JP6271056B2 - 組み立て用のより摩擦の小さい表面と実装用のより摩擦の大きい表面とを備える実装マット - Google Patents
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Description
内燃機関の排気から出る公害ガスの濃度を抑制するために使用される異なる種類の装置が存在している。このような公害防止装置としては、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子及び他のエンジン排気フィルター又はトラップ、並びに触媒機能と濾過機能又は捕捉機能を組み合わせた装置がある。こうした公害防止装置を組み立てるための様々な技術が知られている。これらの技術のそれぞれでは、ハウジングの内部に公害防止エレメントを位置決めし、公害防止エレメントとハウジングとの間の隙間に、通常はマット又はシート状の実装材料を配置することによって、ハウジング内に公害防止エレメント(例えば触媒エレメント、排気フィルターなど)を実装する(すなわち缶詰めする)ことを行う。シート形状の実装マットは、公害防止エレメントの外側に巻き付けられる。実装材料はまた、円筒状又は管状の実装マットに成形したものを、公害防止エレメントの周囲に被せるか、又は公害防止エレメント(例えばモノリシックな触媒エレメント)の周囲にインサート成形することも行われてきた。実装マットが公害防止エレメントの周囲に配置された後、得られたアセンブリを密封する。従来の缶詰め技術には、機械的充填(例えば充填コーンを使用する)、圧迫帯、及び、実装マットを缶又はハウジングと公害防止エレメントとの間の間隙内に配置するクラムシェル缶詰め操作の使用が含まれる。
本発明の一態様に基づけば、(a)公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層(例えば、ウェブ、シート又はマットの形態のもの)であって、その少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、側面のそれぞれが主表面領域を画定する、少なくとも1つの無機層、(b)少なくとも1つの無機層の側面の少なくとも一方の主表面領域の少なくとも一部に配置されることによって、無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を画定する摩擦誘発性材料、及び(c)より摩擦の大きな領域の少なくとも一部を覆い、実装マットの露出表面領域を画定するように配置される、より摩擦の小さい層であって、露出表面領域が、より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示す、より摩擦の小さい層、を備える実装マットが提供される。より摩擦の小さい層は、実装マットが公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するために使用された後、より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されている。
(a)公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層を準備することであって、その少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、その対向する側面のそれぞれが主表面領域を画定すること、
(b)少なくとも1つの無機層の側面の少なくとも一方の主表面領域の少なくとも一部に摩擦誘発性材料を配置することによって、無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を画定すること、及び
(c)より摩擦の大きな領域の一部を覆い、実装マットの露出表面領域を画定するように、より摩擦の小さい層を配置することであって、露出表面領域が、より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示すこと、を含み、
より摩擦の小さい層は、実装マットが公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するために使用された後、より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されている。
本発明の好ましい実施形態を説明するにあたり、分かりやすさのために特定の専門用語が使用される。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではなく、そのように選択された各用語は、同様に機能するすべての技術的均等物を含むものである。
本発明に基づく実装マットは、(a)公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層を準備することであって、少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、その対向する側面のそれぞれが主表面領域を画定すること、(b)少なくとも1つの無機層の側面の少なくとも一方の主表面領域の少なくとも一部に摩擦誘発性材料を配置することによって、無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を形成すること、及び(c)より摩擦の大きな領域の一部を覆い、実装マットの露出表面領域を形成するように、より摩擦の小さい層を配置することであって、露出表面領域が、より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示すこと、を含む方法によって製造することができる。より摩擦の小さい層は、実装マットが公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するために使用された後、より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されている。無機層は、所望の取り付け用途に合わせた寸法に構成された(例えば、切断、型成形、又は他の成形技術により)ウェブ又は個別の部材の形態であってよい。摩擦誘発性材料を配置する工程は、スプレーすること、コーティングすること、振りかけること、又は他の何らかの方法によって摩擦誘発性材料を配置することの内の1つ又は任意の組み合わせを含みうる。より摩擦の小さい層を配置する工程は、スプレーすること、コーティングすること、積層すること、又は他の何らかの方法によってより摩擦の小さい層を配置することの内の1つ又は任意の組み合わせを含みうる。
