公害防止デバイス及び縁部が融着した無機繊維シート材料
公害防止デバイスで使用するための無機繊維の据付・断熱シート材料であって、無機繊維シート材料の少なくとも１つの縁部が、１つに融着された２本以上の繊維の少なくとも１つの群を有するシート材料。そのようなシート材料を含む公害防止デバイス。公害防止デバイスで使用するのに適した無機繊維材料含有シートから、少なくとも１つの断片を切断する方法。繊維性シート材料は、切断縁が１つに融着された２本以上の繊維の少なくとも１つの群を有するように切断される。レーザービームを使用して、無機繊維シート材料から所望の断片を切断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公害防止デバイスに関するが、特に、かかるデバイスで使用される無機繊維の据付・断熱シート材料に関し、より詳細には、無機繊維シート材料の少なくとも１つの縁部が、１つに融着された２本以上の繊維の少なくとも１つの群を有する、据付・断熱シート材料に関する。本発明は、また、かかるシート材料を含む公害防止デバイス、並びにかかるシート材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公害防止デバイスは、自動車において大気汚染を抑制するために使用される。かかるデバイスは、触媒コンバータと、ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップとを含む。これらのデバイスは、公害防止要素を含む。例えば、触媒コンバータは、通常、触媒を担持するセラミック又は金属モノリシック構造を含む。触媒は、大気汚染を抑制するために、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、窒素酸化物を還元する。加えて、ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップは、典型的に、通常は多孔質結晶性セラミック材料でできた、ハニカム状モノリシック構造の形態をしたウォールフローフィルタを含む。これらの各デバイスは、公害防止要素を保持する又は据え付ける、金属ハウジング（通常はステンレス鋼）を有する。
【０００３】
このような公害防止要素は、通常、壊れやすく、振動若しくは衝撃損傷及び破損を起こしやすい。損傷力は、エンジン組立時の手荒な取扱い若しくは落下、エンジンの振動、又は悪路走行に起因する場合がある。このような公害防止要素は、また、通常、ロードスプレー（road spray）との接触によるような、高温衝撃に起因した損傷にさらされている。公害防止要素、特にセラミックモノリシック型の公害防止要素を保護するために、また排出ガスが公害防止要素とそれを取り囲むハウジングとの間を通る（それによって触媒又はフィルタを迂回する）のを防ぐために、公害防止要素とハウジングとの間に据付マットが配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一部の据付マット及び断熱要素（例えば、エンドコーン断熱材）には、主に、無機又は有機結合剤や充填剤などを有する無機繊維が含まれる。そのような据付マットは、一般に、金属刃を使用して、より大きな無機繊維材料シートからダイカットされる。
【０００５】
本発明は、そのような従来の据付マット及び断熱要素を改良する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
切断刃若しくはその他のデバイスを使用して無機繊維含有シート材料から据付マット又は断熱要素（例えば、エンドコーン断熱材）を機械的に切り取ると、無機繊維が、実際に切断されるのではなく、断裂／破断される結果となることがわかっている。繊維が断裂するので、機械的な切断作業の結果、相当な量の繊維ダストが生じる。また同様に、結合剤及び／又は充填剤物質からのダストも発生するおそれがある。そのようなダストは、切り離されたマット及び断熱材中に残る。後でシート材料の断片（例えば、据付マット又はエンドコーン断熱材）が公害防止デバイスに組み込まれるときに、シート材料からダストが抜け出て、これらの材料を取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題を引き起こすおそれがある。本発明は、かかる無機繊維シート材料（例えば、据付マット、エンドコーン断熱材）から抜け出るダストの量、特に、公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときのダストの量を低減することを目的とする。
【０００７】
本発明によれば、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断できる、公害防止要素を公害防止デバイス内に据え付けるためのマットが提供される。無機繊維材料シートは、不織布であってよい。レーザービームは、各切断縁において２本以上の繊維の群を１つに融着させる。それは、さらに、他の繊維と融着しない繊維の少なくとも一部分の切断端を、拡大した又はキノコ形の端部にする。融着した繊維群及びキノコ形の繊維端は、据付マットの（１つ又は複数の）切断縁を少なくとも部分的にシールする働きをする。ゆえに、その後の公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときに、閉じ込められたダストが据付マットから出ていく量が低減される。したがって、そのようなマットを取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題が軽減されると考えられている。
【０００８】
本発明の一態様では、ハウジングと、ハウジング内に配置された公害防止要素と、ハウジングの少なくとも一部分と公害防止要素の一部分との間の隙間に配置された据付マットとを含む、公害防止デバイスが提供される。据付マットは、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定される。
【０００９】
本発明の他の態様では、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止要素を据え付けるためのマットが提供される。
【００１０】
本発明のさらなる態様によれば、無機繊維材料シートから、公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断するための方法が提供される。該方法は、レーザー装置を提供することと、無機繊維材料シートを提供することと、レーザー装置を操作してレーザービームを発生させることと、無機繊維材料シートにレーザービームを適用して、シートから公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断することとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によれば、公害防止デバイス１０で使用するための据付マット３０が提供され（図１参照）、据付マット３０は、繊維材料シート３２からレーザービーム４０によって切断される（図２参照）。繊維を断裂することによって繊維を切断する機械刃による切断作業とは対照的に、レーザービームによる切断作業は、溶融プロセスによって繊維を分断する。その結果、機械刃による切断作業に比べて、レーザービームによる切断作業の間に生じる繊維ダストが少なくなる。以下でより詳細に議論するように、レーザービーム４０は、また、マット３０の各切断縁３０ａにおける２本以上の繊維の群を１つに融着させる。それは、さらに、他の繊維と融着しない繊維の少なくとも一部分の切断端を、拡大した又はキノコ形の端部にする。融着した繊維群及びキノコ形の繊維端は、据付マット３０の各切断縁３０ａを少なくとも部分的にシールする働きをする。ゆえに、その後の公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときに、閉じ込められたダストが据付マット３０から出ていく量が低減される。したがって、そのようなマット材料を取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題が軽減されると考えられている。
