專利名稱：：污染控制元件安裝部件和污染控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及保持或安裝污染控制元件的部件，更具體地，本發(fā)明涉及用于污染控制元件如催化劑載體和過濾元件的保持或安裝部件。具體地，本發(fā)明涉及催化劑載體保持或安裝部件，該部件在將處于纏繞催化劑載體的狀態(tài)下的該催化劑載體安裝部件插入催化轉(zhuǎn)化器的殼體內(nèi)的過程中表現(xiàn)出良好的可操作性，該部件在耐熱性、面積壓力保持性和耐腐蝕性方面表現(xiàn)良好，并且盡管所用的有機粘結(jié)劑的浸滲量減少，也能夠同時防止空氣壓力減少和纖維的破碎粒子、纖維及其他的脫落。而且，本發(fā)明涉及配備有這種污染控制元件安裝部件的污染控制裝置，更具體地，涉及其中插有這種催化劑載體安裝部件的催化轉(zhuǎn)化器和配備有過濾元件保持或安裝部件的排氣清潔裝置。本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器能夠有利地用于處理內(nèi)燃機如發(fā)電機、汽車和其他車輛的排氣。
背景技術(shù)：
：使用陶瓷催化轉(zhuǎn)化器的排氣凈化系統(tǒng)已經(jīng)熟知為作為用來除去包含在來自汽車的內(nèi)燃機的排氣中的一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氧化氮(NOx)等的手段。陶瓷催化轉(zhuǎn)化器包括例如包含在金屬殼體即外殼中的蜂窩狀的陶瓷催化劑載體(也叫作"催化劑元件")。正如所熟知的，有許多類型的陶瓷催化轉(zhuǎn)化器。但是，陶瓷催化轉(zhuǎn)化器通常構(gòu)造成在殼體和容納在殼體中的催化劑載體之間具有間隙。該間隙充分地充滿安裝的和隔熱的部件，這種安裝的和隔熱的部件通常由組合形式的無機纖維、有機纖維和/或通常液態(tài)或漿糊狀的有機粘結(jié)劑構(gòu)成。參見例如日本待審査的專利公布(Kokai)No.57-61686、No.59-10345和No.61-239100。結(jié)果，填充這種間隙的安裝/隔熱部件保持該催化劑載體，并且能夠防止催化劑載體由于碰撞、振動等引起的意外的機械沖擊。由于在具有這種結(jié)構(gòu)的催化轉(zhuǎn)化器中催化劑載體既不發(fā)生破壞也不發(fā)生運動，因此該催化轉(zhuǎn)化器能夠在長時間內(nèi)實現(xiàn)所希望的功能。而且，如果將有機粘結(jié)劑浸滲到或涂覆在無機纖維上，則有機粘結(jié)劑能夠防止該無機纖維的破碎粒子、粉末等(以下也稱為"纖維碎片")的脫落或分散，并且當催化劑載體插入殼體中(這種操作稱為"裝罐")時，它也能夠防止催化劑載體的變形。此外，由于上述這種安裝/隔熱部件具有保持催化劑載體的功能，它通常被稱為催化劑載體保持或安裝部件。圖1是在日本待審查的專利公布(Kokai)No.7-269334中描述的用于排氣凈化的催化轉(zhuǎn)化器的透視圖。利用所示的催化轉(zhuǎn)化器201，通過提供利用氣密片材真空封裝的催化劑載體，能夠同時實現(xiàn)改進催化劑載體裝罐和防止纖維碎片的脫落。該催化轉(zhuǎn)化器能夠通過以下方法生產(chǎn)將板狀的無機纖維非織造織物層231和密封材料932包含在氣密片材232中，該片材232內(nèi)部的壓力被減小以減小其厚度，從而將無機纖維非織造織物層231的體積密度調(diào)節(jié)到0.10到0.40g/cm3，并且也將其厚度調(diào)節(jié)到在其組裝時獲得的該催化劑保持器204和該殼層202(上殼221，下殼222)之間的間隙的約1.0到2.5倍，片材232被密封，然后在減小壓力下將被密封的密封材料932和該無機纖維非織造織物層231插入到該催化劑保持器204和殼層211、222之間，接著在施加壓力下組裝這些部件。這種催化轉(zhuǎn)化器是有利的，因為它能夠防止纖維碎片的脫落而不使用有機粘結(jié)劑，但是，由于它需要應用真空封裝系統(tǒng)，因此隨同麻煩的生產(chǎn)工藝和增加的生產(chǎn)成本，需要使用指定的生產(chǎn)設(shè)備。另外，由于用于上殼層221和下殼層222的粘結(jié)系統(tǒng)是基于凸緣的使用的，與催化劑載體保持部件纏繞催化劑載體的外表面并與該外表面形成一體之后將催化劑載體插入圓柱形殼體中的加壓插入方法相比，生產(chǎn)的可操作性減小。此外，圖2是在日本待審査專利公布(Kokai)No.2002-4848中描述的用于排氣凈化的催化轉(zhuǎn)化器的透視圖。所示的催化轉(zhuǎn)化器300的特征在于，在催化劑載體301和殼層395之間設(shè)置保持和密封材料302。該保持和密封材料302包括無機纖維的墊狀產(chǎn)品，已經(jīng)對其添加0.5到20wt。/。的由有機或無機粘結(jié)劑組成的粘結(jié)劑，并且其組裝后確定的封裝密度被調(diào)節(jié)到從O.l到0.6g/cm3。另外，該催化轉(zhuǎn)化器的特征在于，將其保持和密封材料302沿著厚度方向分為三部分(上部311、中部312和下部313)。與中部相比，上部和下部各具有高固體含量的粘結(jié)劑。但是，對于這種催化轉(zhuǎn)化器，由于保持和密封材料必須隨同每個部分中的粘結(jié)劑的固體含量的控制一起被分成三部分，因此生產(chǎn)過程很麻煩，并且也增加生產(chǎn)成本。