CN101316688A

CN101316688A - 流体射流切割工艺

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Publication number: CN101316688A
Application number: CNA2006800294901A
Authority: CN
Inventors: A·库马; S·L·迈斯纳
Original assignee: Unifrax Corp
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: US20070006699A1; EP3290171A1; JP2015206367A; CN101316688B; JP2017141841A; EP1899123A2; JP2008546918A; CA2635222C; WO2006138307A3; KR101370814B1; KR20080034432A; DE06773032T1; WO2006138307A2; JP2013040612A; EP1899123A4; JP6360590B2; US7829036B2; ES2304333T1; CA2635222A1; MX2007015983A

Abstract

提供了一种用于纤维材料(例如无机纤维材料物品)的流体射流切割工艺。还提供了一种用在流体射流切割工艺中的流体成分。该切割流体成分包含载体流体和用于该纤维材料切割表面的涂层成分。还提供了一种用于执行纤维材料的流体射流切割工艺的装置。

Description

流体射流切割工艺

背景技术

所公开的是一种流体射流切割工艺。更具体而言，所公开的是用于纤维材料的流体射流切割工艺，以及用在此流体射流切割工艺中的流体成分。

流体射流切割工艺，也被称为水射流切割或液体射流切割，发展于20世纪70年代。该工艺包括将流体加压到通常在约10,000到约60,000psi之间范围的压力，并通过流体射流装置的喷嘴射出加压流体来切割材料。

和流体射流切割工艺相关的是磨料射流切割工艺。和流体射流切割工艺一样，流体被加压到非常高的压力。在加压流体离开切割装置的喷嘴前，磨料微粒被携带到加压流体中。向切割流体中加入磨料微粒使得该工艺可以穿透硬得多的材料，例如金属，金属合金，陶瓷，以及塑料。

多年来，无机纤维材料已经被使用在热绝缘，电绝缘，以及声绝缘应用中。无机纤维材料也已经被用于汽车废气处理设备应用。根据特定应用，无机纤维材料可被加工成许多产品形式，如毯子，板，毡，垫，工业用纺织品，等等。

用来处理汽车和柴油机废气的设备通常包括外壳和用来容纳催化剂的易碎催化剂支架结构，催化剂被用来实现一氧化碳和碳氢化合物的氧化，以及废气中氮氧化物的减少。该易碎催化剂支架结构由安装材料或支撑材料安装在外壳内表面和该易碎催化剂支架结构外表面之间的间隙或间隔内。

为了保护该易碎催化剂支架结构不受汽车或柴油机正常工作期间所经历的热和机械震动以及其他应力影响，已知在该易碎催化剂支架结构和外壳之间的间隙内放入至少一叠或一层无机纤维材料来保护该易碎催化剂支架结构，及另外保持其在外壳内的位置。

为了装入废气处理设备内，用来在废气处理设备外壳内安装该易碎催化剂支架结构的纤维材料通常通过冲切，或冲压成适当的尺寸和形状。由于无机纤维材料(例如耐火陶瓷纤维)相对较脆的特性，冲切或冲压工艺可产生空中悬浮微粒尘埃。此微粒尘埃可对皮肤，眼睛，以及呼吸道具有过敏性，并造成对生产这种垫的工人以及那些在废气处理设备中安装这种纤维垫的工人的担心。

因此，在本领域中存在对一种改进工艺的需要，其可以提供无机纤维材料的复杂而精确的切割，且同时使得传统上和这些无机材料的冲切或冲压相关联的过敏性空中悬浮纤维尘埃的产生最小。

发明内容

提供了一种用来减少在切割所述无机纤维材料期间由所述无机纤维材料造成的尘埃产生的工艺，所述工艺包括用加压流体射流接触所述无机纤维材料，并用所述流体射流切割所述无机纤维材料。

提供了一种流体射流切割工艺，该工艺包括用加压流体射流接触纤维材料，其中，所述流体射流包括载体流体和用于所述纤维材料的涂层剂，以及用所述流体射流切割所述纤维材料。

根据另一实施例，还提供了一种用于纤维材料的高压流体射流切割的流体成分，该流体成分包括载体流体和用于所述纤维材料的涂层剂。

根据又一实施例，提供了一种用于纤维材料的流体射流切割的装置，所述装置包括用来产生加压流体射流的泵，容纳用于所述纤维材料的切割流体的储器，所述切割流体中可选地掺入涂层成分，以及喷嘴，其具有用来接受所述切割流体的入口和用来将所述切割流体喷射到纤维衬底上的出口。

