制备用于安装污染控制元件的安装垫的方法技术

本发明专利技术涉及制备用于安装污染控制元件的安装垫的方法。具体地，本发明专利技术涉及制备在污染控制装置中使用的安装垫的方法。该方法包括以下步骤：(i)穿过在成型丝网上方设置的具有开放底部的成型箱的入口供应无机纤维，以在所述成型丝网上形成纤维垫，所述成型箱具有多个纤维分离辊和环形带筛机，所述多个纤维分离辊在所述入口和壳体底部之间的壳体中设置成至少一排，以用于打散纤维团；(ii)在纤维分离辊下方和成型丝网上方的环形带的下行带上捕获纤维团；(iii)将捕获的纤维团在纤维分离辊上方的环形带上传送，以使得捕获的纤维团能够从所述带释放，并接触所述辊以及被所述辊打散；(iv)通过成型丝网将纤维垫运出成型箱；以及(v)压缩纤维垫并且将该垫限制在其压缩状态，从而获得具有所需厚度的安装垫，该安装垫适用于在催化转化器的壳体中安装污染控制元件。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本专利申请是申请日为2008年10月7日，专利技术名称为"制备用于安装污染控制元 件的安装垫的方法"的中国专利申请200880110880. 0的分案申请。
本专利技术涉及制备用于将污染控制元件安装到催化转化器中的安装垫的方法。具体 地讲，本专利技术涉及制备膨胀型或非膨胀型安装垫的方法。本专利技术还涉及制备催化转化器的 方法。本专利技术也涉及减少含渣球无机纤维中的渣球量的方法。
技术介绍
在机动车辆上采用污染控制装置来控制大气污染。这种装置包括污染控制元件。 示例性的污染控制装置包括催化转化器及柴油机颗粒过滤器或捕集器。催化转化器通常包 含陶瓷单片结构，该陶瓷单片结构具有支承催化剂的壁。催化剂通常氧化一氧化碳和碳氢 化合物并还原发动机废气中的氮氧化物，以控制大气污染。单片结构也可以由金属制成。柴 油机颗粒过滤器或捕集器通常包括壁流过滤器，壁流过滤器经常是由（例如）多孔陶瓷材 料制成的蜂窝状单片结构。过滤器通常移除发动机废气中的煤烟及其它排出的颗粒。这些 装置中的每一个都具有容纳污染控制元件的壳体（通常由类似不锈钢的金属制成）。单片 污染控制元件经常由其壁厚和每平方英寸的开口或孔的数量（cpsi)来描述。在20世纪70 年代初，常见的是壁厚为12密耳（304微米）且孔密度为300cpsi (47个孔/平方厘米）的 陶瓷单片污染控制元件（"300/12单片"）。 随着排放法规变得更加严格，作为增加几何表面积的方法，壁厚已经减小，从而减 少了热容并且降低了单片的压降。该标准已进展到900/2单片。陶瓷单片结构由于其壁薄 而易碎并且易受振动或冲击损坏和破坏的影响。损坏力可以来自在污染控制装置的组装 期间操纵不当或下落、来自发动机振动或来自在不平坦路面上的行驶。由于高度的热冲击 (例如来自与路面喷洒的接触），陶瓷单片也容易受到损坏。 陶瓷单片具有通常比其被包含的金属壳体小一个数量级的热膨胀系数。例如，随 着发动机将催化转化器单片元件从25°c加热到约900°C的最大操作温度，金属壳体的周壁 与单片之间的间隙可以从约4mm开始，并且总共可增加约0. 33mm。同时，金属壳体的温度从 约25°C增加到约530°C。即使金属壳体经历了较小的温度变化，金属壳体较高的热膨胀系 数导致壳体膨胀到较大的外围尺寸，其膨胀速度比单片元件的膨胀速度快。在车辆的使用 寿命期间，这种热循环通常发生成百上千或成千上万次。 为了避免路面冲击和振动对陶瓷单片造成损坏，为了补偿热膨胀差，并且为了抑 制废气穿过单片和金属壳体之间（从而绕过催化剂），在陶瓷单片和金属壳体之间设置安 装垫。将单片放置在壳体内的工艺也称作罐装，并包括以下步骤，例如在单片周围包裹垫材 料的片、将包裹好的单片置于壳体中、将壳体挤压闭合以及沿着壳体的侧向边缘焊接法兰。 通常，安装垫材料包括无机纤维（可选的为膨胀型材料）、有机粘结剂、填料及其 它佐剂。用于在壳体中安装单片的已知的垫材料在（例如）以下专利中有所描述：美国专利 No. 3, 916, 057 (Hatch 等人）、No. 4, 305, 992 (Langer 等人）、No. 4, 385, 135 (Langer 等人）、 No. 5, 254, 410 (Langer 等人）、No. 5, 242, 871 (Hashimoto 等人）、No. 3, 001，571 (Hatch)、 No. 5, 385, 873 (MacNeil)和 No. 5, 207, 989 (MacNeil);英国专利 GB1, 522, 646 (Wood)， 1978 年 8 月 23 日公布；日本 Kokai No. J. Ρ· Sho. 58-13683,1983 年 1 月 26 日公布（即， 专利申请公开 No. J. Ρ. Hei. 2-43786 和申请 No. J. Ρ. -Sho. 56-1 12413)和日本 Kokai No. J. P. Sho. 56-85012,1981 年 7 月 10 日公布（g卩，专利申请 No. Sho. 54-168541)。