專利名稱：片材、排氣處理裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種包括無(wú)機(jī)纖維的片材，以及一種使用該片材作為保持密封件的車輛排氣處理裝置。
背景技術(shù)：
自本世紀(jì)開(kāi)始汽車數(shù)量大大增加，由于汽車數(shù)量持續(xù)增加，因此來(lái)自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量也驚人地增加。尤其來(lái)自柴油機(jī)的排氣中的各種物質(zhì)導(dǎo)致了環(huán)境污染，因此當(dāng)前這些物質(zhì)正嚴(yán)重影響全球環(huán)境。
在這種情況下，已經(jīng)提出了各種排氣處理裝置并已付諸實(shí)踐。典型的排氣處理裝置在與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管連接的排氣管上具有一殼體(金屬殼)，在該殼體中布置有具有許多小孔的排氣處理主體。排氣處理主體的示例有催化劑載體和柴油微粒濾清器(DPF)。例如，在DPF的情況下，在排氣經(jīng)過(guò)基于上述結(jié)構(gòu)的排氣處理主體期間，微粒被孔周圍的壁捕獲，從而可將微粒從排氣中除去。排氣處理主體的構(gòu)成材料有金屬、合金、陶瓷等。作為由陶瓷構(gòu)成的排氣處理主體的典型示例，公知的有由堇青石制成的蜂窩式濾清器。近來(lái)，從耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等的角度來(lái)看，使用多孔硅碳剛石燒結(jié)的主體作為排氣處理主體。
通常，保持密封件置于上述排氣處理主體與金屬殼之間。保持密封件用于防止在車輛運(yùn)行期間由于排氣處理主體與金屬殼的接觸而引起的破壞，并且用于防止排氣從金屬殼與排氣處理主體之間的間隙泄漏。而且，保持密封件在防止排氣處理主體由于排氣的排氣壓力而脫落的方面起重要作用。此外，排氣處理主體需要保持用于穩(wěn)定反應(yīng)的高溫，從而保持密封件需要耐熱。作為滿足這些要求的構(gòu)件，存在一種包括諸如氧化鋁系統(tǒng)纖維等的無(wú)機(jī)纖維的片材。
該片材卷繞排氣處理主體的外表面的不含開(kāi)口表面的至少一部分。因而在通過(guò)纏帶(taping)與排氣處理主體固定成一體之后，通過(guò)將這一個(gè)整體壓入金屬殼而將該整體組裝在排氣處理裝置中。
通常，上述片材通過(guò)針刺處理制造。針刺處理是將針刺入(插入)片材并從片材拔出從而使片材變薄的處理。通過(guò)該處理，在交織點(diǎn)(針刺入和拔出的點(diǎn))，纖維沿著片材的厚度方向被織入片材，使得片材的厚度變薄。從而片材的蓬松度(bulkiness)被限制，并且可以獲得容易處理的片材。
然而，當(dāng)保持密封件被壓配入殼體時(shí)，因?yàn)楸３置芊饧艿接捎诒３置芊饧c殼體內(nèi)壁之間的摩擦而引起的較大剪力的影響，所以在壓配入殼體中的保持密封件上可能具有位置間隙和空間間隙、或者裂縫和/或剝離。當(dāng)存在這種位置間隙和空間間隙時(shí)，保持密封件將喪失密封能力從而保持密封件不能展示其功能。因此，為了解決上述問(wèn)題，提出了一種方法，該方法通過(guò)控制片材的交織點(diǎn)的分布圖案而有利于將保持密封件壓配入殼體(見(jiàn)專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1JP-A 2001-65337通常，當(dāng)片材中單位面積內(nèi)含有的交織點(diǎn)增加時(shí)，片材的致密度增加。從而片材的強(qiáng)度提高，但是片材失去柔性從而片材的排斥能力降低。另一方面，當(dāng)片材中單位面積內(nèi)含有的交織點(diǎn)減少時(shí)，片材的柔性增加，從而片材的排斥能力提高，但片材的致密度減小從而強(qiáng)度降低。因此，當(dāng)片材用作排氣處理裝置的保持密封件時(shí)，需要確定交織點(diǎn)的數(shù)量和交織點(diǎn)的圖案以滿足這兩種特性，但是片材的強(qiáng)度和排斥能力是矛盾的。然而，在以上專利文獻(xiàn)1中，僅僅考慮了將片材容易地壓入殼體的交織點(diǎn)的排布。從而，僅僅通過(guò)這樣的考慮不能獲得使上述兩種特性都最優(yōu)化的片材。
而且，將排氣處理主體和保持密封件的一體件放置在殼體中的方法不限于上述壓入法；例如，還有象是精壓法的其它方法。精壓法是將所述一體件放置在殼體中的方法，使得在沒(méi)有摩擦或者摩擦較小的情況下，將所述一體件插入外徑比該一體件的外徑大的殼體。之后從殼體的外側(cè)壓縮該殼體，使殼體的內(nèi)徑減小，然后填充所述一體件與殼體內(nèi)壁之間的間隙。對(duì)于精壓法，因?yàn)樵诜胖盟鲆惑w件時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似在壓入法中產(chǎn)生的剪力，所以與作為片材的一個(gè)特性的強(qiáng)度相比，排斥能力的重要性相對(duì)增加。從而片材的兩種特性(強(qiáng)度和排斥性)的適當(dāng)范圍根據(jù)所述一體件的放置方法而有所不同。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的總體目的在于提供一種片材和具有該片材的排氣處理裝置，所述片材具有根據(jù)放置方法的適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和排斥性兩種特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面提供了一種包括無(wú)機(jī)纖維的片材，其中該片材具有通過(guò)針刺處理而在該片材的正面和/或背面上形成多個(gè)交織點(diǎn)，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的片材中，所述交織點(diǎn)可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。而且“全面分散”表示所述交織點(diǎn)隨機(jī)布置，而不是在整個(gè)面上形成均勻或不均勻的某個(gè)循環(huán)圖案(例如，可應(yīng)用如下所述的“均勻分散圖案”)。
具有該交織點(diǎn)密度ρ的所述片材具有必需的強(qiáng)度和高排斥性的兩種特性。例如，當(dāng)該片材用作所述排氣處理裝置的保持密封件時(shí)，可以限制在卷繞所述片材時(shí)產(chǎn)生裂縫和/或剝離，并且可具有良好的保持所述排氣處理主體的能力。
這里，“所述片材的排斥性”是在所述片材上施加壓力時(shí)沿著抵抗排斥的方向作用的力。如上所述，所述保持密封件設(shè)置在所述殼體的內(nèi)壁與所述排氣處理裝置的所述排氣處理主體之間。因?yàn)樵摫３置芊饧粡膬蓚?cè)壓入，所以當(dāng)所述片材用作該保持密封件時(shí)，如果排斥性增加，則相對(duì)于所述排氣處理主體的保持能力增加。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的片材中，該片材可包括粘結(jié)劑。通過(guò)含有粘結(jié)劑提高了纖維之間的粘合性能，從而可防止纖維在處理所述片材時(shí)散開(kāi)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的片材中，所述無(wú)機(jī)纖維可以是氧化鋁和硅石的混合物。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面還提供了一種排氣處理裝置，該排氣處理裝置包括排氣處理主體、卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上使用的保持密封件以及容納卷繞有該保持密封件的所述排氣處理主體的殼體，其中，所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。在這種排氣處理裝置中，在卷繞所述保持密封件時(shí)確保必需的強(qiáng)度的同時(shí)可以提高保持所述排氣處理主體的能力。