CN102575542B - 用于排气处理装置的安装垫 - Google Patents

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Abstract

公开了一种垫或模制预成型件，其可将易碎整体件安装在排气处理装置的外部壳体内，排气处理装置例如是汽车催化转化器和柴油机颗粒捕集器。垫或预成型件还可用作排气处理装置的端锥区域中的绝热件。垫或预成型件包括无机微孔绝热部件和柔性纤维材料部件。还可公开了排气处理装置和用于制造包括垫或预成型件的排气处理装置的方法。

Description

用于排气处理装置的安装垫
技术领域
本发明公开一种用于排气处理装置（例如用于汽车排气系统中的催化转化器和柴油机颗粒捕集器）中的垫或模制预成型件。所述垫或预成型件可用作将易碎整体件安装在排气处理装置的外部壳体内的安装垫或用作排气处理装置的端锥区域中的绝热件。
背景技术
排气处理装置被用于汽车上以减少来自发动机排放的大气污染。广泛使用的排气处理装置的实例包括催化转化器和柴油机颗粒捕集器、选择性催化还原单元、NOx捕集器，等等。
用于处理汽车发动机排气的催化转化器包括：壳体；用于保持催化剂的易碎催化剂支承结构，所述催化剂用于进行一氧化碳和碳氢化合物的氧化以及氮氧化物的还原；和安装垫，其设置在易碎催化剂支承结构的外表面与壳体的内表面之间，以将易碎催化剂支承结构弹性保持在壳体内。
用于对柴油机产生的污染进行控制的柴油机颗粒捕集器通常包括：壳体；易碎颗粒过滤器或捕集器，其用于收集来自柴油机排放的颗粒；和安装垫，其设置在过滤器或捕集器的外表面与壳体的内表面之间，以将易碎过滤器或捕集器结构弹性保持在壳体内。
包括易碎催化剂支承结构的材料通常为表现出高耐热性、低热膨胀系数和低耐冲击性的易碎或脆性材料。所述易碎催化剂支承结构通常包括由易碎金属材料或脆性陶瓷材料（例如氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、堇青石、碳化硅等）制成的整体式结构。这些材料提供了具有多个气流通道的骨架式结构。这些整体件结构可能非常易碎，以至于即使是较小的冲击负荷或应力也往往会足以使其破裂或碎裂。为了保护易碎结构避免热冲击和机械冲击以及上述其它应力并且为了提供绝热性和气密性，将安装垫布置在易碎结构与壳体之间的间隙内。
包括基底的几何结构通常会促成高的表面积与体积比。该基底几何结构可包括多个较薄和易碎的元件。并无限制意义，基底的常用几何结构为整体件，其包括中空直角棱镜单元的阵列，其限定由较薄的易碎壁分开的细小流动通道，例如呈蜂窝型构造。
总之，对于基底的几何结构和材料的考虑，通常会得到这样的基底，其易于受到冲击、碾压破碎或源于小冲击负荷或应力的其它机械故障的影响并且其在很高的温度下工作。为了解决基底易碎性质的问题，通常将基底保护在壳体内，所述壳体通常为金属壳体，其中在基底的外表面与壳体的内表面之间具有空间或间隙。为了保护基底避免热冲击和机械冲击以及其它应力并且为了提供绝热性，已知将至少一个安装材料片布置在基底与壳体之间的间隙内。
由于排气处理装置被设计来在显著高于环境温度的温度下工作并且被设计成在未工作时冷却至环境温度，因此排气处理装置被设计为承受显著的温度波动。基底的安装被设计来在装置所要暴露的整个温度范围（从环境温度到工作温度）内对基底进行保护。温度波动使基底安装系统的设计面临严峻的挑战。
安装基底的常见方式包括在基底与金属壳体之间添加绝热安装垫。安装垫可包裹基底并且可通过在其周围封闭壳体而被压缩。选择压缩程度来在壳体与垫之间和垫与基底之间提供接合力，所述接合力产生的安装力或保持力不仅足够高以相对于外壳固定基底，而且足够低以避免损坏基底。另外，安装垫将固有地具有一定程度的耐热流性，并且在某些实施方案中是良好的绝热体；垫抵抗热从基底向壳体的传播，从而针对基底的给定稳态工作温度来降低外壳的稳态工作温度。
选择安装材料的类型和安装材料经受的环境温度压缩负荷以在排气处理装置经历的所有温度产生可接受的安装力或保持力，这仍然是造成困难的原因。解决此困难需要的是在基底与具有低导热系数的壳体之问的绝热材料，但其不会向装置增加不希望的重量或体积。
微孔硅垫是已知的绝热器。不过，如果排气处理装置暴露于水，微孔硅垫可能损失作为绝热器工作的能力，其在排气系统内的冷凝形成中是经常存在的。使绝热材料暴露于水使绝热材料损失它的绝热能力，因而将绝热材料转入隔离，其并不比支承垫显著地要好。
发明内容
提供了一种安装垫，其包括单层或多层垫，所述单层或多层垫包括微孔绝热材料和柔性纤维材料层，其中微孔绝热材料被隔离以防暴露于液体或液体蒸汽。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所达壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述垫包括：单层或多层垫，所述单层或多层垫包括微孔绝热材料和柔性纤维材料，其中微孔绝热材料被隔离以防暴露于液体或液体蒸汽。
还提供了一种多层安装垫，其包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含非膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和完全密封在所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层的周边内的微孔无机绝热层。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所达壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含非膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和完全密封在所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层的周边内的微孔无机绝热层。
