專利名稱：可固定安裝材料及其制造和使用方法
可固定安裝材料及其制造和使用方法本申請是申請日為2008年4月28日、申請?zhí)枮?00880102201. 5、發(fā)明名稱為“可固定安裝材料及其制造和使用方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
背景技術(shù)：
污染控制裝置用于汽車上來控制大氣污染。目前廣泛使用兩種類型的這樣的裝置，催化轉(zhuǎn)化器和柴油微粒過濾器或捕集器。催化轉(zhuǎn)化器含有催化劑，所述催化劑通常涂覆在所述轉(zhuǎn)化器中的一體化結(jié)構(gòu)上。雖然使用過金屬整塊，但是所述一體化結(jié)構(gòu)(稱為“整塊”)通常為陶瓷。催化劑將一氧化碳和碳氫化合物氧化，并減少汽車廢氣中的氮氧化物，以控制大氣污染。柴油微粒過濾器或捕集器通常為壁流過濾器，其具有通常由多孔陶瓷材料制成的蜂窩狀一體化結(jié)構(gòu)(也稱為“整塊”)。通常，如所構(gòu)造的，每一種類型的這些裝置具有金屬殼體，其中容納一體化結(jié)構(gòu)或元件，所述一體化結(jié)構(gòu)或元件可以是金屬的或陶瓷的，并且大多數(shù)是陶瓷的。所述陶瓷整塊 通常具有非常薄的壁，以提供大的表面積，并且易碎，容易破損。而且，關(guān)于用在汽車催化轉(zhuǎn)化器中的陶瓷整塊的當(dāng)前工業(yè)趨勢朝向具有更光滑外表面的整塊，所述更光滑外表面的整塊使得在封裝過程中更難將安裝材料維持附著到陶瓷整塊。通常，陶瓷整塊還具有數(shù)量級比在使用中所述陶瓷整塊容納其中的通常的金屬殼體(例如不銹鋼殼體)小的熱膨脹系數(shù)。為了避免因路面顛簸和振動而損壞陶瓷整塊，為了補償熱膨脹的差別，以及為了防止廢氣從整塊和金屬殼體之間經(jīng)過，通常在陶瓷整塊和金屬殼體之間布置陶瓷墊或膨脹型薄片材料。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明提供可固定安裝材料，包括安裝材料，其包含無機纖維，并具有第一和第二相對的主表面；以及可熱活化的粘合劑層，其靠近第一主表面的至少一部分向內(nèi)設(shè)置在安裝材料上，但不在整個安裝材料上延伸；其中，基于干重，由分子式(Mm+) d ((ZpOq (OH) r) n_) e (H2O) f表示的至少一種化合物占可熱活化粘合劑的大部分，其中每個Mm+獨立地表示除了 H+之外具有m+正電荷的陽離子物類；并且(ZpOtl(OH) J"_表示具有n-電荷的物類，其中Z表示硼或磷，并且另外其中f為大于或等于0的實數(shù)；d、n、q和r為大于或等于0的整數(shù)；e、m和p為大于或等于I的整數(shù)；并且d乘以m等于e乘以n ;并且其中可固定安裝材料為柔性的。在某些實施例中，可熱活化的粘合劑層不與第二主表面接觸。
如本文所用，術(shù)語“柔性的”是指能夠通過包括在下文中的柔韌性測試；術(shù)語“層”不包括貫穿整個安裝材料延伸的任何事物；并且上標(biāo)“ + ”是指正電荷，而上標(biāo)是指負電荷。在d為0的情況下，n也必須為0，并且量(ZpOtl(OH)r)將不具有凈電荷。根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料可適用于污染控制裝置。因此，在另一方面，本發(fā)明提供污染控制裝置，包括殼體；布置在殼體中的污染控制元件；和根據(jù)本發(fā)明的與殼體相鄰布置或布置在殼體中的可固定安裝材料。在另一方面，本發(fā)明提供制造污染控制裝置的方法，該方法包括將根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料與殼體相鄰布置或布置在殼體內(nèi)，所述殼體具有布置在殼體中的污染控制元件。