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置中，所述交織點(diǎn)可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置中，所述排氣處理主體可以是催化劑載體或排氣濾清器。在這種情況下，可提供使所述催化劑載體和排氣濾清器的氣體密封能力和保持能力最佳的所述排氣處理主體。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置中，卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體可以通過(guò)蛤殼法、卷繞固定法或精壓法放置在所述殼體中。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置中，所述交織點(diǎn)密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)，并且卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體可以通過(guò)壓入法放置在所述殼體中。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面還提供了一種排氣處理裝置的制造方法，該排氣處理裝置包括排氣處理主體、保持密封件以及在內(nèi)部容納所述排氣處理主體和所述保持密封件的殼體，其中所述制造方法具有提供所述保持密封件的步驟，將所述保持密封件卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上的步驟，以及通過(guò)蛤殼法、卷繞固定法或精壓法將卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體放置在所述殼體中的步驟，其中所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置的制造方法中，優(yōu)選的是所述交織點(diǎn)密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面還提供了一種排氣處理裝置的制造方法，該排氣處理裝置包括排氣處理主體、保持密封件以及在內(nèi)部容納所述排氣處理主體和所述保持密封件的殼體，其中所述制造方法具有提供所述保持密封件的步驟、將所述保持密封件卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上的步驟、以及通過(guò)壓入法將卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體容納在所述殼體中的步驟，其中所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置的制造方法中，優(yōu)選的是所述交織點(diǎn)密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置的制造方法中，所述交織點(diǎn)可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提供一種片材，該片材根據(jù)各種放置方法具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和排斥性兩種特性。而且，通過(guò)利用適于各個(gè)片材的放置方法制造排氣處理裝置，可獲得一種排氣處理裝置，該排氣處理裝置在使用時(shí)沒(méi)有位置間隙或者不發(fā)生所述排氣處理主體的脫落，但是具有良好的密封能力。


在結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，將更加清楚本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是本發(fā)明的片材的結(jié)構(gòu)的示例；圖2是排氣處理裝置的構(gòu)成圖，其中本發(fā)明的片材用作保持密封件，并且排氣處理裝置被構(gòu)成；圖3是表示通過(guò)壓入法將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中的方法的圖；圖4是表示通過(guò)蛤殼(clamshell)法將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中的方法的圖；圖5是表示通過(guò)卷繞固定法將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中的方法的圖；圖6是表示通過(guò)精壓(sizing)法將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中的方法的圖；圖7是表示本發(fā)明的片材的圖，其中交織點(diǎn)以另一構(gòu)圖形成；圖8是表示本發(fā)明的片材的圖，其中交織點(diǎn)以又一構(gòu)圖形成；圖9是表示本發(fā)明的片材的圖，其中交織點(diǎn)以再一構(gòu)圖形成；圖10是表示從片材采集用于交織點(diǎn)密度的樣本的方法的圖，該片材以垂直布置圖案形成交織點(diǎn)；圖11是表示通過(guò)壓入法制造本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置的制造方法的流程圖；圖12是表示通過(guò)非壓入法制造本發(fā)明實(shí)施例的排氣處理裝置的制造方法的流程圖；圖13是表示本發(fā)明的排氣處理裝置的結(jié)構(gòu)的示例的圖；圖14是測(cè)量表面壓力的測(cè)試裝置的示意圖；圖15是表示片材的交織點(diǎn)致密度與表面壓力之間的關(guān)系的曲線圖；圖16是表示在1個(gè)循環(huán)后交織點(diǎn)致密度與重構(gòu)表面壓力之間的關(guān)系的曲線圖；圖17是表示在1000個(gè)循環(huán)后交織點(diǎn)致密度與重構(gòu)表面壓力之間的關(guān)系的曲線圖；并且圖18是表示在各個(gè)交織點(diǎn)致密度情況下的片材所得到的壓縮速度與壓縮表面壓力之間的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。
在圖1中，示出了本發(fā)明的片材24的示例。然而，本發(fā)明的片材不限于圖1所示的形狀。而且，圖2是制造排氣處理裝置10的構(gòu)造圖的示例，其中將具有圖1的形狀的本發(fā)明的片材24用作排氣處理主體20的保持密封件15。
如圖1所示，本發(fā)明的片材24在垂直于卷繞方向(X方向)的兩個(gè)邊緣70、71處具有一對(duì)配合突出部50和配合凹入部60。該片材24用作保持密封件15。當(dāng)片材24卷繞例如催化劑載體(催化轉(zhuǎn)化器)的排氣處理主體20時(shí)，配合突出部50和配合凹入部60如圖2所示配合在一起，然后將保持密封件15固定至排氣處理主體20。之后，將被保持密封件15卷繞的排氣處理主體20(下文稱為被覆蓋的排氣處理主體210)例如使用壓入法壓入并置于由金屬構(gòu)成的筒形殼體12中，如圖2所示(下面將更加詳細(xì)地描述該方法)。
將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體12中的方法不限于壓入法。例如，可以通過(guò)利用蛤殼法、卷繞固定法和精壓法(下文稱為非壓入法)將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體12中而制造排氣處理裝置10。
以下利用附圖詳細(xì)說(shuō)明各個(gè)放置方法。圖3、圖4、圖5和圖6是分別表示通過(guò)利用壓入法、蛤殼法、卷繞固定法和精壓法將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體中的方法的圖。
如上所述，壓入法是這樣的方法，即，將被覆蓋的排氣處理主體210沿著殼體221的開(kāi)口表面的一個(gè)方向壓入，從而將被覆蓋的排氣處理主體210放置在預(yù)定位置從而構(gòu)成排氣處理裝置10。為了容易地將被覆蓋的排氣處理主體210插入殼體221，如圖3所示形成內(nèi)孔徑，使得該孔徑從一端朝另一端縮小，而且存在使用壓配部件230的情況，在該壓配部件230中將最小的內(nèi)孔徑調(diào)節(jié)為尺寸與殼體221的內(nèi)徑幾乎相同。在該情況下，將被覆蓋的排氣處理主體210從具有壓配部件230的較寬內(nèi)孔徑的一側(cè)向最小內(nèi)孔徑的一側(cè)插入，然后將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體221中。
