BR112021013267B1

BR112021013267B1 - Artigo formado por fibra inorgânica, manta para aparelho de limpeza de gás de escape e aparelho de limpeza de gás de escape

Info

Publication number: BR112021013267B1
Application number: BR112021013267-8A
Authority: BR
Inventors: Yusuke Kimura; Hirokazu Morita; Kazunori Kawahara; Masanobu Yomogida; Hiromitsu Tsutsui
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corporation
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2020-08-05
Publication date: 2022-02-15
Also published as: JP2021185280A; ZA202104571B; EP4012085B1; BR112021013267A2; PL3892765T3; HUE062035T2; JP6870788B1; EP4012085A4; WO2021025057A1; KR20220038580A; EP3892765A4; CN113614300A; JP2021185310A; JPWO2021025057A1; WO2021025058A1; JPWO2021025058A1; US12110622B2; JP6870787B1; CA3129766A1; CN113614300B

Abstract

artigo formado por fibra inorgânica, manta para aparelho de limpeza de gás de escape e aparelho de limpeza de gás de escape. a presente invenção refere-se a um artigo formado por fibra inorgânica que tem tanto alto peso base quanto excelente resistência ao descolamento e uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape e um aparelho de limpeza de gás de escape que inclui o artigo formado por fibra inorgânica. o artigo formado por fibra inorgânica inclui fibras inorgânicas e marcas de agulha que se estendem na direção de espessura e incluem feixes verticais compostos das fibras inorgânicas que se estendem na direção de espessura, em que o artigo formado por fibra inorgânica tem um peso base de 1.800 g/m² ou mais, e o volume médio dos feixes verticais por marca de agulha medido por um teste de descolamento prescrito é 0,5 mm³ ou mais.

Description

DESCRIÇÃO CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um artigo formado por fibra inorgânica sujeito a agulhamento. A presente invenção também se refere a uma manta formada do artigo formado por fibra inorgânica para um aparelho de limpeza de gás de escape, ou seja, um membro de retenção para um veículo catalisador de um aparelho de limpeza de gás de escape, e um aparelho de limpeza de gás de escape que inclui a manta para um aparelho de limpeza de gás de escape.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

[0002] Os artigos formados por fibras inorgânicas tipificados por fibras de cerâmica foram usados para aplicações expostas a altas temperaturas, por exemplo, isolantes térmicos industriais, materiais refratários e materiais para embalagem. Adicionalmente, os artigos formados por fibras inorgânicas são usados como mantas (materiais de retenção de catalisador) para aparelhos de limpeza de gás de escape automotivos. Os materiais de retenção de catalisador são materiais amortecedores para os aparelhos de limpeza de gás de escape, sendo que os materiais amortecedores são enrolados ao redor de veículos catalisadores e interpostos (em lacunas) entre veículos catalisadores e invólucros de metal quando os veículos catalisadores são alojados em invólucros de metal. Para melhorar a eficiência catalítica, recentemente houve uma tendência a descartar aparelhos de limpeza de gás de escape em seções de alta temperatura imediatamente abaixo dos motores. Então, a fim de lidar com a extensão de lacuna em temperaturas mais altas e impedir o vazamento de gases de escape e danos aos veículos catalisadores, precisa-se que os artigos formados por fibra inorgânica tenham alto peso base.

[0003] A Literatura de Patente 1 descreve um material de manta que contém uma fibra inorgânica e que tem múltiplas marcas de agulha formadas por agulhamento, sendo que as marcas de agulha se estendem de uma primeira superfície em direção a uma segunda superfície e se estendem da segunda superfície para a primeira superfície, em que as marcas de agulha são formadas de modo a não penetrar na mesma na direção de espessura, e substancialmente nenhuma porção protuberante de um feixe de fibra inorgânica está presente. A reivindicação 3 de Literatura de Patente 1 estabelece que o material de manta tem, de preferência, um peso base de 1.500 g/m2 a 2.800 g/m2. No entanto, tem tido demandas crescentes por artigos formados por fibra inorgânica. Um artigo formado por fibra inorgânica submetido ao agulhamento por meio de um método descrito na Literatura de Patente 1 tem resistência ao descolamento insuficiente na direção de espessura.

[0004] A Literatura de Patente 2 descreve uma manta de múltiplas camadas em que múltiplos elementos de manta compostos de fibras inorgânicas queimadas são ligados uma à outra. Uma camada adesiva que liga os elementos de manta juntos é disposta entre os elementos de manta. Múltiplos furos são dispostos em superfícies principais dos elementos de manta voltados entre si. Os lados de dentro dos furos são preenchidos com um adesivo incluído na camada adesiva. Um exemplo de Literatura de Patente 2 divulga uma manta de múltiplas camadas em que dois artigos do tipo folha queimada têm, cada um, um peso base de 1.050 g/m2 e que são compostos de fibras inorgânicas são ligados um ao outro. No entanto, a manta de múltiplas camadas em que os artigos do tipo folha queimada compostos de fibras inorgânicas são ligados um ao outro com um adesivo são descolados entre as camadas ligadas.

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE

[0005] PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa n° 2009-085091

[0006] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa n° 2019-116076

[0007] Conforme descrito acima, no passado, não havia artigo formado por fibra inorgânica que tinha sido submetido ao agulhamento e que tivesse tanto alto peso base quanto excelente resistência ao descolamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0008] A presente invenção visa fornecer um artigo formado por fibra inorgânica que tem tanto alto peso base quanto excelente resistência ao descolamento e uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape e um aparelho de limpeza de gás de escape que inclui o artigo formado por fibra inorgânica.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0009] Os inventores focaram na forma de feixes verticais que são compostos de fibras inorgânicas e que se estendem na direção de espessura de um artigo formado por fibra inorgânica. Até agora os feixes verticais em artigos formados por fibra inorgânica que têm alto peso base têm um volume médio de cerca de 0,01 a cerca de 0,2 mm3 por marca de agulha. Adicionalmente, o volume de cada feixe vertical eficaz é cerca de 0,02 a cerca de 0,9 mm3 em média. Os inventores constataram que, no caso de um artigo formado por fibra inorgânica em que o volume médio de feixes verticais está dentro de uma faixa específica, os feixes verticais são firmemente formados para possibilitar a obtenção tanto de alto peso base quanto de resistência ao descolamento, que são propriedades físicas conflitantes.

[0010] A essência de um artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é descrita abaixo.

[0011] Um artigo formado por fibra inorgânica que compreende:

[0012] fibras inorgânicas; e

[0013] marcas de agulha que se estendem em uma direção de espessura e incluem feixes verticais compostos das fibras inorgânicas que se estendem na direção de espessura, em que o artigo formado por fibra inorgânica tem um peso base de 1.800 g/m2 ou mais, no caso em que um teste de descolamento descrito abaixo é realizado, quando os feixes verticais que têm um diâmetro de 100 μm ou mais e um comprimento protuberante de 2 mm ou mais dentre todos os feixes verticais que se projetam de uma primeira superfície descolada e uma segunda superfície descolada em uma região que mede 50 mm x 50 mm são expressos como feixes verticais eficazes, pelo menos uma das características (I) e (II) descritas abaixo é satisfeita, (I) um volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha determinado dividindo-se um volume total de porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas na região pelo número das marcas de agulha na região é 0,5 mm3 ou mais, e (II) um volume médio de uma porção de cada um dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas na região é 1,0 mm3 ou mais, e

TESTE DE DESCOLAMENTO

[0014] Um espécime de teste que tem uma largura de 50 mm e um comprimento de 150 mm é recortado do artigo formado por fibra inorgânica, um corte que tem uma profundidade de 30 mm é feito em um meio de uma espessura de uma face de extremidade do espécime de teste, e ambas as extremidades formadas pelo corte são presas pelos moldes de preensão, montados em uma máquina de teste de tração, e puxadas em direções de espessura opostas a uma velocidade de 500 mm/min em duas peças.