另外提供了一种多层安装垫，其包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和完全密封在所述第一膨胀型层与第二膨胀型层的周边内的微孔无机绝热层。
还提供了一种排气处理装置，其包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和完全密封在所述第一膨胀型层与第二膨胀型层的周边内的微孔无机绝热层。
还提供了一种多层安装垫，其包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含非膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。此外，在微孔无机绝热层设置在第一层与第二层之间以前，微孔无机绝热层的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含非膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在所述第一非膨胀型层与第二非膨胀型层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。此外，在微孔无机绝热层设置在第一层与第二层之间以前，微孔无机绝热层的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种多层安装垫，其包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与所述第一膨胀型层与第二膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在所述第一膨胀型层与第二膨胀型层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。此外，在微孔无机绝热层设置在第一层与第二层之间以前，微孔无机绝热层的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；包含膨胀型无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与所述第一膨胀型层与第二膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在所述第一膨胀型层与第二膨胀型层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。此外，在微孔无机绝热层设置在第一层与第二层之间以前，微孔无机绝热层的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种多层安装垫，其包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与所述非膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。此外，在构建多层安装垫以前，微孔绝热层的未涂覆的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含非膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与所述非膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。此外，在构建多层安装垫以前，微孔绝热层的未涂覆的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种多层安装垫，其包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与所述膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。此外，在构建多层安装垫以前，微孔绝热层的未涂覆的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：包含膨胀型无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与所述膨胀型层的外周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。此外，在构建多层安装垫以前，微孔绝热层的未涂覆的主表面可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种安装垫，其包括：无机纤维材料层，所述无机纤维材料层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，以及在所述第一和第二主表面之间延伸的厚度；在所述层厚度的一部分中形成的腔；以及设置在所述腔内的微孔无机绝热材料的插入件。
还提供了一种排气处理装置，所述装置包括壳体；位于所述壳体内的易碎结构；和设置在所述壳体与所述易碎结构之间的安装垫，所述安装垫包括：无机纤维材料层，所述无机纤维材料层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，以及在所述第一和第二主表面之间延伸的厚度；在所述层厚度的一部分中形成的腔；以及设置在所述腔内的微孔无机绝热材料的插入件。此外，在插入腔以前，微孔无机绝热材料的插入件可至少部分地以疏水涂层涂覆。
还提供了一种单层或多层安装垫，其包括：微孔无机绝热材料和柔性纤维材料，其中微孔无机绝热材料被隔离以防暴露于液体或液体蒸汽。
附图说明
图lA和1B示出用于排气处理装置的混合式安装垫的示例性实施例。
图2示出用于排气处理装置的混合式安装垫的示例性实施例。
图3A-3C示出用于排气处理装置的混合式安装垫的实施例。
图4示出用于排气处理装置的混合式安装垫的示例性实施例。
