管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及包括所述安装制品的污染控制装置的制作方法

专利名称：管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及包括所述安装制品的污染控制装置的制作方法
管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及包括所述安装制品的污染控制装置
背景技术：
30多年来，例如用于汽油发动机的催化转化器等污染控制装置已经广为所知。在过去的几年中，由于柴油车辆的规定更加严格，已导致其他污染控制装置(包括柴油氧化催化剂(DOC)、柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原装置(SCR))的应用快速增加。这种污染控制装置通常包括具有污染控制元件的金属外壳或壳体，该污染控制元件通过弹性和柔性的安装垫牢固地安装在壳体内。催化转化器(包括柴油氧化转化器)包含催化剂， 该催化剂通常被涂布在单片结构上。该单片结构通常为陶瓷的，尽管金属单片也为人所知。 汽油发动机中的催化剂能氧化一氧化碳和碳氢化合物并还原氮氧化物，以控制大气污染。 柴油氧化催化剂氧化灰粒的可溶有机部分以及任何存在的一氧化碳。柴油颗粒过滤器或捕集器通常为壁流式过滤器，其具有蜂窝状单片结构，该蜂窝状单片结构通常由多孔晶体陶瓷材料制成。蜂窝状结构的交替的单元通常被塞紧，使得废气进入一个单元并被迫穿过多孔壁到达相邻单元，并可在此相邻单元离开此结构。这样，柴油废气中存在的小灰粒被收集。废气温度时常增加到灰粒焚烧温度以上，从而使灰粒燃烧。 该过程称为“再生”。选择性催化还原器在结构和功能(即，还原NOx)上类似于催化转化器。在废气到达选择性催化还原器单片之前，将气体或液体还原剂(通常为氨气或尿素)添加到该废气中。混合的气体引起介于NOx排放物和氨气或尿素之间的反应。该反应将NOx排放物转化为纯的氮和氧。用于污染控制装置的单片且尤其是陶瓷污染控制单片，易碎并易受振动或震动的损坏和破损的影响。单片的热膨胀系数通常比容纳单片的金属外壳小一个数量级。这意味着，当污染控制装置受热时，在外壳的内周壁和单片的外壁之间的间隙会增大。即使金属外壳由于垫的绝热效果而经受较小的温度变化，但是金属外壳的较高热膨胀系数还是会导致外壳比陶瓷单片更快膨胀到较大的周边尺寸。在污染控制装置的寿命和使用期间，每天可发生多次这种热循环。为避免陶瓷单片被路面震动和振动损坏，为补偿热膨胀差值，并且为防止废气从单片和金属外壳之间通过(因此绕过催化剂)，将安装垫设置在陶瓷单片和金属外壳之间。 这些垫施加足够压力以便在期望温度范围内将单片保持在适当位置，但此压力不能大到会损坏陶瓷单片。已知的污染控制安装垫包括膨胀型片状材料和非膨胀型片状材料，这些材料由无机(如陶瓷)纤维以及有机和/或无机粘结剂构成。垫包绕在单片周围并且通常具有舌槽构造以便密封防止气体绕过(尽管单片具有大的外周公差)。将陶瓷单片和安装材料设置或插入到金属外壳内的过程称为封装并且包括下述过程将膨胀型片材或陶瓷垫包绕在单片周围并且将包绕的单片插入到外壳内。在相对低温度的应用(如，柴油颗粒过滤器)中，典型的有机成分含量(9重量％ 或更高)可导致降低的垫安装性能，原因在于粘结剂在使用期间产生的变化通常不利于垫的物理特性(如，由于硬化或弹性降低)。降低总有机成分含量通常导致安装垫的性能得到提高，但可不利于垫的内部强度，从而导致垫在封装过程中被剪断。

发明内容
本发明描述了一种管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述安装制品具有第一和第二相对末端、外表面、内表面(其至少一部分为弯曲的(在一些实施例中内表面为至少50、60、70、75、80、85、90、95、或甚至100%弯曲的))、中心纵向轴线、以及沿中心纵向轴线的一致内部横截面，其中所述安装制品包含无机纤维。如本文所用，所提及的“管状且连续的安装制品”是指安装制品具有连续管状形状 (如圆柱管形状或椭圆管形状)，所述安装制品可用作套管，其内可设置污染控制元件结构 (如，单片结构)。可期望使安装制品在其外主表面中不含任何狭缝或其他开口。如本文所用，所提及的“可压缩的安装制品”是指在未施加超过IOOOkPa的压缩力的情况下，安装制品的壁厚度可压缩最多并且包括其自由厚度的60%。如本文所用，所提及的“有弹性的安装制品”是指安装制品的横截面可在任何方向上(如，其纵向、横向、和/或厚度方向)变形至少2%而无断裂。