【００１２】
本発明のマット３０を組み込むことのできる公害防止デバイスの一例が図１に示されているが、デバイスは、触媒コンバータ１０を含む。触媒コンバータ１０は、公害防止デバイスにおける公害防止要素を画定する、触媒コンバータ要素２０を取り囲むハウジング１１を含む。ハウジング１１は、排出ガスがそれらを通じて触媒コンバータ１０に流入出する、入口１２及び出口１３を有する。ハウジング１１は、缶（can）又はケーシングとも呼ばれ、当該技術分野において既知の好適な材料から作製することができる。例えば、ハウジング１１をステンレス鋼から作製することができる。
【００１３】
好適な触媒コンバータ要素２０は、モノリスとも呼ばれ、当該技術分野において既知であり、金属、セラミック、又は他の材料でできたものが含まれる。従来の手法に従って、１以上の触媒材料を触媒コンバータ要素２０上にコーティングすることができる。
【００１４】
大きな表面積を提供するために、触媒コンバータ要素は、一般に、非常に薄い壁を有する。薄壁は、触媒コンバータ要素２０を、壊れやすく、破損を起こしやすいものにするおそれがある。さらに、一部の実施形態では、触媒コンバータ要素２０は、ハウジング１１よりも約１桁小さい熱膨張係数を有することがある。このことは、特に、ハウジング１１が金属（通常はステンレス鋼）から形成され、要素２０がセラミックである場合に当てはまる。熱的特性の差は、触媒コンバータ要素２０を温度変化による損傷の危険にさらすおそれがある。ハウジング１１と要素２０との間に配置された据付マット３０は、道路の衝撃及び振動並びに／又は熱膨張差に起因した損傷から要素２０を保護するのに役立つ。据付マット３０は、また、排出ガスが要素２０と金属ハウジング１１との間を通過するのを防ぐのに役立つ。
【００１５】
１以上の据付マット３０が切断される繊維材料シート３２は、材料３２の総質量に基づいて約８５質量％〜１００質量％の無機繊維と、材料３２の総質量に基づいて約０質量％〜約１５質量％の結合剤とを含んでいてよい。無機繊維材料シート３２は、不織布であってよい。繊維は、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択されてよい。繊維は、長さ約２ｍｍ〜約１５０ｍｍであってよい。結合剤は、供給される場合、有機結合剤、無機結合剤、及びこれらの混合物からなる群から選択されてよい。好適な有機結合剤としては、水性ポリマーエマルション、溶媒ベースのポリマー溶液、及びポリマー若しくはポリマー樹脂（１００％固体）が挙げられる。水性ポリマーエマルションは、ラテックス形態の有機結合剤ポリマー及びエラストマー、例えば、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンラテックス、ブタジエンアクリロニトリルラテックス、エチレンビニルアセテートラテックス、並びにアクリレート及びメタクリレートポリマー及びコポリマーのラテックスである。ポリマー及びポリマー樹脂としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、及び他のエラストマーポリマー樹脂が挙げられる。アクリルラテックス及びポリビニルアセテート有機結合剤が好ましい場合がある。無機結合剤としては、ベントナイト、コロイダルシリカ、及びこれらの混合物などの粘土物質を挙げることができる。結合剤は、繊維材料３２の外表面上に噴霧してもよく、繊維材料３２の厚さ全体にわたって組み込んでもよい。
【００１６】
また、繊維材料３２をステッチボンド又はニードルパンチすることができることも企図される。ステッチボンド又はニードルパンチされたマット３０は、結合剤を有しても有していなくてもよい。
【００１７】
繊維材料３２は、厚さ約２ｍｍ〜２５ｍｍ、質量／面積約２００ｇ／ｍ2〜約４０００ｇ／ｍ2であってよい。レーザービームによって切断できる無機繊維据付マット材料の例は、米国特許第４，９２９，４２９号、同第５，２５０，２６９号、同第５，２９０，５２２号、及び同第５，３８０，５８０号、米国特許出願公開第２００４／００５７８７９号、並びに国際公開特許ＷＯ０３／０３１３６８Ａ２に開示されており、これらの開示を本明細書に参考として組み込む。繊維材料３２に膨張性材料がほとんど又は全く含まれないことが好ましい。
【００１８】
従来のレーザービーム発生装置４０ａ（図２参照）を使用して、繊維材料を切断するレーザービーム４０を発生させることができる。そのような装置の１つが、ウィスコンシン州サマセット（Somerset）所在のプレコ・レーザー・システムズ社（Preco Laser Systems, LLC）から市販されている「プレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）」である。繊維材料３２は、約２５４ｃｍ／分〜約１２７０ｃｍ／分の速度で切断することができる。例えば、厚さ約７．５ｍｍのマットを、約５０８ｃｍ／分〜約６３５ｃｍ／分の速度で切断することができる。レーザービーム発生装置は、パワーレベル、すなわちビーム出力パワーレベル約２７０Ｗ〜約５００Ｗでレーザービームを発生するように操作することができる。当業者には明らかなように、切断速度及びパワーレベルは、繊維材料の構成、質量／面積、及び厚さによって異なる。
【実施例】
【００１９】
３Ｍ（商標）インテラム（Interam）（商標）非膨張性マット・マウント・シリーズ１５００ＨＴ（Non-Intumescent Mat Mount Series 1500 HT）を含む繊維材料シートを、前述のプレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）レーザービーム発生装置４０ａを使用して切断した。約９９質量％の多結晶質セラミック繊維と、１質量％の有機結合剤とから構成される繊維材料は、厚さ約７．５ミリインチ、質量／面積約１２３０ｇ／ｍ2であった。有機結合剤は、乾燥アクリルラテックス外側コーティング、すなわち、各主要外表面上に噴霧された結合剤を含んでいた。第１の切断作業の間に、機械刃を使用して繊維材料シートから断片を切断した。図３Ａ〜３Ｃは、それぞれ倍率Ｘ３５、Ｘ７０、及びＸ１００で撮影された、刃で切断された繊維材料断片の縁部を示す顕微鏡写真である。
【００２０】
第２及び第３の切断作業の間に、前述のプレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）レーザービーム発生装置４０ａを用いて発生されたレーザービームを使用して、繊維材料シートから他の断片を切断した。第２の切断作業の間、繊維材料を、パワーレベル約２７０Ｗにおいて速度約５０８ｃｍ／分で切断した。第３の切断作業の間、繊維材料を、パワーレベル約５００Ｗにおいて速度約６３５ｃｍ／分で切断した。図４Ａ〜４Ｄは、それぞれ倍率Ｘ２５、Ｘ１００、Ｘ１００、及びＸ４５０で撮影された、第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料断片の縁部を示す顕微鏡写真である。
【００２１】
図４Ａ〜４Ｄからわかるように、繊維材料断片のレーザー切断縁は、レーザービームによる切断作業の結果１つに融着された２本以上の繊維の複数の群Ｇを含んでいた。繊維材料断片のレーザー切断縁は、他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する複数の繊維Ｆをさらに含んでいた。融着繊維群及びキノコ形の繊維端は、レーザーで切断された繊維材料断片の（１つ又は複数の）切断縁を少なくとも部分的にシールして、その後の取扱いの間に繊維材料断片から出ていくダストの量を低減する働きをする。
【００２２】
繊維損失試験