[0015] Em uma modalidade da presente invenção, a densidade de marca de agulha é 1 a 100 marcas/cm2.

[0016] Em uma modalidade da presente invenção, a resistência ao descolamento máxima determinada como uma carga de pico (N) no teste de descolamento é 5,0 N ou mais.

[0017] Em uma modalidade da presente invenção, as fibras inorgânicas são fibras à base de alumina/sílica.

[0018] Uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção inclui o artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção.

[0019] Um aparelho de limpeza de gás de escape inclui um veículo catalisador, um invólucro que cobre o lado de fora do veículo catalisador, e uma manta interposta entre o veículo catalisador e o invólucro, em que a manta é a manta para um aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0020] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção satisfaz pelo menos uma das características (I) e (II); então, as fibras substancialmente na direção de espessura são firmemente emaranhadas entre si dentro do artigo formado por fibra inorgânica para possibilitar que o artigo formado por fibra inorgânica tenha alto peso base e excelente resistência ao descolamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] A Figura 1 é um desenho explicativo de um teste de resistência ao descolamento.

[0022] A Figura 2 é um desenho explicativo de um espécime de teste para um teste de resistência ao descolamento.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0023] As modalidades da presente invenção serão descritas em detalhes abaixo.

[0024] A expressão "a a b" em uma faixa numérica indica "a ou mais e b ou menos".

[0025] Mesmo quando os limites superior e inferior de uma faixa numérica no presente relatório descritivo estiverem ligeiramente além da faixa numérica especificada pela presente invenção, os mesmos estão incluídos dentro do escopo equivalente da presente invenção contanto que os mesmos efeitos que aqueles na faixa numérica especificada pela presente invenção são fornecidos.

ARTIGO FORMADO POR FIBRA INORGÂNICA

[0026] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção compreende: fibras inorgânicas; e marcas de agulha que se estendem em uma direção de espessura e incluem feixes verticais compostos das fibras inorgânicas que se estendem na direção de espessura, em que o artigo formado por fibra inorgânica tem um peso base de 1.800 g/m2 ou mais, no caso em que um teste de descolamento descrito abaixo é realizado, quando os feixes verticais que têm um diâmetro de 100 μm ou mais e um comprimento protuberante de 2 mm ou mais dentre todos os feixes verticais que se projetam de uma primeira superfície descolada e uma segunda superfície descolada em uma região que mede 50 mm x 50 mm são expressos como feixes verticais eficazes, pelo menos uma das características (I) e (II) descritas abaixo é satisfeita. (I) Um volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha determinado dividindo-se um volume total de porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas na região pelo número das marcas de agulha na região é 0,5 mm3 ou mais. (II) Um volume médio de uma porção de cada um dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas na região é 1,0 mm3 ou mais.

[0027] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é formado de fibras inorgânicas e submetido ao agulhamento. O artigo formado por fibra inorgânica tem um formato de manta que tem uma espessura predeterminada. Doravante, uma superfície do artigo formado por fibra inorgânica perpendicular à direção de espessura também pode ser referida como uma "superfície de manta". Uma face lateral (uma face que se estende na direção de espessura) do artigo formado por fibra inorgânica perpendicular à superfície de manta também pode se referir como uma "face de extremidade".

MÉTODO PARA PRODUZIR ARTIGO FORMADO POR FIBRA INORGÂNICA

[0028] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção pode ser produzido por um método que inclui uma etapa de formar um agregado do tipo manta de um precursor de fibra inorgânica por um método de sol-gel, uma etapa de submeter o agregado do tipo manta resultante do precursor de fibra inorgânica para agulhamento, e uma etapa de queima de aquecer o agregado do tipo manta do precursor de fibra inorgânica submetido ao agulhamento em um artigo formado por fibra inorgânica. No entanto, o artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção pode ser produzido por um outro método.

[0029] Embora um exemplo do método para produzir um artigo formado por fibra inorgânica seja descrito abaixo tomando-se um método para produzir um artigo formado por fibra à base de alumina/sílica como um exemplo, o artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção não se limita ao artigo formado por fibra à base de alumina/sílica. Conforme descrito acima, o artigo formado por fibra inorgânica pode ser um artigo formado de fibras de sílica, zircônia, espinel ou titânia, ou fibras compósitas do mesmo.

ETAPA DE FIAÇÃO

[0030] Para produzir um agregado do tipo manta de fibras à base de alumina/sílica através de um método de sol-gel, as fibras devem ser fiadas a partir de uma solução de fiação que contém cloreto de alumínio básico, um composto de silício, um polímero orgânico que serve como um espessante, e água através de um método de sopro em um agregado de precursor de fibra de alumina/sílica.

PREPARAÇÃO DE SOLUÇÃO DE FIAÇÃO

[0031] O cloreto de alumínio básico Al(OH)3-xClx pode ser preparado, por exemplo, dissolvendo-se metal alumínio em ácido clorídrico ou uma solução aquosa de cloreto de alumínio. Na fórmula química descrita acima, o valor de x está normalmente na faixa de 0,45 a 0,54 e, de preferência, 0,5 a 0,53. Como o composto de silício, um sol de sílica é, de preferência, usado. Silicato de tetraetila ou um composto de silício solúvel em água, como um derivado de siloxano solúvel em água, também pode ser usado. Como o polímero orgânico, por exemplo, um composto de polímero solúvel em água, como álcool polivinílico, polietileno glicol ou poliacrilamida, é usado, de preferência. Os mesmos normalmente têm um grau de polimerização de 1.000 a 3.000.

[0032] Em relação à solução de fiação, a razão de alumínio que se origina do cloreto de alumínio básico para o silício que se origina do composto de silício é normalmente 99:1 para 65:35 e, de preferência, 99:1 para 70:30 em termos de Al2O3 e SiO2 em uma base de peso. A solução de fiação tem, de preferência, uma concentração de alumínio de 170 a 210 g/l e uma concentração de polímero orgânico de 20 a 50 g/l.

[0033] No caso em que a quantidade do composto de silício na solução de fiação é menor que a faixa acima, a alumina contida em fibras curtas é facilmente transformada em a-alumina. Ademais, as partículas de alumina engrossam, causando facilmente, desse modo, a fragilização das fibras curtas. No caso em que a quantidade do composto de silício na solução de fiação é maior que a faixa acima, a quantidade de sílica (SiO2) formada junto com mulita (3AhO3^2SiO2) é aumentada, causando facilmente, desse modo, uma diminuição na resistência ao calor.

[0034] No caso em que a solução de fiação tem uma concentração de alumínio menor que 170 g/l ou uma concentração de polímero orgânico menor que 20 g/l, a solução de fiação não tem uma viscosidade adequada causando, desse modo, com que as fibras à base de alumina/sílica resultantes tenham um diâmetro de fibra menor. Ou seja, a quantidade excessivamente grande de água livre na solução de fiação resulta em uma taxa de secagem baixa durante a fiação através do método de sopro para levar à extensão excessiva. Isso faz com que as fibras de precursor fiadas tenham diâmetros variantes, falhando na produção de fibras curtas que têm um diâmetro de fibra médio predeterminado e uma distribuição de diâmetro de fibra aguda. Ademais, uma concentração de alumínio menor que 170 g/l resulta em uma diminuição na produtividade. Em uma concentração de alumínio maior que 210 g/l ou uma concentração de polímero orgânico maior que 50 g/l, uma viscosidade excessivamente alta é obtida em qualquer caso; então, a solução não pode ser usada como uma solução de fiação. A solução de fiação tem, de preferência, uma concentração de alumínio de 180 a 200 g/l e uma concentração de polímero orgânico de 30 a 40 g/l.

