專利名稱：緊固密封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁硅纖維、陶瓷纖維、陶瓷纖維聚集體、緊固密封材料及其制備方法， 以及氧化鋁纖維聚集體的制備方法。
背景技術(shù)：
在例如公共汽車、卡車和建筑機(jī)械等車輛的內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣中，含有影響環(huán)境 和人體的細(xì)顆粒，這已經(jīng)成為了一個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)有的各種陶瓷纖維使得廢氣經(jīng)過(guò)多孔的陶瓷，從而捕集廢氣中的細(xì)顆粒，使廢 氣得到凈化。這種陶瓷纖維的一個(gè)例子是，如圖16，在蜂窩式過(guò)濾器30中，通過(guò)粘合劑層34將 多個(gè)多孔的陶瓷部件40固定，從而構(gòu)成柱狀的陶瓷塊35，在該柱狀陶瓷塊35周圍具有密 封材料層33。再如圖17，沿該多孔陶瓷部件40的縱向排列有許多通孔42，于是，將通孔42 彼此分隔開(kāi)來(lái)的每一隔墻43就作為了過(guò)濾器。換言之，如圖17(b)所示，對(duì)于多孔陶瓷部件40中的每一通孔42，將廢氣輸入端或 輸出端用填料41密封起來(lái)，從而使流入通孔42的廢氣總要穿過(guò)分隔通孔42的隔墻43，然 后通過(guò)另一個(gè)通孔42 ；于是，當(dāng)廢氣穿過(guò)隔墻43時(shí)，其中的細(xì)顆粒被隔墻43捕獲，從而凈 化了廢氣。此外，在陶瓷部件40的外周附著有密封材料層33，該密封材料層33可阻止廢氣從 暴露在多孔陶瓷部件40外部的通孔42泄露出去。在大型車輛和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車等各種運(yùn)輸工具上，使用了碳化硅作為構(gòu)成該類多孔 陶瓷部件40的以非氧化物為基礎(chǔ)的陶瓷材料，所述碳化硅具有優(yōu)異的耐熱性和易于回收 等優(yōu)點(diǎn)。此外，除所述顆粒外，所述廢氣還含有CO，NOx, HC等，為了除去廢氣中的這些物 質(zhì)，有人提出采用凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置，該裝置實(shí)際上與所述蜂窩式過(guò)濾器30的形狀 相同，其內(nèi)部沉積了例如鉬催化劑。此外，近年來(lái)，人們已經(jīng)對(duì)新一代的清潔能源進(jìn)行了研究，該能源不用石油作為能 量的來(lái)源，其中，人們認(rèn)為例如燃料電池是非常具有前景的能源。燃料電池采用由氫氣和氧氣反應(yīng)生成水而獲得的電作為能量的來(lái)源，其工作方式 是，從空氣中直接獲取氧氣，而采用經(jīng)過(guò)改性的甲醇和汽油等來(lái)獲取氫氣，在對(duì)這些甲醇和 汽油等進(jìn)行改性的過(guò)程中，需要采用凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置，該裝置的形狀實(shí)際上與所 述蜂窩式過(guò)濾器30相同，在其內(nèi)部沉積了銅基催化劑。
通常，蜂窩式過(guò)濾器30、凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置等 被安置在圓筒狀的金屬殼內(nèi)使用，此時(shí)，在蜂窩式過(guò)濾器30、凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃 料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置等與所述金屬殼之間存在空隙，為了填充此空隙，在其中插入了如 圖18所示的緊固密封材料50。如圖18所示，緊固密封材料50具有凸起結(jié)合部52，該凸起結(jié)合部52位于基材51 的短邊一側(cè)，并且事實(shí)上呈矩形，而凹陷結(jié)合部53位于另一短邊側(cè)。當(dāng)把緊固密封材料50包覆在蜂窩式過(guò)濾器30的外周時(shí)，凸起結(jié)合部52和凹陷結(jié) 合部53剛好能相互配合；這樣可防止緊固密封材料50移位。習(xí)慣上，這類緊固密封材料由如下第一到第四種方法制備。S卩，在制備所述緊固密封材料的第一種方法中，首先，將含有氧化鋁源和二氧化硅 源的起始物質(zhì)加熱到約200(TC，并在熔融狀態(tài)下紡絲，然后快速冷卻，從而得到氧化鋁含量 和二氧化硅含量實(shí)際上相同的陶瓷纖維。然后，將所述陶瓷纖維聚集成氈狀的材料。然后 用金屬模具沖切該材料，從而制得緊固密封材料。在制備所述緊固密封材料的第二種方法中，首先，制備含有氧化鋁源和二氧化硅 源的紡絲料液，然后通過(guò)噴嘴排出該料液，從而連續(xù)獲得正圓形截面的母體纖維。其次，燒 結(jié)由所述紡絲步驟得到的母體長(zhǎng)纖維，然后將所得的鋁硅纖維切割成預(yù)定長(zhǎng)度的短纖維。 再次，將如此獲得的短纖維置于模具內(nèi)，以便形成氈狀的纖維集合體。用金屬模具沖切該纖 維集合體，從而制得緊固密封材料。此外，在制備所述緊固密封材料的第三種方法中，預(yù)先制備用于無(wú)機(jī)鹽法的紡絲 料液，將該料液供給離心噴嘴，于是通過(guò)施加在離心噴嘴上的離心力將該紡絲料液吹出噴 嘴，從而形成母體纖維。其次，將所得的母體纖維聚集成氈狀，用金屬模具沖切該氈狀的聚 集體，以便制備緊固密封材料。在制備所述緊固密封材料的第四種方法中，首先，將氧化鋁纖維料液(鋁硅纖維 料液)進(jìn)行紡絲，以便形成連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維，將該連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維燒結(jié)，從而制得氧化 鋁長(zhǎng)纖維。其次，將該氧化鋁長(zhǎng)纖維切割成氧化鋁短纖維，將該氧化鋁短纖維集中、松解并壓 片，而后將其壓制成為氈狀的氧化鋁纖維聚集體。然后，該氈狀聚集體被沖切成預(yù)定的形狀，從而制得緊固密封材料。將如此制得的緊固密封材料包覆在所述蜂窩式過(guò)濾器、凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置 或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置的外周，然后將其裝入金屬殼內(nèi)；在這種狀態(tài)下，由于該緊固密 封材料沿厚度方向被壓縮，所以，在緊固密封材料中就產(chǎn)生對(duì)抗該壓縮的排斥力(表面壓 力)。該排斥力可以使所述金屬殼內(nèi)的部件固定，所述金屬殼內(nèi)的部件是如蜂窩式過(guò)濾器、 凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置。當(dāng)蜂窩式過(guò)濾器、凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置等以壓嵌 式裝入所述金屬殼內(nèi)時(shí)，金屬圓筒部件的截面為0形，當(dāng)使用封殼式(canning)容納這些物 體時(shí)采用一合瓣，所述合瓣是由將具有0形截面的金屬圓筒部件沿軸線方向分隔成多片而 形成的。除此方法外，還使用金屬殼，其通過(guò)使用具有C形或U形截面的金屬圓筒部件，通 過(guò)焊接、粘接和螺栓緊固等方法使金屬殼緊固。然而，就由第一種方法制得的緊固密封材料而言，由于該部件在使用時(shí)要經(jīng)受振動(dòng)和例如廢氣的高溫，所以其表面壓力會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低，這會(huì)相對(duì)過(guò)早地?fù)p 害對(duì)催化劑載體的緊固和密封狀況。此外，就由第一種方法制得的緊固密封材料而言，要求長(zhǎng)期保持蜂窩式過(guò)濾器、凈 化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置等的緊固性；然而，由所述熔融法制得 的常規(guī)陶瓷纖維不但無(wú)定形成分的含量高，而且其結(jié)晶度(富鋁紅柱石含量)很低，即小于 1重量％。因此，當(dāng)所得的纖維長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受高溫時(shí)，隨著結(jié)晶化的繼續(xù)進(jìn)行會(huì)發(fā)生熱收縮，從 而導(dǎo)致纖維的脆化。所以，采用這類纖維制備的緊固密封材料不能提供足夠高的初始表面 壓力，而且在使用中會(huì)隨時(shí)間而大幅度地降低表面壓力。為了解決此類問(wèn)題，有人提出了將陶瓷纖維的結(jié)晶度提高到約10重量％的方法； 然而，在此情形下，纖維的硬化降低了緊固密封材料的彈性和韌性，并因此而降低了其密封 能力。此外，就由第二種方法制得的緊固密封材料而言，要求長(zhǎng)期保持蜂窩式過(guò)濾器、凈 化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置或燃料電池的催化轉(zhuǎn)化裝置等的緊固性；然而，長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受高溫時(shí)， 由第二種方法制得的圓形截面的鋁硅纖維容易失去韌性變脆而容易破碎。因此，由此類纖 維制得的緊固密封材料的表面壓力容易隨時(shí)間而降低。此外，就由第三種方法制得的緊固密封材料而言，當(dāng)采用吹塑法制備陶瓷纖維時(shí)， 氈狀聚集體的單位重量(單位面積的重量)會(huì)隨位置的不同而差異較大。換言之，纖維的聚集程度不均一所導(dǎo)致的結(jié)果是，當(dāng)被沖切的氈狀聚集體的位置 不同時(shí)，所得的緊固密封材料的表面壓力值就會(huì)不同。因此，這就不能獲得質(zhì)量穩(wěn)定性優(yōu)異 的緊固密封材料。此處，在由所述的第四種方法形成的氧化鋁纖維聚集體中，用來(lái)制備氧化鋁纖維 聚集體的氧化鋁短纖維不具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，而且其離差相對(duì)較大，因此，氧化鋁纖維 聚集體的初始表面壓力就不足，而且隨著時(shí)間的推移，所述氧化鋁纖維聚集體的表面壓力 降低的幅度相對(duì)較大；所以，需要對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)。此處，“初始表面壓力”是指，在既無(wú)載荷又未受熱的狀態(tài)下氧化鋁纖維聚集體的 表面壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要設(shè)法解決所述問(wèn)題。本發(fā)明第一組的目的是提供緊固密封材料，所 述緊固密封材料具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低；提供鋁硅纖 維及其制備方法，所述鋁硅纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，并適合于制備所述緊固密封材料；以 及提供鋁硅纖維的制備方法，所述方法可確保容易地得到所述機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維。此外，本發(fā)明第二組的目的是提供緊固密封材料和催化轉(zhuǎn)化裝置，所述緊固密封 材料具有高的初始表面壓力，該表面壓力不易隨時(shí)間而降低，而且具有優(yōu)異的密封特性；還 提供緊固密封材料的制備方法，所述方法適合于獲得所述緊固密封材料。其次，本發(fā)明第三組的目的是提供緊固密封材料，所述密封材料的表面壓力不易 隨時(shí)間而降低；還提供鋁硅纖維的制備方法，所述鋁硅纖維用于所述緊固密封材料。其次，本發(fā)明第四組的目的是提供質(zhì)量穩(wěn)定性優(yōu)異的緊固密封材料；還提供緊 固密封材料的制備方法，所述方法適合于獲得所述緊固密封材料。
其次，本發(fā)明第五組的目的是提供緊固密封材料，所述緊固密封材料的表面壓力 不易隨時(shí)間而降低；還提供緊固密封材料的制備方法，所述方法適合于獲得所述緊固密封 材料；還提供陶瓷纖維聚集體及其陶瓷纖維。其次，本發(fā)明第六組的目的是提供氧化鋁纖維聚集體的制備方法，所述氧化鋁纖 維含有氧化鋁短纖維，所述氧化鋁短纖維強(qiáng)度高且離差小，因而它可提供足夠的初始表面 壓力，且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。為了解決本發(fā)明所述第一組的問(wèn)題，發(fā)明者們進(jìn)行了努力研究，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)和 失敗，他們幸運(yùn)地制得了機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維。由此方法獲得的鋁硅纖維通常為黑色， 其特征明顯不同于公知的白色透明的鋁硅纖維。發(fā)明者們進(jìn)一步努力研究了這種不同于普 通纖維的顏色所產(chǎn)生的原因。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，由于纖維中殘余的碳含量增加了，所以纖維就 呈黑色，而且，殘余的碳還提高了機(jī)械強(qiáng)度?；谶@些發(fā)現(xiàn)，發(fā)明者們進(jìn)行了進(jìn)一步的努力 研究，最終達(dá)到了下述的本發(fā)明第一組的目的。根據(jù)本發(fā)明第一組的第1項(xiàng)的發(fā)明總括了呈黑色的鋁硅纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第2項(xiàng)的發(fā)明總括了因含有碳組分而呈黑色的鋁硅纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第3項(xiàng)的發(fā)明總括了鋁硅纖維，所述鋁硅纖維中殘余碳的含 量為1重量％或更多，其因含有殘余碳組分而呈黑色，其纖維的拉伸強(qiáng)度為1.2GPa或更大， 彎曲強(qiáng)度為1. OGPa或更大，斷裂韌性為0. 8MN/m3/2或更大。根據(jù)本發(fā)明第一組的第4項(xiàng)的發(fā)明總括了鋁硅纖維的制備方法，所述方法包括 紡絲步驟，采用由無(wú)機(jī)鹽法得到的鋁硅纖維的紡絲料液作為原料，從而獲得母體纖維；和煅 燒步驟，在難以使所述母體纖維所含的碳組分發(fā)生氧化反應(yīng)的氣氛中加熱所述母體纖維， 從而燒結(jié)所述母體纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第5項(xiàng)的發(fā)明總括了第4項(xiàng)的發(fā)明，其中在氮?dú)夥罩幸?1000°C到1300°C的溫度加熱所述母體纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第6項(xiàng)的發(fā)明總括了第4項(xiàng)或第5項(xiàng)的發(fā)明，其中所述母體 纖維中所含的碳組分來(lái)自有機(jī)聚合物，所述有機(jī)聚合物作為拉絲性能賦予劑而加入到所述 鋁硅纖維的紡絲料液中。根據(jù)本發(fā)明第一組的第7項(xiàng)的發(fā)明總括了含有根據(jù)第1項(xiàng)到第3項(xiàng)任一項(xiàng)的鋁硅 纖維的緊固密封材料，作為所述緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維 聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò) 其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周。根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項(xiàng)的發(fā)明總括了第7項(xiàng)的發(fā)明，其中所述陶瓷體包括催 化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。為了解決所述本發(fā)明的第二組的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項(xiàng)的發(fā)明總括了 一種緊固密封材料，所述緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集 體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi) 部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周，其中，所述緊固密封材料的第一側(cè)表面部位的結(jié) 晶度不同于第二側(cè)表面部位的結(jié)晶度。根據(jù)本發(fā)明第二組的第10項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中，所述緊固密封材料的第一側(cè)表面部位到第二側(cè)表面部位的結(jié)晶度逐步增加。根據(jù)本發(fā)明第二組的第11項(xiàng)的發(fā)明總括了包括纖維聚集體片材的第10項(xiàng)的發(fā) 明，其中，纖維聚集體的第一側(cè)表面到第二側(cè)表面的結(jié)晶度逐步增加。根據(jù)本發(fā)明第二組的第12項(xiàng)的發(fā)明總括了第9項(xiàng)到第11項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中， 第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度與第二側(cè)表面部位的結(jié)晶度相差3重量％或更多。根據(jù)本發(fā)明第二組的第13項(xiàng)的發(fā)明總括了第9項(xiàng)到第11項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中， 第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度為0重量％到1重量％，第二側(cè)表面部位的結(jié)晶度為1重量％到 10重量％。根據(jù)本發(fā)明第二組的第14項(xiàng)的發(fā)明總括了第9項(xiàng)到第13項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中， 所述陶瓷體包括催化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第二組的第15項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中，結(jié)晶度隨部位的不同而不同。根據(jù)本發(fā)明第二組的第16項(xiàng)的發(fā)明總括了第15項(xiàng)的發(fā)明，其中，所述陶瓷體包括 催化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第二組的第17項(xiàng)的發(fā)明總括了第9項(xiàng)到第14項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封材 料的制備方法，所述方法包括紡絲步驟，采用陶瓷纖維的紡絲料液作為原料來(lái)獲得母體纖 維；壓片步驟，將所述母體纖維壓片，以形成氈狀的纖維聚集體；和煅燒步驟，燒結(jié)所述纖 維聚集體，使第一側(cè)表面的煅燒溫度不同于第二側(cè)表面的煅燒溫度。根據(jù)本發(fā)明第二組的第18項(xiàng)的發(fā)明總括了第17項(xiàng)的發(fā)明，其中所述煅燒溫度的 差為100°C或更大。根據(jù)本發(fā)明第二組的第19項(xiàng)的發(fā)明總括了第17項(xiàng)的發(fā)明，其中第一側(cè)表面部位 的煅燒溫度為800°c到iioo°c，第二側(cè)表面部位的煅燒溫度為iioo°c到i4oo°c。根據(jù)本發(fā)明第二組的第20項(xiàng)的發(fā)明總括了一種催化轉(zhuǎn)化裝置，所述催化轉(zhuǎn)化裝 置包括催化劑載體；包圍在所述催化劑載體外周的圓筒形金屬殼；和置于所述部件之間 的緊固密封材料，所述緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體， 其中，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述緊固密封材料的安裝狀 態(tài)是，使具有相對(duì)較小結(jié)晶度的第一側(cè)表面與所述金屬殼接觸，使具有較大結(jié)晶度的第二 側(cè)表面與所述催化劑載體接觸。為了解決本發(fā)明第三組的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明第三組的第21項(xiàng)的發(fā)明總括了一種 緊固密封材料，所述緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所 述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所 述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周，其中所述鋁硅纖維的截面為非圓形。根據(jù)本發(fā)明第三組的第22項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述鋁硅纖維的截面為變異形。
根據(jù)本發(fā)明第三組的第23項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述鋁硅纖維的截面為扁平形狀。根據(jù)本發(fā)明第三組的第24項(xiàng)的發(fā)明總括了第21項(xiàng)到第23項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 所述鋁硅纖維的截面基本上為橢圓形或繭形。根據(jù)本發(fā)明第三組的第25的發(fā)明總括了第21項(xiàng)或第22項(xiàng)的發(fā)明，其中所述的鋁 硅纖維為中空纖維。根據(jù)本發(fā)明第三組的第26項(xiàng)的發(fā)明總括了第21項(xiàng)到第25項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 所述陶瓷體包括催化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第三組的第27項(xiàng)的發(fā)明總括了鋁硅纖維的制備方法，所述鋁硅纖維 用于第21項(xiàng)到第26項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封材料，所述方法包括紡絲步驟，從噴嘴排出含有 鋁鹽水溶液、二氧化硅溶膠和有機(jī)聚合物的紡絲料液，從而得到母體纖維；煅燒步驟，加熱 并燒結(jié)所述母體纖維，其中當(dāng)所述母體纖維從所述非圓形截面的噴嘴的排出部位排出后， 立即用干燥的熱空氣吹掃所述母體纖維。根據(jù)本發(fā)明第三組的第28項(xiàng)的發(fā)明總括了用于第27項(xiàng)的發(fā)明，其中所述干燥的 熱空氣沿所述母體纖維的排出方向吹掃。根據(jù)本發(fā)明第三組的第29項(xiàng)的發(fā)明總括了第27項(xiàng)或第28項(xiàng)的發(fā)明，其中在所述 紡絲料液中預(yù)先加入水溶性增塑劑。此外，為了解決本發(fā)明第四組的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明第四組的第30項(xiàng)的發(fā)明總括了 一種緊固密封材料，所述緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集 體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi) 部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周，其中所述鋁硅纖維的直徑的離差在士3μπι之 內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第四組的第31項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述鋁硅纖維的長(zhǎng)度的離差在士 4mm之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第四組的第32項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述鋁硅纖維的直徑的離差在士 3μπι之內(nèi)，所述鋁硅纖維的長(zhǎng)度的離差在士 4mm 之內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第四組的第33項(xiàng)的發(fā)明總括了第30項(xiàng)到第32項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 渣球的含量為3重量％或更少。根據(jù)本發(fā)明第四組的第34項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述鋁硅纖維的平均直徑為5到15μπι，纖維直徑的離差在士 3μπι之內(nèi)，平均纖維長(zhǎng)度為5到20mm，纖維長(zhǎng)度的離差在士4mm之內(nèi)，其中不含渣球。根據(jù)本發(fā)明第四組的第35項(xiàng)的發(fā)明總括了第30項(xiàng)到第34項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 所述陶瓷體包括催化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第四組的第36項(xiàng)的發(fā)明總括了第30項(xiàng)到第35項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封 材料的制備方法，所述方法包括紡絲步驟，從一噴嘴連續(xù)排出含有鋁鹽水溶液、二氧化硅 溶膠和有機(jī)聚合物的紡絲料液，從而得到母體長(zhǎng)纖維；切割步驟，即把所述長(zhǎng)纖維切割為預(yù) 定長(zhǎng)度的短纖維；模壓步驟，使所述短纖維三維聚集，由此形成氈狀的纖維聚集體；煅燒步 驟，加熱并燒結(jié)所述氈狀的纖維聚集體。此外，為了解決本發(fā)明第五組的問(wèn)題，發(fā)明者們進(jìn)行了努力研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對(duì)纖維聚集體長(zhǎng)時(shí)間施加外力而將該纖維聚集體壓縮時(shí)，組成該纖 維聚集體的陶瓷纖維會(huì)相互滑移而導(dǎo)致松散，結(jié)果導(dǎo)致該纖維聚集體的表面壓力降低。因 此，為了解決纖維之間的滑移和松散的問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明者們采用了能夠獲得較好結(jié)果 的任何手段，并考慮到了纖維之間彼此搭接的區(qū)域。于是，他們就如何改善這些區(qū)域進(jìn)一步 進(jìn)行了努力研究，最終達(dá)到了本發(fā)明第五組的目的。根據(jù)本發(fā)明第五組的第37項(xiàng)的發(fā)明總括了一種緊固密封材料，所述緊固密封材 料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，所述緊固密封材料被置于陶瓷體和 金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外 周，其中所述陶瓷纖維通過(guò)陶瓷粘合劑彼此結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明第五組的第38項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)的發(fā)明，其中所述陶瓷粘合劑 含有組成所述陶瓷纖維的物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明第五組的第39項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)的發(fā)明，其中所述陶瓷纖維是 鋁硅纖維，所述陶瓷粘合劑以氧化鋁為主要組分。根據(jù)本發(fā)明第五組的第40項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)到第39項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 含有1重量％到8重量％的陶瓷粘合劑。根據(jù)本發(fā)明第五組的第41項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)到第40項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 所述陶瓷體包括催化劑載體，所述緊固密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第42項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)到第41項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封 材料的制備方法，所述方法包括紡絲步驟，采用陶瓷纖維的紡絲料液作為原料來(lái)獲得母 體纖維；煅燒步驟，加熱并燒結(jié)所述母體纖維；模壓步驟，使由上步得到的陶瓷纖維三維聚 集，由此形成氈狀的纖維聚集體；和粘合步驟，采用陶瓷粘合劑使形成所述聚集體的陶瓷纖 維粘合。