、いわゆる溶脱繊維は、シリカ含有量を６７重量％以上あるいは好ましくは９０重量％以上に増すために処理されている。これらの材料は、また、比較的高価でもある。

十分に弾力性があり、かつ圧縮可能で、かつモノリスと金属ハウジングとの間の間隙が広範な動作温度及び多数の熱サイクルにかけて変化することを許すマウンティングマットの必要は、なお存在する。したがって、良好な温度抵抗を有するが、マウンティングマットを含む汚染防止装置が曝される周囲温度及び動作温度で、なお機械強度を維持するマウンティングマットを提供する特定の必要は、なお存在する。加えて、このマウンティングマットを形成する際の主たる懸念の一つは、材料と性能属性の費用のバランスを取ることである。質の高いマウンティングシステムを、可能な最低限の費用で提供することが望ましい。

そのようなマットを、熱処理されたガラス繊維を用いて作製できることが発見された。既成の入手可能なガラス繊維を、繊維のアルミニウム又はシリコン含有量を増やさずに使用できる。

以下に、１つ以上の汚染防止要素を排ガス処理用汚染防止装置に実装するためのマットであって、そのガラス繊維の総重量に基づき１０〜３０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、５２〜６５重量％のＳｉＯ_２とを含有する熱処理されたガラス繊維を含むマットを提供する。

また、触媒のための支持構造とこの支持構造を納めるケーシング、前記支持構造とケーシングとの間に配置された、上で定義した熱処理されたガラス繊維を含むマットを備えた汚染防止装置であって、繊維が、マットが支持構造とケーシングの間に配置される前に熱処理される、汚染防止装置である。

更に、汚染防止装置に使用されるマウンティングマットを作製する方法が提供され、この方法は、
（ｉ）上で定義したガラス繊維を、成形ワイヤの上に置かれる開かれた底を有する成形ボックスの入口を通して供給し、成形ワイヤの上に繊維のマットを形成する工程であり、この成形ボックスが、入口とハウジング底との間のハウジングに少なくとも一列に備えられた、繊維の凝集を解きほぐすための複数の繊維分離ローラーと、エンドレスベルトスクリーンと、を有する、工程と、
（ｉｉ）繊維分離ローラーの下及び成形ワイヤの上のエンドレスベルトの下位走行部上の繊維の凝集を捉える工程と、
（ｉｉｉ）捉えられた凝集がこのエンドレスベルトから解放され、ローラーに接触してローラーによって解きほぐされることができるように、繊維分離ローラーの上のこのエンドレスベルト上の捉えられた繊維の凝集を搬送する工程と、
（ｉｖ）繊維のマットを、成形ワイヤによって成形ボックスから出して移動する工程と、
（ｖ）この繊維のマットを圧縮し、この繊維のマットをその圧縮された状態に拘束し、それによって触媒コンバータのハウジングに汚染防止要素を実装するために好適な望ましい厚さを有するマウンティングマットを得る工程と、を含む。

また、汚染防止装置に使用されるマウンティングマットを作製する方法が提供され、この方法は、
（ｉ）ガラス繊維の総重量に基づき、１０〜３０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と５２〜６５重量％のＳｉＯ_２とを含むガラス繊維を、成形ワイヤの上に置かれた開かれた底を有する成形ボックスの入口を通して供給して、この成形ワイヤ上に繊維のマットを形成する工程であり、この成形ボックスが、この入口とハウジング底との間のハウジングに少なくとも一列に備えられた、繊維の凝集を解きほぐすための複数の繊維分離ローラーと、エンドレスベルトスクリーンと、を有する、工程と、
（ｉｉ）繊維分離ローラーの下及び成形ワイヤの上のエンドレスベルトの下位走行部上の繊維の凝集を捉える工程と、
（ｉｉｉ）捉えられた凝集がこのエンドレスベルトから解放され、ローラーによって解きほぐされることができるように、繊維分離ローラーの上のこのエンドレスベルト上の捉えられた繊維の凝集を搬送する工程と、
（ｉｖ）繊維のマットを、成形ワイヤによって成形ボックスから出して移動する工程と、
（ｖ）この繊維のマットを圧縮し、この繊維のマットをその圧縮された状態に拘束し、それにより触媒コンバータのハウジングに汚染防止要素を実装するために好適な望ましい厚さを有するマウンティングマットを得る工程と、
（ｖｉ）この繊維のマットを熱処理に曝す工程と、を含む。

成形ボックスの概略的透視図を図示。 成形ボックスの概略的側面図を図示。 図２に図示された成形ボックスの詳細な図。 汚染防止装置の概略図を図示。

熱処理されたガラス繊維
本明細書に記載される熱処理されたガラス繊維は、ケイ酸アルミニウム繊維であり、好ましくはケイ酸マグネシウムアルミニウム繊維である。「ケイ酸（マグネシウム）アルミニウム繊維」という用語は、他の酸化物、特に他の金属酸化物の存在を排除せずに、シリコン、アルミニウム、（及びマグネシウム）の酸化物を含むガラス繊維を含む。

熱処理されたガラス繊維、及び熱処理に好適なガラス繊維は、通常、１０〜３０重量％の酸化アルミニウムと、５２〜６５重量％の酸化ケイ素を含む。好ましくは、これらは、１２〜２７重量％の酸化アルミニウムを含む。これらの繊維は、好ましくは、１〜１２重量％の酸化マグネシウムを更に含む。

本明細書で使用される酸化アルミニウム、酸化ケイ素、及び酸化マグネシウムの重量百分率は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の理論上の量に基づくが、ガラスに存在する酸化物は、異なる化学組成を実際に有する場合がある。

これらの繊維は、追加的に、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化カルシウム、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される酸化物を含む場合がある。

本発明の一部の実施形態では、ガラス繊維は、約５２〜５８％のＳｉＯ_２と、約１３〜１７％のＡｌ_２Ｏ_３と、約５〜９％のＢ_２Ｏ_３と、約１７〜２１％のＣａＯと、約２〜４％のＭｇＯと、約１％の他の酸化物とを含む場合がある（全ての百分率は重量百分率である）。

本発明の他の実施形態では、ガラス繊維は、約６３〜６５％のＳｉＯ_２と、２３〜２７％のＡｌ_２Ｏ_３と、８〜１２％のＭｇＯとを含む場合がある。

本発明の追加的な実施形態では、ガラス繊維は、約５８〜６２％のＳｉＯ_２と、２３〜２７％のＡｌ_２Ｏ_３と、７〜１１％のＣａＯと、４〜８％のＭｇＯとを含む場合がある。

好ましいガラス繊維の具体的な例としては、熱処理されたＥガラス、Ｓガラス及びＳ２ガラス、又はＲガラスが挙げられる。

Ｅガラス繊維は、通常、約５５％のＳｉＯ_２と、約１５％のＡｌ_２Ｏ_３と、約７％のＢ_２Ｏ_３と、約１９％のＣａＯと、約３％のＭｇＯと、約１％の他の酸化物とを有する。

Ｓ及びＳ２ガラス繊維は、通常、約６５％のＳｉＯ_２と、２５％のＡｌ_２Ｏ_３と、１０％のＭｇＯとを有する。

Ｒガラスは、通常、約６０％のＳｉＯ_２と、２５％のＡｌ_２Ｏ_３と、９％のＣａＯと、６％のＭｇＯとを有する。

Ｅガラス、Ｓガラス、Ｓ２ガラスは、例えば、アドバンスドグラスファイバーヤーンズ社（Advanced Glassfiber Yarns LLC）から入手可能であり、Ｒガラスは、サンゴバンベトロテックス社（Saint-Gobain Vetrotex）から入手可能である。

これらのガラス繊維は、通常、ショットがない、又はショットが本質的にない、すなわちショットを５重量％未満有する。

これらのガラス繊維を熱処理することは、ガラス繊維の熱抵抗性だけでなく、弾力性も向上する。これらのガラス繊維は、そのガラスの軟化点すなわち融点より約５０〜１００℃低い温度以下で熱処理され得る。概して、ガラスの熱処理の最低温度は約４００℃であろうが、より低い温度、例えば少なくとも３００℃の低温も考慮され得る。しかしながら、より低い温度は、通常、ガラス繊維の熱抵抗性及び弾力性の望ましい増加を達成するために、ガラス繊維を熱により長く暴露することを要求する。３００℃から、ガラスの軟化点すなわち融点より約５０℃低い温度までの間の温度では、熱処理にかかる時間は、通常、約２分〜約１時間、例えば５〜３０分であろう。

熱処理に採用する温度は、汚染防止装置の運転温度より高くてもよい。

本明細書で言う「熱処理されたガラス繊維」とは、汚染防止装置に使用される前に熱処理されるガラス繊維である。これらの繊維は、通常、マウンティングマットとして組み立てられる前に熱処理されるが、組立工程の間あるいは後の熱処理もまた可能であり、非膨張性マットの場合は特にそうである。

熱処理されたガラス繊維は、好ましくは、非晶質であるか、又は本質的に非晶質であり、すなわち結晶質が１０％未満である。好ましくは、これらの繊維は、画定された直径を有する。これらの繊維は、メルトドローイングプロセスによって作製することができる。メルトブローン又はメルトスパン繊維を使用してもよい。

熱処理された繊維は、少なくとも５マイクロメートルの平均直径及び０．１ｃｍ〜１５ｃｍの長さを有することができる。好ましくは、平均直径は少なくとも６マイクロメートルであり、通常、６マイクロメートル〜１４マイクロメートルの範囲である好ましくは、長さは０．３ｃｍ〜７ｃｍである。ここで使用される平均直径及び平均長さは、重量平均を指す。一実施形態において、熱処理されたガラス繊維は、少なくとも４．０マイクロメートルの直径を有する。

マウンティングマット
本明細書で提供されるマウンティングマットは、排ガスの処理用汚染防止装置に汚染防止要素を実装するために好適であり、上述の熱処理された繊維を含有する。これらのマットは、上述の熱処理された繊維のマットの総重量に基づき、少なくとも５又は少なくとも１０又は少なくとも３０又は少なくとも５０又は少なくとも７５又は少なくとも８０又は少なくとも９０重量％の、熱処理された繊維を含むことができる。

このマウンティングマットは、また、熱処理された異なる繊維の混合物を含むこともでき、これらの繊維は、化学組成、熱処理、及び／又は寸法において異なる。

これらの異なる繊維は、例えば異なる層で空間的に分離されてもよく、あるいは分離されなくてもよい。

熱処理された繊維に加えて、これらのマットは、これらのマットが暴露される可能性のある排ガスの温度に耐える能力のある他の繊維を含むことができる。通常、それらの繊維は、高融点セラミック繊維及び多結晶無機繊維を含む。無機繊維材料の例としては、カーボン、炭化ケイ素、ホウ素、アルミノホウケイ酸（aluminoborosilicate）、ジルコニア、チタニアなどが挙げられる。これらの無機材料を単独で、又は少なくともこれらの２つを混合した組み合わせとして、使用することができる。

セラミック繊維は、ゾルゲルプロセスから得ることができる。「ゾルゲル」プロセスという用語は、溶液又は分散液の紡績又は押し出し、又は繊維若しくはその前駆体の構成成分の粘稠な濃縮物によって繊維が形成されることを意味する。したがって、ゾルゲルプロセスは、繊維の構成成分の溶解物の押し出しによって繊維が成形される溶融成形のプロセスと対照的である。好適なゾルゲルプロセスは、例えば、米国特許第３，７６０，０４９号（ボアラー（Borer）ら）に開示されているものであり、オリフィスを通して金属化合物の溶液又は分散液を押し出し成形して連続した生の（未焼成の）繊維を形成し、それを焼成してセラミック繊維を得ることによってセラミック繊維を形成することが教示されている。これらの金属化合物は、通常、金属酸化物にか焼可能な金属化合物である。ゾルゲル形成された繊維は、しばしば、結晶質又は半結晶質であり、当該技術分野で多結晶質繊維として知られている。このゾルゲルプロセスによって繊維を形成するための金属化合物の溶液又は分散液の例としては、米国特許第３，７０９，７０６号（ソーマン（Sowman））に開示されているような、コロイダルシリカを含有する、ジルコニウムジアセテートのような酸素含有ジルコニウムの水溶液が挙げられる。追加的な例としては、塩基性酢酸アルミニウム水溶液のような水溶性又は分散性のアルミニウム化合物及びホウ素化合物の水溶液、又は、シリカのコロイダル分散液と水溶性又は分散性のアルミニウム化合物及びホウ素化合物との混合水溶液を含む２相システムが挙げられる。ゾルゲルプロセスによって作製できるその他の代表的な高融点金属酸化物繊維としては、高融点金属、耐熱金属としては、ジルコニア、ジルコン、ジルコニア−カルシア、アルミナ、アルミン酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。そのような繊維は、追加的に、酸化鉄、クロミア、及び酸化コバルトのような多様な金属酸化物を含有することができる。

セラミック繊維としては、ムライト、アルミナ、高アルミナのアルミノケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、ジルコニア、チタニア、酸化クロムのような多結晶酸化物セラミック繊維が挙げられる。セラミック繊維は、通常、高アルミナの結晶質繊維であり、約６７〜約９８重量％の範囲の酸化アルミニウムと、約３３〜約２重量％の範囲の酸化ケイ素を含む。これらの繊維は、例えば、３Ｍ社（ミネソタ州セントポール所在）の「ネクステル（NEXTEL）５５０」（登録商標）、ダイソングループＰＬＣ（英国シェフィールド所在）の「サフィル（SAFFIL）」（登録商標）、三菱化成（東京都所在）の「マフテック（MAFTEC）」（登録商標）、ユニフラックス社（ニューヨーク州ナイアガラフォールズ所在）の「ファイバーマックス（FIBERMAX）」（登録商標）、及びラス社（Rath GmbH）（ドイツ）の「アルトラ（ALTRA）」（登録商標）として市販されている。