[0035] A solução de fiação anteriormente mencionada é preparada adicionando-se o composto de silício e o polímero orgânico a uma solução aquosa de cloreto de alumínio básico em quantidades para satisfazer a razão anteriormente mencionada de Al2O3:SiO2 e concentrando a mistura de tal maneira que a concentração de alumínio e a concentração do polímero orgânico estejam dentro das faixas acima.

SOPRO

[0036] A fiação (a formação de fibras a partir da solução de fiação) é normalmente realizada através de um método de sopro em que uma solução de fiação é alimentada em um fluxo de gás de fiação de alta velocidade produzindo, desse modo, um precursor de alumina de fibra curto. A estrutura de um bocal de fiação usada na fiação descrita acima não é particularmente limitada. Por exemplo, conforme descrito na Patente Japonesa n° 2602460, uma estrutura é preferencial em que um fluxo de ar que emerge de um bocal de ar e o fluxo de uma solução de fiação que emerge de um bocal de fornecimento de solução de fiação são paralelos entre si e em que o fluxo de ar paralelo é suficientemente retificado e entra em contato com a solução de fiação.

[0037] Em relação à fiação, de preferência, as fibras suficientemente arrastadas da solução de fiação são formadas sob condições em que a evaporação de água e a decomposição da solução de fiação são prevenidas e, então, as fibras resultantes são rapidamente secas. Para esse fim, a atmosfera é, de preferência, alterada de um estado em que a evaporação de água é suspensa para um estado em que a evaporação de água é promovida, no curso da formação das fibras da solução de fiação até a chegada das fibras em um dispositivo de coleta de fibra.

[0038] O precursor de fibra à base de alumina/sílica pode ser coletado, acumulado e recuperado na forma de um agregado do tipo folha contínua (folha de camada fina) composto do precursor de fibra à base de alumina/sílica com um dispositivo de acumulação que tem uma estrutura em que uma correia sem fim de malha de fio seja disposta de modo a ser substancialmente perpendicular ao fluxo de ar de fiação e em que o fluxo de ar de fiação que contém o precursor de fibra à base de alumina/sílica se choque com a correia enquanto a correia sem fim é girada.

[0039] A folha de camada fina, de preferência, mas não necessariamente, tem um peso base de cerca de 10 a cerca de 200 g/m2, particularmente de preferência, cerca de 30 a cerca de 100 g/m2.

[0040] A folha de camada fina recuperada pelo dispositivo de acumulação pode ser, então, empilhada. Especificamente, por exemplo, o agregado de precursor de fibra inorgânica (folha de camada fina) é continuamente desenrolado e fornecido a um dispositivo de dobramento. A folha de camada fina é dobrada em uma largura predeterminada e empilhada. Simultaneamente, a folha dobrada é continuamente transferida em uma direção perpendicular a uma direção do dispositivo de dobramento para formar um agregado laminado (folha laminada) composto do precursor de fibra inorgânica. O empilhamento da folha de camada fina fornece, dessa maneira, a folha laminada que tem um peso base uniforme (peso por unidade de área) através de toda a folha. Como o dispositivo de dobramento anteriormente mencionado, um dispositivo descrito na Publicação de Pedido de Patente Não- examinada Japonesa n° 2000-80547 pode ser usado.

[0041] A folha laminada é formada, de preferência, empilhando-se cinco ou mais camadas, com mais preferência, oito ou mais camadas, particularmente de preferência, 10 a 80 camadas da folha de camada fina. No entanto, o número de camadas empilhadas não se limita a isso.

ETAPA DE REVESTIMENTO COM AUXÍLIO DE AGULHAMENTO

[0042] Um auxílio de agulhamento é para revestir a folha laminada do precursor de fibra à base de alumina/sílica ou uma superfície de folha da folha laminada obtida por meio de fiação, conforme necessário. O auxílio de agulhamento é, de preferência, revestido em ambas as superfícies da folha.

[0043] Qualquer agente eficaz no fortalecimento de filamentos próximos de uma superfície de manta do agregado de precursor de fibra inorgânica pode ser usado como o auxílio de agulhamento. Vários agentes de revestimento, como agentes de revestimento de polímero acrílico, podem ser usados.

[0044] Após a fixação do auxílio de agulhamento, o agregado de precursor de fibra inorgânica em formato de manta pode ser seco. Em outras palavras, o auxílio de agulhamento é, de preferência, fixado por meio de revestimento a seco. O auxílio de agulhamento pode ser fixado quando o precursor de fibra inorgânica for acumulado.

[0045] Um agente de redução de atrito (tensoativo ou emulsão) eficaz na redução do atrito entre agulhas e as fibras pode ser usado em combinação com o auxílio de agulhamento. Nesse caso, a ordem de uso do auxílio de agulhamento e do agente de redução de atrito não é particularmente limitada. Por exemplo, após a fixação de uma solução do auxílio de agulhamento, uma solução ou dispersão do agente de redução de atrito em um solvente é, de preferência, aplicada por meio de revestimento (revestimento úmido).

Processo de Agulhamento

[0046] O auxílio de agulhamento é revestido na folha laminada do precursor de fibra à base de alumina/sílica obtido por meio de fiação, conforme necessário, e, então, a folha laminada é submetida ao agulhamento em que as agulhas farpadas são inseridas e retiradas da folha laminada. O agulhamento pode ser realizado a partir de uma ou ambas as superfícies, de preferência, ambas as superfícies.

[0047] A inserção e a retirada das agulhas são, de preferência, realizadas na direção perpendicular à superfície de folha da folha laminada. As agulhas são inseridas mais fundo do que o centro da folha laminada na direção de espessura. As agulhas podem ser inseridas de modo a penetrar através da folha laminada na direção de espessura.

[0048] Agulhando-se desse modo, as marcas de agulha são formadas no artigo formado por fibra inorgânica. Ou seja, quando o agulhamento for realizado, em que as agulhas farpadas são inseridas e retiradas do agregado de fibra inorgânica, as agulhas permitem que pelo menos algumas das fibras se estendam substancialmente na direção de espessura em posições em que as agulhas são inseridas e retiradas. Isso forma as marcas de agulha na superfície do artigo formado por fibra inorgânica. Os filamentos das fibras inorgânicas que se estendem substancialmente na direção de espessura dentro do artigo formado por fibra inorgânica submetido a agulhamento são referidos como "feixes verticais".

[0049] O agulhamento é realizado a fim de ajustar a densidade aparente, a resistência ao descolamento, a pressão da superfície (pressão da superfície após um ciclo de alta temperatura), e a durabilidade da resiliência (retenção de pressão da superfície após o ciclo de alta temperatura) do artigo formado por fibra inorgânica ao formar os feixes verticais.

[0050] As marcas de agulha podem penetrar através do artigo formado por fibra inorgânica. Alternativamente, as marcas de agulha podem se estender a partir de uma superfície de manta de modo a não chegar à outra superfície de manta.

ETAPA DE QUEIMA

[0051] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é, de preferência, um artigo formado por fibra inorgânica queimado obtido aquecendo-se o precursor de fibra inorgânica submetido a agulhamento. A queima após o agulhamento é normalmente realizado a 900 °C ou mais, de preferência, 1.000 °C a 1.300 °C. Uma temperatura de queima de 900 °C ou mais resulta em fibras à base de alumina/sílica suficientemente catalisadas que têm excelente resistência e, então, é preferencial. Uma temperatura de queima de 1.300 °C ou menos resulta em fibras à base de alumina/sílica que têm resistência adequada devido ao fato de que o crescimento de grão das fibras não procede excessivamente, o que é preferencial.