根據(jù)本發(fā)明第五組的第43項(xiàng)的發(fā)明總括了第42項(xiàng)的發(fā)明，其中在所述粘合步驟 中，在所述陶瓷粘合劑的原料溶液被施用在形成所述聚集體的陶瓷纖維之間后，加熱所述 聚集體，以便燒結(jié)所述原料溶液中的特定組分，從而形成陶瓷。根據(jù)本發(fā)明第五組的第44項(xiàng)的發(fā)明總括了第42項(xiàng)的發(fā)明，其中在所述粘合步驟 中，在給所述聚集體中浸漬水溶性金屬溶液之后，將所述聚集體干燥并加熱，以便使所述溶 液中的金屬組分燒結(jié)形成陶瓷，所述水溶性金屬溶液即是所述原料溶液，其粘度較低。根據(jù)本發(fā)明第五組的第45項(xiàng)的發(fā)明總括了第44項(xiàng)的發(fā)明，其中所述的水溶性金 屬溶液的加入量占所述聚集體的1重量％到10重量％。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第46項(xiàng)的發(fā)明總括了第43項(xiàng)到第45項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 所述陶瓷纖維的紡絲料液是采用無(wú)機(jī)鹽法制得的鋁硅纖維的紡絲料液，所述水溶性金屬溶 液是含有鋁離子的水溶液。根據(jù)本發(fā)明第五組的第47項(xiàng)的發(fā)明總括了第37項(xiàng)到第41項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封 材料的制備方法，所述方法包括紡絲步驟，采用陶瓷纖維的紡絲料液作為原料來(lái)獲得母體 纖維；模壓步驟，使所述母體纖維三維聚集，從而形成氈狀的聚集體；施用液體物質(zhì)步驟， 使隨后將形成陶瓷粘合劑的液體物質(zhì)粘附到形成所述聚集體的母體纖維彼此搭接的部位； 和煅燒步驟，加熱所述聚集體，以便燒結(jié)所述母體纖維和所述液體物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明第五組的第48項(xiàng)的發(fā)明總括了第47項(xiàng)的發(fā)明，其中在所述施用液體 物質(zhì)的步驟中，將包括所述鋁硅母體纖維的聚集體置于高濕度的環(huán)境中。根據(jù)本發(fā)明第五組的第49項(xiàng)的發(fā)明總括了第47項(xiàng)的發(fā)明，其中在所述施用液體 物質(zhì)的步驟中，將非水性液體物質(zhì)噴成霧狀施用到聚集體上，所述非水性液體物質(zhì)含有所 述鋁硅纖維中所含的無(wú)機(jī)成分，所述聚集體包括鋁硅母體纖維。根據(jù)本發(fā)明第五組的第50項(xiàng)的發(fā)明總括了第47項(xiàng)到第49項(xiàng)任一項(xiàng)的發(fā)明，其中 在所述紡絲步驟和所述模壓步驟之間進(jìn)行切割步驟，在該切割步驟中，所述母體纖維的長(zhǎng) 纖維被切割成預(yù)定長(zhǎng)度的短纖維。根據(jù)本發(fā)明第五組的第51項(xiàng)的發(fā)明總括了一種陶瓷纖維聚集體，其中，三維聚集 的陶瓷纖維通過(guò)陶瓷粘合劑而部分地粘合起來(lái)。根據(jù)本發(fā)明第五組的第52項(xiàng)的發(fā)明總括了一種陶瓷纖維聚集體，所述聚集體包 括具有支鏈結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維。根據(jù)本發(fā)明第五組的第53項(xiàng)的發(fā)明總括了一種陶瓷纖維，所述陶瓷纖維具有支 鏈結(jié)構(gòu)。此外，為了解決本發(fā)明第六組的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明第六組的第54項(xiàng)的發(fā)明總括了 氧化鋁纖維聚集體的制備方法，所述方法包括紡絲步驟，采用無(wú)機(jī)鹽法中所用的氧化鋁纖 維料液作為原料，從而獲得連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維；切割步驟，將所述連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切割成 母體短纖維；成氈步驟，采用由上一步驟得到的母體短纖維制備氈狀的母體短纖維；煅燒 步驟，煅燒所述氈狀的母體短纖維，以便制得氧化鋁纖維聚集體。下面將就本發(fā)明第一組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。根據(jù)本發(fā)明第一組的第1、2項(xiàng)和第3項(xiàng)的發(fā)明，由于黑色的鋁硅纖維通常具有優(yōu) 異的機(jī)械強(qiáng)度，所以采用這種纖維就可以獲得這樣的緊固密封材料，所述緊固密封材料具 有高的初始表面壓力，而且其表面壓力不易隨時(shí)間而降低。此處，當(dāng)纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性均為所述值或更大時(shí)，可以獲得這 樣的鋁硅纖維，所述鋁硅纖維具有很高的抗拉伸和抗彎曲性能，并且柔韌而不易斷裂。因 此，這樣可以提高初始表面壓力，還可能確保表面壓力不隨時(shí)間而降低。此外，黑色的鋁硅 纖維中含有碳組分，由于整個(gè)鋁硅纖維內(nèi)均可發(fā)生結(jié)晶，故可獲得優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，如拉伸 強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明第一組的第4項(xiàng)的發(fā)明，可以燒結(jié)母體纖維而不使該母體纖維中的碳 組分氧化。因此，可以使大量的碳組分保留在纖維中，并因此而確保容易地獲得機(jī)械強(qiáng)度優(yōu) 異的纖維。
此處，由于母體纖維中的碳組分一般在達(dá)到煅燒溫度之前就被燒凈了，所以，經(jīng)煅 燒步驟得到的鋁硅纖維中幾乎沒(méi)有殘余的碳。然而，當(dāng)在幾乎不使碳組分發(fā)生氧化反應(yīng)的 環(huán)境下加熱母體纖維時(shí)，可以想象，碳被留在了纖維中并在一定程度上集合成為陶瓷骨架。根據(jù)本發(fā)明第一組的第5項(xiàng)的發(fā)明，采用便宜的氮?dú)夥兆鳛槎栊詺夥眨谄渲羞M(jìn) 行煅燒步驟；因此，這可降低制造成本。此外，由于煅燒溫度在所述優(yōu)選范圍內(nèi)，所以可穩(wěn)定 地獲得具有高強(qiáng)度的鋁硅纖維。當(dāng)母體纖維的加熱溫度低于1000°C時(shí)，母體纖維的燒結(jié)步驟就會(huì)不充分，在此情 形下，即使殘余的碳組分是足夠的，也難以穩(wěn)定地獲得具有高強(qiáng)度的鋁硅纖維。相比之下， 當(dāng)母體纖維的加熱溫度超過(guò)1300°C時(shí)，鋁硅纖維的強(qiáng)度也不會(huì)繼續(xù)增加，從而不能提高經(jīng) 濟(jì)效益，而是使之下降。根據(jù)本發(fā)明第一組的第6項(xiàng)的發(fā)明，所述有機(jī)聚合物不僅作為拉絲性能改善劑， 而且作為加入到母體纖維中的碳源，從而使鋁硅纖維具有適宜的強(qiáng)度。因此，沒(méi)必要單獨(dú)地 給紡絲料液專門(mén)加入碳源，這樣就無(wú)須對(duì)紡絲料液的組成進(jìn)行大幅度的改性。因此，可預(yù)先 避免紡絲料液的不均衡，并且因此而防止了鋁硅纖維基本物理性能的下降。此外，由于無(wú)須 加入碳源，所以可降低制造成本。此外，由于所述有機(jī)聚合物易于在紡絲料液中均勻分散， 所以碳源在母體纖維中的分散是均勻的。因此，所得的鋁硅纖維中殘余的碳含量是均勻的， 不會(huì)造成機(jī)械強(qiáng)度的不均勻。在此情形下，由于這類有機(jī)聚合物通常在約500°C到600°C的溫度下就會(huì)被燒凈， 所以經(jīng)煅燒步驟而得到的鋁硅纖維中沒(méi)有任何殘留的有機(jī)聚合物。然而，可以想象，當(dāng)母體 纖維在幾乎不能使碳組分發(fā)生氧化反應(yīng)的環(huán)境下加熱時(shí)，就可使組成有機(jī)聚合物的碳保留 在纖維中，并在一定程度上集合成為陶瓷的骨架。根據(jù)本發(fā)明第一組的第7項(xiàng)的發(fā)明，由于采用了機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維作為組 成材料，所以可提供初始表面壓力高的緊固密封材料，而且表面壓力隨時(shí)間的下降較小。根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項(xiàng)的發(fā)明，由于采用了機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維作為組 成材料，并用陶瓷體組成催化劑載體，而且由于采用緊固密封材料作為催化轉(zhuǎn)化裝置的緊 固密封材料，所以可以提供用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料具有高 的初始表面壓力，而且表面壓力較不容易隨時(shí)間而降低。換言之，根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項(xiàng)的發(fā)明，采用第7項(xiàng)的緊固密封材料作為用于 催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料包括鋁硅纖維作為其組成材料，而且該 緊固密封材料被置于催化劑載體與包覆在催化劑外周的金屬殼之間的空隙內(nèi)。下面將就本發(fā)明第二組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項(xiàng)的發(fā)明，第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度不同于第二側(cè)表面 部位的結(jié)晶度。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，將具有相對(duì)較高的結(jié)晶度和優(yōu)異的耐熱性的側(cè)表面部位置 于高溫側(cè)，而將具有相對(duì)較低的結(jié)晶度和優(yōu)異的彈性和柔韌性的側(cè)表面部位置于低溫側(cè)。 因此，高溫側(cè)的纖維不容易脆化，而在低溫側(cè)可以避免與其他部件產(chǎn)生空隙。于是，可以獲 得這樣一種緊固密封材料，所述緊固密封材料的優(yōu)點(diǎn)是初始表面壓力高，而且表面壓力不 易隨時(shí)間而降低，除此之外，所述緊固密封材料還具有優(yōu)異的密封性能。根據(jù)本發(fā)明第二組的第10項(xiàng)的發(fā)明，由于從第一側(cè)表面到第二側(cè)表面的結(jié)晶度 逐步增加，所以具有優(yōu)異的耐熱性的第二側(cè)表面部位可被置于高溫側(cè)，具有優(yōu)異的彈性和柔韌性的第一側(cè)表面部位可被置于低溫側(cè)。因此，高溫側(cè)的纖維不容易脆化，而在低溫側(cè)， 可以避免與其他部件產(chǎn)生空隙。于是，可以獲得這樣一種緊固密封材料，所述緊固密封材料 的優(yōu)點(diǎn)是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時(shí)間而降低，除此之外，所述緊固密封材料 還具有優(yōu)異的密封性能。根據(jù)本發(fā)明第二組的第11項(xiàng)的發(fā)明，與由多個(gè)結(jié)晶度不同的纖維聚集體片材組 成的結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明無(wú)須疊加纖維聚集體而使之彼此結(jié)合，于是減少了該裝置制備過(guò)程 中的工序。此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比多個(gè)片材的層疊結(jié)構(gòu)更薄，所以，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對(duì)較易 于安裝在狹窄的空隙中。此外，在多個(gè)片材的層疊結(jié)構(gòu)中，流體可穿過(guò)纖維聚集體的界面， 與此相比，由于本發(fā)明第二組第三個(gè)發(fā)明的這種單片結(jié)構(gòu)內(nèi)沒(méi)有界面，所以不必考慮流體 穿過(guò)。因此，可提供密封性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第二組的第12項(xiàng)的發(fā)明，由于第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度與第二側(cè)表 面部位的結(jié)晶度相差3重量％或更多，因此可以確保改善表面壓力特性和密封性能。當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面部位的結(jié)晶度與第二側(cè)表面部位的結(jié)晶度相差小于3重量％時(shí)，兩 側(cè)的結(jié)晶度差異就太小，而不能產(chǎn)生預(yù)期性能。根據(jù)本發(fā)明第二組的第13項(xiàng)的發(fā)明，第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度和第二側(cè)表面部 位的結(jié)晶度分別落在所述預(yù)期的范圍內(nèi)，從而可以確保改善表面壓力特性和密封性能。當(dāng) 第一側(cè)表面部位的結(jié)晶度超過(guò)1重量％，或當(dāng)?shù)诙?cè)表面部位的結(jié)晶度低于1重量％時(shí)，這 兩側(cè)的結(jié)晶度之差就太小，從而不能產(chǎn)生預(yù)期的特性。相比之下，當(dāng)?shù)诙?cè)表面的結(jié)晶度超 過(guò)10重量％時(shí)，相應(yīng)部位的耐熱性就會(huì)降低。根據(jù)本發(fā)明第二組的第14項(xiàng)的發(fā)明，由于陶瓷體是由催化劑載體組成的，而且由 于采用了用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所以可以提供這樣一種用于催化轉(zhuǎn)化裝置的 緊固密封材料，所述緊固密封材料的優(yōu)點(diǎn)是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時(shí)間而 降低，除此之外，所述緊固密封材料還具有優(yōu)異的密封性能。換言之，根據(jù)本發(fā)明第二組的第14項(xiàng)的發(fā)明，第9項(xiàng)到第13項(xiàng)任一項(xiàng)的緊固密封 材料是作為這樣一種用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料采用鋁硅纖維 作為其組成材料，所述緊固密封材料被置于催化劑載體與包覆在催化劑載體外周的金屬殼 的空隙中。根據(jù)本發(fā)明第二組的第15項(xiàng)的發(fā)明，結(jié)晶度不是均一的，不同部位的結(jié)晶度不 同。在這種結(jié)構(gòu)中，結(jié)晶度相對(duì)較高且耐熱性優(yōu)異的部位被置于高溫側(cè)，結(jié)晶度相對(duì)較低 且彈性和柔韌性優(yōu)異的部位被置于低溫側(cè)。因此，這使得高溫側(cè)的纖維不易脆化，而在低溫 側(cè)，可以避免與其他部件之間產(chǎn)生空隙。于是，可以提供這樣一種緊固密封材料，所述緊固 密封材料的優(yōu)點(diǎn)是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時(shí)間而降低，除此之外，所述緊固 密封材料還具有優(yōu)異的密封性能。根據(jù)本發(fā)明第二組的第16項(xiàng)的發(fā)明，由于陶瓷體含有催化劑載體，而且由于緊固 密封材料被用作用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，于是可以獲得這樣一種用于催化轉(zhuǎn)化 裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料的優(yōu)點(diǎn)是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨 時(shí)間而降低，除此之外，所述緊固密封材料還具有優(yōu)異的密封性能。換言之，根據(jù)本發(fā)明第二組的第16項(xiàng)的發(fā)明，采用第15項(xiàng)的緊固密封材料作為用 于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料包括鋁硅纖維作為其組成材料，而且該緊固密封材料被置于催化劑載體與包覆在催化劑外周的金屬殼之間的空隙內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第二組的第17項(xiàng)的發(fā)明，燒結(jié)氈狀的纖維聚集體，燒結(jié)方式為，使第 一側(cè)表面的煅燒溫度與第二側(cè)表面的煅燒溫度之間具有一差值，于是，可以相對(duì)容易地確 保形成各表面的結(jié)晶度不同的緊固密封材料。此外，該制備方法還適用于制備這樣一種緊 固密封材料，在所述緊固密封材料中，從纖維聚集體片材的第一側(cè)表面到第二側(cè)表面的結(jié) 晶度逐步增加。此外，在該制備方法中一般采用常規(guī)的煅燒設(shè)備，無(wú)須采用專門(mén)的煅燒設(shè) 備。于是，這可以避免設(shè)備成本的增加。根據(jù)本發(fā)明第二組的第18項(xiàng)的發(fā)明，設(shè)定兩個(gè)側(cè)表面的煅燒溫度的差值為100°C 或更大，從而第一側(cè)表面與第二側(cè)表面的煅燒的難易程度不同，而兩個(gè)側(cè)表面所形成的結(jié) 晶度也不同。于是，可以更大程度地確保緊固密封材料的兩個(gè)表面具有不同的結(jié)晶度。根據(jù)本發(fā)明第二組的第19項(xiàng)的發(fā)明，設(shè)定第一側(cè)表面的煅燒溫度低于第二側(cè)表 面的溫度；因此，煅燒后可以形成從第一側(cè)表面到第二側(cè)表面的結(jié)晶度逐步增加的緊固密 封材料。當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面的煅燒溫度低于800°C時(shí)，煅燒反應(yīng)進(jìn)行得不充分，從而不能獲得所 需的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面的煅燒溫度高于iioo°c，或當(dāng)?shù)诙?cè)表面的煅燒溫度低于 iioo°c時(shí)，兩個(gè)側(cè)表面的結(jié)晶度差異太小，從而不能獲得所需的特性。當(dāng)?shù)诙?cè)表面的煅燒 溫度高于140(TC時(shí)，就會(huì)發(fā)生過(guò)度結(jié)晶，從而會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性降低。下面闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的第20項(xiàng)的發(fā)明的實(shí)施。通常，當(dāng)采用催化轉(zhuǎn)化裝置 時(shí)，催化劑載體因直接暴露于高溫流體中而具有較高的溫度，而金屬殼的溫度沒(méi)有催化劑 載體的溫度高。因此，要求與催化劑載體接觸的側(cè)表面尤其具有高的耐熱性?？紤]到這個(gè)問(wèn) 題，所述發(fā)明使第二側(cè)表面與催化劑載體接觸，所述第二側(cè)表面具有相對(duì)較高的結(jié)晶度，也 即，該側(cè)表面具有優(yōu)異的耐熱性。進(jìn)而，使第一側(cè)表面與金屬殼接觸，所述第一側(cè)表面具有 相對(duì)較低的結(jié)晶度，也即，該側(cè)表面具有優(yōu)異的彈性和柔韌性，雖然其耐熱性并不優(yōu)越。因 此，與催化劑載體接觸部位的纖維不易脆化，而且可以形成這樣的緊固密封材料，所述緊固 密封材料具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。此外，由于與金屬殼 接觸的部位產(chǎn)生了彈力，所以，這種結(jié)構(gòu)可以減少緊固密封材料與金屬殼之間產(chǎn)生的空隙， 從而提供了密封性能優(yōu)異的緊固密封材料。如上所述，可以獲得這樣一種催化轉(zhuǎn)化裝置，所述裝置對(duì)催化劑載體具有優(yōu)異的 緊固性能，而且其不易泄露流體，并具有高的處理效率。下面將就本發(fā)明第三組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。根據(jù)本發(fā)明第三組的第21項(xiàng)的發(fā)明，非圓形截面的纖維比圓形截面的纖維的彈 性好。換言之，所述非圓形截面的纖維的特點(diǎn)是相對(duì)易于沿特定的方向彎曲。進(jìn)而，這一特性使得該纖維不易斷裂，而且這可以長(zhǎng)時(shí)間保持其排斥力。此處，在 本說(shuō)明書(shū)中，“纖維的截面”指沿與纖維伸展方向垂直的方向切割纖維所形成的截面。根據(jù)本發(fā)明第三組的第22項(xiàng)的發(fā)明，具有變異形截面的纖維比具有圓形截面的 纖維的彈性更好。換言之，所述變異形截面的纖維的特性是相對(duì)易于沿特定的方向彎曲。因 此，這一特性使得該纖維不易斷裂，而且可長(zhǎng)時(shí)間保持其排斥力。根據(jù)本發(fā)明第三組的第23項(xiàng)的發(fā)明，扁平截面的纖維比圓形截面的纖維的彈性 更好。換言之，所述扁平截面的纖維的特性是相對(duì)易于沿特定的方向彎曲。因此，這一特性使得該纖維不易斷裂，而且可以長(zhǎng)時(shí)間保持其排斥力。根據(jù)本發(fā)明第三組的第24項(xiàng)的發(fā)明，當(dāng)采用橢圓形或繭形截面的纖維形成緊固 密封材料時(shí)，這些纖維容易相互纏繞，從而使得這些纖維不易相互滑移和松散。因此，這可 以減少表面壓力的降低。根據(jù)本發(fā)明第三組的第25項(xiàng)的發(fā)明，與內(nèi)部沒(méi)有空間的纖維相比，內(nèi)部有空間的 中空纖維的絕熱性較為優(yōu)異。因此，當(dāng)緊固密封材料中采用中空纖維時(shí)，可以減少?gòu)奶沾审w 向金屬殼釋放熱量，因而可以有效地進(jìn)行催化反應(yīng)。此外，中空纖維的內(nèi)部空間可吸收聲音 和振動(dòng)，并使之衰減。因此，當(dāng)緊固密封材料中采用這種纖維時(shí)，可以提供優(yōu)異的絕熱和防 振性能。根據(jù)本發(fā)明第三組的第26項(xiàng)的發(fā)明，由于陶瓷體含有催化劑載體，而且由于緊固 密封材料被用作用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，于是可以獲得可長(zhǎng)時(shí)間保持排斥力的 用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。換言之，根據(jù)本發(fā)明第三組的第26項(xiàng)的發(fā)明，本發(fā)明第三組的緊固密封材料被用 作用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料具有鋁硅纖維作為組成材料，而 且所述緊固密封材料被置于催化劑載體與包覆在所述催化劑載體外周的金屬殼的空隙之 間。根據(jù)本發(fā)明第三組的第27項(xiàng)的發(fā)明，通過(guò)非圓形截面的噴嘴排出紡絲料液。剛 從噴嘴排出時(shí)，母體纖維的截面形狀在一定程度上反映了排出部位的截面形狀。然而，排 出后隨著時(shí)間的推移，在母體纖維所產(chǎn)生的表面張力的作用下，母體纖維的截面形狀會(huì)變 圓(換言之，它產(chǎn)生了溶體膨脹效應(yīng)(Barus效應(yīng)))，從而母體纖維的截面就成了圓形。因 此，在母體纖維被排出后，立即用干燥熱空氣吹掃，從而通過(guò)除去母體纖維內(nèi)的水分而將母 體纖維干燥固化。因此，可以通過(guò)噴嘴的排出部位來(lái)使母體纖維保持所需的截面形狀，從而 相對(duì)容易地獲得非圓形截面的纖維。根據(jù)本發(fā)明第三組的第28項(xiàng)的發(fā)明，干燥的熱空氣沿母體纖維的排出方向吹掃， 從而使纖維干燥并伸展。此外，通過(guò)以這種方式進(jìn)行的伸展處理，可以相對(duì)容易地控制纖維 的直徑和形狀。根據(jù)本發(fā)明第三組的第29項(xiàng)的發(fā)明，在紡絲料液中預(yù)先加入水溶性增塑劑，從而 使紡絲料液的彈性模量降低，并減少了溶體膨脹效應(yīng)的發(fā)生。于是，在紡絲工序中紡絲料液 的排出行為就會(huì)變得穩(wěn)定。于是，在甚至用強(qiáng)力拉伸纖維時(shí)也不容易斷裂，而且由于彈性形 變，纖維的截面形狀也不容易呈圓形。此外，所述增塑劑為水溶性的，所以它可均勻地分散 于紡絲料液中。于是，可以將溶體膨脹率實(shí)際上降低到一固定值，并由此相對(duì)容易地得到所 需的纖維直徑和截面形狀。下面將就本發(fā)明第四組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。根據(jù)本發(fā)明第四組的第30項(xiàng)的發(fā)明，當(dāng)組成緊固密封材料的鋁硅纖維的直徑的 離差在士3μπι之內(nèi)時(shí)，就可使纖維均勻地聚集，從而減少單位重量隨部位的變化。于是，這 樣可以減少表面壓力值的離差，并因此而獲得穩(wěn)定的質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明第四組的第31項(xiàng)的發(fā)明，當(dāng)組成緊固密封材料的鋁硅纖維的長(zhǎng)度的 離差在士 4mm之內(nèi)時(shí)，就可使纖維均勻地聚集，從而減少單位重量隨部位的變化。于是，這 樣可以減少表面壓力值的離差，并因此而獲得穩(wěn)定的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第32項(xiàng)的發(fā)明，通過(guò)同時(shí)減少纖維直徑的離差和纖維長(zhǎng)度 的離差而產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，可以減少單位重量隨部位的變化，并由此而減少表面壓力值的