图5示出采用混合式安装垫的排气处理装置的示例性实施例。
具体实施方式
提供了一种用于将易碎基底安装在排气处理装置的壳体内的垫或模制预成型件。垫或预成型件包括微孔绝热材料成分和其他不同的材料成分，例如柔性纤维材料成分。垫可设置在易碎催化剂支承结构（例如易碎整体基底）的外表面和排气处理装置的壳体的内表面之间。
基底安装系统的绝热层促进基底与壳体之间材料的绝热特性，从而针对基底的给定稳态工作温度降低壳体与绝热层外部的其它材料的稳态工作温度。在此类实施方案中，绝热性减小了绝热层外部的材料所承受的热应变，减小了基底所经受的安装力或保持力的变化。在一些实施方案中，绝热层使垫与基底绝热，从而针对基底的给定工作温度降低垫的工作温度。在此类实施方案中，减小了垫所承受的热应变，减小了基底所经受的安装力或保持力的变化。在其它实施方案中，绝热层布置在垫与壳体之间，从而针对基底的给定工作温度降低壳体的表面温度。在此类实施例方案，减小了壳体所承受的热应变，减小了基底所经受的安装力或保持力的变化。
排气处理装置通常包括易碎催化剂支承基底（其还可称为易碎整体的易碎基底）、外壳和安装配合垫，其设置在易碎催化剂支承结构和外壳之间。
基底是排气处理装置中改进排气材料的部件。存在多种可包括基底的排气处理装置。一种排气处理装置是催化转化器；催化转化器的作用部分包括涂覆或浸渍有催化剂的基底，用以促进一氧化碳和碳氢化合物的氧化和氮氧化物的还原，消除了排气流中燃烧的不希望的产物。
整体件通常具有椭圆形或圆形截面构造，但也可能是其它形状。基底以一定间隙宽度距离与其壳体间隔开，所述间隙宽度距离将根据所用装置（例如催化转化器、柴油机催化剂结构或柴油机颗粒分离器）的类型和设计而变化。在一些实施方案中，该间隙可为至少0.05英寸（1.27mm），在其它实施方案中，该间隙可高达一英寸（25.4mm）或更大。此间隙宽度通常可在约3mm至约25mm的范围内，并且约3mm至约8mm的范围是商业中常用的宽度。安装垫设置在此空间中以对外部环境提供绝热且对陶瓷整体件提供机械支承，从而保护基底免于由机械冲击所导致的损坏。
柴油机颗粒过滤器是另一类型的排气处理装置。柴油机颗粒过滤器的作用部分包括充当过滤器的基底。柴油机颗粒分离器可包括一个或多个多孔管状或蜂窝状结构（但具有在一端处封闭的通道），其通过耐热材料安装在壳体内。颗粒从多孔结构中的排气中收集到，通常直到通过高温烧尽过程而得以再生。
另一类型的排气处理装置为选择性催化还原装置；选择性催化还原装置的作用部分包括基底，该基底涂覆有催化剂以促进化学还原和消除排气流中的不希望的产物。
另一类型的排气处理装置为NOx捕集器；NOx捕集器的作用部分包括催化基底，该催化基底包含碱性或碱土材料。捕集器以循环方式工作；在“吸附（sorbtion）”过程与“再生”过程之间循环。在吸附期间，基底吸入NOx物质并将其以硝酸盐物质截留在催化基底的表面上。在再生期间，还原材料被引入NOx 捕集器内，并且从基底移除硝酸盐物质且将其还原为氮气。
主题安装系统的非汽车应用包括但不限于用于化工排放（排气）烟囱的催化转化器。
在排气处理装置中，基底可在显著高于环境温度的温度下工作。并无限制意义，排气处理装置的某些实施方案的工作温度为从室温到约1000摄氏度的范围内。由于基底基本上在高温下工作，因此其通常包含具有优异耐热性（即极高的熔点和极低的热膨胀系数）的材料。存在许多具有这些性质的材料，包括多种陶瓷、钨、铼和更多特殊材料。一组很常见的表现出优异耐热性的材料是陶瓷。排气处理装置基底通常包含易碎材料诸如由脆性、防火陶瓷材料（例如但不限于氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、堇青石、碳化硅等）形成的整体式结构。
壳体是中空体，其至少部分地包封基底。壳体保护基底免于冲击、变形、张力、压缩或可能会损坏基底的其它机械负荷。根据某些实施方案中，壳体包括薄外壳。壳体包含具有良好耐热性（即高熔点和高耐热性）的材料。构成排气处理装置壳体的材料通常为延性材料，其具有比整体件更低的耐热性、比整体件更高的热膨胀系数和比整体件更高的耐冲击性。并无限制意义，在某些实施方案中，排气处理装置壳体包含金属或金属合金，诸如耐高温钢。
安装垫包括微孔无机绝热材料和柔性纤维材料，它们以结合的方式防止绝热层暴露于液体，液体冷凝物，和经常存在于排气系统中的液体蒸汽。绝热材料和柔性纤维材料可以各种方式结合以制备混合安装垫并且各种技术可被采用来实现结合，其防止了绝热材料暴露于液体或液体蒸汽。
根据某些实施例，绝热层可被嵌入柔性纤维材料的垫厚度的一部分中以形成混合垫。将绝热材料嵌入柔性纤维材料的垫中限制了绝热层暴露于水或冷凝物（其可在排气管中形成）。除了浸渍暴露的绝热层以外，会在排气系统的这种区域中形成的任何水或冷凝物将直接与纤维垫接触。因此，会在排气系统内形成的任何水或冷凝物将被纤维垫吸收并且通过排气处理装置的高工作温度而蒸发出而不达到绝热层。
各种方法可被用来将微孔无机绝热层嵌入柔性纤维垫中，从而防止绝热层暴露于水。根据某些实施例，一定尺寸区域的绝热层可从柔性纤维垫的厚度中去除以形成垫内的腔。没有限制意义，并且仅通过示出方式，可从垫去除的适合面积通常为90x40mm。考虑到厚度通常为约10mm。去除的材料的深度必须小于约10mm。绝热层形状为配合腔，该腔通过从柔性垫去除纤维材料而形成。
根据某些实施例，槽或框架可在腔内形成用于绝热层的安装。绝热层的厚度通常小于腔的深度，从而允许将额外的柔性纤维材料放置在腔内的绝热层上。额外的垫材料可被切成对应于腔周边的面积和对应于插入绝热层之后腔的剩余深度的深度。这种垫材料可被放置在腔内的绝热层上，导致绝热层完全嵌入柔性纤维垫的厚度内。因此，柔性纤维垫隔绝了微孔绝热层与基底的直接接触并且杜绝了暴露于水或冷凝物的可能。此外，在嵌入柔性纤维垫的腔内以前，绝热层可至少部分地以疏水涂层涂覆。
