BRPI0512698B1

BRPI0512698B1 - Dispositivo de tratamento de gás de exaustão e método de construção do mesmo

Info

Publication number: BRPI0512698B1
Application number: BRPI0512698-3A
Authority: BR
Inventors: John D. Ten Eyck; Amit Kumar
Original assignee: Unifrax I Llc
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2019-05-07
Also published as: US20090162256A1; AR054074A1; KR101058770B1; MXPA06015069A; US20060008395A1; JP2008505276A; US20110123417A1; WO2006004974A3; WO2006004974A2; KR20090088460A; US7971357B2; TWI380850B; BRPI0512698B8; EP1761324A2; JP2011038529A; TW200605948A; JP5484292B2; US7998422B2; CA2571297A1; EP1761324B1

Abstract

dispositivo de tratamento de gás de exaustão e método de construção do mesmo um dispositivo para o tratamento de gases de exaustão inclui uma carcaça, uma estrutura frágil montada de forma resiliente na carcaça e um coxim de montagem não-intumescente disposto em um vão entre a carcaça e a estrutura frágil. o coxim de montagem inclui várias fibras inorgânicas que sofreram um tratamento de superfície para aumentar o desempenho de força de contenção do coxim de montagem. também são apresentados métodos de construção de um coxim de montagem para um dispositivo de tratamento de gases de exaustão e para a construção de um dispositivo de tratamento de gases de exaustão incorporando o coxim de montagem.

Description

DISPOSITIVO DE TRATAMENTO DE GÁS DE EXAUSTÃO E MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DO MESMO

FUNDAMENTOS

Ê apresentado um dispositivo para o tratamento de gás de exaustão, tal como um conversor catalítico ou um filtro de partículas de diesel com uma estrutura frágil montada em uma carcaça que é apoiada na mesma por um coxim de montagem disposto entre a carcaça e a estrutura frágil.

Um conversor catalítico para o tratamento de gases de 10 exaustão de um motor automotivo ou a diesel contém uma estrutura frágil, tal como uma estrutura de suporte catalisadora, para conter o catalisador que é usado para efetuar a oxidação do monóxido de carbono e hidrocarbonetos e a redução de óxidos de nitrogênio presentes nos gases de 15 exaustão. A .estrutura de suporte catalisadora frágil ê montada em uma carcaça metálica e, de preferência, é feita de um material frangível, tal como uma estrutura monolítica formada de metal ou um material cerâmico quebradiço à prova de fogo, tal como oxido de alumínio, dióxido de silício, 20 óxido de magnésio,· zircônio, cordierite, carboneto de silício, entre outros. Estes materiais formam uma estrutura como um esqueleto com vários pequenos canais de fluxo.

Contudo, conforme observado acima, estas estruturas podem ser, e frequentemente são, muito frágeis. De fato, estas 25 estruturas monolíticas podem ser tão frágeis que, geralmente, pequenos choques ou tensões são suficientes para quebrá-las ou amassá-las.

A estrutura frágil é contida em uma carcaça metálica, com um espaço entre a superfície externa da estrutura 30 frágil e a superfície interna da carcaça. Para proteger a

2/45 estrutura frágil contra choques térmicos e mecânicos e outras tensões observadas acima, assim como para proporcionar isolamento térmico e vedação de gases e para conter a estrutura catalisadora frágil fixa na carcaça, é comum o posicionamento de pelo menos uma camada de material de montagem ou de suporte no espaço entre a estrutura frágil e a carcaça.

Atualmente, os materiais usados em coxins de montagem de conversores catalíticos e outros dispositivos de tratamento de gases de exaustão podem variar de materiais relativamente baratos, tais como, por exemplo, fibras de vidro amorfas, tais como Vidro S, a materiais mais dispendiosos, tais como, por exemplo, fibras oxidas cerâmicas com alto teor de alumina. Materiais intumescentes, assim como não intumescentes, foram e continuam sendo empregados em coxins de montagem, dependendo da aplicação e das condições sob as quais os coxins de montagem devem ser usados.

O tipo de estrutura monolítica a ser empregada, assim como a aplicação e as condições sob as quais os coxins de montagem serão usados, devem ser determinados antes da escolha dos materiais do coxim de montagem. Por exemplo, pode-se usar um material de coxim de montagem resistente a altas temperaturas adaptável a uma ampla faixa de temperaturas para uma aplicação em altas temperaturas, tal como normalmente é encontrado em conversores catalíticos, enquanto um material flexível, resiliente e resistente a temperaturas mais baixas pode ser tão ou mais adequado em aplicações de alta carga G que usam substratos mais pesados, tais como os que podem ser usados em estruturas

3/45 catalisadoras de diesel e filtros de partículas de diesel.

Em qualquer caso, os materiais empregados nos coxins de montagem devem ser capazes de satisfazer quaisquer requisitos físicos ou de projeto apresentados pelos fabricantes da estrutura frágil ou pelos fabricantes de conversores catalíticos. Por exemplo, uma camada (ou camadas) do estado da técnica de material de coxim de montagem deve, de preferência, exercer uma pressão de fixação residual sobre a estrutura frágil, mesmo quando o conversor catalítico tiver sofrido grandes flutuações de temperatura, o que causa expansões e contrações significativas da carcaça metálica em relação à estrutura frágil, também chamada de estrutura catalisadora de suporte, o que, por sua vez, causa ciclos de compressão e liberação significativos nos coxins de montagem em um período de tempo. Os melhores e mais avançados coxins de montagem usados em aplicações de altas temperaturas demonstraram manter a estrutura frágil suficientemente nas aplicações mais severas onde as temperaturas alcançam acima dos 900°C, e frequentemente sofrem constantes ciclos térmicos a temperatura ambiente.

Outros coxins de montagem, apesar de não requerer o uso em ambientes de altas temperaturas, devem apresentar resiliência e flexibilidade suficientes para manter eficientemente a estrutura frágil com força suficiente, mas ainda assim não amassar a estrutura frágil sob ciclos térmicos constantes. Sob condições normais de operação de um conversor catalítico, uma resistência ao cisalhamento mínima de um coxim de montagem de pelo menos 5kPa é necessária para prevenir que a estrutura frágil seja

4/45 deslocada e danificada. A resistência ao cisalhamento do coxim é definida como a pressão de contenção do coxim, multiplicada pelo coeficiente de fricção da interface entre o coxim e a estrutura frágil. O coeficiente de fricção de 5 produtos de coxins típicos em conversores catalíticos é de aproximadamente 0,45 em condição de uso. Portanto, um coxim de montagem para aplicações em altas temperaturas, isto é, as aplicações onde a temperatura no conversor catalítico podem subir a até aproximadamente 900 °C ou mais, deve ter 10 uma pressão de contenção residual mínima efetiva após 1000 ciclos de teste em uma temperatura de superfície quente de aproximadamente 900 °C de pelo menos 10 kPa.

Em outros dispositivos de tratamento de gás de exaustão, tais como filtros de partículas de diesel ou 15 estruturas catalisadoras de diesel, observa-se que apesar destes dispositivos não alcançarem as altas temperaturas apresentadas em conversores catalíticos de altas temperaturas, o peso da estrutura frágil e as técnicas de carregamento empregadas requerem que o coxim de montagem 20 utilizado tenha uma pressão de contenção residual mínima efetiva diferente da apresentada acima. Nestas aplicações, uma resistência ao cisalhamento mínima mais alta para o coxim de montagem, de preferência, de pelo menos aproximadamente 25 kPa é obtida para prevenir que a 25 estrutura frágil seja deslocada e danificada. O coeficiente de fricção destes produtos nestas aplicações de alta carga G com substratos pesados ainda é de aproximadamente 0,45 em condição de uso. Portanto, um coxim de montagem para este tipo de aplicação deve ter uma pressão de contenção 30 residual mínima efetiva após 1000 ciclos de teste a uma

5/45 \3G temperatura de aproximadamente 300°C de pelo menos aproximadamente 5 0 kPa.

Muitos coxins de montagem, doravante, tentaram superar os problemas de ciclos térmicos associados a aplicações em altas temperaturas usando fibras cerâmicas de mulita ou alumina. Em uma modalidade conhecida, uma solução aquosa ou uma dispersão coloidal, frequentemente chamada de organosol ou sol gel é usada para produzir fibras cerâmicas. Enquanto as fibras cerâmicas formadas por processos sol gel podem oferecer o alto grau de resiliência necessária para as estruturas de montagem monolíticas, o alto custo das fibras forçou os fabricantes a buscar outras soluções menos dispendiosas. Além disso, normalmente estas fibras cerâmicas têm um diâmetro de fibra menor do que 5 e, em alguns casos, menor do que 3,5 microns. Portanto, estas fibras são respirãveis, isto é, capazes de serem inaladas aos pulmões.

Em outros casos, um material de montagem fibroso pode ser usado em combinação com outros materiais, tais como materiais intumescentes e de camadas de suporte, a fim de apresentar resistência suficiente para manuseabilidade, resiliência ou para se obter uma pressão de contenção adequada.

Como outra alternativa ao uso das fibras cerâmicas derivadas de sol-gel, foram feitas tentativas de se formar fibras cerâmicas refratarias usando-se técnicas de processamento por fusão. Apenas nos últimos dez anos aproximadamente as fibras cerâmicas refratarias, isto é, as fibras que contém de aproximadamente 4 5 a 6 0 por cento de alumina e de aproximadamente 40 a aproximadamente 55 por

6/45 cento de sílica, satisfizeram os fabricantes de conversores catalíticos de altas temperaturas apresentando coxins de montagem com valores de resiliência suficientes para alcançar as demandas dos fabricantes. Além dos coxins de montagem contendo fibras cerâmicas serem dispendiosos, também são difíceis de se fabricar, especialmente em relação aos tratamentos de processamento que devem sofrer. Deve-se tomar cuidado para se assegurar de que sejam substancialmente isentas de carga.