ESTRUTURA PREFERENCIAL DE ARTIGO FORMADO POR FIBRA INORGÂNICA FIBRA INORGÂNICA

[0052] Os exemplos das fibras inorgânicas incluídos no artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção incluem, mas sem limitação particular, fibras de único componente compostos de, por exemplo, sílica, alumina/sílica, zircônia contendo sílica ou alumina/sílica, espinel ou titânia; e fibras compósitas contendo essas fibras. Em particular, as fibras à base de alumina/sílica são preferenciais, e as fibras à base de alumina/sílica cristalinas são particularmente preferenciais. A razão de composição (em peso) de alumina/sílica das fibras à base de alumina/sílica está, de preferência, na faixa de 60 a 95/40 a 5, com mais preferência, 70 a 84/30 a 16, particularmente de preferência, 70 a 76/30 a 24.

[0053] As fibras inorgânicas são, de preferência, fibras curtas. As fibras inorgânicas têm, de preferência, um diâmetro de fibra médio de 3 a 10 μm, particularmente, de preferência, 5 a 8 μm. Quando o limite superior do diâmetro de fibra médio das fibras inorgânicas estiver dentro da faixa acima, o artigo formado por fibra inorgânica tem resiliência adequada, o que é preferencial. Quando o diâmetro de fibra médio das fibras inorgânicas estiver dentro da faixa acima, a quantidade de poeira emitida no ar pode ser reduzida, o que é preferencial.

DENSIDADE DA MARCA DE AGULHA MÉTODO PARA MEDIR DENSIDADE DE MARCA DE AGULHA

[0054] Em uma modalidade da presente invenção, o artigo formado por fibra inorgânica é um artigo queimado. Nesse caso, a densidade de marca de agulha indica o número de marcas de agulha por unidade de área (1 cm2) de uma superfície de manta do artigo formado por fibra inorgânica após queima.

[0055] Quando uma superfície de manta do artigo formado por fibra inorgânica for irradiada com luz visível, a luz transmitida é observada como pontos de luz em uma superfície descolada devido à quantidade de luz transmitida através das marcas de agulha ser maior que a quantidade de luz transmitida através de uma região além das marcas de agulha. O número de marcas de agulha é determinado contando-se os números dos feixes verticais e os pontos de luz transmitida para a superfície descolada.

[0056] Ou seja, o número de marcas de agulha é determinado irradiando-se uma superfície do artigo formado por fibra inorgânica com luz visível e contando-se os números dos pontos de luz transmitida para a superfície descolada e os feixes verticais.

FAIXA PREFERENCIAL DE DENSIDADE DE MARCA DE AGULHA

[0057] Na presente invenção, o número das marcas de agulha por unidade de área (1 cm2) (densidade de marca de agulha) de uma superfície de manta do artigo formado por fibra inorgânica é, de preferência, 1 marca/cm2 ou mais, com mais preferência, 3 marcas/cm2 ou mais, com ainda mais preferência, 5 marcas/cm2 ou mais, particularmente de preferência, 8 marcas/cm2 ou mais, e de preferência, 100 marcas/cm2 ou menos, com mais preferência, 50 marcas/cm2 ou menos, com ainda mais preferência, 40 marcas/cm2 ou menos, particularmente de preferência, 30 marcas/cm2 ou menos na média de toda a superfície de manta. Quando o número das marcas de agulha estiver dentro da faixa acima, a pressão da superfície do artigo formado por fibra inorgânica é mantida alto. Então, o artigo formado por fibra inorgânica é particularmente, de preferência, usado em aplicações que requerem durabilidade satisfatória de resiliência, como mantas para aparelhos de limpeza de gás de escape.

PESO BASE E ESPESSURA DE ARTIGO FORMADO POR FIBRA INORGÂNICA

[0058] O peso base (massa por unidade de área) do artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é adequadamente determinado de acordo com as aplicações e é 1.800 g/m2 ou mais, de preferência, mais de 2.000 g/m2, com mais preferência, mais de 2.200 g/m2, com ainda mais preferência, mais de 2.400 g/m2, particularmente de preferência, mais de 2.600 g/m2. O peso base do artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é, de preferência, mas não necessariamente, 5.000 g/m2 ou menos, com mais preferência, 4.500 g/m2 ou menos, particularmente de preferência, 4.000 g/m2 ou menos.

[0059] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção tem, de preferência, uma espessura de 10 mm ou mais, com mais preferência, 11 mm ou mais, particularmente de preferência, 12 mm ou mais. O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção tem, de preferência, uma espessura de 40 mm ou menos, com mais preferência, 30 mm ou menos, com mais preferência, 25 mm ou menos, particularmente de preferência, 23 mm ou menos.

[0060] Quando o artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção tiver um peso base por unidade de área maior e uma espessura maior, o artigo formado por fibra inorgânica pode ter melhores efeitos de retenção e isolamento térmicos. Um peso base por unidade de área maior e uma espessura maior resultam comumente em uma tendência de levar a resistência a delaminação menor. Um volume maior dos feixes verticais eficazes resulta em maiores efeitos da presente invenção.

[0061] O peso base por unidade de área e a espessura do artigo formado por fibra inorgânica podem ser ajustados às faixas acima ajustando-se a quantidade de fibras por unidade de área quando o agregado de fibra inorgânica incluído no artigo formado por fibra inorgânica for empilhado com uma máquina de dobramento. O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção pode ter uma estrutura em que múltiplos artigos formados por fibra inorgânica são ligados juntos ou a uma única estrutura. Dos pontos de vista de manuseabilidade e resistência ao descolamento em uma interface de ligação, a estrutura única é preferencial.

FEIXE VERTICAL

[0062] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção inclui as marcas de agulha formadas pelo agulhamento. Conforme descrito acima, quando o agulhamento for realizado, em que as agulhas farpadas são inseridas e retiradas do agregado de fibra inorgânica, as agulhas permitem que pelo menos algumas das fibras se estendam substancialmente na direção de espessura em posições em que as agulhas são inseridas e retiradas. Os filamentos das fibras inorgânicas que são formados pelo agulhamento, que estão presentes dentro do artigo formado por fibra inorgânica, e que são formados substancialmente na direção de espessura são referidos como "feixes verticais".

FEIXE VERTICAL EFICAZ

[0063] Na presente invenção, dentre os feixes verticais presentes dentro do artigo formado por fibra inorgânica, os feixes verticais que têm um diâmetro específico e um comprimento específico são definidos como "feixes verticais eficazes". Especificamente, no caso em que um teste de descolamento descrito abaixo é realizado, os feixes verticais que têm um diâmetro de 100 μm ou mais e um comprimento protuberante de 2 mm ou mais dentre todos os feixes verticais F (Figura 1) que se projetam de ambas as superfícies descoladas (uma primeira superfície descolada 1a e uma segunda superfície descolada 1b) em uma unidade de área (50 mm x 50 mm) são definidos como "feixes verticais eficazes". A unidade de área (50 mm x 50 mm) em que os valores numéricos relacionados aos feixes verticais são medidos é uma região livremente selecionada de um espécime de teste (150 mm x 50 mm), excluindo uma porção em que um corte que tem uma profundidade de 30 mm é feito no meio da espessura.

[0064] Dentre os feixes verticais presentes substancialmente na direção de espessura dentro do artigo formado por fibra inorgânica, os feixes verticais eficazes têm um diâmetro e um comprimento que agem para ajustar a densidade aparente, a resistência ao descolamento, e a durabilidade de resiliência (retenção de pressão da superfície após o ciclo de alta temperatura) do artigo formado por fibra inorgânica.

EXPLICAÇÃO DE CARACTERÍSTICAS I E II TESTE DE DESCOLAMENTO

[0065] Um espécime de teste 1 que tem uma largura de 50 mm e um comprimento de 150 mm é recortado do artigo formado por fibra inorgânica. Um corte que tem uma profundidade de 30 mm é feito no meio da espessura de uma face de extremidade 1e do espécime de teste 1 conforme ilustrado na Figura 2. O corte é formado de modo a se estender de uma extremidade até a outra extremidade na direção de largura. Conforme ilustrado na Figura 1, ambas as extremidades formadas pelo corte são mantidas por moldes de preensão 2, montados em uma máquina de teste de tração, e puxados em direções opostas perpendiculares a uma superfície de manta (direções para cima e para baixo na Figura 1) a uma velocidade de 500 mm/min em duas partes.