替代地，额外的柔性纤维垫材料不需要放置在腔内的绝热层上。根据该实施例，绝热层被切到小于腔的深度并且嵌入柔性纤维垫的腔内。绝热层的这种嵌入可用作足够的保护以抵抗排气系统内的水或冷凝物。材料可通过从垫厚度切走希望的材料量而从纤维垫去除。替代地，垫可被模具切割或模具冲压以在它的厚度中具有腔。此外，在嵌入柔性纤维垫的腔内以前，绝热层可至少部分地以疏水涂层涂覆。
将至少一个微孔绝热层嵌入柔性纤维层的替代方法是使绝热层定位在不同材料的两个层（例如柔性纤维材料的两个层）之间并且在至少两个柔性纤维材料层之间密封至少一个微孔绝热层。密封可通过热密封和压力或其他手段完成。密封方法可应用于柔性纤维材料层的整个表面和基底支承系统的绝热层或柔性纤维材料层和绝热层结合的表面的部分。
替代地，密封方法可应用于柔性纤维材料层的外边缘或周边以及基底支承系统的微孔绝热层。
用于将绝热层嵌入基底安装系统内的其他替代方法是在绝热层或安装垫的边缘或外周边上施加粘结剂，然后将绝热层和柔性纤维层装配或压配到一起。以此方法施加的粘结剂可为疏水涂层或粘结物并且用作密封剂以抵抗会进入基底安装系统的水或冷凝物。
上述绝热层是以低导热系数为特征的材料层。如同任何其它设计方法，在排气处理装置的设计过程中，重量减轻和空间节省的考虑必须与成本考虑相权衡。需要具有低密度或低体积且占据较少空间的材料。在某些实施方案中，绝热层具有低密度和低体积。在某些实施方案中，对于小于0.1的应变，绝热层的刚度介于3MPa与5MPa之间。例如，在小于0.1的应变时，与模量接近零（0）的单独的安装垫以及模量也接近零（0）的组合式安装系统相比，绝热层WDS® Flexible Contour（得自Kempten, Germany的Porextherm GmbH）具有大约4MPa的模量。
安装支承系统提供了接合力，所述接合力通过压缩构成支承系统的材料来产生。虽然许多材料是可压缩的，但只有可压缩且具有显著弹性的材料才可将由此提供给它们的能量作为接合力返回到该系统。非刚性材料在低应力下将会发生大的应变并且吸收造成该应变的能量，即应变能。非刚性的显著弹性材料在低应力下将会发生大的应变，吸收应变能并且将大部分应变能作为恢复力返回。该恢复力有助于安装力或保持力。刚性材料在低应力下将会发生小的应变并且吸收应变能。刚性的显著弹性材料在低应力下将会发生小的应变，吸收应变能并且将大部分应变能作为恢复力返回。
主题安装系统包含一层或多层材料，所有这些材料同时被机械加载，使得所有层经历基本上相同的应力。这种加载为“串联加载（series loading）”。在串联加载中，非刚性层将会发生较大应变，因此比刚性层吸收的应变能大。因为在给定加载循环期间吸收到材料中的应变能的量与该材料的滞后侵蚀（hysteretic erosion）之间存在正相关，所以可通过将较刚性材料与非刚性材料串联合并来保护较刚性材料免受某些类型的侵蚀。在某些实施方案中，刚性绝热层（相对于安装垫）与非刚性安装垫串联合并到安装系统中。
绝热层可包含至少一种选自可以薄、具有一定程度柔性的片材获得的一类材料的材料，所述片材表现出低导热系数且基本上是非膨胀型的。在某些实施方案中，绝热层为微孔无机绝热层，其包含表现出极低导热系数的薄柔性片材。
此微孔无机绝热件可作为薄柔性片材获得，所述薄柔性片材在20摄氏度和约350kg/m3密度下的导热系数小于约0.021W/mK。在某些实施方案中，绝热层为包含薄柔性片材的微孔绝热件，所述薄柔性片材在20摄氏度和约350kg/m3下的导热系数小于约0.021W/mK，并且对于小于约1000摄氏度的温度，导热系数小于0.055W/mK。
在某些实施方案中，绝热层为包含薄柔性片材的微孔无机绝热件，所达薄柔性片材在20摄氏度和约350kg/m3密度下的导热系数小于约0.021W/mK，并且对于小于1000摄氏度的温度，导热系数小于0.055W/mK，具有介于约260kg/m3和约520kg/m3之间的体积密度。如果具有较大密度的微孔无机绝热件具有足够的柔性以包裹和符合基底的外表面，则该微孔无机绝热件是可以接受的。在某些实施方案中，具有这些性质的绝热层可作为厚度介于约3mm与约20mm之间的薄柔性片材获得。
在某些实施方案中，绝热层基本上是不可压缩的。一种类型的微孔无机绝热件在约350kg/m3的密度下表现出表I所示的压缩性能。在表I中，所列出的压力为在所列出的温度下以所列出的百分比压缩材料所需的压力。
表I
。
微孔无机绝热层包含细碎金属氧化物和这光剂（即，使红外线辐射最小化的材料）；并且还任选地包含增强无机纤维，诸如玻璃长丝。无机绝热层以其预安装形式可密封于聚合物膜诸如聚乙烯中，尽管可出于经济性和功能性而非组成的原因来选择所述膜。也可能出于加工考虑，可将少量有机纤维或颗粒掺入到微孔绝热层中。
细碎金属氧化物可包括以下材料中的至少一种：热解硅石、电弧氧化硅、低碱性沉淀氧化硅、氧化硅气凝胶、类似制备的氧化铝及其混合物。在一个实施方案中，细碎金属氧化物包括热解硅石。细碎金属氧化物可具有约50至约700m2/g，特别是约70至约400m2/g的BET比表面积。
微孔绝热层中的材料粒度足够小使得传热机制得到控制。颗粒和纤维材料的尺寸被设计来形成直径小于约0.1微米、小于平均空气自由路径的孔。通过限制孔中的空气量和空气运动，限制了空气和对流传热这两种传导，从而减小了导热系数。
遮光剂可包括以下材料中的至少一种：钛铁矿、二氧化钛、铁（II）/铁（III）混合氧化物、二氧化铬、氧化锆、二氧化锰、氧化铁、金红石、硅酸锆、碳化硅及其混合物。遮光剂的粒度可小于约15微米，在某些实施方案中，在约0.1至约10微米的范围内。
绝热层的增强纤维可包含广泛的材料族。材料族包括能够提供将微孔颗粒保留在内聚单元中所需的结构的任何无机纤维。根据某些实施例，增强纤维可选自硅酸铝、硅酸镁、石棉或其组合构成的组。在某些实施，方案中，绝热层的增强纤维可包括纺织玻璃纤维或石英纤维中的至少一种，诸如SiO2含量大于60重量%并且在一些实施方案中大于90重量%的耐高温纤维、氧化硅纤维、由R玻璃制成的纺织纤维、由S2玻璃制成的纺织纤维、由ECR玻璃制成的纺织纤维和由硅酸铝制成的纤维。纤维直径可大于约1.5微米。
