專利名稱：用于消音器中預型件的粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及纖維預型件，特別涉及用于消音器例如消聲器或 其它汽車排氣部件中的預型件。
背景技術(shù)：
通常，在汽車排氣部件中包括吸音材料以在發(fā)動機廢氣從發(fā)動機 經(jīng)過排氣系統(tǒng)到達大氣時將它們中所包含的聲能阻尼或衰減。經(jīng)常使 用玻璃纖維預型件作為吸音材料。
用于汽車排氣部件的預型件經(jīng)常通過將連續(xù)玻璃纖維束巻曲變形
(膨體化，texturizing)(將該束分離成單絲)，將該纖維供給到模具 內(nèi)，和當將其巻曲變形時或者其在模具內(nèi)之后對纖維施涂粘合劑而制造。 粘合劑在升高的溫度下固化以將纖維粘合在一起，由此形成具有模具形 狀的多少有些剛性的預型件。通過將熱空氣吹入纖維內(nèi)或?qū)в形垂袒?的粘合劑的預型件放入烘箱內(nèi)， 一般將粘合劑和預型件的溫度升至固化 溫度。加熱過程需要相當大的投資和相當大量的能量，這會增加制造預
型件所需的循環(huán)時間。
德國專利申請No. 06. 1092.4.wz公開了用于汽車排氣部件的纖維
預型件，其包括用酚醛樹脂粘合劑粘合在一起的玻璃纖維。在固化過 程期間對粘合劑施加二氧化碳以使用最小加熱進行固化。
日本專利公開No. 06-143272公開了纖維預型件生產(chǎn)方法。將短 切玻璃纖維、聚酯樹脂和固化劑一起噴涂到模具上。然后在室溫下將 樹脂固化。
美國專利No. 3， 927， 139公開了通過噴涂(spray-up)技術(shù)制造 樹脂粘合纖維增強制品的方法。該制品通過將催化劑-液體樹脂混合物 噴涂到短切玻璃纖維上而形成。在室溫下將該樹脂快速固化。
4美國專利No.6， 426，121公開了適合用于由非織造網(wǎng)狀材料制備 產(chǎn)品的二元可交聯(lián)聚合物粘合劑。該粘合劑可在室溫下固化。
美國專利No. 5,766,541公開了通過將玻璃纖維束和粘合劑供給 到穿孔的模具內(nèi)，并且經(jīng)過模具吹送加熱的空氣以使粘合劑固化來制 造用于汽車消聲器的纖維預型件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及由可纖維化材料的纖維形成消音器預型件的方法。將 該纖維供給到模具內(nèi)。對該纖維施涂低溫固化粘合劑。在低溫下使該 粘合劑固化以將纖維粘合到一起，由此形成大致具有模具形狀的預型 件。將預型件從模具中脫除。將該預型件形成插入消音器內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還涉及消音器預型件。該預型件包括可纖維化材料的纖維， 和將該纖維粘合到一起的低溫固化粘合劑。將該預型件形成插入消音
器內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
由本發(fā)明的附圖和詳細說明以及優(yōu)選實施方案，本發(fā)明其它的各 種方面將變得清楚。


圖1是能夠根據(jù)本發(fā)明制造的預型件的透視圖。 圖2是能用于制造該預型件的穿孔模具的透視圖。 圖3是插入汽車消聲器的殼體內(nèi)的預型件的透視圖。
具體實施例方式
與已知用于消音器的預型件相比，本發(fā)明的預型件用能在較短時 間內(nèi)在低溫下固化的粘合劑制造。這能顯著地降低制造預型件所需要 的資金和能量成本以及循環(huán)時間。
該預型件能用于制造任何類型的消音器。眾所周知，消音器是起
