專利名稱：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 ...的制作方法
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、卡車和建筑機械等車輛的內(nèi)燃機排放的廢氣中，含有影響環(huán)境和人體的細顆粒，這已經(jīng)成為了一個問題。
現(xiàn)有的各種陶瓷纖維使得廢氣經(jīng)過多孔的陶瓷，從而捕集廢氣中的細顆粒，使廢氣得到凈化。
這種陶瓷纖維的一個例子是，如圖16，在蜂窩式過濾器30中，通過粘合劑層34將多個多孔的陶瓷部件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彼此分隔開來的每一隔墻43就作為了過濾器。
換言之，如圖17(b)所示，對于多孔陶瓷部件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，從而使流入通孔42的廢氣總要穿過分隔通孔42的隔墻43，然后通過另一個通孔42；于是，當廢氣穿過隔墻43時，其中的細顆粒被隔墻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)動機車等各種運輸工具上，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。
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，該裝置實際上與所述蜂窩式過濾器30的形狀相同，其內(nèi)部沉積了例如鉑催化劑。
此外，近年來，人們已經(jīng)對新一代的清潔能源進行了研究，該能源不用石油作為能量的來源，其中，人們認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源，其工作方式是，從空氣中直接獲取氧氣，而采用經(jīng)過改性的甲醇和汽油等來獲取氫氣，在對這些甲醇和汽油等進行改性的過程中，需要采用凈化廢氣的催化轉(zhuǎn)化裝置，該裝置的形狀實際上與所述蜂窩式過濾器30相同，在其內(nèi)部沉積了銅基催化劑。
通常，蜂窩式過濾器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，在蜂窩式過濾器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)，并且事實上呈矩形，而凹陷結(jié)合部53位于另一短邊側(cè)。
當把緊固密封材料50包覆在蜂窩式過濾器30的外周時，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。
習慣上，這類緊固密封材料由如下第一到第四種方法制備。
即，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2000℃，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纖維，然后將所得的鋁硅纖維切割成預(yù)定長度的短纖維。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)先制備用于無機鹽法的紡絲料液，將該料液供給離心噴嘴，于是通過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)進行紡絲，以便形成連續(xù)的母體長纖維，將該連續(xù)的母體長纖維燒結(jié)，從而制得氧化鋁長纖維。
其次，將該氧化鋁長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。
當蜂窩式過濾器、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，金屬圓筒部件的截面為O形，當使用封殼式(canning)容納這些物體時采用一合瓣，所述合瓣是由將具有O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，其通過使用具有C形或U形截面的金屬圓筒部件，通過焊接、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要經(jīng)受振動和例如廢氣的高溫，所以其表面壓力會隨著時間的推移而逐漸降低，這會相對過早地損害對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，要求長期保持蜂窩式過濾器、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，當所得的纖維長時間經(jīng)受高溫時，隨著結(jié)晶化的繼續(xù)進行會發(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，而且在使用中會隨時間而大幅度地降低表面壓力。
為了解決此類問題，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，要求長期保持蜂窩式過濾器、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，長時間經(jīng)受高溫時，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，當采用吹塑法制備陶瓷纖維時，氈狀聚集體的單位重量(單位面積的重量)會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，當被沖切的氈狀聚集體的位置不同時，所得的緊固密封材料的表面壓力值就會不同。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械強度，而且其離差相對較大，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較大；所以，需要對此進行改進。
此處，“初始表面壓力”是指，在既無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)異的機械強度，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械強度優(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間而降低。
為了解決本發(fā)明所述第一組的問題，發(fā)明者們進行了努力研究，經(jīng)過大量試驗和失敗，他們幸運地制得了機械強度優(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械強度?；谶@些發(fā)現(xiàn)，發(fā)明者們進行了進一步的努力研究，最終達到了下述的本發(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，其纖維的拉伸強度為1.2GPa或更大，彎曲強度為1.0GPa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，采用由無機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項的發(fā)明總括了第4項的發(fā)明，其中在氮氣氛中以1000℃到1300℃的溫度加熱所述母體纖維。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第6項的發(fā)明總括了第4項或第5項的發(fā)明，其中所述母體纖維中所含的碳組分來自有機聚合物，所述有機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項的發(fā)明總括了含有根據(jù)第1項到第3項任一項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項的發(fā)明總括了第7項的發(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)明的第二組的問題，根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項的發(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項的發(fā)明總括了包括纖維聚集體片材的第10項的發(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項的發(fā)明總括了第9項到第11項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第9項到第11項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第9項到第13項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第15項的發(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項的發(fā)明總括了第9項到第14項任一項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項的發(fā)明總括了第17項的發(fā)明，其中所述煅燒溫度的差為100℃或更大。
根據(jù)本發(fā)明第二組的第19項的發(fā)明總括了第17項的發(fā)明，其中第一側(cè)表面部位的煅燒溫度為800℃到1100℃，第二側(cè)表面部位的煅燒溫度為1100℃到1400℃。
根據(jù)本發(fā)明第二組的第20項的發(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)明第三組的問題，根據(jù)本發(fā)明第三組的第21項的發(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項的發(fā)明總括了第21項到第23項任一項的發(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項或第22項的發(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項的發(fā)明總括了第21項到第25項任一項的發(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項到第26項任一項的緊固密封材料，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項的發(fā)明總括了用于第27項的發(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項的發(fā)明總括了第27項或第28項的發(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)明第四組的問題，根據(jù)本發(fā)明第四組的第30項的發(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)。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第31項的發(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度的離差在±4mm之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第32項的發(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)，所述鋁硅纖維的長度的離差在±4mm之內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第33項的發(fā)明總括了第30項到第32項任一項的發(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15μm，纖維直徑的離差在±3μm之內(nèi)，平均纖維長度為5到20mm，纖維長度的離差在±4mm之內(nèi)，其中不含渣球。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第35項的發(fā)明總括了第30項到第34項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第30項到第35項任一項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聚合物的紡絲料液，從而得到母體長纖維；切割步驟，即把所述長纖維切割為預(yù)定長度的短纖維；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)明第五組的問題，發(fā)明者們進行了努力研究。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當對纖維聚集體長時間施加外力而將該纖維聚集體壓縮時，組成該纖維聚集體的陶瓷纖維會相互滑移而導(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)域進一步進行了努力研究，最終達到了本發(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陶瓷粘合劑彼此結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第38項的發(fā)明總括了第37項的發(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項的發(fā)明總括了第37項的發(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項的發(fā)明總括了第37項到第39項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第37項到第40項任一項的發(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項的發(fā)明總括了第37項到第41項任一項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項的發(fā)明總括了第42項的發(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項的發(fā)明總括了第42項的發(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項的發(fā)明總括了第44項的發(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項的發(fā)明總括了第43項到第45項任一項的發(fā)明，其中所述陶瓷纖維的紡絲料液是采用無機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項的發(fā)明總括了第37項到第41項任一項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項的發(fā)明總括了第47項的發(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項的發(fā)明總括了第47項的發(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機成分，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項的發(fā)明總括了第47項到第49項任一項的發(fā)明，其中在所述紡絲步驟和所述模壓步驟之間進行切割步驟，在該切割步驟中，所述母體纖維的長纖維被切割成預(yù)定長度的短纖維。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第51項的發(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陶瓷粘合劑而部分地粘合起來。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第52項的發(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)明第六組的問題，根據(jù)本發(fā)明第六組的第54項的發(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，采用無機鹽法中所用的氧化鋁纖維料液作為原料，從而獲得連續(xù)的母體長纖維；切割步驟，將所述連續(xù)的母體長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“實施”進行闡述。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第1、2項和第3項的發(fā)明，由于黑色的鋁硅纖維通常具有優(yōu)異的機械強度，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間而降低。
此處，當纖維的拉伸強度、彎曲強度和斷裂韌性均為所述值或更大時，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間而降低。此外，黑色的鋁硅纖維中含有碳組分，由于整個鋁硅纖維內(nèi)均可發(fā)生結(jié)晶，故可獲得優(yōu)異的機械強度，如拉伸強度。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第4項的發(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械強度優(yōu)異的纖維。
此處，由于母體纖維中的碳組分一般在達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有殘余的碳。然而，當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，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項的發(fā)明，采用便宜的氮氣氛作為惰性氣氛，在其中進行煅燒步驟；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)定地獲得具有高強度的鋁硅纖維。
