(57)【要約】  多層マット、多層マットを含む汚染防止装置、および多層マットの製造方法が記載されている。多層マットは、２つの非膨張層（１１０、１３０）間に挟まれた膨張層（１２０）を含む。非膨張層（１１０、１３０）は、無機繊維を含有し、膨張層（１２０）より広い面積を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と前記第１の主面の反対の第２の主面とを有し、面積Ａ１を有する膨張層と、
前記膨張層の前記第１の主面に対向していて、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ２を有する第１の非膨張層と、
前記膨張層の前記第２の主面に対向していて、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ３を有する第２の非膨張層とを含み、
前記膨張層が、前記第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の前記面積の完全に内側に配置されている多層マット。
【請求項２】
面積Ａ２が、面積Ａ３に実質的に等しく、前記第１の非膨張層が、前記第２の非膨張層と位置合せされている、請求項１に記載の多層マット。
【請求項３】
前記第１の非膨張層が長さＬ２を有しており、前記第２の非膨張層が長さＬ２と実質的に等しい長さを有しており、前記第１の非膨張層が幅Ｗ２を有しており、前記第２の非膨張層が幅Ｗ２と実質的に等しい幅を有している、請求項１に記載の多層マット。
【請求項４】
第１の非膨張層が、前記マットの少なくとも一端に沿って前記第２の非膨張層と接触している、請求項１に記載の多層マット。
【請求項５】
前記膨張層が、互いに分離された少なくとも２つのセグメントに分割されている、請求項１に記載の多層マット。
【請求項６】
前記膨張層の厚さが、合計マット厚さの５〜２５パーセントである、請求項１に記載の多層マット。
【請求項７】
前記第１の非膨張層が、前記膨張層に対向する側に第１のトラフを有しており、前記膨張層が前記トラフに配置されている、請求項１に記載の多層マット。
【請求項８】
前記第２の非膨張層が、前記膨張層に対向する側に第２のトラフを有しており、前記第２のトラフが前記第１のトラフと位置合せされており、前記膨張層が前記第１および第２のトラフに配置されている、請求項７に記載の多層マット。
【請求項９】
多層マットの２層以上が、接着剤、ニードルボンディングまたはステッチングにより接合されている、請求項７に記載の多層マット。
【請求項１０】
前記膨張層の幅Ｗ１がＷ２より短く、前記膨張層の長さＬ１がＬ２に実質的に等しく、前記第２の非膨張層が、前記第１の非膨張層と前記多層マットの少なくとも一端に沿って接触している、請求項３に記載の多層マット。
【請求項１１】
前記第１の非膨張層と前記第２の非膨張層の両方がそれぞれ、前記膨張層に対向する平坦な表面を有している、請求項１に記載の多層マット。
【請求項１２】
前記多層マットの第１の端部がトングを有しており、前記多層マットの第２の端部が前記第１の端部を前記第２の端部に結合するためのグルーブを有している、請求項１に記載の多層マット。
【請求項１３】
外側金属筐体と、
汚染防止要素と、
前記汚染防止要素と前記外側金属筐体との間に配置された多層装着マットとを含み、
前記多層マットが、第１の主面と前記第１の主面の反対の第２の主面とを有し、面積Ａ１を有する膨張層と、
前記膨張層の前記第１の主面に対向していて、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ２を有する第１の非膨張層と、
前記膨張層の前記第２の主面に対向していて、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ３を有する第２の非膨張層とを含み、
前記膨張層が、前記第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の前記面積の完全に内側に配置されている汚染防止装置。
【請求項１４】
面積Ａ２が、面積Ａ３に実質的に等しく、前記第１の非膨張層が、前記第２の非膨張層と位置合せされている、請求項１３に記載の汚染防止装置。
【請求項１５】
前記第１の非膨張層が長さＬ２を有しており、前記第２の非膨張層が長さＬ２と実質的に等しい長さを有しており、前記第１の非膨張層が幅Ｗ２を有しており、前記第２の非膨張層が幅Ｗ２と実質的に等しい幅を有している、請求項１３に記載の汚染防止装置。
【請求項１６】
第１の非膨張層が、前記マットの少なくとも一端に沿って前記第２の非膨張層と接触しており、前記少なくとも一端が前記汚染防止装置のガス入口側に配置されている、請求項１３に記載の汚染防止装置。
【請求項１７】
前記膨張層が、互いに分離された少なくとも２つのセグメントに分割されている、請求項１３に記載の汚染防止装置。
【請求項１８】
前記汚染防止要素が、楕円形断面を有しており、前記膨張層のセグメントが、前記汚染防止要素の小さな曲率半径の部分にわたって配置されている、請求項１７に記載の汚染防止装置。
【請求項１９】
前記膨張層の幅Ｗ１がＷ２より短く、前記膨張層の長さＬ１がＬ２に実質的に等しく、前記第２の非膨張層が、前記第１の非膨張層と前記多層マットの少なくとも一端に沿って接触している、請求項１５に記載の汚染防止装置。
【請求項２０】
第１の主面と前記第１の主面の反対の第２の主面とを有し、面積Ａ１を有する膨張層を提供する工程と、
前記膨張層の前記第１の主面に対向していて、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ２を有する第１の非膨張層を配置する工程と、
前記膨張層の前記第２の主面に対向していて、第１の非膨張層と位置合せされており、無機繊維を含み、面積Ａ１より大きな面積Ａ３を有する第２の非膨張層を配置する工程と含み、
前記膨張層が、前記第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の前記面積の完全に内側に配置されている多層マットを製造する方法。
【請求項２１】
面積Ａ２が、面積Ａ３に実質的に等しく、前記第１の非膨張層が、前記第２の非膨張層と位置合せされている、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の非膨張層が長さＬ２を有しており、前記第２の非膨張層が長さＬ２と実質的に等しい長さを有しており、前記第１の非膨張層が幅Ｗ２を有しており、前記第２の非膨張層が幅Ｗ２と実質的に等しい幅を有している、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記製造には、成形して、前記膨張層に対向する側にトラフを有する第１の非膨張層を作製する工程が含まれる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記膨張層の厚さが、合計マット厚さの５〜２５パーセントである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記多層マットが、前記多層マットの少なくとも一端に沿って膨張材料を含まない、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記配置工程が、少なくとも２つのセグメントを有する膨張層を作製する工程と、前記セグメントを分離する工程とを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記膨張層の幅Ｗ１がＷ２より短く、前記膨張層の長さＬ１がＬ２に実質的に等しく、前記多層マットが前記多層マットの少なくとも一端に沿って膨張材料を含まない、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記多層マットを、汚染防止装置において装着マットとして用いるのに好適なサイズに切断する工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記切断工程により、汚染防止要素周囲を包んだ後に前記マットを結合するためのトングとグルーブ構造を有する端部を備えたマットが形成される、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
汚染防止装置内に汚染防止要素を装着するのに好適な多層マットが開示されている。
【背景技術】
【０００２】
汚染防止装置は、大気汚染を減少させるために自動車に用いられている。触媒コンバータおよびディーゼル微粒子フィルタまたはトラップの２種類の装置が現在広く用いられている。触媒コンバータは、一般に、モノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）構造の表面にコートされる１種類以上の触媒を含有している。金属モノリスが用いられているが、モノリシック構造は、一般的にセラミックである。触媒は、排気ガス中の一酸化炭素および炭化水素を酸化する、窒素酸化物を還元する。ディーゼル微粒子フィルタまたはトラップは、一般的に多孔性結晶セラミック材料から作成されたハニカムモノリシック構造を持つ壁フローフィルタの形態にある。これらの汚染防止装置の現在の最新の構造において、各種のモノリシック構造は金属筐体で囲まれている。
【０００３】
モノリスを道路の衝撃や振動から保護し、金属筐体とモノリスとの間の熱膨張の差を補償し、モノリスと金属筐体との間に排気ガスが流れるのを防ぐために、保護パッキング材料を、モノリスと金属筐体との間に配置するのが一般的である。保護パッキング材料を配置するプロセスは、「キャンニング」と呼ばれ、モノリスと金属筐体との間のギャップにペーストを注入したり、モノリス周囲をシート材料（例えば、装着マット）で包み、包まれたモノリスを筐体に挿入し、筐体をプレスして閉じ、筐体の側端に沿ってフランジを溶接するようなプロセスが含まれる。
【０００４】
一般的に、従来の保護パッキング材料を作成するのに用いられる組成物は、高温耐久性、良好な取扱い性、弾力性、可撓性および強度のような特性を与えるガラスまたは耐火セラミック繊維を含んでいる。膨張性材料もまた含まれ、保護パッキング材料の体積を高温で膨張させることができる。かかる膨張は、モノリスを使用中に適所に保持する補助となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
多層マット、多層マットを含む汚染防止装置、および多層マットの製造方法が提供される。より具体的には、多層マットは、２つの非膨張層間に挟まれた膨張層を含む。
【０００６】
一態様において、第１の主面と第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層と、膨張層の第１の主面に対向する第１の非膨張層と、膨張層の第２の主面に対向する第２の非膨張層との少なくとも３層を含む多層マットが提供される。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている。
【０００７】
他の態様において、多層マットを形成する方法が記載されている。第１の主面と、第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層が提供される。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、膨張層の第１の主面に対向するように配置されている。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、膨張層の第２の主面に対向するように配置されている。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている。
【０００８】
本発明のさらに他の態様において、外側金属筐体と、汚染防止要素と、汚染防止要素と外側金属筐体との間に配置された多層マットとを含む汚染防止装置が提供される。多層マットは、第１の主面と第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層と、膨張層の第１の主面に対向する第１の非膨張層と、膨張層の第２の主面に対向する第２の非膨張層との少なくとも３層を含んでいる。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている。
【０００９】
本明細書で用いる「１つ（ａ、ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」は、記載された要素の１つ以上を意味するために、「少なくとも１つ」は同じ意味で用いられる。
【００１０】
添付の図面に関連して本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明を鑑みることによって、本発明をより完全に理解できるであろう。
【００１１】
本発明は様々な修正および変形形態に訂正可能であるが、その特定例については、図面により例示されておりこれについて詳細に説明する。しかしながら、記載された特定の実施形態に本発明を限定するものではない。逆に、本発明の技術思想および範囲内に含まれる全ての修正、等価物および変形を含むものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
２つの非膨張層間に挟まれた膨張層を含む多層マットが提供される。各非膨張層の面積は、膨張層の面積より大きく、膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている。
【００１３】
より具体的には、第１の主面と第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層と、膨張層の第１の主面に対向する第１の非膨張層と、膨張層の第２の主面に対向する第２の非膨張層との少なくとも３層を含む多層マットが提供される。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。
【００１４】
多層マットのある実施形態において、第１の非膨張層の面積Ａ２は、第２の非膨張層の面積Ａ３に実質的に等しい。本明細書で用いる「実質的に等しい」とは、第２の測定と約１０パーセント未満の値異なる第１の測定のことを指す。ある実施形態において、第１の測定は、第２の測定と８パーセント未満、７パーセント未満、５パーセント未満、３パーセント未満、２パーセント未満または１パーセント未満異なる。
【００１５】
面積Ａ２が面積Ａ３に実質的に等しいある多層マットにおいて、第１の非膨張層は長さＬ２を有し、第２の非膨張層は長さＬ２に実質的に等しい長さを有する。さらに、第１の非膨張層は幅Ｗ２を有し、第２の非膨張層は幅Ｗ２に実質的に等しい幅を有している。
【００１６】
多層マットの多くの実施形態において、第１の非膨張層は第２の非膨張層と位置合せされている。しかしながら、複数ある層のうち１層は、多層マットが、汚染防止装置内の汚染防止要素周囲を効果的に包んでいる限りは、他の層に比べてややゆがんでいても構わない。
【００１７】
本明細書で用いる「幅」という用語は、層またはマットの面の２つの寸法の短い方のことを指す。逆に、「長さ」という用語は、層またはマットの面の２つの寸法の長い方のことを指す。幅と長さという用語は、両寸法が実質的に等しい場合には区別なく用いられる。幅と長さは、層またはマットの外側寸法のことを指す。
【００１８】
本明細書で用いる「面積」という用語は、層またはマットの外側寸法から計算される層またはマットの面積のことを指す（例えば、矩形マットについては、面積は幅で乗算した長さに等しい）。このように、トラフを含む層またはマットは、外側寸法が実質的に等しい場合には、トラフのない層またはマットと実質的に等しい面積を有する。
【００１９】
本明細書で用いる「トラフ」（ｔｒｏｕｇｈ）とは、表面の隣接部に比べて表面の一部が凹んだ層またはマットのことを指す。
【００２０】
本明細書で用いる「表面積」という用語は、層またはマットの外側寸法から計算された面積のことを指さない。表面積は、層またはマットの表面特性（すなわち、輪郭）が考慮されるものである。同じ外側寸法のマットまたは層は異なる表面積を有することができる。例えば、トラフを含むマットまたは層がある表面を有する場合、平坦な同じ外側寸法を有するマットまたは層よりも大きな表面積を有する。
【００２１】
多層マット１００の一実施形態の概略断面図を図１に示す。断面図は、多層マットの幅と平行である。多層マットは、無機繊維を含有する第１の非膨張層１１０、膨張層１２０、および無機繊維を含有する第２の非膨張層１３０の順番で構成された３層を含む。図１に示した多層マットの実施形態において、膨張層１２０は、第１の非膨張層１１０か、第２の非膨張層１３０のいずれかより幅が小さい。
【００２２】
図１には、３層のみの実装マットを示してあるが、追加の膨張層、追加の非膨張層、またはこれらの組み合わせが存在していてもよい。多層マットは、例えば、２層以上の隣接する膨張層、２層以上の隣接する非膨張層、または交互の非膨張および膨張層を有することができる。