RESISTÊNCIA AO DESCOLAMENTO MÁXIMA

[0066] Conforme ilustrado na Figura 1, quando o espécime de teste 1 é puxado nas direções opostas perpendiculares à superfície de manta a uma velocidade de 500 mm/min em duas partes, o valor máximo (N) da carga de pico é definido como resistência ao descolamento máxima.

[0067] No artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção, a resistência ao descolamento máxima determinada como uma carga de pico (N) no teste de descolamento descrito acima é, de preferência, 5,0 N ou mais, com mais preferência, 6,0 N ou mais, particularmente de preferência, 6,5 N ou mais. Embora a resistência ao descolamento maior do artigo formado por fibra inorgânica seja mais vantajosa, a resistência ao descolamento máxima é, de preferência, 50,0 N ou menos, com mais preferência, 45,0 N ou menos, particularmente de preferência, 40,0 N ou menos.

[0068] O artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é, de preferência, excelente em resistência ao descolamento a fim de minimizar uma diminuição em trabalhabilidade e minimizar uma diferença em distribuição de densidade durante a formação quando processado em um isolante térmico. Adicionalmente, o artigo é, de preferência, excelente em resistência ao descolamento a fim de não causar o deslocamento intercamadas da manta quando o artigo na forma de uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape usado para automóveis for enrolado ao redor de um veículo catalisador e montado em um invólucro metálico.

VOLUME TOTAL V DE PORÇÃO DE FEIXE VERTICAL EFICAZ QUE SE PROJETA ALÉM DA SUPERFÍCIE DESCAMADA

[0069] Após o teste de descolamento descrito acima ser realizado, o número (número de filamento) N, o diâmetro (espessura) D, e o comprimento (comprimento que se projeta da superfície descolada 1a ou 1b) L dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas 1a e 1b são medidos com um microscópio digital. A ampliação de medição do microscópio digital é, de preferência, x10 a x20. O comprimento L é o comprimento de porções que se projetam da superfície descolada 1a ou 1b e que tem um diâmetro de 100 μm ou mais que são medidos. O diâmetro D é um valor medido no meio, na direção longitudinal, sendo que cada porção se projeta da superfície descolada 1a ou 1b.

[0070] O volume total V das porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas na região que mede 50 mm x 50 mm é um valor obtido calculando-se o volume (πD2^L/4) de cada uma das porções dos N feixes verticais eficazes que se projetam da superfície descolada 1a ou 1b e calculando-se o volume total.

[0071] No artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção, o volume total (a soma dos volumes) V das porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas é, de preferência, 2,0 mm3/cm2 ou mais, com mais preferência, 4,0 mm3/cm2 ou mais, com ainda mais preferência 8,0 mm3/cm2 ou mais, particularmente de preferência, 12,0 mm3/cm2 ou mais. Quando o volume total dos feixes verticais eficazes estiver dentro da faixa acima, os feixes verticais são mais firmemente presentes dentro do artigo formado por fibra inorgânica. Então, a resistência à delaminação substancialmente na direção de espessura pode ser adicionalmente fornecida.

[0072] O valor do volume total (a soma dos volumes) V é, de preferência, 50 mm3 ou mais, com mais preferência, 100 mm3 ou mais, com ainda mais preferência, 200 mm3 ou mais, particularmente de preferência, 300 mm3 ou mais, quando convertido em um valor por unidade de área (50 mm x 50 mm).

VOLUME MÉDIO DE PORÇÃO DE FEIXE VERTICAL EFICAZ QUE SE PROJETA DA SUPERFÍCIE DESCAMADA POR MARCA DE AGULHA (CARACTERÍSTICA I)

[0073] O número n das marcas de agulha na região que medem 50 mm x 50 mm é medido pelo método de medição descrito acima. O volume total V determinado ao realizar o teste de descolamento é dividido por n para determinar o volume médio das porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas por marca de agulha (doravante, também referido como um "volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha").

[0074] Ou seja, o volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha é um valor V/n obtido dividindo-se a soma dos volumes (volume total) V de todas as porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas e que estão presentes em ambas as superfícies descoladas (a primeira superfície descolada e a segunda superfície descolada) por unidade de área (50 mm x 50 mm) pelo número n das marcas de agulha por unidade de área quando o teste de descolamento é realizado. No caso de um volume médio V/n maior dos feixes verticais eficazes por marca de agulha, o agulhamento é efetivamente realizado formando, desse modo, feixes verticais eficazes mais fortes.

[0075] No artigo formado por fibra inorgânica de acordo com uma primeira modalidade, o volume médio V/n dos feixes verticais eficazes por marca de agulha é 0,5 mm3 ou mais, com mais preferência, 1,0 mm3 ou mais, com ainda mais preferência, 2,0 mm3 ou mais, particularmente, de preferência, 2,5 mm3 ou mais. Quando o volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha estiver dentro da faixa acima, a resistência ao descolamento pode ser aprimorada. O descolamento da manta pode ser prevenido quando um veículo catalisador para um aparelho de limpeza de gás de escape e um membro de retenção para o mesmo (uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape) forem encaixados por pressão em um invólucro metálico. O volume médio V/n dos feixes verticais eficazes por marca de agulha no artigo formado por fibra inorgânica de acordo com a primeira modalidade é, de preferência, 50 mm3 ou menos, com mais preferência, 30 mm3 ou menos, particularmente de preferência, 20 mm3 ou menos.

VOLUME MÉDIO DE PORÇÃO DE CADA FEIXE VERTICAL EFICAZ QUE SE PROJETA DA SUPERFÍCIE DESCAMADA (CARACTERÍSTICA II)

[0076] O volume médio de uma porção de cada um dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas (doravante, também referido como um "volume médio por feixe vertical eficaz") é determinado dividindo-se o volume total V descrito acima pelo número N dos feixes verticais eficazes.

[0077] Ou seja, o volume médio por feixe vertical eficaz é um valor V/N obtido dividindo-se a soma dos volumes (volume total) V de todas as porções dos feixes verticais eficazes que se projetam das superfícies descoladas e que estão presentes em ambas as superfícies descoladas (a primeira superfície descolada e a segunda superfície descolada) por unidade de área (50 mm x 50 mm) pelo número N dos feixes verticais eficazes por unidade de área quando o teste de descolamento é realizado. No caso de um grande volume médio V/N por feixe vertical eficaz no artigo formado por fibra inorgânica, o agulhamento é efetivamente realizado formando, desse modo, feixes verticais eficazes mais fortes.

[0078] No artigo formado por fibra inorgânica de acordo com uma segunda modalidade, o volume médio V/N por feixe vertical eficaz é 1,0 mm3 ou mais, com mais preferência, 2,0 mm3 ou mais, com ainda mais preferência, 3,0 mm3 ou mais, particularmente de preferência, 4,0 mm3 ou mais. Quando o volume médio V/N por feixe vertical eficaz estiver dentro da faixa acima, a resistência ao descolamento pode ser aprimorada. O descolamento da manta pode ser prevenido quando um veículo catalisador para um aparelho de limpeza de gás de escape e um membro de retenção para o mesmo (uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape) forem encaixados por pressão em um invólucro metálico. O volume médio V/N de cada feixe vertical eficaz por feixe vertical eficaz é, de preferência, 100 mm3 ou menos, com mais preferência, 50 mm3 ou menos, particularmente de preferência, 40 mm3 ou menos.

