KR20110127269A - 매트 및 이를 갖는 장치 - Google Patents

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KR20110127269A
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자비에르 이 곤잘레즈
로이드 알 더 써드 혼백
킴 씨 삭스
앤드류 비 수피나
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 부직 층 및 그 주표면 상의 제1 중합체 층을 포함하는 매트에 관한 것이다. 매트는 예를 들어 오염 제어 장치를 위한 장착, 및 오염 제어 장치와 배기 시스템을 위한 단열 및 방음을 위해 유용하다.

Description

매트 및 이를 갖는 장치{MAT AND DEVICES WITH THE SAME}
가솔린 엔진을 위한 촉매 변환기와 같은 오염 제어 장치는 30년 넘게 알려져 왔다. 최근 수년간에는, 디젤 차량에 대한 더욱 엄격한 규제가 디젤 산화 촉매 (DOC), 디젤 미립자 필터 (DPF), 및 선택적 촉매 환원 장치 (SCR)를 포함하는 다른 오염 제어 장치 사용의 빠른 증가를 가져왔다. 오염 제어 장치는 오염 제어 요소가 탄력성 및 가요성 장착 매트에 의해 케이싱 내에 견고하게 장착된 금속 하우징 또는 케이싱을 전형적으로 포함한다. 디젤 산화 변환기를 비롯한 촉매 변환기는 모놀리식(monolithic) 구조체 상에 전형적으로 코팅된 촉매를 포함한다. 모놀리식 구조체는 전형적으로 세라믹이지만, 금속 모놀리스가 또한 알려져 있다. 가솔린 엔진 내의 촉매는 일산화탄소 및 탄화수소를 산화시키고 질소의 산화물을 환원시켜 대기 오염을 제어한다. 디젤 산화 촉매는 존재하는 임의의 일산화탄소뿐만 아니라 매연 입자의 용해성 유기분을 산화시킨다.
디젤 미립자 필터 또는 트랩은 전형적으로는 다공성 결정질 세라믹 재료로부터 전형적으로 제조되는 벌집형 모놀리식 구조체를 갖는 벽 유동 필터(wall-flow filter)이다. 벌집형 구조체의 교대하는 셀들은 전형적으로 배기 가스가 하나의 셀 내로 진입하고 다공성 벽을 통해 인접한 셀로 가압되어 여기서 구조체를 빠져나갈 수 있도록 막혀 있다. 이러한 방식으로, 디젤 배기 가스 내에 존재하는 작은 매연 입자가 수집된다. 때때로, 배기 가스의 온도가 매연 입자의 소각 온도(incineration temperature)보다 높게 증가하여 매연 입자가 연소된다. 이러한 과정을 "재생"이라고 칭한다.
선택적 촉매 환원기는 구조 및 기능(즉, NOx의 환원)이 촉매 변환기와 유사하다. 선택적 촉매 환원기 모놀리스에 도달하기 전에 기체 또는 액체 환원제 (일반적으로 암모니아 또는 요소)가 배기 가스에 첨가된다. 혼합된 기체는 NOx 배출물과 암모니아 또는 요소 사이의 반응을 야기한다. 반응은 NOx 배출물을 순수한 질소와 산소로 변환시킨다.
오염 제어 장치 내에서 사용되는 모놀리스 및 특히 세라믹 오염 제어 모놀리스는 깨지기 쉽고, 진동 또는 충격 손상 및 파단에 대해 취약하다. 모놀리스는 이를 포함하는 금속 하우징보다 대체로 한 차수 정도로 크기가 더 작은 열팽창 계수를 갖는다. 이는 오염 제어 장치가 가열됨에 따라, 하우징의 내부 주연 벽과 모놀리스의 외부 벽 사이의 간극이 증가한다는 것을 의미한다. 금속 하우징이 매트의 단열 효과로 인해 더 작은 온도 변화를 겪을지라도, 금속 하우징의 더 높은 열팽창 계수는 하우징이 세라믹 모놀리스의 팽창보다 더 빠르게 더 큰 주연 크기로 팽창하게 한다. 이러한 열 사이클은 오염 제어 장치의 수명 및 사용 동안 수백회 발생한다.
노면 충격 및 진동으로 인한 세라믹 모놀리스의 손상을 피하고, 열팽창 차이를 보상하고, 배기 가스가 모놀리스와 금속 하우징 사이를 통과하는 것(그에 의해 촉매를 우회하는 것)을 방지하기 위하여, 장착 매트가 세라믹 모놀리스와 금속 하우징 사이에 배치된다. 이러한 매트는 모놀리스를 필요한 온도 범위에 걸쳐 제 위치에 유지하기에는 충분하지만 세라믹 모놀리스를 손상시킬만큼은 크지 않은 압력을 가한다. 공지의 오염 제어 장착 매트는 무기(예를 들어, 세라믹) 섬유, 및 유기 및/또는 무기 결합제로 구성된 팽창성 및 비팽창성 시트 재료를 포함한다.
자동차(예를 들어, 내연기관을 갖는 자동차)의 배기 시스템에 사용하기 위한 일부 배기 시스템 구성요소는 배기 시스템 구성요소의 이중벽의 간극에 단열 재료를 사용한다.
오염 제어 장치는 전형적으로 그들이 "라이트 오프(light off)"'하거나 일산화탄소와 탄화수소를 산화시키기 시작하기 전에 소정의 온도(예를 들어, 250℃ 이상)에 도달해야 한다. 따라서, 오염 제어 장치들은 바람직하게는 엔진 근처에 위치한다. 추가적으로, 단열재(insulation)는 전형적으로 오염 제어 장치와 컨버터 하우징 사이에 제공되며, 이는 또한 일반적으로 엔진과 오염 제어 장치 사이의 배기 시스템 구성 요소를 단열시켜 열 손실을 최소화하고 따라서 '"라이트 오프'"가 일어나는 시간을 감소시키는 것이 바람직하다. 이것은 점점 엄격해지는 공기 품질 표준을 만족시키기 위하여 특히 차가운 날씨에 차가 처음 시동될 때 특히 중요하다.
따라서, 단열재는 전형적으로 촉매 컨버터의 단부 콘(end cone) 영역에 배치된다. 단부 콘 영역은 전형적으로 간극이 2개의 콘 사이에 한정된 상태로 외부 금속 콘과 내부 금속 콘을 포함하는 이중벽 구성을 갖는다. 단열 재료는 내부 금속 하우징과 외부 금속 하우징 사이의 간극에 배치될 수 있다. 단열재는 매트 형태이거나 3차원 형태일 수 있다. 다양한 단열 재료가 배기 시스템 구성요소에 사용하도록 개시되어 있다.
증가된 가요성, 감소된 섬유 탈락(fiber shedding) 및/또는 상대적으로 낮은 유기 함량을 가진 것들을 비롯한 추가의 장착 매트와 단열 재료가 요구된다.
본 발명의 일 태양에서, 대체로 서로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 부직 층과 제1 중합체 층을 포함하는 매트가 제공된다. 부직 층은 무기 섬유를 포함한다. 제1 중합체 층은 제1 주표면을 형성하는 무기 섬유의 적어도 일부와 접촉하도록 부착된다. 제1 중합체 층은, 이들 층을 관통하여 형성된, 적어도 하나의 진공-형성된 흡입 구멍 및 바람직하게는 복수의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함한다. "흡입 구멍"은 진공이 중합체 필름을 관통하여 흡입 구멍을 형성하게 하도록 연화점 및/또는 용융점으로 중합체 층이 가열될 때 중합체 층을 통해 형성된 구멍을 말한다.
예시적인 제1 실시 형태에서, 본 발명은
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및 제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함하는 매트와;
매트를 둘러싸는 내화 천(refractory cloth)을 포함하는 용품을 개시한다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다. 전형적으로, 매트는 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다).
예시적인 제2 실시 형태에서, 본 발명은
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및
제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층; 및
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 팽창성 층 - 여기서, 팽창성 층의 제1 주표면은 부직 층의 제1 주표면에 부착됨 - 을 포함하는 매트를 개시한다. 전형적으로, 부직 층은 유기 함량이 매트의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다).
예시적인 제3 실시 형태에서, 본 발명은
무기 섬유 및 팽창 재료를 포함하는, 대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 부직 팽창성 층; 및 제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함하는 매트를 개시한다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다. 전형적으로, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다).
