JP6429880B2 - 実装マットにおける潤滑剤の使用、かかるマット及び実装マットの製造方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本発明は、汚染防止要素を実装すべく製造される実装マットにおける、寒冷ピーク圧（コールドピーク圧）又は寒冷圧縮の低減のための潤滑剤の使用、潤滑剤を有する実装マットの製造方法、及び潤滑剤を有する実装マットに関する。

［背景技術］
汚染防止装置は、例えば、乗客車若しくはトラックのような車両に、又は大気汚染を制御するための産業用途において用いられている。そのような装置は、汚染防止要素を含む。代表的な汚染防止要素としては、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体を含有する。触媒は、典型的には、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、窒素酸化物を低減することにより、大気汚染を抑制する。選択接触還元（ＳＣＲ）触媒は、化学的にＮＯｘ（ＮＯ及びＮＯ２）を窒素（Ｎ２）に還元することによって機能する。モノリシック構造はまた、金属で作られてもよい。ディーゼルパティキュレートフィルタ又はトラップは、通常、ウォールフローフィルタを含み、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。フィルタは通常、エンジン排気ガスから煤煙及びその他の排気微粒子を取り除く。これらの装置のそれぞれは、汚染防止要素を保持するハウジング（典型的には、ステンレススチールで作製される）を有する。

自動車用途において、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開口部すなわちセルの数（ｃｐｓｉ）で表される。１９７０年代初期、１２ｍｉｌ（３０４マイクロメートル）の壁厚及び３００ｃｐｓｉ（４７セル／ｃｍ^２）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（「３００／１２モノリス」）が一般的であった。

排気ガス規制法が厳しくなるにつれて、モノリスの幾何学的表面積を増大させ、熱容量を減少させ、圧力降下を減少させるために、壁厚が低減された。標準は、例えば９００／２モノリスにまで進展してきた。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易く、破壊され易い。損傷を与える力は、汚染防止装置の組立中の手荒な取扱い若しくは落下によって、エンジンの振動によって又はでこぼこ道での走行によって生じ得る。モノリスは、ロードスプレーとの接触からなど、高熱衝撃による損傷も受け易い。

それ以外にも言及すべき将来的傾向が存在する。それは、圧縮強度の低減を呈する触媒担体を使用することである。例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタの場合、アイソスタティック強度が低い（例えば０．８〜１ｂａｒ（８０〜１００ｋＰａ））高多孔性フィルタ基板に傾向がある。レール、海洋及び産業用途などの道路以外及び停留用途向けＳＣＲシステムにおいて触媒担体として使われる長方形の押出成形基板は、４５℃未満の温度で約１ｂａｒ（１００ｋＰａ）の圧縮強度を有する。

セラミックモノリスは、それを収容する金属ハウジングよりも約一桁低い熱膨張係数を有する。例えば、金属ハウジングの周壁とモノリスとの間のギャップは、例えば、初めは約４ｍｍであり、エンジンが触媒コンバータのモノリシック要素を加熱するにつれて、２５℃から（自動車産業における）最大運転温度約９００℃〜約５３０℃に達するまで、約０．３３ｍｍずつ増大し得る。金属ハウジングが経る温度変化は僅かであるが、金属ハウジングの熱膨張係数が大きい場合、ハウジングは、モノリシック要素の膨張よりも速く、より大きい辺縁サイズに膨張する。そのような温度サイクルは通常、車両の寿命の間に数百回又は数千回発生する。海洋用途において、例えば選択的な接触還元触媒の典型的な温度は２５０℃〜５５０℃である。

道路衝撃及び振動による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（それにより例えば触媒を迂回する）のを防止するために、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。ハウジング内にモノリスを設置するプロセスはキャニングとも呼ばれ、例えば、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、ハウジングの外側縁に沿ってフランジを溶接する工程と、を含み得る。他のプロセスでは、圧力を利用することにより、モノリスをラップ済み実装マットと共に、既に閉じたハウジング内に挿入する。

典型的に、実装マット材料は、無機繊維、任意に膨張材料、有機結合剤、充填剤、及び他の補助剤を含む。モノリスをハウジング内に実装するために使用される公知のマット材料は、例えば、米国特許第３，９１６，０５７号（Ｈａｔｃｈら）、同第４，３０５，９９２号（Ｌａｎｇｅｒら）、同第４，３８５，１３５号（Ｌａｎｇｅｒら）、同第５，２５４，４１０号（Ｌａｎｇｅｒら）、同第５，２４２，８７１号（Ｈａｓｈｉｍｏｔｏら）、同第３，００１，５７１号（Ｈａｔｃｈ）、同第５，３８５，８７３号（ＭａｃＮｅｉｌ）及び同第５，２０７，９８９号（ＭａｃＮｅｉｌ）、１９７８年８月２３日公開の英国特許第１，５２２，６４６号（Ｗｏｏｄ）、１９８３年１月２６日公開の特開昭５８〜１３６８３号公報（すなわち、特願平２〜４３７８６号及び特願昭５６〜１ １２４１３号）、並びに１９８１年７月１０日公開の特開昭５６〜８５０１２号公報（すなわち特願昭５４〜１６８５４１号）に記載されている。

