專利名稱：制備用于安裝污染控制元件的安裝墊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備用于將污染控制元件安裝到催化轉(zhuǎn)化器中的安裝墊的方法。具體地講，本發(fā)明涉及制備膨脹型或非膨脹型安裝墊的方法。本發(fā)明還涉及制備催化轉(zhuǎn)化器的方法。本發(fā)明也涉及減少含渣球無機(jī)纖維中的渣球量的方法。

背景技術(shù)：
在機(jī)動車輛上采用污染控制裝置來控制大氣污染。這種裝置包括污染控制元件。示例性的污染控制裝置包括催化轉(zhuǎn)化器及柴油機(jī)顆粒過濾器或捕集器。催化轉(zhuǎn)化器通常包含陶瓷單片結(jié)構(gòu)，該陶瓷單片結(jié)構(gòu)具有支承催化劑的壁。催化劑通常氧化一氧化碳和碳?xì)浠衔锊⑦€原發(fā)動機(jī)廢氣中的氮氧化物，以控制大氣污染。單片結(jié)構(gòu)也可以由金屬制成。柴油機(jī)顆粒過濾器或捕集器通常包括壁流過濾器，壁流過濾器經(jīng)常是由(例如)多孔陶瓷材料制成的蜂窩狀單片結(jié)構(gòu)。過濾器通常移除發(fā)動機(jī)廢氣中的煤煙及其它排出的顆粒。這些裝置中的每一個都具有容納污染控制元件的殼體(通常由類似不銹鋼的金屬制成)。單片污染控制元件經(jīng)常由其壁厚和每平方英寸的開口或孔的數(shù)量(cpsi)來描述。在20世紀(jì)70年代初，常見的是壁厚為12密耳(304微米)且孔密度為300cpsi(47個孔/平方厘米)的陶瓷單片污染控制元件(“300/12單片”)。
隨著排放法規(guī)變得更加嚴(yán)格，作為增加幾何表面積的方法，壁厚已經(jīng)減小，從而減少了熱容并且降低了單片的壓降。該標(biāo)準(zhǔn)已進(jìn)展到900/2單片。陶瓷單片結(jié)構(gòu)由于其壁薄而易碎并且易受振動或沖擊損壞和破壞的影響。損壞力可以來自在污染控制裝置的組裝期間操縱不當(dāng)或下落、來自發(fā)動機(jī)振動或來自在不平坦路面上的行駛。由于高度的熱沖擊(例如來自與路面噴灑的接觸)，陶瓷單片也容易受到損壞。
陶瓷單片具有通常比其被包含的金屬殼體小一個數(shù)量級的熱膨脹系數(shù)。例如，隨著發(fā)動機(jī)將催化轉(zhuǎn)化器單片元件從25℃加熱到約900℃的最大操作溫度，金屬殼體的周壁與單片之間的間隙可以從約4mm開始，并且總共可增加約0.33mm。同時，金屬殼體的溫度從約25℃增加到約530℃。即使金屬殼體經(jīng)歷了較小的溫度變化，金屬殼體較高的熱膨脹系數(shù)導(dǎo)致殼體膨脹到較大的外圍尺寸，其膨脹速度比單片元件的膨脹速度快。在車輛的使用壽命期間，這種熱循環(huán)通常發(fā)生成百上千或成千上萬次。
為了避免路面沖擊和振動對陶瓷單片造成損壞，為了補(bǔ)償熱膨脹差，并且為了抑制廢氣穿過單片和金屬殼體之間(從而繞過催化劑)，在陶瓷單片和金屬殼體之間設(shè)置安裝墊。將單片放置在殼體內(nèi)的工藝也稱作罐裝，并包括以下步驟，例如在單片周圍包裹墊材料的片、將包裹好的單片置于殼體中、將殼體擠壓閉合以及沿著殼體的側(cè)向邊緣焊接法蘭。
通常，安裝墊材料包括無機(jī)纖維(可選的為膨脹型材料)、有機(jī)粘結(jié)劑、填料及其它佐劑。用于在殼體中安裝單片的已知的墊材料在(例如)以下專利中有所描述美國專利No.3,916,057(Hatch等人)、No.4,305,992(Langer等人)、No.4,385,135(Langer等人)、No.5,254,410(Langer等人)、No.5,242,871(Hashimoto等人)、No.3,001,571(Hatch)、No.5,385,873(MacNeil)和No.5,207,989(MacNeil)；英國專利GB1,522,646(Wood)，1978年8月23日公布；日本Kokai No.J.P.Sho.58-13683，1983年1月26日公布(即，專利申請公開No.J.P.Hei.2-43786和申請No.J.P.-Sho.56-112413)和日本Kokai No.J.P.Sho.56-85012，1981年7月10日公布(即，專利申請No.Sho.54-168541)。安裝材料應(yīng)當(dāng)在長時間的使用期間在整個操作溫度范圍內(nèi)保持非常好的回彈力。
對如下的安裝系統(tǒng)存在著需求該安裝系統(tǒng)有足夠的回彈力且可壓縮，以在寬泛的操作溫度范圍和大量的熱循環(huán)內(nèi)適應(yīng)單片和金屬殼體之間的變化間隙。雖然最先進(jìn)的安裝材料具有其自身的實(shí)用性和優(yōu)點(diǎn)，但仍然需要改進(jìn)污染控制裝置中使用的安裝材料。另外，在形成安裝墊中的主要問題之一是在材料成本與性能屬性之間進(jìn)行平衡。希望以可能的最低成本提供這種高質(zhì)量的安裝系統(tǒng)。
主要通過濕法成網(wǎng)工藝來制備用于安裝污染控制裝置或單片的安裝墊。具體地講，使用濕法成網(wǎng)工藝來制備膨脹型安裝墊。然而，由于濕法成網(wǎng)工藝在設(shè)備方面要求有大量的投資并且由于要求進(jìn)行干燥導(dǎo)致進(jìn)一步消耗大量的能量，所以濕法成網(wǎng)工藝是昂貴的。另外，該工藝通常涉及需要處理的大量水基溶液以及相關(guān)的廢水，出于環(huán)境的原因可能需要對其進(jìn)行處理。因?yàn)樗枧浞降慕M分的不同的相互作用，所以配制特定組成(如，具有某些所需的佐劑)的安裝墊的過程還是復(fù)雜的。此外，濕法成網(wǎng)工藝通常要求使用大量的有機(jī)粘結(jié)劑，以避免在安裝期間安裝墊破裂。這在安裝墊包含添加劑(例如為膨脹型材料)的情況下尤其如此。尤其是在(例如)采用柴油發(fā)動機(jī)(其排氣的溫度通常比大多數(shù)汽油發(fā)動機(jī)的排氣溫度低很多)的情況下，在旨在用于“低溫”催化轉(zhuǎn)化器的安裝墊中，使用有機(jī)粘結(jié)劑是不可取的。因?yàn)樵诮M裝轉(zhuǎn)化器之后需要燒盡有機(jī)粘結(jié)劑，所以出于環(huán)境的原因，有機(jī)粘結(jié)劑也是不可取的。
另外，可在濕法成網(wǎng)工藝中使用的纖維長度會施加限制。
也使用干法成網(wǎng)工藝來制備安裝墊。例如，已經(jīng)使用以下市售的成網(wǎng)機(jī)制備安裝墊例如由Rando Machine Corp.(Macedon，N.Y.)以商品名“RANDO WEBBER”、或由ScanWeb Co.(Denmark)以商品名“DANWEB”銷售的那些，其中纖維被拖曳到篩網(wǎng)或網(wǎng)帶上。遺憾的是，這些設(shè)備中的每一個相對于制備安裝墊而言均有其自身的局限性，因此將其有效性局限于與這些機(jī)器一起使用而優(yōu)化的特定的安裝墊配制。例如，可用在這些機(jī)器上的纖維長度通常受限制。另外，在安裝墊的配制過程中所需的佐劑與這些機(jī)器可能不相容、或其使用會導(dǎo)致不滿足所需的性能的安裝墊或會導(dǎo)致在性能上有大變化的墊的產(chǎn)生。另外，已知的干法成網(wǎng)工藝可能太有力，從而在制備過程中導(dǎo)致不期望的纖維破損、不可再現(xiàn)的性能、形成灰塵等。
因此，存在找到制備安裝墊的進(jìn)一步方法的需要。找到這樣的墊恐怕是特別理想的，即允許制備大量不同配方(包括非膨脹型材料以及膨脹型材料)的安裝墊。還理想的是，找到容許以低成本以及以便利的方式制備安裝墊的方法。另外理想的是，找到可用來制備沒有或具有非常少量粘結(jié)劑的安裝墊、尤其是粘結(jié)劑含量低并且還可以包括佐劑(例如為顆?；蚺蛎浶筒牧?的墊的方法。當(dāng)然，期望的方法通常應(yīng)當(dāng)允許制備所需的安裝墊，其性能水平與迄今為止用來制備安裝墊的其他方法所制備的安裝墊的性能等同或比之更好。通常，該方法應(yīng)當(dāng)允許制備質(zhì)量一致的安裝墊。例如，可通過使用渣球含量低的無機(jī)纖維來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量令人滿意的安裝墊。因此，也期望找出減少安裝墊中適用的無機(jī)纖維(尤其是干纖維)的渣球含量的工藝。優(yōu)選地，可將該工藝與制備安裝墊的工藝相結(jié)合或一體化。


發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明涉及一種制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，該方法包括如下步驟 (i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設(shè)置的具有開放底部的成型箱的入口供應(yīng)無機(jī)纖維，以在所述成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，所述成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機(jī)，所述多個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的殼體中設(shè)置成至少一排，以用于打散纖維團(tuán)； (ii)捕獲纖維分離輥下方和成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機(jī)的下行帶上的纖維團(tuán)； (iii)將捕獲的纖維團(tuán)在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團(tuán)能夠從環(huán)形帶釋放，并接觸纖維分離輥并被纖維分離輥打散； (iv)通過成型絲網(wǎng)將纖維墊運(yùn)出成型箱；以及 (v)壓縮所述纖維墊并且將纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的安裝墊，該安裝墊適用于將污染控制元件安裝在催化轉(zhuǎn)化器的殼體中。
上述制備安裝墊的方法通常提供以下優(yōu)點(diǎn)中的一個或多個。通常，該方法允許以高性價比和便利的方式制備多種組成的安裝墊。具體來講，本方法允許制備此前恐怕需要通過不同的方法和設(shè)備來制備的不同的安裝墊配方。另外，制備的安裝墊具有通常至少等于或優(yōu)于采用用于制備安裝墊的已知或通用方法制備的安裝墊的性能水平。另外，可以容易、便利、高性價比和可靠的方式來制備沒有有機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)粘結(jié)劑含量低的安裝墊，從而得到一致的品質(zhì)和性能。例如，可以容易地制備沒有有機(jī)粘結(jié)劑或具有不大于5重量％的有機(jī)粘結(jié)劑(例如不大于3重量％或不大于2重量％)的安裝墊。在具體實(shí)施例中，可制備有機(jī)粘結(jié)劑含量低(如，沒有粘結(jié)劑，不大于5重量％的有機(jī)粘結(jié)劑，例如不大于3重量％或不大于2重量％)的具有極佳的性能和一致的品質(zhì)的膨脹型安裝墊。該方法還可以提供的優(yōu)點(diǎn)是能夠制備采用已知方法難以制備或不可能制備的安裝墊。
另外，該方法允許減小含渣球的無機(jī)纖維的渣球含量。雖然可以商購渣球減少的纖維，但它們通常是通過濕法成網(wǎng)法純化，因此包含需要被移除的液體或溶劑。還可以商購干式渣球減少的纖維，但它們已通過短切工藝(“短纖維”)純化，因此造成纖維長度減小。因此，本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是提供獲得渣球減少的纖維而不會減小纖維長度的方式。因此，可以得到渣球減少的纖維長度從4mm至10mm或甚至大于10mm的干式無機(jī)纖維。渣球減少工藝可以結(jié)合到用于制備墊的工藝中、或它可以是單獨(dú)的工藝，例如將纖維遞送到墊制備之前的預(yù)處理工藝。



圖1示出成型箱的示意性透視圖； 圖2示出成型箱的示意性側(cè)視圖；以及 圖3示出圖2中示出的成型箱的詳細(xì)視圖； 圖4示出污染控制裝置的示意圖。
根據(jù)該方法，通過成型箱的纖維入口向成型箱供應(yīng)纖維?？梢詥为?dú)地和/或成團(tuán)地向成型箱供應(yīng)纖維。通常，團(tuán)的尺寸在約2mm至約60mm、或5mm至30mm(就團(tuán)不是球形的情況而言是指團(tuán)的直徑或最長尺寸)。
已經(jīng)于2005年5月19日公布的WO 2005/044529中公開了與本發(fā)明結(jié)合使用的適合的成型箱。該成型箱包括布置成至少一排且拆分纖維團(tuán)的多個纖維分離輥。纖維分離輥將纖維團(tuán)分成較小的團(tuán)或各個纖維。纖維分離輥是具有不平整表面的輥，并且包含能夠與纖維或團(tuán)接合的至少一個突出部。這種突出部可以是刺突、凸塊或節(jié)。通常，纖維分離輥是齒輥?？梢酝ㄟ^可選的空氣流或氣流來支持纖維分離輥將纖維從團(tuán)中分離的動作或通過接合和/或滾動團(tuán)或纖維來減小團(tuán)的尺寸。這可通過以下方法完成在用纖維分離輥對纖維進(jìn)行處理的同時或之后、或在對纖維處理過之后且在用相同的或不同的纖維分離輥再次對纖維進(jìn)行處理之前，通過來自適當(dāng)定位以滾動纖維的成型箱中的噴嘴(任選)的空氣或氣體噴射來完成。可以持續(xù)地或間斷地通入氣流。
布置在成型箱中的環(huán)形帶篩機(jī)具有上行帶和位于成型箱的下部中的下行帶，上行帶直接在齒輥排的下方和/或上方(即，例如在兩排齒輥之間)行進(jìn)。因此，抑制纖維團(tuán)或過大的纖維鋪設(shè)在成型絲網(wǎng)上并被保留在成型箱中的帶篩機(jī)上，然后從成型箱的下部運(yùn)離并返回到齒輥上，以用于進(jìn)一步地分解。在實(shí)施例中，環(huán)形帶篩機(jī)提供自清潔的濾篩或纖維篩網(wǎng)構(gòu)件，這是由于過大的纖維保留在環(huán)形帶篩機(jī)的下行帶的一個上側(cè)上，并因?yàn)樵诔尚拖浜统尚徒z網(wǎng)下方的真空而在環(huán)形帶篩機(jī)的上行帶的下側(cè)上被釋放。