如本文所用，所提及的“沿安装制品的中心纵向轴线的一致内部横截面”是指在中心纵向长度上从中心纵向轴线沿任何径向平面到达内表面的半径在沿该平面上的平均半径的2%内(在一些实施例中位于1. 5%内、或甚至1 %内)。在一些实施例中，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品在真实条件固定装置试验(下文实例1中所述)中经历从25°c到900°C /530°C的三次热循环之后具有至少 20kPa (在一些实施例中，至少 25kPa、30kPa、;35kPa、40kPa、45kPa、50kPa、75kPa、 IOOkPa或更高；在一些实施例中，范围为例如20kPa至1400kPa或50kPa至1400kPa)的弹性值。本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品可用于例如污染控制装置中。示例性污染控制装置具有污染控制元件(如催化转化器、柴油颗粒过滤器、或选择性催化还原元件)，所述污染控制元件使用本文所述的安装制品安装在壳体中。与常规的片材形式安装垫相比，本文所述安装制品的实施例的优点可包括不需要将片材形式安装垫包绕在单片污染控制元件周围并且可任选将该垫粘附至单片污染控制元件。另一个优点也可为不必使用常见于片材形式安装垫中的舌槽接合。此一接合可导致通过安装垫在单片上施加不均勻的压力。这种不均勻压力区域可通过使废气脉动而成为垫侵蚀的起始点。本文所述安装制品的实施例的另一优点可包括减少或消除常规片材形式安装垫制造期间报废或浪费的安装材料的量，所述常规片材形式安装垫通常被冲切成其最终形式。即，本文所述的安装制品更接近最终形状(即，无需安装材料的冲切或其他修剪来实现安装制品的最终形式)。此外，本文所述安装制品的实施例的优点可包括(但不限于)可通过下述方式将安装制品固定至污染控制元件上，所述方式为将安装制品的内周边(如，内周)制成稍小于污染控制元件的相应外周边(如，外周)并且拉伸内周边以使其可设置在污染控制元件的相应外周边周围。一旦安装制品被如此设置在污染控制元件周围后，安装制品就在张力状态下保持在单片周围。在其他示例性实施例中，可将安装制品制成为内周稍大于污染控制元件的相应外周，这允许安装制品在污染控制元件上松散地滑动。然后利用热可收缩管或膜将安装制品压缩在污染控制元件周围的适当位置处。通过张力或压缩将安装制品固定在适当位置允许容易地组装污染控制装置且在安装期间不存在垫的滑动。


图1为本文所述的示例性污染控制装置的透视图，所述示例性污染控制装置具有本文所述的示例性管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品。图2为本文所述的另一个示例性安装制品的局部剖视图。
具体实施例方式参见图1，污染控制装置10包括金属壳体11，该壳体具有分别为大体上截头圆锥体的进口端12和出口端13。单片污染控制元件20设置在壳体11内，所述单片污染控制元件20由本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品或垫30包绕。安装制品 30用于紧紧地但弹性地支承和保持壳体11内的单片元件20，并且密封污染控制元件20和壳体11之间的间隙，从而减少、最小化、或优选避免废气绕过污染控制元件20。对于包括本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及污染控制元件(如，催化转化器、柴油颗粒过滤器、或选择性催化还原元件)的制品，污染控制元件的外表面通常与安装制品的内表面摩擦接触。如本文所用的“纤维”的长度为至少5微米，并且其纵横比为至少3 1(即长度直径比)。示例性无机纤维包括多种氧化物，例如硅酸盐、铝酸盐、硅铝化合物、锆石、生物可溶性组合物(如硅酸钙镁和硅酸镁)、玻璃组合物(如S-玻璃和E-玻璃)、非晶态、晶态和部分晶态组合物，以及矿物纤维(玄武岩)、矿物棉、及其组合，以及碳化物(如碳化硅)、氮化物(如氮化硅和氮化硼)，以及它们的组合。在一些实施例中，无机纤维包括至少400°C的玻璃(即非晶态材料(即衍生自不含任何大范围晶体结构的熔体和/或蒸汽相的材料)，其具有软化点，并且基于无机纤维的总重量计，总共包含不超过95重量％的S^2 (如果存在)和Al2O3 (如果存在)，其中玻璃中的软化点由ASTM C338-93(2008)来确定，其公开内容以引用方式并入本文)。