好適な多結晶酸化物セラミック繊維としては、更に、アルミノホウケイ酸塩繊維が挙げられ、このアルミノホウケイ酸塩繊維は、好ましくは、約５５〜約７５重量％の範囲の酸化アルミニウムと、０以上約４５重量％未満（好ましくは０以上４４重量％未満）の範囲の酸化ケイ素と、０以上約２５重量％未満（好ましくは約１〜約５重量％）の範囲の酸化ホウ素とを含む（理論的な酸化物基準で、それぞれＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、及びＢ_２Ｏ_３として計算される）。

これらのアルミノホウケイ酸塩繊維は、好ましくは少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも７５重量％、及び最も好ましくは約１００重量％が結晶性（すなわち結晶質繊維）である。アルミノホウケイ酸塩繊維は、例えば３Ｍ社から「ネクステル（NEXTEL）（登録商標）」３１２及び「ネクステル（NEXTEL（商標））」４４０として市販されている。

ゾルゲルプロセスによって得ることができるセラミック繊維は、通常、ショットがないか、又はショットが非常に少量であり、通常、セラミック繊維の総重量に基づき１重量％未満のショットを含有する。また、これらのセラミック繊維は、通常、１マイクロメートル〜１６マイクロメートルの平均直径を有し、例えば、５マイクロメートル以上の平均直径である。好ましくは、これらのセラミック繊維には、３マイクロメートル未満の直径を有する繊維はないか、又は本質的にない。ここで言う「本質的にない」とは、そのような小径の繊維の量が、繊維の総重量の２重量％以下、好ましくは１重量％以下であることを意味する。

マウンティングマットは、生体溶解性繊維を更に含有する場合がある。本明細書で使用する時、「生体溶解性繊維」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繊維を指す。生理学的媒質は、例えば動物又は人間の肺等の気道内に典型的に見出される体液を含むが、これに限定されない。本明細書で使用する時、「耐久性」とは、生体溶解性でない繊維のことを指す。

生体溶解性は、実験動物における繊維の直接着床の影響を観察することによって、又は繊維に曝露された動物若しくは人の検査によって、予測することができる。生体溶解性は、また、食塩水又は緩衝食塩水などのようなシミュレートした生理学的媒質における時間関数として繊維の溶解度を測定することによっても予測することができる。溶解度を決定するそのような方法の１つは、米国特許第５，８７４，３７５号（ゾイタス（Zoitas）ら）に記述されている。通常、生体溶解性繊維は、生理学的媒質において約１年以内に可溶であるか、又は実質的に可溶である。本明細書で使用される「実質的に可溶」という用語は、少なくとも約７５重量％が溶解される繊維を指す。一部の実施形態では、繊維の少なくとも約５０％が生理学的媒質において約６ヶ月以内に可溶である。他の実施形態では、繊維の少なくとも約５０％が生理学的流体において約３ヶ月以内に可溶である。更に他の実施形態では、生体溶解性繊維の少なくとも約５０％が生理学的流体において少なくとも約４０日以内に可溶である。例えば、これらの繊維は、気道内注入後のラットにおける高温断熱繊維の生体内持続性試験に合格するものとして、フラウンホーファー研究所（Fraunhofer Institut）による認定を受けることができる（すなわち、これらの繊維は４０日未満の半減期である）ものである。

繊維の生体溶解性を予測するための更に別のアプローチは、繊維の組成に基づく。例えば、ドイツは、発癌性指数（ＫＩ値）に基づく分類を提案した。ＫＩ値は、アルカリ性及びアルカリ土類酸化物の重量百分率の総和と、無機酸化物繊維内のアルミニウム酸化物の重量百分率の２倍の減算によって計算される。生体溶解性の無機繊維は、通常、約４０以上のＫＩ値を有する。

本発明での使用に好適な生体溶解性無機繊維としては、典型的に、例えばＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、又はこれらとシリカの組み合わせのような無機酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。他の金属酸化物又は他のセラミック構成要素は、所望の溶解度特性がそれ自体に欠如していても、十分に低い量で存在していて、したがって全体として繊維が生理学的媒質内でなお分解性であるような繊維であれば、生体溶解性無機繊維に含まれてよい。そのような金属酸化物としては、例えばＡＬ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、及び酸化鉄が挙げられる。生体溶解性無機繊維は、また、金属構成成分も含むことができ、その量は、繊維が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可能である量である。

１つの実施形態において、生体溶解性無機繊維は、シリカ、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物を含む。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と呼ばれる。ケイ酸カルシウムマグネシウム繊維は、通常、約１０重量％未満の酸化アルミニウムを含有する。一部の実施形態において、繊維は、約４５〜約９０重量％のＳｉＯ_２と、約４５重量％までのＣａＯと、約３５重量％までのＭｇＯと、１０重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３とを含む。例えば、これらの繊維は、約５５〜約７５重量％のＳｉＯ_２と、約２５〜約４５重量％のＣａＯと、約１〜約１０重量％のＭｇＯと、５重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３とを含むことができる。

追加的実施形態において、生体溶解性無機繊維は、シリカの酸化物及びマグネシアの酸化物を含む。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と呼ばれる。ケイ酸マグネシウム繊維は、通常、約６０〜約９０重量％のＳｉＯ_２と、約３５重量％までのＭｇＯ（通常、約１５〜約３０重量％）と、５重量％未満のＡｌ_２Ｏ_３とを含む。例えば、これらの繊維は、約７０〜約８０重量％のＳｉＯ_２と、約１８〜約２７重量％のＭｇＯと、約４重量％未満の他の微量成分とを含んでよい。好適な生体溶解性無機酸化物繊維は、米国特許第５，３３２，６９９号（オールズ（Olds）ら）、同第５，５８５，３１２号（テンアイク（Ten Eyck）ら）、同第５，７１４，４２１号（オールズら）及び同第５，８７４，３７５号（ゾイタス（Zoitas）ら）、並びに２００２年７月３１日付で出願された欧州特許第０２０７８１０３．５号に記述されている。様々な方法を生体溶解性無機繊維に使用することができ、ゾルゲル形成、結晶成長プロセス、及び紡績又はブローイングのような溶融成形技術が含まれるが、これらに限定されない。

生体溶解性繊維が、「イソフラックス（ISOFRAX）（登録商標）」及び「インサルフラックス（INS（登録商標）ULFRAX）（登録商標）」としてユニフラックス社（Unifrax Corporation）（ニューヨーク州ナイアガラフォールズ（Niagara Falls）所在）から市販されている。他の生体溶解性繊維は、サーマルセラミックス（Thermal Ceramics）（ジョージア州オーガスタ所在）によって商標名スーパーウール（SUPERWOOL）（登録商標）として販売されている。例えば、スーパーウール（SUPERWOOL）（登録商標）６０７は、６０〜７０重量％のＳｉＯ_２、２５〜３５重量％のＣａＯ、４〜７重量％のＭｇＯ、及び微量のＡｌ_２Ｏ_３を含有する。スーパーウール（SUPERWOOL）６０７ ＭＡＸ（登録商標）は、僅かに高い温度で使用されてよく、６０〜７０重量％のＳｉＯ_２、１６〜２２重量％のＣａＯ、１２〜１９重量％のＭｇＯ、及び微量のＡｌ_２Ｏ_３を含有する。

特定の実施形態において、上記の生体溶解性繊維は、上で説明した熱処理されたガラス繊維と組み合わせて使用される。

上で説明した熱処理されたガラス繊維に追加して使用される無機繊維は、通常、約１マイクロメートル〜５０マイクロメートル、より好ましくは約２マイクロメートル〜１４マイクロメートル、最も好ましくは約４マイクロメートル〜１０マイクロメートルの平均直径を有する。更に、平均直径と同様に、無機繊維の長さにおいて明確な制限はない。しかし、無機繊維は、通常、約０．０１ｍｍ〜１０００ｍｍの平均長さ、最も好ましくは約０．５ｍｍ〜３００ｍｍの平均長さを有する。特定の実施形態において、異なる平均長さを有する繊維を組み合わせてマウンティングマットを作製してもよい。特定の実施形態において、製造されるマウンティングマットは、１５ｍｍ以下の長さを有する短繊維及び少なくとも２０ｍｍの長さを有する長繊維を含むことができ、短繊維の量は、長繊維と短繊維の混合物の総重量に基づき少なくとも３重量％である。長繊維と短繊維との混合物を含むマウンティングマットは、具体的に、上で説明した組成の長繊維と短繊維との混合物を有するものを含む。

マウンティングマットは、また、有機結合剤も含むことができる。有機結合剤としては、多様なゴム、水溶性高分子化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂などが例として挙げられる。ゴムの例としては、天然ゴム、エチルアクリレートとクロロエチルビニルエーテルとのコポリマー、ｎ−ブチルアクリレートとアクリロニトリルのコポリマーのようなアクリルゴムなど、ブタジエンとアクリロニトリルのコポリマーのようなニトリルゴムなど、ブタジエンゴムなどが挙げられる。水溶性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などが挙げられる。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などのホモポリマー又はコポリマー、アクリロニトリル・スチレンコポリマー、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンコポリマーなどの形態のアクリル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂の例としては、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂、ノボラックタイプのエポキシ樹脂などが挙げられる。

マウンティングマットは、非膨張性マウンティングマットでも膨張性マウンティングマットでもよい。膨張性マットは、膨張性材料を含有するマットである。本明細書で使用される「膨張性材料」とは、十分な量の熱エネルギーに曝されたときに拡張、発泡、又は膨張する材料を意味する。本明細書で使用される「非膨張性マット」とは、膨張性材料を含有しないマット、又はマウンティングマットが与える保持圧力に有意な量を寄与するために十分な膨張性材料を少なくとも含有しないマットを意味する。

膨張性マットを作製するために有用な膨張性材料としては、未膨張のバーミキュライト鉱石、処理された未膨張のバーミキュライト鉱石、特に脱水されたバーミキュライト鉱石、膨張性グラファイト、膨張可能なグラファイトと処理済み又は未処理の未膨張バーミキュライト鉱石との混合物、加工された膨張性ケイ酸ナトリウム、例えば３Ｍ社（3M Company）（ミネソタ州セントポール所在）が「エクスパントロール（EXPANTROL）（登録商標）」として市販する不溶性ケイ酸ナトリウム、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書の目的上、膨張性材料として上に記載したそれぞれの例は、互いに異なりかつ区別され得るものと考慮される。望ましい膨張性材料としては、未膨張のバーミキュライト鉱石、処理された未膨張のバーミキュライト鉱石、膨張可能なグラファイト、及びこれらの混合物が挙げられる。望ましい市販の膨張可能なグラファイト材料の例は、オハイオ州クリーブランド（Cleveland）のＵＣＡＲカーボン社（UCAR Carbon Co.）から商品名「グラフォイル（GRAFOIL）（登録商標）」グレード３３８〜５０膨張可能グラファイトフレークとして入手可能なものである。

特定の実施形態において、膨張性材料は、無機繊維を成形ボックスに供給するのと類似の方法で、下に説明するプロセスで成形ボックスの入口を通して膨張性材料を供給することによって繊維マットに含めること及び送達することができる。この方法は、たとえ結合剤含有量が低くても、再現可能な一貫した性能を有する低コストの膨張性マットを作製することを可能にする。したがって、この方法は、有機結合剤を含有しない（例えばニードルパンチされたもの）か、又は有機結合剤含有量がマウンティングマットの重量に基づき５重量％以下である、膨張性マウンティングマットを作製することを可能にする。これは、ディーゼルエンジンのような低温用途のような、必要とされる若しくは望まれる結合剤がないか又は低量である用途において、特に有利である。

マウンティングマットは、１つ以上の補助剤を更に含むことができる。特定の実施形態において、マウンティングマットは無機ナノ粒子を含む。無機ナノ粒子は、１ｎｍ〜１００ｎｍの平均直径、例えば２ｎｍ〜８０ｎｍ、例えば３ｎｍ〜６０ｎｍ又は３ｎｍ〜５０ｎｍの平均直径を有する。特定の実施形態において、平均直径は８ｎｍ〜４５ｎｍである。無機ナノ粒子は、任意の形状を有することができるが、概して球形又は円盤のような形となる。微粒子が球形でない限り、「直径」という用語は、微粒子の最大直径の測定値を意味するものと理解されるべきである。また、本発明との関係において、平均直径は、通常、重量平均直径である。

無機ナノ粒子は、その化学組成において大きく異なる場合があるが、通常、例えばシリカ、アルミナ、チタニウム、及び／又はジルコニアの酸化物のような酸化物を含む。雲母、粘土、ゼオライトなど、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋ及び／又はＬｉを含有するケイ酸塩が、無機ナノ粒子として更に挙げられる。使用可能な市販のナノ粒子としては、ナルコケミカル社（Nalco Chemical Inc）（オランダ、レイデン所在）の「ナルコ（NALCO）（登録商標）」、エボニックインダストリーズ社（Evonik Industries AG）（ドイツ、フランクフルト所在）の「エアロシル（AEROSIL）（登録商標）」、ロックウッドアディティブス社（Rockwood Additives）（英国ワイドネス（Widnes）所在）の「ラポナイト（LAPONITE）（登録商標）」、エルカーン社（Elkem ASA）（ノルウェー、Voogsbygd所在）の「ミクロライト（MICROLITE）（登録商標）」、ベトイトパフォーマンスミネラルズ社（Betoite Performance Minerals LLC）（米国テキサス州ヒューストン所在）の「ベントナイト（BENTONITE）（登録商標）」、及びエカケミカルス社（Eka Chemicals AB）（スウェーデン、ゴセンバーグ所在）の「ビンドジル（BINDZIL）（登録商標）」が挙げられる。

無機ナノ粒子は、通常、マットの総重量に基づき少なくとも０．５重量％の量でマウンティングマットに含まれる。代表的な範囲は、０．５〜１０％であり、例えば０．６重量％〜８重量％、又は０．８重量％〜７重量％である。