可从Porextherm GmbH（Kempten, Germany）商购获得的绝热片材包含55重量%的HDK N25高度分散的氧化硅（BET 280m2/g）、40重量%的硅酸锆、密度为320kg/m3且厚度为10mm的5%的纺织玻璃纤维（硅含量>92%）。该片材基本上不可压缩。
另一种这样的微孔无机绝热材料为得自Porextherm GmbH（Kempten, Germany）的WDS® Flexible Contour绝热件。WDS® Flexible Contour 微孔绝热件（WDS）为一种示例性材料，其包含约50%的氧化硅、约45%的硅酸锆和约5%的其它材料（包括增强玻璃纤维），所述增强玻璃纤维可用作绝热层，其以低密度的薄材料的形式表现出上述低导热系数。并无限制意义，WDS® Flexible Contour在商业主的生产厚度为3mm、5mm、7mm、10mm和20mm。类似的微孔绝热材料获得自Microtherm（Alcoa, Tennessee）。
柔性纤维材料层为具有显著弹性的可压缩材料层。安装垫由基底加热并且至少间接地由排气加热，因此也可在高于环境温度的温度下工作。柔性纤维材料层通常包含能够耐受高温环境同时仍具有显著弹性且可压缩的材料。柔性纤维材料层可包含以下材料：范围从例如非晶玻璃纤维（诸如S玻璃）等相对低廉的材料到例如高氧化铝陶瓷氧化物纤维等更昂贵的材料。取决于待使用安装垫的应用和条件，膨胀型材料以及非膨胀型材料己用于且将继续用于柔性纤维材料层中。
柔性纤维材料层通过中间部件间接地或直接地接合基底，并且相对于壳体将其基本上固定。至少一个柔性纤维材料层设置于排气处理装置中，介于壳体与基底之间。压缩安装的柔性纤维材料层，使得其通过中间部件间接地或直接地将负荷提供到壳体和基底上。如本文所述，压缩负荷量基本上与压缩量成比例。由法向力引起的摩擦力也基本上与压缩量成比例。这些力、压缩力和摩擦力一起或单独地将基底相对于壳体基本上固定。“基本上固定”表示基底可相对于壳体移动的量很小，即在提供保持力的材料的最大弹性应变极限内。在某些实施方案中，提供保持力的材料的最大弹性应变极限为材料厚度的约1%。在某些实施例中，至少一个安装垫缠绕基底，并且可选地，其他层缠绕基底，并且由壳体压缩以提供基底上的保持力。
术语“柔性纤维材料层”是指至少一种片材或层，其主要包含耐高温纤维，诸如但不限于陶瓷纤维，并且任选地在所述至少一种片材或层内或在另外的片材或层中包含膨胀型材料、增强材料等。耐高温纤维或陶瓷纤维片或层可呈各种形式，诸如纸材、毯、垫或毡，前提条件是此类形式提供所需的绝热性和机械支承。
在某些实施方案中，柔性纤维材料层可包含得自Unifrax I LLC（Niagara Falls, N.Y）的Fiberfrax®纸。该产品由具有大约50/50氧化铝/氧化硅和70/30纤维/细粒（shot）比率的大量硅酸铝纤维制成。约93重量%的该纸制品为陶瓷纤维/细粒，剩余的7%呈有机胶乳粘结剂的形式。对于较高的基底整体件温度，可采用由Fibermax®多晶莫来石陶瓷纤维（获得自Unifrax）或氧化铝纤维制备的纸材。可使用的其它陶瓷纤维包括由玄武岩、工业熔渣、氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝和铬、锆石和钙改性的硅酸铝等形成的那些。
柔性纤维材料层可还包含膨胀剂或膨胀型材料，其响应于热量到材料上的应用而膨胀。膨胀型材料可包含未膨胀蛭石、水黑云母、水溶胀四硅氟云母、碱金属硅酸盐或可膨胀石墨中的至少一种，并且可使用有机和/或无机粘结剂而成型为片材以提供所需程度的湿强度。膨胀型材料的片材可通过例如美国专利No. 3,458,329中描述的标准造纸技术来制备，该专利的公开内容以引用的方式并入本文中。
柔性纤维材料层可以若干不同方式（包括手铺置或机器销置的常规造纸过程）来制备。可采用手抄纸模具、长网造纸机或真空圆网抄纸机来制备柔性纤维材料层。在任一情况下，压制包含下述多种组分的絮凝含水浆料以移除大部分水，然后干燥该层。该工艺为本领域的技术人员所熟知。
在其它实施方案中，柔性纤维垫或层可包含耐高温纤维的基本上非膨胀型复合片材以及粘结剂。在某些实施方案中，柔性纤维材料层为“一体式”，这意味着在制造之后，层具有自支承结构而无需由织物、塑料或纸材构成的增强层或密封层(包括缝编至该垫的那些) ，并且可操作或操纵而无需分解。所谓"基本丰非膨胀型"是指片材在施加热量时不容易膨胀(而膨胀型纸材预期会出现膨胀)。当然，片材基于其热膨胀系数而会发生一定程度的膨胀。然而，与基于膨胀性质发生的膨胀相比，该膨胀量很小。
包括可用于非柔性纤维材料层中的陶瓷纤维的耐高温纤维包括多晶氧化物陶瓷纤维，诸如莫来石、氧化铝、高氧化铝硅铝酸盐、硅铝酸盐、氧化锆、二氧化钛、氧化铬等。在某些实施方案中，所述纤维为耐火纤维。当陶瓷纤维为硅铝酸盐时，所述纤维可包含介于约55 至约98%的氧化铝和介于约2至约45%的氧化硅，在某些实施方案中，氧化铝与氧化硅之比介于70:30和75:25之间。合适的多晶氧化物耐火陶瓷纤维及其制备方法包括于美国专利No. 4,159,205和No. 4,277,269中，所述专利以引用的方式并入本文中。FIBERMAX®多晶莫来石陶瓷纤维可以毯、垫或纸的形式得自Unifrax I LLC（Niagara Falls, New York）。用于柔性纤维材料层中的纤维可基本上不含细粒、具有极低的细粒含量，通常大约为标称值约5%或更少。此类纤维的直径通常可为约1微米至约10微米。
用于柔性纤维材料层中的粘结剂通常为在性质上可为牺牲性的有机粘结剂。所谓“牺牲性”是指粘结剂最后将会从柔性纤维材料层中烧尽，仅留下纤维作为最终柔性纤维材料层。合适的粘结剂包括水性和非水性粘结剂，但利用的粘结剂通常为反应性热固性胶乳，所述胶乳在固化后为可从安装的安装垫中烧尽的柔性材料，如上所指出。合适的粘结剂或树脂的实例包括但不限于丙烯酸、苯乙烯-丁二烯、乙烯基吡啶、丙烯腈、氯乙烯、聚氨酯等的水基胶乳。其它树脂包括低温柔性热固性树脂，例如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯酯。具体的可用粘结剂包括但不限于HI-STRETCH V-60™（B.F. Goodrich Co. (Akron, Ohio)的丙烯腈基胶乳的商标）。所述粘结剂的溶剂可包括水或合适的有机溶剂，诸如用于所用粘结剂的丙酮。粘结剂在溶剂（如果使用）中的溶液强度可根据所需的粘结剂负荷和粘结剂体系的可加工性（粘度、固体含量等）通过常规方法来测定。