在某些實施例中，可固定安裝材料設(shè)置在污染控制元件和殼體之間。在又另一方面，本發(fā)明提供制造可固定安裝材料的方法，該方法包括提供安裝材料，所述安裝材料由無機纖維構(gòu)成，并且包括多個主表面，所述多個主表面包括第一主表面；以及將由溶解在液態(tài)載體中的可熱活化的粘合劑構(gòu)成的可干燥溶液涂覆到靠近第一主表面的無機纖維；以及基本上干燥可干燥的溶液以提供包含可熱活化粘合劑的層，包含可熱活化粘合劑的層靠近第一主表面向內(nèi)設(shè)置，但不在所述整個安裝材料上延伸；其中，基于干重，由分子式(Mm+) d ((ZpOq (OH) r) n_) e (H2O) f表示的至少一種化合物占可熱活化粘合劑的大部分，其中每個Mm+獨立地表示除了 H+之外具有m+正電荷的陽離子物類；并且(ZpOtl (OH) J"_表示具有n-電荷的物類，其中Z表示硼或磷，并且另外其中f為大于或等于0的實數(shù)；d、n、q和r為大于或等于0的整數(shù)；e、m和p為大于或等于I的整數(shù)；并且d乘以m等于e乘以n ;并且其中可固定安裝材料為柔性的。在某些實施例中，所述至少一種化合物選自硼酸、硼酸鹽、磷酸、磷酸鹽、前述化合物的水合物以及它們的組合。在某些實施例中，每個Mm+獨立地選自由下列組成在組金屬陽離子和NR4+,其中每個R獨立地表示H或烷基。在某些實施例中，可熱活化的粘合劑基本上不含有機成分。在某些實施例中，有機纖維的至少一部分通過粘結(jié)劑粘合在一起。在那些實施例的某些中，粘結(jié)劑包含有機材料。在一些實施例中，所述安裝材料具有從0. 4至15千克每平方米的干基重。在一些實施例中，所述安裝材料還包含未膨脹的膨脹型材料。在那些實施例的某些中，未膨脹的膨脹型材料包含蛭石、石墨或它們的組合。在某些實施例中，無機纖維包含陶瓷纖維。在某些實施例中，可熱活化的粘合劑層的向內(nèi)厚度小于或等于0. 3厘米。在某些實施例中，可熱活化的粘合劑層靠近主表面向內(nèi)布置在無機纖維上。在某些實施例中，所述方法還包括使可固定安裝材料適用于污染控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料首先是柔性的，這使得其能夠在不斷裂或破損的情況下卷繞通常的整塊。此外，當(dāng)用于例如上文描述的那些污染控制裝置中時，可固定安裝材料可通過受熱的廢氣固定到殼體和/或整塊，從而抑制相對于殼體和/或整塊滑動，并關(guān)于殼體和/或整塊保持緊密密封。通過抑制滑動，通?？梢允褂帽缺绢I(lǐng)域現(xiàn)有實踐中更少的安裝材料。如本文所用，術(shù)語“可干燥的”是指存在的任何液態(tài)載體可通過蒸發(fā)至少大體上去除。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性可固定安裝材料的示意性立體視圖；并且圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性污染控制裝置的剖視圖。
具體實施例方式圖I示出根據(jù)本發(fā)明的示例性可固定安裝材料100?，F(xiàn)在參見圖I，安裝材料110具有無機纖維140和任選的未膨脹的膨脹型顆粒130，所述無機纖維140任選地通過粘結(jié)齊[J (未示出)粘合在一起。安裝材料110具有第一主表面125和第二主表面127。可熱活化的粘合劑層160靠近第一主表面125向內(nèi)設(shè)置在無機纖維140上,但沒有在整個安裝材料110上延伸；例如，其不接觸第二主表面127。任選的第二可熱活化的粘合劑層165靠近第二主表面127向內(nèi)設(shè)置在無機纖維140上，但不與第一主表面125接觸，所述第二可熱活化的粘合劑層165可具有與可熱活化的粘合劑層160相同或不同的成分。安裝材料包含充分纏繞和/或粘合在一起以形成內(nèi)聚幅材的無機纖維?？赏ㄟ^機械方法(例如針刺(needletacking)或水纏繞)纏繞纖維和/或使用粘結(jié)劑(例如，有機粘結(jié)齊U、無機粘結(jié)劑或它們的組合)將纖維粘合在一起。