国際公開特許第２００７／１４３，４３７（Ａ２）号には、マットの製造中に潤滑性をもたらし且つ繊維ストランドを保護するようにサイズ調整され得る繊維を含む、多層実装マットが開示されている。国際公開特許第９４／１６，１３４号には、セラミック酸化物繊維を含む可撓性不織マットが開示されている。繊維の処理及び分離を促進するため、帯電防止潤滑剤が提供されてもよい。国際公開特許第２００９／０４８，８５９号には、実装マットの製造方法が開示されている。一実施形態において、繊維は含浸されている。

実装マット材料は、長期間の使用にわたって動作温度の全範囲で非常に弾力的な状態のままであるべきである。同時に、汚染防止システムを容易に実装できるように設計されるべきであるが、これは、例えば脆弱な構造を実装する必要のある場合、及び／又は限られた圧力しか印加できないような四角い基板を実装する必要のある場合には、問題となる可能性がある。特に、複数の基板が１つのハウジング内に共に実装される場合には、キャニング力を強化する必要がある。実装の容易度は、マットの寒冷ピーク圧又は寒冷ピーク圧縮（Ｐ０）に強く依存する。以下、このパラメータには寒冷ピーク圧のみを使用する。寒冷ピーク圧の高い実装マットは、所望のマット実装標的密度で実装するのが困難であり得る。したがって、高熱で適用される場合でも依然としてモノリスの移動を防止するのに十分な保持力を提供する、寒冷ピーク圧を低減した実装マットに対するニーズが存在する。

上記を鑑み、排気ガス後処理要素又は汚染防止システムの実装が簡単であるという能力に関して更なる改良に対するニーズが存在する。

［発明の概要］
本発明によれば、驚くべきことに、選択された部類からの少なくとも１種の潤滑剤を使用し、それを汚染防止要素をハウジング内に実装すべく製造される実装マット内に分散させると、実装マットの寒冷ピーク圧が低減し、排気ガス後処理又は汚染防止システムの組み立てがはるかに容易になることが発見された。少なくとも１種の潤滑剤が選択され得る潤滑剤の部類は、
−飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
−オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
−脂肪族アルコール及び脂肪酸（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）、
−カルボン酸エステル、
−炭酸エステル、及び／又は
−シリコン油及び有機官能性シラン、シロキサン（silioxanes）（例えば、アミノ官能基）
からなる群に属し、
この潤滑剤は、４０℃で１０〜２００ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは４０℃で２５〜１５０ｍｍ^２／ｓの粘度を有する。

本発明の利点は特に、脆弱なモノリス構造（例えばセラミック構造）及び／又は四角いモノリシック基板に対して、並びに／あるいは１つのハウジング内に複数の基板が共に実装されており、キャニング力を強化する必要のある場合に当てはまる。同時に、上記の潤滑剤のうちの１つを使用して寒冷ピーク圧を低減させても、実装マットの熱周期圧（Ｐ１０００）は、本質的に同じままであることが見出された。換言すれば、マット内に分散された潤滑剤を使用して寒冷ピーク圧を低減させても、熱周期圧は本質的に影響されない。本発明の発見は、以下のように説明することができる。本発明による潤滑剤は実装マット内に分散されると、繊維間の摩擦を低減させる。それ故に、マット内で繊維が相互に対して摺動し得るため、結果的に寒冷ピーク圧が低減する。熱周期圧は高温（例えば、５００℃）でも良好であり、潤滑剤は劣化し、潤滑剤特性は失われる。

本発明による実装マットは、上掲の特許に記載されている無機繊維で作製された不織布であり得る。それらは、例えば、乾式プロセス又は湿式プロセスによる方法などの、任意の種類の公知の実装マット製造方法で作製され得る。

本発明による汚染防止要素又は排気ガス後処理要素は、例えば車両又は産業機械の排気ガス中の望ましくない成分の量を低減するのに用いられる、任意の種類の装置であり得る。汚染防止要素の典型例は、触媒コンバータ又はディーゼルパティキュレートフィルタである。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体を含有する。触媒は、典型的には、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、窒素酸化物を低減することにより、大気汚染を抑制する。モノリシック構造体は、金属で作製されることもある。ディーゼルパティキュレートフィルタ又はトラップは、通常、ウォールフローフィルタを含み、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。フィルタは通常、エンジン排気ガスから煤煙及びその他の排気微粒子を取り除く。これらの装置のそれぞれは、汚染防止要素を保持するハウジング（典型的に、ステンレススチールで作製される）を有する。