(静止摩擦係数)
2個の1.75インチ(4.45cm)×1.75インチ(4.45cm)四方の実装マットの試験試料を、試料に選択された垂直圧力を加えた状態で、409ステンレス鋼試験表面上で最初に動かすために必要とされる力の量から静止摩擦係数の値を計算する。静止摩擦係数は、試料を試験表面上で最初に滑りはじめさせるために必要とされるピークの力を、試料の面積で割ったものとして定義される。
600gのGrace No.5膨張バーミキュライト(ダブリュー・アール・グレース社(W.R. Grace)、マサチューセッツ州ケンブリッジ)及び2000mLの水をWaring Commercial Heavy Dutyブレンダー(モデル37BL84(CB6))に入れ、3回の別々の2分間のサイクルで全体で6分間低速で混合することによってスラリーを得る。50重量部のこのスラリーを、10重量部のNalco 2327(ナルコ社(Nalco Company)、イリノイ州ナパービル)コロイドシリカ及び10重量部の600BPラテックス(ワッカー・ケミー社(Wacker Chemie AG)、ドイツ、シュツットガルト)と混合する。
50重量部の、結合コート組成物Aからのバーミキュライトのスラリーを、50重量部のNalco 2327、30重量部のDixie Clay(アール・ティー・バンダービルト社(R.T. Vanderbilt Company, Inc.)、コネチカット州ノーウォーク)、及び5重量部の600BPラテックスと混合する。
(比較例1及び2)
1600g/平方メートルのスリー・エム社(3M)(商標)製Interam(商標)800実装マットの1.75インチ(4.45cm)×1.75インチ(4.45cm)四方の試料を、試験用にシートから切り出した。
結合コート組成物Aを、1600g/平方メートルのスリー・エム社(3M)(商標)製Interam(商標)800実装マットの1.75インチ(4.45cm)×1.75インチ(4.45cm)四方の試料の上に、183g/平方メートルの目付量で刷毛塗りし、「Duralum」G52褐色酸化アルミニウムグレード80(ワシントン・ミルズ・エレクトロ・ミネラルズ社(Washington Mills Electro Minerals Corp.)、ニューヨーク州ナイアガラフォールズ)を濡れた結合コートの上に230g/平方メートルの目付量で振りかけた。試験に先立って試料を乾燥した。
比較例3及び4と同様にして調製した乾燥試料に、3M Super 77接着剤(スリー・エム社(3M)、ミネソタ州セントポール)を軽くスプレーし、厚さ0.75ミル(19.05マイクロメートル)の高密度ポリエチレンフィルム(ハイレックス・ポリ社(Hilex Poly Company, LLC)、サウスカロライナ州ハーツビル)で被覆した。
1200g/平方メートルのMLS−2ブランケット(ミツビシ・プラスチック・コンポジッツ・アメリカ社(Mitsubishi Plastic Composites America, Inc.)、バージニア州チェサピーク)を使用して、実施例5及び6と同様にして試料を調製した。954g/平方メートルの結合コート組成物Bを試料の上に刷毛塗りし、387g/平方メートルの「Duralum」G52褐色酸化アルミニウムグレードP150(ワシントン・ミルズ・エレクトロ・ミネラルズ社(Washington Mills Electro Minerals Corp.)、ニューヨーク州ナイアガラフォールズ)を試料の上に振りかけ、試料を乾燥した。乾燥した試料に、3M Super 77接着剤(スリー・エム社(3M)、ミネソタ州セントポール)を軽くスプレーし、厚さ0.5ミル(12.7マイクロメートル)の高密度ポリエチレンフィルム(ハイレックス・ポリ社(Hilex Poly Company, LLC)、サウスカロライナ州ハーツビル)で被覆した。
(実装マットの実施形態)
1.公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に取り付けるための実装マットであって、
公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層(例えば、ウェブ、シート又はマットの形態)であって、前記少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、該側面のそれぞれが主表面領域を画定する、少なくとも1つの無機層、
前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の少なくとも一部に配置されることによって、前記主表面領域を形成する前記無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を画定する摩擦誘発性材料、及び
前記より摩擦の大きな領域の少なくとも一部を覆い、実装マットの露出表面領域を画定するように配置される、より摩擦の小さい層であって、前記露出表面領域が、前記より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示す、より摩擦の小さい層、を備え、
前記より摩擦の小さい層は、前記実装マットが前記公害防止エレメントを前記公害防止装置の前記ハウジング内に実装するために使用された後、前記より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されている、実装マット。
21.