此外，如上所述，雖然必須以0.5到20wt。/。的量添加有機粘結(jié)劑，但是為了滿足汽車內(nèi)燃機的先進的控制系統(tǒng)的最新的要求，通常希望減少有機粘結(jié)劑的量，因為有機粘結(jié)劑的量的增加能夠不利地影響這種控制系統(tǒng)，特別是不利地影響包含在其中的傳感器的功能。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，通常以墊的形式使用的催化劑載體保持或安裝部件己經(jīng)在現(xiàn)有的催化轉(zhuǎn)化器中進行了各種改進，所述現(xiàn)有的催化轉(zhuǎn)化器包括那些具有填充結(jié)構(gòu)的催化轉(zhuǎn)化器，在該填充結(jié)構(gòu)中，在施加壓力的情況下插入催化劑載體。但是，該催化劑載體安裝部件仍然會遇到與它們的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和特性相關(guān)的問題。一個重要的問題是，同時防止該安裝部件的面積壓力或壓縮力的減小和纖維的破碎粒子、粉末和其他(纖維碎片)的脫落或散布，并減少用于粘結(jié)或固定目的的有機粘結(jié)劑的量。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種催化劑載體安裝部件，該催化劑載體安裝部件在將處于纏繞催化劑載體的狀態(tài)下的該催化劑載體安裝部件插入到催化轉(zhuǎn)化器的殼體中期間表現(xiàn)出良好的可操作性，在耐熱性、面積壓力保持性和耐腐蝕性方面表現(xiàn)優(yōu)良，并且盡管用于固定目的的有機粘結(jié)劑的浸滲量減少，但是也表現(xiàn)出該安裝部件面積壓力和纖維碎片脫落的減少。另外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種催化轉(zhuǎn)化器，其具有簡單的結(jié)構(gòu)，能夠被容易地生產(chǎn)，并且其中催化劑載體安裝部件在耐熱性、面積壓力保持性、防止纖維碎片的脫落以及耐腐蝕性方面表現(xiàn)優(yōu)良。此外，本發(fā)明的其他目的是提供一種污染控制元件安裝部件，其用于安裝除催化劑載體之外的污染控制元件如過濾元件等；并提供了配有這種污染控制元件的污染控制裝置。在其一個方面，本發(fā)明涉及一種污染控制元件安裝部件，其用于通過在該污染控制元件的周圍纏繞該污染控制元件安裝部件，將污染控制元件保持在殼體內(nèi)，其中該污染控制元件安裝部件由具有預定厚度的纖維材料的墊構(gòu)成，該墊具有浸滲到其中的具有不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的至少兩種類型的粘結(jié)劑的組合。另外，在其另一方面，本發(fā)明涉及一種污染控制裝置，該污染控制裝置包括殼體、設(shè)置在該殼體內(nèi)的污染控制元件、和布置在該殼體和該污染控制元件之間的污染控制元件安裝部件，該污染控制元件安裝部件是上面所述的本發(fā)明的污染控制元件安裝部件。本發(fā)明的污染控制元件和污染控制裝置分別能夠以各種實施方案有利地實現(xiàn)。例如，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，污染控制元件是催化劑載體，因此該污染控制裝置是催化轉(zhuǎn)化器。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，污染控制元件是過濾元件(例如，柴油機微粒過濾器)，因此污染控制裝置是排氣清潔裝置。污染控制裝置可以用于汽車和其他內(nèi)燃機(例如，汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機和燃燒其他有機燃料的發(fā)動機)的排氣系統(tǒng)中。正如將在下面詳細說明的，根據(jù)本發(fā)明，有可能提供如下催化劑載體安裝部件，當處于纏繞催化劑載體的狀態(tài)下的催化劑載體安裝部件被插入到該催化轉(zhuǎn)化器的殼體中時，該安裝部件具有良好的操作性,在耐熱性、面積壓力保持性、防止纖維碎片的脫落和耐腐蝕性方面表現(xiàn)優(yōu)良，此外，用于固定目的的有機粘結(jié)劑的浸滲量能夠減少，同時能夠防止面積壓力減小和纖維的破碎粒子、粉末以及其它的脫落。另外，根據(jù)本發(fā)明，有可能提供如下催化轉(zhuǎn)化器，其具有簡單結(jié)構(gòu)并且能夠容易地生產(chǎn)，在該催化轉(zhuǎn)化器中，被插入的催化劑載體安裝部件在隔熱性、面積壓力保持性、防止纖維碎片脫落以及耐腐蝕性方面表現(xiàn)優(yōu)良。而且，根據(jù)本發(fā)明，有可能提供如下催化轉(zhuǎn)化器，其能夠有利地用于處理來自汽車和其他車輛的內(nèi)燃機的排氣。此外，根據(jù)本發(fā)明，還有可能在除催化轉(zhuǎn)換器之外的其他污染控制裝置如柴油機微粒過濾器和其他排氣清潔裝置中，實現(xiàn)上述優(yōu)良的效果。從下面的描述中將容易理解本發(fā)明的上述目的和其它目的。圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于排氣凈化的催化轉(zhuǎn)化器的一種結(jié)構(gòu)的透視圖。圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于排氣凈化的催化轉(zhuǎn)化器的另一種結(jié)構(gòu)的透視圖。圖3是示出本發(fā)明的用于排氣凈化的催化轉(zhuǎn)化器的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖4是沿著圖3的催化轉(zhuǎn)化器的A-A線截取的剖視圖。圖5示出了在關(guān)于催化劑載體安裝部件的沖擊測試中，纖維碎片脫落的測定結(jié)果，該催化劑載體安裝部件被具有不同Tg的丙烯酸乳膠浸滲。圖6示出了關(guān)于催化劑載體安裝部件在室溫下的面積壓力的測定結(jié)果，該催化劑載體安裝部件被具有不同Tg的丙烯酸乳膠浸滲。圖7示出了在關(guān)于催化劑載體安裝部件的纖維碎片脫落和室溫下的面積壓力之間的關(guān)系，該催化劑載體安裝部件同時被具有不同Tg的丙烯酸乳膠浸滲。具體實施方式根據(jù)本發(fā)明的污染控制元件安裝部件和污染控制裝置每個可以有利地在各種實施方案中實施。例如，污染控制元件可以是催化劑載體(或催化劑元件)、過濾元件(例如，用于發(fā)動機和其他的排氣清潔過濾器)，或任何其他的污染控制元件。同樣，取決于應用到其上的污染控制元件，污染控制裝置可以是催化轉(zhuǎn)化器、例如用于發(fā)動機的排氣清潔裝置(例如，柴油發(fā)動機微粒過濾器裝置)的排氣清潔裝置，或任何其他污染控制裝置。在下文中，將具體參考催化劑載體安裝部件和催化轉(zhuǎn)化器描述本發(fā)明的實施方案，但是，應當指出，本發(fā)明不限于以下實施方案。根據(jù)本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器能夠特別有利地用于處理來自汽車內(nèi)燃機和其他發(fā)動機的排氣。該催化轉(zhuǎn)化器至少包括殼體和放置在該殼體內(nèi)的催化劑載體(催化劑元件)。將在下面詳細說明的根據(jù)本發(fā)明的催化劑載體安裝部件插入到殼體和催化劑載體之間，使得催化劑載體安裝部件纏繞催化劑載體的外周邊表面。另外，正如在現(xiàn)有技術(shù)的催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)中所進行的一樣，催化劑載體和催化劑載體安裝部件可以用諸如粘合劑或壓敏粘合膠帶的粘結(jié)裝置粘結(jié)在一起。但是對于本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器，由于催化劑載體安裝部件本身能夠具有適當?shù)恼澈狭?，因此使結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)復雜化并且增加生產(chǎn)成本的粘結(jié)裝置的插入是不必要的。另外，雖然催化劑載體安裝部件通常繞催化劑載體的基本上整個表面，但是，如果希望的話，它也可以只繞僅僅催化劑載體的一部分。此外，可以任選地輔助地使用諸如金屬絲網(wǎng)的固定裝置。優(yōu)選的是，催化劑載體安裝部件被適當?shù)貕嚎s，使得當它被插入殼體中時它能夠提供合適的體積密度。該壓縮過程包括鉗夾式壓縮、填充式壓縮、Turnikit壓縮和其他。本發(fā)明的催化劑載體安裝部件能夠有利地用于生產(chǎn)具有所謂的填充式結(jié)構(gòu)的催化轉(zhuǎn)化器，該填充式結(jié)構(gòu)通過諸如填充式壓縮的過程而形成，例如，在壓力下將催化劑載體安裝部件推入圓柱形殼體中。本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器可以包括不同類型的催化轉(zhuǎn)化器。優(yōu)選地，該催化轉(zhuǎn)化器是配備有整體地形成的催化劑元件的催化轉(zhuǎn)化器，也就是，整體的催化轉(zhuǎn)化器。由于該催化轉(zhuǎn)化器由具有小通道的催化劑元件構(gòu)成，每個通道具有蜂窩形橫截面，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的粒子式催化轉(zhuǎn)化器相比，它比較小，并且因此能夠抑制排氣阻力，同時充分地確保與排氣的接觸面積，從而能夠更有效地處理排氣。本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器能夠有利地與不同類型的內(nèi)燃機結(jié)合用于處理排氣。特別地，當它們安裝在諸如客車、公共汽車和卡車的汽車的排氣系統(tǒng)中時，該催化轉(zhuǎn)化器能夠充分地表現(xiàn)出其優(yōu)良的功能和效果。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器的典型例子的側(cè)視圖，在該圖中，為了容易理解該結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)化器的主要部分以剖視圖示出。此外，圖4是沿著A-A線截取的圖3中的催化轉(zhuǎn)化器的剖視圖。正如從這些圖中所了解的，催化轉(zhuǎn)化器10配備有金屬殼體4，設(shè)置在該金屬殼體4內(nèi)的整體的實心催化劑載體1，以及設(shè)置在該金屬殼體4和催化劑載體1之間的本發(fā)明的催化劑載體安裝部件2。