本発明による潤滑剤は、可動面間の摩擦を低減すべく導入される物質、ここでは、マット内の繊維間の摩擦を低減すべくマット内に導入される物質である。潤滑剤は通常、システム（マット）内で可動部分（繊維）を分離することによって、これを行う。この結果、潤滑剤が、潤滑油の薄層を提供することによって可動部分間に物理的バリアを提供するため、繊維間の摩擦が低減する。

好適な有機由来の潤滑剤構成成分は、純粋な炭化水素及び対応する炭化水素化合物（例えば、表面接着、又は潤滑化の用途で知られている他の公の効果を開始する官能基を含有するもの）の両方を含み得る、広範な有機潤滑化合物から選択され得る。基本的に、好適な潤滑剤は、以下の部類の化合物又はそれらの混合物、すなわち、飽和炭化水素（直鎖、分枝鎖及び／又は環状）、オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖、分枝鎖及び／又は環状）、脂肪族アルコール（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）、カルボン酸エステル、例えば、トリグリセリド、炭酸エステル、ポリエステル、シリコン油、有機官能性シラン及びシロキサン、又はその他の官能性炭化水素化合物に割り当てられ得る。

加えて、この点に関する潤滑剤及び関連製品に関する専門家の一般知識は、関連性があり、例えば「Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」（５^ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ Ａ１５）、及び「Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」と題した要約書（ｐａｇｅｓ ４２３〜５１１，Ｄｉｅｔｅｒ Ｋｌａｍａｎｎ，Ｈａｍｂｕｒｇ）、及びこれに関して追加的に引用される文献を参照のこと。

飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）の群は、例えば、アルカン及び／又はシクロアルカンを含む。オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）の群は、例えば、アルケン、環状アルケン、及び／又はアルキンを含む。脂肪族アルコール及び脂肪酸（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）の群において、特に好ましいアルコールは、Ｃ１２〜Ｃ３０の範囲のもの、より具体的にはＣ１２〜Ｃ２４の範囲のものである。この点に関しては、モノオレフィン性及び／又はポリオレフィン性不飽和Ｃ１６〜２４脂肪族アルコール並びに／あるいはＣ１２〜２０ゲルベアルコールが特に重要視される。好ましいエステルは、一塩基及び／又は多価アルコールの対応するエステルであり、直鎖の、任意に脂肪族の範囲（とりわけＣ１２〜２４）のオレフィン性不飽和モノカルボン酸の対応するエステルが特に好ましい。カルボン酸エステルの好適なエステルは、欧州特許第０，３７４，６７１号、欧州特許第０，３７４，６７２号、欧州特許第０，３８６，６３８号、欧州特許第０，３８６，６３６号及び欧州特許第５３５，０７４号などの欧州特許に記載されている。ポリエステル油は、顕著な潤滑効果により見分けられる有機成分である。炭酸エステルは、欧州特許第０，５３２，５７０号に記載されている。有機官能性シラン、シロキサンの例は、アミノ官能基シラン又はシロキサンである。

本発明による潤滑剤は実装マット内に分散されるが、これは、多かれ少なかれマットの内部に均一に分散されることを意味し得る。先に述べた通り、本発明による効果は、繊維間の摩擦を低減することによって説明できる。この効果が高まるのは、潤滑剤がマットの内部に均一に分散されている場合である。本発明による潤滑剤は、４０℃で１０〜２００ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは４０℃で２５〜１５０ｍｍ^２／ｓｔの粘度を有し得る。本発明による潤滑剤は、シード油及び植物油のような再生可能資源をベースとし得る。

実装マットは、例えば、焼鈍溶融形成セラミック繊維、ゾルゲル形成セラミック繊維、多結晶繊維、ガラス繊維、アルミナシリカ繊維、非生体内耐久性アルカリ土類ケイ酸塩繊維（例えば、Ｕｎｉｆａｘ製「ＩＳＯＦＲＡＸ」）及び／又はそれらの組み合わせなどのセラミック繊維を含み得る。

本発明による実装マットを製造するための方法は、汚染防止要素を実装するための実装マットを製造するための公知のプロセスのいずれかによって造られ得る。可能なプロセスは、乾式プロセス又は湿式プロセスである。乾式プロセスの一例は、商標名「ＲＡＮＤＯ ＷＥＢＢＥＲ」でＲａｎｄｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｒｐ．（Ｍａｃｅｄｏｎ，ＮＹ）から市販されているもの、又は商標名「ＤＡＮ ＷＥＢ」でＳｃａｎ ｗｅｂ Ｃｏ．（Ｄｅｎｍａｒｋ）から市販されているものなどの従来のウェブ形成機械を使用したプロセスである。湿式プロセスの一例は、繊維及び添加剤を含有するスラリーからウェブが形成されるプロセスである。

本発明による実装マットは、結合剤を含み得る。結合剤の量は、１〜１０重量％、好ましくは、３〜６重量％の範囲であり得る。

本発明による潤滑剤は、実装マット内に少なくとも０．５重量％、又はより好ましくは少なくとも１．０重量％の量で含有され得る。０．５重量％未満では、寒冷圧の低減（Ｐ０）は無視してよい程度である。本発明による潤滑剤は、例えば、実装マット内に３重量％の量で含有され得る。

