專利名稱：用于安裝用于廢氣處理的污染控制元件的墊的制作方法
技術領域：
在下文中，提供了用于在用于廢氣處理的污染控制裝置(例如，催化轉化器)中安 裝污染控制元件的安裝墊。具體地講，提供了包括經(jīng)熱處理的玻璃纖維的安裝墊、制造這種 墊的方法以及含有這種墊的控制裝置。
背景技術：
在機動車輛上采用污染控制裝置來控制大氣污染。這種裝置包括污染控制元件。 示例性的污染控制裝置包括催化轉化器及柴油機顆粒過濾器或捕集器。催化轉化器通常包 含陶瓷單片結構，該陶瓷單片結構具有支承催化劑的壁。催化劑通常氧化一氧化碳和碳氫 化合物并還原發(fā)動機廢氣中的氮氧化物，以控制大氣污染。單片結構也可以由金屬制成。柴 油機顆粒過濾器或捕集器通常包括壁流過濾器，壁流過濾器經(jīng)常是由(例如)多孔陶瓷材 料制成的蜂窩狀單片結構。過濾器通常移除發(fā)動機廢氣中的煤煙及其它排出的顆粒。這些 裝置中的每一個都具有容納污染控制元件的殼體(通常由類似不銹鋼的金屬制成)。單片污染控制元件經(jīng)常由其壁厚和每平方英寸的開口或孔的數(shù)量(cpsi)來描 述。在20世紀70年代初，常見的是壁厚為12密耳(304微米)且孔密度為300cpsi (47個 孔/平方厘米)的陶瓷單片污染控制元件(“300/12單片”)。隨著排放法規(guī)變得更加嚴格，作為增加幾何表面積的方法，壁厚已經(jīng)減小，從而減 少了熱容并且降低了單片的壓降。該標準已進展到900/2單片。陶瓷單片結構由于其壁薄 而易碎并且易受振動或沖擊損壞和破壞的影響。損壞力可以來自在污染控制裝置的組裝 期間操縱不當或下落、來自發(fā)動機振動或來自在不平坦路面上的行駛。由于高度的熱沖擊 (例如來自與路面噴灑的接觸)，陶瓷單片也容易受到損壞。陶瓷單片具有通常比包含其的金屬殼體小一個數(shù)量級的熱膨脹系數(shù)。例如，隨著 發(fā)動機將催化轉化器單片元件從25°C加熱到約900°C的最大操作溫度，金屬殼體的周壁與 單片之間的間隙可以從約4mm開始，并且可增加約0. 33mm。同時，金屬殼體的溫度從約25°C 增加到約530°C。即使金屬殼體經(jīng)歷了較小的溫度變化，金屬殼體較高的熱膨脹系數(shù)導致殼 體膨脹到較大的外圍尺寸，其膨脹速度比單片元件的膨脹速度快。在車輛的使用壽命期間， 這種熱循環(huán)通常發(fā)生數(shù)百次或數(shù)千次。為了避免路面沖擊和振動對陶瓷單片造成損壞，為了補償熱膨脹差，并且為了抑 制廢氣穿過單片和金屬殼體之間(從而繞過催化劑)，在陶瓷單片和金屬殼體之間設置安 裝墊。將單片放置在殼體內的工藝也稱作罐裝，并包括以下步驟，例如在單片周圍包裹墊材 料的片、將包裹好的單片置于殼體中、將殼體擠壓閉合以及沿著殼體的側向邊緣焊接凸緣。通常，安裝墊材料包括無機纖維(可選的為膨脹型材料)、有機粘結劑、填料及其 它佐劑。用于在殼體中安裝單片的已知的墊材料在(例如)以下專利中有所描述美國專利 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)；英國專利 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，專利申請公開 No. J. P. Hei. 2-43786 和申請 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，專利申請 No. Sho. 54-168541)。安裝墊材料應當在長時間的使用期間在整個操作溫度范圍內保持非常好的回彈 力?；貜椓κ菈|子不管如何重復厚度變化(即，壓縮和松弛循環(huán))，都維持基本保持力的能 力。本領域的安裝墊主要包含無機纖維，主要為硅酸鋁纖維。然而，容易獲得的玻璃纖 維，具體地說S-玻璃、S2-玻璃、R-玻璃或E-玻璃在高溫時具有差的回彈力。玻璃纖維是無 定形硅酸鋁鎂纖維，其含有相對低量的氧化鋁(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 組分。1999年9月16日公布的WO 99/46028描述了使用陶瓷纖維制備用于高溫應用的 安裝墊。難熔陶瓷纖維具有高的鋁的氧化物含量并且通常具有45至60重量％的氧化鋁和 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。不增加氧化鋁 的含量，WO 2004/031544描述了使用具有增加的二氧化硅含量的纖維。W02004/031544所 描述的纖維(即，所謂的浸漬纖維)被處理為將它們的二氧化硅含量增加為大于67重量％ 或優(yōu)選地大于90重量％。那些材料也相對昂貴。對安裝墊仍存在著需求即，該安裝墊有足夠的回彈力且可壓縮，以在寬泛的操作 溫度范圍和大量的熱循環(huán)內適應單片和金屬殼體之間的變化間隙。因此，仍然存在提供如 下安裝墊的特定需求，即，要求所述安裝墊具有良好的耐溫性，而在環(huán)境溫度下和在包括安 裝墊的污染控制裝置會被暴露于其的工作溫度下保持良好的機械強度。另外，形成安裝墊 的主要問題之一是平衡材料成本與性能屬性。希望以最低的可能成本提供高質量的安裝系 統(tǒng)。

發(fā)明內容
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這種墊可通過利用經(jīng)熱處理的玻璃纖維來制備?？墒褂靡椎玫牟ＡЮw 維，而不需要增加纖維中的鋁或硅的含量。在以下內容中，提供了一種用于將一個或多個污染控制元件安裝到用于廢氣處理 的污染控制裝置中的墊，所述墊包含經(jīng)熱處理的玻璃纖維，該經(jīng)熱處理的玻璃纖維含有基 于所述玻璃纖維的總重量的10至30重量％的Al2O3和52至65重量％的SiO2的經(jīng)熱處理 的玻璃纖維。還提供了一種污染控制裝置，其包括用于催化劑的支撐結構和用于容納支撐結構 的外殼，在支撐結構和外殼之間布置的包括以上定義的經(jīng)熱處理的玻璃纖維的墊，其中在 將所述墊被布置在所述支撐結構和所述外殼間之前已經(jīng)將所述纖維熱處理。此外，還提供了一種制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，所述方法包括 以下步驟(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設置的具有開放底部的成型箱的入口供應以上定義的玻 璃纖維，以在成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機，多個纖維分離輥在入口和殼體底部之間的殼體中設置成至少一排，用于打散纖維團；(ii)在纖維分離輥下方和成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機的下行帶上捕獲纖維團；(iii)將捕獲的纖維團在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團能 夠從環(huán)形帶釋放，并接觸纖維分離輥并被纖維分離輥分開；(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運出所述成型箱；以及(ν)壓縮所述纖維墊并且將纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的 安裝墊，其適用于將污染控制元件安裝在催化轉化器的殼體中。還提供了一種制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，所述方法包括以下步 驟(i)位于成型絲網(wǎng)上方的具有開放底部的成型箱的入口供應玻璃纖維，以在成型 絲網(wǎng)上形成纖維墊，玻璃纖維含有基于玻璃纖維的總重量的10至30重量％的Al2O3和52 至65重量％ WSiO2,成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機，多個纖維分離輥在入口和 殼體底部之間的殼體中設置成至少一排，用于打散纖維團；(ii)在纖維分離輥下方和成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機的下行帶上捕獲纖維團；(iii)將捕獲的纖維團在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團能 夠從環(huán)形帶釋放，并接觸纖維分離輥并被纖維分離輥打散；(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運出所述成型箱；以及(ν)壓縮所述纖維墊并且將纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的 安裝墊，其適用于將污染控制元件安裝在催化轉化器的殼體中；(vi)使纖維墊經(jīng)受熱處理。


圖1示出成型箱的示意性透視圖；圖2示出成型箱的示意性側視圖；圖3示出圖2中示出的成型箱的詳細視圖；圖4示出污染控制裝置的示意圖。
具體實施例方式經(jīng)熱處理的玻璃纖維本文引用的經(jīng)熱處理的玻璃纖維是硅酸鋁纖維，優(yōu)選地是硅酸鋁鎂纖維。術語“硅 酸鋁(鎂)玻璃纖維”包括含有硅、鋁(和鎂)的氧化物的玻璃纖維，但不排除存在其他氧 化物，尤其是其他金屬氧化物。經(jīng)熱處理的玻璃纖維和適于被熱處理的玻璃纖維通常包括10至30重量％的氧化 鋁和52至65重量％的二氧化硅。優(yōu)選地，它們包括12至27重量％的氧化鋁。所述纖維 還可包括氧化鎂，優(yōu)選地，1至12重量％的氧化鎂。雖然在玻璃中存在的氧化物可實際上具有不同的化學組成，但是本文所用的氧化 鋁、氧化硅、氧化鎂的重量百分比基于氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)和氧化鎂(MgO)的理論含量。所述纖維還可另外包括選自氧化 鈉、氧化鉀、氧化硼、氧化鈣及他們的組合的氧化物。在本發(fā)明的一些實施例中，玻璃纖維可包含約52%至58%的SiO2、約13至17% 的Al2O3、約5至9 %的B2O3、約17至21 %的CaO、約2至4 %的MgO和約1 %的其他氧化物 (所有的百分比都是重量百分比)。在本發(fā)明的其他實施例中，玻璃纖維可包含約63至65%的Si02、23至27 %的 Al2O3 和 8 至 12% 的 MgO。在另外的實施例中，玻璃纖維可包含約58至62%的Si02、23至27%的Al203、7至 11 %的 CaO 和 4 至 8%的 MgO。合適的玻璃纖維的具體示例包括經(jīng)熱處理的E-玻璃、S-及S2-玻璃或R-玻璃。E-玻璃纖維通常具有以下組成約55%的SiO2、約15%的Al2O3、約7%的B2O3、約 19 %的CaO、約3 %的MgO和約1 %的其他氧化物。S及S-2纖維通常具有以下組成約65%的Si02、25%的Al2O3和10%的MgO。R-玻璃纖維通常具有以下組成60%的Si02、25%的Al203、9%的CaO和6 %的 MgO。E-玻璃、S-玻璃和S-2玻璃可得自(例如)Advanced Glassfiber Yarns有限責 任公司，R-玻璃可得自Saint-Gobain Vetrotex。這些玻璃纖維通常不含或基本不含渣球，即，具有不大于5重量％的渣球。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對那些玻璃纖維進行熱處理不僅提高了玻璃纖維的耐熱性而且提高了 它們的回彈力?？梢栽诟哌_約50°C或100°C的溫度(低于玻璃的軟化點或熔點)下對玻 璃纖維進行熱處理。通常，雖然(例如)至少300°C的較低溫度也是可能的，但對玻璃進行 熱處理的最低溫度將為約400°C。然而，較低溫度通常將需要較長時間地暴露于熱，以便實 現(xiàn)所需的玻璃纖維的耐熱性和回彈力的增加。采用低于玻璃的軟化點或熔點的300°C和約 50°C之間的溫度時，熱處理將通?；ㄙM約2分鐘至約1小時，例如，5分鐘至30分鐘。熱處理使用的溫度可大于污染控制裝置的工作溫度。本文引用的經(jīng)熱處理的玻璃纖維是在污染控制裝置中使用之前已經(jīng)被熱處理的 玻璃纖維。所述纖維是通常在裝配到安裝墊之前被熱處理的，但是在裝配的同時或之后被 熱處理也是可以的，尤其對于非膨脹型墊。經(jīng)熱處理的玻璃纖維優(yōu)選地是無定形或基本無定形的，這意味著它們具有少于 10%的結晶部分。優(yōu)選地，所述纖維具有受限定的直徑。這些纖維可通過熔融拉伸工藝來 制成。也可使用熔噴纖維或熔紡纖維。經(jīng)熱處理的纖維的平均直徑可為至少5微米，并且長度可在0. Icm和15cm之間。 優(yōu)選地，平均直徑將為至少6微米并且通常在6微米至14微米的范圍內。優(yōu)選地，長度在 0. 3cm和7cm之間。本文使用的平均直徑和平均長度參照重量平均值。在一個實施例中，經(jīng) 熱處理的玻璃纖維的直徑為至少4. 0微米。安裝墊本文提供的安裝墊適于在污染控制裝置中安裝用于廢氣處理的污染控制元件，并 且含有上述經(jīng)熱處理的纖維。墊可包括基于墊的總重量的至少5重量％或至少10重量％ 或至少重量30%或至少重量50%或至少重量75%或至少重量80%或至少90重量％的上 述經(jīng)熱處理的纖維。