在一些實施例中，安裝材料還可包括有機纖維，但是如果真存在的話通常包括少量的有機纖維?？捎玫臒o機纖維包括例如玻璃纖維、陶瓷纖維、例如不銹鋼纖維或硼纖維的非氧化物無機纖維及其混合物。可用的陶瓷纖維包括例如鋁硼硅酸鹽纖維、硅鋁酸鹽纖維、氧化鋁纖維、其熱處理后的纖維及其混合物。適當(dāng)?shù)匿X硼硅酸鹽纖維的實例包括市售的來自3M公司(3MCompany, St. Paul, Minnesota)的商品名稱為“NEXTEL 312 陶瓷纖維”、“NEXTEL 440 陶瓷纖維”和“NEXTEL550陶瓷纖維”的纖維。適當(dāng)?shù)墓桎X酸鹽纖維的實例包括市售的來自UnifraxCorp. , Niagara Falls, New York 的商品名稱為 “FIBERFRAX” 7000M 的纖維、來自 ThermalCeramics, Augusta, Georgia 的商品名稱為 “CERAFIBER” 的纖維和來自 Nippon SteelChemical Company, Tokyo, Japan 的商品名稱為“SNSC Type 1260D I”的纖維。市售的適當(dāng)?shù)难趸X纖維的實例包括來自Saffi 1，ffidnes, England的商品名稱為“SAFFIL”的多晶氧化招纖維。適當(dāng)?shù)奶沾衫w維還在美國專利Nos. 3, 795, 524 (Sowman)和4，047, 965 (Karst等人)中有所公開。其他適當(dāng)?shù)臒o機纖維的實例包括石英纖維、高二氧化硅含量的無定形及晶體纖維、氧化鋁纖維及高氧化鋁纖維、無定形及晶體氧化鋁-二氧化硅纖維、氧化物及非氧化物纖維、金屬纖維、由熔融物通過噴吹、紡絲和拉引形成的纖維、由溶膠-凝膠形成的纖維、由有機前軀體形成的纖維、玻璃纖維、淋溶玻璃纖維和基本上為無機成分的其他纖維。合適的無機纖維還可以包括有機和無機材料的表面涂層或膠料。顯然，適當(dāng)?shù)臒o機纖維可單獨使用或與其他適當(dāng)?shù)臒o機纖維結(jié)合使用。一般來講，含有大量渣球的無機纖維比無渣球或局部清洗的無機纖維更便宜。但是，無渣球無機纖維一般來講提供更有彈回性的制品(例如幅材、薄片、墊)，其在所有溫度下，包括返回到室溫，更好地保持固定力。因此，基于安裝材料的總干重，安裝材料可以包含小于50重量％、30重量％或甚至小于15重量％或更小的洛球。用于安裝材料的適當(dāng)?shù)挠袡C粘結(jié)劑在本技術(shù)領(lǐng)域是已知的，并且包括乳膠形式的聚合物和彈性體(例如，天然橡膠乳膠、苯乙烯一丁二烯乳膠、丁二烯-丙烯腈乳膠和丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯聚合物和共聚物乳膠)。典型地，如本領(lǐng)域中已知的，尤其是在濕法成網(wǎng)制備過程中，使用絮凝劑將有機粘結(jié)劑絮凝到幅材纖維上。作此用途的合適的無機粘結(jié)劑在本領(lǐng)域已知，包括為水溶脹未交換形式或在絮凝之后具有二價或多價陽離子的交換鹽的四硅氟云母以及膨潤土?？扇芜x地，通常根據(jù)所需的最終用途，安裝材料可包含一種或多種膨脹型材料(其可以為未膨脹的、部分膨脹的、膨脹的或它們的混合物)。例如，為在約500°C以上的溫度 下使用，未膨脹的蛭石材料是合適的，因為它們在約300°C至約340°C的溫度范圍內(nèi)開始膨脹。這可用于填充催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)在膨脹型金屬殼體和整塊之間的膨脹間隙。為在低于約500°C的溫度下，例如在柴油整塊或微粒過濾器中使用，可能需要可膨脹的石墨或可膨脹的石墨與不可膨脹的蛭石材料的混合物，因為可膨脹的石墨在約210°C下開始膨脹。處理過的蛭石也是可用的并且通常在約290°C的溫度下膨脹。可用的熱膨脹型材料的實例包括不膨脹的蛭石薄片或礦砂、處理過的不膨脹的蛭石薄片或礦砂、部分脫水的蛭石礦砂、可膨脹的石墨、可膨脹的石墨與處理過的或未處理的不可膨脹的蛭石礦砂、水黑云母、水可溶脹的合成四硅氟型云母(例如，如美國專利No. 