[0079] No caso de um artigo formado por fibra inorgânica que tem um baixo peso base, é concebível empregar um método para aumentar o entrelaçamento das fibras substancialmente na direção de espessura aumentando-se a densidade de marca de agulha a fim de aprimorar a resistência ao descolamento do artigo formado por fibra inorgânica. No caso de um artigo formado por fibra inorgânica que tem alto peso base, no entanto, um aumento em densidade de marca de agulha pode deteriorar outras propriedades físicas, e não havia método para aprimorar a resistência ao descolamento. Para aprimorar a resistência ao descolamento enquanto outras propriedades físicas são mantidas, na primeira modalidade, o volume médio V/n dos feixes verticais eficazes por marca de agulha é 0,5 mm3 ou mais. Na segunda modalidade, o volume médio V/N por feixe vertical eficaz é 1,0 mm3 ou mais. Desse modo, os feixes verticais são formados mais firmemente.

[0080] No caso de satisfazer pelo menos uma das características (I) e (II) na presente invenção, os feixes verticais formados pelo agulhamento são reforçadas reduzindo, então, a quebra de filamento.

[0081] Exemplos de um método para reforçar os feixes verticais incluem, mas sem limitação particular, métodos (i) e (ii) específicos descritos abaixo. (i) Filamentos espessos compostos do precursor de fibra inorgânica são dispostos em uma superfície do agregado de precursor de fibra inorgânica e empurrados para o agregado de precursor de fibra inorgânica com agulhas durante o agulhamento para formar os feixes verticais.

[0082] O tipo de agulha para agulhamento dos filamentos espessos é, de preferência, mas sem limitação, uma agulha de forquilha. Os filamentos espessos são, de preferência, compostos do mesmo material que o precursor de fibra inorgânica. Em particular, os filamentos espessos são, de preferência, filamentos do tipo cadeia espessos que são formados de fibras precursoras alinhadas em uma direção e que são formados como um subproduto no dispositivo de acumulação quando o agregado de precursor de fibra inorgânica for formado. Adicionalmente, os filamentos do tipo cadeia espessos são, de preferência, formados de um agregado de fibra curta. O diâmetro médio dos filamentos do tipo cadeia espessos é, de preferência, 1,2 ou mais vezes, particularmente de preferência, 1,5 ou mais vezes, e de preferência, 4 ou menos vezes, particularmente de preferência, 3 ou menos vezes o diâmetro médio dos feixes verticais eficazes. (ii) Antes do agulhamento, uma solução de um auxílio de agulhamento é aderida (revestida) a uma superfície do agregado de precursor de fibra inorgânica por meio de aspersão ou semelhante aprimorando, desse modo, as propriedades físicas do precursor de fibra inorgânica a ser formado nos feixes verticais. Os auxílios de agulhamento preferenciais são conforme descrito acima.

ESPESSURA MÉDIA DE FEIXE VERTICAL EFICAZ

[0083] Na presente invenção, os feixes verticais eficazes têm, de preferência, uma espessura média (diâmetro) de 550 μm ou mais, com mais preferência, 600 μm ou mais, particularmente de preferência, 700 μm ou mais. Os feixes verticais eficazes têm, de preferência, uma espessura média de 3.000 μm ou menos, com mais preferência, 2.800 μm ou menos, particularmente de preferência, 2.500 μm ou menos. Quando a espessura média dos feixes verticais eficazes estiver dentro da faixa acima, um cobertor (um artigo formado por fibra inorgânica) que é menor provável de quebrar no momento da aplicação de uma força externa aos feixes verticais eficazes e que tem alta resistência ao descolamento é obtido.

COMPRIMENTO MÉDIO DE FEIXE VERTICAL EFICAZ

[0084] Em relação aos feixes verticais do artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção, o comprimento médio L' dos feixes verticais eficazes na primeira superfície descolada está, de preferência, dentro de uma faixa de porcentagem específica em relação à espessura z da segunda superfície descolada (ou seja, 1/2 da espessura total do artigo formado por fibra inorgânica). Ou seja, quando o teste de descolamento for realizado, a porcentagem (L'/z)^100 (%) obtida dividindo-se o comprimento médio L' dos feixes verticais eficazes na primeira superfície descolada por unidade de área (50 mm x 50 mm) pela espessura z da segunda superfície descolada é, de preferência, 50% ou mais, com mais preferência, 60% ou mais, particularmente de preferência, 70% ou mais. Quando a porcentagem (L'/z)^100 (%) estiver dentro da faixa acima, a resistência ao descolamento pode ser adicionalmente aprimorada, o que é preferencial. A porcentagem (L7z)^100 (%) é, de preferência, 200% ou menos, com mais preferência, 150% ou menos. Quando a porcentagem (L'/z)^100 (%) estiver dentro da faixa acima, a protuberância de laços fechados pode ser suprimida até um tamanho pequeno no processo.

NÚMERO DE FEIXE VERTICAL EFICAZ POR UNIDADE DE ÁREA

[0085] No artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção, o número total dos feixes verticais eficazes apresentado em ambas as superfícies descoladas por unidade de área (50 mm x 50 mm) é, de preferência, 20 ou mais, com mais preferência 40 ou mais, particularmente de preferência, 60 ou mais. Quando o número dos feixes verticais eficazes estiver dentro da faixa acima, a resistência ao descolamento pode ser adicionalmente aprimorada, o que é preferencial. O número dos feixes verticais eficazes por unidade de área é, de preferência, 500 ou menos, com mais preferência 400 ou menos, particularmente de preferência, 250 ou menos. Quando o limite superior do número dos feixes verticais eficazes estiver dentro da faixa acima, a resistência ao descolamento pode ser aprimorada sem diminuir a pressão da superfície do artigo formado por fibra inorgânica, o que é preferencial particularmente, por exemplo, para aplicações que exigem uma pressão da superfície satisfatória.

APLICAÇÃO DE ARTIGO FORMADO POR FIBRA INORGÂNICA

[0086] Exemplos de aplicações do artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção incluem, mas sem limitação particular, vários isolantes térmicos e embalagem. Em particular, o artigo formado por fibra inorgânica é útil como uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape.

MANTA PARA APARELHO DE LIMPEZA DE GÁS DE ESCAPE

[0087] Uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape é um membro de retenção para um veículo catalisador do aparelho de limpeza de gás de escape e é um material de amortecimento para o aparelho de limpeza de gás de escape, sendo que o material de amortecimento é enrolado ao redor do veículo catalisador e interposto (na lacuna) entre o veículo catalisador e um invólucro metálico quando o veículo catalisador for alojado no invólucro metálico. A manta para um aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção é formada do artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção. Especificamente, o artigo formado por fibra inorgânica da presente invenção é submetido ao processamento de formato, como corte, para produzir uma manta para um aparelho de limpeza de gás de escape. O artigo formado por fibra inorgânica incluído na manta para um aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção pode conter um aglutinante orgânico. O teor do aglutinante orgânico é, de preferência, menor que 10% em peso, com mais preferência, menor que 5% em peso, particularmente de preferência, menor que 2,5% em peso.

[0088] Quando o teor de aglutinante orgânico da manta for 10% em peso ou mais, o problema da formação de gases de decomposição, como NOx, CO, e HC, pela decomposição do aglutinante orgânico devido à alta temperatura de um gás de escape no momento da combustão do motor pode aumentar.

[0089] Exemplos do aglutinante orgânico que pode ser usado incluem várias borrachas, polímeros solúveis em água, resinas termoplásticas e resinas termofixas.

[0090] As soluções aquosas, emulsões dispersíveis em água, latexes e soluções de solvente orgânico, cada um dos quais contém o aglutinante orgânico anteriormente mencionado que serve como um componente ativo, estão comercialmente disponíveis. Esses líquidos aglutinantes orgânicos podem ser usados como são ou diluídos, por exemplo, com água antes do uso. Então, os mesmos podem ser adequadamente usados para incorporar o aglutinante orgânico na manta. O aglutinante orgânico contido na manta pode não ser necessariamente um único tipo e pode ser uma mistura de dois ou mais tipos.