此外，在蛤殼法中，如圖4所示，當(dāng)殼體構(gòu)件彼此互相面對(duì)時(shí)，使用被分開(kāi)的殼體構(gòu)件222A、222B(在圖4的示例中，殼體分成兩部分從而完成一對(duì)殼體)。在被覆蓋的排氣處理主體210放置在其中一個(gè)殼體構(gòu)件上之后，將剩下的殼體構(gòu)件組合在一起，然后例如通過(guò)利用凸緣部分220(220A，220B)焊接這些構(gòu)件而構(gòu)成殼體222。從而可獲得排氣處理裝置10，其中將被覆蓋的排氣處理主體210放置在預(yù)定位置。
此外，在卷繞固定法中，如圖5所示，在將作為殼體構(gòu)件的金屬板223卷繞在被覆蓋的排氣處理主體210周圍之后，通過(guò)絲繩張緊該金屬板223，使得金屬板223放置成以預(yù)定的表面壓力圍繞被覆蓋的排氣處理主體210而直接接觸。最后，將金屬板223的一端與金屬板223的另一端或下表面焊接；從而可獲得排氣處理裝置10，其中將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體223內(nèi)。
此外，在精壓法中，如圖6所示，在將被覆蓋的排氣處理主體210不受阻力或阻力較小地插入金屬殼體224(金屬殼體224的內(nèi)徑大于被覆蓋的排氣處理主體210的外徑)之后，通過(guò)壓入裝置等(JIS-z2500-4002)從金屬殼體224的外表面將金屬殼體224均勻壓縮。通過(guò)精壓處理，將金屬殼體224的內(nèi)徑精確調(diào)節(jié)為期望尺寸，從而可將被覆蓋的排氣處理主體210放置在期望位置。在精壓法中，在處理過(guò)程中，瞬間將較大壓應(yīng)力施加在被覆蓋的排氣處理主體210上。
用于這些放置方法的殼體材料的一個(gè)示例例如為諸如不銹鋼的耐熱合金。
接著，再次參照?qǐng)D1，說(shuō)明本發(fā)明的特征。如下所述，通過(guò)針刺處理制造本發(fā)明的片材24。在片材24的表面上有許多通過(guò)針刺處理形成的交織點(diǎn)30。而且，交織點(diǎn)30的密度ρ為0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2。
通常，片材24的強(qiáng)度和排斥能力是相互矛盾的。例如，通過(guò)增加片材24的壓縮程度(例如，通過(guò)針刺處理增加交織點(diǎn)30的密度)而提高片材24的強(qiáng)度。然而，對(duì)于壓縮程度顯著增加的片材24，細(xì)度也增加并且柔性大大降低，從而降低了排斥能力。相反地，如果同樣減小片材24的壓縮程度(例如，減小由針刺處理產(chǎn)生的交織點(diǎn)30的密度)，則其柔性增加并且片材24的排斥能力增加。然而，其強(qiáng)度降低并且容易在僅受到微小應(yīng)力時(shí)就產(chǎn)生裂縫和剝離。例如，當(dāng)片材24放置在排氣處理主體20中時(shí)，片材24卷繞排氣處理主體20，從而在片材24的兩端70和71中產(chǎn)生張力。因此，如果片材24的強(qiáng)度較低，則當(dāng)片材24放置在排氣處理主體20中時(shí)，可能在片材24上產(chǎn)生裂縫和剝離。
因此，當(dāng)片材24被用作排氣處理裝置的保持密封件15時(shí)，需要對(duì)片材24的強(qiáng)度和排斥能力的兩個(gè)特性都最優(yōu)化。
然而，如上所述，存在幾種將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體224中的方法。在這些方法中，預(yù)計(jì)片材24所需的兩個(gè)特性(強(qiáng)度和排斥能力)的最優(yōu)化范圍在壓入法和非壓入法之間有所不同，尤其預(yù)計(jì)非壓入法所需的強(qiáng)度與壓入法所需的強(qiáng)度相比較低。對(duì)于壓入法，當(dāng)將被覆蓋的排氣處理主體210被壓入殼體中時(shí)，由于殼體的內(nèi)表面與被覆蓋的排氣處理主體210之間的摩擦而向片材24施加較大剪力。另一方面，對(duì)于非壓入法，施加有一定剪力。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人研究了片材的交織點(diǎn)密度ρ、強(qiáng)度和排斥能力之間的關(guān)系。結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)于用在壓入法和非壓入法中的片材，分別存在交織點(diǎn)的特有密度ρ的最優(yōu)化范圍。
結(jié)果，用于通過(guò)非壓入法放置的被覆蓋的排氣處理主體210中的片材的交織點(diǎn)密度ρ的范圍優(yōu)選為0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2，更優(yōu)選為0.5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5個(gè)/cm2≤ρ＜10個(gè)/cm2。即，當(dāng)片材的交織點(diǎn)密度ρ處于以上范圍內(nèi)時(shí)，可獲得保持最小強(qiáng)度并具有高排斥能力的片材。此外，用于通過(guò)壓入法放置的被覆蓋的排氣處理主體210中的片材的交織點(diǎn)密度ρ的范圍優(yōu)選為5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2，更優(yōu)選為5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2。即，當(dāng)片材的交織點(diǎn)密度ρ處于以上范圍內(nèi)時(shí)，可獲得保持最小強(qiáng)度并具有高排斥能力的片材，從而不會(huì)在壓入時(shí)由于剪力而產(chǎn)生裂縫和/或剝離。此外，當(dāng)用于通過(guò)非壓入法和壓入法放置的被覆蓋的排氣處理主體210中的片材的交織點(diǎn)密度ρ為ρ＜15個(gè)/cm2時(shí)，如下所述，可獲得排斥能力與傳統(tǒng)片材相比高出許多的片材。
對(duì)于本發(fā)明的片材24，對(duì)應(yīng)于片材的放置方法，按照以上說(shuō)明設(shè)定交織點(diǎn)30的密度ρ，從而可向片材提供足夠的強(qiáng)度。因此，即使片材24通過(guò)任意放置方法放置，在將片材卷繞排氣處理主體并將片材放置在殼體中時(shí)也都不會(huì)出現(xiàn)上述的裂縫問(wèn)題。此外，一旦片材24放置在裝置中，片材24就具有足夠的排斥能力。從而可獲得這樣的效果，其中片材對(duì)排氣處理主體20具有良好的保持能力，從而裝置內(nèi)的排氣處理主體20不會(huì)出現(xiàn)位置偏移，并且排氣不會(huì)泄漏。
這里，如下所述測(cè)量交織點(diǎn)30的密度ρ。首先，利用完成生產(chǎn)的片材，通過(guò)用刀具等切割50mm×50mm的尺寸來(lái)制備用于測(cè)量的樣本。接著，用刀具沿著與用于測(cè)量的樣本的厚度方向垂直的方向切割用于測(cè)量的樣本，從而獲得用于測(cè)量的樣本的1/2厚度。這樣，將所提供的用于測(cè)量的樣本的新表面稱為表面A。接著，除去留在表面A的交織點(diǎn)中的纖維，因而交織點(diǎn)出現(xiàn)在表面A上。這樣，對(duì)出現(xiàn)在表面A上的交織點(diǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算每單位面積的數(shù)量。在片材上的不同位置總共進(jìn)行5次這樣的測(cè)量，然后將所得值的平均值作為交織點(diǎn)30的密度ρ(個(gè)/cm2)。