本発明による潤滑剤は、添加剤を含有し得る。可能な添加剤パッケージは、安定剤（例えば、酸化防止剤）、腐食抑制剤、乳化破壊剤、及び耐摩耗添加剤のうちの少なくとも１つを含み得る。添加剤パッケージは通常、添加剤パッケージがないことを除いては同一の組成物と比較して、酸化耐性、熱安定性、防錆性能、極圧耐摩耗性能、消泡特性、排気性及び濾過のうちの１つ以上を向上させる。特に好適な添加剤パッケージは、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＬ５１８６Ｂという商標名で入手可能である。典型的に、添加剤は、潤滑剤組成物の総量を基準として合計約０．００１重量％〜約２０重量％の量で存在する。

本発明による実装マットは、汚染防止要素をハウジング内に実装する際に、汚染防止要素とハウジングとの間に配設され得る。

本発明はまた、汚染防止要素をハウジング内に実装すべく製造される実装マットの製造方法にも関し、本方法は、以下の工程：
（ｉ）形成ワイヤの上に置かれた開放底部を有するフォーミングボックスの入口を通して繊維を供給して、形成ワイヤの上に繊維のマットを形成する工程であって、フォーミングボックスが、ハウジング内の入口とハウジング底部との間に少なくとも１列に備えられた、繊維の束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且つ前記形成ワイヤの上に位置する前記エンドレスベルトの、下位走行部上の繊維の束を捕らえる工程と、
（ｉｉｉ）エンドレスベルト上の捕らえられた繊維の束を繊維分離ローラー上に搬送して、捕らえられた束をベルトから解放できるようにし、且つ、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する工程と、
（ｉｖ）形成ワイヤによりフォーミングボックスの外へ繊維のマットを運搬する工程と、
（ｖ）繊維のマットを圧縮し、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内に汚染防止要素を実装するのに適した望ましい厚さを有する実装マットを得る工程と、を含み、
（ｖｉ）マットの形成前、最中又は後に、繊維に対して少なくとも１種の潤滑剤を供給する。

圧縮工程は、汚染防止要素を実装するための実装マットの製造分野における任意の公知の圧縮工程（例えば、ニードルパンチ、縫合結合工程、及び／又はマットの厚さを低減させるために圧力を用いた熱結合など）であってよい。熱圧縮では、ポリオレフィン繊維又は粉末を使用して結合剤を活性化してもよいし、またプレスを使用してマットの厚さを所望の厚さまで低減させることを含めてもよい。

潤滑剤は、形成チャンバに進入する前に繊維にスプレーすることによって供給され得る。また、潤滑剤は、形成チャンバ内にスプレーすることによっても供給できる。潤滑剤はまた、前述とは異なる方法で塗布することもできる。繊維には、例えば、繊維製造業者にて又は他の任意のプロセス工程においてマット形成プロセスに導入される前に、既に潤滑剤が塗布されていてもよい。潤滑剤は、好ましくは、繊維を機械間で搬送する任意のパイプ内にスプレーしてもよいし、又は繊維から空気を分離させるダクトの端部にスプレーしてもよく、そうすることで、プロセス中に、又は繊維が運搬ベルト上で搬送されている間に、繊維が重力で次の機械の中に落下し得る。また形成チャンバ内に添加剤を直接追加して、マット形成のために選択される材料とよく混合してもよいし、又は結合方法とは独立に繊維を結合する前又は結合した後の任意の時点で形成した後、不織布に追加してもよい。形成チャンバを出た後の繊維のマットに潤滑剤をスプレーする際は、この潤滑剤を、マットに浸透して繊維のマット内に分散されるように適合させる必要がある。

本発明はまた、汚染防止要素をハウジング内に実装すべく製造される実装マットを含み、本実装マットは、
−無機繊維の不織マットと
−マット内に分散された潤滑剤とを含み、
−潤滑剤は、
飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
−オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
−脂肪族アルコール及び脂肪酸（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）、
−カルボン酸エステル、
−炭酸エステル、及び／又は
−シリコン油及び有機官能性シラン、シロキサン（silioxanes）（例えば、アミノ官能基）
からなる群に属する。

ここで、以下の図面を参照して、本発明の特定の実施形態を例示しながら本発明をより詳細に説明する。
フォーミングボックスの概略斜視図を示す。 フォーミングボックスの概略側面図を示す。 図２に図示されたフォーミングボックスの詳細図を示す。 本発明による実装マットの製造方法の概略フローチャートを示す。 汚染防止装置の一実施形態の概略図を示す。 表２に掲げた実験の結果を用いた図表を示す。 表３に掲げた実験の結果を用いた図表を示す。