Em aplicações de conversores catalíticos de baixa temperatura, tais como veículos a diesel com turbo de injeção direta (TDI), a temperatura de exaustão é normalmente de aproximadamente 150°C e nunca deve exceder os 300°C. Vários tipos de coxins de montagem podem ser usados nestas e outras aplicações de temperaturas levemente superiores. Em muitas aplicações de conversores catalíticos, coxins intumescentes, isto é, coxins de montagem feitos de materiais intumescentes, tais como grafite ou vermiculita, foram usados. Mais recentemente, observou-se que os coxins de montagem feitos de materiais intumescentes podem falhar nestas aplicações de temperatura mais baixa.

Um motivo possível para esta falha é que a temperatura de exaustão pode ser baixa demais para expandir as partículas intumescentes, normalmente vermiculita, suficientemente. Assim, os coxins não apresentam pressão suficiente contra a estrutura frágil e tendem a falhar. Um segundo motivo possível é que os sistemas de aglomerantes orgânicos usados nos produtos de coxins intumescentes se degradam e causam uma perda na pressão de contenção.

7/45

Portanto, foram desenvolvidos sistemas de coxins de montagem não-intumescentes que agora são comuns na indústria. Estes materiais são adequados para uso em uma faixa de temperaturas muito mais ampla do que os coxins da técnica anterior.

Sistemas de coxins não-intumescentes incluem substancialmente nenhum material intumescente, tais como grafite e vermiculita e, portanto, são substancialmente não-expansíveis. Como substancialmente não-expans íve is entende-se que o coxim não se expanda prontamente na aplicação de calor conforme se esperaria com coxins intumescentes. É claro que ocorre alguma expansão do coxim com base em seu coeficiente de expansão térmica, mas a quantidade de expansão é insubstancial e mínima, em com a expansão dos coxins que usam quantidades úteis de materiais intumescentes.

intumescentes,	até o momento,	foram	formados por fibras
inorgânicas	resistentes a	altas	temperaturas	e,
opcionalmente,	um aglomerante.	Como	resistente a altas
temperaturas,	entende-se que	a fibra possa ter	uma
temperatura de uso de até 900	°C ou	mais. Dependendo	da

coxim é usado regime de temperatura no qual o e o tipo de monolítico empregado, os coxins nãointumescentes, até o momento, são conhecidos por geralmente conter um ou mais tipos de fibras selecionadas dentre fibras de alumina/sílica (disponíveis sob a marca

FIBERFRAX, da Unifrax Corporation, Niagara Falis, Nova

Iorque) e coxins de alto teor de alumina disponíveis da

Saffil.

No momento, as fibras empregadas em coxins de montagem

8/45 não-intumescentes do estado da arte em aplicações de temperaturas mais altas, em geral, possuem um maior teor de alumina. Por exemplo, as fibras cerâmicas substancialmente compostas por alumina refratárias são e sílica e normalmente contém de aproximadamente a

aproximadamente por cento em peso de alumina e de aproximadamente 40 a aproximadamente 55 por cento em peso de sílica, enquanto que outras fibras cerâmicas de alumina/sílica, tais como fibras cerâmicas de alumina ou mulita feitas por processamento sol-gel, normalmente contém mais de 50 por cento de alumina. As fibras de vidro S2, normalmente, contém de aproximadamente 64 a aproximadamente 66 por cento de sílica, de aproximadamente a aproximadamente 25 por cento de alumina e de aproximadamente 9 a aproximadamente por cento de magnésia. Geralmente, divulgou-se que quanto maior a quantidade de alumina empregada nas fibras, maior a temperatura de aplicação na qual as fibras podem ser empregadas. 0 uso de fibras que consistem substancialmente de alumina, portanto, foi proposto para esta finalidade.

Outros coxins de montagem não intumescentes, geralmente, são muito espessos e não possuem a integridade estrutural necessária para a aplicação do dispositivo de tratamento de gás de exaustão e podem até mesmo precisar ser manuseados em uma embalagem para evitar que se esmigalhe o coxim de montagem. Estes coxins de montagem também são difíceis de se cortar no tamanho para instalação e também devem ser comprimidos substancialmente para encaixar material suficiente para o apoio da montagem no vão entre a estrutura de suporte catalisadora e a carcaça.

9/45

Foram feitas tentativas de se usar outros tipos de materiais na produção de coxins de montagem não intumescentes para conversores catalíticos e outros dispositivos de tratamento de gás de exaustão para 5 aplicações em altas temperaturas, tais como coxins de montagem flexíveis, não tecidos que possuem fibras de oxido cerâmicas isentas de carga contendo fibras de aluminossilicato contendo de aproximadamente 60 a aproximadamente 8 5 por cento em peso de alumina e de 10 aproximadamente 4 0 a aproximadamente 15 por cento em peso de sílica; fibras de quartzo cristalino; ou ambas. Estas fibras de aluminossilicato possuem um maior teor de alumina do que as fibra cerâmicas refratárias, mas são produzidas usando-se as técnicas de sol-gel discutidas acima.

Por outro lado, as fibras de quartzo cristalino são feitas de sílica essencialmente pura (isto é, 99,9 por cento de sílica) . Estas fibras são feitas por um processo de fusão que usa matérias-primas derivadas de quartzo cristalino e não são lixiviadas de forma alguma. Estas 20 fibras são disponibilizadas por J. P. Stevens, Slater, Nova Iorque, sob a marca QUARTZEL. Contudo, o custo destas fibras de quartzo as tornam comercialmente proibitivas para uso em coxins de montagem.

De forma semelhante, a Patente nos EUA n° 5.290.522 descreve um coxim de montagem para um conversor catalítico que pode conter fibras de magnésia/alumina/silicato, tal como é conhecido no mercado e comercialmente disponibilizado pela Owens Corning, Toledo, Ohio, como S2GLASS, assim como as fibras de quartzo ASTROQUARTZ 30 discutidas na patente supracitada. nesta patente, é

10/45 observado expressamente no Exemplo Comparativo I que um coxim de montagem contendo uma fibra de vidro lixiviada disponível comercialmente não passa no teste de agitação a quente usado pelos requerentes para determinar a adequação 5 como um coxim de montagem para conversores catalíticos de altas temperaturas.

Os coxins de montagem contendo fibras de sílica em combinação com materiais intumescentes foram testados para uso como conversores catalíticos, por exemplo, na 10 Publicação de Patente na Alemanha n° 19858025.

Uma descrição detalhada e um processo para se fabricar fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica é contido na Patente nos EUA n° 2.624.685, cujo todo o conteúdo da descrição é aqui incorporado como referência.

Outro processo de fabricação de fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica é descrito na Publicação de Pedido de Patente na Europa n° 0973697. Enquanto a Patente nos EUA e a Publicação de Pedido de Patente na Europa descrevem a produção de fibras de sílica lixiviadas na formação de produtos resistentes a altas temperaturas feitos das fibras resultantes, não há menção alguma das fibras serem adequadas para uso ou mesmo serem capazes de serem usadas como coxins de montagem para dispositivos de tratamento de gás de exaustão, tais como conversores catalíticos.

SUMÁRIO

Em geral, fibras inorgânicas contíguas que sofreram um tratamento de superfície são usadas para se formar coxins de montagem substancialmente não-expansíveis para conversores catalíticos e outros dispositivos de tratamento 30 de gás de exaustão. Em certas modalidades, fibras de vidro

11/45 lixiviadas formadas por fusão com alto teor de sílica que sofreram um tratamento da superfície são usadas para se formar coxins de montagem para conversores catalíticos e outros dispositivos de tratamento de gás de exaustão. Por substancialmente não-expansíveis compreende-se que o coxim de montagem não se expande prontamente em resposta à aplicação de calor conforme seria esperado de um coxim de montagem contendo altas quantidades de materiais intumescentes. Deve-se observar que alguma expansão do coxim de montagem ocorre em resposta à aplicação de calor, com base no coeficiente de expansão térmica, mas a quantidade de expansão é insubstancial em comparação com a expansão dos coxins de montagem que empregam quantidades suficientes de materiais intumescentes.

Em outras certas modalidades, as fibras de vidro lixiviadas e com as superfícies tratadas contendo sílica ou os coxins de montagem que as contêm podem ser tratados com calor antes de serem dispostos em um conversor catalítico para aumentar o desempenho da pressão de contenção dos coxins de montagem.

É apresentado um dispositivo para tratamento de gases de exaustão que compreende uma carcaça, uma estrutura frágil de forma resiliente montada na carcaça; e um coxim de montagem substancialmente não~expansível disposto em um vão entre a carcaça e a estrutura frágil, onde o coxim de montagem inclui fibras inorgânicas com um tratamento de superfície para aumentar o desempenho da pressão de contenção.

De acordo com algumas modalidades, o dispositivo para tratamento de gases de exaustão compreende uma carcaça, uma

4?

12/45 estrutura frágil de forma resiliente montada na carcaça e um coxim de montagem substancialmente não-expansível disposto em um vão entre a carcaça e a estrutura frágil, onde o coxim de montagem inclui fibras de vidro lixiviadas formadas por fusão que contêm pelo menos 67 por cento em peso de sílica e onde pelo menos uma parte das superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas possuem tratamento para aumento do desempenho da pressão de contenção.

Um método para a produção de um dispositivo para tratamento de gases de exaustão também é apresentado, compreendendo um coxim de montagem que compreende fibras inorgânicas com um tratamento de superfície para aumentar o desempenho da pressão de contenção, envolvendo o coxim de montagem ao redor de pelo menos uma parte de uma estrutura frágil adaptada para o tratamento de gases de exaustão e dispondo a estrutura frágil e o coxim de montagem em uma carcaça, onde o coxim de montagem mantém a estrutura frágil de forma resiliente na carcaça.