在圖1所示的示例中，交織點(diǎn)30幾乎均勻形成在片材的表面上。以下將交織點(diǎn)的這種排布稱為“均勻分散圖案”。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不限于其中交織點(diǎn)形成為該均勻分散圖案的片材。例如，交織點(diǎn)圖案可以是如圖7所示的“垂直排布圖案”、如圖8所示的“水平排布圖案”、以及如圖9所示的“傾斜排布圖案”。而且，圖案可以是其它圖案。對(duì)于垂直排布圖案，交織點(diǎn)構(gòu)成為沿著與片材24的長(zhǎng)度方向垂直的方向形成的多個(gè)交織點(diǎn)的列，并且各列交織點(diǎn)可以以等間距排布。對(duì)于水平排布圖案，交織點(diǎn)構(gòu)成為沿著與片材24的長(zhǎng)度方向平行的方向形成的多個(gè)交織點(diǎn)的列，并且各列交織點(diǎn)可以以等間距排布。對(duì)于傾斜排布圖案，交織點(diǎn)構(gòu)成為與片材24的長(zhǎng)度方向成等角α形成的多個(gè)交織點(diǎn)的列，并且各列交織點(diǎn)可以以等間距排布。
這里，對(duì)于以等間距排布的垂直排布圖案，交織點(diǎn)的相鄰列的間距P通常在1mm與15mm之間，特別優(yōu)選在3mm與6mm之間。而且，對(duì)于以等間距排布的水平排布圖案，交織點(diǎn)的相鄰列的間距P通常在1mm與15mm之間，特別優(yōu)選在3mm與6mm之間。另外，對(duì)于等間距排布的傾斜排布圖案，交織點(diǎn)的相鄰列的間距P通常在1mm與15mm之間，特別優(yōu)選在3mm與6mm之間。此外，交織點(diǎn)的列相對(duì)于片材的長(zhǎng)度方向的傾角α通常在1°與179°之間，特別優(yōu)選在30°與45°之間。
此外，當(dāng)片材的交織點(diǎn)30構(gòu)成為“均勻分散圖案”之外的圖案時(shí)，交織點(diǎn)的測(cè)量密度ρ根據(jù)從片材收集用于測(cè)量的樣本(50mm×50mm)的方式而有很大不同。因此，對(duì)于不是垂直排布圖案、水平排布圖案、傾斜排布圖案等、也不是均勻分散圖案的片材，通過(guò)以下方法收集用于測(cè)量交織點(diǎn)密度的樣本。圖10是表示在垂直排布圖案中形成交織點(diǎn)的片材24的表面的局部放大圖。在該情況下，切割用于測(cè)量的樣本，從而對(duì)應(yīng)于交織點(diǎn)的任一列(在圖10的示例中，對(duì)應(yīng)于C1列)切下一個(gè)切割邊100。同樣，在水平排布圖案的情況下切割用于測(cè)量的樣本，從而對(duì)應(yīng)于交織點(diǎn)的任一行切下一個(gè)切割邊100。此外，在傾斜排布圖案的情況下切割用于測(cè)量的樣本，從而對(duì)應(yīng)于交織點(diǎn)的任一傾斜行切下用于測(cè)量的樣本的一個(gè)切割邊100。此外，在均勻分散圖案的情況下，沿適當(dāng)方向在片材上從適當(dāng)位置收集用于測(cè)量的樣本。
該片材24用作保持密封件15，并且可如下所述制造排氣處理裝置10。本發(fā)明的排氣處理裝置10的制造流程在圖11和圖12中示意性示出。圖11表示用于制造排氣處理裝置10的壓入法。圖12表示用于制造排氣處理裝置10的非壓入法。
如圖11所示，當(dāng)通過(guò)壓入法制造排氣處理裝置10時(shí)，首先，在步驟S 100中，提供用作保持密封件15的片材24，其中交織點(diǎn)密度ρ被調(diào)整到5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。接著，在步驟S110中，將該片材24(即，保持密封件15)卷繞排氣處理主體20的外表面；然后，將片材24的兩端配合并固定在一起，從而將片材24和排氣處理主體20一體結(jié)合。接著，在步驟S120中，通過(guò)上述壓入法將被保持密封件15卷繞的排氣處理主體20放置在殼體12中，從而構(gòu)成排氣處理裝置10。
另一方面，當(dāng)通過(guò)非壓入法制造排氣處理裝置10時(shí)，如圖12所示，在步驟S200中，提供片材24，其中交織點(diǎn)密度ρ被調(diào)整到5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。接著，在步驟S210中，將該片材24(即，保持密封件15)卷繞排氣處理主體20的外表面；然后，將片材24的兩端配合并固定在一起，從而將片材24和排氣處理主體20一體結(jié)合。接著，在步驟S220中，通過(guò)類似上述精壓法的非壓入法將被保持密封件15卷繞的排氣處理主體20放置在殼體12中，從而構(gòu)成排氣處理裝置10。
圖13示出了將片材24用作保持密封件15的排氣處理裝置10的一個(gè)示例。在圖13中，排氣處理裝置10包括排氣處理主體20、保持密封件15和殼體12。在該圖的示例中，示出的排氣處理主體20是形成為柱體的催化劑載體，該催化劑載體沿著平行于排氣流動(dòng)的方向具有多個(gè)通孔。而且，在排氣處理主體20的外表面上，按照以上方法卷繞和固定保持密封件15。而且，通過(guò)壓入法或非壓入法將排氣處理主體20和保持密封件15放置在殼體12中。這里，在通過(guò)壓入法放置保持密封件15的情況下，用于保持密封件15的片材的交織點(diǎn)密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。而且，在通過(guò)非壓入法放置保持密封件15的情況下，用于保持密封件15的片材的交織點(diǎn)密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
而且，在該圖中，示出的排氣處理主體20是催化劑載體，其沿著平行于排氣流動(dòng)的方向具有多個(gè)通孔。然而，本發(fā)明的排氣處理裝置10不限于該結(jié)構(gòu)。例如，排氣處理主體20可以是一部分通孔被密封的DPF。對(duì)于排氣處理裝置10的這種結(jié)構(gòu)，由于本發(fā)明實(shí)施例的片材的良好排斥能力，殼體內(nèi)的保持密封件的位置穩(wěn)定，并且改進(jìn)了保持密封件保持排氣處理主體的能力。
下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的片材的制造方法的一個(gè)示例。
首先，制造包括無(wú)機(jī)纖維的層壓片材。在以下描述中，可使用氧化鋁和硅石的混合物作為無(wú)機(jī)纖維，但無(wú)機(jī)纖維不限于以上混合物。例如，可僅使用氧化鋁或硅石用于無(wú)機(jī)纖維的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例中，向堿式氯化鋁溶液(70g/l的鋁，Al∶Cl＝1.8(原子比))添加硅溶膠使得氧化鋁∶硅石之比為60-80∶40-20，從而制備無(wú)機(jī)纖維的前體(precursor)。尤其優(yōu)選的是氧化鋁∶硅石之比為70-74∶30-26。如果氧化鋁比率小于60％，則由氧化鋁和硅石生產(chǎn)的莫來(lái)石的組成比率變低，從而完成之后的片材的導(dǎo)熱性增加從而不能實(shí)現(xiàn)充分的隔熱。
接著，向氧化鋁纖維的前體添加諸如聚乙烯醇的有機(jī)聚合物。然后，將該液體濃縮并制備紡絲溶液。而且，通過(guò)利用該紡絲溶液用吹制法加工紡絲。
吹制法是通過(guò)利用從空氣噴嘴吹送的氣流和從紡絲溶液的供應(yīng)噴嘴推出的紡絲溶液流進(jìn)行紡絲的方法。來(lái)自空氣噴嘴的每個(gè)噴口(slit)的氣體速度通常為40-200m/s。此外，紡絲噴嘴的直徑通常為0.1-0.5mm。紡絲溶液的每一個(gè)供應(yīng)噴嘴的溶液量通常為1-120ml/h，但3-50ml/h是優(yōu)選的。在這種條件下，從紡絲溶液的供應(yīng)噴嘴推出的紡絲溶液不會(huì)變成噴霧形式(霧狀)而是充分散布，并且難以在纖維之間產(chǎn)生溶接。因此，可通過(guò)使紡絲條件最優(yōu)化而獲得氧化鋁纖維的纖維直徑分布較窄的均勻前體。
這里，制造的氧化鋁纖維的平均長(zhǎng)度優(yōu)選大于等于250μm。更優(yōu)選的是，該平均長(zhǎng)度大于等于500μm。如果纖維的平均長(zhǎng)度小于250μm，則纖維不會(huì)充分相互纏繞從而不能提供足夠的強(qiáng)度。而且，特別的是，無(wú)機(jī)纖維的平均直徑不受限制，但無(wú)機(jī)纖維的平均直徑優(yōu)選在大約3μm與8μm之間的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在大約5μm與7μm之間的范圍內(nèi)。
