用于污染控制元件的保持材料、其制造方法以及污染控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种保持材料，其能够充分地维持在高温下将污染控制元件保持在污染控制装置中的功能。在一个方面，该保持材料具有垫形状并且包含无机纤维材料，其中该保持材料包括：表面层，该表面层含有无机胶体颗粒；以及内部区域，该内部区域定位成比表面层更靠内侧，并且用无机胶体颗粒和有机粘结剂浸渍；其中与该内部区域相比，该表面层包含浓度更高的无机胶体颗粒；并且该内部区域中的无机胶体颗粒的量基于该保持材料的总质量计为1质量％至10质量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于污染控制元件的保持材料、制造该保持材料的方法以及污染控制装置。
技术介绍
一氧化碳(CO)、烃类(HC)和氮氧化物(NOx)等包含在来自汽车发动机的废气中。此外，在从柴油发动机排出的废气中包含诸如锡等颗粒物，并且作为用于去除这些颗粒的方法，使用陶瓷催化转化器或柴油颗粒过滤器(DPF)的废气净化系统是已知的。例如，陶瓷催化转化器基本上包括金属壳体和例如容纳在其中的蜂窝状陶瓷催化剂载体。标准形式的陶瓷催化转化器包括催化剂载体、用于容纳载体的壳体以及堆积在催化剂载体的外圆周表面和壳体的内表面之间的间隙中的绝缘材料。绝缘材料保持催化剂载体，并且防止由于撞击、振动等引起的机械震动无意地施加到催化剂载体。因此，可以充分地抑制催化剂载体的损坏和移动，并且因此可在长时间段内实现期望的效果。这种类型的绝缘材料具有保持诸如催化剂载体等污染控制元件的功能，并且因此通常也称为保持材料。日本未审查专利申请2012-157809公开了一种保持材料，其包含由无机纤维材料制成的垫和含有有机粘结剂和无机颗粒的聚集体，该保持材料的聚集体基本上浸渍入整个垫中。日本PCT专利申请2009-508044公开了一种保持材料，其包含无机纤维材料垫和含有无机胶体颗粒的至少一个摩擦层。日本未审查专利申请2013-127244公开了一种保持密封材料，其中无机粘结剂和有机粘结剂附连到具有预定厚度的垫上。
技术实现思路
清洁汽车发动机的废气的过程是在高温下进行的，其中腔室的内部可等于或超过900℃。本专利技术提供一种保持材料，其能够充分地维持在这样的高温下将污染控制元件保持在污染控制装置中的功能。本专利技术的一个方面涉及保持材料。该保持材料是具有无机纤维材料的垫形保持材料，其包含：表面层，表面层具有无机胶体颗粒；以及内部区域，内部区域定位成比表面层更靠内侧并且用无机胶体颗粒和有机粘结剂浸渍；其中与内部区域相比，表面层包含浓度更高的无机胶体颗粒；并且内部区域中的无机胶体颗粒的量基于内部区域的总质量计为1质量％至10质量％。本专利技术的另一个方面涉及一种污染控制装置。该装置提供壳体；设置在壳体中的污染控制元件；以及设置在壳体和污染控制元件之间的保持材料。本专利技术的又一个方面涉及一种制造保持材料的方法。该制造方法是用于保持材料的制造方法，该方法包括：将含有无机胶体颗粒和有机粘结剂的第一液体浸渍到由无机纤维材料制成的片材中的步骤；干燥浸渍有第一液体的片材的步骤；以及通过用至少包含无机胶体颗粒的第二液体涂覆片材的表面来形成表面层的步骤。本专利技术提供一种保持材料，其能够充分地维持在高温下将污染控制元件保持在污染控制装置中的功能。附图说明图1为示出了根据本专利技术的实施方案的保持材料的透视图。图2为形成无机纤维材料的片材的光学显微镜照片，其中(a)和(b)是在用无机胶体颗粒和有机粘结剂浸渍之前和之后拍摄的照片。图3(a)为沿图1的线III-III的示意性剖视图，并且(b)为示意性地示出无机胶体颗粒在图3(a)的厚度方向上的A-B处的分布的图。图4为示出在本专利技术的实施方案的保持材料已经暴露于高温条件之后，烧结的无机胶体颗粒附连到无机纤维的状况的示意图。图5为示意性地示出根据本专利技术的实施方案的污染控制装置的剖视图。图6为示意性地示出用于测量保持材料的静摩擦系数的装置的剖视图。图7是示出在实施例1和比较例1的保持材料的烘烤之后的表面压力变化的图。具体实施方式根据本专利技术的一个实施方案的含有无机纤维材料的垫形保持材料包括具有无机胶体颗粒的表面层和定位成比表面层更靠内侧并且浸渍有无机胶体颗粒和有机粘结剂的内部区域，并且其主要特征在于，固定量的无机胶体颗粒浸渍在内部区域中，并且与在内部区域中相比，无机胶体颗粒在表面层中以更高的浓度存在。利用本实施方案的保持材料，即使在高温下消耗有机粘结剂之后，表面层和内部区域中的无机胶体颗粒仍将保留，从而可以维持高的表面压力和静摩擦系数，并且因此实现了高保持力。此外，本实施方案的保持材料可通过一种方法形成，该方法包括：将含有无机胶体颗粒和有机粘结剂的第一液体浸渍到由无机纤维材料制成的片材中的步骤；干燥浸渍有第一液体的片材的步骤；以及通过用至少包含无机胶体颗粒的第二液体涂覆片材的表面来形成表面层的步骤。