De acordo com outras modalidades do método de produção de um dispositivo para tratamento de gases de exaustão, o método compreende a apresentação de um coxim de montagem contendo fibras de vidro formadas por fusão contendo sílica, onde as fibras de vidro formadas por fusão são formadas pelo tratamento de fibras de vidro formadas por fusão de forma a ter um teor de sílica maior do que o teor de sílica das fibras de vidro antes de serem tratadas e, assim, as fibras de vidro tratadas contêm pelo menos 76 por cento em peso de sílica, tratando as superfícies externas de pelo menos uma parte das fibras de vidro tratadas, envolvendo o coxim de montagem ao redor de pelo menos uma

13/45 parte de uma estrutura frágil adaptada para o tratamento de gases de exaustão e dispondo a estrutura frágil e o coxim de montagem em uma carcaça, onde o coxim de montagem mantém a estrutura frágil de forma resiliente na carcaça.

Também é apresentado um método para construir uma estrutura de coxim de montagem para manter uma estrutura frágil na carcaça de um dispositivo de tratamento de gás de exaustão, que compreende a apresentação de fibras inorgânicas, a aplicação de um tratamento da superfície para aumentar a pressão de contenção pelo menos em partes das superfícies externas das fibras inorgânicas e a incorporação das fibras inorgânicas com as superfícies tratadas em uma estrutura de coxim. O coxim de montagem que contém as fibras inorgânicas com as superfícies tratadas possui um melhor desempenho de pressão de contenção para manter uma estrutura frágil na carcaça do dispositivo de tratamento de gás de exaustão em comparação com um coxim de montagem contendo as mesmas fibras inorgânicas, mas sem o tratamento de superfície para melhorar o desempenho.

De acordo com outras modalidades de construção de uma estrutura de coxim contendo fibras inorgânicas, o método compreende a aplicação de um tratamento de superfície para aumentar a pressão de contenção nas superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas contendo pelo menos 67 por cento em peso de sílica e a incorporação das fibras de vidro lixiviadas com as superfícies tratadas em uma estrutura de coxim.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIG. 1 mostra uma visão superior de uma parte de um conversor catalítico contendo um coxim de montagem de

14/45 acordo com a presente invenção.

As FIGS. 2A-2D são fotomicrografias que mostram fibras inorgânicas com um tratamento de superfície aplicado nas superfícies externas das fibras.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Ê apresentado um dispositivo para tratamento de gases de exaustão com uma estrutura frágil montada em uma carcaça que é apoiada por um coxim de montagem disposto entre a carcaça e a estrutura frágil. Compreende-se que o coxim de montagem não se limita ao uso no conversor catalítico mostrado na FIG. 1, e então o formato é mostrado apenas como uma modalidade ilustrativa. De fato, o coxim de montagem poderia ser usado para montar ou apoiar qualquer estrutura frágil adequada ao tratamento de gases de exaustão, tais como uma estrutura de catalisador de diesel, um filtro de partículas de diesel, entre outras. Geralmente, as estruturas de catalisadores incluem uma ou mais estruturas tubulares porosas ou em forma de colméia montadas em um material termicamente resistente em uma carcaça. Cada estrutura pode incluir dentre aproximadamente 200 e aproximadamente 900 ou mais canais ou células por polegada quadrada, dependendo do tipo de dispositivo de tratamento de exaustão. Um filtro de partículas de diesel é diferente de uma estrutura catalisadora devido a cada canal ou célula no filtro de partículas ser fechado em uma extremidade ou na outra. As partículas são recolhidas a partir de gases de exaustão na estrutura porosa até que sejam regeneradas por um processo de queima de alta temperatura. Aplicações não-automotivas do coxim de montagem podem incluir conversores catalíticos para pilhas

15/45 de emissão (exaustão) da indústria química. O termo estrutura frágil significa e inclui estruturas tais como monólitos de cerâmica ou metal, dentre outros, que podem ter natureza frágil ou frangível e se beneficiariam de um 5 coxim de montagem que é aqui descrito.

Uma forma representativa de um dispositivo para tratamento de gases de exaustão é mostrada como um conversor catalítico, geralmente designado pelo numeral 10 na FIG. 1. O conversor catalítico conversor catalítico 10 pode incluir uma carcaça geralmente tubular 12 formada por dois pedaços de metal, por exemplo, aço resistente a altas temperaturas, unidos pelo flange 16. Como alternativa, a carcaça pode incluir um tambor pré-formado ao qual se insere uma estrutura de suporte de catalisador envolvida 15 por um coxim de montagem. A carcaça 12 inclui uma entrada em uma extremidade e uma saída (não mostrada) na sua saída oposta. A entrada 14 e a saída são formadas adequadamente nas suas extremidades externas onde podem ser afixadas à tubulação do sistema de exaustão de um motor de 20 combustão interna. O dispositivo 10 contém uma estrutura de suporte de catalisador frágil, tal como um monólito de cerâmica frangível 18, que é suportado e restrito na carcaça 12 por um coxim de montagem 20, a ser descrito. O monólito 18 inclui várias passagens permeáveis a gás que se estendem axialmente da sua superfície de extremidade de entrada a de saída uma extremidade na extremidade construído refratário conhecidos.

com qualquer adequado de

Normalmente, de sua superfície de extremidade oposta. O monólito material metálico qualquer forma ou os pode ser ou cerâmico

16/45 arredondados na configuração transversal, mas outros formatos são possíveis.

monólito é separado da sua carcaça por uma distância ou vão, que varia de acordo com o tipo e desenho do dispositivo utilizado, por exemplo, um conversor catalítico, uma estrutura catalisadora diesel ou um filtro de partículas diesel. Este vão é preenchido com um coxim de montagem 20 para prover suporte resiliente ao monólito de cerâmica 18. O coxim de montagem 20 apresenta isolamento 10 térmico ao ambiente externo e suporte mecânico à estrutura de suporte catalisadora, protegendo a estrutura frágil de choques mecânicos, em uma ampla faixa de temperaturas de operação de dispositivos de tratamento de gás de exaustão

Em geral, o coxim de montagem inclui fibras inorgânicas contíguas que sofreram um tratamento da superfície para aumentar a capacidade de pressão de contenção do coxim de montagem 20 para manter de forma resiliente uma estrutura frágil 18 em uma carcaça 12 de um dispositivo de tratamento de gás de exaustão 10. Sem 20 limitação, um agente de aumento de desempenho de pressão de contenção pode ser aplicado a pelo menos uma parte das superfícies externas das fibras inorgânicas para aumentar o desempenho de pressão de contenção do coxim de montagem. Fibras inorgânicas cristalinas e policristalinas podem ser utilizadas nos coxins de montagem contanto que as fibras possam suportar o processo de tratamento de superfície e apresentar um desempenho mínimo de pressão de contenção para manter monólitos frágeis na carcaça do conversor catalítico. Sem limitação, fibras inorgânicas adequadas que 30 podem ser usadas para o preparo do coxim de montagem e do

17/45 dispositivo de tratamento de gases de exaustão incluem fibras de alumina, fibras de alumino-silicato, fibras de alumina/magnésia/sílica, fibras de cálcio/magnésia/sílica, fibras de magnésia/sílica, fibras de vidro S, fibras de vidro E, fibras de quartzo e fibras de sílica.

Em certas modalidades, o coxim de montagem 20 possui uma ou mais camadas intumescentes de fibras de vidro lixiviadas amorfas, formadas por fusão e resistentes a altas temperaturas com um teor de sílica que sofreu um tratamento de superfície para aumentar o desempenho de pressão de contenção do coxim de montagem. Opcionalmente, o coxim de montagem 20 inclui um aglutinador ou outras fibras adequadas para agir como aglutinador. Pelo termo alto teor de sílica, compreende-se que as fibras contém mais sílica do que qualquer outro ingrediente da composição das fibras. De fato, conforme discutido abaixo, compreender-se-á que o teor de sílica destas fibras, após lixiviadas, é, de preferência, maior do que quaisquer outras fibras de vidro contendo sílica, inclusive fibras de vidro S, exceto fibras derivadas de quartzo cristalino ou fibras de sílica puras. 0 coxim de montagem, o dispositivo de tratamento de gás de exaustão e os processos de fabricação do mesmo serão descritos em maiores detalhes em referência a modalidades ilustrativas utilizando fibras de vidro lixiviadas contendo um alto teor de sílica e com um tratamento de superfície aplicado pelo menos em uma parte das superfícies externas das fibras de vidro com alto teor de silício.

Geralmente, o coxim de montagem é uma folha integral (ou folhas) de composto substancialmente não-expansível de fibras de vidro lixiviadas formadas por fusão contendo

4?

18/45 sílica que sofreram um tratamento de superfície e opcionalmente pequenas quantidades de alumina e outros óxidos não-siliciosos. Como formadas por fusão entende-se que as fibras são criadas usando técnicas de processamento 5 por fusão e não são formadas por sol-gel ou outras técnicas de dispersão química. Como integral entende-se que, após a produção e a densificação, o coxim de montagem possui uma estrutura de auto-suporte, não necessitando de camadas de reforço ou contenção de tecido, plástico ou papel 10 (inclusive as costuradas ao coxim) e pode ser manuseado ou manipulado sem desintegração. O termo substancialmente não-expansível é usado conforme definido acima. Assim, em certas modalidades, compreende-se que o coxim de montagem é isento de materiais intumescentes, fibras de vidro de 15 sílica derivadas de sol-gel e ou camadas de reforço ou apoio.