安裝墊還可包括不同的熱處理纖維的混合物，其中所述纖維的化學組成、它們的 熱處理和/或它們的尺寸不同。不同的纖維會或不會(例如)以不同層在空間上分離。除了經(jīng)熱處理的纖維之外，所述墊可包括其他纖維，所述其他纖維能夠經(jīng)受它們 將被暴露于其中的廢氣的溫度。通常，那些纖維包括難熔陶瓷纖維和多晶無機纖維。無機 纖維材料的實例包括碳、碳化硅、硼、鋁硼硅酸鹽、氧化鋯、二氧化鈦等。這些無機材料可以 單獨使用、或它們中的至少兩者可以混合并組合使用。陶瓷纖維可由溶膠_凝膠法獲得。術語“溶膠_凝膠”法意指纖維通過紡絲或擠 出溶液或分散體、或纖維或其前體物質的組成成分的一般粘性濃縮液而形成。因此，應將溶 膠-凝膠法與熔融成型纖維的工藝對照，在熔融成型纖維工藝中，是通過擠出纖維的組分 的熔融物形成纖維。合適的溶膠-凝膠法(例如)在美國專利No. 3，760，049 (Borer等人) 中公開。其中教導了形成陶瓷纖維的方法，即，通過孔擠出金屬化合物的溶液或分散體，從 而形成連續(xù)的綠色纖維，然后該綠色纖維被燒結以獲得陶瓷纖維。金屬化合物通常是可煅 燒成金屬氧化物的金屬化合物。溶膠-凝膠法形成的纖維經(jīng)常是結晶的或半結晶的，其在 本領域已知為多晶纖維。根據(jù)溶膠-凝膠法的用于形成纖維的金屬化合物的溶液或分散體 的實例包括含氧鋯化合物的水溶液，例如含有膠態(tài)二氧化硅的二醋酸鋯(例如，在美國專 利No. 3，709，706 (Sowman)中所公開的)。另一個實例包括水溶性或可分散的鋁和硼的化合 物的水溶液，例如水性堿性二醋酸鋁或者包含二氧化硅的膠質分散體與水溶性或可分散的 鋁和硼的化合物的水性混合物的兩相系統(tǒng)。其它可通過溶膠_凝膠法制成的代表性耐火金 屬氧化物纖維包括氧化鋯、鋯、氧化鋯-氧化鈣、氧化鋁、鋁酸鎂、硅酸鋁等等。另外，這種纖 維可包含多種金屬氧化物，例如，氧化鐵、氧化鉻和氧化鈷。陶瓷纖維包括多晶氧化物陶瓷纖維，例如莫來石、氧化鋁、高鋁硅鋁酸鹽、硅鋁酸 鹽、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鉻等等。陶瓷纖維(通常為高鋁晶體纖維)包含在約67重量％ 至約98重量％范圍內的氧化鋁和約33重量％至約2重量％范圍內的氧化硅。這些纖維(例 如)可以商品名“NEXTEL550”從3M公司(St. Paul, MN)商購、以商品名“SAFFIL”從Dyson Group 公共有限公司(Sheffield，UK)商購、以商品名“MAFTEC”從Mitsubishi Chemical 公 司(Tokyo，Japan)商購、以商品名“FIBERMAX”從 Unifrax(Niagara Falls,N. Y.)商購和以 商品名 “ALTRA” 從 Rath GmbH(Germany)商購獲得。合適的多晶氧化物陶瓷纖維還包括鋁硼硅酸鹽纖維，優(yōu)選地包括約55重量％至 約75重量％范圍內的氧化鋁、小于約45重量％至大于0重量％ (優(yōu)選地小于44重量％至 大于0重量％ )范圍內的氧化硅，以及小于約25重量％至大于0重量％ (優(yōu)選地約1重 量％至約5重量％)范圍內的氧化硼(分別基于如Al203、Si0dnB203的理論氧化物計算)。鋁硼硅酸鹽纖維優(yōu)選地為至少約50重量％的晶體，更優(yōu)選地為至少75%，并且最 優(yōu)選地為約100% (即，晶體纖維)。鋁硼硅酸鹽纖維(例如)可以商品名“NEXTEL 312” 和“NEXTEL440”從3M公司商購獲得。通過溶膠-凝膠法可獲得的陶瓷纖維通常不含渣球或含有非常少量的渣球，通常 小于基于陶瓷纖維的總重量的1重量％。另外，陶瓷纖維將通常具有1微米和16微米之間 的平均直徑，例如5微米或更大的平均直徑。優(yōu)選地，陶瓷纖維不含或基本上不含直徑小于 3微米的纖維。此處“基本上不含”意指此類小直徑纖維的含量不大于纖維的總重量的2重量％，優(yōu)選地不大于1重量％。安裝墊還可包括生物可溶性纖維。如本文所用，“生物可溶性纖維”是指在生理介 質或模擬生理介質中可分解的纖維。生理介質包括(但不限于)通常存在于(例如為)動 物或人類的肺之類的呼吸道中的體液。如本文所用，“耐用型”是指非生物可溶性纖維。通過觀察試驗動物中的直接植入纖維的效應或通過檢驗已暴露于纖維的動物或 人類，可評估生物可溶性。也可通過測量模擬生理介質(例如鹽溶液、緩沖鹽溶液等)中 纖維的溶解度隨時間的變化來評估生物可溶性。一個確定溶解度的這種方法在美國專利 No. 5，874，375 (Zoitas等人)中有所描述。通常，在約1年的時間內，生物可溶解纖維可溶 解或基本上可溶解在生理介質中。如本文所用，術語“基本上可溶解”是指纖維溶解了至少 約75重量％。在一些實施例中，在約六個月內，至少約50%的纖維可溶解在生理介質中。 在其它實施例中，在約三個月內，至少約50 %的纖維可溶解在生理流體中。仍然在其它的實 施例中，在至少約40天內，至少約50%的生物可溶性纖維可溶解在生理流體中。例如，可通 過Fraunhofer Institut驗證纖維在氣管內滴注(即，纖維具有小于40天的半衰期)之后 是否通過老鼠體內的高溫絕緣纖維的生物持久性的測試。評價纖維的生物可溶性的另一個方法是基于纖維的組成。例如，德國提出了根據(jù) 致癌指數(shù)(KI值)的分類。通過將堿和堿土氧化物的重量百分比相加，再減去無機氧化物 纖維中的氧化鋁的重量百分比的兩倍，計算出KI值。生物可溶性無機纖維通常具有約40 或更大的KI值。本發(fā)明適用的生物可溶性無機纖維通常包括(但不限于)無機氧化物，例如Na20、 K2O, CaO, MgO、P2O5, Li2O, BaO或其與二氧化硅的組合。其它金屬氧化物或其它陶瓷組分可 被包括在生物可溶性無機纖維中，即使這些組分(本身)不含所需的溶解度，但其含量卻低 到足以使得纖維(就整體而言)在生理介質中仍然可降解。此類金屬氧化物包括(例如) A1203、TiO2, ZrO2,B2O3和鐵的氧化物。生物可溶性無機纖維也可包含金屬組分，其含量使得 纖維在生理介質中或模擬生理介質中可降解。在一個實施例中，生物可溶性無機纖維包括二氧化硅、鎂和鈣的氧化物。這些類 型的纖維通常被稱為鈣鎂硅酸鹽纖維。鈣鎂硅酸鹽纖維通常含有小于約10重量％的氧化 鋁。在一些實施例中，所述纖維包括約45重量％至約90重量％的SiO2、高達約45重量％ 的CaO、高達約35重量％的MgO以及小于約10重量％的A1203。例如，所述纖維可含有約 55重量％至約75重量％ WSiO2、約25重量％至約45重量％的CaO、約1重量％至約10重 量％的1%0和小于約5重量％ WAl2O3。在另外的實施例中，生物可溶性無機纖維包括二氧化硅和氧化鎂的氧化物。這些 類型的纖維通常被稱為硅酸鎂纖維。硅酸鎂類纖維通常含有約60重量％至約90重量％的 SiO2、高達約35重量％的MgO (通常，約15重量％至約30重量％的MgO)和小于約5重量％ 的Al2O3。例如，該纖維可含有約70重量％至約80重量％的SiO2、約18重量％至約27重量％ 的MgO和小于約4重量％的其它微量元素。合適的生物可溶性無機氧化物纖維在美國專利 No. 5，332，699 (Olds 等人)、Νο· 5，585，312 (Ten Eyck 等人)、Νο· 5，714，421 (Olds 等人)和 No. 5，874，375(Zoitas等人)以及2002年7月31日提交的歐洲專利申請02078103. 5中有 所描述。各種方法可用于形成生物可溶性無機纖維，所述方法包括(但不限于)溶膠-凝 膠成型、晶體生長方法和諸如紡絲或吹塑的熔體成型技術。
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生物可溶性纖維可以商品名“IS0FRAX”和“INSULFRAX”從Unifrax Corporation (Niagara Falls, NY)商購獲得。其它的生物可溶性纖維由Thermal Ceramics (Augusta, GA)以商品名 “SUPERTO0L” 出售。例如，SUPERW00L 607 含有 60 至 70重量％的Si02、25至35重量％的Ca0、4至7重量％的MgO和痕量的A1203。以商品名 "SUPERW00L607 MAX”銷售的纖維可用于稍高的溫度，并且含有60至70重量％的Si02、16 至22重量％的CaO、12至19重量％的MgO和痕量的A1203。在特定的實施例中，以上提及的生物可溶性纖維與上述經(jīng)熱處理的玻璃纖維結合 在一起使用。除了以上描述的經(jīng)過熱處理的玻璃纖維之外，使用的無機纖維通常具有約1微米 至50微米的平均直徑，更優(yōu)選地，約為從2微米至14微米，最優(yōu)選地，為從4微米至10微 米。此外，類似于平均直徑，對無機纖維的長度沒有專門的限制。然而，無機纖維的平均長 度通常為約0. Olmm至1000mm，并且更優(yōu)選地約0. 5mm至300mm。在具體實施例中，在制備 安裝墊的過程中可以組合具有不同平均長度的纖維。在具體實施例中，制備的安裝墊可以 包括長度不大于15mm的短纖維和長度至少為20mm的長纖維，并且其中短纖維的量是基于 長纖維和短纖維的混合物的總重量的至少3重量％。由長短纖維的混合物構成的安裝墊具 體地包括具有上述組合物的長短玻璃纖維的混合物的安裝墊。安裝墊還可包含有機粘結劑。多種橡膠、水溶性聚合物配混物、熱塑性樹脂、熱固 性樹脂等作為有機粘結劑被舉例說明。橡膠的實例包括天然橡膠、例如丙烯酸乙酯和氯乙 烯醚的共聚物以及丙烯酸正丁酯和丙烯腈的共聚物等的丙烯酸橡膠、例如丁二烯和丙烯腈 的共聚物等的丁腈橡膠、丁二烯橡膠等。水溶性聚合物配混料的實例包括羧甲基纖維素、聚 乙烯醇等。熱塑性樹脂的實例包括以下形式的丙烯酸樹脂丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙 烯腈、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯等的均聚物或共聚物；丙烯腈苯乙烯共聚物；丙烯腈丁二 烯苯乙烯共聚物等。熱固性樹脂的實例包括雙酚型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂等。安裝墊可以是非膨脹型或膨脹型的安裝墊。膨脹型安裝墊是含有膨脹型材料的 墊。如本文所用，“膨脹型材料”意指當暴露于足量的熱能時擴展、起泡或膨脹的材料。如本 文所用，“非膨脹型墊”意指該墊不含有任何膨脹型材料或至少沒有足夠的膨脹型材料來為 安裝墊施加的保持壓力貢獻足夠的量。在制備膨脹型墊中可用的膨脹型材料包括(但不限于)未膨脹的蛭石礦石、經(jīng) 處理的未膨脹的蛭石礦石、部分脫水的蛭石礦石、可膨脹的石墨、可膨脹的石墨與經(jīng)處理 的或未經(jīng)處理的未膨脹的蛭石礦石的混合物、經(jīng)處理的可膨脹的硅酸鈉(例如，以商品名 “EXPANTR0L”得自3M公司(St. Paul，MN)的不溶解的硅酸鈉)及其混合物。