罔差ο根據(jù)本發(fā)明第四組的第33項(xiàng)的發(fā)明，緊固密封材料中渣球(非纖維物質(zhì))為3重 量％或更低，從而可以進(jìn)一步減少單位重量隨部位的變化，并由此而進(jìn)一步減少表面壓力 值的離差。根據(jù)本發(fā)明第四組的第34項(xiàng)的發(fā)明，可以顯著減少單位重量隨部位的變化，并由 此而進(jìn)一步減少表面壓力值的離差，還可以提高表面壓力和改善密封性能。纖維的平均直徑低于5 μ m就會(huì)降低纖維的強(qiáng)度，從而難以提供足夠的表面壓力， 而且會(huì)產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問(wèn)題。如果纖維的平均直徑大于15 μ m，當(dāng)用這種纖維 形成氈狀的纖維聚集體時(shí)，它的耐風(fēng)蝕性就會(huì)降低，從而損害了密封性能。除這些不利影響 外，其斷裂強(qiáng)度也可能降低。據(jù)信這是由于纖維的表面積的增加而導(dǎo)致了小的劃痕的增加， 從而產(chǎn)生了該不利影響。當(dāng)纖維的平均長(zhǎng)度低于5mm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問(wèn)題。而且，實(shí)際上 這種纖維已經(jīng)不再具有纖維的特性，當(dāng)用這種纖維形成氈狀的聚集體時(shí)，纖維不能很好地 相互纏結(jié)，從而難以獲得足夠的表面壓力。當(dāng)纖維的平均長(zhǎng)度超過(guò)20mm時(shí)，會(huì)使纖維彼此 過(guò)度纏結(jié)，從而在用這種纖維形成氈狀的聚集體時(shí)，纖維的聚集就會(huì)不均勻。換言之，聚集 體的單位重量隨部位的變化就會(huì)較大，從而不利于降低表面壓力值的離差。當(dāng)渣球的含量高時(shí)，單位重量隨部位的變化就會(huì)變大，從而不利于降低表面壓力 值的離差。根據(jù)本發(fā)明第四組的第35項(xiàng)的發(fā)明，由于所述緊固密封材料含有催化劑載體，而 且由于所述緊固密封材料被用作用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所以可以降低表面壓 力值的離差，而且可以提供用于催化轉(zhuǎn)化裝置的質(zhì)量穩(wěn)定的緊固密封材料。換言之，根據(jù)本發(fā)明第四組的第35項(xiàng)的發(fā)明，本發(fā)明第四組的緊固密封材料形成 了用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料包括鋁硅纖維作為其組成材料， 而且該緊固密封材料被置于催化劑載體與包覆在催化劑外周的金屬殼之間的空隙內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明第四組的第36項(xiàng)的發(fā)明，由于紡絲工序采用了無(wú)機(jī)鹽法，從而可以通 過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定排出部位的形狀和尺寸，來(lái)把纖維直徑控制在窄的范圍內(nèi)。于是，這可以降 低纖維直徑的離差。此外，該方法把長(zhǎng)纖維切割成了短纖維；因此，與由吹塑工藝獲得的纖 維不同，該方法可以把纖維長(zhǎng)度控制在窄的范圍內(nèi)。于是，這可降低纖維長(zhǎng)度的離差。除了 這些作用外，還可以避免產(chǎn)生渣球。因此，該制備方法可以確保容易地獲得所述緊固密封材 料。下面將就本發(fā)明第五組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。根據(jù)本發(fā)明第五組的第37項(xiàng)的發(fā)明，可以提供一種結(jié)構(gòu)，S卩，在陶瓷纖維的搭接 部位形成交聯(lián)的橋，從而使各纖維不易滑動(dòng)和松散。因此，即使當(dāng)緊固密封材料長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受 外來(lái)壓力時(shí)，其表面壓力也不易降低。此外，在本發(fā)明的緊固密封材料中，纖維彼此部分粘 合，從而緊固密封材料的內(nèi)部空隙沒(méi)有被完全填充，于是可以保持緊固密封材料最初所要 求的物理特性(彈性、絕熱性等)。此外，由于采用了具有優(yōu)異的耐熱性的陶瓷粘合劑，所 以，即使該緊固密封材料在使用中經(jīng)受高溫，其粘合部位的強(qiáng)度也不易降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第38項(xiàng)的發(fā)明，由于陶瓷粘合劑由組成陶瓷纖維的物質(zhì)制 得，所以它對(duì)纖維具有高的親合力，并使粘合部位具有高的強(qiáng)度。因此，可以確保表面壓力不隨時(shí)間而降低。根據(jù)本發(fā)明第五組的第39項(xiàng)的發(fā)明，由于采用了含有最少量無(wú)定形組分的鋁硅 纖維，所以可以提高纖維本身的耐熱性，從而減少纖維在高溫下表面壓力的下降。由于主要 含有氧化鋁的陶瓷粘合劑對(duì)鋁硅纖維具有很高的親合力，所以可以進(jìn)一步使粘合部位具有 更高的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明第五組的第40項(xiàng)的發(fā)明，通過(guò)將陶瓷粘合劑的含量設(shè)定在所述所需 的范圍，可以使粘合部位具有高的強(qiáng)度，同時(shí)保持其在緊固密封材料中所需的物理性能。當(dāng)所述含量低于1重量％時(shí)，纖維的相互粘合就不具有高的強(qiáng)度。相比之下，當(dāng)所 述含量高于8重量％時(shí)，盡管解決了與粘合強(qiáng)度相關(guān)的問(wèn)題，但這會(huì)堵塞緊固密封材料中 的孔隙，從而不能提供緊固密封材料所需的物理性能。根據(jù)本發(fā)明第五組的第41項(xiàng)的發(fā)明，由于陶瓷體由催化劑載體組成，而且由于所 述緊固密封材料被用作用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所以可以提供這樣一種用于催 化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料即使長(zhǎng)時(shí)間受到外來(lái)壓力的壓迫，其表面 壓力也不易隨時(shí)間而降低，而且即使經(jīng)受高溫，其粘合部位的強(qiáng)度也不易降低。換言之，根據(jù)本發(fā)明第五組的第41項(xiàng)的發(fā)明，本發(fā)明第五組的緊固密封材料形成 了用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料包括作為組成材料的鋁硅纖維， 所述緊固密封材料被置于催化轉(zhuǎn)化裝置與包覆在所述催化劑載體外周的金屬殼之間。根據(jù)本發(fā)明第五組的第42項(xiàng)的發(fā)明，由于對(duì)母體纖維單獨(dú)采取了煅燒步驟和粘 合工序，所以，與煅燒和粘合工序同時(shí)進(jìn)行的工序相比，兩個(gè)工序單獨(dú)進(jìn)行可以確保獲得所 需形狀的陶瓷纖維，而且，這可確保具有所述所需形狀的纖維的粘合。因此，這可確保容易 地制得表面壓力不易隨時(shí)間降低的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第43項(xiàng)的發(fā)明，由于液體陶瓷粘合劑的原料溶液具有表面 張力，所以，當(dāng)該原料溶液被應(yīng)用于聚集體時(shí)，可以確保其粘附到纖維的搭接部位。在該狀 態(tài)下加熱，粘附到相應(yīng)部位的原料溶液的特定組分就形成了陶瓷，從而在纖維之間形成了 交聯(lián)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第五組的第44項(xiàng)的發(fā)明，由于低粘度的水溶性金屬溶液具有表面張 力，所以，當(dāng)用該溶液浸漬聚集體時(shí)，可以確保該溶液粘附到纖維的搭接部位。此處，所用的 浸漬方法可以確保將該溶液均勻地注入該聚集體內(nèi)。在此情形下，首先干燥該聚集體，以便 在一定程度上除去水分，然后加熱，從而使該溶液中粘附到相應(yīng)部位的金屬組分氧化成為 陶瓷，從而在纖維之間形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明第五組的第45項(xiàng)的發(fā)明，水溶性金屬溶液的加入量設(shè)定在所述優(yōu)選 的范圍內(nèi)，從而可以增加粘合部位的強(qiáng)度，同時(shí)保持了緊固密封材料的物理性能。加入量小于1重量％會(huì)使溶液粘附到纖維搭接部位的量不足，有時(shí)甚至不能使纖 維相互牢固地結(jié)合。相比之下，加入量大于10重量％容易使過(guò)量的溶液填充到緊固密封材料中的孔 隙里，這樣，有時(shí)會(huì)削弱緊固密封材料的物理性能。根據(jù)本發(fā)明第五組的第46項(xiàng)的發(fā)明，可以由對(duì)纖維具有高親合力的氧化鋁在鋁硅纖維之間形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。因此，這可以增加粘合部位的強(qiáng)度，并因此確保表面壓力不隨時(shí) 間而降低。此外，由無(wú)機(jī)鹽法得到的纖維具有晶體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，與通過(guò)熔融法 得到的無(wú)定形纖維相比，其在高溫下具有較高的強(qiáng)度。于是，這樣可以獲得在高溫下表面壓力不易降低的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第47項(xiàng)的發(fā)明，通過(guò)煅燒步驟，母體纖維形成了陶瓷，從而 得到了鋁硅纖維。在此情形下，通過(guò)纖維的搭接部位被液態(tài)物質(zhì)(即陶瓷粘合劑)粘合起 來(lái)，該液態(tài)物質(zhì)形成了陶瓷。根據(jù)這種方法，在本發(fā)明第五組的第11項(xiàng)發(fā)明中，由于母體纖 維的煅燒步驟和粘合工序同時(shí)進(jìn)行，所以，與煅燒步驟和粘合工序分別進(jìn)行的方式相比，這 樣可以減少加熱步驟，從而降低制造成本。因此，這樣可以低成本有效地制備表面壓力不易 隨時(shí)間降低的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第48項(xiàng)的發(fā)明，當(dāng)聚集體處于含有大量水分的高濕環(huán)境中 時(shí)，進(jìn)入到聚集體中的水蒸汽會(huì)凝結(jié)為水分。水分可通過(guò)表面張力的作用選擇性地附著在 纖維的搭接部位。由于鋁硅纖維的母體纖維是水溶性的，所以這些搭接部位會(huì)因吸附了水 分而發(fā)生一定程度的溶解。而后，由于溶解而產(chǎn)生的液態(tài)物質(zhì)實(shí)質(zhì)上與該鋁硅纖維具有相 同的組成，所以，這實(shí)際上在隨后形成了陶瓷粘合劑。換言之，根據(jù)所述的本發(fā)明，那些可在 隨后形成陶瓷粘合劑的液態(tài)物質(zhì)可以確保粘附到搭接部位。此外，由于該液態(tài)物質(zhì)具有本 質(zhì)上與所述鋁硅纖維基本相同的組成，所以，該液態(tài)物質(zhì)對(duì)所述母體纖維具有高的親合力， 從而可以確保纖維的粘合具有高的強(qiáng)度。因此，這可以確保表面壓力不隨時(shí)間而降低。根據(jù)本發(fā)明第五組的第49項(xiàng)的發(fā)明，將非水性液態(tài)物質(zhì)噴成霧狀而進(jìn)行施用，從 而可以確保該液態(tài)物質(zhì)浸漬入聚集體內(nèi)部，并使其通過(guò)表面張力的作用選擇性地粘附到纖 維的搭接部位。換言之，根據(jù)所述發(fā)明，可以確保使得隨后將形成陶瓷粘合劑的液態(tài)物質(zhì)粘 附到纖維的搭接部位。并且，所述液態(tài)物質(zhì)是非水性物質(zhì)，因此，即使其粘附到具有水溶性 的鋁硅纖維上，它也不會(huì)使纖維溶解。因此，這可以避免出現(xiàn)母體纖維過(guò)度溶解并導(dǎo)致纖維 強(qiáng)度降低的可能性，而且，該方法無(wú)須精確控制條件來(lái)防止過(guò)度溶解。因此，這可以相對(duì)容 易地制得緊固密封材料。此外，由于所述液態(tài)物質(zhì)含有鋁硅纖維中所含的無(wú)機(jī)成分，所以該 液態(tài)物質(zhì)對(duì)母體纖維具有高的親合力，而且這可以確保纖維間的相互粘合具有高的強(qiáng)度。 因此，這可以確保表面壓力不隨時(shí)間而降低。根據(jù)本發(fā)明第五組的第50項(xiàng)的發(fā)明按如下方式實(shí)施。由于母體纖維未被燒結(jié)且 相對(duì)較軟，所以在切割工序中，在母體纖維上施加沖擊力的部位不易破裂。因此，由燒結(jié)所 述母體纖維而得到的鋁硅纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，而且其端面形狀也是規(guī)則的。于是，這 可以提高其初始表面壓力。相比之下，如果母體纖維在燒結(jié)后再進(jìn)行切割處理時(shí)，切割時(shí)的 沖擊力會(huì)使鋁硅纖維在切割部位破裂。這是由于，一般來(lái)講，當(dāng)母體纖維被燒結(jié)為陶瓷時(shí)， 纖維會(huì)硬化，但同時(shí)也變脆了。這樣，不但鋁硅纖維會(huì)具有不規(guī)則的端面形狀，而且降低了 纖維的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明第五組的第51項(xiàng)的發(fā)明，三維聚集的陶瓷纖維通過(guò)陶瓷粘合劑彼此 部分地粘合，因而該結(jié)構(gòu)中的纖維不易相互滑移和松散，其表面壓力也不易降低。此外，由 于所述陶瓷纖維聚集體中的纖維是部分地相互粘合的，其內(nèi)部的孔隙沒(méi)有被完全填充，從 而保持了足夠的彈性和絕熱性。此外，由于采用了耐熱性優(yōu)異的陶瓷粘合劑，所以，該結(jié)構(gòu) 即使在高溫下其粘合處的強(qiáng)度也不易降低。
根據(jù)本發(fā)明的第五組的第52項(xiàng)的發(fā)明，由于該結(jié)構(gòu)中含有支鏈結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維， 所以，與不帶支鏈的結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)中的纖維不易相互滑移和松散。根據(jù)本發(fā)明第五組的第53項(xiàng)的發(fā)明，將含有支鏈陶瓷纖維的結(jié)構(gòu)與含有不帶支 鏈的陶瓷纖維的結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)形成三維聚集體時(shí)，前者比后者較不易發(fā)生纖維之間的滑移 和松散。于是，具有前一結(jié)構(gòu)的纖維聚集體的表面壓力不易降低。下面將就本發(fā)明第六組的“實(shí)施”進(jìn)行闡述。在本發(fā)明的第六組中，在紡絲、切割和成氈工序之后進(jìn)行煅燒步驟；因此，母體短 纖維的切割面沒(méi)有產(chǎn)生碎屑、毛刺和細(xì)微裂口，然后使該母體纖維進(jìn)行煅燒步驟，從而可以 制得機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的氧化鋁短纖維，而后再制得氧化鋁纖維聚集體，所述氧化鋁纖維聚集 體具有足夠高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中的緊固密封材料的透視圖。圖2是所述優(yōu)選實(shí)施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置的制備過(guò)程的透視圖。圖3是所述實(shí)施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置的截面圖。圖4是另一實(shí)施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置的截面圖。圖5是氈狀纖維聚集體的煅燒步驟示意圖，所述纖維聚集體來(lái)自本發(fā)明第二組的 實(shí)施方式。圖6是在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施例和對(duì)比例中，表面壓力隨時(shí)間下降的曲線 圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明第二組的另一實(shí)施例中的催化轉(zhuǎn)化裝置的截面圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明第三組的優(yōu)選實(shí)施方式中的紡絲設(shè)備的示意圖。圖9是在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施例和對(duì)比例中，金屬噴嘴形狀和由該噴嘴得到 的纖維截面形狀的示意圖。圖10是在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施例5中，鋁硅纖維6的截面的SEM(掃描電子 顯微鏡)照片。圖11是在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施例7中，鋁硅纖維6的截面的SEM照片。圖12是在根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式中，陶瓷纖維主要部分的放大的截面圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施例和對(duì)比例所進(jìn)行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果曲線圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明第五組的形成緊固密封材料的陶瓷纖維的SEM照片。圖15(a)是氧化鋁短纖維切割面的SEM照片，該氧化鋁短纖維是在根據(jù)本發(fā)明 第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，形成氧化鋁纖維聚集體所用的氧化鋁纖維，圖 15(b)是短的氧化鋁纖維的切割面的SEM照片，該氧化鋁短纖維是用于由傳統(tǒng)方法制得的 氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁纖維。圖16是蜂窩式過(guò)濾器實(shí)例的示意性透視圖。圖17(a)是多孔陶瓷部件的一個(gè)實(shí)施例的示意性的透視圖，該陶瓷部件形成了圖 16的蜂窩式過(guò)濾器，圖17(b)是所述部件沿A-A線的截面圖。圖18是緊固密封材料的示意性的平面圖。圖標(biāo)說(shuō)明
1催化轉(zhuǎn)化裝置2催化劑載體3金屬殼4緊固密封材料6鋁硅纖維6A母體纖維7陶瓷粘合劑17 流道18紡絲料液19 噴嘴19a作為噴嘴的排出部位的金屬口型20催化劑載體30蜂窩式過(guò)濾器33密封材料層34粘合層35陶瓷塊40多孔陶瓷部件41過(guò)濾器42 通孔43 隔墻50緊固密封材料51基材部分52凸起結(jié)合部53凹陷結(jié)合部Al伸展方向Ml纖維聚集體Sl第一側(cè)表面S2第二側(cè)表面
具體實(shí)施例方式首先，下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式。參見(jiàn)圖1到圖3，根據(jù)本發(fā)明第一組的一個(gè)實(shí)施方式，下面將詳細(xì)描述用于汽車廢 氣凈化裝置的催化轉(zhuǎn)化裝置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1被置于汽車底盤(pán)中 的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中央。由于從發(fā)動(dòng)機(jī)到催化轉(zhuǎn)化裝置1的距離相對(duì)較短，排放到催化轉(zhuǎn)化 裝置1的廢氣溫度高達(dá)約700°c到900°C。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)為稀混合氣發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，排放到催化轉(zhuǎn)化 裝置1的廢氣溫度高達(dá)約900°C到1000°C。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式，催化轉(zhuǎn)化裝置1基本上由催化劑載體 2、包覆在所述催化劑載體2外周的金屬殼3和置于部件2和3之間的空隙中的緊固密封材料4組成。催化劑載體2由陶瓷材料制成，所述陶瓷材料的代表物是堇青石等。催化劑載體 2為截面呈圓形的柱狀部件。此外，催化劑載體2的截面形狀并不局限于正圓形，而可以是例如橢圓形或長(zhǎng)圓 形。此時(shí)，金屬殼3的截面形狀可相應(yīng)地分別為橢圓形或長(zhǎng)圓形。此外，催化劑載體2為蜂窩式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)內(nèi)具有數(shù)個(gè)沿軸向伸展的孔腔5。所述 孔腔的壁上裝有貴金屬基如鉬和銠的催化劑，鉬和銠等貴金屬可凈化廢氣的組分。此處，關(guān) 于催化劑載體2，除所述堇青石載體外，還可采用由如碳化硅、氮化硅等制成的如蜂窩式多 孔燒結(jié)體等。此外，關(guān)于催化劑載體2，除在該實(shí)施方式中顯示的模鑄成蜂窩形狀的堇青石載體 外，還可采用由如碳化硅、氮化硅等制成的如蜂窩式多孔燒結(jié)體等。在圖3中，催化劑載體2的結(jié)構(gòu)為，在每一孔腔5的入口端或出口端用密封件密 封；然而，如圖4所示，可以采用催化劑載體20的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中孔腔5的入口端或出口端 均未采用密封件密封。下面將描述如圖3所示的催化轉(zhuǎn)化裝置1。當(dāng)采用例如壓嵌式裝配時(shí)，金屬殼3采用0形截面的金屬圓筒。此處，形成該圓筒 的金屬材料優(yōu)選耐熱性和抗沖擊性優(yōu)異的金屬(例如，鋼制品等，如不銹鋼)。當(dāng)采用所謂 的封殼式而非壓嵌式時(shí)，所采用的部件為，將所述具有0形截面的金屬圓筒沿軸向分割為 多塊而形成的部件(即合瓣)。除這種結(jié)構(gòu)外，當(dāng)采用包緊(wrap-tightening)式裝配時(shí)，金屬殼采用例如截面 為C形或U形的金屬筒部件，即沿所謂的軸向有一切口(開(kāi)口部位)的金屬筒部件。在此 情形下，當(dāng)安裝了催化劑載體2時(shí)，將固定有緊固密封材料4的催化劑載體2的結(jié)構(gòu)裝入金 屬殼3，此時(shí)，金屬殼3包覆并緊固起來(lái)，其上的開(kāi)口端相接(采用焊接、粘合、螺栓緊固等方 式)。在采用包殼式時(shí)，也以同樣方法進(jìn)行如焊接、粘合和螺栓緊固等結(jié)合工作。如圖1所示，緊固密封材料4為長(zhǎng)條氈狀，在其一端具有凸起結(jié)合部11，在另一端 具有凹陷結(jié)合部12。如圖2所示，當(dāng)安裝到催化劑載體2上時(shí)，凸起結(jié)合部11剛好與凹陷 結(jié)合部12咬合。此外，可以根據(jù)需要改變緊固密封材料4的形狀。例如，可以采用省去凸起結(jié)合部 11和凹陷結(jié)合部12的較為簡(jiǎn)單的形狀。根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式，緊固密封材料4由聚集成氈狀(即纖維聚集體) 的陶瓷纖維作為主要的組成材料。在根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式中，所述陶瓷纖維采用 了鋁硅纖維6。此時(shí)，鋁硅纖維6中的富鋁紅柱石晶體的含量?jī)?yōu)選在0重量％或以上到10 重量％或以下的范圍內(nèi)。這種化學(xué)組成中無(wú)定形成分較少，因而具有優(yōu)異的耐熱性；于是， 在受到壓縮載荷時(shí)可產(chǎn)生高的排斥力。因此，即使該纖維在空隙中經(jīng)受高溫，其表面壓力也 不易降低。鋁硅纖維6中氧化鋁的含量?jī)?yōu)選在40重量％到60重量％的范圍內(nèi)，氧化硅的含
量?jī)?yōu)選為0重量％到60重量％。此外，鋁硅纖維6的平均直徑的下限約為3 μ m，其上限約為25 μ m，更優(yōu)選其平均 直徑的下限約為5μπ ，其上限約為15μπ 。這是因?yàn)椋?dāng)纖維的平均直徑過(guò)小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問(wèn)題。鋁硅纖維6的平均長(zhǎng)度的下限約為0. 1mm，其上限約為100mm， 更優(yōu)選纖維的平均長(zhǎng)度的下限約為2mm，其上限約為50mm。與普通的白色透明的鋁硅纖維不同，根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的鋁硅纖維的 特點(diǎn)是黑色的?！昂谏摹变X硅纖維不但包括僅為黑色(漆黑)的纖維，還包括黑灰色的纖維。此處，鋁硅纖維6的亮度優(yōu)選JIS Z 8721中所規(guī)定的N8或更低。此時(shí)，亮度的N指按如下方法確定的標(biāo)記。設(shè)定黑色的最優(yōu)亮度為0，設(shè)定白色的 最優(yōu)亮度為10，將介于該黑色亮度和白色亮度之間的各種顏色的亮度分為10個(gè)等級(jí)，用標(biāo) 記NO到NlO來(lái)表示，從而同標(biāo)記的顏色的亮度表示處于相同的等級(jí)。在實(shí)際測(cè)量中，用每一種顏色來(lái)與對(duì)應(yīng)于NO到NlO的顏色標(biāo)記相比較。此時(shí)，小 數(shù)點(diǎn)后第一位數(shù)字為0或5。鋁硅纖維6的黑色來(lái)自紡絲料液中所含的碳組分。鋁硅纖維6中殘余的碳組分的含量的下限為1重量％或更高，優(yōu)選地，其下限為1 重量％，其上限為20重量％，更優(yōu)選其下限為5重量％，其上限為10重量％。殘余的碳組 分的含量低于1重量％則不能充分提高機(jī)械強(qiáng)度。相比之下，殘余碳組分的含量過(guò)高會(huì)損 害鋁硅纖維6的基本物理特性(例如，耐熱性等)?？梢愿鶕?jù)制備過(guò)程中的參照試樣來(lái)計(jì)算碳組分的含量，或者采用激光拉曼光譜 儀，或者根據(jù)X光的強(qiáng)度比等可以計(jì)算出碳組分的含量。鋁硅纖維6的拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為1. 2GPa或更大，更優(yōu)選1. 5GPa或更大。該纖維的 彎曲強(qiáng)度優(yōu)選為1.3GPa或更大，更優(yōu)選1.5GPa或更大。斷裂強(qiáng)度為0. 8MN/mV2或更大，更 優(yōu)選1. OMN/m372或更大。這是由于增加纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度的值可使鋁 硅纖維6不但具有足夠的抗拉伸和抗彎曲性能，而且具有柔韌性且不易斷裂。此外，根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式，鋁硅纖維6的纖維中含有碳組分，于是，可 以想象在整個(gè)鋁硅纖維6中發(fā)生了結(jié)晶，從而提高了拉伸強(qiáng)度。除了正圓形外，鋁硅纖維6的截面形狀可以是其他變異形(例如橢圓形、長(zhǎng)圓形和 大體成三角的形狀)。在安裝之前，緊固密封材料4的厚度的下限優(yōu)選為催化劑載體2和金屬殼3之間 的空隙的約1. 1倍，更優(yōu)選是該空隙的約1. 5倍。此外，緊固密封材料4的厚度的上限優(yōu)選 為催化劑載體2和金屬殼3之間的空隙的約4. O倍，更優(yōu)選是該空隙的約3. O倍。如果所 述厚度小于1. 1倍，則不能提供良好的緊固性能，從而使催化劑2與金屬殼3發(fā)生偏移或松 動(dòng)。由于這種情況下當(dāng)然不具有良好的密封性能，廢氣會(huì)從空隙部位泄露出來(lái)，從而不能有 效地防止污染。此外，厚度大于4. O倍就難以將催化劑載體2安裝到金屬殼3中，尤其是在 采用嵌入式安裝法時(shí)。因此，這種情況下不能改善安裝性能。安裝后，緊固密封材料4的松密度(GBD)的下限優(yōu)選為0. lOg/cm3，其上限優(yōu)選為 0. 30g/cm3 ；此外，所述松密度的下限更優(yōu)選為0. lOg/cm3，其上限更優(yōu)選為0. 25g/cm3。當(dāng)松 密度的值很小時(shí)，有時(shí)難以獲得足夠高的初始表面壓力。相反，當(dāng)松密度的值很大時(shí)，所需 要的原材料鋁硅纖維6的量就會(huì)增加，這會(huì)增加成本。在安裝狀態(tài)下，緊固密封材料4的初始表面壓力為50kPa或更大，更優(yōu)選70kPa或 更大。這是由于，當(dāng)初始表面壓力的值大時(shí)，即使表面壓力隨時(shí)間而降低了，也可保持對(duì)催化劑載體2的良好的緊固性能。此處，如果需要，可對(duì)緊固密封材料4采用針刺處理、樹(shù)脂浸漬處理等。這些方法 的采用可沿厚度方向壓縮緊固密封材料4，從而使其變薄。下面將按順序闡述根據(jù)本發(fā)明第一組的催化劑載體1的制備方法。首先，混合鋁鹽溶液、二氧化硅溶膠和有機(jī)聚合物以便形成紡絲料液。換言之，通 過(guò)無(wú)機(jī)鹽法制得了紡絲料液。鋁鹽溶液既作為氧化鋁源，又作為可使紡絲料液增粘的組分。此處，這種水溶性溶液優(yōu)選堿式鋁鹽的水溶液。二氧化硅溶膠既作為二氧化硅源， 又作為可使纖維具有高強(qiáng)度的成分。有機(jī)聚合物可賦予紡絲料液拉絲性能，還可作為碳源， 從而使根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的鋁硅纖維6具有良好的機(jī)械性能。有機(jī)聚合物可采 用含碳的直鏈聚合物，例如PVA(聚乙烯醇)。此處，可作為碳源的成分不局限于直鏈聚合 物，可以采用分子量相對(duì)較低的、非鏈結(jié)構(gòu)(即非聚合物)的任何成分，只要其含碳即可。其次，真空濃縮所得的紡絲料液，制得具有適合于紡絲加工的濃度、溫度和粘度的 紡絲料液。在此情形下，優(yōu)選將濃度為約20重量％的紡絲料液濃縮到約30重量％到40重 量％。此外，其粘度優(yōu)選為10泊到2000泊。進(jìn)而，由上法制得的紡絲料液通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴排出到空氣中，從而連續(xù)得到 截面形狀與噴嘴的金屬口型相似的母體纖維。經(jīng)過(guò)紡絲加工的母體纖維在連續(xù)卷取的同時(shí) 被拉伸。在此情形下，優(yōu)選采用例如干燥壓力紡絲法。此外，由上法得到的母體纖維中所含的碳組分無(wú)須從作為拉絲性能賦予劑而加入 其中的有機(jī)聚合物中獲得，而是可以從單獨(dú)加入其中的碳源中獲得。在此情形下，并不局限 于例如有機(jī)聚合物等有機(jī)物，也可采用例如無(wú)機(jī)物，所述無(wú)機(jī)物如碳。其次，通過(guò)煅燒步驟燒結(jié)母體纖維，使其形成陶瓷(結(jié)晶化)，于是母體纖維硬化 而得到鋁硅纖維6。在煅燒步驟中，有必要將母體纖維在使其中的碳組分(即所述有機(jī)聚合物)難以 進(jìn)行氧化反應(yīng)的環(huán)境中加熱。更具體來(lái)說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式中，加熱在典型 的惰性氣氛即氮?dú)庵羞M(jìn)行。此處，使碳組分難以進(jìn)行氧化反應(yīng)的環(huán)境并不局限于惰性氣氛，而是包括例如減 壓氣氛。與在常壓氣氛中進(jìn)行加熱步驟相比，在減壓氣氛中進(jìn)行加熱步驟可以抑制氧化反 應(yīng)的進(jìn)行。此外，煅燒步驟也可在除氮?dú)庖酝獾亩栊詺夥绽缭跉鍤庵羞M(jìn)行，或者在減壓惰 性氣氛中進(jìn)行。在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行加熱步驟時(shí)，溫度的下限為1000°C，更優(yōu)選1050°C，溫度的上限 為 1300°C，更優(yōu)選 12500C O加熱溫度低于1000°C會(huì)導(dǎo)致母體纖維的燒結(jié)不充分，從而導(dǎo)致難以穩(wěn)定地提供高 強(qiáng)度的鋁硅纖維6。相比之下，當(dāng)加熱溫度超過(guò)1300°C時(shí)，鋁硅纖維6不具有更高的強(qiáng)度， 這樣會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益。