【００２３】
多層マットのある具体例としては、非膨張／膨張／非膨張／膨張／非膨張、非膨張／非膨張／膨張／非膨張、非膨張／膨張／膨張／非膨張等で構成された層が挙げられるがこれらに限られるものではない。これらの例は全て、２つの非膨張層間に挟まれた膨張層を含む。これらの例は全て、非膨張外側層を含む。
【００２４】
本明細書で用いる「膨張性」とは、約８００℃〜約９００℃の温度まで加熱したときに厚さに少なくとも約１０パーセントの自由膨張を示す材料のことを指す。ある膨張材料は、これらの温度まで加熱したときに厚さが少なくとも１２パーセント、少なくとも１５パーセント、または少なくとも２０パーセント自由膨張する。膨張材料は、通常、少なくとも約４００℃または少なくとも約５００℃の温度で、少なくともある程度膨張する。自由膨張とは、加熱したときに材料が受けるＺ軸における制限のない膨張の量のことを指す。
【００２５】
本明細書で用いる「非膨張」とは、同じ条件下で、厚さに約１０パーセント未満の自由膨張を示す材料のことを指す。ある非膨張材料は、加熱したとき、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、または１パーセント未満膨張する。
【００２６】
図２Ａに、多層マット１５０の一実施形態の概略平面図を示す。第１の非膨張層１１０は、膨張層１２０の上に配置されている。多層マットを上から見たとき、第１の非膨張層１１０のみが見える。膨張層１２０は、第１の非膨張層１１０の幅Ｗ２より小さな幅Ｗ１を有している。膨張層１２０は、第１の非膨張層１１０の長さＬ２に実質的に等しい長さＬ１を有している。すなわち、この実施形態において、膨張層１２０は多層マット１５０の全長に沿って延在している。
【００２７】
第２の非膨張層（図示せず）は、図２Ａの第１の非膨張層１１０と位置合せされている。第２の非膨張層の面積、幅および長さは、第１の非膨張層１１０の対応の面積Ａ２、幅Ｗ２および長さＬ２に実質的に等しい。膨張層１２０の面積Ａ１は、第１の非膨張層１１０の面積Ａ２より小さく、第２の非膨張層の面積より小さい。このように、面積Ａ２は、面積Ａ１より広い。
【００２８】
図２Ａにおいて、膨張層１２０は、非膨張層１１０に対して配置されており、長さ方向における多層マット１５０の外側端部１５２および１５４の両方共膨張材料は含まない。圧縮下にある少なくともある多層マット１５０について、膨張層１２０の厚さは、第１の非膨張層１１０が、長さ方向において多層マット１５０の外側端部１５２および１５４の両方に沿って第２の非膨張層と接触できるように選択される。
【００２９】
図２Ｂは、膨張層１２０が非膨張層１１０に対して配置されて、長さ方向において多層マット１５５の外側端部１５７および１５９の両方でなく一方が膨張材料を含まない（例えば、端部１５９が膨張材料を含まず、端部１５７はそうではない）以外は、図２Ａと同様である。圧縮下にある少なくともある多層マット１５５について、膨張層１２０の厚さは、第１の非膨張層１１０が、多層マットの一の端部１５９に沿って第２の非膨張層（図示されていないが、第１の非膨張層と位置合せされている）と接触できるように選択される。膨張層の幅Ｗ１は、第１の非膨張層１１０の幅Ｗ２より小さく、第２の非膨張層の幅より小さい。同様に、膨張層の面積Ａ１は、第１の非膨張層の面積Ａ２より小さく、第２の非膨張層の面積より小さい。このように、面積Ａ２は、面積Ａ１より広い。
【００３０】
図３Ａに、膨張層が２つ以上のセグメントへと分割された多層マット１６０の他の実施形態の概略平面図を示す。この多層マット１６０において、膨張層は、互いに分離された少なくとも２つのセグメント１２０ａおよび１２０ｂに分割されている。膨張層は、多層マットの全長より短く延在している。すなわち、膨張セグメント１２０ａについての長さＬ１ａと、膨張セグメント１２０ｂについての長さＬ１ｂとの合計が、第１の非膨張層１１０の長さＬ２より小さい。各膨張セグメント１２０ａおよび１２０ｂの幅Ｗ１は、第１の非膨張層の幅Ｗ２に実質的に等しい。膨張層の合計面積Ａ１（異なる膨張セグメント１２０ａと１２０ｂの面積の合計）は、第１の非膨張層１１０の面積Ａ１より小さい（すなわち、面積Ａ２は面積Ａ１より大きい）。図示されていないが、第１の非膨張層と位置合せされている第２の非膨張層は、第１の非膨張層と実質的に等しい面積、長さおよび幅を有している。
【００３１】
膨張層のセグメントは、第１の非膨張層と同じ幅を有する（図３Ａに示す通り）、または第１の非膨張層より小さい幅を有する（図３Ｂに示す通り）。さらに、別個の膨張セグメントは、実質的に等しい、または異なる長さ、実質的に等しい、または異なる幅を有することができる。
【００３２】
図３Ｂに示すある多層マットにおいて、膨張層セグメント１２０ａおよび１２０ｂは、第１の非膨張層１１０に対して配置して、長さ方向に沿った多層マット１６５の外側端部１６９の少なくとも１つが膨張材料を含まないようにする。膨張層セグメント１２０ａおよび１２０ｂの厚さは、多層マット１６５が圧縮下にあるとき、第１の非膨張層１１０が長さ方向に沿った多層マット１６５の少なくとも１つの端部１６９に沿って第２の非膨張材と接触するように選択することができる。
【００３３】
多層マットで汚染防止要素周囲を包んで、金属筐体と汚染防止要素との間に絶縁を与える。図３Ａおよび３Ｂに示す多層マットは、例えば、図３Ｃに示す通り、楕円断面を有する汚染防止要素を備えた汚染防止装置において装着マットとして用いることができる。図３Ｃにおいて、多層マット１９２で汚染防止要素１９１周囲を包む。膨張セグメント１９３Ａおよび１９３Ｂを、最小曲率半径を有する汚染防止要素の領域を覆うように配置する。多層マット１９２において、非膨張層の１層は、汚染防止要素１９１と膨張セグメント１９３Ａおよび１９３Ｂとの間にある。
【００３４】
膨張層に対向する第１の非膨張層の表面と第２の非膨張層の表面は図１に示す通り平坦とすることができる。他の実施形態において、膨張層に対向する第１の非膨張層の表面、膨張層に対向する第２の非膨張材の表面、または膨張層に対向する第１と第２の非膨張層の両方の表面はトラフを有することができる。トラフは、多層マットの一実施形態の概略断面図である図４Ａに示す通りとすることができる。断面図は、多層マット２００の幅に沿っている。非膨張層１１０および１３０はそれぞれ、膨張層に対向する主面にトラフを有している（すなわち、第１の非膨張層における第１のトラフ１１１および第２の非膨張層における第２のトラフ１３１）。第１のトラフ１１１を第２のトラフ１３１と位置合せして、膨張層１２０の配置のためのキャビティを与える。
【００３５】
図４Ａのトラフは非膨張層の厚さの約５０パーセントに等しい深さを有しているが、任意のトラフの深さを用いることができる。ある例において、トラフは、非膨張層の厚さの５０パーセント以下、４０パーセント以下、３０パーセント以下、２０パーセント以下、または１０パーセント以下である。さらに、図４ＡはＵ形トラフを示しているが、トラフは膨張層の配置に好適な任意の形状を有することができる。
【００３６】
ある多層マットにおいて、非膨張層に複数のトラフがあり、膨張層はセグメント化され、膨張層のセグメントは各トラフに配置されている。
【００３７】
膨張層１２０の反対の非膨張層の主面は平坦である（すなわち、図４Ａにおいて表面１１２および１３２は平坦である）。膨張層１２０は、第１の非膨張層１１０の第１のトラフ１１１および第２の非膨張層１３０の第２のトラフ１３１により形成されたキャビティに適合している。第１の非膨張層１１０の幅Ｗ２は、第２の非膨張層１３０の幅と実質的に等しい（すなわち、幅は層の外側寸法から求められる）。膨張層の幅Ｗ１は、通常、第１のトラフ１１１および第２のトラフ１３１により形成されたキャビティの幅より小さい。
【００３８】
膨張層に対向する各非膨張層の側部（図４Ａにおいてトラフ１１１および１３１を含む側部）の表面積は、膨張層の反対の各非膨張層の側部（図４Ａにおける側部１１２および１３２）の表面積より大きい。しかしながら、膨張層に対向する第１の非膨張層の側部（すなわち、図４Ａにおいてトラフ１１１を含む側部）の表面積は、膨張層に対向する第２の非膨張層の側部（すなわち、図４Ａにおいてトラフ１３１を含む側部）の表面積に実質的に等しい、または異なる。例えば、トラフの寸法が実質的に等しいときは、これら２つの表面積は実質的に等しくさせることができる。膨張層に対向する非膨張層の側部の表面積に係らず、図４Ａにおける第１の非膨張層の面積Ａ２は、第２の非膨張層の面積に実質的に等しい（すなわち、面積Ａ２は、層の外側寸法から計算し、これらの２層の幅の長さが実質的に等しい）。
【００３９】
図４Ｂに示す他の実施形態において、非膨張層の一方は膨張層に対向する主面にトラフを有しており、他方の非膨張層は膨張層に対向する平坦な表面を有している。図４Ｂは、多層マットの幅に沿った概略断面図である。膨張層１２０は、第１の非膨張層１１０の第１のトラフ１１１および第２の非膨張層１３０の平坦な表面１３３により形成されたキャビティに適合している。非膨張層の外側表面（すなわち、表面１１２および表面１３２）は平坦である。膨張層１２０に対向する第１の非膨張層の表面積は、膨張層に対向する第２の非膨張層の表面積と等しくない。ただし、これら２層の全体の寸法（すなわち、長さと幅）は実質的に等しい。第１および第２の非膨張層の全体の寸法は実質的に等しいため、これら２層の面積は実質的に等しい。
【００４０】
多層マットは一般的に可撓性である。マットは、通常、汚染防止装置の汚染防止要素周囲で破断や亀裂を生じることなく取り扱われ、それを包むことができる。汚染防止要素周囲を包むとき、多層マットの端部は様々な交接部において接触する。例えば、端部が接触して、多層マットの長さに垂直な線状交接部を形成する。かかる交接部を形成し得る多層マットを図２Ａおよび２Ｂに示す。多層マットの端部が接触して９０度の角度となる（すなわち、図２Ａにおいては、端部１５１と端部１５２が接触して９０度の角度をなし、図２Ｂにおいては、端部１５６と端部１５７が接触して９０度の角度をなしている）。図２Ａの多層マット１５０において端部１５１が端部１５３と結合するとき、マットの長さに垂直な線状交接部が形成される。同様に、図２Ｂの多層マット１５５において端部１５６および１５８が結合するとき、マットの長さに垂直な線状交接部が形成される。
【００４１】
他の例において、多層マットの端部が接触して、多層マットの長さに垂直でない線状交接部を形成する。長さと垂直でない交接部を形成するマットを図５に示す。図５の多層マットは、９０度より大きい、または小さい角度をなす端部を有する平行四辺形の形状を有する（すなわち、端部１７１と端部１７２が９０度より大きな角度をなし、端部１７３と端部１７２は９０度より小さい角度をなす）。図５の多層マット１７０において端部１７３が端部１７１と結合するとき、マットの長さに垂直な線状交接部が形成される。
【００４２】
あるいは、多層マットの端部が結合して、非線状交接部を形成する。例えば、マットの端部は、多層マット１８０について図６に示すようなトング１８５およびグルーブ１８６設計を用いて結合することができる。すなわち、トング（ｔｏｎｇｕｅ）１８５をグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）１８６に配置して、多層マット１８０の反対の端部（すなわち、第１の端部は１８８であり、第２の端部は１８９である）を結合することができる。業界に知られた任意の好適な交接部を用いることができる。
【００４３】
多層マットは、膨張層の両側に非膨張層を含む。第１の非膨張層と第２の非膨張層は同一または異なる組成とすることができる。各非膨張層は無機繊維を含む。汚染防止装置の装着マットに用いるのに好適なことが知られている無機繊維は選択することができる。例えば、無機繊維は、アルミナ繊維、ムライト繊維、石英繊維、カーバイド繊維、窒化ケイ素繊維、金属繊維、アルミノケイ酸塩繊維、アルミノケイ酸マグネシウム繊維、アルミノホウケイ酸塩繊維、ジルコニア繊維、チタニア繊維等とすることができる。繊維はアモルファス、結晶またはこれらの組み合わせとすることができる。
【００４４】
石英繊維は、Ｊ．Ｐ．スティーブンス社（Ｊ．Ｐ．Ｓｔｅｖｅｎｓ，Ｉｎｃ．）（ノースカロライナ州、スレーター（Ｓｌａｔｅｒ，ＮＣ））より「アストロクォーツ（ＡＳＴＲＯＱＵＡＲＴＺ）」という商品名で市販されている。炭化ケイ素繊維は、日本カーボン（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ）（日本、東京（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ））より「ニカロン（ＮＩＣＡＬＯＮ）」という商品名またはテクストロンスペシャルティマテリアルズ（Ｔｅｘｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（マサチューセッツ州、ローウェル（Ｌｏｗｅｌｌ，ＭＡ））より「ティラノ（ＴＹＲＡＮＮＯ）」という商品名で市販されている。窒化ケイ素繊維は、トーレンエネルギーインターナショナル社（Ｔｏｒｅｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐ．）（ニューヨーク州、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ））より市販されている。金属繊維は、ベッカート（Ｂｅｃｋａｅｒｔ）（ベルギー、ツエルガン（Ｚｗｅｒｅｇａｎ，Ｂｅｌｇｉｕｍ））より「ベキ−シェルド（ＢＥＫＩ−ＳＨＥＬＤ）ＧＲ９０／Ｃ２／４」という商品名およびリボンテクノロジー社（Ｒｉｂｂｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐ．）（オハイオ州、ガハナ（Ｇａｈａｎａ，ＯＨ））より「リブテック（ＲＩＢＴＥＣ）」という商品名で市販されている。
【００４５】
非膨張層のある実施形態において、無機繊維はガラス繊維である。本明細書で用いる「ガラス繊維」とは、大幅な結晶化なしに冷却しておいた無機溶融材料から調製された無機繊維のことを指す。ｘ線回折か透過型電子顕微鏡技術のいずれかを用いて求められる通り、ガラス繊維はアモルファスである。ガラス繊維は、少なくともある用途においては、ショットフリーである（すなわち、繊維が５重量パーセント以下のショット、３重量パーセント以下のショット、２重量パーセント以下のショット、１重量パーセント以下のショット、または０．５重量パーセント以下のショットを含む）。本明細書で用いる「ショット」という用語は、ある無機繊維形成プロセスの副生成物となり得る非繊維状粒子のことを指す。
【００４６】
好適なガラス繊維は、アルミノケイ酸マグネシウム繊維であることが多い。かかるガラス繊維は、少なくとも５０重量パーセントのＳｉＯ2、少なくとも８重量パーセントのＡｌ2Ｏ3および少なくとも１重量パーセントの酸化マグネシウムを含有している。例えば、アルミノケイ酸マグネシウム繊維は、５０〜７０重量パーセント、５０〜６０重量パーセント、６０〜７０重量パーセント、または５５〜６５重量パーセントＳｉＯ2、８〜３０重量パーセント、１０〜２０重量パーセントまたは２０〜３０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、および１〜１５重量パーセント、１〜１２重量パーセント、１〜１０重量パーセント、または１〜８重量パーセントの酸化マグネシウムを含有することができる。酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化カルシウム等のような追加の酸化物を存在させることができる。
【００４７】
アルミノケイ酸マグネシウムの具体例としては、Ｅ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス繊維、Ｓ２−ガラス繊維およびＲ−ガラス繊維がある。Ｅ−ガラスは、約５５重量パーセントのＳｉＯ2、約１１重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、約６重量パーセントのＢ2Ｏ3、約１８重量パーセントのＣａＯ、約５重量パーセントのＭｇＯ、および約５重量パーセントのその他の酸化物を含有することが多い。Ｓ−ガラスおよびＳ２−ガラス繊維は、一般的に、約６５重量パーセントのＳｉＯ2、約２５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、および約１０重量パーセントのＭｇＯを含有する。Ｒ−ガラス繊維は、通常、約６０重量パーセントのＳｉＯ2、約２５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、約９重量パーセントのＣａＯ、および約６重量パーセントのＭｇＯを含有する。Ｅ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス繊維およびＳ２−ガラス繊維は、アドバンスドガラスファイバーヤーンズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒ  Ｙａｒｎｓ）ＬＬＣ（サウスカロライナ州、アイケン）（Ａｉｋｅｎ，ＳＣ）およびオーウェンズ−コーニングファイバーガラス社（Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ  Ｃｏｒｐ．）（オハイオ州、グレンヴィル（Ｇｒａｎｖｉｌｌｅ，ＯＨ））より市販されている。Ｒ−ガラス繊維は、サンゴバンベトロテックス（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘ）（ドイツ、ヘルツォーゲンラス（Ｈｅｒｚｏｇｅｎｒａｔｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ））より市販されている。
