JP2015200323A - 管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品及びこれを含む汚染防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】道路の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気ガスが通過することを防ぐ
【解決手段】汚染防止装置１０は、円錐型の吸気口１２と出口端１３とを有する金属製ケーシング１１を備える。無機繊維を含み、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品又はマット３０により囲まれた、モノリシックな汚染防止要素２０が、ケーシング１１内に配置されている。取り付け物品３０は、ケーシング１１内のモノリシック要素２０をきつく、しかしながら弾力的に支持及び保持するように機能し、汚染防止要素２０とケーシング１１との間の空隙を封止し、それによって排気ガスが汚染防止要素２０を迂回することを、低減するか、最小化するか、又は好ましくは防止する。
【選択図】図１

Description

ガソリンエンジン用の触媒コンバータ等の汚染防止装置は、３０年間以上にわたり公知である。ここ数年間のディーゼル車に関するより厳格な規制によって、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣｓ）、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦｓ）及び選択的触媒還元装置（ＳＣＲｓ）を含む他の汚染防止装置の使用が急速に増加した。このような汚染防止装置は、典型的には、弾力的で可撓性のある取り付けマットによってケーシング内にしっかりと取り付けら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。ディーゼル酸化コンバータを含む触媒コンバータは、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。金属モノリスも知られているが、モノリシック構造体は典型的にはセラミックである。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、窒素酸化物を還元して、大気汚染を抑制する。ディーゼル酸化触媒は、すす粒子の可溶性有機成分及び存在する任意の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、ディーゼル排気に存在する小さなすす粒子が回収される。時々、排気ガスの温度がすす粒子の焼却温度を超えて上昇し、そのためすす粒子が燃焼される。このプロセスは「再生」と称されている。

選択的触媒還元装置は、構造及び機能において触媒コンバータと類似している（すなわち、ＮＯ_ｘを還元する）。気体又は液体還元剤（一般にアンモニア又は尿素）が選択的触媒還元装置モノリスに到達する前に、気体又は液体還元剤（一般にアンモニア又は尿素）が排気ガスに添加される。混合された気体は、ＮＯ_ｘ排出物とアンモニア又は尿素との間の反応を起こす。この反応は、ＮＯ_ｘ排出物を純粋な窒素及び酸素に変換する。

汚染防止装置内で使用されるモノリス、特にセラミック汚染防止モノリスは脆く、振動又は衝撃による損傷及び破損を受け易い。セラミック汚染防止モノリスは、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。このことは、汚染防止装置が加熱されるにつれて、ハウジングの内側周辺壁とモノリスの外側壁との間の間隙が増大することを意味する。金属製ハウジングがマットの断熱効果によって、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。このような熱周期は、汚染防止装置の耐用期間及び使用中に、毎日多数回にわたって生じ得る。

道路の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気ガスが通過することを防ぐ（それにより触媒を迂回する）ために、セラミックモノリスと金属製ハウジングとの間に取り付けマットが配置される。これらのマットは所望の温度範囲にわたってモノリスを定位置に保持するのに十分な圧力を付与するが、セラミックモノリスを損傷させる程の圧力は付与しない。既知の汚染防止取り付けマットとしては、無機（例えば、セラミック）繊維、並びに有機及び／又は無機結合剤からなる膨張性及び非膨張性シート材料が挙げられる。マットはモノリスの周囲に巻かれ、一般的には、モノリスの大きな外側周辺部の許容誤差にもかかわらず、気体迂回路に接して封止するために、舌部及び溝部構成を有する。セラミックモノリスを定置する又は挿入する及び金属ハウジング内に材料を取り付けるプロセスはキャニングと称され、膨張シート又はセラミックマットをモノリスの周りに巻き、巻かれたモノリスをハウジングの中に挿入するようなプロセスを包含する。

比較的低温の用途において（例えば、ディーゼル微粒子フィルタ）、典型的な有機成分含有量（９重量％以上）は、使用中に生じる結合剤の変化による低減したマット取り付け性能に繋がる場合があり、これは典型的には、マットの物理的特性にとって有害である（例えば、硬化又は弾力性の低減のため）。合計有機成分含有量の低減は、典型的にはマット取り付けのための性能増加を生じるが、マットの内部強度にとって有害であり、キャニングプロセス中のマット剪断に繋がり得る。

本開示は、第１端部及び相対する第２の端部、外側表面、少なくともその一部が湾曲している内側表面（いくつかの実施形態において、内側表面は少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、８５、９０、９５又は更に１００％湾曲している）、中央長手方向軸、及び中央長手方向軸に沿って均一な内部断面積を有する、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を記載し、取り付け物品は無機繊維を含む。

