专利名称：片材、排气处理装置及其制造方法
技术领域：
本发明总体涉及一种包括无机纤维的片材，以及一种使用该片材作为保持密封件的车辆排气处理装置。
背景技术：
自本世纪开始汽车数量大大增加，由于汽车数量持续增加，因此来自汽车发动机的排气量也惊人地增加。尤其来自柴油机的排气中的各种物质导致了环境污染，因此当前这些物质正严重影响全球环境。在这种情况下，已经提出了各种排气处理装置并已付诸实践。典型的排气处理装置在与发动机的排气歧管连接的排气管上具有一壳体(金属壳)，在该壳体中布置有具有许多小孔的排气处理主体。排气处理主体的示例有催化剂载体和柴油微粒滤清器(DPF)。 例如，在DPF的情况下，在排气经过基于上述结构的排气处理主体期间，微粒被孔周围的壁捕获，从而可将微粒从排气中除去。排气处理主体的构成材料有金属、合金、陶瓷等。作为由陶瓷构成的排气处理主体的典型示例，公知的有由堇青石制成的蜂窝式滤清器。近来，从耐热性、机械强度、化学稳定性等的角度来看，使用多孔硅碳刚石烧结的主体作为排气处理主体。通常，保持密封件置于上述排气处理主体与金属壳之间。保持密封件用于防止在车辆运行期间由于排气处理主体与金属壳的接触而引起的破坏，并且用于防止排气从金属壳与排气处理主体之间的间隙泄漏。而且，保持密封件在防止排气处理主体由于排气的排气压力而脱落的方面起重要作用。此外，排气处理主体需要保持用于稳定反应的高温，从而保持密封件需要耐热。作为满足这些要求的构件，存在一种包括诸如氧化铝系统纤维等的无机纤维的片材。该片材卷绕排气处理主体的外表面的不含开口表面的至少一部分。因而在通过缠带(taping)与排气处理主体固定成一体之后，通过将这一个整体压入金属壳而将该整体组装在排气处理装置中。通常，上述片材通过针刺处理制造。针刺处理是将针刺入(插入)片材并从片材拔出从而使片材变薄的处理。通过该处理，在交织点(针刺入和拔出的点)，纤维沿着片材的厚度方向被织入片材，使得片材的厚度变薄。从而片材的蓬松度(bulkiness)被限制，并且可以获得容易处理的片材。然而，当保持密封件被压配入壳体时，因为保持密封件受到由于保持密封件与壳体内壁之间的摩擦而引起的较大剪力的影响，所以在压配入壳体中的保持密封件上可能具有位置间隙和空间间隙、或者裂缝和/或剥离。当存在这种位置间隙和空间间隙时，保持密封件将丧失密封能力从而保持密封件不能展示其功能。因此，为了解决上述问题，提出了一种方法，该方法通过控制片材的交织点的分布图案而有利于将保持密封件压配入壳体(见专利文献1)。专利文献1 JP-A 2001-65337通常，当片材中单位面积内含有的交织点增加时，片材的致密度增加。从而片材的强度提高，但是片材失去柔性从而片材的排斥能力降低。另一方面，当片材中单位面积内含有的交织点减少时，片材的柔性增加，从而片材的排斥能力提高，但片材的致密度减小从而强度降低。因此，当片材用作排气处理装置的保持密封件时，需要确定交织点的数量和交织点的图案以满足这两种特性，但是片材的强度和排斥能力是矛盾的。然而，在以上专利文献 1中，仅仅考虑了将片材容易地压入壳体的交织点的排布。从而，仅仅通过这样的考虑不能获得使上述两种特性都最优化的片材。而且，将排气处理主体和保持密封件的一体件放置在壳体中的方法不限于上述压入法；例如，还有象是精压法的其它方法。精压法是将所述一体件放置在壳体中的方法， 使得在没有摩擦或者摩擦较小的情况下，将所述一体件插入外径比该一体件的外径大的壳体。之后从壳体的外侧压缩该壳体，使壳体的内径减小，然后填充所述一体件与壳体内壁之间的间隙。对于精压法，因为在放置所述一体件时不会产生类似在压入法中产生的剪力，所以与作为片材的一个特性的强度相比，排斥能力的重要性相对增加。从而片材的两种特性 (强度和排斥性)的适当范围根据所述一体件的放置方法而有所不同。
发明内容
因此，本发明的总体目的在于提供一种片材和具有该片材的排气处理装置，所述片材具有根据放置方法的适当的强度和排斥性两种特性。为了实现上述目的，根据本发明一个方面提供了一种包括无机纤维的片材，其中该片材具有通过针刺处理而在该片材的正面和/或背面上形成多个交织点，其中所述交织点的密度P处于0. 5个/cm2彡P < 20个/cm2的范围内。另外，在根据本发明实施例的片材中，所述交织点可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。而且“全面分散”表示所述交织点随机布置，而不是在整个面上形成均勻或不均勻的某个循环图案(例如，可应用如下所述的“均勻分散图案”)。具有该交织点密度P的所述片材具有必需的强度和高排斥性的两种特性。例如， 当该片材用作所述排气处理装置的保持密封件时，可以限制在卷绕所述片材时产生裂缝和 /或剥离，并且可具有良好的保持所述排气处理主体的能力。这里，“所述片材的排斥性”是在所述片材上施加压力时沿着抵抗排斥的方向作用的力。如上所述，所述保持密封件设置在所述壳体的内壁与所述排气处理装置的所述排气处理主体之间。因为该保持密封件被从两侧压入，所以当所述片材用作该保持密封件时，如果排斥性增加，则相对于所述排气处理主体的保持能力增加。另外，在根据本发明实施例的片材中，该片材可包括粘结剂。通过含有粘结剂提高了纤维之间的粘合性能，从而可防止纤维在处理所述片材时散开。另外，在根据本发明实施例的片材中，所述无机纤维可以是氧化铝和硅石的混合物。