3，001，571 (Hatch)中所述)、堿金屬硅酸鹽顆粒(例如美國專利No. 4，521，333 (Graham等人)中所述)、處理過的可膨脹鋁硅酸鈣(例如市售的來自3M公司的商品名稱為“EXPANTR0L”的不溶解的鋁硅酸鈣)及其混合物。市售的可膨脹石墨材料的實例是可從UCARCarbon Co.，Cleveland, Ohio獲得的商品名稱為“GRAFOIL Grade 338-50”的可膨脹石墨薄片。處理過的不膨脹蛭石薄片或礦砂包括通過例如與離子交換鹽進行離子交換的工藝處理不膨脹的蛭石，所述離子交換鹽例如為磷酸二氫銨、硝酸銨、氯化銨、氯化鉀或本領(lǐng)域已知的其他適當(dāng)?shù)幕衔铩＿x擇膨脹型片狀材料要考慮的因素包括使用溫度和整塊的類型(例如陶瓷整塊或金屬整塊)。合適的膨脹型薄片材料通常包含未膨脹的蛭石礦石(可從例如馬薩諸塞州坎布里奇(Cambridge, MA)的W. R. Grace有限公司商購獲得)、有機粘結(jié)劑和/或無機粘結(jié)劑、陶瓷纖維和填料(例如，粘土(例如高嶺土)以及中空陶瓷珠或氣泡)。例如美國專利例如，美國專利No. 3，916，057 (Hatch等人)公開了包括未膨脹的蛭石、無機纖維材料以及無機粘結(jié)劑的膨脹型薄片材料。美國專利No. 4，305, 992 (Langer等人)公開了包括銨離子處理過的蛭石、無機纖維材料以及有機粘結(jié)劑的膨脹型薄片材料。而且，市售的膨脹型片狀材料為例如來自3M公司(3M Company, St. Paul, MN)的商品名稱為“INTERAM MAT MOUNT”的膨脹型片狀材料。通常，基于干重，安裝材料包含30至99. 5重量％的無機纖維(例如，40至98. 5重量％、50至97重量％或60至97重量％)、0. 5至12重量％的無機和/或有機粘結(jié)劑(例如，從0. 5、1.0或I. 5至3、4、5、6、7、8、9、10、11或12重量％)以及可選的高達60重量％的膨脹型材料，但是也可以使用不在該范圍內(nèi)的組合物。在其中安裝材料中不包括膨脹型材料的實施例中，基于干重，無機纖維的百分比通常為至少85 (例如至少90、91、92、93、94、95重量％或更大)％，但是也可以使用較低的重量％。安裝材料可任選地包含一種或多種無機填料、無機粘結(jié)劑、有機粘結(jié)劑、有機纖維及其混合物。填料的實例包括脫層蛭石、中空玻璃微球、珍珠巖、氧化鋁三水合物、碳酸鈣以及它們的混合物。在安裝材料中存在的填料的含量可高達5%、高達10%或甚至高達25%，或更多，但是使用高含量的填料往往會降低安裝材料的回彈力。
無機粘結(jié)劑的實例包括云母微粒、高嶺土、膨潤土和其他類似的粘土礦物質(zhì)?；诎惭b材料的干重，在安裝材料中存在的無機粘結(jié)劑的含量可高達5%、高達10%、高達15%或更多，但是使用高含量的無機粘結(jié)劑往往會降低安裝材料的回彈力。任選地，本發(fā)明的安裝材料中可包括有機纖維(例如短纖維或原纖化纖維)，例如用于在處理過程中給安裝材料墊和薄片提供濕強度，并且在封裝之前提供干強度和回彈力。但是，由于通常這樣的纖維有助于令人討厭的燒壞現(xiàn)象，因此希望最小化這樣的纖維的含量。根據(jù)本發(fā)明的安裝材料中可包括的有助于所述燒壞現(xiàn)象的其他添加劑或工藝包括消泡劑、表面活性劑、分散劑、潤濕劑、輔助襯墊的鹽、殺霉劑和殺菌劑。通常將安裝材料配制成具有適用于污染控制裝置中的物理特性，但是如果需要可以將其配制成具有不同的物理特性。可固定安裝材料可例如根據(jù)具體應(yīng)用的要求制造成任意所需尺寸和形狀。例如，汽車催化轉(zhuǎn)化器通常小于柴油轉(zhuǎn)化器，并且通常需要相應(yīng)的較小的安裝墊?？梢詫惭b墊層疊從而不止一層的墊纏繞整塊。通常，每一個膨脹型可固定安裝材料的厚度在約1.5_至約20_范圍內(nèi)，但是可以使用其他厚度(例如,更薄或更厚)。