出于本專利申 請的目的，旨在將上列膨脹型材料中的每一個的實例視為彼此不同并且區(qū)別明顯的。所需 的膨脹型材料包括未膨脹的蛭石礦石、處理過的未膨脹的蛭石礦石、可膨脹的石墨及其混 合物。理想的可膨脹的石墨材料的實例以商品名“GRAF0IL”(Grade 338-50可膨脹石墨片) 從UCAR Carbon有限公司(Cleveland, 0H)商購獲得。在具體實施例中，在以下描述的方法中，通過采用類似于將無機纖維供應到成型 箱的方式，將膨脹型材料穿過成型箱的入口供應，可以將膨脹型材料包括在纖維墊中并在 纖維墊中分布。本方法能夠以容易的方式、以低成本、可再生和一致的性能、甚至以低粘結 劑含量來制備膨脹型墊。因此，本發(fā)明能夠制造不含有機粘結劑(例如，針刺的)的膨脹型安裝墊或者基于安裝墊的重量的有機粘結劑含量不超過5重量％的膨脹型安裝墊。這在不 需要或需要少量粘結劑的應用(例如，如同柴油機的低溫應用)中尤其有利。所述安裝墊還可包含一種或多種輔助劑。在具體實施例中，安裝墊包含無機納米 粒子。無機納米粒子的平均直徑在Inm至IOOnm之間，例如在2nm和80nm之間，例如在3nm 和60nm之間或者在3nm和50nm之間。在具體實施例中，平均直徑在8nm和45nm之間。無 機納米粒子可具有任何形狀，但一般來講納米粒子的形狀將大體是球形、或可以具有盤狀 的形狀。對于納米粒子不是球形的情況，術語“直徑”宜理解為意指粒子最大尺寸的量度。 另外，結合本發(fā)明，平均直徑通常是加權平均直徑。無機納米粒子的化學組成可以有很大差別，但它們通常包括(例如為)二氧化硅、 氧化鋁、鈦和/或氧化鋯的氧化物。無機納米粒子還包括含有Mg、Ca、Al、&、Fe、Na、K和/或 Li的硅酸鹽，例如云母、粘土和沸石?？墒褂玫目缮藤彽募{米粒子包括以商品名“NALC0” 得自 Nalco Chemical 有限公司(Leiden，The Netherlands)、以商品名 “AERO SIL” 得自 Evonik Industries 股份公司(Frankfurt，Germany)；以商品名“LAP0NITE”得自 Rockwood Additives (Widnes，UK)；以商品名“MICROLITE”得自 Elkem ASA(Voogsbygd,Norway)；以商 品名 “BENTONITE” 得自 Betoite Performance (Houston TX, USA)；和以商品名 “BINDZIL，， 得自 Eka Chemicals AB(Gothenburg, Sweden)。包括在安裝墊中的無機納米粒子的量通常為基于墊的總重量的至少0. 5重量％。 示例性的范圍為0. 5重量％至10重量％，例如，0. 6重量％至8重量％或0. 8重量％至7重量％?？梢圆捎枚喾N方式將無機納米粒子設置在安裝墊中。例如，在一個實施例中，在將 纖維紡成非織造幅材并形成安裝墊之前，可以由溶液或分散體(例如，水性分散體)在纖維 上噴涂無機納米粒子。根據(jù)另一個實施例，可以使用納米粒子的分散體來浸漬形成的非織 造幅材或安裝墊、或可以將分散體噴涂到其上。在又一個實施例中，納米粒子可作為干粉末 與纖維一起添加到以下描述的方法中的成型箱中。包括上述納米粒子的安裝墊優(yōu)選地不含有機粘結劑、或所含有的有機粘結劑的量 基于安裝墊的總重量不大于5重量％，例如不大于3重量％或不大于2重量％。另外，采用 類似于供應無機纖維的方式，通過將納米粒子穿過成型箱的入口供應，可用下面描述的方 法容易地制備包括納米粒子的安裝墊。對于安裝墊的特定配制或組成來說，可能需要穩(wěn)定安裝墊。對于具有低含量或根 本沒有含量的有機粘結劑的安裝墊或在纖維墊中分布了未粘結的顆粒物質的安裝墊而言， 這尤其會是理想的。例如，在用于穩(wěn)定安裝墊的一個實施例中，可能有利的是，通過在安裝 墊上噴涂有機粘結劑溶液來在安裝墊的一面或兩面上涂布或浸漬表面。根據(jù)另一個實施 例，可以在安裝墊的一面或兩面上共成型纖維墊，該安裝墊不含或含極少的有機粘結劑和/ 或含有在其內分布的顆粒物質。在這種墊的一面或兩面上共成型的纖維墊可以含有相對大 比例的粉末形式或纖維形式的熱塑性聚合物材料。在加熱后，使該聚合物材料熔融，從而在 一面或兩面上形成纖維墊層，這樣可以抑制在安裝墊的處理期間纖維移位或顆粒物質的損
^^ ο在與本發(fā)明有關的特定實施例中，安裝墊可包括從選自由稀松布和網(wǎng)組成的組中 的一層或多層。稀松布或結網(wǎng)通常是薄層，其單位面積的重量在10g/m2和150g/m2之間，例如，在15g/m2和100g/m2之間或在20g/m2和50g/m2之間。一般來講，與安裝墊的整體重量 相比，安裝墊中稀松布和結網(wǎng)的重量很小。通常，安裝墊中的結網(wǎng)或稀松布的重量百分比在 1重量％和10重量％之間，例如在2重量％和6重量％之間。結合本發(fā)明使用的結網(wǎng)通常 包括大致按規(guī)則方式布置的聚合物型纖維和/或無機纖維。例如，在一個實施例中，纖維可 以彼此平行。在另一個實施例中，纖維可以在兩個正交的方向平行布置，從而彼此交叉并限 定其間的方形或矩形空間。結合本發(fā)明使用的稀松布通常是具有隨機取向的纖維的非織造 物。稀松布的纖維可以包含以上公開的無機纖維中的任何纖維以及任何類型的聚合物型纖 維，特別是以上公開的熱塑性聚合物型纖維。在一個實施例中，出于加固安裝墊的目的，可以在安裝墊的主體內包括稀松布或 結網(wǎng)的層。在又一個實施例中，可以在安裝墊的一面或兩面上設置稀松布層或結網(wǎng)。這可通 過在上述成型機的成型絲網(wǎng)上供應稀松布或結網(wǎng)來便利地完成。如果需要或期望的話，可 以在成型的纖維墊上設置另外的稀松布或結網(wǎng)，然后可以將墊和稀松布或結網(wǎng)針刺或縫編 在一起。根據(jù)另一個實施例，可以用有機粘結劑材料涂布稀松布(或結網(wǎng))、或稀松布/結 網(wǎng)自身可以包括熱塑性聚合物型纖維。因此，在后續(xù)的熱處理后，有機粘結劑或熱塑性纖維 可以形成膜或粘結到纖維墊的纖維。在具體實施例中，將有機粘結劑涂布在墊的一面或兩面上，以減少或最小化纖維 脫落。對于合適液體介質中的溶液或分散體，這種有機粘結劑可以在墊的一個主表面或兩 個相背的主表面上以粉末的形式涂布或噴涂。此外，如下所述，可以選擇這樣涂布的涂層， 以便另外調節(jié)墊的摩擦性質。在本發(fā)明的具體實施例中，安裝墊可以被浸漬。在一個實施例中，纖維墊的纖維可 以被有機硅化合物中的一種或多種浸漬，所述化合物選自由硅氧烷化合物(優(yōu)選地為倍半 硅氧烷)、這些化合物的水解產(chǎn)物和縮合物(優(yōu)選地為自縮合)及其組合組成的組。硅氧烷 化合物的水解產(chǎn)物和/或縮合物(特別是自縮合物)有時可在(例如)所述硅氧烷的水性 溶液中形成，特別是如果沒有立即地而只是數(shù)小時之后應用所述水性溶液。硅氧烷化合物 在干燥之后通常在纖維上形成非常薄的、連續(xù)或不連續(xù)的涂層?？捎糜诮n纖維的硅氧烷 化合物的實例為有機硅氧烷(例如倍半硅氧烷、其共聚物(共縮合物)及其水解產(chǎn)物)、 聚有機硅氧烷(例如聚二有機硅氧烷及其水解產(chǎn)物)、及其組合。在具體實施例中，對于自 縮合反應的已知官能團，有機硅氧烷(如，倍半硅氧烷或聚有機硅氧烷)具有一個或多個 官能團，該官能團能夠在所需的浸漬條件下發(fā)生自縮合反應，例如羥基、烷氧基(例如甲氧 基、乙氧基、丙氧基、丁氧基)等等。這類基團優(yōu)選地設置在有機硅氧烷的端部位置處，但也 可位于側鏈上，優(yōu)選在其端部位置處。特別優(yōu)選的是下述倍半硅氧烷，其優(yōu)選地在主鏈或側 鏈的端部位置處具有用于上述自縮合反應的一個或多個官能團。如本文所用，術語“倍半硅氧烷”(也稱為硅倍半環(huán)丙烷)包括倍半硅氧烷以及倍 半硅氧烷共聚物(共縮合物)。倍半硅氧烷本身是硅-氧化合物，其中每一個Si原子被界 定到平均3/2個(倍半)0原子和一個烴基，具有以下通式(I)R2n Si2n O3n(I)其中R為H或優(yōu)選地具有1到20個、更優(yōu)選地具有1到12個碳原子的有機殘基，并且
η為1到20、優(yōu)選地為2到15、更優(yōu)選地為3到12、甚至更優(yōu)選地為4到12的整
數(shù)。優(yōu)選的是，用于浸漬纖維毯的倍半硅氧烷在室溫(23°C 士2°C )下為固體。此外，倍半硅 氧烷優(yōu)選在端部位置處具有官能團(例如羥基或烷氧基)，其可在下述所需的浸漬條件下 自交聯(lián)。原則上，它們可通過(如)三官能化(如三烷氧基官能化)硅烷(如R-Si (OR) 3) 的水解縮合獲得。在上式(I)中，R為優(yōu)選地包括1到20、更優(yōu)選地1到12、甚至更優(yōu)選地1到8 個碳原子，并且可任選地包括一個或多個(優(yōu)選地1到5個)選自氮、氧和硫(優(yōu)選地氮 和氧)的雜原子的有機基團或取代的有機基團。倍半硅氧烷的R可為烷基、烯基、炔基、環(huán) 烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的基團，并且這些基團可選地包括1到5個雜原子(例如氮或 氧)。這些基團可以包括一個或多個取代基，例如氨基、巰基、羥基、烷氧基、環(huán)氧、丙烯酸基 (acrylato)、氰基和羧基的基團，其中優(yōu)選的取代基為氨基、巰基、環(huán)氧或C1-C8的烷氧的基 團。具體的R的示例性實例為C1-C8-烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚 基；c2-c8-烯基，例如乙烯基、丙烯基、丁烯基和己烯基；c2-c8-炔基，例如乙炔基和丙炔基； C3-C8-環(huán)烷基，例如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基A-C8-烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、 丁氧基、戊氧基和己氧基；c2-c8-鏈烯氧基，例如乙烯氧基、丙烯氧基和丁烯氧基；炔丙基； 具有6至12個碳原子的任選的取代的芳基，例如苯基、甲苯基、芐基和萘基；R1IO-R2) _或 R3_ (NR5-R4)n_，其中R1至R4獨立地為可選取代的具有高達8個碳原子的飽和或不飽和烴基， 優(yōu)選地選自上述基團，R5為氫或C1-C8烷基，并且η為1到10 ；上述基團的所有代表被一個 或多個氨基、羥基、巰基、環(huán)氧或C1-C8烷氧基取代。在上述基團中，特別優(yōu)選的是可選地被 取代的C1-C8烷基，可選地被取代的具有6至12個碳原子的芳基和R1— (0-R2)η或R3_(NR5-R4) n_，其中R1至R4獨立地為可選地被取代的具有高達8個碳原子的飽和或不飽和烴基，其優(yōu)選 地選自上述基團，R5為氫或C1-C8烷基，并且η為1至10 ；其中可選取代基選自氨基、羥基、 巰基、環(huán)氧或C1-C8-烷氧基。R的另外的示例性實例為3，3，3_三氟丙基、二氯苯基、氨丙基、氨丁基、 H2NCH2CH2NH(CH2) 3_、
OH2NCH2CH2NHCH2CH(CH3)CH2_、巰丙基、巰乙基、羥丙基、 / ^li ^u ^/^U Χ
H2C— CH-CH 2Ο (C H 2)3"