在完成紡絲時(shí)，通過(guò)對(duì)前體進(jìn)行層壓而制造層壓片材。而且，對(duì)層壓片材進(jìn)行針刺處理。針刺處理是將針刺入(插入)層壓片材并從層壓片材拔出、從而使片材變薄的處理。通常，使用針刺機(jī)用于針刺處理。
通常，針刺機(jī)包括可沿著針的刺入方向(通常為上下方向)來(lái)回移動(dòng)的針板，以及設(shè)置在層壓片材的正面和背面的兩個(gè)面上的一對(duì)支撐板。在針板上，在板上設(shè)置許多用于刺入層壓片材的針，例如25-5000針/100cm2。因此，在通過(guò)一對(duì)支撐板從兩側(cè)壓入層壓片材的狀態(tài)下，通過(guò)針板刺入層壓片材并從層壓片材拔出的針靠近和遠(yuǎn)離層壓片材，從而形成多個(gè)纖維纏繞的交織點(diǎn)。這里，可以在針刺裝置上設(shè)置以不變的輸送速度(例如大約20mm/秒)并沿確定方向(幾乎與層壓片材的正面和背面平行的方向)輸送層壓片材的“輸送”部件。在這種情況下，可以在以恒定速度輸送層壓片材的情況下進(jìn)行針刺處理，從而不必要在每次壓觸針板的時(shí)候進(jìn)行層壓片材的輸送。而且，通過(guò)使輸送速度與針板的壓觸循環(huán)相關(guān)，可以容易地形成特殊的交織點(diǎn)圖案，象是垂直排布圖案、水平排布圖案或傾斜排布圖案等。
而且，可在針刺裝置上設(shè)置兩對(duì)針板作為另一結(jié)構(gòu)。每個(gè)針板具有相應(yīng)的支撐板。在層壓片材的正面和背面上分別布置兩對(duì)針板，并通過(guò)對(duì)應(yīng)的支撐板從兩側(cè)固定層壓片材。這里，在一個(gè)針板上布置針，使其在針刺處理時(shí)不與另一針板的一組針的位置重疊。而且，在相應(yīng)的支撐板上設(shè)置許多通孔，從而通過(guò)考慮兩個(gè)針板的針位移，使得在從層壓片材的兩側(cè)進(jìn)行針刺處理時(shí)針不會(huì)直接接觸支撐板。通過(guò)利用這種裝置，通過(guò)兩對(duì)支撐板從兩測(cè)夾持層壓片材，從而可利用兩對(duì)針板從層壓片材的兩側(cè)進(jìn)行針刺處理。通過(guò)用這種方法進(jìn)行針刺處理縮短了處理周期。而且，對(duì)于能夠設(shè)置在針板中的針的數(shù)量有所限制，但在該方法中，有利的是可減小每個(gè)裝置設(shè)置在針板中的針的數(shù)量。
對(duì)于通過(guò)這種針刺處理產(chǎn)生的交織點(diǎn)，彼此復(fù)雜纏繞的纖維沿層壓方向定向，從而可謀求對(duì)層壓片材的層壓方向的加強(qiáng)。因此，提高了層壓片材的強(qiáng)度。而且，可容易地在針刺處理中得到交織點(diǎn)密度ρ被調(diào)整到預(yù)定范圍內(nèi)的片材。
然后，對(duì)進(jìn)行過(guò)針刺處理的片材從環(huán)境溫度加熱，并通過(guò)在最高溫度1250℃左右連續(xù)燒制而獲得片材的預(yù)定致密度(每單位面積的重量)。
為了易于處理，將通過(guò)上述處理獲得的片材切割成預(yù)定尺寸。
然后，優(yōu)選的是將諸如樹(shù)脂的有機(jī)粘結(jié)劑浸入被切割的片材。借此限制片材的蓬松度。而且提高了片材的處理能力。而且，當(dāng)在使用中的排氣處理裝置中引入熱排氣時(shí)，浸入保持密封件的有機(jī)粘結(jié)劑消失，從而被壓縮的保持密封件恢復(fù)，可能存在于殼體與排氣處理主體之間的微小間隙被封住，因此提高了保持密封件的保持能力和密封能力。
優(yōu)選的是，有機(jī)粘結(jié)劑的含量為1.0～10.0重量％。如果含量小于1.0重量％，就不能充分防止無(wú)機(jī)纖維的脫離。而且，如果含量大于10.0重量％，在使用排氣處理裝置時(shí)排出的有機(jī)成分的量就會(huì)增加。
而且，作為有機(jī)粘結(jié)劑，可使用環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、橡膠樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂等。優(yōu)選的是使用丙烯樹(shù)脂(ACM)、丙烯丁腈橡膠(NBR)、丁苯橡膠(SBR)作為有機(jī)粘結(jié)劑。
通過(guò)利用由以上有機(jī)粘結(jié)劑和水制備的水分散體進(jìn)行噴涂而將樹(shù)脂浸入片材中。而且，在下一步驟中將片材中含有的任何過(guò)量涂覆的固體和水除去。
在下一步驟中，除去任何過(guò)量的固體并進(jìn)行干燥處理。通過(guò)真空抽吸除去過(guò)量固體。而且，通過(guò)熱壓縮干燥法除去過(guò)量水。在該方法中，因?yàn)橄蚱氖┘訅喝雺毫?，所以可除去過(guò)量水從而使片材變薄。干燥處理在95-155℃左右進(jìn)行。如果溫度低于95℃，則干燥時(shí)間變長(zhǎng)從而生產(chǎn)效率降低。而且，如果干燥溫度高于155℃，則有機(jī)粘結(jié)劑本身開(kāi)始分解從而喪失了有機(jī)粘結(jié)劑的粘結(jié)性能。
最后，可切割預(yù)定形狀的片材(例如圖1所示的形狀)。
例如，在以上方法中獲得的片材可用作排氣處理裝置10的排氣處理主體20的保持密封件15，如圖13所示。在該情況下，保持密封件15卷繞排氣處理主體20，接合端部的配合突出部50和配合凹入部60配合在一起并固定。然后，在該情況下，將保持密封件15和排氣處理主體20的一體結(jié)合件放置在由不銹鋼等構(gòu)成的殼體12中。
如上所述，本發(fā)明的片材對(duì)于各種放置方法都具有良好的強(qiáng)度，從而在通過(guò)任一方法將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體12中的情況下避免了片材中出現(xiàn)剝離和裂縫。而且，在將保持密封件(片材)放置在殼體12中之后，由于本發(fā)明的片材的良好排斥能力，保持密封件在殼體中的位置穩(wěn)定并且提高了保持密封件保持排氣處理主體的能力。
下面將利用示例說(shuō)明本發(fā)明的效果。而且，在以下示例中，基于假設(shè)各個(gè)情況的各個(gè)檢驗(yàn)評(píng)估各個(gè)片材的特性，在所述情況中通過(guò)壓入法和諸如精壓法等的非壓入法將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中。
示例對(duì)假設(shè)通過(guò)壓入法放置的片材進(jìn)行的評(píng)估通過(guò)以下過(guò)程制造片材。
片材的制造向堿式氯化鋁溶液(鋁含量70g/l，Al/Cl＝1.8(原子比))混合硅溶膠，使得在氧化鋁纖維的組成物中Al2O3∶SiO2＝72∶28，然后形成氧化鋁纖維的前體。
然后，向氧化鋁纖維的前體添加諸如聚乙烯醇的有機(jī)共聚物。而且，將該溶液稀釋成紡絲溶液，利用該紡絲溶液用吹制法進(jìn)行紡絲。然后，將氧化鋁纖維的前體的折疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行層壓，并制造氧化鋁纖維的層壓片材。
然后，在該層壓片材上進(jìn)行針刺處理。針刺處理從層壓片材的兩側(cè)進(jìn)行，從而在層壓片材的兩側(cè)上布置兩對(duì)各具有500針/100cm2的針板。層壓片材的輸送速度設(shè)為1mm/秒。在本示例中，在針刺處理后形成在層壓片材上的交織圖案為上述垂直排布圖案(見(jiàn)圖7)。而且，交織點(diǎn)的列之間的間距P不變，為3mm。
通過(guò)該針刺處理獲得交織點(diǎn)密度ρ大約為7個(gè)/cm2的片材。然后，將獲得的片材從環(huán)境溫度連續(xù)燒制到最高溫度1250℃，從而獲得氧化鋁纖維致密度為1160g/cm2的片材。氧化鋁纖維的平均纖維直徑為5.8μm并且最小直徑為3.2μm。
而且，通過(guò)以下方法測(cè)量纖維的平均直徑。首先，將氧化鋁纖維放在一筒中，在20.6Mpa的壓力下進(jìn)行壓碎處理。然后，將這些樣本放在濾網(wǎng)上，并選擇穿過(guò)濾網(wǎng)的樣本作為用于電子顯微鏡觀察的檢驗(yàn)體。在檢驗(yàn)體的表面上金被蒸發(fā)之后，拍攝電子顯微鏡圖片(近似1500x)?；讷@得的圖片測(cè)量至少40個(gè)纖維的纖維直徑。對(duì)5個(gè)樣本重復(fù)該步驟，平均測(cè)量值即為纖維的平均直徑。