流体射流切割装置可包括用来产生加压流体射流的泵，用来分开容纳所述切割流体和涂层成分的储器，以及喷嘴，喷嘴具有用于接受所述切割流体的加压流体射流的第一入口，用于接受所述涂层成分的第二入口，以及用来将所述切割流体和涂层成分组合起来的容积，和喷射所述流体射流及涂层成分的出口。

根据又一实施例，该流体射流切割工艺包括用加压流体射流接触纤维材料，其中，所述流体射流包含载体流体和用于所述纤维材料的所需的剂，用所述流体射流切割所述纤维材料，以及在所述纤维材料的至少一部分上沉积所述所需的剂。

还提供了一种用于废气处理设备的流体射流切割而成的纤维安装垫(mounting mat)，其中，所述安装垫包括沉积在流体射流切割边缘表面的至少一部分上的涂层。

废气处理设备包括外壳，弹性地安装在所述外壳中的易碎催化剂支架结构；以及布置在所述外壳和所述易碎催化剂支架结构之间间隙中的流体射流切割而成的无机纤维安装垫，其中，所述安装垫还包括沉积在流体射流切割边缘表面的至少一部分上的涂层。

附图说明

图1A描绘了流体射流切割装置的一个说明性实施例。

图1B描绘了流体射流切割装置的另一个说明性实施例。

图2A-2C描绘了流体射流切割装置的一个说明性实施例。

详细描述

利用了一种流体射流切割工艺来切割纤维材料。该流体射流切割工艺包括用高压流体射流接触纤维材料的表面，或否则使其暴露于高压流体射流之中，并使用该加压流体射流沿预定的切割路径切割该纤维材料。当流体射流沿预定切割路径穿透纤维材料时，所需的剂同时地在暴露于此流体射流切割工艺中的纤维材料边缘表面的至少一部分上沉积。

根据说明性实施例，该流体射流切割工艺包括用高压流体射流接触纤维材料的表面，或否则使其暴露于高压流体射流之中，并使用该加压流体射流沿预定的切割路径切割该纤维材料。当流体射流沿预定切割路径穿透纤维材料时，涂层剂在暴露于此流体射流切割工艺中的纤维材料边缘表面的至少一部分上沉积。

纤维材料的边缘表面通过毛细作用过程吸收涂层剂。在纤维材料已经被此流体射流工艺切割之后，纤维材料的切割片被从该流体射流切割装置取走并干燥，以去除此切割工艺期间吸收的任何多余的水分。切割纤维材料可用任何常规干燥工艺干燥，例如风干及在烤炉中加温干燥。一旦切割的纤维材料已经干燥，则涂层剂在此纤维材料的暴露边缘形成封闭。

对于由流体射流切割装置的泵所形成的用于切割纤维衬底的流体射流没有要求的最小压力。由泵形成并从流体射流切割装置的输出喷嘴射出的射流只是被简单地加压到足够切割纤维衬底，或一堆纤维衬底(具有可满足所需应用公差的预定厚度)的压力。基于需要使用流体射流切割装置切割的纤维衬底的厚度，本领域的普通技术人员可轻易地选择适当的压力。

根据某些实施例，没有限制地而言，由泵形成并从流体射流切割装置的喷嘴射出的流体射流被加压到5,000psi或更大的压力。根据其它的实施例，由泵形成并从流体射流切割装置的喷嘴射出的流体射流被加压到至少10,000psi的压力。根据又一些实施例，流体射流可被加压到至少60,000psi的压力。通过使用加压流体射流，可以穿透纤维材料物品的整个厚度进行精确切割。

根据特定的应用，纤维材料可切割成多种产品形式。因此，该流体射流切割工艺适用于切割许多无机纤维材料产品形态，例如，没有限制地而言，纤维毯，板，毡，垫，工业用纺织品，等等。

用于高压流体射流切割工艺的流体成分包括载体流体和用于纤维材料的涂层剂。在大部分实例中，流体射流切割成分的载体流体会是水，因为水节省成本，对环境友好，并且对流体射流切割装置的组件零件以及纤维垫具有化学惰性。但是，应该注意，任何对流体射流装置及正在被切割的纤维材料具有化学惰性的其它载体流体均可被使用。