到將聲能(聲音)阻尼或衰減的作用的部件或器件。它們常包括外殼 或外罩和安裝在該殼體/罩體內(nèi)的預型件。消音器常用作較大系統(tǒng)或裝置的一部分?？砂ㄏ羝鞯囊恍┫到y(tǒng)或裝置是汽車排氣系統(tǒng)、柴油 和燃氣發(fā)動機、壓縮機、高壓氣體釋放系統(tǒng)、鼓風機、真空泵、通風/ 排氣裝置和燃氣輪機。
本文中所用的"低溫固化粘合劑，，，意指在室溫或接近室溫下能 基本上完全固化(硬化形成穩(wěn)定的材料)的粘合劑。例如，固化溫度
可以小于等于約50°C,典型地在約17°C ~約35。C的范圍內(nèi)。
該粘合劑能在相對短期的時間內(nèi)固化，例如小于等于約30分鐘的 時間。例如，固化時間可以小于等于約20分鐘，小于等于約15分鐘， 或者在約1~約IO分鐘的范圍內(nèi)。
化，該非粘合劑材料沒有變成最終粘合劑的一部分。例如，如下文所 討論，包括樹脂和固化促進劑的混合物的粘合劑是本發(fā)明的 一個實施 方案。但是，在沒有對粘合劑施用氣體固化促進劑例如二氧化碳下該 粘合劑可以在低溫下固化。
在沒有對該粘合劑施加熱例如加熱的空氣或電磁輻射下可以進行 該固化。但是，在一些情形下，可以施加熱或某種類型的電磁輻射以 進一步加速固化過程。
在本發(fā)明中能使用任何適合的低溫固化粘合劑或不同粘合劑的混 合物。粘合劑可以包括一種材料或多種材料。例如，粘合劑可以包括 低溫固化樹脂。在一個實施方案中，粘合劑包括與促進樹脂固化的材 料例如活化劑、催化劑或固化/硬化劑組合的樹脂。當與樹脂混合時， 固化促進劑可以是液體、乳液或粒狀固體，其在預型件的纖維上變成 最終固化的粘合劑的一部分。在一個實施方案中使用液體固化促進劑。 可以對纖維分別施涂樹脂和固化促進劑以避免在將纖維粘合到一起形
成預型件之前使樹脂固化，但它們也可以一起施涂。
在粘合劑中能使用任何合適的樹脂、或者不同樹脂的混合物。一 些合適樹脂的非限制性的實例包括可以與酯固化劑組合的堿性改性的 酚醛樹脂、可以與氨固化劑組合的環(huán)氧化物、可以與酸固化劑組合的 蜜胺、聚氨酯、呋喃和脲醛。堿性改性的酚醛樹脂的一些具體例子是由Hexion Specialty Chemicals, Columbus, Ohio (以前為 Borden Chemical)制造的 ALPHASET衝樹脂系列。例如，ALPHASET 9010、 9020、 9030和9040樹 脂可適合用于該粘合劑。該系列的不同樹脂在它們的粘度、固體含量 和其它性質(zhì)上稍有差別^1^^387@樹脂主要從添加的氫氧化鈉或氫氧 化鉀得到它們的堿性。在美國專利No. 4,424,467和再版號32， 812中 公開了人1^^3￡1@樹脂。Hexion也制造可適合用于該粘合劑的 BETASET (堿性改性的酚醛樹脂)和SIGMASET (酚醛聚氨酯)樹脂 系列。
入1^1^3￡1@樹脂能與粘合劑中的酯固化/硬化劑組合以促進樹脂的 固化。例如，Hexion制造液體酯固化/硬化劑ALPHACURB 系列例如 ALPHAC隱103、 104和105。
粘合劑中樹脂和固化促進劑的比例取決于具體組合物和工藝條 件。例如，樹脂和固化促進劑的不同組合能產(chǎn)生適合于不同施涂方法 和成型技術(shù)的不同固化速率。在一些實施方案中，當樹脂是堿性酚醛 樹脂和活化劑是酯時，該樹脂和該酯可以以約2: 1~約10: l或者約 3: 1~約5: l的范圍內(nèi)的比例使用。
對纖維施涂的粘合劑的量也取決于具體組合物和工藝條件。以足 夠用于將最終預型件中的纖維粘合到一起并對預型件提供足夠的機械 完整性的量來施涂粘合劑。預型件在其隨后使用的期間保持其形狀， 例如在消聲器組裝操作中將其插入消聲器殼體內(nèi)的期間。在所有的纖 維上可相對均勻地施涂該粘合劑或者主要對預型件的表面施涂。在一 些實施方案中，以在最終預型件重量的約1%~約30%、約1%~約20%、 約2% ~約10%或約2% ~約5%的范圍內(nèi)的量施涂粘合劑。