通过将用具有无机胶体颗粒的第二液体涂覆片材表面的步骤提供为与浸渍步骤是分开的，固定量的无机胶体颗粒和有机粘结剂将存在于内部区域中，并且将形成主要包含无机胶体颗粒的表面层，并且可以实现保持材料，其中与内部区域相比，无机胶体颗粒在表面层中以更高的浓度存在。在本申请的说明书中，当污染控制元件(例如催化剂载体)通过保持材料保持在污染控制装置(例如催化转化器)中时，污染防止元件的保持力通过下述公式确定。保持力＝(表面压力)×(静摩擦系数)因此，通过增加保持材料上的压缩量来增加保持材料的表面压力，或通过增加保持材料的静摩擦系数，可以增加污染控制元件的保持力。利用本实施方案的保持材料，在保持材料的表面上形成包含高浓度的无机胶体颗粒的表面层。因此，保持材料的表面可以被赋予展示出比形成保持材料的陶瓷纤维和其它无机纤维的表面高的摩擦系数的表面形状，这是因为该表面层的存在。此外，由于存在这种表面形状，可以增加保持材料的表面和污染控制元件的表面或壳体的表面之间的摩擦系数。具体地，如果壳体由例如不锈钢(SS)的金属板制成，那么本实施方案的保持材料和壳体之间的摩擦系数增加。本专利技术的优选实施方案在下文中参照附图详细地描述。图1为示出本实施方案的保持材料的一个示例的透视图。该图中所示的保持材料10缠绕在具有圆柱形或椭圆柱形外形的污染控制元件30上，以便将该元件保持在壳体20中(参见图5)。保持材料10具有与污染控制元件30的外周长的长度相一致的长度。保持材料10例如具有在一端上的凸部10a和在另一端上的凹部10b，并且具有这样的形状，使得当保持材料10缠绕在污染控制元件30上时，凸部10a和凹部10b互相啮合，但用于配合的形状没有特定地限制，并且能够有效地防止废气在配合区域中泄漏的任何形状都是可接受的，并且诸如L形的其它形状也是可能的。图2是使用光学显微镜拍摄的片材1的放大照片。图2(a)是未附连有机粘结剂和无机胶体颗粒的由铝纤维制成的片材的照片。当有机粘结剂和无机胶体颗粒附连到该片材上时，有机粘结剂和无机胶体颗粒将附着到无机纤维的表面和交汇处，并且因此可实现将纤维粘结在一起的效果，同时赋予氧化铝纤维的表面凹形和凸形形状，如图2(b)所示。如图3(a)所示，保持材料10具有主要含有无机胶体颗粒的表面层5和定位成比表面层5更靠内侧的内部区域6。无机胶体颗粒4和有机粘结剂3浸渍到内部区域6中。图3(b)中示出无机胶体颗粒在保持材料10的厚度方向上的浓度分布。如该图中所示，无机胶体颗粒以预定浓度浸渍在内部区域中，并且表面层5中的无机胶体颗粒4的浓度高于内部区域6中的浓度。保持材料10在两个表面上具有表面层5。需注意，保持材料10仅在一个表面上具有表面层5是可接受的。还需注意，在本申请的说明书中，无机胶体颗粒的“浓度”可指示固定区域中的无机胶体颗粒的量，诸如每单位面积或每单位体积的无机胶体颗粒的量。包含在一个表面层5中的每单位面积的无机胶体颗粒4的量可以为1g/m2至20g/m2。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有垫形状并且包含无机纤维材料的保持材料，所述保持材料包括：表面层，所述表面层含有无机胶体颗粒；以及内部区域，所述内部区域定位成比所述表面层更靠内侧，并且用无机胶体颗粒和有机粘结剂浸渍；其中与所述内部区域相比，所述表面层含有浓度更高的无机胶体颗粒；并且所述内部区域中的无机胶体颗粒的量基于所述保持材料的总质量计为1质量％至10质量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.23 JP 2014-1074311.一种具有垫形状并且包含无机纤维材料的保持材料，所述保持材料包括：表面层，所述表面层含有无机胶体颗粒；以及内部区域，所述内部区域定位成比所述表面层更靠内侧，并且用无机胶体颗粒和有机粘结剂浸渍；其中与所述内部区域相比，所述表面层含有浓度更高的无机胶体颗粒；并且所述内部区域中的无机胶体颗粒的量基于所述保持材料的总质量计为1质量％至10质量％。2.根据权利要求1所述的保持材料，其中所述保持材料在两个表面上具有表面层。3.根据权利要求1或2所述的保持材料，其中所述表面层的每单位面积的无机胶体颗粒的量为1g/m2至20g/m2。4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持材料，其中有机粘结剂的量基于保持材料的总质量计为3质量％或更小。5.根据权利要求1至4中任一项所述的保持材料，所述保持材料包含针刺模制材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的保持材料，其中所述有机粘结剂是丙烯酸类胶乳。7.根据权利要求1至6中任一项所述的保持材料，其中所述无机胶体颗粒的平均粒径为1μm或更小。8.一种污染控制装置，所述污染控制装置包括：壳体；污染控制元件，所述污染控制元...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒匈健二，
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