Conforme observado acima, as fibras de vidro, de preferência, são tratadas para aumentar o teor de sílica das fibras. Isto é, quando sofrem o primeiro processo de 20 fusão e de formação em fibras fundindo-se as fibras, estas fibras de vidro normalmente incluem muitos óxidos nãosiliciosos e outros componentes. Isto é, elas podem ter as características de fibra de vidro, por exemplo. Elas não são formadas inicialmente de fibras de sílica puras como as 25 fibras derivadas de quartzo cristalino descritas nas

Patentes nos EUA n° 5.290.522 ou 5.380.580. Em vez disso, estas fibras de vidro impuras devem ser tratadas para se remover os óxidos não-siliciosos, tais como oxido de sódio, óxido de boro e quaisquer outros componentes solúveis em 30 água ou ácido presentes, assim produzindo fibras de alto

19/45 teor de sílica, onde o teor de sílica é maior do que o teor de sílica das fibras de vidro antes do tratamento O teor de sílica de uma fibra de vidro resultante depende da quantidade de óxidos não-siliciosos e outros componentes inicialmente presentes e o grau de extração destes materiais das fibras.

A lixiviação é um tratamento preferido para as fibras de vidro que aumenta o teor de sílica das fibras. As fibras de vidro podem ser lixiviadas de qualquer forma e usando quaisquer técnicas conhecidas na área. Geralmente, a lixiviação pode ser obtida sujeitando-se as fibras de vidro formadas por fusão a uma solução ácida ou outra solução adequada para a extração de óxidos não-siliciosos e outros componentes das fibras. Conforme observado anteriormente, uma descrição mais detalhada de várias técnicas de lixiviação conhecidas é discutida na Patente nos EUA n° 2.624.658 e na Publicação de Pedido de Patente na Europa n° 0973697, embora as técnicas de lixiviação que podem ser usadas não se limitam às mesmas.

A pureza da sílica após a lixiviação destas fibras de vidro é muito maior do que antes da lixiviação. Geralmente, as fibras de vidro lixiviadas possuem um teor de sílica de pelo menos 67 por cento em peso. Isto é maior do que o teor de sílica do vidro S. De acordo com certas modalidades, as fibras de vidro lixiviadas contêm pelo menos 90 por cento em peso. De fato, o teor de sílica das fibras de vidro lixiviadas pode variar de aproximadamente 90 por cento em peso a aproximadamente 9 9 por cento em peso de sílica. Observa-se que o alto teor de sílica destas fibras é maior do que a pureza conhecida de qualquer outra fibra de vidro

20/45 conhecida, inclusive fibras de vidro Ξ, exceto fibras de quartzo ou fibras de sílica pura que contêm mais de 99,9 por cento de sílica.

Em certas modalidades, as fibras de vidro contêm de aproximadamente 93 a aproximadamente 95 por cento em peso de sílica, com o restante da fibra sendo de óxidos nãosiliciosos, tais como alumina, oxido de sódio e óxidos de outros álcalis ou metais alcalinos terrosos. Quantidades de alumina podem, de preferência, variar de aproximadamente 4 10 a aproximadamente 6 por cento em peso, enquanto outros óxidos cerâmicos e componentes, inclusive óxidos de sódio, geralmente compreendem menos do que 1 por cento em peso da fibra de vidro lixiviada. As fibras de vidro lixiviadas podem conter menos do que 1 por cento em peso de álcali ou 15 metais alcalinos terrosos. Observa-se que nem todos os óxidos não-siliciosos devem ser removidos das fibras de vidro lixiviadas. As fibras também são substancialmente isentas de carga. Geralmente, as fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica possuem conversor catalítico 10 por

0 cento em peso ou menos de conteúdo de carga. Em certas modalidades, as fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica geralmente possuem 5 por cento em peso ou menos de conteúdo de carga.

As fibras de vidro lixiviadas são relativamente 25 baratas em comparação com fibras cerâmicas, tais como fibras com alto teor de alumina e particularmente as fibras derivadas de quartzo cristalino descritas acima. O diâmetro médio destas fibras de vidro lixiviadas pode ser maior do que pelo menos aproximadamente 3,5 microns e, em alguns

0 casos, pode ser maior de que pelo menos aproximadamente 5

21/45 microns. Em média, as fibras de vidro normalmente possuem um diâmetro de aproximadamente 9 microns. Geralmente, as fibras de vidro lixiviadas adequadas podem ter um diâmetro médio de aproximadamente 5 a aproximadamente entrada 14 microns. Portanto, as fibras de vidro lixiviadas usadas para a construção do coxim de montagem do dispositivo de tratamento de gases de exaustão não são respiráveis.

As fibras de vidro lixiviadas podem ser apresentadas em qualquer forma comumente usada na produção de coxins de montagem. Em certas modalidades, estas fibras são fibras cortadas. Antes da lixiviação, observa-se que as fibras podem ser produzidas por qualquer método conhecido na área, mas normalmente são formadas usando-se técnicas de processamento por fusão conhecidas, tais como fiação por fusão ou estiração por fusão de forma que apresente uma abordagem de baixo custo à produção das fibras. Em certas modalidades, as fibras são estiradas por fusão.

Exemplos de fibras de vidro com alto teor de sílica e adequadas para uso na produção de um coxim de montagem para um conversor catalítico ou outro dispositivo de tratamento de gases conhecido incluem as fibras de vidro lixiviadas disponibilizadas pela BelChem Fiber Materiais GmbH, Alemanha, sob a marca BELCOTEX, da Hitco Carbon Composites, Inc, de Gardena, Califórnia, sob a marca registrada REFRASIL e da Polotsk-Steklovokno, República de Belarus, sob a designação PS-23(R).

As fibras BELCOTEX são do tipo padrão de fios de fibras pré-trançados. Estas fibras possuem uma espessura média de aproximadamente 550 tex e geralmente são feitas de ácido silícico modificado por alumina. As fibras BELCOTEX

22/45 são amorfas e geralmente contêm aproximadamente 94,5 por cento de sílica, aproximadamente 4,5 por cento de alumina, menos de 0,5 por cento de oxido de sódio e menos de 0,5 por cento de outros componentes. Estas fibras possuem um 5 diâmetro médio de aproximadamente 9 microns e um ponto de fusão na faixa de 1500°C a 1550°C. Estas fibras são

resistentes ao	calor em	temperaturas de	até 1100’C,	e
normalmente são isentas	de carga e	isentas	de
aglutinadores.
10 As fibras	REFRASIL,	como as fibras	BELCOTEX,	são
fibras de vidro	lixiviadas	amorfas com alto	teor de sílica

para prover isolamento térmico em aplicações em temperaturas na faixa de 1000°C a 1100°C. Estas fibra possuem de aproximadamente 6 a aproximadamente 13 microns 15 de diâmetro e possuem um ponto de fusão de aproximadamente 1700°C. As fibras, após a lixiviação, normalmente possuem um teor de sílica de aproximadamente 95 por cento em peso.

A alumina pode estar presente em uma quantidade de aproximadamente 4 por cento em peso com outros componentes 20 estando presentes em uma quantidade de 1 por cento em peso ou menos.

As fibras PS-23 (R) da Polotsk-Stekvolokno são fibras de vidro amorfas com alto teor de sílica e são adequadas para isolamento térmico em aplicações que requerem 25 resistência a pelo menos 1000°C. Estas fibras possuem um comprimento de fibra de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 mm e um diâmetro de aproximadamente 9 microns. Estas fibras, como as fibras REFRASIL, possuem um ponto de fusão de aproximadamente 1700°C.

As fibras de vidro lixiviadas feitas na forma de coxim

23/45 de montagem normalmente apresentam um coxim de montagem com pode ser possível que um coxim de montagem fibras de vidro lixiviadas contendo sílica apresente inicialmente uma pressão de contenção mínima adequada para manter uma estrutura frágil em uma carcaça de um conversor catalítico, os ciclos térmicos ou mecânicos do coxim de montagem podem contenção mínima.

Portanto, pode-se ser desestimulado do uso de fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica um coxim de montagem de conversor catalítico. Este fato é confirmado pela falha no teste de relatada na Patente nos EUA n° 5.290.522.

As fibras de vidro lixiviadas formadas com alto teor de um tratamento de superfície que resulta em um aumento no desempenho da pressão de contenção de um coxim de montagem contendo várias fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica.

Sem estar preso a qualquer teoria, acredita-se que o tratamento de superfície aplicado às fibras de vidro lixiviadas pode resultar em um aumento na fricção das superfícies das fibras.

superfícies externas das fibras reduz substancialmente a quantidade de deslizamento entre as fibras do próprio coxim de montagem, entre as fibras do coxim de montagem e as superfícies internas tratamento de gases de de montagem e as superfícies externas da estrutura frágil que está em contato com o coxim de montagem.

De acordo com uma modalidade, as superfícies externas

24/45

AA das fibras de vidro lixiviadas podem ser tratadas aplicando-se um material de partículas inorgânicas pelo menos em partes das superfícies das fibras. Materiais de partículas inorgânicas úteis que podem ser utilizados para o tratamento do exterior das superfícies das fibras de vidro lixiviadas incluem, sem limitação, dispersões coloidais de alumina, sílica, zircônio e misturas destes. De acordo com uma modalidade, o material inorgânico usado para tratar as superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas, assim aumentando o desempenho geral de pressão de contenção do coxim de montagem, é uma dispersão coloidal de alumina.

Pelo menos uma parte das superfícies externas de pelo menos uma parte das fibras de vidro do coxim de montagem inclui um revestimento contíguo ou não-contíguo de alumina coloidal. A alumina coloidal pode ser aplicada nas superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas por quaisquer meios adequados, sem limitação, por revestimento, mergulho, vaporização, borrifamento, etc. A alumina coloidal pode ser aplicada às superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas em ura padrão contíguo ou nãocontíguo. Além disso, o processo de aplicação da alumina coloidal às superfícies externas das fibras de vidro lixiviadas pode ser executado durante ou após a produção das fibras de vidro.