ハウジング、
前記ハウジング内に実装された公害防止エレメント、及び
実施形態1〜20のいずれか1つに記載の実装マット、を備え、
前記実装マットが、前記公害防止エレメントと前記ハウジングとの間に配置されている、公害防止装置。
27.公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に取り付けるための実装マットの製造方法であって、
公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層を準備することであって、前記少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、該対向する側面のそれぞれが主表面領域を画定すること、
前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の少なくとも一部に摩擦誘発性材料を配置することによって、前記無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を形成すること、及び
前記より摩擦の大きな領域の一部を覆い、前記実装マットの露出表面領域を画定するように、より摩擦の小さい層を配置することであって、前記露出表面領域が、前記より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示すこと、を含み、
前記より摩擦の小さい層は、前記実装マットが前記公害防止エレメントを前記公害防止装置の前記ハウジング内に実装するために使用された後、前記より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されている、方法。
Claims (16)
- 公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に取り付けるための実装マットであって、
公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機繊維及び任意選択的にその他の無機材料を含む少なくとも1つの無機層であって、前記少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、該側面のそれぞれが主表面領域を画定する、少なくとも1つの無機層、
前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の少なくとも一部に配置されることによって、前記無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を画定する摩擦誘発性無機材料、及び
前記より摩擦の大きな領域の少なくとも一部を覆い、前記実装マットの露出表面領域を画定するように配置され、有機材料を含む、より摩擦の小さい層であって、前記露出表面領域が、前記より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示す、より摩擦の小さい層、を備え、
前記より摩擦の小さい層は、前記実装マットが前記公害防止エレメントを前記公害防止装置の前記ハウジング内に実装するために使用された後、前記より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されており、
前記摩擦誘発性無機材料が、(a)各粒子が70μm〜200μmの範囲の長軸寸法を有する無機粒子、(b)各無機繊維が50μm〜300μmの範囲の長軸寸法を有する無機繊維、(c)各無機ウィスカーが20μm〜400μmの範囲の長軸寸法を有する無機ウィスカー、又は、(d)(a)、(b)及び(c)の任意の組み合わせを含み、
前記摩擦誘発性無機材料は、前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の前記少なくとも一部上に置かれるように配置されている、実装マット。 - 前記より摩擦の小さい層が、(a)前記公害防止装置の作動温度で分解して前記より摩擦の大きな領域の一部を露出させる有機材料を含むか、(b)前記公害防止装置の作動温度で燃焼して前記より摩擦の大きな領域の一部を露出させる有機材料を含むか、(c)前記公害防止エレメントを前記公害防止装置の前記ハウジング内に実装するプロセスによって、前記より摩擦の大きな領域の一部が露出するように、物理的に破壊されるような寸法を有しているか、組成を有しているか、構成されているか、若しくはこれらの任意の組み合わせであるか、又は、(d)(a)、(b)及び(c)の任意の組み合わせであるか、の内の少なくとも1つである、請求項1に記載の実装マット。
- 前記実装マットが公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するために使用されている間、前記より摩擦の小さい層によって画定される前記実装マットの前記露出表面領域が、前記より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数と比較して比較的低い静止摩擦係数を示し、前記公害防止装置の作動における特定の時点において、前記より摩擦の大きな領域の前記実質的な部分が露出して、前記より摩擦の小さい層の静止摩擦係数と比較して比較的高い静止摩擦係数を示す、請求項1又は2に記載の実装マット。