通常，安裝材料的干基重在約400g/m2至約15kg/m2的范圍內(nèi)，但是也可以使用該范圍之外的基重。通常，安裝材料的最大抗拉強度至少為50kPa、75kPa、100kPa、200kPa、300kPa、或甚至至少400kPa,或更大,但還可使用其他抗拉強度?？蔁峄罨恼澈蟿┌?例如，基本上由此組成或甚至由此組成)至少一種能夠?qū)惭b材料的第一主表面粘合到殼體或整塊的由分子式 (Mm+) d ((ZpOq (OH) r) n_) e (H2O) f表示的化合物。通常，除了硼酸和磷酸之外，由上述分子式描述的化合物為鹽(例如，水溶性和水不溶性鹽)。基于干重，所述至少一種化合物占可熱活化粘合劑的大部分。例如，基于干重，所述至少一種化合物可以包含大于50、55、60、65、70、75、80、85、90或甚至大于95重量％的可熱活化的粘合劑。每一個量『+獨立地表示除了 H+之外具有m+電荷的陽離子種類。合適的陽離子種類的實例包括金屬離子，例如 Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Fe3+、Cr3+、Cr6+、Ni2+ 或 Zn2+ ;銨；以及有機陽離子，例如，锍、鱗和銨(例如，一、二、三或四烷基銨以及烷基芐基二甲基銨)；以及有機金屬陽離子。如果使用堿金屬陽離子，應(yīng)當(dāng)審慎地使用它們，因為它們使無機纖維不斷變化并在高于約800°C的溫度下對墊的回彈力有不利影響。數(shù)f為大于或等于0的實數(shù)(例如0、1、2、3. 4、4. 7等)，用于識別整數(shù)或分?jǐn)?shù)水合物的存在。數(shù)d、n、q和r為大于或等于0的整數(shù)(例如，0、1、2、3等)。數(shù)e、m和p為大于或等于I的整數(shù)(例如，1、2、3、4等)。每一個量(ZpOq (OH) Jn_表示具有n-電荷的物類，其中Z表示硼或磷。因為d m=e n，所以當(dāng)d為0時n為O。n等于0的化合物的實例包括硼酸、磷酸、多磷酸以及它們的水合物?？梢园ㄔ诳蔁峄罨澈蟿┲械幕衔锏膶嵗ㄅ鹚?、硼砂、磷酸鎂(例如，通過按順序施加氫氧化鎂以及隨后施加磷酸制備的)、磷酸二氫鋁以及硼酸酯(其與水或蒸汽接觸自發(fā)水解形成硼酸)。本發(fā)明所涵蓋的某些磷酸鹽如果加熱到約150°C以上的溫度往往可使安裝材料硬 化。因此，應(yīng)該在較低溫度下干燥它們。在一些實施例中，可熱活化的粘合劑還包含膠態(tài)二氧化硅或膠態(tài)氧化鋁的至少一種，但是這些材料往往使可固定安裝材料變硬，通常應(yīng)審慎地少量使用。為有利于正確安裝在污染控制裝置中，可熱活化的粘合劑還可以包含在視覺上指示增強材料的位置的著色劑。示例性的著色劑包括顏料和/或染料?？蔁峄罨恼澈蟿┻€可任選地包含另外的非干擾組分，例如著色劑、香料、增稠齊IJ、表面活性劑、分散劑、保濕劑、阻燃劑、抗微生物劑等。為最小化往往可降低部件(例如，催化轉(zhuǎn)化器整塊)效率的初始燒損(burnout)，可熱活化的粘合劑可具有低含量的有機成分(不論是有機陽離子物類、有機陰離子物類、還是中性有機化合物)。例如，基于干重，可熱活化的粘合劑的有機組分含量可小于20%、小于10%、或甚至小于5%的可熱活化粘合劑的總重。有利地，可以配制可熱活化的粘合劑使得其基本上不含(也就是說，基于固體重量，包含小于可熱活化粘合劑的總重的1%)或甚至完全不含有機成分。在配制可熱活化的粘合劑以及確定施加量時，應(yīng)該注意確?？晒潭ò惭b材料仍然能夠通過柔韌性測試，因為這是本發(fā)明的一個顯著的有益效果。施加量和施加方式的具體選擇將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地確定，通常將取決于例如使用的安裝材料、特定的增強材料以及其在溶液中的濃度、以及從安裝材料主表面滲透入其中的所需深度。通?？