本明細書において記載するとき、管状の、連続的な取り付け物品への言及は、取り付け物品が連続的な管状の形状（例えば、円筒形管又は楕円形管の形状）を有することを示し、これは内部に汚染防止要素構造体（例えば、モノリシック構造体）を配置することができる、スリーブとして機能し得る。取り付け物品は、その外側主要表面にいずれかのスリット又は他の開口を有さないことが好ましい場合がある。本明細書で使用するとき、圧縮可能な取り付け物品への言及は、取り付け物品の壁部厚さが、１０００ｋＰａを超える圧縮力を適用することなく、その自由厚さの最大６０％（６０％を含む）まで圧縮することができることを示す。本明細書で使用するとき、弾力的な取り付け物品への言及は、取り付け物品の断面積が任意の方向に（例えば、長手方向、横方向及び／又は厚さ方向に）少なくとも２％、破断することなく変化し得ることを示す。本明細書で使用するとき、均一である、取り付け物品の中央長手方向軸に沿った内部断面積への言及は、中央長手方向軸から内側表面への、任意の半径方向の平坦な平面に沿った半径が、中央長手方向長さに沿って、この平面に沿った平均半径の２％以内である（いくつかの実施形態においては１．５％以内、又は更に１％以内）ことを示す。

いくつかの実施形態において、本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、実条件備品試験（以下で実施例１に記載される）の２５℃〜９００℃／５３０℃の３熱周期の後に少なくとも２０ｋＰａの弾性値を有する（いくつかの実施形態においては、少なくとも２５ｋＰａ、３０ｋＰａ、３５ｋＰａ、４０ｋＰａ、４５ｋＰａ、５０ｋＰａ、７５ｋＰａ、１００ｋＰａ以上であり、いくつかの実施形態において例えば、２０ｋＰａ〜１４００ｋＰａ又は５０ｋＰａ〜１４００ｋＰａの範囲である）。

本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は例えば、汚染防止装置内で有用である。代表的な汚染防止装置は、本明細書に記載する取り付け物品を使用してケーシング内に取り付けられる汚染防止要素（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的触媒還元要素）を含む。

従来的なシート状取り付けマットに対する、本明細書に記載される取り付け物品の実施形態の利点としては、シート状の取り付けマットを包み込む必要性を排除すること、及び任意によりマットをモノリシック汚染防止要素に接着することが挙げられる。別の利点はまた、シート状取り付けマットに典型的に見られる舌部及び溝部の継ぎ目の使用を回避することであり得る。このような継ぎ目は、取り付けマットによりモノリスに付与される不均一な圧力を生じ得る。このような不均一な圧力の領域は、排気ガスの振動により、マット浸食の開始点として働く場合がある。本明細書において記載される取り付け物品の実施形態の追加的な利点としては、典型的には最終的な形状へとダイカットされる、従来的なシート状取り付けマットの製造の間に廃棄若しくは消耗される取り付け材料の量を低減する又は排除することが挙げられる。すなわち、本明細書において記載される取り付け物品はよりネット形状である（すなわち、取り付け物品の最終形状を達成するために、取り付け材料のダイカット又は他のトリミングを必要としない）。

更に、本明細書に記載される取り付け物品の実施形態の利点としては、汚染防止要素の対応する外側外辺部（例えば、外部周辺部）よりも僅かに小さい取り付け物品の内側外辺部（例えば、内部周辺部）を作製すること、及び内側外辺部を、これが汚染防止要素の対応する外側外辺部の周囲に配置され得るように伸張することによって取り付け物品が汚染防止要素に固定され得ることが挙げられるが、これらに限定されない。一度取り付け物品が、汚染防止要素の周囲でこのように配置されると、取り付け物品はモノリス周囲で張力下に保持される。他の代表的な実施形態において、取り付け物品は、汚染防止要素の対応する外側周辺部よりも僅かに大きい内部周辺部を備えるように作製される場合があり、これは取り付け物品が、汚染防止要素上で緩く滑ることを可能にする。取り付け物品はその後、熱収縮性管又はフィルムにより、汚染防止要素の周囲で適所に圧縮される。張力又は圧縮により取り付け物品を適所に固定することにより、組み立て中にマットが滑ることなく、汚染防止装置の容易な組み立てが可能になる。

本明細書において記載される代表的な管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を有する、本明細書において記載される代表的な汚染防止装置の斜視図。 本明細書に記載される別の代表的な取り付け物品の部分断面図。

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。管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品又はマット３０により囲まれた、モノリシックな汚染防止要素２０が、ケーシング１１内に配置されている。取り付け物品３０は、ケーシング１１内のモノリシック要素２０をきつく、しかしながら弾力的に支持及び保持するように機能し、汚染防止要素２０とケーシング１１との間の空隙を封止し、それによって排気ガスが汚染防止要素２０を迂回することを、低減するか、最小化するか、又は好ましくは防止する。