示例性玻璃纤维包括(如硅酸镁铝类玻璃纤维)。示例性硅酸镁铝类玻璃纤维包括E玻璃纤维、S玻璃纤维、S-2玻璃纤维、R玻璃纤维以及它们的混合物。E玻璃、S玻璃和S-2玻璃可从(例如)Advanced Glassfiber Yarns, LLC (Aiken, SC)商购获得。R 玻璃可从(例如)Saint Gobain Vetrotex (Chambery，France) 商购获得。在一些实施例中，无机纤维包括耐火陶瓷纤维(如硅铝酸盐纤维(包括退火硅铝酸盐纤维和非晶态硅铝酸盐纤维)、氧化铝纤维、硅石纤维和玄武岩纤维)。在耐火陶瓷纤维语境中的“耐火材料”是指通过对煅烧高岭土或者氧化铝和硅石的组合进行熔融、 吹塑或纺丝而制备的非晶态人造无机材料。也可能存在其他氧化物，例如氧化锆、二氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化钙和碱。耐火材料中的SiA含量大于20重量％，并且Al2O3含量大于20重量％，其中SW2和Al2O3总共占无机材料的至少95重量％。可任选地，耐火陶瓷纤维可通过热处理来部分或完全结晶。示例性非晶态耐火硅铝酸盐陶瓷纤维包括吹塑或纺成的非晶态耐火陶瓷纤维(例如，可以商品名“KA0W00L”和“CERAFIBER”从Thermal
6Ceramics (Augusta,GA)和以商品名“FIBERFRAX”从Unifrax Corporation (Niagara Falls, NY)商购获得)。在一些实施例中，无机纤维包括多晶陶瓷纤维(如(例如)以商品名“SAFFIL”从 Saffil Automotive (Chelsea，MI)和以商品名“MAFTEC”WMitsubishi Chemicals USA, Inc. (Chesapeake, VA)商购获得的那些纤维)。在一些实施例中，无机纤维包括生物可溶性纤维(如硅酸镁纤维或硅酸钙镁纤维中的至少一者)。如本文所用的“生物可溶性无机纤维”是指可在生理介质或模拟生理介质中降解的无机纤维。生理介质是指(但不限于)那些通常存在于动物或人体呼吸道(例如肺)中的体液。示例性生物可溶性无机纤维包括由硅、镁和钙的氧化物(包括硅酸钙镁纤维)构成的那些纤维。这些类型的纤维通常被称为硅酸钙镁纤维和硅酸镁纤维。生物可溶性纤维可(例如)以商品名"ISOFRAX"和"NSULFRAX"从Unifrax Corporation (Niagara Falls, NY)商购获得、以商品名"SUPERMAG 1200” 从 Nutec Fiberatec (Monterrey, Mexico)商购获得、以及以商品名 ‘‘SUPERW00L，，从 Thermal Ceramics (Augusta, GA)商购获得。“SUPERW00L 607”生物可溶性纤维(例如)含有60重量％至70重量％的Si02、25重量％至35重量％的Ca0、4重量％至7重量％的MgO以及痕量的A1203。如本文所用的术语“经热处理的硅石纤维”是指包含至少95重量％的SiO2 (暴露在至少400°C的热处理温度中，并保持至少5分钟的热处理时间)的无机纤维。示例性经热处理的高硅石含量纤维可(例如)以商品名“REFRASIL”从Hitco Carbon Composites, Inc. (Gardena，CA)商购获得。例如，“REFRASIL F100”纤维含有约 96
重量％至约99重量％的SiO2。玄武岩纤维由矿物玄武岩制成。玄武岩是坚硬致密的火山岩，其可见于大多数国家。将玄武岩粉碎、清洗、熔化、并送入钼铑挤压轴套中，以形成连续长丝。因为该纤维衍生自矿物，所以纤维的组成可以变化，但一般来说其组成为约45重量％到约55重量％的 SiO2、约2重量％到约6重量％的碱、约0. 5重量％到约2重量％的TiO2、约5重量％到约 14重量％的狗0、约5重量％到约12重量％的1%0、至少约14重量％ WAl2O3以及通常几乎约10重量％&Ca0。在一些实施例中，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品还包含有机粘结剂，所述有机粘结剂的量基于安装制品的重量计高达10重量％ (或更高)。当安装制品在高温(例如在污染控制装置中通常遇到的温度)下使用时，有机粘结剂通常会被烧掉。本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品可通过下述方式形成最初制备包含无机纤维的含水浆液、在可渗透成型模上利用含水浆液真空形成模制的管状预成型件、任选地压缩预成型件、并且干燥预成型件以产生管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品。在一些实施例中，无机纤维不含散粒或含有极低量的散粒(如基于这些纤维的总重量计，小于1重量％)，而在其他实施例中，基于这些纤维的总重量计，散粒的含量可甚至大于50重量％。