- 前記少なくとも1つの無機層の両側面の前記主表面領域の少なくとも一部に摩擦誘発性無機材料が配置されることによって、前記少なくとも1つの無機層の各側面上により摩擦の大きな領域が画定され、更に、前記より摩擦の大きな領域のそれぞれの一部を覆い、前記実装マットの各側面上に露出表面領域が画定されるようにより摩擦の小さい層が配置され、前記露出表面領域のそれぞれが、対応するより摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示す、請求項1〜3のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記摩擦誘発性無機材料が、無機研磨材を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記摩擦誘発性無機材料が、10g/m2〜500g/m2の範囲の濃度レベルで前記無機層の少なくとも一方の側面に配置された粒子を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記より摩擦の小さい層が、0.35の最大静止摩擦係数を示す、請求項1〜6のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記摩擦誘発性無機材料が、0.25の最小静止摩擦係数を示す、請求項1〜6のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記摩擦誘発性無機材料を、前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の少なくとも一部に接着するように配置された結合層を更に有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の実装マット。
- 前記結合層が、前記より摩擦の小さい層の少なくとも一部を、前記より摩擦の大きな領域の少なくとも一部を覆うように前記少なくとも1つの無機層に少なくとも部分的に接着する、請求項9に記載の実装マット。
- ハウジング、
前記ハウジング内に実装された公害防止エレメント、及び
請求項1〜10のいずれか一項に記載の実装マット、を備え、
前記実装マットが、前記公害防止エレメントと前記ハウジングとの間に配置されている、公害防止装置。 - 前記公害防止エレメントが前記ハウジング内に実装されている間、0.4以下の、前記実装マットと前記公害防止エレメント及び前記ハウジングの少なくとも一方との間の静止摩擦係数を示す、請求項11に記載の公害防止装置。
- 前記公害防止エレメントが前記ハウジング内に実装されている間、0.35よりも低い、前記実装マットと前記公害防止エレメント及び前記ハウジングの少なくとも一方との間の静止摩擦係数を示し、更に、前記公害防止エレメントが前記ハウジング内に実装された後、最初に0.35以上の、前記実装マットと前記公害防止エレメント及び前記ハウジングの少なくとも一方との間の静止摩擦係数を示す、請求項11に記載の公害防止装置。
- 8時間作動された後、前記実装マットと前記公害防止エレメント及び前記ハウジングの少なくとも一方との間で0.4以上の静止摩擦係数を示す、請求項11〜13のいずれか一項に記載の公害防止装置。
- 前記実装マットが、(a)1.2g/cm3以下の実装密度、(b)室温で500kPa以下の実装圧力を示すか、又は(a)及び(b)の両方である、請求項11〜14のいずれか一項に記載の公害防止装置。
- 公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に取り付けるための実装マットの製造方法であって、
公害防止エレメントを公害防止装置のハウジング内に実装するのに適した無機材料を含む少なくとも1つの無機層を準備することであって、前記少なくとも1つの無機層が対向する側面を有し、該対向する側面のそれぞれが主表面領域を画定すること、
前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の少なくとも一部に摩擦誘発性無機材料を配置することによって、前記無機材料の静止摩擦係数よりも高い静止摩擦係数を示す、より摩擦の大きな領域を画定すること、及び
前記より摩擦の大きな領域の一部を覆い、前記実装マットの露出表面領域を画定するように、より摩擦の小さい層を配置することであって、前記露出表面領域が、前記より摩擦の大きな領域の静止摩擦係数よりも低い静止摩擦係数を示すこと、を含み、
前記より摩擦の小さい層は、前記実装マットが前記公害防止エレメントを前記公害防止装置の前記ハウジング内に実装するために使用された後、前記より摩擦の大きな領域の実質的な部分を覆わなくなるように動作適合されており、
前記摩擦誘発性無機材料が、(a)各粒子が70μm〜200μmの範囲の長軸寸法を有する無機粒子、(b)各無機繊維が50μm〜300μmの範囲の長軸寸法を有する無機繊維、(c)各無機ウィスカーが20μm〜400μmの範囲の長軸寸法を有する無機ウィスカー、又は、(d)(a)、(b)及び(c)の任意の組み合わせを含み、
前記摩擦誘発性無機材料は、前記少なくとも1つの無機層の前記側面の少なくとも一方の前記主表面領域の前記少なくとも一部上に置かれるように配置されている、方法。
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