通過(guò)以上處理制造的片材被切割成圖1所示的形狀(X方向的最大長(zhǎng)度大約為460mm，Y方向的最大長(zhǎng)度大約為135mm)。
通過(guò)該處理獲得的片材為示例1。而且，在本發(fā)明的示例中，對(duì)于以下示出的各個(gè)評(píng)估檢驗(yàn)，未在片材中浸入有機(jī)粘結(jié)劑，從而精確評(píng)估片材本身的排斥力。
然后，利用與示例1的以上步驟相同的處理制造示例2-6的片材，但是通過(guò)在針刺處理時(shí)改變層壓片材的輸送速度使得交織點(diǎn)密度處于3個(gè)/cm2與17個(gè)/cm2之間的范圍內(nèi)。而且，利用與示例1相同的處理將示例7的片材制造成使得形成在片材的表面上的交織點(diǎn)密度為0.5個(gè)/cm2。然而，對(duì)于該片材，僅僅使用一個(gè)設(shè)有50針/100cm2的針板，并且在針刺處理時(shí)僅從層壓片材的一側(cè)壓觸該針板。此外，利用與上述示例1相同的處理制造對(duì)比示例1-5的片材，但是形成在片材的表面上的交織點(diǎn)密度處于21個(gè)/cm2與33個(gè)/cm2之間的范圍內(nèi)。根據(jù)示例2-6和對(duì)比示例1-5(不含示例7)的片材的交織圖案為垂直排布圖案，并且間距恒定為3mm。另一方面，根據(jù)示例7的片材的交織圖案為均勻分散圖案。另外，通過(guò)與上述示例1相同的方法形成氧化鋁纖維的前體。向氧化鋁纖維的前體添加諸如聚乙烯醇的有機(jī)聚合物。然后，將該液體濃縮并制備紡絲溶液。而且，通過(guò)利用該紡絲溶液用吹制法加工紡絲。接著，將氧化鋁纖維的前體的折疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行層壓，從而制造氧化鋁纖維的層壓片材。這與對(duì)比示例6的片材相同。而且，對(duì)于對(duì)比示例6完全不進(jìn)行針刺處理并且交織點(diǎn)密度ρ為零。
表1中示出了通過(guò)這種方法制造的示例1-7和對(duì)比示例1-6的片材的交織點(diǎn)密度。
表1


以下利用各個(gè)獲得的片材或從以上各個(gè)片材切割的樣本進(jìn)行評(píng)估檢驗(yàn)。
壓配合檢驗(yàn)為了確認(rèn)通過(guò)以上方法制造的各個(gè)片材的強(qiáng)度，進(jìn)行壓配合檢驗(yàn)。該檢驗(yàn)如下進(jìn)行。首先，將示例1-7和對(duì)比示例1-6的各個(gè)片材卷繞具有近似筒形形狀(外徑為143.8mm，長(zhǎng)度為150mm)的催化劑載體的外表面，將端部配合在一起并一體結(jié)合。接著，將該一體結(jié)合件壓入不銹鋼殼體(內(nèi)徑為150.4mm，長(zhǎng)度為150mm)。然后，用刀具沿軸向?qū)んw近似切成兩半，取出所述的一體結(jié)合件，并觀察在片材的表面上是否存在裂縫。
表1中示出了從各個(gè)片材得到的結(jié)果。當(dāng)使用示例1、3-6和對(duì)比示例1-5的片材時(shí)，在檢驗(yàn)后片材的端部沒(méi)有裂縫和剝離，從而表現(xiàn)出良好的狀況。另一方面，在使用示例7的片材的情況下，當(dāng)將片材卷繞催化劑載體并將兩端配合在一起且一體結(jié)合時(shí)，在片材的端部出現(xiàn)剝離(因此，未在示例7的片材上進(jìn)行進(jìn)一步的壓配合檢驗(yàn))。而且，確認(rèn)在使用示例2的片材的檢驗(yàn)中，在壓配合檢驗(yàn)后在片材的端部的配合部分處出現(xiàn)剝離。而且，對(duì)比示例6的片材不能卷繞催化劑載體。
用于評(píng)估表面壓力的檢驗(yàn)接著，利用從上述方法中制造的各個(gè)片材中收集的樣本進(jìn)行評(píng)估表面壓力的檢驗(yàn)。在圖14中示出了用于評(píng)估表面壓力的檢驗(yàn)所用的裝置110。裝置110包括在幾乎水平的樣本保持臺(tái)120上設(shè)置的門狀支柱130。在裝置110的中央(樣本保持臺(tái)120的上部)設(shè)置上下移動(dòng)并具有負(fù)荷測(cè)量功能的十字頭140。在十字頭140的底側(cè)上設(shè)置直徑近似為100mm的上部盤板150。在盤板150的上部設(shè)置位移計(jì)160。在樣本保持臺(tái)120上設(shè)置直徑近似為100mm的底部盤板170。底部盤板170位于與上部盤板150的垂直軸線相同的垂直軸線上，兩個(gè)板設(shè)成彼此面對(duì)。在底部盤板170上設(shè)置重量已知的各個(gè)片材的樣本180(50mm×50mm)。
在以下方法中利用該裝置110進(jìn)行表面壓力測(cè)量。首先，使十字頭140預(yù)先向下移動(dòng)到一高度，使得看上去在樣本180與上部盤板150之間沒(méi)有形成間隙。在該狀態(tài)下，十字頭140以1mm/分的速度向下移動(dòng)，樣本180被壓縮，并且在樣本180的體積密度變?yōu)?.3g/cm3時(shí)測(cè)量在樣本180上產(chǎn)生的負(fù)荷。而且，樣本180的體積密度可以通過(guò)用樣本180的重量/樣本180的面積/上部盤板150與底部盤板170之間的間隔而測(cè)定。用得到的負(fù)荷除以樣本的面積，從而得到表面壓力(kPa)。
表1中示出了對(duì)于各個(gè)片材的表面壓力測(cè)量得到的結(jié)果。而且，在圖15中，得到的表面壓力測(cè)量結(jié)果示出為曲線圖。圖15的水平軸線是片材的交織點(diǎn)密度，垂直軸線是測(cè)得的表面壓力。如上所述，當(dāng)片材的交織點(diǎn)密度增加時(shí)，表面壓力趨于下降。然而，當(dāng)交織點(diǎn)的數(shù)量顯著增加時(shí)，表面壓力不再變化并保持穩(wěn)定。猜想其原因是由于在交織點(diǎn)的數(shù)量顯著增加時(shí)片材的細(xì)度不再變化，因此排斥能力不會(huì)產(chǎn)生變化。在20個(gè)/cm2或以下的情況下，如圖15所示，表面壓力急劇增加，從而排氣處理主體的保持能力可顯著提高。而且，在0.5個(gè)/cm2或以上的情況下，片材的纖維沿著厚度方向的纏繞程度變大，可以在處理期間限制片材沿著厚度方向的剝離。在20個(gè)/cm2或以下的情況下，表面壓力升高的原因不清楚，但可以做出如下的估計(jì)。
在壓縮一組無(wú)機(jī)纖維時(shí)產(chǎn)生的排斥力取決于無(wú)機(jī)纖維的彎曲應(yīng)力的總量。因此，猜想在每個(gè)無(wú)機(jī)纖維的彎曲應(yīng)力增加時(shí)，片材的排斥力增加。而且，通常無(wú)機(jī)纖維具有彎曲形狀，在彎曲程度增加時(shí)彎曲應(yīng)力增加。接著，考慮在片材上進(jìn)行針刺處理的情況，預(yù)計(jì)對(duì)于其中在通過(guò)針刺處理減小交織點(diǎn)密度的片材中三維布置彎曲程度較大的無(wú)機(jī)纖維。另一方面，對(duì)于通過(guò)針刺處理增大交織點(diǎn)密度的片材，無(wú)機(jī)纖維趨于二維布置。因此，在相同條件下壓縮兩個(gè)片材，并且猜想在前一情況下排斥力增加。
如上所述，在操作交織點(diǎn)數(shù)量為3個(gè)/cm2或以下的片材時(shí)不會(huì)發(fā)生剝離(示例2、7)，但是在卷繞期間的壓配合之后在端部上觀察到剝離，從而強(qiáng)度不夠。另一方面，當(dāng)交織點(diǎn)數(shù)量超過(guò)20個(gè)/cm2時(shí)(對(duì)比示例1-5)，表面壓力急劇降低。因此，基于壓配合結(jié)果和該結(jié)果，在假設(shè)采用上述壓入法時(shí)，為了獲得強(qiáng)度和排斥能力良好的片材，優(yōu)選的是使片材的交織點(diǎn)數(shù)量處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