換言之，在根據(jù)本發(fā)明第一組的鋁硅纖維的制備方法中，母體纖維的加熱步驟可 以在煅燒步驟中的惰性氣氛和/或減壓氣氛中進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明第一組的鋁硅纖維的制備 方法可以穩(wěn)定地得到具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度的鋁硅纖維。隨后，將由所述各步驟得到的長(zhǎng)的鋁硅纖維6切割成預(yù)定的長(zhǎng)度，以便形成一定程度的短纖維。然后，將該短纖維集中、松解并壓片，或者將由短纖維分散于水中而形成的 纖維分散液注入模具中，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體。進(jìn)而，將該纖維聚集體 沖壓成為預(yù)定的形狀，從而形成黑色的緊固密封材料4。然后，如果需要的話，用有機(jī)粘合劑浸漬緊固密封材料4，然后沿厚度方向?qū)⑺?的緊固密封材料4壓縮并鑄型。此時(shí)的有機(jī)粘合劑除可以采用乳膠和如丙烯酸橡膠和丁腈 橡膠等外，也可以采用聚乙烯醇和丙烯酸樹(shù)脂等。此外，將緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機(jī)膠帶13固定。而 后，將其進(jìn)行壓嵌、封殼或包緊步驟，從而完成所需的催化轉(zhuǎn)化裝置1。于是，根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式，可以獲得如下效果。緊固密封材料4中所用的鋁硅纖維6由于含有碳組分而為黑色具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng) 度，如纖維拉伸強(qiáng)度、纖維彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性。因此，采用該纖維所得到的緊固密封材料 4具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。因此，可以得到這樣一種催 化轉(zhuǎn)化裝置1，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1的催化劑載體2固定良好，而且具有優(yōu)異的密封性能。當(dāng)催化轉(zhuǎn)化裝置1中采用了黑色鋁硅纖維6時(shí)，即使緊固密封材料4吸附了黑色 物質(zhì)如煤煙，其外表的變化也幾乎不能覺(jué)察。換言之，由于緊固密封材料4起初為黑色，使 用前后其顏色并無(wú)明顯變化。這點(diǎn)的好處是，它不會(huì)令使用者產(chǎn)生“變壞”或“污染”等印 象。根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的制備方法，在難以使母體纖維中所含的碳組分發(fā) 生氧化反應(yīng)的環(huán)境中加熱母體纖維，從而進(jìn)行燒結(jié)母體纖維的煅燒步驟。因此，這可以使大 量的碳組分保留在鋁硅纖維6中，于是確保容易地得到機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維6。根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的制備方法，煅燒步驟進(jìn)行的環(huán)境采用了廉價(jià)的氮 氣氛。因此，這可以降低緊固密封材料4的制備成本。此外，由于加熱步驟在所述優(yōu)選的煅 燒溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，所以，這可穩(wěn)定地得到高強(qiáng)度的鋁硅纖維6。根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式的制備方法，母體纖維中所含的碳組分來(lái)自有機(jī)聚 合物，所述有機(jī)聚合物作為拉絲性能賦予劑加入紡絲料液中。因此，無(wú)須單獨(dú)向紡絲料液中 專門(mén)加入碳源，因此，這樣就無(wú)須對(duì)紡絲料液的組成進(jìn)行大幅度的改性。于是，這可預(yù)先避 免紡絲料液的不均衡，并因此而避免了對(duì)鋁硅纖維6的基本物理性能的損害。此外，由于無(wú) 須加入碳源，所以，這可以降低制造成本。此外，由于所述有機(jī)聚合物易于均勻地分散于紡 絲料液中，所以碳源就均勻地分散于母體纖維中。因此，所得的鋁硅纖維6中殘余碳的含量 是均勻的，而且不易導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度的不均一。此外，在根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了把根據(jù)本發(fā)明第一組的緊 固密封材料4應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化裝置1的情形，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1是汽車凈化裝置中所用 催化轉(zhuǎn)化裝置；然而，根據(jù)本發(fā)明第一組的緊固密封材料4當(dāng)然也可應(yīng)用于除汽車凈化裝 置所用的催化轉(zhuǎn)化裝置1之外的其他裝置，例如柴油機(jī)細(xì)顆粒過(guò)濾器(DPF)、用作燃料電池 改性器的催化轉(zhuǎn)化裝置等。下面將就根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式進(jìn)行闡述。參見(jiàn)圖1到6，下面將詳細(xì)闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置，所 述催化轉(zhuǎn)化裝置用于汽車廢氣凈化裝置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1基本上與根據(jù)本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置相同，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1由催化劑載體2、包覆在該催化劑載體 2外周的金屬殼3和置于所述部件2和3的空隙之間的緊固密封材料4組成。此外，如圖7所示的另一催化轉(zhuǎn)化裝置1，該轉(zhuǎn)化裝置同樣具有如下結(jié)構(gòu)緊固密 封材料4由多個(gè)(本例中為兩個(gè))纖維聚集體Ml的片材組成，各纖維聚集體Ml具有相互 不同的結(jié)晶度，而且這些纖維聚集體Ml可以上下重疊并相互粘合。此時(shí)，結(jié)晶度較小的纖 維聚集體Ml需與金屬殼3接觸，結(jié)晶度較大的纖維聚集體Ml需與催化劑載體2接觸。此處，關(guān)于催化劑載體2和金屬殼3，可以采用與根據(jù)本發(fā)明第一組所描述的催化 劑轉(zhuǎn)化裝置中的2和3相同的部件；因此，在此略去其描述。此外，催化劑載體2的形狀并不局限于正圓形，而可以是例如橢圓形或長(zhǎng)圓形。在 此情形下，金屬殼3的截面形狀可以相應(yīng)地改為橢圓形或長(zhǎng)圓形。此外，關(guān)于催化劑載體2，除模鑄成為該實(shí)施方式中所示的蜂窩式堇青石載體外， 還可采用例如蜂窩式多孔燒結(jié)體，所述多孔燒結(jié)體例如碳化硅或氮化硅等的多孔燒結(jié)體。此外，如圖4所示的催化劑載體20所示，可以采用無(wú)密封件的催化劑載體。如圖1所示，緊固密封材料4為長(zhǎng)的氈狀部件，在其一端具有凸起結(jié)合部11，在其 另一端具有凹陷結(jié)合部12。如圖2所示，包覆在催化劑載體2之上時(shí)，凸起結(jié)合部11剛好 與凹陷結(jié)合部12咬合。此外，可以根據(jù)需要改變緊固密封材料4的形狀。例如，可以采用省去凸起結(jié)合部 11和凹陷結(jié)合部12的較為簡(jiǎn)單的形狀。根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式，緊固密封材料4由聚集成氈狀(即纖維聚集體Ml) 的陶瓷纖維組成，所述陶瓷纖維是所述緊固密封材料4的主要成分。在根據(jù)本發(fā)明第二組 的實(shí)施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中，緊固密封材料4中富鋁紅柱石的結(jié)晶度不平 衡，而是隨其部位的不同而不同。換言之，在纖維聚集體Ml的片材中，第一側(cè)表面Sl部位 的結(jié)晶度與第二側(cè)表面S2部位的結(jié)晶度彼此不同，更具體而言，應(yīng)當(dāng)使從第一側(cè)表面Sl和 第二側(cè)表面S2的結(jié)晶度逐漸增加。此處，緊固密封材料4中的第一側(cè)表面Sl在煅燒步驟中經(jīng)受了較低的溫度，該側(cè) 表面與金屬殼3接觸，金屬殼3的耐熱性要求較低。因此，第一側(cè)表面Sl可被認(rèn)為是低溫 煅燒面或與金屬殼接觸的面。第二側(cè)表面在煅燒步驟中經(jīng)受了相對(duì)較高的溫度，該面與催 化劑載體2接觸，催化劑載體2 —側(cè)的耐熱性要求較高。因此，第二側(cè)表面S2可被認(rèn)為是 高溫煅燒面或與高溫部件接觸的面。在此情形下，第一側(cè)表面Sl部位的結(jié)晶度與第二側(cè)表面S2部位的結(jié)晶度相差優(yōu) 選3重量％或更大。更具體而言，第一側(cè)表面Sl部位的結(jié)晶度優(yōu)選為0重量％到1重量％， 第二側(cè)表面S2部位的結(jié)晶度優(yōu)選為1重量％到10重量％。當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面Sl部位的結(jié)晶度大于1重量％以及第二側(cè)表面S2部位的結(jié)晶度小 于1重量％時(shí)，這兩側(cè)的結(jié)晶度之差太小，從而不能獲得目標(biāo)特性。當(dāng)?shù)诙?cè)表面S2部位 的結(jié)晶度大于10重量％時(shí)，相應(yīng)部位的耐熱性就可能下降。此外，第一側(cè)表面Sl部位的結(jié) 晶度優(yōu)選為0重量％，也即，在該相應(yīng)部位優(yōu)選采用無(wú)定形材料。此處，采用X射線衍射所得到的富鋁紅柱石的峰為基礎(chǔ)來(lái)測(cè)定所述結(jié)晶度；假定 此材料在結(jié)晶度為0重量％時(shí)沒(méi)有峰，用100%的富鋁紅柱石測(cè)得的峰為結(jié)晶度為100重量％，根據(jù)100重量％的值與樣品值之比可以測(cè)定出相應(yīng)的結(jié)晶度。此外，根據(jù)在氫氟酸中富鋁紅柱石和二氧化硅的溶解率之差得出其重量比，根據(jù) 該重量比可以計(jì)算出所述結(jié)晶度。關(guān)于鋁硅纖維6的氧化鋁含量、二氧化硅含量、鋁硅纖維6的平均直徑和平均長(zhǎng) 度，這些參數(shù)優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置中所描述的相同；因此，在此省略其 描述。關(guān)于位于第二側(cè)表面S2的鋁硅纖維6，分別優(yōu)選該纖維的拉伸強(qiáng)度為1. OGPa或 更大，纖維的彎曲強(qiáng)度為0. SGPa或更大，彈性模量為9. 5X IOwNAi2或更大。關(guān)于位于第一 側(cè)表面Sl的鋁硅纖維，分別優(yōu)選該纖維的拉伸強(qiáng)度為2. OGPa或更大，纖維的彎曲強(qiáng)度為 1.5GPa或更大，彈性模量為11. OX IOkiNAi2或更大。其原因在于，隨著纖維的拉伸強(qiáng)度、纖 維的彎曲強(qiáng)度等的增加，鋁硅纖維6會(huì)具有很強(qiáng)的抗拉伸和抗彎曲性。在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中，關(guān)于鋁硅纖維6的截面形狀、緊固密封材料4 在安裝前的厚度、緊固密封材料4在安裝后的松密度(GBD)和在緊固密封材料4的安裝狀 態(tài)下的初始表面壓力，它們與本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置所描述的相同；因此，在此略去 其描述。此處，如果需要，可以對(duì)該緊固密封材料4進(jìn)行針刺處理和樹(shù)脂浸漬處理等。通過(guò) 采用這些處理，可以在厚度方向上壓縮緊固密封材料4，從而使其沿厚度方向變薄。下面將按順序描述根據(jù)本發(fā)明第二組的催化轉(zhuǎn)化裝置1的制備方法。首先，按照與根據(jù)本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置的制備方法中所描述的方法制備 紡絲料液，從而制得母體纖維的長(zhǎng)纖維。其次，將該母體纖維的長(zhǎng)纖維切割成預(yù)定的長(zhǎng)度，從而在一定程度上形成短纖維。 隨后，收集、松解并壓片該短纖維，或?qū)⒂啥汤w維分散于水中而形成的纖維分散液注入模具 中，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體Ml。在所述壓片處理之后，對(duì)纖維聚集體Ml進(jìn)行煅燒步驟，以便燒結(jié)母體纖維，從而 形成陶瓷(結(jié)晶化的)。于是，母體纖維硬化而形成鋁硅纖維6。圖5顯示了電爐21，這是 根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中的煅燒設(shè)備。此處，可以采用所例舉的電爐21之外的煅燒設(shè)備來(lái)進(jìn)行煅燒步驟。所述電爐21這種設(shè)備的用途是，當(dāng)把需要被煅燒的物體沿水平方向送入所述電 爐21時(shí)，所述物體可被連續(xù)加熱和燒結(jié)。作為輸送工具的網(wǎng)狀輸送帶23被封閉在構(gòu)成電爐 21的主體22中。氈狀的纖維聚集體Ml作為待煅燒物體被置于網(wǎng)狀輸送帶23上。作為第 一加熱裝置的上側(cè)電熱器24置于網(wǎng)狀輸送帶23的之上，并距網(wǎng)狀輸送帶23有一空隙，作 為第二加熱裝置的下側(cè)電熱器25置于網(wǎng)狀輸送帶23之下，并距網(wǎng)狀輸送帶23有一空隙。 該電熱器24和25通過(guò)控溫儀與電源相接，所述控溫儀未顯示。在該設(shè)備中，分別控制該兩 個(gè)電熱器24和25的溫度。在煅燒步驟中，首先在常壓下用電爐21對(duì)所述纖維聚集體Ml進(jìn)行預(yù)熱步驟(預(yù) 處理)，然后，仍在常壓下用所述電爐21進(jìn)行正式加熱步驟(煅燒步驟)。在此情形下，改變?cè)搩煞N電熱器24和25的溫度設(shè)定，以便提供一定程度的溫差。 換言之，纖維聚集體Ml在一定的溫差下被燒結(jié)，所述溫差由第一側(cè)表面Sl的煅燒溫度與第 二側(cè)表面S2的煅燒溫度而產(chǎn)生。此處，在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中，上側(cè)的電熱器24的溫度高于下側(cè)電加熱器25的溫度。在此情形下，進(jìn)行煅燒步驟的溫差優(yōu)選為100°C或更高，特別是200°C或更高。所 述溫差小于100°c時(shí)，第一側(cè)表面Sl與第二側(cè)表面S2之間燒結(jié)難易程度的差值不足，從而
難以產(chǎn)生結(jié)晶度的差異。此外，第一側(cè)表面Sl的煅燒溫度優(yōu)選為800°C到1100°C，第二側(cè)表面S2的煅燒溫 度優(yōu)選為iioo°c到i4oo°c，當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面Sl的煅燒溫度低于800°C時(shí)，燒結(jié)反應(yīng)進(jìn)行得不充分，從而不能得 到所需的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)?shù)谝粋?cè)表面Si的煅燒溫度高于iioo°c時(shí)，或者第二側(cè)表面S2的煅 燒溫度低于1100°C時(shí)，該兩側(cè)的結(jié)晶度的差異太小，從而不能獲得目標(biāo)特性。第二側(cè)表面S2的煅燒溫度高于1400°C時(shí)，結(jié)晶進(jìn)行得太快，從而導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度和 耐熱性下降。此外，煅燒時(shí)間(更具體來(lái)說(shuō)，即保持最高加熱溫度的時(shí)間)優(yōu)選為10分鐘到60 分鐘。如果煅燒時(shí)間過(guò)短，即使溫度設(shè)定得足夠高，燒結(jié)反應(yīng)也不能充分進(jìn)行。因此，這就不 能獲得所需的機(jī)械強(qiáng)度。如果煅燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)降低生產(chǎn)效率，而且結(jié)晶會(huì)進(jìn)行得過(guò)快， 從而導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性下降。在隨后的沖切處理中，經(jīng)過(guò)了煅燒步驟的氈狀纖維聚集體Ml被沖切成預(yù)定的形 狀，從而形成緊固密封材料4。然后，如果需要的話，用有機(jī)粘合劑浸漬緊固密封材料4之后，可進(jìn)一步壓縮緊固 密封材料4，并沿厚度方向模壓。關(guān)于此處所用的有機(jī)粘合劑，除乳膠以及如丙烯酸橡膠和 丁腈橡膠等外，可以采用聚乙烯醇和丙烯酸樹(shù)脂等。進(jìn)而，將緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機(jī)膠帶13固定。而 后，將其進(jìn)行壓嵌、封殼或包緊步驟，從而完成所需的催化轉(zhuǎn)化裝置1。此處，所例舉的緊固密封材料4具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即，其結(jié)晶度沿厚度方向有所 差異。相比之下，可以提供結(jié)晶度沿長(zhǎng)度方向變化的緊固密封材料，或結(jié)晶度沿寬度方向變 化的緊固密封材料。例如，當(dāng)后一緊固密封材料被包覆在催化劑載體2的周圍時(shí)，可使催化 劑載體2的兩端之間具有不同的結(jié)晶度。換言之，其一端具有優(yōu)異的耐熱性，而另一端具有 優(yōu)異的彈性和柔韌性。因此，當(dāng)把結(jié)晶度較大并具有優(yōu)異的耐熱性的一端朝向廢氣流入的 一側(cè)時(shí)，可以得到具有優(yōu)異的耐熱性和抗風(fēng)蝕性的催化轉(zhuǎn)化裝置1。因此，根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式可以達(dá)到如下效果。通常，當(dāng)采用催化轉(zhuǎn)化裝置1時(shí)，直接暴露在高溫廢氣中的催化劑載體2就具有高 的溫度，而金屬殼3的溫度則不象催化劑載體2的那么高。因此，與催化劑載體2接觸的側(cè) 表面尤其需要具有高的耐熱性。考慮到這些因素，根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)是， 使第二側(cè)表面S2與催化劑載體2接觸，所述第二側(cè)表面S2具有相對(duì)較高的結(jié)晶度，即該側(cè) 表面具有優(yōu)異的耐熱性。相反，使第一側(cè)表面Sl與金屬殼3接觸，所述第一側(cè)表面Sl具有 相對(duì)較低的結(jié)晶度，即該側(cè)表面具有優(yōu)異的彈性和柔韌性，雖然耐熱性并不優(yōu)越。因此，與 催化劑載體2接觸的部位的纖維不易脆化，從而提供了這樣一種緊固密封材料4，所述緊固 密封材料4具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。此外，由于與金屬 殼3接觸的部位產(chǎn)生了彈力，這可以減少該部位與金屬殼之間產(chǎn)生空隙，從而提供了密封 性能優(yōu)異的緊固密封材料4。
如上所述，可以得到這樣一種催化轉(zhuǎn)化裝置1，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1對(duì)催化劑載體 2具有優(yōu)異的緊固性能，不易泄露廢氣，而且具有良好的處理效率。根據(jù)本發(fā)明第二組的緊固密封材料4包括纖維聚集體Ml片材，而且該纖維聚集體 Ml的結(jié)晶度從第一側(cè)表面Sl到第二側(cè)表面S2逐步增加。因此，這種結(jié)構(gòu)不同于由多個(gè)結(jié) 晶度不同的纖維聚集體Ml所組成的結(jié)構(gòu)，前述結(jié)構(gòu)可以省去各個(gè)纖維聚集體Ml上下相互 重疊并使其相互粘合的工作，從而減少了制備工序。于是，這可提供易于制備的緊固密封材 料4。此外，由于與多個(gè)片材相疊而成的結(jié)構(gòu)相比，前述結(jié)構(gòu)可以更薄，于是這可相對(duì)容 易地將前述結(jié)構(gòu)置于窄的空隙之中。于是，這不但可以容易地進(jìn)行包緊工序，而且在封殼操 作時(shí)易于進(jìn)行裝配。此外，在多個(gè)片材相互疊合的結(jié)構(gòu)中，廢氣可穿過(guò)纖維聚集體Ml之間的界面。相 比之下，由于緊固密封材料4是單片結(jié)構(gòu)，其中沒(méi)有界面，因此不必考慮廢氣的從界面之間 穿過(guò)的問(wèn)題。于是，這可提供密封性能優(yōu)異的設(shè)備。在該緊固密封材料4中，第一側(cè)表面Sl部位的結(jié)晶度與第二側(cè)表面S2部位的結(jié) 晶度在所述所要求的范圍內(nèi)。因此，這可確保提高表面壓力特性和密封特性，從而得到高性 能的催化轉(zhuǎn)化裝置1。根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式的制備方法，煅燒在一定的溫差下進(jìn)行，所述溫差 由氈狀的纖維聚集體Ml的第一側(cè)表面Sl的煅燒溫度和第二側(cè)表面S2的煅燒溫度所形成。 因此，這可確保相對(duì)容易地制備兩個(gè)表面的結(jié)晶度不同的緊固密封材料4。此外，這種制備 方法尤其適合于具有如下結(jié)構(gòu)的緊固密封材料4，所述結(jié)構(gòu)為，在單片的纖維聚集體Ml中， 從第一側(cè)表面Sl到第二側(cè)表面S2，結(jié)晶度逐步增加。此外，在該制備方法中通常采用常規(guī) 的煅燒設(shè)備，無(wú)須采用專門(mén)的煅燒設(shè)備。因此，這可避免設(shè)備費(fèi)用的增加。在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中，煅燒步驟進(jìn)行的溫度條件為，第一側(cè)表面Sl 和第二側(cè)表面S2的煅燒溫度在所述優(yōu)選的范圍之內(nèi)。因此，這可確保制得根據(jù)本發(fā)明第二 組的實(shí)施方式中的緊固密封材料4，在所述緊固密封材料4中，從第一側(cè)表面Sl到第二側(cè)表 面S2的結(jié)晶度逐步增加。此外，根據(jù)本發(fā)明第二組的緊固密封材料包括聚集成氈狀的鋁硅纖維，所述鋁硅 纖維是該緊固密封材料的組成材料，所述緊固密封材料被置于催化劑載體和包覆在所述催 化劑載體外周的金屬殼之間的空隙中，所述緊固密封材料可被制成用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊 固密封材料，所述緊固密封材料的特點(diǎn)是，其第一側(cè)表面由無(wú)定形材料制成，其第二側(cè)表面 由結(jié)晶材料制成。利用該結(jié)構(gòu)可以獲得用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料，所述緊固密封材料的優(yōu) 點(diǎn)是，它具有高的初始表面壓力，且該表面壓力不隨時(shí)間而降低，此外，它還具有優(yōu)異的密 封性能。此外，在根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了把緊固密封材料4應(yīng)用于 催化轉(zhuǎn)化裝置1的情形，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1是汽車凈化裝置中所用催化轉(zhuǎn)化裝置；然而， 根據(jù)本發(fā)明第二組的緊固密封材料4當(dāng)然也可應(yīng)用于除汽車凈化裝置所用的催化轉(zhuǎn)化裝 置1之外的其他裝置，例如柴油機(jī)細(xì)顆粒過(guò)濾器(DPF)、用作燃料電池改性器的催化轉(zhuǎn)化裝置等。
下面將闡述本發(fā)明第三組的實(shí)施方式。參見(jiàn)圖1到3，以及圖8和9，下面將詳細(xì)闡述根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式的催 化轉(zhuǎn)化裝置，所述催化轉(zhuǎn)化裝置用于汽車廢氣凈化裝置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1基本上與根據(jù)本發(fā) 明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置相同，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1由催化劑載體2、包覆在該催化劑載體 2外周的金屬殼3和置于所述部件2和3的空隙之間的緊固密封材料4組成。此處，關(guān)于催化劑載體2和金屬殼3，可以采用與根據(jù)本發(fā)明第一組的所描述的催 化劑裝化裝置中的2和3相同的部件；因此，在此略去其描述。此外，催化載體2的形狀并不局限于正圓形，而可以是例如橢圓形或長(zhǎng)圓形。在此 情況下，金屬殼3的截面形狀可以相應(yīng)地改為橢圓形和長(zhǎng)圓形。此外，關(guān)于催化劑載體2，除 模鑄成為該實(shí)施方式中所示的蜂窩式堇青石載體外，還可采用例如蜂窩式多孔燒結(jié)體，所 述多孔燒結(jié)體例如碳化硅或氮化硅等的多孔燒結(jié)體。此外，如圖4所示的催化劑載體20所示，可以采用無(wú)密封件的催化劑載體。如圖1所示，緊固密封材料4為長(zhǎng)的氈狀部件，在其一端具有凸起結(jié)合部11，在其 另一端具有凹陷結(jié)合部12。如圖2所示，包覆在催化劑載體2之上時(shí)，凸起結(jié)合部11剛好 與凹陷結(jié)合部12咬合。根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式的緊固密封材料4由集合成氈狀(即纖維聚集體 Ml)的陶瓷纖維組成，所述陶瓷纖維是所述緊固密封材料4的主要成分。在根據(jù)本發(fā)明第三 組的實(shí)施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。在此情形下，優(yōu)選采用富鋁紅柱石結(jié) 晶含量為0重量％或以上到10重量％或以下的鋁硅纖維6。具有該化學(xué)組成的纖維可提供 優(yōu)異的耐熱性，而且當(dāng)受到壓縮載荷時(shí)，所述纖維可產(chǎn)生高的排斥力，因?yàn)槠錈o(wú)定形組分較 少。因此，當(dāng)這種纖維被置于空隙中時(shí)，即使經(jīng)受高溫，其表面壓力降低的可能性也相對(duì)較 低。鋁硅纖維6的化學(xué)組成優(yōu)選為氧化鋁在68重量％到83重量％的范圍內(nèi)，二氧化 硅在32重量％到17重量％的范圍內(nèi)，具體而言，更優(yōu)選Al2O3 SiO2 = 72 28。如果氧化鋁低于68重量％，或二氧化硅高于32重量％，它可能難以充分地提高耐 熱性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排斥力。如果氧化鋁高于83重量％，或二氧 化硅低于17重量％，也難以充分地提高耐熱性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排 斥力。關(guān)于鋁硅纖維6的平均直徑和平均長(zhǎng)度，這些參數(shù)優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明第一組的催 化轉(zhuǎn)化裝置中所描述的相同；因此，在此省略其描述。此外，每一鋁硅纖維6的拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為0. IGPa或更大，更優(yōu)選0. 5GPa或更大。此處，根據(jù)本發(fā)明第三組的鋁硅纖維6的截面形狀需要為非圓形，即其截面形狀 為其他變異形。圖9的右列顯示了纖維的各種截面形狀的例子。實(shí)際上為橢圓形截面的纖 維(橢圓形截面的纖維)如右列第一行所示，該纖維是扁平截面形狀的纖維的一個(gè)例子。實(shí) 際上為繭形截面的纖維(繭形截面的纖維)如右列第二行所示，該纖維是扁平截面形狀的 纖維的一個(gè)例子。此外，內(nèi)部有空間的中空纖維如右列第三行所示。此外，鋁硅纖維6的截面形狀并不局限于所例舉的橢圓形和繭形，其截面形狀還 可以是，例如長(zhǎng)圓形、三角形或矩形。