第１及び第２の切断作業の間に切断された繊維材料シートの断片から採取した試料に、繊維損失試験を実施した。特に、第１の切断作業の間に刃によって切断された繊維材料シートの断片から６つの試料を採取した。繊維材料シートの同一の断片からさらに６つの試料を採取し、これらの試料は、試験前にそれらの切断縁に沿って軽く吸引処理して、結合していない繊維を除去した。第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料シートの断片から６つの試料を採取した。
【００２３】
繊維損失試験は、セラミック繊維材料が衝撃を受けることによって失われる繊維の量を質量で測定するために使用される。試験設備は、固定された垂直フレームを有し、固定フレームは、最上部で、固定フレームとほぼ同一の寸法を有する第２のフレームに、ヒンジによって連結される。第２のフレームを底部で外側に動かして、最上部のところで、固定フレームと第２のフレームとによって画定される、ある角度を成すようにする。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの繊維材料の試験試料を秤量し、次いで第２のフレームの底部に取り付けられた据付プレート上にクランプ固定する。据付プレートは、マット及びプレートが第２のフレームの周縁部を越えて延びないように、第２のフレームの底部と同じ高さにある。試験を実施するには、第２のフレームを、固定フレームと３０度の角度を成すように持ち上げ、第２のフレームを放して固定フレームに衝突させる。プレートがフレームに衝突する衝撃により、緩く保持された繊維は試料から離れ落ちる。試料を取り外して秤量し、試験結果を次のように質量喪失パーセントで報告する：
［（風袋を引いた質量−フレーム衝突後の質量）／（風袋を引いた質量）］×１００＝繊維損失パーセント
「風袋を引いた質量」は、第２のフレームの据付プレート上にクランプ固定される前の試料の質量である。
【００２４】
第１の切断作業の間に刃によって切断された繊維材料シートの断片から採取した、切断縁が吸引処理されていない６つの試料は、平均質量喪失パーセントが約０．０７４％であった。刃切断縁が吸引処理されたさらなる６つの試料は、平均質量喪失パーセントが約０．０６７％であった。第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料シートの断片から採取した６つの試料は、平均質量喪失パーセントが０．０４０％であった。したがって、レーザーで切断された試料は、切断縁を吸引処理された試料を含め、機械刃で切断された試料に比べてダスト損失がはるかに少なかった。このデータに基づき、レーザーで切断された据付マットは、刃で切断された据付マットに比べて、公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときのダスト損失量が少ないと考えられている。
【００２５】
加速低温浸食試験
第１、第２、及び第３の切断作業の間に切断された繊維材料シートの断片から採取した試料に、加速低温浸食試験を実施した。
【００２６】
低温浸食試験は、触媒コンバータにおける典型的な実際の条件よりも過酷な条件下で実施される加速試験である。それは、繊維マット据付材料の耐浸食性に関する比較データをもたらす。約２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍの試験試料を、測定し、秤量し、スペーサを用いて２枚の高温インコネル６０１（Inconel 601）鋼板間に据え付けて、試験アセンブリを形成する。実施例における試料を試験するための据付密度は、０．２８±０．００５ｇ／ｃｃである。試験アセンブリを８００℃で１時間加熱し、室温まで冷却する。次いで、冷却された試験アセンブリを、毎分２０サイクルでマットの露出縁部の上を前後に振動運動するエアジェットの正面３．８ｍｍのところに位置決めする。エアジェットは、毎秒３０５メートルの速度でマットの縁部に衝突する。技術者自身の材料損失観測結果に基づいて技術者によって推定された、０．２グラムの材料が失われた後、又は２４時間後のいずれか早い方で、この試験を中断する。質量喪失を試験時間で除して浸食速度を決定し、グラム／時間（ｇ／ｈｒ）で報告する。
【００２７】
第１、第２、及び第３の切断作業の間に切断された各繊維材料断片から採取した３つの試料を、低温浸食について評価した。繊維材料断片は、それぞれ直径１０４．８ｍｍのディスク形状であった。各試料の円弧形の切断縁、すなわち刃切断縁又はレーザー切断縁が空気衝突にさらされる縁部となるように、ディスク断片から試料を切断した。刃で切断された試料の平均浸食速度は、０．０００８ｇ／ｈｒであった。第２の切断作業の間にレーザーで切断された試料の平均浸食速度は、０．０００３ｇ／ｈｒであり、第３の切断作業の間にレーザーで切断された試料の平均浸食速度は、０．０００１ｇ／ｈｒであった。したがって、レーザーで切断された試料は、機械刃で切断された試料に比べて１時間当たりの繊維損失がはるかに少なかった。
【００２８】
無機繊維材料シートから切断された、又は別の方法で分離された、ただしレーザービームによっては切断されていない、マットの１以上の縁部が、２本以上の繊維の１以上の群を１つに融着させ、さらに他の繊維と融着していない複数の繊維上にキノコ形の端部を形成してマットの（１つ若しくは複数の）縁部を少なくとも部分的にシールするように、オーブンの熱に曝露された、又はトーチからのような炎に曝露された１以上の縁部をもつことができることが企図される。無機繊維材料シートは、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。
【００２９】
また、公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間に配置されるように適合されたエンドコーン断熱マットが、少なくとも１つのレーザー切断縁又は熱に曝露された縁部を有する無機繊維材料断片を含むことができることも企図される。そのような断片を、公害防止要素据付マットを無機繊維材料シートから切断するのと同じ方式で、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断することができる。無機繊維材料は、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。ただし、断熱マットを公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間の形状、例えば円錐状に形成できるように、レーザーで切断されるエンドコーン断熱マットの形状は、据付マットの形状とは異なるものであってもよい。
【００３０】
さらに、少なくとも１つのレーザー切断縁又は熱に曝露された縁部を有する無機繊維材料断片によって、防火マットを画定できることも企図される。無機繊維材料は、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。そのような防火マットは、公害防止要素据付マットが無機繊維材料シートから切断されるのと同じ方式で、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断することができる。レーザーで切断された防火マットをパイプや導管の周りに巻き付けて、パイプや導管を熱及び火から隔離することができる。
【００３１】
本発明の特定の諸実施形態を図示し、記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には自明である。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】分解された関係で示される、本発明に従って切断されたマットを含む触媒コンバータの斜視図である。
【図２】繊維材料シートから１以上の公害防止要素据付マットを分離するように該繊維材料シートを切断するために本発明に従って使用される、レーザービーム発生装置の模式図である。