【００４８】
様々な耐火セラミック繊維を非膨張層に用いることができる。ある実施形態において、セラミック繊維はアモルファスであり、主にＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2を含有する。微量のその他の酸化物も存在し得る。Ａｌ2Ｏ3対ＳｉＯ2（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）の重量比は通常、２０：８０、３０：７０、３５：６５、４０：６０、４５：５５、５０：５０、５５：４５、６０：４０または７０：３０を超える、またはこれらに等しい。セラミック繊維は、一般的に、少なくとも３０重量パーセントのＳｉＯ2および少なくとも２０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含む。例えば、好適なセラミック繊維は、繊維の重量に基づいて３０〜８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3および２０〜７０重量パーセントのＳｉＯ2を含有している。ある特定の例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて４０〜６０重量パーセントの量のＳｉＯ2および４０〜６０重量パーセントのアルミナを含有することができる。他の具体的な例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて４５〜５５重量パーセントのＳｉＯ2および４５〜５５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含有することができる。
【００４９】
主にＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2を含有する例示的なアモルファスセラミック繊維としては、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）（ジョージア州、オーガスタ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ））より、繊維の重量に基づいて５０重量パーセントのＳｉＯ2および５０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含む「カオウールＨＡバルク（ＫＡＯＷＯＯＬ  ＨＡ  ＢＵＬＫ）」という商品名で、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）より、繊維の重量に基づいて５４重量パーセントのＳｉＯ2および４６重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含む「セラファイバー（ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ）」という商品名で、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）より、繊維の重量に基づいて５４重量パーセントのＳｉＯ2および４６重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含む「カオウール（ＫＡＯＷＯＯＬ）Ｄ７３Ｆ」という商品名で、ラス（Ｒａｔｈ）（デラウェア州、ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））より、繊維の重量に基づいて５２重量パーセントのＳｉＯ2、４７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、１重量パーセント以下のＦｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2およびその他酸化物を含む「ラス２３００ＲＴ（ＲＡＴＨ２３００ＲＴ）」という商品名で、ラス（Ｒａｔｈ）より、繊維の重量に基づいて５４重量パーセントのＳｉＯ2、４６重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、１重量パーセント以下のＡｌ2Ｏ3およびその他酸化物を含む「ラスアルミノシリケートチョップドファイバー（ＲＡＴＨ  ＡＬＵＭＩＮＯ−ＳＩＬＩＣＡＴＥ  ＣＨＯＰＰＥＤ  ＦＩＢＥＲ）」という商品名で、ベスビウス（Ｖｅｓｕｖｉｕｓ）（ニューヨーク州、バッファロー（Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ））より、繊維の重量に基づいて４９〜５３重量パーセントのＳｉＯ2、４３〜４７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、０．７〜１．２重量パーセント以下のＦｅ2Ｏ3、１．５〜１．９重量パーセントのＴｉＯ2および１重量パーセント以下のその他酸化物を含む「セル−ウールＲＴ（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ  ＲＴ）」という商品名で、ベスビウス（Ｖｅｓｕｖｉｕｓ）より、繊維の重量に基づいて４９〜５７重量パーセントのＳｉＯ2、３８〜４７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、０．７〜１．５重量パーセントのＦｅ2Ｏ3、１．６〜１．９重量パーセントのＴｉＯ2および０〜０．５重量パーセントのその他酸化物を含む「セル−ウールＬＴ（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ  ＬＴ）」という商品名で、およびベスビウス（Ｖｅｓｕｖｉｕｓ）より、繊維の重量に基づいて５０〜５４重量パーセントのＳｉＯ2、４４〜４９重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、０〜０．２重量パーセント以下のＦｅ2Ｏ3、０〜０．１重量パーセントのＴｉＯ2および０．５重量パーセント以下のその他酸化物を含む「セル−ウールＨＰ（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ  ＨＰ）」という商品名で市販されているものが挙げられるが、これらに限られるものではない。
【００５０】
他の実施形態において、セラミック繊維はアモルファスであり、主に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2を含有する。微量のその他の酸化物も存在し得る。Ａｌ2Ｏ3対ＳｉＯ2（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）の重量比は、２０：８０、３０：７０、３５：６５、４０：６０、４５：５５、５０：５０、５５：４５、６０：４０、または７０：３０を超える、またはこれに等しくすることができる。繊維は、繊維の重量に基づいて少なくとも３重量パーセントのＺｒＯ2、少なくとも３０重量パーセントのＳｉＯ2、および少なくとも２０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を含有している。ある実施形態において、繊維は、繊維の重量に基づいて、５重量パーセントまで、７重量パーセントまで、１０重量パーセントまで、１２重量パーセントまで、１５重量パーセントまで、１６重量パーセントまで、２０まで、または２５重量パーセントまでの量でＺｒＯ2を含有している。セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて３０〜７０、４０〜６５、４５〜６０、４５〜５５または５０〜６０重量パーセントの量でＳｉＯ2を含有することができる。セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて２０〜６０、２５〜５０、２５〜４５、２５〜４０、２５〜３５、３０〜５０または３０〜４０重量パーセントの量でＡｌ2Ｏ3を含有することができる。ある特定の例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて２５〜５０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、４０〜６０重量パーセントのＳｉＯ2、および３〜２０重量パーセントのＺｒＯ2とを含有している。他の特定の例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて３０〜４０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、４５〜６０重量パーセントのＳｉＯ2、および５〜２０重量パーセントのＺｒＯ2とを含有している。
【００５１】
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2を含有する例示的なアモルファスセラミック繊維としては、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）（ジョージア州、オーガスタ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ））より、繊維の重量に基づいて５０重量パーセントのＳｉＯ2、３５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3および１５重量パーセントのＺｒＯ2を含む「カオウールＺＲ（ＫＡＯＷＯＯＬ  ＺＲ）」および「セラケム（ＣＥＲＡＣＨＥＭ）」という商品名で、ユニフラックス（Ｕｎｉｆｒａｘ）（ニューヨーク州、トナワンダ（Ｔｏｎａｗｏｎｄａ，ＮＹ））より、繊維の重量に基づいて５２〜５７重量パーセントのＳｉＯ2、２９〜４７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、１８重量パーセント以下のＺｒＯ2を含む「ユニフラックスファイバーフラックスファイバーマット（ＵＮＩＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＭＡＴ）」という商品名で、ユニフラックス（Ｕｎｉｆｒａｘ）より、繊維の重量に基づいて５０〜５４重量パーセントのＳｉＯ2、３１〜３５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、５重量パーセント以下のＺｒＯ2、１．３重量パーセントのＦｅ2Ｏ3、１．７重量パーセントのＴｉＯ2、０．５重量パーセントのＭｇＯ、および７重量パーセント以下のＣａＯを含む「ユニフラックスファイバーフラックスデュラバック（ＵＮＩＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ  ＤＵＲＡＢＡＣＫ）」という商品名で、ラス（Ｒａｔｈ）（デラウェア州、ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））より、繊維の重量に基づいて４８重量パーセントのＳｉＯ2、３７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、１５重量パーセントのＺｒＯ2および１重量パーセント以下のその他酸化物を含む「ラス（ＲＡＴＨ）２６００ＨＴＺ」という商品名で、ベスビウス（Ｖｅｓｕｖｉｕｓ）（ニューヨーク州、バッファロー（Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ））より、繊維の重量に基づいて４４〜５１重量パーセントのＳｉＯ2、３３〜３７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、１３〜１９重量パーセントのＺｒＯ2、０．１〜０．６重量パーセントのＦｅ2Ｏ3、０．１〜０．６重量パーセントのＴｉＯ2および１重量パーセント以下のその他酸化物を含む「セル−ウールＨＴＺ（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ  ＨＴＺ）」という商品名で市販されているものが挙げられる。
【００５２】
非膨張層のある実施形態において、熱機械分析温度（ＴＭＡ）試験を用いたセラミック繊維のバルク収縮率は１０パーセント以下、８パーセント以下、６パーセント以下、４パーセント以下、３パーセント以下、２パーセント以下または１パーセント以下である。セラミック繊維は、通常少なくとも０．５パーセント収縮する。ある実施形態において、セラミック繊維のバルク収縮率は０．５〜２パーセント、０．５〜３パーセント、０．５〜５パーセント、または０．５〜６パーセントである。
【００５３】
ＴＭＡ試験において、荷重（例えば、５０ｐｓｉまたは３４５Ｎ／ｍ2）を加えた試料を１０００℃まで加熱してから冷却する。７５０℃での加熱および冷却サイクルの両方の間に試料のキャリパを測定してパーセント収縮率を計算することができる。パーセント収縮率は、１００を乗算し、加熱工程中７５０℃でのキャリパで除算した、加熱および冷却工程中の７５０℃でのキャリパにおける差に等しい。ＴＭＡ試験を用いて、セラミック繊維またはセラミック繊維から作成した非膨張層の特徴を調べることができる。非膨張層に存在する有機材料の大半または全てを、熱機械分析温度が７５０℃に達するときに除去する。
【００５４】
供給時１０パーセント以下のバルク収縮率を有するセラミック繊維（すなわち、繊維は熱処理処理なしで供給された状態で使用可能である）としては、これらに限られるものではないが、結晶で、Ａｌ2Ｏ3とＳｉＯ2の両方を含有する繊維が例示される。Ａｌ2Ｏ3対ＳｉＯ2（Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2）の重量比は、６０：４０、６５：３５、７０：３０、７２：２８、７５：２５、８０：２０、９０：１０、９５：５、９６：４、９７：３または９８：２を超える、またはこれに等しくすることができる。ある特定の例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて６０〜９８重量パーセントのＡｌ2Ｏ3と２〜４０重量パーセントのＳｉＯ2とを含有している。他の特定の例において、セラミック繊維は、繊維の重量に基づいて７０〜９８重量パーセントのＡｌ2Ｏ3と２〜３０重量パーセントのＳｉＯ2とを含有している。微量のその他の酸化物も存在し得る。本明細書で用いる「微量」という用語は、２重量パーセント以下、１重量パーセント以下、または０．５重量パーセント以下の量のことを指す。
【００５５】
結晶で、バルク収縮率が１０パーセント以下の好適なセラミック繊維としては、これらに限られるものではないが、三菱化学（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）（日本、東京（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ））より繊維の重量に基づいて２８重量パーセントのＳｉＯ2と７２重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を有する「マフテック（ＭＡＦＴＥＣ）」（ＭＬＳ１、ＭＬＳ２およびＭＬＳ３）という商品名で、サフィルリミテッド（Ｓａｆｆｉｌ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）（英国、チェシャー州ウィドネス（Ｗｉｄｎｅｓｓ  Ｃｈｅｓｈｉｒｅ，Ｕ．Ｋ.））より繊維の重量に基づいて３〜５重量パーセントのＳｉＯ2と９５〜約９７重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を有する「サフィル（ＳＡＦＦＩＬ）」（ＳＦ、ＬＡバルク、ＨＡバルク、ＨＸバルク）という商品名で、ユニフラックス（Ｕｎｉｆｒａｘ）（ニューヨーク州トナワンダ（Ｔｏｎａｗｏｎｄａ，ＮＹ））より繊維の重量に基づいて２７重量パーセントのＳｉＯ2と７２重量パーセントのＡｌ2Ｏ3を有する「ユニフラックスファイバーフラックスファイバーマックス（ＵＮＩＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＭＡＸ）」という商品名で販売されているものが挙げられる。