此外，鋁硅纖維6的截面形狀并不局限于所例舉的中空形狀，其截面形狀還可以 是，例如內(nèi)部具有兩個(gè)或多個(gè)空間的形狀等。在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中，關(guān)于緊固密封材料4在安裝前的厚度、緊固 密封材料4在安裝后的松密度(GBD)和在緊固密封材料4的安裝狀態(tài)下緊固密封材料4的 初始表面壓力，它們優(yōu)選與本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置所描述的相同；因此，在此略去其 描述。此處，如果需要，可以對(duì)該緊固密封材料4進(jìn)行針刺處理和樹(shù)脂浸漬處理等。通過(guò) 采用這些處理，可以在厚度方向上壓縮緊固密封材料4，從而使其沿厚度方向變薄。下面將按順序描述根據(jù)本發(fā)明第三組的催化轉(zhuǎn)化裝置1的制備方法。首先，混合鋁鹽水溶液、二氧化硅溶膠和有機(jī)聚合物以便制得紡絲料液18。換言 之，采用無(wú)機(jī)鹽法制得紡絲料液18。鋁鹽水溶液既作為氧化鋁源，又作為可使紡絲料液18 增加粘度的組分。這種水溶性溶液優(yōu)選堿式鋁鹽的水溶液。二氧化硅溶膠既作為二氧化硅 源，又作為可使纖維具有高強(qiáng)度的成分。有機(jī)聚合物可賦予紡絲料液18拉絲性能。在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中，優(yōu)選進(jìn)一步向紡絲料液18中加入水溶性增 塑劑，所述水溶性增塑劑的作用是，它可降低纖維從噴嘴排出時(shí)的溶體膨脹率。所述增塑劑 的加入量的下限優(yōu)選0. 1重量％，其上限優(yōu)選10重量％，具體而言，其下限更優(yōu)選0. 1重 量％，其上限更優(yōu)選3重量％。當(dāng)所述加入量低于0. 1重量％時(shí)，不能充分降低彈性模量，從而不能獲得通過(guò)加 入增塑劑而降低溶體膨脹率的效果。相比之下，加入量高于10重量％時(shí)，會(huì)對(duì)鋁硅纖維6 的物理性能產(chǎn)生不利影響，因?yàn)檫@時(shí)紡絲料液18中的非陶瓷成分增加了。此外，除了向紡絲料液18中加入水溶性物質(zhì)外，還可采用其他方法來(lái)降低溶體膨 脹率。關(guān)于所述增塑劑，優(yōu)選水溶性有機(jī)物，更具體而言，優(yōu)選高粘度的乙二醇醚。即使 加入少量的這類有機(jī)物也可確保降低紡絲料液18彈性模量。此外，在紡絲工序之后的燒結(jié) 步驟結(jié)束時(shí)，乙二醇醚被該步驟中的熱完燒凈了。此處，可作為增塑劑的乙二醇醚的例子包括四甘醇一丁醚(3，6，9，12_四氧雜 十六醇)、三甘醇一丁醚(3，6，9-三氧雜十三醇)、二甘醇一丁醚(2-(2_ 丁氧基乙氧基)乙 醇)、丙二醇一丁醚、乙二醇一丁醚、丙二醇一甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)、丙二醇單甲醚乙 酸酯與乙酸的混合物等。除所述乙二醇醚外，還可采用例如粘性有機(jī)物作為增塑劑，所述粘 性有機(jī)物如聚乙二醇和丙三醇等。此外，只可向紡絲料液18加入上列有機(jī)物中的一種；然 而，也可以將上列兩種或多種的混合物加入紡絲料液18。其次，真空濃縮由上法所得的紡絲料液18，從而制得具有適合于紡絲加工的密度、 溫度和粘度的紡絲料液18。在此情形下，優(yōu)選將濃度為約20重量％的紡絲料液濃縮到約 30重量％到40重量％。此外，其粘度優(yōu)選為10泊到1500泊。進(jìn)而，由上法制得的紡絲料液18通過(guò)如圖8所示的紡絲設(shè)備20的噴嘴19排出到 空氣中，從而連續(xù)得到了截面形狀與噴嘴的金屬口型19a相似的母體纖維6A。更具體而言， 具有如右列第一行所示的橢圓截面的母體纖維6A，是采用具有如左列第一行所示的矩形截 面的金屬口型19a制得的。具有如圖9右列第二行所示的繭形截面的母體纖維6A，是采用 具有如左列第二行所示的實(shí)際為 鈴形截面的金屬口型19a制得的。具有如圖9右列第三行所示的中空截面形狀的母體纖維6A，是采用具有如左列第三行所示的實(shí)際為C形的金屬 口型19a制得的。此處，在圖9中表的右列第一行所示的橢圓形截面的情形下，其扁率(短軸與長(zhǎng)軸 之比)優(yōu)選為1 1. 1到1 1.3。扁率超過(guò)1 3的纖維會(huì)降低初始端面的厚度。然后，將從金屬口型19a紡出的母體纖維6A連續(xù)卷取并拉伸。在此情形下，優(yōu)選 采用例如干燥的壓力紡絲法。優(yōu)選地，當(dāng)母體纖維6A從金屬口型19a排出時(shí)，立即用干燥的熱空氣沿母體纖維 6A的排出方向吹掃。在此情形下，優(yōu)選用干燥的熱空氣吹掃，更優(yōu)選用常溫或高于常溫的熱 空氣吹掃。采用這種方法可以高效而迅速地干燥母體纖維6A。如圖8所示的紡絲裝置20，在噴嘴19中設(shè)置供干燥熱空氣流過(guò)的流道17。流道 17的一端具有干空氣的排出口，所述干空氣的排出口的開(kāi)口向下(與噴嘴19同方向)且其 位置緊鄰噴嘴19的金屬口型19a。流道17的另一端通過(guò)管道與氣源相接，所述氣源未示 出。于是，當(dāng)供應(yīng)經(jīng)過(guò)加熱和干燥的壓縮空氣時(shí)，干燥的熱空氣就沿母體纖維6A的排出方 向(換言之，即拉伸方向Al:圖8中向下的方向)排出。結(jié)果，當(dāng)母體纖維6A剛被排出就 立即被熱空氣干燥。干燥熱空氣的溫度優(yōu)選為30°C到100°C，風(fēng)速優(yōu)選為lm/s到50m/s。隨后，通過(guò)煅燒步驟使母體纖維6A燒結(jié)而形成陶瓷(結(jié)晶化)，從而使母體纖維 6A硬化而得到鋁硅纖維6。此處，增塑劑被這期間的熱完全燒凈了，在鋁硅纖維6中幾乎沒(méi) 有殘留。在所述煅燒步驟中，優(yōu)選煅燒的條件為，使富鋁紅柱石晶體在鋁硅纖維6中的含 量為10重量％或更低。例如，煅燒步驟中的煅燒溫度優(yōu)選在1000°C到1300°C的范圍內(nèi)。煅 燒溫度低于1000°c時(shí)，就不能使母體纖維6A完全干燥并燒結(jié)，從而使得難以確保提供優(yōu)異 的耐熱性，而且當(dāng)緊固密封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下，如 煅燒溫度高于1300°C，鋁硅纖維6中富鋁紅柱石易于結(jié)晶。因此，這樣就難以把富鋁紅柱石 晶體的含量降低到10重量％或更低，從而使得難以確保提供優(yōu)異的耐熱性，而且當(dāng)緊固密 封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。隨后，把由所述各步驟得到的長(zhǎng)的鋁硅纖維6切割成預(yù)定長(zhǎng)度，從而形成一定程 度的短纖維。其后，收集該短纖維，將其松解并壓片，或者將由短纖維分散于水中所形成的 短纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體。進(jìn)而，將該纖維聚集體 沖切成預(yù)定的形狀，從而形成緊固密封材料4。然后，如果需要的話，用有機(jī)粘合劑浸漬緊固密封材料4，然后沿厚度方向?qū)⑺?的緊固密封材料4壓縮并鑄型。此時(shí)的有機(jī)粘合劑除可以采用乳膠及丙烯酸橡膠和丁腈橡 膠等外，也可以采用聚乙烯醇和丙烯酸樹(shù)脂等。此外，將緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機(jī)膠帶13固定，所述 緊固密封材料4由把所述纖維聚集體沖切成預(yù)定的形狀而形成。而后，將其進(jìn)行壓嵌、封殼 或包緊步驟，從而完成所需的催化轉(zhuǎn)化裝置1。于是，根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式，可以獲得如下效果。根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式的緊固密封材料4由鋁硅纖維6組成，所述鋁硅纖 維6的截面不是圓形，而是其他變異形。與圓形截面的纖維相比，這類纖維具有更好的柔韌 性。換言之，由于鋁硅纖維6的截面不是圓形，所以其特征是，其沿特定方向的彎曲相對(duì)較為容易。該特征使得鋁硅纖維不易折斷，而且可使其長(zhǎng)時(shí)間保持排斥力。于是，當(dāng)緊固密封 材料4由這種鋁硅纖維6制得時(shí)，可以減少表面壓力隨時(shí)間降低的可能性。因此，可以得到 這樣一種催化轉(zhuǎn)化裝置1，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1對(duì)催化劑載體2具有優(yōu)異的緊固性能，而且 對(duì)廢氣具有優(yōu)異的密封性能。此外，當(dāng)采用具有橢圓形和繭形截面的纖維形成緊固密封材料4時(shí)，鋁硅纖維6容 易相互纏繞，從而使得鋁硅纖維6不易相互滑移和松散。因此，這可以減少表面壓力的降低。此外，與內(nèi)部沒(méi)有空隙的纖維相比，中空纖維的絕熱性較佳。因此，采用這種纖維 的緊固密封材料4可以減少?gòu)拇呋瘎┹d體2向金屬殼3釋放熱量，從而使催化反應(yīng)高效進(jìn) 行。此外，中空纖維可以通過(guò)纖維內(nèi)部的空隙吸收和削弱聲音和振動(dòng)。因此，采用這種纖維 的緊固密封材料4，可以獲得具有優(yōu)異的隔音和減振性能的催化轉(zhuǎn)化裝置1。根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式的制備方法，通過(guò)非圓形截面的噴嘴19的金屬口 型19a排出紡絲料液18。剛從金屬口型19a噴出時(shí)，母體纖維6A的截面形狀在一定程度上 反映了金屬口型19a的截面形狀。然而，排出后隨著時(shí)間的推移，在母體纖維6A所產(chǎn)生的 表面張力的作用下，其截面形狀會(huì)變圓(換言之，它產(chǎn)生了溶體膨脹效應(yīng))，母體纖維6A的 截面就會(huì)變成圓形。因此，在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中，在母體纖維6A被排出后，立 即用干燥熱空氣吹掃，從而通過(guò)除去母體纖維6A內(nèi)的水分而將母體纖維干燥固化。因此， 可以通過(guò)金屬口型19a來(lái)使母體纖維6A保持所需的截面形狀，從而相對(duì)容易地獲得具有非 圓形截面的鋁硅纖維6。換言之，需要采用該制備方法來(lái)獲得上緊固密封材料4。根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中的制備方法，干燥的熱空氣沿母體纖維6A的排 出方向吹掃，從而使母體纖維6A干燥固化，并同時(shí)進(jìn)行拉伸。此外，通過(guò)以這種方式進(jìn)行的 拉伸處理，可以相對(duì)容易地控制纖維的直徑和形狀。因此，這可容易而有效地制備所需的鋁 硅纖維6。根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中的制備方法，在紡絲料液18中預(yù)先加入水溶性 增塑劑，從而使紡絲料液18的彈性模量降低，并減少溶體膨脹效應(yīng)的發(fā)生。因此，穩(wěn)定了紡 絲料液18在紡絲加工中的排出行為。于是，甚至在用強(qiáng)力拉伸時(shí)纖維也不容易斷裂，而且 由于彈性形變，纖維的截面形狀也不容易呈圓形。此外，所述增塑劑為水溶性的，所以它可 均勻地分散于紡絲料液18中。于是，可以將溶體膨脹率實(shí)際上降低到一固定值，并由此相 對(duì)容易地得到所需的纖維直徑和截面形狀。因此，這可容易而有效地制備所需的鋁硅纖維 6。此外，本發(fā)明第三組可包括用于陶瓷纖維的紡絲設(shè)備，所述紡絲設(shè)備用來(lái)形成根 據(jù)本發(fā)明第三組的緊固密封材料的陶瓷纖維，也即，該陶瓷纖維用的紡絲設(shè)備包括噴嘴， 所述噴嘴具有非圓形截面的金屬口型；供應(yīng)干燥熱空氣的流道，所述流道具有臨近所述金 屬口型的熱空氣排出口，所述流道的布置可以使干燥熱空氣沿陶瓷母體纖維的排出方向通 過(guò)所述干燥熱空氣排出口排出。此外，在根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了把根據(jù)本發(fā)明第三組的緊 固密封材料4應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化裝置1的情形，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1是汽車凈化裝置中所用 催化轉(zhuǎn)化裝置；然而，根據(jù)本發(fā)明第三組的緊固密封材料4當(dāng)然也可應(yīng)用于除汽車凈化裝 置所用的催化轉(zhuǎn)化裝置1之外的其他裝置，例如柴油機(jī)細(xì)顆粒過(guò)濾器(DPF)、用作燃料電池改性器的催化轉(zhuǎn)化裝置等。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式。參見(jiàn)圖1到3，根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式，下面將對(duì)用于汽車廢氣凈化裝置的 催化轉(zhuǎn)化裝置作詳細(xì)描述。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際上與根據(jù)本 發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置相同，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1由催化劑載體2、包覆在所述催化劑 載體2外周的金屬殼3和置于部件2和3之間的空隙中的緊固密封材料4組成。此處，關(guān)于催化劑載體2和金屬殼3，可以采用與根據(jù)本發(fā)明第一組所描述的催化 轉(zhuǎn)化裝置中的2和3相同的部件；因此，在此略去其描述。此外，關(guān)于催化劑載體2，除模鑄成為該實(shí)施方式中所示的蜂窩式堇青石載體外， 還可采用例如蜂窩式多孔燒結(jié)體，所述多孔燒結(jié)體例如碳化硅或氮化硅等的多孔燒結(jié)體。此外，如圖4所示的催化劑載體20所示，可以采用無(wú)密封件的催化劑載體。如圖1所示，緊固密封材料4為長(zhǎng)的氈狀部件，在其一端具有凸起結(jié)合部11，在其 另一端具有凹陷結(jié)合部12。如圖2所示，包覆在催化劑載體2時(shí)，凸起結(jié)合部11剛好與凹 陷結(jié)合部12咬合。根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式，緊固密封材料4由聚集成氈狀(即纖維聚集體) 的陶瓷纖維組成，所述陶瓷纖維是所述緊固密封材料4的主要成分。在根據(jù)本發(fā)明第四組 的實(shí)施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。此時(shí)，優(yōu)選使用富鋁紅柱石晶體的含量 在0重量％或以上到10重量％或以下的范圍內(nèi)的鋁硅纖維6。具有這種化學(xué)組成的纖維的 無(wú)定形成分少，從而提供優(yōu)異的耐熱性，并在施加壓縮載荷時(shí)具有高的排斥力。因此，即使 該纖維被置于空隙中經(jīng)受高溫，其表面壓力也不易降低。鋁硅纖維6中氧化鋁含量的允許范圍是，其下限為50重量％，其上限為100重 量％，二氧化硅含量的允許范圍是，其下限為0重量％，其上限為50重量％。此處，氧化鋁的 含量下限優(yōu)選為68重量％，上限優(yōu)選為83重量％，二氧化硅的含量下限優(yōu)選為32重量％， 上限優(yōu)選為17重量％ ；更具體而言，含量更優(yōu)選為Al2O3 SiO2 = 72 28。如果氧化鋁低于68重量％，或二氧化硅高于32重量％，會(huì)難以充分地提高耐熱 性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排斥力。如果氧化鋁高于83重量％，或二氧化 硅低于17重量％，也將難以充分地提高耐熱性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排 斥力。鋁硅纖維6的平均直徑的下限為5 μ m,其上限為15 μ m,纖維直徑的離差優(yōu)選在 士 3μπ 之內(nèi)。此外，纖維的平均直徑更優(yōu)選下限為7 μ m，其上限為12μπ ，纖維直徑的離差 更優(yōu)選在士2 μ m之內(nèi)。纖維的平均直徑低于5 μ m就會(huì)降低纖維的強(qiáng)度，從而難以提供足夠的表面壓力， 而且會(huì)產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問(wèn)題。如果纖維的平均直徑大于15 μ m，當(dāng)用這種纖維 形成氈狀的纖維聚集體時(shí)，它的耐風(fēng)蝕性就會(huì)降低，從而損害了密封性能。除這些不利影響 外，其斷裂強(qiáng)度也可能降低。據(jù)信這是由于纖維的表面積的增加而導(dǎo)致了小的劃痕的增加， 從而產(chǎn)生了該不利影響。此外，當(dāng)纖維直徑的離差超過(guò)士3 μ m時(shí)，纖維的聚集就不均一，結(jié) 果會(huì)使單位重量隨部位的不同而變化的程度增加。鋁硅纖維6的平均長(zhǎng)度的下限優(yōu)選為5mm，其上限優(yōu)選為20mm，纖維長(zhǎng)度的離差優(yōu)選限制在士4mm之內(nèi)。纖維的平均長(zhǎng)度的下限更優(yōu)選為8mm，其上限更優(yōu)選為13mm，纖維長(zhǎng) 度的離差更優(yōu)選限制在士2mm之內(nèi)。當(dāng)纖維的平均長(zhǎng)度低于5mm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生纖維容易被呼吸器官吸入的問(wèn)題。而且，實(shí) 際上這種纖維已經(jīng)不再具有纖維的特性，當(dāng)用這種纖維形成氈狀的聚集體時(shí)，纖維不能很 好地相互纏結(jié)，從而難以獲得足夠的表面壓力。當(dāng)纖維的平均長(zhǎng)度超過(guò)20mm時(shí)，會(huì)使纖維 彼此過(guò)度纏結(jié)，從而在用這種纖維形成氈狀的聚集體時(shí)，纖維的聚集就會(huì)不均勻。換言之， 聚集體的單位重量隨部位的變化就會(huì)較大，從而不利于降低表面壓力值的離差。此外，當(dāng)纖 維長(zhǎng)度的離差超過(guò)約士4mm時(shí)，纖維的聚集就會(huì)不均一，導(dǎo)致單位重量隨部位的變化就會(huì) 較大。緊固密封材料4中渣球的含量?jī)?yōu)選為3重量％或更低，更優(yōu)選0重量％，也即，根 本不含渣球。含有渣球時(shí)，單位重量隨部位的變化就較大，從而不利于減少表面壓力值的離差。此外，每根鋁硅纖維6的拉伸強(qiáng)度優(yōu)選0. IGPa或更高，更優(yōu)選0. 5GPa或更高。除 正圓形外，各種鋁硅纖維6的截面形狀可為其他變異形(例如，橢圓形、長(zhǎng)圓形或?qū)嶋H上為 三角形)。根據(jù)本發(fā)明第四組的催化轉(zhuǎn)化裝置，關(guān)于緊固密封材料4在安裝前的厚度、緊固 密封材料4在安裝后的松密度(GBD)和緊固密封材料4在安裝狀態(tài)下的初始表面壓力，優(yōu) 選地，它們與本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置所描述的相同；因此，在此略去其描述。此處，如果需要，可以對(duì)該緊固密封材料4進(jìn)行針刺處理和樹(shù)脂浸漬處理等。通過(guò) 采用這些處理，可以在厚度方向上壓縮緊固密封材料4，從而使其沿厚度方向變薄。下面將按順序描述根據(jù)本發(fā)明第四組的催化轉(zhuǎn)化裝置1的制備方法。首先，混合鋁鹽的水溶液、二氧化硅溶膠和有機(jī)聚合物以便形成紡絲料液。換言 之，通過(guò)無(wú)機(jī)鹽法制得了紡絲料液。鋁鹽的水溶液既作為氧化鋁源，又作為可能夠增加紡絲 料液的粘度的組分。水溶性溶液優(yōu)選堿式鋁鹽的水溶液。二氧化硅溶膠既作為二氧化硅源，又作為可 使纖維具有高強(qiáng)度的成分。有機(jī)聚合物可賦予紡絲料液拉絲性能?？梢韵蚣徑z料液中加入消泡劑等。此處，通過(guò)改變鋁鹽與二氧化硅溶膠的比例，可 以在一定程度上控制鋁硅纖維6的化學(xué)組成。此外，紡絲料液的組成并不局限于本文所舉的例子，可以根據(jù)需要來(lái)改變紡絲料 液的組成，只要不顯著降低纖維的紡絲性能和物理性能即可。其次，真空濃縮所得的紡絲料液，制得具有適合于紡絲加工的濃度、溫度和粘度的 紡絲料液。在此情形下，優(yōu)選將濃度約為20重量％的紡絲料液濃縮到約30重量％到40重 量％。此外，其粘度優(yōu)選為10泊到2000泊。進(jìn)而，由上法制得的紡絲料液通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴排出到空氣中，從而連續(xù)得到 了截面形狀與噴嘴的金屬口型相似的母體纖維。經(jīng)過(guò)紡絲加工的母體纖維在連續(xù)卷取的同 時(shí)被拉伸。在此情形下，優(yōu)選采用例如干燥的壓力紡絲法。順便提一下，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定噴嘴排出口的截面形狀和尺寸，以及通過(guò)將排出、拉 伸和卷取條件設(shè)為定值，這樣就可把纖維直徑控制在窄的范圍之內(nèi)。這種方法可以減少纖 維直徑的離差。
接著，把由所述方法得到的母體長(zhǎng)纖維切割成約0. 5mm到IOmm的長(zhǎng)度，從而形成 短纖維。這種短纖維紡絲方法的優(yōu)點(diǎn)是，它可通過(guò)控制纖維長(zhǎng)度在窄的范圍，從而減小纖維 長(zhǎng)度的離差，而且可以初步避免渣球的產(chǎn)生。換言之，所得的短纖維的長(zhǎng)度基本上依賴于切 割設(shè)備的機(jī)械精度，所述切割設(shè)備的離差范圍很小。此外，用來(lái)切割長(zhǎng)纖維的切割設(shè)備可以采用例如閘刀或其他機(jī)械切割設(shè)備。隨后，將該短纖維集中、松解并壓片，或者將由短纖維分散于水中而形成的纖維分 散液注入模具中，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體。其次，通過(guò)煅燒步驟燒結(jié)所述氈狀的纖維聚集體，使其形成陶瓷(結(jié)晶化)，于是 母體纖維硬化而得到鋁硅纖維6。在所述煅燒步驟中，煅燒的條件優(yōu)選為，使在所得的鋁硅纖維6中，富鋁紅柱石晶 體含量為10重量％或以下。例如，煅燒步驟中的煅燒溫度優(yōu)選在1000°C到1300°C的范圍 內(nèi)。煅燒溫度低于1000°c時(shí)，就不能使母體纖維完全干燥并燒結(jié)，從而使得難以確保提供優(yōu) 異的耐熱性，而且當(dāng)緊固密封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下， 如煅燒溫度高于1300°C，鋁硅纖維6中富鋁紅柱石易于結(jié)晶。因此，這樣就難以把富鋁紅柱 石晶體的含量降低到10重量％或更低，從而使得難以確保提供優(yōu)異的耐熱性，而且當(dāng)緊固 密封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。此處，可以不采用所述方法，即母體長(zhǎng)纖維被切割成短纖維后再進(jìn)行煅燒，而是在 把長(zhǎng)纖維切割成短纖維之前預(yù)先進(jìn)行煅燒。其次，將該纖維聚集體沖切成預(yù)定的形狀，從而形成緊固密封材料4。然后，如果需 要的話，用有機(jī)粘合劑浸漬緊固密封材料4，然后沿厚度方向?qū)⑺玫木o固密封材料4壓縮 并鑄型。此時(shí)的有機(jī)粘合劑除可以采用乳膠及丙烯酸橡膠和丁腈橡膠等外，也可以采用聚 乙烯醇和丙烯酸樹(shù)脂等。此外，將緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機(jī)膠帶13固定。而 后，將其進(jìn)行壓嵌、封殼或包緊步驟，從而完成所需的催化轉(zhuǎn)化裝置1。于是，根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式，可以獲得如下效果。在根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中，緊固密封材料4中的鋁硅纖維6的纖維直徑 的離差減小到了 士 3μπι之內(nèi)，同時(shí)纖維長(zhǎng)度的離差減小到了 士 4mm之內(nèi)，渣球的含量為3 重量％或更低。因此，通過(guò)這些協(xié)同作用，可以顯著減少單位重量隨部位的變化，并由此而 有效地減少表面壓力值的離差。于是，這樣可獲得質(zhì)量穩(wěn)定的緊固密封材料4。根據(jù)本發(fā)明第四組的緊固密封材料4不但減少了表面壓力的離差，而且可以提高 表面壓力的值；因此，可減少制備緊固密封材料4的片材所需的鋁硅纖維6的量并因此可降 低緊固密封材料4的制備成本。根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中的制備方法，由于紡絲工序采用了無(wú)機(jī)鹽法，從 而可以把纖維直徑控制在窄的范圍內(nèi)，并因此這可以降低纖維直徑的離差。此外，該方法把 長(zhǎng)纖維切割成了短纖維；因此，與由吹塑工藝獲得的纖維不同，該方法可以把纖維長(zhǎng)度控制 在窄的范圍內(nèi)。于是，這可降低纖維長(zhǎng)度的離差。除了這些作用外，還可以避免產(chǎn)生渣球。 因此，該制備方法可以確保容易地獲得所述緊固密封材料4。如上文所清楚地闡述的，根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中的制備方法，可以提供 獲得所述緊固密封材料4所需的方法。
根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中的制備方法可包括煅燒所得陶瓷的短纖維的方 法，該方法是第四組的發(fā)明之一；也即，陶瓷短纖維的制備方法，所述陶瓷短纖維的制備方 法包括紡絲工序，在該工序中，含有鋁鹽水溶液、二氧化硅溶膠和有機(jī)聚合物的紡絲料液 被連續(xù)地從噴嘴中排出，從而得到母體長(zhǎng)纖維；切割工序，該工序?qū)⑺鲩L(zhǎng)的纖維切割成預(yù) 定的長(zhǎng)度從而得到短纖維；和煅燒步驟，該步驟加熱并燒結(jié)所述短纖維。該方法與陶瓷短纖 維的制備方法相關(guān)，所述陶瓷短纖維的制備方法可減小纖維的長(zhǎng)度和直徑的離差。此外，在根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了把根據(jù)本發(fā)明第四組的緊 固密封材料4應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化裝置1的情形，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1是汽車凈化裝置中所用 的催化轉(zhuǎn)化裝置；然而，根據(jù)本發(fā)明第四組的緊固密封材料4當(dāng)然也可應(yīng)用于除汽車凈化 裝置所用的催化轉(zhuǎn)化裝置1之外的其他裝置，例如柴油機(jī)細(xì)顆粒過(guò)濾器(DPF)、用作燃料電 池改性器的催化轉(zhuǎn)化裝置等。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式。[第一個(gè)實(shí)施方式]參見(jiàn)圖1到3以及圖12，下面將詳細(xì)闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn) 化裝置，所述催化轉(zhuǎn)化裝置用于汽車廢氣凈化裝置。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際上與根據(jù)本發(fā) 明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置相同，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1由催化劑載體2、包覆在該催化劑載體 2外周的金屬殼3和置于所述部件2和3的空隙之間的緊固密封材料4組成。此處，關(guān)于催化劑載體2和金屬殼3，可以采用與根據(jù)本發(fā)明第一組的所描述的催 化劑裝化裝置中的2和3相同的部件；因此，在此略去其描述。此外，關(guān)于催化劑載體2，除模鑄成為該實(shí)施方式中所示的蜂窩式堇青石載體外， 還可采用例如蜂窩式多孔燒結(jié)體，所述多孔燒結(jié)體例如碳化硅或氮化硅等的多孔燒結(jié)體。此外，如圖4所示的催化劑載體20所示，可以采用無(wú)密封件的催化劑載體。如圖1所示，緊固密封材料4為長(zhǎng)的氈狀的部件，在其一端具有凸起結(jié)合部11，在 其另一端具有凹陷結(jié)合部12。如圖2所示，包覆在催化劑載體2上時(shí)，凸起結(jié)合部11剛好 與凹陷結(jié)合部12咬合。根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式，緊固密封材料4由聚集成氈狀(即纖維聚集體) 的陶瓷纖維組成，所述陶瓷纖維是所述緊固密封材料4的主要成分。在根據(jù)本發(fā)明第五組 的實(shí)施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。此時(shí)，優(yōu)先使用富鋁紅柱石晶體的含量 在0重量％或以上到10重量％或以下的范圍內(nèi)的鋁硅纖維6。具有這種化學(xué)組成的纖維 由于無(wú)定形成分少，從而可以提供優(yōu)異的耐熱性，并在施加壓縮載荷時(shí)具有高的排斥力。因 此，即使該纖維被置于空隙中經(jīng)受高溫，其表面壓力也不易降低。鋁硅纖維6的化學(xué)組成優(yōu)選為氧化鋁在68重量％到83重量％的范圍內(nèi)，二氧化 硅在32重量％到17重量％的范圍內(nèi)，具體而言，更優(yōu)選Al2O3 SiO2 = 72 28。如果氧化鋁低于68重量％，或二氧化硅高于32重量％，會(huì)難以充分地提高耐熱 性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排斥力。如果氧化鋁高于83重量％，或二氧化 硅低于17重量％，也將難以充分地提高耐熱性，以及難以在受到壓縮載荷時(shí)產(chǎn)生足夠的排 斥力。參見(jiàn)示意圖12，當(dāng)該緊固密封材料4由鋁硅纖維6組成時(shí)，所述纖維通過(guò)陶瓷粘合劑7部分粘合。