安装材 料应当在长时间的使用期间在整个操作温度范围内保持非常好的回弹力。 对如下的安装系统存在着需求：该安装系统有足够的回弹力且可压缩，以在宽泛 的操作温度范围和大量的热循环内适应单片和金属壳体之间的变化间隙。虽然最先进的安 装材料具有其自身的实用性和优点，但仍然需要改进污染控制装置中使用的安装材料。另 外，在形成安装垫中的主要问题之一是在材料成本与性能属性之间进行平衡。希望以可能 的最低成本提供这种高质量的安装系统。 主要通过湿法成网工艺来制备用于安装污染控制装置或单片的安装垫。具体地 讲，使用湿法成网工艺来制备膨胀型安装垫。然而，由于湿法成网工艺在设备方面要求有 大量的投资并且由于要求进行干燥导致进一步消耗大量的能量，所以湿法成网工艺是昂贵 的。另外，该工艺通常涉及需要处理的大量水基溶液以及相关的废水，出于环境的原因可能 需要对其进行处理。因为所需配方的组分的不同的相互作用，所以配制特定组成（如，具有 某些所需的佐剂）的安装垫的过程还是复杂的。此外，湿法成网工艺通常要求使用大量的 有机粘结剂，以避免在安装期间安装垫破裂。这在安装垫包含添加剂（例如为膨胀型材料） 的情况下尤其如此。尤其是在（例如）采用柴油发动机（其排气的温度通常比大多数汽油 发动机的排气温度低很多）的情况下，在旨在用于"低温"催化转化器的安装垫中，使用有 机粘结剂是不可取的。因为在组装转化器之后需要烧尽有机粘结剂，所以出于环境的原因， 有机粘结剂也是不可取的。 另外，可在湿法成网工艺中使用的纤维长度会施加限制。 也使用干法成网工艺来制备安装垫。例如，已经使用以下市售的成网机制备安装 垫：例如由 Rando Machine Corp. (Macedon，N.Y.)以商品名"RAND0 WEBBER"、或由 ScanWeb Co. (Denmark)以商品名"DAN WEB"销售的那些，其中纤维被拖曳到筛网或网带上。遗憾的 是，这些设备中的每一个相对于制备安装垫而言均有其自身的局限性，因此将其有效性局 限于与这些机器一起使用而优化的特定的安装垫配制。例如，可用在这些机器上的纤维长 度通常受限制。另外，在安装垫的配制过程中所需的佐剂与这些机器可能不相容、或其使用 会导致不满足所需的性能的安装垫或会导致在性能上有大变化的垫的产生。另外，已知的 干法成网工艺可能太有力，从而在制备过程中导致不期望的纤维破损、不可再现的性能、形 成灰尘等。 因此，存在找到制备安装垫的进一步方法的需要。找到这样的垫恐怕是特别理想 的，即允许制备大量不同配方（包括非膨胀型材料以及膨胀型材料）的安装垫。还理想的 是，找到容许以低成本以及以便利的方式制备安装垫的方法。另外理想的是，找到可用来制 备没有或具有非常少量粘结剂的安装垫、尤其是粘结剂含量低并且还可以包括佐剂（例如 为颗粒或膨胀型材料）的垫的方法。当然，期望的方法通常应当允许制备所需的安装垫，其 性能水平与迄今为止用来制备安装垫的其他方法所制备的安装垫的性能等同或比之更好。 通常，该方法应当允许制备质量一致的安装垫。例如，可通过使用渣球含量低的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于在污染控制装置中使用的膨胀型安装垫的方法，所述方法包括以下步骤：(i)穿过在成型丝网上方设置的具有开放底部的成型箱的入口供应无机纤维，以在所述成型丝网上形成纤维垫，所述成型箱具有多个纤维分离辊和环形带筛机，所述多个纤维分离辊在所述入口和壳体底部之间的壳体中设置成至少一排，以用于打散纤维团；(ii)将一定量的膨胀型材料供应到所述成型箱中以便制备所述膨胀型安装垫；(iii)在纤维分离辊下方和所述成型丝网上方的环形带的下行带上捕获纤维团；(iv)将捕获的纤维团在纤维分离辊上方的环形带上传送，以使得捕获的纤维团能够从所述带释放，并接触所述辊以及被所述辊打散；(v)通过所述成型丝网将所述纤维垫运出所述成型箱；以及(vi)压缩所述纤维垫并且将所述纤维垫限制在其压缩状态，从而获得具有所需厚度的安装垫，所述安装垫适用于在污染控制装置的壳体中安装污染控制元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希·昆兹，拉侯赛因·拉劳科，克劳斯·米登多夫，哈拉尔德·H·克里格，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US