當母體纖維的加熱溫度低于1000℃時，母體纖維的燒結(jié)步驟就會不充分，在此情形下，即使殘余的碳組分是足夠的，也難以穩(wěn)定地獲得具有高強度的鋁硅纖維。相比之下，當母體纖維的加熱溫度超過1300℃時，鋁硅纖維的強度也不會繼續(xù)增加，從而不能提高經(jīng)濟效益，而是使之下降。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第6項的發(fā)明，所述有機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度。因此，沒必要單獨地給紡絲料液專門加入碳源，這樣就無須對紡絲料液的組成進行大幅度的改性。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，由于無須加入碳源，所以可降低制造成本。此外，由于所述有機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，不會造成機械強度的不均勻。
在此情形下，由于這類有機聚合物通常在約500℃到600℃的溫度下就會被燒凈，所以經(jīng)煅燒步驟而得到的鋁硅纖維中沒有任何殘留的有機聚合物。然而，可以想象，當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，就可使組成有機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項的發(fā)明，由于采用了機械強度優(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，而且表面壓力隨時間的下降較小。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項的發(fā)明，由于采用了機械強度優(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間而降低。
換言之，根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項的發(fā)明，采用第7項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“實施”進行闡述。
根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項的發(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)點是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時間而降低，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)點是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時間而降低，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項的發(fā)明，與由多個結(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程中的工序。此外，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比多個片材的層疊結(jié)構(gòu)更薄，所以，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相對較易于安裝在狹窄的空隙中。此外，在多個片材的層疊結(jié)構(gòu)中，流體可穿過纖維聚集體的界面，與此相比，由于本發(fā)明第二組第三個發(fā)明的這種單片結(jié)構(gòu)內(nèi)沒有界面，所以不必考慮流體穿過。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?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，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?shù)谝粋?cè)表面部位的結(jié)晶度超過1重量％，或當?shù)诙?cè)表面部位的結(jié)晶度低于1重量％時，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?shù)诙?cè)表面的結(jié)晶度超過10重量％時，相應(yīng)部位的耐熱性就會降低。
根據(jù)本發(fā)明第二組的第14項的發(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)點是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時間而降低，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項的發(fā)明，第9項到第13項任一項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)點是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時間而降低，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)點是初始表面壓力高，而且表面壓力不易隨時間而降低，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項的發(fā)明，采用第15項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，無須采用專門的煅燒設(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項的發(fā)明，設(shè)定兩個側(cè)表面的煅燒溫度的差值為100℃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?shù)谝粋?cè)表面的煅燒溫度低于800℃時，煅燒反應(yīng)進行得不充分，從而不能獲得所需的機械強度。當?shù)谝粋?cè)表面的煅燒溫度高于1100℃，或當?shù)诙?cè)表面的煅燒溫度低于1100℃時，兩個側(cè)表面的結(jié)晶度差異太小，從而不能獲得所需的特性。當?shù)诙?cè)表面的煅燒溫度高于1400℃時，就會發(fā)生過度結(jié)晶，從而會導(dǎo)致機械強度和耐熱性降低。
下面闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的第20項的發(fā)明的實施。通常，當采用催化轉(zhuǎn)化裝置時，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]到這個問題，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)表面具有相對較高的結(jié)晶度，也即，該側(cè)表面具有優(yōu)異的耐熱性。進而，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“實施”進行闡述。
根據(jù)本發(fā)明第三組的第21項的發(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是相對易于沿特定的方向彎曲。
進而，這一特性使得該纖維不易斷裂，而且這可以長時間保持其排斥力。此處，在本說明書中，“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，而且可長時間保持其排斥力。
根據(jù)本發(fā)明第三組的第23項的發(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，而且可以長時間保持其排斥力。
根據(jù)本發(fā)明第三組的第24項的發(fā)明，當采用橢圓形或繭形截面的纖維形成緊固密封材料時，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項的發(fā)明，與內(nèi)部沒有空間的纖維相比，內(nèi)部有空間的中空纖維的絕熱性較為優(yōu)異。因此，當緊固密封材料中采用中空纖維時，可以減少從陶瓷體向金屬殼釋放熱量，因而可以有效地進行催化反應(yīng)。此外，中空纖維的內(nèi)部空間可吸收聲音和振動，并使之衰減。因此，當緊固密封材料中采用這種纖維時，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，于是可以獲得可長時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項的發(fā)明，通過非圓形截面的噴嘴排出紡絲料液。剛從噴嘴排出時，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，可以通過噴嘴的排出部位來使母體纖維保持所需的截面形狀，從而相對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，通過以這種方式進行的伸展處理，可以相對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變得穩(wěn)定。于是，在甚至用強力拉伸纖維時也不容易斷裂，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際上降低到一固定值，并由此相對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“實施”進行闡述。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第30項的發(fā)明，當組成緊固密封材料的鋁硅纖維的直徑的離差在±3μm之內(nèi)時，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項的發(fā)明，當組成緊固密封材料的鋁硅纖維的長度的離差在±4mm之內(nèi)時，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項的發(fā)明，通過同時減少纖維直徑的離差和纖維長度的離差而產(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離差。
根據(jù)本發(fā)明第四組的第33項的發(fā)明，緊固密封材料中渣球(非纖維物質(zhì))為3重量％或更低，從而可以進一步減少單位重量隨部位的變化，并由此而進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5μm就會降低纖維的強度，從而難以提供足夠的表面壓力，而且會產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問題。如果纖維的平均直徑大于15μm，當用這種纖維形成氈狀的纖維聚集體時，它的耐風蝕性就會降低，從而損害了密封性能。除這些不利影響外，其斷裂強度也可能降低。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。
當纖維的平均長度低于5mm時，會產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問題。而且，實際上這種纖維已經(jīng)不再具有纖維的特性，當用這種纖維形成氈狀的聚集體時，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。當纖維的平均長度超過20mm時，會使纖維彼此過度纏結(jié)，從而在用這種纖維形成氈狀的聚集體時，纖維的聚集就會不均勻。換言之，聚集體的單位重量隨部位的變化就會較大，從而不利于降低表面壓力值的離差。
當渣球的含量高時，單位重量隨部位的變化就會變大，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項的發(fā)明，由于紡絲工序采用了無機鹽法，從而可以通過適當?shù)卦O(shè)定排出部位的形狀和尺寸，來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度控制在窄的范圍內(nèi)。于是，這可降低纖維長度的離差。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“實施”進行闡述。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第37項的發(fā)明，可以提供一種結(jié)構(gòu)，即，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和松散。因此，即使當緊固密封材料長時間經(jīng)受外來壓力時，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，其粘合部位的強度也不易降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第38項的發(fā)明，由于陶瓷粘合劑由組成陶瓷纖維的物質(zhì)制得，所以它對纖維具有高的親合力，并使粘合部位具有高的強度。
因此，可以確保表面壓力不隨時間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第39項的發(fā)明，由于采用了含有最少量無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鋁硅纖維具有很高的親合力，所以可以進一步使粘合部位具有更高的強度。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第40項的發(fā)明，通過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度，同時保持其在緊固密封材料中所需的物理性能。
當所述含量低于1重量％時，纖維的相互粘合就不具有高的強度。相比之下，當所述含量高于8重量％時，盡管解決了與粘合強度相關(guān)的問題，但這會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時間受到外來壓力的壓迫，其表面壓力也不易隨時間而降低，而且即使經(jīng)受高溫，其粘合部位的強度也不易降低。
換言之，根據(jù)本發(fā)明第五組的第41項的發(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項的發(fā)明，由于對母體纖維單獨采取了煅燒步驟和粘合工序，所以，與煅燒和粘合工序同時進行的工序相比，兩個工序單獨進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間降低的緊固密封材料。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第43項的發(fā)明，由于液體陶瓷粘合劑的原料溶液具有表面張力，所以，當該原料溶液被應(yīng)用于聚集體時，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，當用該溶液浸漬聚集體時，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度，同時保持了緊固密封材料的物理性能。
加入量小于1重量％會使溶液粘附到纖維搭接部位的量不足，有時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％容易使過量的溶液填充到緊固密封材料中的孔隙里，這樣，有時會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項的發(fā)明，可以由對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度，并因此確保表面壓力不隨時間而降低。此外，由無機鹽法得到的纖維具有晶體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，與通過熔融法得到的無定形纖維相比，其在高溫下具有較高的強度。
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項的發(fā)明，通過煅燒步驟，母體纖維形成了陶瓷，從而得到了鋁硅纖維。在此情形下，通過纖維的搭接部位被液態(tài)物質(zhì)(即陶瓷粘合劑)粘合起來，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項發(fā)明中，由于母體纖維的煅燒步驟和粘合工序同時進行，所以，與煅燒步驟和粘合工序分別進行的方式相比，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間降低的緊固密封材料。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第48項的發(fā)明，當聚集體處于含有大量水分的高濕環(huán)境中時，進入到聚集體中的水蒸汽會凝結(jié)為水分。水分可通過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)實質(zhì)上與該鋁硅纖維具有相同的組成，所以，這實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度。因此，這可以確保表面壓力不隨時間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第49項的發(fā)明，將非水性液態(tài)物質(zhì)噴成霧狀而進行施用，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，它也不會使纖維溶解。因此，這可以避免出現(xiàn)母體纖維過度溶解并導(dǎo)致纖維強度降低的可能性，而且，該方法無須精確控制條件來防止過度溶解。因此，這可以相對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機成分，所以該液態(tài)物質(zhì)對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度。因此，這可以確保表面壓力不隨時間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第50項的發(fā)明按如下方式實施。由于母體纖維未被燒結(jié)且相對較軟，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)異的機械強度，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)后再進行切割處理時，切割時的沖擊力會使鋁硅纖維在切割部位破裂。這是由于，一般來講，當母體纖維被燒結(jié)為陶瓷時，纖維會硬化，但同時也變脆了。這樣，不但鋁硅纖維會具有不規(guī)則的端面形狀，而且降低了纖維的機械強度。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第51項的發(fā)明，三維聚集的陶瓷纖維通過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度也不易降低。