【図３Ａ】倍率Ｘ３５で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図３Ｂ】倍率Ｘ７０で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図３Ｃ】倍率Ｘ１００で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ａ】倍率Ｘ２５で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】倍率Ｘ１００で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】倍率Ｘ１００で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｄ】倍率Ｘ４５０で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、公害防止デバイスに関するが、特に、かかるデバイスで使用される無機繊維の据付・断熱シート材料に関し、より詳細には、無機繊維シート材料の少なくとも１つの縁部が、１つに融着された２本以上の繊維の少なくとも１つの群を有する、据付・断熱シート材料に関する。本発明は、また、かかるシート材料を含む公害防止デバイス、並びにかかるシート材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公害防止デバイスは、自動車において大気汚染を抑制するために使用される。かかるデバイスは、触媒コンバータと、ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップとを含む。これらのデバイスは、公害防止要素を含む。例えば、触媒コンバータは、通常、触媒を担持するセラミック又は金属モノリシック構造を含む。触媒は、大気汚染を抑制するために、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、窒素酸化物を還元する。加えて、ディーゼル微粒子フィルタ又はトラップは、典型的に、通常は多孔質結晶性セラミック材料でできた、ハニカム状モノリシック構造の形態をしたウォールフローフィルタを含む。これらの各デバイスは、公害防止要素を保持する又は据え付ける、金属ハウジング（通常はステンレス鋼）を有する。
【０００３】
このような公害防止要素は、通常、壊れやすく、振動若しくは衝撃損傷及び破損を起こしやすい。損傷力は、エンジン組立時の手荒な取扱い若しくは落下、エンジンの振動、又は悪路走行に起因する場合がある。このような公害防止要素は、また、通常、ロードスプレー（road spray）との接触によるような、高温衝撃に起因した損傷にさらされている。公害防止要素、特にセラミックモノリシック型の公害防止要素を保護するために、また排出ガスが公害防止要素とそれを取り囲むハウジングとの間を通る（それによって触媒又はフィルタを迂回する）のを防ぐために、公害防止要素とハウジングとの間に据付マットが配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一部の据付マット及び断熱要素（例えば、エンドコーン断熱材）には、主に、無機又は有機結合剤や充填剤などを有する無機繊維が含まれる。そのような据付マットは、一般に、金属刃を使用して、より大きな無機繊維材料シートからダイカットされる。
【０００５】
本発明は、そのような従来の据付マット及び断熱要素を改良する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
切断刃若しくはその他のデバイスを使用して無機繊維含有シート材料から据付マット又は断熱要素（例えば、エンドコーン断熱材）を機械的に切り取ると、無機繊維が、実際に切断されるのではなく、断裂／破断される結果となることがわかっている。繊維が断裂するので、機械的な切断作業の結果、相当な量の繊維ダストが生じる。また同様に、結合剤及び／又は充填剤物質からのダストも発生するおそれがある。そのようなダストは、切り離されたマット及び断熱材中に残る。後でシート材料の断片（例えば、据付マット又はエンドコーン断熱材）が公害防止デバイスに組み込まれるときに、シート材料からダストが抜け出て、これらの材料を取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題を引き起こすおそれがある。本発明は、かかる無機繊維シート材料（例えば、据付マット、エンドコーン断熱材）から抜け出るダストの量、特に、公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときのダストの量を低減することを目的とする。
【０００７】
本発明によれば、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断できる、公害防止要素を公害防止デバイス内に据え付けるためのマットが提供される。無機繊維材料シートは、不織布であってよい。レーザービームは、各切断縁において２本以上の繊維の群を１つに融着させる。それは、さらに、他の繊維と融着しない繊維の少なくとも一部分の切断端を、拡大した又はキノコ形の端部にする。融着した繊維群及びキノコ形の繊維端は、据付マットの（１つ又は複数の）切断縁を少なくとも部分的にシールする働きをする。ゆえに、その後の公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときに、閉じ込められたダストが据付マットから出ていく量が低減される。したがって、そのようなマットを取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題が軽減されると考えられている。
【０００８】
本発明の一態様では、ハウジングと、ハウジング内に配置された公害防止要素と、ハウジングの少なくとも一部分と公害防止要素の一部分との間の隙間に配置された据付マットとを含む、公害防止デバイスが提供される。据付マットは、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定される。
【０００９】
本発明の他の態様では、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止要素を据え付けるためのマットが提供される。
【００１０】
本発明のさらなる態様によれば、無機繊維材料シートから、公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断するための方法が提供される。該方法は、レーザー装置を提供することと、無機繊維材料シートを提供することと、レーザー装置を操作してレーザービームを発生させることと、無機繊維材料シートにレーザービームを適用して、シートから公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断することとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によれば、公害防止デバイス１０で使用するための据付マット３０が提供され（図１参照）、据付マット３０は、繊維材料シート３２からレーザービーム４０によって切断される（図２参照）。繊維を断裂することによって繊維を切断する機械刃による切断作業とは対照的に、レーザービームによる切断作業は、溶融プロセスによって繊維を分断する。その結果、機械刃による切断作業に比べて、レーザービームによる切断作業の間に生じる繊維ダストが少なくなる。以下でより詳細に議論するように、レーザービーム４０は、また、マット３０の各切断縁３０ａにおける２本以上の繊維の群を１つに融着させる。それは、さらに、他の繊維と融着しない繊維の少なくとも一部分の切断端を、拡大した又はキノコ形の端部にする。融着した繊維群及びキノコ形の繊維端は、据付マット３０の各切断縁３０ａを少なくとも部分的にシールする働きをする。ゆえに、その後の公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときに、閉じ込められたダストが据付マット３０から出ていく量が低減される。したがって、そのようなマット材料を取り扱う作業者の掻痒／皮膚刺激の問題が軽減されると考えられている。
【００１２】