类似地，柔性纤维材料层可通过常规，造纸技术来制备。通过采用该工艺，将无机纤维与粘结剂混合以形成混合物或浆料。然后可用水来稀释浆料以增强形成，并且最终可用絮凝剂和助滤助留化学物质将其絮凝。然后，可将絮凝混合物或浆料放置于造纸机上以成型为陶瓷纸垫。垫或片材可通过用常规造纸设备对所达浆料或混合物进行真空浇注并且通常烘箱中干燥来形成。
替代地，纤维可通过常规方法诸如干燥气流成网法加工成垫。该阶段的垫具有极低的结构完整性，并且相对于常规催化转化器和柴油分离器安装垫而言很厚。如果使用该替代技术，可通过浸渍将粘结剂添加至垫中以形成短纤维复合材料，以对所述垫进行进一步加工。在形成垫而非如上文针对常规这纸技术所指出的形成垫的预浸渍体之后，添加粘结剂。
在另一实施方案中，高指数的晶状熔融形成的耐火陶瓷纤维以受控方式在高于莫来石结晶温度980摄氏度的温度（诸如在990摄氏度至约1400摄氏度的范围内的温度）下进行热处理，以获得特定量的结晶度和微晶大小。在某些实施方案中，此类纤维将具有至少约5至约50%的结晶度（如由X射线衍射所检测）和约50Å至约500Å的微晶大小。当采用此类纤维时，安装垫提供了将易碎催化剂支承结构保持在壳体内的最小压力。通过说明，这种垫的保持力可以是以下至少之一：i）在900摄氏度下测试至少200次循环之后为至少2psi；或ii）在750摄氏度下测试至少1000次循环之后为至少约4psi。
可用于该实施例中的陶瓷纤维为包含氧化铝和氧化硅的熔融形成的陶瓷纤维，包括但不限于熔纺的耐火陶瓷纤维。这些包括硅铝酸盐，例如具有约40至约60%的氧化铝和约60至约40%的氧化硅，并且在一些实施方案中，具有约47至约53%的氧化铝和约47至约53%的氧化硅的那些硅铝酸盐纤维。熔融形成的纺制纤维具有高化学纯度并且可具有在约1至约14mm的范围内，并且在某些实施方案中，在约3至6.5mm的范围内的平均直径。以本领域中所熟知的方式对所达纤维进行改善处理，以获得大于90%的纤维指数，这意味着它们包含不到10%的细粒，并且通常包含仅约5%的细粒。
在另一个实施方案中，用于低温排气处理装置中的柔性纤维材料层可包含耐高温的非晶无机纤维并且任选地包含粘结剂，并且其已经通过加热处理而后处理。所述纤维可具有高达约1260摄氏度的使用温度、小于约20xl06psi的杨氏模量和小于约5mm的几何平均直径。所述纤维可包括以下物质中的至少一种：非晶氧化铝/氧化硅纤维、氧化铝/氧化硅/氧化镁纤维（诸如得自Owens Coming (Toledo, Ohio)的S-2玻璃)、矿物棉、E玻璃纤维、氧化镁-氧化硅纤维（诸如得自Unifrax I LLC（Niagara Falls, New York）的ISOFRAX®纤维），或者氧化钙-氧化镁-氧化硅纤维（诸如得自Unifrax I LLC（Niagara Falls, New York）的INSULFRAX®纤维或得自Thermal Ceramics Company 的SUPERWOOL™纤维）。氧化铝/氧化硅纤维通常包含约45%至约60%的Al2O3和约40%至约55%的SiO2；并且所述纤维可包含约50%的Al2O3和约50%的SiO2。氧化铝/氧化硅/氧化镁玻璃纤维通常包含约64%至约66%的SiO2、约24%至约25%的Al2O3和约9%至约10%的MgO。E玻璃纤维通常包含约52%至约56%的SiO2、约16%至约25%的CaO、约12%至约16%的Al2O3、约5%至约10%的B2O3、高达约5%的MgO、高达约2%的氧化纳和氧化钾以及痕量的氧化铁和氟化物，并且典型组成为55%的SiO2、15%的Al2O3、7%的B2O3、3%的MgO、19%的CaO和痕量的上述材料。
根据其他实施方案，柔性纤维材料层可包含生物可溶性无机纤维（例如碱土金属硅酸盐纤维）的层、层片或片材。针对无机纤维，术语“生物可溶性”是指在生理性介质或模拟生理性介质（诸如模拟肺液）中可溶解或以其它方式可分解的无机纤维。可通过测量所这纤维在模拟生理性介质中随时间的溶解度来评估这些纤维的溶解度。转让给Unifrax的美国专利No. 5,874,375公开了一种用于测量纤维在生理性介质中的生物溶解度（即非耐久性）的方法，该专利以引用的方式并入本文中。其它方法适用于评估无机纤维的生物溶解度。根据某些实施方案，生物可溶性纤维在37摄氏度下作为0.1g样品暴露于流速为0.3ml/min的模拟肺液中时，表现出至少30ng/cm2-hr的溶解度。根据其它实施方案，生物可溶性无机纤维在37摄氏度下作为0.1g 样品暴露于流选为0.3ml/min的模拟肺液中时，可表现出至少50ng/cm2-hr或至少100ng/cm2-hr或至少1000ng/cm2-hr的溶解度。
并无限制意义，可用于制备排气处理装置的安装垫的生物可溶性无机纤维的合适实例包括公开于以下专利中的那些生物可溶性无机纤维:美国专利6,953,757、6,030,910、6,025,288、5,874,375、5,585,312、5,332,699、5,714,421、7,259,118、7,153,796、6,861,381、5,955,389、5,928,075、5,821,183和5,811,360，所述专利均以引用的方式并入本文中。