本明細書に記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を含む物品及び汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ、ディーゼル微粒子フィルタ、又は選択的な触媒還元要素）において、典型的には汚染防止要素の外側表面は取り付け物品の内側表面と摩擦接触している。

本明細書で使用されるとき「繊維」は、少なくとも５マイクロメートルの長さ、及び少なくとも３：１のアスペクト比（すなわち、直径に対する長さ）を有する。

例示的な無機繊維として、様々な酸化物、例えばシリケート、アルミネート、アルミノ−シリカ化合物、ジルコン、生体溶解性組成物（例えば、ケイ酸カルシウムマグネシウム、及びケイ酸マグネシウム）、ガラス組成物（例えば、Ｓ−ガラス及びＥ−ガラス）、非晶質、結晶質、及び部分結晶質組成物、並びに鉱物繊維（玄武岩）、鉱物綿、並びに組み合わせ、加えて炭化物（例えば、炭化ケイ素及び炭化ケイ素）、窒化物（例えば、窒化ケイ素及び窒化ホウ素）、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。

いくつかの実施形態では、無機繊維は、軟化点を有し、無機繊維の総重量に基づいて、合計９５重量パーセント以下のＳｉＯ_２（存在する場合）及びＡｌ_２Ｏ_３（存在する場合）を含む、ガラス（すなわち、非晶質材料（すなわち、いかなる長周期結晶構造も持たない融解相及び／又は蒸気相から得た材料）を含み、ここでガラスは、ＡＳＴＭ Ｃ３３８−９３（２００８）（その開示が参照により本明細書に組み込まれる））により決定され、少なくとも４００℃である軟化点を有する。例示的なガラス繊維として、例えば、ケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維が挙げられる。

例示的なケイ酸アルミニウムマグネシウムガラス繊維には、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、及びそれらの混合物が挙げられる。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。

いくつかの実施形態において、無機繊維は耐火セラミック繊維を含む（例えば、アルミノケイ酸塩繊維（焼きなまし及び非晶質アルミノケイ酸塩繊維）、アルミナ繊維、シリカ繊維及び玄武岩繊維）を含む。耐火セラミック繊維の文脈における「耐火」とは、焼成カオリン粘土又はアルミナ及びシリカの混合物の溶融、ブローイング又は紡糸から生成される非晶質の人工無機材料を指す。他の酸化物、例えばジルコニア、チタニア、マグネシア、酸化鉄、酸化カルシウム、及びアルカリ類も存在してもよい。耐火性材料のＳｉＯ_２含量は２０重量パーセントを超え、Ａｌ_２Ｏ_３は２０重量％を超え、ＳｉＯ_２及びＡｌ_２Ｏ_３は、合計で少なくとも９５％の無機材料を含む。任意に、熱処理により、耐火セラミック繊維を部分的に又は完全に結晶化してもよい。例示的なアルミノケイ酸非晶質耐火セラミック繊維には、ブローン又は紡糸非晶質耐火セラミック繊維（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。

一部の実施形態では、無機繊維は、多結晶性セラミック繊維（例えば、Ｓａｆｆｉｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ（Ｃｈｅｌｓｅａ，ＭＩ）から商標名「ＳＡＦＦＩＬ」で、及びＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．，（Ｃｈｅｓａｐｅａｋｅ，ＶＡ）から商標名「ＭＡＦＴＥＣ」で市販されるものなど）を含む。

いくつかの実施形態では、無機繊維は、生体溶解性繊維（例えば、ケイ酸マグネシウム繊維又はケイ酸カルシウムマグネシウム繊維のうち少なくとも１つ）を含む。

本明細書で使用するとき、「生体溶解性無機繊維」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無機繊維を指す。生理学的媒質は、動物又は人間の肺などの気道内に典型的に見出される体液を指すが、これらに限定されない。例示的な生体溶解性無機繊維として、ケイ素、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物からなるもの（ケイ酸カルシウムマグネシウム繊維など）が挙げられる。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、及びケイ酸マグネシウムと呼ばれる。

生体溶解性繊維は、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」生体溶解性繊維は、例えば６０〜７０重量パーセントのＳｉＯ_２、２５〜３５重量パーセントのＣａＯ、４〜７重量パーセントのＭｇＯ、及び微量のＡ１_２Ｏ_３を含む。

本明細書で使用されるとき、用語「熱処理シリカ繊維」は、少なくとも９５重量パーセントのＳｉＯ_２を含む無機繊維を指し、この繊維は、少なくとも５分間の熱処理時間中に少なくとも４００℃の熱処理温度に暴露されている。