無機ナノ粒子は、様々な方法でマウンティングマットに提供され得る。例えば、一実施形態では、繊維を不織ウェブに織り込んでマウンティングマットを形成する前に、溶液又は分散液（例えば分散水溶液）として繊維に無機ナノ粒子を散布する。別の実施形態では、ナノ粒子の分散液を用いて、成形された不織ウェブ若しくはマウンティングマットを含浸するか、又はこの分散液をそこに散布することができる。更に追加的な実施形態では、ナノ粒子を乾燥粉末として繊維と共に、下に説明するプロセスの成形ボックスに追加することができる。

上記のナノ粒子を含むマウンティングマットは、好ましくは、有機結合剤がないか、又は５重量％以下の量、例えば、マウンティングマットの総重量に基づき３重量％以下若しくは２重量％以下の有機結合剤を含有する。また、ナノ粒子を含むマウンティングマットは、無機繊維の供給方法と類似した方法で成形ボックスの入口を通してナノ粒子を供給することによって、下に説明するプロセスで容易に製造することができる。

マウンティングマットの特定の処方又は組成の場合は、マウンティングマットを安定化することが望ましい場合がある。そのようにすることは、有機結合剤を低含有量有する若しくは全く有さないマウンティングマットか、又は繊維マットに分布された未結合の粒子材料を有するマウンティングマットの場合に、特に望ましい。例えば、一実施形態では、マウンティングマットの片面又は両面に有機結合剤溶液を散布することによって被覆又は含浸してマウンティングマットを安定化することが望ましい場合がある。別の実施形態では、繊維マットを、有機結合剤を含有しない又はほとんど含有しないマウンティングマットの、及び／又は分布された粒子材料を含有するマウンティングマットの、片側又は両側に共成形することができる。そのようなマットの片側又は両側に共成形される繊維マットは、粉末又は繊維の形態の熱可塑性高分子材料を比較的大きな割合で含有することができる。加熱の後、この高分子材料は融解されるので、片側又は両側に繊維マットを形成して、マウンティングマットの取り扱い中の繊維の除去又は粒子材料の損失から保護することができる。

本発明の特定の実施例において、マウンティングマットは、スクリム及び網目からなる群から選択される１つ以上の層を含むことができる。このスクリム又は網目は、通常、１０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２、例えば１５ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２又は２０ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２の面積重量を有する。マウンティングマットのスクリム又は網目の重量は、マウンティングマットの全体重量に比べて小さい。マウンティングマットの網目又はスクリムの重量百分率は、１〜１０重量％、例えば２〜６重量％である。本発明と共に使用される網目は、通常、規則的な方法で配列された高分子繊維及び／又は無機繊維を含む。例えば、一実施形態では、繊維は互いに平行である。別の実施形態では、２つの直行方向に平行に配列されるので、互いに交差して、それらの間に正方形又は矩形の空間を画定する。本発明と共に使用されるスクリムは、通常、ランダムな配向の繊維を有する不織である。スクリムの繊維は、上に開示した無機繊維、並びに任意のタイプの高分子繊維、特に上に開示した熱可塑性高分子繊維のどれを含有してもよい。

一実施形態では、マウンティングマットを強化する目的のために、スクリム又は網目の層を、マウンティングマットの本体内に含めることができる。

更に追加的な実施形態では、スクリム層又は網目をマウンティングマットの片側又は両側に提供することができる。便利なことに、上で説明した成形機の成形ワイヤにスクリム又は網目を供給することによって、これを達成することができる。必要又は所望により、成形された繊維マットに追加的なスクリム又は網目を提供してから、マットとスクリム又は網目をニードルパンチ又はステッチ結合することができる。追加的な一実施形態では、１つ若しくはそれ以上のスクリム又は網目を有機結合剤材料で被覆すること、又は、スクリム／網目自体が熱可塑性高分子繊維を含むことができる。したがって、後の熱処理の後に、有機結合剤又は熱可塑性繊維は、フィルムを形成すること又は繊維マットの繊維と結合することができる。

特定の実施形態において、マットの片側又は両側に有機結合剤が適用されて、繊維の抜けを低減する又は最少にする。そのような有機結合剤は、適切な液体媒質の溶液又は分散液として、マットの主表面に対向する片面又は両面にパウダーコート又は散布することができる。更に、上で説明したように、マットの摩擦特性を調整するためにも、そのようにして適用される被覆を選択することができる。

本発明の特定の実施形態において、マウンティングマットを含浸することができる。一実施形態において、繊維マットの繊維は、シロキサン化合物、好ましくはシルセスキオキサン類、これらの化合物の加水分解物及び縮合体、好ましくは自己縮合体並びにこれらの組み合わせから選択された有機ケイ素化合物１つ以上を浸透させている。例えば前述のシロキサン水溶液中で、特に前述の水溶液がすぐにではなく何時間か後に適用された場合、加水分解産物及び／又は縮合体、とりわけシロキサン化合物の自己縮合体が時に形成される場合がある。乾燥後、シロキサン化合物はとても薄い連続的又は非連続的なコーティングを繊維上に形成する。本発明において、繊維に浸透させるのに使用できるシロキサン化合物の例は、シルセスキオキサン類などのオルガノシロキサン類、それらのコポリマー（共縮合体）及びそれらの加水分解物、ポリジオルガノシロキサン類などのポリオルガノシロキサン類、これらの加水分解物及びこれらの組み合わせである。特定の実施形態において、オルガノシロキサン（例えばシルセスキオキサン又はポリオルガノシロキサン）は、ヒドロキシ基、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなどのアルコキシ基及び自己凝縮反応で既知の官能基など、所望の浸透条件下で自己縮合反応が可能である１つ以上の官能基を含む。かかる基は好ましくはオルガノシロキサンの末端に配置されているが、側鎖上に、好ましくはそれらの末端で位置されてもよい。特に望ましいのは、以下に記載されているようにシルセスキオキサン類であり、上記で言及されているように、好ましくは主鎖又は側鎖の末端で、自己凝縮反応のための１つ以上の官能基を有している。

本明細書で使用されているとおり、用語「シルセスキオキサン類」（シラセスキオキサン類ともいわれる）は、シルセスキオキサン類、並びにシルセスキオキサンコポリマー（共縮合体）を含む。シルセスキオキサン類は、それ自体が、ケイ素と酸素（silicon-oxygen）の化合物であり、それぞれのＳｉ原子が、以下の一般式（Ｉ）を有しながら、平均３／２（セスキ）Ｏ原子及び１つの炭化水素基に結合している。

Ｒ_２ｎＳｉ_２ｎＯ_３ｎ （Ｉ）
式中、
Ｒは水素又は好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜１２個の炭素原子を有する有機残基であり、
ｎは、１〜２０、好ましくは２〜１５、より好ましくは３〜１２、そして更により好ましくは４〜１２の整数である。好ましくは、繊維ブランケットに浸透させるために使用されるシルセスキオキサンは、室温（２３℃±２℃）では固体である。更に、シルセスキオキサンは、以下に示されるように、所望の浸透条件下で、自己架橋することができるヒドロキシ又はアルコキシ基などの官能基を好ましくは末端で含む。それらは、原理上は、例えば三官能性（例えばトリアルコキシ−官能性）シラン類（例えば、Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ）_３）の加水分解重縮合によって得られる。

上記の式（Ｉ）において、Ｒは、好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜１２個、更により好ましくは１〜８個の炭素原子、並びに所望により、窒素、酸素、イオウ、好ましくは窒素及び酸素から選択される１つ以上の、好ましくは１〜５個のヘテロ原子を含有する有機基又は置換された有機基である。シルセスキオキサンのＲは、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アリール、アルカリル又はアラルキル基及び、所望により窒素又は酸素などの１〜５個のヘテロ原子を含有することができるこれらの基であってもよい。これらの基は所望により、アミノ、メルカプト、ヒドロキシル、アルコキシ、エポキシ、アクリラト（acrylato）、シアノ及びカルボキシ基などの１つ以上の置換基を含有することができ、好ましい置換基はアミノ、メルカプト、エポキシ又はＣ_１〜Ｃ_８−アルコキシ基である。

Ｒの具体的な例示の例は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及びヘプチルなどのＣ_１〜Ｃ_８−のアルキル；ビニル、アリル、ブテニル及びヘキセニルなどのＣ_２〜Ｃ_８−のアルケニル；エチニル及びプロピニルなどのＣ_２〜Ｃ_８−のアルキニル；シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルなどのＣ_３〜Ｃ_８−のシクロアルキル；メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ及びヘキソキシ（hexocy）などのＣ_１〜Ｃ_８−のアルコキシ；エチレノキシ、プロピレノキシ及びブチレノキシなどのＣ_２〜Ｃ_８−アルケノキシ；プロパルギル；所望により、フェニル、トリル、ベンジル及びナフチルなどの６〜１２個の炭素原子を有する置換されたアリール；Ｒ^１−（Ｏ−Ｒ^２）_ｎ−又はＲ^３−（ＮＲ^５−Ｒ^４）_ｎ−であり、式中Ｒ^１〜Ｒ^４は、独立して所望により炭素原子８までを有する置換された、飽和又不飽和炭化水素基であり、好ましくは上記に記載の基から選択され、Ｒ^５は水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキル並びにｎは１〜１０であり；上に言及された基は全て１つ以上のアミノ、ヒドロキシル、メルカプト、エポキシ又はＣ_１〜Ｃ_８−アルコキシ基である。上に記載の基から、所望により置換されたＣ_１〜Ｃ_８−アルキル、所望により、６〜１２の炭素原子を有する置換されたアリール及びＲ^１−（Ｏ−Ｒ^２）_ｎ−又はＲ^３−（ＮＲ^５−Ｒ^４）_ｎ−であり、式中Ｒ^１〜Ｒ^４は、独立して、所望により８までの炭素原子を有する置換された、飽和又は不飽和炭化水素基であり、好ましくは上記の群から選択され、Ｒ^５は、水素又はＣ_１〜Ｃ_８アルキルであり、ｎは１〜１０までであり、任意の置換基は、アミノ、ヒドロキシル、メルカプト、エポキシ又はＣ_１〜Ｃ_８−アルコキシ基、が特に好ましい。

Ｒの更なる例示としての例は、３，３，３−トリフルオロプロピル、ジクロロフェニル、アミノプロピル、アミノブチル、Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ（ＣＨ_２）_３−、
Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−、メルカプトプロピル、メルカプトエチル、ヒドロキシプロピル、

シアノプロピル、シアノエチル、カルボキシエチル及びカルボキシフェニル基である。勿論、炭化水素残基上の置換基は、水と反応性であってはならない。単一シルセスキオキサンが使用されるとき、メチル、エチル、プロピル、アミノメチル、アミノエチル及びアミノプロピル並びにメルカプトエチル及びメルカプトプロピル基が好ましい。Ｒがメチル又はメルカプトプロピル以外であるとき、シルセスキオキサンが５〜３０：７０〜９５の重量比のメチルシルセスオキサンとすなわち５〜３０重量％のＲＳｉＯ_３／２単位及び７０〜９５重量％のＣＨ_３ＳｉＯ_３／２単位で共重合することが好ましい。

本発明に使用され得るシルセスキオキサンは、低い平均分子量（Ｍｗ）を有し、Ｍｗは、好ましくは、ポリスチレン基準を用いたゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）による測定値が最高１０，０００であり、好ましくは２００〜６０００であり、より好ましくは２５０〜５０００及び３００〜４０００の範囲である。ＧＰＣ試験法は、実用ゲル透過クロマトグラフィー「現代のサイズ排除液体クロマトグラフィー」（ジョンワイリーアンドサンズ、１９７９年出版）に詳細に説明されている。有用なシルセスキオキサンは、米国特許第３，４９３，４２４号（モーアロック（Mohrlok）ら）、同第４，３５１，７３６号（スタインバーガー（Steinberger）ら）、及び同第４，７８１，８４４号（コートマン（Kortmann）ら）に記述されており、参照によりここにそれぞれ組み込まれる。

シルセスキオキサンコポリマー（共縮合体）は、式Ｒ^１１ＳｉＯ_３／２又はＲ^１１−Ｓｉ（ＯＲ^１２）_３のシルセスキオキサンポリマーと、式Ｒ^１１ _２Ｓｉ（ＯＲ^１２）_２のジオルガノオキシシラン類（diorganooxysilanes）（又はこれらの加水分解物）及び／又は式Ｓｉ（ＯＲ^１２）_４のテトラオルガノオキシシラン類（tetraorganooxysilanes）（又はこれらの加水分解物）とのコポリマー又は共縮合体を含み、Ｒ^１１は、Ｒ基のために上記に定義されたとおりであり、好ましくはそれぞれのＲ^１１は、１〜１２個の、好ましくは１〜８個の炭素原子を有する置換されていない又は置換された炭化水素ラジカルを表し、その置換基はアミノ、メルカプト及びエポキシ基であってもよく、Ｒ^１２は、独立して１〜８の好ましくは１〜４の炭素原子のアルキル基である。シルセスキオキサンは所望により、Ｒ^１１ _３ＳｉＯＲ^１２のシラン類の共縮合体を更に含んでもよい。好ましいシルセスキオキサンポリマーは、中性又はアニオン性である。有用なシルセスキオキサンは、米国特許第３，４９３，４２４号（モーアロックら）、同第４，３５１，７３６号（スタインバーガーら）、同第５，０７３，４４２号（ノールトン（Knowlton）ら）、及び同第４，７８１，８４４号（コートマンら）に記述されている技術によって作製することができる。

