CN101260821A

CN101260821A - 无机复合密封衬垫

Info

Publication number: CN101260821A
Application number: CNA2008100361729A
Authority: CN
Inventors: 李军良; 张朝礼
Original assignee: SHANGHAI YESO HEAT ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanghai Aesop thermal energy technology Limited by Share Ltd
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: CN100554658C

Abstract

本发明涉及一种无机复合密封衬垫，包括无机复合密封衬垫的制备工艺，无机复合密封衬垫组合物及产品的用途，适用于高温状况下两个部件的密封和隔热。所述无机复合密封衬垫的制备工艺，将包括无机非金属纤维和粘合剂的各组分加入到水或水溶液中配成浆料，经成型、整形、干燥，制成成品，其中，将浆料注到成型网上，成型网下方抽真空，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯，湿态型坯经整形、干燥，制成成品。优点是：采用真空抽出滤液的制备工艺，进一步引入复合材料的概念，使用多次和/或分部复合成型的办法，使产品各种功能成分按设计需要不均匀分布在厚度和宽度方向上，突破均匀密封衬垫材料的使用局限性，提高了制品的综合性能。

Description

无机复合密封衬垫

技术领域

本发明涉及一种无机复合密封衬垫，包括无机复合密封衬垫的制备工艺，无机复合密封衬垫组合物及产品的用途，适用于高温状况下两个部件的密封和隔热，尤其适用于燃油机动车催化转化器载体与金属壳体之间的固定、密封和隔热。

背景技术

催化转化器是用于汽车尾气净化的核心装置，从内燃机等发动机排出的废气通过催化转化器进行有害成分的催化转化，从而达到合格的排放标准，其通常具有如下结构：内置蜂窝陶瓷催化转化器载体，外面覆盖金属材料壳体。

与此同时，为了防止废气从蜂窝陶瓷载体与金属材料壳体之间的缝隙泄漏出去，往往还必须在载体与壳体之间设置一防止气体泄漏的密封材料，包括金属密封衬垫、非金属密封衬垫等。该密封材料通常必须具有良好的隔热吸音密封性能，较好的高温耐久性，并且在振动颠簸的工况下还必须给催化转化器载体提供优异的固定力，防止陶瓷材质的催化转化器载体受到机械损坏。目前，市场上使用及文献中报道的实例多为在衬垫材料中简单添加膨胀性矿物等材料制成密封衬垫，综合性能受到了一定的限制。

公开号CN1056312描述了一种无机密封隔热材料，用于高温下的密封隔热，包括陶瓷纤维、膨体矿物和粘合剂，将陶瓷纤维和膨体矿物加水制成浆液后，铺成纤维毡，压挤出水溶液，干燥；再将纤维毡浸渍到粘合剂水溶液中，再次压挤出水溶液，干燥，制得成品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种工艺更为简单的无机复合密封衬垫，且能根据产品性能要求进行多次、分部复合成型，针对性地使各组分在产品中形成不均匀分布，提高产品的综合使用性能。

本发明所要解决的再一技术问题在于提供一种无机复合密封衬垫组合物。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种无机复合密封衬垫的用途。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种无机复合密封衬垫的制备工艺，将包括无机非金属纤维和粘合剂的各组分加入到水或水溶液中配成浆料，经成型、整形、干燥，制成成品，其中，将浆料注入到成型网上，成型网下方抽真空，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯，湿态型坯经整形、干燥，制成成品。

本发明区别于压挤出水溶液的传统制备工艺，采用真空抽出滤液的方法，成型更加均匀，避免了压挤可能造成的不均匀。把称量好的各组分加入水溶液配制成均匀的浆料，可以借助搅拌设备，在离心剪切的作用下完成；借助真空成型设备，把配制好的均匀浆料注入下部有网的开口容器，网下部接真空管，通过抽真空，抽吸出其中的液体，基材和功能性材料驻留在网上，制成湿态型坯。

由于浆料为均匀分散体，一次成型可能无法达到特定的性能要求，因此在上述方案的基础上，本发明引入了复合成型的概念。即；将所述的抽出滤液作为配制浆料的水溶液，重新配制浆料，将浆料注入到成型网上，浆料再覆盖在原湿态型坯上，或覆盖在原湿态型坯的相邻位置，成型网下方抽真空，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯，重复上述步骤，经多次和/或分部复合成型，复合成型所需的湿态型坯，经整形、干燥，制成成品。