예시적인 제4 실시 형태에서, 본 발명은
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및 상기 제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함하는 매트를 개시하며, 상기 매트는 적어도 하나의 레이저 절단된 에지(laser cut edge)를 갖는다. 전형적으로, 매트는 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다). 일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다.
본 명세서에 기재된 매트 및 이 매트를 포함하는 용품은 예를 들어 오염 제어 장치 및 단열 응용 (예컨대, 배기 시스템의 다양한 구성요소 (예컨대, 배기관, 오염 제어 장치의 입구 또는 출구 단부 콘 또는 내연기관의 배기 매니폴드)를 단열하기 위함) 에 유용하다. 예시적인 오염 제어 장치는 본 명세서에 기재된 부직 매트를 사용하여 케이싱 내에 장착된 오염 제어 요소 (예를 들어, 촉매 변환기, 디젤 미립자 필터, 또는 선택적 촉매 환원 요소)를 포함한다. 예시적인 배기 시스템은 이중벽 배기 구성요소 및 본 명세서에 기재된 매트 또는 이 매트를 포함하는 용품을 포함하며, 여기서 상기 용품 또는 매트는 이중벽 배기 구성요소의 벽 사이의 간극에 위치된다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 이중벽 배기 구성요소와 이중벽 배기 구성요소의 벽 사이의 간극에 위치된 매트를 포함하는 배기 시스템을 개시하며, 상기 매트는 대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및 제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함한다. 전형적으로, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다). 일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지며 대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및 제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함하는 매트를 사용하여 케이싱 내에 장착된 오염 제어 요소를 포함하는 오염 제어 장치를 기재하고 있다.
전형적으로, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하(6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)이다. 전형적으로, 제1 중합체 층의 평균 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다). 일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은
반경이 r인 물체 (예를 들어, 오염 제어 요소);
물체의 반경 주위로 물리적 중첩 없이 (전형적으로 2пr의 95% 이내; 일부 실시 형태에서는, 2пr의 96%, 97%, 98% 또는 심지어 99% 이내로) 실질적으로 권취된 매트 (예를 들어, 본 명세서에 기재된 매트);
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및
제1 주표면에 부착된 제1 3차원 중합체 층을 포함하는 용품을 기재하고 있다.
본 명세서에 기재된 부직 매트와 용품의 전형적인 실시 형태의 이점은 중합체 층(들)의 존재로 인한 섬유 탈락의 감소를 포함한다. 본 명세서에 기재된 부직 매트와 용품과 관련된 중합체 층(들)은 선택적으로 그 안의 섬유 층에 비하여 부직 매트와 용품을 위한 더 나은 부착 표면을 제공할 수 있으며, 추가적으로 예를 들어 7.5 ㎝ 직경의 막대 주위에 권취될 때 부직 층에서 균열이나 파손을 방지할 수 있다.
<도 1 내지 도 3>
도 1 내지 도 3은 본 명세서에 기재된 예시적인 매트의 단면도.
<도 4와 도 5>
도 4와 도 5는 본 명세서에 기재된 예시적인 오염 제어 장치의 사시도.
<도 6>
도 6은 본 명세서에 기재된 예시적인 배기관의 종단면도.
<도 7과 도 8>
도 7과 도 8은 각각 50X 및 200X 배율의 실시예 1의 매트의 중합체 층의 주사 전자 현미경 디지털 이미지.
<도 9>
도 9는 실시예 1의 매트의 다이 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지.
<도 10>
도 10은 실시예 1의 매트의 레이저 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지.
<도 11>
도 11은 중합체 층 내의 진공-형성 흡입 구멍을 갖는 본 발명의 매트의 제조 방법의 일 실시 형태의 흐름도.
도 1을 참고하면, 본 명세서에 기재된 예시적인 매트(10)는 부직 무기층(11), 제1 중합체 층(12), 선택적인 제2 중합체 층(13), 선택적인 접착제(14), 및 선택적인 이형 라이너(15)를 갖는다.
도 2를 참고하면, 본 명세서에 기재된 예시적인 매트(20)는 부직 무기 층(21), 제1 중합체 층(22), 선택적인 팽창성 층(26), 및 선택적인 제2 중합체 층(23)을 갖는다.
도 3을 참고하면, 본 명세서에 기재된 예시적인 매트(30)는 부직 무기 팽창성 층(31), 제1 중합체 층(32), 및 선택적인 제2 중합체 층(33)을 갖는다.
도 4를 참고하면, 오염 제어 장치(110)는 대체로 절두 원추형인 입구 및 출구 단부(112, 113)를 각각 구비한 금속 케이싱(111)을 포함한다. 본 발명에 따른 매트(130)에 의해 둘러싸인 오염 제어 요소(120)가 케이싱(111) 내에 배치된다. 장착 매트는 모놀리식 요소(120)를 케이싱(111) 내에 단단히 그러나 탄력적으로 지지 및 유지하고 오염 제어 요소 케이싱(111)과의 사이의 간극을 밀봉하여, 배기 가스가 오염 제어 요소(120)를 우회하는 것을 방지하거나 감소시키는 (바람직하게는 최소화하는) 역할을 한다.
도 5를 참고하면, 오염 제어 장치(210)는 대체로 절두 원추형인 입구 및 출구 단부(212, 213)를 각각 구비한 금속 케이싱(211)과, 열 차폐체(216; heat shield)를 포함한다. 본 발명에 따른 제1 매트(230)에 의해 둘러싸인 오염 제어 요소(220)가 케이싱(211) 내에 배치된다. 장착 매트는 모놀리식 요소(220)를 케이싱(211) 내에 단단히 그러나 탄력적으로 지지 및 유지하고 오염 제어 요소 케이싱(211)과의 사이의 간극을 밀봉하여, 배기 가스가 오염 제어 요소(220)를 우회하는 것을 방지하거나 감소시키는 (바람직하게는 최소화하는) 역할을 한다. 본 발명에 따른 제2 매트(240)는 케이싱(211)과 열 차폐체 사이에 배치된다. 매트(240)는 단열을 제공하기 위해 작용한다.
도 6을 참고하면, 배기관(119)은 제1 외부 금속벽(122), 제2 내부 금속벽(120)을 갖는 이중 벽을 포함한다. 본 발명에 따른 부직 매트(124)는 외부 벽(122)과 내부 벽(120) 사이의 간극에 배치되며 단열을 제공한다. 배기관(119)의 이중 벽은 자동차의 배기 시스템에 배기관(119)이 사용 중일 때 배기 가스가 통과하여 유동하는 내측 공간(126)을 둘러싼다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "섬유"는 길이가 5 마이크로미터 이상이고 종횡비(즉, 길이 대 직경)가 3:1 이상이다.
예시적인 무기 섬유는 실리케이트, 알루미네이트, 알루미노-실리카 화합물, 지르콘, 생체용해성 조성물(예를 들어, 칼슘 마그네슘 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트), 유리 조성물(예를 들어, S-유리 및 E-유리), 비결정형, 결정형 및 부분 결정형 조성물, 및 광물 섬유(현무암), 미네랄 울(mineral wool), 및 조합과 같은 다양한 산화물뿐만 아니라 탄화물(예를 들어, 탄화규소 및 탄화규소), 질화물(예를 들어, 질화규소 및 질화붕소), 및 그 조합을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 유리(즉, 연화점을 가지며 무기 섬유의 총 중량을 기준으로 총체적으로 95 중량% 이하의 SiO2(존재한다면) 및 Al2O3(존재한다면)를 포함하며, 이 경우 유리는 그 개시 내용이 참고로 본 명세서에 포함되는 ASTM C338-93(2008)에 의해 결정된 연화점이 400℃ 이상인 비결정형 재료(즉, 임의의 장범위 결정 구조가 없는 용융물 및/또는 증기 상으로부터 유도된 재료))를 포함한다. 예시적인 유리 섬유는 (예를 들어, 마그네슘 알루미늄 실리케이트 유리 섬유)를 포함한다.