[0091] Dentre os aglutinantes orgânicos anteriormente mencionados, são preferenciais as borrachas sintéticas, como borrachas acrílicas e borrachas de nitrila; polímeros solúveis em água, como carboximetil celulose e álcoois polivinílicos; e resinas acrílicas. Dentre esses compostos, são particularmente preferenciais as borrachas acrílicas, borrachas de nitrila, carboximetil celulose, álcoois polivinílicos e resinas acrílicas que não estão incluídas nas borrachas acrílicas. Esses aglutinantes podem ser, de preferência, usados devido ao fato de que os líquidos aglutinantes orgânicos são facilmente preparados ou estão facilmente disponíveis, uma operação de impregnação da manta é facilmente realizada, uma força de ligação suficiente é exercida mesmo em um teor de aglutinante relativamente baixo, o artigo formado resultante é flexível com excelente resistência, e os aglutinantes orgânicos são facilmente decompostos ou eliminados sob condições de temperatura operacionais.

APARELHO DE LIMPEZA DE GÁS DE ESCAPE

[0092] Um aparelho de limpeza de gás de escape inclui um veículo catalisador, um invólucro que cobre o lado de fora do veículo catalisador, e uma manta disposta entre o veículo catalisador e o invólucro. No aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção, a manta para um aparelho de limpeza de gás de escape da presente invenção é usada como a manta. A manta tem alta resistência ao descolamento. Então, a manta tem excelente manuseabilidade e trabalhabilidade na montagem do aparelho de limpeza de gás de escape, e tem a habilidade de reter satisfatoriamente o veículo catalisador após a montagem.

[0093] A configuração do aparelho de limpeza de gás de escape não é particularmente limitada. A presente invenção pode ser aplicada a vários aparelhos de limpeza de gás de escape incluindo veículos catalisadores, invólucros, e mantas para reter os veículos catalisadores.

EXEMPLOS

[0094] Embora a presente invenção seja descrita mais especificamente abaixo por meio dos exemplos e exemplos comparativos, a presente invenção não se limita a esses exemplos, contanto que essa não se afaste da essência da mesma.

[0095] Os métodos de medição e avaliação de várias propriedades físicas e características do artigo formado por fibra inorgânica resultante são descritos abaixo.

TESTE DE DESCOLAMENTO

[0096] Um espécime de teste que tem uma largura de 50 mm e um comprimento de 150 mm foi recortado do artigo formado por fibra inorgânica. Um corte que tem uma profundidade de 30 mm foi feito no meio da espessura de uma face de extremidade 1e do espécime de teste. Conforme ilustrado na Figura 1, ambas as extremidades formadas pelo corte foram mantidas por respectivos moldes de preensão 2, montados em uma máquina de teste de tração, e puxados em direções opostas perpendiculares à superfície de manta a uma velocidade de 500 mm/min em duas partes. Quando o espécime de teste 1 foi puxado em duas partes, o valor máximo (N) da carga de pico foi medido.

VOLUME TOTAL V DE FEIXE VERTICAL EFICAZ

[0097] Após o teste de descolamento descrito acima ser realizado, dentre todos os feixes verticais que se projetam de ambas as superfícies descoladas (a primeira superfície descolada 1a e a segunda superfície descolada 1b) por unidade de área (50 mm x 50 mm), os feixes verticais que têm um diâmetro de 100 μm ou mais e um comprimento protuberante de 2 mm ou mais foram definidos como feixes verticais eficazes na região. O número (número de filamento), o diâmetro (espessura), e o comprimento foram medidos, e o volume total dos feixes verticais eficazes foi determinado. O diâmetro, o comprimento, o número, e assim por diante, dos feixes verticais eficazes foram medidos observando-se as superfícies descoladas com um microscópio digital (VHX-5000, disponível junto à Keyence Corporation), em uma ampliação de x10).

PORCENTAGEM (L'/Z)-100% DE COMPRIMENTO MÉDIO DE FEIXE VERTICAL EFICAZ

[0098] Após o teste de descolamento ser realizado, a porcentagem do comprimento médio dos feixes verticais eficazes por unidade de área (50 mm x 50 mm) é determinada dividindo-se o comprimento médio L' dos feixes verticais eficazes na primeira superfície descolada pela espessura z da segunda superfície descolada (1/2 da espessura do artigo formado por fibra inorgânica submetido ao teste).

MÉTODO PARA MEDIR NÚMERO DE MARCAS DE AGULHAS

[0099] O artigo formado por fibra inorgânica foi recortado em um quadrado que tem um tamanho de 50 mm x 50 mm para obter uma amostra. Uma superfície da amostra foi irradiada com luz visível. O número de todas as marcas de agulha por unidade de área foi contado contando-se os números dos pontos de luz transmitida para a superfície descolada e para os feixes verticais.

EXEMPLO COMPARATIVO 1

[00100] Um sol de sílica foi adicionado a uma solução aquosa de cloreto de alumínio básico (teor de alumínio: 165 g/l, Al/Cl = 1,8 (razão atômica)) de tal maneira que uma composição de fibra de alumina obtida por fim satisfizesse Al2O3:SiO2 = 72:28 (razão em peso). Um álcool polivinílico foi adicionado à mesma e, então, a mistura foi concentrada para preparar uma solução de fiação que tem uma viscosidade de 70 poise (25 °C) e um teor de alumina-sílica de cerca de 35% em peso. As fibras foram fiadas a partir da solução de fiação através de um método de sopro. As fibras resultantes foram coletadas para formar um agregado de um precursor de fibra à base de alumina/sílica.

[00101] As fibras foram fiadas a partir da solução de fiação através do método de sopro. Um bocal de fiação que tem a mesma estrutura conforme ilustrado na Figura 6 da Patente Japonesa n° 2602460 foi usado. As fibras foram coletadas na forma de uma folha contínua (folha de camada fina) com um dispositivo de acumulação que tem uma estrutura em que uma correia sem fim de malha de fio foi disposta de modo a ser substancialmente perpendicular ao fluxo de ar de fiação e em que o fluxo de ar de fiação que contém o precursor de fibra à base de alumina/sílica se choca com a correia enquanto a correia sem fim é girada.

[00102] A folha de camada fina recoberta pelo dispositivo de acumulação foi submetida à aplicação de um agente de redução de atrito por meio de aspersão, continuamente desenrolada, e fornecida a um dispositivo de dobramento. A folha de camada fina foi dobrada em uma largura predeterminada e empilhada. Simultaneamente, a folha dobrada foi continuamente transferida em uma direção perpendicular a uma direção de dobramento para formar uma folha laminada (agregado de fibra inorgânica). Como o dispositivo de dobramento anteriormente mencionado, um dispositivo de dobramento que tem a mesma estrutura que a descrita na Publicação de Pedido de Patente Não-examinada Japonesa n° 2000-80547 foi usado.

[00103] O agulhamento foi realizado por meio de perfuração com uma máquina de perfuração com agulha.

[00104] Então, a queima foi realizada a 1.200 °C para formar um artigo formado por fibra inorgânica (fibras queimadas) que tem um peso base de 2.800 g/m2 e que é formado de fibras cristalinas à base de alumina/sílica. A queima foi realizada com um forno elétrico através do aquecimento até 1.200 °C a uma taxa de aumento de temperatura de 5 °C/min, mantendo-se a 1.200 °C por 30 minutos e, então, resfriando-se naturalmente.

[00105] A taxa de composição das fibras cristalinas à base de alumina/sílica resultantes era alumina/sílica = 72/28 (razão em peso). O diâmetro de fibra médio (valor médio de 100 fibras) das fibras cristalinas à base de alumina/sílica foi medido pela observação do artigo formado por fibra inorgânica com um microscópio e constatado como 5,5 μm.

