JP2012507643A - 実装マット及び実装マットを有する汚染防止装置 - Google Patents

実装マット及び実装マットを有する汚染防止装置 Download PDF

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Abstract

玄武岩、並びに非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び／又は熱処理されたシリカ繊維を含む不織布マット。当該不織布マットの実施形態は、驚くべきことに、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、不織布マットの任意の個々の種類の繊維からなる類似不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．１倍大きい弾性値を有する。該不織布マットは、例えば、汚染防止装置及び他の断熱用途に有用である。
【選択図】図１

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。ここ数年では、ディーゼル車に対するより厳重な規制により、ディーゼル用酸化触媒（ＤＯＣ）、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）、及び選択接触還元装置（ＳＣＲ）などのその他の汚染防止装置が急増した。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。ディーゼル用酸化コンバータなどの触媒コンバータは、典型的にはモノリシック構造体の上にコーティングされる触媒を含有する。金属モノリスも既知であるが、モノリシック構造体は典型的にはセラミックスである。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、窒素酸化物を還元すして、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ス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。時折、排気ガスの温度はすす粒子の焼却温度より高くなり、すす粒子は燃焼される。このプロセスは「再生」と呼ばれる。
選択的触媒還元剤の構造及び機能（即ち、ＮＯｘ還元）は触媒コンバータと同様である。選択触媒還元モノリスに到達する前に、ガス又は液体還元剤（通常はアンモニア又は尿素）を排気ガスに加える。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。
汚染防止装置で用いられるモノリス、特にセラミックス汚染防止モノリスは脆く、振動又は衝撃損傷及び破損を受けやすい。セラミックスモノリスは、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。これは、汚染防止装置が加熱されるほど、ハウジングの内周壁部とモノリスの外壁との間の間隙が広がることを意味する。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。
既知のマットは、セラミックス繊維、膨張材料、並びに有機及び／又は無機結合剤からなる膨張シート材料を包含する。最近では、非膨張マット、特に多結晶セラミックス繊維及び結合剤からなる非膨張マットが使用されている。多結晶繊維は、（溶融形成された）非晶質耐火セラミックス繊維（即ち、溶融形成されており、実質的に結晶質が存在しないようにするために、繊維をアニール又は結晶化するための熱処理によって後処理されていない繊維、即ち、粉末Ｘ線回折によって結晶化度が検出されない繊維）よりもずっと高価であるので、これら繊維を使用するマットは、超薄肉型モノリスと共に、又は（フィルタ洗浄、水分凝縮、垂直スタックからの雨水等に起因して）使用中に水に曝される汚染防止装置用になど、絶対に必要であると考えられる場所で使用される。水は、特定の膨張実装材料に悪影響を与える可能性がある。非晶質耐火セラミックス繊維のみを含む非膨張マットは、一般に、実装マットとして機能するのに必要な保持力に欠ける。非晶質耐火セラミックス繊維の性能を改善することはできるが、繊維を少なくとも部分的に結晶化するためには、費用のかかるショット除去及び高温での熱処理が通常必要とされる。ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維を含むマットも試みられてきたが、一般に十分な温度性能を欠く。
一態様において、本開示は、マットの総重量に基づいて、少なくとも２５重量％（一部の実施形態では、少なくとも３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、又は更には９０重量％）の玄武岩繊維と、少なくとも１０重量％（一部の実施形態では、少なくとも１５、２０、２５、３０、３５、又は更には４０重量％）の、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される繊維とで構成されるブレンドで構成される不織布マットを記載し、当該不織布マットは、マットの総重量に基づいて、少なくとも８０重量％（一部の実施形態では、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又は更には１００重量％）の玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される繊維とで集合的に構成される。一部の実施形態において、５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままのマットは、マットの総重量に基づいて、５重量％以下（一部の実施形態では、４、３、２、１、０．７５、０．５、０．２５、０．１重量％以下、又は更には０重量％以下）の有機材料（例えば、結合剤）を含有する。
一部の実施形態において、ブレンドは、少なくとも８０重量％（一部の実施形態では、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又は更には１００重量％）の玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される繊維とを集合的に含む。一部の実施形態において、ブレンドは、少なくとも８０重量％（一部の実施形態ではて、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又は更には１００重量％）の玄武岩繊維と非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む。一部の実施形態において、ブレンドは、少なくとも８０重量％（一部の実施形態では、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又は更には１００重量％）の玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む。一部の実施形態において、ブレンドは、少なくとも８０重量％（一部の実施形態ではて、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、又は更には１００重量％）の玄武岩繊維と熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む。
驚くべきことに、本明細書に記載の不織布マットの一部の実施形態では、ブレンド中に存在する玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される繊維が、（以下に提供される説明によって決定される）実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、繊維のブレンドの中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．１倍（一部の実施形態では、少なくとも１．２、１．２５、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．７５、又は更には少なくとも１．８倍）大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する。