为了实现上述目的，根据本发明另一方面还提供了一种排气处理装置，该排气处理装置包括排气处理主体、卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上使用的保持密封件以及容纳卷绕有该保持密封件的所述排气处理主体的壳体，其中，所述保持密封件由包括无机纤维、其正面和/或背面上通过针刺处理而形成有多个交织点的片材构成，其中所述交织点的密度P处于0.5个/cm2< P <20个/cm2的范围内。在这种排气处理装置中，在卷绕所述保持密封件时确保必需的强度的同时可以提高保持所述排气处理主体的能力。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置中，所述交织点可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置中，所述排气处理主体可以是催化剂载体或排气滤清器。在这种情况下，可提供使所述催化剂载体和排气滤清器的气体密封能力和保持能力最佳的所述排气处理主体。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置中，卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体可以通过蛤壳法、卷绕固定法或精压法放置在所述壳体中。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置中，所述交织点密度P处于5个/ cm2 ^ P <20个/cm2的范围内，并且卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体可以通过压入法放置在所述壳体中。为了实现上述目的，根据本发明另一方面还提供了一种排气处理装置的制造方法，该排气处理装置包括排气处理主体、保持密封件以及在内部容纳所述排气处理主体和所述保持密封件的壳体，其中所述制造方法具有提供所述保持密封件的步骤，将所述保持密封件卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上的步骤，以及通过蛤壳法、卷绕固定法或精压法将卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体放置在所述壳体中的步骤， 其中所述保持密封件由包括无机纤维、其正面和/或背面上通过针刺处理而形成有多个交织点的片材构成，其中所述交织点的密度P处于0.5个/cm2< P <20个/cm2的范围内。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置的制造方法中，优选的是所述交织点密度P处于0. 5个/cm2彡P < 15个/cm2的范围内。为了实现上述目的，根据本发明另一方面还提供了一种排气处理装置的制造方法，该排气处理装置包括排气处理主体、保持密封件以及在内部容纳所述排气处理主体和所述保持密封件的壳体，其中所述制造方法具有提供所述保持密封件的步骤、将所述保持密封件卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上的步骤、以及通过压入法将卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体容纳在所述壳体中的步骤，其中所述保持密封件由包括无机纤维、其正面和/或背面上通过针刺处理而形成有多个交织点的片材构成，其中所述交织点的密度P处于5个/cm2 ^ P < 20个/cm2的范围内。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置的制造方法中，优选的是所述交织点密度P处于5个/cm2 ^ P < 15个/cm2的范围内。另外，在根据本发明实施例的排气处理装置的制造方法中，所述交织点可在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。根据本发明的实施例，可以提供一种片材，该片材根据各种放置方法具有适当的强度和排斥性两种特性。而且，通过利用适于各个片材的放置方法制造排气处理装置，可获