根據(jù)本發(fā)明的第五組的第52項的發(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，當形成三維聚集體時，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“實施”進行闡述。
在本發(fā)明的第六組中，在紡絲、切割和成氈工序之后進行煅燒步驟；因此，母體短纖維的切割面沒有產(chǎn)生碎屑、毛刺和細微裂口，然后使該母體纖維進行煅燒步驟，從而可以制得機械強度優(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間而降低。


圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中的緊固密封材料的透視圖。
圖2是所述優(yōu)選實施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置的制備過程的透視圖。
圖3是所述實施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置的截面圖。
圖4是另一實施方式中的催化轉(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，所述纖維聚集體來自本發(fā)明第二組的實施方式。
圖6是在根據(jù)本發(fā)明第二組的實施例和對比例中，表面壓力隨時間下降的曲線圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二組的另一實施例中的催化轉(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)明第三組的實施例和對比例中，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)明第五組的實施例和對比例所進行的對比實驗的結(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是蜂窩式過濾器實例的示意性透視圖。
圖17(a)是多孔陶瓷部件的一個實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。
圖標說明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A1伸展方向M1纖維聚集體S1第一側(cè)表面S2第二側(cè)表面具體實施方式
首先，下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式。
參見圖1到圖3，根據(jù)本發(fā)明第一組的一個實施方式，下面將詳細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)明第一組的實施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1被置于汽車底盤中的發(fā)動機排氣管中央。由于從發(fā)動機到催化轉(zhuǎn)化裝置1的距離相對較短，排放到催化轉(zhuǎn)化裝置1的廢氣溫度高達約700℃到900℃。當發(fā)動機為稀混合氣發(fā)動機時，排放到催化轉(zhuǎn)化裝置1的廢氣溫度高達約900℃到1000℃。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式，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圓形。此時，金屬殼3的截面形狀可相應(yīng)地分別為橢圓形或長圓形。
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)個沿軸向伸展的孔腔5。所述孔腔的壁上裝有貴金屬基如鉑和銠的催化劑，鉑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。
當采用例如壓嵌式裝配時，金屬殼3采用O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)。當采用所謂的封殼式而非壓嵌式時，所采用的部件為，將所述具有O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，當采用包緊(wrap-tightening)式裝配時，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(開口部位)的金屬筒部件。在此情形下，當安裝了催化劑載體2時，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，金屬殼3包覆并緊固起來，其上的開口端相接(采用焊接、粘合、螺栓緊固等方式)。在采用包殼式時，也以同樣方法進行如焊接、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，當安裝到催化劑載體2上時，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的較為簡單的形狀。
根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式，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)明第一組的實施方式中，所述陶瓷纖維采用了鋁硅纖維6。此時，鋁硅纖維6中的富鋁紅柱石晶體的含量優(yōu)選在0重量％或以上到10重量％或以下的范圍內(nèi)。這種化學組成中無定形成分較少，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中氧化鋁的含量優(yōu)選在40重量％到60重量％的范圍內(nèi)，氧化硅的含量優(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3μm，其上限約為25μm，更優(yōu)選其平均直徑的下限約為5μm，其上限約為15μm。這是因為，當纖維的平均直徑過小時，會產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問題。鋁硅纖維6的平均長度的下限約為0.1 mm，其上限約為100mm，更優(yōu)選纖維的平均長度的下限約為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)明第一組的實施方式的鋁硅纖維的特點是黑色的。
“黑色的”鋁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，亮度的N指按如下方法確定的標記。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個等級，用標記N0到N10來表示，從而同標記的顏色的亮度表示處于相同的等級。
在實際測量中，用每一種顏色來與對應(yīng)于N0到N10的顏色標記相比較。此時，小數(shù)點后第一位數(shù)字為0或5。
鋁硅纖維6的黑色來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％則不能充分提高機械強度。相比之下，殘余碳組分的含量過高會損害鋁硅纖維6的基本物理特性(例如，耐熱性等)。
可以根據(jù)制備過程中的參照試樣來計算碳組分的含量，或者采用激光拉曼光譜儀，或者根據(jù)X光的強度比等可以計算出碳組分的含量。
鋁硅纖維6的拉伸強度優(yōu)選為1.2GPa或更大，更優(yōu)選1.5GPa或更大。該纖維的彎曲強度優(yōu)選為1.3GPa或更大，更優(yōu)選1.5GPa或更大。斷裂強度為0.8MN/m3/2或更大，更優(yōu)選1.0MN/m3/2或更大。這是由于增加纖維的拉伸強度、彎曲強度和斷裂強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，可以想象在整個鋁硅纖維6中發(fā)生了結(jié)晶，從而提高了拉伸強度。
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4.0倍，更優(yōu)選是該空隙的約3.0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。由于這種情況下當然不具有良好的密封性能，廢氣會從空隙部位泄露出來，從而不能有效地防止污染。此外，厚度大于4.0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。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0.10g/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0.10g/cm3，其上限更優(yōu)選為0.25g/cm3。當松密度的值很小時，有時難以獲得足夠高的初始表面壓力。相反，當松密度的值很大時，所需要的原材料鋁硅纖維6的量就會增加，這會增加成本。
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，當初始表面壓力的值大時，即使表面壓力隨時間而降低了，也可保持對催化劑載體2的良好的緊固性能。
此處，如果需要，可對緊固密封材料4采用針刺處理、樹脂浸漬處理等。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聚合物以便形成紡絲料液。換言之，通過無機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度的成分。有機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)明第一組的實施方式的鋁硅纖維6具有良好的機械性能。有機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。
進而，由上法制得的紡絲料液通過紡絲設(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)過紡絲加工的母體纖維在連續(xù)卷取的同時被拉伸。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須從作為拉絲性能賦予劑而加入其中的有機聚合物中獲得，而是可以從單獨加入其中的碳源中獲得。在此情形下，并不局限于例如有機聚合物等有機物，也可采用例如無機物，所述無機物如碳。
其次，通過煅燒步驟燒結(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(即所述有機聚合物)難以進行氧化反應(yīng)的環(huán)境中加熱。更具體來說，在根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式中，加熱在典型的惰性氣氛即氮氣中進行。
此處，使碳組分難以進行氧化反應(yīng)的環(huán)境并不局限于惰性氣氛，而是包括例如減壓氣氛。與在常壓氣氛中進行加熱步驟相比，在減壓氣氛中進行加熱步驟可以抑制氧化反應(yīng)的進行。
此外，煅燒步驟也可在除氮氣以外的惰性氣氛例如在氬氣中進行，或者在減壓惰性氣氛中進行。
在氮氣氛中進行加熱步驟時，溫度的下限為1000℃，更優(yōu)選1050℃，溫度的上限為1300℃，更優(yōu)選1250℃。
加熱溫度低于1000℃會導(dǎo)致母體纖維的燒結(jié)不充分，從而導(dǎo)致難以穩(wěn)定地提供高強度的鋁硅纖維6。相比之下，當加熱溫度超過1300℃時，鋁硅纖維6不具有更高的強度，這樣會降低經(jīng)濟效益。
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)異的機械強度的鋁硅纖維。
隨后，將由所述各步驟得到的長的鋁硅纖維6切割成預(yù)定的長度，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。此時的有機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，并用有機膠帶13固定。而后，將其進行壓嵌、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)異的機械強度，如纖維拉伸強度、纖維彎曲強度和斷裂韌性。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。
當催化轉(zhuǎn)化裝置1中采用了黑色鋁硅纖維6時，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明顯變化。這點的好處是，它不會令使用者產(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械強度優(yōu)異的鋁硅纖維6。
根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式的制備方法，煅燒步驟進行的環(huán)境采用了廉價的氮氣氛。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)進行，所以，這可穩(wěn)定地得到高強度的鋁硅纖維6。
根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式的制備方法，母體纖維中所含的碳組分來自有機聚合物，所述有機聚合物作為拉絲性能賦予劑加入紡絲料液中。因此，無須單獨向紡絲料液中專門加入碳源，因此，這樣就無須對紡絲料液的組成進行大幅度的改性。于是，這可預(yù)先避免紡絲料液的不均衡，并因此而避免了對鋁硅纖維6的基本物理性能的損害。此外，由于無須加入碳源，所以，這可以降低制造成本。此外，由于所述有機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)致機械強度的不均一。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第一組的實施方式中，舉例說明了把根據(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，例如柴油機細顆粒過濾器(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)明第二組的實施方式進行闡述。
參見圖1到6，下面將詳細闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式的催化轉(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(本例中為兩個)纖維聚集體M1的片材組成，各纖維聚集體M1具有相互不同的結(jié)晶度，而且這些纖維聚集體M1可以上下重疊并相互粘合。此時，結(jié)晶度較小的纖維聚集體M1需與金屬殼3接觸，結(jié)晶度較大的纖維聚集體M1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)地改為橢圓形或長圓形。
此外，關(guān)于催化劑載體2，除模鑄成為該實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，可以采用無密封件的催化劑載體。
如圖1所示，緊固密封材料4為長的氈狀部件，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，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的較為簡單的形狀。
根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式，緊固密封材料4由聚集成氈狀(即纖維聚集體M1)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M1的片材中，第一側(cè)表面S1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)當使從第一側(cè)表面S1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S1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S1可被認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)受了相對較高的溫度，該面與催化劑載體2接觸，催化劑載體2一側(cè)的耐熱性要求較高。因此，第二側(cè)表面S2可被認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S1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S1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?shù)谝粋?cè)表面S1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，這兩側(cè)的結(jié)晶度之差太小，從而不能獲得目標特性。當?shù)诙?cè)表面S2部位的結(jié)晶度大于10重量％時，相應(yīng)部位的耐熱性就可能下降。此外，第一側(cè)表面S1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)來測定所述結(jié)晶度；假定此材料在結(jié)晶度為0重量％時沒有峰，用100％的富鋁紅柱石測得的峰為結(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)選該纖維的拉伸強度為1.0GPa或更大，纖維的彎曲強度為0.8GPa或更大，彈性模量為9.5×1010N/m2或更大。關(guān)于位于第一側(cè)表面S1的鋁硅纖維，分別優(yōu)選該纖維的拉伸強度為2.0GPa或更大，纖維的彎曲強度為1.5GPa或更大，彈性模量為11.0×1010N/m2或更大。其原因在于，隨著纖維的拉伸強度、纖維的彎曲強度等的增加，鋁硅纖維6會具有很強的抗拉伸和抗彎曲性。