代表的な熱処理高シリカ含量繊維は、例えば、Ｈｉｔｃｏ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｇａｒｄｅｎａ，ＣＡ）から商標名「ＲＥＦＲＡＳＩＬ」で市販されている。例えば「ＲＥＦＲＡＳＩＬ Ｆ１００」繊維は、約９６〜約９９重量パーセントのＳｉＯ_２を含有する。

玄武岩繊維は、鉱物玄武岩から形成される。玄武岩は、ほとんどの国で見出すことができる硬く緻密な火山岩である。玄武岩を粉砕し、洗浄し、溶融し、白金−ロジウム押出ブッシングに供給して、連続フィラメントを形成する。繊維は鉱物に由来するため、繊維の組成物は変動し得るが、概して約４５〜約５５重量パーセントのＳｉＯ_２、約２〜約６重量パーセントのアルカリ、約０．５〜約２重量パーセントのＴｉＯ_２、約５〜約１４重量パーセントのＦｅＯ、約５〜約１２重量パーセントのＭｇＯ、少なくとも約１４重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、及び多くの場合、ほぼ約１０重量パーセントのＣａＯの組成物を有する。

いくつかの実施形態において、本明細書に記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は更に、取り付け物品の重量に基づいて、最大１０重量％（以上）の有機結合剤を更に含む。取り付け物品が汚染防止装置内で典型的に生じるような高温で使用されるとき、有機結合剤は、典型的には焼け落ちる。

本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、無機繊維を含有する水性スラリーを最初に調整し、透過性形成ダイ上で水性スラリーからなる形管状予備成形物を形成し、予備成形物を乾燥させて、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を生成することによって形成され得る。

一部の実施形態では、無機繊維はショットを含まないか、又は非常に少量（例えば、繊維の総重量に基づいて、１重量％未満）のショットを含有し、一方、別の実施形態では、ショット含有量は繊維の総重量に基づいて、５０重量％を超えてもよい。

任意により、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、非膨張性又は膨張性（すなわち、膨張性材料を含む（例えば、バーミキュライトを含む））であり得る。いくつかの実施形態では、取り付け物品が非膨張性である（すなわち、膨張性材料を含まない（例えば、バーミキュライトを含まない））ことが好ましい。本明細書で使用されるとき、「非膨張性」とは、同じ条件下で厚みに関して１０％未満の自由膨張を示す材料を指す。いくつかの非膨張性材料は、加熱されると、８パーセント未満、６パーセント未満、４パーセント未満、２パーセント未満、又は１パーセント未満で膨張する。

いくつかの実施形態において、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、取り付け物品の非膨張性又は膨張性外側主表面及び／又は取り付け物品の非膨張性又は膨張性内側主表面を有する。これは例えば、第１非膨張性又は膨張性予備成形物（perform）を真空成形し、続いて第２非膨張性又は膨張性予備成形物層（performlayer）を乾燥の前に第１予備成形物層（perform layer）上に真空成型することによって行われ得る。したがって、取り付け物品は、その外側表面を形成する一層及びその内側表面を形成する別の層を有し得る。これらの各層は、異なるか、又は同じであり得る。例えば、各層は、膨張性層又は非膨張性層であり得るが、両方とも膨張性又は非膨張性層であることはない。

例示的な膨張性材料としては、非膨張性バーミキュライト、ハイドロ黒雲母、米国特許第３，００１，５７１号（Ｈａｔｃｈ）に記載されているような水膨潤性合成テトラケイ酸フッ素系雲母、米国特許第４，５２１，３３３号（Ｇｒａｈａｍら）に記載されているようなアルカリ金属ケイ酸塩顆粒、膨張性グラファイト、又はその組み合わせが挙げられる。アルカリ金属ケイ酸塩粒剤は、商標名「ＥＸＰＡＮＴＲＯＬ ４ＢＷ」で、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から市販されている。膨張性グラファイトは、例えば、商標名「ＧＲＡＦＯＩＬ ＧＲＡＤＥ ３３８−５０」でＵＣＡＲ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から市販されている。非膨張性バーミキュライトは、例えば、Ｃｏｍｅｔａｌｓ Ｉｎｃ．（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から市販されている。用途によっては、膨張性材料は、非膨張性バーミキュライト、膨張性グラファイト又はそれらの組み合わせから選択される。バーミキュライトは、例えばニ水素リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化カリウム又は当該技術分野において既知の他の可溶性塩等の塩で処理されてよい。

膨張性層である、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、例えば、取り付け物品の重量に基づいて、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも２０重量％、少なくとも４０重量％又は少なくとも６０重量％の膨張性材料を含み得る。

任意により、マットの縁部は、乾燥又は縁部の耐浸食性を改善する他の方法の前にホウ酸及びコロイドシリカの溶液中に浸漬され得る（例えば、ＰＣＴ公開第ＷＯ２００８／１５６９４２号（２００８年１２月２４日公開を参照）。これらの開示は本明細書において参照として組み込まれる）。