6得一种排气处理装置，该排气处理装置在使用时没有位置间隙或者不发生所述排气处理主体的脱落，但是具有良好的密封能力。
在结合附图阅读以下详细描述时，将更加清楚本发明的其它目的、特征和优点，附图中图1是本发明的片材的结构的示例；图2是排气处理装置的构成图，其中本发明的片材用作保持密封件，并且排气处理装置被构成；图3是表示通过压入法将被覆盖的排气处理主体放置在壳体中的方法的图；图4是表示通过蛤壳(clamshell)法将被覆盖的排气处理主体放置在壳体中的方法的图；图5是表示通过卷绕固定法将被覆盖的排气处理主体放置在壳体中的方法的图；图6是表示通过精压(sizing)法将被覆盖的排气处理主体放置在壳体中的方法的图；图7是表示本发明的片材的图，其中交织点以另一构图形成；图8是表示本发明的片材的图，其中交织点以又一构图形成；图9是表示本发明的片材的图，其中交织点以再一构图形成；图10是表示从片材采集用于交织点密度的样本的方法的图，该片材以垂直布置图案形成交织点；图11是表示通过压入法制造本发明实施例的排气处理装置的制造方法的流程图；图12是表示通过非压入法制造本发明实施例的排气处理装置的制造方法的流程图；图13是表示本发明的排气处理装置的结构的示例的图；图14是测量表面压力的测试装置的示意图；图15是表示片材的交织点致密度与表面压力之间的关系的曲线图；图16是表示在1个循环后交织点致密度与重构表面压力之间的关系的曲线图；图17是表示在1000个循环后交织点致密度与重构表面压力之间的关系的曲线图；并且图18是表示在各个交织点致密度情况下的片材所得到的压缩速度与压缩表面压力之间的关系的图。
具体实施例方式下面将参照附图描述本发明实施例。在图1中，示出了本发明的片材M的示例。然而，本发明的片材不限于图1所示的形状。而且，图2是制造排气处理装置10的构造图的示例，其中将具有图1的形状的本发明的片材M用作排气处理主体20的保持密封件15。如图1所示，本发明的片材M在垂直于卷绕方向(X方向)的两个边缘70、71处具有一对配合突出部50和配合凹入部60。该片材M用作保持密封件15。当片材M卷绕例如催化剂载体(催化转化器)的排气处理主体20时，配合突出部50和配合凹入部60如图2所示配合在一起，然后将保持密封件15固定至排气处理主体20。之后，将被保持密封件15卷绕的排气处理主体20 (下文称为被覆盖的排气处理主体210)例如使用压入法压入并置于由金属构成的筒形壳体12中，如图2所示(下面将更加详细地描述该方法)。将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体12中的方法不限于压入法。例如，可以通过利用蛤壳法、卷绕固定法和精压法(下文称为非压入法)将被覆盖的排气处理主体210 放置在壳体12中而制造排气处理装置10。以下利用附图详细说明各个放置方法。图3、图4、图5和图6是分别表示通过利用压入法、蛤壳法、卷绕固定法和精压法将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体中的方法的图。如上所述，压入法是这样的方法，即，将被覆盖的排气处理主体210沿着壳体221 的开口表面的一个方向压入，从而将被覆盖的排气处理主体210放置在预定位置从而构成排气处理装置10。为了容易地将被覆盖的排气处理主体210插入壳体221，如图3所示形成内孔径，使得该孔径从一端朝另一端缩小，而且存在使用压配部件230的情况，在该压配部件230中将最小的内孔径调节为尺寸与壳体221的内径几乎相同。在该情况下，将被覆盖的排气处理主体210从具有压配部件230的较宽内孔径的一侧向最小内孔径的一侧插入， 然后将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体221中。此外，在蛤壳法中，如图4所示，当壳体构件彼此互相面对时，使用被分开的壳体构件222A、222B (在图4的示例中，壳体分成两部分从而完成一对壳体)。在被覆盖的排气处理主体210放置在其中一个壳体构件上之后，将剩下的壳体构件组合在一起，然后例如通过利用凸缘部分220(220A，220B)焊接这些构件而构成壳体222。从而可获得排气处理装置10，其中将被覆盖的排气处理主体210放置在预定位置。此外，在卷绕固定法中，如图5所示，在将作为壳体构件的金属板223卷绕在被覆盖的排气处理主体210周围之后，通过丝绳张紧该金属板223，使得金属板223放置成以预定的表面压力围绕被覆盖的排气处理主体210而直接接触。