流体射流切割成分还包含用于正在由此工艺切割的纤维材料的涂层成分。没有限制地而言，包括在流体射流切割成分中的涂层成分可包括任何可以与载体流体共存的，对流体射流装置和正在被切割的纤维材料具有化学惰性的，及传统上被用来涂敷无机纤维材料表面的涂层成分。没有限制地而言，合适的涂层成分包括聚合物涂层材料溶液或悬浮液。没有限制地而言，可被包括在流体射流切割成分中的合适的聚合物涂层材料包括丙烯酸聚合物，异丁烯酸聚合物，聚乙烯醇，淀粉聚合物，氨基甲酸乙酯聚合物，醋酸乙烯酯聚合物的溶液或悬浮液，以及胶乳。没有限制地而言，在流体射流切割工艺中可用作涂层成分的合适的胶乳为丙烯酸胶乳。根据某些实施例，流体射流切割成分包含水作为载体流体，以及丙烯酸胶乳作为用于纤维材料的涂层材料。

此流体射流切割成分可包括，或可不包括磨料。根据某些实施例，其中，流体射流切割成分不包含磨料，采用这种流体成分的切割工艺被认为是非磨料流体射流切割工艺。在流体射流中包括磨料将使此工艺能够切割硬得多的纤维材料，而依然能够同时地沿纤维材料垫的暴露边缘沉积一层涂层剂。

根据其它的实施例，提供了一种用于纤维材料的流体射流切割的装置。该流体射流切割装置包括用来产生高压流体射流的泵。提供了储器，用来存储及释放用于正在由流体射流切割装置切割的纤维材料的涂层剂。具有第一入口的喷嘴被以与用来产生高压流体射流的泵有流体连接的方式提供。该喷嘴包括与用来存储涂层成分的储器有流体连接的第二入口。喷嘴的第一入口从泵接受加压的流体射流，其通过泵与喷嘴之间具有流体连接的高压管件或导管输送。喷嘴的第二入口用于接受从用于涂层成分的贮藏储器(holding reservoir)输送来的涂层成分。该贮藏储器的出口被通过合适的管件或导管连接到喷嘴的第二入口。流体射流和涂层成分在装置的喷嘴内混合。包含载体流体、涂层成分的混合物，并且可选地包括磨料的流体射流被通过喷嘴的出口射出，并被导向要被切割的纤维材料物品的表面。

流体射流切割装置还包括用来控制喷嘴相对纤维材料的移动的控制器。不限于任何特定的实施例，流体射流切割装置的此控制器可为用来控制该装置的切割喷嘴沿预定切割路径相对纤维材料的移动的计算机，或装有适当软件的处理器，或韧体。

流体射流切割装置可还包括容器或“收集槽”，其具有合适的容积来收集切割流体(当其穿过正在由该流体射流切割工艺切割的纤维衬底材料的厚度时)。此容器应该可以收集在切割过程中所产生的切割流体的体积，并且同时，可以防止切割流体回溅到切割纤维材料面向容器的表面。

根据其它实施例，其中可使用更高的射流压力，流体射流装置的收集槽还起到在流体射流穿透要切割的纤维材料后消散其能量的作用。大部分情况下，容纳在收集槽中的是用来消散来自高压流体射流能量的足够量的水。当高压流体射流穿透纤维材料时，该射流继续被导引进入该收集槽，且该流体射流的能量被容纳在收集槽中的水吸收。容纳在该收集槽中的水的量应该进行优化，使得能量消散最大化，并同时防止切割流体或水从该收集槽中回溅到切割纤维材料的表面上。

参考附图，该工艺、装置及垫将被更详细地描述。但是，应该注意到，所公开的装置和切割工艺不限于附图中所示的说明性实施例。

图1A显示了流体射流切割装置10的一个说明性实施例。流体射流切割装置10包括用来产生高压流体射流的泵12。提供了用来存储及释放用于正在由流体射流切割装置10切割的纤维材料的涂层剂C的储器或贮液罐14。具有第一入口18和第二入口20的喷嘴16和用来产生高压流体射流的泵12以及用来存储涂层成分C的储器14有流体连接。喷嘴16的第一入口18从泵12接受加压流体射流J。此加压流体射流J穿过高压管件或导管22输送，该管件或导管在泵12和喷嘴16之间有流体连接。