在根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式中，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，可以對該緊固密封材料4進行針刺處理和樹脂浸漬處理等。通過采用這些處理，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纖維。
其次，將該母體纖維的長纖維切割成預(yù)定的長度，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M1。
在所述壓片處理之后，對纖維聚集體M1進行煅燒步驟，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)備來進行煅燒步驟。
所述電爐21這種設(shè)備的用途是，當把需要被煅燒的物體沿水平方向送入所述電爐21時，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M1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對所述纖維聚集體M1進行預(yù)熱步驟(預(yù)處理)，然后，仍在常壓下用所述電爐21進行正式加熱步驟(煅燒步驟)。
在此情形下，改變該兩種電熱器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M1在一定的溫差下被燒結(jié)，所述溫差由第一側(cè)表面S1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，進行煅燒步驟的溫差優(yōu)選為100℃或更高，特別是200℃或更高。所述溫差小于100℃時，第一側(cè)表面S1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S1的煅燒溫度優(yōu)選為800℃到1100℃，第二側(cè)表面S2的煅燒溫度優(yōu)選為1100℃到1400℃，當?shù)谝粋?cè)表面S1的煅燒溫度低于800℃時，燒結(jié)反應(yīng)進行得不充分，從而不能得到所需的機械強度。當?shù)谝粋?cè)表面S1的煅燒溫度高于1 100℃時，或者第二側(cè)表面S2的煅燒溫度低于1100℃時，該兩側(cè)的結(jié)晶度的差異太小，從而不能獲得目標特性。
第二側(cè)表面S2的煅燒溫度高于1400℃時，結(jié)晶進行得太快，從而導(dǎo)致機械強度和耐熱性下降。
此外，煅燒時間(更具體來說，即保持最高加熱溫度的時間)優(yōu)選為10分鐘到60分鐘。如果煅燒時間過短，即使溫度設(shè)定得足夠高，燒結(jié)反應(yīng)也不能充分進行。因此，這就不能獲得所需的機械強度。如果煅燒時間過長，就會降低生產(chǎn)效率，而且結(jié)晶會進行得過快，從而導(dǎo)致機械強度和耐熱性下降。
在隨后的沖切處理中，經(jīng)過了煅燒步驟的氈狀纖維聚集體M1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，用有機粘合劑浸漬緊固密封材料4之后，可進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脂等。
進而，將緊固密封材料4包覆在催化劑載體2的外周，并用有機膠帶13固定。而后，將其進行壓嵌、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，當后一緊固密封材料被包覆在催化劑載體2的周圍時，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，可以得到具有優(yōu)異的耐熱性和抗風蝕性的催化轉(zhuǎn)化裝置1。
因此，根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式可以達到如下效果。
通常，當采用催化轉(zhuǎn)化裝置1時，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?？紤]到這些因素，根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式的結(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S1與金屬殼3接觸，所述第一側(cè)表面S1具有相對較低的結(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M1片材，而且該纖維聚集體M1的結(jié)晶度從第一側(cè)表面S1到第二側(cè)表面S2逐步增加。因此，這種結(jié)構(gòu)不同于由多個結(jié)晶度不同的纖維聚集體M1所組成的結(jié)構(gòu)，前述結(jié)構(gòu)可以省去各個纖維聚集體M1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行包緊工序，而且在封殼操作時易于進行裝配。
此外，在多個片材相互疊合的結(jié)構(gòu)中，廢氣可穿過纖維聚集體M1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)，其中沒有界面，因此不必考慮廢氣的從界面之間穿過的問題。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S1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)明第二組的實施方式的制備方法，煅燒在一定的溫差下進行，所述溫差由氈狀的纖維聚集體M1的第一側(cè)表面S1的煅燒溫度和第二側(cè)表面S2的煅燒溫度所形成。因此，這可確保相對容易地制備兩個表面的結(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M1中，從第一側(cè)表面S1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，無須采用專門的煅燒設(shè)備。因此，這可避免設(shè)備費用的增加。
在根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式中，煅燒步驟進行的溫度條件為，第一側(cè)表面S1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S1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是，其第一側(cè)表面由無定形材料制成，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)點是，它具有高的初始表面壓力，且該表面壓力不隨時間而降低，此外，它還具有優(yōu)異的密封性能。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第二組的實施方式中，舉例說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，例如柴油機細顆粒過濾器(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)明第三組的實施方式。
參見圖1到3，以及圖8和9，下面將詳細闡述根據(jù)本發(fā)明第三組的實施方式的催化轉(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)地改為橢圓形和長圓形。此外，關(guān)于催化劑載體2，除模鑄成為該實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，可以采用無密封件的催化劑載體。
如圖1所示，緊固密封材料4為長的氈狀部件，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，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)明第三組的實施方式的緊固密封材料4由集合成氈狀(即纖維聚集體M1)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。具有該化學組成的纖維可提供優(yōu)異的耐熱性，而且當受到壓縮載荷時，所述纖維可產(chǎn)生高的排斥力，因為其無定形組分較少。因此，當這種纖維被置于空隙中時，即使經(jīng)受高溫，其表面壓力降低的可能性也相對較低。
鋁硅纖維6的化學組成優(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的拉伸強度優(yōu)選為0.1GPa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例子。實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)部具有兩個或多個空間的形狀等。
在根據(jù)本發(fā)明第三組的實施方式中，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，可以對該緊固密封材料4進行針刺處理和樹脂浸漬處理等。通過采用這些處理，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聚合物以便制得紡絲料液18。換言之，采用無機鹽法制得紡絲料液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度的成分。有機聚合物可賦予紡絲料液18拉絲性能。
在根據(jù)本發(fā)明第三組的實施方式中，優(yōu)選進一步向紡絲料液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％。
當所述加入量低于0.1重量％時，不能充分降低彈性模量，從而不能獲得通過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，會對鋁硅纖維6的物理性能產(chǎn)生不利影響，因為這時紡絲料液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降低溶體膨脹率。
關(guān)于所述增塑劑，優(yōu)選水溶性有機物，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，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物作為增塑劑，所述粘性有機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。
進而，由上法制得的紡絲料液18通過如圖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際為啞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(短軸與長軸之比)優(yōu)選為1∶1.1到1∶1.3。扁率超過1∶3的纖維會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，當母體纖維6A從金屬口型19a排出時，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的另一端通過管道與氣源相接，所述氣源未示出。于是，當供應(yīng)經(jīng)過加熱和干燥的壓縮空氣時，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A1圖8中向下的方向)排出。結(jié)果，當母體纖維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℃到100℃，風速優(yōu)選為1m/s到50m/s。
隨后，通過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℃到1300℃的范圍內(nèi)。煅燒溫度低于1000℃時，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下，如煅燒溫度高于1300℃，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。
隨后，把由所述各步驟得到的長的鋁硅纖維6切割成預(yù)定長度，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。此時的有機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)明第三組的實施方式，可以獲得如下效果。
根據(jù)本發(fā)明第三組的實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較為容易。該特征使得鋁硅纖維不易折斷，而且可使其長時間保持排斥力。于是，當緊固密封材料4由這種鋁硅纖維6制得時，可以減少表面壓力隨時間降低的可能性。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對催化劑載體2具有優(yōu)異的緊固性能，而且對廢氣具有優(yōu)異的密封性能。
此外，當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，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可以減少從催化劑載體2向金屬殼3釋放熱量，從而使催化反應(yīng)高效進行。此外，中空纖維可以通過纖維內(nèi)部的空隙吸收和削弱聲音和振動。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)明第三組的實施方式的制備方法，通過非圓形截面的噴嘴19的金屬口型19a排出紡絲料液18。剛從金屬口型19a噴出時，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的截面就會變成圓形。因此，在根據(jù)本發(fā)明第三組的實施方式中，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，可以通過金屬口型19a來使母體纖維6A保持所需的截面形狀，從而相對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獲得上緊固密封材料4。
根據(jù)本發(fā)明第三組的實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，并同時進行拉伸。此外，通過以這種方式進行的拉伸處理，可以相對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，甚至在用強力拉伸時纖維也不容易斷裂，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際上降低到一固定值，并由此相對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)明第三組的實施方式中，舉例說明了把根據(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，例如柴油機細顆粒過濾器(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)明第四組的實施方式。
參見圖1到3，根據(jù)本發(fā)明第四組的實施方式，下面將對用于汽車廢氣凈化裝置的催化轉(zhuǎn)化裝置作詳細描述。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第四組的實施方式中的催化轉(zhuǎn)化裝置1實際上與根據(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，可以采用無密封件的催化劑載體。
如圖1所示，緊固密封材料4為長的氈狀部件，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，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)明第四組的實施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。此時，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。具有這種化學組成的纖維的無定形成分少，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％，會難以充分地提高耐熱性，以及難以在受到壓縮載荷時產(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產(chǎn)生足夠的排斥力。
鋁硅纖維6的平均直徑的下限為5μm，其上限為15μm，纖維直徑的離差優(yōu)選在±3μm之內(nèi)。此外，纖維的平均直徑更優(yōu)選下限為7μm，其上限為12μm，纖維直徑的離差更優(yōu)選在±2μm之內(nèi)。
纖維的平均直徑低于5μm就會降低纖維的強度，從而難以提供足夠的表面壓力，而且會產(chǎn)生纖維被呼吸器官吸入的問題。如果纖維的平均直徑大于15μm，當用這種纖維形成氈狀的纖維聚集體時，它的耐風蝕性就會降低，從而損害了密封性能。除這些不利影響外，其斷裂強度也可能降低。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，當纖維直徑的離差超過±3μm時，纖維的聚集就不均一，結(jié)果會使單位重量隨部位的不同而變化的程度增加。