在通常用作排氣處理裝置的保持密封件的片材中，交織點(diǎn)密度大多處于大約19個(gè)/cm2與21個(gè)/cm2之間的范圍內(nèi)?；趫D15，計(jì)算出該片材的表面壓力為大約180kPa。另一方面，對(duì)于交織點(diǎn)密度小于14個(gè)/cm2的片材，表面壓力為190kPa或以上，從而確認(rèn)可獲得排斥力(表面壓力)與傳統(tǒng)片材相比較大的片材。此外，更加詳細(xì)地分析圖15的結(jié)果，確認(rèn)在交織點(diǎn)密度為15個(gè)/cm2左右(在14個(gè)/cm2與17個(gè)/cm2之間)的位置，表面壓力的變化趨勢(shì)關(guān)于交織點(diǎn)密度不同(變化不連續(xù))，即在該位置處存在表面壓力變化的拐點(diǎn)。根據(jù)該趨勢(shì)，當(dāng)交織點(diǎn)密度大于15個(gè)/cm2時(shí)，表面壓力急劇下降。另一方面，當(dāng)交織點(diǎn)密度小于15個(gè)/cm2時(shí)，表面壓力可在高范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。因此，從使表面壓力保持在高范圍內(nèi)的角度來(lái)看，優(yōu)選的是在壓入法中使用的片材的交織點(diǎn)密度的上限為ρ＜15個(gè)/cm2。
對(duì)假設(shè)通過(guò)非壓入法放置的片材進(jìn)行的評(píng)估片材的制造通過(guò)在“對(duì)假設(shè)通過(guò)壓入法放置的片材進(jìn)行的評(píng)估”中所述的相同方法制造片材。表2中示出了在示例8-10和對(duì)比示例7和8中制造的片材的交織點(diǎn)密度。
表2


而且，對(duì)于對(duì)比示例7完全不進(jìn)行針刺處理從而交織點(diǎn)密度ρ為零。而且，根據(jù)示例8-10和對(duì)比示例8的片材的交織圖案為垂直排布圖案并且間距恒定為3mm。此外，與上述情況相同，不在任一片材中浸入有機(jī)粘結(jié)劑。
從而，利用從上述方法中獲得的各個(gè)片材切割出的樣本進(jìn)行以下評(píng)估檢驗(yàn)。
壓縮恢復(fù)重復(fù)檢驗(yàn)利用從上述各個(gè)片材收集的樣本進(jìn)行壓縮恢復(fù)重復(fù)檢驗(yàn)。在該檢驗(yàn)中，片材的壓縮和恢復(fù)最多重復(fù)1000次，并測(cè)量片材的表面壓力的變化。
當(dāng)排氣處理裝置用于放置在車輛等上時(shí)，殼體和排氣處理主體的尺寸隨著由于排氣的連通/終止(對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)/關(guān))引起的裝置溫度的升高/降低而變化。因此，存在于殼體與排氣處理主體之間的片材受到由裝置的壓縮和恢復(fù)產(chǎn)生的重復(fù)性應(yīng)力負(fù)荷。在該檢驗(yàn)中，因?yàn)槠牡倪@種狀態(tài)可通過(guò)壓縮和恢復(fù)的重復(fù)循環(huán)表述，所以可通過(guò)模擬來(lái)評(píng)估片材在長(zhǎng)期使用后的保持能力。
而且，當(dāng)被覆蓋的排氣處理主體通過(guò)精壓法放置在殼體中時(shí)，在殼體中發(fā)生“過(guò)沖(overshoot)”現(xiàn)象。這是一種在使用金屬殼體的情況下發(fā)生的現(xiàn)象，即，緊接在進(jìn)行縮短殼體直徑的處理之后通過(guò)金屬形狀本身的恢復(fù)力(排斥力)使殼體內(nèi)徑略微擴(kuò)大的現(xiàn)象。因此，實(shí)際上在片材首先受到由殼體直徑縮短產(chǎn)生的較大壓力之后，片材受到由于該過(guò)沖引起的恢復(fù)力。在本檢驗(yàn)中，可以在短周期內(nèi)通過(guò)在一側(cè)中利用該實(shí)際精壓法進(jìn)行放置的情況而模擬片材受到的應(yīng)力特性。
在檢驗(yàn)中，使用在上表面壓力評(píng)估檢驗(yàn)中使用的裝置110(圖14)。即，在裝置110的底部盤板170上放置重量已知的各個(gè)片材的樣本180(50mm×50mm)，然后通過(guò)以下過(guò)程進(jìn)行檢驗(yàn)。
首先，使十字頭140預(yù)先向下移動(dòng)到一高度，使得看上去在樣本180與上部盤板150之間沒(méi)有形成間隙。在該狀態(tài)下，十字頭140以1mm/分的速度向下移動(dòng)，樣本180被壓縮，并且在樣本180的體積密度變?yōu)?.3g/cm3時(shí)測(cè)量在樣本180上產(chǎn)生的負(fù)荷。而且，樣本180的體積密度可以通過(guò)用樣本180的重量/樣本180的面積/上部盤板150與底部盤板170之間的間隔而測(cè)定。用得到的負(fù)荷除以樣本的面積，從而計(jì)算壓縮表面壓力(kPa)。
接著，使十字頭140以1mm/分的速度升高，樣本180恢復(fù)。當(dāng)樣本180的體積密度為0.275g/cm3時(shí)，測(cè)量在樣本180中產(chǎn)生的負(fù)荷。將該得到值轉(zhuǎn)換為上述方法中的表面壓力，并計(jì)算恢復(fù)表面壓力(kPa)。該操作重復(fù)1000次循環(huán)，然后測(cè)量片材的壓縮表面壓力和恢復(fù)表面壓力的變化。而且，十字頭的上下速度為1mm/分。另外，對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行三次相同的測(cè)量，將這些值的平均值用作以下結(jié)果。
圖16和17中示出了關(guān)于各個(gè)樣本的所得結(jié)果的一個(gè)示例。在兩圖中，水平軸線是交織點(diǎn)密度ρ(個(gè)/cm2)，垂直軸線是恢復(fù)表面壓力(kPa)。而且，圖16示出了在一個(gè)循環(huán)之后的恢復(fù)表面壓力。圖17示出了在1000個(gè)循環(huán)之后的恢復(fù)表面壓力。
基于兩圖，確認(rèn)在一個(gè)循環(huán)之后或1000個(gè)循環(huán)之后的任一情況下，當(dāng)交織點(diǎn)密度ρ為大約4個(gè)/cm2時(shí)，恢復(fù)表面壓力為最大值。而且，確認(rèn)當(dāng)交織點(diǎn)密度ρ處于0個(gè)/cm2≤ρ＜10個(gè)/cm2的范圍內(nèi)時(shí)，可獲得特別好的恢復(fù)表面壓力。另外，當(dāng)交織點(diǎn)密度超過(guò)大約20個(gè)/cm2時(shí)，恢復(fù)表面壓力與交織點(diǎn)密度ρ相比不會(huì)有特別大的變化。
基于該結(jié)果和上述表面壓力評(píng)估檢驗(yàn)的結(jié)果(圖15)，確認(rèn)與壓入法的情況相比(5個(gè)/cm2≤ρ)，在通過(guò)非壓入法將片材放置在殼體中的情況下，片材的最合適的交織點(diǎn)密度ρ的下限可以更大范圍地?cái)U(kuò)展。這是因?yàn)榕c壓入法不同，對(duì)于非壓入法，在將被覆蓋的排氣處理主體放置在殼體中時(shí)，殼體的內(nèi)表面與片材的外表面之間不產(chǎn)生由于摩擦引起的剪力。然而實(shí)際上，對(duì)于非壓入法，仍然需要將片材卷繞排氣處理主體的外表面并固定在排氣處理主體上，從而不希望在該操作時(shí)在片材上產(chǎn)生裂縫等。因此，根據(jù)對(duì)比示例1的片材的交織點(diǎn)密度ρ(0.5個(gè)/cm2)是用于非壓入法的片材的交織點(diǎn)密度的下限。另一方面，基于圖15、16和17的結(jié)果，在通過(guò)非壓入法將片材放置在殼體中的情況下，片材的最合適的交織點(diǎn)密度ρ的上限值與在壓入法的情況中相同，即，ρ≤20個(gè)/cm2，尤其優(yōu)選的是ρ≤15個(gè)/cm2。
基于以上描述，通過(guò)非壓入法放置在殼體中的片材的交織點(diǎn)密度ρ的適當(dāng)范圍為0.5個(gè)/cm2≤ρ≤20個(gè)/cm2，優(yōu)選的是0.5個(gè)/cm2≤ρ≤15個(gè)/cm2，更優(yōu)選的是0.5個(gè)/cm2≤ρ≤10個(gè)/cm2。而且，這些適當(dāng)?shù)姆秶谠谄闹胁缓袡C(jī)粘結(jié)劑的情況下的檢驗(yàn)結(jié)果。因此，預(yù)計(jì)在片材中浸入有機(jī)粘結(jié)劑的情況下適當(dāng)?shù)慕豢楛c(diǎn)密度的下限更小。