正如在下面詳細說明的，該催化劑載體安裝部件2由具有預定的厚度的纖維材料的墊組成，并且該墊的特征在于浸滲有至少兩種類型的粘結(jié)劑的組合，例如，具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的丙烯酸乳膠。每個具有截頭圓錐的形狀的排氣入口12和排氣出口13連接到催化轉(zhuǎn)化器10。正如上面所說明的，對于本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器10，在催化劑載體l和催化劑載體安裝部件2之間基本上不需要使用諸如粘合劑和壓敏粘結(jié)膠帶的粘結(jié)裝置。但是，如果這種粘結(jié)裝置對本發(fā)明的功能和效果不產(chǎn)生負面影響且改善催化劑載體1和催化劑載體安裝部件2之間的粘合，并且如果能夠指望促進裝罐操作的效果，那么可以輔助地使用這種粘結(jié)裝置。通常，優(yōu)選地，部分地使用該粘結(jié)裝置。而且，雖然通常不需要保護性涂層，但是，為了保護其表面不受損壞，催化劑載體安裝部件2可以具有保護性涂層。特別說明，在該殼體內(nèi)的實心的催化劑載體通常由陶瓷催化劑載體組成，該陶瓷催化劑載體具有有多個排氣通道的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的催化劑載體安裝部件通過將其纏繞在催化劑載體周圍而使用。催化劑載體保持或安裝部件將催化劑載體保持在金屬殼體內(nèi)，并且除了用作熱絕緣部件之外，還密封該金屬殼體和催化劑載體之間形成的間隙。結(jié)果，催化劑載體安裝部件能夠防止排氣繞過該催化劑載體，或至少它可以將這種不希望的流動抑制到最小程度。而且，催化劑載體能夠牢固地并彈性地支撐在金屬殼體內(nèi)。在本發(fā)明的催化轉(zhuǎn)化器中，金屬殼體可以根據(jù)所希望的功能、效果等，以任何任意的形狀，由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種金屬材料制備。合適的金屬殼體由不銹鋼制造，并且具有如圖3所示的形狀。當然，具有合適形狀的金屬殼體可以任選地由諸如鐵、鋁、鈦或這些金屬的合金的金屬制造。類似于金屬殼體的生產(chǎn)，該實心催化劑載體可以由與常規(guī)的催化轉(zhuǎn)化器生產(chǎn)中所用的材料類似的材料制造，并且在形狀上類似于常規(guī)催化轉(zhuǎn)化器的生產(chǎn)中所使用的形狀。合適的催化劑載體包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的并且由金屬、陶瓷等生產(chǎn)的那些催化劑載體。實用的催化劑載體公開在，例如，美國再頒發(fā)專利No.27747中。而且，陶瓷催化劑載體在商業(yè)上可以從例如美國的ComingInc.獲得。例如，蜂窩狀的陶瓷催化劑載體可以以商品名稱"CELCOR"從CorningInc.獲得，且另外一種可以以商品名稱"HONEYCERAM"從NGKInsulatedLtd.獲得。金屬催化劑載體在商業(yè)上能夠從例如德國的BehrGmbHandCo.獲得。應當指出，催化劑整體的詳細說明可以在以下的論文中找到，例如，SAE技術(shù)論文900,500,Stroom等人的"SystemApproachtoPackagingDesignforAutomotiveCatalyticConverters";SAE技術(shù)論文800,082，Howitt的"ThinWallCeramicsasMonolithicCatalystSupport";以及SAE技術(shù)論文704,224，Howitt等人的"FlowEffectinMonolithicHoneycombAutomotiveCatalyticConverter"。要被支撐在上述催化劑載體上的催化劑通常是金屬(例如，鉑、釕、鋨、銠、銥、鎳和鈀)和金屬氧化物(例如，五氧化二釩和二氧化鈦)，并且優(yōu)選地以涂層的形式使用。應當指出，這種催化劑涂層的詳細說明可以在，例如，美國專利3,441,381中找到。在實施本發(fā)明時，催化轉(zhuǎn)化器可以任選地生產(chǎn)成各種結(jié)構(gòu)并且用各種方法生產(chǎn)，只要該生產(chǎn)不脫離本發(fā)明的范圍。該催化轉(zhuǎn)化器基本上可以通過將例如蜂窩狀的陶瓷催化劑載體容納在金屬殼體中而生產(chǎn)。而且，特別適合的是，由諸如鉑、銠、鈀的貴金屬組成的催化劑層(催化劑涂層)支撐在蜂窩狀陶瓷整體上以給出最終的催化劑載體(催化劑元件)。這種生產(chǎn)工藝的應用在比較高的溫度下能夠顯現(xiàn)有效的催化作用。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的催化劑載體安裝部件設(shè)置在金屬殼體和催化劑元件之間。該催化劑載體安裝部件由具有預定厚度的纖維材料的墊、氈等構(gòu)成。該催化劑載體安裝部件可以由一個部件形成，或者它可以由兩個或更多個部件通過對這些部件進行層壓或粘結(jié)而形成?？紤]到處理性質(zhì)，催化劑載體安裝部件具有諸如墊或氈的形式通常是有利的，但是，該催化劑載體安裝部件可以任選地具有其他形式。