任意により、本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、無機繊維、結合剤（有機及び／又は無機（及び／又はその前駆体））、塑性剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、ラテックス凝固剤、殺真菌剤、充填剤材料、無機結合剤、並びに有機繊維を更に含み得る。

典型的には、本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、３ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の平均厚さを有するが、これらの範囲外の厚さもまた使用され得る。

本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品の代表的な長さは、４ｃｍ〜４０ｃｍの範囲内である。本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品のいくつかの実施形態に関して、中央長手方向軸に沿った均一な内部断面積は、例えば、円形、楕円形、台形（湾曲した角を有する）、正方形（湾曲した角を有する）又は矩形（湾曲した角を有する）である。内部の円形の断面の代表的な直径は、２．５ｃｍ〜４０ｃｍの範囲である。

典型的には、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、４００ｇ／ｍ^２〜８５００ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有するが、この範囲外の坪量もまた有用であり得る。

典型的には、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、０．１ｇ／ｃｍ^３〜０．８ｇ／ｃｍ^３の範囲の形成時嵩密度を有するが、この範囲外の形成時嵩密度もまた有用であり得る。

いくつかの実施形態において、５００℃を超える加熱前の、形成時の、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、取り付け物品の総重量に基づいて、１０重量％以下（いくつかの実施形態において、９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．７５、０．５、０．２５、０．１又は更に０）の有機材料を含む。

いくつかの実施形態において、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は、高分子材料カバー（例えば、熱収縮性又は熱収縮フィルム、いくつかの場合においては管の形状）を含み、これは、取り付け物品の外側表面上に圧縮力を提供し、それによって汚染防止要素の周囲への物品の取り付けを確実にするために配置される。いくつかの実施形態において、高分子カバーは、その環状の縁部を含む取り付け物品全部を被覆する。

したがって、別の態様において、本開示は、物品の作製方法を提供し、方法は、本明細書において記載される管状の、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を用意する工程と、好ましくはモノリスが取り付け物品内に配置された後に、高分子フィルム（例えば、管の形状）を取り付け物品の外側表面上に適用する（すなわち、取り付け物品がモノリスの周囲に取り付けられる）工程とを含む。いくつかの実施形態において、高分子フィルムは熱収縮性高分子フィルムであり、本方法は熱収縮性高分子フィルムを加熱する工程を更に含み、それによってフィルムは取り付け物品の外側表面の周囲で収縮する。

図２を参照し、本明細書において記載される取り付け物品６０は、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品（例えば、環状の形状の取り付けマット）６１及び汚染防止要素（例えば、触媒コンバータ若しくはディーゼル微粒子フィルタモノリス、又は他の要素）６５上の高分子フィルム６３を含む。

取り付け物品は、拡張する円錐形の形状の楔又は他の好適な装置により、取り付け物品の内側表面を汚染防止要素上に延ばすことにより、汚染防止要素上に保持され得る。あるいは、取り付け物品は、圧縮により汚染防止要素上に保持される場合がある（例えば、取り付け物品の外側表面は、少なくとも一部が、熱収縮フィルム（例えば、管の形状）により、圧力下にあり得る）。例えば、本開示はまた、物品の作製方法を提供し、本方法は、
内側表面、内側第１周辺部及び内側幾何学形状を有する、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品を用意する工程と、
外側表面、外側周辺部及び外側幾何学形状を有する汚染防止要素を用意する工程であって、内側周辺部が外側周辺部よりも小さく、第１及び第２幾何学形状はほぼ同じである、工程と、
汚染防止要素の外側表面が取り付け物品の内側表面と摩擦接触するように、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品及び汚染防止要素の少なくとも一部分を、拡張する円錐形のアセンブリと組み合わせ、それによって、取り付け物品の内側表面を張力下に置くことにより及び／又は取り付け物品の外側表面を圧縮することにより、取り付け物品がモノリス上で適所に確実に保持される。