[00106] As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante do artigo formado por fibra inorgânica resultante.

EXEMPLO 1

[00107] Um artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 1 foi produzido como no Exemplo comparativo 1, exceto que um auxílio de agulhamento foi revestido antes do agulhamento. Especificamente, após o agente de redução de atrito ser fixado ao agregado de fibra inorgânica, uma solução a 10% de "Yukaformer (marca registrada) 301", disponível junto à Mitsubishi Chemical Corporation, em etanol foi revestido como um auxílio de agulhamento em uma quantidade de 32 g/m2 por meio de aspersão e, então, o agulhamento foi realizado. Após o revestimento do auxílio de agulhamento, o agregado de fibra inorgânica não foi seco. O termo "ÚMIDO" na Tabela 1 se refere ao revestimento úmido. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante do artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 1.

EXEMPLO 2

[00108] Um artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 2 foi produzido como no Exemplo 1, exceto pelo revestimento de um auxílio de agulhamento. Em relação ao revestimento do auxílio de agulhamento, especificamente, uma solução a 5% de "Diaformer (marca registrada) Z-631", disponível junto à Mitsubishi Chemical Corporation, em etanol foi revestida como um auxílio de agulhamento em uma quantidade de 34 g/m2 e seca a 50 °C por 60 minutos. Então, o agulhamento foi realizado. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante. O termo "SECO" na Tabela 1 se refere ao revestimento a seco.

EXEMPLO 3

[00109] Um artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 3 foi produzido como no Exemplo 2, exceto que após o revestimento do auxílio de agulhamento, a etapa de secagem não foi realizada (o revestimento úmido foi realizado). Especificamente, uma solução a 5% de "Diaformer (marca registrada) Z-631", disponível junto à Mitsubishi Chemical Corporation, em etanol foi revestida como um auxílio de agulhamento em uma quantidade de 34 g/m2. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante.

EXEMPLO 4

[00110] O agulhamento foi realizado da mesma maneira que no Exemplo comparativo 1. Os filamentos de fibra de percursor (subproduto formado durante a produção do agregado) que têm um diâmetro médio de 1.300 μm e um comprimento médio de 80 mm foram dispostos no agregado de fibra inorgânica resultante em 5,7 filamentos/cm2. As porções substancialmente intermediárias dos filamentos foram empurradas para o agregado com uma agulha de forquilha, e o agulhamento foi realizado novamente. A queima e as etapas subsequentes foram realizadas da mesma maneira que no Exemplo comparativo 1 para produzir um artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 4. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante.

EXEMPLO 5

[00111] Um artigo formado por fibra inorgânica do Exemplo 5 foi produzido como no Exemplo 4, exceto que com os filamentos dispostos no agregado de fibra inorgânica, os filamentos de fibra de percursor (subproduto durante a produção do agregado) que têm um diâmetro médio de 1.000 μm e um comprimento médio de 80 mm foram dispostos em 1,1 filamentos/cm2. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados de medição da resistência ao descolamento e assim por diante. TABELA 1

TABELA 2

[00112] Conforme apresentado na Tabela 1, os artigos formados por fibra inorgânica dos Exemplos 1 a 5 tinham alta resistência ao descolamento muito embora os mesmos tenham grandes pesos por unidade de área (peso base). No Exemplo comparativo 1, embora o artigo produzido por um método convencional tenha sido formado para ter alto peso base, o volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha era pequeno, e a resistência ao descolamento era insuficiente. Conforme descrito acima, o agulhamento foi efetivamente realizado, por exemplo, submetendo-se os filamentos fortalecidos com o auxílio de agulhamento ao agulhamento ou realizando-se o agulhamento com o uso dos filamentos espessos aumentando, desse modo, o volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha. Na primeira modalidade, constatou-se que uma vez que o volume médio dos feixes verticais eficazes por marca de agulha, que é determinado pelo teste de descolamento, é aumentado, o artigo formado por fibra inorgânica que tem tanto alto peso base quanto excelente resistência ao descolamento pode ser obtido.

[00113] Conforme apresentado na Tabela 1, constatou-se que o volume médio por feixe vertical eficaz pode ser aumentado, por exemplo, submetendo-se os filamentos fortalecidos com o auxílio de agulhamento ao agulhamento ou realizando-se o agulhamento com o uso dos filamentos espessos. Na segunda modalidade, constatou-se que uma vez que o volume médio por feixe vertical eficaz, que é determinado pelo teste de descolamento, é aumentado, o artigo formado por fibra inorgânica que tem tanto alto peso base quanto excelente resistência ao descolamento pode ser obtido.

[00114] Embora a presente invenção tenha sido descrita pelas modalidades específicas, é óbvio para aqueles versados na técnica que várias alterações podem ser feitas sem se afastar do escopo do propósito e escopo da invenção.

[00115] Este pedido se baseia no Pedido de Patente Japonesa n° 2019-144390 depositado em 6 de agosto de 2019, e Pedido de Patente Japonesa n° 2020-092409 depositado em 27 de maio de 2020, que são incorporados desse modo a título de referência ao presente documento em sua totalidade. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 espécime de teste de artigo formado por fibra inorgânica 2 molde de preensão

Claims

1. Artigo formado por fibra inorgânica, caracterizado pelo fato de que compreende: fibras inorgânicas; e marcas de agulha que se estendem em uma direção de espessura e incluem feixes verticais (F) compostos das fibras inorgânicas que se estendem na direção de espessura, em que o artigo formado por fibra inorgânica tem um peso base de 1.800 g/m2 ou mais, no caso em que um teste de descolamento descrito abaixo é realizado, quando os feixes verticais (F) que têm um diâmetro de 100 μm ou mais e um comprimento protuberante de 2 mm ou mais dentre todos os feixes verticais (F) que se projetam de uma primeira superfície descolada (1a) e uma segunda superfície descolada (1b) em uma região que mede 50 mm x 50 mm são expressos como feixes verticais (F) eficazes, pelo menos uma das características (I) e (II) descritas abaixo é satisfeita, (I) um volume médio dos feixes verticais (F) eficazes por marca de agulha determinado dividindo-se um volume total de porções dos feixes verticais (F) eficazes que se projetam das superfícies descoladas (1a, 1b) na região pelo número das marcas de agulha na região é 0,5 mm3 ou mais, e (II) um volume médio de uma porção de cada um dos feixes verticais (F) eficazes que se projetam das superfícies descoladas (1a, 1b) na região é 1,0 mm3 ou mais, e em que o <teste de descolamento> é realizado conforme segue: um espécime de teste (1) que tem uma largura de 50 mm e um comprimento de 150 mm é recortado do artigo formado por fibra inorgânica, um corte que tem uma profundidade de 30 mm é feito em um meio de uma espessura de uma face de extremidade (1e) do espécime de teste (1), e ambas as extremidades formadas pelo corte são presas pelos moldes de preensão (2), montados em uma máquina de teste de tração, e puxadas em direções de espessura opostas a uma velocidade de 500 mm/min em duas peças.

2. Artigo formado por fibra inorgânica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma densidade de marca de agulha é 1 a 100 marcas/cm2.

3. Artigo formado por fibra inorgânica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma resistência ao descolamento máxima determinada como uma carga de pico (N) no teste de descolamento é 5,0 N ou mais.

4. Artigo formado por fibra inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as fibras inorgânicas são fibras à base de alumina/sílica.

5. Manta para um aparelho de limpeza de gás de escape, caracterizada pelo fato de que compreende o artigo formado por fibra inorgânica conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Aparelho de limpeza de gás de escape, caracterizado pelo fato de que compreende um veículo catalisador, um invólucro que cobre um lado de fora do veículo catalisador, e uma manta interposta entre uma manta o veículo catalisador e o invólucro, em que a manta é a manta conforme definida na reivindicação 5.