在實(shí)施例中，兩排齒輥設(shè)置在帶篩機(jī)的上行帶的每一側(cè)上。籍此，在帶篩機(jī)篩選之前可以對供應(yīng)的纖維進(jìn)行初始分解，并且在該首次篩選之后進(jìn)行進(jìn)一步的分解。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在帶篩機(jī)的上行帶正下方那排中的齒輥被這樣設(shè)置，即，在帶篩機(jī)的上行帶的行進(jìn)方向，齒輥的旋轉(zhuǎn)軸線和帶篩機(jī)之間的距離減小。藉此，隨著保留在帶篩機(jī)的下行帶上的纖維團(tuán)或纖維簇返回到帶篩機(jī)的上部進(jìn)行再處理，這些保留的纖維被逐漸地再分解。通過開始對返回的纖維進(jìn)行“路線”處理，然后逐漸減小帶篩機(jī)和各個齒輥之間的間隙的尺寸，可確保返回的纖維團(tuán)被分解，并且沒有被壓縮并拖曳經(jīng)過兩個相鄰的齒輥之間的間隙。藉此，可以實(shí)現(xiàn)較好的分解。為了實(shí)現(xiàn)對纖維的進(jìn)一步分解，從而更加均勻地分布，可以在帶篩機(jī)的下行帶的每一側(cè)上設(shè)置另外的兩排齒輥。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，齒輥沿著帶篩機(jī)的至少一個豎行帶設(shè)置。籍此，沿著帶篩機(jī)拖曳的纖維在返回路徑上也可以被再處理和/或可通過沿著帶篩機(jī)的豎直路徑設(shè)置的齒輥來清潔帶篩機(jī)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在相對于成型絲網(wǎng)的行進(jìn)方向的下游方向，帶篩機(jī)延伸超出殼體?；蛘?，帶篩機(jī)被設(shè)置在殼體的內(nèi)部。
可以驅(qū)動帶篩機(jī)，使下行帶的移動方向與基礎(chǔ)成型絲網(wǎng)相同或相反。此外，帶篩機(jī)可以要么被連續(xù)地驅(qū)動(如，以恒定的速度)、要么被間歇性地驅(qū)動。在一個實(shí)施例中，可以在帶篩機(jī)的下行帶的每一側(cè)上設(shè)置另外的兩排齒輥。帶篩機(jī)優(yōu)選具有預(yù)定圖案的網(wǎng)格開口。
在一個實(shí)施例中，帶篩機(jī)可以是具有預(yù)定網(wǎng)孔的絲網(wǎng)。在另一個實(shí)施例中，帶篩機(jī)具有橫向取向的網(wǎng)格構(gòu)件，在網(wǎng)格構(gòu)件之間具有開口。在本發(fā)明的實(shí)施例中，帶篩機(jī)的下行帶直接在成型絲網(wǎng)上方，從而帶篩機(jī)與氣紡在成型絲網(wǎng)上的纖維形成物的上側(cè)接觸。籍此，真空在成型箱的底部開口中的一些區(qū)域中被篩選，并可實(shí)現(xiàn)紡成的產(chǎn)品的預(yù)定表面結(jié)構(gòu)。這些真空篩選的區(qū)域由帶篩機(jī)的篩網(wǎng)圖案確定。
此外，如果具有高渣球含量的纖維被送入成型箱中，則篩網(wǎng)可以包含其尺寸被設(shè)計(jì)為分離渣球顆粒的部分、或可以提供將渣球顆粒與纖維分離的單獨(dú)的篩網(wǎng)或?yàn)V篩。
以下，參照圖1-3更加詳細(xì)地描述在本發(fā)明的方法中采用的成型箱的實(shí)施例。
在圖1和圖2中，示出本方法采用的成型箱。成型箱包括殼體1，纖維3從入口2被供應(yīng)到該殼體中。成型箱被布置在成型絲網(wǎng)4上方，由于成型絲網(wǎng)4下方的真空箱5，導(dǎo)致纖維3被氣紡到該成型絲網(wǎng)上，以在干法成型工藝中形成纖維板6。在圖1中，示出成型箱，殼體中的內(nèi)部元件是可見的。然而應(yīng)該認(rèn)識到，殼體壁可以由要么透明的材料、要么不透明的材料制成。
纖維3通過入口2被吹入成型箱的殼體1中。在成型箱的內(nèi)部，多個齒輥7被設(shè)置成一排或多排(如，四排15個)齒輥71、72、73、74，如圖1和圖2所示。在殼體中，也設(shè)置環(huán)形帶篩機(jī)8。該環(huán)形帶篩機(jī)8具有傳輸路徑，包括上行帶85、豎直部分88(在此處，帶篩機(jī)8沿著向下的方向運(yùn)動)、下行帶86(在此處，帶篩機(jī)8與下方的成型絲網(wǎng)5基本平行地行進(jìn))和向上取向的20行程87，如圖3所示。
與帶篩機(jī)8的上行帶85相鄰地設(shè)置有至少一排齒輥71。在示出的實(shí)施例中，上兩排齒輥71、72與下兩排齒輥73、74設(shè)置在殼體1中的不同高度處。帶篩機(jī)被如下布置，即，上行帶85位于上兩排齒輥71、72之間，下行帶86位于下兩排齒輥73、74之間。纖維3可以成團(tuán)地供應(yīng)到殼體1中。然后，齒輥7分解或撕碎纖維3的團(tuán)，以便確保纖維3均勻地分布在成型絲網(wǎng)5上形成的產(chǎn)品6中。隨著纖維在成型箱中被朝下吸，纖維經(jīng)過第一排齒輥71，然后經(jīng)過帶篩機(jī)8和第二排齒輥72。在帶篩機(jī)8的下行帶86中，過大的纖維被保留在帶篩機(jī)8上并返回到成型箱的上段，以用于進(jìn)一步分解。保留的纖維在帶篩機(jī)8的下行帶86的頂部上被捕獲，該頂部然后變成上行帶85的下表面，并且纖維被吸離帶篩機(jī)8，并且纖維團(tuán)被齒輥再一次撕碎。
如圖3所示，在帶篩機(jī)8的上行帶85的正下方的齒輥排72傾斜。該排72接收從以下的保留過程返回的被保留的“過大的”纖維。為了確保纖維3在該排72中被有效地撕碎，該排72中的第一齒輥72′、72″、72″′和72″″在各個齒輥72′、72″、72″′和72″″的旋轉(zhuǎn)軸線與帶篩機(jī)8的上行帶85之間具有不同的距離。該排中的第一齒輥72′被定位為具有最大距離，并且逐漸地，后續(xù)的齒輥72″、72″′和72″″被定位為具有更靠近的距離，從而返回的過大的纖維團(tuán)中的纖維被輕輕地“剝離”，由此確保纖維團(tuán)被撕碎和分解，而不是被吸離以及拖離帶篩機(jī)并進(jìn)入到兩個相鄰的齒輥之間。
環(huán)形帶篩機(jī)8包括按照預(yù)定圖案設(shè)置的閉合部分81和開口82?；蛘撸瑤ШY機(jī)8可以是絲網(wǎng)。通過帶篩機(jī)8的開口82和閉合部分81的特定圖案，通過編排帶篩機(jī)8的下行帶86使得其與紡在成型絲網(wǎng)4上的纖維的頂部表面接觸，可以實(shí)現(xiàn)通過干法成型工藝形成的纖維板6上的預(yù)定表面圖案。
在豎直取向的行程通道87、88中，可以設(shè)置與帶篩機(jī)8相鄰的一個或多個齒輥(未示出)，以用于疏松帶篩機(jī)上的纖維?？梢愿鶕?jù)有待成型箱氣紡的纖維的種類來選擇齒輥的模式。
成型箱的底部可以具有濾篩11(未示出)，因此帶篩機(jī)8可以具有用于移除保留的纖維的刷子裝置(未示出)。籍此，帶篩機(jī)另外可以用于清潔底部濾篩。刷子裝置可以是被設(shè)置用于將纖維從帶篩機(jī)的下行帶通道的上側(cè)掃除的構(gòu)件。替代性地或結(jié)合性地，帶篩機(jī)可以具有用于產(chǎn)生湍動氣流的裝置，該湍動氣流攪動濾篩上保留的纖維。這樣，具有底部濾篩的成型箱可以具有用于底部濾篩的清潔設(shè)施，并且該帶可以另外用于抑制篩子堵塞。
在上述舉例說明的實(shí)施例中，入口被示出為設(shè)置在帶篩機(jī)和齒輥的上方。然而應(yīng)該認(rèn)識到，入口可以設(shè)置在帶篩機(jī)的上行帶的下方，和/或可以設(shè)置多個入口(如，用于將不同種類的纖維供應(yīng)到成型箱)。齒輥(實(shí)際上，帶篩機(jī))然后將協(xié)助混合成型箱的內(nèi)部的纖維。
根據(jù)用于制備安裝墊的本方法，在成型絲網(wǎng)上形成的纖維墊被運(yùn)出成型箱，然后被壓縮成所需的厚度，該厚度適用于在催化轉(zhuǎn)化器的殼體中安裝該安裝墊。應(yīng)當(dāng)限制該墊，使得安裝墊在被進(jìn)一步操作、處理(如，切成所需的形狀和大小)和在催化轉(zhuǎn)化器中安裝該安裝墊期間保持壓縮狀態(tài)。在制備催化轉(zhuǎn)化器或污染控制裝置的過程中，安裝墊設(shè)置在污染控制裝置的殼體或外殼與污染控制元件(也稱作單片)之間的間隙中。通常，殼體和污染控制元件之間的間隙將在2mm和10mm之間變化，例如，在3mm和8mm之間變化。間隙大小可以為常數(shù)、或可以根據(jù)污染控制裝置的具體設(shè)計(jì)而沿著污染控制元件的周圍有差別。
在圖4中，示出污染控制裝置的實(shí)施例。污染控制裝置10包括外殼11(通常由金屬材料制成)，該外殼通常分別具有截頭圓錐體的入口12和出口13。在外殼11內(nèi)設(shè)置的為污染控制元件或單片20。圍繞污染控制單片20的為根據(jù)本方法制成的安裝墊30并且其起到緊緊地但彈性地支承外殼11內(nèi)的單片元件20的作用。安裝墊30將污染控制單片20保持在殼體中的合適位置，并密封污染控制單片20和外殼11之間的間隙，以借此抑制或最小化廢氣繞過污染控制單片20。如從圖4可看到，外殼11的外部暴露于大氣環(huán)境。換句話講，裝置10不包括將外殼11容納于其中的另一個殼體。然而，在另一個實(shí)施例中，污染控制單片可以保持在外殼中，并且這些中的一個或多個可以然后被容納在另外的外殼中，如在用于卡車的(例如)催化轉(zhuǎn)化器中的情況。污染控制裝置的外殼可由針對這種用途的本領(lǐng)域已知的材料制成，包括不銹鋼等。
可與安裝墊一起安裝的污染控制元件包括汽油污染控制單片以及柴油污染控制單片。污染控制單片可以是催化轉(zhuǎn)化器、顆粒過濾器或捕集器等。催化轉(zhuǎn)化器包含催化劑，該催化劑通常被涂布在單片結(jié)構(gòu)上，該單片結(jié)構(gòu)安裝在金屬殼體內(nèi)。催化劑通常適于在必要溫度下為可操作的和有效的。例如，對于與汽油發(fā)動機(jī)一起使用的情況，催化轉(zhuǎn)化器在400℃至950℃的溫度下應(yīng)當(dāng)是有效的，然而對于柴油發(fā)動機(jī)，較低的溫度(通常不大于350℃)是通用的。該單片結(jié)構(gòu)通常為陶瓷的，但也使用金屬單片。催化劑氧化一氧化碳和碳?xì)浠衔锊⑶疫€原廢氣中的氮氧化物，以控制大氣污染。雖然在汽油發(fā)動機(jī)中所有這三種污染物都可在所謂的“三通轉(zhuǎn)化器”中同時進(jìn)行反應(yīng)，但大多數(shù)柴油機(jī)僅配備柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)化器。用于減少氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化器(其經(jīng)常在現(xiàn)代柴油貨車中使用)一般由單獨(dú)的催化轉(zhuǎn)化器組成。
與汽油發(fā)動機(jī)一起使用的污染控制單片的實(shí)例包括可從ComingInc.(Coming，NY)或NGK Insulators，LTD.(Nagoya，Japan)商購獲得的由堇青石制成的那些，或可從Emitec(Lohmar，Germany)商購獲得的金屬單片。關(guān)于催化劑單片的額外的細(xì)節(jié)參見(例如)“Advanced CeramicSubstrateCatalytic Performance Improvement by High Geometric SurfaceArea and Low Heat Capacity，”Umehara et al.，Paper No.971029，SAETechnical Paper Series，1997(《先進(jìn)陶瓷基片通過高幾何表面積和低熱容量進(jìn)行的催化劑性能改進(jìn)》，Umehara等人，論文No.971029，美國汽車工程師學(xué)會技術(shù)論文叢刊，1997年)；“Systems Approach toPackaging Design for Automotive Catalytic Converters，”10 Stroom et al.，Paper No.900500，SAE Technical Paper Series，1990(《用于汽車催化轉(zhuǎn)化器的包裝設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法》，Stroom等10人，論文No.900500，美國汽車工程師學(xué)會技術(shù)論文叢刊，1990年；“Thin Wall Ceramics asMonolithic Catalyst Supports，”Howitt，Paper 800082，SAE TechnicalPaper Series，1980(《用作單片催化劑支承件的薄壁陶瓷》Howitt，論文No.800082，美國汽車工程師學(xué)會技術(shù)論文叢刊，1980年)；以及“Flow Effects in Monolithic Honeycomb Automotive CatalyticConverters，”Howitt et al.，Paper No.740244，SAE Technical Paper Series，1974(《單片蜂窩式汽車催化轉(zhuǎn)化器中的流動效應(yīng)》，Howitt等人，論文No.740244，美國汽車工程師學(xué)會技術(shù)論文叢刊，1974年)。
柴油機(jī)顆粒過濾器或捕集器通常為壁流式過濾器，其具有通常由多孔晶體陶瓷材料制成的蜂窩狀單片結(jié)構(gòu)。蜂窩結(jié)構(gòu)的替換單元通常被塞緊，使得廢氣進(jìn)入一個單元并被迫通過多孔壁到達(dá)它可排出此結(jié)構(gòu)的相鄰的單元。這樣，柴油機(jī)廢氣中存在的小油煙顆粒被收集。由堇青石制成的合適的柴油機(jī)顆粒過濾器可從Corning Inc.(Coming NY)和NGK Insulators Inc.(Nagoya，Japan)商購獲得。由碳化硅制成的柴油機(jī)顆粒過濾器，可(例如)從Ibiden Co.Ltd.(Japan)商購獲得，并且在(例如)2002年2月12日公布的JP 2002047070A中有所描述。
安裝墊可用于安裝所謂的薄壁或超薄壁污染控制單片。具體來講，安裝墊可用于安裝這樣的污染控制單片，該單片具有從400cpsi(62孔/平方厘米(cpscm))至1200cpsi(186cpscm)，并具有不大于0.005英寸(0.127mm)的壁厚?？梢耘c安裝墊一起安裝的污染控制單片的實(shí)例包括薄壁單片4密耳/400cpsi(102微米/62孔/平方厘米(cpscm))和4密耳/600cpsi(102微米/93cpscm)以及超薄壁單片3密耳/600cpsi(76微米/93cpscm)、2密耳/900cpsi(51微米/140cpscm)和2密耳/1200cpsi(51微米/186cpscm)。
纖維墊可以多種不同的途徑被壓縮和限制，包括針刺、縫編、樹脂粘合、加壓和/或其組合。優(yōu)選地，被壓縮和限制的纖維墊的每單位面積重量值的范圍為從約800g/m2至約3000g/m2，并且在另一方面，其厚度的范圍為從約0.5cm至約3cm。通常，在5kPA負(fù)載下的堆密度的范圍為0.1至0.2g/cm3。含有膨脹型材料的墊的每單位面積重量的范圍可以從約2000g/m2至8000g/m2和/或在5kPA負(fù)載下的堆密度的范圍可以從0.3至0.7g/m2。