また、シルセスキオキサン混合物及びシルセスキオキサンコポリマー混合物も、所望により使用することができるシルセスキオキサンは、通常、固体であるべきであり、すなわち常温（２３℃±２℃）で気体でも液体でもない。シルセスキオキサン類は、コロイド懸濁液として使用することができる。シルセスキオキサン類は、シラン類を水、緩衝剤、界面活性剤及び所望により有機溶媒の混合物に、同時に混合物を酸性又は塩基性状態下で攪拌しながら添加することによって調製することができる。シルセスキオキサンの調製で使用される界面活性剤は、事実上、アニオン性又はカチオン性でなくてはならない。最良の結果は、一般にカチオン性懸濁液と共に得られる。狭い粒径を達成するために、分量のシランを均一かつゆっくりと添加することが好ましい。コロイド懸濁液中のシルセスキオキサン類の平均粒径は、１ｎｍ〜１００ｎｍ（１０オングストローム〜１０００オングストローム）の範囲であるべきであり、好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍ（１０オングストローム〜５００オングストローム）又は１ｎｍ〜４０ｎｍ（１０オングストローム〜４００オングストローム）の範囲であり、より好ましくは２０ｎｍ〜５０ｎｍ（２００オングストローム〜５００オングストローム）の範囲であるべきである。添加できるシランの正確な量は、置換基Ｒ及び使用されるアニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤が使用されるかどうかによって決まる。

単位がブロックまたランダム分布で存在し得るシルセスキオキサンコポリマーは、シラン類の同時加水分解によって形成される。式Ｓｉ（ＯＲ^２）_４のシラン類の好ましい量は、それらの分解物（hydrosylates）（例えば、式Ｓｉ（ＯＨ）_４の）を含みながら、使用されるシラン類の重量に対して、２〜５０重量％、好ましくは３〜２０重量％が添加される。テトラオルガノシラン類の量は、得られる組成物中に存在するテトラアルコキシシラン類及びこれらの分解物（例えば式Ｓｉ（ＯＨ）_４）を含みながら、シルセスキオキサンの重量に対して好ましくは１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、より好ましくは２重量％未満である。

以下のシラン類、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、２−エチルブチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン及び２−エチルブトキシトリエトキシシランは、本発明のシルセスキオキサン類の調製に有用である。

好ましくは、ヒドロキシ数は、１グラム当たり約１０００〜６０００、より好ましくは約１５００〜２５００である。ヒドロキシ数は、例えば滴定よって測定することができ、あるいは分子量は^２９Ｓｉ ＮＭＲによって見積もることができる。

残留物のテトラアルキオキシシラン（又はＳｉ（ＯＨ）_４など、これらの分解物）を本質的に含有しない有用なシルセスキオキサンは、ダウ・コーニング（Dow Corning）（ミシガン州ミッドランド）から入手可能なＳＲ ２４００樹脂（SR 2400 RESIN）（商品名）である。シルセスキオキサンの特に好ましい例は、ダウ・コーニング（Dow Corning）からの「Ｄｒｉ−Ｓｉｌ ５５」（商品名）であり、これはメタノール中、末端で、メトキシを有する９８重量％の（３−（２−アミノエチル）アミノプロピル）メチルセスキオキサンである。

本発明の更なる実施形態において、シロキサン化合物は、ポリジオルガノシロキサン、好ましくはポリオルガノシロキサンである。好ましくは、繊維ブランケットに浸透させるために使用されるポリオルガノシロキサンは、室温（２３℃±２℃）では固体である。更に、ポリオルガノシロキサンは好ましくは、ヒドロキシ又はアルコキシなどの官能基を末端で含み、以下に示されているように所望の浸透条件下で自己架橋することができる。本発明において使用されるポリオルガノシロキサン類は、好ましくは低分子量（Ｍｗ）を有し、Ｍｗは好ましくは１０，０００までの範囲であり、好ましくは２００〜６０００であり、更により好ましくは２５０〜５０００及び３００〜４０００であり、ポリスチレン標準を使用しながらゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定される。例えば、ポリオルガノシロキサン、好ましくはポリジオルガノシロキサンは、ケイ素結合した全置換基の約５０％がメチル基であり、任意の残りの置換基は、高級アルキル基などの（例えば、４〜２０の炭素原子を有する）他の一価の炭化水素基、例えば、テトラデシル及びオクタデシル、フェニル基、ビニル基及びアリル基並びに一価のヒドロカルボノキシ及び置換基された炭化水素基、例えばアルコキシ基、アルコキシ−アルコキシ基、フルオロアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基及びポリアミノ（アルキル）基、メルカプトアルキル基及びカルボキシアルキル基である。かかるヒドロカルボノキシ基及び置換された炭化水素基の具体例は、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、メトキシエトキシ、３，３−トリフルオロ−プロピル、ヒドロキシメチル、アミノプロピル、β−アミノエチル−γ−メルカプトプロピル及びカルボキシブチルである。上記の有機置換基に加えて、オルガノシロキサンは、ケイ素結合した（通常は末端シラノール基に存在する）ヒドロキシル基、又は例えばポリ（メチルハイドロジェン）シロキサン類及びメチルハイドロジェンシロキサン単位及び／又はジメチルハイドロジェンシロキサン単位を備えるジメチルシロキサン単位のコポリマーにおけるような、ケイ素結合した水素原子を有してもよい。

いくつかの場合において、ポリジオルガノシロキサンなどのポリオルガノシロキサンは、２つ以上の異なるタイプのシロキサン類を含んでもよく、他の有機ケイ素化合物と共に使用してもよい。例えば、ポリオルガノシロキサンは、シラノール末端ポリジメチルシロキサン及び架橋剤の両方を、したがって、ポリ（メチルハイドロジェン）シロキサン、アルコキシシラン、例えばＣＨ_３Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３及び／又はＮＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨ（ＣＨ_２）_３Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３又はかかるシランの部分的な加水分解物及び縮合体を含んでもよい。このように、オルガノシロキサン類の広い範囲のいずれかを、特性によってポリオルガノシロキサンとして、使用してもよい。一般に、ポリオルガノシロキサン類、例えばポリジオルガノシロキサン類として好ましいのは、単独又は他のオルガノシロキサン化合物との組み合わせで使用されてもよい、末端ケイ素結合反応性基を有するポリオルガノシロキサン類、例えばヒドロキシル基及びアルコキシ基である。上記のポリオルガノシロキサン、例えばポリジオルガノシロキサンはまた、一般式（ＩＩ）のオルガノシランとの組み合わせで使用されてもよい。

式中、それぞれのＹは炭化水素基、アルコキシ基及びアルコキシアルコキシ基から選択された、６個未満の炭素原子を有する一価の基を表し、少なくとも１つのＹはアルコキシ又はアルコキシアルコキシであり、Ｒは３〜１０個の炭素原子を有する二価の基を表し、前述の基はエーテル結合及び／又はヒドロキシル基の形態で存在する炭素、水素及び所望により酸素からなり、Ｒ’は１〜１５個の炭素原子又は基
（−ＯＱ）_ａＯＺを有する一価の炭化水素基を表し、ここでＱは、２又は３個の炭素原子を有するアルキレン基を表し、ａは、１〜２０の値を有し、Ｚは、水素原子、アルキル基又はアシル基を表し、それぞれのＲ’’はメチル又はエチル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す。

上に指定された一般式（ＩＩ）において、二価の基Ｒは、炭素及び水素又は炭素、水素及び酸素、エーテル結合及び／又はヒドロキシル基の形態で存在する任意の酸素からなる。基Ｒは、したがって例えば、メチレン、エチレン、ヘキシレン、セニレン（xenylene）、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ_２−及び
−（ＣＨ_２）_２ＯＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２−、である。好ましくはＲは基−（ＣＨ_２）_３−、−（ＣＨ_２）_４−又は
−ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２−を表す。Ｒ’基は、１〜１５個の炭素原子を有する任意の一価の炭化水素基、例えばアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル又はテトラデシル、アルケニル基、例えばビニル、又はアリール、アルカリル又はアラルキル基、例えばフェニル、ナフチル、トリル、２−エチルフェニル、ベンジル及び２−フェニルプロピルであってよい。Ｒ’基は、本明細書の上記に定義されたとおり、基−（ＯＱ）_ａＯＺであってもよく、かかる基の例は、
−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ＯＨ、−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_３ＯＨ、−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_３（ＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２）_３ＯＣ_４Ｈ_９及び
−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＯＣ_３Ｈ_７である。Ｙ置換基として、メチル、エチル、プロピル及びビニル並びにアルコキシ及びアルコキシアルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ及びメトキシエトキシなどの一価の炭化水素基が存在してもよい。少なくとも１つのＹは、アルコキシ又はアルコキシアルコキシでなくてはならず、好ましいシラン類はＹ置換基がメチル基及びアルコキシ基又は４個未満の炭素原子を有するアルコキシアルコキシ基から選択されるものである。好ましくは、Ｘはクロリン又は臭素を表す。上記のオルガノシラン類は、既知の物質であり、例えば三級アミン、例えばＣ_１５Ｈ_３１Ｎ（ＣＨ_３）_２とハロアルキルシラン、例えばクロロプロピルトリメトキシシランとの反応によって、又は不飽和アミンのヒドロシリコン化合物への添加、続いてその生成物とヒドロカルビルハロゲン化物又は水素ハロゲン化物の反応によって、調製することができる。

本発明の更なる実施形態において、繊維は、アルコキシ基含有のシラン、好ましくは、所望により置換されたアルキル−又はアリール−アルコキシシラン、より好ましくは式ＲＳｉ（ＯＲ’）_３の所望により置換されたアルキル−又はアリール−トリアルコキシシラン、これらの加水分解物及び縮合体並びにこれらの組み合わせから選択された有機ケイ素化合物を浸透させることができる。Ｒがアルキルである場合、アルキル基は、好ましくは１〜２０個の、より好ましくは１〜１６個の、更により好ましくは１〜１０個又は１〜８個の炭素原子を含有する。好ましいアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、メチルエチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及びシクロヘキシルである。Ｒがアリールである場合、アリール基は好ましくはフェニルである。アルコキシ基ＯＲ’は好ましくは１〜１２個、より好ましくは１〜８個、更により好ましくは１〜６個の炭素原子を含有する。好ましいアルコキシ基は、メトキシ及びエトキシであり、２−メトキシエトキシ及びイソプロポキシもまた有用である。アルコキシ基は互いにそれぞれ独立して選択される。任意の置換基は、好ましくはアミノから、所望により更に、例えばＣ_１〜Ｃ_６−アルキルと更に置換された、又はアミノ−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキル；エポキシ、３−グリシジルオキシ、３−（メタ）アクリロキシ、メルカプト及びＣ_１〜Ｃ６−アルコキシ基から選択される。好ましい実施形態では、ルキル基のみが置換される。特に前述の水溶液がすぐにではなく、数時間後に適用される場合は、加水分解物及び／又は縮合体、特にアルコキシ基含有のシラン化合物などの自己縮合体は、例えば前述のシランの水溶液中で形成され得る。

トリアルコキシシラン類の例は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、２−エチルブチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、２−エチルブトキシトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、メタクリロキシトリメトキシシラン（methacryloxytrimethoxysilane）、グリシドキシトリメトキシシラン（glycidoxytrimethoxysilane）及びＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランである。アルキル−又はフェニル−トリアルコキシシランの例は、デグサ（Degussa）から商品名ダイナシラン（DYNASYLAN）で市販されており、その例はダイナシランＰＴＭＯ（DYNASYLAN PTMO）であり、これはプロピルトリメトキシシランである。

浸透材料は、式Ｓｉ（ＯＲ）_４又はＳｉ（ＯＲ）_３ＯＲ’又はＳｉ（ＯＲ）_２（ＯＲ’）_２のテトラアルコキシシラン類と共に上記に言及されたように、トリアルコキシシラン類のブレンドを含んでもよく、式中、Ｒ及びＲ’は所望により、好ましくは、１〜２０個、より好ましくは１〜１６個、更により好ましくは１〜１０個又は１〜８個の炭素原子を含有する置換されたアルキル基である。好ましいアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、メチルエチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル及びシクロヘキシルである。任意の置換基は、好ましくは、アミノ基から選択され、所望により更に例えばＣ_１〜Ｃ_６−アルキル又はアミノ−Ｃ_１〜Ｃ_６−アルキル；エポキシ、３−グリシジルオキシ、３−（メタ）アクリロキシ、メルカプト及びＣ_１〜Ｃ_６−アルコキシ基と置換される。

このマットは、繊維マットの圧縮及び抑制の前又は後に、任意の上の材料で含浸することができる。更に、また、繊維が成形ボックスに供給される前に、繊維を含浸することも可能である。

本発明の更なる実施形態において、高摩擦コーティング材料の薄い連続的又は非連続的なコーティングが、内側表面（すなわち汚染防止要素と接触するマウンティングマットの表面）並びに所望により外側表面（すなわちハウジングと接触するマウンティングマットの表面）上に形成される。高摩擦コーティングは、高摩擦コーティング材料が本質的にマウンティングマットに入り込まないように適用される。更に、繊維マットの内側表面及び所望により外側表面は、繊維マットの、所望によりコーティングされた外側表面とハウジングとの間の摩擦係数が、繊維マットのコーティングされた内側表面と触媒要素との間の摩擦係数よりも低くなるように、高摩擦コーティングでコーティングされる。高摩擦コーティングの有機部分は、触媒要素の通常の動作条件下で、部分的又は完全に分解又は分散する。外側表面の高摩擦コーティングは、マウンティングマットの内側表面の高摩擦コーティングと同じであってもよいし、異なっていてもよい。所望の据付特性を得るために、同じコーティング材料が、両方の表面上で使用される場合、繊維マットの外側表面の側と内側表面の側との間に浸透量が異なるので、予防措置がとられなければならない。同じ高摩擦コーティングを備える浸透に対して、内側表面が浸透する側を備えるコーティング材料の固体構成要素含有量は、したがって、外側表面が浸透する側を備えるコーティング材料の固体構成要素含有量よりも大きくなければならない。両方の側の間で摩擦差が最大化されたとき、優れた詰め結果が達成できるということが示されている。マウンティングマット上の高摩擦コーティングの含有量の差に特別の制限はないが、マウンティングマットの内側表面の側上の高摩擦コーティングの固体構成要素含有量は、好ましくは約５ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、より好ましくは約１０ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２である。一方、繊維マットの外側表面上の高摩擦コーティングの固体構成要素含有量は、好ましくは、約０．５ｇ／ｍ^２〜１０ｇ／ｍ^２である。