예시적인 마그네슘 알루미늄 실리케이트 유리 섬유에는 E-유리 섬유, S-유리 섬유, S-2 유리 섬유, R-유리 섬유, 및 그 혼합물이 포함된다. E-유리, S-유리 및 S-2 유리는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 아이켄 소재의 어드밴스드 글래스파이버 얀즈, 엘엘씨(Advanced Glassfiber Yarns, LLC)로부터 구매가능하다. R-유리는, 예를 들어, 프랑스 샹베리 소재의 생 고뱅 베트로텍스(Saint Gobain Vetrotex)로부터 구매가능하다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 내화성 세라믹 섬유(예를 들어, 알루미노실리케이트 섬유(어닐링된 비결정형 알루미노실리케이트 섬유 포함), 알루미나 섬유, 실리카 섬유 및 현무암 섬유)를 포함한다. 내화성 세라믹 섬유의 맥락에서, "내화성"은 하소된 카올린 점토 또는 알루미나와 실리카의 조합의 용융(melting), 블로잉(blowing) 또는 방사(spinning)로부터 제조된 비결정형 인조 무기 재료를 말한다. 지르코니아, 티타니아, 마그네시아, 산화철, 산화칼슘, 및 알칼리와 같은 다른 산화물이 또한 존재할 수 있다. 내화 재료의 SiO2 함량은 20 중량%보다 크며, Al2O3는 20 중량%보다 크며, 여기서 SiO2와 Al2O3는 총체적으로 무기 재료의 95% 이상을 구성한다. 선택적으로, 내화성 세라믹 섬유는 열처리에 의해 부분적으로 또는 완전히 결정화될 수 있다. 예시적인 비결정형 내화성 알루미노실리케이트 세라믹 섬유에는 블로운 또는 스펀 비결정형 내화성 세라믹 섬유 (예를 들어, 미국 조지아주 어거스타 소재의 서멀 세라믹스(Thermal Ceramics)로부터 상표명 "카오울"(KAOWOOL) 및 "세라파이버"(CERAFIBER)로 그리고 미국 뉴욕주 나이아가라 폴스 소재의 유니프랙스 코포레이션(Unifrax Corporation)으로부터 상표명 "파이버프랙스"(FIBERFRAX)로 구매가능함)가 포함된다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 다결정 세라믹 섬유(예를 들어, 미국 미시간주 첼시 소재의 사필 오토모티브(Saffil Automotive)로부터 상표명 "사필(SAFFIL)"로 그리고 미국 버지니아주 체사피크 소재의 미츠비시 케미칼스 유에스에이, 인크.(Mitsubishi Chemicals USA, Inc.)로부터 "매프택(MAFTEC)"으로 입수가능한 것들)를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유 층은 생체용해성 섬유(예를 들어, 마그네슘 실리케이트 섬유 또는 칼슘 마그네슘 실리케이트 섬유 중 적어도 하나)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "생체용해성 무기 섬유"라는 용어는 생리학적 매질 또는 생리학적 모조 매질(simulated physiological medium)에서 분해될 수 있는 무기 섬유를 의미한다. 생리학적 매질은 동물 또는 사람의 폐와 같은 호흡계에서 전형적으로 발견되는 체액을 지칭하지만 이로 한정되는 것은 아니다. 예시적인 생체용해성 무기 섬유는 규소, 마그네슘 및 칼슘의 산화물로 구성된 것들(칼슘 마그네슘 실리케이트 섬유 포함)을 포함한다. 이러한 유형의 섬유는 전형적으로 칼슘 마그네슘 실리케이트 섬유 및 마그네슘 실리케이트 섬유로 불린다.
생체용해성 섬유는 예를 들어 미국 뉴욕주 나이아가라 폴스 소재의 유니프랙스 코포레이션으로부터 상표명 "이소프랙스(ISOFRAX)" 및 "인설프랙스(INSULFRAX)"로, 멕시코 몬트레이 소재의 뉴텍 화이버라텍(Nutec Fiberatec)으로부터 상표명 "수퍼맥(SUPERMAG) 1200"으로, 그리고 미국 조지아주 오거스타 소재의 써멀 세라믹스로부터 상표명 "수퍼울(SUPERWOOL)"로 구매가능하다. "수퍼울 607" 생체용해성 섬유는 예를 들어 60 내지 70 중량%의 SiO2, 25 내지 35 중량%의 CaO, 4 내지 7 중량%의 MgO 및 미량의 A12O3를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "열처리 실리카 섬유"는 5분 이상의 열처리 기간 동안 400℃ 이상의 열처리 온도에 노출된, 95 중량% 이상의 SiO2를 포함하는 무기 섬유를 말한다.
예시적인 열처리된 높은 실리카 함량의 섬유는 예를 들어 미국 캘리포니아주 가드나 소재의 힛코 카본 컴포지츠, 인크.(Hitco Carbon Composites, Inc.)로부터 상표명 "리프라실(REFRASIL)"로 구매가능하다. 예를 들어, "리프라실-F100" 섬유는 약 96 내지 약 99 중량%의 SiO2를 함유한다.
현무암 섬유는 광물인 현무암으로부터 제조된다. 현무암은 대부분의 국가에서 볼 수 있는 경질의 조밀한 화산암이다. 현무암을 파쇄하고, 세척하고, 용융하고, 백금-로듐 압출 부싱(bushing)에 공급하여 연속 필라멘트를 형성한다. 섬유가 광물로부터 유래하기 때문에, 섬유의 조성은 다양할 수 있으나 일반적으로, 중량 기준으로, 약 45 내지 약 55%의 SiO2, 약 2 내지 약 6%의 알칼리, 약 0.5 내지 약 2%의 TiO2, 약 5 내지 약 14%의 FeO, 약 5 내지 약 12%의 MgO, 약 14 중량% 이상의 Al2O3, 및 흔히 거의 약 10%의 CaO의 조성을 갖는다.
선택적으로, 팽창성일 것이 요구되는, 본 명세서에 기재된 매트의 부직 층 또는 다른 층은 추가로 팽창성 재료(예를 들어, 질석)를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 매트는 비팽창성인 (즉, 팽창성 재료가 없는(예를 들어, 질석이 없는)) 것이 바람직하다. 팽창성 재료는 부직 층 내에 및/또는 하나 이상의 별도의 층으로서 존재할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "비팽창성"은 동일한 조건 하에서 두께의 10% 미만의 자유 팽창을 나타내는 재료를 말한다. 일부 비팽창성 재료는 가열될 때 8% 미만, 6% 미만, 4% 미만, 2% 미만, 또는 1% 미만 팽창한다.
일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 부직 층은 부직 층의 중량 기준으로 최대 7 (또는 그 이상) 중량%의 양으로 유기 결합제를 추가로 함유한다. 오염 제어 장치에서 전형적으로 직면하게 되는 것들과 같은 상승된 온도들에서 부직 층을 포함하는 다층 매트가 사용될 때, 유기 결합제는 전형적으로 열을 받아 제거된다(burned off).
본 명세서에 기재된 부직 층은 예를 들어 당업계에 알려진 습식(전형적으로 웨트-레이드(wet-laid)) 또는 건식(전형적으로 드라이-레이드(dry-laid)) 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 선택적으로, 본 명세서에 기재된 부직 층은 열처리될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 무기 섬유에는 숏(shot)이 없거나 또는 매우 낮은 양의 숏(예를 들어, 섬유의 총 중량 기준으로 1 중량% 미만)을 함유하는 반면, 다른 실시 형태에서 숏 함량은 섬유의 총 중량 기준으로 50 중량%보다 더 클 수 있다.
선택적으로, 본 명세서에 기재된 장착 매트의 일부 실시 형태의 적어도 부직 층(들)은 니들 펀칭(needle-punched)된다 (즉, 예를 들어, 바브형(barbed) 니들에 의한 매트의 다수의 전체적이거나 부분적인 (일부 실시 형태에서는, 전체적인) 침투에 의해 섬유의 물리적 엉킴이 제공된다). 부직 매트는 종래의 니들 펀칭 장치를 이용하여 니들 펀칭될 수 있다.
선택적으로, 본 명세서에 기재된 장착 매트의 일부 실시 형태는 통상적인 기법을 사용하여 스티치 본딩(stitch bonding)시킬 수 있다 (예를 들어, 미국 특허 제4,181,514호(레프코위츠(Lefkowitz) 등)를 참조하는데, 상기 특허의 개시 내용은 부직 매트의 스티치 본딩에 대한 교시를 위해 본 명세서에 참고로 포함된다).
팽창성 층은 적어도 일 유형의 팽창성 재료를 포함한다. 팽창성 층은 무기 섬유, 유기 결합제, 가소제, 습윤제, 분산제, 소포제, 라텍스 응결제, 살진균제, 충전재, 무기 결합제, 및 유기 섬유를 추가로 포함할 수 있다.