一実施形態において、汚染防止要素の対応する外側表面の周囲に配置されるために、取り付け物品の内側表面を十分に伸張することによって、取り付け物品は汚染防止要素上に保持される。汚染防止要素（例えば、コンバータ又はフィルタモノリス）の対応する外側周辺部よりも小さい内部周辺部を有する内側表面を有する管状取り付けマットでは、管状取り付けマットは周囲方向の張力下に置かれる場合があり（すなわち、伸張される）、それによって取り付けマットの内部周辺部が、汚染防止要素の外側周辺部の周囲に配置されることを可能にするために十分に増加する（図１参照）。管状取り付けマットの内部周辺部と同等か又はより小さい周辺部を一端に、かつ汚染防止要素の外側周辺部と少なくとも同等、及び好ましくはそれより大きい別の周辺部をその多端に有する、円錐形の拡張する楔を使用することにより、管状取り付けマットは、汚染防止要素上に伸張され得る。円錐形楔を、そのより大きな周辺端部が汚染防止要素の対応する端部に配置されるように位置付けることにより、管状マットは、汚染防止要素上に取り付けられ得る。次に、管状取り付けマットの開放端部の一方が、円錐形楔のより小さい周辺端部上に位置付けられ、その後管状マットが楔上で、そのより大きい周辺端部の方に、汚染防止要素上へと推進される。汚染防止要素の外部周辺部は、管状取り付けマットの内部周辺部よりも大きいため、管状取り付けマットが楔上で汚染防止要素上に推進される後に、管状マットの少なくとも内側周辺部は張力下に留まる。この張力により、管状マットは汚染防止要素に垂直力を付与し、これはマットと汚染防止要素との間の摩擦力を増加させて、マットを汚染防止要素上の適所に留まらせる。

取り付け物品がモノリス上への張力又は圧縮により保持される、このような実施形態の利点としては、取り付け物品がモノリスの表面上にきつく固定されることにより、組み立て中にマットが滑ることなく、汚染防止装置の容易なアセンブリを可能となることが挙げられる。熱収縮性フィルム（例えば、管の形状）による圧縮により保持される取り付け物品は、物品を封入し、処理及び組み立て中に繊維が空中に逃げることを防ぐ、追加的な利益を有する。

本明細書において記載される、管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品は例えば、汚染防止装置を取り付けるために使用され得る。いくつかの実施形態においては、本明細書において記載される管状の、連続的な、継ぎ目のない、圧縮可能で、弾力的な取り付け物品及び汚染防止要素、及び取り付け物品の内側表面に摩擦接触する外側表面を有する汚染防止要素である。汚染防止装置の金属ケーシングは、ステンレス鋼を含む、このような用途において当該技術分野において既知の材料から作製され得る。

代表的な汚染防止要素には、ガソリン汚染防止要素加えてディーゼル汚染防止要素が挙げられる。汚染防止要素は、触媒コンバータ若しくは微粒子フィルタ、又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取り付けら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。金属モノリスも時折使用されているが、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、これらの汚染物質の３つ全ては、いわゆる「三元コンバータ」内で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は、ディーゼル酸化触媒コンバータしか備え付けられていない。今日ではその使用がディーゼルエンジンのみに限定される、窒素酸化物を低減する触媒コンバータは、一般に別個の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、例えばＣｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ）又はＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，ＬＴＤ．（名古屋、日本）から市販されている菫青石から形成されたもの、又は、例えばＥｍｉｔｅｃ（Ｌｏｈｍａｒ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されている金属モノリスが挙げられる。

好適な選択的触媒低減要素は、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。菫青石から作製されている好適なディーゼル微粒子フィルタは、例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．及びＮＧＫ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。炭化ケイ素から形成されているディーゼル微粒子フィルタは、例えば、Ｉｂｉｄｅｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（日本）から市販されており、例えば２００２年２月１２日公開のＪＰ ２００２０４７０７０（Ａ）号に記載されている。

本発明の目的及び利点について以下の実施例によって更に説明するが、これらの実施例において記載した特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に限定するものと解釈されるべきではない。全ての部及び百分率は、別段の指定がない限り重量によるものである。

実条件備品試験（ＲＣＦＴ）
本試験は、触媒コンバータ等の汚染防止要素の実際の使用中に見出される実際の条件の代表的な条件下で、取り付け物品により付与される圧力の測定に使用された。

４４．４５ｍｍ×４４．４５ｍｍの寸法を有する取り付け物品のサンプルを、独立した加熱制御を有する加熱された５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍの２つの金属プラテン間に配置した。各プラテンを室温（約２５℃）から異なる温度プロファイルまで、徐々に加熱して、汚染防止装置内の金属製ハウジングとモノリスの温度をシミュレートした。加熱中、プラテン間の間隙は、温度と、典型的な触媒コンバータハウジング及びモノリスの熱膨張係数とから計算された値だけ増大した。モノリス側を表すプラテンの９００℃及び金属製ハウジング側を表すプラテンの５３０℃の、最大温度まで加熱した後（本明細書ではまた９００℃／５３０℃とも称する）、プラテンを徐々に冷却し、その間、間隙は温度及び熱膨張係数から計算された値だけ減少した。この熱循環は、３回行った。