根据某些实施方案，生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维可包括镁的氧化物和氧化硅的混合物的纤维化产物。这些纤维通常被称为硅酸镁纤维。硅酸镁纤维通常包含约60至约90重量%的氧化硅、大于0至约35重量%的氧化镁和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。根据某些实施方案，碱土金属硅酸盐纤维包含约65至约86重量%的氧化硅、约14至约35重量%的氧化镁、0至约7重量%的氧化锆和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。根据其它实施方案，碱土金属硅酸盐纤维包含约70至约86重量%的氧化硅、约14至约30重量%的氧化镁和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。关于氧化镁-氧化硅纤维的支多信息可见于美国专利No. 5,874,375中。
合适的硅酸镁纤维可以从注册商标ISOFRAX的Unifrax I LLC（Niagara Falls, New York）商购获得。市售的ISOFRAX纤维通常包含约70至约80重量%的氧化硅、约18至约27重量%的氧化镁和4重量%或更少的杂质的纤维化产物。
根据某些实施方案，生物可溶性碱土金属硅酸盐纤维可包含钙、镁的氧化物和氧化硅的混合物的纤维化产物。这些纤维通常被称为氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维。根据某些实施方案，氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维包含约45至约90重量%的氧化硅、大于0至约45重量%的氧化钙、大于0至约35重量%的氧化镁和10重量%或更少的杂质的纤维化产物。通常，生物可溶性氧化钙-氧化镁-氧化硅纤维包含约15%至约35%的CaO、约2.5%至约20%的MgO和约60至约70%的SiO2。
可用的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维可以从注册商标INSULFRAX纤维的Unifrax I LLC（Niagara Falls, New York）商购获得。INSULFRAX纤维通常包含约61至约67重量%的氧化硅、约27至约33重量%的氧化钙和约2至约7重量%的氧化镁的纤维化产物。其它合适的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维可以商品名SUPERWOOL 607 和SUPERWOOL 607 MAX从Therma1 Ceramics （Augusta, Georgia）商购获得。SUPERWOOL 607纤维包含约60至约70重量%的氧化硅、约25至约35重量%的氧化钙和约4至约7重量%的氧化镁以及痕量的氧化铝。SUPERWOOL 607 MAX纤维包含约60至约70重量%的氧化硅、约16至约22重量%的氧化钙和约12至约19重量%的氧化镁以及痕量的氧化铝。
生物可溶性纤维通常为可熔融形成的非晶无机或玻璃纤维，为具有高化学纯度（大于约98%）的纤维，并且可具有在约1至约10mm的范围内，并且在某些实施方案中，在约2至4mm的范围内的平均直径。虽然未特别要求，但可以本领域中所熟知的方式对所述纤维进行改善处理。
柔性纤维材料层可包括直到100重量%的生物可溶性无机纤维。生物可溶性无机纤维可用于制备用于排气处理装置（例如催化转化器和柴油捕集器）的膨胀型和非膨胀型柔性纤维材料层。根据替代实施方案，柔性纤维材料层基于100%的柔性纤维材料层总重计可包含至少25、50、75、85或95重量%的生物可溶性无机纤维。根据某些示例性实施方案，柔性纤维材料层基于100重量%的柔性纤维材料层总重计包含约25至约100重量%的碱土金属硅酸盐纤维。柔性纤维材料层基于100重量%的柔性纤维材料层总重计或者可包含约50至约100重量%的碱土金属硅酸盐纤维。根据一个实施方案，柔性纤维材料层基于100重量%的柔性纤维材料层总重计包含约66重量%的碱土金属硅酸盐纤维。
然而，根据其他实施例，垫可以选择性地包含其他纤维，例如高纯铝多晶纤维，耐火陶瓷纤维，如硅酸铝纤维，氧化硅纤维，S玻璃纤维，S2玻璃纤维，B玻璃，或其他陶瓷或玻璃纤维，其适合于用于生产所需特殊温度应用下的安装垫。这种纤维可被添加到安装垫中，其添加的量基于100重量%的总重计从大于0至约50重量%。
在某些实施方案中，柔性纤维材料层包含具有高氧化硅含量的熔融形成的非晶耐高温浸析玻璃纤维（leached glass fiber）的一个或多个非膨胀型层片，并且任选地包含粘结剂或适用于充当粘结剂的其它纤维。所谓术语“高氧化硅含量”是指纤维包含的氧化硅高于纤维中的任何其它组成成分。事实上，这些纤维在浸析后的氧化硅含量通常大于包含氧化硅的任何其它玻璃纤维（包括S玻璃纤维，但除衍生自结晶石英的纤维或纯氧化硅纤维之外）。在一个实施方案中，应当理解，柔性纤维材料层可不含膨胀型材料、衍生自溶胶凝胶的玻璃氧化硅纤维和/或背衬层或增强层。
一般来讲，浸析玻璃纤维将具有至少67重量%的氧化硅含量。在某些实施方案中，浸析玻璃纤维包含至少90重量%的氧化硅，并且在这些实施方案中的某些中，包含约90重量%至小于99重量%的氧化硅。所述纤维也基本上不含细粒，并且施加将所述易碎结构保持在所述壳体内的最小保持压力，所述最小保持压力为以下之一：（i）在约900摄氏度的热面温度下测试1000次循环之后为至少约10kPa，其中间隙体积密度为约0.3至约0.5g/cm3且间隙膨胀百分比为约5%；或（ii）在约300摄氏度的热面温度下测试1000 次循环之后为至少约50kPa，其中间隙体积密度为约0.3至约0.5g/cm3且间隙膨胀百分比为约2%。
这些浸析玻璃纤维的平均纤维直径可大于至少约3.5微米，并且通常大于至少约5微米。平均而言，玻璃纤维通常具有约9微米、高达约14微米的直径。因此，这些浸析玻璃纤维为非吸入性纤维。