喷嘴16的第二入口24从流体射流切割装置10的涂层成分贮藏储器14接受涂层成分C。贮藏储器14有出口26，其被通过管件或导管28连接到喷嘴16的第二入口24。在装置10的喷嘴16内，流体射流J和涂层成分C混合，并被通过喷嘴16的出口30朝纤维材料表面的方向射出。

流体射流切割装置还包括控制器32，其用来控制喷嘴16相对正在由装置10切割的纤维材料FM的移动。

收集槽34位于正在被切割的纤维材料FM之下。当流体射流穿透纤维材料FM时，射流继续进入到收集切割流体的槽34，且可选地该流体的能量由槽中的水W吸收。

图1B显示了流体射流切割装置60的另一个说明性实施例。该流体射流切割装置60包括用来产生高压流体射流的泵62。根据图1B的说明性实施例，涂层成分可预先混合进切割流体中。因此，不需要单独的储器或贮液罐，用来存储及释放用于正在由流体射流切割装置60切割的纤维材料的涂层剂C。具有入口66和出口68的喷嘴64与用来产生高压流体射流的泵62有流体连接。喷嘴64的入口66从泵62接受加压流体射流J。此加压流体射流J穿过高压管件或导管70输送，该管件或导管在泵62和喷嘴64之间有流体连接。包含切割流体和涂层成分混合物的流体射流J被朝着纤维材料表面的方向通过喷嘴64的出口68射出。

流体射流切割装置还包括控制器72，其用来控制喷嘴64相对正在由装置60切割的纤维材料FM的移动。收集槽74位于正在被切割的纤维材料FM之下。当流体射流穿透纤维材料FM时，射流继续进入到收集切割流体的槽75。在某些实施例中，流体射流的能量由槽中的水W吸收。

图2A显示了在流体射流J从喷嘴的出口射出前位于流体射流切割装置的喷嘴40之下的纤维材料垫M。图2B显示了当流体射流J从喷嘴40的出口42射出，并沿切割路径P接触该纤维材料垫M时图2A所示的纤维材料垫M。图2C显示了该纤维材料垫M由从喷嘴40射出的流体射流J穿透其整个厚度而切割，并从而形成两个单独的纤维材料垫FM1，FM2。

当流体射流J沿切割路径P穿透纤维材料垫M时，涂层成分，也就是聚合物涂层材料，被同时在FM1的表面50和FM2的表面52的至少一部分上沉积。根据某些实施例，涂层材料C的大体上均匀的涂层被分别沿纤维垫FM1，FM2的表面50，52的整个面积沉积。在纤维材料垫FM已经被分成两个单独的垫FM1，FM2之后，这两个垫被通过干燥无机纤维材料垫的常规方法干燥。在垫的干燥过程中，沉积在表面50，52上的涂层成分C提供了对垫FM1，FM2的暴露边缘表面的封闭。在切割垫的表面50，52上形成该封闭涂层大体上消除了通常和无机纤维材料冲切或冲压相关联的空中悬浮微粒尘埃出现的可能性。

还公开的是具有由纤维安装垫(由流体射流切割工艺切割)安装在外壳内的易碎催化剂支架结构的废气处理设备。安装垫可用来安装或支撑任何易碎结构，例如柴油微粒捕集器等。柴油微粒捕集器包括一个或多个多孔管状或蜂巢状结构(但是，具有一端封闭的通道)，它们由隔热材料安装在外壳中。来自废气的微粒在此多孔结构中被采集，直至这些微粒被高温烧尽过程再生(regenerated)。用语“易碎催化剂支架结构”意在表示并包括诸如金属或陶瓷整体料或相似结构，该结构可能易碎，或具有易碎的特性，且能够从例如本发明中所描述的支撑器件获益。用来处理废气的装置的一种说明性形式为催化式排气净化器。催化式排气净化器包括通常为管状的外壳。此外壳包括位于一端的入口和位于其相对一端的出口。入口和出口适当地形成在它们的外部末端处，由此外部末端它们可以被固定到内燃机排气系统的导管上。此装置包含易碎催化剂支架结构，其在外壳内由安装垫支撑和限定。该催化剂支架包括多个气体可通过的通道，这些通道轴向地从位于其一端的入口端表面向位于其相对一端的出口端表面延伸。

