污染控制设备、其中使用的增强垫材料及其制造方法技术

本发明专利技术描述的用于污染控制设备的增强垫具有第一主表面、第二主表面及厚度，并且垫包括陶瓷纤维和设置在第一主表面与第二主表面之间的增强网片，使得垫通常由网片分隔成两层。网片包括间隔开以便在两者间限定空隙的非金属纤维，空隙大到足以使垫的层能够通过网片一体地接合在一起。垫的有机组分总重高达垫总重的约５％，并且垫成形为在内燃机排气系统中作为安装垫或作为隔离体使用的特定尺寸，安装垫用于安装污染控制元件，隔离体用于隔离污染控制设备内的区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及污染控制设备，特别是涉及污染控制设备内适用的垫 材料，更具体地讲，涉及具有低有机含量并且适用于在污染控制设备 中安装污染控制元件或适用于隔离污染控制设备的部分的垫材料，再 更具体地讲，涉及制备这种垫材料及设备的方法。
技术介绍
污染控制设备在机动车上采用以控制大气污染。这种设备包括催 化转化器和柴油机微粒过滤器或捕集器。催化转化器通常包含支承催 化剂的一体化陶瓷结构(即，催化剂载体或元件)。柴油机微粒过滤 器或捕集器通常是壁流过滤器，具有通常由多孔结晶陶瓷材料制成的 一体化蜂窝式结构(即，滤芯)。这些设备中的每一个都具有其中包 含污染控制元件的金属壳体(通常是不锈钢)。通常使用包含陶瓷纤 维的垫来安装和保护壳体内的污染控制元件。滤芯以及催化剂载体可 具有其上有催化剂的壁。催化剂氧化发动机废气中的一氧化碳和烃并 还原氮氧化物，以控制大气污染。这种设备中使用的含陶瓷纤维的安装垫通常通常由高达10%的有 机粘结剂构成。粘结剂用于将纤维保持在一起。在没有这么高的粘结 剂比率的情况下，会发生许多问题，例如为在污染控制设备组装期间， 垫中的表面裂缝、垫的抗拉强度低以及堆密度较低。本专利技术涉及提供在污染控制设备中使用的低粘结剂含量的垫，其 不呈现上述问题中的一个或多个。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供增强垫，其成形为在内燃机排气系统 的污染控制设备内使用的特定尺寸，并设计成在该污染控制设备内继 续存在。垫具有第一主表面、第二主表面及厚度，并且垫包括陶瓷纤 维(如，耐火陶瓷纤维、玻璃纤维或其组合)和设置在第一主表面与 第二主表面之间的增强网片(如，结网)，使得垫通常被网片分隔成 两层。网片包括间隔开以便在两者间限定空隙或开口的非金属纤维 (即，陶瓷纤维、玻璃纤维、聚合物纤维或其组合)，空隙或开口足 够大以使垫的层可通过网片一体地接合在一起。垫的有机组分总重(如，有机粘结剂含量、有机纤维粘结剂含量 和/或有机纤维网片含量)小于或等于垫总重的约5%。垫成形为在内燃 机排气系统中作为安装垫或作为隔离体使用的特定尺寸，安装垫用于 安装污染控制元件(如，催化剂载体、滤芯和/或催化滤芯)，隔离体 用于隔离污染控制设备内的区域或部分(如，催化转化器、发动机排 气过滤器等)。本专利技术垫中使用的网片可由间隔开的聚合物纤维制成，聚合物纤 维在垫的有机组分总重的约0.4重量％至约2.0重量％的范围内。网片 的间隔开的非金属纤维可被设置为彼此搭接，从而形成带有由网片的 间隔开并搭接的非金属纤维限定的开口的结网，或可被设置为彼此不 相交。理想的是，垫的有机组分总重小于或等于垫总重的约2.5%。更理 想的是，垫的有机组分总重小于或等于垫总重的约1.5%。垫可包含提 供了垫的全部有机组分总重的有机粘结剂。本专利技术的另一方面，提供用于内燃机的排气系统，其中排气系统 包括根据本专利技术的污染控制设备。本专利技术的又一方面，提供包括排气系统的内燃机，排气系统包括 根据本专利技术的污染控制设备。本专利技术的再一方面，提供制备根据本专利技术的增强垫的方法。该方法包括形成包含陶瓷纤维的第一层；形成包含陶瓷纤维的第二层； 将网片夹在第一层的主表面与第二层的主表面之间；将第一层的主表面与第二层的主表面附接在一起，从而使垫的第一层与第二层通过网 片空隙的至少一部分一体地接合在一起；将垫成形为在内燃机排气系 统中用作安装垫或用作隔离体的特定尺寸，安装垫用于安装污染控制 元件，隔离体用于隔离污染控制设备内的区域。