예시적인 팽창성 재료에는 비팽창 질석, 하이드로바이오타이트(hydrobiotite), 미국 특허 제3,001,571호 (해치(Hatch))에 기재되어 있는 수팽윤성 합성 불소 4규소계 운모(tetrasilicic fluorine type mica), 미국 특허 제4,521,333호 (그라함(Graham) 등)에 기재되어 있는 알칼리 금속 규산염 과립, 팽창성 흑연, 또는 그 조합이 포함된다. 알칼리 금속 규산염 과립은 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 "엑스팬트롤(EXPANTROL) 4BW"로 구매가능하다. 팽창성 흑연은 예를 들어 미국 오하이오주 클리브랜드 소재의 유카르 카본 컴퍼니, 인크.(UCAR Carbon Co., Inc.)로부터 상표명 "그라포일(GRAFOIL) 그레이드(GRADE) 338-50"로 구매가능하다. 비팽창 질석은 예를 들어 미국 뉴욕주 뉴욕 소재의 코메탈스 인크.(Cometals Inc.)로부터 구매가능하다. 일부 응용에서, 팽창성 재료는 비팽창 질석, 팽창성 흑연 또는 그 조합으로부터 선택된다. 질석은 예를 들어 인산이수소암모늄, 질산암모늄, 염화암모늄, 염화칼륨, 또는 당업계에 공지되어 있는 다른 용해성 염과 같은 염으로 처리될 수 있다.
팽창성 층은 흔히 팽창성 층의 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 40 중량% 이상, 또는 60 중량% 이상의 팽창성 재료를 포함한다. 일부 팽창성 층에서, 이 층에는 무기 섬유가 없을 수 있다. 다른 팽창성 층에서, 이 층에는 무기 섬유 및 유기 결합제가 없을 수 있다. 또 다른 팽창성 층에서, 이 층은 팽창성 층의 중량을 기준으로 5 내지 약 85 중량%의 팽창성 재료와 20 중량% 미만의 유기 결합제를 포함한다. 무기 섬유는 일부 팽창성 층에 포함되어 있다.
예시적인 팽창성 층은 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 "인터람(INTERAM) 100", "인터람 200", "인터람 550", 및 "인터람 2000 LT"로 구매가능하다. 이들 층은 보통 벌크 밀도가 약 0.4 내지 약 0.7 g/㎤이며 단위면적 당 중량은 약 1050 g/㎡ 내지 약 8140 g/㎡이다. 다른 예시적인 팽창성 층은 예를 들어 상표명 "인페(INPE) 570"으로 쓰리엠 컴퍼니로부터 구매가능하다. 이 층은 보통 단위 면적당 중량이 약 1050 g/㎡ 내지 약 4070 g/㎡이며 비분류 유럽 섬유 규정을 충족하는 무기 섬유를 함유한다.
팽창성 층(들)을 포함하는, 본 명세서에 기재된 매트의 일부 실시 형태에서, 부직 층(들)은 유리 섬유를 함유하고 팽창성 층(들)은 질석을 함유한다.
선택적으로, 에지 보호 재료가 본 명세서에 기재된 매트에 첨가될 수 있다. 에지 보호 재료는 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,008,086호 (메리(Merry))에 기재된 바와 같이 에지 주위에 권취되는 스테인레스강 와이어일 수 있다. 다른 적합한 에지 보호 재료는 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제4,156,533호 (클로스(Close) 등)에 기재된 바와 같이 편조형(braided) 또는 로프형 유리, 세라믹 또는 금속 섬유를 포함한다. 에지 보호 재료는 또한 예를 들어 모두가 참고로 본 명세서에 포함되는 EP 639 701 A2호 (호월스(Howorth) 등), EP 639 702 A2호 (호월스 등), 및 EP 639 700 A2호 (스트룸(Stroom) 등)에 기재된 바와 같이 유리 입자를 갖는 조성물로부터 형성될 수 있다.
매트 내의 특정 층의 두께는 특정 응용에 따라 변할 수 있다. 일부 실시 형태에서, (존재한다면) 팽창성 층의 두께는 각각의 부직 층(들)의 두께 이하이다. 일부 응용에서, (존재한다면) 팽창성 층의 두께는 부직 층(들)의 두께의 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하 또는 20% 이하이다.
일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 부직 층은 두께가 1 ㎜ 내지 35 ㎜ 범위 (일부 실시 형태에서, 5 ㎜ 내지 25 ㎜; 5 ㎜ 내지 20 ㎜, 또는 심지어 5 ㎜ 내지 15 ㎜ 범위)이다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 팽창성 (부직 팽창성 포함) 층은 두께가 1 ㎜ 내지 25 ㎜ 범위 (일부 실시 형태에서, 1 ㎜ 내지 20 ㎜; 1 ㎜ 내지 15 ㎜, 또는 심지어 1 ㎜ 내지 10 ㎜ 범위)이다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 매트는 두께가 3 ㎜ 내지 50 ㎜ 범위 (일부 실시 형태에서, 5 ㎜ 내지 35 ㎜; 5 ㎜ 내지 20 ㎜, 또는 심지어 5 ㎜ 내지 10 ㎜ 범위)이다.
일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 부직 매트와 부직 층은 추가로 제2 주요 층에 부착된 제2 중합체 층을 포함한다. 전형적으로, 제2 중합체 층의 두께는 최대 35 마이크로미터이다 (일부 실시 형태에서는, 최대 30, 25, 20, 15, 또는 심지어 최대 10 마이크로미터이고; 일부 실시 형태에서는, 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위이다).
매우 다양한 열가소성 및/또는 열성형성 중합체가 중합체 층에 유용하다. 예시적인 중합체 층은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌(예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌), 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리부타디엔, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 공중합체 및 그 블렌드를 포함한다. 중합체 층은 3차원이며(즉, 중합체 층은 일반적으로 이들 섬유의 외부 표면에 부합하며), 이 경우 중합체 재료는 전체적인 3차원 구조를 가지며, 여기서 "z" 방향에서 중합체 표면의 토포그래피(topography)에서의 변화는 중합체 필름 층의 평균 두께보다 크며, 중합체 층은 전형적으로 적어도 부분적으로 그것이 적용되는 주표면 내에 있다(즉, 적어도 부분적으로 주표면의 층 내로 침투한다) (예를 들어, 각각 섬유(81, 82)를 갖는 부직 층의 주표면 상의 각각 중합체 층(71, 81)을 보여주는 도 7과 도 8을 참조한다). 3차원 중합체 층은 전형적으로 그것이 접촉하는 노출 주표면에서 노출된 섬유와 밀접하게 접촉한다. 전형적으로, 3차원 중합체 필름과 섬유 층 사이의 접합력은 섬유 층의 응집 강도보다 크다.
중합체 층은, 예를 들어 하기를 포함하는 방법에 의해, 본 명세서에 기재된 매트를 제조하도록 제공될 수 있다:
대체로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 무기 섬유를 포함하는 부직 층을 제공하는 단계;
부직 층의 제2 주표면에 진공을 가하는 단계;
제1 중합체 층을 제1 주표면에 적용하여 매트를 제공하는 단계. 선택적으로, 본 방법은 제1 주표면에 부착된 제1 중합체 층에 진공을 인가하는 단계 및 제2 주표면에 제2 중합체 층을 적용하여 제2 중합체 층을 가진 매트를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 적어도 제1 중합체 층에 존재하는 천공(perforation)을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 천공은 진공 공정을 통해 제2 중합체 층을 부직 층에 부착시키는 공정을 보조한다. 제1 중합체 층 내의 천공은 공기가 제1 중합체 층을 통해 부직 층으로부터 흡인되도록 하여, 제2 중합체 층을 제2 주표면 상으로 당길 수 있는 부직 층 내의 진공을 형성한다.