该催化剂支架可使用任何合适的难熔金属或陶瓷材料以任何已知的方式和结构构成。

该催化剂支架由一段距离或间隙从外壳隔开，该距离或间隙根据装置(例如，催化式排气净化器或柴油微粒捕集器)所采用的类型和设计而变化。此间隙由安装垫填充，以给催化剂支架提供有弹性的支撑。垫给该催化剂支架结构既提供了对外部环境的热绝缘，又提供了机械支撑，保护该易碎结构免受机械震动。

实例

以下说明性实例被列出以进一步描述该流体射流装置和流体射流切割工艺。应该注意该流体射流装置和切割工艺不应以任何方式限于这些说明性实例。

实例1

由Unifrax公司以名称CC-MAX 8 HP销售的纤维材料垫的样品被使用该流体射流装置和工艺切割。该CC-MAX 8 HP纤维垫是由玻璃质铝硅酸盐纤维制成的不可延展垫。此纤维垫是针刺垫，不含任何粘合材料。CC-MAX 8HP纤维垫用于在汽车废气处理设备中安装陶瓷和金属的催化剂支架衬底。CC-MAX 8 HP被置于汽车废气处理设备外壳和催化剂支架衬底之间的间隔内，用来给该催化剂支架衬底提供抗热性和抗机械震动性。

在流体射流切割装置的切割区域放置了一块12乘12英寸的纤维垫样品。入口水被加压到60,000psi的压力，以形成高压水射流。流体射流的喷嘴位于要切割的纤维垫上方。包含丙烯酸胶乳的涂层成分贮藏储器被以与装置的喷嘴有流体交流的方式放置。丙烯酸胶乳被通过导管输送到装置的喷嘴，并和加压的水混合。一旦喷嘴被正确地在纤维垫上方定位，含有水和胶乳材料的流体射流被从装置的喷嘴射出，并被导引到纤维垫的表面上。流体射流的移动被沿着预定的切割路径引导，以生产出大体上正方形的切割纤维垫碎块。

切割纤维垫碎块被从流体射流切割装置撤走，并被允许干燥以去除任何从该切割工艺中吸收的水。对于暴露在流体切割工艺中的边缘表面上的涂层沉积，对被切割并干燥的纤维垫样品进行了分析。为了分析在暴露于切割工艺中的纤维表面上所沉积的涂层成分的量，首先取得了干燥后垫样品的重量。然后干燥后的垫样品被加热到约700℃的温度并保持约2小时。在对垫的加热过程中，沉积在垫样品上的有机涂层成分被烧尽。在对垫样品进行加热后，垫样品被重新称重。在流体射流切割工艺中沉积在垫样品暴露表面边缘上的涂层的量被计算为加热前和将样品在700℃加热2小时后垫样品重量的差值。

实例2-4

分析了在纤维衬底边缘表面上沉积有机涂层成分的效果。

实例2-4中每一个都包含了由Unifrax公司以名称CC-MAX 8 HP销售的纤维材料垫的样品。该CC-MAX 8 HP纤维垫是由玻璃质铝硅酸盐纤维制成的不可延展垫。此纤维垫是针刺垫，不含任何有机粘合材料。

对比性2号实例由冲切工艺切割，在切割边缘表面没有有机涂层成分沉积。对比性3号实例也是由冲切工艺切割。在附加且单独的步骤中，第C3号实例的纤维垫的切割边缘表面被使用有机涂层成分进行喷涂。4号实例由流体射流切割工艺切割，由此加压流体流同时地切割该纤维垫，并在切割边缘表面沉积有机涂层成分。每个切割纤维样品的坚固性(robustness)都被进行了估计。每个纤维垫都被分配了从1到5之间，对应坚固性程度的数字，其中5代表最大的坚固性。结果如下面的表1所示。

表1

实例	有机物含量	坚固性
实例	有机物含量	坚固性	C2	0％	1
C3	0.30％	3	C2	0％	1
C3	0.30％	3	4	1.15％	5

对比性2号实例并不是很坚韧。在纤维垫的切割边缘表面上喷涂有有机涂层的对比性3号实例显示了在初始坚固性基础上有提高。但是，应该注意该喷涂的有机涂层会轻易地从切割边缘表面上剥落。4号实例显示了被测试的三个纤维样品中最佳的坚固性。

实例5-8

分析了在纤维衬底边缘表面上沉积有机涂层成分对空中悬浮纤维产生的效果。空中悬浮纤维的产生通过采用纤维垫对催化剂支架衬底进行包裹来估计。该衬底被包裹在封闭的环境中，且产生的空中悬浮纤维被收集在标准的空气监测过滤介质上。收集了空中悬浮纤维的过滤介质根据NIOSH Manual of Analytical Methods中所描述的7400(b)计数法进行测量。