在一個實(shí)施例中，纖維墊通過針刺法被壓縮和限制。針刺墊是指其中存在纖維物理纏繞的墊，該纏繞是通過多次全部或部分(優(yōu)選的是全部)穿透墊形成，例如通過倒刺針?？墒褂镁哂械勾提?可(例如)從Foster Needle Company，Inc.(Manitowoc，WI)商購獲得)的常規(guī)的針刺裝置(如，可以商品名“DILO”從Dilo(Germany)商購的針刺機(jī))來對纖維墊進(jìn)行針刺，從而得到被針刺的纖維墊。提供纖維纏繞的針刺通常涉及壓縮墊，然后沖孔，以及拖拉倒刺針穿過墊。單位面積的墊上針刺的最佳次數(shù)會依據(jù)具體應(yīng)用而有差別。通常，纖維墊被針刺從而得到約1個到約60個針孔/cm2。優(yōu)選地，墊被針刺從而得到約5個至約20個針孔/cm2。
可以使用常規(guī)的技術(shù)(參見如美國專利No.4,181,514(Lefkowitz等人)，該專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文，以用于其縫編非織造墊的教導(dǎo))縫合非織造墊。通常，使用有機(jī)線來縫合墊。薄層的無機(jī)或有機(jī)片狀材料在縫編期間可被放置在墊的任意一面或兩面，以抑制線割穿墊或使墊的割穿最小化。凡是期望縫合線在使用中不分解的，可使用無機(jī)線，例如玻璃、陶瓷或金屬(如不銹鋼)。針腳的間距通常為3mm至30mm，從而纖維在墊的整個面積上被均勻地壓縮。
在另一個實(shí)施例中，墊可以被壓縮并通過樹脂粘合被限制。通常，在樹脂粘合中，墊被有機(jī)粘結(jié)劑溶液絕緣浸漬或飽和，通過施壓被壓縮，并且然后移除粘結(jié)劑溶液中的溶劑，使得該墊保持在大約其壓縮厚度。只要粘結(jié)劑在一般溫度下可保持壓縮墊的壓縮厚度，并且其熱分解允許墊恢復(fù)到初始厚度，就可在本方法中可用的由有機(jī)化合物構(gòu)成的任何粘結(jié)劑作為有機(jī)粘結(jié)劑，而沒有特殊限制。優(yōu)選地，在催化轉(zhuǎn)化器旨在使用的溫度下，有機(jī)粘結(jié)劑從墊中容易熱分解和消散(破壞)。此外，由于安裝墊一般暴露于不小于300℃的溫度或暴露于900℃至1,000℃的溫度進(jìn)行高溫使用，因此在大約500℃或更低的溫度下，有機(jī)粘結(jié)劑優(yōu)選在短時間內(nèi)被熱分解，以便失去其作為粘結(jié)劑的功能。更優(yōu)選地，熱分解時，有機(jī)粘結(jié)劑在該溫度范圍內(nèi)從墊中消散。
多種橡膠、水溶性聚合物配混料、熱塑性樹脂、熱固性樹脂等作為有機(jī)粘結(jié)劑被舉例說明。橡膠的實(shí)例包括天然橡膠、丙烯酸類橡膠(例如丙烯酸乙酯和氯乙基乙烯基醚的共聚物、丙烯酸正丁酯和丙烯腈的共聚物等)、丁腈橡膠(例如丁二烯和丙烯腈的共聚物等)、順丁橡膠等。水溶性聚合物配混料的實(shí)例包括羧甲基纖維素、聚乙烯醇等。熱塑性樹脂的實(shí)例包括以下形式的丙烯酸樹脂丙烯酸的均聚物或共聚物、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等；丙烯腈苯乙烯共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物等。
熱固性樹脂的實(shí)例包括雙酚型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂等。
前述有機(jī)粘結(jié)劑可以水溶液、水分散型乳液、使用有機(jī)溶劑的乳膠或溶液的形式使用。這些有機(jī)粘結(jié)劑在下文中一般稱為“粘結(jié)劑液體”。
樹脂粘合也可以通過如下步驟來實(shí)現(xiàn)將(例如)以粉末或纖維形式的聚合物材料添加到墊中；通過在其上施加壓力來壓縮墊；對壓縮后的墊進(jìn)行熱處理，以便導(dǎo)致聚合物材料熔融或軟化，從而將纖維在墊中粘合，并因此在冷卻時限制該墊。
可以被包含在墊中的合適的聚合物材料包括熱塑性聚合物，該熱塑性聚合物包括聚烯烴，聚酰胺，聚酯，醋酸乙烯酯-乙烯共聚物和乙烯基乙烯共聚物?；蛘?，熱塑性聚合物型纖維可被包括在墊中。合適的熱塑性聚合物型纖維的實(shí)例包括聚烯烴纖維(例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯纖維、聚醚纖維)、聚酯纖維(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT))、乙烯基聚合物纖維(例如聚氯乙烯和聚偏二氟乙烯)、聚酰胺(例如聚己內(nèi)酰胺)、聚氨酯、尼龍纖維和聚芳酰胺纖維。對于纖維墊的熱粘結(jié)來說特別有用的纖維也包括所謂的雙組分纖維，其通常包括不同組成或具有不同物理性質(zhì)的聚合物。通常，這些纖維是皮芯纖維，其中(例如)芯的聚合物型組分提供結(jié)構(gòu)，而外皮是可熔融或熱塑性的，使得纖維能夠粘結(jié)。例如，在一個實(shí)施例中，雙組分纖維可以是皮芯聚酯/聚烯烴纖維?？墒褂玫碾p組分纖維包括可以商品名“TREVIRA 255”從Trevira GmbH(Bobingen，Germany)商購、和以商品名“FIBER VISION CREATE WL”從FiberVisions(Varde，Denmark)商購的那些。
本方法中使用的用于制備安裝墊的纖維是能夠經(jīng)受可能向其暴露的廢氣溫度的那些纖維。通常，使用的纖維是包括耐火陶瓷纖維、玻璃纖維和多晶無機(jī)纖維的無機(jī)纖維。無機(jī)纖維材料的實(shí)例包括氧化鋁、二氧化硅、硅鋁土(例如莫來石)、玻璃、陶瓷、碳、碳化硅、硼、鋁硼硅酸鹽、氧化鋯、二氧化鈦等。這些無機(jī)材料可以單獨(dú)使用、或它們中的至少兩者可以混合并聯(lián)合使用。例如，無機(jī)纖維材料可以單獨(dú)地包含氧化鋁、或另一個無機(jī)材料還可以與氧化鋁(例如二氧化硅)聯(lián)合使用。鋁硅纖維材料還可以包含金屬氧化物，例如鈉、鉀、鈣、鎂和硼的氧化物。無機(jī)纖維可以要么單獨(dú)使用、要么與兩種或多種類型聯(lián)合使用。在這些無機(jī)纖維中，陶瓷纖維(例如氧化鋁纖維、石英纖維和鋁硅纖維)可以在一個具體實(shí)施例中使用，氧化鋁纖維和鋁硅纖維可以在另一個實(shí)施例中使用，而多晶鋁硅纖維可以在又一個實(shí)施例中使用。
在具體實(shí)施例中，墊的無機(jī)纖維包括從溶膠-凝膠法獲得的陶瓷纖維。術(shù)語“溶膠-凝膠”法意指纖維通過紡絲或擠出溶液或分散體、或纖維或其前體物質(zhì)的組成成分的一般粘性濃縮液而形成。因此，應(yīng)將溶膠-凝膠法與熔融成型纖維的工藝對照，在熔融成型纖維工藝中，是通過擠出纖維的組分的熔融物形成纖維。合適的溶膠-凝膠法(例如)在美國專利No.3,760,049(Borer等人)中有所公開，其中教導(dǎo)了形成陶瓷纖維的方法，即，通過孔擠出金屬化合物的溶液或分散體，從而形成連續(xù)的綠色纖維，然后該綠色纖維被燒結(jié)以獲得陶瓷纖維。金屬化合物通常是可煅燒成金屬氧化物的金屬化合物。溶膠-凝膠法形成的纖維經(jīng)常是結(jié)晶的或半結(jié)晶的，其在本領(lǐng)域已知為多晶纖維。
用于根據(jù)溶膠-凝膠法形成纖維的金屬化合物的溶液或分散體的實(shí)例包括含氧的鋯化合物的水溶液，例如，含有膠態(tài)二氧化硅的二醋酸鋯，例如在美國專利No.3,709,706(Sowman)中有所公開。另一實(shí)例包括水溶性水溶液或可分散的鋁硼化合物，例如水基醋酸鋁或包括二氧化硅的膠態(tài)分散體和水溶性或可分散的鋁硼化合物的水性混合物的兩相系統(tǒng)。其它可通過溶膠-凝膠法制成的代表性耐火金屬氧化物纖維包括氧化鋯、鋯、氧化鋯-氧化鈣、氧化鋁、鋁酸鎂、硅酸鋁等等。另外，這種纖維可包含多種金屬氧化物，例如，氧化鐵、氧化鉻和氧化鈷。
可用于安裝墊的陶瓷纖維包括多晶氧化物陶瓷纖維，例如莫來石、氧化鋁、高鋁硅鋁酸鹽、硅鋁酸鹽、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鉻等等。優(yōu)選的纖維(通常為高鋁晶體纖維)包含在約67重量％至約98重量％范圍內(nèi)的氧化鋁和約33重量％至約2重量％范圍內(nèi)的氧化硅。這些纖維(例如)可以商品名“NEXTEL550”從3M公司商購、以商品名“SAFFIL”從Dyson Group PLC(Sheffield，UK)商購、以商品名“MAFTEC”從Mitsubishi Chemical Corp.(Tokyo，Japan)商購、以商品名“FIBERMAX”從Uniffax(Niagara Falls，NY)商購和以商品名“ALTRA”從Rath GmbH(Germany)商購獲得。
合適的多晶氧化物陶瓷纖維還包括鋁硼硅酸鹽纖維，優(yōu)選地包括約55重量％至約75重量％范圍內(nèi)的氧化鋁、小于約45重量％至大于0重量％(優(yōu)選地小于44重量％至大于0重量％)范圍內(nèi)的氧化硅，以及小于約25重量％至大于0重量％(優(yōu)選地約1重量％至約5重量％)范圍內(nèi)的氧化硼(分別基于如Al2O3、SiO2和B2O3的理論氧化物計(jì)算)。
鋁硼硅酸鹽纖維優(yōu)選地為至少約50重量％的晶體，更優(yōu)選地為至少75％，并且最優(yōu)選地為約100％(即，晶體纖維)。鋁硼硅酸鹽纖維(例如)可以商品名“NEXTEL 312”和“NEXTEL440”從3M公司商購獲得。
通過溶膠-凝膠工藝可獲得的陶瓷纖維通常不含渣球或含有非常少量的渣球，通常小于基于陶瓷纖維的總重量的1重量％。另外，陶瓷纖維將通常具有1微米和16微米之間的平均直徑。在優(yōu)選的實(shí)施例中，陶瓷纖維具有5微米或更多的平均直徑，并且優(yōu)選地，陶瓷纖維不含或基本上不含直徑小于3微米的纖維，更優(yōu)選地，陶瓷纖維層將不含或基本上不含直徑小于5微米的纖維。此處“基本上不含”意指此類小直徑纖維的量不大于陶瓷纖維層中纖維的總重量的2重量％，優(yōu)選地不大于1重量％。
在另外的實(shí)施例中，使用的無機(jī)纖維可以包括熱處理過的陶瓷纖維(有時稱為退火的陶瓷纖維)。可以如1999年9月16日公開的美國專利No.5,250,269(Langer)或WO99/46028中所公開的獲得退火的陶瓷纖維。根據(jù)這些文獻(xiàn)的教導(dǎo)，可以通過在至少700℃的溫度下使熔融形成的耐火陶瓷纖維退火來獲得退火的陶瓷纖維。通過使陶瓷纖維退火，獲得具有增強(qiáng)的彈性的纖維。通常，可以在美國專利No.5,250,269(Langer)中陳述的測試條件下獲得至少10kPa的彈力值。適用于退火的熔融形成的耐火陶瓷纖維可從多種金屬氧化物的熔噴或熔紡而成，這些金屬氧化物優(yōu)選地為Al2O3和SiO2的混合物，其中含30重量％至70重量％的氧化鋁、含70重量％至30重量％的二氧化硅，優(yōu)選約為相等的重量份。該混合物可包含其它氧化物，例如B2O3、P2O5和ZrO2。合適的熔融形成的耐火陶瓷纖維可得自多個商業(yè)源，并且包括以下已知這些以商品名“FIBERFRAX”得自Carborundum Co.(Niagara Falls，NY)和以商品名“CERAFIBER”和“KAOWOOL”得自Thermal Ceramics Co.(Augusta，GA)；以商品名“CER-WOOL”得自Premier Refractories Co.(Erwin，TN)；和以商品名“SNSC”得自Shin-Nippon Steel Chemical(Tokyo，Japan)。已知商品名為“CER-WOOL”的陶瓷纖維制造商表示，該纖維是由48重量％的二氧化硅和52重量％的氧化鋁的混合物熔紡而成，并具有3-4微米的平均纖維直徑。已知商品名為“CERAFIBER”的陶瓷纖維制造商表示，該纖維是由54重量％的二氧化硅和46重量％的氧化鋁的混合物熔紡而成，并具有2.5-3.5微米的平均纖維直徑?！癝NSC 1260-D1”陶瓷纖維制造商表示，該纖維是由54重量％的二氧化硅和46重量％的氧化鋁的混合物熔融形成，并具有約2微米的平均纖維直徑。
在具體實(shí)施例中，所使用的纖維包括玻璃纖維，具體來講，包括硅酸鎂鋁玻璃纖維?？墒褂玫墓杷徭V鋁玻璃纖維的實(shí)例包括具有10重量％至30重量％之間的氧化鋁、52重量％至70重量％之間的氧化硅以及1重量％至12重量％之間的氧化鎂的玻璃纖維。上述氧化物的重量百分比基于Al2O3、SiO2和MgO的理論量。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，硅酸鎂鋁玻璃纖維可以包含另外的氧化物。例如，可以存在的另外的氧化物包括鈉或鉀的氧化物、氧化硼和氧化鈣。硅酸鎂鋁玻璃纖維的具體實(shí)例包括E-玻璃，其組分通常為約55％的SiO2、15％的Al2O3、7％的B2O3、19％的CaO、3％的MgO和1％的其它氧化物；S和S-2玻璃纖維，其組分通常為65％的SiO2、25％的Al2O3和10％的MgO；以及R-玻璃纖維，其組分通常為60％的SiO2、25％的Al2O3、9％的CaO和6％的MgO。E-玻璃、S-玻璃和S-2玻璃可得自(例如)AdvancedGlassfiber Yarns LLC，R-玻璃可得自Saint-Gobain Vetrotex。這些玻璃纖維通常是短切的硅酸鎂鋁玻璃纖維，并且通常不含或基本上不含渣球，即，具有不大于5重量％的渣球。
在具體實(shí)施例中，可以使用熱處理過的玻璃纖維。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，對玻璃纖維進(jìn)行熱處理可以提高玻璃纖維的耐熱性?？梢栽诟哌_(dá)約50℃或100℃的溫度(低于玻璃的軟化點(diǎn)或熔點(diǎn))下對玻璃纖維進(jìn)行熱處理。通常，雖然(例如)至少300℃的較低溫度也是可能的，但對玻璃進(jìn)行熱處理的最低溫度將為約400℃。然而，較低溫度通常將需要較長暴露于加熱，以便實(shí)現(xiàn)所需的玻璃纖維的耐熱性增加。采用低于玻璃的軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)的300℃和約50℃之間的溫度時，熱處理將通?；ㄙM(fèi)約2分鐘至約1小時，例如，5分鐘至30分鐘。
在與本發(fā)明有關(guān)的具體實(shí)施例中，安裝墊的無機(jī)纖維可以包括生物可熔性纖維。如本文所用，“生物可溶性纖維”是指在生理介質(zhì)或模擬生理介質(zhì)中可分解的纖維。生理介質(zhì)包括(但不限于)通常存在于(例如為)動物或人類的肺之類的呼吸道中的體液。如本文所用，“耐用型”是指非生物可溶性纖維。