본 명세서에 기재된 매트에 사용되는 중합체 층은 예를 들어 적어도 하나의 그리고 바람직하게는 복수의 진공-형성된 흡입 구멍을 중합체 층을 관통하여 형성하도록 천공될 수 있다. 제1 중합체 층을 관통하여 형성된 구멍은, 제2 중합체 층을 부착시킬 때, 제1 중합체 층을 통해 진공이 걸리도록 한다. "흡입 구멍"은, 중합체 층이 무기 섬유를 포함하는 부직 층의 주표면에 위치되고 진공이 부직 층의 반대 주표면에 걸리면서 중합체 층은 진공이 (a) 중합체 층을 당겨서 부직 층 내의 무기 섬유와 접촉하게 하고 (b) 중합체 필름을 관통하여 하나 이상의 흡입 구멍을 형성하도록 하는 연화점으로 가열될 때, 중합체 층을 통해 형성되는 구멍을 지칭할 수 있다. 가열 단계는 진공이 그러한 흡입 구멍을 형성하는 것을 돕는, 중합체 층 내에서의 국소화된 용융을 일으킬 수 있다.
중합체 층을 무기 섬유와 접촉하도록 당김으로써 중합체 층을 3차원 중합체 층으로 형성시킬 수 있다. 흡입 구멍은 전형적으로 부직 층의 주표면에서 무기 섬유 사이의 개방 공간에 걸쳐 있는 중합체 층의 영역에 형성된다. 예를 들어, 도 7과 도 8에 도시된 흡입 구멍(즉, 검은 점)을 참조한다. 중합체 층은 영역을 가질 수 있으며 복수의 진공-형성 흡입 구멍을 포함한다. 흡입 구멍은 전형적으로 중합체 층 영역에 걸쳐 불균일하게 분포된다. 흡입 구멍의 각각은 전형적으로 상이한 구멍 모양을 가진다. 흡입 구멍의 각각은 종종 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 비대칭적 모양의 구멍이다.
도 11을 참고하면, 그러한 진공-형성 흡입 구멍을 형성하는 한 가지 방법은 부직 층 또는 매트 재료의 롤업(rolled-up) 웨브(41)를 풀기 위한 스테이션(44); 중합체 층 또는 시트 재료의 롤업 웨브(42)를 풀기 위한 스테이션(46); 부직 재료의 웨브(41)의 상부 주표면 위에 중합체 재료의 웨브를 안내하고 위치시키기 위한 가이드 롤러(48); 부직 재료의 웨브(41) 아래에 위치된 최대 3개의 진공 구역(52a, 52b, 52c)을 갖는 진공 박스(vacuum box); 중합체 재료의 웨브(42) 위에 위치된 열원(54)(예를 들어, 전기 가열 요소); 및 매트 재료(즉, 적어도 중합체 재료(42)와 부직 층(41)의 조합)의 생성된 웨브(50)를 롤로 감기 위한 스테이션(60)을 포함하는 장비(40)를 이용한다. 스테이션(60)은 매트 웨브(50)를 당기고, 이로써 개별 웨브(41, 42)를 가열 구역(56)과 이어서 동결 또는 냉각 구역(58)을 통해 당긴다.
부직 웨브 재료(41)는 충분한 진공이 부직 재료를 통해 형성되도록 할 만큼 충분히 다공성이어서, 중합체 재료의 웨브가 부직 웨브(42)의 상부 주표면에 대해 아래로 당겨진다 (즉, 흡입된다). 웨브(41, 42)는 제1 진공 구역(52a)에 의해 걸리는 진공력에 의해 웨브가 가이드 롤러(48)를 지나 이동할 때 함께 유지된다. 웨브(41, 42)가 가열 구역(56)을 통해 이동할 때, 열원(54)으로부터의 열은 화살표(55)의 방향으로 방사하여 중합체 웨브(42)를 적어도 연화시키거나 부분적으로 용융시킨다. 중합체 웨브(42)가 구역(56)에서 연화 및/또는 용융됨과 동시에, 진공 구역(52b)에 의해 형성된 진공은 중합체 웨브(42)가 당겨져서 부직 재료의 섬유에 대해 3차원 모양으로 변형되도록 제어될 수 있다. 구역(52b)의 진공은 또한 특히 웨브(42)가 가장 연질이거나 용융되는 경우에 중합체 웨브(42)를 통해 흡입 구멍이 형성될 수 있게 한다. 일단 흡입 구멍이 개방되면, 열원(54)에 의해 가열된 공기는 흡입 구멍을 통해 부직 웨브 재료(41) 내로 흡인될 수 있다. 이러한 가열된 공기로부터의 추가적인 열(화살표(55) 참조)은 웨브(42)를 연화시키고/시키거나 용융시키는 것을 도울 수 있으며, 이로써 웨브(42)에 형성된 흡입 구멍의 수를 증가시키고, 기존의 흡입 구멍의 크기를 증가시키고, 중합체 웨브(42)와 부직 웨브(41) 사이의 접합을 촉진하거나, 또는 이들의 임의의 조합이 수행된다. 냉각 구역(58)의 온도는 구역(56)에서 얻어지는 온도보다 충분히 낮아 웨브(42)의 연화되고/되거나 용융된 중합체 재료가 경화되고/되거나 고형화되도록 한다. 구역(52c)에 가해진 진공은 화살표(59) 방향으로 웨브(42)의 흡입 구멍을 통해 차가운 공기를 흡인하여, 이전에 가열된 웨브(41, 42)를 냉각시킨다. 구역(52c)에서의 진공에 의해 일어난 냉각 효과에 더하여, 구역(58)에서의 냉각은 또한 종래의 냉장 또는 공조 장비를 사용하여 선택적으로 보조될 수 있다.
중합체 재료의 제1 웨브(42) 내의 진공-형성된 흡입 구멍은 제2 중합체 층이 부직 웨브(41)의 다른 주표면에 접합되게 한다. 제2 중합체 층을 적용하기 위하여, 스테이션(60)의 감긴 매트 웨브(50)의 롤은 스테이션(44)에 위치되고, 웨브(50)는 천공된 중합체 웨브(42)가 부직 웨브(41) 아래에 배치되고 웨브(41)의 다른 주표면이 노출되어 위를 향하도록 배향될 수 있다. 이어서, 동일하거나 상이한 중합체 재료의 다른 웨브(42)는 전술한 바와 같이 동일한 방식으로 장비(40)를 이용하여 웨브(41)의 노출된 주표면에 부착될 수 있다. 제1 웨브(42) 내의 앞서 형성된 흡입 구멍은 구역(52a, 52b, 52c)에 형성된 진공이 부직 웨브(41)에 진공을 걸게 한다.
선택적으로, 매트는 또한 하나 이상의 팽창성 층을 포함하며, 선택적으로 상기에 기재된 방법은 팽창성 층의 주표면에 중합체 층을 적용하도록 사용된다.
선택적으로, 양면 접착 테이프는 제1 중합체 층의 노출된 외부 주표면의 적어도 일부에 부착된다. 선택적으로, 양면 접착 테이프는 이형 라이너를 포함한다.
바람직하게는, 무기 섬유 층은 평량이 300 g/㎡ 이상, 400 g/㎡ 이상, 500 g/㎡ 이상, 600 g/㎡ 이상, 700 g/㎡ 이상, 800 g/㎡ 이상, 900 g/㎡ 이상, 1300 g/㎡ 이상, 2000 g/㎡ 이상, 또는 심지어 3100 g/㎡ 이상이다 (일부 실시 형태에서는, 300 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위이다).
본 명세서에 기재된 부직 층 및 매트는, 제조된 그대로, 500℃를 초과하여 가열하기 전에, 적용가능하다면, 부직 층 또는 매트의 총 중량을 기준으로, 7 중량% 이하(일부 실시 형태에서는, 6, 5, 4, 3, 2, 1 중량% 이하 또는 심지어 0 중량%)의 유기 재료를 함유한다.
본 명세서에 기재된 부직 층 및 매트는 전형적으로 파손이 없이 7.5 ㎝ 직경 막대 주위로 감기게 할 만큼 충분히 가요성이다. 매트는 파손 또는 균열이 없이 대체로 오염 제어 장치 내의 오염 제어 요소 주위로 처리되어 둘러싸일 수 있다. 오염 제어 요소 주위에 감길 경우, 다층 매트의 단부는 다양한 연결점(junction)에서 만날 수 있다.