最后，将金属板223的一端与金属板223的另一端或下表面焊接；从而可获得排气处理装置10，其中将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体223内。此外，在精压法中，如图6所示，在将被覆盖的排气处理主体210不受阻力或阻力较小地插入金属壳体224(金属壳体224的内径大于被覆盖的排气处理主体210的外径) 之后，通过压入装置等(JIS-z2500-40(^)从金属壳体2 的外表面将金属壳体2 均勻压缩。通过精压处理，将金属壳体2M的内径精确调节为期望尺寸，从而可将被覆盖的排气处理主体210放置在期望位置。在精压法中，在处理过程中，瞬间将较大压应力施加在被覆盖的排气处理主体210上。用于这些放置方法的壳体材料的一个示例例如为诸如不锈钢的耐热合金。接着，再次参照图1，说明本发明的特征。如下所述，通过针刺处理制造本发明的片材对。在片材M的表面上有许多通过针刺处理形成的交织点30。而且，交织点30的密度 P 为 0. 5 个 /cm2 ≤P < 20 个 /cm2。通常，片材M的强度和排斥能力是相互矛盾的。例如，通过增加片材M的压缩程度(例如，通过针刺处理增加交织点30的密度)而提高片材M的强度。然而，对于压缩程度显著增加的片材24，细度也增加并且柔性大大降低，从而降低了排斥能力。相反地，如果同样减小片材M的压缩程度(例如，减小由针刺处理产生的交织点30的密度)，则其柔性增加并且片材M的排斥能力增加。然而，其强度降低并且容易在仅受到微小应力时就产生裂缝和剥离。例如，当片材M放置在排气处理主体20中时，片材M卷绕排气处理主体20， 从而在片材M的两端70和71中产生张力。因此，如果片材M的强度较低，则当片材M 放置在排气处理主体20中时，可能在片材M上产生裂缝和剥离。因此，当片材M被用作排气处理装置的保持密封件15时，需要对片材M的强度和排斥能力的两个特性都最优化。然而，如上所述，存在几种将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体224中的方法。在这些方法中，预计片材M所需的两个特性(强度和排斥能力)的最优化范围在压入法和非压入法之间有所不同，尤其预计非压入法所需的强度与压入法所需的强度相比较低。对于压入法，当将被覆盖的排气处理主体210被压入壳体中时，由于壳体的内表面与被覆盖的排气处理主体210之间的摩擦而向片材M施加较大剪力。另一方面，对于非压入法， 施加有一定剪力。因此，本发明的发明人研究了片材的交织点密度P、强度和排斥能力之间的关系。 结果，本发明的发明人发现对于用在压入法和非压入法中的片材，分别存在交织点的特有密度P的最优化范围。结果，用于通过非压入法放置的被覆盖的排气处理主体210中的片材的交织点密度P的范围优选为0. 5个/cm2 < P < 20个/cm2，更优选为0. 5个/cm2 < P < 15个/ cm2，进一步优选为0.5个/cm2彡P < 10个/cm2。即，当片材的交织点密度P处于以上范围内时，可获得保持最小强度并具有高排斥能力的片材。此外，用于通过压入法放置的被覆盖的排气处理主体210中的片材的交织点密度P的范围优选为5个/cm2 < P < 20个/ cm2，更优选为5个/cm2彡P <15个/cm2。即，当片材的交织点密度P处于以上范围内时， 可获得保持最小强度并具有高排斥能力的片材，从而不会在压入时由于剪力而产生裂缝和 /或剥离。此外，当用于通过非压入法和压入法放置的被覆盖的排气处理主体210中的片材的交织点密度P为P < 15个/cm2时，如下所述，可获得排斥能力与传统片材相比高出许多的片材。对于本发明的片材对，对应于片材的放置方法，按照以上说明设定交织点30的密度P，从而可向片材提供足够的强度。因此，即使片材M通过任意放置方法放置，在将片材卷绕排气处理主体并将片材放置在壳体中时也都不会出现上述的裂缝问题。此外，一旦片材M放置在装置中，片材M就具有足够的排斥能力。从而可获得这样的效果，其中片材对排气处理主体20具有良好的保持能力，从而装置内的排气处理主体20不会出现位置偏移， 并且排气不会泄漏。这里，如下所述测量交织点30的密度P。首先，利用完成生产的片材，通过用刀具等切割50mmX50mm的尺寸来制备用于测量的样本。接着，用刀具沿着与用于测量的样本的厚度方向垂直的方向切割用于测量的样本，从而获得用于测量的样本的1/2厚度。这样，将所提供的用于测量的样本的新表面称为表面A。接着，除去留在表面A的交织点中的纤维， 因而交织点出现在表面A上。这样，对出现在表面A上的交织点进行计数并计算每单位面积的数量。在片材上的不同位置总共进行5次这样的测量，然后将所得值的平均值作为交织点30的密度P (个/cm2)。