通過觀察試驗(yàn)動物中的直接植入纖維的效應(yīng)或通過檢驗(yàn)已暴露于纖維的動物或人類，可評估生物可溶性。也可通過測量模擬生理介質(zhì)(例如鹽溶液、緩沖鹽溶液等)中纖維的溶解度隨時間的變化來評估生物可溶性。一個確定溶解度的這種方法在美國專利No.5,874,375(Zoitas等人)中有所描述。通常，在約1年的時間內(nèi)，生物可溶解纖維可溶解或基本上可溶解在生理介質(zhì)中。如本文所用，術(shù)語“基本上可溶解”是指纖維溶解了至少約75重量％。在一些實(shí)施例中，在約六個月內(nèi)，至少約50％的纖維可溶解在生理介質(zhì)中。在其它實(shí)施例中，在約三個月內(nèi)，至少約50％的纖維可溶解在生理流體中。仍然在其它的實(shí)施例中，在至少約40天內(nèi)，至少約50％的生物可溶性纖維可溶解在生理流體中。例如，可通過Fraunhofer Institut驗(yàn)證纖維在氣管內(nèi)滴注(即，纖維具有小于40天的半衰期)之后是否通過老鼠體內(nèi)的高溫絕緣纖維的生物持久性的測試。
評價纖維的生物可溶性的另一個方法是基于纖維的組成。例如，德國提出了根據(jù)致癌指數(shù)(KI值)的分類。通過將堿和堿土氧化物的重量百分比相加，再減去無機(jī)氧化物纖維中的氧化鋁的重量百分比的兩倍，計(jì)算出KI值。生物可溶性無機(jī)纖維通常具有約40或更大的KI值。
本發(fā)明適用的生物可溶性無機(jī)纖維通常包括無機(jī)氧化物，例如為Na2O、K2O、CaO、MgO、P2O5、Li2O、BaO或其與二氧化硅的組合。其它金屬氧化物或其它陶瓷組分可被包括在生物可溶性無機(jī)纖維中，即使這些組分(本身)不含所需的溶解度，但其含量卻低到足以使得纖維(就整體而言)在生理介質(zhì)中仍然可降解。此類金屬氧化物包括(例如)Al2O3、TiO2、ZrO2、B2O3和鐵的氧化物。生物可溶性無機(jī)纖維也可包括金屬組分，其含量使得纖維在生理介質(zhì)中或模擬生理介質(zhì)中可降解。
在一個實(shí)施例中，生物可溶性無機(jī)纖維包括二氧化硅、鎂和鈣的氧化物。這些類型的纖維通常被稱為鈣鎂硅酸鹽纖維。鈣鎂硅酸鹽纖維通常含有小于約10重量％的氧化鋁。在一些實(shí)施例中，該纖維包括約45重量％至約90重量％的SiO2、高達(dá)約45重量％的CaO、高達(dá)約35重量％的MgO以及小于約10重量％的Al2O3。例如，該纖維可含有約55重量％至約75重量％的SiO2、約25重量％至約45重量％的CaO、約1重量％至約10重量％的MgO和小于約5重量％的Al2O3。
在另外的實(shí)施例中，生物可溶性無機(jī)纖維包括二氧化硅和氧化鎂的氧化物。這些類型的纖維通常被稱為硅酸鎂纖維。硅酸鎂纖維通常含有約60重量％至約90重量％的SiO2、高達(dá)約35重量％的MgO(通常，約15重量％至約30重量％的MgO)和小于約5重量％的Al2O3。例如，該纖維可含有約70重量％至約80重量％的SiO2、約18重量％至約27重量％的MgO和小于約4重量％的其它微量元素。合適的生物可溶性無機(jī)氧化物纖維在以下專利中有所描述美國專利No.5,332,699(Olds等人)；No.5,585,312(Ten Eyck等人)；No.5,714,421(Olds等人)；和No.5,874,375(Zoitas等人)；以及2002年7月31日提交的歐洲專利申請02078103.5?？墒褂枚喾N方法來形成生物可溶性無機(jī)纖維，包括(但不限于)溶膠-凝膠形成法、晶體生長法和熔融形成技術(shù)(例如紡絲或吹制)。
生物可溶性纖維可以商品名“ISOFRAX”和“INSULFRAX”從Unifrax Corporation(Niagara Falls，NY)商購獲得。其它的生物可溶性纖維由Thermal Ceramics(Augusta，GA)以商品名“SUPERWOOL”出售。例如，“SUPERWOOL 607”纖維含有60重量％至70重量％的SiO2、25重量％至35重量％的CaO、4重量％至7重量％的MgO和痕量的Al2O3。以商品名“SUPERWOOL 607MAX”銷售的纖維可用于稍高的溫度，并且含有60重量％至70重量％的SiO2、16重量％至22重量％的CaO、12重量％至19重量％的MgO和痕量的Al2O3. 在與本發(fā)明有關(guān)的具體實(shí)施例中，上述可溶性纖維與無機(jī)纖維聯(lián)合使用，包括熱處理過的玻璃纖維。當(dāng)一個或多個其它無機(jī)纖維(即，非生物可溶性纖維)聯(lián)合使用時，可以使用的生物可溶性纖維的量在基于無機(jī)纖維總重量的97％至10％之間。在具體實(shí)施例中，生物可溶性纖維的量在基于無機(jī)纖維總重量的95％至30％之間或85％至25％之間。
本方法使用的無機(jī)纖維的平均直徑通常從約1微米至50微米，更優(yōu)選地約從2微米至14微米，并且最優(yōu)選地從4微米至10微米。當(dāng)無機(jī)纖維的平均直徑小于約4微米時，可呼吸的和具有潛在危害性的纖維中的一部分會變得明顯。在具體實(shí)施例中，可以組合具有不同平均直徑的纖維來制備安裝墊。本方法允許容易并高性價比地制備由具有不同平均直徑的纖維組成的安裝墊。
此外，類似于平均直徑，對無機(jī)纖維的長度沒有專門的限制。然而，無機(jī)纖維的平均長度通常為約0.01mm至1000mm，并且更優(yōu)選地約0.5mm至300mm。在具體實(shí)施例中，在制備安裝墊的過程中可以組合具有不同平均長度的纖維。例如，可以易于用本方法制備具有短纖維和長纖維的混合物的安裝墊。在具體實(shí)施例中，制備的安裝墊可以包括長度不大于15mm的短纖維和長度至少為20mm的長纖維，并且其中短纖維的量是基于長纖維和短纖維的混合物的總重量的至少3重量％。具體來講，由長纖維和短纖維的混合物組成的安裝墊包括具有上述組成的長玻璃纖維和短玻璃纖維的混合物的安裝墊。長纖維和短纖維的安裝墊可以具有特定的優(yōu)點(diǎn)，具體來講，冷保持力可以提高并且可以在熱振動試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)果。本方法提供以可靠的、可再生的方式和低成本、并以等同于或優(yōu)于本領(lǐng)域公開的性能水平的方式來制備這些墊。
可使用本方法來制備多種組成的非膨脹型安裝墊以及膨脹型安裝墊。膨脹型安裝墊是含有膨脹型材料的墊。如本文所用，“膨脹型材料”意指當(dāng)暴露于足量的熱能時擴(kuò)展、起泡或膨脹的材料。如本文所用，“非膨脹型墊”意指該墊不含有任何膨脹型材料或至少沒有足夠的膨脹型材料來為安裝墊施加的保持壓力貢獻(xiàn)足夠量。
在制備膨脹型墊中可用的膨脹型材料包括(但不限于)未膨脹的蛭石礦石、處理過的未膨脹的蛭石礦石、部分脫水的蛭石礦石、可膨脹的石墨、可膨脹的石墨與處理過的或未處理過的未膨脹的蛭石礦石的混合物、處理過的可膨脹的硅酸鈉(例如以商品名“EXPANTROL”得自3M公司(St.Paul，MN)的不溶解的硅酸鈉)及其混合物。出于本專利申請的目的，旨在將上列膨脹型材料中的每一個的實(shí)例視為彼此不同并且區(qū)別明顯的。所需的膨脹型材料包括未膨脹的蛭石礦石、處理過的未膨脹的蛭石礦石、可膨脹的石墨及其混合物。理想的可膨脹石墨材料的實(shí)例為以商品名“GRAFOIL”(Grade 338-50)從UCAR CarbonCo.，Inc.(Cleveland，OH)商購的可膨脹石墨片。
在具體實(shí)施例中，采用類似于將無機(jī)纖維供應(yīng)到成型箱的方式，將膨脹型材料穿過成型箱的入口供應(yīng)，可以將膨脹型材料包括在內(nèi)并在纖維墊中分布。因此，本方法能夠以容易的方式，以低成本、可再生和一致的性能、甚至以低粘結(jié)劑含量來制備膨脹型墊。因此，本方法能夠制備膨脹型安裝墊，該安裝墊不含有機(jī)粘結(jié)劑(如，被針刺的)或具有基于安裝墊重量的不大于5重量％的有機(jī)粘結(jié)劑含量。在不需要或不期望任何粘結(jié)劑或低含量粘結(jié)劑的應(yīng)用中，這是特別有利的。
可以向膨脹型或非膨脹型安裝墊的組成中添加一種或多種佐劑。在具體實(shí)施例中，安裝墊包含無機(jī)納米粒子。無機(jī)納米粒子的平均直徑在1nm和100nm之間，例如在2nm和80nm之間、例如在3nm和60nm之間或在3nm和50nm之間。在具體實(shí)施例中，平均直徑在8nm和45nm之間。無機(jī)納米粒子可具有任何形狀，但一般來講納米粒子的形狀將大體是球形、或可以具有盤狀的形狀。對于納米粒子不是球形的情況，術(shù)語“直徑”宜理解為意指粒子最大尺寸的量度。另外，結(jié)合本發(fā)明，平均直徑通常是加權(quán)平均直徑。
無機(jī)納米粒子的化學(xué)組成可以有很大差別，但它們通常包括(例如為)二氧化硅、氧化鋁、鈦和/或氧化鋯的氧化物。無機(jī)納米粒子還包括含有Mg、Ca、Al、Zr、Fe、Na、K和/或Li的硅酸鹽，例如云母、粘土和沸石?？墒褂玫目缮藤彽募{米粒子包括以商品名“NALCO”得自Nalco Chemical Inc(Leiden，The Netherlands)；以商品名“AEROSIL”得自Evonik Industries(Frankfurt，Germany)；以商品名“LAPONITE”得自Rockwood Additives Ltd(Widnes，UK)；以商品名“MICROLITE”得自Elkem ASA(Voogsbygd，Norway)；以商品名“BENTONITE”得自Bentonite Performance Minerlas(Houston，TX，USA)；和以商品名“BINDZIL”得自Eka Chemicals AB，Gothenburg，Sweden)。
包括在安裝墊中的無機(jī)納米粒子的量通常為基于墊的總重量的至少0.5重量％。示例性的范圍為從0.5重量％至10重量％，例如，從0.6重量％至8重量％或從0.8重量％至7重量％。
可以采用多種方式將無機(jī)納米粒子設(shè)置在安裝墊中。例如，在一個實(shí)施例中，在將纖維紡成非織造幅材并形成安裝墊之前，可以從溶液或分散體(如，水性分散體)在纖維上噴涂無機(jī)納米粒子。根據(jù)另一個實(shí)施例，可以使用納米粒子的分散體來浸漬形成的非織造幅材或安裝墊、或可以將分散體噴涂到其上。在又一個實(shí)施例中，可以在成型箱中添加納米粒子作為與纖維一起的干粉末。
包括上述納米粒子的安裝墊優(yōu)選地不含有機(jī)粘結(jié)劑、或所含有的有機(jī)粘結(jié)劑的量基于安裝墊的總重量不大于5重量％，例如不大于3重量％或不大于2重量％。另外，采用類似于供應(yīng)無機(jī)纖維的方式，將納米粒子穿過成型箱的入口供應(yīng)，可用本方法容易地制備包括納米粒子的安裝墊。
在具體實(shí)施例中，兩個或更多個纖維墊層可以在彼此頂部上形成。例如，在這種共成型的一個實(shí)施例中，該方法包括通過進(jìn)行上述方法的步驟(i)至(iv)形成第一纖維墊；通過重復(fù)步驟(i)至(iv)在第一墊上形成至少一個第二墊，第一墊提供在成型絲網(wǎng)上；以及進(jìn)行該方法的步驟(v)(即，壓縮和限制)，以便獲得具有第一纖維墊和第二纖維墊的襯墊物。根據(jù)可供選擇的實(shí)施例，在第一纖維墊上形成第二纖維墊之前，首先壓縮并限制第一纖維墊。
對于安裝墊的特定配制或組成來說，可能需要穩(wěn)定安裝墊。對于具有低含量或根本沒有含量的有機(jī)粘結(jié)劑的安裝墊或在纖維墊中分布了未粘結(jié)的顆粒物質(zhì)的安裝墊而言，這尤其會是理想的。例如，在用于穩(wěn)定安裝墊的一個實(shí)施例中，可能有利的是，通過在安裝墊上噴涂有機(jī)粘結(jié)劑溶液來在安裝墊的一面或兩面上涂布或浸漬表面。根據(jù)另一個實(shí)施例，可以(使用上述共成型方法)在安裝墊的一面或兩面上共成型纖維墊，該安裝墊不含或含很少的有機(jī)粘結(jié)劑和/或含有在其內(nèi)分布的顆粒物質(zhì)。在這種墊的一面或兩面上共成型的纖維墊可以含有相對大比例的粉末形式或纖維形式的熱塑性聚合物材料。在加熱后，使該聚合物材料熔融，從而在一面或兩面上形成纖維墊層，這樣可以抑制在安裝墊的處理期間纖維移位或顆粒物質(zhì)的損耗。
在與本發(fā)明有關(guān)的具體實(shí)施例中，安裝墊可以包括一個或多個另外的層。具體來講，安裝墊可以包括選自由稀松布和結(jié)網(wǎng)組成的組的一個或多個層。稀松布或結(jié)網(wǎng)通常是薄層，其單位面積的重量是在10g/m2和150g/m2之間，例如，在15g/m2和100g/m2之間或在20g/m2和50g/m2之間。一般來講，與安裝墊的整體重量相比，安裝墊中稀松布和結(jié)網(wǎng)的重量很小。通常，安裝墊中的結(jié)網(wǎng)或稀松布的重量百分比在1重量％和10重量％之間，例如在2重量％和6重量％之間。結(jié)合本發(fā)明使用的結(jié)網(wǎng)通常包括大致按規(guī)則方式布置的聚合物型纖維和/或無機(jī)纖維。例如，在一個實(shí)施例中，纖維可以彼此平行。在另一個實(shí)施例中，纖維可以在兩個正交的方向平行布置，從而彼此交叉并限定其間的方形或矩形空間。結(jié)合本發(fā)明使用的稀松布通常是具有隨機(jī)取向的纖維的非織造物。稀松布的纖維可以包含以上公開的無機(jī)纖維中的任何纖維以及任何類型的聚合物型纖維，特別是以上公開的熱塑性聚合物型纖維。
在一個實(shí)施例中，出于加固安裝墊的目的，可以在安裝墊的主體內(nèi)包括稀松布層或結(jié)網(wǎng)。
在又一個實(shí)施例中，可以在安裝墊的一面或兩面上設(shè)置稀松布層或結(jié)網(wǎng)。這可通過在上述成型機(jī)的成型絲網(wǎng)上供應(yīng)稀松布或結(jié)網(wǎng)來便利地完成。如果需要或期望的話，可以在成型的纖維墊上設(shè)置另外的稀松布或結(jié)網(wǎng)，然后可以將墊和稀松布或結(jié)網(wǎng)針刺或縫編在一起。根據(jù)另一個實(shí)施例，可以用有機(jī)粘結(jié)劑材料涂布稀松布(或結(jié)網(wǎng))、或稀松布/結(jié)網(wǎng)自身可以包括熱塑性聚合物型纖維。因此，在后續(xù)的熱處理后，有機(jī)粘結(jié)劑或熱塑性纖維可以形成膜或粘結(jié)到纖維墊的纖維。