可任选地，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品可为非膨胀型的或膨胀型的(即，包含膨胀型材料(如，包含蛭石))。在一些实施例中，优选的是，安装制品为非膨胀型的(即不含膨胀型材料(如不含蛭石))。如本文所用的“非膨胀型”是指在相同条件下在厚度方面呈现小于10%的自由膨胀的材料。一些非膨胀型材料在加热时的膨胀小于8%、小于6%、小于4%、小于2%、或小于1%。在一些实施例中，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品具有安装制品的非膨胀型或膨胀型外主表面和/或安装制品的非膨胀型或膨胀型内主表面。这可 (例如)通过下述方式来完成真空形成第一非膨胀型或膨胀型预成型件、然后在干燥之前在第一预成型件层上真空形成第二非膨胀型或膨胀型预成型件层。因此，安装制品可具有形成其外表面的一层和形成其内表面的另一层。这些层中的每一个可为不同或相同的。例如，各个层可为膨胀型层或非膨胀型层，但并非同为膨胀型层或非膨胀型层。示例性膨胀型材料包括未膨胀的蛭石、水黑云母、美国专利No. 3，001，571 (Hatch) 中描述的水可溶胀的合成四硅氟型云母、美国专利No. 4，521，333 (Graham等人)中描述的碱金属硅酸盐颗粒、可膨胀的石墨或它们的组合。碱性金属硅酸盐颗粒可(例如)以商品名“EXPANTR0L4BW”从3M公司( . Paul，MN)商购获得。可膨胀石墨可(例如)以商品名 “ GRAFOIL GRADE 338-50” 从 UCAR Carbon Co. ,Inc. (Cleveland, OH)商购获得。未膨胀的蛭石可(例如)从Cometals Inc. (New York, NY)商购获得。在一些应用中，膨胀型材料选自未膨胀的蛭石、可膨胀石墨或它们的组合。蛭石可以采用例如盐诸如磷酸二氢铵、硝酸铵、氯化铵、氯化钾或本领域已知的其它可溶盐来处理。本文所述的为膨胀型层的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品可包含 (例如)基于安装制品的重量计至少5重量％、至少10重量％、至少20重量％、至少40重量％、或至少60重量％的膨胀型材料。可任选地，可将垫的边缘浸于硼酸和胶态二氧化硅的溶液中，随后进行干燥或改善边缘抗腐蚀性的其他方法(参见(如)2008年12月M日公布的PCT公开 No. W02008/156942，该专利的公开内容以引用方式并入本文)。可任选地，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品还可包括无机纤维、粘结剂(有机和/或无机的(和/或其前体))、增塑剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、胶乳凝结剂、杀真菌剂、填充材料、无机粘结剂、和有机纤维。通常，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品具有3mm至50mm范围内的平均厚度，但也可使用此范围之外的厚度。本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品的示例性长度位于km 至40cm的范围内。对于本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品的一些实施例，沿中心纵向轴线的一致内部横截面为(例如)圆形的、椭圆形的、梯形的(具有弯角)、方形的(具有弯角)、或矩形的(具有弯角)。内部圆形横截面的示例性直径位于2. 5cm 至40cm的范围内。通常，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品具有400g/m2至 8500g/m2范围内的基重，但也可使用此范围之外的基重。通常，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品具有0. lg/cm3至 0. 8g/cm3范围内的制备态堆密度，但也可使用此范围之外的制备态堆密度。