在將它們暴露在相對高溫的應用中經(jīng)常制造和/或使用消音器預 型件。為了工人和用戶的安全，粘合劑可以基本上無毒以致當將預型 件加熱到250。C的溫度時，例如在安裝到車輛上的消聲器中，粘合劑 放出小于等于OSHA允許暴露極限的有毒氣體。
任何合適的可纖維化材料或不同的可纖維化材料的混合物能用于制造預型件的纖維。例如，用于制造礦物纖維例如玻璃纖維或玄武巖 纖維、聚合物纖維、碳纖維、瀝青纖維和這些纖維的混合物的組合物 和方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。纖維能承受將預型件插入其中的聲音 衰減設備中存在的熱、機械和化學條件。
該纖維可具有任何合適的形式，例如連續(xù)纖維、切成幾厘米或更
長長度的纖維、或者通常具有小于4厘米長度的短切纖維和/或具有幾 厘米長度的纖維例如在礦棉或AF玻璃棉工藝中制備的那些。可以在纖 維形成裝置例如紡絲機、口模(bushing)或孔板中由衰減纖維形成材 料制備該纖維，盡管也可以通過任何其它合適的方法制造它們。在纖 維制備過程期間，可以用包括功能性試劑例如潤滑劑、偶聯(lián)劑和成膜 聚合物的上漿組合物涂覆纖維絲。通過利用切碎機或現(xiàn)有技術(shù)中已知 的類似設備將纖維束切成不連續(xù)長度的纖維來制造短切或切斷的纖 維。通過粗梳工藝制造的纖維也能用某種類型上漿材料進行涂覆，并 且隨后利用在預型件中使用的低溫固化粘合劑進行涂覆。預型件中使 用的纖維可以通過任何合適的方法進行巻曲變形，以增加它們的聲音 衰減/阻尼性能，盡管也可以使用非巻曲變形的纖維。
能用任何合適的方法對纖維施涂粘合劑。能在已將纖維供給到模 具內(nèi)之前或之后施涂粘合劑。例如，能在纖維巻曲變形或切斷工藝期 間進行施涂。能以任何合適的方式，例如噴涂、刷涂、浸涂或簾式涂 布施涂粘合劑。例如， 一種方式是在將纖維巻曲變形時或者之后不久， 以小滴形式分別但同時在纖維上噴涂液體樹脂和液體固化劑。
具有相對較高粘度的粘合劑或該粘合劑的一部分在對纖維施涂粘 合劑期間可能出現(xiàn)困難。例如，具有相對較高粘度的樹脂可能難以噴 涂，這將導致噴涂器代替能在所有纖維上相對均勻地施涂的分散霧而 產(chǎn)生粘合劑細流。因此，在本發(fā)明的一些實施方案中，使用加壓施涂 設備例如加壓噴涂系統(tǒng)對于纖維施涂至少部分粘合劑。
或者，除了使用加壓設備以外，能對至少部分粘合劑添加粘度調(diào) 節(jié)劑以有利于將其施涂于纖維。例如，能將粘度降低劑例如氫氧化鉀 或其它已知材料添至相對粘的樹脂以降低其粘度。粘合劑在其固化時往往傾向于與材料粘附。如果該粘合劑與模具 表面粘附，將會使得預型件難以從模具中脫除和/或促進模具上的堆 積。因此，在本發(fā)明的一些實施方案中，對模具施涂脫模劑以防止或
減少這些問題。能使用任何合適的脫模劑，例如有機硅或含有Teflon 的材料。
在本發(fā)明中能使用任何合適的模具和相關(guān)的裝置。在一些實施方 案中，將模具穿孔，尤其當在將纖維供給模具內(nèi)和/或?qū)w維施涂粘合 劑之前使用壓縮空氣對纖維進行巻曲變形時。美國專利No. 5, 766,541 記載了用于制造纖維預型件的穿孔模具和相關(guān)裝置，在本文中將其引 為參考。下文中說明另一穿孔模具并示于圖2中。但是，在本發(fā)明的 —些實施方案中未穿孔模具也適合。