CH2 = CHCOO (CH2)3-,CH2 = C (CH3) COO (CH2) 3_、氰丙基、氰乙基、羰乙基和羰苯基。當然，烴基殘基上的取代基不宜與水反應。當 使用單個倍半硅氧烷時，優(yōu)選的是甲基、乙基、丙基、氨甲基、氨乙基和氨丙基以及巰乙基和 巰丙基的基團。當R并非甲基或巰丙基時，優(yōu)選的是倍半硅氧烷與甲基倍半硅氧烷以5至 30 70至95的重量比共聚，S卩，5重量％至30重量％ WRSiOv2單元和70重量％至95重 量％ WCH3SiOv2單元共聚。本發(fā)明可以使用的倍半硅氧烷通常具有低平均分子量(Mw)，其中Mw優(yōu)選地在高 達10，000、優(yōu)選地在200至6000、更優(yōu)選地在250至5000和300至4000的范圍內，這是使用 聚苯乙烯標準通過凝膠滲透色譜法(GPC)測量的。GPC測試方法在“Modern Size Exclusion LiquidChromatography"Practice of Gel Permeation Chromatography, John WileyandSons, 1979 (《現(xiàn)代排阻液相色譜》凝膠滲透色譜準則，John Wiley和Sons，1979年)中有進 一步解釋。可用的倍半硅氧烷在以下美國專利中有所描述No. 3，493，424(Mohrlok等人)； No. 4，351，736 (Steinberger 等人)；和 No. 4，781，844 (Kortmann 等人)，這些專利均以引用 方式并入本文中。倍半硅氧烷共聚物(共縮合物)包括倍半硅氧烷聚合物(由化學式R11SiOv2或 R11-Si (OR12)3表示)與二有機氧硅烷(或其水解產(chǎn)物，由化學式R112Si(OR12)2表示)和/或 三有機氧硅烷(或其水解產(chǎn)物，由化學式Si (OR12)4表示)的共聚物或共縮合物，其中每一個 R11為如以上所定義的用于基團R，并且優(yōu)選地，每一個R11代表具有1至12、優(yōu)選地1至8個 碳原子的未取代的或取代的烴基，其取代基可以是氨基、巰基和環(huán)氧基團，并且R12獨立地 為1至8、優(yōu)選地1至4個碳原子的烷基。倍半硅氧烷可選地還可以包括由化學式R113SiOR12 表示的硅烷的共縮合物。優(yōu)選的倍半硅氧烷聚合物是中性的或是陰離子?？捎玫谋栋牍?氧燒可通過美國專利 No. 3, 493, 424 (Mohrlok 等人)、No. 4，351, 736 (Steinberger 等人)、 No. 5，073, 442 (Knowlton 等人)和 No. 4，781，844 (Kortmann 等人)中描述的技術來制備。如果需要，也可采用倍半硅氧烷和倍半硅氧烷共聚物的混合物。倍半硅氧烷通常 應為固體，即在室溫(23°C 士2°C)下既不是氣體也不是液體。倍半硅氧烷可用作膠態(tài)懸浮 液。倍半硅氧烷可通過如下步驟制備在酸性或堿性條件下攪拌混合物的同時，通過將硅烷 添加到水、緩沖液、表面活性劑和可任選的溶劑中。在倍半硅氧烷制劑中使用的表面活性劑 實質上應當是陰離子或陽離子表面活性劑。通過陽離子懸浮液通?？色@得最好的結果。優(yōu) 選地，均勻并緩慢地添加一定量的硅烷，以實現(xiàn)小顆粒尺寸。在膠態(tài)懸浮液中的倍半硅氧烷 的平均粒度應該在Inm至100nm(10埃至1000埃)的范圍內，優(yōu)選地在Inm至50nm(10埃 至500埃)的范圍內，或者在Inm至40nm(10埃至400埃)的范圍內，更優(yōu)選地在20nm至 50nm(200埃至500埃)的范圍內?？杀惶砑拥墓柰榈拇_切量取決于取代基R以及使用的是 陰離子還是陽離子表面活性劑。其中單元可以嵌段或無規(guī)分布的形式存在的倍半硅氧烷共聚物通過硅烷的同時 水解而形成。添加的由化學式Si (OR2)4表示的硅烷(包括其水解產(chǎn)物(如由化學式Si (OH)4 表示))的優(yōu)選量為相對于采用的硅烷的重量的2重量％至50重量％、優(yōu)選地3重量％至 20重量％。在所得組合物中存在的四有機硅烷(包括四烷氧基硅烷及其水解產(chǎn)物(如由化 學式Si (OH) 4表示))的量相對于倍半硅氧烷的重量為優(yōu)選地小于10重量％、優(yōu)選地小于5 重量%、更優(yōu)選地小于2重量％。下列硅烷(例如)可用于制備本發(fā)明的倍半硅氧烷甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙
氧基硅烷、甲基三異丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅 烷、異丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、2-乙基丁基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷 和2-乙基丁氧基三乙氧基硅烷。優(yōu)選地，羥基數(shù)為約1000至6000/g，更優(yōu)選地為約1500至2500/g?？?例如) 通過滴定來測量羥基數(shù)，或者可通過29Si核磁共振來估計分子量。基本上不含殘余的四烷氧基硅烷(或其水解產(chǎn)物，例如Si (OH)4)的可用的倍半硅 氧烷為可以商品名“SR 2400RESIN”得自Dow Corning (Midland, MI)的倍半硅氧烷。特別 優(yōu)選的倍半硅氧烷的實例為以商品名“DRI-SIL 55”得自Dow Corning的倍半硅氧烷，其在 甲醇中在末端處具有98重量％的(3-(2-氨基乙基)氨基丙基)甲基倍半硅氧烷。
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在另一個實施例中，硅氧烷化合物是聚有機硅氧烷，優(yōu)選地為聚二有機硅氧烷。優(yōu) 選地，用于浸漬纖維墊的聚有機硅氧烷在室溫(23°C 士2°C )下是固態(tài)的。此外，聚有機硅 氧烷優(yōu)選在端部位置處具有官能團(例如羥基或烷氧基)，該官能團可在下述所需的浸漬 條件下自交聯(lián)。在本發(fā)明中優(yōu)選使用的聚有機硅氧烷具有低平均分子量(Mw)，其中Mw優(yōu) 選地在高達10，000、優(yōu)選地在200至6000、更優(yōu)選地在250至5000和300至4000的范圍 內，這是使用聚苯乙烯標準通過凝膠滲透色譜法(GPC)測量的。例如，可使用聚有機硅氧烷 (優(yōu)選的聚二有機硅氧烷)，其中總的硅鍵合的取代基的至少約50%是甲基基團，而任何剩 下的取代基是其它的單價烴基(例如，較高烷基基團(具有例如4到20個碳原子)，例如 十四烷基和十八烷基)、苯基、乙烯基和烯丙基、單價烴氧基(hydrocarbonoxy)和被取代的 烴基，例如，烷氧基、烷氧基-烷氧基、氟代烷基、羥基烷基、氨基烷基和聚氨基(烷基)、巰基 烷基和羧基烷基。這種烴氧基和取代烴基的具體實例為甲氧基、乙氧基、丁氧基、甲氧基乙 氧基、3，3_三氟丙基、羥基甲基、氨基丙基、β-氨基乙基-γ-氨基丙基、巰基丙基和羰基丁 基。除了上述有機取代基之外，有機硅氧烷還可以具有硅鍵合的羥基(通常在端部的硅烷 醇基中存在)或如在(例如)聚(甲基氫)硅氧烷和二甲基硅氧烷單元與甲基氫硅氧烷單 元和/或二甲基氫硅氧烷單元的共聚物中的硅鍵合的氫原子。在一些情況下，聚有機硅氧烷(例如，聚二有機硅氧烷)可以包括兩種或更多種不 同類型的硅氧烷，或它可以與其他有機硅化合物結合使用。例如，聚有機硅氧烷可以既包括 硅烷醇基封端的聚二甲基硅氧烷、又包括交聯(lián)劑，因此(例如)聚(甲基氫)硅氧烷、烷氧 基硅烷(如CH3Si (OCH3) 3和/或NH2CH2CH2NH (CH2) 3Si (OC2H5) 3或這類硅烷的部分水解產(chǎn)物和 縮合物。因此，根據(jù)性質，可使用任何寬泛的有機基硅氧烷范圍來作為聚有機硅氧烷。通常 優(yōu)選的聚有機硅氧烷，例如，聚二有機硅氧烷是具有單獨使用或與其它有機基硅氧烷化合 物聯(lián)合使用的封端硅鍵合反應基團的聚有機硅氧烷，例如，羥基和烷氧基。以上聚有機硅氧 烷(例如聚二有機硅氧烷)還可與具有以下通式(II)表示的有機硅烷聯(lián)合使用，所述通式 (II)即
(II)其中每一個Y代表選自烴基、烷氧基和烷氧基烷氧基的具有小于6個碳原子的單 價基團，至少一個Y是烷氧基或烷氧基烷氧基，R代表具有3至10個碳原子的二價基團，所 述基團由碳、氫和可選的以醚鍵和/或羥基的形式存在的氧組成，R'代表具有1至15個碳 原子的一價烴基或基團(-0Q)a0Z，其中Q代表具有2個或3個碳原子的亞烷基，a具有1至20的值，Z代 表氫原子、烷基或酰基，每一個R"代表甲基或乙基，X代表鹵素原子。在以上特定的通式(II)中，二價基團R由碳和氫構成或由碳、氫和氧構成，任何氧 都是以醚鍵和/或羥基的形成存在的。因此，基團R可以是(例如)亞甲基、亞乙基、亞己 基、亞聯(lián)苯基(xenylene)、-CH2CH2OCH2CH2-禾口-(CH2)2OCH2CH(OH) CH2- 優(yōu)選地，R 代表基團-(CH2) 3_、- (CH2) 4_ 或-CH2CH(CH3)CH2-0基團R'可以是具有1至15個碳原子的任何單價烴基，例如烷基(如甲基、乙基、丙基、丁基或十四烷基)；烯基(如乙烯基)；或芳基、烷芳基或芳烷基 (如苯基、萘基、甲苯基、2-乙基苯基、芐基和2-苯丙基)。基團R'也可以是如上定義的基 團-(OQ)aOZ,這種基團的實例是- (OCH2CH2) OH, - (OCH2CH2) 30H，- (OCH2CH2) 3 (OCH2CH2CH2) 30C4H9 禾口-(0CH2CH2)20C3H7。作為Y取代基，可以存在單價烴基(例如甲基、乙基、丙基和乙 烯基)和烷氧基和烷氧基烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基)。至少一 個Y應該是烷氧基或烷氧基烷氧基，優(yōu)選的硅烷是其中Y取代基選自具有少于4個碳原子 的甲基和烷氧基或烷氧基烷氧基的硅烷。優(yōu)選地，X代表氯或溴。上述有機硅烷是已知物 質，可(例如)通過如下方法來制備叔胺(如C15H31N(CH3)2)與鹵代烷基硅烷(如氯丙基 三甲氧基硅烷)反應；或通過向硅氫化合物中加入不飽和胺，然后產(chǎn)物與烴基鹵化物或鹵 化氫反應。在本發(fā)明的另一個實施例中，可采用選自以下物質的有機硅化合物來浸漬纖維 含烷氧基硅烷(優(yōu)選的是可選地被取代的烷基烷氧基硅烷或芳基烷氧基硅烷，更優(yōu)選的是 可選地被取代的由化學式RSi (OR' )3表示的烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷)、其 水解產(chǎn)物和縮合物及其組合。如果R為烷基，則該烷基優(yōu)選地包括1至20、更優(yōu)選地包括1 至16、甚至更優(yōu)選地包括1至10或1至8個碳原子。優(yōu)選的烷基基團為甲基、乙基、丙基、 甲基乙基、丁基、戊基、己基和環(huán)己基。如果R是芳基，則芳基優(yōu)選地為苯基。烷氧基OR' 優(yōu)選地包括1至12，更優(yōu)選地包括1至8，甚至更優(yōu)選地包括1至6個碳原子。優(yōu)選地，烷 氧基是甲氧基和乙氧基，另外2-甲氧基乙氧基和異丙氧基也是可用的。烷氧基可彼此獨 立地選擇?？蛇x的取代基優(yōu)選地從氨基中選擇，其可選地進一步被例如C1-C6-烷基或氨 基-C1-C6-烷基；環(huán)氧、3-氧化縮水甘油基、3-(甲基)丙烯酰氧基、巰基和C1-C6-烷氧基團 取代。在優(yōu)選的實施例中，僅烷基被取代。這種含烷氧基的硅烷化合物的水解產(chǎn)物和/或 縮合物(尤其是自縮合物)可在(例如)所述硅烷的水溶液中形成，特別是如果所述水溶 液不是立刻而是數(shù)小時后應用。三烷氧基硅烷的實例為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三異丙氧基 硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、異 丁基三乙氧基硅烷、2-乙基丁基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷和2-乙基丁氧基三乙氧基硅 烷、苯基三乙氧基硅烷、環(huán)己基三乙氧基硅烷、甲基丙烯氧基三甲氧基硅烷、氧化縮水甘油 基三甲氧基硅烷和N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷。烷基或苯基三烷氧基硅 烷的實例為可以商品名“DYNASYLAN”從Degussa商購獲得，(例如，“DYNASYLAN ΡΤΜ0”，即 丙基三甲氧基硅烷)。浸漬材料還包括上述三烷氧基硅烷與四烷氧基硅烷的共混物，所述四烷氧基硅烷 由公式Si (OR)4或Si (OR)3OR'或Si (OR)2 (OR' )2表示，其中R和R'是可任選地被取代的 烷基，該烷基優(yōu)選地包括1至20個，更優(yōu)選地包括1至16個，甚至更優(yōu)選地包括1至10或 1至8個碳原子。優(yōu)選的烷基是甲基、乙基、丙基、甲基乙基、丁基、戊基、己基和環(huán)己基?？?選的取代基優(yōu)選地從氨基中選擇，其可任選地進一步被例如C1-C6-烷基或氨基-C1-C6-烷 基；環(huán)氧、3_氧化縮水甘油基、3-(甲基)丙烯酰氧基、巰基和C1-C6-烷氧基團取代。在壓縮和限制纖維墊之前或之后，可以用上述材料中的任何材料浸漬纖維墊。另 外，也可以在纖維供應到成型箱之前浸漬纖維。