在图1所示的示例中，交织点30几乎均勻形成在片材的表面上。以下将交织点的这种排布称为“均勻分散图案”。然而，本发明的实施例不限于其中交织点形成为该均勻分散图案的片材。例如，交织点图案可以是如图7所示的“垂直排布图案”、如图8所示的“水平排布图案”、以及如图9所示的“倾斜排布图案”。而且，图案可以是其它图案。对于垂直排布图案，交织点构成为沿着与片材M的长度方向垂直的方向形成的多个交织点的列，并且各列交织点可以以等间距排布。对于水平排布图案，交织点构成为沿着与片材M的长度方向平行的方向形成的多个交织点的列，并且各列交织点可以以等间距排布。对于倾斜排布图案，交织点构成为与片材M的长度方向成等角α形成的多个交织点的列，并且各列交织点可以以等间距排布。这里，对于以等间距排布的垂直排布图案，交织点的相邻列的间距P通常在Imm与 15mm之间，特别优选在3mm与6mm之间。而且，对于以等间距排布的水平排布图案，交织点的相邻列的间距P通常在Imm与15mm之间，特别优选在3mm与6mm之间。另外，对于等间距排布的倾斜排布图案，交织点的相邻列的间距P通常在Imm与15mm之间，特别优选在3mm 与6mm之间。此外，交织点的列相对于片材的长度方向的倾角α通常在1°与179°之间， 特别优选在30°与45°之间。此外，当片材的交织点30构成为“均勻分散图案”之外的图案时，交织点的测量密度P根据从片材收集用于测量的样本(50mmX50mm)的方式而有很大不同。因此，对于不是垂直排布图案、水平排布图案、倾斜排布图案等、也不是均勻分散图案的片材，通过以下方法收集用于测量交织点密度的样本。图10是表示在垂直排布图案中形成交织点的片材 24的表面的局部放大图。在该情况下，切割用于测量的样本，从而对应于交织点的任一列 (在图10的示例中，对应于Cl列)切下一个切割边100。同样，在水平排布图案的情况下切割用于测量的样本，从而对应于交织点的任一行切下一个切割边100。此外，在倾斜排布图案的情况下切割用于测量的样本，从而对应于交织点的任一倾斜行切下用于测量的样本的一个切割边100。此外，在均勻分散图案的情况下，沿适当方向在片材上从适当位置收集用于测量的样本。该片材M用作保持密封件15，并且可如下所述制造排气处理装置10。本发明的排气处理装置10的制造流程在图11和图12中示意性示出。图11表示用于制造排气处理装置10的压入法。图12表示用于制造排气处理装置10的非压入法。如图11所示，当通过压入法制造排气处理装置10时，首先，在步骤SlOO中，提供用作保持密封件15的片材M，其中交织点密度P被调整到5个/cm2 < P < 20个/cm2的范围内。接着，在步骤SllO中，将该片材M(即，保持密封件1 卷绕排气处理主体20的外表面；然后，将片材M的两端配合并固定在一起，从而将片材M和排气处理主体20 —体结合。接着，在步骤S 120中，通过上述压入法将被保持密封件15卷绕的排气处理主体20 放置在壳体12中，从而构成排气处理装置10。另一方面，当通过非压入法制造排气处理装置10时，如图12所示，在步骤S200 中，提供片材对，其中交织点密度P被调整到5个/cm2 < P <20个/cm2的范围内。接着，在步骤S210中，将该片材即，保持密封件1 卷绕排气处理主体20的外表面；然后，将片材M的两端配合并固定在一起，从而将片材M和排气处理主体20 —体结合。接着，在步骤S220中，通过类似上述精压法的非压入法将被保持密封件15卷绕的排气处理主体20放置在壳体12中，从而构成排气处理装置10。图13示出了将片材M用作保持密封件15的排气处理装置10的一个示例。在图 13中，排气处理装置10包括排气处理主体20、保持密封件15和壳体12。在该图的示例中， 示出的排气处理主体20是形成为柱体的催化剂载体，该催化剂载体沿着平行于排气流动的方向具有多个通孔。而且，在排气处理主体20的外表面上，按照以上方法卷绕和固定保持密封件15。而且，通过压入法或非压入法将排气处理主体20和保持密封件15放置在壳体12中。这里，在通过压入法放置保持密封件15的情况下，用于保持密封件15的片材的交织点密度P处于5个/cm2 < P <20个/cm2的范围内。而且，在通过非压入法放置保持密封件15的情况下，用于保持密封件15的片材的交织点密度P处于0. 5个/cm2 ( P < 20个/cm2的范围内。而且，在该图中，示出的排气处理主体20是催化剂载体，其沿着平行于排气流动的方向具有多个通孔。然而，本发明的排气处理装置10不限于该结构。例如，排气处理主体20可以是一部分通孔被密封的DPF。对于排气处理装置10的这种结构，由于本发明实施例的片材的良好排斥能力，壳体内的保持密封件的位置稳定，并且改进了保持密封件保持排气处理主体的能力。