实例C5和6包括由Unifrax公司以名称CC-MAX 8 HP销售的纤维材料垫的样品。该CC-MAX 8 HP纤维垫是由玻璃质铝硅酸盐纤维制成的不可延展垫。此纤维垫是针刺垫，不含任何有机粘合材料。

实例C7和8包括由Unifrax公司以名称CC-MAX 4 HP销售的纤维材料垫的样品。该CC-MAX 4 HP纤维垫是由玻璃质铝硅酸盐纤维制成的不可延展垫。此纤维垫采用了粘合剂处理。实例C7和8的纤维垫含有大约相等数量的粘合剂。CC-MAX 4 HP纤维垫还配有增加该垫结构易操作性的支撑层。

对比性C5和C7号实例由冲切工艺切割，在切割边缘表面没有有机涂层成分沉积。6号和8号实例由流体射流切割工艺切割，由此加压流体流同时地切割该纤维垫，并在切割边缘表面沉积有机涂层成分。对切割工艺中的空中悬浮纤维的产生进行了估计。结果如下面的表2所示。

表2

实例	有机物含量	空中悬浮纤维
实例	有机物含量	空中悬浮纤维	C5	0％	8650
6	1.15％	2150	C5	0％	8650
6	1.15％	2150	C7	---	5800
8	---	1900	C7	---	5800

如表2所示，用传统冲切技术切割纤维衬底(对比性C5和C7号实例)导致大量的空中悬浮纤维产生。相反，由流体射流切割工艺(其中涂层被同时地在切割边缘表面上沉积)切割的6号实例纤维垫将空中悬浮纤维的产生降低到少于通过冲切对比性C5号实例所产生纤维的25％。

C7和8号实例预计不会释放纤维，因为它们是用将纤维保持在原位的粘合剂处理过的纤维垫。但是，流体射流切割的8号实例纤维垫导致产生的空中悬浮纤维还是被降低到对C7号实例纤维垫进行冲切切割所产生的空中悬浮纤维的33％。对C7和8号实例进行的空中悬浮纤维产生测试的结果证明了在含有粘合剂的垫(虽然这种垫预计不会释放纤维)上沉积涂层边缘处理的好处。

流体射流切割工艺的精度通过对切割纤维垫样品进行分析来估计。100个包括由Unifrax公司以名称CC-MAX 8 HP销售的垫子的纤维材料垫样品被使用该流体射流装置和工艺切割。这些安装垫被以提供具有啮合突舌和狭槽布置的方式进行切割。对每个切割后纤维垫上的突舌和狭槽的宽度进行测量。对切割后纤维垫的测量结果显示突舌和狭槽宽度之间的差异为0.5mm或更小。这些结果证明流体射流切割工艺提供的纤维垫结构具有精确，匀称的切口，其至少和传统冲切纤维垫所能获得的切口同样精确。因此，该流体射流切割工艺可用于获得精确的切口，以满足预定的应用公差，并具有附加的减少空中悬浮纤维产生的好处。

根据上述实例，流体射流切割工艺被用于切割由铝硅酸盐纤维构成的纤维材料物品。但是应该注意到，该流体射流切割工艺可用于切割包含任何类型无机纤维(包括，但不限于，氧化铝纤维，镁铝硅纤维，钙镁硅纤维，镁硅酸盐(magnesia-silica)纤维，氧化钙-氧化铝(calcia-alumina)纤维，E级纤维，S级纤维，矿棉纤维，它们的混合物，等等)的纤维材料物品。

该工艺还可用来同时地切割纤维材料物品并在正由流体射流切割的纤维材料物品的至少一部分上沉积所需的除封闭涂层之外的剂或材料。通过例证，但不限于，诸如着色剂或染料的材料，可被包括在流体射流中并在纤维材料物品由流体射流切割时同时地沉积在纤维材料物品的一部分之上。根据其他实施例，通过流体射流切割工艺，在切割边缘表面上可沉积粘合剂。着色剂或染料的集成将使对纤维材料物品进行后续的辨认成为可能。