在另一個實施例中，在安裝墊的內表面(即，安裝墊的將接觸污染控制元件的表 面)或可選的外表面(即，安裝墊的將接觸外殼的表面)上形成連續(xù)或不連續(xù)的高摩擦力 涂層材料的薄涂層。涂布高摩擦力涂層使得高摩擦力涂層材料基本上不侵入安裝墊。此外， 用高摩擦力涂層涂布安裝墊的內表面和可選的外表面，使得可選地被涂布的安裝墊的外表 面和外殼之間的摩擦系數(shù)小于纖維墊的被涂布的內表面和催化劑成分之間的摩擦系數(shù)。高 摩擦力涂層的有機部分在催化劑成分的常規(guī)操作條件下部分地或全部地分解和消散。安裝 墊的外表面的高摩擦力涂層可與內表面的高摩擦力涂層相同或不同。如果在兩個表面上均 使用相同的涂層材料，則為了獲得所需的安裝特性，必須采取預防措施，從而安裝墊的外表 面?zhèn)群蛢缺砻鎮(zhèn)鹊慕n量之間存在差值。對于同樣的高摩擦力涂層的浸漬，浸漬內表面?zhèn)?的涂層材料的固體組分含量應大于浸漬外表面?zhèn)鹊耐繉硬牧系墓腆w組分含量。已經(jīng)表明， 當兩個面之間的摩擦力差值最大化時，可實現(xiàn)優(yōu)良的填充結果。盡管對于安裝墊上的高摩 擦力涂層的含量的差值沒有特別限定，安裝墊的內表面?zhèn)鹊母吣Σ亮ν繉拥墓腆w組分含量 優(yōu)選地為約5g/m2至100g/m2，更優(yōu)選地為約10g/m2至50g/m2。另一方面，安裝墊的外表面 側的高摩擦力涂層的固體組分含量優(yōu)選地為約0. 5g/m2至10g/m2。高摩擦力涂層通常在(如催化劑填充(常用的罐裝方法)期間)起到提高性能的 作用。選擇高摩擦力涂層，從而在催化劑成分的表面上得到防滑性質，以避免罐裝期間墊的 滑動。涂層可以選自天然或合成的聚合物材料，優(yōu)選地為樹脂或橡膠材料，例如丙烯酸樹脂 或橡膠(例如丙烯酸酯共聚物)、腈類樹脂或橡膠、乙烯基乙酸酯共聚物、聚苯乙烯樹脂、丙 烯酸酯_苯乙烯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯樹脂、SIS嵌段共聚物、EPDM、ABS、PE或PP膜等、 及其組合。這些有機聚合物材料中的多種材料提供優(yōu)良的防滑性質。這些有機聚合物中的 一些有機聚物在高溫下會發(fā)生軟化，這會導致在有機聚合物材料降解和消散之前在某一個 溫度/時間窗口中的固定性能降低?？墒褂脽o機涂層(例如硅石、礬土、和粘土-凝膠或顆 粒漿料等)，但這些無機涂層有時與有機聚合物材料相比防滑性質較差。它們的優(yōu)點在于在 較高溫度下不分解，因此使摩擦力持久增大，從而造成墊的固定性能提高。可通過在墊的殼 體側設置無機高摩擦力涂層來實現(xiàn)固定性能的進一步優(yōu)化，這并不明顯地改變填充性能， 但造成摩擦力和墊的固定性能增加。在具體實施例中，高摩擦力涂層組合物由乳膠構成，該乳膠可在催化轉化器的操 作期間適用的高溫條件下發(fā)生的任意反應中分解和消散。本文可用的乳膠包括通過將天然 或合成聚合物材料分散到水性介質或另一個介質或有機材料(例如聚(乙烯醇))中而獲 得的膠態(tài)分散體，該聚合材料優(yōu)選地是樹脂材料，例如丙烯酸酯共聚物、乙烯基乙酸酯共聚 物、聚苯乙烯樹脂、丙烯酸酯_苯乙烯共聚物、苯乙烯_ 丁二烯樹脂、及其組合?？扇芜x地 是，乳膠還包括混合于其中的硅石、礬土或粘土顆粒中的一者或多者。采用使用丙烯酸樹脂 的丙烯酸乳膠會是特別有利的。優(yōu)選的晶格的實例是乙烯基乙酸酯_乙烯聚合物分散體， 其可以得自 Air Products Polymers (Al Ientown, PA, USA)的商品名為 “AIRFLEX EAF67” 和“ACR0NAL A 420S”，其為丙烯酸酯的可熱交聯(lián)共聚物的水性、無增塑劑分散體(可得自 BASF (Ludwigshafen, Germany)，商品名為 “ACR0NAL A 420S，，和 “ACR0NAL LA 471S” )。在另一個實施例中，纖維墊上涂布的高摩擦力涂層也可包括上述有機聚合物材料 和一種或多種類型的磨粒。更多詳情(尤其是相對于可用的有機聚合物材料和可用的磨 粒)可見于2006年2月23日公布的W0-A-2006/020058。例如，將通過將磨料的細小顆粒在有機聚合物材料中分散制成的漿料涂布到纖維墊的表面。因此獲得具有涂層的纖維墊， 在該涂層中，磨料的細小顆粒選擇性地固定在至少纖維墊的內表面并可選地固定在纖維墊 的外表面上。因為磨料的細小顆粒至少布置在纖維墊與催化劑成分的接觸表面上，所以可 增加與催化劑成分的摩擦系數(shù)并且可進一步改善催化劑成分的保持可靠性。此外，當催化 劑成分和在催化劑成分的周圍纏繞的纖維墊被罐裝時，可以抑制或至少明顯減小催化劑成 分和纏繞纖維墊之間的移動，而不會對將被組裝的催化轉化器的能力產(chǎn)生不利影響。如上說明的具有高摩擦力涂層的安裝墊的涂布可用已知的常規(guī)技術(例如噴涂、 涂刷、層合、印刷(例如，絲網(wǎng)印刷))有利地進行。優(yōu)選的方法是通過利用(例如)噴漆系 統(tǒng)(例如噴槍)來噴涂，這通過如下方法滿意地進行例如，僅制備噴霧溶液或分散體，并 且連續(xù)或同時將溶液或分散體(如上述丙烯酸乳膠等晶格)噴到纖維墊的一個或兩個主表 面上。因此該操作簡單并且經(jīng)濟。噴涂后的溶液或分散體可以自然干燥或通過加熱達到合 適的溫度(如110°C )來干燥。纖維墊內表面?zhèn)鹊母吣Σ亮ν繉拥墓腆w組分含量優(yōu)選地為 約5g/m2至100g/m2、更優(yōu)選地為約10g/m2至50g/m2，并且安裝墊的外表面上的高摩擦力涂 層的固體組分含量優(yōu)選地為約0. 5g/m2至10g/m2。優(yōu)選地，分別在安裝墊的內表面和可選 地外表面上形成連續(xù)或不連續(xù)的高摩擦力涂層材料的薄涂層。采用所用的涂布方法，使得 安裝墊的任何毛細管作用最小化，并且高摩擦力涂層材料基本上不侵入安裝墊。即，高摩擦 力涂層基本上只存在于安裝墊的表面上，并且基本上不會滲入該墊。這可通過如下方法獲 得使用(例如)固體濃度高的涂布溶液或分散體，向溶液或分散體中添加乳化劑或觸變劑 或具有類似效應的添加劑，涂布安裝墊(在該涂布條件下，用過的溶劑迅速蒸發(fā))等；或通 過層合基本上不含溶劑的高摩擦力涂層。優(yōu)選的是，高摩擦力涂層滲透小于安裝墊厚度的 10%，優(yōu)選地小于5%、更優(yōu)選地小于3%并且最優(yōu)選地小于1%。安裝墊可被制造為各種厚度以適應終端使用需求。這些需求包括(例如)單片的 類型(例如，薄壁、金屬、標準厚度壁)、室溫和工作溫度下的間隙厚度和用于使之在工作溫 度下收縮或伸展的由墊施加的壓力。通常，安裝墊的厚度范圍可以從約4mm至約30mm。安 裝墊的單位面積的重量值在約800g/m2至約3，000g/m2的范圍內。在5kPa的負載下，安裝 墊的堆密度在0. 3g/cm3至0. 7g/cm3的范圍內，或者就膨脹性材料墊的情況而言，通常在約 0. 6g/cm3 和 1.3g/cm3 之間。安裝墊可用于安裝所謂的薄壁或超薄壁污染控制單片。具體地說，安裝墊可用于 安裝具有400cpsi至1200cpsi (62孔/cm2至186孔/cm2)以及壁厚度不超過0. 005英寸 (0. 127mm)的污染控制單片?？膳c安裝墊安裝在一起的污染控制單片的實例包括薄壁單片 4密耳/400cpsi (100微米/62孔/cm2)和4密耳/600cpsi (100微米/93孔/cm2)和超薄 壁單片 3 密耳 /600cpsi (76 微米 /93 孔 /cm2)、2 密耳 /900cpsi (51 微米/140 孔 /cm2)和 2 密耳 /1200cpsi (51 微米/186 孔 /cm2)。制備安裝墊的方法安裝墊可通過濕法成網(wǎng)法或干法成網(wǎng)法來制備。例如，利用市售的成網(wǎng)機(例如， 以商品名“RAND0 TOBBER”WRando Machine 公司(Macedon，NY)獲得或以商品名“DAN WEB" 從ScanWeb公司(Denmark)獲得)制備安裝墊，其中纖維被拉成絲網(wǎng)篩或網(wǎng)帶。優(yōu)選地，墊利用以下方法制備，所述方法包括以下步驟(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設置的具有開放底部的成型箱的入口供應無機纖維，以在成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機，多個纖維分離輥在 入口和殼體底部之間的殼體中設置成至少一排，用于打散纖維團；(ii)在纖維分離輥下方和成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機的下行帶上捕獲纖維團；(iii)將捕獲的纖維團在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團能 夠從環(huán)形帶釋放，并接觸纖維分離輥并被纖維分離輥分開；(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運出所述成型箱；以及(ν)壓縮所述纖維墊并且將纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的 安裝墊，其適用于將污染控制元件安裝在催化轉化器的殼體中。上述制備安裝墊的方法通常提供以下優(yōu)點中的一個或多個。通常，該方法允許以 高性價比和便利的方式制備多種組成的安裝墊。另外，可以容易、便利、高性價比和可靠的 方式來制備沒有有機粘結劑或有機粘結劑含量低的安裝墊，從而得到一致的品質和性能。 例如，可以容易地制備沒有有機粘結劑或具有不大于5重量％的有機粘結劑(例如不大于3 重量％或不大于2重量％)的安裝墊。在具體實施例中，可制備有機粘結劑含量低(例如， 沒有粘結劑，不大于5重量％的有機粘結劑，例如不大于3重量％或不大于2重量％的有機 粘結劑)的具有極佳的性能和一致品質的膨脹型安裝墊。該方法還可以提供的優(yōu)點是能夠 制備采用已知方法難以制備或不可能制備的安裝墊。具體地講，與濕法成網(wǎng)或干法成網(wǎng)方 法相比，當使用上述經(jīng)熱處理的玻璃纖維時，所述方法避免或減少了纖維的斷裂。根據(jù)該方法，通過成型箱的纖維入口向成型箱供應纖維。已經(jīng)于2005年5月19 日公布的WO 2005/044529中公開了結合本發(fā)明使用的適合的成型箱。該成型箱包括布置 成一排且打散纖維團的多個纖維分離輥。通常，纖維分離輥是齒輥。布置在成型箱中的環(huán) 形帶篩機具有上行帶和位于成型箱的下部中的下行帶，上行帶在齒輥排的正下方和/或正 上方(即，例如在兩排齒輥之間)行進。因此，抑制纖維團或過大的纖維鋪設在成型絲網(wǎng)上 并被保留在成型箱中的帶篩機上，然后從成型箱的下部運離并返回到齒輥上，以用于進一 步地分解。在實施例中，環(huán)形帶篩機提供自清潔的濾篩或纖維篩網(wǎng)構件，這是由于過大的纖 維保留在環(huán)形帶篩機的下行帶的一個上側上，并因為在成型箱和成型絲網(wǎng)下方的真空而在 環(huán)形帶篩機的上行帶的下側上被釋放。在實施例中，兩排齒輥設置在帶篩機的上行帶的每一側上。籍此，在帶篩機篩選之 前可以對供應的纖維進行初始分解，并且在該首次篩選之后進行進一步的分解。在另外的 實施例中，在帶篩機的上行帶正下方那排中的齒輥被這樣設置，即，在帶篩機的上行帶的行 進方向上，齒輥的旋轉軸線和帶篩機之間的距離減小。由此，隨著保留在帶篩機的下行帶上 的纖維團或纖維簇返回到帶篩機的上部進行再處理，這些保留的纖維被逐漸地再分解。通 過開始對返回的纖維進行“路線”處理，然后逐漸減小帶篩機和各個齒輥之間的間隙的尺 寸，可確保返回的纖維團被分解，并且沒有被壓縮并拖曳經(jīng)過兩個相鄰的齒輥之間的間隙。 由此，可以實現(xiàn)較好的分解。為了實現(xiàn)對纖維的進一步分解，從而更加均勻地分布，可以在 帶篩機的下行帶的每一側上設置另外的兩排齒輥。在實施例中，齒輥沿著帶篩機的至少一個豎行帶設置。由此，沿著帶篩機拖曳的纖 維在返回路徑上也可以被再處理和/或可通過沿著帶篩機的豎直路徑設置的齒輥來清潔 帶篩機。在本發(fā)明的實施例中，在相對于成型絲網(wǎng)的行進方向的下游方向，帶篩機延伸超出 殼體。或者，帶篩機被設置在殼體的內部。