［詳細な説明］
以下に本発明の様々な実施形態を説明し、図面に示す。図中、同様の要素には同様の参照番号を付してある。

図１及び図２には、本発明による実装マットを製造するためのフォーミングボックスが示してある。このフォーミングボックスはハウジング１を含み、入口２からハウジング１内に繊維３が供給される。このフォーミングボックスは、形成ワイヤ４の上に配置されており、この形成ワイヤ４上に、形成ワイヤ４の下の真空ボックス５によって繊維３がエアレイドされて、乾燥形成プロセスによって繊維ボード６が形成される。図１では、フォーミングボックスは、ハウジング内の内部要素が見える状態で示されている。しかしながら、ハウジング壁は、透明材料から作製されてもよいし不透明材料から作製されてもよいことが理解される。

繊維３は、入口２からフォーミングボックスのハウジング１の中に吹き込まれる。図１及び２に図示するように、フォーミングボックスの中には、多くのスパイクローラー７が、１つ以上の列（例えば４列）のスパイクローラー７１、７２、７３、７４で提供される。ハウジング１内には、エンドレスベルトスクリーン８も提供される。図３に示すように、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７が下部形成ワイヤ５とほぼ平行に移動する下位走行部８６と、上方に配向された走行部８７と、を含む搬送経路が設けられている。

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。図の実施形態では、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８６と、によって構成される。ハウジング１に繊維３を塊で供給することができる。次に、スパイクローラー７は、形成ワイヤ５上に形成される製品６において繊維３の均等な分布を確保するために、繊維３の塊を離解するか又は裂く。繊維がフォーミングボックスの中で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の下位走行部８６では、大きすぎる繊維がベルトスクリーン８上に保持され、フォーミング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７の下位走行部８６の上部に捕らえられ、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、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に、下の保持部から戻されてくる保持された「大きすぎる」繊維が受容される。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との間に異なる距離が設けられる。列内の第１のスパイクローラー７２’が最大距離で配置され、徐々に後続のスパイクローラー７２’’、７２’’’、７２’’’’が近づく距離で配置されることにより、戻された大きすぎる繊維の塊が穏やかに「剥離」され、それによって、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、離解される。

エンドレスベルトスクリーン８は、所定のパターンで設けられた閉鎖部８１と開口部８２とを含む。あるいは、ベルトスクリーン８は、ワイヤメッシュであってもよい。ベルトスクリーン７の開口部８２及び閉鎖部分８１の特定のパターンによって、ベルトスクリーン８の下位走行部８６を、形成ワイヤ４上に置かれた繊維の上面と接触するように配列することにより、乾燥形成プロセスで形成される繊維ボード６上の既定の表面パターンが達成され得る。

垂直に配向された移動経路８７、８８では、繊維をベルトスクリーン上で緩めるために、１つ以上のスパイクローラー（図示せず）をベルトスクリーン８に隣接して設けてもよい。スパイクローラーの構成は、フォーミング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。

フォーミングボックスの底はふるい（図示せず）を備えていてもよく、それに応じて、ベルトスクリーン８には、保持された繊維を取り除くためのブラシ手段（図示せず）が装備されていてもよい。これによって、底のふるいを洗浄するためにベルトを更に使用することができる。ブラシ手段は、ベルトスクリーンの下部走行経路の上部側から繊維を払うために設けられる部材であり得る。別の方法として、又は組み合わせで、ベルトスクリーンには、ふるい上で保持された繊維をかき混ぜる乱気流を生成するための手段が設けられてもよい。この方法によって、底ふるいを有するフォーミングボックスに、底ふるいの洗浄設備を設けることができ、ふるいの詰まりを防止するためにベルトを更に使用することができる。

上で例示したフォーミングボックスでは、入口は、ベルトスクリーン及びスパイクローラーの上に配置されて示されている。しかしながら、入口はベルトスクリーンの上部走行部の下に配置されてもよく、及び／又は複数の入口が設けられてもよい（例えば、異なる種類の繊維をフォーミングボックスに供給するために）ことが理解される。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、フォーミングボックス内での繊維の混合を支援する。

実装マットを作製するための本方法によると、形成ワイヤ上に形成される繊維のマットは、フォーミングボックスの外へ運搬され、その後、例えば、縫合結合、又はニードルパンチ、又はポリオレフィン繊維若しくは粉末の熱結合、又は繊維マットを圧縮するためのその他の任意の公知の方法によって、実装マットを触媒コンバータのハウジング内に実装するのに適した所望の厚さに圧縮される。マットは、実装マットの圧縮された状態が、更なる取扱い、処理（例えば、所望の形状及びサイズに切断する）及びマットの触媒コンバータ内への装着の間に維持されるように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、実装マットは、汚染防止装置のハウジング又はケーシングと、モノリスとも称される汚染防止要素との間のギャップに配置される。典型的に、ハウジングと汚染防止要素との間のギャップは、２ｍｍ〜１０ｍｍの間、例えば、３ｍｍ〜５ｍｍの間で変動する。ギャップサイズは、汚染防止装置の特定の設計次第で、一定となる場合もあれば、汚染防止要素の周縁に沿って変動する場合もある。