本発明のマット３０を組み込むことのできる公害防止デバイスの一例が図１に示されているが、デバイスは、触媒コンバータ１０を含む。触媒コンバータ１０は、公害防止デバイスにおける公害防止要素を画定する、触媒コンバータ要素２０を取り囲むハウジング１１を含む。ハウジング１１は、排出ガスがそれらを通じて触媒コンバータ１０に流入出する、入口１２及び出口１３を有する。ハウジング１１は、缶（can）又はケーシングとも呼ばれ、当該技術分野において既知の好適な材料から作製することができる。例えば、ハウジング１１をステンレス鋼から作製することができる。
【００１３】
好適な触媒コンバータ要素２０は、モノリスとも呼ばれ、当該技術分野において既知であり、金属、セラミック、又は他の材料でできたものが含まれる。従来の手法に従って、１以上の触媒材料を触媒コンバータ要素２０上にコーティングすることができる。
【００１４】
大きな表面積を提供するために、触媒コンバータ要素は、一般に、非常に薄い壁を有する。薄壁は、触媒コンバータ要素２０を、壊れやすく、破損を起こしやすいものにするおそれがある。さらに、一部の実施形態では、触媒コンバータ要素２０は、ハウジング１１よりも約１桁小さい熱膨張係数を有することがある。このことは、特に、ハウジング１１が金属（通常はステンレス鋼）から形成され、要素２０がセラミックである場合に当てはまる。熱的特性の差は、触媒コンバータ要素２０を温度変化による損傷の危険にさらすおそれがある。ハウジング１１と要素２０との間に配置された据付マット３０は、道路の衝撃及び振動並びに／又は熱膨張差に起因した損傷から要素２０を保護するのに役立つ。据付マット３０は、また、排出ガスが要素２０と金属ハウジング１１との間を通過するのを防ぐのに役立つ。
【００１５】
１以上の据付マット３０が切断される繊維材料シート３２は、材料３２の総質量に基づいて約８５質量％〜１００質量％の無機繊維と、材料３２の総質量に基づいて約０質量％〜約１５質量％の結合剤とを含んでいてよい。無機繊維材料シート３２は、不織布であってよい。繊維は、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択されてよい。繊維は、長さ約２ｍｍ〜約１５０ｍｍであってよい。結合剤は、供給される場合、有機結合剤、無機結合剤、及びこれらの混合物からなる群から選択されてよい。好適な有機結合剤としては、水性ポリマーエマルション、溶媒ベースのポリマー溶液、及びポリマー若しくはポリマー樹脂（１００％固体）が挙げられる。水性ポリマーエマルションは、ラテックス形態の有機結合剤ポリマー及びエラストマー、例えば、天然ゴムラテックス、スチレンブタジエンラテックス、ブタジエンアクリロニトリルラテックス、エチレンビニルアセテートラテックス、並びにアクリレート及びメタクリレートポリマー及びコポリマーのラテックスである。ポリマー及びポリマー樹脂としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、及び他のエラストマーポリマー樹脂が挙げられる。アクリルラテックス及びポリビニルアセテート有機結合剤が好ましい場合がある。無機結合剤としては、ベントナイト、コロイダルシリカ、及びこれらの混合物などの粘土物質を挙げることができる。結合剤は、繊維材料３２の外表面上に噴霧してもよく、繊維材料３２の厚さ全体にわたって組み込んでもよい。
【００１６】
また、繊維材料３２をステッチボンド又はニードルパンチすることができることも企図される。ステッチボンド又はニードルパンチされたマット３０は、結合剤を有しても有していなくてもよい。
【００１７】
繊維材料３２は、厚さ約２ｍｍ〜２５ｍｍ、質量／面積約２００ｇ／ｍ2〜約４０００ｇ／ｍ2であってよい。レーザービームによって切断できる無機繊維据付マット材料の例は、米国特許第４，９２９，４２９号、同第５，２５０，２６９号、同第５，２９０，５２２号、及び同第５，３８０，５８０号、米国特許出願公開第２００４／００５７８７９号、並びに国際公開特許ＷＯ０３／０３１３６８Ａ２に開示されており、これらの開示を本明細書に参考として組み込む。繊維材料３２に膨張性材料がほとんど又は全く含まれないことが好ましい。
【００１８】
従来のレーザービーム発生装置４０ａ（図２参照）を使用して、繊維材料を切断するレーザービーム４０を発生させることができる。そのような装置の１つが、ウィスコンシン州サマセット（Somerset）所在のプレコ・レーザー・システムズ社（Preco Laser Systems, LLC）から市販されている「プレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）」である。繊維材料３２は、約２５４ｃｍ／分〜約１２７０ｃｍ／分の速度で切断することができる。例えば、厚さ約７．５ｍｍのマットを、約５０８ｃｍ／分〜約６３５ｃｍ／分の速度で切断することができる。レーザービーム発生装置は、パワーレベル、すなわちビーム出力パワーレベル約２７０Ｗ〜約５００Ｗでレーザービームを発生するように操作することができる。当業者には明らかなように、切断速度及びパワーレベルは、繊維材料の構成、質量／面積、及び厚さによって異なる。
【実施例】
【００１９】
３Ｍ（商標）インテラム（Interam）（商標）非膨張性マット・マウント・シリーズ１５００ＨＴ（Non-Intumescent Mat Mount Series 1500 HT）を含む繊維材料シートを、前述のプレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）レーザービーム発生装置４０ａを使用して切断した。約９９質量％の多結晶質セラミック繊維と、１質量％の有機結合剤とから構成される繊維材料は、厚さ約７．５ミリインチ、質量／面積約１２３０ｇ／ｍ2であった。有機結合剤は、乾燥アクリルラテックス外側コーティング、すなわち、各主要外表面上に噴霧された結合剤を含んでいた。第１の切断作業の間に、機械刃を使用して繊維材料シートから断片を切断した。図３Ａ〜３Ｃは、それぞれ倍率Ｘ３５、Ｘ７０、及びＸ１００で撮影された、刃で切断された繊維材料断片の縁部を示す顕微鏡写真である。
【００２０】
第２及び第３の切断作業の間に、前述のプレコ・イーグル５００（Preco Eagle 500）レーザービーム発生装置４０ａを用いて発生されたレーザービームを使用して、繊維材料シートから他の断片を切断した。第２の切断作業の間、繊維材料を、パワーレベル約２７０Ｗにおいて速度約５０８ｃｍ／分で切断した。第３の切断作業の間、繊維材料を、パワーレベル約５００Ｗにおいて速度約６３５ｃｍ／分で切断した。図４Ａ〜４Ｄは、それぞれ倍率Ｘ２５、Ｘ１００、Ｘ１００、及びＸ４５０で撮影された、第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料断片の縁部を示す顕微鏡写真である。
【００２１】
図４Ａ〜４Ｄからわかるように、繊維材料断片のレーザー切断縁は、レーザービームによる切断作業の結果１つに融着された２本以上の繊維の複数の群Ｇを含んでいた。繊維材料断片のレーザー切断縁は、他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する複数の繊維Ｆをさらに含んでいた。融着繊維群及びキノコ形の繊維端は、レーザーで切断された繊維材料断片の（１つ又は複数の）切断縁を少なくとも部分的にシールして、その後の取扱いの間に繊維材料断片から出ていくダストの量を低減する働きをする。
【００２２】
繊維損失試験
第１及び第２の切断作業の間に切断された繊維材料シートの断片から採取した試料に、繊維損失試験を実施した。特に、第１の切断作業の間に刃によって切断された繊維材料シートの断片から６つの試料を採取した。繊維材料シートの同一の断片からさらに６つの試料を採取し、これらの試料は、試験前にそれらの切断縁に沿って軽く吸引処理して、結合していない繊維を除去した。第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料シートの断片から６つの試料を採取した。
【００２３】