鋁硅纖維6的平均長度的下限優(yōu)選為5mm，其上限優(yōu)選為20mm，纖維長度的離差優(yōu)選限制在±4mm之內(nèi)。纖維的平均長度的下限更優(yōu)選為8mm，其上限更優(yōu)選為13mm，纖維長度的離差更優(yōu)選限制在±2mm之內(nèi)。
當纖維的平均長度低于5mm時，會產(chǎn)生纖維容易被呼吸器官吸入的問題。而且，實際上這種纖維已經(jīng)不再具有纖維的特性，當用這種纖維形成氈狀的聚集體時，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。當纖維的平均長度超過20mm時，會使纖維彼此過度纏結(jié)，從而在用這種纖維形成氈狀的聚集體時，纖維的聚集就會不均勻。換言之，聚集體的單位重量隨部位的變化就會較大，從而不利于降低表面壓力值的離差。此外，當纖維長度的離差超過約±4mm時，纖維的聚集就會不均一，導(dǎo)致單位重量隨部位的變化就會較大。
緊固密封材料4中渣球的含量優(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，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的拉伸強度優(yōu)選0.1GPa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，可以對該緊固密封材料4進行針刺處理和樹脂浸漬處理等。通過采用這些處理，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聚合物以便形成紡絲料液。換言之，通過無機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度的成分。有機聚合物可賦予紡絲料液拉絲性能。
可以向紡絲料液中加入消泡劑等。此處，通過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。
進而，由上法制得的紡絲料液通過紡絲設(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)過紡絲加工的母體纖維在連續(xù)卷取的同時被拉伸。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，通過適當?shù)卦O(shè)定噴嘴排出口的截面形狀和尺寸，以及通過將排出、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纖維切割成約0.5mm到10mm的長度，從而形成短纖維。這種短纖維紡絲方法的優(yōu)點是，它可通過控制纖維長度在窄的范圍，從而減小纖維長度的離差，而且可以初步避免渣球的產(chǎn)生。換言之，所得的短纖維的長度基本上依賴于切割設(shè)備的機械精度，所述切割設(shè)備的離差范圍很小。
此外，用來切割長纖維的切割設(shè)備可以采用例如閘刀或其他機械切割設(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℃到1300℃的范圍內(nèi)。煅燒溫度低于1000℃時，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下，如煅燒溫度高于1300℃，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。
此處，可以不采用所述方法，即母體長纖維被切割成短纖維后再進行煅燒，而是在把長纖維切割成短纖維之前預(yù)先進行煅燒。
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。此時的有機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，并用有機膠帶13固定。而后，將其進行壓嵌、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)明第四組的實施方式，可以獲得如下效果。
在根據(jù)本發(fā)明第四組的實施方式中，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±3μm之內(nèi)，同時纖維長度的離差減小到了±4mm之內(nèi)，渣球的含量為3重量％或更低。因此，通過這些協(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)明第四組的實施方式中的制備方法，由于紡絲工序采用了無機鹽法，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度控制在窄的范圍內(nèi)。于是，這可降低纖維長度的離差。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，從而得到母體長纖維；切割工序，該工序?qū)⑺鲩L的纖維切割成預(yù)定的長度從而得到短纖維；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度和直徑的離差。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第四組的實施方式中，舉例說明了把根據(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，例如柴油機細顆粒過濾器(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)明第五組的實施方式。
參見圖1到3以及圖12，下面將詳細闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的實施方式的催化轉(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)明第五組的實施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置1實際上與根據(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，可以采用無密封件的催化劑載體。
如圖1所示，緊固密封材料4為長的氈狀的部件，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，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)明第五組的實施方式中，所述陶瓷纖維可以采用鋁硅纖維6。此時，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。具有這種化學組成的纖維由于無定形成分少，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％，會難以充分地提高耐熱性，以及難以在受到壓縮載荷時產(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產(chǎn)生足夠的排斥力。
參見示意圖12，當該緊固密封材料4由鋁硅纖維6組成時，所述纖維通過陶瓷粘合劑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的特點是與纖維具有高的親合性，并使結(jié)構(gòu)部位具有高的強度。因此，可以確保表面壓力不隨時間降低。因此在本發(fā)明第五組的實施方式中，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，當選擇了鋁硅纖維6時，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％。
當所述用量低于1重量％時，纖維之間的粘合強度不高。相比之下，當所述用量超過8重量％時，盡管粘合強度不存在問題，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度(相對強度)優(yōu)選為0.1GPa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，可以對該緊固密封材料4進行針刺處理和樹脂浸漬處理等。通過采用這些處理，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纖維。
然后，通過進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℃到1300℃的范圍內(nèi)。煅燒溫度低于1000℃時，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。相比之下，如煅燒溫度高于1300℃，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，而且當緊固密封材料4承受壓縮載荷時，不能產(chǎn)生足夠的排斥力。
其次，采用例如閘刀切割長纖維，將長的鋁硅纖維6切割成預(yù)定的長度，從而得到一定長度的短纖維。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，進行粘合工序，以便使所述構(gòu)成纖維聚集體的短纖維通過陶瓷粘合劑相互粘合。更具體而言，進行如下處理。
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，進行液態(tài)物質(zhì)的施用處理，在該處理過程中，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，當粘度過高時，將難以確保溶液均勻地進入纖維聚集體的內(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％會導(dǎo)致附著到纖維搭接部位的溶液量不足，有時不能使纖維相互牢固地粘合。相比之下，加入量大于10重量％會導(dǎo)致緊固密封材料4內(nèi)部的空隙被過量的溶液填充，有時會削弱緊固密封材料4所應(yīng)具備的機械性能。
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。
然后，如果需要的話，給緊固密封材料4浸漬有機粘合劑，然后沿厚度方向?qū)⑺玫木o固密封材料4壓縮并鑄型。此時的有機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，并用有機膠帶13固定。而后，將其進行壓嵌、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)明第五組的第一個實施方式，可以獲得如下效果。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式，緊固密封材料4可以提供一種結(jié)構(gòu)，即，通過采用陶瓷粘合劑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和松散。
因此，即使在緊固密封材料長時間經(jīng)受外來壓力時，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℃的高溫，其粘合部位的強度也不易降低，該優(yōu)點還可防止表面壓力降低。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式，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度。因此，這種粘合作用可以確保防止表面壓力隨時間而降低。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間而降低的程度。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式，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度，同時可以使緊固密封材料4保持所需的特性。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式，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行。更具體而言，粘合工序在煅燒步驟之后進行。因此，與所述兩個步驟同時進行的情形相比，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間而降低的緊固密封材料4。
下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式。此處，將主要闡述與根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式的不同之處，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)明第五組的第一個實施方式相同的方法進行紡絲工序，以便獲得母體纖維的長纖維。其次，進行切割工序，采用閘刀切割長纖維，從而得到一定長度的短纖維。然后，進行模鑄工序，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，進行液態(tài)物質(zhì)施用工序，方法是使在后來將形成陶瓷粘合劑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，從而同時燒結(jié)母體纖維和液態(tài)物質(zhì)。最后，對纖維聚集體進行沖切等處理，以便得到緊固的密封材料4。
換言之，在根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式中，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)進行，與之不同的是，在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式中，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)進行，該工序與所述第一實施方式有很大的不同。
下面列出的兩個方法是關(guān)于液態(tài)物質(zhì)施用工序的具體實施例。
在第一個方法中，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)實際上與鋁硅纖維6的組成相同，所以事實上該液態(tài)物質(zhì)會在后來形成陶瓷粘合劑7。因此，當在1000℃到1300℃的溫度范圍內(nèi)進行煅燒步驟時，母體纖維和液態(tài)物質(zhì)同時被燒結(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、處理溫度和處理時間等)，以避免產(chǎn)生母體纖維過度溶解。因此，當把水分通過霧化等步驟直接提供給母體纖維時，有必要考慮過度溶解的問題。
第二種方法的特點是，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的成分相同的無機成分，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)確保進入纖維聚集體的內(nèi)部，并通過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中所含的無機元素，所以事實上它可在后來形成陶瓷粘合劑7。
因此，在1000℃到1300℃的溫度范圍內(nèi)進行煅燒步驟時，母體纖維和非水性液態(tài)物質(zhì)被同時燒結(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SiO2)。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)明第五組的第二個實施方式，可以獲得如下效果。
在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式的制備方法中，母體纖維煅燒步驟和粘合工序同時進行；而在根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式的制備方法中，煅燒步驟和粘合工序分別進行，相比之下，第二個實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間而減低。
當采用第一種方法時，使在后來形成陶瓷粘合劑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度。因此，這可確保表面壓力不隨時間而降低。
采用該第二個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，母體纖維也不會被溶解。因此，不必擔心鋁硅纖維6因其母體纖維的過度溶解而降低強度，也不必小心地設(shè)定條件以防止過渡溶解。因此，這可以相對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中所含的無機元素，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度。于是，這可以確保防止表面壓力隨時間而下降。
在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式的制備方法中，在紡絲工序和模壓工序之間進行切割工序，使母體長纖維被機械切割為預(yù)定長度的短纖維從而獲得短纖維。換言之，根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式的制備方法不同于根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式的制備方法，在所述后一制備方法中，在煅燒步驟之后進行切割工序，而在所述前一制備方法中，在煅燒步驟之后進行切割工序。
在采用根據(jù)本發(fā)明第五組的第一個實施方式的制備方法時，在煅燒步驟之前進行切割工序，這時鋁硅纖維6會由于切割時的沖擊而在切割部位產(chǎn)生裂紋和碎片。這是由于，當母體纖維被燒結(jié)為陶瓷時，通常會變硬，而同時它們也變脆了。于是，鋁硅纖維6就會形成不規(guī)則的端面形狀，而且纖維的機械強度也降低了。
相比之下，由于母體纖維相對較軟，當其在切割時受到機械沖擊時，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)異的機械強度。因此，根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式，可以提高初始表面壓力。據(jù)信，防止了破裂等的發(fā)生，也會在一定程度上防止表面壓力隨時間而降低。