下面说明根据本发明的片材的制造方法的一个示例。首先，制造包括无机纤维的层压片材。在以下描述中，可使用氧化铝和硅石的混合物作为无机纤维，但无机纤维不限于以上混合物。例如，可仅使用氧化铝或硅石用于无机纤维的结构。在一个示例中，向碱式氯化铝溶液(70g/l的铝，Al Cl = 1.8(原子比))添加硅溶胶使得氧化铝硅石之比为60-80 40-20，从而制备无机纤维的前体(precursor)。 尤其优选的是氧化铝硅石之比为70-74 30-26。如果氧化铝比率小于60%，则由氧化铝和硅石生产的莫来石的组成比率变低，从而完成之后的片材的导热性增加从而不能实现充分的隔热。接着，向氧化铝纤维的前体添加诸如聚乙烯醇的有机聚合物。然后，将该液体浓缩并制备纺丝溶液。而且，通过利用该纺丝溶液用吹制法加工纺丝。吹制法是通过利用从空气喷嘴吹送的气流和从纺丝溶液的供应喷嘴推出的纺丝溶液流进行纺丝的方法。来自空气喷嘴的每个喷口(slit)的气体速度通常为40-200m/ s。此外，纺丝喷嘴的直径通常为0.1-0. 5mm。纺丝溶液的每一个供应喷嘴的溶液量通常为 l-120ml/h,但3-50ml/h是优选的。在这种条件下，从纺丝溶液的供应喷嘴推出的纺丝溶液不会变成喷雾形式(雾状)而是充分散布，并且难以在纤维之间产生溶接。因此，可通过使纺丝条件最优化而获得氧化铝纤维的纤维直径分布较窄的均勻前体。这里，制造的氧化铝纤维的平均长度优选大于等于250 μ m。更优选的是，该平均长度大于等于500 μ m。如果纤维的平均长度小于250 μ m,则纤维不会充分相互缠绕从而不能提供足够的强度。而且，特别的是，无机纤维的平均直径不受限制，但无机纤维的平均直径优选在大约3 μ m与8 μ m之间的范围内，更优选在大约5 μ m与7 μ m之间的范围内。在完成纺丝时，通过对前体进行层压而制造层压片材。而且，对层压片材进行针刺处理。针刺处理是将针刺入(插入)层压片材并从层压片材拔出、从而使片材变薄的处理。通常，使用针刺机用于针刺处理。通常，针刺机包括可沿着针的刺入方向(通常为上下方向)来回移动的针板，以及设置在层压片材的正面和背面的两个面上的一对支撑板。在针板上，在板上设置许多用于刺入层压片材的针，例如25-5000针/IOOcm2。因此，在通过一对支撑板从两侧压入层压片材的状态下，通过针板刺入层压片材并从层压片材拔出的针靠近和远离层压片材，从而形成多个纤维缠绕的交织点。这里，可以在针刺装置上设置以不变的输送速度(例如大约20mm/ 秒)并沿确定方向(几乎与层压片材的正面和背面平行的方向)输送层压片材的“输送”部件。在这种情况下，可以在以恒定速度输送层压片材的情况下进行针刺处理，从而不必要在每次压触针板的时候进行层压片材的输送。而且，通过使输送速度与针板的压触循环相关， 可以容易地形成特殊的交织点图案，象是垂直排布图案、水平排布图案或倾斜排布图案等。而且，可在针刺装置上设置两对针板作为另一结构。每个针板具有相应的支撑板。 在层压片材的正面和背面上分别布置两对针板，并通过对应的支撑板从两侧固定层压片材。这里，在一个针板上布置针，使其在针刺处理时不与另一针板的一组针的位置重叠。而且，在相应的支撑板上设置许多通孔，从而通过考虑两个针板的针位移，使得在从层压片材的两侧进行针刺处理时针不会直接接触支撑板。通过利用这种装置，通过两对支撑板从两测夹持层压片材，从而可利用两对针板从层压片材的两侧进行针刺处理。通过用这种方法进行针刺处理缩短了处理周期。而且，对于能够设置在针板中的针的数量有所限制，但在该方法中，有利的是可减小每个装置设置在针板中的针的数量。对于通过这种针刺处理产生的交织点，彼此复杂缠绕的纤维沿层压方向定向，从而可谋求对层压片材的层压方向的加强。因此，提高了层压片材的强度。而且，可容易地在针刺处理中得到交织点密度P被调整到预定范围内的片材。然后，对进行过针刺处理的片材从环境温度加热，并通过在最高温度1250°C左右连续烧制而获得片材的预定致密度(每单位面积的重量)。为了易于处理，将通过上述处理获得的片材切割成预定尺寸。然后，优选的是将诸如树脂的有机粘结剂浸入被切割的片材。借此限制片材的蓬松度。而且提高了片材的处理能力。而且，当在使用中的排气处理装置中引入热排气时，浸入保持密封件的有机粘结剂消失，从而被压缩的保持密封件恢复，可能存在于壳体与排气处理主体之间的微小间隙被封住，因此提高了保持密封件的保持能力和密封能力。优选的是，有机粘结剂的含量为1. 0 10. 0重量％。如果含量小于1. 0重量％， 就不能充分防止无机纤维的脱离。而且，如果含量大于10.0重量％，在使用排气处理装置时排出的有机成分的量就会增加。而且，作为有机粘结剂，可使用环氧树脂、丙烯树脂、橡胶树脂、苯乙烯树脂等。