當將預型件從模具中脫除時，將該預型件形成作為消音器的一部 分而包括的結(jié)構(gòu)。在一些實施方案中，對該預型件進行尺寸、形狀設 計使得基本上填充消音器殼體或罩體的內(nèi)腔，例如消聲器的殼體，同 時為與消聲器相連的任何相連部件設備例如排氣管、擋板或穿孔管留 出空間?；蛘?，能使用多個預型件以填充消音器的內(nèi)腔。對這些預型 件能進行尺寸和形狀設計以適合消音器的任何部分。
現(xiàn)在參照附圖，圖1表示能根據(jù)本發(fā)明制造的預型件10。該預型 件包括通過粘合劑10b粘合到一起的纖維10a。對該預型件的尺寸和 形狀進行設計以基本上填充消聲器殼體的內(nèi)腔。預型件具有三個孔 12、 14和16，這些孔延伸通過預型件以使與消聲器相連的管通過該 預型件。
圖2示出模具18,其能用來制造該預型件10。該模具包括長方形 的實心底端20。三個圓柱形管22、 24及26與模具的底端相連，并 且由該底端垂直延伸。在示出的實施方案中，管為中空并具有穿孔的 圓柱形表面和實心頂端。模具的管對應于預型件的孔。
模具還包括外殼28。在示出的實施方案中，外殼包括穿孔的第一 和第二半殼體28a和28b。半殼體可繞著在殼體一端的合葉30旋轉(zhuǎn)， 以開合外殼體。外殼體包括在殼體另一端的夾具33和"以緊固閉合的半殼體。閉合的外殼體的內(nèi)部限定了具有消聲器殼體內(nèi)腔大概 的尺寸和形狀的空腔。
該模具還包括長方形的實心頂部36。模具的頂部36具有三個孔 38、 40和42以使得當頂部安裝在模具上時管22、 24及26的頂端 穿過孔。該頂部在其端部包括鄰接外殼端部的折邊棒44和46，以有 利于頂部在模具上的定位。可以將該頂部36設計成安裝在模具殼體 28內(nèi)部以使得模具中的吸音材料在模具殼體內(nèi)部能壓縮到由薄片(未 示出)決定的給定高度。
該模具能由各種材料制成，因為其不必為了待固化的粘合劑而加 熱到室溫附近以上。由對與模具粘合的粘合劑具有耐受性的材料(例 如，Teflon )制成模具；能更高效地將預型件從模具脫除。另外，模 具的部分(例如管)或者整個模具能由彈性體材料制成，其使得模具 的尺寸和形狀能變成易于將預型件脫除。
Owens Corning出售Silentex⑧機器，其一般用來對消聲器或預 型件模具或嚢袋填充巻曲變形的玻璃纖維材料。這種類型的機器使用 含有幾千根單纖維的玻璃纖維束作為輸入材料。該纖維束經(jīng)過將壓縮 空氣引入其中的噴嘴。該壓縮空氣用作將單絲分開以致它們將更高效 地減弱聲能。另外，壓縮空氣有助于從噴嘴移出巻曲變形纖維束并進 入要填充的任意類型的容器中。在本發(fā)明中，能將粘合劑提供給噴嘴 以致在將材料巻曲變形后能將兩種液體流引入噴嘴內(nèi)，或者在巻曲變 形材料離開噴嘴后隨即對巻曲變形材料施涂粘合劑并在該纖維束進入 模具時或之前對巻曲變形纖維束進行施涂?？捎么_保均勻填充模具并
對于束的巻曲變形質(zhì)量沒有負面影響的方式將涂敷有粘合劑的該巻曲 變形纖維束導入模具內(nèi)。在將巻曲變形材料引入模具內(nèi)后可降低模具
的一個或多個尺寸，以使得預型件具有能易于安裝在消音器中的合適尺寸。
圖3示出插入汽車消聲器50的殼體48內(nèi)的預型件10?？梢钥闯?， 預型件基本上填充消聲器殼體的內(nèi)腔，但這樣并非是必要的。 領(lǐng)城技術(shù)人員將理解本發(fā)明并不限于文中所說組合物，并且在不脫離本發(fā)明范圍下能進行所附權(quán)利要求中限定的變 化。
權(quán)利要求