圖18中示出了在壓縮片材時(shí)壓縮速度與壓縮表面壓力(0個(gè)循環(huán))之間的關(guān)系。該圖是從利用用于表面壓力評(píng)估檢驗(yàn)的上述裝置(圖14)的以下檢驗(yàn)中獲得的結(jié)果。首先，將片材樣本(以上示例1、3和對(duì)比示例3、8的任一片材)放置在圖14所示的用于表面壓力評(píng)估檢驗(yàn)的裝置110的底部盤板170上。接著，與上述表面壓力評(píng)估檢驗(yàn)中的過(guò)程相同，使十字頭140下移并壓縮樣本至0.2g/cm3的體積密度，并在這時(shí)測(cè)量壓縮表面壓力。通過(guò)使十字頭140下移的速度(即，壓縮速度)從1mm/分到100mm/分變化而進(jìn)行相同的測(cè)量。該檢驗(yàn)在具有各種交織點(diǎn)密度ρ的片材樣本上進(jìn)行。
基于圖18，確認(rèn)在壓縮速度獨(dú)立于片材的交織點(diǎn)密度而增加時(shí)，表面壓力趨于增加。特別的是，對(duì)于交織點(diǎn)密度ρ為7個(gè)/cm2和14個(gè)/cm2的片材(對(duì)應(yīng)于上述示例1和5)，相關(guān)性直線的斜率變得特別大。基于這些相關(guān)性直線確認(rèn)，當(dāng)壓縮速度從大約1mm/分增加到大約50mm/分時(shí)，對(duì)于交織點(diǎn)密度ρ為7個(gè)/cm2的片材，壓縮表面壓力從大約45kPa增加到大約52kPa(增加16％)，并且對(duì)于交織點(diǎn)密度ρ為14個(gè)/cm2的片材，壓縮表面壓力從大約40kPa增加到大約47kPa(增加18％)。
對(duì)于上述精壓法，當(dāng)將被覆蓋的排氣處理主體210放置在殼體中并使殼體的外表面壓縮縮短時(shí)，通過(guò)高壓縮速度(例如大約50mm/分)壓縮片材。即，對(duì)于交織點(diǎn)密度ρ為7個(gè)/cm2和14個(gè)/cm2的片材，與壓縮速度為1mm/分的情況相比，基于相關(guān)性直線預(yù)計(jì)片材由于通過(guò)精壓法放置而受到的表面壓力分別增加16％和18％。從而在精壓法中，即使片材的交織點(diǎn)密度ρ幾乎相同，放置在完成的排氣處理裝置上的片材的表面壓力也比其它非壓入法增加得更多。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的保持密封件和排氣處理裝置可應(yīng)用于用于車輛的排氣處理單元等。
本發(fā)明不限于具體公開(kāi)的實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行變更和修改。
本申請(qǐng)基于2006年3月31日提交的日本在先申請(qǐng)No.2006-100409和2006年9月28日提交的日本在先申請(qǐng)No.2006-265432，此處通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種包括無(wú)機(jī)纖維的片材，該片材通過(guò)針刺處理而在該片材的正面和/或背面上形成多個(gè)交織點(diǎn)，其中交織點(diǎn)密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的片材，其中，所述交織點(diǎn)在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的片材，其中，該片材包括粘結(jié)劑。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的片材，其中，所述無(wú)機(jī)纖維是氧化鋁和硅石的混合物。
5.一種排氣處理裝置，該排氣處理裝置包括排氣處理主體；保持密封件，該保持密封件卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上使用；以及殼體，該殼體容納被該保持密封件卷繞的所述排氣處理主體，其中所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材中構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的排氣處理裝置，其中，所述交織點(diǎn)在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。
7.如權(quán)利要求5或6所述的排氣處理裝置，其中，所述排氣處理主體是催化劑載體或排氣濾清器。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的排氣處理裝置，其中，卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體通過(guò)蛤殼法、卷繞固定法或精壓法放置在所述殼體中。
9.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的排氣處理裝置，其中，所述交織點(diǎn)的密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)，并且卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體通過(guò)壓入法放置在所述殼體中。
10.一種排氣處理裝置的制造方法，該排氣處理裝置包括排氣處理主體、保持密封件以及在內(nèi)部容納所述排氣處理主體和所述保持密封件的殼體，其中所述制造方法包括提供所述保持密封件的步驟；將所述保持密封件卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上的步驟；以及通過(guò)蛤殼法、卷繞固定法或精壓法將卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體放置在所述殼體中的步驟，其中所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的排氣處理裝置的制造方法，其中，所述交織點(diǎn)密度ρ處于0.5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
12.一種排氣處理裝置的制造方法，該排氣處理裝置包括排氣處理主體、保持密封件以及在內(nèi)部容納所述排氣處理主體和所述保持密封件的殼體，其中所述制造方法包括提供所述保持密封件的步驟；將所述保持密封件卷繞在所述排氣處理主體的外表面的至少一部分上的步驟；以及通過(guò)壓入法將卷繞有所述保持密封件的所述排氣處理主體放置在所述殼體中的步驟，其中所述保持密封件由包括無(wú)機(jī)纖維、其正面和/或背面上通過(guò)針刺處理而形成有多個(gè)交織點(diǎn)的片材構(gòu)成，其中所述交織點(diǎn)的密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜20個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的排氣處理裝置的制造方法，其中，所述交織點(diǎn)密度ρ處于5個(gè)/cm2≤ρ＜15個(gè)/cm2的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的排氣處理裝置的制造方法，其中，所述交織點(diǎn)在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整個(gè)面上以列狀圖案形成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種片材、排氣處理裝置及其制造方法。該片材具有必需的強(qiáng)度和排斥能力，而且所述排氣處理裝置具有該片材。在本發(fā)明中，提供了一種包括無(wú)機(jī)纖維的片材，該片材具有通過(guò)針刺處理在該片材的正面和/或背面上形成的多個(gè)交織點(diǎn)。用于保持密封件(15)的片材的交織點(diǎn)密度ρ處于0.5個(gè)/cm
文檔編號(hào)F01N3/28GK101074621SQ20071009139
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者岡部隆彥 申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社