【００５６】
結晶で、供給時のバルク収縮率が１０パーセント以下のセラミック繊維のさらなる例は、アルミノホウケイ酸塩繊維である。これらの繊維は、一般的に、繊維の重量に基づいて、Ａｌ2Ｏ3を少なくとも５０重量パーセントの量で、ＳｉＯ2を５０重量パーセント以下の量で、Ｂ2Ｏ3を２５重量パーセント以下の量で含有する。ある特定のアルミノホウケイ酸塩繊維は、繊維の重量に基づいて５０〜７５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、２５〜５０重量パーセントのＳｉＯ2、および１〜２５重量パーセントのＢ2Ｏ3とを含有している。かかるアルミノホウケイ酸塩繊維は、例えば、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）３１２」および「ネクステル（ＮＥＸＴＥＬ）４４０」という商品名で市販されている。
【００５７】
結晶で、メーカーによる供給時のバルク収縮率が１０パーセント以下のこれらのセラミック繊維の少なくとも一部は、ゾル−ゲルプロセスを用いて作製される。ゾル−ゲルプロセスにおいて、セラミック繊維は、溶液、分散液または粘性濃縮物をスピニングまたは押し出すことにより形成される。米国特許第３，７６０，０４９号明細書（ボーラーら（Ｂｏｒｅｒ  ｅｔ  ａｌ．））にさらに記載されているゾル−ゲルプロセスとしては、溶液、分散液または濃縮物のオリフィスを通した押出しにより、グリーン繊維を形成し、それを焼成してセラミック繊維を得ることが含まれる。溶液、分散液または濃縮物は、繊維中に酸化物または酸化物に対する前駆体を含有する。
【００５８】
ある実施形態において、市販のアモルファスセラミック繊維を熱処理すると、１０パーセント以下のバルク収縮率を有するセラミック繊維が得られる。熱処理すると１０パーセント以下のバルク収縮率を有する繊維を与えるセラミック繊維は、一般的に、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2、またはＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2のＢ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5またはＺｒＯ2のようなその他酸化物との混合物からメルトブローンまたはメルトスパンされる。熱処理すると１０パーセント以下のバルク収縮を有する繊維を与えるセラミック繊維は、一般的に、Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2、またはＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2のＢ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5またはＺｒＯ2のようなその他酸化物との混合物からメルトブローンまたはメルトスパンされる。熱処理できる例示のアモルファスセラミック繊維は、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）（ジョージア州、オーガスタ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ））より、「カオウールＨＡバルク（ＫＡＯＷＯＯＬ  ＨＡ  ＢＵＬＫ）」、「セラファイバー（ＣＥＲＡＦＩＢＥＲ）」、「カオウール（ＫＡＯＷＯＯＬ）Ｄ７３Ｆ」、「カオウール（ＫＡＯＷＯＯＬ）ＺＲ）」または「セラケム（ＣＥＲＡＣＨＥＭ）」という商品名で、ラス（Ｒａｔｈ）（デラウェア州、ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））より、「ラス（ＲＡＴＨ）２３００ＲＴ］、「ラスアルミノ−シリケートチョップドファイバー（ＲＡＴＨ  ＡＬＵＭＩＮＯ−ＳＩＬＩＣＩＡＴＥ  ＣＨＯＰＰＥＤ  ＦＩＢＥＲ）」または「ラス（ＲＡＴＨ）２６００ＨＴＺ」という商品名で、ベスビウス（Ｖｅｓｕｖｉｕｓ）（ニューヨーク州、バッファロー（Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ））より、「セル−ウール（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ）ＲＴ」、「セル−ウール（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ）ＬＴ」または「セル−ウール（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ）ＨＴＺ）」または「セル−ウール（ＣＥＲ−ＷＯＯＬ）ＨＰ」という商品名で、およびユニフラックス（Ｕｎｉｆｒａｘ）（ニューヨーク州、トナワンダ（Ｔｏｎａｗｏｎｄａ，ＮＹ））より、「ユニフラックスファイバーフラックスファイバーマット（ＵＮＩＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＭＡＴ）」または「ユニフラックスファイバーフラックスデュラバック（ＵＮＩＦＲＡＸ  ＦＩＢＥＲＦＲＡＸ  ＤＵＲＡＢＡＣＫ）」という商品名で市販されているセラミック繊維であるが、これらに限られるものではない。
【００５９】
セラミック繊維は、熱処理プロセス中失透する（すなわち、アモルファス状態から微結晶または結晶状態へ少なくとも一部が変化する）傾向がある。通常、個々のセラミック繊維の一部のみが失透する。すなわち、熱処理後、個々のセラミック繊維は、アモルファス材料、結晶材料、微結晶材料、または結晶と微結晶材料の組み合わせを含有している。
【００６０】
透過型電子顕微鏡およびｘ線回折のような技術を用いて、無機繊維のアモルファス、結晶または微結晶の性質を調べた。本明細書で用いる「アモルファス」という用語は、結晶または微結晶領域のない無機繊維のことを指す。無機繊維がアモルファスの場合には、透過型電子顕微鏡またはｘ線回折のいずれかを用いても回折ピーク（すなわち、回折パターン）は検出できない。無機繊維が小さな結晶サイズ（すなわち微結晶）を有する領域を含む場合には、透過型電子顕微鏡を用いると回折ピーク（すなわち、回折パターン）が検出できたが、ｘ線回折を用いると検出できない。本明細書で用いる「微結晶」という用語は、結晶性を備えた少なくともある領域を有し、透過型電子顕微鏡では検出可能であるが、ｘ線回折では検出できない結晶サイズを有する無機繊維のことを指す。無機繊維が大きな結晶サイズ（すなわち、結晶）を有する領域を含有している場合には、回折パターンはｘ線回折を用いて得ることができる。本明細書で用いる「結晶」という用語は、結晶性を備えた少なくともある領域を有し、ｘ線回折で検出可能な結晶サイズを有する無機繊維のことを指す。ｘ線回折を用いて検出可能な最小結晶サイズだと、明確なピークのない広い回折パターンとなる。狭いピークは、大きな結晶サイズであることを示す。回折ピークの幅を用いると結晶サイズを求めることができる。結晶の無機繊維は、通常、単結晶でなく多結晶である。
【００６１】
ある用途において、セラミック繊維を少なくとも７００℃の温度で熱処理する。例えば、セラミック繊維は少なくとも８００℃の温度、少なくとも９００℃の温度、少なくとも１０００℃の温度、または少なくとも１１００℃の温度で熱処理することができる。好適な熱処理温度は、セラミック繊維の組成、セラミック繊維を熱処理温度で保持する時間に応じて異なる。好適な熱処理方法および好適な熱処理セラミック繊維は、例えば、ここに参考文献として組み込まれる国際公開第９９／４６０２８号パンフレット（フェルナンドら（Ｆｅｒｎａｎｄｏ  ｅｔ  ａｌ．））および米国特許第５，２５０，２６９号明細書（ランガー（Ｌａｎｇｅｒ））にさらに記載されている。
【００６２】
熱処理プロセス中に形成される結晶または微結晶のサイズに関連した時間−温度の関係がある。例えば、セラミック繊維を、長い時間については低温で、短い時間については高温で熱処理すると、結晶性と微結晶性の同等の状態を作成することができる。熱処理温度での時間は１時間まで、４０分まで、３０分まで、２０分まで、１０分まで、５分まで、３分まで、または２分までとすることができる。例えば、熱処理温度を選択すると、１０分までといった比較的短い熱処理時間を用いることができる。
【００６３】
熱処理温度を選択すると、失透温度（すなわち、セラミック繊維がアモルファス材料から微結晶または結晶材料となる温度）より高い、少なくとも２０℃、少なくとも３０℃、少なくとも４０℃、少なくとも５０℃、少なくとも６０℃、少なくとも７０℃、少なくとも８０℃、少なくとも９０℃、または少なくとも１００℃とすることができる。セラミック繊維の好適な熱処理時間および温度は、例えば、示差熱分析（ＤＴＡ）のような技術を用いて求めることができる。Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2繊維の温度は、一般的に、７００℃〜１２００℃の範囲、８００℃〜１２００℃の範囲、９００℃〜１２００℃の範囲、または９５０℃〜１２００℃の範囲である。
【００６４】
完全にアモルファスであるセラミック繊維は、通常、微結晶、結晶またはこれらの組み合わせである領域を含有するセラミック繊維をより多く収縮する。少なくとも部分的に結晶または微結晶であるセラミック繊維は、汚染防止装置に用いるのに好適な温度まで繰り返し加熱してから冷却することができる装着マットへと作製することができる。微結晶または結晶セラミック繊維は、非膨張層の性能に負の影響を与えるさらに収縮するのに対する耐性のある傾向がある。
【００６５】
熱処理を行うセラミック繊維については、繊維の脆性を、低収縮特性と釣り合いをとることができる。結晶または微結晶セラミック繊維は、アモルファスセラミック繊維より脆性の傾向がある。結晶または微結晶セラミック繊維から作成された非膨張層は、アモルファス繊維から作成された絶縁体よりも容易に破断し得る。一方、結晶または微結晶セラミック繊維は、アモルファスセラミック繊維よりもバルク収縮率が小さい傾向にある。
【００６６】
無機繊維の平均直径は、一般的に、少なくとも３マイクロメートル、少なくとも４マイクロメートル、少なくとも５マイクロメートル、少なくとも６マイクロメートル、または少なくとも７マイクロメートルである。無機繊維の平均直径は、通常、２０マイクロメートル以下、１８マイクロメートル以下、１６マイクロメートル以下、または１４マイクロメートル以下である。ある実施形態において、少なくとも６０重量パーセントの無機繊維の平均直径は、平均直径の３マイクロメートル以内である。例えば、少なくとも７０重量パーセント、少なくとも８０重量パーセント、または少なくとも９０重量パーセントの無機繊維の平均直径は、平均直径の３マイクロメートル以内である。
【００６７】
非膨張層は、非膨張層の重量に基づいて２０重量パーセントまでの量で有機バインダーをさらに含有することができる。ある実施形態において、有機バインダーは、非膨張層の重量に基づいて１０重量パーセントまで、５重量パーセントまで、または３重量パーセントまでの量で存在させる。有機バインダーは、一般的に、非膨張層を含有する多層マットを汚染防止装置が一般的に受けるような高温で用いると燃える。
【００６８】
好適な有機バインダー材料としては、水性ポリマーエマルジョン、溶剤系ポリマーおよび溶剤を含まないポリマーが挙げられる。水性ポリマーエマルジョンは、ラテックスの形態の有機バインダーポリマーおよびエラストマー（例えば、天然ゴムラチス、スチレン−ブタジエンラチス、ブタジエン−アクリロニトリルラチス、アクリレートおよびメタクリレートポリマーおよびコポリマーのラチス）を含むことができる。溶剤系ポリマーバインダー材料は、アクリル、ポリウレタン、酢酸ビニル、セルロースまたはゴム系有機ポリマーのようなポリマーを含むことができる。溶剤を含まないポリマーとしては、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴムおよびその他エラストマーが挙げられる。
【００６９】
ある実施形態において、有機バインダー材料としては、水性アクリルエマルジョンが挙げられる。アクリルエマルジョンは、良好なエージング特性および非腐食性燃焼生成物が得られる傾向があり有利である。好適なアクリルエマルジョンとしては、これらに限られるものではないが、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａｓｓ）（ペンシルバニア州フィラデルフィア）より「ロープレックス（ＲＨＯＰＬＥＸ）ＴＲ−９３４」（４４．５重量パーセント固体の水性アクリルエマルジョン）および「ロープレックス（ＲＨＯＰＬＥＸ）ＨＡ−８」（４５．５重量パーセント固体の水性アクリルコポリマー）という商品名で、ＩＣＩレジンＵＳ（ＩＣＩ  Ｒｅｓｉｎｓ  ＵＳ）（マサチューセッツ州ウィルミントン）より入手可能な「ネオクリル（ＮＥＯＣＲＹＬ）ＸＡ−２０２２」（６０．５パーセント固体のアクリルの水性分散液）という商品名で、エアプロダクツ・アンド・ケミカル社（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，  Ｉｎｃ．）（ペンシルバニア州フィラデルフィア）より「エアフレックス（ＡＩＲＦＬＥＸ）６００ＢＰ  ＤＥＶ」（５５重量パーセント固体のエチレンビニルアクリレートターポリマーの水性エマルジョン）という商品名で販売されているような市販品が挙げられる。
【００７０】
有機バインダーはまた、可塑剤、粘着付与剤またはこれらの組み合わせを含むこともできる。可塑剤は、ポリマーマトリックスを軟化させる傾向があり、非膨張層の可撓性および成形性を向上させることができる。例えば、有機バインダーは、モンサント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）（ミズーリ州セントルイス）より「サンティサイザ（ＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ）１４８」という商品名で市販されているイソデシルジフェニルジホスフェートのような可塑剤を含むことができる。粘着付与剤または粘着付与樹脂は、絶縁材料を保持するのを補助する。好適な粘着付与剤としては、「スノータック（ＳＮＯＷＴＡＣＫ）８１０Ａ」という商品名でエカノーベル社（Ｅｋａ  Ｎｏｂｅｌ  Ｉｎｃ．）（カナダ、トロント）より市販されているものが挙げられる。
【００７１】
非膨張層はまた、これらに限られるものではないが、可塑剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、ラテックス凝集剤および殺菌剤のようなその他の材料も含有することができる。ガラス粒子、炭酸カルシウム、膨張バーミキュライト、層剥離したバーミキュライト、マイカ、パーライト、アルミニウム三水和物、リン酸マグネシウム六水化物、ホウ酸亜鉛および水酸化マグネシウムのようなフィラー材料を添加することができる。さらに、クレイ、ベントナイトおよびコロイドシリカのような無機バインダーを添加することができる。
【００７２】
非膨張層はまた、例えば、アクリル、セルロース、ポリオレフィン、ポリビニルアルコール、ポリエステルまたはこれらの組み合わせのような有機繊維も含有することもできる。繊維はステープル繊維またはフィブリル化繊維とすることができる。有用なステープル繊維のサイズは、一般的に、約０．５〜５デニールである。フィラメント当たり１．５デニールのサイズを有する好適なレーヨン繊維は、ミニファイバー社（Ｍｉｎｉｆｉｂｅｒ，Ｉｎｃ．）（テキサス州、ジョンソンシティ（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｉｔｙ，ＴＸ））より市販されている。好適なポリビニルアルコール繊維は、クラレアメリカ社（Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａｓ，  Ｉｎｃ．）（ニューヨーク州、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ））より「クラロン（ＫＵＲＡＬＯＮ）」という商品名で市販されている。アクリル繊維パルプは、サイテックインダストリーズ社（Ｃｙｔｅｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（ニュージャージー州、ウェストパターソン（Ｗｅｓｔ  Ｐａｔｅｒｓｏｎ，ＮＪ））より「ＣＦＦ」という商品名で市販されている。
【００７３】