繊維損失試験は、セラミック繊維材料が衝撃を受けることによって失われる繊維の量を質量で測定するために使用される。試験設備は、固定された垂直フレームを有し、固定フレームは、最上部で、固定フレームとほぼ同一の寸法を有する第２のフレームに、ヒンジによって連結される。第２のフレームを底部で外側に動かして、最上部のところで、固定フレームと第２のフレームとによって画定される、ある角度を成すようにする。１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさの繊維材料の試験試料を秤量し、次いで第２のフレームの底部に取り付けられた据付プレート上にクランプ固定する。据付プレートは、マット及びプレートが第２のフレームの周縁部を越えて延びないように、第２のフレームの底部と同じ高さにある。試験を実施するには、第２のフレームを、固定フレームと３０度の角度を成すように持ち上げ、第２のフレームを放して固定フレームに衝突させる。プレートがフレームに衝突する衝撃により、緩く保持された繊維は試料から離れ落ちる。試料を取り外して秤量し、試験結果を次のように質量喪失パーセントで報告する：
［（風袋を引いた質量−フレーム衝突後の質量）／（風袋を引いた質量）］×１００＝繊維損失パーセント
「風袋を引いた質量」は、第２のフレームの据付プレート上にクランプ固定される前の試料の質量である。
【００２４】
第１の切断作業の間に刃によって切断された繊維材料シートの断片から採取した、切断縁が吸引処理されていない６つの試料は、平均質量喪失パーセントが約０．０７４％であった。刃切断縁が吸引処理されたさらなる６つの試料は、平均質量喪失パーセントが約０．０６７％であった。第２の切断作業の間にレーザービームによって切断された繊維材料シートの断片から採取した６つの試料は、平均質量喪失パーセントが０．０４０％であった。したがって、レーザーで切断された試料は、切断縁を吸引処理された試料を含め、機械刃で切断された試料に比べてダスト損失がはるかに少なかった。このデータに基づき、レーザーで切断された据付マットは、刃で切断された据付マットに比べて、公害防止デバイス組立作業の間に取り扱われるときのダスト損失量が少ないと考えられている。
【００２５】
加速低温浸食試験
第１、第２、及び第３の切断作業の間に切断された繊維材料シートの断片から採取した試料に、加速低温浸食試験を実施した。
【００２６】
低温浸食試験は、触媒コンバータにおける典型的な実際の条件よりも過酷な条件下で実施される加速試験である。それは、繊維マット据付材料の耐浸食性に関する比較データをもたらす。約２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍの試験試料を、測定し、秤量し、スペーサを用いて２枚の高温インコネル６０１（Inconel 601）鋼板間に据え付けて、試験アセンブリを形成する。実施例における試料を試験するための据付密度は、０．２８±０．００５ｇ／ｃｃである。試験アセンブリを８００℃で１時間加熱し、室温まで冷却する。次いで、冷却された試験アセンブリを、毎分２０サイクルでマットの露出縁部の上を前後に振動運動するエアジェットの正面３．８ｍｍのところに位置決めする。エアジェットは、毎秒３０５メートルの速度でマットの縁部に衝突する。技術者自身の材料損失観測結果に基づいて技術者によって推定された、０．２グラムの材料が失われた後、又は２４時間後のいずれか早い方で、この試験を中断する。質量喪失を試験時間で除して浸食速度を決定し、グラム／時間（ｇ／ｈｒ）で報告する。
【００２７】
第１、第２、及び第３の切断作業の間に切断された各繊維材料断片から採取した３つの試料を、低温浸食について評価した。繊維材料断片は、それぞれ直径１０４．８ｍｍのディスク形状であった。各試料の円弧形の切断縁、すなわち刃切断縁又はレーザー切断縁が空気衝突にさらされる縁部となるように、ディスク断片から試料を切断した。刃で切断された試料の平均浸食速度は、０．０００８ｇ／ｈｒであった。第２の切断作業の間にレーザーで切断された試料の平均浸食速度は、０．０００３ｇ／ｈｒであり、第３の切断作業の間にレーザーで切断された試料の平均浸食速度は、０．０００１ｇ／ｈｒであった。したがって、レーザーで切断された試料は、機械刃で切断された試料に比べて１時間当たりの繊維損失がはるかに少なかった。
【００２８】
無機繊維材料シートから切断された、又は別の方法で分離された、ただしレーザービームによっては切断されていない、マットの１以上の縁部が、２本以上の繊維の１以上の群を１つに融着させ、さらに他の繊維と融着していない複数の繊維上にキノコ形の端部を形成してマットの（１つ若しくは複数の）縁部を少なくとも部分的にシールするように、オーブンの熱に曝露された、又はトーチからのような炎に曝露された１以上の縁部をもつことができることが企図される。無機繊維材料シートは、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。
【００２９】
また、公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間に配置されるように適合されたエンドコーン断熱マットが、少なくとも１つのレーザー切断縁又は熱に曝露された縁部を有する無機繊維材料断片を含むことができることも企図される。そのような断片を、公害防止要素据付マットを無機繊維材料シートから切断するのと同じ方式で、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断することができる。無機繊維材料は、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。ただし、断熱マットを公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間の形状、例えば円錐状に形成できるように、レーザーで切断されるエンドコーン断熱マットの形状は、据付マットの形状とは異なるものであってもよい。
【００３０】
さらに、少なくとも１つのレーザー切断縁又は熱に曝露された縁部を有する無機繊維材料断片によって、防火マットを画定できることも企図される。無機繊維材料は、据付マット３０がそれから切断される、前述の繊維材料シート３２と同一又は類似の材料を含んでよい。そのような防火マットは、公害防止要素据付マットが無機繊維材料シートから切断されるのと同じ方式で、無機繊維材料シートからレーザービームによって切断することができる。レーザーで切断された防火マットをパイプや導管の周りに巻き付けて、パイプや導管を熱及び火から隔離することができる。
【００３１】
本発明の特定の諸実施形態を図示し、記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には自明である。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】分解された関係で示される、本発明に従って切断されたマットを含む触媒コンバータの斜視図である。
【図２】繊維材料シートから１以上の公害防止要素据付マットを分離するように該繊維材料シートを切断するために本発明に従って使用される、レーザービーム発生装置の模式図である。
【図３Ａ】倍率Ｘ３５で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図３Ｂ】倍率Ｘ７０で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図３Ｃ】倍率Ｘ１００で撮影された、刃で切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ａ】倍率Ｘ２５で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】倍率Ｘ１００で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｃ】倍率Ｘ１００で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【図４Ｄ】倍率Ｘ４５０で撮影された、レーザービームで切断された繊維材料の縁部を示す顕微鏡写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された公害防止要素と、
