[发明专利]次消声器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用玄武岩纤维的次消声器(副消声器，sub-muffler)，玄武岩纤维作为吸声材料具有优异的吸声性能和优异的耐热性。

背景技术

汽车消声器被用作吸收排气噪声的部件。目前使用玻璃纤维作为消声器的吸声材料。近来，节能的需要和对排气排放的更严格控制已带来汽车发动机温度的升高，其伴随着消声器部分处的排气温度升高到800℃以上。为此，迫切需要开发一种用于消声器的具有更高耐热性(能够承受从750℃至900℃的温度)的吸声材料。

例如，暴露于从各种类型发动机的排气系统中排出的高温(高达800℃)气体中导致配备有市售的主要由SiO₂-Al₂O₃-CaO等合成原料构成的玻璃纤维的次消声器(以下称为次消声器(1))的耐久性和吸声性能降低。这种降低的原因如下。所述市售的主要由SiO₂、Al₂O₃等合成原料构成的玻璃纤维中的纤维在暴露于温度高达800℃的排气中时粘着在一起。这导致玻璃纤维的表观丝径增大，而丝径的增大又导致玻璃纤维作为吸声材料的柔性(挠性，flexibility)降低。最终，这种玻璃纤维的吸声性能降低。

此外，暴露于从各种类型发动机的排气系统中排出的高温(高达830℃)气体中导致配备有市售的主要由SiO₂-Al₂O₃-MgO等合成原料构成的玻璃纤维的次消声器(以下称为次消声器(2))的耐久性和吸声性能降低。这种降低的原因如下。所述市售的主要由SiO₂、Al₂O₃、MgO等合成原料构成的玻璃纤维因温度高达830℃的排气而结晶，从而导致纤维柔性的丧失。

另外，各种类型发动机的排气系统的650℃以上的温度使得配备有由除在次消声器(1)和(2)中所用的那些之外的其它合成原料构成的玻璃纤维——具体是指由SiO₂-Al₂O₃-CaO-Na₂O系、SiO₂-CaO-Na₂O系、SiO₂-Na₂O系和SiO₂-K₂O系的合成原料构成的玻璃纤维——的次消声器(以下称为次消声器(3))的耐久性和吸声性能降低。这种降低的原因如下。由于这些类型的玻璃纤维含有非常大量的碱金属氧化物如CaO、Na₂O和K₂O，所以暴露于650℃以上的排气中会促进结晶化、粘着和被排气中的各种酸性成分腐蚀。

此外，次消声器(2)的制造成本高，特别地，为每千克数千日元的水平。其原因如下。在用SiO₂、Al₂O₃、MgO等氧化物制造由这些氧化物构成的玻璃纤维时，首先需要从各种相应的原料中提纯和分离各种氧化物以获得所述合成原料。其次，要将这些成分磨碎，然后将得到的粉末混合。随后，要在高温下熔化所述混合物，从而将熔融材料形成为纤维。

次消声器(1)和(3)均具有复杂的制造过程并具有大的重量以将玻璃纤维保持在较低的温度下。这是因为为此目的需要两个步骤，例如将SUS棉(毛)卷绕在内管外周上的第一步骤和将玻璃纤维吸声材料卷绕在其周围的第二步骤。

此外，次消声器(1)和(3)的再循环处理的成本高。用在次消声器(1)和(3)中的玻璃纤维在焚烧炉中的燃烧产生均具有低熔点的氧化物。焚烧炉的耐火衬里被所述氧化物的腐蚀会降低焚烧炉的耐久性。这需要增加在设备和机器上的投资。

此外，从生命周期评价(LCA)的观点看，次消声器(1)、(2)和(3)的使用具有难以减轻环境负担的困难。分别用在次消声器(1)、(2)和(3)中的玻璃纤维的制造会比其它方式产生更多的CO₂，这是因为它们的制造需要首先合成它们自己的组成氧化物，其次以一定的预定比例混合所述氧化物的粉末，然后熔化相应的混合物。

相反，由天然的玄武岩原石(荒石，石荒料)的原料制成的玄武岩连续纤维比传统的连续玻璃纤维便宜得多。但是，当用在约750℃至约900℃的高温范围内时，玄武岩连续纤维具有以下问题。从玻璃成分中会产生结晶相，并且这导致诸如柔性丧失以及在结晶层和玻璃层之间的界面处产生剥离之类的问题。