此外，在根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實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，當采用根據(jù)本發(fā)明第五組的第二個實施方式中的第二種方法時，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)明第五組的實施方式中，舉例說明了把根據(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，例如柴油機細顆粒過濾器(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，采用無機鹽法中所用的氧化鋁纖維料液作為原料，獲得連續(xù)的母體長纖維；切割步驟，即把所述母體長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行，從而，不但可有效地提高氧化鋁短纖維的強度，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間而降低。
其原因解釋如下。
換言之，當采用傳統(tǒng)方法制備用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維時，用氧化鋁纖維紡絲料液進行紡絲工序而得到連續(xù)的母體長纖維，煅燒該母體長纖維而形成氧化鋁長纖維，然后采用機械手段例如切割設(shè)備，切割該氧化鋁長纖維，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有毛刺(見圖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。
切割氧化鋁長纖維時，在所述切割設(shè)備等將氧化鋁纖維完全切斷之前，在氧化鋁長纖維上臨近切割面的部位會產(chǎn)生碎屑，這些碎屑附著在切割面上，于是在氧化鋁長纖維的切割面上形成了毛刺，如圖15(b)所示。
當采用機械手段如切割設(shè)備來切割氧化鋁長纖維時，切割面受到很大的剪切應(yīng)力。然而，由于所述氧化鋁長纖維是由硬而脆的具有一定強度的陶瓷所形成，所以施加在切割面上的剪切應(yīng)力會使氧化鋁長纖維在一定部位產(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，當每根氧化鋁短纖維的切割面上都產(chǎn)生了毛刺時，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損傷其他纖維。
仔細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)生了細小的裂紋，在另外一些部位，由于切割纖維時所施加的力而產(chǎn)生了細小的裂紋。
于是，這些碎屑、毛刺和細小的裂紋等會導(dǎo)致該氧化鋁短纖維不能提供足夠的機械強度，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械強度，當每根氧化鋁短纖維具有優(yōu)異的機械強度時，氧化鋁纖維聚集體的初始表面壓力就能保持足夠高，表面壓力隨時間的降低就會減少。
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械強度不夠高，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，表面壓力隨時間的降低也會相對較大。
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，由于所述長的連續(xù)的母體纖維在經(jīng)過紡絲工序之后，只進行了拉伸處理，所以，該母體纖維是軟的，即使用刀具等切割該長的連續(xù)的母體纖維時，也不會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械強度和較小的離差，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間而降低。
下面將詳細闡述根據(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，首先進行紡絲工序，采用在無機鹽法中的氧化鋁纖維料液作為原料，以便得到長的連續(xù)的母體纖維。
在紡絲工序中，首先，制備用于無機鹽法的所述氧化鋁纖維料液。
采用無機鹽法制備所述氧化鋁纖維料液。更具體而言，優(yōu)選通過把二氧化硅溶膠與鋁鹽的水溶液混合來制備所述氧化鋁纖維料液。因為該方法可以提供具有高強度的氧化鋁纖維。
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量計，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聚合物。于是，這可使氧化鋁纖維料液具有拉絲性能。
有機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1Pa.s到200Pa.s(10泊到2000泊)。
進而，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)過紡絲加工的原料纖維在連續(xù)卷取的同時被拉伸，從而獲得了連續(xù)的母體長纖維。
對噴嘴的口型沒有特別的限制，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)的母體長纖維。于是，在該范圍內(nèi)可以制得具有適宜強度的氧化鋁纖維。當連續(xù)的母體長纖維的截面為正圓形時，其平均直徑的下限優(yōu)選為3μm，其上限為25μm，纖維的平直徑的下限更優(yōu)選為5μm，其上限更優(yōu)選為15μm。
此外，優(yōu)選采用卷縮工序，以便使所述連續(xù)的母體長纖維發(fā)生卷縮。該方法使氧化鋁短纖維在隨后的成氈過程中適當?shù)叵嗷ダp結(jié)。
其次，進行切割工序，以便把所述連續(xù)的母體長纖維切割為母體短纖維。
在該切割工序中，將所述連續(xù)的母體長纖維切割為如下長度，所述長度的下限優(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)的多根母體長纖維并排對齊，用矩形刀具等切割，此時，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，則會對人體造成嚴重的傷害。
其次，進行成氈工序，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)。
對所述氈狀的母體短纖維的形狀沒有特別的限制，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粗略地確定其尺寸。
其次，優(yōu)選對該氈狀母體短纖維進行針刺處理。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，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℃到600℃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組分。
其次，將經(jīng)過所述預(yù)處理的氈狀母體短纖維在空氣中加熱，溫度的下限為1000℃，優(yōu)選1050℃，溫度的上限為1300℃，優(yōu)選1250℃，以便使母體短纖維燒結(jié)。煅燒溫度低于1000℃會使母體短纖維的燒結(jié)不充分，從而難以獲得高強度的氧化鋁纖維聚集體。相比之下，煅燒溫度超過1300℃則不能得到更高強度的氧化鋁纖維聚集體，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的下降。
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)異的機械強度。
此外，在經(jīng)過在所述條件下煅燒的氈狀母體短纖維中，有機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優(yōu)選為0重量％到10重量％或更低。由于具有該化學組成的氧化鋁短纖維中無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具有高的排斥力。因此，當采用根據(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，所述緊固密封材料如背景技術(shù)中所述的蜂窩式過濾器10，即使所述緊固密封材料在金屬殼與蜂窩式過濾器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度優(yōu)選為1.0GPa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度、彎曲強度和斷裂強度值的增加，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實際上具有相同的形狀。
根據(jù)用途來適當?shù)卮_定緊固密封材料的尺寸，當該緊固密封材料要被圍繞在蜂窩式過濾器10的外周時，例如，如圖16所示，緊固密封材料的厚度約為蜂窩式過濾器10的外徑與容納該蜂窩式過濾器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，則當金屬殼中容納有蜂窩式過濾器10時，緊固材料就不能對蜂窩式過濾器10產(chǎn)生良好的緊固性能，從而使蜂窩式過濾器10與金屬殼之間發(fā)生偏移和松動。由于這種情況下當然不能提供良好的密封性能，廢氣會從空隙部位泄露出來，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濾器10安裝到金屬殼中，尤其是在采用壓嵌式安裝法來把蜂窩式過濾器10安裝入金屬殼時。
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0.1g/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0.1g/cm3，其上限更優(yōu)選為0.25g/cm3。當松密度的值小于0.1g/cm3時，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，當松密度的值大于0.3g/cm3時，所需要的氧化鋁短纖維的量就會增加，這會增加成本。
此外，如果需要，可對所述緊固密封材料進行針刺處理，而且，所述緊固密封材料在有機粘合劑中經(jīng)受了浸漬處理之后，進一步沿厚度方向壓縮緊固密封材料。這些處理的進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)過紡絲工序，然后拉伸形成連續(xù)的母體長纖維，將所得的連續(xù)的母體長纖維切割為母體短纖維；然后，使其形成氈狀母體，于是，通過燒結(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有產(chǎn)生碎屑、毛刺和細小裂紋，然后將該母體短纖維燒結(jié)，于是可制得機械強度優(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)異的機械強度，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間而降低。
下面將敘述所述實施方式的更具體的實施例及其對比例；但是，這些實施例并非意在對本發(fā)明進行限制。
下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第一組的實施例和對比例。
(實施例1)在實施例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℃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，在拉伸的同時卷取所得的母體纖維。
其次，對所述母體纖維進行加熱步驟(預(yù)處理)，用電爐在250℃、常壓和氮氣氛中加熱30分鐘，然后以同樣的方法，用電爐在1250℃、常壓和氮氣氛中將母體纖維燒結(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10.5μm，殘余碳的含量為5重量％(見表1)。采用公知的方法測定該鋁硅纖維6的機械強度，其纖維的拉伸強度為2.0GPa，纖維的彎曲強度為1.8GPa，以及斷裂韌性為1.5MN/m3/2。換言之，實施例1的鋁硅纖維6具有優(yōu)異的機械強度。
目測所得的鋁硅纖維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)，這是未曾有過的新特點。
其次，將鋁硅纖維6的長纖維切割為5mm的長度，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，按照下述方法測試樣品的表面壓力。
首先，從該纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的試樣，用專用夾具將該試樣夾起來，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試的試樣保持在1000℃的空氣中，分別在1小時、10小時和100小時后測試其表面壓力。此處，我們把在未夾持狀態(tài)和未加熱時所測得的表面壓力定義為“初始表面壓力”，而把在100小時之后的表面壓力定義為“耐久性實驗之后的表面壓力”。此外，計算表達式(耐久性實驗之后的表面壓力/初始表面壓力)×100(％)的值，并將其定義為表面壓力隨時間降低的比率。表1顯示了這些測試結(jié)果。
根據(jù)這些測試結(jié)果，在實施例1的試樣中，初始表面壓力和耐久性實驗之后的表面壓力均超過了100kPa，表面壓力隨時間降低的比率保持在50％之內(nèi)，這是相對較低的水平。此處，觀察100小時之后的試樣，發(fā)現(xiàn)鋁硅纖維6的特性沒有變化，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、長度為100mm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140mmφ。把按這種方式裝配起來的催化轉(zhuǎn)化裝置1實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，在行駛過程中，沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，其初始表面壓力增加了，同時確保阻止了表面壓力隨時間的降低。此外，這可提供優(yōu)異的抗風蝕性能。
(實施例2和3)在實施例2和3中，按照與實施例1基本上相同的順序分別制備鋁硅纖維6，不同之處在于，煅燒的溫度和時間根據(jù)表1所示作了變化。結(jié)果，可得到機械強度優(yōu)異的鋁硅纖維6。
此外，當形成用于表面壓力測試的試樣時，對這些試樣測試初始表面壓力、耐久性實驗之后的表面壓力以及表面壓力隨時間降低的比率，用與實施例1相同的方式得到了優(yōu)選的結(jié)果(見表1)。
當然，沒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后進行連續(xù)行駛實驗。結(jié)果，在行駛過程中，沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，其初始表面壓力增加了，同時確保阻止了表面壓力隨時間的降低。
(對比例1)在對比例1中，采用與實施例1相同組成的紡絲料液進行紡絲，從而得到了母體纖維。其次，對所述母體纖維進行加熱步驟(預(yù)處理)，加熱條件為，在250℃的常壓下，在含有氧氣的流動空氣(即空氣)中用電爐加熱30分鐘，隨后，在1250℃的常壓下，在同樣的流動空氣(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10.2μm，殘余碳的含量為0重量％(見表1)。該鋁硅纖維6的機械強度見表1，其值約為實施例1到3的一半。換言之，該對比例1的鋁硅纖維6明顯不如實施例1到3所得的鋁硅纖維6。
此外，制備了用于表面壓力測試的試樣，從而測得了初始表面壓力、耐久性實驗之后的表面壓力以及表面壓力隨時間降低的比率，可以肯定，這些值明顯不如實施例1到3的值(見表1)。
表1

其次，下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第二組的實施例和對比例。
(實施例4)在實施例4中，首先，按照與實施例1相同的方法制備母體長纖維。
其次，將母體長纖維切割為長度為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M1。
在所述壓片工序之后進行的煅燒步驟中，對所述母體纖維M1進行加熱步驟(預(yù)處理)，條件是用電爐21在250℃、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)。
在實施例4中，上側(cè)電熱器的溫度較高，使煅燒時第一側(cè)表面S1的表面溫度為1250℃，而下側(cè)電熱器的溫度較低，使煅燒時第二側(cè)表面S2的表面溫度為1000℃。換言之，使煅燒的溫差為250℃。煅燒時間為30分鐘。
分別在所得纖維聚集體M1的第一側(cè)表面S1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，對這些纖維的幾個方面進行測試。測試結(jié)果如表2所示。
鋁硅纖維6的第一側(cè)表面S1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的拉伸強度、彎曲強度、彈性模量和伸長率，在第一側(cè)表面S1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10.5μm，纖維的截面為正圓形。
從該氈狀纖維聚集體M1上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的試樣，用專用夾具將該試樣夾起來，調(diào)節(jié)松密度(GBD)為0.30g/cm3。將該狀態(tài)下的表面壓力測試試樣保持在1000℃的空氣中，分別在1小時、10小時和100小時后測試其表面壓力。此處，我們把在1小時后測得的表面壓力定義為“初始表面壓力”，而把在100小時之后的表面壓力定義為“耐久性實驗之后的表面壓力”。此外，計算表達式(耐久性實驗之后的表面壓力/初始表面壓力)×100(％)的值，并將其定義為表面壓力隨時間降低的比率。圖6的曲線顯示了這些測試的結(jié)果。