于是，這可提供這樣一種結(jié)構(gòu)，即，在陶瓷纖維的搭接部位形成交聯(lián)的橋。 換言之，緊固密封材料4由具有支鏈結(jié)構(gòu)的鋁硅纖維6組成。此處，在緊固密封材料4的內(nèi)部有空隙。此外，替代所舉例的鋁硅纖維6，例如也可以使用其它如結(jié)晶的氧化鋁纖維和氧化 硅纖維等形成緊固密封材料4。所述陶粘合劑7優(yōu)選含有構(gòu)成陶瓷纖維的物質(zhì)。上述陶瓷粘合劑7的特點(diǎn)是與纖 維具有高的親合性，并使結(jié)構(gòu)部位具有高的強(qiáng)度。因此，可以確保表面壓力不隨時(shí)間降低。 因此在本發(fā)明第五組的實(shí)施方式中，采用主要由氧化鋁構(gòu)成的陶瓷粘合劑。此外，陶瓷粘合劑7可選用不構(gòu)成陶瓷纖維的物質(zhì)。例如，當(dāng)選擇了鋁硅纖維6時(shí)， 可以采用由氧化鋯、氧化鈦、氧化釔、二氧化鈰、氧化鈣或氧化鎂等構(gòu)成的陶瓷粘合劑7。陶瓷粘合劑7的用量的下限優(yōu)選為1重量％，其上限優(yōu)選為8重量％，而其下限更 優(yōu)選3重量％，其上限更優(yōu)選7重量％。當(dāng)所述用量低于1重量％時(shí)，纖維之間的粘合強(qiáng)度不高。相比之下，當(dāng)所述用量超 過(guò)8重量％時(shí)，盡管粘合強(qiáng)度不存在問(wèn)題，但緊固密封材料4內(nèi)部的空隙被填充了，從而不 能為緊固密封材料4提供所需的物理性能，也即彈性和絕熱性。關(guān)于鋁硅纖維6的平均直徑和平均長(zhǎng)度，這些參數(shù)優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明第一組的催 化轉(zhuǎn)化裝置中所描述的相同；因此，在此略去其描述。此外，鋁硅纖維6的每根纖維的拉伸強(qiáng)度(相對(duì)強(qiáng)度)優(yōu)選為0. IGPa或更高，更 優(yōu)選0.5GPa或更高。除圖12所示的正圓形外，鋁硅纖維6的截面形狀可以是其他變異形 (例如橢圓形、長(zhǎng)圓形和基本上為三角的形狀)。在根據(jù)本發(fā)明第五組的催化轉(zhuǎn)化裝置中，緊固密封材料4在安裝前的厚度、緊固 密封材料4在安裝后的松密度(GBD)和緊固密封材料4在安裝狀態(tài)下的初始表面壓力，它 們與本發(fā)明第一組的催化轉(zhuǎn)化裝置所描述的相同；因此，在此略去其描述。此處，如果需要，可以對(duì)該緊固密封材料4進(jìn)行針刺處理和樹(shù)脂浸漬處理等。通過(guò) 采用這些處理，可以在厚度方向上壓縮緊固密封材料4，從而使其沿厚度方向變薄。下面將按順序描述根據(jù)本發(fā)明第五組的催化轉(zhuǎn)化裝置1的制備方法。首先，按照與根據(jù)本發(fā)明第四組的催化轉(zhuǎn)化裝置的制備方法中所描述的方法相同 的方法制備紡絲料液，從而制得母體纖維的長(zhǎng)纖維。然后，通過(guò)進(jìn)行第一煅燒步驟使母體纖維硬化，從而使母體纖維形成陶瓷(結(jié)晶 化)；于是，得到了鋁硅纖維6。在所述煅燒步驟中，優(yōu)選煅燒的條件為，使富鋁紅柱石晶體在鋁硅纖維6中的含 量為10重量％或更低。例如，煅燒步驟中的煅燒溫度優(yōu)選在1000°C到1300°C的范圍內(nèi)。煅 燒溫度低于1000°c時(shí)，就不能使母體纖維6A完全干燥并燒結(jié)，從而使得難以確保提供優(yōu)異 的耐熱性，而且當(dāng)緊固密封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下，如 煅燒溫度高于1300°C，鋁硅纖維6中富鋁紅柱石易于結(jié)晶。因此，這樣就難以把富鋁紅柱石 晶體的含量降低到10重量％或更低，從而使得難以確保提供優(yōu)異的耐熱性，而且當(dāng)緊固密 封材料4承受壓縮載荷時(shí)，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。其次，采用例如閘刀切割長(zhǎng)纖維，將長(zhǎng)的鋁硅纖維6切割成預(yù)定的長(zhǎng)度，從而得到 一定長(zhǎng)度的短纖維。然后，將所述短纖維收集、松解和壓片，或者將由短纖維分散于水中而形成的纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體。然后，將該纖維聚 集體沖切成預(yù)定的形狀，以便得到緊固密封材料4。所述模鑄工序之后，進(jìn)行粘合工序，以便使所述構(gòu)成纖維聚集體的短纖維通過(guò)陶 瓷粘合劑相互粘合。更具體而言，進(jìn)行如下處理。首先，制備陶瓷粘合劑7的原料溶液，然后將其施用到構(gòu)成纖維聚集體的短纖維 之間。換言之，在粘合工序的第一步，進(jìn)行液態(tài)物質(zhì)的施用處理，在該處理過(guò)程中，將液態(tài)物 質(zhì)施用到構(gòu)成纖維聚集體的短纖維之間，以便使其后將形成陶瓷粘合劑7的液態(tài)物質(zhì)粘附 到構(gòu)成所述聚集體的母體纖維的搭接部位。在此情形下，所述原料溶液優(yōu)選采用例如水溶 性溶液，所述水溶性金屬溶液有例如氯化鋁。此處，可以采用非氯化物的鋁鹽水溶液，也即， 含有鋁離子的非氯化鋁水溶液。此外，可以選擇含有除鋁離子之外的金屬陽(yáng)離子的水溶液， 例如氯化鋯水溶液、氯化鈦水溶液和氯化鉻水溶液等。此處，作為氯化鋁的堿性水溶液的替代物，粘合工序中通常采用鋁硅纖維的紡絲 料液。在這種情況下可以制備由構(gòu)成纖維的物質(zhì)制成的陶瓷粘合劑。所述水溶性金屬溶液優(yōu)選具有低的粘度，更具體而言，約為0. 1厘泊到10厘泊。低 粘度的水溶性金屬溶液易于在其上產(chǎn)生表面張力，這使得可以在短纖維相互搭接的部位提 供較好的粘合性能。此外，當(dāng)粘度過(guò)高時(shí)，將難以確保溶液均勻地進(jìn)入纖維聚集體的內(nèi)部。纖維聚集體中水溶性金屬溶液的加入量的下限1重量％，其上限為10重量％，更 優(yōu)選地，其下限為2重量％，其上限約為8重量％。加入量少于1重量％會(huì)導(dǎo)致附著到纖 維搭接部位的溶液量不足，有時(shí)不能使纖維相互牢固地粘合。相比之下，加入量大于10重 量％會(huì)導(dǎo)致緊固密封材料4內(nèi)部的空隙被過(guò)量的溶液填充，有時(shí)會(huì)削弱緊固密封材料4所 應(yīng)具備的機(jī)械性能。給纖維聚集體施用原料溶液的方法包括，例如將纖維聚集體浸入溶液中，以便使 該溶液浸漬進(jìn)入纖維聚集體的方法；采用噴霧手段將霧狀的溶液噴入纖維聚集體內(nèi)部的方 法；蘸取溶液而使溶液進(jìn)入纖維聚集體的方法等。在所述方法中，優(yōu)選浸漬法。浸漬法可以 原料溶液確保均勻地進(jìn)入纖維聚集體的內(nèi)部。浸漬處理之后，優(yōu)選加熱并干燥該纖維聚集體。加熱和干燥處理可以在一定程度 上除去原料溶液中的水分，從而可以穩(wěn)定地進(jìn)行下一步的煅燒處理。其次，再次高溫煅燒所述干燥的纖維聚集體，粘附在短纖維搭接部位的原料溶液 中的金屬組分被燒結(jié)，從而形成了陶瓷；于是，陶瓷粘合劑7在相應(yīng)部位形成了交聯(lián)的橋， 從而使短纖維相互粘合起來(lái)。然后，如果需要的話，給緊固密封材料4浸漬有機(jī)粘合劑，然后沿厚度方向?qū)⑺?的緊固密封材料4壓縮并鑄型。此時(shí)的有機(jī)粘合劑除可以采用乳膠等如丙烯酸橡膠和丁腈 橡膠等外，也可以采用聚乙烯醇和丙烯酸樹(shù)脂等。然后，將所述纖維聚集體沖切成為預(yù)定的形狀，從而得到緊固密封材料4。將所述 緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機(jī)膠帶13固定。而后，將其進(jìn)行壓嵌、 封殼或包緊步驟，從而完成所需的催化轉(zhuǎn)化裝置1。因此，根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式，可以獲得如下效果。根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式，緊固密封材料4可以提供一種結(jié)構(gòu)，即，通 過(guò)采用陶瓷粘合劑7，在陶瓷纖維的搭接部位形成交聯(lián)的橋，從而使各纖維不易滑動(dòng)和松
因此，即使在緊固密封材料長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受外來(lái)壓力時(shí)，其表面壓力也不易降低。此 外，在本發(fā)明的緊固密封材料4中，由于纖維彼此部分粘合，從而緊固密封材料的內(nèi)部空隙 沒(méi)有被完全填充。因此，保持緊了固密封材料4所要求的內(nèi)在的物理特性(彈性、絕熱性 等)。此外，作為交聯(lián)橋的陶瓷粘合劑7具有優(yōu)異的耐熱性。所以，即使該緊固密封材料4 在使用中經(jīng)受約1000°C的高溫，其粘合部位的強(qiáng)度也不易降低，該優(yōu)點(diǎn)還可防止表面壓力 降低。根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式，選擇了鋁硅纖維6，還選擇了主要含有氧化 鋁的陶瓷粘合劑7。換言之，陶瓷粘合劑7含有構(gòu)成鋁硅纖維6的物質(zhì)。因此，該粘合劑與 相應(yīng)的纖維具有良好的親合性，于是它提高了粘合部位的強(qiáng)度。因此，這種粘合作用可以確 保防止表面壓力隨時(shí)間而降低。此外，具有優(yōu)異的耐熱性能的鋁硅纖維6的采用可以減少 高溫下表面壓力隨時(shí)間而降低的程度。根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式，陶瓷粘合劑7的用量在所述優(yōu)選的范圍之 內(nèi)。因此，這可提供高的粘合強(qiáng)度，同時(shí)可以使緊固密封材料4保持所需的特性。根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式，在緊固密封材料4的制備中，母體纖維的 煅燒步驟和粘合工序分別進(jìn)行。更具體而言，粘合工序在煅燒步驟之后進(jìn)行。因此，與所述 兩個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行的情形相比，這可確保獲得形狀較好的鋁硅纖維6，從而可以確保所述具 有所需形狀的鋁硅纖維6彼此粘合。因此，這可確保容易地制得表面壓力不易隨時(shí)間而降 低的緊固密封材料4。[第二個(gè)實(shí)施方式]下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式。此處，將主要闡述與根據(jù)本發(fā) 明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式的不同之處，相同的部分將用相同的參考數(shù)字指出，而省略了 相應(yīng)的敘述。在此情形下，按照下述順序制備具有所述結(jié)構(gòu)的緊固密封材料4。首先，采用鋁硅 纖維的紡絲料液作為原料，按照與根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式相同的方法進(jìn)行紡 絲工序，以便獲得母體纖維的長(zhǎng)纖維。其次，進(jìn)行切割工序，采用閘刀切割長(zhǎng)纖維，從而得到 一定長(zhǎng)度的短纖維。然后，進(jìn)行模鑄工序，方法是收集、松解和壓片所述短纖維；或者將由短 纖維分散于水中而形成的纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體。 其次，進(jìn)行液態(tài)物質(zhì)施用工序，方法是使在后來(lái)將形成陶瓷粘合劑7的液態(tài)物質(zhì)粘附到組 成纖維聚集體的母體纖維的搭接部位。其次，在燒結(jié)步驟中，加熱纖維聚集體，從而同時(shí)燒 結(jié)母體纖維和液態(tài)物質(zhì)。最后，對(duì)纖維聚集體進(jìn)行沖切等處理，以便得到緊固的密封材料4。換言之，在根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)物質(zhì)的施用工序是在煅 燒步驟之后(在纖維已經(jīng)形成了陶瓷之后)進(jìn)行，與之不同的是，在根據(jù)本發(fā)明第五組的 第二個(gè)實(shí)施方式中，液態(tài)物質(zhì)的涂敷工序是在煅燒步驟之前(在母體纖維未被燒結(jié)的狀態(tài) 下)進(jìn)行，該工序與所述第一實(shí)施方式有很大的不同。下面列出的兩個(gè)方法是關(guān)于液態(tài)物質(zhì)施用工序的具體實(shí)施例。在第一個(gè)方法中，將由鋁硅纖維6的母體纖維制得的纖維聚集體置于高濕環(huán)境 下，從而使液態(tài)物質(zhì)進(jìn)入其中。在此情形下，可以確保高濕環(huán)境下存在的水蒸汽進(jìn)入該纖維 聚集體內(nèi)部，而后凝結(jié)成為水分。此外，使水分通過(guò)表面張力的作用確保選擇性地粘附到纖維的搭接部位。此處，鋁硅纖維6的母體纖維是水溶性的。因此，吸附的水分會(huì)使母體纖維 的搭接部位發(fā)生一定程度的溶解。由于因溶解而產(chǎn)生的液態(tài)物質(zhì)實(shí)際上與鋁硅纖維6的組 成相同，所以事實(shí)上該液態(tài)物質(zhì)會(huì)在后來(lái)形成陶瓷粘合劑7。因此，當(dāng)在1000°C到1300°C的 溫度范圍內(nèi)進(jìn)行煅燒步驟時(shí)，母體纖維和液態(tài)物質(zhì)同時(shí)被燒結(jié)為陶瓷，結(jié)果是由陶瓷粘合 劑7在鋁硅纖維6之間形成了交聯(lián)橋。此處，在該方法中，需要控制一定的條件(例如，水 蒸汽的量、處理溫度和處理時(shí)間等)，以避免產(chǎn)生母體纖維過(guò)度溶解。因此，當(dāng)把水分通過(guò)霧 化等步驟直接提供給母體纖維時(shí)，有必要考慮過(guò)度溶解的問(wèn)題。第二種方法的特點(diǎn)是，把非水性液態(tài)物質(zhì)噴霧到纖維聚集體上，從而把相應(yīng)的物 質(zhì)提供給該纖維聚集體，所述非水性液態(tài)物質(zhì)含有與鋁硅纖維6的成分相同的無(wú)機(jī)成分， 所述纖維聚集體由鋁硅纖維6的母體纖維組成。在此情形下，使非水性液態(tài)物質(zhì)確保進(jìn)入 纖維聚集體的內(nèi)部，并通過(guò)表面張力作用粘附在纖維的搭接部位。關(guān)于非水性液態(tài)物質(zhì)，在 此列舉了例如市售的非水性硅油等。由于硅油中含有硅(Si)，而硅是鋁硅纖維6中所含的 無(wú)機(jī)元素，所以事實(shí)上它可在后來(lái)形成陶瓷粘合劑7。因此，在1000°C到1300°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行煅燒步驟時(shí)，母體纖維和非水性液態(tài) 物質(zhì)被同時(shí)燒結(jié)為陶瓷，結(jié)果是由陶瓷粘合劑7在鋁硅纖維6之間形成了交聯(lián)橋。在此情 形下，陶瓷粘合劑7是硅的氧化物(二氧化硅Si02)。此處，除了非水性的硅油外，還可采 用例如某種材料，所述材料由例如TEOS(硅酸乙酯)溶于油而形成。根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式，可以獲得如下效果。在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法中，母體纖維煅燒步驟和粘合 工序同時(shí)進(jìn)行；而在根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式的制備方法中，煅燒步驟和粘合 工序分別進(jìn)行，相比之下，第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法可以減少加熱步驟。因此，這可減少 熱能的使用，于是節(jié)約了制造成本。因此，這可以低成本有效地制備緊固密封材料4，所述緊 固密封材料4的表面壓力不易隨時(shí)間而減低。當(dāng)采用第一種方法時(shí)，使在后來(lái)形成陶瓷粘合劑7的液態(tài)物質(zhì)確保附著到搭接部 位。此外，所述液態(tài)物質(zhì)是纖維溶解產(chǎn)生的物質(zhì)，其基本上具有與鋁硅纖維6相同的組成。因此，所述液態(tài)物質(zhì)對(duì)母體纖維具有高的親合力，這可確保使纖維的粘合具有高 的強(qiáng)度。因此，這可確保表面壓力不隨時(shí)間而降低。采用該第二個(gè)方法還使在隨后形成陶瓷粘合劑7的液態(tài)物質(zhì)確保粘附到纖維相 互搭接的部位。此外，在此情形下，采用了非水性的液態(tài)物質(zhì)。因此，即使當(dāng)該液態(tài)物質(zhì)粘 附到水溶性的鋁硅纖維6的母體纖維上時(shí)，母體纖維也不會(huì)被溶解。因此，不必?fù)?dān)心鋁硅纖 維6因其母體纖維的過(guò)度溶解而降低強(qiáng)度，也不必小心地設(shè)定條件以防止過(guò)渡溶解。因此， 這可以相對(duì)容易地制備緊固密封材料4。此外，由于所述液態(tài)物質(zhì)含有鋁硅纖維6中所含的 無(wú)機(jī)元素，所以它與母體纖維具有高的親合力，從而確保纖維之間的粘合具有高的強(qiáng)度。于 是，這可以確保防止表面壓力隨時(shí)間而下降。在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法中，在紡絲工序和模壓工序之 間進(jìn)行切割工序，使母體長(zhǎng)纖維被機(jī)械切割為預(yù)定長(zhǎng)度的短纖維從而獲得短纖維。換言之， 根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法不同于根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施 方式的制備方法，在所述后一制備方法中，在煅燒步驟之后進(jìn)行切割工序，而在所述前一制 備方法中，在煅燒步驟之后進(jìn)行切割工序。
在采用根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式的制備方法時(shí)，在煅燒步驟之前進(jìn)行 切割工序，這時(shí)鋁硅纖維6會(huì)由于切割時(shí)的沖擊而在切割部位產(chǎn)生裂紋和碎片。這是由于， 當(dāng)母體纖維被燒結(jié)為陶瓷時(shí)，通常會(huì)變硬，而同時(shí)它們也變脆了。于是，鋁硅纖維6就會(huì)形 成不規(guī)則的端面形狀，而且纖維的機(jī)械強(qiáng)度也降低了。相比之下，由于母體纖維相對(duì)較軟，當(dāng)其在切割時(shí)受到機(jī)械沖擊時(shí)，它們不易在切 割部位發(fā)生破裂等現(xiàn)象。因此，由燒結(jié)所述母體纖維而得到的鋁硅纖維6具有規(guī)則的端面 形狀，而且具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。因此，根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式，可以提高初 始表面壓力。據(jù)信，防止了破裂等的發(fā)生，也會(huì)在一定程度上防止表面壓力隨時(shí)間而降低。此外，在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法中，由于被切割的物體 是不太硬的母體纖維，所以作為機(jī)械切割設(shè)備的閘刀的刀片就不易磨損。因此，這就不必頻 繁更換破損刀片，并因此而防止了制備成本的增加。此外，由于刀片的硬度無(wú)須很大，采用 普通刀片即可，所以，這可避免增加設(shè)備成本。此外，當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式中的第二種方法時(shí)，可以采用 例如蘸取方法，所述蘸取方法能夠代替涂敷非水性液態(tài)物質(zhì)的霧化方法。當(dāng)然，可以將非水 性液態(tài)物質(zhì)蒸發(fā)而涂敷。此外，在根據(jù)本發(fā)明第五組的緊固密封材料的制備方法中，可以施用含有鋁離子 的水溶液，如氯化鋁的堿性水溶液，或所述鋁硅纖維的紡絲料液。此外，在根據(jù)本發(fā)明第五組的緊固密封材料的制備方法中，所制備的水溶性金屬 溶液可以是，其中含有選自下列組中的至少一種物質(zhì)的水溶液，所述的組由氯化鋁、氯化 鋯、氯化鈦和氯化鉻組成。此外，在根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了把根據(jù)本發(fā)明第五組的緊 固密封材料4應(yīng)用于催化轉(zhuǎn)化裝置1的情形，所述催化轉(zhuǎn)化裝置1是汽車凈化裝置中所用 的催化轉(zhuǎn)化裝置；然而，根據(jù)本發(fā)明第五組的緊固密封材料4當(dāng)然也可應(yīng)用于除汽車凈化 裝置所用的催化轉(zhuǎn)化裝置1之外的其他裝置，例如柴油機(jī)細(xì)顆粒過(guò)濾器(DPF)、用作燃料電 池改性器的催化轉(zhuǎn)化裝置等。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第六組的實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法包括紡絲步驟，采用無(wú)機(jī)鹽 法中所用的氧化鋁纖維料液作為原料，獲得連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維；切割步驟，即把所述母體長(zhǎng) 纖維切割為母體短纖維；成氈步驟，采用由上法得到的母體短纖維形成氈狀的母體短纖維； 煅燒步驟，煅燒所述氈狀的母體短纖維以便制備氧化鋁纖維聚集體。在根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，煅燒步驟在紡絲步驟、 切割步驟和成氈步驟之后進(jìn)行，從而，不但可有效地提高氧化鋁短纖維的強(qiáng)度，用于隨后制 得的氧化鋁纖維聚集體，而且可以制備這樣一種氧化鋁纖維聚集體，所述氧化鋁纖維聚集 體具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。其原因解釋如下。換言之，當(dāng)采用傳統(tǒng)方法制備用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維時(shí)，用氧化 鋁纖維紡絲料液進(jìn)行紡絲工序而得到連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維，煅燒該母體長(zhǎng)纖維而形成氧化鋁 長(zhǎng)纖維，然后采用機(jī)械手段例如切割設(shè)備，切割該氧化鋁長(zhǎng)纖維，從而得到氧化鋁短纖維； 然而，這樣所得到的氧化鋁短纖維在其切割面上會(huì)有毛刺(見(jiàn)圖15(b))。
此處，圖15(a)顯示了氧化鋁短纖維切割面的SEM照片，該氧化鋁短纖維是在根據(jù) 本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，形成氧化鋁纖維聚集體所用的氧化鋁纖 維，圖15(b)是短的鋁纖的維切割面的SEM照片，該氧化鋁短纖維是用于由傳統(tǒng)方法制得的 氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁纖維。切割氧化鋁長(zhǎng)纖維時(shí)，在所述切割設(shè)備等將氧化鋁纖維完全切斷之前，在氧化鋁 長(zhǎng)纖維上臨近切割面的部位會(huì)產(chǎn)生碎屑，這些碎屑附著在切割面上，于是在氧化鋁長(zhǎng)纖維 的切割面上形成了毛刺，如圖15(b)所示。當(dāng)采用機(jī)械手段如切割設(shè)備來(lái)切割氧化鋁長(zhǎng)纖維時(shí)，切割面受到很大的剪切應(yīng) 力。然而，由于所述氧化鋁長(zhǎng)纖維是由硬而脆的具有一定強(qiáng)度的陶瓷所形成，所以施加在切 割面上的剪切應(yīng)力會(huì)使氧化鋁長(zhǎng)纖維在一定部位產(chǎn)生碎屑，可以想象，如圖15(b)所示，附 著在切割面上的碎屑會(huì)導(dǎo)致毛刺的產(chǎn)生。此外，用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維相互復(fù)雜地纏結(jié)在一起，當(dāng)每根氧 化鋁短纖維的切割面上都產(chǎn)生了毛刺時(shí)，這些相互復(fù)雜地纏結(jié)在一起的氧化鋁短纖維的毛 刺就會(huì)損傷其他纖維。仔細(xì)觀察所述氧化鋁短纖維發(fā)現(xiàn)，在一些部位，由于所述碎屑和毛刺而產(chǎn)生了細(xì) 小的裂紋，在另外一些部位，由于切割纖維時(shí)所施加的力而產(chǎn)生了細(xì)小的裂紋。于是，這些碎屑、毛刺和細(xì)小的裂紋等會(huì)導(dǎo)致該氧化鋁短纖維不能提供足夠的機(jī) 械強(qiáng)度，從而增大了離差。此處，氧化鋁纖維聚集體的初始表面壓力和表面壓力隨時(shí)間的降低，依賴于用于 該氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維的機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)每根氧化鋁短纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng) 度時(shí)，氧化鋁纖維聚集體的初始表面壓力就能保持足夠高，表面壓力隨時(shí)間的降低就會(huì)減 少。然而，如前所述，在傳統(tǒng)的氧化鋁纖維聚集體中，用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁 短纖維的機(jī)械強(qiáng)度不夠高，其離差較大；因此，這不能使氧化鋁纖維聚集體獲得足夠高的初 始表面壓力，可以想象，表面壓力隨時(shí)間的降低也會(huì)相對(duì)較大。在根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，采用切割設(shè)備等把切割 由紡絲工序得到的長(zhǎng)的連續(xù)的母體纖維，從而得到母體短纖維；所述母體纖維未經(jīng)煅燒步 驟。換言之，由于所述長(zhǎng)的連續(xù)的母體纖維在經(jīng)過(guò)紡絲工序之后，只進(jìn)行了拉伸處理，所以， 該母體纖維是軟的，即使用刀具等切割該長(zhǎng)的連續(xù)的母體纖維時(shí)，也不會(huì)因在切割面上施 加了剪切應(yīng)力而在臨近切割面的部位產(chǎn)生碎屑，如圖15(a)所示。而且，切割面也不易產(chǎn)生 細(xì)小裂紋。于是，與由傳統(tǒng)方法制備的氧化鋁短纖維相比，由該方法制備的氧化鋁短纖維具 有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和較小的離差，所述氧化鋁短纖維在隨后被制成了氧化鋁纖維聚集 體。因此，采用本發(fā)明的氧化鋁纖維聚集體制備方法所制備的氧化鋁纖維聚集體具有高的 初始表面壓力，而且其表面壓力不易隨時(shí)間而降低。下面將詳細(xì)闡述根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法。在根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，首先進(jìn)行紡絲工序，采 用在無(wú)機(jī)鹽法中的氧化鋁纖維料液作為原料，以便得到長(zhǎng)的連續(xù)的母體纖維。在紡絲工序中，首先，制備用于無(wú)機(jī)鹽法的所述氧化鋁纖維料液。
采用無(wú)機(jī)鹽法制備所述氧化鋁纖維料液。更具體而言，優(yōu)選通過(guò)把二氧化硅溶膠 與鋁鹽的水溶液混合來(lái)制備所述氧化鋁纖維料液。因?yàn)樵摲椒梢蕴峁┚哂懈邚?qiáng)度的氧化 鋁纖維。關(guān)于所述鋁鹽的水溶液，可以選擇例如堿性的鋁鹽水溶液。此處，作為鋁源的鋁鹽 水溶液是用來(lái)使所述氧化鋁纖維紡絲料液增粘的物質(zhì)。此處，在該氧化鋁纖維料液中，鋁鹽水溶液和二氧化硅溶膠的混合比例優(yōu)選為，以
氧化鋁和二氧化硅的當(dāng)量計(jì)，氧化鋁占40重量％到100重量％，而氧化硅占0重量％到60