該催化劑載體安裝部件的尺寸根據(jù)其用途等可以在很寬的范圍內(nèi)變化。例如，當墊狀的催化劑載體安裝部件插入汽車催化轉(zhuǎn)化器中時，該催化劑載體安裝部件通常具有從約1.5到15mm的墊厚，從約200到500mm的寬度，和從約100到1500mm的長度。這種催化劑載體安裝部件可以任選地用剪刀、切割機等切割，以得到所希望的形狀和尺寸。該催化劑載體安裝部件優(yōu)選地由無機纖維材料形成，更優(yōu)選，由包括氧化鋁纖維的無機纖維材料形成。而且，雖然無機纖維材料可以包括兩種或更多種類型的氧化鋁纖維的組合，但是，如果希望的話，另一種無機材料可以與氧化鋁纖維組合使用以形成催化劑載體安裝部件。實用的無機材料的例子包括硅石纖維、玻璃纖維、膨潤土、蛭石和石墨，盡管這些例子不限于上面所提到的那些材料。這些無機材料可以單獨使用，或至少兩種類型的無機材料可以混合以組合使用。形成催化劑載體安裝部件的無機纖維優(yōu)選地包括包含氧化鋁(A1203)和石英(Si02)的無機纖維。這里所用的無機纖維包括氧化鋁纖維和硅石纖維兩種組分，并且氧化鋁纖維對于硅石纖維的混合比例優(yōu)選地從約40:60到96:4。當氧化鋁纖維對硅石纖維的混合比例處于上述范圍之外時，例如，混合比例少于40%，發(fā)生諸如耐熱性下降的麻煩。雖然對于無機纖維的厚度(平均直徑)沒有具體的限制，但是比較合適的是它們具有從約2至7/mi的平均直徑。當無機纖維具有小于約2Mm的平均直徑時，該纖維可能變成易碎的并且具有不足的強度。相反，當無機纖維具有大于約7/mi的平均直徑時，該催化劑載體安裝部件往往很難形成。此外，與其厚度相類似，對于無機纖維的長度沒有具體的限制。但是比較合適的是無機纖維具有從約0.5到50mm的平均長度。當無機纖維的平均長度小于約0.5mm時，不能實現(xiàn)使用該無機纖維的催化劑載體安裝部件的形成。相反，當長度超過約50mm時，因為該無機纖維的處理性質(zhì)變差，因此以平穩(wěn)的工藝生產(chǎn)催化劑載體安裝部件變得困難。或者，在實施本發(fā)明時，也可以有利地使用主要由氧化鋁纖維的層壓片構(gòu)成的氧化鋁纖維墊。對于這種氧化鋁纖維墊，氧化鋁纖維的平均長度通常從約20到200mm，并且纖維的厚度(平均直徑)通常從約1到40微米。此外，氧化鋁纖維優(yōu)選地具有八1203/3102重量比從約70/30到74/26的富鋁紅柱石組分。上述氧化鋁纖維墊可以由儲存的紡絲溶液(stockspinningsolution)生產(chǎn)，該紡絲溶液由例如以下各物的混合物組成諸如氯氧化鋁的氧化鋁源、諸如硅溶膠的石英源，諸如聚(乙烯醇)的有機粘結(jié)劑和水。也就是，紡成的鋁纖維前體被層壓以形成片狀物，然后優(yōu)選地，該片狀物用針刺。該針刺的片狀物通常在高達從約1000至130CTC的溫度下烘干。上面提到的針刺通常具有使部分纖維沿著垂直于層壓表面的方向取向的作用。因而，在該片狀物中的一部分氧化鋁纖維前體貫穿該片狀物，并且沿著該垂直方向取向以牢固地連接該片狀物。結(jié)果，該片狀物的體積比重增加，并且防止了層之間的分層和移動。雖然針刺密度可以在很寬的范圍內(nèi)變化，但是通常為每平方厘米約1至50個穿孔。該墊的厚度、體積比重和強度通過針刺密度進行調(diào)節(jié)。在如上所述的氧化鋁纖維墊的生產(chǎn)中，除氧化鋁纖維之外的陶瓷纖維和無機膨脹材料可以任選地添加到氧化鋁纖維。在這種情況下，雖然添加劑可以均勻地與墊混合，但是它們也可以被添加使得它們限制在局部，同時特別避開將被加熱的部分。因此，添加劑能夠以低的成本添加，同時保持添加劑的性質(zhì)。陶瓷纖維的例子包括硅石纖維、玻璃纖維等，而無機膨脹材料的例子包括膨潤土、膨脹蛭石、膨脹石墨等。根據(jù)本發(fā)明的催化劑載體安裝部件優(yōu)選地通過干法生產(chǎn)。這與通過濕法(包括如下每個步驟混合無機纖維和有機纖維；裂開無機纖維；制備漿料；利用造紙過程成形；和擠壓以形成成形體)生產(chǎn)的常規(guī)催化劑載體安裝部件相反。干法基本上可以用過使用任何已知的常規(guī)方法進行。通常，如上所述，利用針刺等的干法是有利的。如上所述，本發(fā)明的催化劑載體安裝部件由具有預定厚度的纖維材料的墊構(gòu)成，其插在殼體和插在殼體內(nèi)的催化劑載體之間，同時該墊纏繞該催化劑載體的外周邊表面。根據(jù)本發(fā)明，墊狀的催化劑載體安裝部件的特征在于，同時浸滲有具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的至少兩種類型的粘結(jié)劑。在實施本發(fā)明時，各種常規(guī)的粘結(jié)劑可以用于粘結(jié)和固定該纖維材料。粘結(jié)劑的合適的例子包括諸如樹脂材料的天然的或人工合成的聚合物材料，例如丁二烯-苯乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醋酸乙烯酯和丙烯酸樹脂，或諸如聚乙烯醇的有機材料。優(yōu)選地，丙烯酸乳膠可以用作粘結(jié)劑。也就是，在本發(fā)明的催化劑載體安裝部件中，優(yōu)選地，它的纖維材料的墊尤其浸滲有作為粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠，并且用作粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠是至少一種具有較低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的丙烯酸乳膠和至少一種具有比該低Tg的丙烯酸乳膠的Tg高的Tg的丙烯酸乳膠的組合。