材料は、当初、開始圧力約２００キロパスカル（ｋＰａ）に圧縮された。材料の取り付けにより付与される力が、Ｅｘｔｅｎｓｏｍｅｔｅｒ（商標名「ＳＩＮＴＥＣＨ ＩＤ」として、ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐａｒｋ，ＮＣ）から得られる）で、コンピュータ制御された負荷フレームを使用して測定された。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。サンプル及びプラテンを室温に冷却し、サイクルを通常更に２回繰り返して、圧力対温度の３プロットを有するグラフを生成した。３サイクルのそれぞれに関して、少なくとも５０ｋＰａの最小値が一般に取り付けマットに望ましいと考えられていた。特定の用途に応じて、より低い値も尚好適であり得る。

（実施例）
（実施例１）
２．７ｋｇの、焼きなまされたセラミック繊維（商標名「ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ」としてＴｈｅｒｍａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ）から得られる）が、１８９リットル（５０ガロン）の水にゆっくりと添加され、同時に４００回転／分で低剪断工業用ミキサーにより混合された。全ての繊維が分散されたとき、クランプは存在せず、２７３グラムのラテックス（商標名「ＡＩＲＦＬＥＸ ６００ ＢＰ」としてＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，Ｐａ）から得られた、５５重量％の固体を有する、エチレンビニルアクリレートターポリマーの水性乳化重合）が追加された。ラテックスの追加後、１３．６５グラムのポリマーブレンド（５０％固体；商標名「ＭＰ ９３０７Ｃ」でＭｉｄ Ｓｏｕｔｈ（Ｒｉｎｇｇｏｌｄ，ＬＡ）から得られる）が追加され、その後１７．３グラムの消泡剤（商標名「ＦＯＡＭＡＳＴＥＲ ＩＩＩ」により、Ｈｅｎｋｅｌ（Ｇｅｒｍａｎｙ）から得られる）が追加された。更に９４．６リットル（２５ガロン）の水がその後スラリーに追加された。

約３８リットル（１０ガロン）の上記のスラリーが、形成タンク内へとポンプ移送された。真空システムに取り付けられた形成ダイのスクリーン側を、均一に混合されたスラリーへと浸漬することによって、予備成形物が作製された。ダイは円筒形の形状であり、その全体表面にわたって１２ｍｍで均一に離間した３ｍｍ直径の孔を有する、プラスチック管上の５０メッシュ（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ開口部）スクリーンから形成された。１０ｃｍの形成長さ及び１１．８ｃｍの外径を有した。真空は２秒間実行され、その間にダイはスラリーに浸漬され、その間に予備成形物が形成された。その後、まだダイ上にあり真空を引いている間に、予備成形物は乾燥チャンバ内に置かれ、１分間にわたって、約１５０℃で、ヒートガンがこれをブローイングした。真空はその後中断され、予備成形物がダイから取り出された。これはその後、１５０℃で、およそ２時間にわたり、乾燥炉内に置かれた。

部品は、１０７９ｇ／ｍ^２の面積当たりの重量、９．２ｍｍの厚さ及び０．１２ｇ／ｃｍ^３の密度を有した。これは、ＲＣＦＴで、最大９００℃／５３０℃、高温側／低温側３周期で試験された。これは、３周期における全温度範囲にわたり、３０ｋＰａの最低圧力及び２４８ｋＰａの最大圧力を有した。

（実施例２）
第２の非膨張性シリンダーが、実施例１に記載されるように成形された。これは、約１１．８ｃｍの外径及び１５．２ｃｍ長さを有するセラミックモノリス上へと、これが両端から軸方向に等距離になるまで滑らせた。モノリスは、取り付け物品の内部直径よりも約２ｍｍ小さい直径を有した。

マットで包まれたモノリスよりも約５ｍｍ大きい内径及び取り付け物品の長さよりも約４０ｍｍ広い幅を有する熱収縮性ポリエチレンは、取り付け物品上で滑らせた。ヒートガンを使用し、フィルムは、これが取り付け物品上にきつく収縮するまで加熱され、取り付け物品をモノリスに対して圧縮させた。取り付け物品は、フィルムにより完全に封入された。円筒形の取り付け物品は、モノリス表面にきつく固定され、マットに包まれたモノリスが軸方向に６ｃｍの高さから卓上に落とされたときに、モノリスに対して動かなかった。

（実施例３）
６．４ｋｇのセラミック繊維（商標名「７０００Ｍ」でＵｎｉｆｒａｘ Ｃｏｒｐ．（Ｎｉａｇａｒａ Ｆａｌｌｓ，ＮＹ）から得られる）は、２１０リットル（５３．２ガロン）にゆっくりと追加される一方で、低剪断工業用ミキサーで約４００回転／分混合された。混合し続ける一方で、以下が順に追加された：１１４グラムのアルミン酸ナトリウム（３１．５重量％固体）、２４３６グラムのラテックス（４５．５重量％固体；商標名「ＲＨＯＰＬＥＸ ＨＡ−８」で、Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａａｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）から得られる）、３６グラムの消泡剤（商標名「ＦＯＡＭＡＳＴＥＲ ＩＩ」で、Ｈｅｎｋｅｌ（Ｇｅｒｍａｎｙ）、４４０グラムのアルミン酸サルフェート（５０重量％固体）。１０．３ｋｇの非膨張性バーミキュライト（Ｃｏｍｅｔａｌｓ Ｉｎｃ．から）がその後、スラリーに追加されて、更に１８９リットル（５０ガロン）の水が追加された。