典型的には、本明細書に記載の不織布マットを製造するために使用される玄武岩繊維は、ショットを含まない、又は非常に少ない量のショット（一部の実施形態では、繊維の総重量に基づいて１重量％未満）を含む。
本明細書に記載の不織布マットは、例えば、汚染防止装置及び断熱用途において有用である。代表的な汚染防止装置は、本明細書に記載の不織布マットを備えているケーシングの中に実装される汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子除去装置、又は選択接触還元要素）を備える。
本明細書に記載の代表的な汚染防止装置の斜視図。 本明細書に記載の代表的な排気管の長手方向断面図。
図１を参照すると、汚染防止装置１０は、概ね切頭円錐型の吸気口１２と出口端１３とをそれぞれ有する金属製ケーシング１１を備える。ケーシング１１の中には、本開示による実装マット３０で取り囲まれた汚染防止要素２０が配置されている。実装マットは、ケーシング１１内のモノリシック要素２０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１１の間の間隙を封止して、排気ガスが汚染防止要素２０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）。
ここで図２を参照すると、排気管１９は、第１の外側金属壁２２と第２の内側金属壁２０とを有する二重壁を備える。本開示によるマット２４は、外壁２２と内壁２０との間の間隙の中に配置されて、断熱を提供する。排気管１９の二重壁は、自動車の排気システムで排気管１９が使用される際にそこを通って排気ガスが流れる内部空間２６を包囲する。
玄武岩繊維は、鉱物の玄武岩から製造される。玄武岩は、ほとんどの国で見ることができる硬くて高密度の火山岩である。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ＳｉＯ２、約２〜約６重量％のアルカリ、約０．５〜約２重量％のＴｉＯ２、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Ａｌ２Ｏ３、及び多くの場合大体約１０重量％のＣａＯの組成を有する。典型的には、玄武岩繊維は、少なくとも５マイクロメートル（一部の実施形態では、５〜２２マイクロメートルの範囲（好ましくは、９〜１３マイクロメートル））の直径を有する。繊維は、典型的には、ショットを含まない、又は非常に少ない量のショット（典型的には１重量％未満）を含む。連続繊維は、所定の長さに切断され得る。典型的には、本明細書に記載の実装マットには約０．５〜約１５ｃｍの長さが好適である。好適な刻まれた玄武岩繊維は、例えば、Ｓｕｄａｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）及びＫａｍｅｎｎｙ Ｖｅｋ（Ｄｕｂｎａ，Ｒｕｓｓｉａ）から市販されている。玄武岩繊維は、典型的には連続的である。典型的には、連続繊維は一般に個別化される。個別化された繊維を提供するために、繊維のトウ又は糸を、例えば、ガラスロービングカッター（例えば、Ｆｉｎｎ ＆ Ｆｒａｍ，Ｉｎｃ．（Ｐａｃｏｍａ，ＣＡ）から商標名「ＭＯＤＥＬ ９０ ＧＬＡＳＳ ＲＯＶＩＮＧ ＣＵＴＴＥＲ」で市販）を使用して、所望の長さ（典型的には約０．５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲内）に切り刻むことができる。
代表的なアルミノケイ酸非晶質耐火セラミックス繊維には、ブローン又は紡糸非晶質耐火セラミックス繊維（例えば、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ）から商標名「ＫＡＯＷＯＯＬ」及び「ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ」で市販、及びＵｎｉｆｒａｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ（ＮＹ）から商標名「ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ」で市販）が挙げられる。
代表的な生体溶解性無機繊維には、シリコン、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物からなるものが挙げられる。これらのタイプの繊維は、典型的に、カルシウムケイ酸マグネシウム繊維と呼ばれる。カルシウムケイ酸マグネシウム繊維は、通常、約１０重量％未満のＡ１２Ｏ３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ＳｉＯ２と、最高約４５重量％のＣａＯと、最高約３５重量％のＭｇＯと、１０重量％未満のＡｌ２Ｏ３とを含む。例えば、繊維は、約５５〜約７５重量％のＳｉＯ２、約２５〜約４５重量％のＣａＯ、約１〜約１０重量％のＭｇＯ及び約５重量％未満のＡｌ２Ｏ３を含有することができる。
別の実施形態において、生体溶解性無機繊維は、シリカ及びマグネ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、カルシウムケイ酸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ＳｉＯ２、最大約３５重量％のＭｇＯ（典型的に、約１５〜約３０重量％のＭｇＯ）及び約５重量％未満のＡｌ２Ｏ３を含有する。例えば、これらの繊維は、約７０〜約８０重量％のＳｉＯ２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。
生体溶解性無機繊維は、ゾルゲル形成、結晶成長プロセス、及び溶融成形技術（例えば、紡績又はブロー成型）などの様々な方法で作製され得る。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（Ｏｌｄｓら）、同第５，５８５，３１２号（Ｔｅｎ Ｅｙｃｋら）、同第５，７１４，４２１号（Ｏｌｄｓら）、同第５，８７４，３７５号（Ｚｏｉｔａｓら）、及び欧州特許出願第０２０７８１０３．５号（２００２年７月３１日付け出願）に記述されている。
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ＳｉＯ２と、２５〜３５重量％のＣａＯ、４〜７重量％のＭｇＯと、微量のＡｌ２Ｏ３とを含有している。例えば、わずかに高い温度で使用することができる「ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ ６０７ ＭＡＸ」生体溶解繊維は、６０〜７０重量％のＳｉＯ２と、１６〜２２重量％のＣａＯと、１２〜１９重量％のＭｇＯと、微量のＡ１２Ｏ３とを含有している。
本明細書に記載の不織布マットを製造するために用いるのに好適な生体溶解性無機繊維は、広範囲の平均直径及び平均長を有することができる。例えば、生体溶解性無機繊維は、約０．０５マイクロメートル〜約１５マイクロメートルの範囲の平均繊維直径を有するものが市販されている。一部の実施形態において、生体溶解性無機繊維は、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲の平均繊維直径を有する。
生体溶解性無機繊維は、典型的には、約０．１ｃｍ〜約３ｃｍの範囲の平均繊維長を有する。