可以驅動帶篩機，使下行帶的移動方向與基礎成型絲網(wǎng)相同或相反。此外，帶篩機 可以要么被連續(xù)地驅動(如，以恒定的速度)、要么被間歇性地驅動。在一個實施例中，可 以在帶篩機的下行帶的每一側上設置另外的兩排齒輥。帶篩機優(yōu)選具有預定圖案的網(wǎng)格開在一個實施例中，帶篩機可以是具有預定網(wǎng)孔的絲網(wǎng)。在另一個實施例中，帶篩機 具有橫向取向的網(wǎng)格構件，在網(wǎng)格構件之間具有開口。在本發(fā)明的實施例中，帶篩機的下行 帶在成型絲網(wǎng)的正上方，從而帶篩機與成型絲網(wǎng)上氣紡的纖維形成物的上側接觸。由此，真 空在成型箱的底部開口中的一些區(qū)域中被篩選，并可實現(xiàn)紡成的產(chǎn)品的預定表面結構。這 些真空篩選的區(qū)域由帶篩機的篩網(wǎng)圖案確定。以下，參照圖1-3更加詳細地描述在本發(fā)明 的方法中采用的成型箱的實施例。在圖1和圖2中，示出本方法采用的成型箱。成型箱包括殼體1，纖維3從入口 2 被供應到該殼體中。成型箱被布置在成型絲網(wǎng)4上方，由于成型絲網(wǎng)4下方的真空箱5，導 致纖維3被氣紡到該成型絲網(wǎng)上，以在干法成型工藝中形成纖維板6。在圖1中，示出成型 箱，殼體中的內部元件是可見的。然而應該認識到，殼體壁可以由或者透明或者不透明的材 料制成。通過入口 2將纖維3被吹入成型箱的殼體1中。在成型箱的內部，多個齒輥7被 設置成一排或多排(如，四排15個)齒輥71、72、73、74，如圖1和圖2所示。在殼體中，還 設置環(huán)形帶篩機8。該環(huán)形帶篩機8具有傳輸路徑，包括上行帶85、豎直部分88 (在此處， 帶篩機8沿著向下的方向運動)、下行帶86 (在此處，帶篩機8與下方的成型絲網(wǎng)5基本平 行地行進)和向上取向的20行程87，如圖3所示。與帶篩機8的上行帶85相鄰地設置有至少一排齒輥71。在示出的實施例中，上兩 排齒輥71、72與下兩排齒輥73、74設置在殼體1中的不同高度處。帶篩機被如下布置，即， 上行帶85位于上兩排齒輥71、72之間，下行帶86位于下兩排齒輥73、74之間。纖維3可 以成團地供應到殼體1中。然后，齒輥7分解或撕碎纖維3的團，以便確保纖維3均勻地分 布在成型絲網(wǎng)5上形成的產(chǎn)品6中。隨著纖維在成型箱中被朝下吸，纖維經(jīng)過第一排齒輥 71，然后經(jīng)過帶篩機8和第二排齒輥72。在帶篩機8的下行帶86中，過大的纖維被保留在 帶篩機8上并返回到成型箱的上段，以用于進一步分解。保留的纖維在帶篩機8的下行帶 86的頂部上被捕獲，該頂部然后變成上行帶85的下表面，并且纖維被吸離帶篩機8，并且纖 維團被齒輥再一次撕碎。如圖3所示，在帶篩機8的上行帶85的正下方的齒輥排72傾斜。該排72接收 從以下的保留過程返回的被保留的“過大的”纖維。為了確保纖維3在該排72中被有效地 撕碎，該排72中的第一齒輥72'、72"、72"‘和72〃 “在各個齒輥72'、72"、72"‘和 72"“的旋轉軸線與帶篩機8的上行帶85之間具有不同的距離。該排中的第一齒輥72' 被定位為具有最大距離，并且逐漸地，后續(xù)的齒輥72"、72"‘和72"“被定位為具有更 靠近的距離，從而返回的過大的纖維團中的纖維被輕輕地“剝離”，由此確保纖維團被撕碎 和分解，而不是被吸離以及拖離帶篩機并進入到兩個相鄰的齒輥之間。環(huán)形帶篩機8包括按照預定圖案設置的閉合部分81和開口 82?；蛘撸瑤ШY機8可 以是絲網(wǎng)。通過帶篩機8的開口 82和閉合部分81的特定圖案，通過編排帶篩機8的下行 帶86使得其與紡在成型絲網(wǎng)4上的纖維的頂部表面接觸，可以實現(xiàn)通過干法成型工藝形成的纖維板6上的預定表面圖案。在豎直取向的行程通道87、88中，可以設置與帶篩機8相鄰的一個或多個齒輥 (未示出)，以用于疏松帶篩機上的纖維?？梢愿鶕?jù)有待成型箱氣紡的纖維的種類來選擇齒 輥的模式。成型箱的底部可以具有濾篩11 (未示出)，因此帶篩機8可以具有用于移除保留的 纖維的刷子裝置(未示出)。籍此，帶篩機另外可以用于清潔底部濾篩。刷子裝置可以是被 設置用于將纖維從帶篩機的下行帶路徑的上側掃除的構件。替代性地或結合性地，帶篩機 可以具有用于產(chǎn)生湍動氣流的裝置，該湍動氣流攪動濾篩上保留的纖維。這樣，具有底部濾 篩的成型箱可以具有用于底部濾篩的清潔設施，并且該帶可以另外用于抑制篩子堵塞。在上述圖示的實施例中，入口被示出為設置在帶篩機和齒輥的上方。然而應該認 識到，入口可以設置在帶篩機的上行帶的下方，和/或可以設置多個入口(如，用于將不同 種類的纖維供應到成型箱)。齒輥(實際上，帶篩機)然后將協(xié)助混合成型箱的內部的纖 維。根據(jù)用于制備安裝墊的本方法，在成型絲網(wǎng)上形成的纖維墊被運出成型箱，然后 被壓縮成所需的厚度，該厚度適用于在催化轉化器的殼體中安裝該安裝墊。應當限制該墊， 使得安裝墊在被進一步操作、處理(如，切成所需的形狀和大小)和在催化轉化器中安裝該 安裝墊期間保持壓縮狀態(tài)。在制備催化轉化器或污染控制裝置的過程中，安裝墊設置在污 染控制裝置的殼體或外殼與污染控制元件(也稱作單片)之間的間隙中。通常，殼體和污 染控制元件之間的間隙將在2mm和IOmm之間變化，例如，在3mm和8mm之間變化。間隙大 小可以為常數(shù)、或可以根據(jù)污染控制裝置的具體設計而沿著污染控制元件的周圍有差別。纖維墊可以多種不同的途徑被壓縮和限制，包括針刺、縫編、樹脂粘合、加壓和/ 或其組合。優(yōu)選地，被壓縮和限制的纖維墊的每單位面積的重量值的范圍從約800g/m2至約 3000g/m2,并且在另一個方面，其厚度的范圍從約0. 5cm至約3cm。通常，在5kPA負載下的 堆密度的范圍為0. lg/m3至0. 2g/m3。含有膨脹型材料的墊的每單位面積的重量的范圍可以
從約2000g/m2至8000g/m2和/或在5kPA負載下的堆密度的范圍可以從0. 3g/m2至0. 7g/
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m ο在一個實施例中，纖維墊通過針刺法被壓縮和限制。針刺墊是指其中存在纖維物 理纏繞的墊，該纏繞是通過多次全部或部分(優(yōu)選的是全部)穿透墊形成，例如通過倒刺 針?？墒褂镁哂械勾提?可(例如)從Foster Needle Company有限公司(Manitowoc，WI) 商購獲得)的常規(guī)的針刺裝置(如，可以商品名“DIL0”從Dilo(Germany)商購的針刺機) 來對纖維墊進行針刺，從而得到被針刺的纖維墊。提供纖維纏繞的針刺通常涉及壓縮墊，然 后沖孔，以及拖拉倒刺針穿過墊。單位面積的墊上針刺的最佳次數(shù)會依據(jù)具體應用而有差 別。通常，纖維墊被針刺從而得到約1個到約60個針孔/cm2。優(yōu)選地，墊被針刺從而得到 約5個至約20個針孔/cm2。可以使用常規(guī)的技術(參見如美國專利No. 4，181，514 (Lefkowitz等人)，該專利 的公開內容以引用方式并入本文，以用于其縫編非織造墊的教導)縫合非織造墊。通常，使 用有機線來縫合墊。薄層的無機或有機片狀材料在縫編期間可被放置在墊的任意一面或兩 面，以抑制線割穿墊或使墊的割穿最小化。凡是期望縫合線在使用中不分解的，可使用無機 線，例如玻璃、陶瓷或金屬(如不銹鋼)。針腳的間距通常為3mm至30mm，從而纖維在墊的整個面積上被均勻地壓縮。在另一個實施例中，墊可以被壓縮并通過樹脂粘合被限制。通常，在樹脂粘合中， 墊被有機粘結劑溶液絕緣浸漬或飽和，通過施壓被壓縮，并且然后移除粘結劑溶液中的溶 劑，使得該墊保持在大約其壓縮厚度。只要粘結劑在一般溫度下可保持壓縮墊的壓縮厚度， 并且其熱分解允許墊恢復到初始厚度，就可在本方法中可用的由有機化合物構成的任何粘 結劑作為有機粘結劑，而沒有特殊限制。優(yōu)選地，在催化轉化器旨在使用的溫度下，有機粘 結劑從墊中容易熱分解和消散(破壞)。此外，由于安裝墊一般暴露于不小于300°C的溫度 或暴露于900°C至1，000°C的溫度進行高溫使用，因此在大約500°C或更低的溫度下，有機 粘結劑優(yōu)選在短時間內被熱分解，從而失去其作為粘結劑的功能。更優(yōu)選地，熱分解時，有 機粘結劑在該溫度范圍內從墊中消散。前述有機粘結劑可以水溶液、水分散型乳液、使用有機溶劑的乳膠或溶液的形式 使用。這些有機粘結劑在下文中一般稱為“粘結劑液體”。樹脂粘合也可以通過如下步驟來實現(xiàn)將(例如)以粉末或纖維形式的聚合物材 料添加到墊中；通過在其上施加壓力來壓縮墊；對壓縮后的墊進行熱處理，從而導致聚合 物材料熔融或軟化，從而將纖維在墊中粘合，并因此在冷卻時限制該墊?？梢员话趬|中的合適的聚合物材料包括熱塑性聚合物，該熱塑性聚合物包括 聚烯烴，聚酰胺，聚酯，醋酸乙烯酯-乙烯共聚物和乙烯基乙烯共聚物?；蛘撸瑹崴苄跃酆衔?型纖維可被包括在墊中。合適的熱塑性聚合物型纖維的實例包括聚烯烴纖維(例如聚乙 烯或聚丙烯、聚苯乙烯纖維、聚醚纖維)、聚酯纖維(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或 聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT))、乙烯基聚合物纖維(例如聚氯乙烯和聚偏二氟乙烯)、聚 酰胺(例如聚己內酰胺)、聚氨酯、尼龍纖維和聚芳酰胺纖維。對于纖維墊的熱粘結來說特 別有用的纖維也包括所謂的雙組分纖維，其通常包括不同組成或具有不同物理性質的聚合 物。通常，這些纖維是皮芯纖維，其中(例如)芯的聚合物型組分提供結構，而外皮是可熔 融或熱塑性的，使得纖維能夠粘結。例如，在一個實施例中，雙組分纖維可以是皮芯聚酯/ 聚烯烴纖維。可使用的雙組分纖維包括可以商品名“TREVIRA”從Trevira GmbH (Bob ingen, Germany)商購、和以商品名“FIBERVISIONCREATE WL，，從 FiberVisions (Varde，Denmark)商 購的那些。在具體實施例中，兩個或更多個纖維墊層可以在彼此頂部上形成。例如，在這種共 成型的一個實施例中，該方法包括通過進行上述方法的步驟(i)至(iv)形成第一纖維墊； 通過重復步驟(i)至(iv)在第一墊上形成至少一個第二墊，第一墊設置在成型絲網(wǎng)上；以 及進行該方法的步驟(V)(即，壓縮和限制)，以便獲得具有第一纖維墊和第二纖維墊的安 裝。根據(jù)可供選擇的實施例，在第一纖維墊上形成第二纖維墊之前，首先壓縮并限制第一纖 維墊。污染控制裝置在圖4中示出了污染控制裝置的實施例。污染控制裝置10包括外殼11 (通常由 金屬材料制成)，該外殼通常分別具有截頭圓錐體的入口 12和出口 13。在外殼11內設置 的為污染控制元件或單片20。