一般に使用されているキャニング方法である、例えば触媒の詰め中に、高摩擦コーティングは、通常、動きを改善する役割を果たす。缶詰中にマットの滑りを防止するために、高摩擦コーティングが選択され、滑り止め特性を構成要素の表面上にもたらす。コーティングは、天然又は合成ポリマー材料、アクリル酸エステルコポリマー、ニトリル樹脂若しくはゴム、酢酸ビニルコポリマー、ポリスチレン樹脂、アクリレート−スチレンコポリマー、スチレン−ブタジエン樹脂、ＳＩＳブロックコポリマー、ＥＰＤＭ、ＡＢＳ、ＰＥ又はＰＰフィルムなどのような、好ましくは、アクリル樹脂又はゴムなどの樹脂又はゴム材料、及びこれらの組み合わせから選択することができる。これらの有機ポリマー材料の多くは、優れた滑り止め特性をもたらす。これらの有機ポリマーのいくつかは、上昇した温度で柔らかくなる場合があり、これは、有機ポリマー材料が悪化又は消失する前に、一定の温度／時間ウィンドウにおいて、低減された保持特性につながる場合がある。シリカ−、アルミナ−及び粘土ゲル又は粒子スラリーなどの無機コーティングが使用できるが、無機コーティングは時々、有機ポリマー材料と比較して低いスリップ防止特性を有する場合がある。無機コーティングの利点は、高温で分解せず、そのため、マット保持性能の増加につながる永続的な摩擦上昇をもたらす。保持性能の更なる最適化は、無機高摩擦コーティングをマットのハウジング側上に付けることによって達成することができ、これは詰め特性を著しく変えずに、摩擦の増加及びマット保持性能の増加につながる。

特定の実施形態において、高摩擦コーティング構成要素は、触媒コンバータの動作中に高温条件下で発生する任意反応で分解及び消散され得るラテックスからなる。本明細書で使用可能なラテックスは、天然又は合成ポリマー材料、好ましくは樹脂材料、アクリル酸エステルコポリマー、酢酸ビニルコポリマー、ポリスチレン樹脂、アクリレート−スチレンコポリマー、スチレン−ブタジエン樹脂及びこれらの組み合わせを水性媒質、他の媒質又はポリビニルアルコールなどの有機材料の中に分散することによって得られるコロイド状の分散液を含む。所望により、ラテックスは、シリカ粒子、アルミナ粒子又は粘土粒子の１つ以上の、ラテックスへの混合を更に含む。アクリル樹脂が使用されるアクリルラテックスは、特に有利に使用することができる。好ましいラテックスは、エアプロダクツポリマーズ（Air Products Polymers）（米国ペンシルベニア州アレンタウン所在）から「エアフレックスＥＡＦ６７（AIRFLEX EAF67（商品名））」として入手可能な酢酸ビニル−エチレンポリマー分散液、並びに、バスフ（BASF）（ドイツ、ルートヴィヒスハーフェン所在）から「アクロナルＡ４２０Ｓ（ACRONAL A 420 S）」及び「アクロナルＬＡ４７１Ｓ（ACRONAL LA 471 S）（商品名）」として入手可能な、熱により架橋可能なアクリル酸とエステルのコポリマーの、可塑剤を含まない分散水溶液である。

更なる実施形態において、繊維マットがコーティングされる高摩擦コーティングは、上記の有機ポリマー材料及び１つ以上のタイプの研磨粒子も含むことができる。有用な有機ポリマー材料及び有意な研磨粒子に特に関する更なる詳細は、２００６年２月２３日付の国際公開第２００６／０２００５８（Ａ）号に見出すことができる。例えば、有機ポリマー材料中に研磨粒子の微粒子を分散することによって調製されたスラリーが、繊維マットの表面に適用される。このように、繊維マットの少なくとも内側表面及び所望により外側表面上に、研磨材料（複数）の微粉粒子が選択的に固定されているコーティングを有する繊維マットが得られる。研磨材料の微粒子は、触媒要素を備える繊維マットの少なくとも接触面上に配置されているため、触媒要素との摩擦係数が増加され、触媒要素の保持信頼性は更に改善することができる。更に、触媒要素及び触媒要素の周囲に巻かれている繊維マットは缶詰され、触媒要素と巻かれた繊維マットとの間の動きが、阻止されることができ、あるいは、組み立てられる触媒コンバータの性能に悪影響を与えることなく、少なくとも有意に低減することができる。

上述のように、高摩擦コーティングによるマウンティングマットのコーティングは、有利なことに、スプレー、ブラッシング、積層、印刷（例えばスクリーン印刷）などのような既知の従来の技術によって実行され得る。１つの好ましい方法は、（例えば、エアブラシのようなラッカスプレーシステムなど）スプレーコーティングであり、これは、例えば、上述のような例えばアクリルラテックスなどのラテックスのスプレー溶液又は分散液を調整し、繊維マットの片面又は両面に、この溶液又は分散液を連続に又は同時にスプレーするだけで、十分に実行される。作業は、したがって簡単で経済的である。スプレーの後の溶液又は分散液は、自然乾燥させても、好適な温度（例えば１１０℃）に熱することによって乾燥させてもよい。繊維マットの内側表面の側上の高摩擦コーティングの固体構成要素含有量は、好ましくは約５ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２、より好ましくは約１０ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２であり、マウンティングマットの外側表面上の高摩擦コーティングの固体構成要素含有量は、好ましくは約０．５ｇ／ｍ^２〜１０ｇ／ｍ^２である。好ましくは、高摩擦コーティング材料の薄い連続的又は非連続的なコーティングは、マウンティングマットの内側及び所望により外側表面上に形成される。使用されたコーティング方法は、高摩擦コーティング材料が本質的にマウンティングマットを浸潤しないよう、いずれのマウンティングマットの毛管作用も最小化されるように、適応される。すなわち、高摩擦コーティングは、マウンティングマットの表面上のみに実質的に存在すべきであり、本質的にマットを浸潤すべきではない。これは、例えば、高い固体密度を有する溶液又は分散液を使用することによって、乳化剤、揺変性剤又は同様の効果を有する同様の添加剤を溶液若しくは分散液に添加することによって、圧縮状況下で繊維マットをコーティングすることによって、使用された溶剤が急速に蒸発する又は同様となるコーティング条件によって、あるいは本質的に溶剤の入っていない高摩擦コーティングの積層によって、達成することができる。高摩擦コーティングが、マウンティングマットの厚さの１０％未満、好ましくは５％未満、より好ましくは３％未満、最も好ましくは１％未満を浸潤することが好ましい。

マウンティングマットは、最終用途の要求を満たすために、様々な厚さで作製することができる。これらの要求としては、例えば、モノリスのタイプ（例えば薄い壁、金属、標準の厚さの壁）、室温及び動作温度での隙間の厚さ、及び動作温度での収縮又は膨張のためにマットが発する圧力が挙げられる。通常、マウンティングマットは、約４ｍｍ〜約３０ｍｍの厚さの範囲であることができる。マウンティングマットは、約８００ｇ／ｍ^２〜約３，０００ｇ／ｍ^２の範囲の単位面積当たりの重量を有することができる。マウンティングマットは、５ｋＰａの負荷の下で０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．７ｇ／ｃｍ^３の範囲のかさ比重を有することができ、あるいは膨張性マットの場合は、通常、約０．６ｇ／ｃｍ^３〜１．３ｇ／ｃｍ^３のかさ比重を有することができである。

マウンティングマットは、いわゆる薄壁の又は長薄壁の汚染防止モノリスを実装するために使用され得る。具体的には、マウンティングマットは、６２セル／ｃｍ^２〜１８６セル／ｃｍ^２（４００ｃｐｓｉ〜１２００ｃｐｓｉ）を有しかつ０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）以下の壁厚を有する汚染防止モノリスを実装するために使用され得る。このマウンティングマットと共に実装され得る汚染防止モノリスの例としては、１００マイクロメートル／６２セル／ｃｍ^２（４ミル／４００ｃｐｓｉ）及び１００マイクロメートル／９３セル／ｃｍ^２（４ミル／６００ｃｐｓｉ）の薄壁モノリス、並びに７６マイクロメートル／９３セル／ｃｍ^２（３ミル／６００ｃｐｓｉ），５１マイクロメートル／１４０セル／ｃｍ^２（２ミル／９００ｃｐｓｉ）及び５１マイクロメートル／１８６セル／ｃｍ^２（２ミル／１２００ｃｐｓｉ）の超薄壁モノリスが挙げられる。

マウンティングマットの作成プロセス
マウンティングマットは、ウェットレイドプロセスか、又はドライレイドプロセスによって製造され得る。例えば、マウンティングマットは、ランドウェバー（RANDO WEBBER）（登録商標）（ランドマシーン社（Rando Machine Corp.）、ニューヨーク州マセドン所在）又はダンウェブ（DAN WEB）（登録商標）（スキャンウェブ社（ScanWeb Co.）、デンマーク所在）のような、ワイヤスクリーン又はメッシュベルト上に繊維が引き出される、市販のウェブ形成機を使用して製造されてきた。

好ましくは、これらのマットは、次の工程を含む以下の方法を用いて作製される。

（ｉ）無機繊維を、成形ワイヤの上に置かれる開かれた底を有する成形ボックスの入口を通して供給し、成形ワイヤの上に繊維のマットを形成する工程であり、この成形ボックスが、入口とハウジング底との間のハウジングに少なくとも一列に備えられた、繊維の凝集を解きほぐすための複数の繊維分離ローラーと、エンドレスベルトスクリーンとを有する、工程と、
（ｉｉ）繊維分離ローラーの下であり成形ワイヤの上にあるエンドレスベルトの下位走行部の繊維の凝集を捉える工程と、
（ｉｉｉ）捉えられた凝集がこのエンドレスベルトから解放され、ローラーに接触してローラーによって解きほぐされることができるように、繊維分離ローラーの上のこのエンドレスベルト上に捉えられた繊維の凝集を搬送する工程と、
（ｉｖ）繊維のマットを、成形ワイヤによって成形ボックスから出して移動する工程と、
（ｖ）この繊維のマットを圧縮し、この繊維のマットをその圧縮された状態に抑制し、それによって触媒コンバータのハウジングに汚染防止要素を実装するために好適な望ましい厚さを有するマウンティングマットを得る工程と、を含む。

上述のようなマウンティングマット作製方法は、通常、以下の利点の１つ以上を提供する。通常、この方法は、コスト効果に優れた便利な方法で広く多様な組成のマウンティングマットを製造することを許す。更にまた、有機結合剤が含まれない又は少ないマウンティングマットは、一貫した品質及び性能をもたらす、容易かつ便利でコスト効果に優れた信頼できる方法によって製造され得る。例えば、有機結合剤を含まないマウンティングマット、又は有機結合剤を５重量％以下、例えば３重量％以下若しくは２重量％以下含むマウンティングマットを、容易に製造することができる。特定の実施形態において、有機結合剤含有量の低い（例えば結合剤を含まないか、又は５重量％以下、例えば３重量％以下若しくは２重量％以下の有機結合剤を含む）膨張性マウンティングマットを、優れた性能及び一貫した品質と共に製造することができる。この方法は、更に、既知の方法によって製造することがこれまで困難又は不可能であったマウンティングマットの作製を可能にするという利点をもたらす。具体的には、上述の熱処理されたガラス繊維を用いると、この方法は、繊維のクラッキングを回避するか、又はウェットレイドプロセス又はドライレイドプロセスと比べて軽減する。

この方法によると、繊維は、成形ボックスの繊維の入口を通して成形ボックスに供給される。本発明と共に用いるのに好適な成形ボックスは、国際公開第２００５／０４４５２９号（２００５年５月１９日付）に開示されている。この成形ボックスは、繊維の凝集を解きほぐす、１行に配列された、複数の繊維分離ローラーを含む。通常、これらの繊維分離ローラーはスパイクローラーである。成形ボックス内に配列されたエンドレスベルトスクリーンは、一列のスパイクローラーのすぐ下及び／又は上、すなわち例えば２列のスパイクローラーと成形ボックスの下位部にある下位走行部との間を走行する上位走行部を有する。結果的に、繊維の塊すなわちオーバーサイズの繊維は、成形ワイヤボックスに乗らないように防止され、成形ボックス内でベルトスクリーン上に保持され、成形ボックスの下位部分から運び出され、スパイクローラーに戻されて、更に離解される。一実施形態において、成形ボックス及び成形ワイヤの下の真空によって、オーバーサイズの繊維はエンドレスベルトスクリーンの下位走行部の上側に保持され、エンドレスベルトスクリーンの上位走行部の下側に放出されるので、エンドレスベルトスクリーンは、自浄作用するふるい又は繊維スクリーンを提供する。

一実施形態において、スパイクローラーの２つの列は、ベルトスクリーンの上位走行部のそれぞれの側部に提供される。これによって、供給された繊維は、ベルトスクリーンによるスクリーニングの前に初期離解され、この初期のスクリーニングの後に、追加的に離解され得る。追加的な実施形態において、ベルトスクリーンの上位走行部のすぐ下の列にあるスパイクローラーは、ベルトスクリーンの上位走行部の移動方向において、回転軸とベルトスクリーンとの間で減少する距離で位置づけられる。これによって、ベルトスクリーンの下位走行部上に保持された繊維の塊又はクラスタは、これらの保持された繊維が再プロセスのためにベルトスクリーンの上位部に戻されるにつれて、徐々に再び離解される。戻された繊維の「粗い」プロセスからスタートして、ベルトスクリーンと個々のスパイクローラーとの間の隙間のサイズを徐々に低減することによって、戻された繊維の塊が圧縮されて２つの隣接するスパイクローラーの間の隙間を通過することなく確実に離解されるようにすることができる。これによって、よりよい離解を達成することができる。繊維の追加的な理解を達成することによって、より均一な分配を達成するために、スパイクローラーの２つの追加的な列を、ベルトスクリーンの下位走行部のそれぞれの側に提供することができる。