本明細書で使用するとき、用語「熱処理されたシリカ繊維」は、少なくとも４００℃の熱処理温度に少なくとも５分の熱処理期間暴露された、少なくとも８０（一部の実施形態では、少なくとも少なくとも８５、９０、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．５、９９．９、又は更には１００）重量％のＳｉＯ２を含む繊維を指す。シリカ繊維中に存在し得るその他の酸化物には、そのような繊維に関して当該技術分野において既知であるもの、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ、及びＴｉＯ２が挙げられる。いくつかの代表的な実施形態において、熱処理されたシリカ繊維は、繊維の総重量に基づいて、約９２〜約９５重量％のシリカと、８〜約５重量％のアルミナとを含む。一部の実施形態において、熱処理されたシリカ繊維は、繊維を、少なくとも４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃、１０００℃、又はそれより高い温度の熱処理温度に、少なくとも約５分、１０分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、５５分、６０分又はそれより長い熱処理期間の間暴露することによって熱処理されてもよい。いくつかの代表的な実施形態において、熱処理されたシリカ繊維は、（ｉ）繊維を室温から約６００℃〜約１１００℃の最高熱処理温度まで加熱し、（ｉｉ）最高熱処理温度を約５〜約６０分（より典型的には約６０分）の熱処理期間の間維持し、（ｉｉｉ）繊維を室温まで冷却する、ことによって熱処理された。いくつかの代表的な実施形態において、本明細書で使用される熱処理されたシリカ繊維は、（ｉ）繊維を室温から少なくとも約８５０℃（一部の実施形態では、約８５０℃〜約１０５０℃）の最高熱処理温度まで加熱し、（ｉｉ）最高熱処理温度を少なくとも約６０分（典型的には約６０分）の熱処理期間の間維持し、（ｉｉｉ）繊維を室温まで冷却する、ことによって熱処理される。
熱処理されたシリカ繊維を形成するために種々の方法を用いることができる（例えば、それらの開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第２，６２４，６５８号（Ｐａｒｋｅｒら）、同第２，７１８，４６１号（Ｐａｒｋｅｒら）、同第６，４６８，９３２号（Ｒｉｃｈｔｅｒら）、同第３，４９８，７７４号（Ｓａｆｆａｄｉら）、及び同第４，０３８，２１４号（Ｓｏｔｏｊｉら）を参照のこと）。
代表的な熱処理された高シリカ含有繊維は、Ｈｉｔｃｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｇａｒｄｅｎａ，ＣＡ）から商標名「ＲＥＦＲＡＳＩＬ」で、及びｂｅｌＣｈｅｍ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＧｍｂＨ（Ｆｒｅｉｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商標名「ＢＥＬＣＯＴＥＸ」で市販されている。例えば、「ＲＥＦＲＡＳＩＬ Ｆ１００」繊維は、約９６〜約９９重量％のＳｉＯ２を含有し、「ＢＥＬＣＯＴＥＸ」繊維は、約９４．５重量％のＳｉＯ２を含有している。
好適な熱処理されたシリカ繊維は、広範囲の平均直径及び平均長を有することができる。熱処理されたシリカ繊維は市販されており、約０．０５マイクロメートル〜約１５マイクロメートル（一部の実施形態では、約５マイクロメートル〜約１０マイクロメートル）の範囲の平均繊維直径を有する。
熱処理されたシリカ繊維は、典型的には、約０．１ｃｍ〜約３ｃｍの範囲の平均繊維長を有する。一般に、必要に応じて、任意の選択された繊維を製造プロセスの間により短い長さに分割することができるので、熱処理されたシリカ繊維の長さは重要ではない。
典型的には、熱処理されたシリカ繊維は連続的であり、玄武岩繊維に関して上述したように、通常は個別化される。
任意に、本明細書に記載の不織布マットの一部の実施形態は、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維などの他の繊維を更に含む。本明細書に記載の実装マットを作製するための代表的なケイ酸アルミニウムマグネシウムには、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、及びこれらの混合物が挙げられる。不織布実装マットで使用されるケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維は、典型的に、少なくとも５マイクロメートル（一部の実施形態では少なくとも７マイクロメートル；一部の実施形態では７マイクロメートル〜１４マイクロメートルの範囲）の平均直径、及び０．５ｃｍ〜１５ｃｍの範囲（一部の実施形態では１ｃｍ〜１２ｃｍの範囲）の長さを有する。ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維は、典型的に連続的であり、玄武岩繊維に関して上記したように、通常は個別化される。典型的には、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維はショットを含まない、又は非常に少ない量のショット（典型的には、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維の総重量に基づいて１重量％未満）を含む。更に、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維の直径は、典型的には適度に均一である（即ち、平均して±３マイクロメートルの直径を有するケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維の量は、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維の総重量の少なくとも７０重量％（一部の実施形態では、少なくとも８０％、又は更には少なくとも９０重量％）である）。
ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維は、（理論上の酸化物を基準とした）重量で、１０〜３０％の範囲のＡｌ２Ｏ３と、５２〜７０％の範囲のＳｉＯ２と、及び１〜１２％の範囲のＭｇＯとを含む。任意に、ケイ酸アルミン酸マグネシウムガラス繊維は、追加の酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３、及び／又はＣａＯ）を更に含む。ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維の特定の例には、典型的には、重量で、約５５％のＳｉＯ２と、１１％のＡｌ２Ｏ３と、１８％のＣａＯと、６％のＢ２Ｏ３と、５％のＭｇＯと、５％のその他の酸化物とを含むＥ−ガラス繊維；典型的には約６５％のＳｉＯ２と、２５％のＡｌ２Ｏ３と、１０％のＭｇＯとを含むＳ及びＳ−２ガラス繊維；及び典型的には約６０％のＳｉＯ２と、２５％のＡｌ２Ｏ３と、９％のＣａＯと、６％のＭｇＯとを含むＲ−ガラス繊維が挙げられる。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、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ Ｖｅｔｒｏｔｅｘ（Ｃｈａｍｂｅｒｙ，Ｆｒａｎｃｅ）から市販されている。
任意に、本明細書に記載の実装マットは、膨張材料（例えばバーミキュライト）を更に含んでもよいが、典型的には、不織布マットは非膨張性である（即ち、膨張材料を含まない（例えば、バーミキュライトを含まない））のが好ましい。
本明細書に記載の不織布マットは、例えば、当該技術分野において既知の湿式（典型的には湿式堆積）又は乾式（典型的には乾式堆積）工程を用いて製造され得るが、マットの総重量に基づいて５重量％以下（一部の実施形態では、４、３、２、１、０．７５、０．５、０．２５、０．１重量％以下、又は更には０重量％）の有機材料（例えば、結合剤）を含むこれらの出来上がった状態のままの実装マット５００℃を超える加熱の前は、乾式加工方法で製造される。任意に、本明細書に記載の不織布マットは熱処理されることができる。