优选的是使用丙烯树脂(ACM)、丙烯丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)作为有机粘结剂。通过利用由以上有机粘结剂和水制备的水分散体进行喷涂而将树脂浸入片材中。 而且，在下一步骤中将片材中含有的任何过量涂覆的固体和水除去。在下一步骤中，除去任何过量的固体并进行干燥处理。通过真空抽吸除去过量固体。而且，通过热压缩干燥法除去过量水。在该方法中，因为向片材施加压入压力，所以可除去过量水从而使片材变薄。干燥处理在95-155°C左右进行。如果温度低于95°C，则干燥时间变长从而生产效率降低。而且，如果干燥温度高于M5°C，则有机粘结剂本身开始分解从而丧失了有机粘结剂的粘结性能。最后，可切割预定形状的片材(例如图1所示的形状)。例如，在以上方法中获得的片材可用作排气处理装置10的排气处理主体20的保持密封件15，如图13所示。在该情况下，保持密封件15卷绕排气处理主体20，接合端部的配合突出部50和配合凹入部60配合在一起并固定。然后，在该情况下，将保持密封件15 和排气处理主体20的一体结合件放置在由不锈钢等构成的壳体12中。如上所述，本发明的片材对于各种放置方法都具有良好的强度，从而在通过任一方法将被覆盖的排气处理主体210放置在壳体12中的情况下避免了片材中出现剥离和裂缝。而且，在将保持密封件(片材)放置在壳体12中之后，由于本发明的片材的良好排斥能力，保持密封件在壳体中的位置稳定并且提高了保持密封件保持排气处理主体的能力。下面将利用示例说明本发明的效果。而且，在以下示例中，基于假设各个情况的各个检验评估各个片材的特性，在所述情况中通过压入法和诸如精压法等的非压入法将被覆盖的排气处理主体放置在壳体中。示例对假设通过压入法放置的片材进行的评估通过以下过程制造片材。片材的制造向碱式氯化铝溶液(铝含量70g/l，Al/Cl = 1.8(原子比))混合硅溶胶，使得在氧化铝纤维的组成物中Al2O3 SiO2 = 72 28，然后形成氧化铝纤维的前体。然后，向氧化铝纤维的前体添加诸如聚乙烯醇的有机共聚物。而且，将该溶液稀释成纺丝溶液，利用该纺丝溶液用吹制法进行纺丝。然后，将氧化铝纤维的前体的折叠结构进行层压，并制造氧化铝纤维的层压片材。然后，在该层压片材上进行针刺处理。针刺处理从层压片材的两侧进行，从而在层压片材的两侧上布置两对各具有500针/IOOcm2的针板。层压片材的输送速度设为Imm/ 秒。在本示例中，在针刺处理后形成在层压片材上的交织图案为上述垂直排布图案(见图 7)。而且，交织点的列之间的间距P不变，为3mm。通过该针刺处理获得交织点密度P大约为7个/cm2的片材。然后，将获得的片材从环境温度连续烧制到最高温度1250°C，从而获得氧化铝纤维致密度为1160g/cm2的片材。氧化铝纤维的平均纤维直径为5. 8 μ m并且最小直径为3. 2 μ m。而且，通过以下方法测量纤维的平均直径。首先，将氧化铝纤维放在一筒中，在 20. 6Mpa的压力下进行压碎处理。然后，将这些样本放在滤网上，并选择穿过滤网的样本作为用于电子显微镜观察的检验体。在检验体的表面上金被蒸发之后，拍摄电子显微镜图片 (近似1500x)。基于获得的图片测量至少40个纤维的纤维直径。对5个样本重复该步骤， 平均测量值即为纤维的平均直径。通过以上处理制造的片材被切割成图1所示的形状(X方向的最大长度大约为 460mm, Y方向的最大长度大约为135mm)。通过该处理获得的片材为示例1。而且，在本发明的示例中，对于以下示出的各个评估检验，未在片材中浸入有机粘结剂，从而精确评估片材本身的排斥力。然后，利用与示例1的以上步骤相同的处理制造示例2-6的片材，但是通过在针刺处理时改变层压片材的输送速度使得交织点密度处于3个/cm2与17个/cm2之间的范围内。而且，利用与示例1相同的处理将示例7的片材制造成使得形成在片材的表面上的交织点密度为0. 5个/cm2。然而，对于该片材，仅仅使用一个设有50针/IOOcm2的针板，并且在针刺处理时仅从层压片材的一侧压触该针板。此外，利用与上述示例1相同的处理制造对比示例1-5的片材，但是形成在片材的表面上的交织点密度处于21个/cm2与33个/cm2 之间的范围内。根据示例2-6和对比示例1-5(不含示例7)的片材的交织图案为垂直排布图案，并且间距恒定为3mm。另一方面，根据示例7的片材的交织图案为均勻分散图案。另外，通过与上述示例1相同的方法形成氧化铝纤维的前体。向氧化铝纤维的前体添加诸如聚乙烯醇的有机聚合物。然后，将该液体浓缩并制备纺丝溶液。而且，通过利用该纺丝溶液用吹制法加工纺丝。接着，将氧化铝纤维的前体的折叠结构进行层压，从而制造氧化铝纤维的层压片材。这与对比示例6的片材相同。而且，对于对比示例6完全不进行针刺处理并且交织点密度P为零。表1中示出了通过这种方法制造的示例1-7和对比示例1-6的片材的交织点密度。表 权利要求