少なくともある実施形態において、好適な非膨張層は、１０〜９９．５重量パーセントの量で無機繊維および０．５〜２０重量パーセントの量で有機バインダーを含むことができる。例えば、非膨張層は、２０〜９９．５重量パーセントの量で無機繊維、０．５〜２０重量パーセントの量で有機バインダー、および６０重量パーセントまでの無機バインダーまたはフィラーを含有することができる。
【００７４】
熱処理されたアルミノシリケートセラミック繊維を含有する好適な非膨張層は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「インテラム９００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  ９００ＨＴ）」という商品名で市販されている。このマットのバルク密度は約０．２５ｇ／ｃｍ3、単位面積当たりの重量は約１０２０〜約２４５５ｇ／ｍ2である。その他の好適な非膨張層としては、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「インテラム１１００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１００ＨＴ）」および「インテラム１１０１ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１０１ＨＴ）」という商品名で市販されているものが挙げられる。これらのマットのバルク密度は約０．１５ｇ／ｃｍ3、単位面積当たりの重量は約４４０〜約２１００ｇ／ｍ2である。これらのマットは結晶アルミナ繊維（すなわち、多結晶アルミナ繊維）を含有している。アルミノケイ酸マグネシウムガラス繊維を含むその他の好適な非膨張層は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「ＩＮＰＥ５７１．０２．」という商品名で市販されている。このマットのバルク密度は約０．１２ｇ／ｃｍ3、単位面積当たりの重量は約６００〜約１４００ｇ／ｍ2である。ニードル接合されたマットは、バルク密度が約０．１６ｇ／ｃｍ3で、日本、東京の三菱化学株式会社（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）より「マフテックＭＬＳ−３（ＭＡＦＴＥＣ  ＭＬＳ−３）」という商品名で市販されている。このマットは、繊維の重量に基づいて、約７２重量パーセントのＡｌ2Ｏ3および約２８重量パーセントのＳｉＯ2を含有している。
【００７５】
多層マットにおいて、膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層との間に挟まれている。膨張層は、少なくとも１種類の膨張材料を含有する。膨張層は、無機繊維、有機バインダー、可塑剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、ラテックス凝集剤、殺菌剤、フィラー材料、無機バインダーおよび有機繊維をさらに含むことができる。これらの追加の成分は、非膨張層について上述したものと同じである。
【００７６】
膨張層に好適な膨張材料としては、未膨張バーミキュライト、ハイドロバイオタイト、米国特許第３，００１，５７１号明細書（ハッチ（Ｈａｔｃｈ））に記載された水膨潤性合成四ケイ酸フッ素タイプのマイカ、米国特許第４，５２１，３３３号明細書（グラハムら（Ｇｒａｈａｍ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されたアルカリ金属ケイ酸塩顆粒、膨張性グラファイトまたはこれらの組み合わせが例示される。アルカリ金属シリケート顆粒は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「エクスパントロール４ＢＷ（ＥＸＰＡＮＴＲＯＬ  ４ＢＷ）」という商品名で販売されている。膨張性グラファイトは、ＵＣＡＲカーボン社（ＵＣＡＲ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）（オハイオ州、クリーブランド（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ））より「グラフォイルグレード３３８−５Ｏ（ＧＲＡＦＯＩＬ  ＧＲＡＤＥ  ３３８−５Ｏ）」という商品名で市販されている。未膨張バーミキュライトは、コメタル社（Ｃｏｍｅｔａｌｓ  Ｉｎｃ．）（ニューヨーク州、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）より市販されている。ある実施形態において、膨張材料は、未膨張バーミキュライト、膨張性グラファイトまたはこれらの組み合わせから選択される。
【００７７】
バーミキュライトは、例えば、二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、塩化カリウムまたはその他業界に公知の可溶性塩で処理することができる。処理は、イオン交換反応に基づいている。
【００７８】
膨張層は、膨張層の重量に基づいて、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも４０または少なくとも６０重量パーセントの膨張材料を含有することが多い。ある膨張層において、層に無機繊維を含ませないようにすることができる。他の膨張層において、層に無機繊維および有機バインダーを含ませないようにすることができる。さらに他の膨張層において、層は、膨張層の重量に基づいて、５〜約８５重量パーセントの膨張材料と、２０重量パーセント未満の有機バインダーとを含有する。無機繊維は、ある膨張層に含まれている。
【００７９】
あるより具体的な例において、膨張層は、膨張層の重量に基づいて、５〜８５重量パーセントの量で膨張材料、０．５〜１５重量パーセントの量で有機バインダー、および１０〜６０重量パーセントの量で無機繊維とを含む。他の例において、膨張層は、膨張層の重量に基づいて、５〜７０重量パーセントの量で膨張材料、０．５〜１０パーセントの量で有機バインダー、および３０〜４５重量パーセントの量で無機繊維とを含む。さらに他の例において、膨張層は、２０〜６５重量パーセントの量で膨張材料、０．５〜２０重量パーセントの量で有機バインダー、１０〜６５重量パーセントの量で無機繊維、および４０重量パーセントまでの量で無機フィラーまたは無機バインダーとを含む。
【００８０】
好適な膨張層は、３Ｍ（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「インテラム１００（ＩＮＴＥＲＡＭ  １００」、「インテラム２００（ＩＮＴＥＲＡＭ  ２００）」、「インテラム５５０（ＩＮＴＥＲＡＭ  ５５０）」および「インテラム２０００ＬＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  ２０００ＬＴ）」という商品名で市販されている。これらのマットのバルク密度は、通常、約０．４〜約０．７ｇ／ｃｍ3、および単位面積当たりの重量は約１０５０ｇ／ｍ2〜約８１４０ｇ／ｍ2である。その他の好適な膨張層は、３Ｍより「ＩＮＰＥ５７０」という商品名で市販されている。この層の単位面積当たりの重量は約１０５０ｇ／ｍ2〜約４０７０ｇ／ｍ2であり、欧州の非分類繊維規則に適合する無機繊維を含有している。
【００８１】
ついくつかの膨張層において、生体溶解性の無機繊維を含める。生体溶解性繊維を含有する膨張層については、ここに参考文献として組み込まれる国際公開第０３／０３１３６８号パンフレット（ハワース（Ｈｏｗｏｒｔｈ））にさらに記載されている。本明細書で用いる「生体溶解性の無機酸化物繊維」とは、生理学媒体またはシミュレートされた生理学媒体中で分解する無機繊維を指す。生理学媒体とは、これらに限られるものではないが、例えば、動物または人間の肺のような気道にある体液のことを指す。
【００８２】
生体溶解性の無機繊維は、一般的に、例えば、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｐ2Ｏ5、Ｌｉ2ＯおよびＢａＯまたはこれらとシリカの組み合わせのような無機酸化物を含んでいる。その他の金属酸化物またはその他のセラミック成分を生体分解性無機繊維に含めることができる。ただし、これらの成分自身には所望の溶解性はなく、全体として繊維が生理学媒体中で尚分解可能となるような十分に少ない量で存在している。かかる金属酸化物としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｂ2Ｏ3および酸化鉄が挙げられる。生体溶解性無機繊維はまた、繊維が生理学媒体またはシミュレートされた生理学媒体中で分解可能となるような量で金属成分を含むこともできる。
【００８３】
一実施形態において、生体溶解性無機繊維としては、シリカ、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムが挙げられる。これらの種類の繊維は、一般的に、カルシウムマグネシウムシリケート繊維と呼ばれている。カルシウムマグネシウムシリケート繊維は、通常、約１０重量パーセント未満の酸化アルミニウムを含有している。好適な生体溶解性繊維は、４５〜９０重量パーセントのＳｉＯ2と、４５重量パーセント以下のＣａＯと、３５重量パーセント以下のＭｇＯと、１０重量パーセント未満のＡｌ2Ｏ3とを含んでいる。例えば、繊維は約５５〜約７５重量パーセントのＳｉＯ2と、約２５〜約４５重量パーセントのＣａＯと、約１〜約１０重量パーセントのＭｇＯと、約５重量パーセント未満のＡｌ2Ｏ3を含むことができる。
【００８４】
例示の生体溶解性の無機酸化物繊維は、米国特許第５，３３２，６９９号明細書（オールズら（Ｏｌｄｓ  ｅｔ  ａｌ．））、同第５，５８５，３１２号明細書（テンエイクら（ＴｅｎＥｙｃｋ  ｅｔ  ａｌ．））、同第５，７１４，４２１号明細書（オールズら（Ｏｌｄｓ  ｅｔ  ａｌ．））および同第５，８７４，３７５号明細書（ゾイタスら（Ｚｏｉｔａｓ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されている。これらに限られるものではないが、ゾルゲル形成、結晶成長プロセスおよびスピンニングやブローイングのような溶融形成技術をはじめとする、様々な方法を用いて、生体溶解性無機繊維を形成することができる。
【００８５】
生体溶解性繊維は、ユニフラックスコーポレーション（Ｕｎｉｆｒａｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ニューヨーク州、ナイアガラフォールズ（Ｎｉａｇａｒａ  Ｆａｌｌｓ，ＮＹ））より「インサルフラックス（ＩＮＳ（登録商標）ＵＬＦＲＡＸ）」という商品名で市販されている。その他の生体溶解性繊維は、サーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）（所在地はジョージア州、オーグスタ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ））より「スーパーウール（ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ）」という商品名で販売されている。例えば、スーパーウール（ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ）６０７は、６０〜７０重量パーセントのＳｉＯ2、２５〜３５重量パーセントのＣａＯ、４〜７重量パーセントのＭｇＯおよび微量のＡｌ2Ｏ3を含有している。スーパーウール（ＳＵＰＥＲＷＯＯＬ）６０７マックス（ＭＡＸ）は、やや高温で使用でき、６０〜７０重量パーセントのＳｉＯ2、１６〜２２重量パーセントのＣａＯ、１２〜１９重量パーセントのＭｇＯおよび微量のＡｌ2Ｏ3を含有している。
【００８６】
例示の膨張層は、１０〜８０重量パーセントの量で膨張材料、５〜８０重量パーセントの量で生体溶解性無機繊維、５〜８０重量パーセントの雲母バインダー、および０．５〜２０重量パーセントの量で有機バインダーを含むことができる。
【００８７】
本明細書で用いる「雲母バインダー」とは、濡らしてから乾燥させると、自立形の凝集体を形成できる１種類以上の雲母鉱物を指す。本明細書で用いる「自立形」とは、乾燥したシートを少なくとも５分間にわたって２５℃および５０パーセントまでの相対湿度でいずれかの端部で、破砕したり落ちて離れたりすることなく水平に保持できる、他の材料を含有しない５ｃｍ×５ｃｍ×３ｍｍのシートへ形成可能な雲母バインダーを指す。
【００８８】
本明細書で用いる「雲母鉱物」という言い回しは、平面シートまたは板へと裂ける、または分離できる鉱物系列を指す。雲母鉱物としては、膨張バーミキュライト、非膨張性バーミキュライトおよびマイカが挙げられるがこれらに限られるものではない。雲母鉱物は、一般に、約３を超える平均アスペクト比（すなわち、厚さで除算した粒子の長さ）を有している。マイカ鉱物の粒子サイズは、一般的に、約１５０マイクロメートル未満である（すなわち、雲母バインダーが１００メッシュのスクリーンを通過できる雲母鉱物を含有している）。ある実施形態において、雲母バインダーは、約１５０マイクロメートル未満のサイズおよび約８または約１０を超える平均アスペクト比を有する雲母鉱物を含有している。
【００８９】
好適な雲母バインダーは、破砕された雲母鉱物を含むことができる。本明細書で用いる「破砕」とは、平均粒子サイズを減じるべく何らかの好適なやり方で処理された雲母鉱物を指す。破砕方法としては、希釈または濃縮スラリーの機械的剪断、ミリング、空気衝撃および圧延が挙げられるがこれらに限られるものではない。その他の方法を、単独、または破砕と組み合わせて用いて粒子サイズを減じることができる。例えば、熱的または化学的方法を用いて、雲母鉱物を膨張または膨張プラス剥離することができる。膨張バーミキュライトを水中で剪断またはその他処理すると、層剥離したバーミキュライト粒子または板の水性分散液を生成することができる。剪断は、例えば、ブレンダのような高剪断ミキサーを用いて適切に実施することができる。
【００９０】
ある実施形態において、雲母バインダーには処理済みバーミキュライト（すなわち、膨張、層剥離および破砕されたバーミキュライト）が含まれる。処理済みバーミキュライトは、一般的に非膨張性である。他の実施形態において、雲母バインダーには、膨張および層剥離していない、または部分的にのみ膨張および層剥離したバーミキュライトが含まれる。かかる材料は膨張性である傾向にある。
【００９１】
好適な雲母バインダーは、Ｗ．Ｒ．グレース＆カンパニー（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏｍｐａｎｙ）より市販されており、剥離蛭石粉末（「ＶＦＰＳ」という商品名）および化学的に剥離した蛭石（「マイクロライト（ＭＩＣＲＯＬＩＴＥ）」という商品名）の水性分散液を含む。また、膨張バーミキュライトフレークもＷ．Ｒ．グレース＆カンパニー（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏｍｐａｎｙ）より入手可能であり、これは雲母バインダーを形成すべく粒子サイズを減じることができる。
【００９２】
雲母バインダーは、粒子サイズが約１５０マイクロメートル未満のバーミキュライトを含むことができ、膨張性材料は粒子サイズが約１５０マイクロメートルを超えるバーミキュライトを含むことができる（１００メッシュスクリーンは通らない）。膨張性バーミキュライトは、約３００マイクロメートルより大きな平均粒子サイズを有している。
【００９３】
多層マットの一実施形態において、非膨張層はガラス繊維を含有し、膨張層はバーミキュライトを含有する。多層マットの他の実施形態において、非膨張層は、ＴＭＡ試験に基づいて１０パーセント以下の収縮を有する耐火セラミック繊維を含有し、膨張層は、バーミキュライトを含有する。
【００９４】
端部保護材料を、多層マットに添加することができる。端部保護材料は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，００８，０８６号明細書（メリー（Ｍｅｒｒｙ））に記載されているように、端部周囲を包むステンレス鋼ワイヤとすることができる。その他の好適な端部保護材料としては、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，１５６，５３３号明細書（クローズら（Ｃｌｏｓｅ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されているように、編組またはロープ状ガラス、セラミックまたは金属繊維が挙げられる。端部保護材料はまた、全てここに参考文献として組み込まれる欧州特許出願公開第６３９  ７０１  Ａ２号明細書（ハワースら（Ｈｏｗｏｒｔｈ  ｅｔ  ａｌ．））、欧州特許出願公開第６３９  ７０２  Ａ２号明細書（ハワースら（Ｈｏｗｏｒｔｈ  ｅｔ  ａｌ．））および欧州特許出願公開第６３９  ７００  Ａ２号明細書（ストルームら（Ｓｔｒｏｏｍ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されているように、ガラス粒子を有する組成物から形成することもできる。