前記ハウジングの少なくとも一部分と前記公害防止要素の一部分との間の隙間に配置され、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定された据付マット
とを含む、公害防止デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項３】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項４】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項５】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項４記載の公害防止デバイス。
【請求項６】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４記載の公害防止デバイス。
【請求項７】
２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項８】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項７記載のマット。
【請求項９】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項７記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１０】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項７記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１１】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項１０記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１２】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１０記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１３】
前記無機繊維材料断片が不織布無機繊維材料断片を含む、請求項７記載のマット。
【請求項１４】
無機繊維材料シートから、公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断するための方法であって、
レーザー装置を提供すること、
無機繊維材料シートを提供すること、
レーザー装置を操作してレーザービームを発生させること、及び
前記無機繊維材料シートに前記レーザービームを適用して、前記シートから公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断すること
を含む方法。
【請求項１５】
約５０８ｃｍ／分〜約６３５ｃｍ／分の速度で前記繊維材料を切断するように前記レーザービームを前記繊維材料に適用する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザービームが約２７０Ｗ〜約５００Ｗのパワーレベルで操作される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記繊維材料が約２ｍｍ〜約２５ｍｍの厚さを有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
約２５４ｃｍ／分〜約１２７０ｃｍ／分の速度で前記繊維材料を切断するように前記レーザービームを前記繊維材料に適用する、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記繊維材料が、この繊維材料の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記繊維材料断片が２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された、レーザーにより切断された縁部を有する、請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記レーザーにより切断された縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記無機繊維材料が無機繊維材料の不織布シートを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの外部エンドコーン部位と少なくとも１つの内部エンドコーン部位を有するハウジングと、
前記外部エンドコーン部位と内部エンドコーン部位の間に配置され、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定されたエンドコーン断熱マット
とを含む、公害防止デバイス。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２７】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２８】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２９】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項２８記載の公害防止デバイス。
【請求項３０】
前記結合剤が有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項２８記載の公害防止デバイス。
【請求項３１】
２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間に配置されるように適合されたエンドコーン断熱マット。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３３】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３４】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３５】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項３４記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３６】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３４記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３７】
前記無機繊維材料断片が不織無機繊維材料断片を含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された公害防止要素と、
前記ハウジングの少なくとも一部分と前記公害防止要素の一部分との間の隙間に配置され、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定された据付マット
とを含む、公害防止デバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項３】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項４】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項１記載の公害防止デバイス。
【請求項５】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項４記載の公害防止デバイス。