在具體實(shí)施例中，將有機(jī)粘結(jié)劑涂布在墊的一面或兩面上，以減少或最小化纖維脫落。對于合適液體介質(zhì)中的溶液或分散體，這種有機(jī)粘結(jié)劑可以在墊的一個主表面或兩個相背的主表面上以粉末的形式涂布或噴涂。此外，如下所述，可以選擇這樣涂布的涂層，以便另外調(diào)節(jié)墊的摩擦性質(zhì)。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，安裝墊可以被浸漬。在一個實(shí)施例中，纖維墊的纖維可以被有機(jī)硅化合物中的一種或多種浸漬，該化合物選自由硅氧烷化合物(優(yōu)選地為倍半硅氧烷)、這些化合物的水解產(chǎn)物和縮合物(優(yōu)選地為自縮合)、及其組合組成的組。硅氧烷化合物的水解產(chǎn)物和縮合物(特別是自縮合)有時可在(例如)硅氧烷的水性溶液中、特別是在沒有立即、而只是數(shù)小時之后應(yīng)用所述水性溶液時形成。硅氧烷化合物在干燥之后通常在纖維上形成非常薄的、連續(xù)或不連續(xù)的涂層?？捎糜诮n纖維的硅氧烷化合物的實(shí)例為有機(jī)硅氧烷(例如倍半硅氧烷、其共聚物(共縮合物)及其水解產(chǎn)物)、聚有機(jī)硅氧烷(例如聚二有機(jī)硅氧烷及其水解產(chǎn)物)、及其組合。在具體實(shí)施例中，對于自縮合反應(yīng)的已知官能團(tuán)，有機(jī)硅氧烷(如，倍半硅氧烷或聚有機(jī)硅氧烷)具有一個或多個官能團(tuán)，該官能團(tuán)能夠在所需的浸漬條件下發(fā)生自縮合反應(yīng)，例如羥基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基)等等。這類基團(tuán)優(yōu)選地設(shè)置在有機(jī)硅氧烷的端部位置處，但也可位于側(cè)鏈上，優(yōu)選在其端部位置處。特別優(yōu)選的是下述倍半硅氧烷，其優(yōu)選地在主鏈或側(cè)鏈的端部位置處具有用于上述自縮合反應(yīng)的一個或多個官能團(tuán)。
如本文所用，術(shù)語“倍半硅氧烷”(也稱為硅倍半環(huán)丙烷)包括倍半硅氧烷以及倍半硅氧烷共聚物(共縮合物)。倍半硅氧烷本身是硅-氧化合物，其中每一個Si原子被界定到平均3/2個(倍半)O原子和一個烴基，具有以下通式(I) R2nSi2nO3n (I) 其中 R為H或優(yōu)選地具有1到20個、更優(yōu)選地具有1到12個碳原子的有機(jī)殘基，并且 n為1到20、優(yōu)選地為2到15、更優(yōu)選地為3到12、甚至更優(yōu)選地為4到12的整數(shù)。優(yōu)選的是，用于浸漬纖維毯的倍半硅氧烷在室溫(23℃±2℃)下為固體。此外，倍半硅氧烷優(yōu)選在端部位置處具有官能團(tuán)(例如羥基或烷氧基)，其可在下述所需的浸漬條件下自交聯(lián)。原則上，它們可通過(如)三官能化(如三烷氧基官能化)硅烷(如R-Si(OR)3)的水解縮合獲得。
在上式(I)中，R為優(yōu)選地包括1到20、更優(yōu)選地1到12、甚至更優(yōu)選地1到8個碳原子，并且可任選地包括一個或多個(優(yōu)選地1到5個)選自氮、氧和硫(優(yōu)選地氮和氧)的雜原子的有機(jī)基團(tuán)或取代的有機(jī)基團(tuán)。倍半硅氧烷的R可為烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的基團(tuán)，并且這些基團(tuán)可選地包括1到5個雜原子(例如氮或氧)。這些基團(tuán)可選地包括一個或多個取代基，例如氨基、巰基、羥基、烷氧基、環(huán)氧、丙烯酸基(acrylato)、氰基和羧基的基團(tuán)，其中優(yōu)選的取代基為氨基、巰基、環(huán)氧或C1-C8的烷氧的基團(tuán)。
具體的R的示例性實(shí)例為C1-C8-烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基；C2-C8-烯基，例如乙烯基、丙烯基、丁烯基和己烯基；C2-C8-炔基，例如乙炔基和丙炔基；C3-C8-環(huán)烷基，例如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基；C1-C8-烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基和己氧基；C2-C8-烯氧基，例如乙烯氧基、丙烯氧基和丁烯氧基；炔丙基；可選的具有6到12個碳原子的取代的芳基，例如苯基、甲苯基、芐基和萘基；R1-(O-R2)n-或R3-(NR5-R4)n-，其中R1至R4獨(dú)立地為可選取代的具有高達(dá)8個碳原子的飽和或不飽和烴基，優(yōu)選地選自上述基團(tuán)，R5為氫或C1-C8烷基，并且n為1到10；上述基團(tuán)的所有代表被一個或多個氨基、羥基、巰基、環(huán)氧或C1-C8烷氧基取代。在上述基團(tuán)中，特別優(yōu)選的是可選地被取代的C1-C8烷基，可選地被取代的具有6至12個碳原子的芳基和R1-(O-R2)n-或R3-(NR5-R4)n-，其中R1至R4獨(dú)立地為可選地被取代的具有高達(dá)8個碳原子的飽和或不飽和烴基，其優(yōu)選地選自上述基團(tuán)，R5為氫或C1-C8烷基，并且n為1至10；其中可選取代基選自氨基、羥基、巰基、環(huán)氧或C1-C8-烷氧基。
R的另外的示例性實(shí)例為3，3，3-三氟丙基、二氯苯基、氨丙基、氨丁基、H2NCH2CH2NH(CH2)3-、 H2NCH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2-、巰丙基、巰乙基、羥丙基、

CH2＝CHCOO(CH2)3-，CH2＝C(CH3)COO(CH2)3-， 氰丙基、氰乙基、羰乙基和羰苯基。當(dāng)然，烴基殘基上的取代基不宜與水反應(yīng)。當(dāng)使用單個倍半硅氧烷時，優(yōu)選的是甲基、乙基、丙基、氨甲基、氨乙基和氨丙基以及巰乙基和巰丙基的基團(tuán)。當(dāng)R并非甲基或巰丙基時，優(yōu)選的是倍半硅氧烷與甲基倍半硅氧烷以5至3070至95的重量比共聚，即，5重量％至30重量％的RSiO3/2單元和70重量％至95重量％的CH3SiO3/2單元共聚。
本發(fā)明可以使用的倍半硅氧烷通常具有低平均分子量(Mw)，其中Mw優(yōu)選地在高達(dá)10,000、優(yōu)選地在200至6000、更優(yōu)選地在250至5000和300至4000的范圍內(nèi)，這是使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)通過凝膠滲透色譜法(GPC)測量的。GPC測試方法在“Modern Size Exclusion LiquidChromatography”Practice of Gel Permeation Chromatography，John Wileyand Sons，1979(《現(xiàn)代排阻液相色譜》凝膠滲透色譜準(zhǔn)則，John Wileyand Sons，1979年)中有進(jìn)一步解釋?？捎玫谋栋牍柩跬樵谝韵旅绹鴮＠杏兴枋鯪o.3,493,424(Mohrlok等人)；No.4,351,736(Steinberger等人)；和No.4,781,844(Kortmann等人)，這些專利各以引用方式并入本文中。
倍半硅氧烷共聚物(共縮合物)包括倍半硅氧烷聚合物(由化學(xué)式R11SiO3/2或R11-Si(OR12)3表示)與二有機(jī)氧硅烷(或其水解產(chǎn)物，由化學(xué)式R112Si(OR12)2表示)和/或三有機(jī)氧硅烷(或其水解產(chǎn)物，由化學(xué)式Si(OR12)4表示)的共聚物或共縮合物，其中每一個R11為如以上所定義的用于基團(tuán)R，并且優(yōu)選地，每一個R11代表具有1至12、優(yōu)選地1至8個碳原子的未取代的或取代的烴基，其取代基可以是氨基、巰基和環(huán)氧基團(tuán)，并且R12獨(dú)立地為1至8、優(yōu)選地1至4個碳原子的烷基。倍半硅氧烷可選地還可以包括由化學(xué)式R113SiOR12表示的硅烷的共縮合物。優(yōu)選的倍半硅氧烷聚合物是中性的或是陰離子?？捎玫谋栋牍柩跬榭赏ㄟ^美國專利No.3,493,424(Mohrlok等人)、No.4,351,736(Steinberger等人)、No.5,073,442(Knowlton等人)和No.4,781,844(Kortmann等人)中描述的技術(shù)來制備。
如果需要，也可采用倍半硅氧烷和倍半硅氧烷共聚物的混合物。倍半硅氧烷通常宜為固體，即在室溫(23℃±2℃)下既不是氣體也不是液體。倍半硅氧烷可用作膠態(tài)懸浮液。可以通過以下步驟制備倍半硅氧烷向水、緩沖液、表面活性劑和可選的有機(jī)溶劑的混合物中加入硅烷，同時在要么酸性、要么堿性條件下攪拌混合物。倍半硅氧烷的制備過程中使用的表面活性劑實(shí)質(zhì)上宜為要么陰離子、要么陽離子。最好的結(jié)果一般是用陽離子懸浮液獲得的。優(yōu)選地，均勻并緩慢地加入一定量的硅烷以獲得窄粒度。膠態(tài)懸浮液中的倍半硅氧烷的平均粒度宜在1nm至100nm(10埃至1000埃)、優(yōu)選地在1nm至50nm(10埃至500埃)或在1nm至40nm(10埃至400埃)、更優(yōu)選地在20nm至50nm(200埃至500埃)的范圍內(nèi)?？杉尤氲墓柰榈拇_切的量取決于取代基R以及是使用陰離子表面活性劑還是陽離子表面活性劑。
其中單元可以嵌段或無規(guī)分布的形式存在的倍半硅氧烷共聚物通過硅烷的同時水解而形成。添加的由化學(xué)式Si(OR2)4表示的硅烷(包括其水解產(chǎn)物(如由化學(xué)式Si(OH)4表示))的優(yōu)選量為相對于采用的硅烷的重量的2重量％至50重量％、優(yōu)選地為3重量％至20重量％。在所得組成中存在的四有機(jī)硅烷(包括四烷氧基硅烷及其水解產(chǎn)物(如由化學(xué)式Si(OH)4表示))的量相對于倍半硅氧烷的重量為優(yōu)選地小于10重量％、優(yōu)選地小于5重量％、更優(yōu)選地小于2重量％。
下列硅烷(如)可用于制備本發(fā)明的倍半硅氧烷甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三異丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、異丁基四甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、2-乙基丁基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷和2-乙基丁氧基三乙氧基硅烷。
優(yōu)選地，羥基數(shù)為每克約1000至6000，并且更優(yōu)選地為每克約1500至2500。可以通過(例如)滴定法來測量羥基數(shù)或可以通過29SiNMR來估計(jì)分子量。
基本上不含殘余的四烷氧基硅烷(或其水解產(chǎn)物，例如Si(OH)4)的可用的倍半硅氧烷為可以商品名“SR 2400RESIN”得自Dow Corning(Midland，MI)的倍半硅氧烷。特別優(yōu)選的倍半硅氧烷的實(shí)例為以商品名“DRI-SIL 55”得自Dow Corning的倍半硅氧烷，其在甲醇中在末端處具有98重量％的(3-(2-氨基乙基)氨基丙基)-甲基倍半硅氧烷。
在另一個實(shí)施例中，硅氧烷化合物為聚有機(jī)硅氧烷，優(yōu)選地為聚二有機(jī)硅氧烷。優(yōu)選地，用于浸漬纖維墊的聚有機(jī)硅氧烷在室溫(23℃±2℃)下為固體。此外，聚有機(jī)硅氧烷優(yōu)選在端部位置處具有官能團(tuán)(例如羥基或烷氧基)，該官能團(tuán)可在下述所需的浸漬條件下自交聯(lián)。本發(fā)明中優(yōu)選使用的聚有機(jī)硅氧烷具有低平均分子量(Mw)，其中Mw優(yōu)選地在高達(dá)、優(yōu)選地在200至6000、更優(yōu)選地在250至5000和300至4000的范圍內(nèi)，這是用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)通過凝膠滲透色譜法(GPC)測量的。例如，可使用聚有機(jī)硅氧烷(優(yōu)選10,000聚二有機(jī)硅氧烷)，其中總的硅鍵合的取代基的至少約50％是甲基基團(tuán)，而任何剩下的取代基是其它的單價烴基(例如較高烷基基團(tuán)(具有如4到20個碳原子)，如十四烷基和十八烷基)、苯基、乙烯基和烯丙基、單價烴氧基(hydrocarbonoxy)和被取代的烴基，例如，烷氧基、烷氧基-烷氧基、氟代烷基、羥基烷基、氨基烷基和聚氨基(烷基)、巰基烷基和羧基烷基。這種烴氧基和取代烴基的具體實(shí)例為甲氧基、乙氧基、丁氧基、甲氧基乙氧基、3，3-三氟丙基、羥基甲基、氨基丙基、β-氨基乙基-γ-氨基丙基、巰基丙基和羰基丁基。除了上述有機(jī)取代基之外，有機(jī)硅氧烷還可以具有硅鍵合的羥基(通常在端部的硅烷醇基中存在)或如在(例如)聚(甲基氫)硅氧烷和二甲基硅氧烷單元與甲基氫硅氧烷單元和/或二甲基氫硅氧烷單元的共聚物中的硅鍵合的氫原子。
在一些情況下，聚有機(jī)硅氧烷(例如聚二有機(jī)硅氧烷)可以包括兩種或更多種不同類型的硅氧烷，或它可以與其他有機(jī)硅化合物結(jié)合使用。例如，聚有機(jī)硅氧烷可以既包括硅烷醇基封端的聚二甲基硅氧烷、又包括交聯(lián)劑，因此(例如)聚(甲基氫)硅氧烷、烷氧基硅烷(如CH3Si(OCH3)3和/或NH2CH2CH2NH(CH2)3Si(OC2H5)3)或這類硅烷的部分水解產(chǎn)物和縮合物。因此，根據(jù)性能，寬泛的有機(jī)硅氧烷范圍內(nèi)的任意有機(jī)硅氧烷都可以用作聚有機(jī)硅氧烷。通常優(yōu)選地作為聚有機(jī)硅氧烷(如聚二有機(jī)硅氧烷)的是具有端部的硅鍵合的反應(yīng)基的聚有機(jī)硅氧烷(如羥基和烷氧基)，這種有機(jī)硅氧烷要么單獨(dú)地使用、要么與其他有機(jī)硅氧烷化合物聯(lián)合使用。上述聚有機(jī)硅氧烷(如聚二有機(jī)硅氧烷)也可與由通式(II)表示的有機(jī)硅烷聯(lián)合使用
其中每一個Y代表選自烴基、烷氧基和烷氧基烷氧基的具有小于6個碳原子的單價基團(tuán)，至少一個Y是烷氧基或烷氧基烷氧基，R代表具有3至10個碳原子的二價基團(tuán)，所述基團(tuán)由碳、氫和可選的以醚鍵和/或羥基的形式存在的氧組成，R′代表具有1至15個碳原子的一價烴基或基團(tuán) (-OQ)aOZ，其中Q代表具有2個或3個碳原子的亞烷基，a具有1至20的值，Z代表氫原子、烷基或?；恳粋€R″代表甲基或乙基，X代表鹵素原子。