根據(jù)本發(fā)明，通過利用具有不同Tg的丙烯酸乳膠粘結(jié)劑，有可能獲得顯著的作用和功能，這在浸滲有丙烯酸乳膠的常規(guī)的催化劑載體安裝部件中是不能指望獲得的。具體地，使用具有較低Tg的丙烯酸乳膠使得能夠有效地防止纖維碎片的脫落，并且使用具有較高Tg的丙烯酸乳膠使得能夠防止催化劑載體安裝部件的面積壓力或壓縮力的下降，由此保證穩(wěn)定維持增加的面積壓力。具體地，根據(jù)本發(fā)明，面積壓力的減小的問題能夠通過利用高Tg的丙烯酸乳膠與低Tg的丙烯酸乳膠組合來解決，同時，普遍地認識到，在常規(guī)的催化劑載體安裝部件中，如果為了防止纖維碎片脫落而將丙烯酸乳膠深深地浸滲到該催化劑載體安裝部件的中心部分附近，可減小該部件的面積壓力。更顯著的是，由于組合使用低Tg和高Tg丙烯酸乳膠以同時獲得如上所述的源自這些丙烯酸乳膠的功能，因此能以少量浸滲的丙烯酸乳膠實現(xiàn)令人滿意的粘結(jié)作用，因而避免由于使用大量的丙烯酸乳膠帶來的對傳感器的負面影響，而在現(xiàn)有技術(shù)中必須浸滲較大量的丙烯酸乳膠以獲得充分的粘結(jié)功能。在本發(fā)明的催化劑載體安裝部件中，要浸滲到催化劑載體安裝部件中的丙烯酸乳膠可以包括各種丙烯酸乳膠，只要它們能夠提供上面所述的期望的功能和效果，并且它們對催化劑載體安裝部件的特性等等沒有不利的影響。取決于本發(fā)明的使用目的，如果希望，商業(yè)上可獲得的丙烯酸乳膠可以如獲得的那樣使用，或者該丙烯酸乳膠可在任選的修改之后使用。合適的丙烯酸乳膠包括通過將丙烯酸乳膠分散在水或其他介質(zhì)中制備的膠態(tài)分散體。在實施本發(fā)明時，所用的丙烯酸乳膠通常具有約-50至5(TC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。在具有這種寬范圍Tg的丙烯酸乳膠中，最合適的高Tg丙烯酸乳膠和低Tg丙烯酸乳膠的組合可以根據(jù)一些因素選擇和確定，這些因素例如催化劑載體安裝部件的成分和催化轉(zhuǎn)化器中所需的特性。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有約15至45t:的Tg的第一丙烯酸乳膠和具有約-45至15"C的Tg的第二丙烯酸乳膠的組合在本發(fā)明中是合適的，但本發(fā)明不應當限于這種組合。一般而言，優(yōu)選地，丙烯酸乳膠在它基本均勻地散布在催化劑載體安裝部件中之后使用。也就是說，當對其厚度觀察包圍該催化劑載體的墊狀的催化劑載體安裝部件時，優(yōu)選的是，丙烯酸乳膠在催化劑載體安裝部件中沿著厚度方向基本均勻地散布。而且，如上所述，與常規(guī)的催化轉(zhuǎn)化器相比，丙烯酸乳膠可以以減少的量浸滲到在催化劑載體安裝部件中。雖然丙烯酸乳膠的浸滲量可以在小量范圍內(nèi)被多樣地修改，但是一般來說在約0.1至5wt。/。的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在約o.i至3wty。的范圍內(nèi)。如上所述，通過熟知的常規(guī)技術(shù)，即浸漬、噴射、涂敷等，可以有利地用丙烯酸乳膠浸滲催化劑載體安裝部件。特別地，浸漬法是簡單且經(jīng)濟的，因為在制備容器之后，催化劑載體安裝部件能夠完全浸漬在含有丙烯酸乳膠的容器中。此外，根據(jù)浸漬法，能夠獲得丙烯酸乳膠能夠基本浸滲到在整個催化劑載體安裝部件中的效果。浸滲之后，丙烯酸乳膠可以自然變干或通過加熱到合適的溫度而變干。實施例下面將參考其實施例進一步說明本發(fā)明。應當指出，本發(fā)明不應限于這些實施例。實施例1提供墊表面密度為0.4g/cm3的針刺的氧化鋁纖維墊(商品名"MAFTEC"，由MitsubishiChemicalFunctionalProductsInc.制造)。氧化鋁纖維墊的尺寸為260mm長，90mm寬，12.5mm厚。其次，下面表1中描述的總共8種丙烯酸乳膠(有機粘結(jié)劑)分別用IO升水稀釋以制備乳膠浸浴。氧化鋁纖維墊浸漬在每種乳膠浸浴中，以將丙烯酸乳膠均勻地散布在整個墊中。在金屬絲網(wǎng)上吸取過量的丙烯酸乳膠，浸滲有丙烯酸乳膠的氧化鋁纖維墊被引進爐內(nèi)，并在18(TC的溫度下干燥，以獲得約50%的含水量。其后，氧化鋁纖維墊通過用圓筒干燥器在145C的溫度下千燥。在每個已干燥的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊中，表示丙烯酸乳膠浸滲量的有機組分的含量是0.5%的重量。最終得到的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊在室溫下儲藏。已干燥的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊纏繞在分離地提供的圓柱形整體的外周邊表面的周圍，該圓柱形整體的尺寸為78mm外直徑和100mm長(由NGKInsulators,Ltd.制造)。其次，周圍纏繞有該氧化鋁纖維墊的催化劑載體借助導向角(guidecorn)以140mm/sec的速度裝進圓柱形不銹鋼殼體中，該不銹鋼殼體的內(nèi)直徑為78mm，長度為lOOmm。