본 명세서에 기재된 매트와 부직 층은 예를 들어 다이 또는 레이저 절단 기술을 이용하여 절단될 수 있다. 다이-절단 공구의 사용이 종종 에지를 따른 중합체 필름과 부직 층 사이의 접합 품질을 저하시킴을 본 발명자가 관측했으므로 레이저 절단된 에지가 바람직하다. 이러한 부분적인 층분리는 매트의 성능에 영향을 주고 손상시킬 수 있다 (노출된 에지에서의 섬유 탈락의 증가, 매트 설치 공정과의 간섭 등). 본 명세서에 기재된 매트로부터 일부를 절단하기 위해 레이저 빔을 사용하는 것이 중합체 층의 층분리를 상당히 제한할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 레이저 빔을 이용하여 일부를 절단한 후, 매트(중합체 필름을 포함)의 주표면과 절단 동안 생성된 보조 표면(minor surface) 또는 에지 사이의 교차점은 레이저 빔이 부직 층에 포함된 섬유 주변의 중합체 층을 국소적으로 연화시키고/시키거나 용융시킬 때 밀봉된다. 레이저 빔은 또한 절단 동안 생성된 보조 표면 또는 에지를 밀봉하여, 추가의 섬유 탈락을 방지할 수 있다.
도 9를 참고하면, 본 명세서에 기재된 예시적인 매트 (실시예 1의 매트)의 다이 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지는 중합체 층(91), 섬유(92), 및 중합체 층(91)의 다이 절단된 에지(93)를 갖는 것으로 도시된다. 도 10을 참고하면, 본 명세서에 기재된 예시적인 매트(실시예 1의 매트)의 레이저 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지는 중합체 층(1001), 섬유(1002), 및 중합체 층(1001)의 레이저 절단된 에지(1003)를 갖는 것으로 도시된다.
본 명세서에 기재된 매트를 둘러싸기 위한 천과 관련하여 본 발명에서 사용되는 "내화성"은 재료의 연화점(ASTM C338-93(2008)에 의해 결정됨, 그 개시 내용은 참고로 본 발명에 포함됨) 또는 용융점 중 적어도 하나가 450℃ 초과인 것을 의미한다. 본 명세서에 기재된 매트를 둘러싸기 위한 예시적인 내화 천은 유리 직물 및 실리카 직물을 포함한다. 본 명세서에 기재된 매트를 둘러싸기 위한 예시적인 내화 천은 미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재의 에이브이에스 인더스트리즈, 엘엘씨(AVS Industries, LLC)로부터 상표명 "에이브이에스 화이버 글래스 패브릭스(AVS FIBER GLASS FABRICS)", "플랙스글라스 에이치티 트리티드 화이버글래스 패브릭스(FLXGLAS HT TREATED FIBERGLASS FABRICS)", 및 "애브실 플레인 위브 실리카 패브릭스(AVSIL PLAIN WEAVE SILICA FABRICS)"로 구매가능하다.
금속 케이싱은 스테인레스강을 포함한, 그러한 용도에 대해 본 기술 분야에서 알려진 재료로부터 제작될 수 있다.
부직 매트는 예를 들어 배기관, 오염 제어 장치의 입구 또는 출구 단부 콘 또는 내연기관의 배기 매니폴드를 포함하는 배기 시스템의 다양한 성분들을 단열하기 위한 단열 재료로서 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 부직 매트는, 예를 들어, 오염 제어 장치에 유용하다. 오염 제어 장치는 전형적으로 본 명세서에 기재된 부직 매트를 사용하여 케이싱 내에 장착된 오염 제어 요소 (예를 들어, 촉매 변환기, 디젤 미립자 필터, 또는 선택적 촉매 환원 요소)를 포함한다. 이중벽 배기 구성요소 (예를 들어, 배기관, 단부 콘 단부 캡, 또는 오염 제어 장치의 다른 부분, 및/또는 배기 매니폴드)와 본 명세서에 기재된 부직 매트를 포함하는 배기 시스템에서, 부직 매트는 이중벽 구성요소의 제1 외부 벽과 제2 내부 벽 사이의 간극에 장착될 수 있다. 예시적인 장착 밀도는 약 0.1 g/㎠ 내지 0.6 g/㎠의 범위이다.
본 명세서에 기재된 장착 매트를 사용하여 장착될 수 있는 예시적인 오염 제어 요소에는 가솔린 오염 제어 요소뿐만 아니라 디젤 오염 제어 요소가 포함된다. 오염 제어 요소는 촉매 변환기 또는 미립자 필터 또는 트랩일 수 있다. 촉매 변환기는 금속 하우징 내에 장착된 모놀리식 구조체 상에 전형적으로 코팅된 촉매를 포함한다. 촉매는 전형적으로 필요 온도에서 작동하고 유효하도록 구성된다. 예를 들어, 가솔린 엔진과의 사용을 위해 촉매 변환기는 전형적으로 400℃ 내지 950℃ 범위의 온도에서 유효하여야 하는 반면, 디젤 엔진의 경우에는 더 낮은 온도 (전형적으로 350℃ 이하)가 일반적이다. 모놀리식 구조체는 전형적으로 세라믹이지만, 금속 모놀리스가 또한 때때로 사용된다. 촉매는 대기 오염을 제어하기 위해 배기 가스 내에서 일산화탄소 및 탄화수소를 산화시키고 질소 산화물을 환원시킨다. 가솔린 엔진에서, 3가지의 이러한 모든 오염물이 소위 "3원 변환기(three way converter)" 내에서 동시에 반응될 수 있지만, 대부분의 디젤 엔진은 디젤 산화 촉매 변환기만을 갖추고 있다. 오늘날 디젤 엔진에 대해서만 제한적으로 사용되는 질소 산화물을 환원시키기 위한 촉매 변환기는 대체로 별도의 촉매 변환기로 구성된다.가솔린 엔진과 함께 사용하기 위한 오염 제어 요소의 예에는 예를 들어 미국 뉴욕주 코닝 소재의 코닝 인크.(Corning Inc.) 또는 일본 나고야 소재의 엔지케이 인슐레이터스, 엘티디.(NGK Insulators, LTD.)로부터 구매 가능한 근청석(cordierite)으로 제조된 것, 또는 예를 들어 독일 로말 소재의 에미텍(Emitec)으로부터 구매 가능한 금속 모놀리스가 포함된다.
적합한 선택적 촉매 환원 요소는 예를 들어 미국 뉴욕주 코닝 소재의 코팅 인크.로부터 입수가능하다.
디젤 미립자 필터 또는 트랩은 전형적으로는 다공성 결정질 세라믹 재료로부터 전형적으로 제작되는 벌집형 모놀리식 구조체를 갖는 벽 유동 필터이다. 벌집형 구조체의 교대하는 셀들은 전형적으로 배기 가스가 하나의 셀 내로 진입하고 다공성 벽을 통해 인접한 셀로 가압되어 여기서 구조체를 빠져나갈 수 있도록 막혀 있다. 이러한 방식으로, 디젤 배기 가스 내에 존재하는 작은 매연 입자가 수집된다. 근청석으로 제조된 적합한 디젤 미립자 필터는 예를 들어 코닝 인크. 및 엔지케이 인슐레이터스, 인크.로부터 구매가능하다. 탄화규소로 제조된 디젤 미립자 필터는 예를 들어 일본의 이비덴 컴퍼니, 리미티드(Ibiden Co. Ltd.)로부터 구매가능하며, 예를 들어 2002년 2월 12일에 공개된 JP 2002047070A호에 기재된다.
본 발명의 이점 및 실시 형태는 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에서 상술되는 특정 재료 및 그 양과, 기타 조건 및 상세 사항은 본 발명을 지나치게 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 모든 부 및 비율은 달리 지시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
폭이 76 ㎝ (30 인치)이고 두께가 15 마이크로미터 (0.006 인치)인 투명 저밀도 폴리에틸렌 선형 필름(미국 일리노이주 시카고 소재의 플렉스솔 패키징(FlexSol Packaging)으로부터 상표명 "알텍스(ALTEX)"로 입수함)의 단일 롤을 풀어서 2.54 ㎝ (1 인치) 떨어져서 배치된 8개의 1.3 ㎝ (0.5 인치) 폭의 슬롯을 갖는 진공 테이블 위에 2000 g/㎡ 장착 매트 재료(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "인터람™ 매트 마운트(MAT MOUNT) 1220 NC로 시판되는 재료)의 66 ㎝ (26 인치) 폭의 웨브에 라미네이팅하였다. 스테인레스강 캐리어 웨브를 이용하여 진공 박스 위로 필름과 매트를 이송하였다. 2개의 2000 W 적외선 램프(미국 캘리포니아주 가드니아 소재의 인프라테크(Infratech)의 모델 번호 SRU 1615HT)를 이용하여 필름을 가열하고 필름과 매트를 함께 라미네이팅하였다. 제1 램프가 웨브로부터 3.2 ㎝ (1.25 인치)에 현수되고 제2 램프가 제1 램프에 인접하여 위치되어 필름 표면으로부터 (7.6 ㎝ (3 인치))에 현수되도록 램프들을 진공 슬롯 위에 중심이 오도록 조정하였다. 라인 속도는 2.1 m/min (7 ft/min)이었으며, 진공 흡인(vacuum draw)은 직조층 표면과 밀접하게 접촉하도록 필름을 당기고 램프에의 노출 및 실온으로의 냉각 후 매트 표면과 필름 사이에 매트의 응집 강도보다 큰 접합력(전형적으로 약 10.2-20.3 ㎪ (3-6 in Hg))을 생성하기에 충분하였다.