1.由可纖維化材料的纖維形成消音器預型件的方法，其包括以下步驟將該纖維供給到模具內(nèi)；在將該纖維供給到模具內(nèi)之前或之后對該纖維施涂低溫固化粘合劑；在低溫下使該粘合劑固化以將該纖維粘合到一起，由此形成大致具有模具形狀的預型件；和將該預型件從模具中脫除，該預型件具有插入消音器內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中在沒有對該粘合劑施加熱的情況下進 行該固化。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中該固化在小于等于約20分鐘的時間 內(nèi)完成。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中在小于等于約35。C的溫度下固化該 粘合劑。
5. 權(quán)利要求1的方法，以最終預型件重量的約1%~約20%范圍內(nèi) 的量施涂該粘合劑。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中該粘合劑是基本上充毒的，以致當加 熱該預型件至25(TC的溫度時，該粘合劑放出小于等于OSHA允許暴露 極限的有毒氣體。
7. 權(quán)利要求l的方法，其中該粘合劑包括樹脂和固化促進劑。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中該固化促進劑是液體。
9. 權(quán)利要求7的方法，其中該樹脂包括堿性改性的酚醛樹脂。
10. 權(quán)利要求7的方法，其中對該纖維分別施涂該樹脂和該固化 促進劑。
11. 權(quán)利要求l的方法，其中使用加壓施涂設備對該纖維施涂至 少部分該粘合劑。
12. 權(quán)利要求l的方法，包括在對該纖維施涂至少部分該粘合劑之前將粘度調(diào)節(jié)劑添加至該至少部分粘合劑的附加步驟。
13，權(quán)利要求l的方法，其中該模具是穿孔的。
14. 權(quán)利要求l的方法，其中該模具部分或全部由彈性體材料制成。
15. 權(quán)利要求l的方法，包括在向模具內(nèi)供給纖維之前對該模具 施涂脫模劑的附加步驟。
16. 權(quán)利要求l的方法，其中該可纖維化材料包括玻璃。
17. 權(quán)利要求l的方法，其中該纖維是巻曲變形的。
18. 權(quán)利要求l的方法，其中該消音器是汽車排氣系統(tǒng)的部件。
19. 由可纖維化材料的纖維形成汽車排氣預型件的方法，其包括 以下步驟將該纖維供給到模具內(nèi)；在將該纖維供給到模具內(nèi)之前或之后對該纖維施涂低溫固化粘合劑；在小于等于約5(TC的溫度下使該粘合劑固化小于等于約20分鐘 的時間，并且對該粘合劑沒有施加熱，以將該纖維粘合到一起，由此 形成大致具有模具形狀的預型件；和將該預型件從模具中脫除，該預型件具有插入汽車排氣部件內(nèi)的 結(jié)構(gòu)。
20. 消音器預型件，包括 可纖維化材料的纖維；和將該纖維粘合到 一起以形成該預型件的低溫固化粘合劑； 該預型件具有插入消音器內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
21. 權(quán)利要求20的預型件，其中該汽車排氣部件是消聲器。
全文摘要
在由可纖維化材料形成消音器預型件的方法中，將該纖維供給到模具內(nèi)，并對該纖維施涂低溫固化粘合劑。在低溫下使該粘合劑固化以將該纖維粘合到一起，由此形成大致具有模具形狀的預型件。將該預型件從模具中脫除。該預型件具有插入消音器內(nèi)的結(jié)構(gòu)。消音器預型件包括可纖維化材料的纖維和將該纖維粘合到一起的低溫固化粘合劑。
文檔編號D04H1/64GK101558193SQ200780046367
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者N·T·胡夫 申請人:Ocv智識資本有限責任公司