原理是，浆料中包括基材、粘合剂和包括膨胀性材料的功能性材料，基材为无机非金属纤维，按照对产品各个部位对功能性材料的分布要求，借助真空成型设备，通过多次成型和/或分部成型，以获得各种功能组分在厚度方向、宽度方向上分布不均匀的产品。以求达到最佳的使用效果。

在上述制备工艺的基础上，所述的抽真空的条件为：真空度0.05～0.2MPa，时间为0.5～5分钟。真空度优选在0.1MPa左右，抽真空时间优选2～3分钟。

所述的整形采用压辊在湿态型坯表面来回压制，压力为0.3～1kg/cm³。整形是通过机械外力对制备的湿态型坯进行整理，以达到合适的几何外形，主要是达到要求的表面平整度，压力优选0.5kg/cm³左右。

所述的干燥条件为：在75～120℃的烘干温度下，干燥1.5～4小时。干燥是通过湿热传质的过程对湿态型坯中的水份进行蒸发，促进其中粘结剂的固化，达到合格制品性能的干态型坯。干态型坯通过外力机械刀具剪裁成合适的外形尺寸，制成成品。

一种针对上述制备工艺制得的无机复合密封衬垫组合物，由无机非金属纤维、粘合剂、膨胀性材料和添加剂组成，各组分按重量百分比计：

无机非金属纤维 30～60％

膨胀性材料+粘合剂 40～70％

添加剂 0～5％

其中，膨胀性材料与粘合剂的重量比为3∶1～6∶1，所述的无机非金属纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、晶体纤维中的一种或其组合，无机非金属纤维的长度为0.5～10mm。

所述的粘结剂为聚丙烯酸酯乳液、丁苯橡胶乳液、丁腈橡胶乳液，水性树脂、聚醋酸乙烯酯、阳离子乳胶中的一种或其组合物。

所述的膨胀性材料为膨胀蛭石、膨胀石墨、膨胀矿物粉体中的一种或其组合物。

所述的添加剂为增白剂、增塑剂、湿强剂、成型剂、增稠剂中的一种或其组合物。

本发明还涉及针对上述制备工艺制得的无机复合密封衬垫产品的用途，用作机动车催化转化器中的密封材料，具有隔热、保温、吸音、密封等功能。

本发明的有益效果是：

采用新颖的真空抽出滤液的制备工艺，进一步通过全面考虑该密封衬垫的工况和使用中的实际情况，引入复合材料的概念，使用多次和/或分部复合成型的办法，使产品中的各种功能成分在厚度方向、宽度方向按设定要求形成不均匀分布，突破通常均匀密封衬垫材料的使用局限性，提高了制品的综合使用性能；另外，将传统的分步浸渍、挤压的工艺合并为一步进行，简化了生产工艺，提高了生产效率。

具体实施方式

实施例1

称量含有43～54％氧化硅、47～53％氧化铝的硅酸铝陶瓷纤维360g，20～70目的膨胀蛭石360g，粘结剂72g，及占上述溶质组合物配方2％的添加剂(重量百分比)。

将陶瓷纤维、膨胀蛭石、粘合剂加入7000g水中，配置成均匀的浆料，使纤维没有团聚，长度在0.5～10mm，加入添加剂，调节浆料性能。然后把该浆料注入到成型网上，在成型网下方抽真空，利用0.1MPa真空压力，抽真空时间1～2分钟，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯，然后在整形平台上用压力辊来回滚压湿态型坯，使其平整，送入烘干，干燥温度为85℃，干燥时间2.5小时，干燥完成以后，裁剪成60×420mm的长方形，成为制品A。

本实施例为一次成型。

实施例2

称量含有43～54％氧化硅、47～53％氧化铝的硅酸铝陶瓷纤维和晶体纤维，按照重量比8∶1的比例共称量240g，20～70目的膨胀蛭石300g，粘结剂65g，及占上述溶质组合物配方2％的添加剂(重量百分比)。

将陶瓷纤维、膨胀蛭石、粘合剂加入7200g水，配置成为均匀的浆料，使纤维没有团聚，长度在0.5～10mm，加入添加剂，调节浆料性能。然后把该浆料注入成型网，在成型网下方抽真空，利用0.1MPa真空压力，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯半成品；