一実施形態において、スパイクローラーは、ベルトスクリーンの縦の走行部の少なくとも１つに沿って提供される。これによって、ベルトスクリーンに沿って引かれる繊維を、帰路を通る間に再プロセスすることができ、及び／又は、ベルトスクリーンを、ベルトスクリーンの縦の道に沿って提供されるスパイクローラーによって洗浄することができる。本発明の一実施形態において、ベルとスクリーンは、成形ワイヤの移動方向に対して下流方向のハウジングを超えて延在する。あるいは、ベルトスクリーンはハウジングの中に提供される。

ベルトスクリーンは、下部の成形ワイヤと同じ方向か、又は下位走行部の移動と反対方向に駆動され得る。更に、ベルトスクリーンは、例えば一定速度で連続的に駆動されるか、又は断続的に駆動されるかのどちらかでよい。一実施形態において、スパイクローラーの２つの追加的な列は、ベルトスクリーンの下位走行部のそれぞれの側に提供される。好ましくは、既定パターンのグリッド穴がベルトスクリーンに提供される。

一実施形態において、ベルトスクリーンは、既定のメッシュ穴を有するワイヤーメッシュである場合がある。別の実施形態において、ベルとスクリーンは、グリッド部材の間に穴を有する、横向きに配向されたグリッド部材を有する。本発明の一実施形態において、成形ワイヤ上にエアレイドされる繊維形成の上側とベルトスクリーンが接触するように、ベルトスクリーンの下位走行部は成形ワイヤのすぐ上にある。これによって、成形ボックスの底の開口のいくつかのエリアで真空がスクリーンされ、レイドされる製品の既定の表面構造が達成される。これらの真空スクリーンされるエリアは、ベルトスクリーンのスクリーンパターンによって決定される。以下に、本発明の方法において使用するための成形ボックスの実施形態について、図１〜３を参照して詳述する。

図１及び図２に、本発明の方法と共に使用する成形ボックスを図示する。この成形ボックスは、入口２から繊維３が供給されるハウジング１を備える。この成形ボックスは、成形ワイヤ４の上に位置づけられており、この成形ワイヤ４上に、乾燥形成プロセスによって繊維ボード６を形成するために、成形ワイヤ４の下の真空ボックス５によって繊維３がエアレイドされる。図１において、成形ボックスは、ハウジング内に見える内部要素と共に図示されている。しかし、ハウジングの壁は、透明材料から作製されても、不透明材料から作製されてもよい。

繊維３は、入口２から成形ボックスのハウジング１の中に吹き込まれる。成形ボックスの中には多数のスパイクローラー７が１つ以上の列、例えば、図１及び２に図示するような１５の４列のスパイクローラー７１、７２、７３、７４を成して提供される。ハウジング内には、エンドレスベルトスクリーン８もまた提供される。図３が示すように、このエンドレスベルトスクリーン８には、上位走行部８５を含むコンベア道と、ベルトスクリーン８が下方に移動する縦セクション８８と、ベルトスクリーン８が下部成形ワイヤ５とほぼ平行に移動する下位走行部８６と、上方に配向された２０走行部８７とが提供される。

ベルトスクリーン８の上位走行部８５に隣接して、少なくとも１つの列のスパイクローラー７１が提供される。図の実施形態において、ハウジング１の異なるレベルに、２列の上位スパイクローラー７１、７２と、２列の下位スパイクローラー７３、７４が提供される。ベルトスクリーンは、２列の上位スパイクローラー７１、７２の間の上位走行道８５と、２列の下位スパイクローラー７３、７４の間の下位走行道８５とによって構成される。ハウジング１に繊維３を塊として供給することができる。次に、スパイクローラー７は、成形ワイヤ５上に形成される製品６における繊維３の均等な分布を確保するために、繊維３の塊を離解する又は裂く。繊維が成形ボックスの中に下方に吸引されるにつれて、繊維は、第１の列のスパイクローラー７１を通過し、次にベルトスクリーン８、次に第２の列のスパイクローラー７２を通過する。ベルトスクリーン８の下方走行部８６において、オーバーサイズの繊維はベルトスクリーン８上に保持され、成形ボックスの上位セクションに戻されて、更に離解される。保持された繊維はベルトスクリーン８の下位走行部８６の上面に捉えられ、この上面は次に上位走行部８５の下面となり、繊維はベルトスクリーン８から吸引され取り除かれ、繊維の塊は再びスパイクローラーによって裂かれる。

図３に図示するように、ベルトスクリーン８の上位走行部８５のすぐ下のスパイクローラー７２の列には傾斜が付けられる。この列７２は、下の保持から戻されて来る、保持された「オーバーサイズ」の繊維を受け取る。この列７２において繊維３が確実に効率的に裂かれるようにするために、列７２の第１のスパイクローラー７２’、７２’’、７２’’’、７２’’’’には、個々のスパイクローラー７２’、７２’’、７２’’’、７２’’’’の回転軸とベルトスクリーン８の上位走行部８５との間の異なる距離が提供される。戻されたオーバーサイズの繊維の塊内の繊維がやさしく「剥離」されるように、第１のスパイクローラー７２’が最大距離で位置づけられ、それに続くスパイクローラー７２’’、７２’’’、７２’’’’は徐々に近づく距離で位置づけられることにより、塊がベルトスクリーンから２つの隣接するスパイクローラーの間に吸引され引きずり込まれずに確実に裂かれ、解離されるようにする。

エンドレスベルトスクリーン８は、既定のパターンで提供された閉鎖部分８１と穴８２とを含む。あるいは、ベルトスクリーン８はワイヤーメッシュであってもよい。ベルトスクリーン８の穴８２と閉鎖部分８１の特定のパターンによって、乾燥成形プロセスによって形成された繊維ボード６上の既定の表面パターンは、ベルトスクリーン８の下位走行部８６が成形ワイヤ４上にレイドされた繊維の上面と接触するようにそれを構成することによって、達成され得る。

縦方向の道の行程８７、８８において、１つ以上のスパイクローラー（図示せず）は、ベルトスクリーン８上の繊維を放つために、ベルトスクリーン８と隣接して提供される。スパイクローラーの構成は、成形ボックスによってエアレイドされることになる繊維の種類に基づいて選択され得る。

成形ボックスの底にはふるい１１（図示せず）が提供され、それに従って、ベルトスクリーン８に、保持された繊維を取り外すためのブラシ手段（図示せず）を提供することができる。これによって、底のふるいを洗浄するために追加的にベルトを使用することができる。このブラシ手段は、ベルトスクリーンの下位走行道の上側から繊維を掃き落とすために提供される部材である場合がある。あるいは、又はそれと組み合わせて、ふるい上に保持された繊維を攪拌する乱気流を生成するための手段をベルトスクリーンに提供してもよい。この方法によって、底ふるいを有する成形ボックスに、底ふるいの洗浄設備を提供することができ、ふるいの詰まりを防止するためにベルトを追加的に使用することができる。

上で例示した実施形態において、入口は、ベルトスクリーン及びスパイクローラーの上に位置づけて示されている。しかし、異なるタイプの繊維を成形ボックスに供給するために、入口をベルトスクリーンの上位走行部の下に位置づけること、及び／又は、複数の入口を提供することができる。次に、これらのスパイクローラーと、実際にこのベルトスクリーンとが、成形ボックスの中の繊維の混合を支援する。

マウンティングマットを作成するための本発明の方法に基づき、成形ワイヤ上に形成される繊維のマットは、成形ボックスから外に搬送され、次に、触媒コンバータのハウジング内にマウンティングマットを取り付けるために好適な所望の厚さに圧縮される。追加的な取り扱い、処理（例えば所望の形及びサイズへの切断）及び触媒コンバータへのマットの実装の際にマウンティングマットの圧縮された状態が維持されるように、マットは拘束されるべきである。触媒コンバータ又は汚染防止装置の製造において、マウンティングマットは、汚染防止装置のハウジング又はケーシングと、モノリスとも呼ばれる汚染防止要素との間の隙間に配置される。通常、ハウジングと汚染防止要素との間の隙間は２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば３ｍｍ〜８ｍｍで変動する。隙間のサイズは、汚染防止装置に特定の設計に依存して、汚染防止要素の円周に沿って一定であるか、又は変動する場合がある。

繊維マットを圧縮し、ニードリング、ステッチボンド、樹脂接着、圧力印加及び／又はこれらの組み合わせを含む多くの異なる方法で拘束することができる。好ましくは圧縮及び拘束された繊維マットは、約８００ｇ／ｍ^２〜約３０００ｇ／ｍ^２の範囲の単位面積当たりの重量を有し、別の観点においては、約０．５ｃｍ〜約３ｃｍの範囲の厚さを有する。通常、かさ密度は、５ｋＰＡの下で０．１ｇ／ｍ^３〜０．２ｇ／ｍ^３である。膨張性材料を含有するマットは、約２０００ｇ／ｍ^２〜８０００ｇ／ｍ^２の範囲の面積当たり重量、及び／又は５ｋＰａ負荷の下で０．３ｇ／ｍ^２〜０．７ｇ／ｍ^２のかさ密度を有することができる。

一実施形態において、繊維マットは圧縮され、ニードルパンチングによって拘束される。ニードルパンチしたマットは、マットを複数回完全又は部分的（好ましくは完全）に、例えば有刺針によって貫通させることによってもたらされる物理的な繊維のもつれがあるマットを指す。繊維マットを、従来のニードルパンチング装置（例えば、有刺針（例えば、「ディロ（DILO）」という商品名でドイツのディロ（Dilo）より市販されているニードルパンチャーで、ウィスコンシン州マニトウォック所在のフォスターニードル社（Foster Needle Company, Inc.）より市販されている有刺針を備えているもの）を用いてニードルパンチすることによって、ニードルパンチされた繊維マットを提供することができる。ニードルパンチングは繊維のもつれを提供し、通常は、マットを圧縮後、マットに有刺針を刺したり抜いたりすることを含む。マットの単位面積当たりの最適なニードルパンチ数は、特定用途により異なる。通常、繊維マットは約１〜約６０ニードルパンチ／ｃｍ^２にニードルパンチされる。好ましくは、マットは、約５〜約２０ニードルパンチ／ｃｍ^２にニードルパンチされる。

繊維マットは、従来の技術（例えば、米国特許第４，１８１，５１４号（レフコウィッツ（Lefkowitz）ら）を参照。前記開示は、ステッチボンド不織布マットの製法について参照することによって本書に組み込まれる）を用いてステッチボンドすることができる。典型的には、マットは、有機糸を用いてステッチボンドされる。有機又は無機シート材料の薄い層は、糸がマットを貫通して切断するのを防止又は最小限にするために、ステッチボンド時、マットの一方又は両側に定置されてよい。縫製糸が使用中に分解しないことが望ましい場合、無機糸、例えばガラス、セラミック又は金属（例えばステンレススチール）を使用できる。縫製の間隔は、繊維がマットの全領域にわたって均一に圧縮されるように、通常、３ｍｍ〜約３０ｍｍである。別の実施形態において、マットを圧縮し、樹脂接着によって拘束することができる。通常、樹脂接着では、この方法がほぼその圧縮された厚さで維持されるように、マットを有機結合剤溶液で含浸又は飽和し、圧力を印加して圧縮し、この結合剤溶液の溶剤を取り除く。その結合剤が圧縮されたマットの圧縮された厚さを通常の温度で維持できる結合剤であり、かつその熱分解がマットの元の厚さの回復を許す限りは、この有機結合剤と同様に、特に制限せずに、有機化合物を含む任意の結合剤を本発明の方法に使用することができる。好ましくは、この有機結合剤は、触媒コンバータの使用が意図される温度で容易に熱分解され、マットから消散される（破壊される）。更に、このマウンティングは、３００℃以上の温度、あるいは高温用途では９００℃〜１０００℃の温度に曝露されるので、この有機結合剤は短時間で熱分解されて、その結合剤としての機能を約５００℃以下の温度で失うものであるのが好ましい。より好ましくは、この有機結合剤は、熱分解の際にマットから、この温度範囲で消散される。

前述の有機結合剤は、有機溶剤を使用した水溶液、水分散した乳状液、ラテックス又は溶液の形状で使用され得る。以下、これらの有機結合剤を総じて、「結合液」と呼ぶ。

樹脂接着は、また、例えば粉末又は繊維の形態の高分子材料をマットに含め、圧力を与えてこのマットを圧縮し、この圧縮されたマットを熱処理して、高分子材料の溶融又はソフトニングを引き起こしてマット内の繊維を接着し、それを冷却してマットを拘束することによって達成することもできる。

マットに含めることができる好適な高分子材料としては熱可塑性ポリマーが挙げられ、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、酢酸ビニルエチレンコポリマー及びビニルエステルエチレンコポリマーが含まれる。あるいは、熱可塑性高分子繊維をマットに含めることができる。好適な熱か組成高分子繊維の例としては、ポリエチレン又はポリプロピレンのようなポリオレフィン繊維類、ポリスチレン繊維類、ポリエーテル繊維類、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル繊維類、ポリ塩化ビニル及びポリフッ化ビニリデンなどのビニルポリマー繊維類、ポリカプロラクタムなどのポリアミド類、ポリウレタン類、ナイロン繊維類、及びポリアラミド繊維類が挙げられる。この繊維マットの熱接着に特に有用な繊維としては、また、異なる組成又は異なる物性のポリマーを通常含むものであるいわゆるバイコンポーネント繊維も挙げられる。通常、これらの繊維はコア／シース繊維であって、例えばコアの高分子構成要素が構造を提供し、シースが溶融可能又は熱可塑性であるために繊維の接着が可能である。例えば、一実施形態において、バイコンポーネント繊維は、コア／シースがポリエステル／ポリオレフィンの繊維である場合がある。使用できるバイコンポーネント繊維としては、「トレビラ（TREVIRA（登録商標））」（トレビラ社（Trevira GmbH）、ドイツ、ボビンゲン所在）及び「ファイバービジョンクリエイトＷＬ（FIBERVISION CREATE WL）（登録商標）」（ファイバービジョン社（FiberVisions）、デンマーク、バルデ所在）が挙げられる。