Acredita-se que a estrutura do coxim de montagem para dispositivos de tratamento de gases de exaustão incluindo várias fibras de vidro com as superfícies tratadas cora alumina coloidal, sílica coloidal e/ou zircônio coloidal exerça uma maior força friccional contra as superfícies

25/45 externas da estrutura monolítica frágil e a superfície interna da carcaça do dispositivo de tratamento de gases de exaustão. Assim, o coxim de montagem incluindo as fibras de vidro com as superfícies tratadas possui uma maior resistência ao cisalhamento para manter de forma resiliente os monólitos frágeis na carcaça do dispositivo de tratamento de gases de exaustão.

Em certas modalidades, as fibras de vidro lixiviadas e com as superfícies tratadas antes da formação do coxim de montagem ou coxins de montagem feito(s) a partir destas fibras, após a formação, podem ser tratadas para aumentar o desempenho de pressão de contenção dos coxins de montagem.

Em uma modalidade em particular, estas fibras de vidro lixiviadas (ou o coxim de montagem que as contém) podem ser tratadas com calor em temperaturas que variam das acima em pelo menos aproximadamente 900°C. Foi descoberto que o tratamento com calor das fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica e com um tratamento da superfície de uma dispersão coloidal de óxidos inorgânicos, tais como uma dispersão coloidal de alumina, a uma temperatura na faixa de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1100°C aumenta o desempenho de pressão de contenção de um coxim de montagem de forma que o coxim de montagem que emprega estas fibras possa exercer a pressão de contenção mínima necessária no dispositivo de tratamento de gases de exaustão, mesmo após 1000 ciclos de expansão e contração.

Acredita-se que o tratamento com calor das fibras de vidro lixiviadas e com a superfície tratada aumenta a resistência de deslizamento das fibras. Também se acredita que o tratamento com calor das fibras remove componentes

26/45 aquosos adicionais das fibras. O uso de fibras de vidro de alto teor de sílica tratadas com calor e com as superfícies tratadas permite a produção de um coxim de montagem que seja adequado para aplicações em altas temperaturas, bem acima do ponto de fusão da fibra de vidro.

O tratamento com calor das fibras de vidro lixiviadas pode ocorrer antes da formação do coxim de montagem ou após a formação do coxim de montagem. Quando o tratamento com calor é antes da formação do coxim de montagem, o coxim de montagem é tratado com calor a uma temperatura de pelo menos aproximadamente 900 °C por um período efetivo de tempo para aumentar o desempenho de pressão de contenção mínima do coxim de montagem para manter a estrutura frágil na carcaça para a aplicação. De forma semelhante, quando tratadas com calor entes da formação do coxim de montagem, as fibras de vidro lixiviadas e com as superfícies de fibra de vidro tratadas e lixiviadas pode, de preferência, ser aquecidas de pelo menos aproximadamente 900°C por um período efetivo de tempo de forma que, quando formadas no coxim de montagem, o desempenho da pressão de contenção mínima para manter a estrutura frágil na carcaça seja melhorado. A quantidade em particular de tempo de tratamento com calor pode variar dependendo, dentre outras, da espessura do coxim de montagem, da uniformidade do aquecimento, do tipo da fonte de aquecimento usada, do tempo de aumento e a temperatura da fonte de aquecimento, etc. Todas estas variáveis são bem compreendidas por aqueles versados na técnica, então um período efetivo para o aquecimento a uma temperatura de pelo menos aproximadamente 900°C ou acima deve ser prontamente

27/45 determinado sem experimentação indevida.

Geralmente, reconhece-se que o tratamento com calor pode levar de 15 minutos ou menos, quando são usados coxins relativamente pequenos e finos e fontes de calor uniformes e excelentes, a mais de 1 hora, quando são usados coxins maiores e mais espessos (não incluindo o tempo de aumento e redução da temperatura). Em certas modalidades, o coxim de montagem ou as fibras de vidro são aquecidos a uma temperatura de aproximadamente 900°C e aproximadamente 1100 °C por mais de 1 hora. 0 tratamento com calor sob qualquer regime de tempo e de temperatura abaixo do tempo e/ou da temperatura resultante na desvitrificação das fibras, para atingir os mesmos benefícios expostos acima, cairiam no escopo da invenção Geralmente, as fibras ou o coxim de montagem podem ser tratados com calor na temperatura de uso ou acima. Observa-se que o tratamento com calor em temperaturas mais baixas pode afetar a utilidade do coxim de montagem em aplicações que exigem ciclos térmicos em temperaturas substancialmente acima da temperatura do tratamento com calor.

De acordo com certas modalidades, fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica e com um tratamento da superfície de alumina coloidal podem ser tratadas com calor a uma temperatura de aproximadamente 900 °C a aproximadamente 1100°C por aproximadamente 2 horas. Os coxins de montagem resultantes incorporando várias destas fibras possuem a pressão de contenção mínima para manter um monólito frágil na carcaça do conversor catalítico. Conforme mostrado nas FIGS. 2A-2D, o tratamento com calor das fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica e

28/45 com um tratamento de superfície de alumina coloidal provê um revestimento uniforme (contíguo ou não-contíguo) nas superfícies das fibras. Quando vistas por microscópio eletrônico, a adição de alumina coloidal à superfície é de natureza amorfa e não contêm quaisquer formações de cristal, tais como cristais de mulita.

Outros métodos podem ser usados para tratar as fibras de vidro lixiviadas e com a superfície tratada para uso em um coxim de montagem a fim de melhorar e manter uma pressão de contenção mínima para manter a estrutura frágil na carcaça, por exemplo, um processo de troca de íons ou um processo de difusão para aumentar a resistência a deslizamento das fibras. Contudo, compreende-se que essencialmente qualquer método pelo qual se possa tratar as fibras de vidro lixiviadas ou o coxim de montagem de forma a melhorar e manter uma pressão de contenção mínima para o coxim de montagem manter a estrutura frágil na carcaça após variação térmica, pode ser usado.

De preferência, o coxim de montagem emprega até 100 por cento em peso das fibras de vidro lixiviadas com a superfície tratada contendo sílica. Contudo, em outras modalidades, o coxim de montagem pode, opcionalmente, possuir outras fibras conhecidas, tais como fibras de alumina/sílica ou outras fibras cerâmicas ou de vidro adequadas para o uso na produção de coxins de montagem para as aplicações nas temperaturas desejadas. Assim, fibras de alumina/sílica, tais como fibras cerâmicas refratarias, podem opcionalmente ser empregadas em aplicações de alta temperatura ou com uma grande faixa de temperaturas. Outras fibras cerâmicas ou de vidro, tais como vidro S, podem ser

29/45

β) usadas com as fibras de vidro lixiviadas de sílica em aplicações semelhantes ou de temperaturas mais baixas. Nestes casos, contudo, o coxim de montagem inclui, de preferência, pelo menos 50 por cento em peso de fibras de vidro lixiviadas e com a superfície tratada contendo sílica. Em outras palavras, a maioria da fibra utilizada na produção do coxim de montagem é de fibras de vidro lixiviadas e com a superfície tratada contendo sílica e, em certas modalidades, pelo menos 80 por cento em peso das 10 fibras serão de fibras de vidro lixiviadas e com a superfície tratada contendo sílica.

Em certas modalidades alternativas, fibras tais como vidro S2 entre outras podem ser adicionadas ao coxim de montagem em quantidades de 0 a aproximadamente 50 por cento 15 em peso ou mais, com base em 100 por cento do peso total do coxim de montagem. Compreende-se que estas fibras de vídeo são usadas principalmente em aplicações em baixas temperaturas devido às suas temperaturas de fusão, etc.

Em outras modalidades alternativas, o coxim de 20 montagem pode incluir fibras cerâmicas refratárias além das fibras de vidro lixiviadas. Quando são utilizadas fibras cerâmicas refratárias, isto é, fibras de alumina/sílica, entre outras, estas podem estar presentes em uma quantidade que varia de mais do que 0 a menos de 50 por cento em peso, 25 com base em 100 por cento em peso do total do coxim de montagem.

Conforme observado anteriormente, os coxins de montagem podem ou não incluir um aglutinador. Quando é usado um aglutinador, os componentes são misturados para 30 formar uma mistura. A mistura das fibras e de aglutinador

30/45 é, então, formada em uma estrutura de coxim e o aglutinador ê removido, assim apresentando um coxim de montagem contendo substancialmente apenas as fibras tratadas com calor (e, opcionalmente, fibras adicionais). Normalmente, um aglutinador de sacrifício é empregado para aglutinar inicialmente as fibras. Normalmente, os aglutinadores usados são aglutinadores orgânicos. Como de sacrifício, entende-se que o aglutinador será eventualmente queimado no coxim de montagem, deixando apenas as fibras de vidro lixiviadas (e outras fibras de cerâmica e de vidro, se usadas) como o coxim de montagem para apoiar a estrutura frágil.

Aglutinadores adequados incluem aglutinadores aquosos e não-aquosos, mas, de preferência, o aglutinador usado é um látex reativo, de fixação térmica, que após a cura é um material flexível que pode ser queimado em um coxim de montagem instalado conforme indicado acima. Exemplos de aglutinadores adequados ou resinas incluem, mas não se limitam a, látex com base aquosa de acrílicos, estirenobutadieno, vinilpiridina, acrilonitrila, cloreto de vinila, poliuretano, entre outros. Outras resinas incluem resinas flexíveis de fixação térmica de baixa temperatura, tais como poliésteres insaturados, resinas epóxi e polivinilésteres. De preferência, de aproximadamente 5 a aproximadamente conversor catalítico 10 por cento de látex é empregado, com aproximadamente 8 por cento sendo mais preferido. Solventes para o aglutinador podem incluir água ou um solvente orgânico adequado, tal como acetona, para o aglutinador utilizado. A resistência a solução do aglutinador no solvente (se usado) pode ser determinada por

31/45 métodos convencionais com base na carga desejada do aglutinador e a capacidade de trabalho do sistema aglutinador (viscosidade, teor de sólidos, etc.).