繊維又は繊維配合物は、通常、ファンにより生成された空気流によって、ある設備から別の設備に搬送される。この種の運搬手段を使用している間、市販のファン、いわゆる給油器を使用して、潤滑剤を繊維ストリームにスプレーできる。繊維ストリームは、形成チャンバのハウジング１（図１）内に直接進入し得る。

コンベヤーベルトを繊維の搬送に使用する場合は、任意の生産工程において繊維を運搬するコンベヤーベルトに潤滑剤をスプレー（sparing）することにより潤滑剤を塗布することが可能である。潤滑剤は、重力又は勾配又は毛管力だけを利用して、繊維のバルクに浸透することができる。潤滑化は形成チャンバより前に起こることが好ましい。これにより、潤滑剤が繊維の表面により等しく分散されることが保証される。

図４は、本発明による方法の実施形態の概略図である。これは、潤滑剤が実装マットの製造プロセスに供給される可能性を示す。１つの選択肢は、潤滑剤を繊維の空気流内にスプレーすること（矢印Ａ）により供給することである。もう１つの選択肢は、潤滑剤を形成チャンバ内にスプレーすること（矢印Ｂ）により供給することである。

繊維の表面にできるだけ等しくに被覆するためには、小さい液滴を生成するのが好ましい。それ故に、１つの選択肢として、３Ｍ（商標）Ａｃｃｕｓｐｒａｙ（商標）Ｓｙｓｔｅｍとしても知られる調整式圧縮空気入口を備えるスプレーガンを使用できる。このシステムは、高固形分クリアコーティング、及び噴霧が困難なコーティングの噴霧を増進するように設計されている。

図５に、汚染防止装置の一実施形態が例示されている。汚染防止装置１０は、典型的に金属材料で作製され、通常は円錐台形状の入口端１２及び出口端１３を有する、ケーシング１１を備える。ケーシング１１内には、汚染防止要素又はモノリス２０が配設される。汚染防止モノリス２０の周囲を、上述の本方法に従って製造される実装マット３０が囲み、ケーシング１１内のモノリシック要素２０をしっかりと、しかし弾力的に支持する役目を果たす。実装マット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との間のギャップを封止して、排気ガスが汚染防止モノリス２０を迂回するのを防止するか、又は最小限に抑える。図４からわかるように、ケーシング１１の外側は大気に曝露されている。換言すれば、装置１０は、ケーシング１１が収容される別のハウジングは含まない。しかしながら、別の実施形態では、トラック用触媒コンバータの例のケーシングの場合のように、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容することができる。

本発明は、以下の実施例でより詳細に説明される。これらの実施例は単に例示を目的としたものであり、添付の特許請求の範囲に限定することを意味するものではない。

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、すなわち、最高１０ｋＮまでの力を測定可能なロードセルを有する下位固定部分と、下位固定部分から縦方向に規定された速度（「クロスヘッド速度」）で移動可能な上位部分と、を備えるＺｗｉｃｋ／ＲｏｅｌｌモデルＺ０１０引張試験機（Ｚｗｉｃｋ ＧｍｂＨ ＆ ＣｏＫＧ，Ｕｌｍ，Ｇｅｒｍａｎｙから入手可能）と、互いに独立に少なくとも９００℃まで加熱できる加熱要素をそれぞれが収容している２つのステンレススチールブロック（基部領域６ｃｍ×８ｃｍ）からなる試験用取付具と、を具備する。下位ステンレススチールブロックはロードセルにしっかりと装着され、上位ステンレス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）にしっかりと装着されているため、ブロックの基部領域は互いの上に垂直に位置決めされる。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熱伝対、ステンレススチールブロック間の開いた距離を測定するレーザー伸縮計（Ｆｉｅｄｌｅｒ Ｏｐｔｏｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ｏｆ Ｌｕｔｚｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販）を装備する。

試験対象の実装マットのサンプルは、約２インチ（５０．８ｍｍ）の直径を有しており、下部ステンレススチールブロック上に直接配置した。次いで、ギャップを閉じた。実装マットを、閉ギャップとも呼ばれる既定の圧縮密度に圧縮した。閉ギャップの位置で１分間弛緩させた後に、実装マットが及ぼす圧力を記録した。この後、両方のステンレススチールブロックを、３０℃／分の速度で、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）。

加熱後、開ギャップとも呼ばれる第２の既定のマット密度になるまでギャップを開放することによって、サイクルを開始した。次いで、再度ギャップを閉ギャップの位置まで閉じた。このサイクルを１０００回繰り返した。サイクル中のクロスヘッド速度は、毎分１０ミリメートルであった。最後のサイクルの開ギャップの寒冷ピーク圧Ｐ０及び閉ギャップの熱周期圧Ｐ１０００を記録した。