根據(jù)所述測試的結(jié)果，在實施例4的試樣中，初始表面壓力和耐久性實驗之后的表面壓力均超過了100kPa，經(jīng)過一定時間表面壓力的降低比率保持在相對較低的水平。
按照與實施例1相同的方式，把使用了氈狀纖維聚集體M1的催化轉(zhuǎn)化裝置1安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，在行駛過程中，沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，其初始表面壓力增加了，同時阻止了表面壓力隨時間的降低。此外，沒有發(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)異的抗風蝕性能。
(對比例2)在對比例2中，在1250℃下煅燒30分鐘，該煅燒過程沒有溫差。除這點外，基本上按照與實施例相同的條件制備纖維聚集體M1。
在對比例2中，鋁硅纖維6的物理性質(zhì)(結(jié)晶度、纖維的拉伸強度、彎曲強度、彈性模量和伸長率)實際上與實施例中第二側(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)隨位置并沒有明顯的不同。
此外，按照與實施例相同的方法制備用于表面壓力測試的試樣，測定其初始表面壓力、耐久性實驗之后的表面壓力以及表面壓力隨時間降低的比率。如圖6的曲線所示，對比例3中的試樣明顯比實施例4中的試樣差。
表2

下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第三組的實施例和對比例。
(實施例5)在實施例5中，按下述方法制備用來測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℃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(長邊為500μm，短邊為50μm)，如圖9的表的左列第一行所示。在紡絲過程中，從干燥空氣排出口以10m/s的速度連續(xù)排出50℃的干燥熱空氣。
于是，通過金屬口型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在拉伸的同時被卷取。此時，干燥的熱空氣沿母體纖維6的排出方向吹掃，從而進行干燥處理，在此同時進行拉伸處理。
此外，用電爐在空氣中對所述母體纖維6A進行加熱步驟(預(yù)處理)，煅燒條件為250℃、30分鐘，然后用同樣的方式用電爐在1200℃下燒結(jié)10分鐘。
結(jié)果得到了根據(jù)實施例5的橢圓形截面的鋁硅纖維6(長軸平均值15μm，短軸平均值10μm)，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幾乎不含任何有機物。此外，圖10顯示了根據(jù)實施例5的，鋁硅纖維6的截面形狀的SEM照片。
其次，將鋁硅纖維6的長纖維切割為5mm的長度，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邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的實施例5的試樣。
在表面壓力試驗中，采用壓縮夾具將該試樣壓縮到厚度為3mm，重復(fù)該過程5次。此時，測定第一次壓縮時的表面壓力值和第五次壓縮時的表面壓力值，根據(jù)該測試結(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間降低的程度的指標。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壓嵌進入金屬殼3。采用外徑為130mm、長度為100mm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140mmφ。把按這種方式裝配起來的催化轉(zhuǎn)化裝置1實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，在行駛過程中，沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時間降低的程度減少了。
(實施例6)實施例6采用基本上與實施例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)實施例6的橢圓形截面(長軸平均值30μm，短軸平均值10μm)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幾乎不含任何有機物。
其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的實施例6的試樣。采用與實施例1相同的方法測定該試樣的表面壓力。結(jié)果，在實施例6中殘余比例為94.0％(見圖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實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，行駛試驗發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過很長的時間也沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時間降低的程度減少了。
(實施例7)實施例7采用基本上與實施例5相同的步驟，所不同的是金屬口型19a的形狀變成了實際上是啞鈴的形狀，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)實施例7的繭形截面或?qū)嶋H上是花生截面形狀(平均寬度20μm，中央平均厚度5μm，邊緣部位厚度10μm)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幾乎不含任何有機物。此外，圖11顯示了一個SEM照片，所述照片是根據(jù)實施例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邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的實施例7的試樣。采用與實施例5相同的方法測定該試樣的表面壓力。結(jié)果，在實施例7中殘余比例為89.9％(見圖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實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，行駛試驗發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過很長的時間也沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時間降低的程度減少了。
(實施例8)實施例8采用基本上與實施例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)實施例8的中空截面形狀(外徑20μm，內(nèi)徑10μm)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幾乎不含任何有機物。
其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的實施例8的試樣。采用與實施例1相同的方法測定該試樣的表面壓力。結(jié)果，在實施例8中殘余比例為94.6％(見圖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實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，行駛試驗發(fā)現(xiàn)，即使經(jīng)過很長的時間也沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑，于是可以肯定，表面壓力隨時間降低的程度減少了。
(試驗例1)試驗例1采用基本上與實施例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)試驗例1的橢圓形截面(平均長軸35μm，平均短軸10μm)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幾乎不含任何有機物。
其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的試驗例1的試樣。采用與實施例1相同的方法測定該試樣的表面壓力。結(jié)果，在試驗例1中殘余比例為92.0％(見圖3)。
然而，我們發(fā)現(xiàn)其初始表面壓力低于各個實施例的初始表面壓力。
(對比例3)對比例3采用基本上與實施例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)對比例3的正圓形截面(外徑10μm)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幾乎不含任何有機物。
其次，從該氈狀纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的對比例3的試樣。采用與實施例5相同的方法測定該試樣的表面壓力。結(jié)果，在對比例3中殘余比例為85.0％，這顯然不如各個實施例的結(jié)果(見圖3)。
于是，我們發(fā)現(xiàn)，其表面壓力隨時間而降低的程度大于各個實施例。
表3

下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第四組的實施例和對比例。
(實施例9)在實施例9中，按照下述方法制備供測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℃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紡絲設(shè)備的噴嘴連續(xù)排出到空氣中，在拉伸的同時進行卷取。
此時，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0.2mm，長度為0.3到2.0mm，排出速率為1.5到2.0cm/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，使母體纖維穿過滾筒。滾筒內(nèi)上半部的溫度為35到40℃，下半部的溫度為25到30℃。
隨后，用閘刀將該母體纖維切割成10mm的長度，從而得到了短纖維。然后，將這些短纖維(約1.0g)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℃，時間為30分鐘，然后用電爐以同樣方式在1250℃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。
從所得的實施例9的試樣中的多個部位抽取鋁硅纖維6，測定纖維的平均直徑(μm)及其最小值和最大值、平均纖維長度(mm)及其最小值和最大值以及渣球含量(％)。表4顯示了所述測量結(jié)果。由所述結(jié)果可見，在實施例9中，纖維直徑的離差和纖維長度的離差均很小，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邊長為25mm的正方形試樣，根據(jù)這些試樣的面積和重量來測定其單位重量，采用自動記錄儀測定其表面壓力。表4也顯示了該結(jié)果。此處，表面壓力值在GBD為0.30g/cm3時的值。這些值表明，在實施例9中，單位重量的離差和表面壓力的離差很小，這說明其質(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。
(對比例4)在對比例4中，用蒸發(fā)器把與實施例9相同的紡絲料液在50℃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個位置。然后，當該噴嘴以1000rpm到2000rpm的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)時，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℃、0.5到1.0kPa的空氣吹掃所得的母體纖維，收集并進行壓片，從而形成氈狀纖維聚集體。將該纖維聚集體模壓成邊長為25mm的正方形，然后在與實施例9相同的條件下進行預(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比例的試樣中，從其多個部位抽取鋁硅纖維6，測定纖維的平均直徑(μm)及其最小值和最大值、平均纖維長度(mm)及其最小值和最大值以及渣球含量(％)。表4顯示了所述測量結(jié)果。由所述結(jié)果可見，在對比例4中，纖維直徑的離差和纖維長度的離差均明顯大于實施例。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邊長為25mm的正方形試樣，根據(jù)這些試樣的面積和重量來測定其單位重量，采用自動記錄儀測定其表面壓力。表4也顯示了該結(jié)果。此處，表面壓力值在GBD為0.30 g/cm3時的值。這些值表明，在對比例4中，單位重量的離差和表面壓力的離差大于實施例9。此外，還發(fā)現(xiàn)表面壓力的平均值顯著低于實施例9。
表4

*括號內(nèi)的值為與平均值的差。
下面將闡述根據(jù)本發(fā)明第五組的實施例和對比例(實施例10)在實施例10中，按照下述方法制備用于測試緊固密封材料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℃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紡絲設(shè)備的噴嘴連續(xù)排出到空氣中，在拉伸的同時進行卷取。
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℃，時間為30分鐘，然后用電爐以同樣方式在1250℃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的長度，從而得到了短纖維。然后，將這些短纖維(約1.0g)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℃下干燥10分鐘或更長時間。隨后，在1200℃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試表面壓力所用的試樣，將該試樣置于自動記錄儀的夾具內(nèi)。然后沿厚度方向?qū)υ撛嚇邮┘訅毫?，當其厚度被壓縮到3mm時，分別在1小時、10小時和100小時后測試其表面壓力(MPa)。結(jié)果如圖13的曲線所示。
(對比例5)在對比例5中，基本上按照與實施例10相同的方法制備測試表面壓力用的試樣。然后，采用自動記錄儀按照與實施例10相同的方法測定表面壓力。結(jié)果如圖13的曲線所示。
(測試結(jié)果)
根據(jù)圖13的曲線，實施例10的初始表面壓力高于對比例5。此外，關(guān)于經(jīng)過100小時后表面壓力的下降程度，實施例10明顯小于對比例5。
此外，在實施例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壓嵌進入金屬殼3。采用外徑為130mmφ、長度為100mm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140mmφ。把按這種方式裝配起來的催化轉(zhuǎn)化裝置1實際安裝在3升的汽油發(fā)動機內(nèi)，然后進行連續(xù)的運轉(zhuǎn)實驗。結(jié)果，在行駛過程中，沒產(chǎn)生噪音，催化劑載體2也沒有變黑。
此處，進行關(guān)于纖維直徑和其機械強度的測試，在該測試中對比了兩種鋁硅纖維6，其中一種鋁硅纖維6由本發(fā)明第五組的第二個實施方式的制備方法獲得，另一種鋁硅纖維6由本發(fā)明第五組的第一個實施方式的制備方法獲得。
在前一情況下，從切割成預(yù)定長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，測定10根鋁硅纖維6的平均直徑和標準偏差。結(jié)果，平均直徑為7.1μm，標準偏差為0.74μm。此外，用公知的拉伸強度測試方法測定10根鋁硅纖維6，從而測得絕對強度的平均值和標準偏差。結(jié)果，平均值為6.19gf，標準偏差為1.88gf。此外，采用所述拉伸強度試驗測定相對強度的平均值和標準偏差。結(jié)果平均值為1.40GPa，標準偏差為0.45GPa。
在后一情形下，將燒結(jié)的鋁硅纖維6切割為預(yù)定的長度，從而得到短纖維，并從中任意選取10根纖維。然后，測定這10根鋁硅纖維6的平均直徑及其標準偏差。結(jié)果，平均直徑為7.2μm，標準偏差為0.52μm。此外，用公知的拉伸強度測試方法測定10根鋁硅纖維6，從而測得絕對強度的平均值和標準偏差。結(jié)果，平均值為4.86gf，標準偏差為2.16gf。此外，采用所述拉伸強度試驗測定相對強度的平均值和標準偏差。結(jié)果平均值為1.22GPa，標準偏差為0.61GPa。
所述結(jié)果表明，與本發(fā)明第五組的第一個實施方式的鋁硅纖維6相比，本發(fā)明第五組的第二個實施方式的鋁硅纖維6不但具有優(yōu)異的機械強度，而且其機械偏差也較小。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)明第六組的實施例和對比例。
(實施例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℃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，在拉伸的同時卷取從而得到連續(xù)長度的母體纖維。
其次，用矩形刀具將該連續(xù)的母體長纖維切割成7.5mm的長度，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，對所述氈狀纖維聚集體進行加熱步驟(預(yù)處理)，用電爐在500℃、常壓空氣中加熱30分鐘，從而燒凈了有機成分，然后用電爐在1250℃、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7.3μm。
