用于安装用于废气处理的污染控制元件的垫制造技术

本发明专利技术涉及用于将一个或多个污染控制元件安装到用于废气处理的污染控制装置中的垫，所述垫包含经热处理的玻璃纤维，该经热处理的玻璃纤维含有基于所述玻璃纤维的总重量的１０至３０重量％的Ａｌ２Ｏ３和５２至６５重量％的ＳｉＯ２。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在下文中，提供了用于在用于废气处理的污染控制装置(例如，催化转化器)中安 装污染控制元件的安装垫。具体地讲，提供了包括经热处理的玻璃纤维的安装垫、制造这种 垫的方法以及含有这种垫的控制装置。
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包含其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数百次或数千次。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凸缘。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 GBl, 522，646 (Wood)，1978 年8 月 23 日公布；日本 Kokai No. J. P. Sho. 58-13683，1983 年 1 月 26 日公布 (即，专利申请公开 No. J. P. Hei. 2-43786 和申请 No. J. P. Sho. 56-112413)和日本 Kokai No. J. P. Sho. 56-85012，1981 年 7 月 10 日公布(即，专利申请 No. Sho. 54-168541)。安装垫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。回弹力是垫子不管如何重复厚度变化(即，压缩和松弛循环)，都维持基本保持力的能 力。本领域的安装垫主要包含无机纤维，主要为硅酸铝纤维。然而，容易获得的玻璃纤 维，具体地说S-玻璃、S2-玻璃、R-玻璃或E-玻璃在高温时具有差的回弹力。玻璃纤维是无 定形硅酸铝镁纤维，其含有相对低量的氧化铝(多于10重量％并少于30重量％ WAl2O3)、 多量的二氧化硅(多于50重量％并少于67重量％的SiO2)以及少量的其他氧化物或其他 组分。1999年9月16日公布的WO 99/46028描述了使用陶瓷纤维制备用于高温应用的 安装垫。难熔陶瓷纤维具有高的铝的氧化物含量并且通常具有45至60重量％的氧化铝和 40至55重量％的二氧化硅。在2004年4月15日公布的W02004/031544中，描述了相反的方法。不增加氧化铝 的含量，WO 2004/031544描述了使用具有增加的二氧化硅含量的纤维。W02004/031544所 描述的纤维(即，所谓的浸渍纤维)被处理为将它们的二氧化硅含量增加为大于67重量％ 或优选地大于90重量％。那些材料也相对昂贵。对安装垫仍存在着需求即，该安装垫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。因此，仍然存在提供如 下安装垫的特定需求，即，要求所述安装垫具有良好的耐温性，而在环境温度下和在包括安 装垫的污染控制装置会被暴露于其的工作温度下保持良好的机械强度。另外，形成安装垫 的主要问题之一是平衡材料成本与性能属性。希望以最低的可能成本提供高质量的安装系 统。
技术实现思路
现已发现这种垫可通过利用经热处理的玻璃纤维来制备。可使用易得的玻璃纤 维，而不需要增加纤维中的铝或硅的含量。在以下内容中，提供了一种用于将一个或多个污染控制元件安装到用于废气处理 的污染控制装置中的垫，所述垫包含经热处理的玻璃纤维，该经热处理的玻璃纤维含有基 于所述玻璃纤维的总重量的10至30重量％的Al2O3和52至65重量％的SiO2的经热处理 的玻璃纤维。还提供了一种污染控制装置，其包括用于催化剂的支撑结构和用于容纳支撑结构 的外壳，在支撑结构和外壳之间布置的包括以上定义的经热处理的玻璃纤维的垫，其中在 将所述垫被布置在所述支撑结构和所述外壳间之前已经将所述纤维热处理。此外，还提供了一种制备在污染控制装置中使用的安装垫的方法，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以上定义的玻 璃纤维，以在成型丝网上形成纤维垫，成型箱具有多个纤维分离辊和环形带筛机，多个纤维分离辊在入口和壳体底部之间的壳体中设置成至少一排，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筛机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，以使捕获的纤维团能 够从环形带释放，并接触纤维分离辊并被纤维分离辊分开；(iv)通过所述成型丝网将所述纤维垫运出所述成型箱；以及(ν)压缩所述纤维垫并且将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，其适用于将污染控制元件安装在催化转化器的壳体中。还提供了一种制备在污染控制装置中使用的安装垫的方法，所述方法包括以下步 骤(i)位于成型丝网上方的具有开放底部的成型箱的入口供应玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将一个或多个污染控制元件安装到用于废气处理的污染控制装置中的垫，所述垫包含经热处理的玻璃纤维，该经热处理的玻璃纤维含有基于所述玻璃纤维的总重量的１０至３０重量％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和５２至６５重量％的ＳｉＯ↓［２］。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-10-9 07118141.6一种用于将一个或多个污染控制元件安装到用于废气处理的污染控制装置中的垫，所述垫包含经热处理的玻璃纤维，该经热处理的玻璃纤维含有基于所述玻璃纤维的总重量的10至30重量％的Al2O3和52至65重量％的SiO2。2.根据权利要求1所述的垫，其中所述经热处理的玻璃纤维还包含基于所述玻璃纤维 的总重量的1至12重量％的氧化镁。3.根据权利要求1或2所述的垫，其中所述经热处理的玻璃纤维还包含选自氧化钠、氧 化钾、氧化硼、氧化钙以及它们的组合的金属氧化物。4.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述经热处理的玻璃纤维是无定形的。5.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述玻璃纤维选自E-玻璃、S-玻璃、S2-玻 璃、R-玻璃以及它们的组合。6.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述经热处理的玻璃纤维的直径大于 4. 0 μ m。7.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述经热处理的玻璃纤维的长度为约0.1 至约15cm。8.根据前述任一项权利要求所述的垫，其包括基于所述垫的总重量的至少5%，优选 至少10%的所述经热处理的玻璃纤维。9.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述垫是膨胀型垫。10.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述垫是被浸渍的。11.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述垫在其主要面的一面上或两面上被 涂覆。12.根据前述任一项权利要求所述的垫，其中所述垫还包括稀松布或结网。13.一种污染控制装置，其包括用于催化剂的支撑结构和用于容纳所述支撑结构的外 壳，以及在所述支撑结构和所述外壳之间布置的根据权利要求1至7中的任一项所述的包 括经热处理的玻璃纤维的垫，其中在将所述垫被布置在所述支撑结构和所述外壳间之前已 经将所述纤维热处理。14.根据权利要求13所述的污染控制装置，所述污染控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔里希昆兹，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：US[美国]