抽出的滤液本身含有粘结剂，将滤液作为配制浆料的水溶液，在滤液中再加入120g陶瓷纤维和60g膨胀石墨，再次混合制成均匀的浆料，将浆料注入成型网，覆盖在原湿态型坯半成品上，在成型网下方抽真空，利用0.1MPa真空压力，抽真空时间1分钟，抽出滤液，成型网上方形成湿态型坯，然后在整形平台上利用压力辊在湿态型坯来回滚压湿态型坯，使其平整，送入烘干，干燥温度为75℃，干燥时间3小时，干燥完成以后，裁剪成50×380mm的长方形，成为制品B。

本实施例为多次复合成型。

实施例3

称量陶瓷纤维棉200g，其中纤维棉长度在3mm以上的占50％，3mm以下的占50％，粘结剂150g，及占上述溶质组合物配方2％的添加剂(重量百分比)。

将陶瓷纤维、粘合剂加入6000g水，加入添加剂，混合制成均匀的第一浆料，待用。

依照实施例1的制备方法，加入添加剂制成混合均匀的浆料，该浆料在本实施例中称为第二浆料，将第二浆料注入到成型网上，控制好工艺要求的宽度，在成型网下方抽真空，利用0.1MPa真空压力，抽真空0.5分钟，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯半成品；

然后再把第一浆料注入到成型网上，覆盖在原湿态型坯半成品宽度方向上的相邻两侧，再次在成型网下方抽真空，利用0.1MPa真空压力，抽真空2～3分钟，抽出滤液，成型网上方形成湿态型坯，在整形平台上利用压力辊在湿态型坯来回滚压湿态型坯，使其平整，送入烘干，干燥温度为85℃，干燥时间2.5小时，干燥完成以后剪裁，成为制品C。

本实施例为分部复合成型。

Claims

1、一种无机复合密封衬垫的制备工艺，将包括无机非金属纤维和粘合剂的各组分加入到水或水溶液中配成浆料，经成型、整形、干燥，制成成品，其特征在于：将浆料注到成型网上，成型网下方抽真空，抽出滤液，浆料中的固形物在成型网上方形成湿态型坯，湿态型坯经整形、干燥，制成成品。

2、根据权利要求1所述的无机复合密封衬垫的制备工艺，其特征在于：所述的抽出滤液作为配制浆料的水溶液，重新配制浆料，再覆盖在原湿态型坯上，或覆盖在原湿态型坯的相邻位置，重复上述步骤，经多次和/或分部复合成型，复合成型的湿态型坯经整形、干燥，制成成品。

3、根据权利要求1或2所述的无机复合密封衬垫的制备工艺，其特征在于：所述的抽真空的条件为：真空度0.05～0.2MPa，时间为0.5～5分钟。

4、根据权利要求1或2所述的无机复合密封衬垫的制备工艺，其特征在于：所述的整形采用压辊在湿态型坯表面来回压制，压力为0.3～1kg/cm³。

5、根据权利要求1或2所述的无机复合密封衬垫的制备工艺，其特征在于：所述的干燥条件为：在75～120℃的温度下，干燥1.5～4小时。

6、针对权利要求1或2所述的制备工艺制得的无机复合密封衬垫组合物，由无机非金属纤维、粘合剂、膨胀性材料和添加剂组成，各组份按重量百分比计：

无机非金属纤维 30～60％

膨胀性材料+粘合剂 40～70％

添加剂 0～5％

其中，膨胀性材料与粘合剂的重量比为3～6∶1，所述的无机非金属纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维、晶体纤维中的一种或其组合，无机非金属纤维的长度为0.5～10mm。

7、根据权利要求6所述的无机复合密封衬垫组合物，其特征在于：所述的粘合剂为聚丙烯酸酯乳液、丁苯橡胶乳液、丁腈橡胶乳液，水性树脂、聚醋酸乙烯酯、阳离子乳胶中的一种或其组合物。

8、根据权利要求6所述的无机复合密封衬垫组合物，其特征在于：所述的膨胀性材料为膨胀蛭石、膨胀石墨、膨胀矿物粉体中的一种或其组合物。

9、根据权利要求6所述的无机复合密封衬垫组合物，其特征在于：所述的添加剂为增白剂、增塑剂、湿强剂、成型剂、增稠剂中的一种或其组合物。

10、针对权利要求1或2所述的制备工艺制得的无机复合密封衬垫产品的用途，用作机动车催化转化器中的密封材料。