1.一种包括无机纤维的片材，该片材通过从正面和背面这两个面进行针刺处理而形成多个交织点，其中交织点密度P处于0.5个/cm2 < P <20个/cm2的范围内，所述交织点在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。
2.如权利要求1所述的片材，其中，该片材包括粘结剂。
3.如权利要求1或2所述的片材，其中，所述无机纤维是氧化铝和硅石的混合物。
4.一种排气处理装置，该排气处理装置包括排气处理主体；保持密封件，该保持密封件卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上使用；以及壳体，该壳体容纳被该保持密封件卷绕的所述排气处理主体，其中所述保持密封件由包括无机纤维、通过从正面和背面这两个面进行针刺处理而形成有多个交织点的片材中构成，其中所述交织点的密度P处于0.5个/cm2< P <20个/cm2的范围内，所述交织点在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。
5.如权利要求4所述的排气处理装置，其中，所述排气处理主体是催化剂载体或排气滤清器。
6.如权利要求4或5所述的排气处理装置，其中，卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体通过蛤壳法、卷绕固定法或精压法放置在所述壳体中。
7.如权利要求4或5所述的排气处理装置，其中，所述交织点的密度P处于5个/cm2 ^ P < 20个/cm2的范围内，并且卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体通过压入法放置在所述壳体中。
8.一种排气处理装置的制造方法，该排气处理装置包括排气处理主体、保持密封件以及在内部容纳所述排气处理主体和所述保持密封件的壳体，其中所述制造方法包括提供所述保持密封件的步骤；将所述保持密封件卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上的步骤；以及通过蛤壳法、卷绕固定法或精压法将卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体放置在所述壳体中的步骤，其中所述保持密封件由包括无机纤维、通过从正面和背面这两个面进行针刺处理而形成有多个交织点的片材构成，其中所述交织点的密度P处于0.5个/cm2< P <20个/cm2的范围内，所述交织点在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。
9.如权利要求8所述的排气处理装置的制造方法，其中，所述交织点密度P处于0.5个/cm2彡P < 15个/cm2的范围内。
10.一种排气处理装置的制造方法，该排气处理装置包括排气处理主体、保持密封件以及在内部容纳所述排气处理主体和所述保持密封件的壳体，其中所述制造方法包括提供所述保持密封件的步骤；将所述保持密封件卷绕在所述排气处理主体的外表面的至少一部分上的步骤；以及通过压入法将卷绕有所述保持密封件的所述排气处理主体放置在所述壳体中的步骤，其中所述保持密封件由包括无机纤维、通过从正面和背面这两个面进行针刺处理而形成有多个交织点的片材构成，其中所述交织点的密度P处于5个/cm2 < P <20个/cm2的范围内，所述交织点在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。
11.如权利要求10所述的排气处理装置的制造方法，其中，所述交织点密度P处于5个/cm2≤P < 15个/cm2的范围内。
全文摘要
本发明提供了一种片材、排气处理装置及其制造方法。该片材具有必需的强度和排斥能力，而且所述排气处理装置具有该片材。在本发明中，提供了一种包括无机纤维的片材，该片材通过从正面和背面这两个面进行针刺处理而形成多个交织点。用于保持密封件(15)的片材的交织点密度ρ处于0.5个/cm2≤ρ＜20个/cm2的范围内，所述交织点在所述片材的正面和/或背面上全面分散地形成或者在整个面上以列状图案形成。
文档编号D04H3/12GK102560899SQ20121001496
公开日2012年7月11日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月31日
发明者冈部隆彦 申请人:揖斐电株式会社