Em vez de um aglutinador, o coxim pode incluir outras fibras além das fibras de vidro lixiviadas para conter o coxim. Estas fibras são conhecidas na área como fibras aglutinadoras. Estas fibras podem ser usadas em quantidades que variam de acima de 0 a aproximadamente 20 por cento em peso, com base em 10 0 em peso da composição total, para 10 ajudar na aglutinação das fibras de vidro lixiviadas.

O coxim de montagem que contém as fibras lixiviadas e com a superfície tratada contendo sílica pode ser preparado com quaisquer técnicas conhecidas comumente usadas no preparo de coxins de montagem. Por exemplo, usando-se um 15 processo de fabricação de papel, as fibras de vidro lixiviadas e com as superfícies tratadas podem ser misturadas com um aglutinador ou outras fibras capazes de atuar como um aglutinador para formar uma mistura. Qualquer meio de mistura pode ser usado, mas, de preferência, quando 20 um aglutinador é usado, os componentes da fibra são misturados a uma consistência ou teor de sólidos de aproximadamente 0,25¾ a 5% (0,25-5 partes de sólidos em

99,75-95 partes de água). A mistura pode, então, ser diluída com água para aumentar a formação, e pode 25 finalmente ser flocada com um agente de flocagem e produtos químicos de ajuda na retenção de drenagem. Então, a mistura flocada pode ser colocada em uma máquina de fabricação de papel para ser formada uma camada de papel contendo fibras. Como alternativa, as camadas podem ser formadas por 30 fundição a vácuo da mistura. Em qualquer caso, normalmente

32/45 são secadas em fornos. Para uma descrição mais detalhada das técnicas de produção de papel empregadas, vide a Patente nos EUA n° 3.458.329, cujo relatório aqui é incorporado como referência. Observa-se que quando é empregado um aglutinador e as fibras de vidro lixiviadas com a superfície tratada serão tratadas com calor, a etapa de tratamento das fibras deve ser executada antes da adição do aglutinador ou das fibras aglutinadoras às fibras de vidro lixiviadas.

Em outras modalidades, as fibras de vidro lixiviadas e com superfície tratada podem ser processadas em um coxim por meios convencionais, tais como formação de camadas por ar seco. O coxim nesta fase possui muito pouca integridade estrutural e é muito espesso em relação com os coxins de montagem de conversores catalíticos e filtros de diesel convencionais. 0 coxim resultante pode, portanto ser agulhado a seco, como é comumente conhecido na área, para aumentar a densidade do coxim e aumentar a sua resistência. O tratamento com calor das fibras pode ocorrer antes da formação do coxim ou após a sua agulhagem.

Quando a técnica de formação de camadas por ar quente é usada, o coxim pode, como alternativa, ser processado pela adição de um aglutinador ao coxim por impregnação para formar um composto de fibra descontínua. Nesta técnica, o aglutinador é adicionado após a formação do coxim, em vez de se formar o coxim conforme observado acima em relação à técnica de fabricação de papel convencional. Este método de preparo do coxim ajuda a manter o comprimento da fibra, reduzindo a quebra. Observa-se, contudo, que o tratamento com calor pode ocorrer antes da adição de qualquer

33/45 aglutinador.

Os métodos de impregnação do coxim com o aglutinador incluem a submersão completa do coxim em um sistema de aglutinador líquido ou, como alternativa, a vaporização do coxim. Em um procedimento contínuo, um coxim de fibra que pode ser transportado na forma de rolo é desenrolado e movido, tal como em uma esteira rolante, por tubeiras de vaporização que aplicam o aglutinador ao coxim. Como alternativa, o coxim pode ser alimentado por gravidade pelas tubeiras de vaporização. A pré-impregnação de coxim/aglutinador é, então, passado entre os rolos de compressão, que removem o excesso de líquido e densificam a pré-impregnação a aproximadamente sua espessura desejada. A pré-impregnação densifiçada pode, então, ser passada através de um forno para se remover qualquer solvente restante e, se necessário, curar parcialmente para formar um composto. A temperatura de secagem e cura depende primariamente do aglutinador e do solvente (se houver) usado(s). 0 composto pode, então, ser cortado ou enrolado para armazenamento ou transporte.

O coxim de montagem também pode ser feito em lote, imergindo-se uma seção do coxim em um aglutinador líquido, removendo-se a pré-impregnação e pressionando-se para se remover o excesso de líquido, assim formando o composto e armazenando-o ou cortando-o no tamanho desejado.

Observa-se que os coxins de montagem produzidos a partir destas fibras de vidro lixiviadas e com as superfícies tratadas podem ter a densidade muito baixa para facilitar o uso em certas aplicações de conversores catalíticos. Portanto, podem sofre densificação por

34/45 qualquer técnica conhecida para apresentar uma maior densidade. Uma destas formas de densificação é a agulhagem das fibras de forma a as entrelaçar e farpar. Adicional ou alternativamente, podem ser usados métodos de hidroentrelaçamento. Outra alternativa é pressionar as fibras em uma forma de coxim rolando-as por rolos compressores. Quaisquer destes métodos de densificação dos coxins ou uma combinação destes métodos podem ser prontamente usados para se obter um coxim de montagem do formato correto e desejado.

Não importa qual das técnicas descritas acima é empregada, o composto pode ser cortado, tal como por estampagem, para formar coxins de formas e tamanhos exatos com tolerâncias reproduzíveis. 0 coxim de montagem 20 exibe propriedades de manipulação adequadas na densificação por agulhagem ou semelhante, o que significa que pode ser facilmente manipulado e não é tão quebradiço ou frágil nas mãos de alguém como muitos outros cobertores ou coxins de fibra. Pode ser facilmente e flexivelmente encaixado ou enrolado ao redor da estrutura catalisadora 18 ou uma estrutura frágil semelhante sem quebrar, e então disposto na carcaça 12 do conversor catalítico. Geralmente, a estrutura frágil enrolada no coxim de montagem pode ser inserida em uma carcaça ou a carcaça pode ser construída ou de outra forma fabricada ao redor da estrutura frágil enrolada no coxim de montagem.

O coxim de montagem é capaz de manter uma pressão de contenção mínima de pelo menos 50 kPa após sofrer 10 0 0 ciclos mecânicos de um teste de expansão de 1000 ciclos conduzido em uma temperatura de superfície quente de

35/45 aproximadamente 300°C, com uma densidade de vão do coxim de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 0,5 g/cm³, e uma expansão de vão percentual de aproximadamente 2 por cento. Observa-se que este teste é particularmente adequado para coxins de montagem a serem usados em substratos de contenção mais pesados em aplicações de alta carga G em aplicações de baixa temperatura. Os dispositivos de tratamento de gases de exaustão para estas aplicações incluem estruturas de catalisadores diesel e filtros de partículas diesel. Para aplicações em altas temperaturas, tais como são comuns em conversores catalíticos, o coxim de montagem mostrou-se capaz de manter uma pressão de contenção mínima de pelo menos lOkPa após sofrer 1000 ciclos mecânicos de um teste de expansão de vão padrão de 1000 ciclos a uma temperatura de superfície quente de aproximadamente 900°C, com uma densidade do coxim do vão de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão do vão de aproximadamente 5 por cento.

Pelo termo ciclos, entende-se que o vão entre o monólito (isto é, a estrutura frágil) e a carcaça é aberto e fechado em uma distância específica e a uma taxa predeterminada. A fira de simular condições realísticas, a expansão do vão entre uma carcaça e uma estrutura frágil de um dado diâmetro pode ser determinada calculando-se o coeficiente de expansão térmica de uma carcaça convencional a uma temperatura, por exemplo, de aproximadamente 900°C. Uma base final de peso do coxim é, então, selecionada de acordo com os critérios do teste e apresenta uma força de contenção mínima (Pmin) de mais do que lOkPa após 1000

36/45 ciclos. O objetivo é apresentar um suporte adequado ao menor custo, de o requisito de

Enquanto certos forma que o ser maior coxins de peso base mínimo que satisfaça do que lOkPa é selecionado.

montagem estado da técnica também podem ter a uma pressão mínima alta temperatura de superfície aproximadamente 900°C, estes fibras cerâmicas derivadas com um alto teor de alumina mais, ou fibras derivadas de apos capacidade de

1000 ciclos quente de coxins contém de sol-gel muito de pelo quartzo

Em funcionamento, o conversor pelo manter a uma menos uniformemente dispendiosas menos 30 por cento ou cristalino, ou ambas.

catalítico experimenta uma mudança significativa na temperatura. Devido às diferenças nos seus coeficientes de expansão térmica, a 15 carcaça pode expandir mais do que a estrutura de suporte

18, de forma que o vão entre estes elementos aumenta levemente. Em um caso típico, o vão pode expandir e se contrair na ordem de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,5 mm durante os ciclos térmicos do conversor. Esta espessura e densidade de montagem do coxim de montagem é selecionada de forma que uma pressão de contenção mínima de pelo menos aproximadamente lOkPa seja mantida sob todas as condições para prevenir que a estrutura frágil vibre solta. A pressão de montagem exercida pelo coxim de montagem 20 sob estas condições permite a acomodação das características térmicas da montagem sem comprometer a integridade física dos elementos constituintes.

Para coxins de montagem a serem usados em aplicações de menores temperaturas, o teste é conduzido a 30 aproximadamente 300°C. Contudo, o teste é conduzido na

37/45 mesma forma que o teste de alta temperatura descrito. Contudo, devido às diferenças nas aplicações de carga e ao fato de estruturas catalisadoras mais pesadas serem usadas frequentemente, o pressão de contenção mínima deve ser maior. Portanto, conforme observado acima, o coxim deve apresentar uma pressão de contenção contra a estrutura frágil de pelo menos 50 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de aproximadamente 300°C. EXPERIÊNCIA

Os exemplos abaixo são apresentados meramente para ilustrar melhor o efeito do tratamento das superfícies externas de fibras inorgânicas com dispersões coloidais de material de oxido inorgânico. Os exemplos ilustrativos não devem ser vistos como limitadores do coxim de montagem, do dispositivo de tratamento de gases de exaustão incorporando o coxim de montagem ou os métodos de construção do coxim de montagem ou do dispositivo de tratamento de gases de exaustão de qualquer forma.