本明細書に記載の不織布マットの一部の実施形態は、結合剤を更に含む。結合剤は、有機、無機、又はこれらの組み合わせであり得る。有機結合剤を含む不織布マットでは、汚染防止装置の使用中に一般的に遭遇する実用温度の間に、有機結合剤は分解する、焼失する、ないしは別の方法で排除される。したがって、有機構成成分は、不織布マットの恒久的構成成分ではなく、典型的には一時的又は一過性である。
ポリマー及びその他の有機結合剤は、不織布マットが湿式堆積又は修正された製紙プロセスを用いて製造される場合に特に有用であるが、乾式堆積プロセスを用いて製造される不織布マットもまた、そのような結合剤の組み込みから利益を得ることができる。１種類以上の有機結合剤を、不織布マットの本体に組み込んでもよい及び／又はマットのコーティングとして使用してもよい。
好適なポリマー結合剤は、熱可塑性又は熱硬化性であることができ、様々な形態の固体として、又は１００％固形組成物を含む液体、溶液、分散体、ラテックス、エマルション、これらの組み合わせ等として提供され得る。一部の実施形態において、ポリマー結合剤はエラストマーである。好適なポリマーとしては、天然ゴム、スチレン及びブタジエンを含む２以上の共重合性種のコポリマー、ブタジエン及びアクリロニトリルを含む２以上の共重合性種のコポリマー、（メタ）アクリレートポリマー及びコポリマー、ポリウレタン、シリコン、ポリエステル、ポリアミド、セルロース系ポリマー、その他のエラストマーポリマー、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
結合剤を含む不織布マットでは、結合剤（例えば、有機結合剤）の代表的な量には、乾燥重量基準で、約０．１〜約１５重量％（一部の実施形態では、約０．５〜約１２、又は約１〜約１０重量％）が挙げられる。
一部の実施形態において、ポリマー結合剤は、アクリル系及び／又はメタクリレート含有ラテックス組成物である。こうしたラテックス組成物は、所望でない量の毒性又は腐食性副生成物を生成することなく、きれいに燃焼する傾向がある。好適なアクリル系エマルションの例としては、Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）から商標名「ＲＨＯＰＬＥＸ ＨＡ−８」（４４．５重量％固形分のアクリル系コポリマーの水性エマルション）、及びＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ）からの商標名「ＡＩＲＦＬＥＸ ６００ＢＰ」（５５％固形分のエチレンビニルアセテートコポリマー）として市販されているものが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリマー繊維はまた、特に不織布マットが乾式堆積プロセスで製造される場合に、取り扱い、可撓性、弾力性、又はこれらの組み合わせを改善するために、組成物中で結合剤構成成分として使用されてもよい。ポリマー繊維は、処理を高め、不織布マットの強度を改善する傾向がある。ポリマー結合剤と同様に、ポリマー繊維は、その組成物が汚染防止装置で用いられる場合には１回以上の熱サイクルの後に焼失する（即ち、分解する又は排除される）傾向がある。
代表的なポリマー繊維は、熱可塑性繊維（例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）繊維、ポリスチレン繊維、ポリエーテル繊維、ポリエステル（例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））繊維、ビニルポリマー（例えば、ポリ塩化ビニル及びフッ化ビニリデン樹脂）繊維、ポリアミド（例えば、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、及びナイロン）繊維、並びにポリアラミド繊維）を含む。本明細書に記載の不織布マットの熱結合のために特に有用な繊維は、いわゆるバイコンポーネント繊維を含み、該繊維は、典型的には、異なる組成物のポリマーか、又は異なる物理的特性を有するポリマーを含む。典型的には、これらの繊維はコア／シース繊維であって、例えばコアのポリマー構成成分が構造を提供し、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／シースのポリエステル／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は、Ｔｒｅｖｉｒａ ＧｍｂＨ，Ｂｏｂｉｎｇｅｎ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から商標名「ＴＲＥＶＩＲＡ ２５５」及びＦｉｂｅｒＶｉｓｉｏｎｓ（Ｖａｒｄｅ，Ｄｅｎｍａｒｋ）から商標名「ＦＩＢＥＲＶＩＳＩＯＮＳ ＣＲＥＡＴＥ ＷＬ」で市販されるものを含む。典型的には、存在する場合、ポリマー繊維の量は、乾燥重量基準で、最大約５重量％（一部の実施形態にでは、１〜５重量％の範囲）ポリマー繊維である。ポリマー繊維は、短繊維又はフィブリル化繊維であってもよい。一実施形態において、ポリマー繊維は、約０．５デニール〜約５デニールの範囲の短繊維である。
好適なポリマー結合剤は、単独で使用されてもよく、又は追加構成成分と組み合わされてもよい。追加構成成分には、モノマー、可塑剤、充填剤、粘着付与剤、界面活性剤、又は他の変性剤を挙げることができる。
好適な無機結合剤材料には、コロイド粒子；例えば、その主題が参照により本明細書に全体として組み込まれるＰＣＴ国際公開特許ＷＯ０３／０３１３６８（２００３年４月１７日公開）に記載されているような無機雲母結合剤（inorganic micaceous binders）；及びＲ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴ）から商標名「ＤＩＸＩＥ ＣＬＡＹ」で市販されている製品を挙げることができる。本明細書に記載の不織布マットに存在する場合、ＰＣＴ国際公開特許ＷＯ０３／０３１３６８に記載のような雲母結合剤は、典型的には、不織布マットの総乾燥重量に基づき約５重量％未満（一部の実施形態では、約２重量％未満、又は１重量％未満）の量で存在する。本明細書に記載の不織布マットのほとんどの実施形態は、雲母結合剤材料を含有しない。
本明細書に記載の実装マットの実施形態は、例えば、切り刻まれて個別化された繊維（例えば、長さ約２．５ｃｍ〜約５ｃｍ）を、Ｌａｒｏｃｈｅ，Ｃｏｕｒｓ ｌａ ｖｉｌｌｅ（Ｆｒａｎｃｅ）から入手可能なもののようなピンを具備したリッカリン・ロール（lickerin roll）、及び／又は従来のウェブ形成機（例えば、Ｒａｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐ．（Ｍａｃｅｄｏｎ，ＮＹ）から商標名「ＲＡＮＤＯ ＷＥＢＢＥＲ」で；ＳｃａｎＷｅｂ Ｃｏ．（Ｄｅｎｍａｒｋ）から商標名「ＤＡＮ ＷＥＢ」で市販）に送り込み、そこで繊維をワイヤスクリーン又はメッシュベルト（例えば、金属又はナイロンベルト）の上に引き出すことによって製造され得る。「ＤＡＮ ＷＥＢ」タイプのウェブ形成機を使用する場合、ハンマーミル、その後ブロアを使用して繊維を個別化するのが好ましい。マットの取り扱い易さを促進するために、マットはスクリム上に形成又は配置できる。
本明細書に記載の実装マットの実施形態は、例えば、従来の湿式成形又は織物カーディングを用いて製造されることもできる。湿式形成法では、多くの場合、繊維長は約０．５ｃｍ〜約６ｃｍである。
特に湿式形成法を用いる一部の実施形態では、マットの形成を容易にするために結合剤を使用する。一部の実施形態において、本明細書に記載の不織布マットは、マットの総重量に基づいて１０重量％以下（一部の実施形態では、４、３、２、１、０．７５、０．５、０．２５重量％以下、又は更には０．１重量％以下）の結合剤を含み、他のものは結合剤を含有しない。