所得到的垫的有机组 分总重小于或等于垫总重的约5%。可采用湿法成网工艺或任何其它合适的工艺形成第一层和/或第 二层。可使用或不使用辅助粘合部件(如，层合粘合剂)将第一层的 主表面与第二层的主表面附接在一起。如果采用湿法成网工艺，在不 使用任何辅助粘合部件的情况下，来自层中的至少一个的陶瓷纤维穿 过网片空隙并进入层中的另一个。在本专利技术的附图和详细描述中将更加全面地示出和描述本专利技术的 这些优点及其他优点，其中相同的附图标记用来表示相同部件。然而， 应当理解，附图和描述仅用于举例说明的目的，而不应被理解为是对 本专利技术范围的不当限制。附图说明参照附图可进一步理解本专利技术，其中在全部的若干图中，相同的 部件用相同的附图标记来表示。8图1A为根据本专利技术的一个实施例的增强结网的平面图1B为根据本专利技术的另一个实施例的增强结网的平面图1C为根据本专利技术的额外的实施例的增强结网的平面图2为根据本专利技术的一个实施例的增强的安装垫的剖视图；以及图3为根据本专利技术的另一个实施例的增强的安装垫的剖视图；以及图4为根据本专利技术的额外的实施例的增强的安装垫的剖视图； 图5为图1A的增强结网的放大平面图；以及图6为打开的污染控制设备的透视图，污染控制设备包括根据本 专利技术的增强安装垫，其中垫的某些部分被移除，以便可以更清楚地看 到包含陶瓷纤维的第一层、增强结网和包含陶瓷纤维的第二层。具体实施例方式在描述本专利技术的优选实施例时，为清楚起见，将使用特定的术语。 然而，本专利技术并非意图受如此选择的特定术语的限制，并且每一个如 此选择的术语都包括相似地工作的所有技术等同物。将根据本专利技术的 增强垫成形为在内燃机排气系统的污染控制设备内使用的特定尺寸， 并设计成在该污染控制设备内继续存在。参见图2-4,根据本专利技术的增强垫IO具有第一主表面12、第二主 表面14及厚度(即，表面12与表面14之间的距离)。垫10至少具 有第一层16和第二层18，并且可以包括一个或多个额外的层20 (见 图4)。这些垫层16、 18、 20中的每一个均包含陶瓷纤维，例如为 耐火陶瓷纤维(如，氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维等)、玻璃纤 维(如，二氧化硅纤维等)或其组合；以及任何其它所需的材料(如， 膨胀材料)。在图2和图3的实施例中，增强网片22设置在层16与 18之间，从而使之通常与第一主表面12和第二主表面14共面。在图 4的实施例中，在层18与20之间另外设置了另一个增强网片22'。染控制设备60 (如，催化转化器和/或 排气过滤器)可包括壳体50、安装在壳体50内的污染控制元件40(如， 催化元件和/或过滤器)和类似本文所述夹在之间用于将元件40安装到 壳体50内的安装垫10。壳体50通常由金属制成，例如为不锈钢，并 包括入口 52和出口 54以允许来自内燃机的废气穿过设备60。元件40 通常是相对薄弱的一体化薄壁式结构。垫10从热和机械(如，震动) 两方面对元件40提供防损保护。参见图2，理想的是可以将网片22设置成接近垫IO的表面12(即， 层16相对于层18较薄)。例如，如果垫IO总重为约1600g/m2，结网 22的重量在约80g/rr^至约160g/mS的范围内，则理想的是可使层16 的重量在约40g/ir^至约800g/n^的范围内。换句话说，理想的是可使 层16在垫10总重的3%至10%的范围内。参见图1A-1C和图5，本专利技术的网片22包含非金属纤维24 (即， 陶瓷纤维、玻璃纤维、聚合物纤维或其组合)。理想的是纤维24可由 玻璃制成。在图示实施例中，纤维24通常是共面的并间隔开，以便限 定两者间间的空隙或开口 26。