蓪⒖蔁峄罨恼澈蟿┨幚沓梢簯B(tài)載體中上述化合物的溶液(例如，可干燥的溶液)，該溶液可以通過合適的方法，例如浸涂、噴涂、輥涂或刷涂涂敷到安裝材料，然后去除液態(tài)載體。液態(tài)載體可包含(例如)水、有機溶劑、或水性載體(即，包含水和水溶性有機溶劑)?？蓪⒖蔁峄罨恼澈蟿┩糠笤谡麄€第一主表面上，或僅涂覆在其一部分上。例如，其可以涂敷為帶或點的形式，這還可有利于柔韌性。在一些實施例中，在溶液中還可以存在少量膠態(tài)材料(例如，二氧化硅或氧化鋁溶膠)；然而，這些材料往往使可固定安裝材料變硬，通常應(yīng)當(dāng)審慎地少量使用。在一些情況下，例如，如果在各溶液中的化合物彼此反應(yīng)(例如，引起沉淀)，可能期望按順序使用兩種溶液。通常，可熱活化粘合劑的溶液的固體含量將在約I至約20重量％范圍內(nèi)，更通常在約2至約15%范圍內(nèi)，并且還更通常在約5至約10%范圍內(nèi)，然而根據(jù)特定材料的需要，可以使用更高或更低的濃度(例如，可以使用高達約85重量％的磷酸)。一般來講，可熱活化的粘合劑的較高涂層重量(例如，通過使用較高濃度的可熱活化的粘合劑溶液獲得)比較低涂層重量帶來相同或更好的粘合性，但具有較小的柔韌性。因此，通常將增強材料層的向內(nèi)深度(即，朝向安裝材料的中心)和其總涂層重量保持為獲得所需程度的粘合必要的最小量。相比之下，與本發(fā)明的可固定安裝材料相比，其中增強材料層在整個安裝材料上伸展(增強材料的總涂層重量相應(yīng)增加)的安裝材料失去一定程度的柔韌性和回彈性。通常，靠近主表面涂敷足夠的溶液，以確保在污染控制裝置的殼體和/或整塊與安裝材料之間充分粘合。一旦涂敷，溶液就滲透進入安裝材料的內(nèi)部，以在去除液態(tài)載體之后形成遺留的層，即例如向內(nèi)厚度(即，與主表面的距離)小于或等于0. 5,0. 4,0. 33,0. 2、或甚至小于或等于0. I厘米的可熱活化的粘合劑層，但是只要可熱活化的粘合劑不接觸安裝材料的第二主表面，就還可以使用更大的向內(nèi)厚度?？赏ㄟ^例如在室溫或在高溫下蒸發(fā)的方法實現(xiàn)液態(tài)載體的移除。通常，更期望較低的干燥溫度，因為在高溫(例如，在約150°C以上)下加熱往往會使可熱活化的粘合劑硬化。相似地，在一些實施例中，可能期望在可熱活化的粘合劑中包括潤濕劑以提高柔韌性。 根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料可具有任意尺寸和/或厚度。但是，對于污染控制裝置中的使用，可固定安裝材料的厚度以及安裝材料的厚度通常在0. I英寸(0. 3cm),0. 15英寸(0. 38cm)或 0. 2 英寸(0. 5cm)至 0. 3 英寸(0. 8cm)、0. 5 英寸(I. 3cm)、0. 7 英寸(I. 8cm)或I英寸(2. 5cm)，或更大的范圍內(nèi)。通常，安裝材料的干基重在400、700、1000、1500或甚至2000克/平方米(gsm)至5000、10000或甚至15000gsm或更大的范圍內(nèi)。例如，非膨脹型安裝材料通常具有從400至2500gsm的干基重，更通常具有從1000至1800gsm的干基重。膨脹型安裝材料通常具有從1200至15000gsm的干基重，更通常具有2400至8000gsm的干基重。安裝材料可通過任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)制成，包括例如使用本領(lǐng)域中公知的氣紡或濕紡技術(shù)。在一種示例性可用方法中，制備無機纖維和有機聚合物的水漿液(例如通常大于95%重量百分比的水)，并且將其與絮凝劑混合。然后添加(如果使用)任選的組成部分(例如消泡劑、膨脹型材料或填料)，并且然后通過傳統(tǒng)的濕法成網(wǎng)無紡造紙技術(shù)將所述漿液形成安裝材料。簡而言之，該工藝包括將所述組分混合，并且將所述漿液倒在絲網(wǎng)或篩網(wǎng)上，以去除大部分水。然后將形成的薄板干燥，以形成所述安裝材料。