在以上特定的通式(II)中，二價基團(tuán)R由碳和氫構(gòu)成或由碳、氫和氧構(gòu)成，任何氧都是以醚鍵和/或羥基的形成存在的。因此基團(tuán)R可以是(例如)亞甲基、亞乙基、亞己基、亞聯(lián)苯基(xenylene)、-CH2CH2OCH2CH2-和-(CH2)2OCH2CH(OH)CH2-。優(yōu)選地，R代表基團(tuán)-(CH2)3-、-(CH2)4-或-CH2CH(CH3)CH2-?；鶊F(tuán)R′可以是具有1至15個碳原子的任何單價烴基，例如烷基(如甲基、乙基、丙基、丁基或十四烷基)；烯基(如乙烯基)；或芳基、烷芳基或芳烷基(如苯基、萘基、甲苯基、2-乙基苯基、芐基和2-苯丙基)。基團(tuán)R′也可以是如上定義的基團(tuán)-(OQ)aOZ，這種基團(tuán)的實(shí)例是-(OCH2CH2)OH、-(OCH2CH2)3OH、-(OCH2CH2)3(OCH2CH2CH2)3OC4H9和-(OCH2CH2)2OC3H7。作為Y取代基，可以存在單價烴基(例如甲基、乙基、丙基和乙烯基)和烷氧基和烷氧基烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基)。至少一個Y應(yīng)該是烷氧基或烷氧基烷氧基，優(yōu)選的硅烷是其中Y取代基選自具有少于4個碳原子的甲基和烷氧基或烷氧基烷氧基的硅烷。優(yōu)選地，X代表氯或溴。上述有機(jī)硅烷是已知物質(zhì)，可(例如)通過如下方法來制備叔胺(如C15H31N(CH3)2)與鹵代烷基硅烷(如氯丙基三甲氧基硅烷)反應(yīng)；或通過向硅氫化合物中加入不飽和胺，然后產(chǎn)物與烴基鹵化物或鹵化氫反應(yīng)。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，可采用選自以下物質(zhì)的有機(jī)硅化合物來浸漬纖維含烷氧基硅烷(優(yōu)選的是可選地被取代的烷基烷氧基硅烷或芳基烷氧基硅烷，更優(yōu)選的是可選地被取代的由化學(xué)式RSi(OR′)3表示的烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷)、其水解產(chǎn)物和縮合物、及其組合。如果R為烷基，則該烷基優(yōu)選地包括1至20、更優(yōu)選地包括1至16、甚至更優(yōu)選地包括1至10或1至8個碳原子。優(yōu)選的烷基基團(tuán)為甲基、乙基、丙基、甲基乙基、丁基、戊基、己基和環(huán)己基。如果R為芳基，則該芳基基團(tuán)優(yōu)選地為苯基。烷氧基團(tuán)OR′優(yōu)選地含有1至12、更優(yōu)選地含有1至8、甚至更優(yōu)選地含有1至6個碳原子。優(yōu)選的烷氧基基團(tuán)為甲氧基和乙氧基，2-甲氧基乙氧基和異丙氧基也是可用的。這些烷氧基被彼此獨(dú)立地選擇。可選的取代基優(yōu)選地選自氨基，可選地進(jìn)一步被(例如)以下物質(zhì)取代C1-C6-烷基或氨基-C1-C6-烷基；環(huán)氧基；3-縮水甘油氧基(3-glycidyloxy)、3-(甲基)丙烯氧基、巰基和C1-C6-烷氧基基團(tuán)。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，只有烷基基團(tuán)被取代。這種含烷氧基的硅烷化合物的水解產(chǎn)物和/或縮合物(尤其是自縮合物)可在(如)所述硅烷的水溶液中形成，特別是當(dāng)所述水溶液不是立刻而是數(shù)小時后應(yīng)用時尤其如此。
三烷氧基硅烷的實(shí)例為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三異丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、2-乙基丁基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷和2-乙基丁氧基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、環(huán)己基三乙氧基硅烷、甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、縮水甘油氧基三甲氧基硅烷和N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。烷基或苯基三烷氧基硅烷的實(shí)例為可以商品名“DYNASYLAN”從Degussa商購獲得，其中的實(shí)例為“DYNASYLAN PTMO”，即丙基三甲氧基硅烷。
浸漬材料也包括上述三烷氧基硅烷與由化學(xué)式Si(OR)4或Si(OR)3OR′或Si(OR)2(OR′)2表示的四烷氧基硅烷的共混物，其中R和R′是優(yōu)選地含有1至20、更優(yōu)選地含有1至16、甚至更優(yōu)選地含有1至10個或1至8個碳原子的可選地被取代的烷基。優(yōu)選的烷基基團(tuán)為甲基、乙基、丙基、甲基乙基、丁基、戊基、己基和環(huán)己基?？蛇x的取代基優(yōu)選地選自氨基，可選地進(jìn)一步被(例如)以下基團(tuán)取代C1-C6-烷基、或氨基-C1-C6-烷基；環(huán)氧基、3-縮水甘油氧基、3-(甲基)丙烯氧基、巰基和C1-C6-烷氧基基團(tuán)。
在壓縮和限制纖維墊之前或之后，可以用上述材料中的任何材料浸漬纖維墊。另外，也可以在纖維供應(yīng)到成型箱之前浸漬纖維。
在另一個實(shí)施例中，在安裝墊的內(nèi)表面(即，安裝墊的將接觸污染控制元件的表面)或可選地外表面(即，安裝墊的將接觸外殼的表面)上形成連續(xù)或不連續(xù)的高摩擦力涂層材料的薄涂層。涂布高摩擦力涂層使得高摩擦力涂層材料基本上不侵入安裝墊。此外，用高摩擦力涂層涂布安裝墊的內(nèi)表面和可選地外表面，使得可選地被涂布的安裝墊的外表面和外殼之間的摩擦系數(shù)小于纖維墊的被涂布的內(nèi)表面和催化劑成分之間的摩擦系數(shù)。高摩擦力涂層的有機(jī)部分在催化劑成分的通常操作條件下部分地或全部地分解和消散。安裝墊的外表面的高摩擦力涂層可與內(nèi)表面的高摩擦力涂層相同或不同。如果在兩個表面上均使用相同的涂層材料，則為了獲得所需的安裝特性，必須采取預(yù)防措施，從而安裝墊的外表面?zhèn)群蛢?nèi)表面?zhèn)鹊慕n量之間存在差值。因此，對于同樣的高摩擦力涂層的浸漬，浸漬內(nèi)表面?zhèn)鹊耐繉硬牧系墓腆w組分含量宜大于浸漬外表面?zhèn)鹊耐繉硬牧系墓腆w組分含量。已經(jīng)表明，當(dāng)兩個面之間的摩擦力差值最大化時，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的填充結(jié)果。盡管對于安裝墊上的高摩擦力涂層的含量的差值沒有特別限定，安裝墊的內(nèi)表面?zhèn)壬系母吣Σ亮ν繉拥墓腆w組分含量優(yōu)選地為約5g/m2至100g/m2，更優(yōu)選地為約10g/m2至50g/m2。另一方面，安裝墊的外表面?zhèn)壬系母吣Σ亮ν繉拥墓腆w組分含量優(yōu)選地為約0.5g/m2至10g/m2。
高摩擦力涂層通常在(如催化劑填充(常用的罐裝方法)期間)起到提高性能的作用。選擇高摩擦力涂層，從而在催化劑成分的表面上得到防滑性質(zhì)，以避免罐裝期間墊的滑動。涂層可以選自天然或合成的聚合物材料，優(yōu)選地為樹脂或橡膠材料，例如丙烯酸樹脂或橡膠(例如丙烯酸酯共聚物)、腈類樹脂或橡膠、乙烯基乙酸酯共聚物、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯樹脂、SIS嵌段共聚物、EPDM、ABS、PE或PP膜等、及其組合。這些有機(jī)聚合物材料中的多種材料提供優(yōu)良的防滑性質(zhì)。這些有機(jī)聚合物中的一些有機(jī)聚物在高溫下會發(fā)生軟化，這會導(dǎo)致在有機(jī)聚合物材料降解和消散之前在某一個溫度/時間窗口中的固定性能降低?？墒褂脽o機(jī)涂層(例如硅石、礬土、和粘土-凝膠或顆粒漿料等)，但這些無機(jī)涂層有時與有機(jī)聚合物材料相比防滑性質(zhì)較差。它們的優(yōu)點(diǎn)在于在較高溫度下不分解，因此使摩擦力持久增大，從而造成墊的固定性能提高?？赏ㄟ^在墊的殼體側(cè)設(shè)置無機(jī)高摩擦力涂層來實(shí)現(xiàn)固定性能的進(jìn)一步優(yōu)化，這并不明顯地改變填充性能，但造成摩擦力和墊的固定性能增加。
在具體實(shí)施例中，高摩擦力涂層組成由乳膠構(gòu)成，該乳膠可在催化轉(zhuǎn)化器的操作期間適用的高溫條件下發(fā)生的任意反應(yīng)中分解和消散。本文可用的乳膠包括通過將天然或合成聚合物材料分散到水性介質(zhì)或另一個介質(zhì)或有機(jī)材料(例如聚(乙烯醇))中而獲得的膠態(tài)分散體，該聚合材料優(yōu)選地是樹脂材料，例如丙烯酸酯共聚物、乙烯基乙酸酯共聚物、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯樹脂、及其組合?？扇芜x地是，乳膠還包括混合于其中的硅石、礬土或粘土顆粒中的一者或多者。采用使用丙烯酸樹脂的丙烯酸乳膠會是特別有利的。優(yōu)選的晶格的實(shí)例是乙烯基乙酸酯-乙烯聚合物分散體，其以商品名“AIRFLEX EAF67”得自Air Products Polymers(Allentown，PA，USA)，或以商品名“ACRONAL A 420S”(丙烯酸酯的可熱交聯(lián)共聚物的水性、無增塑劑分散體)或“ACRONAL LA 471S”均得自BASF(Ludwigshafen，Germany)。
在另一個實(shí)施例中，纖維墊涂布的高摩擦力涂層也可包括上述有機(jī)聚合物材料和一種或多種類型的磨粒。更多詳情(尤其是相對于可用的有機(jī)聚合物材料和可用的磨粒)可見于2006年2月23日公布的WO-A-2006/020058。例如，將通過將磨料的細(xì)小顆粒在有機(jī)聚合物材料中分散制成的漿料涂布到纖維墊的表面。因此獲得具有涂層的纖維墊，在該涂層中，磨料的細(xì)小顆粒選擇性地固定在至少纖維墊的內(nèi)表面并可選地固定在纖維墊的外表面上。因?yàn)槟チ系募?xì)小顆粒至少布置在纖維墊與催化劑成分的接觸表面上，所以可增加與催化劑成分的摩擦系數(shù)并且可進(jìn)一步改善催化劑成分的保持可靠性。此外，當(dāng)催化劑成分和在催化劑成分的周圍纏繞的纖維墊被罐裝時，可以抑制或至少明顯減小催化劑成分和纏繞纖維墊之間的移動，而不會對將被組裝的催化轉(zhuǎn)化器的能力產(chǎn)生不利影響。
上述具有高摩擦力涂層的安裝墊的涂布可用已知的常規(guī)技術(shù)(例如噴霧、涂刷、層合、印刷(如絲網(wǎng)印刷))有利地進(jìn)行。優(yōu)選的方法是通過利用(例如)噴漆系統(tǒng)(例如噴槍)來噴涂，這通過如下方法滿意地進(jìn)行例如，僅制備噴霧溶液或分散體，并且連續(xù)或同時將溶液或分散體(如上述丙烯酸乳膠等晶格)噴到纖維墊的一個或兩個主表面上。因此該操作簡單并且經(jīng)濟(jì)。噴射后的溶液或分散體可以自然干燥或通過加熱到合適的溫度(如110℃)來干燥。纖維墊內(nèi)表面?zhèn)壬系母吣Σ亮ν繉拥墓腆w組分含量優(yōu)選為約5g/m2至100g/m2、更優(yōu)選地為約10g/m2至50g/m2，并且安裝墊的外表面上的高摩擦力涂層的固體組分含量優(yōu)選地為約0.5g/m2至10g/m2。優(yōu)選地，分別在安裝墊的內(nèi)表面和可選地外表面上形成連續(xù)或不連續(xù)的高摩擦力涂層材料的薄涂層。采用所用的涂布方法，使得安裝墊的任何毛細(xì)管作用最小化，并且高摩擦力涂層材料基本上不侵入安裝墊。即，高摩擦力涂層基本上只存在于安裝墊的表面上，并且基本上不會滲入該墊。這可通過如下方法獲得使用(例如)固體濃度高的涂布溶液或分散體，向溶液或分散體中添加乳化劑或觸變劑或具有類似效應(yīng)的添加劑，涂布安裝墊(在該涂布條件下，用過的溶劑迅速蒸發(fā))等；或通過層合基本上不含溶劑的高摩擦力涂層。優(yōu)選的是，高摩擦力涂層滲透小于安裝墊厚度的10％，優(yōu)選地小于5％、更優(yōu)選地小于3％并且最優(yōu)選地小于1％。
如上所示，本方法通常能夠制備大量種類的安裝墊，包括膨脹型墊、非膨脹型墊、有機(jī)粘結(jié)劑含量低的墊，包括顆粒物質(zhì)(例如為納米粒子)的墊、包括熱塑性聚合物纖維或粉末的墊、包括多種化學(xué)組分、直徑和長度的無機(jī)纖維(包括不同長度的纖維的混合物)的墊。另外，在安裝催化轉(zhuǎn)化器的過程中，所得的墊表現(xiàn)良好或極佳的性能。特別是，所制備的安裝墊的性能通常類似于或優(yōu)于用已知或此前使用的方法制備的墊的性能。
本方法也可用于降低含渣球纖維中的渣球量。含渣球纖維通常是無機(jī)纖維(例如玻璃或陶瓷纖維)或上述通過熔融成型獲得的生物可溶性纖維。熔融成型涉及制備熔融物并且使熔融物穿過噴嘴以由礦物顆粒制備伸長的纖維。前導(dǎo)整體通常冷卻并在前端處固化成“渣球”，而纖維在整體后面拖尾。通過纖維分離輥對纖維團(tuán)的振動動作，渣球從纖維斷離并形成渣球顆粒和纖維的混合物。可以通過輥的作用滾動纖維和/或通過在氣流中滾動纖維來支持該動作?？?例如)通過網(wǎng)目尺寸通常為約3mm的濾篩使渣球顆粒與纖維分離。或者，可以在合適的紡絲裝置中通過離心力使渣球顆粒與纖維分離。
可通過如下步驟確定纖維的渣球含量將纖維加熱到1000℃，保持15分鐘以及將其冷卻到室溫，然后用研缽和杵搗碎纖維。用網(wǎng)目尺寸為53微米的濾篩來篩分混合物使纖維從纖維粉末中分離，并且稱量由濾篩保留的纖維的量和穿過濾篩的顆粒的量。
通常，為提供渣球減少的纖維，減少渣球含量的步驟可與墊的制備工藝同時進(jìn)行，或它可以單獨(dú)進(jìn)行。在后一種情況下，可以實(shí)施上述工藝，但不進(jìn)行使纖維形成為墊的步驟。相反，只是在移除渣球顆粒之后收集纖維。
實(shí)例 將參照下列實(shí)例進(jìn)一步示出本發(fā)明，然而并不旨在將本發(fā)明限于此。
材料列表 測試方法 真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)(RCFT) RCFT的測試設(shè)備包括如下設(shè)備 a.)以商品名“MTS”(Model Alliance RT/5)從Material TestSystems(Eden Prairie，MN)商購獲得的拉力試驗(yàn)機(jī)，其包括固定下部和上部，該上部以定義為“夾頭速度”的速率在垂直方向與下部可移動地分開并且載有能夠測量高達(dá)5kN的力的測力傳感器。