圍繞污染控制單片20的為根據(jù)本方法制成的安裝墊30并 且其起到緊緊地但彈性地支承外殼11內的單片元件20的作用。安裝墊30將污染控制單 片20保持在殼體中的合適位置，并密封污染控制單片20和外殼11之間的間隙，以借此抑制或最小化廢氣繞過污染控制單片20。如從圖4可看到，外殼11的外部暴露于大氣環(huán)境。 換句話講，裝置10不包括將外殼11容納于其中的另一個殼體。然而，在另一個實施例中， 污染控制單片可以保持在外殼中，并且這些中的一個或多個可以然后被容納在另外的外殼 中，如在用于卡車的(例如)催化轉化器中的情況。污染控制裝置的外殼可由針對這種用 途的本領域已知的材料制成，包括不銹鋼等?？膳c安裝墊安裝在一起的污染控制元件包括汽油污染控制單片以及柴油污染控 制單片。污染控制單片可以是催化轉化器、顆粒過濾器或捕集器等。催化轉化器包含催化 劑，該催化劑通常被涂布在單片結構上，該單片結構安裝在金屬殼體內。催化劑通常適于在 必要溫度下為可操作的和有效的。例如，對于與汽油發(fā)動機一起使用的情況，催化轉化器 在400°C至950°C的溫度下應當是有效的，然而對于柴油發(fā)動機，較低的溫度(通常不大于 350°C)是通用的。該單片結構通常為陶瓷的，但也使用金屬單片。催化劑氧化一氧化碳和 碳氫化合物并且還原廢氣中的氮氧化物，以控制大氣污染。雖然在汽油發(fā)動機中所有這三 種污染物都可在所謂的“三通轉化器”中同時進行反應，但大多數(shù)柴油機僅配備柴油機氧化 催化轉化器。用于減少氮氧化物的催化轉化器(其經(jīng)常在現(xiàn)代柴油貨車中使用)一般由單 獨的催化轉化器組成。用于汽油發(fā)動機的污染控制單片的實例包括由從Coming公司(Coming，NY) 或NGK Insulators有限公司(Nagoya，Japan)商購獲得的堇青石制造的那些或者 從Emitec (Lohmar，Germany)商購獲得的金屬單片。關于催化劑單片的額外的細節(jié)參 見(例 如)"AdvancedCeramic Substrate Catalytic Performance Improvement by HighGeometric Surface Area and Low Heat Capacity,，，Umehara et al., PaperNo. 971029, SAE Technical Paper Series，1997 (《先進陶瓷基片通過高幾何 表面積和低熱容量進行的催化劑性能改進》，Umehara等人，論文No. 971029，美國汽車 工程師學會技術論文叢干Ij，1997 年)；"SystemsApproach to Packaging Design for Automotive Catalytic Converters,"IOStroom et al. ,Paper No. 900500,SAE Technical Paper Series, 1990 (《用于汽車催化轉化器的包裝設計的系統(tǒng)方法》，Stroom等10人， 論文No. 900500，美國汽車工程師學會技術論文叢刊，1990年；“Thin WallCeramics as Monolithic Catalyst Supports, "Howitt, Paper 800082, SAETechnical Paper Series, 1980 (《用作單片催化劑支承件的薄壁陶瓷》Howitt，論文No. 800082，美國汽車工程師學 會技術論文叢刊，1980 年)；以及“Flow Effects in Monolithic Honeycomb Automotive CatalyticConverters, 'Tiowitt et al. ,Paper No. 740244,SAE Technical Paper Series, 1974 (《單片蜂窩式汽車催化轉化器中的流動效應》，Howitt等人，論文No. 740244，美國汽 車工程師學會技術論文叢刊，1974年)。柴油機顆粒過濾器或捕集器通常為壁流式過濾器，其具有通常由多孔晶體陶瓷材 料制成的蜂窩狀單片結構。蜂窩結構的替換單元通常被塞緊，使得廢氣進入一個單元并被 迫通過多孔壁到達它可排出此結構的相鄰的單元。這樣，柴油機廢氣中存在的小油煙顆粒 被收集。由堇青石制成的合適的柴油機顆粒過濾器可從Corning有限公司(ComingNY)和 NGK Insulators有限公司(Nagoya，Japan)商購獲得。由碳化硅制成的柴油機顆粒過濾器 可(例如)從Ibiden有限公司(Japan)商購獲得，并且在(例如)2002年2月12日公布 的JP2002047070A中有所描述。
鍾以下的實例進一步示出了本發(fā)明，而不意圖限制本發(fā)明。材料列表 測試方法循環(huán)的壓縮試騎進行循環(huán)壓縮試驗的測試設備包括下列元件a.)拉力試驗機，型號為 Zwick/Roell Model Z010,可購自 ZwickGmbH & CoKG(Ulm, Germany)，其包括具有能夠測量高達IOkN的力的測力傳感器的固定下部和以定 義為“夾頭速度”的速率在垂直方向上與下部可移動地分開的上部；b.)測試固定裝置，其由基部區(qū)域為6cmX8cm的2個不銹鋼塊組成，每一個不銹鋼 塊都包含能夠將塊彼此獨立地加熱到至少900°C的加熱元件。不銹鋼下塊牢牢附接到測力 傳感器上，而不銹鋼上塊牢牢附接到拉力試驗機的可移動上部(夾頭)上，從而該塊的基部 區(qū)域垂直地設置在彼此的上方。每一個不銹鋼塊都配有位于該塊中心的熱偶；C.)激光伸長儀,可購自 Fiedler Optoelektronik (Lutzen, Germany)，其測量不銹 鋼塊之間的開口距離。待測的安裝墊樣品具有大約2英寸(51mm)的直徑并且直接設置在不銹鋼下塊上。 然后閉合間隙，從而將安裝墊壓縮到限定的壓縮密度(也稱為開放間隙)。在開放間隙位置 中松弛一分鐘之后記錄由安裝墊施加的壓力。之后，以30°C /分鐘的速率加熱這兩個不銹 鋼塊，直到達到限定的測試溫度為止。在這段時期，不銹鋼塊之間的間隙保持恒定(即，用 激光伸長儀來持續(xù)補償金屬膨脹)。記錄在加熱期間的最低壓力。在加熱之后，通過將間隙閉合至第二限定墊密度(也稱為閉合間隙)來開始循環(huán)。 然后間隙再打開成開放間隙位置。該循環(huán)重復500次。循環(huán)期間的夾頭速度為2.5米/分 鐘。記錄最后一次循環(huán)的開放間隙和閉合間隙的壓力。2.熱機械分析(“TMA”)本測試使用的設備是來自Bahr Thermoanalyse GmbH (HulIhorstGermany)的型號 為801L的熱機械分析機，其配備有石英樣本夾持器和能夠加熱到800°C的爐子。直徑為Ilmm的圓形安裝墊樣本被切割并放置到石英夾具上。直徑為7mm的石英 桿布置在樣本中心上并負重1350g。然后，烘箱在石英夾具的上方移動，并且溫度從室溫 (230C +/"20C )以每分鐘15°C的速率升高至800°C。在所述溫度內，記錄安裝墊樣本的厚度。確定樣本表現(xiàn)出3%收縮時的溫度。一般來講，希望熱收縮等于或小于3%，以確保安裝墊的良好耐久性。在廢氣處理 裝置的使用壽命期間，較高的收縮率將會導致夾持力的顯著損耗。3.真實條件固定裝置試驗(RCFT)RCFT的測試設備包括如下設備a)拉力試驗機(以商品名"MTSMODEL ALLIANCE RT/5” 從 Material Test Systems (Eden Prairie, MN, USA)獲得)，包括固定的下部和上部，該上部以定義為“夾頭速 度”的速率在垂直方向上與下部可移動地分開并且載有能夠測量高達5kN的力的測力傳感
οb)測試固定裝置，其由基部區(qū)域為6cmX8cm的2個不銹鋼塊組成，每一個不銹鋼 塊都包含能夠將塊彼此獨立地加熱到至少900°C的加熱元件。不銹鋼下塊牢牢附接到固定 下部，不銹鋼上塊在拉力試驗機的可移動上部(夾頭)處牢牢附接到測力傳感器，從而該塊 的基部區(qū)域被垂直地設置在彼此的上方。每一個不銹鋼塊都配有位于該塊中心的熱偶。
c)可購自 Fiedler Optoelektronik(Lutzen, Germany)的激光伸長儀,其用于測 量不銹鋼塊之間的開口距離(間隙)。尺寸為44. 5mmX44. 5mm的安裝墊樣品被布置在不銹鋼塊之間。間隙以1. Om/min 的夾頭速度閉合成限定的安裝墊密度(也稱為安裝座密度)。之后每一個不銹鋼塊被逐步 加熱到不同溫度分布，以模擬廢氣處理裝置中的金屬殼體和陶瓷基底的溫度。在加熱期間， 不銹鋼塊之間的間隙增加了一定值，該值由通常的廢氣處理裝置殼體和陶瓷基底的溫度和 熱膨脹系數(shù)計算得出。此處用兩種不同的溫度分布來進行RCFT。第一分布模擬陶瓷基底的最高溫度為 500°C和金屬罐的最高溫度為200°C。第二分布模擬陶瓷基底的最高溫度為700°C和金屬罐 的最高溫度為400°C。在加熱到最高溫度之后，不銹鋼塊逐步冷卻，間隙減小了一定的值，該值由溫度和 熱膨脹系數(shù)計算得出。記錄在加熱和冷卻循環(huán)期間由安裝墊施加的壓力。安裝墊樣品和不 銹鋼塊冷卻到35°C，循環(huán)再重復兩次同時記錄由安裝墊施加的壓力。用于3次循環(huán)中的每 一次的最小壓力為至少50kPa對于安裝墊來說通常被認為是可取的。4.熱振動試驗熱振動試驗涉及使熱空氣穿過在金屬外殼中與安裝墊安裝在一起的廢氣處理元 件(以下稱為測試組件)，同時使測試組件經(jīng)受足以起到加速的耐久性試驗的作用的機械 振動。測試組件的組成如下1)圓柱形陶瓷單片，其直徑為118. 4mm，長度為101. 6mm，具有400孔/英寸2 (62 孔/厘米2)并且壁厚為6. O密耳(152微米)。2)在陶瓷單片和金屬外殼之間以圓柱形方式布置的安裝墊。3)圓柱形罐狀外殼，其包括內徑為約126. 5mm的不銹鋼型1，4512 (EN標準)。常規(guī)搖床,可購自 LDS Test and Measurement有限公司(Royston,Herfordshire, United Kingdom)，用于向測試組件提供振動。熱源，包括天然氣燃燒器，其以450米7小 時的氣體流量向轉化器提供高達900°C的氣體入口溫度。轉化器配備了熱偶以測量氣體入口溫度和金屬外殼上的溫度。氣體溫度循環(huán) (即，反復地升高和降低)以便在安裝墊材料上施加額外的壓力。在測試的振動階段開始之 前進行16小時的熱調節(jié)階段。熱調節(jié)階段由4個在選定高溫下保持3小時然后1小時冷 卻到室溫的循環(huán)組成。在測試的振動階段，采用“隨機正弦”型振動以產(chǎn)生另外的應力并模擬在使用條件 下測試組件的加速老化。振動階段包括在選定溫度下振動3小時而在允許轉化器冷卻到室 溫的1小期間不振動的循環(huán)。如下表中所示，振動級在每一個循環(huán)期間都有所增加。一直 進行測試，直到顯示測試組件失效為止。希望達到循環(huán)6或7振動級。認為循環(huán)5級失效是合格的界線，而在較低循環(huán)數(shù) 情況下的失效表示存在重大風險。 制備安裝墊在310mm寬的非織造機上制造安裝墊(實例)，所述非織造機是根據(jù)2005年5月 19日公布的WO 2005/044529的原理制造，并購自Formfiber (Denmark)。該非織造機具有 抵靠著彼此運轉的3個頂部和3個底部的2組齒輥的成型部分。將金屬棒安裝在所述齒輥 對之間的運動帶確保沒有材料塊會落到成型帶上。將用于各種安裝墊(實例)的纖維通過傳送帶被送進非織造機中。首先，纖維穿 過具有2個旋轉齒輥的預開口部分。之后，纖維被吹入成型箱的頂部中。然后，纖維被收集 到以約lm/min的速度移動的成型帶上。單位面積的重量為約18g/m2的薄紙式非織造稀松 布被送進成型室的下部中，以便在傳送期間支承安裝墊。在經(jīng)過成型部分之后，安裝墊(實 例)經(jīng)過在140°C的烘箱溫度下工作的熱空氣烘箱以活化雙組分纖維或者利用針刺機(可 購自DILO(Eberbach，Germany))被刺針粘合。經(jīng)過烘箱的墊在離開烘箱之后被輥子按照減 小其初始形成的厚度的方式立即壓縮。然后，安裝墊經(jīng)受循環(huán)壓縮測試或熱機械分析(TMA)。