【００９５】
多層マットの各層の厚さは特定の用途によって異なる。ある実施形態において、膨張層の厚さは、各非膨張層の厚さ以下である。ある用途において、膨張材の厚さは、各非膨張層の厚さの５０パーセント以下、４５パーセント以下、４０パーセント以下、３５パーセント以下、３０パーセント以下、２５パーセント以下、または２０パーセント以下である。
【００９６】
マットの全体の未圧縮厚さは、一般的に、４０ｍｍ以下、３６ｍｍ以下、３２ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２４ｍｍ以下、または２０ｍｍ以下である。膨張層は、通常、マットの全体の未圧縮厚さの３０パーセント以下、２５パーセント以下、２０パーセント以下、１５パーセント以下、または１０パーセント以下の厚さを有する。ある例において、膨張層の厚さは、多層マットの合計未圧縮厚さの２〜３０パーセント、または５〜２５パーセントである。
【００９７】
ある用途において、各非膨張層の厚さは、独立して、少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、または少なくとも６ｍｍである。各非膨張層の厚さは、一般的に、３０ｍｍ未満、２０ｍｍ未満、または１５ｍｍ未満である。例えば、各非膨張層の厚さは、独立に、３〜２０ｍｍ、３〜１６ｍｍ、３〜１２ｍｍ、３〜１０ｍｍ、４〜２０ｍｍ、４〜１６ｍｍ、４〜１０ｍｍ、５〜２０ｍｍ、５〜１６ｍｍ、５〜１２ｍｍ、６〜２０ｍｍ、６〜１６ｍｍ、６〜１２ｍｍ、または６〜１０ｍｍとすることができる。本明細書に記載した厚さとは、未圧縮厚さのことを指す。
【００９８】
膨張層の厚さは少なくとも０．５ｍｍ、少なくとも０．８ｍｍ、少なくとも１ｍｍ、または少なくとも１．２ｍｍである。膨張層の厚さは、通常、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、または５ｍｍ未満である。例えば、膨張層の厚さは、０．５〜１０ｍｍ、０．５〜８ｍｍ、０．５〜６ｍｍ、０．５〜５ｍｍ、０．５〜３ｍｍ、０．５〜２．５ｍｍ、０．５〜２ｍｍ、０．８〜３ｍｍ、１〜３ｍｍ、１．２〜３ｍｍ、１〜２．５ｍｍまたは１〜２ｍｍとすることができる。本明細書に記載した厚さとは、未圧縮厚さのことを指す。
【００９９】
多層マットの各非膨張層の、バルク密度は、通常、約０．１ｇ／ｃｍ3〜約０．３ｇ／ｃｍ3の範囲であり、膨張層のバルク密度は約０．４ｇ／ｃｍ3〜約０．７ｇ／ｃｍ3である。本明細書で用いる「バルク密度」という用語は、圧縮していない層または多層マットの密度のことを指す。多層マットのバルク密度は、様々な層の厚さおよび組成に応じて異なるが、一般的には、約０．１５ｇ／ｃｍ3〜約０．５ｇ／ｃｍ3または約０．２ｇ／ｃｍ3〜約０．４ｃｍ3である。ある用途において、多層マットの圧縮密度は約０．３ｇ／ｃｍ3〜約１．０ｇ／ｃｍ3または約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．９ｇ／ｃｍ3である。本明細書で用いる「圧縮密度」という用語は、汚染防止装置において汚染防止要素周囲で組み立てた後の多層マットの密度のことを指す。
【０１００】
他の態様において、多層マットを形成する方法が記載されている。第１の主面と、第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層が提供される。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、膨張層の第１の主面に対向するように配置されている。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、膨張層の第２の主面に対向するように配置されている。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている。
【０１０１】
第１の非膨張層の面積Ａ２は、第２の非膨張層の面積Ａ３に実質的に等しい。面積Ａ２が面積Ａ３に実質的に等しいある多層マットにおいて、第１の非膨張層は長さＬ２を有し、第２の非膨張層は長さＬ２に実質的に等しい長さを有する。さらに、第１の非膨張層は幅Ｗ２を有し、第２の非膨張層は幅Ｗ２に実質的に等しい幅を有している。
【０１０２】
多層マットの多くの実施形態において、第１の非膨張層は第２の非膨張層と位置合せされている。しかしながら、複数ある層のうち１層は、多層マットが、汚染防止装置内の汚染防止要素周囲を効果的に包むことができる限りは、他の層に比べてややゆがんでいても構わない。
【０１０３】
製紙プロセスを用いて、非膨張層、膨張層、またはこれらの組み合わせを形成する。例えば、非膨張層は、無機繊維を含有する水性スラリーを形成することにより作製することができる。水性スラリーは、スラリーの重量に基づいて３０重量パーセントまでの固体を含有することが多い（すなわち、スラリーは、スラリーの重量に基づいて、２０重量パーセントまで、または１０重量パーセントまでの固体を含有することができる）。スラリーは、スラリーの重量に基づいて少なくとも１重量パーセントの固体を含有することが多い（すなわち、スラリーは、少なくとも２重量パーセント、または少なくとも３重量パーセントまでの固体を含有することができる）。ある実施形態において、スラリーは１〜１０、２〜８または３〜６重量パーセントの固体を含有することができる。固体が多いと、プリフォームを作成するのに水を除去する必要が少なくなるため有利である。しかしながら、固体のパーセントの高いスラリーは混合し難い傾向がある。
【０１０４】
膨張層は、膨張材料の水性スラリーを形成することにより作製することができる。パーセント固体は、非膨張層を作製するのに用いたものと同等にすることができる。膨張層用の水性スラリーは、無機繊維を含有することが多いが、膨張層は無機繊維を含ませないようにすることができる。
【０１０５】
各水性スラリーに用いる水は、地下水、地表水または塩および有機化合物のような不純物を除去すべく処理された水とすることができる。地下水または地表水を水性スラリーに用いるときは、水中に存在する塩（例えば、カルシウムおよびマグネシウム塩）が無機バインダーとして機能し得る。ある実施形態において、水は、脱イオン水、蒸留水またはこれらの組み合わせである。
【０１０６】
その他の添加剤もまた各水性スラリー組成物に含めることができる。かかる添加剤としては、無機バインダー、無機フィラー、消泡剤、凝集剤、界面活性剤等を挙げることができる。強度向上剤もまた、例えば、有機繊維のように、含めることができる。
【０１０７】
非膨張層のいくつかつは層の片側が平坦でない表面を有する。製紙プロセスを用いてかかる非膨張層を形成することができる。例えば、平坦でない表面を有する透過性基材上にスラリーを付着させることができる。非膨張層のトラフは、段または隆起部を含む透過性基材にスラリーを付着することにより形成することができる。
【０１０８】
平坦でない主面を有する非膨張層はまた、成形技術を用いて作製することもできる。例えば、透過性成形ダイはスラリー中に配置することができる。スラリー中の固体は、真空を引くときに成形ダイの表面に付着する。ある用途においては、成形ダイをスラリーから取り外して、成形ダイと同じ形状を有する形状保持装置と結合することができる。付着したスラリーは、成形ダイと形状保持装置の間に配置させることができる。形状保持装置および成形ダイをプレスして、水をさらに除去し、比較的平滑な表面を有するプリフォームを作成することができる。形状保持装置または成形ダイは、雄成形部とすることができる（すなわち、成形ダイが雄成形部の場合には、形状保持装置は雌成形部であり、成形ダイが雌成形部の場合には、形状保持装置は雄成形部である）。
【０１０９】
透過性成形ダイは、例えば、スクリーンを含むことができる。スクリーンサイズは、スクリーンを液体成分は通過するがセラミック繊維は通過しないように選択する。例えば、スクリーンは２０（約８５０ミクロン）〜８０メッシュ（約１８０ミクロン）のサイズ範囲、または３０（約６００ミクロン）〜８０メッシュのサイズ範囲とすることができる。メッシュサイズが細かすぎると、スクリーンはすぐ詰まってしまう。メッシュサイズが大きすぎると、スクリーンはセラミック繊維を保持しない（すなわち、プリフォームが形成できない）。通常の操作条件下では、真空を引くとスラリーからの固体がスクリーンに付着する。
【０１１０】
ある用途において、成形プロセスは、その開示内容がここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，０７８，８２２号明細書（ホッジスら（Ｈｏｄｇｅｓ  ｅｔ  ａｌ．））および同第６，５９６，１２０  Ｂ２号明細書（デイビスら（Ｄａｖｉｓ  ｅｔ  ａｌ．））に開示されているものと同様のものとすることができる。三次元プリフォームは、複合ダイおよび形状保持装置を含むダイアセンブリを用いて作成することができる。複合ダイは、透過性成形ダイであり、通常、内側骨格と外側シェルを含んでいる。内側骨格は、真空引きおよびダイ全体に真空を分配するために、内部に真空システムを有していた。成形ダイの外側シェルはスクリーンを有している。例えば、スクリーンのメッシュサイズは２０〜８０メッシュである。複合成形ダイは透過性である。ダイアセンブリは、複合成形ダイが形状保持装置から分離されるようにスラリー中に配置することができる。
【０１１１】
真空を複合成形ダイに接続することができ、セラミック繊維を含む層を成形ダイに付着させることができる。湿潤条件で、ダイ支持プリフォームを形状保持装置へ挿入することができる。成形ダイは、プリフォームが形状保持装置に部分的に挿入されるところから、またはプリフォームが形状保持装置と完全に接触しているときは、取り外すことができる。ある用途において、プリフォームは成形ダイにより支持されたまま形状保持装置と接触する。
【０１１２】
非膨張層の一方または両方は、平坦でない表面を有することができる。非膨張層の一方または両方が層の片側にトラフを有するときは、膨張層はトラフに配置させることができる。
【０１１３】
その他の方法を用いて、非膨張層を作製することができる。ある用途において、非膨張層は、別個の無機繊維を所望の長さまでチョッピングすることにより不織マットとして作製することができる。かかる方法は、ここに参考文献として組み込まれる国際公開第２００４／０１１７８５号パンフレット（メリーら（Ｍｅｒｒｙ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されている。別個の繊維は、フィン・アンド・フラム社（Ｆｉｎｎ＆Ｆｒａｍ，Ｉｎｃ．）（カリフォルニア州、パコイマ（Ｐａｃｏｍａ，ＣＡ））より「モデル９０グラスロービングカッター（ＭＯＤＥＬ９０ＧＡＬＳＳ  ＲＯＶＩＮＧ  ＣＵＴＥＲ）」という商品名で市販されているようなガラスロービングカッターを用いて、繊維のトウまたはヤーンをチョップすることにより作製することができる。あるいは、チョップした別個の繊維は、ハンマーミル、次にブロワを用いて形成することができる。繊維は、通常、約０．５〜約１５ｃｍの範囲の長さまでチョップする。マットは、ランドーマシン社（Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｒｐ．）（ニューヨーク州、マセドン（Ｍａｃｅｄｏｎ，ＮＹ））よりランドーウェバー（ＲＡＮＤＯ  ＷＥＢＢＥＲ）という商品名で、またはスキャンウェブ社（ＳｃａｎＷｅｂ  Ｃｏ．）（デンマーク（Ｄｅｎｍａｒｋ））よりダンウェブ（ＤＡＮ  ＷＥＢ）という商品名で市販されているような従来のウェブ形成機を用いて形成することができる。チョップした別個の繊維は、ワイヤスクリーンまたはメッシュベルト（例えば、金属またはナイロンベルト）へと延伸することができる。繊維の長さに応じて、得られるマットは、スクリムのような支持体なしで、ニードルパンチまたはステッチボンディング機に移動させるのに十分な取扱い性を有している。取扱いし易くするために、複数のマットを形成したり、スクリムに配置させることができる。
【０１１４】
ニードルパンチされた不織マットとは、バーブドニードルにより複数回マットを完全に、または部分的に貫通させることにより無機繊維を物理的に交絡させたマットのことを指す。ニードルパンチングには、通常、不織マットを圧縮し、パンチングし、バーブドニードルをマットを通して引き出すことが含まれる。マットの面積当たりのニードルパンチの最良の数は、特定の用途に応じて異なるが、不織マットは、約５〜約６０パンチ／ｃｍ2となるようにパンチングされることが多い。ある用途においては、マットは１０〜約２０パンチ／ｃｍ2である。不織マットは、フォスターニードルカンパニー（Ｆｏｓｔｅｒ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ウィスコンシン州、マニトワック（Ｍａｎｉｔｏｗｏｃ，ＷＩ））より市販されているバーブドニードルと共に、ディロ（Ｄｉｌｏ）（ドイツ（Ｇｅｒｍａｎｙ））より市販されているような従来のニードルパンチング機を用いてニードルパンチすることができる。
【０１１５】
あるいは、不織マットは、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第４，１８１，５１４号明細書（レフコヴィッツら（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ  ｅｔ  ａｌ．））に開示されているような技術を用いてステッチ接合することができる。マットは、有機スレッドまたは無機スレッド（例えば、セラミックまたはステンレス鋼）を用いてステッチ接合することができる。有機または無機シート材料の比較的薄い層は、スレッドがマットを切断するのを防ぐ、または最小にするために、ステッチボンディング中、マットの片側または両側に配置させることができる。ステッチの間隔は変えることができるが、繊維がマットの全領域を均一に圧縮するよう、通常、約３〜約３０ｍｍである。市販のニードルパンチされた非膨張層は、三菱化学（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）（日本、東京（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）より「マフテック（ＭＡＦＴＥＣ）」という商品名で入手可能である。
【０１１６】
膨張層は、非膨張層の主面に適用されたペーストの形態とすることができる。膨張層の好適なペースト組成物については、例えば、ここに参考文献として組み込まれる米国特許第５，８５３，６７５号明細書（ハワース（Ｈｏｗｏｒｔｈ））および同第５，２０７，９８９号明細書（マックニール（ＭａｃＮｅｉｌ））にさらに記載されている。これらの組成物のうちいくつかは、膨張材料に加えて無機繊維を含む。ペーストは、まず、例えば、剥離ライナまたは紙のような基材に適用することができる。基材は、ペーストが非膨張層の主面と接触した後に除去することができる。
【０１１７】
他の多層マットにおいて、膨張層は、好適な膨張組成物を非膨張層の主面にスプレーすることにより形成することができる。組成物としては、例えば、無機繊維または有機バインダーのようなその他の材料が挙げられる。あるいは、バインダーを含まない膨張材料は、非膨張層の主面の一部に適用することができる。膨張材料適用後、他の非膨張層を適用して、膨張材料を２つの非膨張層間に挟むことができる。
【０１１８】
多層マットを製造するある方法において、第１の非膨張層のシートを提供する。膨張層のシートは、第１の非膨張層の一主面に配置されている。第２の非膨張層のシートを膨張シート上に配置して、膨張シートを２つの非膨張シート間に挟んで多層構造体を形成する。多層構造は、複数の膨張セグメントを含むことができる。多層構造体は、切断して、汚染防止装置に用いるのに好適なサイズおよび形状とすることができる。多層構造体を切断して、矩形形状、平行四辺形またはトングとグルーブを含む形状とすることができる。例えば、多層構造体を切断すると、図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４または６に図示する多層マットのいずれかを提供することができる。
【０１１９】
多層マットを製造する他の方法において、１つ以上のトラフを有する第１の非膨張層のシートを提供する。膨張層のシートを各トラフに配置する。平坦な表面を有する第２の非膨張シートを膨張層上に配置して多層構造体を形成する。多層構造は、複数の膨張セグメントを含むことができる。多層構造体は、切断して、汚染防止装置に用いるのに好適なサイズおよび形状とすることができる。例えば、多層構造体を切断して、矩形形状、平行四辺形またはトングとグルーブを含む形状とすることができる。
【０１２０】