(對比例6)按照與實施例11相同的方法制備連續(xù)的母體長纖維，然后，按照與實施例11相同的煅燒條件煅燒該母體長纖維制得氧化鋁長纖維。該氧化鋁長纖維的平均直徑為7.2μm。
其次，用矩形刀具將該連續(xù)的母體長纖維切割成5mm的長度，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定根據(jù)實施例11和對比例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)氧化鋁短纖維的強度采用拉伸試驗機測定實施例11和對比例6中的用于氧化鋁纖維聚集體的氧化鋁短纖維的拉伸強度。對任意選取的10根氧化鋁短纖維進行測試，將其平均值作為根據(jù)實施例11和對比例6的每根氧化鋁短纖維的強度，根據(jù)其標準偏差計算其離差。
(2)表面壓力的測定從實施例11和對比例6的每一纖維聚集體上沖切出一個邊長為25mm的正方形，從而得到用于表面壓力測試的試樣，我們把在非夾持狀態(tài)和未加熱時所測得的表面壓力定義為“初始表面壓力”，將所述用于測定表面壓力的試樣用專門的夾具夾起來，并將松密度調(diào)節(jié)至0.30g/cm3，然后置于1000℃的空氣中；于是，把在100小時之后的表面壓力定義為“耐久性實驗之后的表面壓力”。
然后，計算表達式[100-(耐久性實驗之后的表面壓力/初始表面壓力)×100](％)的值，計算并得出表面壓力隨時間降低的比率。
(3)觀察切割面采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察實施例11和對比例6的氧化鋁短纖維的切割面的狀態(tài)，以便檢查其碎屑、毛刺和細小裂紋等。
表5



表5的結(jié)果清楚地顯示，根據(jù)實施例11的氧化鋁短纖維的平均纖維強度為6.3×10-4N，其標準偏差為1.88，而根據(jù)對比例6的氧化鋁短纖維的平均纖維強度為5.0×10-4N，其標準偏差為2.16。根據(jù)實施例11的氧化鋁短纖維的平均強度及其離差優(yōu)于根據(jù)對比例6的氧化鋁短纖維的平均強度及其離差。
根據(jù)實施例11的用于測定表面壓力的試樣的初始表面壓力為145kPa，其耐久性試驗之后的表面壓力為102kPa，而根據(jù)對比例6的用于測定表面壓力的試樣的初始表面壓力為140kPa，其耐久性試驗之后的表面壓力為91kPa；于是，根據(jù)實施例11的試樣的兩個表面壓力具有較好的結(jié)果。
此外，關(guān)于用于測定表面壓力的試樣的表面壓力隨時間而降低的比率，根據(jù)實施例11的試樣的結(jié)果較好。
此外，根據(jù)實施例11的氧化鋁短纖維的切割面上沒有碎屑、毛刺和細小的裂紋；然而，根據(jù)對比例6的氧化鋁短纖維的切割面上有許多碎屑、毛刺和細小的裂紋。
工業(yè)實用性如上文所詳細描述的，根據(jù)本發(fā)明第一組的第1項到第3項的發(fā)明，由于可以獲得優(yōu)異的機械強度，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間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第4項的發(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械強度優(yōu)異的鋁硅纖維。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第5項的發(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項的發(fā)明，可以在降低成本的同時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間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第一組的第8項的發(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間而降低。
根據(jù)本發(fā)明第二組的第9項到第16項的發(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項到第19項的發(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項到第26項的發(fā)明，可以提供表面壓力不易隨時間而降低的緊固密封材料。
根據(jù)本發(fā)明第三組的第27項到第29項的發(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項到第35項的發(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項到第41項的發(fā)明，可以提供表面壓力不易隨時間而降低的緊固密封材料。
根據(jù)本發(fā)明第五組的第42項到第50項的發(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項到第52項的發(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間而降低。
權(quán)利要求
1.鋁硅纖維，該鋁硅纖維呈黑色。
2.鋁硅纖維，該鋁硅纖維因含有碳組分而呈黑色。
3.鋁硅纖維，該鋁硅纖維中殘余的碳量為1重量％或更多，并且鋁硅纖維因含有殘余的碳組分而呈黑色，其拉伸強度為1.2GPa或更大，彎曲強度為1.0GPa或更大，斷裂韌性為0.8MN/m3/2或更大。
4.鋁硅纖維的制備方法，該方法包括紡絲步驟，采用由無機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。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的鋁硅纖維的制備方法，其中，在氮氣氛中以1000℃到1300℃的溫度加熱所述母體纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的鋁硅纖維的制備方法，其中，所述母體纖維中的碳組分來自有機聚合物，該有機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。
7.緊固密封材料，該緊固密封材料含有根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項所述的鋁硅纖維，該鋁硅纖維聚集成氈狀的鋁硅纖維聚集體作為所述緊固密封材料的組成材料，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其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周。
8.根據(jù)權(quán)利要求7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。
9.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。
10.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其內(nèi)部，所述金屬殼包圍在所述陶瓷體的外周，其中，所述結(jié)晶度從緊固密封材料的第一側(cè)表面到第二側(cè)表面逐步增加。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的緊固密封材料，該緊固密封材料包括纖維聚集體的片材，其中，所述纖維聚集體的結(jié)晶度從第一側(cè)表面到第二側(cè)表面逐步增加。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11任一項的緊固密封材料，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。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到11任一項的緊固密封材料，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％。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到13任一項的緊固密封材料，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。
15.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。
16.根據(jù)權(quán)利要求15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。
17.制備緊固密封材料的方法，所述緊固密封材料為根據(jù)權(quán)利要求9到14任一項的緊固密封材料，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獲得母體纖維；壓片步驟，將所述母體纖維壓片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)表面的煅燒溫度與第二側(cè)表面的煅燒溫度之間有一溫差。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的緊固密封材料的制備方法，其中，所述煅燒溫度的溫差為100℃或更大。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的緊固密封材料的制備方法，其中，第一側(cè)表面的煅燒溫度為800℃到1100℃，第二側(cè)表面的煅燒溫度為1100℃到1400℃。
20.催化轉(zhuǎn)化裝置，該催化轉(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。
21.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。
22.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。
23.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。
24.根據(jù)權(quán)利要求21到23任一項的緊固密封材料，其中，所述鋁硅纖維的截面基本上為橢圓形或繭形。
25.根據(jù)權(quán)利要求21或22的緊固密封材料，其中，所述的鋁硅纖維為中空纖維。
26.根據(jù)權(quán)利要求21到25任一項的緊固密封材料，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。
27.鋁硅纖維的制備方法，所述鋁硅纖維用于根據(jù)權(quán)利要求21到26任一項的緊固密封材料，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，在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。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的鋁硅纖維的制備方法，其中，所述干燥的熱空氣沿所述母體纖維的排出方向吹掃。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28的鋁硅纖維的制備方法，其中，在所述紡絲料液中預(yù)先加入水溶性增塑劑。
30.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)。
31.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，所述鋁硅纖維的長度的離差在±4mm之內(nèi)。
32.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)，所述鋁硅纖維的長度的離差在±4mm之內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求30到32任一項的緊固密封材料，其中，渣球的含量為3重量％或更少。
34.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15μm，纖維直徑的離差在±3μm之內(nèi)，平均纖維長度為5到20mm，纖維長度的離差在±4mm之內(nèi)，其中不含渣球。
35.根據(jù)權(quán)利要求30到34任一項的緊固密封材料，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。
36.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30到35任一項的緊固密封材料，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聚合物的紡絲料液，從而得到母體長纖維；切割步驟，即把所述長纖維切割為預(yù)定長度的短纖維；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。
37.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，所述陶瓷纖維通過陶瓷粘合劑彼此結(jié)合。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的緊固密封材料，其中，所述陶瓷粘合劑含有組成所述陶瓷纖維的物質(zhì)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的緊固密封材料，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。
40.根據(jù)權(quán)利要求37到39任一項的緊固密封材料，其中，含有1重量％到8重量％的陶瓷粘合劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求37到40任一項的緊固密封材料，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。
42.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37到41任一項的緊固密封材料，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，采用陶瓷粘合劑粘合形成所述聚集體的陶瓷纖維。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的緊固密封材料的制備方法，其中，在所述粘合步驟中，在所述陶瓷粘合劑的原料溶液施用到形成所述聚集體的陶瓷纖維之間后，加熱所述聚集體，以燒結(jié)所述原料溶液中的特定組分，從而形成陶瓷。
44.根據(jù)權(quán)利要求42的緊固密封材料的制備方法，其中，在所述粘合步驟中，在用水溶性金屬溶液浸漬所述聚集體之后，將所述聚集體干燥并加熱，以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，其具有低粘度。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的緊固密封材料的制備方法，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％。
46.根據(jù)權(quán)利要求43到45任一項的緊固密封材料的制備方法，其中，所述陶瓷纖維的紡絲料液是采用無機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。
47.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37到41任一項的緊固密封材料，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；液體物質(zhì)施用步驟，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，以燒結(jié)所述母體纖維和所述液體物質(zhì)。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的緊固密封材料的制備方法，其中，在施用所述液體物質(zhì)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。
49.根據(jù)權(quán)利要求47的緊固密封材料的制備方法，其中，在施用所述液體物質(zhì)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機成分，所述聚集體包括鋁硅母體纖維。
50.根據(jù)權(quán)利要求47到49任一項的緊固密封材料的制備方法，其中，在所述紡絲步驟和所述模壓步驟之間進行切割步驟，在該切割步驟中，所述母體纖維的長纖維被切割成預(yù)定長度的短纖維。
51.陶瓷纖維聚集體，其中，三維聚集的陶瓷纖維通過陶瓷粘合劑而部分地粘合起來。
52.陶瓷纖維聚集體，該聚集體包括具有支鏈結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維。
53.陶瓷纖維，所述陶瓷纖維具有支鏈結(jié)構(gòu)。
54.氧化鋁纖維聚集體的制備方法，該方法包括紡絲步驟，采用無機鹽法中所用的氧化鋁纖維料液作為原料，從而獲得連續(xù)的母體長纖維；切割步驟，將所述連續(xù)的母體長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，以制得氧化鋁纖維聚集體。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供鋁硅纖維的制備方法，采用該方法可以確保容易地制備機械強度優(yōu)異的鋁硅纖維，本發(fā)明采用由無機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F01N3/28GK1463323SQ02801846
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者棚橋一智, 堂下正景, 高橋秀智 申請人:揖斐電株式會社