[发明专利]安装垫和使用该安装垫的污染控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及适用于污染控制装置中的材料，特别涉及用于在污染控制装置中安装污染控制元件的垫，更特别地涉及含有这类材料的污染控制装置。

背景技术

在机动车上使用污染控制装置以减少大气污染。这样的污染控制装置包括安装在外壳内的一个或多个污染控制元件。目前广泛使用两种装置：催化转化器和柴油机微粒过滤器或捕集器。催化转化器含有一种或多种催化剂，其被涂布到通常为单块结构形式的衬底上。尽管已有使用金属单块，但是所述单块结构通常为陶瓷。催化剂氧化一氧化碳和烃，还原废气中的氮氧化物，或它们的组合。柴油机微粒过滤器或捕集器通常包括由多孔结晶陶瓷材料制成的蜂窝状单块结构形式的壁流过滤元件。在这些污染控制装置的现有技术构造中，每种单块结构都装入外壳内。

典型的单块污染控制元件一般具有相对薄的壁以提供大量的表面积。因此，该结构相对较脆且易破裂。用陶瓷材料形成的典型的单块污染控制元件往往具有比包含它的金属(通常不锈钢)外壳或外套小一个数量级的热膨胀系数。例如膨胀性或非膨胀性垫等保护性填充或安装材料通常填充在陶瓷单块与金属外壳之间以避免例如道路冲击和振动对单块的损坏、补偿热膨胀差、和防止废气在单块和金属外壳之间通过。放置或插入安装材料的过程称为“装罐(canning)”，包括如将糊料注入单块与金属外壳之间的缝隙中、或在单块周围包裹片材(即安装垫)和将包裹的单块插入外壳中等过程。

用来形成常规的安装材料的组合物包括能提供如高温耐久性、良好操作性、弹性、挠性和强度等性能的耐火陶瓷纤维。也使用在高温下自发膨胀的膨胀性材料。这种膨胀可以在高温使用时帮助将单块固定就位。例如在公开的德国专利申请DE 19858025(Asglawo)，和美国专利3,916,057(Hatch等人)、4,305,992(Langer等人)、4,385,135(Langer等人)、5,254,410(Langer等人)和5,242,871(Hashimoto等人)中描述了用来在污染控制装置的外壳中安装污染控制元件的材料。

相对小的耐火陶瓷纤维，即直径小于约5～6μm的那些陶瓷纤维，是垫组合物的重要组分。但是，有时小纤维可能是麻烦的。小纤维被认为是可吸入的，通常在生理流体、特别是肺流体中是耐久的。这样，对能避免使用耐久的可吸入性耐火纤维的安装垫组合物存在需求。但是，制造没有这种组分的可接受的安装垫是非常大的工程挑战。

在包括美国专利5,874,375和其中所述文献的各种文献中，已经描述了在生理流体中不耐久的纤维。当吸入这样的纤维时，它在人体流体中分解。不幸的是，可溶性无机纤维本身不是耐火纤维的实用性替代品。这种可互换性的缺乏可归因于可溶性无机纤维的缺陷。当这样的纤维经受典型催化转化器中遇到的温度极限时将表现出过分的收缩。垫收缩可以使脆的催化转化器元件松散保持在其外壳内，对单块、并从而对污染控制装置造成潜在的损坏。

因而对改进这种安装垫组合物存在持续的需求。本发明提供这种改进的组合物。

发明内容

已经发现一些已知的安装材料仅在相对高的操作温度(即约700℃至约950℃)下才表现出理想的安装性能。相同的这些安装材料在相对中等的操作温度(即约400℃至约600℃)和/或相对低的操作温度(即小于约400℃)下表现出低于理想的安装性能。本发明人发现了一种安装材料的协同组合，其结合在一起不仅可在相对高的操作温度，而且可在这样相对中等的操作温度和/或相对低的操作温度下表现出理想的安装性能。由此，本发明解决了对更通用的安装材料的需要。本发明还可以解决对避免使用可吸入性、不可分解的耐火纤维的安装材料的需要。

本发明的一方面提供了组合物，其可以用作例如在污染控制装置中安装污染控制元件用的安装材料。特别地，这些组合物包括：生物可溶性(biosoluble)纤维；热处理的二氧化硅纤维，其具有按纤维总重量计大于约67重量％(pbw)的二氧化硅含量；和膨胀性材料。在一些实施方案中，该组合物还可以包含有机粘合剂。该组合物可以以例如片材形式、或糊料或浆体形式提供。这些材料也可以用作例如位于污染控制装置的一个或两个末端锥体区域中的绝缘材料。

在本发明的另一方面，提供使用这样的组合物制成的安装垫。