様々な層を、別個に作製して、接合することができる。ニードルパンチングまたはステッチボンディング技術を用いて、多層マットの様々な層を互いに接合することができる。多層マットの中には、非膨張層を第１の膨張層、第２の膨張層、またはこれらの組み合わせに結合させるために、接着剤を有しているものがある。各層は別個に作製して、接合することができる。接着剤は感圧接着剤またはホットメルト接着剤とすることができる。ある多層マットにおいては、接着剤は、例えば、ボスティック−フィンドレイ（Ｂｏｓｔｉｋ−Ｆｉｎｄｌｅｙ）（英国、スタッフォード（Ｓｔａｆｆｏｒｄ，ＵＫ）））より「ＰＥ１０５−５０」または「ＰＥ６５−５０」という商品名で市販されているようなホットメルト接着剤である。
【０１２１】
接着剤で接合されたある多層マットにおいて、接着剤は、隣接する膨張層のない非膨張層の少なくとも１つの領域に適用することができる。例えば、図２Ａに概略を図示した多層マットにおいて、接着剤は、端部１５４および１５２に沿って適用することができる。
【０１２２】
多層マットは、製紙プロセスを用いて作製することができる。１つのかかるプロセスについては、その開示内容はここに参考文献として組み込まれる米国公開特許第２００１／００４６４５６号明細書（ランガーら（Ｌａｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．））に記載されている。無機繊維を含有する第１のスラリーを調製し、透過性基材に付着させる。付着させた第１のスラリーを部分的に脱水して、第１の層を形成することができる。膨張組成物は第１の層の一部に適用して、第２の層を形成することができる。膨張組成物は、例えば、組成物が液体を含む場合にはスプレーにより、または組成物が液体を含まない場合には振り掛けることにより適用することができる。無機繊維を含有する第２のスラリーを調製し、第２の層および露出した第１の層上に付着させる。付着させた第３のスラリーを部分的に脱水して、第３の層を形成することができる。最後の層を付着させた後、マットを乾燥すると、残留水の少なくとも一部を除去することができる。例えば、マットを加熱したローラに通すことにより、マットを圧縮および乾燥することができる。
【０１２３】
かかるプロセスにより、層がある程度混ざる。層が混ざるのは、実際は目視することはできない、または隣接する２層間に目視される境界または勾配層が形成される程度までである。かかるプロセスでは、層は、接着剤、ステッチ、ニードルまたはステープルを用いずに接合することができる。
【０１２４】
本発明のさらに他の態様において、外側金属筐体と、汚染防止要素と、汚染防止要素と外側金属筐体との間に配置された多層マットとを含む汚染防止装置が提供される。多層マットは、第１の主面と第１の主面の反対の第２の主面とを有する膨張層と、膨張層の第１の主面に対向する第１の非膨張層と、膨張層の第２の主面に対向する第２の非膨張層との少なくとも３層を含んでいる。膨張層は、面積Ａ１を有している。第１の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ２を有している。第２の非膨張層は、無機繊維を含有し、面積Ａ１よりも大きな面積Ａ３を有している。膨張層は、第１の非膨張層と第２の非膨張層の両方の面積内に完全に配置されている 
【０１２５】
第１の非膨張層の面積Ａ２は、第２の非膨張層の面積Ａ３に実質的に等しい。面積Ａ２が面積Ａ３に実質的に等しいある例において、第１の非膨張層は長さＬ２を有し、第２の非膨張層は長さＬ２に実質的に等しい長さを有する。さらに、第１の非膨張層は幅Ｗ２を有し、第２の非膨張層は幅Ｗ２に実質的に等しい幅を有している。
【０１２６】
多層マットの多くの実施形態において、第１の非膨張層は第２の非膨張層と位置合せされている。しかしながら、複数ある層のうち１層は、多層マットが、汚染防止要素周囲を効果的に包むことができる限りは、他の層に比べてややゆがんでいても構わない。
【０１２７】
汚染防止装置は、大気汚染を減少させるために自動車の排気システムに用いられている。触媒コンバータ１０の形態の汚染防止装置の一例を図7に示す。触媒コンバータ１０は、触媒コンバータ要素またはモノリスとも呼ばれる汚染防止要素２０を囲む金属筐体１１を含む。金属筐体１１には入口１２と出口１３があり、排気ガスのフローがそれぞれ触媒コンバータ１０に出入りする。カンまたはケーシングとも呼ばれる金属筐体１１は、１種類以上の金属、金属合金、または金属間組成物から製造することができる。例えば、金属筐体１１はステンレス鋼またはオーステナイト鋼とすることができる。
【０１２８】
好適な触媒コンバータ要素は業界に公知であり、金属、セラミックまたはその他材料からできたものが挙げられる。様々なセラミック触媒コンバータ要素が市販されている。例えば、ハニカムセラミック触媒コンバータ要素は、コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．，）（ニューヨーク州、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ））より「セルコア（ＣＥＬＣＯＲ）」という商品名で市販されており、他にもＮＧＫインスレーテッド社（ＮＧＫ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｌｔｄ．）（日本、名古屋（Ｎａｇｏｙａ，Ｊａｐａｎ））より「ハニセラム（ＨＯＮＥＹＣＥＲＡＭ）」という商品名で市販されている。金属触媒コンバータ要素はエミテック（Ｅｍｉｔｅｃ）（ドイツ、ローマー（Ｌｏｈｍａｒ，Ｇｅｒｍａｎｙ））より市販されている。
【０１２９】
１種類以上の触媒材料を、従来のやり方に従って触媒コンバータ要素２０にコートすることができる。触媒コンバータ要素２０に用いる触媒は、一般的に１種類以上の金属（例えば、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウムおよび八白金）および／または金属酸化物（例えば、五酸化バナジウムおよび二酸化チタン）である。最も一般的には、これらの触媒は、一酸化炭素および炭化水素のような排気汚染物質を酸化または排除する機能を果たす。かかる触媒はまた、エンジン排気ガス中の窒素酸化物の量を減じるのを補助する機能も果たす。
【０１３０】
広い表面積を与えるために、触媒コンバータ要素２０は、通常、非常に薄い壁を有している。薄い壁によって触媒コンバータ要素２０は易損しやすく壊れやすい。金属筐体１１と触媒コンバータ要素２０との間に配置された装着マットまたはシート材料３０は、易損しやすい触媒コンバータ要素２０を道路の衝撃や振動による損傷から保護する補助となる。装着マットまたはシート材料３０はまた、排気ガスが触媒コンバータ要素２０と金属筐体１１間を通るのも防ぐ補助となる。
【０１３１】
図８に、ディーゼル微粒子フィルタ４０の形態の汚染防止装置の代表例を示す。ディーゼル微粒子フィルタ４０は、数多くのチャネルを有するハニカムモノリシック構造４２（モノリスまたはモノリシック構造とも呼ばれる）を含む壁フローフィルタである。触媒は、ディーゼル微粒子フィルタ４０のモノリシック構造４２にコートしてもよい。ディーゼル微粒子フィルタ要素はセラミック材料から作製されることが多い。かかるディーゼル微粒子フィルタエレメントは、例えば、コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃ．）（ニューヨーク州、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ，  Ｎ．Ｙ．））およびＮＧＫ膨張層社（ＮＧＫ  Ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｙｅｒ  Ｌｔｄ．）（日本、名古屋（Ｎａｇｏｙａ，Ｊａｐａｎ））をはじめとする数多くの源より市販されている。有用なディーゼル微粒子フィルタエレメントついては、「セルラーセラミックディーゼル微粒子フィルタ（Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）」ホヴィットら（Ｈｏｗｉｔｔ  ｅｔ  ａｌ．）、ペーパーＮｏ．８１０１１４、ＳＡＥ専門紙シリーズ（ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ）、１９８１年に述べられている。
【０１３２】
ディーゼル微粒子フィルタ４０には、入口４６と出口４８を有する金属筐体４４が含まれている。金属筐体４４は、モノリス４２を囲んでいる。モノリス４２と金属筐体４４との間に配置された装着マットまたはシート材料５０は、図８の装着マット３０と同じ利点を与える。
【０１３３】
触媒コンバータとディーゼル微粒子フィルタ要素の両方ともがセラミックモノリスの形態にあることが多い。セラミックモノリスは、その壁の厚さと、開口部の数または１平方インチ当たりのセル（ｃｐｓｉ）で記載されることが多い。１９７０年代初頭、壁厚さが１２ミルでセル密度が３００ｃｐｓｉのモノリスが一般的であった（「１２／３００モノリス」ここで、分子は壁のミルでの厚さのことを指し、分母は１平方インチ当たりのセルの数のことを指す）。排ガス規正法が厳しくなるにつれて、幾何学的な表面積を増やすために壁の厚さが減じてきた。規格は６／４００モノリスへと進んでいる。しかしながら、汚染防止装置の性能をさらに高めるために、４／４００、４／６００、４／９００、３／６００、３／９００および２／９００といったこれより薄いモノリスが開発されてきた。これらのモノリスはさらに取扱いに注意を要し、破損しやすい。
【０１３４】
セラミックモノリスの熱膨張係数は、それが配置されている金属筐体よりも非常に小さい。ある汚染防止装置において、エンジンが汚染防止要素を約２５℃から最大操作温度約９００℃まで加熱すると、金属筐体は約５３０℃の温度まで上がる（すなわち、金属筐体の温度は、金属筐体の外側表面が周囲条件に曝されているためにこれより低い）。金属筐体の温度変化が汚染防止要素より小さくても、セラミックモノリスに比べて金属筐体の熱膨張係数が高い結果、金属筐体がさらに膨張する。ある用途において、金属筐体とセラミックモノリスとの間のギャップは、約４ｍｍから約４．３ｍｍまで増大し得る。ギャップは、他の用途においては、これよりさらに大きくすることができる。
【０１３５】
本発明の多層マットは、組成に応じて、様々な駆動および温度条件下で有利に用いることができる。多層マットは、周知の車両汚染防止装置に用いるのに好適である。
【０１３６】
膨張層を非膨張層間に挟むことにより、膨張材料を、膨張させるには十分な温度だが、膨張特性が変化するようには材料を永久的に変化させる温度ではない温度まで曝すことができる。バーミキュライトは、約７００℃を超える温度に曝すと、その膨張特性を失う傾向がある。
【０１３７】
多くの汚染防止装置において、入ってくるガスストリームは装着マットに衝突して、少なくとも業界に知られたある装着マットでは、装着マットをやや腐食させる可能性がある。膨張材料は、マットが腐食するにつれて、経時により、マットからなくなる。装着マットが前縁近くに膨張材料を含有し、膨張材料が耐食のためにマットの残りから切り離されている場合には、膨張材料が汚染防止装置のモノリスに留まる。この留まった膨張材料が、モノリスを通るガスのフローを減少し、システム背圧を増大させる。
【０１３８】
このように、入ってくるガスストリームの衝突を受ける領域に膨張材料を含まない多層マットは、経時によるモノリスの詰まりの発生を生じさせ難い。多層マットのある実施形態において、第１の非膨張層は、多層マットが圧縮下にあるとき、多層マットの少なくとも一端に沿って第２の非膨張層と接触することができる。膨張材料を含まないこの端部は、入ってくるガスストリームを受ける汚染防止要素の端部（すなわち、前縁）に有利に隣接配置させることができる。
【０１３９】
ある汚染防止装置において、多数の汚染防止要素が一列に配置されている。かかる汚染防止装置について、多層マットは、第１の端部および第１の端部の反対の第２の端部に沿って第１の非膨張層が第２の非膨張層と接触できるように構築することができる。多層マットは第１の汚染防止要素周囲を包んで、多層マットのガスが入る領域（すなわち、前縁）または汚染防止要素を出る領域（すなわち、後縁）に膨張材料を含まないようにすることができる。ガスが第１の汚染防止要素に入るところに、膨張材を含まない端部を存在させることによって、膨張材料による第１の汚染防止要素の詰まりを最小にする助けとなる。ガスが第１の汚染防止要素から出るところに、膨張材を含まない端部を存在させることによって、第２の汚染防止要素の詰まりを最小にする助けとなる。
【０１４０】
ある多層マットにおいて、膨張層はセグメント化される。膨張セグメントを、例えば、汚染防止要素の最小曲率半径を有する領域を覆うように配置することができる。汚染防止要素のこれらのセクションは、最も強い傾向にあり、膨張材料の膨張に伴う高圧に耐えることのできる傾向がある。このように、少なくともある汚染防止装置において、セグメント化された膨張層を用いると、汚染防止要素の易損のモノリシック構造の亀裂を最小にすることができる。
【０１４１】
本発明の多層マットにおける膨張層は、非膨張層より面積が小さい（すなわち、非膨張層の面積は膨張層の面積より大きい）。膨張材料が膨張すると、多層マットによってモノリスに圧力がかかる。膨張材料の面積を減少させることにより、モノリスにかかった全体の力を減少させることができる。この特徴によって、少なくともある実施形態においては、汚染防止要素のモノリスに亀裂が生じる可能性が減じる。
【０１４２】
多層マットの少なくともいくつかは、膨張材料の単層マットより小さな装着圧力を有している。このように、ある条件下およびある用途において、多層マットは、容認できない高い装着圧力によりモノリスが破断され難いため、膨張層の単層マットよりも好ましい。
【０１４３】
多層マットの少なくともいくつかは、非膨張材料の単層マットより小さな装着圧力を有している。このように、ある条件下およびある用途において、多層マットは、モノリスがより効果的に保持されるため、非膨張層の単層マットよりも好ましい。すなわち、モノリスと汚染防止装置の筐体との間のギャップが、単層の非膨張マットに比べて、多層マットのいくつかでより効果的に充填される。
【０１４４】
前述の説明を利用可能とするために発明者により予測された実施形態について本発明を説明してきたが、本発明の現在予測されていない修正も等価物に相当する。
【実施例】
【０１４５】
試験方法
実条件備品試験
実条件備品試験（ＲＣＦＴ）は、装着マットに囲まれたモノリス（すなわち、触媒コンバータ要素またはディーゼル微粒子フィルタ）を有する汚染防止装置内の実際の操作条件をシミュレートするものである。この試験は、装着マットが出す圧力（すなわち、装着圧力）を測定するものである。ＲＣＦＴ法は、自動車汚染防止装置の材料の態様（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  ｉｎ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ハンスボーデ（Ｈａｎｓ  Ｂｏｄｅ）編、ウィリーーＶＣＨ（ＷＩｌｅｙ−ＶＣＨ）２０６〜２０８頁（２００２年）に詳細が記載されている。
【０１４６】
多層マットの４４．４５ｍｍ×４４．４５ｍｍの試料を、５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍの２つの加熱したステンレス鋼プラテンの間に配置した。例えば、プラテン間に装着したときの多層試料の装着密度は、０．６４ｇ／ｃｍ3であった。一方のプラテンは９００℃の温度まで加熱し、他方は５５０℃まで加熱して、使用中の汚染防止装置におけるモノリス側部と、マットの筐体側の温度をそれぞれシミュレートした。同時に、特定の種類の代表的な汚染防止装置の材料の温度および熱膨張係数から計算した値によりプラテン間のスペースまたはギャップを増やした。３つのサイクルを各試料に実施した。各サイクルについて、各プラテンは９００℃または５５０℃のピーク温度まで加熱し、１５分間保持してから、略室温、すなわち、約２０℃まで冷却した。
【０１４７】
３回のＲＣＦＴサイクルを実施した後、データ曲線を生成し、温度の関数として２つのプラテン間の圧力（すなわち、装着圧力）を示した。第１および第３のサイクル中の各ピーク温度での装着圧力および室温での装着圧力を記録した。汚染防止装置の実際の使用中にモノリスを固定するには、通常、約５０ｋＰａの最低装着圧力が必要である。
【０１４８】
バルク収縮率（ＴＭＡ）