約３８リットル（１０ガロン）の上記のスラリーが、形成タンクにポンプ移送され、実施例１に記載される予備成形物（perform）に形成されたが、ただし、これは１５０℃で約３時間にわたり乾燥炉内に保持された。

部品は、５１１１ｇ／ｍ^２の面積当たりの重量、１２．６ｍｍの厚さ及び０．４１ｇ／ｃｍ^３の密度を有した。これは、ＲＣＦＴで、最大９００℃／５３０℃、高温側／低温側３周期で試験された。これは、全温度範囲にわたり、４８ｋＰａの最低圧力及び１１１０ｋＰａの最大圧力を有した。

（実施例４）
第２の非膨張性シリンダーが、実施例３に記載されるように、成形された。その大きな端部上における１２．３ｃｍの外径、その小さな端部上における１１．５ｃｍの外径及び８．７ｃｍの長さを有するプラスチックアセンブリ円錐が、その大きな端部が、１２．３ｃｍ直径×１２．７ｃｍ長さのセラミックモノリスの上になるように配置された。膨張性シリンダーは、アセンブリ円錐の小さな端部上に配置された。両手を使用して、膨張性シリンダーは、円錐上で摺動し、これに張力をかけ、これが両端から軸方向に等距離になるまで、セラミックモノリス上で伸張させた。円筒形の取り付け物品は、モノリス表面にきつく固定され、マットに包まれたモノリスが軸方向に６ｃｍの高さから卓上に落とされたときに、モノリスに対して動かなかった。

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 (9)

1. 第１開放端部及び相対する第２開放端部を有する連続的な、継ぎ目のない管状の形状、
   任意の方向に少なくとも２％、破断することなく変化し得る断面積、
   １０００ｋＰａを超える圧縮力を採用することなく、最大６０％（６０％を含む）まで圧縮することができる壁部厚さ、
   外側表面、
   少なくともその一部が湾曲している内側表面、
   中央長手方向軸、
   及び該中央長手方向軸に沿って均一な内部断面積、
   を有する、取り付け物品であって、前記取り付け物品は無機繊維を含む、取り付け物品。
2. その外側表面を形成する一層と、その内側表面を形成する別の層とを含む、請求項１に記載の取り付け物品。
3. 各層が異なる、請求項２に記載の取り付け物品。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の取り付け物品と、前記取り付け物品の前記内側表面と摩擦接触する外側表面を有する汚染防止要素と、を備え、
   前記取り付け物品が伸長された状態にあり、前記取り付け物品の前記内側表面が張力下にある、物品。
5. 外側表面を有する汚染防止要素と、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の取り付け物品と、
   前記取り付け物品の前記外側表面を覆う収縮性高分子フィルムと、を備え、
   前記収縮性高分子フィルムは、前記取り付け物品の前記外側表面を圧力下におくと共に、前記取り付け物品の前記外側表面上に圧縮力を提供することで、前記取り付け物品の前記内側表面が前記汚染防止要素の前記外側表面に摩擦接触するように、収縮する、物品。
6. 前記フィルムが管の形状である、請求項５に記載の物品。
7. ケーシング内にある、請求項４〜６の何れか一項に記載の物品を含む、汚染防止装置。
8. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の取り付け物品を用意する工程と、
   汚染防止要素を前記取り付け物品内に配置する工程と、
   熱収縮性高分子フィルムを前記取り付け物品の前記外側表面上に適用する工程と、
   前記フィルムが前記取り付け物品の前記外側表面の周囲で収縮するように前記熱収縮性高分子フィルムを加熱する工程と、を含む、方法。
9. 内側周辺部を有する内側表面を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の取り付け物品を用意する工程と、
   外側周辺部を有する外側表面を有する汚染防止要素を用意する工程であって、前記取り付け物品の前記内側周辺部が、前記汚染防止要素の前記外側周辺部よりも小さい、該工程と、
   前記取り付け物品の前記内側表面が張力下にあり、前記汚染防止要素の前記外側表面が前記取り付け物品の前記内側表面と摩擦接触するように、円錐形の拡張する楔を使用して前記汚染防止要素の周囲の少なくとも一部に前記取り付け物品を配置する工程とを含む、方法。

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