Quatro amostras de fibras de coxins foram testadas em relação ao efeito da adição de alumina coloidal nas superfícies externas das fibras de sílica do coxim no desempenho de pressão de contenção.

Exemplo Cl

O exemplo número Cl foi um coxim de fibra contendo fibras de vidro lixiviadas e tratadas por calor com um alto teor de sílica. O coxim de fibra foi preparado por um processo de formação úmida. Em resumo, foi preparada uma mistura contendo fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica e tratada com calor a uma temperatura de aproximadamente 1100°C por aproximadamente 2 horas,

38/45 aglutinador e água. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim. Uma amostra de 2 x 2 polegadas foi cortada do coxim de fibra. A amostra de coxim de fibra foi posicionada entre dois aquecedores em uma 5 densidade de vão de 0,35. Um aquecedor foi levado a uma temperatura de 900°C para simular as temperaturas de funcionamento de um conversor catalítico de um veículo.

Conforme a temperatura foi elevada a 900°C, as pressões de contenção do coxim de fibra foram registradas.

¹⁰ Exemplo C2

O exemplo número C2 foi um coxim de fibra contendo fibras de sílica lixiviadas e tratadas com calor e foi preparado de acordo com o Exemplo Cl. Uma amostra de 2 x 2 polegadas foi cortada do coxim de fibra. A amostra de 2 x 2 15 polegadas de coxim de fibra foi, então, colocada entre camadas de um material de etamina orgânica A amostra de coxim de fibra com uma etamina orgânica em cada superfície foi posicionada entre dois aquecedores a uma densidade de vão de 0,35. Um aquecedor foi levado a uma temperatura de 20 900°C para simular as temperaturas de funcionamento de um conversor catalítico de um veículo. Conforme a temperatura foi elevada a 900°C, as pressões de contenção do coxim de fibra foram registradas.

Exemplo 3

O Exemplo n° 3 foi um coxim de fibra contendo fibras de sílica lixiviadas e tratadas com calor. Foi preparada uma mistura contendo fibras de vidro lixiviadas, alumina coloidal e água. O pH da mistura foi ajustado pela adição de NaOH, o que fez com que a alumina coloidal se 30 precipitasse nas superfícies das fibras de vidro

39/45 lixiviadas. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim solta. A estrutura de coxim foi, então, secada. Após a secagem, o coxim for tratado por calor a uma temperatura de aproximadamente 1100°C por aproximadamente 2 horas. O coxim de fibra solta tratada com calor foi redisperso em uma mistura com aglutinador orgânico e água. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim. A estrutura do coxim foi, então, secada. A alumina coloidal foi precipitada sobre as superfícies externas das fibras a 4 por cento em peso, com base no peso do coxim de fibra de sílica.

Uma amostra de 2 x 2 polegadas foi cortada do coxim de fibra. A amostra de 2x2 polegadas de coxim de fibra foi, então, colocada entre camadas de um material de etamina orgânica A amostra de coxim de fibra com uma etamina orgânica em cada superfície foi posicionada entre dois aquecedores a uma densidade de vão de 0,35. Um aquecedor foi levado a uma temperatura de 900 “C para simular as temperaturas de funcionamento de um conversor catalítico de um veículo. Conforme a temperatura foi elevada a 900°C, as pressões de contenção do coxim de fibra foram registradas. Exemplo 4

O Exemplo n° 4 foi um coxim de fibra contendo fibras de sílica lixiviadas e tratadas por calor preparadas de acordo dom o Exemplo 3, exceto pela alumina coloidal ter sido precipitada nas superfícies externas das fibras a 10 por cento, com base no peso do coxim de fibra de sílica. Uma amostra de 2 x 2 polegadas foi cortada do coxim de fibra. A amostra de 2x2 polegadas de coxim de fibra foi, então, colocada entre camadas de um material de etamina

7/

40/45 orgânica A amostra de coxim de fibra com uma etamina orgânica em cada superfície foi posicionada entre dois aquecedores a uma densidade de vão de 0,35. Um aquecedor foi levado a uma temperatura de 900 °C para simular as 5 temperaturas de funcionamento de um conversor catalítico de um veículo. Conforme a temperatura foi elevada a 900°C, as pressões de contenção do coxim de fibra foram registradas.

Os dados da pressão de contenção do coxim de fibra são relatados na Tabela I abaixo.

TABELA I

Temperatura (°C)	Pressão (kPa)
	----------------------------------------------; Cl	C2	3	4
65	265	300	362	379
100	246	254	308	378
150	205	202	262	338
200	190	177	243	299
250	160	133	206	281
300	111	101	178	246
350	94	91	169	216
400	88	84	161	202
450	86	80	157	193
500	85	73	136	182
550	83	70	131	172
600	83	69	127	170
650	82	68	124 _	168

41/45

700	85	69	125	168
750	87	70	126	168
800	88	70	128	169
850	88	70	129	169
900	90	69	130	169
% de Perda	66%	77%	64%	55%

L

No aquecimento do coxim de fibra de sílica do Exemplo n^Q Cl através de uma faixa de temperatura de 65 °C a 900°C, a pressão de contenção do coxim reduziu de 265 kPa a 90 kPa. Assim, um coxim de fibra de sílica sem um tratamento de alumina coloidal exibiu uma perda na pressão de contenção em um monólito frágil de aproximadamente 66%.

No aquecimento do coxim de fibra de sílica do Exemplo n° 2 através de uma temperatura da faixa de 65°C a 900°C, a pressão de contenção do coxim reduziu de 300 kPa a 69 kPa. Assim, um coxim de fibra de sílica sem uma adição de alumina exibiu uma perda na pressão de contenção em um monólito frágil de aproximadamente 77%. Estes resultados indicam que anexar uma camada de etamina orgânica a uma superfície de um coxim de fibra de sílica aumenta mais a perda no desempenho de pressão de contenção do coxim de fibra de sílica, assim reduzindo o desempenho de pressão de contenção do coxim.

No aquecimento do coxim de fibra de sílica do Exemplo n® 3 através de uma temperatura na faixa de 65°C a 900°C, a pressão de contenção do coxim foi reduzida apenas de 362 kPa a 13 0 kPa. Assim, um coxim de fibra de sílica com uma adição de 4% de alumina coloidal nas superfícies externas

42/45 da fibra de sílica exibe um aumento no desempenho de pressão de contenção sobre um coxim de fibra de sílica sem uma adição de alumina coloidal.

No aquecimento do coxim de fibra de sílica do Exemplo n° 4 através de uma temperatura na faixa de 65°C a 900°C, a pressão de contenção do coxim foi reduzida apenas de 379 kPa a 17 0 kPa. Assim, um coxim de fibra de sílica com uma adição de 10¾ de alumina exibe apenas uma perda na pressão de contenção de um monólito frágil de aproximadamente 55¾. Este é um melhoramento significativo no desempenho de pressão de contenção em comparação com um coxim de fibra de sílica sem uma adição de alumina coloidal.

Exemplo 5

Um coxim de montagem de um dispositivo de tratamento de gases de exaustão foi preparado com fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica por um processo de formação úmida. Foi preparada uma mistura contendo as fibras de vidro lixiviadas, aglutinador e água. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim. A estrutura do coxim foi, então, secada. Após a secagem, o coxim foi tratado com calor e uma temperatura de aproximadamente 1100°C por aproximadamente 2 horas. O coxim tratado com calor envolveu, então, uma parte de um monólito de cerâmica frágil e o monólito envolvido foi inserido em uma carcaça de aço, assim formando um conversor catalítico.

O conversor catalítico foi exposto a uma temperatura de aproximadamente 700°C por aproximadamente 2 horas, seguido pela exposição a uma temperatura de aproximadamente 500°C por aproximadamente 6,5 horas, seguido da exposição a uma temperatura de aproximadamente 750°C por

43/45 aproximadamente 6,5 horas. Após a exposição do conversor catalítico ãs condições acima, o monólito foi retirado da carcaça do conversor catalítico por um êmbolo mecânico. A força necessária para retirar o monólito da carcaça do conversor catalítico da carcaça foi de 204N.

Exemplo 6

Um coxim de montagem de um dispositivo de tratamento de gases de exaustão foi preparado com fibras de vidro lixiviadas com alto teor de sílica por um processo de formação úmida. Foi preparada uma mistura contendo fibras de vidro lixiviadas, alumina coloidal e água. O pH da mistura foi ajustado pela adição de NaOH, o que fez com que a alumina coloidal se precipitasse nas superfícies das fibras de vidro lixiviadas. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim solta. A estrutura de coxim foi, então, secada. Após a secagem, o coxim for tratado por calor a uma temperatura de aproximadamente 1100°C por aproximadamente 2 horas. O coxim de fibra solta tratada com calor foi redisperso em água e aglutinador para formar uma mistura. A água foi removida da mistura, assim formando uma estrutura de coxim. A estrutura do coxim foi, então, secada.