セラミック繊維塊のバルク収縮率を、チャートレコーダを有するシータダイラトロニックＩＩサーマルアナライザ（Ｔｈｅｔａ  Ｄｉｌａｔｒｏｎｉｃ  ＩＩ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）、型番ＭＦＥ−７１５（ニューヨーク州ポートワシントンのシータインダストリー社（Ｔｈｅｔａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．，Ｐｏｒｔ  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＮＹ）より入手）を用いて熱機械分析（ＴＭＡ）により求めた。繊維試料を、直径１１ｍｍの円形ダイを用いて切断し、炉のプラテンに置いた。１３５０グラムの重りを支持する直径７ｍｍの水晶ロッド（長さ約３５．６ｃｍ）を試料の上に置き、炉を閉じた。これは、試料に加えられた約５０ｐｓｉ（３４５ｋＮ／ｍ2）の荷重に対応する。１５℃／分のレートで１０００℃まで加熱する前に、重りを加えた試料を約５分間安定化させた。オーブンが１０００℃に達した後、炉をオフにして室温まで冷却した。試料を炉内で冷却した。ロッドの端部とプラテンの間の空隙として測定した試料の厚さを、加熱および冷却サイクルの両方の間にチャートレコーダでプロットした。加熱サイクル中７５０℃で記録した厚さ（Ｔ１）と、冷却サイクル中７５０℃で記録した厚さ（Ｔ２）からパーセント収縮率を計算した。バルク収縮率は、
％バルク収縮率＝［（Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ１］×１００
として計算した。
【０１４９】
有機バインダー材料有り、または無しの試料にＴＭＡ試験を用いた。有機材料は、通常、約５００℃で燃える。加熱サイクル中、７５０℃で測定した試料の厚さは、実質的に、無機バインダーおよび粒子（存在する場合には）を有する繊維の塊の厚さである。試料をさらに加熱すると、７５０℃で測定した厚さが加熱サイクル中の試料の厚さより薄い場合には、冷却サイクル中、１０００℃までで生じる繊維の収縮は明らかとなる。
【０１５０】
実施例１
膨張層を、２つの非膨張層間に挟んで多層マットを形成した。２つの非膨張層は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「インテラム９００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  ９００ＨＴ）」非膨張絶縁マット（Ｎｏｎ−ｉｎｔｕｍｅｓｃｅｎｔ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｍａｔ）という商品名で入手した。非膨張層はそれぞれ、マットの反対の端部がトングとグルーブで結合できる形状（すなわち、図６に示す形状と同様）を有していた。これらの膨張層の幅は約１４０ｍｍ、長さは４１０ｍｍであった。各膨張層の単位面積当たりの重量は１０２０ｇ／ｍ2、厚さは約４．１ｍｍであった。膨張マットは、「インテラム１００（ＩＮＴＥＲＡＭ１００）」膨張マット装着材という商品名で３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より入手した。膨張マットの単位面積当たりの重量は１０５０ｇ／ｍ2、厚さは約１．７ｍｍであった。膨張層はトングとグルーブの寸法と同じ寸法、非膨張層と同じ長さを有しているが、幅は狭かった（１４０ｍｍでなく１１５ｍｍ）。
【０１５１】
各非膨張層の一主面に、発泡性接着剤（３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「フォームファスト７４スプレー接着剤（ＦＯＡＭ  ＦＡＳＴ  ７４  ＳＰＲＡＹ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ）」という商品名で入手可能）をスプレーした。膨張層を、接着剤コートした非膨張層間にラミネートした。膨張層は、非膨張層間の略中心であり、膨張層の各側端を非膨張層の各側端から約１２．５ｍｍに設定した。すなわち、多層マットの各側端は膨張材料を含んでいなかった。
【０１５２】
ラミネートを軽くプレスした後、膨張マットを非膨張層内に完全に包んだ。多層マットを８５℃に設定したオーブン中で約５分間にわたって乾燥したところ、厚さ約７．５ｍｍであった。多層マットを、最大温度でＲＣＦＴを用いて試験した。この試料についてのデータを表１に示す。
【０１５３】
参照例Ｒ１
参照例Ｒ１は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より入手した「インテラム１００（ＩＮＴＥＲＡＭ）１００」膨張マット装着材である。この試料についてのデータを表１に示す。
【０１５４】
参照例Ｒ２
参照例Ｒ２は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より入手可能な「インテラム１１００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１００ＨＴ）」膨張マット装着材である。マットは結晶（すなわち、多結晶）アルミナ繊維を含有している。この試料についてのデータを表１に示す。
【０１５５】
【表１】
2007532825.tif 000003
【０１５６】
実施例２
膨張層を切断して、膨張層の一側端が外側非膨張マットの一側端に位置合せされ、膨張マットの他側端を外側非膨張マットの側端から約１３ｍｍに設定する以外は、実施例１の手順に従って多層マットを作製する。非膨張層は、膨張材料を含まない端部に沿って互いに接合させることができる。
【０１５７】
実施例３
接着剤を用いない以外は、実施例１の手順に従って多層マットを作製する。個々のマットを、バーブドニードルを用いてニードルパンチして、３層間の繊維の物理的な交絡を与える。好適なニードルパンチャーは、市販のバーブドニードル（フォスターニードルカンパニー（Ｆｏｓｔｅｒ  Ｎｅｅｄｌｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ウィスコンシン州、マニトワック（Ｍａｎｉｔｏｗｏｃ，ＷＩ）））と共に、ドイツ、ディロ（Ｄｉｌｏ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より「ディロ（ＤＩＬＯ）」という商品名で市販されている。多層マットをニードルパンチして、約１０ニードルパンチ／ｃｍ2とする。膨張層を、２つの非膨張層間に挟む。
【０１５８】
実施例４
アクリル接着テープを発泡性接着剤の代わりに用いる以外は、実施例１の手順に従って多層マットを作製する。さらに、テープを一つの非膨張層の側端にのみ適用した。厚さ０．１３ｍｍのアクリル接着剤転写テープ（３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より接着転写テープ４６８（ＡＤＨＥＳＩＶＥ  ＴＲＡＮＳＦＥＲ  ＴＡＰＥ  ４６８）という商品名で入手可能）の幅１２ｍｍのストリップを、１つの非膨張マットの側端の主面に配置した。膨張層を、第１の非膨張層の接着ストリップ間に配置する。第２の非膨張層を、膨張シート上に配置して、膨張シートを２つの非膨張層間に挟む。接着剤が、第１の非膨張層を第２の非膨張層に接合する。
【０１５９】
実施例５
スプレー接着剤の代わりに、ホットメルトウェブ接着剤のシート（ボスティック−フィンドレイ社（Ｂｏｓｔｉｋ  Ｆｉｎｄｌｅｙ  Ｉｎｃ．，）（マサチューセッツ州、ミドルトン（Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ，ＭＡ））より「ＰＥ１０５−５０ポリエステルウェブ接着剤（ＰＥ  １０５−５０  ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ  ＷＥＢ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ）」という商品名で入手可能）を用いて、多層マットの様々な層をラミネートする以外は、実施例１の方法に従って多層マットを作製する。接着剤を非膨張シートに配置し、溶融するまで加熱してから（約１１０℃〜１４０℃）、それぞれを軽い圧力で膨張マットにラミネートする。膨張層を、２つの非膨張層間に挟む。
【０１６０】
実施例６
ホットメルト接着剤の幅１２ｍｍのストリップを、１つの非膨張マットの各側端に沿ってのみ配置する以外は、実施例５の方法に従って多層マットを作製する。非膨張層を加熱して接着剤を溶融した後、膨張マットを接着ストリップ間の第１の非膨張層に配置する。第２の非膨張マットを膨張マット上に配置する。側端を軽くプレスしてマットを保持する。膨張層を、２つの非膨張層間に挟む。
【０１６１】
実施例７
国際公開第００７５４９６号パンフレット（ランガー（Ｌａｎｇｅｒ））に記載された手順に従って、熱処理したセラミック繊維から非膨張マットを作製する。セラミック繊維の組成は約５０％のアルミナと約５０％のシリカであり、「カオウールＨＡ−バルク（ＫＡＯＷＯＯＬ  ＨＡ−ＢＵＬＫ）」という商品名でサーマルセラミックス（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）（ジョージア州、オーガスタ（Ａｕｇｕｓｔａ，ＧＡ））より市販されている。繊維を熱処理すると、ＴＭＡ試験により求めたバルク収縮率は４．５％である。バルク繊維を約３分間１０６０℃で加熱すると十分量の熱処理がなされる。熱処理した繊維の平均直径は約３ミクロン、平均長さは約１０ｍｍ未満である。ｘ線回折を用いて分析すると、放射線源として銅Ｋαを用いて約２２．５度の２θ角度で広いピークが得られる。繊維は結晶領域を含んでいるが、結晶サイズは狭い回折ピークとなるほど十分に大きくはない。
【０１６２】
非膨張熱処理セラミック繊維マットを用いて実施例６の手順に従って多層マットを作製する。すなわち、膨張層は、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）製「インテラム１００（ＩＮＴＥＲＡＭ  １００）」である。ホットメルト接着剤のストリップ（幅１２ｍｍ）は、一つの非膨張マットの各側端にそってのみ配置する。非膨張層を加熱して接着剤を溶融した後、膨張マットを接着ストリップ間の第１の非膨張層に配置する。第２の非膨張マットを膨張マット上に配置する。側端を軽くプレスしてマットを保持する。膨張層を、２つの非膨張層間に挟む。
【０１６３】
実施例８
非膨張マットを結晶（すなわち、多結晶）アルミナ繊維から形成する以外は、実施例６の手順に従って多層マットを作製する。かかるマットは、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製「インテラム１１００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１００ＨＴ）」非膨張マット装着材という商品名で市販されている。
【０１６４】
実施例９
膨張層をそれぞれ約１００ｍｍ×１４０ｍｍの幅となるようにセグメントへと切断する以外は、実施例１の手順に従って多層マットを作製する。膨張層の２つのセグメントを、２つの非膨張層間に配置して、楕円形断面を有するモノリス周囲をマットで包み、膨張部分が最小の曲率半径のモノリスの部分を覆うようにする。
【０１６５】
実施例１０
２つの非膨張層が同一でない以外は、実施例３の手順に従ってニードル接合マットを作製する。１つの非膨張層は結晶（すなわち、多結晶）アルミナ繊維マットである。かかるマットは、三菱化学（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）（日本、東京（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ））より「マフテック（ＭＡＦＴＥＣ）ＭＬＳ−２」多結晶ブランケット、８００ｇ／ｍ２という商品名で入手可能である。他の非膨張層を、国際公開第２００４／０１１７８５号パンフレット（メリー（Ｍｅｒｒｙ）の実施例３に記載された手順に従って形成する。無機繊維は、代表組成が６０重量パーセントのＳｉＯ2、２５重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、９重量パーセントのＣａＯおよび６重量パーセントのＭｇＯであるサンゴバンベトロテックス（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘ）より入手可能なＲ−ガラスである。Ｒ−ガラス繊維の直径は約１０マイクロメートル、長さは約３６ｍｍである。Ｒ−ガラス非膨張層は、ランドーマシン社（Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｒｐ．）（ニューヨーク州、マセドン（Ｍａｃｅｄｏｎ，ＮＹ））よりランドーウェバー（ＲＡＮＤＯ  ＷＥＢＢＥＲ）という商品名で市販されている機械を用いて作製する。この非膨張層をニードル接合する。
【０１６６】
実施例１１
膨張層が、欧州の非分類繊維規則に適合するセラミック繊維から作製したマットである以外は、実施例１の手順に従って多層マットを作製する。かかるマットは、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））製「ＩＮＰＥ５７０」という商品名で入手可能である。膨張マットの単位面積当たりの重量は１０５０ｇ／ｍ2、厚さは約１．７ｍｍである。
【０１６７】
実施例１２
スプレー接着剤、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（ミネソタ州、セントポール（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））より「フォームファスト７４スプレー接着剤（ＦＯＡＭ  ＦＡＳＴ  ７４  ＳＰＲＡＹ  ＡＤＨＥＳＩＶＥ）」で、３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「インテラム１１００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１００ＨＴ）」マット装着材の非膨張層をスプレーすることにより、多層マットを作製する。コメタル社（Ｃｏｍｅｔａｌｓ  Ｉｎｃ．）（ニューヨーク州、ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）より入手可能な未膨張バーミキュライトの粒子を、マットの側端から約１２ｍｍまでマットの中心から振り掛ける。粒子を不規則に分配して、大半の粒子の間に空間を残す。「インテラム１１００ＨＴ（ＩＮＴＥＲＡＭ  １１００ＨＴ）」マット装着材の第２の非膨張層を粒子の上から軽くプレスする。
【０１６８】
本発明の他の実施形態は、本明細書またはここに開示された本発明の実施から当業者には明白であろう。ここに記載した原理および実施形態の様々な省略、修正および変更は、添付の特許請求の範囲に示される本発明の正確な範囲および技術思想から逸脱することなく当業者によりなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】多層マットの一実施形態の概略断面図である。
【図２Ａ】膨張層が多層マットの全長にわたって延在する多層マットの実施形態の概略平面図である。
【図２Ｂ】膨張層が多層マットの全長にわたって延在する多層マットの実施形態の概略平面図である。
【図３Ａ】膨張層がセグメント化されて、多層マットの全長よりも短く延在する多層マットの実施形態の概略平面図である。
【図３Ｂ】膨張層がセグメント化されて、多層マットの全長よりも短く延在する多層マットの実施形態の概略平面図である。
【図３Ｃ】楕円形汚染防止要素周囲を包む多層装着マットの一実施形態の概略断面図である。
【図４Ａ】膨張層に対向する非平坦主面を備えた少なくとも１層の非膨張層を有する多層マットの実施形態の概略断面図である。
【図４Ｂ】膨張層に対向する非平坦主面を備えた少なくとも１層の非膨張層を有する多層マットの実施形態の概略断面図である。
【図５】９０度以外の角度を形成する端部を備えた平行四辺形を有する多層マットの実施形態の概略平面図である。
【図６】トングとグルーブ構造により結合可能な反対の端部を有する多層マットの概略平面図である。
【図７】本発明の実施形態を組み込んだ触媒コンバータの斜視図であり、分解状態で示してある。
【図８】本発明の実施形態を組み込んだディーゼル微粒子フィルタを通した概略長手方向中央断面である。
【図１】
2007532825.tif 000004
【図２Ａ】
2007532825.tif 000005
【図２Ｂ】
2007532825.tif 000006
【図３Ａ】
2007532825.tif 000007
【図３Ｂ】
2007532825.tif 000008
【図３Ｃ】
2007532825.tif 000009
【図４Ａ】
2007532825.tif 000010
【図４Ｂ】
2007532825.tif 000011
【図５】
2007532825.tif 000012
【図６】
2007532825.tif 000013
【図７】
2007532825.tif 000014
【図８】
2007532825.tif 000015
【国際調査報告】
2007532825.tif 000016
2007532825.tif 000017