任意に、本明細書に記載の実装マットの一部の実施形態は、ニードルパンチされる（即ち、例えば、有刺針によってマットを複数回完全に又は部分的に（一部の実施形態では、完全に）貫通させることによって繊維の物理的絡み合いがその部分に存在する）。不織布マットは、有刺針（例えば、Ｆｏｓｔｅｒ Ｎｅｅｄｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（Ｍａｎｉｔｏｗｏｃ，ＷＩ）又はＧｒｏｚ−Ｂｅｃｋｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ（Ｇｅｒｍａｎｙ）より市販されているもの）を備える従来のニードルパンチング装置（例えば、Ｄｉｌｏ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から商標名「ＤＩＬＯ」で市販されているニードルパンチャー）を用いてニードルパンチされて、ニードルパンチされた不織布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絡み合いを提供し、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。ニードルパンチングの間の繊維の物理的絡み合いの有効性は、一般に、上述のポリマー及び／又はバイコンポーネント有機繊維がマット構造に含有される場合に向上する。改善された絡み合いは、更に引張り強度を高めることができ、不織布マットの取り扱いを改善することができる。マットの単位面積あ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。典型的には、不織布マットは、約５〜約６０ニードルパンチ／ｃｍ２（一部の実施形態では、約１０〜約２０ニードルパンチ／ｃｍ２）を提供するようにニードルパンチされる。
任意に、本明細書に記載の実装マットの一部の実施形態は、従来の技術を用いてステッチボンドすることができる（例えば、米国特許出願第４，１８１，５１４号（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚら）参照、該特許の開示は、ステッチボンド不織布マットの教示に関して参照することによって本明細書に組み込まれる）。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。ステッチ糸が使用中に分解しないのが望ましい場合、無機糸（例えば、セラミックス又は金属（ステンレス鋼など）を使用することができる。縫い目の間隔は、繊維がマットの全域にわたって均一に圧縮されるように、通常、約３ｍｍ〜約３０ｍｍである。
一部の実施形態において、本明細書に記載の実装マットは、０．０５ｇ／ｃｍ３〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲（一部の実施形態では、０．１ｇ／ｃｍ３〜０．２５ｇ／ｃｍ３の範囲）の出来上がった状態のままの（即ち、５０℃を超える任意の加熱前）嵩密度を有する。別の態様において、実装される時、マットは、典型的には０．２ｇ／ｃｍ３〜０．６ｇ／ｃｍ３の範囲（他の実施形態では、０．３ｇ／ｃｍ３〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲（即ち、マットは実装時に圧縮される））の実装密度を有する。
一部の実施形態では、不織布マットは、３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の厚さを有する。一部の実施形態では、不織布マットは、実施例に記載の通りに決定されたとき、少なくとも１０ｋＰａ引張り強度を有する。
金属製ケーシングは、そのような用途について当該技術分野において既知の材料、例えばステンレス鋼で製造され得る。
不織布マットは、例えば、排気管、汚染防止装置の吸気口若しくは出口端のコーン、又は内燃機関の排気マニホルドなどの排気システムの様々な構成要素を断熱するための断熱材として使用され得る。本明細書に記載の不織布マットは、例えば、汚染防止装置において有用である。汚染防止装置は、典型的には、本明細書に記載の不織布マットを備えているケーシング内に実装される汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ、又は選択接触還元要素）を備える。１つの代表的な実施形態では、排気システムは、二重壁排気構成要素（例えば、排気管、エンドコーンエンドキャップ、若しくは汚染防止装置の他の部分、及び／又は排気マニホルド）と、本明細書に記載の不織布マットと、を備える（comprising）。不織布マットは、二重壁構成要素の第１の外壁と第２の内壁との間に実装され得る。代表的な実装密度は、約０．１ｇ／ｃｍ２〜０．６ｇ／ｃｍ２の範囲である。
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、又は微粒子フィルタ若しくはトラップであってもよい。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、ガソリンエンジンと共に使用するために、触媒コンバータは、典型的には、４００℃〜９５０℃の範囲の温度で効果的であるべきであるが、ディーゼルエンジン用には、より低い温度（典型的には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。今日ではディーゼルエンジンへの利用にのみ限定されている、窒素酸化物を還元するための触媒コンバータは、一般に個別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、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．，Ｃｏｒｎｉｎｇ（ＮＹ）若しくはＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，ＬＴＤ．（Ｎａｇｏｙａ，Ｊａｐａｎ）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Ｅｍｉｔｅｃ（Ｌｏｈｍａｒ，Ｇｅｒｍａｎｙ）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ス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る好適なディーゼル微粒子フィルタは、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．及びＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，Ｉｎｃから市販されている。炭化ケイ素で作製されるディーゼル微粒子フィルタは、Ｉｂｉｄｅｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊａｐａｎ）から市販されており、例えば、ＪＰ ２００２０４７０７０Ａ（２００２年２月１２日公開）に記載されている。
−代表的な実施形態
１．マットの総重量に基づいて、少なくとも２５重量％の玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１０重量％の繊維からなるブレンドから構成される不織布マットであって、前記不織布マットは、マットの総重量に基づいて少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される繊維と、から集合的に構成される、不織布マット。
２．少なくとも８５重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維と、を集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
３．少なくとも９０重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
４．少なくとも９５重量パーセンの前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