b.)測試固定裝置，其由基部區(qū)域?yàn)?cm×8cm的2個不銹鋼塊組成，每一個不銹鋼塊都包含能夠?qū)⒃搲K彼此獨(dú)立地加熱到至少900℃的加熱元件。不銹鋼下塊牢牢附接到固定下部，不銹鋼上塊在拉力試驗(yàn)機(jī)的可移動上部(夾頭)處牢牢附接到測力傳感器，從而該塊的基部區(qū)域被垂直地設(shè)置在彼此的上方。每一個不銹鋼塊都配有位于該塊中心中的熱偶。
c.)可購自Fiedler Optoelektronik(Lützen，Germany)的激光伸長儀，其測量不銹鋼塊之間的開口距離(間隙)。
尺寸為44.5mm×44.5mm的安裝墊樣品被布置在不銹鋼塊之間。間隙以1.0m/min的夾頭速度閉合成限定的安裝墊密度(也稱為安裝座密度)。之后每一個不銹鋼塊被逐步加熱到不同溫度分布，以模擬廢氣處理裝置中的金屬殼體和陶瓷基底的溫度。在加熱期間，不銹鋼塊之間的間隙增加了一定值，該值由通常的廢氣處理裝置殼體和陶瓷基底的溫度和熱膨脹系數(shù)計(jì)算得出。
此處用兩種不同的溫度分布來進(jìn)行RCFT。第一分布模擬陶瓷基底的最高溫度為500℃和金屬罐的最高溫度為200℃。第二分布模擬陶瓷基底的最高溫度為700℃和金屬罐的最高溫度為400℃。
在加熱到最高溫度之后，不銹鋼塊逐步冷卻，間隙減小了一定的值，該值由溫度和熱膨脹系數(shù)計(jì)算得出。記錄在加熱和冷卻循環(huán)期間由安裝墊施加的壓力。安裝墊樣品和不銹鋼塊冷卻到35℃，循環(huán)再重復(fù)兩次同時記錄由安裝墊施加的壓力。用于3次循環(huán)中的每一次的最小壓力為至少50kPa對于安裝墊來說通常被認(rèn)為是可取的。
熱振動試驗(yàn) 熱振動試驗(yàn)涉及使熱空氣穿過采用安裝墊在金屬外殼中安裝的廢氣處理元件(以下稱為測試組件)，同時使測試組件經(jīng)受足以起到加速的耐久性試驗(yàn)的作用的機(jī)械振動。
測試組件的組成如下 1)圓柱形陶瓷單片，其直徑為118.4mm，長度為101.6mm，具有400孔/英寸2(62孔/厘米2)并且壁厚為6.0密耳(152微米)。
2)在陶瓷單片和金屬外殼之間以圓柱形方式布置的安裝墊。
3)圓柱形罐狀外殼，其包括內(nèi)徑為約126.5mm的不銹鋼型1,4512(EN標(biāo)準(zhǔn))。
常規(guī)搖床，可購自LDS Test and Measurement Ltd.(Royston，Herfordshire，United Kingdom)，用于向測試組件提供振動。熱源，包括天然氣燃燒器，其以450米3/小時的氣體流量向轉(zhuǎn)化器提供高達(dá)900℃的氣體入口溫度。
轉(zhuǎn)化器配備了熱偶以測量氣體入口溫度和金屬外殼上的溫度。氣體溫度循環(huán)(即，反復(fù)地升高和降低)以便在安裝墊材料上施加額外的壓力。在測試的振動階段開始之前進(jìn)行16小時的熱調(diào)節(jié)階段。熱調(diào)節(jié)階段由4個在選定高溫下保持3小時然后1小時冷卻到室溫的循環(huán)組成。
在測試的振動階段，采用“隨機(jī)正弦”型振動以產(chǎn)生另外的應(yīng)力并模擬在使用條件下測試組件的加速老化。振動階段包括在選定溫度下振動3小時而在允許轉(zhuǎn)化器冷卻到室溫的1小期間不振動的循環(huán)。如下表中所示，振動級在每一個循環(huán)期間都有所增加。一直進(jìn)行測試，直到顯示測試組件失效為止。
希望達(dá)到循環(huán)6或7振動級。認(rèn)為循環(huán)5級失效是合格的界線，而在較低循環(huán)數(shù)情況下的失效表示存在重大風(fēng)險。
循環(huán)的壓縮試驗(yàn) 進(jìn)行循環(huán)的壓縮試驗(yàn)的測試設(shè)備包括下列元件 a.)拉力試驗(yàn)機(jī)，型號為Zwick/Roell Model Z010，可購自ZwickGmbH&CoKG(Ulm，Germany)，其包括具有能夠測量高達(dá)10kN的力的測力傳感器的固定下部和以定義為“夾頭速度”的速率在垂直方向與下部可移動地分開的上部； b.)測試固定裝置，由基部區(qū)域?yàn)?cm×8cm的2個不銹鋼塊組成，每一個不銹鋼塊都包含能夠?qū)⒃搲K彼此獨(dú)立地加熱到至少900℃的加熱元件。不銹鋼下塊牢牢附接到測力傳感器上，而不銹鋼上塊牢牢附接到拉力試驗(yàn)機(jī)的可移動上部(夾頭)上，從而該塊的基部區(qū)域垂直地設(shè)置在彼此的上方。每一個不銹鋼塊都配有位于該塊中心中的熱偶；和 c.)激光伸長儀，可購自Fiedler Optoelektronik(Lützen，Germany)，其測量不銹鋼塊之間的開口距離(間隙)。
待測的安裝墊樣品具有大約2英寸(51mm)的直徑并且直接設(shè)置在不銹鋼下塊上。
然后閉合間隙，從而將安裝墊壓縮到限定的壓縮密度(也稱為開放間隙安裝座密度)。在開放間隙位置中松弛一分鐘之后記錄由安裝墊施加的壓力。之后，以30℃/分鐘的速率加熱這兩個不銹鋼塊，直到達(dá)到限定的測試溫度為止。在這段時期，不銹鋼塊之間的間隙保持恒定(即，用激光伸長儀來持續(xù)補(bǔ)償金屬膨脹)。記錄在加熱期間的最低壓力。
在加熱之后，通過將間隙閉合至第二限定墊密度(也稱為閉合間隙安裝座密度)來開始循環(huán)。然后間隙再打開成開放間隙位置。該循環(huán)重復(fù)500次。循環(huán)期間的夾頭速度為2.5米/分鐘。記錄最后一次循環(huán)的開放間隙和閉合間隙的壓力。
撓曲龜裂試驗(yàn) 在通過目視檢查進(jìn)行的這項(xiàng)試驗(yàn)中，評估通過使安裝墊在心軸的周圍彎曲引起的安裝墊的開裂程度。對尺寸為10cm×20cm的選定安裝墊的沖切部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并使用長度約20cm、外徑50.8mm的圓柱形心軸。用安裝墊的10cm寬面沿著心軸的長度將沖切部分在直徑50.8mm的心軸周圍纏繞180度(半圈)，并且在安裝墊和心軸表面之間建立牢固接觸。表面開裂的程度通過目視檢查來確定，進(jìn)行該項(xiàng)評估的人宜遠(yuǎn)離安裝墊/心軸組合至少30cm。如果有“易可見裂紋”或“主要/嚴(yán)重開裂或墊破損”，則部件失效。
實(shí)例1 制備具有下列組成的膨脹型安裝墊(所有數(shù)按重量份計(jì)) 54.3％的纖維(“ISOFRAX”) 13.6％的短切的R-玻璃纖維，其6mm長，在700℃下熱處理1小時 29.2％的未膨脹蛭石 2.9％的雙組分纖維(“TREVIRA 255”) 實(shí)例1的膨脹型安裝墊在可購自Formfiber(Denmark)的310nm寬的非織造機(jī)上制備并且根據(jù)上述公開的方法來操作。該機(jī)器的成型箱基本上對應(yīng)于圖2所示的示意圖，由此，成型箱具有兩排在成型箱上部彼此相對布置的三個齒輥和兩排在成型箱底部附近彼此相對布置的三個齒輥。如圖2所示，環(huán)形帶篩機(jī)在上齒輥排和下齒輥排之間運(yùn)行。成型絲網(wǎng)布置在成型箱的底部下面。
無機(jī)纖維和粘結(jié)劑纖維經(jīng)由傳送帶送入該機(jī)器的成型箱中。首先，纖維穿過具有2個旋轉(zhuǎn)齒輥的預(yù)開口部分。之后，纖維被吹入成型箱的頂部中。蛭石經(jīng)由第二傳送帶被直接送入成型箱的頂部中。纖維和顆粒在以1m/min的速度移動的成型絲網(wǎng)上被收集。單位面積重量為約18g/m2的薄紙式非織造稀松布通過被布置在成型絲網(wǎng)上而送入成型箱的下部中，以便在傳送期間支承該墊。在成型箱之后，在紙質(zhì)稀松布上形成的墊穿過熱空氣烘箱。烘箱溫度為140℃，其熱激活實(shí)例1的膨脹型安裝墊組成中使用的粘結(jié)劑纖維。在烘箱之后直接用輥以這樣的方式壓縮該墊，使得冷卻后最初形成的約25mm的墊厚減小至8mm。然后，移除支承的非織造紙。
然后，用真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)(“RCFT”)、熱振動試驗(yàn)和撓曲龜裂試驗(yàn)來測試所得的安裝墊(實(shí)例1)。
比較例1A和比較例1B 在比較例1A和比較例1B中，以下面的方式用濕法成網(wǎng)法來制備與上述實(shí)例1所列類似的墊組成。采用濕法成網(wǎng)安裝墊制備工業(yè)中常用的有機(jī)乳膠粘結(jié)劑來替代粘結(jié)劑纖維。
將1.5升的水傾注到大的Waring Blender(韋林氏攙合器)的混合室中，并加入51g的纖維(“ISOFRAX”)，然后劇烈攪拌約5秒鐘。然后將混合物倒入5升的容器中，再向韋林氏攙合器的混合室中傾注1.5升水，并加入12.8g的6mm長的短切的熱處理過的R-玻璃(700℃下熱處理1小時)。將混合物劇烈攪拌10秒鐘并倒入同一個5升的混合物容器中。攪拌1分鐘后，加入5.0g的乳膠(“AIRFLEX BP 600”)(就比較例1A而言)和16.3g的乳膠(“AIRFLEX BP 600”)(就比較例1B而言)并將混合物再攪拌1分鐘。這造成比較例1B中的粘結(jié)劑含量是實(shí)例1和比較例1A的大約3倍。
下一步驟中，加入被稀釋成約10％的硫酸鋁含量的約10g的鋁溶液以達(dá)到約4.5的pH值，從而造成乳膠凝結(jié)。在攪拌一分鐘之后加入27.4g的未膨脹的蛭石。然后將混合物再攪拌一分鐘，并傾注到尺寸為20cm×20cm的抄片器中。脫水后獲得的片材放在每一面上的3片吸水紙之間，并且用手輕輕按壓。移除吸水紙，在120℃下將片材在熱空氣烘箱中干燥1小時，以獲得安裝墊成品。
然后將所得的安裝墊在直徑為50.8mm的心軸周圍彎曲(撓曲龜裂試驗(yàn))以評估其完整性。
表1安裝座密度為0.7g/cm3時的撓曲龜裂試驗(yàn)和真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)的結(jié)果
表2250℃下的循環(huán)壓縮試驗(yàn)結(jié)果，安裝座密度開放間隙＝0.63g/cm3，閉合間隙＝0.7g/cm3 由本發(fā)明的方法制備的實(shí)例1的安裝墊在撓曲龜裂試驗(yàn)中未示出任何表面開裂。用常規(guī)的濕法成網(wǎng)法制備的類似墊-比較例1A-示出嚴(yán)重的表面開裂，并且不可用。具有3倍那么多的粘結(jié)劑(很多市售獲得的膨脹型安裝墊中的通用粘結(jié)劑水平)的類似墊-比較例1B-在撓曲龜裂試驗(yàn)和RCFT中示出良好的結(jié)果，并且與實(shí)例1在類似的水平上。在250℃下的循環(huán)壓縮試驗(yàn)示出實(shí)例1的安裝墊具有優(yōu)于比較例1B的優(yōu)良的冷固定性能。
實(shí)例1的熱振動試驗(yàn)的結(jié)果 實(shí)例1的膨脹墊以0.75g/cm3的安裝座密度來安裝并且在300℃下進(jìn)行測試。轉(zhuǎn)化器組件達(dá)到循環(huán)7(其為約1216m/s2的振動峰值的最高振動水平)，并且40分鐘后在該水平處失效。
然后以0.75g/cm3的安裝座密度在第二轉(zhuǎn)化器組件中安裝實(shí)例1的墊，并在800℃下進(jìn)行測試。該轉(zhuǎn)化器組件也達(dá)到具有約1216m/s2的振動峰值的循環(huán)7，并且83分鐘后在該水平處失效。
這些熱振動試驗(yàn)結(jié)果被認(rèn)為是極佳的，其示出實(shí)例1的安裝墊適用于在具有很寬溫度范圍的應(yīng)用中使用。
實(shí)例1獲得的測試結(jié)果示出本發(fā)明的方法能夠制備在廣泛條件下顯示極佳的性能的膨脹型安裝墊。常規(guī)的濕法成網(wǎng)法不能提供與比較例1A所示的相同的墊配方?？芍挥萌绫容^例1B所示的較高有機(jī)粘結(jié)劑含量來制備與實(shí)例1相似的安裝墊。比較例1B的較高粘結(jié)劑含量導(dǎo)致在較低溫度條件下存在明顯缺點(diǎn)(如在某些柴油機(jī)應(yīng)用中)。除此之外，較高的粘結(jié)劑含量也不太理想，這是因?yàn)槠鋵?dǎo)致在車輛的首次操作期間潛在危險煙霧或令人討厭的煙霧的排放增加。
實(shí)例2 采用與實(shí)例1所述相同的方式來制備具有下列組成的非膨脹安裝墊，不同的是，在烘箱之后，以這樣的方式用輥壓縮該墊，在冷卻后，初始形成的約45mm的厚度減小至約13mm(所有數(shù)按重量份計(jì)) 32.4％的纖維(“SUPERWOOL 607HT”) 32.4％的短切的R-玻璃纖維，其36mm長，在700℃下被熱處理1小時 32.4％的纖維(“SAFFIL 3D+”) 2.9％的雙組分纖維(“TREVIRA 255”) 然后在真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)、熱振動試驗(yàn)和撓曲龜裂試驗(yàn)中測試所得的安裝墊。
比較例2A和比較例2B 在比較例2A和比較例2B中，以下面的方式用濕法成網(wǎng)法來制備與上述實(shí)例2列出的類似的墊組成。采用濕法成網(wǎng)安裝墊制備工業(yè)中常用的有機(jī)乳膠粘結(jié)劑來替代粘結(jié)劑纖維。
將1.5升的水傾注到大的韋林氏攙合器的混合室中，再加入26.6g的纖維(“SAFFIL 3D+”)，然后劇烈攪拌約10秒鐘。然后將混合物倒入5升的容器。再向韋林氏攙合器的混合室中傾注1.5升水，然后加入26.6g的36mm長的短切的熱處理過的R-玻璃(在700℃下熱處理1小時)。將混合物劇烈攪拌10秒鐘然后倒入同一個5升的混合物容器中。向韋林氏攙合器的混合室中傾注750ml的水并向其加入26.6g的纖維(“SUPERWOOL 607HT”)，然后劇烈攪拌5秒鐘。然后將混合物倒入5升的混合容器中并且與其他纖維懸浮液一起混合1分鐘在此之后，加入4.5g的乳膠(“AIRFLEX BP 600”)(就比較例2A而言)和14.0g的乳膠(“AIRFLEX BP 600”)(就比較例2B而言)，將混合物再攪拌1分鐘。這樣造成比較例2B中的粘結(jié)劑含量比實(shí)例2和比較例2A高大約3倍。
下一步驟中，加入稀釋到約10％的硫酸鋁含量的約10g的鋁溶液以達(dá)到約4.5的pH值，從而造成乳膠凝結(jié)。然后將混合物多攪拌一分鐘，并傾注到尺寸為20cm×20cm的抄片器中。脫水后獲得的片材放在每一面上的3片吸水紙之間，并且用手輕輕按壓。移除吸水紙，在120℃下將片材在熱空氣烘箱中干燥1小時，以獲得安裝墊成品。
然后，將所得的安裝墊在直徑為50.8mm的心軸周圍彎曲(撓曲龜裂試驗(yàn))以測量其完整性。
表3安裝座密度為0.5g/cm3的撓曲龜裂試驗(yàn)和真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)的結(jié)果