然后所述安裝材料可轉(zhuǎn)換為所需形式，例如薄片或墊。所述工藝可以逐步式、間歇式和/或連續(xù)的模式進行。當(dāng)制備漿液時，就在沉積步驟之前，可在較小體積的混合容器中以恒定速率將較高密度材料(例如任選的膨脹型材料)和較高的密度填料(如果使用)加入到漿液中。充分?jǐn)噭雍刑盍虾团蛎浶筒牧系臐{液，以防止這些微粒在將漿料倒到絲網(wǎng)上之前在混合槽中沉淀出。這樣的漿液通常應(yīng)幾乎緊接著沉積在絲網(wǎng)上之后部分脫水，以防止不可取的較高密度微粒的沉淀物。理想的是將漿液真空脫水?？捎玫母稍锓椒òㄍㄟ^擠壓或壓力輥濕壓榨脫水的漿液，隨后如本領(lǐng)域已知的將所述材料傳送通過加熱輥和強制熱風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料可用于污染控制裝置中作為用于將整塊安裝在殼體中的安裝材料(例如安裝墊)和/或端部錐形絕緣墊。例如，可通過用可固定安裝材料卷繞整塊并將該卷繞的整塊插入到殼體中，或通過用可固定安裝材料纏繞內(nèi)端圓錐殼體，隨后將外端圓錐殼體焊接到內(nèi)端圓錐殼體，將可固定安裝材料設(shè)置在整塊和殼體之間?，F(xiàn)在參見圖2，示例性的污染控制裝置200包括殼體212并且具有大體錐形的入口 214和出口 216 (S卩，常常稱為端部錐體)。殼體212 (常常稱為罐或殼體)通常由金屬(例如，不銹鋼)制成。布置在殼體212內(nèi)的整塊218通常由陶瓷或金屬材料制成，并且可包括催化劑?？晒潭ò惭b材料210圍繞整塊218。具有可熱活化粘合劑層260的可固定安裝材料210的第一主表面225接觸殼體212。整塊218例如可以為催化轉(zhuǎn)化器元件或柴油微粒過濾器元件。入口 214和出口 216包 括內(nèi)端圓錐殼體228和外端圓錐殼體226。絕緣材料230設(shè)置在內(nèi)端圓錐殼體228和外端圓錐殼體226之間。根據(jù)本發(fā)明的可固定安裝材料可用作絕緣材料230。本領(lǐng)域已知很多污染控制裝置的實例，并且所述實例包括例如催化轉(zhuǎn)化器、端部圓錐組件、選擇性催化還原(SCR)裝置和柴油微粒捕集器和過濾器。美國專利Nos. 5，882，608 (Sanocki 等人)、6，245，301 (Stroom 等人)和 RE 27，747 (Johnson)中，以及美國專利No. 2006/0154040A1 (Merry)中可找到關(guān)于這樣的裝置的進一步的詳細內(nèi)容。可熱活化的粘合劑可通過加熱活化。一旦活化(例如，在安裝到車輛上之前由熱廢氣、火焰或加熱爐活化)，可熱活化的粘合劑就可將可固定安裝材料固定到污染控制裝置的殼體或其他部分。通常，使用在約150°C至約300°C范圍內(nèi)的溫度活化可熱活化的粘合劑，但是還可使用在此范圍之外的溫度?？赏ㄟ^暴露于污染控制裝置(例如，催化轉(zhuǎn)化器)的固有溫度實現(xiàn)活化。在污染控制裝置的操作溫度小于增強材料的活化溫度的情況下，可能有利的是在將污染控制裝置安裝到車輛之前加熱污染控制裝置使其溫度超過活化溫度。有利的是，通過按照本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容，通?？梢员３职惭b材料大部分的回彈特性。以下非限制性實例進一步說明了本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點，但是這些實例中列舉的具體材料及其數(shù)量以及其它條件和詳細信息，均不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的不當(dāng)限制。實魁除非另外指明，否則實例以及說明書其余部分中的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比例等均按
重量計。在表I (下面)中列出的縮寫詞用于整個實例中。激I