도 7과 도 8은 각각 50x 및 200x 배율로 각각 섬유(81, 82)를 갖는 부직 층의 주표면에 각각 중합체 층(71, 81)을 갖는 실시예 1의 매트를 도시한다.
실시예 1의 매트는 종래의 괘선이 있는 금속 다이(metallic ruled die) 및 레이저(381 ㎝/min (150 in/min)에서 2 kW) 둘 모두를 이용하여 절단되어 다이 절단된 에지 및 레이저 절단된 에지를 제공하였다. 도 9는 중합체 층(91), 섬유(92), 및 중합체 층(91)의 다이 절단된 에지(93)를 도시하는 실시예 1의 매트의 다이 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지이다. 도 10은 중합체 층(1001), 섬유(1002), 및 중합체 층(1001)의 레이저 절단된 에지(1003)를 도시하는 실시예 1의 매트의 레이저 절단된 에지의 200x 배율의 주사 전자 현미경 디지털 이미지이다.
실시예 1의 매트는 파손이 없이 7.6 ㎝ (3 인치) 직경의 막대 주위로 감겼다.
실시예 2
저밀도 폴리에틸렌 선형 필름("알텍스")의 제2 층을 하부 표면 상에 또한 적층(즉, 장착 매트의 양 주표면 모두를 저밀도 폴리에틸렌 선형 필름으로 적층)시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에 대해 기술한 바와 같이 실시예 2를 제조하였다. 추가로, 라인 속도를 1.8 m/min (6 ft/min)으로 감소시켰으며, 진공 흡인은 직조층 표면과 밀접하게 접촉하도록 필름을 당기고 램프에의 노출 및 실온으로의 냉각 후 매트 표면과 필름 사이에 매트의 응집 강도보다 큰 접합력(전형적으로 약 16.9-37.3 ㎪ (5-11 in Hg))을 생성하기에 충분하였다.
실시예 2의 매트는 파손이 없이 7.6 ㎝ (3 인치) 직경의 막대 주위로 감겼다.
실시예 3
장착 매트 재료가 5100 g/㎡이며 (이는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "인터람™ 매트 마운트 700"으로 시판되는 재료이며), 라인 속도가 1.8 m/min (6 ft/min)이었고, 진공 흡인은 직조층 표면과 밀접하게 접촉하도록 필름을 당기고 램프에의 노출 및 실온으로의 냉각 후 매트 표면과 필름 사이에 매트의 응집 강도보다 큰 접합력(전형적으로 약 16.9-37.3 ㎪ (5-11 in Hg))을 생성하기에 충분하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 3을 제조하였다."
실시예 3의 매트는 파손이 없이 7.6 ㎝ (3 인치) 직경의 막대 주위로 감겼다.
실시예 4
장착 매트 재료가 5800 g/㎡이며 (이는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "인터람™ 매트 마운트 7220X"로 시판되는 재료이며), 라인 속도가 1.8 m/min (6 ft/min)이었고 진공 흡인은 직조층 표면과 밀접하게 접촉하도록 필름을 당기고 램프에의 노출 및 실온으로의 냉각 후 매트 표면과 필름 사이에 매트의 응집 강도보다 큰 접합력(전형적으로 약 16.9-37.3 ㎪ (5-11 in Hg))을 생성하기에 충분하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1에 기술된 바와 같이 실시예 4를 제조하였다.
실시예 4의 매트는 파손이 없이 7.6 ㎝ (3 인치) 직경의 막대 주위로 감겼다.
실시예 5
2000 g/㎡를 나타내는 인터람™ 장착 매트 재료 1220NC (미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니)의 웨브를, 3.66 m/min (12 ft/min)의 속도로 중심 거리가 3.81 ㎝ (1.5 인치)인 6개의 1.27 ㎝ (0.5 인치) 폭의 진공 슬롯 위로 금속 메시 벨트 상에서 운반시킨다. 약 40 ㎝ H2O (3.93 ㎪ (1.16 in Hg))의 압력차(pressure differential)가 진공 슬롯을 통해 매트를 가로질러 유지된다. 0.0015 ㎜ (0.0006 인치) 두께의 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름 (미국 미네소타주 번스빌 소재의 플랙스솔 패키징 코포레이션)을 매트 표면 위로 풀고, 매트의 표면 위로 2.54 ㎝ (1.0 인치)에 현수된 31.8 ㎝ (15 인치) 폭의 가열 램프 (레이맥스(Raymax) P1560AX019 0852, 460 V, 1800 W, 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 와트로우(WatLow))를 이용하여 매트에 가열 접합시켰다. 충분한 전력을 가열 램프에 공급하여, 스카치트랙 히트 트레이서(Scotchtrak Heat Tracer) 비접촉 측정 장치 (미국 텍사스주 오스틴 소재의 쓰리엠 컴퍼니 모델 IR-18EXL3)에 의해 측정할 때 섭씨 약 427도(화씨 800도)의 램프 표면 온도를 유지하고 램프 바로 아래의 가열 영역을 나갈 때의 매트 표면 온도를 섭씨 약 149도(화씨 300도)로 유지한다.
예시적인 매트 실시 형태
1. 대체로 서로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지며 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및
제1 주표면을 형성하는 무기 섬유의 적어도 일부와 접촉하도록 부착되는 제1 중합체 층 - 상기 제1 중합체 층은 이를 관통하여 형성된 적어도 하나의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함함 - 을 포함하는 매트. 제1 중합체 층은 바람직하게는 3차원 중합체 층임.
2. 실시 형태 1의 매트로서, 제1 중합체 층은 영역을 가지며 복수의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함하며, 흡입 구멍은 제1 중합체 층의 영역에 걸쳐 불균일하게 분포되는 매트.
3. 실시 형태 2의 매트로서, 흡입 구멍의 각각은 상이한 구멍 모양을 갖는 매트.
4. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3의 매트로서, 흡입 구멍의 각각은 비대칭 모양의 구멍인 매트.
5. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나의 매트로서,
대체로 서로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 팽창성 층을 추가로 포함하며, 팽창성 층의 제1 주표면은 부직 층의 제2 주표면에 부착되는 매트.
6. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 팽창성 재료를 추가로 포함하는 부직 팽창성 층인 매트.
7. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하인 매트.
8. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하인 매트.
9. 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%인 매트.
10. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 하나의 매트로서, 제1 중합체 층은 평균 두께가 최대 35 마이크로미터인 매트.
11. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 하나의 매트로서, 제1 중합체 층은 평균 두께가 5 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위인 매트.
12. 실시 형태 1 내지 실시 형태 9 중 어느 하나의 매트로서, 제1 중합체 층은 평균 두께가 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위인 매트.
13. 실시 형태 1 내지 실시 형태 12 중 어느 하나의 매트로서, 제1 중합체 층은 열가소성인 중합체 (예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 중 적어도 하나)를 포함하는 매트.
14. 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층이 제1 중합체 층과의 사이에 있도록 부착되는 제2 중합체 층 - 상기 제2 중합체 층은 이를 관통하여 형성된 적어도 하나의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함함 - 을 추가로 포함하는 매트. 제2 중합체 층은 바람직하게는 3차원 중합체 층임.
15. 실시 형태 14의 매트로서, 제2 중합체 층은 영역을 가지며, 복수의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함하며, 흡입 구멍은 제2 중합체 층의 영역에 걸쳐 불균일하게 분포되는 매트.
16. 실시 형태 14 또는 실시 형태 15의 매트로서, 흡입 구멍의 각각은 상이한 구멍 모양을 갖는 매트.