實(shí)例2的熱振動的結(jié)果 以0.48g/cm3的安裝座密度來安裝實(shí)例2的安裝墊并且在600℃下進(jìn)行測試。轉(zhuǎn)化器組件達(dá)到循環(huán)6(其為具有約863m/s2的振動峰值的最高振動級)，65分鐘后在該水平處失效。據(jù)信是非常好的結(jié)果。
因此，人們可注意到根據(jù)本發(fā)明制備的非膨脹型安裝墊在廣泛的不同條件下示出非常好的性能。常規(guī)的濕法成網(wǎng)法不能提供與比較例2A所示的相同的墊配方。為了使用濕法成網(wǎng)法制備類似組成的產(chǎn)品，需要較高有機(jī)粘結(jié)劑含量，這對冷固定性能具有負(fù)面影響，并且在車輛的首次操作期間產(chǎn)生更多的煙霧(比較例2B)。
實(shí)例3 制備具有下列組成的安裝墊(按重量份計(jì)) 80％的短切的R-玻璃纖維，其6mm長，并且在700℃下將這些纖維在窖爐中熱處理1小時 20％的短切的R-玻璃纖維，其36mm長(沒有熱處理過) 如實(shí)例1中所述，實(shí)例3的安裝墊在可購自Formfiber(Denmark)的310nm寬的非織造機(jī)上制備。
玻璃纖維經(jīng)由傳送帶送入非織造機(jī)中。不添加有機(jī)粘結(jié)劑材料。玻璃纖維穿過具有2個旋轉(zhuǎn)齒輥的預(yù)開口部分。之后，纖維被吹入成型箱的頂部中。纖維在以1m/min的速度移動的成型絲網(wǎng)上被收集。單位面積的重量為約18g/m2的薄紙式非織造稀松布通過布置在成型絲網(wǎng)上而送入成型箱的下部中，以便在穿過非織造機(jī)的傳送期間支承該墊。在成型部分之后，用得自Dilo公司(Eberbach，Germany)的釘針機(jī)以24孔/平方厘米來針刺所形成的墊。墊的厚度從初始形成的約50mm的厚度減小至約12mm。然后移除非織造紙。
比較例3A 與實(shí)例3使用的纖維組成相同的纖維組成被送入以商品名“RANDO WEBBER”從Rando Machine Corp.(Macedon，NY)獲得的常規(guī)的幅材成型機(jī)中。在成型工藝期間產(chǎn)生了大量纖維粉塵，尤其來自熱處理過的玻璃纖維。纖維粉塵部分落入成型部分的下部，一部分釋放到空氣中，并且獲得的幅材包括了顯著量的纖維粉塵。幅材穿過得自Dilo(Eberbach，Germany)的釘針機(jī)，但沒有能獲得墊的足夠處理強(qiáng)度。因此，不可能制備具有目標(biāo)組成的安裝墊。
實(shí)例4 根據(jù)本發(fā)明的方法制備具有下列組成的雙層安裝墊(所有數(shù)按重量份計(jì)) 實(shí)例4的層1的組成-總安裝墊的1/3 68.0％的短切的R-玻璃纖維，其6mm長；并且在700℃下將這些纖維在窖爐中熱處理1小時 29.1％的短切的R-玻璃纖維，其36mm長，沒有經(jīng)預(yù)處理 2.9％的P1粉末(“VESTAMELT 4680”) 實(shí)例4的層2的組成-總安裝墊的2/3 46.6％的纖維(“ISOFRAX”) 11.7％的R-玻璃纖維，其6mm長；并且在700℃下將這些纖維在窖爐中熱處理1小時 38.8％的未膨脹的蛭石 1.9％的雙組分纖維(“TREVIRA 255”) 1.0％的P1粉末(“VESTAMELT 4680”) 如實(shí)例1中所述地，實(shí)例4的安裝墊在可購自Formfiber(Denmark)的310nm寬的非織造機(jī)上制備。
實(shí)例4的層1的玻璃纖維和聚合物粉末經(jīng)由傳送帶送入非織造機(jī)中。纖維穿過具有2個旋轉(zhuǎn)齒輥的預(yù)開口部分。之后，纖維被吹入成型箱的頂部中。纖維在以1m/min的速度移動的成型絲網(wǎng)上被收集。單位面積的重量為約18g/m2的薄紙式非織造稀松布通過布置在成型絲網(wǎng)上而送入成型箱的下部中，以便在傳送期間支承該墊。在成型部分之后，墊穿過熱空氣烘箱。烘箱溫度為140℃，其熱激活粘結(jié)劑聚合物。在烘箱之后，直接以這樣的方式用輥壓縮該墊，冷卻后，初始形成的約50mm的厚度減小至約12mm。如此獲得的墊再次穿過同一非織造機(jī)，并且在其頂部上形成第二膨脹型墊組合物(上述層2)。形成共成型安裝墊的膨脹型第二層之后，進(jìn)行針對制備實(shí)例1所描述的工序。使實(shí)例4的共成型安裝墊經(jīng)受真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)(“RCFT”)。
表4安裝座密度為0.58g/cm3時的RCFT結(jié)果～膨脹側(cè)面向較熱的一側(cè)
根據(jù)本發(fā)明的方法制備具有不同組成的層和低粘結(jié)劑含量的共成型墊。在真實(shí)條件固定裝置試驗(yàn)中，獲得的實(shí)例4的墊示出非常好的壓縮壓力，該壓縮壓力是在不同模擬條件下測量的。
實(shí)例5A、實(shí)例5B和實(shí)例5C 如實(shí)例2所述制備具有下列組成的安裝墊。除了熱粘合工藝之外，還使用得自Dilo(Eberbach，Germany)的釘針機(jī)以24孔/平方2來針刺該墊。
實(shí)例5A的墊的組成 31.8％的纖維(“ISOFRAX”) 31.8％的纖維(“SAFFIL 3D+”) 31.8％的短切的石英纖維，其65mm長，得自Steklovolokno；在800℃下將這些纖維在窖爐中熱處理1小時 4.6％的雙組分纖維(“TREVIRA 255”) 在實(shí)例5B中，首先如實(shí)例5A所述制備墊，該墊具有與實(shí)例5A完全相同的墊組成。在第二步驟中，然后采用得自Degussa(Germany)的0.5％的“DYNASYLAN PTMO”水溶液浸漬該墊，通過將墊浸漬在溶液中然后在120℃的烘箱溫度下干燥50分鐘。
在實(shí)例5C中，首先如實(shí)例5A所述制備墊，該墊具有與實(shí)例5A完全相同的墊組成。在第二步驟中，用水中的0.5％的納米粒子懸浮液(“LAPONITE RD”)浸漬該墊。
使實(shí)例5A、實(shí)例5B和實(shí)例5C獲得的安裝墊經(jīng)受循環(huán)壓縮試驗(yàn)。
表5循環(huán)壓縮試驗(yàn)，安裝座密度為0.52g/cm3(開放間隙)和0.58g/cm3(閉合間隙) 可以看出浸漬過的實(shí)例5B和實(shí)例5C比未浸漬的實(shí)例5A有明顯的壓力增加。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以對本發(fā)明作出可預(yù)見的修改和更改。本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)限于為了進(jìn)行示意性的說明而在本申請中闡述的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種制備用于在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，所述方法包括以下步驟
(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設(shè)置的具有開放底部的成型箱的入口供應(yīng)無機(jī)纖維，以在所述成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，所述成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機(jī)，所述多個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的殼體中設(shè)置成至少一排，以用于打散纖維團(tuán)；
(ii)在纖維分離輥下方和所述成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶的下行帶上捕獲纖維團(tuán)；
(iii)將捕獲的纖維團(tuán)在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使得捕獲的纖維團(tuán)能夠從所述帶釋放，并接觸所述輥以及被所述輥打散；
(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運(yùn)出所述成型箱；以及
(v)壓縮所述纖維墊并且將所述纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的安裝墊，所述安裝墊適用于在催化轉(zhuǎn)化器的殼體中安裝污染控制元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備安裝墊的方法，其中不使用有機(jī)粘結(jié)劑或使用小于5重量％的有機(jī)粘結(jié)劑來制備所述安裝墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的制備安裝墊的方法，其中所述方法還包括將膨脹型材料供應(yīng)到所述成型箱中以便制備膨脹型安裝墊的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中的任一項(xiàng)所述的方法，其中沒有或基本上沒有膨脹型材料被供應(yīng)到所述成型箱中以便制備非膨脹型安裝墊。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備安裝墊的方法，其中在所述壓縮之前、所述壓縮期間和/或所述壓縮之后，使所述纖維墊經(jīng)受熱處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中聚合物纖維或聚合物粉末被進(jìn)一步裝入到所述成型箱中，并且其中所述聚合物纖維或聚合物粉末能夠在所述熱處理溫度下熔融或軟化。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述纖維墊的壓縮步驟包括針刺、縫編法、樹脂粘合、施壓及其組合。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述無機(jī)纖維選自多晶纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、鋁硅纖維、生物可溶性纖維、退火的多晶纖維、退火的陶瓷纖維、熱處理過的玻璃纖維及其組合。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備安裝墊的方法，其中所述壓縮墊為浸漬的。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備安裝墊的方法，其中所述壓縮墊在其相對主面中的一者或兩者上被涂布。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備安裝墊的方法，其中所述纖維材料采用稀松布或網(wǎng)織品來強(qiáng)化。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，該方法包括通過進(jìn)行所述方法的步驟(i)至步驟(iv)來形成第一纖維墊，通過重復(fù)步驟(i)至步驟(iv)在所述第一墊上形成至少一個第二纖維墊，其中所述第一墊被提供在所述成型絲網(wǎng)上，以及進(jìn)行所述方法的步驟(v)以便獲得具有第一纖維墊和第二纖維墊的襯墊物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述第二墊形成在所述第一墊上之前，所述第一墊通過進(jìn)行所述方法的步驟(v)被壓縮。
14.制備污染控制裝置的方法，該方法包括根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求13中的任一項(xiàng)所述的方法制備安裝墊，以及在金屬殼體中安裝污染控制元件，所述安裝通過將所述安裝墊設(shè)置在所述污染控制元件與所述金屬殼體之間實(shí)現(xiàn)。
15.一種減小含渣球的無機(jī)纖維中的渣球量的方法，所述方法包括以下步驟
(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設(shè)置的具有開放底部的成型箱的入口供應(yīng)所述含渣球的纖維，所述成型箱具有多個纖維分離輥，所述多個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的殼體中設(shè)置成至少一排；
(ii)穿過所述多個纖維分離輥進(jìn)料所述纖維，并且產(chǎn)生纖維和渣球顆粒的混合物；
(iii)捕獲所述纖維和渣球顆粒的混合物，并且將所述渣球顆粒與所述纖維分離；
(iv)在所述成型絲網(wǎng)上捕獲所述纖維，并且通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維運(yùn)出所述成型箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法。該方法包括以下步驟(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設(shè)置的具有開放底部的成型箱的入口供應(yīng)無機(jī)纖維，以在所述成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，所述成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機(jī)，所述多個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的殼體中設(shè)置成至少一排，以用于打散纖維團(tuán)；(ii)在纖維分離輥下方和成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶的下行帶上捕獲纖維團(tuán)；(iii)將捕獲的纖維團(tuán)在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使得捕獲的纖維團(tuán)能夠從所述帶釋放，并接觸所述輥以及被所述輥打散；(iv)通過成型絲網(wǎng)將纖維墊運(yùn)出成型箱；以及(v)壓縮纖維墊并且將該墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的安裝墊，該安裝墊適用于在催化轉(zhuǎn)化器的殼體中安裝污染控制元件。
文檔編號D04H1/4218GK101821070SQ200880110880
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者烏爾里?！だテ? 拉侯賽因·拉勞科, 克勞斯·米登多夫, 哈拉爾德·H·克里格 申請人:3M創(chuàng)新有限公司