在一些实施例中，本文所述的加热至超过500°C之前的制备态的管状、连续、无缝、 可压缩、有弹性的安装制品包含基于安装制品的总重量计不大于10(在一些实施例中，不大于 9、8、7、6、5、4、3、2、1、0· 75,0. 5,0. 25,0. 1、或甚至 0)重量％ 的有机材料。在一些实施例中，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品包括聚合物材料覆盖物(如，热可收缩或热收缩膜，在一些实施例中呈管形)，所述聚合物材料覆盖物被设置成在安装制品的外表面上提供压缩力，由此将安装制品固定在污染控制元件周围。在一些实施例中，聚合物覆盖物覆盖安装制品的全部，包括其环状边缘。因此，在另一方面，本发明提供了一种制备制品的方法，所述方法包括提供本文所述的管状、无缝、可压缩、有弹性的安装制品；以及将聚合物膜(如，呈管形)施加到安装制品的外表面上，优选在将单片设置在安装制品内(即，将安装制品安装在单片周围)之后。 在一些实施例中，聚合物膜为热收缩聚合物膜，并且所述方法还包括加热热收缩聚合物膜以使该膜围绕安装制品的外表面收缩。参见图2，本文所述的安装制品60包括位于污染控制元件(如，催化转化器、柴油颗粒过滤器单片、或其他元件)65上的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品(如，管形安装垫)61和聚合物膜63。可通过下述方式将安装制品保持在污染控制元件上通过膨胀的锥形楔或其他合适装置将安装制品的内表面拉伸到污染控制元件上。作为另外一种选择，可通过压缩将安装制品保持在污染控制元件上(如，安装制品的外表面可通过热收缩膜(如，呈管形)至少部分地受到压缩)。例如，本发明还提供一种制备制品的方法，所述方法包括提供本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述安装制品具有内表面、第一内周、和内几何形状；提供污染控制元件，所述污染控制元件具有外表面、外周、和外几何形状，其中所述内周小于所述外周，所述第一几何形状和第二几何形状大体上相同；以及利用膨胀锥组件来至少部分地组合管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品与污染控制元件，使得污染控制元件的外表面摩擦接触安装制品的内表面，这通常使得通过使安装制品的内表面处于张力状态下，并且/或者使安装制品的外表面处于压缩状态下而将安装制品牢固地保持在单片上的适当位置处。在一个实施例中，通过充分拉伸安装制品的内表面以将其设置在污染控制元件的相应外表面周围来将安装制品保持在污染控制元件上。例如，管形安装垫的内表面的内周小于污染控制元件(如，转化器或过滤器单片)的相应外周，可将管形安装垫设置于周边张力下(即，可拉伸管形安装垫)，使得安装垫的内周充分增大以允许管状垫设置在污染控制元件的外周周围(如，参见图1)。可利用下述锥形膨胀楔将管状安装垫拉伸到污染控制元件上，所述锥形膨胀楔在其一端具有等于或小于管状安装垫的内周的圆周并且在其另一端具有至少等于且优选大于污染控制元件的相应外周的另一圆周。可通过下述方式将管形垫安装到污染控制元件上设置锥形楔以使其较大圆周端设置在污染控制元件的相应端。接下来，将管状安装垫的一个开口端设置在锥形楔的较小圆周端上，并且随后迫使管状垫在楔上向其较大圆周端移动并且设置在污染控制元件上。由于污染控制元件的外周大于管形安装垫的内周，因而当迫使管状安装垫在楔上移动并且设置在污染控制元件上之后，至少管状垫的内周保持在张力状态下。此张力使得管状垫对污染控制元件施加法向力，从而增加垫和污染控制元件之间的摩擦力并且使得垫保持在污染控制元件周围的适当位置处。其中将安装制品在张力状态下或者在压缩状态下保持到单片上的此类实施例的优点包括将安装制品紧紧固定在单片表面上允许容易地组装污染控制装置且在安装期间不存在垫的滑动。通过热可收缩膜(如，呈管形)保持在压缩状态下的安装制品具有下述附加优点包封制品并且避免纤维在处理和组装期间伸到空气中。本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品可用于(例如)安装污染控制装置。在一些实施例中，本文所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及具有外表面的污染控制元件摩擦接触安装制品的内表面。