使用原料：
Ｉｓｏｆｒａｘ １２６０℃グレードＳ ２７。アルカリ土類ケイ酸塩ウール（ＳｉＯ２：７０〜８０重量％、ＭｇＯ １８〜２７重量％）、Ｕｎｉｆｒａｘ Ｌｔｄ．，ＵＫにより市販。

未膨張バーミキュライト。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，Ｍｎ．／Ｕ．Ｓ．Ａから入手可能。

Ｔｒｅｖｉｒａ ２５５。ポリエステル／ポリオレフィンのコア／シース構造を有する複合ステープルファイバー、Ｔｒｅｖｉｒａ ＧｍｂＨ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

Ｑ８ Ｐｕｃｃｉｎｉ ２９プロセス油。運動学的粘度が４０℃にて２９．０ｍｍ^２／ｓ（ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定）、Ｋｕｗａｉｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ＧｍｂＨ，Ｒａｔｉｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

Ｑ８ Ｐｕｃｃｉｎｉ １２５プロセス油。運動学的粘度が４０℃にて１２８．６ｍｍ^２／ｓ（ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定）、Ｋｕｗａｉｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ＧｍｂＨ，Ｒａｔｉｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

Ｑ８ Ｐｕｃｃｉｎｉ ２２５プロセス油。運動学的粘度が４０℃にて２２２ｍｍ^２／ｓ（ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定）、Ｋｕｗａｉｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ＧｍｂＨ，Ｒａｔｉｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

Ｄａｋｏｌｕｂ ＭＢ ９５００プロセス油。運動学的粘度が４０℃にて４８．０ｍｍ^２／ｓ（ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定）の脂肪酸のトリメチロールプロパン−トリオレイン酸塩をベースとする。Ｄａｋｏ ＡＧ，Ｗｉｅｓｅｎｔｈｅｉｄ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

カノーラ油。オメガ６及びオメガ３脂肪酸を含有する。Ｈｅｎｒｙ Ｌａｍｏｔｔｅ ＧｍｂＨ，Ｇｅｒｍａｎｙにより市販。

実装マットの調製
実装マット（実施例Ｅｘ．１〜Ｅｘ．９及び比較例Ｃ１及びＣ２）を、国際特許公開第２００９／０４８８５９号に開示されている原則に従って構築された６００ｍｍ幅の不織機で作製した。

この機械は、上位の５つのスパイクロールと底部の５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回転する形成セクションを有する。スパイクロール対の間に金属バーが設置してある移動ベルトにより、いかなる材料の塊も形成ベルト上に落下することのないよう保証されている。

現行の実施例において、ウェブ形成プロセスに先立ってセラミック繊維を潤滑化した。この目的のため、セラミック繊維を運搬ベルト上に分散させ、開繊前セクションに通過させ、ファンで生じた空気流により、パイプを通して形成チャンバの上部に吹き込んだ。空輸中にスプレーガンを使用して、潤滑剤を繊維に塗布した。スプレーされた繊維を、形成チャンバの底部にある形成ベルト上に集めた。

各種の実装マット（実施例）の組み立て用に選択された潤滑化済み繊維及び材料を、運搬ベルトにより機械に給送した。１つの回転スパイクロールを用いて開繊前セクションに繊維を通過させ、その回転スパイクロールで形成チャンバの上部に運んだ。

その後、約１．５ｍ／分の速度で移動している形成ベルト上に繊維を集めた。形成セクションを通過した後、複合繊維を活性化させるために、１９０℃の炉温で作動中の熱風炉に実装マット（実施例）を通過させた。炉を通したマットを炉から出した後に、ダブルベルトプレスを用い、当初形成された厚さを減ずる方法で直接的に圧縮した。

その後、取られた実装マット（実施例）に対し、サイクル圧縮試験を実施した。全ての実施例及び比較例において繊維マット組成は同一にされ、異なるのは使用された潤滑剤の量だけであった。

繊維マットの組成（重量部）：
Ｉｓｏｆｒａｘ繊維（６４．５％）；バーミキュライト（３０％）及び複合繊維Ｔｒｅｖｉｒａ ２５５（５．５％）。上の手順を用い１９０℃の炉温でマットを形成した。

ローラーでマットの元の厚さを薄くして、全ての実装マットを圧縮してから、炉に入れた。

表１に、サイクル圧縮試験を実施した全ての実施例及び比較例の概要を示す。

実施例Ｅｘ．１〜Ｅｘ．９及び比較例Ｃ１のＰ０閉ギャップ及びＰ１０００開ギャップのサイクル圧縮値は、表２に示される。閉ギャップとは、０．５５ｇ／ｃｍ^３の圧縮密度（別名：実装密度）を指す。開ギャップとは、０．５０ｇ／ｃｍ^３の圧縮ギャップを指す。