實例1的組合物(所有的組合物桉照重量份計)97%的短切R-玻璃纖維，其為6mm長，所述纖維在700°C下的窖爐中被熱處理1小 時3%的雙組分纖維(“TREVIRA 255，，)利用以上工序形成墊，安裝墊(實例1)經(jīng)過140°C的烘箱。安裝墊(實例1)被輥 子壓縮，墊的初始厚度從約45mm減至約13mm。實例2的組合物80%的短切R-玻璃纖維，其為6mm長，所述纖維在700°C下的窖爐中被熱處理1小 時20%的短切R-玻璃纖維，其為36mm長，沒有經(jīng)預先的熱處理。使用前述相同的工序形成墊。墊不經(jīng)過熱空氣烘箱，而是在成型之后利用針刺機 (可購自DIL0(Eberbach，Germany))被刺針粘合。墊的厚度從初始形成的約50mm的厚度減小至約12mm。實例3-9的組合物利用不同類型的玻璃纖維以及不同的熱處理將所有其它的墊樣品按照實例2所 述地制備。這些實例中的每個100%地由一種纖維類型和長度制造，不進行混合。在成型和 針刺之后，根據(jù)“TMA”工序測試墊樣品。因此，確定纖維墊的厚度收縮3%時的溫度。比較例Cl 97%的短切R-玻璃纖維，其為6mm長3% 的雙組分纖維(“TREVIRA 255，，)比較例Cl的安裝墊按照實例1所述地制備，不同之處在于，短切R-玻璃纖維不經(jīng) 受熱處理工藝。比較例C2至C8 比較例C2至C8的安裝墊通過以下組合物按照實例2所述地制備。C2 100%短切二氧化硅belCoTex 225 ；其為54mm長，在700°C下的窖爐中被熱處理1 小時C3 100%的短切E-玻璃纖維，其為36mm長，沒有經(jīng)熱處理C4 100%的短切R-玻璃纖維，其為36mm長，沒有經(jīng)熱處理C5 100%的短切S-玻璃纖維，其為65mm長，沒有經(jīng)熱處理C6 100%的短切硅belCoTex 225 ；其為54mm長，沒有經(jīng)熱處理C7 100%的短切硅belCoTex 225 ；其為54mm長，在800°C下的窖爐中被熱處理1小時C8 100%的短切硅belCoTex 225 ；其為54mm長，在900°C下的窖爐中被熱處理1小時測試結果循環(huán)壓縮試驗循環(huán)壓縮試驗的結果在表1中列出。表1 :600°C下的500次循環(huán)壓縮安裝密度為0. 40R/ciii3(開放間隙)和0. 44R/ cm3(閉合間隙)
28 由具有3%的雙組分纖維的經(jīng)熱處理的R-玻璃制成的實例1具有最好的壓力保持 性。由80%的經(jīng)熱處理的R-玻璃纖維和20%的未經(jīng)熱處理的R-玻璃纖維的共混物制成 的實例2也在整個測試工序中表現(xiàn)出良好的壓力結果。比較例Cl表現(xiàn)出顯著較低的壓縮 結果，并且在開放間隙狀態(tài)下甚至降為0壓力。比較例C2的墊開始于與實例1和2相似的 壓力水平下，但是在循環(huán)過程中，在閉合間隙位置和開放間隙位置壓力均降至顯著較低的 水平。這表現(xiàn)出二氧化硅纖維盡管經(jīng)過熱處理也還缺乏機械回彈力。熱機械分析(“TMA”)熱機械分析(“TMA” )的結果在表2中列出。
TMA結果顯示出對于玻璃纖維和二氧化硅纖維二者而言，對玻璃纖維的熱處理導 致耐溫性顯著提高。然而，如表1所示，在循環(huán)壓力測試過程中顯示出，與經(jīng)熱處理的玻璃 纖維相反，經(jīng)熱處理的二氧化硅纖維缺乏在污染控制裝置的壽命期間提供良好耐久性需要 的回彈力。實例10按照以下組成制備膨脹型安裝墊54. 3 % 的纖維(“ IS0FRAX” )13. 6%的短切R-玻璃纖維，其為6mm長，在700°C下被熱處理1小時29. 2%的未膨脹蛭石2. 9%的雙組分纖維(“TREVIRA 255，，)實例10的膨脹型安裝墊在可購自Formfiber (Denmark)的3IOnm寬的非織造機上 制備并且根據(jù)上述公開的方法來操作。非織造機的成型室在成型室的上部構建有2X3個 齒輥而在成型室的下部構建有2X3個齒輥。無機纖維和粘結劑纖維經(jīng)由傳送帶被送進非織造機的成型室中。首先，纖維穿過 具有2個旋轉齒輥的預開口部分。之后，纖維被吹入成型箱的頂部中。蛭石經(jīng)由第二傳送 帶被直接送入成型室的頂部中。纖維和顆粒被收集到以約lm/min的速度移動的成型帶上。 單位面積的重量為約18g/m2的薄紙式非織造稀松布通過布置在成型絲網(wǎng)上而送入成型箱 的下部中，以便在傳送期間支承該墊。在成型部分之后，墊穿過熱空氣烘箱。烘箱溫度為 140°C，該溫度熱激活實例10中的膨脹型安裝墊的組成中使用的粘結劑纖維。在烘箱之后 通過輥以這樣的方式立即壓縮墊，使得冷卻后最初形成的約25mm的厚度減小至約8mm。移 除支承的非織造紙。然后，用真實條件固定裝置試驗(“RCFT”)和熱振動試驗來測試所得的安裝墊(實 例 10)。實例10的熱振動試驗的結果實例10的膨脹型墊以0. 75g/cm3的安裝密度來安裝并且在300°C下對其進行測
試。轉化器組件達到循環(huán)7 (其為約1216m/s2的振動峰值的最高振動水平)，并且40分鐘 后在該水平處失效。然后，以0. 75g/cm3的安裝密度在第二轉化器組件中安裝實例10的墊，并在800°C 下對其進行測試。該轉化器組件也達到具有約1216m/s2的振動峰值的循環(huán)7，并且83分鐘 后在該水平處失效。這些結果顯示出含有經(jīng)熱處理的玻璃纖維的實例10中的膨脹型安裝 墊適于包括高溫條件的廣溫度范圍的應用。對于本領域的技術人員來說將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的前 提下，可以對本發(fā)明作出可預見的修改和更改。本發(fā)明不應當限于為了進行示意性的說明 而在本申請中闡述的實施例。
權利要求
一種用于將一個或多個污染控制元件安裝到用于廢氣處理的污染控制裝置中的墊，所述墊包含經(jīng)熱處理的玻璃纖維，該經(jīng)熱處理的玻璃纖維含有基于所述玻璃纖維的總重量的10至30重量％的Al2O3和52至65重量％的SiO2。
2.根據(jù)權利要求1所述的墊，其中所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維還包含基于所述玻璃纖維 的總重量的1至12重量％的氧化鎂。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的墊，其中所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維還包含選自氧化鈉、氧 化鉀、氧化硼、氧化鈣以及它們的組合的金屬氧化物。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維是無定形的。
5.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述玻璃纖維選自E-玻璃、S-玻璃、S2-玻 璃、R-玻璃以及它們的組合。
6.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維的直徑大于 4. 0 μ m。
7.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維的長度為約0.1 至約15cm。
8.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其包括基于所述墊的總重量的至少5%，優(yōu)選 至少10%的所述經(jīng)熱處理的玻璃纖維。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述墊是膨脹型墊。
10.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述墊是被浸漬的。
11.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述墊在其主要面的一面上或兩面上被 涂覆。
12.根據(jù)前述任一項權利要求所述的墊，其中所述墊還包括稀松布或結網(wǎng)。
13.一種污染控制裝置，其包括用于催化劑的支撐結構和用于容納所述支撐結構的外 殼，以及在所述支撐結構和所述外殼之間布置的根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的包 括經(jīng)熱處理的玻璃纖維的墊，其中在將所述墊被布置在所述支撐結構和所述外殼間之前已 經(jīng)將所述纖維熱處理。
14.根據(jù)權利要求13所述的污染控制裝置，所述污染控制裝置是汽油發(fā)動機的催化轉ο
15.一種制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，所述方法包括以下步驟(i)穿過在成型絲網(wǎng)上方設置的具有開放底部的成型箱的入口供應根據(jù)權利要求1至 7中的任一項所述的玻璃纖維，以在所述成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，所述成型箱具有多個纖維 分離輥和環(huán)形帶篩機，所述多個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的殼體中設置成至 少一排，以用于打散纖維團；( )在纖維分離輥下方和所述成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機的下行帶上捕獲纖維團；(iii)將捕獲的纖維團在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團能夠從 所述環(huán)形帶釋放，并接觸所述纖維分離輥并被所述纖維分離輥打散；(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運出所述成型箱；以及(ν)壓縮所述纖維墊并且將所述纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的 安裝墊，其適用于將污染控制元件安裝在所述催化轉化器的殼體中。
16.一種制備在污染控制裝置中使用的安裝墊的方法，所述方法包括以下步驟(i)通過位于成型絲網(wǎng)上方的具有開放底部的成型箱的入口供應玻璃纖維，以在所述 成型絲網(wǎng)上形成纖維墊，所述玻璃纖維含有基于所述玻璃纖維的總重量的10至30重量％ 的Al2O3和52至65重量％的SiO2,所述成型箱具有多個纖維分離輥和環(huán)形帶篩機，所述多 個纖維分離輥在所述入口和殼體底部之間的所述殼體中設置成至少一排，以用于打散纖維 團；( )在纖維分離輥下方和所述成型絲網(wǎng)上方的環(huán)形帶篩機的下行帶上捕獲纖維團；(iii)將捕獲的纖維團在纖維分離輥上方的環(huán)形帶上傳送，以使捕獲的纖維團能夠從 所述環(huán)形帶釋放，并接觸所述纖維分離輥并被所述纖維分離輥打散；(iv)通過所述成型絲網(wǎng)將所述纖維墊運出所述成型箱；以及(ν)壓縮所述纖維墊并且將所述纖維墊限制在其壓縮狀態(tài)，從而獲得具有所需厚度的 安裝墊，其適用于將污染控制元件安裝在所述催化轉化器的殼體中；(vi)使所述纖維墊經(jīng)受熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將一個或多個污染控制元件安裝到用于廢氣處理的污染控制裝置中的墊，所述墊包含經(jīng)熱處理的玻璃纖維，該經(jīng)熱處理的玻璃纖維含有基于所述玻璃纖維的總重量的10至30重量％的Al2O3和52至65重量％的SiO2。
文檔編號B27N3/14GK101883666SQ200880118864
公開日2010年11月10日 申請日期2008年10月7日 優(yōu)先權日2007年10月9日
發(fā)明者烏爾里?！だテ? 克勞斯·米登多夫, 哈拉爾德·H·克里格 申請人:3M創(chuàng)新有限公司