污染控制装置的金属壳体可由用于这种用途的本领域已知的材料制成，包括不锈钢。示例性污染控制元件包括汽油污染控制元件以及柴油污染控制元件。污染控制元件可为催化转化器或颗粒过滤器，或者捕集器。催化转化器包含催化剂，该催化剂通常被涂布在单片结构上，该单片结构安装在金属外壳内。催化剂通常适于在必要温度下为可操作的和有效的。例如，对于与汽油发动机一起使用的情况，催化转化器在400°C至950°C的温度范围下应当是有效的，然而对于柴油发动机，较低的温度(通常不大于350°C )是通用的。单片结构通常为陶瓷的，但有时也使用金属单片。催化剂氧化一氧化碳和碳氢化合物并且还原废气中的氮的氧化物，以控制大气污染。虽然在汽油发动机中所有这三种污染物都可在所谓的“三通转化器”中同时进行反应，但大多数柴油发动机仅配备有柴油氧化催化转化器。用来还原氮氧化物的催化转化器现在仅有限地应用于柴油发动机，一般由单独的催化转化器组成。与汽油发动机一起使用的污染控制元件的实例包括可从(例如Korning Inc. (Corning, NY)或 NGK Insulators, LTD. (Nagoya, Japan)商购获得的由堇青石制成的那些元件或者可从(例如)Emitec (LohmanGermany)商购获得的金属单片。合适的选择性催化还原元件可得自(例如)Corning, Inc. (Corning, NY)。柴油颗粒过滤器或捕集器通常为壁流式过滤器，其具有通常由多孔晶体陶瓷材料制成的蜂窝状单片结构。蜂窝状结构的替换单元通常被塞紧，使得废气进入一个单元并被迫穿过多孔壁到达它可退出此结构的相邻单元。这样，柴油废气中存在的小灰粒被收集。由堇青石制成的合适的柴油颗粒过滤器可从(例如Korning Inc.和NGK Insulators, Inc. 商购获得。由碳化硅制成的柴油颗粒过滤器可从(例如)Ibiden Co. Ltd. (Japan)商购获得，并且在(例如)2002年2月12日公布的JP2002047070A中有所描述。下面的实例进一步说明了本发明的优点和实施例，但这些实例中所提到的具体材料及其数量以及其他条件和细节不应被解释为对本发明的不当限制。除非另外指明，否则所有的份数和百分数均以重量计。-真实条件固定装置试验(RCFT)此测试用于测量由安装制品在下述条件下施加的压力，所述条件代表存在于实际使用的污染控制元件(例如催化转化器)中的实际条件。将尺寸为44. 45mmX44. 45mm的安装制品的样品设置在介于两片50. 8mmX50. 8mm 的受热的金属台板之间，所述台板具有独立的加热控制装置。将各台板从室温(约25°C) 递增地加热到不同温度分布以模拟金属外壳和污染控制装置中的单片的温度。在加热过程中，增加介于台板之间的间隙，增加值是根据典型的催化转化器外壳和单片的温度和热膨胀系数计算得出。将代表单片侧的台板加热到900°C的最高温度并将代表金属外壳侧的台板加热到530°C的最高温度(本文也称为900°C /530°C )之后，递增地冷却台板，同时减小间隙，减小值是根据温度和热膨胀系数计算得出。将此热循环进行三次。将材料初始压缩到约200千帕(kPa)的启动压力。利用具有伸长计(以商品名 “SINTECH ID，，得自 MTS Systems Corp. (Research Triangle Park, NC))的计算机控制型负荷框架来测量由安装材料施加的力。相对温度分布绘制出垫在加热和冷却循环期间所施加的压力。将样品和台板冷却至室温，并且通常再重复两次该循环，以产生具有3条压力-温度图线的曲线图。通常认为安装垫在三次循环中的每一次中理想的最小值为至少50kPa。 更低的值仍可合适，这取决于具体应用。实例1将2. 7kg退火陶瓷纤维(以商品名‘‘CERAFIBER，，得自 Thermal Ceramics (Augusta, GA))缓慢地添加到189升(50加仑)的水中，同时利用低剪切力工业混合器以约400转/ 分钟的速度进行混合。当所有的纤维得以分散且未剩余团簇时，添加273克胶乳(具有55 重量％固体的乙烯乙烯基丙烯酸酯三元共聚物的含水乳液，以商品名“AIRFLE)(600BP”得自 Air Products (Philadelphia，Pa.))。添加胶乳之后，添加13. 65克共混聚合物(50%固体； 以商品名"MP 9307C”得自Mid South (Ringgold, LA))，然后添加17. 3克消泡剂(以商品名“F0AMASTER III”得自德国的Henkel)。然后将额外的94. 