17. 실시 형태 14 내지 실시 형태 16 중 어느 하나의 매트로서, 각각의 흡입 구멍은 비대칭 모양의 구멍인 매트.
18. 실시 형태 14 내지 실시 형태 17 중 어느 하나의 매트로서, 제2 중합체 층은 열가소성인 중합체를 포함하는 매트.
19. 실시 형태 14 내지 실시 형태 18 중 어느 하나의 매트로서, 제2 중합체 층은 평균 두께가 최대 25 마이크로미터인 매트.
20. 실시 형태 14 내지 실시 형태 18 중 어느 하나의 매트로서, 제2 중합체 층은 평균 두께가 5 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위인 매트.
21. 실시 형태 14 내지 실시 형태 18 중 어느 하나의 매트로서, 제2 중합체 층은 평균 두께가 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위인 매트.
22. 실시 형태 1 내지 실시 형태 21 중 어느 하나의 매트로서, 무기 섬유는 유리 섬유의 총 중량을 기준으로 총체적으로 95 중량% 이하의 SiO2 및 Al2O3를 포함하는 유리 섬유를 포함하는 매트.
23. 실시 형태 1 내지 실시 형태 22 중 어느 하나의 매트로서, 무기 섬유는 내화성 세라믹 섬유를 포함하는 매트.
24. 실시 형태 1 내지 실시 형태 23 중 어느 하나의 매트로서, 무기 섬유는 다결정성 세라믹 섬유를 포함하는 매트.
25. 실시 형태 1 내지 실시 형태 24 중 어느 하나의 매트로서, 무기 섬유는 생체용해성 섬유를 포함하는 매트.
26. 실시 형태 1 내지 실시 형태 25 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 평량이 900 g/㎡ 이상인 매트.
27. 실시 형태 1 내지 실시 형태 25 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 8500 g/㎡ 범위인 매트.
28. 실시 형태 1 내지 실시 형태 27 중 어느 하나의 매트로서, 섬유는 직경이 5 마이크로미터 이상인 매트.
29. 실시 형태 1 내지 실시 형태 28 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 니들-펀칭되거나, 웨트-레이드 공정을 통해 제조되거나, 드라이-레이드 공정을 통해 제조되는 것 중 적어도 하나 또는 이들의 임의의 조합인 매트.
30. 실시 형태 1 내지 실시 형태 29 중 어느 하나의 매트로서, 500℃ 초과로 가열되기 전의 제조된 그대로의 부직 층은 매트의 총 중량을 기준으로 7 중량% 이하의 유기 재료를 함유하는 매트.
31. 실시 형태 1 내지 실시 형태 30 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 제조된 그대로의 벌크 밀도가 0.05 g/㎤ 내지 0.3 g/㎤의 범위인 매트.
32. 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 평균 두께가 3 ㎜ 내지 50 ㎜ 범위인 매트.
33. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 및 실시 형태 7 내지 실시 형태 32 중 어느 하나의 매트로서, 비팽창성인 매트.
34. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 및 실시 형태 7 내지 실시 형태 32 중 어느 하나의 매트로서, 질석이 없는 매트.
35. 실시 형태 1 내지 실시 형태 34 중 어느 하나의 매트로서, 파손이 없이 7.5 ㎝ 직경의 막대 주위로 감기게 할 만큼 충분히 가요성인 매트.
36. 실시 형태 1 내지 실시 형태 35 중 어느 하나의 매트로서, 적어도 하나의 레이저 절단된 에지를 갖는 매트.
37. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 및 실시 형태 7 내지 실시 형태 36 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층의 제2 주표면에 부착된 제1 팽창성 층을 추가로 포함하는 매트.
38. 실시 형태 1 내지 실시 형태 37 중 어느 하나의 매트로서, 제1 중합체 층은 양면 접착 테이프가 적어도 일부에 부착된 노출된 외부 주표면을 갖는 매트.
39. 실시 형태 38의 매트로서, 양면 접착 테이프는 이형 라이너를 포함하는 매트.
40. 실시 형태 1 내지 실시 형태 39 중 어느 하나의 매트로서, 부직 층은 평량이 800 g/㎡ 내지 3000 g/㎡ 범위인 매트.
41. 실시 형태 1 내지 실시 형태 40 중 어느 하나의 매트로서, 매트를 둘러싸는 내화 천과 조합된 매트.
예시적인 오염 제어 장치 실시 형태
1. 매트 실시 형태 1 내지 실시 형태 41 중 어느 하나의 매트를 사용하여 케이싱 내에 장착된 오염 제어 요소를 포함하는 오염 제어 장치.
2. 실시 형태 1의 오염 제어 장치로서, 오염 제어 요소는 촉매 변환기, 디젤 미립자 필터 또는 선택적 촉매 환원 요소 중 하나인 오염 제어 장치.
예시적인 배기 시스템 실시 형태
1. 이중 벽 배기 구성요소와 매트 실시 형태 1 내지 실시 형태 41 중 어느 하나의 매트 - 상기 매트는 이중 벽 배기 구성요소의 벽들 사이의 간극에 위치됨 - 를 포함하는 배기 시스템.
2. 실시 형태 1의 배기 시스템으로서, 이중 벽 배기 구성요소는 배기관인 배기 시스템.
3. 실시 형태 1의 배기 시스템으로서, 이중 벽 배기 구성요소는 오염 제어 장치의 단부 콘인 배기 시스템.
4. 실시 형태 1의 배기 시스템으로서, 이중 벽 배기 구성요소는 배기 매니폴드인 배기 시스템.
예시적인 용품 실시 형태
1. 반경이 r인 물체; 및
물체의 반경 주위로 물리적 중첩 없이 실질적으로 권취된 매트 실시 형태 1 내지 실시 형태 41 중 어느 하나의 매트를 포함하는 용품.
2. 실시 형태 1의 용품으로서, 매트는 권취된 길이가 2пr의 99% 이내인 용품.
3. 실시 형태 1의 용품으로서, 매트는 권취된 길이가 2пr의 98% 이내인 용품.
4. 실시 형태 1의 용품으로서, 매트는 권취된 길이가 2пr의 95% 이내인 용품.
본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고도 본 발명에 대한 예측가능한 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 예시 목적으로 본 출원에 개시된 실시 양태들에 한정되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 대체로 서로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 가지며 무기 섬유를 포함하는 부직 층; 및
    제1 주표면을 형성하는 무기 섬유의 적어도 일부와 접촉하도록 부착되는 제1 중합체 층 - 상기 제1 중합체 층은 이를 관통하여 형성된 적어도 하나의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함함 - 을 포함하는 매트.
  2. 제1항에 있어서, 제1 중합체 층은 영역을 가지며 복수의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함하며, 흡입 구멍은 제1 중합체 층의 영역에 걸쳐 불균일하게 분포되는 매트.
  3. 제2항에 있어서, 흡입 구멍의 각각은 상이한 구멍 모양을 갖는 매트.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 흡입 구멍의 각각은 비대칭 모양의 구멍인 매트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하인 매트.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 층은 유기 함량이 부직 층의 총 중량을 기준으로 0 중량%인 매트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 비팽창성(non-intumescent.)인 매트.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    대체로 서로 반대로 향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 팽창성 층을 추가로 포함하며, 팽창성 층의 제1 주표면은 부직 층의 제2 주표면에 부착되는 매트.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 층은 팽창성 재료를 추가로 포함하는 부직 팽창성 층인 매트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 중합체 층은 평균 두께가 최대 25 마이크로미터인 매트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 중합체 층은 열가소성인 중합체를 포함하는 매트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 층이 제1 중합체 층과의 사이에 있도록 부착되는 제2 중합체 층 - 상기 제2 중합체 층은 이를 관통하여 형성된 적어도 하나의 진공-형성된 흡입 구멍을 포함함 - 을 추가로 포함하는 매트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 매트는 파손이 없이 7.5 ㎝ 직경의 막대 주위로 감기게 할 만큼 충분히 가요성인 매트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 매트를 사용하여 케이싱 내에 장착된 오염 제어 요소를 포함하는 오염 제어 장치.
  15. 이중 벽 배기 구성요소와 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 매트 - 상기 매트는 이중 벽 배기 구성요소의 벽들 사이의 간극에 위치됨 - 를 포함하는 배기 시스템.
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