在最終得到的催化轉(zhuǎn)化器中，沒有觀察到諸如墊子的位移或變形等的缺陷，這種位移或變形將在催化劑載體的保持中產(chǎn)生問題。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>評價測試根據(jù)上述方法生產(chǎn)的不同類型的浸滲有有機粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊(有機質(zhì)含量0.5wt%)根據(jù)下述方式在室溫下對纖維碎片脫落和面積壓力進行測試，以獲得圖5和圖6中標繪的結(jié)果。纖維碎片脫落測定利用日本工業(yè)標準(JISK-6830)中描述的沖擊試驗機根據(jù)該標準中說明的準則進行沖擊試驗。沖擊試驗按照下面的步驟(1)至(4)進行。(1)根據(jù)上面描述的方法生產(chǎn)總共8種類型的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊(尺寸250mmX250mm)。其次，在沖壓模具中從每種氧化鋁纖維墊生產(chǎn)測試樣品(尺寸100mmX100mm)，并且測量其重量。(2)將測試樣品放置在JISK-6830中所述的沖擊試驗機中，并且以30度的角度施加沖擊。(3)在施加面沖擊之后，從該機器取出測試樣品，并且再一次測量其重量。(4)從測試前后的測試樣品的重量變化計算纖維碎片的脫落量。因此得到在圖5中標繪的纖維碎片的脫落量(wt%)。在常溫下面積壓力的測定(1)根據(jù)上面描述的方法生產(chǎn)總共8種類型的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊(尺寸250mmX250mm)。其次，在沖壓模具中從每種氧化鋁纖維墊生產(chǎn)圓形測試樣品(直徑45mm)，并且測量其重量。(2)從測量到的重量計算要獲得0.3g/cc的填充密度所必要的墊的厚度。(3)將該測試樣品放置在壓縮試驗機(型號為"976.29-32",由MTSCo.制造)的壓縮板的中心部分，并且以20mm/分鐘的速度壓縮測試樣品，直到該墊的厚度變成通過上述過程計算的預定厚度。在室溫下在X-Y記錄儀中確定處于峰值的壓縮力或壓強(面積壓力)。因此得到圖6中標繪的在室溫下的該面積壓力(KPa)。從圖5中標繪的纖維碎片的脫落曲線和圖6中標繪的室溫下的面積壓力的曲線知道，當具有較低Tg的丙烯酸乳膠用作粘結(jié)劑時，能夠防止纖維碎片的脫落，但是，不能避免面積壓力的減小。與此相反，當具有較高Tg的丙烯酸乳膠用作粘結(jié)劑時，能夠增大面積壓力，但是同時纖維碎片的脫落增加。換句話說，意識到當具有較低Tg的丙烯酸乳膠與具有較高Tg的丙烯酸乳膠組合使用時，能夠較高地保持面積壓力，同時防止纖維碎片的脫落。實施例2根據(jù)實施例1中所描述的方法生產(chǎn)總共8種類型的浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊，并且用實施例1中描述的方式在每種氧化鋁纖維墊中確定纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力。在該例子中應當指出，為了同時評估丙烯酸乳膠的浸滲量對纖維碎片脫落和常溫下的面積壓力的影響，氧化鋁纖維墊中的有機成分的含量改變到0.5和3.5wt%。結(jié)果總結(jié)于下面的表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>從表2中描述的結(jié)果知道，當用作粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠的浸滲量增加時，正如在現(xiàn)有技術(shù)中熟知的，能夠防止纖維碎片的脫落。而且意識到，當作為粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠具有不高于室溫(2(TC)的Tg時，防止纖維碎片脫落的最終效果非常好。此外，意識到當用作粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠具有低溫范圍(很可能不高于l(TC的溫度)的Tg時，在室溫下的面積壓力能夠減小。相反，當用作粘結(jié)劑的丙烯酸乳膠具有大致室溫或以上的Tg時，在室溫下的面積壓力能夠增加。實施例3根據(jù)實施例1中所描述的方法生產(chǎn)浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊，并且用實施例1中描述的方式在每種氧化鋁纖維墊中確定纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力。在這個例子中應當指出，為評估兩種丙烯酸乳膠的組合使用對纖維碎片脫落和室溫下的面積壓力的影響，丙烯酸乳膠(表1中描述的LX816和LX844)單獨使用或組合使用(混合比1:1、1:4禾tU:7)，如圖7所描述的。而且，在每個測試樣品中，氧化鋁纖維墊中有機成分的含量為3wty。?？偨Y(jié)關(guān)于纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力的測量結(jié)果以得到圖7中標繪的曲線圖。