6升(25加仑)水添加到浆液中。将约38升(10加仑)上述浆液抽吸到成形槽内。通过将附接至真空系统的成型模的筛网侧浸入到均勻混合的浆液内来制备圆柱形预成型件。成型模为圆柱形的并且由塑料管上的50目(0.3mmX0.3mm的开口 )筛网形成，所述塑料管具有以12mm间隔均勻分布在其整个表面上的3mm直径的小孔。成型模具有IOcm的成形长度和11. 8cm的外径。当成型模浸没在浆液中时，保持真空2秒，则在该时间段内形成预成型件。然后将预成型件放置在干燥室中，并且利用热风枪在约150°C的温度下对其鼓吹1分钟，此时仍位于成型模上并且仍抽吸真空。然后中断真空并且从成型模中移出预成型件。然后将其在150°C的干燥烘箱中放置大约2小时。该部件具有1079g/m2的单位面积重量、9. 2mm的厚度、和0. 12g/cm3的密度。该部件在高达最大值900°C /530°C的热侧/冷侧温度的RCFT中进行三次循环测试。其在3次循环期间在整个温度范围上具有30kPa的最小压力和248kPa的最大压力。实例2按实例1中所述来模制第二非膨胀型圆柱体。将其滑到外径为约11. 8cm且长度为15. 2cm的陶瓷单片上直至其距两端为轴向等距的。单片的直径比安装制品的内径小约 2mm ο将下述热可收缩聚乙烯管滑到安装制品上，所述热可收缩聚乙烯管的内径比包绕垫的单片大5mm左右并且宽度比安装制品的长度宽约40mm。使用热风枪来加热膜直至该膜紧紧地收缩到安装制品上，从而将安装制品压缩到单片上。安装制品完全由膜包封。圆柱形安装制品被紧紧地固定至单片表面并且当包绕垫的单片从沿轴向6cm的高度掉落到桌面上时不会相对单片移动。实例3将6. 4kg 陶瓷纤维(以商品名 “7000M” 得自 Unifrax Corp. (NiagaraFalIs,
11NY))缓慢地添加到210升(53.2加仑)的水中，同时利用低剪切力工业混合器以约 400转/分钟的速度进行混合。在持续混合的同时，按顺序添加下述材料114克铝酸钠(31.5重量％固体)、对36克胶乳5重量％固体；以商品名“RHOPLEX HA-8”得自 Rohm&Haas (Philadelphia, PA) ),36 克消泡剂(以商品名 “F0AMASTER III” 得自德国的 Henkel)、440克硫酸铝(50重量％固体)。然后将10. 3kg未膨胀蛭石(得自Cometals Inc.) 添加到浆液中并且添加另外的189升(50加仑)水。将约38升(10加仑)上述浆液抽吸到成形槽中并且按实例1中所述来形成预成型件，不同的是将该预成型件在150°C的干燥烘箱中保持约3小时。该部件具有5111g/m2的单位面积重量、12. 6mm的厚度、和0. 41g/cm3的密度。该部件在高达最大值900°C /530°C的热侧/冷侧温度的RCFT中进行三次循环测试。其在整个温度范围上具有48kPa的最小压力和IllOkPa的最大压力。实例4按实例3中所述来模制第二膨胀型圆柱体。按下述方式来设置塑料组装锥(在其大末端上具有12. 3cm的外径、在其小末端上具有11. 5cm的外径、并且具有8. 7cm的长度) 将其大末端设置在12. 3cm直径X 12. 7cm长的陶瓷单片上面。将膨胀型圆柱体设置在组装锥的小末端上。使用两只手在锥上滑动膨胀型圆柱体，以使其处于张力状态下，并且将其拉伸到陶瓷单片上直至其距两端为轴向等距的。圆柱形安装制品紧紧地固定至单片表面并且当包绕垫的单片从沿轴向6cm的高度掉落到桌面上时不会相对单片移动。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，本发明的可预知的修改和更改对于本领域的技术人员将显而易见。本发明不应受限于本专利申请中为了进行示意性的说明而示出的实施例。
权利要求
1.一种管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，具有第一和第二相对末端、外表面、至少部分弯曲的内表面、中心纵向轴线、以及沿所述中心纵向轴线的一致的内部横截面，其中所述安装制品包含无机纤维。
2.根据权利要求1所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，在真实条件固定装置试验中经历从25°C到900°C /530°C的三次热循环之后具有至少20kPa的弹性值。
