[发明专利]韧性无机纤维的处理及其在用于废气处理装置的安装垫中的用途

说明书

处理韧性无机纤维束的方法，其包括开松多个韧性无机纤维束以使韧性无机纤维可以分散在液体浆料中以铺设均匀的纤维聚集体，其中该韧性无机纤维具有大于250毫升，任选大于450毫升的压碎沉降体积。此外，处理韧性无机纤维束的方法包括以有效铺设均匀的纤维聚集体的大约0.1%至大约2%，任选大约0.1%至大约1%的稀释度将多个韧性无机纤维束分散在浆料中，其中该韧性无机纤维具有大于250毫升，任选大于450毫升的压碎沉降体积。

多晶羊毛纤维是高性能纤维（在本文中也称为“韧性无机纤维”），其可以包含大约1至大约28重量%的SiO₂和大约72至大约99重量%的Al₂O₃的组合物，任选具有大约3至大约10微米的平均纤维直径。高性能纤维在特性上不同于包含大约40重量%至大约60重量%的Al₂O₃和大约60重量%至大约40重量%的SiO₂的常规耐火陶瓷纤维。高性能纤维的韧度令它们合意地用于绝缘和支撑制品，如用于废气处理装置的安装垫。

废气处理装置在汽车上用于减少来自发动机排放物的大气污染。广泛使用的废气处理装置的实例包括催化转化器和柴油机微粒捕集器。

用于处理汽车发动机废气的示例性催化转化器包括外壳、用于保持催化剂的易碎催化剂支撑结构，所述催化剂用于实现一氧化碳与烃的氧化和氮氧化物的还原、以及安置在易碎催化剂支撑结构的外表面与外壳的内表面之间以便将所述易碎催化剂支撑结构弹性保持或支承在该外壳内的安装垫。

用于控制由柴油机发动机产生的污染的示例性柴油机微粒捕集器通常包括外壳、用于收集来自柴油机发动机排放物的微粒的易碎微粒过滤器或捕集器、以及安置在过滤器或捕集器的外表面与外壳的内表面之间以便使所述易碎过滤器或捕集器构件弹性保持在该外壳内的安装垫。

易碎催化剂支撑结构通常包括由易碎金属材料或脆的陶瓷材料制成的整料结构。这些易碎催化剂支撑结构提供多个气体流动通道。该催化剂支撑结构可以如此易碎，以至于甚至小的冲击载荷或应力通常足以使它们破裂或碎裂。还可以利用安装垫将金属催化剂支撑结构安装在金属外壳内。

为了保护易碎催化剂支撑结构免受热和机械冲击与其它应力，以及提供绝热和气体密封，将安装垫定位在该易碎结构与外壳之间的间隙内。

使用的安装垫材料应当能够满足易碎结构制造商或废气处理装置制造商所提出的任何设计或物理要求。例如，即使在该废气处理装置已经经历温度的大幅波动时，安装垫材料也应当能够在易碎结构上施加有效的残留保持压力，所述温度的大幅波动造成了金属外壳相对于该易碎结构的显著膨胀与收缩，这又导致一段时间内安装垫的显著压缩和释放循环。

安装垫可以以任何本领域已知用于形成片状材料的方式制造。例如，传统造纸工艺，手工成网或机械成网均可用于制备该片材。手抄片模具、长网抄纸机或真空圆网抄纸机可用于制造该片材。

例如，采用造纸工艺，无机纤维、膨胀性材料和抗氧化剂可以与粘合剂或能够充当粘合剂的其它纤维混合在一起以形成混合物或浆料。可以通过向浆料中添加絮凝剂来絮凝该组分浆料。将絮凝的混合物或浆料放置到造纸机上，以便成型为含纤维纸张的叠或片。通过空气干燥或烘箱干燥将该片材干燥。

或者，叠或片可以通过真空浇铸该浆料来成型。根据这种方法，组分的浆料湿法成网到透水网上。向该网施加真空以便从浆料中提取大部分水分，由此形成湿片材。随后通常在烘箱中将湿的叠或片干燥。在干燥前可以使该片材通过一组辊以压缩该片材。对于采用的标准造纸技术的更详细描述参见美国专利号3,458,329。

湿法成网的膨胀或非膨胀垫可以以单层或多层形式在造纸或真空浇铸装置上制得。已经发现，如果该垫包含至少一层均匀的韧性无机纤维聚集体的话，可以显著改善该安装垫的性能。已经发现包含至少一层均匀的韧性无机纤维聚集体的垫表现出更大的摩擦系数，并超出了常规垫的压力性能。例如，包含常规多晶羊毛纤维的传统湿法成网安装垫的循环压力性能平均为大约90 kPa，而包含开松的韧性无机纤维的均匀层的湿法成网垫已经发现展现出高达大约145 kPa或更大的循环弹性。