重量％。此外，如果需要的話，可以向該氧化鋁纖維料液中加入有機(jī)聚合物。于是，這可使 氧化鋁纖維料液具有拉絲性能。有機(jī)聚合物可采用含碳的直鏈聚合物，例如PVA(聚乙烯醇)等。然而，可作為碳 源的成分不局限于直鏈聚合物，可以采用分子量相對(duì)較低的、非鏈結(jié)構(gòu)(即非聚合物)的任 何成分，只要其含碳即可。其次，真空濃縮所得的紡絲料液，從而制得具有適合于紡絲加工的濃度、溫度和粘 度的氧化鋁纖維紡絲料液。在此情形下，優(yōu)選將濃度為約20重量％的紡絲料液濃縮到約30 重量％到40重量％。此外，真空濃縮后的氧化鋁纖維料液的粘度優(yōu)選IPa ·8到200Pa-s(10 泊到2000泊)。進(jìn)而，采用干式壓力紡絲等方法，使由上法制得的氧化鋁纖維料液通過(guò)紡絲設(shè)備 的噴嘴排出，從而連續(xù)獲得截面形狀與噴嘴的金屬口型相似的原料纖維。經(jīng)過(guò)紡絲加工的 原料纖維在連續(xù)卷取的同時(shí)被拉伸，從而獲得了連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維。對(duì)噴嘴的口型沒(méi)有特別的限制，它可以是任何形狀，例如可以選擇正圓形、三角 形、Y形和星形。此外，優(yōu)選在紡絲狀態(tài)下將所述原料纖維拉伸約100倍到200倍，從而形成連續(xù)的 母體長(zhǎng)纖維。于是，在該范圍內(nèi)可以制得具有適宜強(qiáng)度的氧化鋁纖維。當(dāng)連續(xù)的母體長(zhǎng)纖 維的截面為正圓形時(shí)，其平均直徑的下限優(yōu)選為3 μ m,其上限為25 μ m,纖維的平直徑的下 限更優(yōu)選為5 μ m，其上限更優(yōu)選為15 μ m。此外，優(yōu)選采用卷縮工序，以便使所述連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維發(fā)生卷縮。該方法使氧化 鋁短纖維在隨后的成氈過(guò)程中適當(dāng)?shù)叵嗷ダp結(jié)。其次，進(jìn)行切割工序，以便把所述連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切割為母體短纖維。在該切割工序中，將所述連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切割為如下長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度的下限優(yōu) 選為0. 1mm，更優(yōu)選2mm，其上限優(yōu)選為100mm，更優(yōu)選50mm。更具體而言，將該連續(xù)的多根母體長(zhǎng)纖維并排對(duì)齊，用矩形刀具等切割，此時(shí)，在 該切割工序中，切割面優(yōu)選是平的。如果每一母體短纖維的切割面具有所需的形狀，則隨后 所形成的氧化鋁短纖維也具有所需的形狀。而如果這些母體短纖維和氧化鋁短纖維被人吸 入，則會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。其次，進(jìn)行成氈工序，以便采用所得的母體短纖維制得氈狀母體短纖維。在該成氈工序中，在把所得的母體短纖維集中、松解和壓片之后，再將其壓縮，以 便得到氈狀的母體短纖維。在該氈狀的母體短纖維中，所述母體短纖維處于一定程度的纏結(jié)狀態(tài)。
對(duì)所述氈狀的母體短纖維的形狀沒(méi)有特別的限制，其形狀一般為矩形。此外，根據(jù)氧化鋁纖維聚集體的用途來(lái)粗略地確定其尺寸。其次，優(yōu)選對(duì)該氈狀母體短纖維進(jìn)行針刺處理。在該針刺處理中，將針刺入所述氈 狀母體短纖維中，優(yōu)選該母體短纖維的上層和下層纏結(jié)起來(lái)，從而可以得到蓬松而高彈的 氈狀母體短纖維。然后在煅燒步驟中煅燒所述氈狀母體短纖維，以便制得氧化鋁纖維聚集體，從而 完成根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法。在該煅燒步驟中，首先，在含有氧氣的氣氛中，優(yōu)選在400°C到600°C下加熱(預(yù)處 理)所述氈狀母體短纖維10分鐘到60分鐘。采用該工序的目的是要煅燒并去除用于氈狀 母體短纖維的母體短纖維中所含的有機(jī)組分。其次，將經(jīng)過(guò)所述預(yù)處理的氈狀母體短纖維在空氣中加熱，溫度的下限為1000°C， 優(yōu)選1050°C，溫度的上限為1300°C，優(yōu)選1250°C，以便使母體短纖維燒結(jié)。煅燒溫度低于 1000°C會(huì)使母體短纖維的燒結(jié)不充分，從而難以獲得高強(qiáng)度的氧化鋁纖維聚集體。相比之 下，煅燒溫度超過(guò)1300°C則不能得到更高強(qiáng)度的氧化鋁纖維聚集體，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率和 經(jīng)濟(jì)效益的下降。在該煅燒步驟中，用于氈狀母體短纖維的母體短纖維被燒結(jié)而形成氧化鋁短纖 維，而且，在所述針刺的工序中，所述母體短纖維復(fù)雜地纏結(jié)在一起，然后，這些纏結(jié)的母體 短纖維被燒結(jié)煅燒而相互粘接。于是，所制得的氧化鋁纖維聚集體具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。此外，在經(jīng)過(guò)在所述條件下煅燒的氈狀母體短纖維中，有機(jī)組分被燃燒而除去了， 于是其體積就減少了。通常，所述氧化氧化鋁短纖維主要由氧化鋁和二氧化硅組成，而且，該氧化鋁短纖 維的富鋁紅柱石晶體的含量?jī)?yōu)選為0重量％到10重量％或更低。由于具有該化學(xué)組成的氧 化鋁短纖維中無(wú)定形組分的含量較少，所以它具有優(yōu)異的耐熱性，且在受到壓縮載荷時(shí)具 有高的排斥力。因此，當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體作為緊固密封材料時(shí)， 所述緊固密封材料如背景技術(shù)中所述的蜂窩式過(guò)濾器10，即使所述緊固密封材料在金屬殼 與蜂窩式過(guò)濾器10之間的空隙中經(jīng)受高溫，所述緊固密封材料的表面壓力也不易降低。此外，所述氧化鋁短纖維的纖維拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為1. 2GPa或更大，更優(yōu)選1. 5GPa或 更大。此外，所述氧化鋁短纖維的纖維彎曲強(qiáng)度優(yōu)選為1. OGPa或更大，更優(yōu)選1. 5GPa或更 大。此外，所述氧化鋁短纖維的斷裂強(qiáng)度優(yōu)選為0. 8MN/m3/2或更大，更優(yōu)選1. 3MN/m3/2或更 大。這是由于隨著纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度值的增加，所述氧化鋁短纖維不但 具有足夠的抗拉伸和抗彎曲性能，而且具有柔韌性且不易斷裂。隨后，通過(guò)沖切等工序，把所述氧化鋁纖維形成緊固密封材料，所述緊固密封材料 與圖18所示的緊固密封材料50實(shí)際上具有相同的形狀。根據(jù)用途來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定緊固密封材料的尺寸，當(dāng)該緊固密封材料要被圍繞在蜂窩 式過(guò)濾器10的外周時(shí)，例如，如圖16所示，緊固密封材料的厚度約為蜂窩式過(guò)濾器10的外 徑與容納該蜂窩式過(guò)濾器10的金屬殼的內(nèi)徑之間空隙的約1. 1到4倍，更優(yōu)選約1. 5到3倍。如果所述厚度小于1. 1倍，則當(dāng)金屬殼中容納有蜂窩式過(guò)濾器10時(shí)，緊固材料就 不能對(duì)蜂窩式過(guò)濾器10產(chǎn)生良好的緊固性能，從而使蜂窩式過(guò)濾器10與金屬殼之間發(fā)生偏移和松動(dòng)。由于這種情況下當(dāng)然不能提供良好的密封性能，廢氣會(huì)從空隙部位泄露出來(lái)， 從而其防污性能不好。相比之下，厚度大于所述空隙4倍就難以將蜂窩式過(guò)濾器10安裝到 金屬殼中，尤其是在采用壓嵌式安裝法來(lái)把蜂窩式過(guò)濾器10安裝入金屬殼時(shí)。此外，在緊固密封材料被容納在金屬殼內(nèi)后，緊固密封材料的松密度下限優(yōu)選為 0. lg/cm3，其上限優(yōu)選為0. 3g/cm3，所述緊固密封材料的松密度下限更優(yōu)選為0. lg/cm3，其 上限更優(yōu)選為0. 25g/cm3。當(dāng)松密度的值小于0. lg/cm3時(shí)，緊固密封材料就難以獲得足夠 高的初始表面壓力；相比之下，當(dāng)松密度的值大于0. 3g/cm3時(shí)，所需要的氧化鋁短纖維的量 就會(huì)增加，這會(huì)增加成本。此外，如果需要，可對(duì)所述緊固密封材料進(jìn)行針刺處理，而且，所述緊固密封材料 在有機(jī)粘合劑中經(jīng)受了浸漬處理之后，進(jìn)一步沿厚度方向壓縮緊固密封材料。這些處理的 進(jìn)行可使緊固密封材料沿厚度方向被壓縮，從而使其變薄。所述有機(jī)粘合劑除可采用乳膠及丙烯酸橡膠和丁腈橡膠等外，還可采用PVA和丙 烯酸樹(shù)脂。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法中，氧化鋁纖維 紡絲料液經(jīng)過(guò)紡絲工序，然后拉伸形成連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維，將所得的連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切 割為母體短纖維；然后，使其形成氈狀母體，于是，通過(guò)燒結(jié)該氈狀母體而制得氧化鋁纖維 聚集體。根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法，所述母體短纖維的切割面上 沒(méi)有產(chǎn)生碎屑、毛刺和細(xì)小裂紋，然后將該母體短纖維燒結(jié)，于是可制得機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的氧 化鋁短纖維。換言之，由于用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，所以 這樣可提供初始表面壓力足夠高的氧化鋁纖維聚集體，所述氧化鋁纖維聚集體的表面壓力 不易隨時(shí)間而降低。下面將敘述所述實(shí)施方式的更具體的實(shí)施例及其對(duì)比例；但是，這些實(shí)施例并非 意在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第一組的實(shí)施例和對(duì)比例。(實(shí)施例1)在實(shí)施例1中，首先，將氯化鋁的堿性水溶液(23. 5重量％ )、二氧化硅溶膠(20重 量％，二氧化硅的粒度為15nm)和聚乙烯醇(10重量％ )混合以便制備紡絲料液，所述聚乙 烯醇為拉絲性能賦予劑。然后，在50°C的真空下采用蒸發(fā)器濃縮所得的紡絲料液，從而制得 濃度為38重量％、粘度為1500泊的紡絲料液。制備紡絲料液之后，通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴(截面為正圓形)將該紡絲料液連續(xù)排 出到空氣中，在拉伸的同時(shí)卷取所得的母體纖維。其次，對(duì)所述母體纖維進(jìn)行加熱步驟(預(yù)處理)，用電爐在250°C、常壓和氮?dú)夥罩?加熱30分鐘，然后以同樣的方法，用電爐在1250°C、常壓和氮?dú)夥罩袑⒛阁w纖維燒結(jié)10分鐘。結(jié)果得到了正圓形截面的鋁硅纖維6，所述鋁硅纖維6的氧化鋁-二氧化硅重量比 為72 28，纖維平均直徑為10.5 μ m，殘余碳的含量為5重量％ (見(jiàn)表1)。采用公知的方 法測(cè)定該鋁硅纖維6的機(jī)械強(qiáng)度，其纖維的拉伸強(qiáng)度為2. OGPa，纖維的彎曲強(qiáng)度為1. 8GPa,以及斷裂韌性為1. 5MN/m3/20換言之，實(shí)施例1的鋁硅纖維6具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。目測(cè)所得的鋁硅纖維6發(fā)現(xiàn)，其直徑和截面形狀是均勻的，可以說(shuō)其質(zhì)量是非常 穩(wěn)定的。此外，該鋁硅纖維6呈黑色(即所謂的炭黑色)，這是未曾有過(guò)的新特點(diǎn)。其次，將鋁硅纖維6的長(zhǎng)纖維切割為5mm的長(zhǎng)度，從而得到短纖維。隨后，將該短 纖維分散于水中，再將所得的纖維分散液注入模具中，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚 集體。然后，由該纖維聚集體制得樣品，按照下述方法測(cè)試樣品的表面壓力。首先，從該纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表面壓 力測(cè)試的試樣，用專用夾具將該試樣夾起來(lái)，調(diào)節(jié)松密度(GBD)為0.30g/cm3。將該狀態(tài)下 的用于表面壓力測(cè)試的試樣保持在1000°C的空氣中，分別在1小時(shí)、10小時(shí)和100小時(shí)后 測(cè)試其表面壓力。此處，我們把在未夾持狀態(tài)和未加熱時(shí)所測(cè)得的表面壓力定義為“初始表 面壓力”，而把在100小時(shí)之后的表面壓力定義為“耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力”。此外，計(jì) 算表達(dá)式(耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力/初始表面壓力)X100(%)的值，并將其定義為表 面壓力隨時(shí)間降低的比率。表1顯示了這些測(cè)試結(jié)果。根據(jù)這些測(cè)試結(jié)果，在實(shí)施例1的試樣中，初始表面壓力和耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表 面壓力均超過(guò)了 IOOkPa,表面壓力隨時(shí)間降低的比率保持在50%之內(nèi)，這是相對(duì)較低的水 平。此處，觀察100小時(shí)之后的試樣，發(fā)現(xiàn)鋁硅纖維6的特性沒(méi)有變化，其顏色仍為黑色。殘 余碳的含量也保持在5重量％。此外，在將所述氈狀纖維聚集體沖切成預(yù)定的形狀之后，而且事實(shí)上形成了緊固 密封材料4，將該緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的周圍，然后將所得到的部件2壓嵌 到金屬殼3中。采用外徑為130mmΦ、長(zhǎng)度為IOOmm的整塊堇青石作為催化劑載體2。采用圓筒 部件作為金屬殼3，所述圓筒部件由SUS304制成，其截面為0形，厚度為1.5mm，內(nèi)徑為 140πιπιΦ。把按這種方式裝配起來(lái)的催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后 進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，在行駛過(guò)程中，沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可 以肯定，其初始表面壓力增加了，同時(shí)確保阻止了表面壓力隨時(shí)間的降低。此外，這可提供 優(yōu)異的抗風(fēng)蝕性能。(實(shí)施例2和3)在實(shí)施例2和3中，按照與實(shí)施例1基本上相同的順序分別制備鋁硅纖維6，不同 之處在于，煅燒的溫度和時(shí)間根據(jù)表1所示作了變化。結(jié)果，可得到機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖 維6。此外，當(dāng)形成用于表面壓力測(cè)試的試樣時(shí)，對(duì)這些試樣測(cè)試初始表面壓力、耐久性 實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力以及表面壓力隨時(shí)間降低的比率，用與實(shí)施例1相同的方式得到了優(yōu) 選的結(jié)果(見(jiàn)表1)。當(dāng)然，沒(méi)有觀察到顏色和殘余碳含量的變化。此外，制備緊固密封材料4，以便制得催化轉(zhuǎn)化裝置1，裝備該催化轉(zhuǎn)化裝置1后進(jìn) 行連續(xù)行駛實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，在行駛過(guò)程中，沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯 定，其初始表面壓力增加了，同時(shí)確保阻止了表面壓力隨時(shí)間的降低。(對(duì)比例1)在對(duì)比例1中，采用與實(shí)施例1相同組成的紡絲料液進(jìn)行紡絲，從而得到了母體纖維。其次，對(duì)所述母體纖維進(jìn)行加熱步驟(預(yù)處理)，加熱條件為，在250°C的常壓下，在含 有氧氣的流動(dòng)空氣(即空氣)中用電爐加熱30分鐘，隨后，在1250°C的常壓下，在同樣的流 動(dòng)空氣(即空氣)中用電爐以同樣的方式燒結(jié)。結(jié)果，得到了這樣一種圓形截面的、白色透明的鋁硅纖維6，所述鋁硅纖維6的氧 化鋁-二氧化硅重量比為72 28，纖維的平均直徑為10.2 μ m，殘余碳的含量為0重量％ (見(jiàn)表1)。該鋁硅纖維6的機(jī)械強(qiáng)度見(jiàn)表1，其值約為實(shí)施例1到3的一半。換言之，該對(duì) 比例1的鋁硅纖維6明顯不如實(shí)施例1到3所得的鋁硅纖維6。此外，制備了用于表面壓力測(cè)試的試樣，從而測(cè)得了初始表面壓力、耐久性實(shí)驗(yàn)之 后的表面壓力以及表面壓力隨時(shí)間降低的比率，可以肯定，這些值明顯不如實(shí)施例1到3的 值(見(jiàn)表1)。表 1 其次，下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的實(shí)施例和對(duì)比例。(實(shí)施例4)在實(shí)施例4中，首先，按照與實(shí)施例1相同的方法制備母體長(zhǎng)纖維。其次，將母體長(zhǎng)纖維切割為長(zhǎng)度為5mm的短纖維。隨后，將這些短纖維分散于水 中，再將所得的纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到氈狀的纖維聚集體Ml。在所述壓片工序之后進(jìn)行的煅燒步驟中，對(duì)所述母體纖維Ml進(jìn)行加熱步驟(預(yù)處 理)，條件是用電爐21在250°C、常壓和空氣中加熱30分鐘，然后以同樣的方法，用電爐21 在常壓和空氣中將母體纖維燒結(jié)。在實(shí)施例4中，上側(cè)電熱器的溫度較高，使煅燒時(shí)第一側(cè)表面Sl的表面溫度為 1250°C，而下側(cè)電熱器的溫度較低，使煅燒時(shí)第二側(cè)表面S2的表面溫度為1000°C。換言之， 使煅燒的溫差為250°C。煅燒時(shí)間為30分鐘。分別在所得纖維聚集體Ml的第一側(cè)表面Sl和第二側(cè)表面S2的表面部位取樣，得到這些部位的鋁硅纖維6的試樣，對(duì)這些纖維的幾個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表2所示。鋁硅纖維6的第一側(cè)表面Sl的結(jié)晶度明顯低于第二側(cè)表面S2的結(jié)晶度。相比之下，關(guān)于鋁硅纖維6的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性模量和伸長(zhǎng)率，在第一側(cè) 表面Sl的表面層部位的所述參數(shù)明顯高于第二側(cè)表面S2的表面層的所述參數(shù)。此處，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28，纖維的平均直徑為10.5 μ m，纖維的 截面為正圓形。從該氈狀纖維聚集體Ml上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表面 壓力測(cè)試的試樣，用專用夾具將該試樣夾起來(lái)，調(diào)節(jié)松密度(GBD)為0.30g/cm3。將該狀態(tài) 下的表面壓力測(cè)試試樣保持在1000°C的空氣中，分別在1小時(shí)、10小時(shí)和100小時(shí)后測(cè)試 其表面壓力。此處，我們把在1小時(shí)后測(cè)得的表面壓力定義為“初始表面壓力”，而把在100 小時(shí)之后的表面壓力定義為“耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力”。此外，計(jì)算表達(dá)式(耐久性實(shí) 驗(yàn)之后的表面壓力/初始表面壓力)X 100 )的值，并將其定義為表面壓力隨時(shí)間降低的 比率。圖6的曲線顯示了這些測(cè)試的結(jié)果。根據(jù)所述測(cè)試的結(jié)果，在實(shí)施例4的試樣中，初始表面壓力和耐久性實(shí)驗(yàn)之后的 表面壓力均超過(guò)了 IOOkPa,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間表面壓力的降低比率保持在相對(duì)較低的水平。按照與實(shí)施例1相同的方式，把使用了氈狀纖維聚集體Ml的催化轉(zhuǎn)化裝置1安裝 在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，在行駛過(guò)程中，沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化 劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯定，其初始表面壓力增加了，同時(shí)阻止了表面壓力隨時(shí)間 的降低。此外，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)廢氣的泄露，于是獲得了優(yōu)異的密封性能以及優(yōu)異的抗風(fēng)蝕性能。(對(duì)比例2)在對(duì)比例2中，在1250°C下煅燒30分鐘，該煅燒過(guò)程沒(méi)有溫差。除這點(diǎn)外，基本上 按照與實(shí)施例相同的條件制備纖維聚集體Ml。在對(duì)比例2中，鋁硅纖維6的物理性質(zhì)(結(jié)晶度、纖維的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彈性 模量和伸長(zhǎng)率)實(shí)際上與實(shí)施例中第二側(cè)表面S2的表層部位的鋁硅纖維6的性質(zhì)相同。換 言之，結(jié)晶度等性質(zhì)隨位置并沒(méi)有明顯的不同。此外，按照與實(shí)施例相同的方法制備用于表面壓力測(cè)試的試樣，測(cè)定其初始表面 壓力、耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力以及表面壓力隨時(shí)間降低的比率。如圖6的曲線所示，對(duì) 比例3中的試樣明顯比實(shí)施例4中的試樣差。表2
第一側(cè)表面第二側(cè)表面煅燒溫度IOOO0C1250 0C煅燒時(shí)間30分鐘30分鐘結(jié)晶度0. 0重量％8. 3重量％纖維的拉伸強(qiáng)度2. 3GPa1. IGpa
47 下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第三組的實(shí)施例和對(duì)比例。(實(shí)施例5)在實(shí)施例5中，按下述方法制備用來(lái)測(cè)試表面壓力的緊固密封材料4試樣。首先，將氯化鋁的堿性水溶液(23. 5重量％)、二氧化硅溶膠(20重量％，二氧化 硅的粒度為15nm)、聚乙烯醇(10重量％ )和四甘醇單丁基醚(1重量％ )混合以便制備紡 絲料液18。其次，在50°C的真空下采用蒸發(fā)器濃縮所得的紡絲料液18，從而制得濃度為38 重量％、粘度為1000泊的紡絲料液18。之后，將紡絲料液18供給圖8的紡絲設(shè)備20。噴嘴19的金屬口型19a的形狀為 矩形(長(zhǎng)邊為500μπι，短邊為50 μ m)，如圖9的表的左列第一行所示。在紡絲過(guò)程中，從干 燥空氣排出口以10m/S的速度連續(xù)排出50°C的干燥熱空氣。于是，通過(guò)金屬口型19a，紡絲料液18被連續(xù)地排入空氣中，從而形成母體纖維 6A，由該法形成的母體纖維6A在拉伸的同時(shí)被卷取。此時(shí)，干燥的熱空氣沿母體纖維6的 排出方向吹掃，從而進(jìn)行干燥處理，在此同時(shí)進(jìn)行拉伸處理。此外，用電爐在空氣中對(duì)所述母體纖維6A進(jìn)行加熱步驟(預(yù)處理)，煅燒條件為 250°C、30分鐘，然后用同樣的方式用電爐在1200°C下燒結(jié)10分鐘。 結(jié)果得到了根據(jù)實(shí)施例5的橢圓形截面的鋁硅纖維6 (長(zhǎng)軸平均值15 μ m，短軸平 均值10 μ m)，如圖9的表的右列第一行和圖10所示。該鋁硅纖維6的富鋁紅柱石晶體含 量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。此處，鋁硅纖維6幾乎不含任何 有機(jī)物。此外，圖10顯示了根據(jù)實(shí)施例5的，鋁硅纖維6的截面形狀的SEM照片。其次，將鋁硅纖維6的長(zhǎng)纖維切割為5mm的長(zhǎng)度，從而得到短纖維。隨后，將該短 纖維分散于水中，再將所得的纖維分散液注入模具中，壓縮并干燥，從而得到氈狀的厚度為 20mm纖維聚集體。從該纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表面 壓力測(cè)試的實(shí)施例5的試樣。在表面壓力試驗(yàn)中，采用壓縮夾具將該試樣壓縮到厚度為3mm，重復(fù)該過(guò)程5次。 此時(shí)，測(cè)定第一次壓縮時(shí)的表面壓力值和第五次壓縮時(shí)的表面壓力值，根據(jù)該測(cè)試結(jié)果，得 出殘余表面壓力的比例(％)，所述殘余表面壓力的比例是表面壓力隨時(shí)間降低的程度的 指標(biāo)。如表3所示，該結(jié)果為95.0%。將該纖維聚集體沖切成預(yù)定的形狀，從而形成緊固密封材料4，將該緊固密封材料 4包覆在催化劑載體2的周圍，然后將所得的部件2壓嵌進(jìn)入金屬殼3。采用外徑為130mm、 長(zhǎng)度為IOOmm的整塊堇青石作為催化劑載體2。采用圓筒部件作為金屬殼3，所述圓筒部件 由SUS304制成，其截面為O形，厚度為1.5mm，內(nèi)徑為140mm Φ。把按這種方式裝配起來(lái)的 催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，在行駛 過(guò)程中，沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時(shí)間降低的程度減少了。(實(shí)施例6)實(shí)施例6采用基本上與實(shí)施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀 發(fā)生了改變。結(jié)果得到了根據(jù)實(shí)施例6的橢圓形截面(長(zhǎng)軸平均值30 μ m，短軸平均值 IOym)的鋁硅纖維6。該鋁硅纖維6的富鋁紅柱石含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅 的重量比為72 28。此處，鋁硅纖維6幾乎不含任何有機(jī)物。其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表 面壓力測(cè)試的實(shí)施例6的試樣。采用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定該試樣的表面壓力。結(jié)果， 在實(shí)施例6中殘余比例為94.0% (見(jiàn)圖3)。此外，制備緊固密封材料4，裝配催化轉(zhuǎn)化裝置1，然后將該催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安 裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，行駛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過(guò)很長(zhǎng) 的時(shí)間也沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時(shí)間降低的程 度減少了。(實(shí)施例7)實(shí)施例7采用基本上與實(shí)施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀變 成了實(shí)際上是tt鈴的形狀，其尺寸如圖9的表的左列第二行。結(jié)果如圖9的表的右列第二 行和圖11所示，得到了根據(jù)實(shí)施例7的繭形截面或?qū)嶋H上是花生截面形狀(平均寬度 20 μ m,中央平均厚度5 μ m，邊緣部位厚度10 μ m)的鋁硅纖維6。該鋁硅纖維6的富鋁紅 柱石晶體含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。此處，鋁硅纖維6幾 乎不含任何有機(jī)物。此外，圖11顯示了一個(gè)SEM照片，所述照片是根據(jù)實(shí)施例7的鋁硅纖 維6的截面。其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表 面壓力測(cè)試的實(shí)施例7的試樣。采用與實(shí)施例5相同的方法測(cè)定該試樣的表面壓力。結(jié)果， 在實(shí)施例7中殘余比例為89.9% (見(jiàn)圖3)。此外，制備緊固密封材料4，裝配催化轉(zhuǎn)化裝置1，然后將該催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安 裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，行駛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過(guò)很長(zhǎng) 的時(shí)間也沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時(shí)間降低的程 度減少了。(實(shí)施例8)實(shí)施例8采用基本上與實(shí)施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀變 成了實(shí)際上是C形，其尺寸如圖9的表的左列第三行。結(jié)果如圖9的表的右列第三行所示， 得到了根據(jù)實(shí)施例8的中空截面形狀(外徑20 μ m,內(nèi)徑10 μ m)的鋁硅纖維6。該鋁硅纖 維6的富鋁紅柱石含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。此處，鋁硅 纖維6幾乎不含任何有機(jī)物。其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表 面壓力測(cè)試的實(shí)施例8的試樣。采用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定該試樣的表面壓力。結(jié)果， 在實(shí)施例8中殘余比例為94.6% (見(jiàn)圖3)。此外，制備緊固密封材料4，裝配催化轉(zhuǎn)化裝置1，然后將該催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安 裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，行駛試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)