O coxim envolveu, então, uma parte de um monólito de cerâmica frágil e o monólito envolvido foi inserido em uma carcaça de aço, assim formando um conversor catalítico. O conversor catalítico foi exposto a uma temperatura de aproximadamente 700°C por aproximadamente 2 horas, seguido pela exposição a uma temperatura de aproximadamente 500°C por aproximadamente 6,5 horas, seguido da exposição a uma temperatura de aproximadamente 750°C por aproximadamente

44/45

6,5 horas. Após a exposição do conversor catalítico às condições acima, o monólito foi retirado da carcaça do conversor catalítico por um êmbolo mecânico. A força necessária para retirar o monólito da carcaça do conversor catalítico da carcaça foi de 732N. Assim, o coxim de montagem do Exemplo 6 apresentou uma pressão de contenção aperfeiçoada para manter o monólito frágil de forma que houve um aumento de aproximadamente 4 vezes na força necessária para se retirar o monólito da carcaça do conversor catalítico.

Assim, demonstrou-se que o tratamento das superfícies externas de fibras de vidro lixiviadas com um alto teor de sílica com uma dispersão de óxidos inorgânicos coloidais, tais como uma dispersão coloidal de alumina, resulta em uma redução na perda de desempenho de pressão de contenção de um coxim de montagem em uma grande faixa de temperaturas de funcionamento experimentadas em dispositivos de tratamento de gases de exaustão.

Os coxins de montagem podem ser cortados em uma matriz e funcionam como suportes resilientes em um perfil fino, apresentando facilidade de manuseio e em uma forma flexível, de forma a poder apresentar um envolvimento total da estrutura de suporte do catalisador, se desejado, sem quebrar. Como alternativa, o coxim de montagem pode ser envolvido integralmente ao redor de toda a circunferência ou perímetro de pelo menos uma parte da estrutura de suporte catalisadora. 0 coxim de montagem também pode ser envolvido parcialmente e incluir uma vedação na extremidade conforme atualmente usado em alguns dispositivos conversores convencionais, se desejado, para prevenir o

45/45 vazamento de gás.

Os coxins de montagem descritos acima também são úteis em uma variedade de aplicações, tais como conversores catalíticos automotivos convencionais para, entre outros, motocicletas e outras máquinas com pequenos motores, e pré conversores automotivos, assim como espaçadores de alta temperatura, gaxetas e ainda sistemas conversores catalíticos automotivos sob o corpo de gerações futuras. Geralmente, podem ser usados em qualquer aplicação que requeira um coxim ou uma gaxeta que exerça pressão de contenção a temperatura ambiente e, o que é mais importante, para apresentar a habilidade de manter a pressão de contenção em temperaturas elevadas de aproximadamente 20°C a pelo menos aproximadamente 1100°C, inclusive durante variação térmica.

Os coxins de montagem descritos acima também podem ser usados em conversores catalíticos empregados na indústria química, que são localizados em pilhas de exaustão ou de emissão, inclusive as que contêm estruturas frágeis tipo colméia que precisam ser montadas de forma a serem protegidas.

A presente invenção não se limita às modalidades específicas descritas acima, mas inclui variações, modificações e modalidades equivalentes definidas pelas reivindicações em anexo. As modalidades descritas acima não estão necessariamente na alternativa, como várias modalidades podem ser combinadas para apresentar as características desejadas.

Claims

REVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para o tratamento de gases de exaustão caracterizado pelo fato de compreender:

uma carcaça,

5 uma estrutura frágil montada de forma resiliente na carcaça; e um coxim de montagem não-expansível disposto em um vão entre a carcaça e a estrutura frágil, cujo coxim de montagem inclui fibras inorgânicas com um tratamento de 10 aumento de desempenho de pressão de contenção no mesmo, em que o referido coxim de montagem é flexível e é enrolado ao redor da referida estrutura frágil sem quebrar;

em que referido tratamento de superfície para aumento do desempenho de pressão de contenção compreende um 15 material de partículas inorgânicas selecionado dentre o grupo que consiste em dispersões de alumina coloidal, sílica coloidal, zircônio coloidal ou misturas destas;

em que o coxim de montagem não-expansível exerce uma pressão de contenção mínima para manter a estrutura frágil 20 na carcaça de pelo menos 10 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 900°C, uma densidade de vão de 0,3 a 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 5 por cento; ou em que o coxim de montagem não-expansível exerce uma

25 pressão de contenção mínima para manter a estrutura frágil na carcaça de pelo menos 50 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 300°C, uma densidade de vão de 0,3 a 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 2 por cento.

30 2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,

Petição 870190011777, de 04/02/2019, pág. 8/13
2/6 caracterizado pelo fato de que as fibras são selecionadas dentre fibras de alumina, fibras de alumino-silicato, fibras de alumina/magnésia/sílica, fibras de cálcio/magnésia/sílica, fibras de magnésia/sílica, fibras de vidro S, fibras de vidro E, fibras de quartzo e fibras de sílica.

Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o coxim de montagem compreende pelo menos uma camada integral, não-expansível de fibras de vidro lixiviadas formadas por fusão contendo pelo menos

67 por cento em peso de sílica.

Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as fibras de vidro lixiviadas contêm pelo menos 90 por cento em peso de sílica.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as fibras de vidro lixiviadas contêm de 93 a 95 por cento em peso de sílica e de 4 a 6 por cento em peso de alumina.

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coxim de montagem também possui pelo menos uma das características abaixo:

i) cujas fibras do coxim de montagem contêm menos do que 1 por cento em peso de metal alcalino ou de metal alcalino terroso;

ii) cujas fibras de vidro lixiviadas do coxim de montagem possuem um diâmetro maior do que 3,5 microns;

iii) cujas fibras de vidro lixiviadas do coxim de montagem são isentas de carga; e iv) cujo coxim de montagem é isento de aglutinador.

Petição 870190011777, de 04/02/2019, pág. 9/13
3/6

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coxim de montagem compreende de 50 a 100 por cento em peso de fibras de vidro lixiviadas.

5 8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coxim de montagem é tratado com calor a uma temperatura de pelo menos 900°C por um período de tempo efetivo para apresentar uma pressão de contenção mínima para manter a estrutura frágil na carcaça 10 de um de (i) pelo menos 50 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 300°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 2 por cento e (ii) pelo menos 10 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície 15 quente de 900°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 5 por cento.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é um conversor catalítico ou filtro de partículas de diesel.

20 10. Método para a construção de um dispositivo para o tratamento de gases de exaustão, conforme definido pela reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender:

apresentar um coxim de montagem que compreende fibras inorgânicas com um tratamento de superfície para 25 aumento do desempenho de pressão de contenção em pelo menos uma parte das superfícies externas das fibras;

envolver o coxim de montagem ao redor de uma parte de uma estrutura frágil adaptada para o tratamento de gases de exaustão; e

30 dispor a estrutura frágil e o coxim de montagem

Petição 870190011777, de 04/02/2019, pág. 10/13
4/6 em uma carcaça, onde o coxim de montagem mantém a estrutura frágil de forma resiliente na carcaça.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as fibras inorgânicas do coxim de montagem compreendem fibras de vidro formadas por fusão contendo sílica, onde as fibras de vidro formadas por fusão são formadas:

tratando as fibras de vidro formadas por fusão onde as fibras de vidro tratadas possuem um teor de sílica maior do que o teor de sílica das fibras de vidro antes de serem tratadas e onde as fibras de vidro tratadas contêm pelo menos 67 por cento em peso de sílica e aplicando-se um tratamento de aumento de desempenho de pressão de contenção pelo menos em uma parte das superfícies externas das fibras inorgânicas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento das fibras de vidro formadas por fusão inclui a lixiviação das fibras de vidro em uma solução ácida. 13. Método, de acordo com a reivindicação 10,

caracterizado pelo fato de também compreender a etapa de tratamento por calor das fibras ou coxim de montagem a uma temperatura de pelo menos 900°C por um período efetivo de tempo para apresentar uma pressão de contenção mínima efetiva para manter a estrutura frágil na carcaça de um de (i) pelo menos 50 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 300°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 2 por cento e (ii) pelo menos 10 kPa após 1000

Petição 870190011777, de 04/02/2019, pág. 11/13
5/6 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 900°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 5 por cento.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o agente de aumento de pressão de contenção é selecionado dentre o grupo que consiste em dispersões de alumina coloidal, sílica coloidal, zircônio coloidal e misturas das mesmas.

15. Método de construção do coxim de montagem, conforme definido na reivindicação 1, para manter uma estrutura frágil em uma carcaça de um dispositivo de tratamento de gás de exaustão, caracterizado pelo fato de compreender:

apresentar fibras inorgânicas;

aplicar um tratamento de superfície de aumento de desempenho de pressão de contenção pelo menos em uma parte das superfícies externas de pelo menos uma parte das fibras inorgânicas; e incorporar as fibras inorgânicas com superfície tratada em uma estrutura de coxim, com o desempenho de pressão de contenção do coxim de montagem contendo as mesmas fibras inorgânicas sem o tratamento de superfície.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as fibras inorgânicas são selecionadas dentre fibras de alumino-silicato, fibras de alumina/magnésia/sílica, fibras de cálcio/magnésia/sílica, fibras de magnésia/sílica, fibras de vidro S, fibras de vidro E, fibras de quartzo e fibras de sílica.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o agente de aumento de

Petição 870190011777, de 04/02/2019, pág. 12/13
6/6 pressão de contenção é selecionado dentre o grupo que consiste em dispersões de alumina coloidal, sílica coloidal, zircônio coloidal e misturas das mesmas.

18. Método, de acordo com a reivindicação 15,

5 caracterizado pelo fato de que o tratamento de calor também compreende o aquecimento das fibras de vidro lixiviadas a uma temperatura de pelo menos 300°C ou pelo menos 900°C por um período efetivo de tempo para apresentar uma pressão de contenção mínima efetiva para manter a estrutura frágil na 10 carcaça de um de (i) pelo menos 50 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície quente de 300°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 2 por cento e (ii) pelo menos 10 kPa após 1000 ciclos de teste a uma temperatura de superfície 15 quente de 900°C, uma densidade de vão dentre 0,3 e 0,5 g/cm³ e um percentual de expansão de vão de 5 por cento.