3.根据权利要求1所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，在所述真实条件固定装置试验中经历从25°C到900°C /530°C的三次热循环之后具有至HOOkI3a范围内的弹性值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品， 其中加热至超过500°C之前的制备态的所述安装制品包含基于所述安装制品的总重量计不大于1重量％的有机材料。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品， 其中加热至超过500°C之前的制备态的所述安装制品包含基于所述安装制品的总重量计0 重量％的有机材料。
6.根据任一项前述权利要求所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，具有形成其外表面的一个层和形成其内表面的另一个层。
7.根据权利要求6所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，其中每个层不同。
8.根据权利要求6所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，其中每个层为膨胀型层或非膨胀型层，但它们并非同为膨胀型层或非膨胀型层。
9.根据任一项前述权利要求所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，还包括聚合物可收缩膜，所述聚合物可收缩膜覆盖所述安装制品的外主表面。
10.根据权利要求9所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，其中所述安装制品具有由所述聚合物覆盖物覆盖的环状边缘。
11.根据权利要求9或10所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，其中所述膜为管形。
12.—种制品，包括污染控制元件和根据权利要求1至11中任一项所述的管状、连续、 无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述污染控制元件具有与所述安装制品的内表面摩擦接触的外表面，其中所述安装制品的内表面处于张力状态下。
13.一种制品，包括污染控制元件和根据权利要求1至11中任一项所述的管状、连续、 无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述污染控制元件具有与所述安装制品的内表面摩擦接触的外表面，其中所述外表面处于压缩状态下。
14.一种污染控制装置，包括位于壳体中的根据权利要求12或13所述的制品。
15.一种污染控制装置，包括污染控制元件，所述污染控制元件利用根据权利要求1至 11中任一项所述的管状、无缝、可压缩、有弹性的安装制品安装在壳体中。
16.一种方法，包括提供根据权利要求1至11中任一项所述的管状、无缝、可压缩、有弹性的安装制品；以及将可收缩聚合物膜施加到所述安装制品的外表面上。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述聚合物膜为热收缩聚合物膜，并且所述方法还包括加热所述热收缩聚合物膜，使得所述膜围绕所述安装制品的外表面收缩。
18.一种方法，包括提供根据权利要求1至11中任一项所述的管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述安装制品具有内表面、内周和内几何形状；污染控制元件，所述污染控制元件具有外表面、外周和外几何形状，其中所述安装制品的内周小于所述污染控制元件的外周，并且所述第一和第二几何形状为大体上相同的；以及利用锥形膨胀楔至少部分地将所述安装制品设置到所述污染控制元件周围，使得所述安装制品的内表面处于张力状态下，并且所述污染控制元件的外表面摩擦接触所述安装制品的内表面。
全文摘要
本发明公开了管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述安装制品包括无机纤维并且具有内部弯曲表面、中心纵向轴线、和沿所述中心纵向轴线的一致的内部横截面。所述安装制品可用于(例如)将污染控制元件安装于污染控制装置中。
文档编号F01N3/28GK102481750SQ201080038959
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者哈维尔·E·冈萨雷斯, 理查德·P·梅里 申请人:3M创新有限公司