５．少なくとも９９重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
６．少なくとも１００重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
７．少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
８．少なくとも８５重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
９．少なくとも９０重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１０．少なくとも９５重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１１．少なくとも９９重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１２．少なくとも１００重量パーセンの前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１３．少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と前記生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１４．少なくとも８５重量％の前記玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１５．少なくとも９０重量％の前記玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１６．少なくとも９５重量％の前記玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１７．少なくとも９９重量％の前記玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１８．少なくとも１００重量％の前記玄武岩繊維と生体溶解性のセラミックス繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
１９．少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２０．少なくとも８５重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２１．少なくとも９０重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２２．少なくとも９５重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２３．少なくとも９９重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２４．少なくとも１００重量％の前記玄武岩繊維と前記熱処理されたシリカ繊維とを集合的に含む、実施形態１に記載の不織布マット。
２５．前記ブレンド中に存在する、前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンドで構成される前記不織布マット内に存在する、任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．１倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２４のいずれか一つに記載の不織布マット。
２６．前記ブレンド中に存在する、前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．２倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２５のいずれか一つに記載の不織布マット。
２７．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．２５倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２６のいずれか一つに記載の不織布マット。
２８．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．３倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２７のいずれか一つに記載の不織布マット。
２９．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．４倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２８のいずれか一つに記載の不織布マット。
３０．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．５倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜２９のいずれか一つに記載の不織布マット。
３１．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．６倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜３０のいずれか一つに記載の不織布マット。
３２．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．７倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜３１のいずれか一つに記載の不織布マット。
３３．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．７５倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜３２のいずれか一つに記載の不織布マット。
３４．前記ブレンド中に存在する前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンド中に存在する任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．８倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、実施形態１〜３３のいずれか一つに記載の不織布マット。
３５．前記繊維のブレンドが、非晶質耐火繊維又は生体溶解性繊維の少なくとも一方を含む、実施形態１〜３４のいずれか一つに記載の不織布マット。
３６．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも３０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
３７．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも３５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
３８．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも４０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