從顯示纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力之間的關(guān)系的曲線圖意識到，當組合使用具有不同Tg的兩種類型的丙烯酸乳膠作為粘結(jié)劑時，正如圖7的虛線區(qū)域中所證實的，與單獨使用丙烯酸乳膠相反，能夠同時實現(xiàn)增加的面積壓力和低水平的纖維碎片脫落，而單獨使用丙烯酸乳膠不可能獲得這種顯著的效果。實施例4根據(jù)實施例1中所描述的方法生產(chǎn)浸滲有粘結(jié)劑的氧化鋁纖維墊，并且用實施例1中描述的方式在每種氧化鋁纖維墊中確定纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力。在這個例子中應當指出，為了評估兩種丙烯酸乳膠的組合使用對纖維碎片脫落和室溫下的面積壓力的影響，丙烯酸乳膠(表1中描述的LX816、LX814、LX844和K-3)用作兩種丙烯酸乳膠的混合物(混合比1:1)，如下面的表3中所描述的。而且，在這個實施例中，為評估丙烯酸乳膠浸滲量對纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力的影響，氧化鋁纖維墊中有機成分的含量改變到0.5和3.5wt%?？偨Y(jié)關(guān)于纖維碎片的脫落和室溫下的面積壓力的測量結(jié)果以得到下面描述的表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>從表3中描述的測量結(jié)果知道，當組合使用夠有助于增加面積壓力的丙烯酸乳膠和能夠有助于防止纖維碎片脫落的丙烯酸乳膠時，能夠同時實現(xiàn)面積壓力的增加和纖維碎片的脫落的抑制。權(quán)利要求1.一種適于將污染控制元件安裝在污染控制裝置的殼體內(nèi)的污染控制元件安裝部件，所述污染控制元件安裝部件包括具有預定厚度的纖維材料的墊，所述墊在其內(nèi)部被具有不同玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的至少兩種類型粘結(jié)劑的組合浸滲。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的污染控制元件安裝部件，其中所述粘結(jié)劑是丙烯酸乳膠。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污染控制元件安裝部件，其中所述丙烯酸乳膠是具有15至45t:的Tg的第一丙烯酸乳膠和具有-45至15°。的Tg的第二丙烯酸乳膠的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的污染控制元件安裝部件，其中在所述纖維材料的墊中，所述丙烯酸乳膠的總含量在0.1至5wt。/。的范圍內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的污染控制元件安裝部件，其中所述纖維材料是無機纖維材料，所述無機纖維材料包括含氧化鋁的纖維。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污染控制元件安裝部件，其中所述無機纖維材料還包括與所述含氧化鋁的纖維組合的硅石纖維和/或玻璃纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的污染控制元件安裝部件，其中所述纖維材料的墊通過干法形成。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的污染控制元件安裝部件，其中所述污染控制元件是催化劑載體。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的污染控制元件安裝部件，其中所述污染控制元件是過濾元件。10.—種污染控制裝置，包括殼體、設(shè)置在所述殼體內(nèi)的污染控制元件、和布置在所述殼體和所述污染控制元件之間的污染控制元件安裝部件，所述污染控制元件安裝部件是權(quán)利要求1至7中任一項所述的污染控制元件安裝部件。11.根據(jù)權(quán)利要求io所述的污染控制裝置，其中所述污染控制元件是催化劑載體，所述污染控制裝置是催化轉(zhuǎn)化器。12.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的污染控制裝置，其中所述污染控制元件是過濾元件，所述污染控制裝置是排氣清潔裝置。13.—種用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的污染控制裝置。全文摘要本發(fā)明提供了一種污染控制元件安裝部件，其適于將污染控制元件安裝在污染控制裝置的殼體內(nèi)。該污染控制元件安裝部件包括具有預定厚度的纖維材料的墊，該墊在其內(nèi)部被至少兩種類型的粘結(jié)劑的組合浸滲，所述至少兩種類型的粘結(jié)劑具有不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。文檔編號F01N3/28GK101155978SQ200680011876公開日2008年4月2日申請日期2006年2月10日優(yōu)先權(quán)日2005年2月15日發(fā)明者安田大悟,岸文彥,渡邊俊行,酒匈健二申請人:3M創(chuàng)新有限公司