虽然以上联系某些示范性实施例对该流体射流切割工艺进行了描述，但应该理解，为了执行相同的功能，可使用其他类似的实施例，或可在不背离所描述的实施例的前提下对所述实施例进行修改和添加。此外，所有公开的实施例都不一定是两选其一的，因为不同的实施例可组合在一起以提供所需的特性。在不背离本发明精神和范围的情况下，本领域的技术人员可进行改变。因此，该工艺不应被限于任何单独的实施例，而更应该在根据所附权利要求陈述的宽度和范围内进行解释。

Claims

1.一种流体射流切割工艺，包括：

用加压流体射流接触纤维材料，其中，所述流体射流包括载体流体和用来在所述纤维材料上沉积的所需的剂；及

用所述流体射流切割所述纤维材料。

2.根据权利要求1所述的流体射流切割工艺，还包括在所述纤维材料的至少一部分上沉积所述所需的剂。

3.根据权利要求2所述的流体射流切割工艺，其中，所述所需的剂选自涂层、着色剂、染料、粘合剂或它们的组合。

4.根据权利要求3所述的流体射流切割工艺，包括：

用加压流体射流接触纤维材料，其中，所述流体射流包括载体流体和用于所述纤维材料的涂层成分；

用所述流体射流切割所述纤维材料；及

在所述纤维材料的至少一部分上沉积所述涂层成分。

5.根据权利要求4所述的工艺，包括同时地切割所述纤维材料，并在所述纤维材料的暴露边缘表面的至少一部分上沉积所述涂层成分。

6.根据权利要求4所述的工艺，其中，所述载体流体为水。

7.根据权利要求6所述的工艺，其中，所述涂层成分包括有机聚合物材料。

8.根据权利要求7所述的工艺，其中，所述涂层成分包括从由丙烯酸聚合物，异丁烯酸聚合物，聚乙烯醇，淀粉聚合物，氨基甲酸乙酯聚合物，醋酸乙烯酯聚合物的组中选出的聚合物材料，以及胶乳材料。

9.根据权利要求8所述的工艺，其中，所述载体流体为水，且所述涂层成分为丙烯酸胶乳。

10.根据权利要求4所述的工艺，其中，所述流体射流被加压到至少5,000psi。

11.根据权利要求9所述的工艺，其中，所述涂层成分的大体上均匀的层被沉积在由所述流体射流切割工艺而暴露出的纤维材料表面的至少一部分上。

12.根据权利要求9所述的工艺，还包括将所述切割后的纤维材料进行干燥，以及可选地固化所述涂层成分。

13.一种用于在切割所述无机纤维材料的过程中减少来自无机纤维材料的尘埃产生的工艺，包括根据权利要求1-12中任意一项所述的对所述纤维材料进行流体射流切割。

14.一种用于根据权利要求1-12中任意一项所述的对无机纤维材料进行流体射流切割的流体成分，所述流体成分包括载体流体和用于所述纤维材料的涂层成分。

15.一种用于废气处理设备的无机纤维安装垫，包括根据权利要求1-12中任意一项所述的流体射流切割工艺切割而成的纤维衬底。

16.一种废气处理设备，包括：

外壳；

弹性地安装在所述外壳中的易碎催化剂支架结构；及

根据权利要求15所述的流体射流切割的无机纤维安装垫，其中，所述安装垫被布置在所述外壳和所述易碎催化剂支架结构之间的间隙中，用于在所述外壳中弹性地支撑所述易碎催化剂支架结构，并且，所述安装垫包括沉积在流体射流切割边缘表面至少一部分上的涂层。

17.一种用于根据权利要求1-12中任意一项所述的流体射流切割工艺之中的装置，包括：

用来产生加压流体射流的泵；

容纳用于所述纤维材料的切割流体的储器，所述切割流体可选地包含涂层成分；以及

喷嘴，所述喷嘴具有用来接受所述切割流体的入口，以及用来将所述切割流体射到纤维衬底之上的出口。

18.根据权利要求17所述的装置，还包括和所述泵和所述喷嘴形成流体连接的高压流体导管。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括用来控制所述流体射流的切割路径的控制器。

20.根据权利要求19所述的装置，还包括用来消散所述流体射流能量的机构。

21.根据权利要求20所述的装置，包括：

用来分开地容纳所述切割流体和所述涂层成分的储器；

喷嘴，所述喷嘴具有用来接受所述切割流体的加压流体射流的第一入口，用来接受所述涂层成分的第二入口，以及用来将所述切割流体和涂层成分组合起来的容积；及

喷射所述流体射流和涂层成分的出口。