３９．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも４５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４０．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも５０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４１．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも５５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４２．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも６０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４３．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも６５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４４．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも７０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４５．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも７５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれ一つかに記載の不織布マット。
４６．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４７．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも８５重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４８．前記マットが、前記マットの総重量に基づいて少なくとも９０重量％の前記玄武岩繊維を含む、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の不織布マット。
４９．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも１５重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５０．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも２０重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５１．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも２５重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５２．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも３０重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５３．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも３５重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５４．前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、前記マットの総重量に基づいて少なくとも４０重量％含む、実施形態１〜４８のいずれか一つに記載の不織布マット。
５５．前記不織布マットがニードルパンチされる、実施形態１〜５４のいずれか一つに記載の不織布マット。
５６．前記不織布マットが、湿式堆積プロセスを介して製造される、実施形態１〜５５のいずれか一つに記載の不織布マット。
５７．前記不織布マットが、乾式堆積プロセスを介して製造される、実施形態１〜５５のいずれか一つに記載の不織布マット。
５８．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて５重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
５９．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて４重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６０．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて３重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６１．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて２重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６２．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて１重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６３．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて０．７５重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６４．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて０．５重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６５．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて０．２５重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６６．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて０．１重量％以下の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６７．５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて０重量％の有機材料を含有する、実施形態５７に記載の不織布マット。
６８．前記不織布マットが、０．０５ｇ／ｃｍ３〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲の出来上がった状態のままの嵩密度を有する、実施形態１〜６７のいずれか一つに記載の不織布マット。
６９．前記非晶質耐火セラミックスがアルミノケイ酸である、実施形態１〜６８のいずれか一つに記載の不織布マット。
７０．前記生体溶解性のセラミックスが、ケイ酸マグネシウム又はケイ酸カルシウムマグネシウムの少なくとも一方である、実施形態１〜６９のいずれか一つに記載の不織布マット。
７１．前記不織布マットが３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の厚さを有する、実施形態１〜７０のいずれか一つに記載の不織布マット。
７２．前記不織布マットが少なくとも１０ｋＰａの引張り強度を有する、実施形態１〜７１のいずれか一つに記載の不織布マット。
７３．前記玄武岩繊維が少なくとも５マイクロメートルの直径を有する、実施形態１〜７２のいずれか一つに記載の不織布マット。
７４．前記玄武岩繊維がショットを含まない、実施形態１〜７３のいずれか一つに記載の不織布マット。
７５．前記不織布マットが、マットの総重量に基づいて５重量％以下の有機材料を含む、実施形態１〜７４のいずれか一つに記載の不織布マット。
７６．結合剤を更に含む、実施形態７５に記載の不織布マット。
７７．前記不織布が非膨張性である、実施形態１〜７６のいずれか一つに記載の不織布マット。
７８．前記不織布がバーミキュライトを含まない、実施形態１〜７７のいずれか一つに記載の不織布マット。