特定の実施形態において、２つ又はそれ以上の繊維マット層を上下に互いに重ねて形成することができる。例えば、そのような共成形の一実施形態における方法は、上述の方法の工程（ｉ）〜（ｉｖ）を実行することによって第１の繊維マットを成形する工程と、工程（ｉ）〜（ｉｖ）を繰り返すことによって第１の繊維マット上に少なくとも１つの第２の繊維マットを成形し、第１のマットを成形ワイヤ上に提供し、方法の工程（ｖ）（すなわち圧縮及び拘束）を実行して、第１及び第２の繊維マットを有するマウンティングを得る工程と、を含む。代替実施形態において、第１の繊維マットは、その上に第２のマット層が形成される前にまず圧縮及び拘束される。

汚染防止装置
図４は、汚染防止装置の実施形態を図示する。汚染防止装置１０は、典型的に金属材料で作製される、概して円錐台形状（フラストコニカル）の入口端及び出口端１２及び１３を有するケーシング１１を備える。ケーシング１１内には、汚染防止要素すなわちモノリス２０が配置される。汚染防止モノリス２０の周囲を、本発明に基づき製造されたマウンティングマット３０が囲み、ケーシング１１内のモノリス要素２０をしっかりと、しかし弾力的に支持する役割りを果たす。マウンティングマット３０は、ケーシング内の定位置に汚染防止モノリス２０を保持し、汚染防止モノリス２０とケーシング１１との間の隙間をシールし、よって排気ガスが汚染防止モノリス２０をバイパスするのを防止するか、又は最小限にする。図４に図示されるように、ケーシング１１の外側は大気に曝露される。言い換えれば、装置１０は、ケーシング１１を収納するもう１つのハウジングを含まない。しかし、別の実施形態では、トラック用触媒コンバータで可能な例の場合のように、汚染防止モノリスをケーシング内に保持し、次にその１つ以上を、追加的ケーシング内に収納することができる。汚染防止装置のケーシングは、ステンレススチールなどを含む、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。

このマウンティングマットを実装することができる汚染防止要素としては、ガソリン汚染防止モノリス及びディーゼル汚染防止モノリスが挙げられる。汚染防止モノリスは、触媒コンバータか、又はパティキュレートフィルタ若しくはトラップなどでよい。触媒コンバータは、金属製ハウジング内に実装される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。この触媒は、通常、温度要件で動作し、有効であるように適応される。例えば、ガソリンエンジンで使用される場合、触媒コンバータは４００℃〜９５０℃の温度で有効であるべきであるが、ディーゼルエンジンでは典型的には３５０℃以下の、より低い温度が一般的である。金属モノリスも使用されてきているが、モノリシック構造体は典型的にはセラミックである。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３つの汚染物質が全て、いわゆる「三元触媒コンバータ」にて同時に反応することができるが、ほとんどのディーゼルエンジンには、ディーゼル酸化触媒コンバータのみが装備されている。窒素酸化物を還元するための触媒コンバータは、今日のディーゼルトラックにしばしば使用され、概して、分離した触媒コンバータを含有する。

ガソリンエンジンで使用する汚染防止モノリスの例としては、コーニング社（Coming Inc.）（ニューヨーク州コーニング所在）若しくは日本碍子株式会社（愛知県名古屋市所在）から市販されているコーディエライトで作製されているもの、又はエミテック（Emitec）（ドイツ、ルーメル所在）から市販されている金属モノリスが挙げられる。触媒モノリスに関する追加的詳細については、例えば、「高度セラミック基材：高立体表面積・低熱容量による触媒性能改善（Advanced Ceramic Substrate: Catalytic Performance Improvement by High Geometric Surface Area and Low Heat Capacity）（梅原ら著、アメリカ自動車技術会専門紙文献番号９７１０２９、１９９７年）、「自動車用触媒コンバータのパッケージング設計のシステムアプローチ（Systems Approach to Packaging Design for Automotive Catalytic Converters）（１０ストゥルーム（Stroom）ら著、アメリカ自動車技術会専門紙文献番号９００５００、１９９０年）、「モノリシック触媒支持体としての薄壁セラミック（Thin Wall Ceramics as Monolithic Catalyst Supports）」（ホウィット（Howitt）ら著、アメリカ自動車技術会専門紙文献番号８０００８２、１９８０年）、及び「モノリシックハニカム状自動車用触媒コンバータにおけるフロー効果（Flow Effects in Monolithic Honeycomb Automotive Catalytic Converters）」（ホウィット（Howitt）ら著、アメリカ自動車技術会専門紙文献番号７４０２４４、１９７４年）を参照のこと。

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。コーディエライトで作製された好適なディーゼル微粒子フィルタが、コーニング社（Corning Inc.）（ニューヨーク州コーニング所在）並びに日本碍子株式会社（愛知県名古屋市所在）から市販されている。シリコンカーバイドで作製されたディーゼル微粒子フィルタは、例えば、イビデン株式会社（日本）から市販されているもので、例えば、日本国公開特許第２００２０４７０７０Ａ号（２００２年２月１２日付）に記述されている。

以下の実施例は、本発明を更に例証するが、本発明を制限することを意図しない。

試験方法
サイクル圧縮試験
サイクル圧縮試験の試験装置は以下の要素を含有する。

ａ．）引張試験機ズウィック／ローエル（Zwick/Roell）モデルＺ０１０（ドイツ、ウルム（Ulm）所在のズウィック社（Zwick GmbH CoKG）より入手）＆最高１０ｋＮまで測定可能なロードセルを有する下位固定部分と、下位部分から離れる縦方向に、「クロスヘッド速度」として定義される速度で移動可能な上位部分とを備えるもの。

ｂ．）底面積が６ｃｍ×８ｃｍの２つのステンレススチールブロックを含む試験備品であり、それぞれのブロックが、少なくとも９００℃まで互いに独立にブロックを熱することができる加熱要素を含む。ブロックの底面積が互いの上に縦に位置づけられるように、下位ステンレススチールブロックはロードセルに固定装着され、上位スチールブロックは引張試験機の上位可動部分（クロスヘッド）に固定装着される。それぞれのステンレススチールブロックは、ブロックの中央に位置づけられたサーマルカップルを装備する。

ｃ．）ステンレススチールブロック間の開距離を測定する、フィードラーオプトエレクトロニク（Fiedler Optoelektronik）（ドイツ、ルーツェン（Lutzen）所在）より入手したレーザー伸縮計（extensiometer）。

約５１ｍｍ（２インチ）の直径を有する試験対象のマウンティングマット試料を、下位ステンレススチールブロック上に直接配置した。次に、マウンティングマットを、開ギャップとも呼ばれる既定の圧縮密度に圧縮して、ギャップを閉じた。この開ギャップの位置で１分間弛緩させた後、マウンティングマットが与える圧力を記録した。この後、両方のステンレススチールブロックを、３０℃／分のレートで、既定の試験温度に達するまで加熱した。この間、ステンレススチールブロック間のギャップは一定に保たれた（すなわち、レーザー伸縮計によって、金属膨張は継続的に補正された。加熱中の最低圧力を記録した。

加熱後、閉ギャップとも呼ばれる第２の既定のマット密度にギャップを閉じることによって、サイクルを開始した。次に、ギャップを再び開ギャップ位置に開いた。このサイクルを５００回繰り返した。サイクル中のクロスヘッド速度は、毎分２．５メートルであった。最終サイクルの開ギャップ圧力及び閉ギャップ圧力を記録した。

２．熱機械分析（ＴＭＡ）
この試験では、石英試料ホルダー及び８００℃まで熱することができる炉が装備されたサーマルメカニカルアナライザ（Thermal Mechanical Analyzer）８０１Ｌ型（バーサーモアナリス社（Bahr Thermoanalyse GmbH）、ドイツ、ヒュルホルスト（Hullhorst）所在）を使用した。

直径１１ｍｍの円形マウンティングマット試料を切り取り、石英試料ホルダーに載せた。直径７ｍｍの石英棒を試料の中央に位置づけ、１３５０ｇの重量を負荷した。次に、炉を石英試料ホルダーの上にかざし、毎分１５℃のレートで温度を室温（２３℃+／−２℃）から８００℃に上げた。

この温度にかけて、マウンティングマット試料の厚さを記録した。試料が３％の収縮率を示した温度を特定した。

概して、優れた耐久性のマウンティングマットを確保するためには、３％以下の熱収縮率を有することが望ましい。これより高い収縮率は、排気ガス処理装置の寿命期間中の保持力の有意な損失をもたらすであろう。

３．実条件備品試験（ＲＣＦＴ（Ｒｅａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｆｉｘｔｕｒｅ Ｔｅｓｔの略））
ＲＣＦＴの試験装置は以下のものを含む。

ａ）引張試験機（米国ミネソタ州エデンプレイリー所在のマテリアルテストシステムズ社（Material Test Systems）から入手）のＭＴＳモデルアライアンス（MTSMODEL ALLIANCE）ＲＴ／５（登録商標）。下位固定部分と、「クロスヘッド速度」として定義された速度で下位部分から離れるように縦方向に移動可能な上位部分とを含み、最高５ｋＮまでの力を測定可能なロードセルを有する。

ｂ）底面積が６ｃｍ×８ｃｍの２つのステンレススチールブロックを含む試験備品であり、それぞれのブロックが、少なくとも９００℃まで互いに独立にブロックを熱することができる加熱要素を含む。ブロックの底面積が互いの上に縦に位置づけられるように、下位ステンレススチールブロックは下位固定部分に固定装着され、上位スチールブロックは引張試験機の上位可動部分（クロスヘッド）のロードセルに固定装着される。それぞれのステンレススチールブロックは、ブロックの中央に位置づけられたサーマルカップルを装備する。

ｃ）ステンレススチールブロック間の開距離（ギャップ）を測定する、フィードラーオプトエレクトロニク（Fiedler Optoelektronik）（ドイツ、ルーツェン（Lutzen）所在）より入手したレーザー伸縮計（extensiometer）。

４４．５ｍｍ×４４．５ｍｍの寸法を有するマウンティングマット試料をステンレススチールブロック間に配置した。１．０ｍ／分のクロスヘッド速度で、ギャップを、マウント密度とも呼ばれる既定のマウンティングマット密度に閉じた。この後、それぞれのステンレススチールブロックを、異なる温度プロファイルに漸増式に加熱して、排気ガス処理装置内の金属ハウジング及びセラミック基材の温度をシミュレートした。加熱中、ステンレススチールブロック間のギャップは、典型的な排気ガス処理装置ハウジング及びセラミック基材の温度及び熱膨張係数から算出した値の分だけ増加した。

ここでは、ＲＣＦＴを、２つの異なる温度プロファイルで実行した。第１のプロファイルは、セラミック基材の最高温度５００℃と、金属缶の最高温度２００℃をシミュレートする。第２のプロファイルは、セラミック基材の最高温度７００℃と、金属缶の最高温度４００℃をシミュレートする。

最高温度に熱した後、ステンレススチールブロックを漸増式に冷却し、ギャップを、温度と熱膨張係数から算出した値の分だけ減少した。加熱及び冷却サイクル中にマウンティングマットが与えた圧力を記録した。マウンティングマット試料及びスチールブロックを３５℃に冷却し、このサイクルを更に２回繰り返しながら、マウンティングマットが与える圧力を記録した。マウンティングマットでは、３回のサイクルのそれぞれで少なくとも５０ｋＰａの最低圧力であることが通常は望ましいと考えられる。

４．熱振動試験
熱振動試験は、金属製ケーシング内にマウンティングマットと共に実装された排気ガス処理要素（以下、試験アセンブリと呼ぶ）を介して熱いガスを通過させながら、同時に、促進耐久性試験として十分に作用する機械的振動に試験アセンブリをさらす工程を含む。

試験アセンブリは、次のような構造である。

１）直径１１８．４ｍｍ、長さ１０１．６ｍｍ、６２セル／ｃｍ^２（４００セル／平方インチ）、壁厚１５２マイクロメートル（６．０ミル）の円筒形セラミックモノリス。

２）セラミックモノリスと金属ハウジングとの間に円筒形を成すように配置されたマウンティングマット。

３）１，４５１２（ＥＮ（欧州連合）標準）タイプのステンレススチールを含む円筒形缶形状のハウジングであって、約１２６．５ｍｍの内径を有するもの。

従来のシェーカーテーブル（英国ハートフォードシャー州ロイストン所在のＬＤＳテストアンドメジャーメント社（LDS Test and Measurement Ltd.）より入手）を使用し、試験アセンブリに振動を与えた。４５０ｍ^３／時のガス流量で、最高９００℃までのコンバータへのガス入口温度を供給する能力のある天然ガスバーナーを熱源とした。

コンバータには、ガス入口温度及び金属ケーシング上の温度を側対するためにサーマルカップルが装備された。ガスの温度をサイクして（すなわち繰り返し増減して）、マウンティングマット材料に追加的な応力を与えた。１６時間の熱条件付け段階を実行してから、試験の振盪セグメントを開始した。熱条件付け段階では、選択された高温度での３時間のサイクルを４回繰り返した後に、１時間かけて室温に冷却した。