權(quán)利要求
1.ー種可固定安裝材料，包括 安裝材料，所述安裝材料包含無機纖維，并具有第一和第二相対的主表面；以及可熱活化的粘合劑層，所述可熱活化的粘合劑層靠近所述第一主表面的至少一部分向內(nèi)設(shè)置在所述安裝材料上，但不在所述整個安裝材料上延伸； 其中所述可熱活化粘合劑包括至少50wt%的磷酸、多磷酸以及它們的水合物；并且 其中所述可固定安裝材料為柔性的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可固定安裝材料，其中所述可熱活化的粘合劑基本上不含有機成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可固定安裝材料，其中所述可熱活化的粘合劑層的向內(nèi)厚度小于或等于0. 3厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可固定安裝材料，其中所述無機纖維的至少一部分通過粘結(jié) 劑粘合在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可固定安裝材料，其中所述安裝材料還包含未膨脹的膨脹型材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可固定安裝材料，其中所述無機纖維包含陶瓷纖維。
7.ー種污染控制裝置，包括 殼體； 設(shè)置在所述殼體內(nèi)的污染控制元件；和 與所述殼體相鄰設(shè)置或設(shè)置在所述殼體內(nèi)的根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的可固定安裝材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的污染控制裝置，其中所述可熱活化的粘合劑層接觸所述殼體。
9.一種制造可固定安裝材料的方法，所述方法包括 提供安裝材料，所述安裝材料包含無機纖維和多個主表面，所述多個主表面包括第一主表面；以及 將可干燥溶液涂覆到靠近所述第一主表面的所述無機纖維，所述可干燥溶液包含溶解在液態(tài)載體中的可熱活化的粘合劑；以及 基本上干燥所述可干燥的溶液，以提供包含所述可熱活化粘合劑的層，所述包含所述可熱活化粘合劑的層靠近所述第一主表面向內(nèi)設(shè)置，但不在所述整個安裝材料上延伸； 其中所述可熱活化粘合劑包括至少50wt%的磷酸、多磷酸以及它們的水合物；并且 其中所述可固定安裝材料為柔性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括使所述可固定安裝材料適用于污染控制裝置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可固定安裝材料及其制造和使用方法。所述可固定安裝材料包括安裝材料，所述安裝材料由無機纖維構(gòu)成，并且具有主表面；以及靠近所述主表面向內(nèi)設(shè)置在所述無機纖維上的可熱活化的粘合劑層。所述可熱活化的粘合劑包括由分子式(Mm+)d((ZpOq(OH)r)n-)e·(H2O)f表示的至少一種化合物。M表示除了H+之外的陽離子物類；O表示氧；Z表示硼或磷；f為大于或等于0的實數(shù)；d、n、q和r為大于或等于0的整數(shù)；e、m和p為大于或等于1的整數(shù)；并且d乘以m等于e乘以n。所述安裝材料可用于污染控制裝置中。本發(fā)明還公開了一種制造所述安裝材料的方法。
文檔編號F01N3/021GK102733892SQ20121018008
公開日2012年10月17日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者彼得·T·迪茨, 邁克爾·帕特里克·M·曼達納斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司