【請求項６】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項４記載の公害防止デバイス。
【請求項７】
２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項８】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項７記載のマット。
【請求項９】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項７記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１０】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項７記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１１】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項１０記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１２】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１０記載の公害防止要素を据え付けるためのマット。
【請求項１３】
前記無機繊維材料断片が不織布無機繊維材料断片を含む、請求項７記載のマット。
【請求項１４】
無機繊維材料シートから、公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断するための方法であって、
レーザー装置を提供すること、
無機繊維材料シートを提供すること、
レーザー装置を操作してレーザービームを発生させること、及び
前記無機繊維材料シートに前記レーザービームを適用して、前記シートから公害防止デバイスで使用するのに適した少なくとも１つの繊維材料断片を切断すること
を含む方法。
【請求項１５】
約５０８ｃｍ／分〜約６３５ｃｍ／分の速度で前記繊維材料を切断するように前記レーザービームを前記繊維材料に適用する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記レーザービームが約２７０Ｗ〜約５００Ｗのパワーレベルで操作される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記繊維材料が約２ｍｍ〜約２５ｍｍの厚さを有する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
約２５４ｃｍ／分〜約１２７０ｃｍ／分の速度で前記繊維材料を切断するように前記レーザービームを前記繊維材料に適用する、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記繊維材料が、この繊維材料の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記繊維材料断片が２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された、レーザーにより切断された縁部を有する、請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
前記レーザーにより切断された縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記無機繊維材料が無機繊維材料の不織布シートを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの外部エンドコーン部位と少なくとも１つの内部エンドコーン部位を有するハウジングと、
前記外部エンドコーン部位と内部エンドコーン部位の間に配置され、２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する、無機繊維材料断片によって画定されたエンドコーン断熱マット
とを含む、公害防止デバイス。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２７】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２８】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項２５記載の公害防止デバイス。
【請求項２９】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項２８記載の公害防止デバイス。
【請求項３０】
前記結合剤が有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項２８記載の公害防止デバイス。
【請求項３１】
２本以上の繊維の少なくとも１つの群が１つに融着された少なくとも１つの縁部を有する無機繊維材料断片を含む、公害防止デバイスハウジングの内側及び外側エンドコーン部分の間の隙間に配置されるように適合されたエンドコーン断熱マット。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの縁部がレーザーにより切断された縁部である、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３３】
前記繊維材料断片縁部が他の繊維と融着していない、キノコ形の端部を有する繊維をさらに含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３４】
前記繊維材料断片が、この繊維材料断片の総質量に基づいて、少なくとも約８５質量パーセントの繊維及び約１５質量パーセントまでの結合剤を含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３５】
前記繊維が、多結晶質繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、生体溶解性繊維、ガラス繊維、及びこれらのブレンドからなる群から選択される、請求項３４記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３６】
前記結合剤が、有機結合剤、無機結合剤及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項３４記載のエンドコーン断熱マット。
【請求項３７】
前記無機繊維材料断片が不織無機繊維材料断片を含む、請求項３１記載のエンドコーン断熱マット。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【公表番号】特表２００８−５２０９０４（Ｐ２００８−５２０９０４Ａ）
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４３０７０（Ｐ２００７−５４３０７０）
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３８４２９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５５１８８
【国際公開日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２５日（２００５．１０．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３８４２９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５５１８８
【国際公開日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
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