７９．実施形態１〜７８のいずれか一つに記載の前記マットを有するケーシングの中に実装される汚染防止要素を備える、汚染防止装置。
８０．前記汚染防止要素（pollution element）が、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ又は選択接触還元要素のうちの１つである、実施形態７９に記載の汚染防止装置。
８１．二重壁排気構成要素と、実施形態１〜７８のいずれか一つに記載のマットと、を備える排気システムであって、該マットが、二重壁排気構成要素の壁の間の間隙の中に位置決めされる、排気システム。
８２．前記二重壁排気構成要素が排気管である、実施形態８１に記載の排気システム。
８３．前記二重壁排気構成要素が、汚染防止装置のエンドコーンである、実施形態８１に記載の排気システム。
８４．前記二重壁排気構成要素が排気マニホルドである、実施形態８１に記載の排気システム。
試験方法
−実条件取り付け試験（ＲＣＦＴ）
本試験を用いて、実際の使用時において触媒コンバータなどの汚染防止要素に見られる実際の条件を代表する条件下で、シート材料によってもたらされる圧力を測定する。
４４．４５ｍｍ×４４．４５ｍｍの寸法を有するシートサンプル材料を、独立した加熱制御機器を有する加熱された２つの５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ金属圧盤の間に設置した。各圧盤を、室温（約２５℃）から異なる温度プロフィールまで漸増式に加熱して、汚染防止装置の中の金属製ハウジング及びモノリスの温度をシュミレートする。加熱中、圧盤間の間隙は、典型的な触媒コンバータのハウジング及びモノリスの、温度と熱膨張係数から計算される値だけ増加する。モノリス側に相当する圧盤に関して７００℃、及び金属製ハウジング側に相当する圧盤に関して４００℃（本明細書では７００℃／４００℃とも呼ばれる）の最高温度まで加熱した後、圧盤を室温（約２５℃）から漸増式に冷却し、その間に間隙は、温度及び熱膨張係数から計算される値だけ減少する。この温度サイクリングを３回行う。
材料を最初に、開始圧力値（例えば、２００キロパスカル（ｋＰａ））又は選択された実装密度のいずれかまで圧縮して、汚染防止装置内の実装材料の条件をシュミレートする。実装材料によってもたらされる力を、伸び計（Extensometer）（ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．，Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐａｒｋ，ＮＣより入手）を備えたＳｉｎｔｅｃｈ ＩＤコンピュータ制御の荷重フレームを用いて測定する。加熱及び冷却サイクルの間にマットによってもたらされる圧力を、温度プロフィールに対してプロットする。サンプル及び圧盤を室温まで冷却し、通常更に２回サイクルを繰り返して、圧力対温度の３つのプロットを有するグラフを作成する。３回のサイクルのそれぞれに関して最低値である少なくとも５０ｋＰａは、典型的には、実装マットに望ましいと考慮される。特定用途によってはより低い値も好適な場合がある。
−熱機械分析器（ＴＭＡ）
本開示の目的上、本試験を用いて、本明細書に記載の非膨張性の不織布マットの特定の高温における収縮を評価する。この試験では、不織布マットを７００℃又は７５０℃まで等温加熱し、その後室温まで冷却する際の不織布マットの厚さを、一定圧力下で連続的に測定して記録する。しかしながら、本テストは、コンバータの実環境をシュミレートすることを意図しない。
各サンプル（直径１１ｍｍの円）を従来の加熱炉の中に設置し、毎分１５℃の速度で均一に加熱する。マットの上に置かれた７ｍｍの石英ロッド（ロッドは１３５０グラム重に耐える）は、５０ｐｓｉ（３４５ｋＰａ）の一定圧力をマットにもたらす。マットが収縮すると、石英ロッドは下方に移動する。この変位を測定し、マット温度の関数として記録する。石英の熱膨張係数は非常に低いので、ロッドは測定された収縮に影響を与えないと推定される。
−引張試験
引張試験を用いて、マットの製造及び使用プロセスに関連し得る不織布マットの特定の取り扱い特性を評価する。不織布マットは、取り扱われる、モノリスに巻き付けられる、又は缶詰めにされるときに裂けない又は破断しないことが望ましい。コンバータアセンブリの中にマットを実装した後では、引張り強度ははもはや問題ではない。
各サンプルを、幅１インチ（２．５ｃｍ）、及びダウンウェブ方向の長さ７インチ（１７．８ｃｍ）のストリップに切断する。従来のキャリパーを使用して、０．７１５ｐｓｉ（４．９ｋＰａ）の圧力下で２．５インチ（６．２５ｃｍ）直径領域にわたってサンプルの厚さを測定する。引張試験機（Ｔｈｗｉｎｇ ＆ Ａｌｂｅｒｔ（Ｗｅｓｔ Ｂｅｒｌｉｎ，ＮＪ）から商標名「ＱＣ１０００ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＴＥＳＴＥＲ」で入手）の上で、初期間隙５インチ（１２．７ｃｍ）、及びクロスヘッド速度１インチ／分（２．５ｃｍ／分）でサンプルを試験する。
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 (10)

  1. マットの総重量に基づいて、少なくとも２５重量％の玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１０重量％の繊維と、から構成されるブレンドから構成される不織布マットであって、前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて、少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維と、から集合的に構成される、不織布マット。
  2. 少なくとも８０重量％の前記玄武岩繊維と前記非晶質耐火セラミックス繊維とを集合的に含む、請求項１に記載の不織布マット。
  3. 前記ブレンド中に存在する、前記玄武岩繊維、及び非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維が、実条件取り付け試験の２５℃から７００℃／４００℃までの３回の熱サイクルの後に、前記繊維のブレンドから構成される前記不織布マット内に存在する、任意の個々の玄武岩繊維、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、及び熱処理されたシリカ繊維からなる類似の不織布マットの弾性値よりも少なくとも１．１倍大きい弾性値を有する不織布マットを集合的に提供する、請求項１又は２に記載の不織布マット。
  4. 前記マットが、非晶質耐火セラミックス繊維、生体溶解性のセラミックス繊維、熱処理されたシリカ繊維、及びこれらの混合物からなる群から選択される前記繊維を、マットの総重量に基づいて少なくとも１５重量％含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の不織布マット。
  5. ５００℃を超える加熱の前の出来上がった状態のままの前記不織布マットが、前記マットの総重量に基づいて５重量％以下の有機材料を含有する、請求項４に記載の不織布マット。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のマットを有するケーシングの中に実装される汚染防止要素を備える汚染防止装置。
  7. 二重壁排気構成要素と、請求項１〜６のいずれか一項に記載の前記マットとを備える排気システムであって、前記マットが、前記二重壁排気構成要素の壁の間の間隙の中に位置決めされる、排気システム。
  8. 前記二重壁排気構成要素が排気管である、請求項７に記載の排気システム。
  9. 前記二重壁排気構成要素が、汚染防止装置のエンドコーンである、請求項７に記載の排気システム。
  10. 前記二重壁排気構成要素が排気マニホルドである、請求項７に記載の排気システム。
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