49的時(shí)間也沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時(shí)間降低的程 度減少了。(試驗(yàn)例1)試驗(yàn)例1采用基本上與實(shí)施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀發(fā) 生了改變。結(jié)果得到了根據(jù)試驗(yàn)例1的橢圓形截面(平均長(zhǎng)軸35μπι，平均短軸10μπι) 的鋁硅纖維6。該鋁硅纖維6的富鋁紅柱石晶體含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重 量比為72 28。此處，鋁硅纖維6幾乎不含任何有機(jī)物。其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表 面壓力測(cè)試的試驗(yàn)例1的試樣。采用與實(shí)施例1相同的方法測(cè)定該試樣的表面壓力。結(jié)果， 在試驗(yàn)例1中殘余比例為92. 0% (見(jiàn)圖3)。然而，我們發(fā)現(xiàn)其初始表面壓力低于各個(gè)實(shí)施例的初始表面壓力。(對(duì)比例3)對(duì)比例3采用基本上與實(shí)施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀變 成了直徑為0. 2mm的正圓形，如圖9的表的左列第四行所示。結(jié)果如圖9的表的右列第四 行所示，得到了根據(jù)對(duì)比例3的正圓形截面(外徑10μπι)的鋁硅纖維6。該正圓形截面的 鋁硅纖維6的富鋁紅柱石含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。此 處，鋁硅纖維6幾乎不含任何有機(jī)物。其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形，從而得到用于表 面壓力測(cè)試的對(duì)比例3的試樣。采用與實(shí)施例5相同的方法測(cè)定該試樣的表面壓力。結(jié)果， 在對(duì)比例3中殘余比例為85. 0%，這顯然不如各個(gè)實(shí)施例的結(jié)果(見(jiàn)圖3)。于是，我們發(fā)現(xiàn)，其表面壓力隨時(shí)間而降低的程度大于各個(gè)實(shí)施例。表 3
纖維截面 形狀第一次的表面壓力 值第五次的表面壓力 值殘余比例實(shí)施例5橢圓形202 kPa192 kPa95.0%實(shí)施例6橢圓形200 kPa188 kPa94.0%實(shí)施例7繭形208 kPa187 kPa89.9%實(shí)施例8中空形205 kPa194 kPa94.6%對(duì)比例3正圓形213 kPa181 kPa85.0%下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第四組的實(shí)施例和對(duì)比例。(實(shí)施例9)在實(shí)施例9中，按照下述方法制備供測(cè)試表面壓力的緊固密封材料4試樣。首先，將氯化鋁的堿性水溶液(23. 5重量％ )、二氧化硅溶膠(20重量％，二氧化硅 的粒度為15nm)、聚乙烯醇(10重量％ )和消泡劑(正辛醇)混合以便制備紡絲料液。其 次，在50°C的真空下采用蒸發(fā)器濃縮所得的紡絲料液，從而制得濃度為38重量％、粘度為 1000泊到2000泊的紡絲料液。把由上法制得的紡絲料液通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴連續(xù)排出到空氣中，在拉伸的同時(shí) 進(jìn)行卷取。
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此時(shí)，為了控制纖維的直徑，采用了如下條件。也即，噴嘴排出口的直徑為0. 1到 0. 2_，長(zhǎng)度為0. 3到2. 0mm，排出速率為1. 5到2. Ocm/s ；于是，排出了紡絲料液。用所述排 出速率100到200倍的速率拉伸由所述紡絲料液得到的母體纖維，將該母體纖維纏繞在直 徑約為12cm的卷繞器上。將一長(zhǎng)度約為2到4米的滾筒置于噴嘴的排出口和卷繞器之間， 使母體纖維穿過(guò)滾筒。滾筒內(nèi)上半部的溫度為35到40°C，下半部的溫度為25到30°C。隨后，用閘刀將該母體纖維切割成IOmm的長(zhǎng)度，從而得到了短纖維。然后，將這些 短纖維(約l.Og)分散于水中，再將所得的纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到邊 長(zhǎng)為25mm的正方形氈狀纖維聚集體。其次，用電爐在空氣中加熱所述氈狀纖維聚集體(預(yù)處理)，溫度為250°C，時(shí)間為 30分鐘，然后用電爐以同樣方式在1250°C下燒結(jié)10分鐘。結(jié)果得到了由正圓形的鋁硅纖維6形成的緊固密封材料4，所述鋁硅纖維6的富鋁 紅柱石晶體含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。從所得的實(shí)施例9的試樣中的多個(gè)部位抽取鋁硅纖維6，測(cè)定纖維的平均直徑 (μπι)及其最小值和最大值、平均纖維長(zhǎng)度(mm)及其最小值和最大值以及渣球含量(% )。 表4顯示了所述測(cè)量結(jié)果。由所述結(jié)果可見(jiàn)，在實(shí)施例9中，纖維直徑的離差和纖維長(zhǎng)度的 離差均很小，于是可以肯定，這些值落在了所述優(yōu)選的范圍內(nèi)。此外，該樣品中不含渣球。然后，從一大片的氈狀纖維聚集體上沖切出多個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形試樣，根據(jù) 這些試樣的面積和重量來(lái)測(cè)定其單位重量，采用自動(dòng)記錄儀測(cè)定其表面壓力。表4也顯示 了該結(jié)果。此處，表面壓力值在GBD為0.30g/cm3時(shí)的值。這些值表明，在實(shí)施例9中，單 位重量的離差和表面壓力的離差很小，這說(shuō)明其質(zhì)量穩(wěn)定性較好。此外，還發(fā)現(xiàn)表面壓力的 平均值更高了。(對(duì)比例4)在對(duì)比例4中，用蒸發(fā)器把與實(shí)施例9相同的紡絲料液在50°C的真空下濃縮，從而 制得濃度為38重量％、粘度為10泊到100泊的紡絲料液。紡絲設(shè)備采用圓盤(pán)形的離心噴嘴，所述離心噴嘴的直徑為50mm到100mm，其上有
0.2mm到0. 8mm的排出口等間距地分布在16個(gè)位置。然后，當(dāng)該噴嘴以IOOOrpm到2000rpm 的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所產(chǎn)生的離心力使紡絲料液排出，從而形成纖維。此外，用30°C、0.5到
1.OkPa的空氣吹掃所得的母體纖維，收集并進(jìn)行壓片，從而形成氈狀纖維聚集體。將該纖維 聚集體模壓成邊長(zhǎng)為25mm的正方形，然后在與實(shí)施例9相同的條件下進(jìn)行預(yù)處理和煅燒步 驟，從而形成陶瓷。在由所述吹塑法所得的對(duì)比例的試樣中，從其多個(gè)部位抽取鋁硅纖維6，測(cè)定纖維 的平均直徑(ym)及其最小值和最大值、平均纖維長(zhǎng)度(mm)及其最小值和最大值以及渣球 含量(％)。表4顯示了所述測(cè)量結(jié)果。由所述結(jié)果可見(jiàn)，在對(duì)比例4中，纖維直徑的離差 和纖維長(zhǎng)度的離差均明顯大于實(shí)施例。此外，該試樣中含3重量％或更高的渣球。然后，從一大片的氈狀纖維聚集體上沖切出多個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形試樣，根據(jù) 這些試樣的面積和重量來(lái)測(cè)定其單位重量，采用自動(dòng)記錄儀測(cè)定其表面壓力。表4也顯示 了該結(jié)果。此處，表面壓力值在GBD為0.30g/cm3時(shí)的值。這些值表明，在對(duì)比例4中，單 位重量的離差和表面壓力的離差大于實(shí)施例9。此外，還發(fā)現(xiàn)表面壓力的平均值顯著低于實(shí) 施例9。
表 4 *括號(hào)內(nèi)的值為與平均值的差。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的實(shí)施例和對(duì)比例(實(shí)施例10)在實(shí)施例10中，按照下述方法制備用于測(cè)試緊固密封材料4的表面壓力的試樣。首先，將氯化鋁的堿性水溶液(23. 5重量％ )、二氧化硅溶膠(20重量％，二氧化硅 的粒度為15nm)、聚乙烯醇(10重量％ )和消泡劑(正辛醇)混合以便制備紡絲料液。其 次，在50°C的真空下采用蒸發(fā)器濃縮所得的紡絲料液，從而制得濃度為38重量％、粘度為 1000泊的紡絲料液。把由上法制得的紡絲料液通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴連續(xù)排出到空氣中，在拉伸的同時(shí) 進(jìn)行卷取。其次，用電爐在空氣中加熱所述母體纖維(預(yù)處理)，溫度為250°C，時(shí)間為30分 鐘，然后用電爐以同樣方式在1250°C下燒結(jié)10分鐘。結(jié)果得到了正圓形的平均纖維直徑為9mm的鋁硅纖維6，所述鋁硅纖維6的富鋁紅 柱石晶體含量約為8重量％，氧化鋁-二氧化硅的重量比為72 28。隨后，用閘刀將該母體纖維切割成5mm的長(zhǎng)度，從而得到了短纖維。然后，將這些 短纖維(約l.Og)分散于水中，再將所得的纖維分散液注入模具，壓縮并干燥，從而得到邊 長(zhǎng)為25mm的正方形氈狀纖維聚集體。然后，用5重量％的氯化鋁的低粘度(1厘泊)水溶液浸泡該纖維聚集體約1到60秒，然后將所得的纖維聚集體在100°C下干燥10分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間。隨后，在1200°C或更高 的溫度下燒結(jié)該干燥的纖維聚集體10分鐘，從而在短纖維搭接的部位形成了交聯(lián)的橋，所 述橋由陶瓷粘合劑7形成，所述陶瓷粘合劑7主要由氧化鋁形成。圖14為本實(shí)施例10的 鋁硅纖維6的SEM照片，所述鋁硅纖維6由陶瓷粘合劑7粘合而成。用該纖維聚集體作為測(cè)試表面壓力所用的試樣，將該試樣置于自動(dòng)記錄儀的夾具 內(nèi)。然后沿厚度方向?qū)υ撛嚇邮┘訅毫?，?dāng)其厚度被壓縮到3mm時(shí)，分別在1小時(shí)、10小時(shí) 和100小時(shí)后測(cè)試其表面壓力(MPa)。結(jié)果如圖13的曲線所示。(對(duì)比例5)在對(duì)比例5中，基本上按照與實(shí)施例10相同的方法制備測(cè)試表面壓力用的試樣。 然后，采用自動(dòng)記錄儀按照與實(shí)施例10相同的方法測(cè)定表面壓力。結(jié)果如圖13的曲線所示。(測(cè)試結(jié)果)根據(jù)圖13的曲線，實(shí)施例10的初始表面壓力高于對(duì)比例5。此外，關(guān)于經(jīng)過(guò)100 小時(shí)后表面壓力的下降程度，實(shí)施例10明顯小于對(duì)比例5。此外，在實(shí)施例10中，將所述纖維聚集體沖切成預(yù)定的形狀，從而形成緊固密封 材料4，將該緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的周圍，然后將所得的部件2壓嵌進(jìn)入金 屬殼3。采用外徑為130πιπιΦ、長(zhǎng)度為IOOmm的整塊堇青石作為催化劑載體2。采用圓筒部件 作為金屬殼3，所述圓筒部件由SUS304制成，其截面為0形，厚度為1. 5mm,內(nèi)徑為140mm Φ。 把按這種方式裝配起來(lái)的催化轉(zhuǎn)化裝置1實(shí)際安裝在3升的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，然后進(jìn)行連續(xù) 的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，在行駛過(guò)程中，沒(méi)產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒(méi)有變黑。此處，進(jìn)行關(guān)于纖維直徑和其機(jī)械強(qiáng)度的測(cè)試，在該測(cè)試中對(duì)比了兩種鋁硅纖維 6，其中一種鋁硅纖維6由本發(fā)明第五組的第二個(gè)實(shí)施方式的制備方法獲得，另一種鋁硅纖 維6由本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式的制備方法獲得。在前一情況下，從切割成預(yù)定長(zhǎng)度的短纖維中任意挑選10根纖維，將這些纖維燒 結(jié)形成鋁硅纖維6。然后，測(cè)定10根鋁硅纖維6的平均直徑和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果，平均直徑 為7. 1 μ m，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 74 μ m。此外，用公知的拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法測(cè)定10根鋁硅纖維6， 從而測(cè)得絕對(duì)強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果，平均值為6. 19gf，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.88gf。此 外，采用所述拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)定相對(duì)強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果平均值為1.40GPa，標(biāo) 準(zhǔn)偏差為0. 45GPa。在后一情形下，將燒結(jié)的鋁硅纖維6切割為預(yù)定的長(zhǎng)度，從而得到短纖維，并從中 任意選取10根纖維。然后，測(cè)定這10根鋁硅纖維6的平均直徑及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果，平均 直徑為7. 2 μ m，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 52 μ m。此外，用公知的拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法測(cè)定10根鋁硅纖 維6，從而測(cè)得絕對(duì)強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果，平均值為4. 86gf，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2. IBgf0 此外，采用所述拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)定相對(duì)強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果平均值為1.22GPa， 標(biāo)準(zhǔn)偏差為0. 6IGPaο所述結(jié)果表明，與本發(fā)明第五組的第一個(gè)實(shí)施方式的鋁硅纖維6相比，本發(fā)明第 五組的第二個(gè)實(shí)施方式的鋁硅纖維6不但具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，而且其機(jī)械偏差也較小。 因此，采用由所述方法獲得的鋁硅纖維6可以使緊固密封材料4具有質(zhì)量穩(wěn)定性。下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第六組的實(shí)施例和對(duì)比例。
(實(shí)施例11)首先，將氯化鋁的堿性水溶液(23. 5重量％ )、二氧化硅溶膠(20重量％，二氧化硅 的粒度為15nm)和聚乙烯醇(10重量％ )混合以便制備紡絲料液，所述聚乙烯醇為拉絲性 能賦予劑。其次，在50°C的真空下采用蒸發(fā)器濃縮所得的紡絲料液，從而制得濃度為38重 量％、粘度為150Pa · s (1500泊)的紡絲料液。制備紡絲料液之后，通過(guò)紡絲設(shè)備的噴嘴(截面為正圓形)將該紡絲料液排出到 空氣中，在拉伸的同時(shí)卷取從而得到連續(xù)長(zhǎng)度的母體纖維。其次，用矩形刀具將該連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切割成7. 5mm的長(zhǎng)度，從而制得短纖維， 收集該氧化鋁短纖維，將其松解并壓片，而后將其壓制成為氈狀的纖維聚集體。其次，對(duì)所述氈狀纖維聚集體進(jìn)行加熱步驟(預(yù)處理)，用電爐在500°C、常壓空氣 中加熱30分鐘，從而燒凈了有機(jī)成分，然后用電爐在1250°C、常壓空氣中將其燒結(jié)10分鐘， 從而制得氧化鋁纖維聚集體。所述氧化鋁纖維聚集體為正圓形截面，其中的氧化鋁-二氧化硅重量比為 72 28，氧化鋁短纖維的平均直徑為7.3 μ m。(對(duì)比例6)按照與實(shí)施例11相同的方法制備連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維，然后，按照與實(shí)施例11相同 的煅燒條件煅燒該母體長(zhǎng)纖維制得氧化鋁長(zhǎng)纖維。該氧化鋁長(zhǎng)纖維的平均直徑為7. 2 μ m。其次，用矩形刀具將該連續(xù)的母體長(zhǎng)纖維切割成5mm的長(zhǎng)度，從而制得氧化鋁短 纖維，將該氧化鋁短纖維松解、收集并壓片，而后將其壓制成為氈狀的纖維聚集體。采用下述方法分別測(cè)定根據(jù)實(shí)施例11和對(duì)比例6的氧化鋁纖維聚集體的物理性 質(zhì)，結(jié)果如下表5所示。(1)氧化鋁短纖維的強(qiáng)度采用拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)定實(shí)施例11和對(duì)比例6中的用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁 短纖維的拉伸強(qiáng)度。對(duì)任意選取的10根氧化鋁短纖維進(jìn)行測(cè)試，將其平均值作為根據(jù)實(shí)施 例11和對(duì)比例6的每根氧化鋁短纖維的強(qiáng)度，根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算其離差。(2)表面壓力的測(cè)定從實(shí)施例11和對(duì)比例6的每一纖維聚集體上沖切出一個(gè)邊長(zhǎng)為25mm的正方形， 從而得到用于表面壓力測(cè)試的試樣，我們把在非夾持狀態(tài)和未加熱時(shí)所測(cè)得的表面壓力定 義為“初始表面壓力”，將所述用于測(cè)定表面壓力的試樣用專門(mén)的夾具夾起來(lái)，并將松密度 調(diào)節(jié)至0. 30g/cm3，然后置于1000°C的空氣中；于是，把在100小時(shí)之后的表面壓力定義為 “耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力”。然后，計(jì)算表達(dá)式[100_(耐久性實(shí)驗(yàn)之后的表面壓力/初始表面壓力)X100] (%)的值，計(jì)算并得出表面壓力隨時(shí)間降低的比率。(3)觀察切割面采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察實(shí)施例11和對(duì)比例6的氧化鋁短纖維的切割面 的狀態(tài)，以便檢查其碎屑、毛刺和細(xì)小裂紋等。表 5
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是否存在碎屑、毛刺和細(xì)小裂紋實(shí)施例10不存在對(duì)比例6存在表5的結(jié)果清楚地顯示，根據(jù)實(shí)施例11的氧化鋁短纖維的平均纖維強(qiáng)度為 6.3X10_4N，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.88，而根據(jù)對(duì)比例6的氧化鋁短纖維的平均纖維強(qiáng)度為 5. OX 10_4N，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為2. 16。根據(jù)實(shí)施例11的氧化鋁短纖維的平均強(qiáng)度及其離差優(yōu)于 根據(jù)對(duì)比例6的氧化鋁短纖維的平均強(qiáng)度及其離差。根據(jù)實(shí)施例11的用于測(cè)定表面壓力的試樣的初始表面壓力為145kPa，其耐久性 試驗(yàn)之后的表面壓力為102kPa，而根據(jù)對(duì)比例6的用于測(cè)定表面壓力的試樣的初始表面壓 力為140kPa，其耐久性試驗(yàn)之后的表面壓力為91kPa ；于是，根據(jù)實(shí)施例11的試樣的兩個(gè)表 面壓力具有較好的結(jié)果。此外，關(guān)于用于測(cè)定表面壓力的試樣的表面壓力隨時(shí)間而降低的比率，根據(jù)實(shí)施 例11的試樣的結(jié)果較好。此外，根據(jù)實(shí)施例11的氧化鋁短纖維的切割面上沒(méi)有碎屑、毛刺和細(xì)小的裂紋； 然而，根據(jù)對(duì)比例6的氧化鋁短纖維的切割面上有許多碎屑、毛刺和細(xì)小的裂紋。工業(yè)實(shí)用性如上文所詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明第一組的第1項(xiàng)到第3項(xiàng)的發(fā)明，由于可以獲得 優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，所以可提供適于獲得緊固密封材料的鋁硅纖維，所述緊固密封材料具有 高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。根據(jù)本發(fā)明第一組的第4項(xiàng)的發(fā)明，可以提供鋁硅纖維的制備方法，所述制備方 法能確保容易地獲得機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第5項(xiàng)的發(fā)明，可以低的成本穩(wěn)定地獲得所述纖維。根據(jù)本發(fā)明第一組的第6項(xiàng)的發(fā)明，可以在降低成本的同時(shí)使纖維保持其基本的 物理性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明第一組的第7項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料，所述緊固密封材料 具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項(xiàng)的發(fā)明，可以提供用于催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材 料，所述緊固密封材料具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項(xiàng)到第16項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料，所述緊固 密封材料具有高的初始表面壓力，該表面壓力不易隨時(shí)間而降低，而且具有優(yōu)異的密封性 能。根據(jù)本發(fā)明第二組的第17項(xiàng)到第19項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料的制備方 法，所述制備方法適于獲得根據(jù)本發(fā)明第二組的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第二組的第20項(xiàng)的發(fā)明，可以提供催化轉(zhuǎn)化裝置，所述催化轉(zhuǎn)化裝置 具有高的初始表面壓力，該表面壓力不易隨時(shí)間而降低，而且具有優(yōu)異的密封性能。根據(jù)本發(fā)明第三組的第21項(xiàng)到第26項(xiàng)的發(fā)明，可以提供表面壓力不易隨時(shí)間而 降低的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第三組的第27項(xiàng)到第29項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料的制備方 法，所述制備方法適于獲得根據(jù)本發(fā)明第三組的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第四組的第30項(xiàng)到第35項(xiàng)的發(fā)明，可以提供質(zhì)量穩(wěn)定性優(yōu)異的緊固 密封材料。根據(jù)本發(fā)明第四組的第36項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料的制備方法，所述制 備方法適于獲得根據(jù)本發(fā)明第四組的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第37項(xiàng)到第41項(xiàng)的發(fā)明，可以提供表面壓力不易隨時(shí)間而 降低的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第42項(xiàng)到第50項(xiàng)的發(fā)明，可以提供緊固密封材料的制備方 法，所述制備方法適于獲得根據(jù)本發(fā)明第五組的緊固密封材料。根據(jù)本發(fā)明第五組的第51項(xiàng)到第52項(xiàng)的發(fā)明，可以提供陶瓷纖維聚集體，所述陶 瓷纖維聚集體適用于所述根據(jù)本發(fā)明第五組的優(yōu)異的緊固密封材料等。根據(jù)本發(fā)明第五組的第53項(xiàng)的發(fā)明，可以提供陶瓷纖維聚集體，所述陶瓷纖維聚 集體適用于所述根據(jù)本發(fā)明第五組的優(yōu)異的緊固密封材料等。根據(jù)本發(fā)明第六組的氧化鋁纖維聚集體的制備方法，可以使用于氧化鋁纖維聚集 體的氧化鋁短纖維的強(qiáng)度更高，而且減少了其離差。因此，可以制備氧化鋁纖維聚集體，所 述氧化鋁纖維聚集體具有高的初始表面壓力，而且該表面壓力不易隨時(shí)間而降低。
權(quán)利要求
緊固密封材料，該緊固密封材料含有作為組成材料的聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體，并被置于陶瓷體和金屬殼的空隙之間，所述陶瓷體可使流體流過(guò)其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周，其中，所述鋁硅纖維的直徑的離差在±3μm之內(nèi)，所述鋁硅纖維的平均直徑為5到15μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的緊固密封材料，其中，渣球的含量為3重量％或更少。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的緊固密封材料，其中，所述陶瓷體包括催化劑載體，所述緊固 密封材料被用作催化轉(zhuǎn)化裝置的緊固密封材料。
4.緊固密封材料的制備方法，所述緊固密封材料為根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)的緊固 密封材料，所述方法包括紡絲步驟，從一噴嘴連續(xù)排出含有鋁鹽水溶液、二氧化硅溶膠和 有機(jī)聚合物的紡絲料液，從而得到母體長(zhǎng)纖維；切割步驟，即把所述長(zhǎng)纖維切割為預(yù)定長(zhǎng)度 的短纖維；模壓步驟，使所述短纖維三維聚集，由此形成氈狀的纖維聚集體；煅燒步驟，加 熱并燒結(jié)所述氈狀的纖維聚集體。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供緊固密封材料，該緊固密封材料具有鋁硅纖維，該鋁硅纖維的制備方法可以確保容易地制備機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的鋁硅纖維，本發(fā)明采用由無(wú)機(jī)鹽法得到的鋁硅纖維的紡絲料液作為原料，從而獲得母體纖維。其次，在難以使所述母體纖維所含的碳組分發(fā)生氧化反應(yīng)的氣氛中加熱所述母體纖維，從而燒結(jié)所述母體纖維而得到了鋁硅纖維。
文檔編號(hào)C09K3/10GK101914366SQ20101025177
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者堂下正景, 棚橋一智, 高橋秀智 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社