间隔开的非金属纤维24可被设置为彼此 不相交(如，见图1C)、以便彼此相交或以其它方式彼此搭接(如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于污染控制设备的增强垫，所述垫具有第一主表面、第二主表面及厚度，并且所述垫包括陶瓷纤维和设置在所述第一主表面与所述第二主表面之间的增强网片，使得所述垫通常由所述网片分隔成两层，所述网片包括间隔开以便在两者间限定空隙的非金属纤维，所述空隙大到足以使所述垫的所述层能够通过所述网片一体地接合在一起，　其中所述垫的有机组分总重小于或等于所述垫的总重的约５％，并且所述垫成形为在内燃机排气系统中作为安装垫或作为隔离体使用的特定尺寸，所述安装垫用于安装污染控制元件，所述隔离体用于隔 离污染控制设备内的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-7-10 60/948,883;US 2007-7-17 60/950,2991.一种用于污染控制设备的增强垫，所述垫具有第一主表面、第二主表面及厚度，并且所述垫包括陶瓷纤维和设置在所述第一主表面与所述第二主表面之间的增强网片，使得所述垫通常由所述网片分隔成两层，所述网片包括间隔开以便在两者间限定空隙的非金属纤维，所述空隙大到足以使所述垫的所述层能够通过所述网片一体地接合在一起，其中所述垫的有机组分总重小于或等于所述垫的总重的约5％，并且所述垫成形为在内燃机排气系统中作为安装垫或作为隔离体使用的特定尺寸，所述安装垫用于安装污染控制元件，所述隔离体用于隔离污染控制设备内的区域。2. 根据权利要求l所述的垫，其中所述陶瓷纤维包括耐火陶瓷纤 维、玻璃纤维或其组合。3. 根据权利要求1或权利要求2所述的垫，其中所述网片通常与 所述第一主表面和所述第二主表面共平面。4. 根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的垫，其中所述 网片由陶瓷纤维、玻璃纤维、聚合物纤维或其组合制成。5. 根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的垫，其中所述 网片由聚合物纤维制成，所述聚合物纤维在所述垫的有机组分的总重 的约0.4重量％至约2.0重量％的范围内。6. 根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的垫，其中所述 网片的间隔开的非金属纤维分开的最短距离为至少约1.5mm。7. 根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的垫，其中所述网片的间隔开的非金属纤维分开的最短距离在至少约1.5mm到至少约 8.0mm的范围内。8. 根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的垫，其中所述 网片的间隔开的非金属纤维分开的距离在约1.5mm至约25mm的范围内。9. 根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的垫，其中所述 网片的间隔开的非金属纤维分开的距离在约8.0mm至约15mm的范围内。10. 根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的垫，其中所 述网片的间隔开的非金属纤维被设置为彼此不相交。11. 根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的垫，其中所 述网片的间隔开的非金属纤维被设置为彼此搭接，并形成具有由所述 网片的间隔开并搭接的非金属纤维限定的开口的结网。12. 根据权利要求ll所述的垫，其中所述开口至少具有约2.25mm2 的最小网目尺寸。13. 根据权利要求11或权利要求12所述的垫，其中所述开口的 最小网目尺寸在至少约2.25mm2到至少约64.0mn^的范围内。14. 根据权利要求11至权利要求13中的任一项所述的垫，其中 所述开口的网目尺寸...

【专利技术属性】
技术研发人员：安田大悟，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]