試験の振盪セグメントの間に、「サイン・オン・ランダム」タイプの振動を使用して、追加的な応力を生成し、使用条件下で試験アセンブリの促進老化をシミュレートした。振盪セグメントは、選択された温度での振盪を３時間行ってから、振盪をせずに１時間かけてコンバータを室温まで冷却させるサイクルを含む。下表が示すように、振動のレベルをそれぞれのサイクルの間に増加した。試験アセンブリの破損が観察されるまで試験を実行した。

サイクル６又は７の振動レベルに到達することが望ましい。サイクル５レベルの破損はぎりぎりの許容限度とみなされ、それに満たないサイクル数での破損は有意な危険を示唆する。

マウンティングマットの調製
マウンティングマット（実施例）は、デンマークのフォームファイバー（Formfiber）から入手された、２００５年５月１９日付の国際公開第２００５／０４４５２９号の原則に基づき構築された３１０ｍｍ幅の不織機で作製した。この機械は、上位の３つのスパイクロールと底部の３つのスパイクロールから成るセットを２つ有し、これらが互いに対してターンする成形セクションを有する。スパイクロールの対の間に設置された金属バーを伴う移動ベルトは、いかなる材料の塊も成形ベルト上に落ち得ないようにする。

多様なマウンティングマット（実施例）に使用される繊維を、搬送ベルトによって機械に供給する。まず、繊維は、２つの回転するスパイクロールを有する予め開かれたセクションを通って通過する。この後、繊維は成形チャンバの上部に吹き込まれる。繊維は、次に、約１ｍ／分の速度で移動する成形ベルト上に回収される。面積当たりの重量が約１８ｇ／ｍ^２の薄手印画紙不織スクリムを、成形チャンバの下方部に供給して、搬送中のマウンティングマットを支持する。成形セクションを通過した後、マウンティングマット（実施例）は、バイコンポーネント繊維を活性化するために１４０℃の炉温で作動中の熱風炉を通過するか、あるいはニードルタッカー（ドイツ、エベルバッハのディロ（DILO）から入手したもの）を用いてニードルボンドされる。炉を通過したマットは、炉を出た後に、元の成形厚を減らすような方法で、ローラーで直接圧縮される。

次に、マウンティングマットのサイクル圧縮試験又は熱機械分析（ＴＭＡ）を行った。

実施例１の組成物（全ての組成は重量部による）：
９７％Ｒガラス短繊維、長さ６ｍｍ、繊維を７００℃のキルンで１時間熱処理したもの。

３％バイコンポーネント繊維（トレビラ（TREVIRA）（登録商標）２５５）
上述の手順を用いてマットを成形した。マウンティングマット（実施例１）は１４０℃の炉を通過した。マウンティングマット（実施例１）をローラーで圧縮し、マットの厚さを元の厚さ約４５ｍｍから約１３ｍｍに減少した。

実施例２の組成物：
８０％Ｒガラス短繊維、長さ６ｍｍ、繊維を７００℃のキルンで１時間熱処理したもの。

２０％Ｒガラス短繊維、長さ３６ｍｍ、熱による前処理せず。

上述したのと同じ手順を用いてマットを成形した。熱風炉を通過させる代わりに、ニードルタッカー（ドイツ、エベルバッハ所在のディロ（DILO）より入手したもの）を用いて、形成後にマットをニードルボンドした。マットの厚さは、下の厚さである約５０ｍｍから約１２ｍｍに減少した。

実施例３〜９の組成物
その他の全てのマット試料は、異なるタイプのガラス繊維を用い異なる熱処理を施して実施例２で記述したように調製された。これらの実施例はそれぞれ、ブレンディングを使用せずに１つのタイプ及び長さの繊維で作製された。成形及びニードリングの後、マット試料をＴＭＡ手順に従って試験した。その結果、繊維マットの厚さが３％収縮する温度を特定した。

比較例Ｃ１：
９７％Ｒガラス短繊維
３％バイコンポーネント繊維（トレビラ（TREVIRA）（登録商標）２５５）
比較実施例Ｃ１のマウンティングマットは、Ｒガラス短繊維を熱処理プロセスに曝さなかったことを除き、実施例１で説明したように調製された。

比較実施例Ｃ２〜Ｃ８：
比較実施例Ｃ２〜Ｃ８のマウンティングマットは、以下の組成物から、実施例２で説明したように調製された。

Ｃ２：
１００％シリカベルコテックス（belCoTex）短繊維２２５、長さ５４ｍｍ、７００℃のキルンで１時間熱処理したもの。

Ｃ３：
１００％Ｅガラス短繊維、長さ３６ｍｍ、熱処理せず。

Ｃ４：
１００％Ｒガラス短繊維、長さ３６ｍｍ、熱処理せず。

Ｃ５：
１００％Ｓガラス短繊維、長さ６５ｍｍ、熱処理せず。

Ｃ６：
１００％シリカベルコテックス（belCoTex）短繊維２２５、長さ５４ｍｍ、熱処理せず。

Ｃ７：
１００％シリカベルコテックス（belCoTex）短繊維２２５、長さ５４ｍｍ、８００℃のキルンで１時間熱処理したもの。

Ｃ８：
１００％シリカベルコテックス（belCoTex）短繊維２２５、長さ５４ｍｍ、９００℃のキルンで１時間熱処理したもの。

試験結果
サイクル圧縮試験
サイクル圧縮試験の結果を表１に記載した。

３％バイコンポーネント繊維を有する熱処理されたＲガラスで作製されたものである実施例１が、最良の圧力保持を有する。熱処理されたＲガラス繊維８０％と熱処理していないＲガラス繊維２０％とのブレンドから調製された実施例２も、全試験手順を通し一貫して良好な圧力結果を示した。比較実施例Ｃ１は、有意に低い圧縮を結果的に示し、開ギャップ状態では圧力ゼロにまで落ちた。比較実施例Ｃ２のマットは、実施例１及び２と同様の圧力レベルでスタートするが、サイクルの途中で、閉ギャップ位置と開ギャップ位置の両方で圧力が有意に低いレベルに降下する。このことは、熱処理されてもなおシリカ繊維に機械的弾性が欠けていることを示す。

熱機械分析（ＴＭＡ）
熱機械分析（ＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓの略）の結果を表２に記す。

ＴＭＡの結果は、ガラス繊維の熱処理が、ガラス繊維及びシリカ繊維の両方に温度抵抗の有意な上昇をもたらすことを示すものである。しかし、表１に示すように、熱処理されたガラス繊維と異なり、熱処理されたシリカ繊維には、サイクル圧縮試験中に示されるような汚染防止装置の寿命期間中の良好な耐久性を提供するために必要な弾性が欠けている。

実施例１０
以下の組成の膨張性マウンティングマットを作製した。

５４．３％繊維（イソフラックス（ISOFRAX）（登録商標））
１３．６％Ｒガラス短繊維、長さ６ｍｍ、７００度で１時間熱処理したもの
２９．２％未膨張バーミキュライト
２．９％バイコンポーネント繊維（トレビラ（TREVIRA）（登録商標）２５５）
実施例１０の膨張性マウンティングマットは、３１０ｍｍ幅の不織機（デンマーク所在のフォームファイバー（Formfiber）から入手したもの）を上述の方法に従って動作して作製した。この機械の成形チャンバは、成形チャンバの上位部に３つのスパイクロール一式を２つ、下位部にも３つのスパイクロール一式を２つ有する構造である。

搬送ベルトを介して、無機繊維及びバインダー繊維を機械の成形チャンバに供給した。まず、繊維は、２つの回転するスパイクロールを有する予め開かれたセクションを通って通過する。この後、繊維は成形チャンバの上部に吹き込まれる。バーミキュライトは、第２の搬送ベルトを介して成形チャンバの上部に直接に供給した。繊維及び微粒子は、約１ｍ／分の速度で移動する成形ベルト上に回収される。面積当たりの重量が約１８ｇ／ｍ^２の薄手印画紙不織スクリムを、成形チャンバの下方部に供給して、搬送中のマットを支持する。この成形セクションの後、マットを熱風炉に通過させた。１４０℃の炉温で、実施例１０の膨張性取付けマットの組成に用いられたバインダー繊維を熱で活性化した。炉から出た直後に、マットをローラーで圧縮して、約２５ｍｍの元の成形厚から冷却後に約８ｍｍに厚さを減少した。支持体である不織紙を取り除いた。

その結果得られたマウンティングマット（実施例１０）に、実条件備品試験（ＲＣＦＴ）及び熱振動試験を実行した。

実施例１０の熱振動試験の結果
実施例１０の膨張性マットを、マウント密度０．７５ｇ／ｃｍ^３で実装し、３００℃で試験した。コンバータアセンブリは、最高振動レベルであるサイクル７に達し、ピーク振動は約１２１６ｍ／ｓ^２であり、このレベルで４０分後に破損した。

次に、実施例のマットを０．７５ｇ／ｃｍ^３のマウント密度で第２のコンバータアセンブリに実装し、８００℃で試験した。このコンバータアセンブリも、約１２１６ｍ／ｓ^２のピーク振動でサイクル７に到達し、このレベルで８３分後に破損した。これらの結果は、熱処理されたガラス繊維を含有する実施例１０の膨張性取付けマットが、高温条件を含む広範な温度範囲の用途での使用に好適であることを示すものである。

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とって自明であろう。本発明は、例証目的のために本明細書に記載されている実施形態に限定されるべきではない。

Claims (16)

1. 排ガス処理のための汚染防止装置に１つ以上の汚染防止要素を実装するためのマットであって、ガラス繊維の総重量に基づき１０〜３０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と、５２〜６５重量％のＳｉＯ_２とを含有する熱処理されたガラス繊維を含む、マット。
2. 前記熱処理されたガラス繊維が、前記ガラス繊維の総重量に基づき１〜１２重量％の酸化マグネシウムを更に含む、請求項１に記載のマット。
3. 前記熱処理されたガラス繊維が、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化カルシウム、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属酸化物を更に含む、請求項１又は２のいずれか一項に記載のマット。
4. 前記熱処理されたガラス繊維が非晶質である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマット。
5. ガラス繊維が、Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラス、Ｓ２−ガラス、Ｒ−ガラス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマット。
6. 前記熱処理されたガラス繊維が、４．０μｍより大きい直径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマット。
7. 前記熱処理されたガラス繊維が、約０．１〜約１５ｃｍの長さを有するものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマット。
8. 前記マットの総重量に基づき、少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１０重量％の前記熱処理されたガラス繊維を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のマット。
9. 前記マットが膨張性マットである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のマット。
10. 前記マットが、含浸されたマットである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のマット。
11. 前記マットが、その主たる側面の片側か、又は両側がコーティングされる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマット。
12. 前記マットが、スクリム又は網目を更に備えるものである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマット。
13. 触媒のための支持構造及び前記支持構造を納めるケーシング、前記支持構造とケーシングとの間に配置された、請求項１〜７のいずれか一項で定義した熱処理されたガラス繊維を含むマットを備えた汚染防止装置であって、前記繊維が、前記マットが支持構造とケーシングの間に配置される前に熱処理される、汚染防止装置。
14. その汚染防止装置がガソリンエンジンの触媒コンバータである、請求項１３に記載の汚染防止装置。
15. 汚染防止装置に使用されるマウンティングマットを作製する方法であって、
    （ｉ）請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス繊維を、成形ワイヤの上に置かれる開かれた底を有する成形ボックスの入口を通して供給し、前記成形ワイヤの上に繊維のマットを形成する工程であり、前記成形ボックスが、前記入口とハウジング底との間のハウジングに少なくとも一列に備えられた、繊維の凝集を解きほぐすための複数の繊維分離ローラーと、エンドレスベルトスクリーンとを有する、工程と、
    （ｉｉ）繊維分離ローラーの下及び前記成形ワイヤの上にある前記エンドレスベルトの下位走行部上の繊維の凝集を捉える工程と、
    （ｉｉｉ）捉えられた凝集が前記ベルトから解放され、前記ローラーに接触してローラーによって解きほぐされることができるように、繊維分離ローラーの上の前記エンドレスベルト上に捉えられた繊維の凝集を搬送する工程と、
    （ｉｖ）前記成形ワイヤによって、前記成形ボックスの外に前記繊維のマットを移動する工程と、
    （ｖ）前記繊維のマットを圧縮し、前記繊維のマットをその圧縮された状態に拘束し、それによって触媒コンバータのハウジングに汚染防止要素を実装するために好適な望ましい厚さを有するマウンティングマットを得る工程と、を含む、方法。
16. 汚染防止装置に使用されるマウンティングマットを作製する方法であって、
    （ｉ）ガラス繊維の総重量に基づき１０〜３０重量％のＡｌ_２Ｏ_３と５２〜６５重量％のＳｉＯ_２とを含むガラス繊維を、成形ワイヤの上に置かれた開かれた底を有する成形ボックスの入口を通して供給して、前記成形ワイヤ上に繊維のマットを形成する工程であり、前記成形ボックスが、前記入口とハウジング底との間のハウジングに少なくとも一列に備えられた、繊維の凝集を解きほぐすための複数の繊維分離ローラーと、エンドレスベルトスクリーンと、を有するものである、工程と、
    （ｉｉ）繊維分離ローラーの下及び前記成形ワイヤの上の前記エンドレスベルトの下位走行部上の繊維の凝集を捉える工程と、
    （ｉｉｉ）捉えられた凝集が前記エンドレスベルトから解放され、前記ローラーに接触して前記ローラーによって解きほぐされることができるように、繊維分離ローラーの上の前記エンドレスベルト上に捉えられた繊維の凝集を搬送する工程と、
    （ｉｖ）前記繊維のマットを、前記成形ワイヤによって前記成形ボックスの外に出して移動する工程と、
    （ｖ）前記繊維のマットを圧縮し、前記繊維のマットをその圧縮された状態に拘束し、それにより触媒コンバータのハウジングに汚染防止要素を実装するために好適な望ましい厚さを有するマウンティングマットを得る工程と、
    （ｖｉ）前記繊維のマットを熱処理に曝す工程と、を含む、方法。

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