本発明の目標は、Ｐ１０００開ギャップ値を変更することなしにＰ０閉ギャップ値を低減させることにある。表２は、比較例Ｃ１及び実施例１において、０．４％のＰｕｃｃｉｎｉ ２９Ｐプロセス油だけが添加されて、２４０ｋＰａを超えたときに不利となるＰ０値が得られることを示す。他の全ての例ではＰ０値の低減が見られ、これによって、潤滑剤の量を増やすにつれてＰ０閉ギャップ試験の結果値の低減が増えることを示す。この結果、あらゆる場合においてＰ１０００開ギャップの結果値は、基本的に影響を受けないままになっている。図６には、上記のデータ（dates）が図表で示される。

表３は、使用される潤滑剤の量のほかに運動学的粘度も、潤滑剤を選択する上で重要な選択要素となることを示している。

表３における結果は、１．８％でＰｕｃｃｉｎｉ ２９Ｐ〜１２５Ｐ、及び１．５％でＰｕｃｃｉｎｉ ２２５Ｐの比較行である。この結果、４０℃での運動学的粘度は、Ｐｕｃｃｉｎｉ ２９Ｐの２９ｍｍ^２／ｓからＰｕｃｃｉｎｉ １２５Ｐの１２９ｍｍ^２／ｓに増大し、最終的にＰｕｃｃｉｎｉ ２２５Ｐの２２２ｍｍ^２／ｓに達する。これによって、後に、運動学的粘度が最高値に達し、２４０ｋＰを超える結果が達成される。図６には、上記のデータ（dates）が図表で示してある。

Claims (9)

1. 汚染防止要素を汚染防止装置のハウジング内に実装すべく製造される実装マットであって、
   前記実装マットが
   −無機繊維の不織マットと
   −前記実装マットの寒冷ピーク圧を低減するために前記マット内に分散された潤滑剤とを含み、
   −前記潤滑剤が
   −飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）
   −オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
   −脂肪族アルコール及び脂肪酸（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）、
   −カルボン酸エステル
   −炭酸エステル、及び／又は
   −シリコン油及び／又は有機官能性シラン及び／又はシロキサン（silioxanes）からなる群に属し、
   前記潤滑剤が、ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定された場合に、４０℃で１０〜２００ｍｍ^２／ｓの粘度を有する、実装マット。
2. １〜１０重量％の量の結合剤を含む、請求項１に記載の実装マット。
3. 前記潤滑剤が、前記マット内に少なくとも０．５重量％の量で含有される、請求項１又は２に記載の実装マット。
4. 前記潤滑剤が、前記マット内に３重量％の量で含有される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の実装マット。
5. 汚染防止要素を汚染防止装置のハウジング内に実装すべく製造される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の実装マットの製造方法であって、前記方法は、
   （ｉ）成形ワイヤの上に置かれた開放底部を有するフォーミングボックスの入口を通してガラス繊維を供給して、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って、前記フォーミングボックスが、前記ハウジング内の前記入口とハウジング底部との間に少なくとも１列に備えられた、繊維の束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且つ前記成形ワイヤの上に位置する前記エンドレスベルトの、下位走行部上の繊維の束を捕らえる工程と、
   （ｉｉｉ）前記エンドレスベルト上の捕らえられた繊維の束を繊維分離ローラー上に搬送して、捕らえられた束を前記ベルトから解放できるようにし、且つ、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する工程と、
   （ｉｖ）前記成形ワイヤにより前記フォーミングボックスの外へ前記繊維のマットを運搬する工程と、
   （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前記ハウジング内に汚染防止要素を実装するのに適した望ましい厚さを有する実装マットを得る工程と、を含み、
   （ｖｉ）前記マットの形成前、最中又は後に、前記繊維に対して少なくとも１種の潤滑剤を供給し、前記潤滑剤が、ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定された場合に、４０℃で１０〜２００ｍｍ ^２ ／ｓの粘度を有する、製造方法。
6. 形成チャンバに進入する前の前記繊維に対して前記潤滑剤をスプレーする、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記潤滑剤を形成チャンバ内にスプレーする、請求項５に記載の製造方法。
8. 形成チャンバから出た後の前記繊維のマットに前記潤滑剤をスプレーする、請求項５に記載の製造方法。
9. 汚染防止要素、ハウジング、及び、前記汚染防止要素を前記ハウジング内に実装するための実装マットを有する汚染防止装置であって、前記実装マットが、
   −無機繊維の不織マットと
   −前記実装マットの寒冷ピーク圧を低減するために前記マット内に分散された潤滑剤とを含み、
   −前記潤滑剤が
   −飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
   −オレフィン性不飽和炭化水素（直鎖及び／又は分枝鎖及び／又は環状）、
   −脂肪族アルコール及び脂肪酸（直鎖及び／又は分枝鎖、並びに飽和及び／又はオレフィン性不飽和）、
   −カルボン酸エステル、
   −炭酸エステル、及び／又は
   −シリコン油及び／又はシラン及び／又はシロキサンからなる群に属し、
   前記潤滑剤が、ＡＳＴＭ Ｄ４４５に準拠して測定された場合に、４０℃で１０〜２００ｍｍ^２／ｓの粘度を有する、汚染防止装置。