具有高氧化硅含量并且适用于制备催化转化器或其它已知的气体处理装置的柔性纤维材料层的浸析玻璃纤维的实例包括以商标BELCOTEX 得自BelChem Fiber Materials GmbH（Germany）、以注册商标REFRASIL得自HitcoCarbon Composites, Inc.（Gardena Califomia）和以商品名PS-23（R）得自Polotsk-Steklovolokno （Republic ofBelarus）的那些浸析玻璃纤维。
BELCOTEX纤维为标准型短纤维预制纱线。这些纤维具有约550特的平均细度并且通常由经氧化铝改性的硅酸制成。BELCOTEX纤维为非晶态纤维，并且通常包含约94.5%的、约4.5%的氧化铝、小于0.5%的氧化钠和小于0.5%的其它组分。这些纤维具有约9微米的平均纤维直径和在1500至1550摄氏度的范围内的熔点。这些纤维具有高达1100摄氏度的耐热温度，并且通常不含细粒。
REFRASIL纤维（如同BELCOTEX纤维）为具有高氧化硅含量的非晶浸析玻璃纤维，其提供在1000至1100摄氏度温度范围内应用的绝热性。这些纤维具有介于约6和约13微米之间的主径，并且具有约1700摄氏度的熔点。所达纤维在浸析后通常具有约95重量%的氧化硅含量。氧化铝可以约4重量%的量存在，并且其它组分以1%或更少的量存在。
得自Polotsk-Steklovolokno的PS-23（R）纤维为具有高氧化硅含量并且适用于需要耐至少约1000摄氏度的应用的绝热性的非晶玻璃纤维。这些纤维具有在约5至约20mm的范围内的纤维长度和约9微米的纤维直径。这些纤维（如同REFRASIL纤维）具有约1700摄氏度的熔点。
包含高氧化硅含量纤维的柔性纤维材料层可采用高达100重量%的包含氧化硅的经浸析和经表面处理的玻璃纤维。然而，在其它实施方案中，柔性纤维材料层可任选地包含其它已知的纤维（诸如氧化铝/氧化硅纤维）或适用于制备所需特定温度应用的柔性纤维材料层的其它陶瓷或玻璃纤维。因此，氧化铝/氧化硅纤维（诸如耐火陶瓷纤维）可任选地用于高温应用或温度范围广泛的应用中。其它陶瓷或玻璃纤维（诸如S玻璃）可与浸析玻璃氧化硅纤维一起用于类似或较低温度的应用中。然而，在这些情况下，柔性纤维材料层优选地包含至少50重量%的包含氧化硅的经浸析和经表面处理的玻璃纤维。换句话讲，在垫制备中利用的大部分纤维将为包含氧化硅的经浸析和经表面处理的玻璃纤维，并且在某些实施方案中，至少80重量%的所述纤维将为包含氧化硅的经浸析和经表面处理的玻璃纤维。
在某些替代实施方案中，可将诸如S2玻璃等纤维以大于0至约50重量%的量（基于100重量%的柔性纤维材料层总重计）添加至柔性纤维材料层中。在其它替代实施方案中，除浸析玻璃纤维之外，柔性纤维材料层还可包含耐火陶瓷纤维。当利用耐火陶瓷纤维，即氧化铝/氧化硅纤维等时，其可以范围从大于0至小于约50重量%的量（基于100重量%的柔性纤维材料层垫总重计）存在。
包含纤维的柔性纤维材料层可能包含或可能不包含粘结剂。柔性纤维材料层中可包含单种类型的粘结剂或不止一种类型的粘结剂的混合物。合适的粘结剂包括有机粘结剂、无机粘结剂和这两种粘结剂的混合物。根据某些实施方案，膨胀型或非膨胀型柔性纤维材料层包含一种或多种有机粘结剂。有机粘结剂可作为固体、液体、溶液、分散体、胶乳或类似形式来提供。有机粘结剂可包括热塑性或热固性粘结剂，其在固化后为可从安装的安装垫中烧尽的柔性材料。合适的有机粘结剂的实例包括但不限于丙烯酸胶乳、（甲基）丙烯酸胶乳、苯乙烯和丁二烯的共聚物、乙烯基吭吭、丙烯腊、丙烯腈和苯乙烯的共聚物、氯乙烯、聚氨酯、乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物、聚酰胺、硅树脂等。其它树脂包括低温柔性热固性树脂，例如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯酯。
有机粘结剂可以大于0至约20重量%、约0.5至约15重量%、约1至约10重量%或约2至约8重量%的量（基于柔性纤维材料层的总重计）包含于柔性纤维材料层中。
柔性纤维材料层可包含代替或结合树脂或液体粘结剂的聚合物粘结剂纤维。这些聚合物粘结剂纤维基于100重量%的总组成可以范围从大于0至约20重量%、约1至约15重量%和约2至约10重量%的量使用，以有助于将经热处理的纤维粘合在一起。粘结剂纤维的合适实例包括聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维（诸如聚乙烯和聚丙烯）、丙烯酸纤维、聚酯纤维、乙烯乙酸乙烯酯纤维、尼龙纤维及其组合。
除有机粘结剂之外，柔性纤维材料层也可包含无机粘结剂材料。并无限制意义，合适的无机粘结剂材料包括无机颗粒材料，氧化铝、氧化硅、氧化锆及其混合物的胶态分散休。
包含纤维的柔性纤维材料层可通过常用于制备安装垫的任何已知技术来制备。例如，通过采用造纸工艺，将纤维与粘结剂或其它粘结剂纤维混合以形成混合物或浆料。纤维组分可以约0.25%至5%稠度或团体含量混合（0.25-5份固体：99.75-95份水）。然后可用水来稀释浆料以增强形成，并且最终可用絮凝剂和助滤助留（drainage retention aid）化学物质将其絮凝。可将絮凝混合物或浆料放置于造纸机上以成型为含有纤维的纸的层片或片材。或者，层片或片材可通过真空浇注所这浆料来形成。在任一种情况下，层片或片材通常在烘箱中干燥。关于所采用的标准造纸技术的更详细说明，参见美国专利No. 3,458,329，该专利的公开内容以引用的方式并入本文中。
在其它实施方案中，所述纤维可通过常规方法（诸如干式气流成网法）而加工成垫。该阶段的垫具有极低的结构完整性，并且相对于常规催化转化器和柴油分离器安装垫而言很厚。因此可以本领域中公知的方式对所得的垫进行干式针刺，以压实柔垫并增加其强度。纤维的热处理可发生在形成垫之前或针刺垫之后。
如果使用了干式气流成网技术，则垫替代地可通过浸渍将粘结剂添加至垫中以形成纤维复合材料来加工。在该技术中，在形成垫而非如上文关于常规造纸扶术所指出形成垫的预浸渍体之后，添加粘结剂。制备垫的该方法通过减少破损有助于保持纤维长度。然而，应当理解，热处理可发生在添加任何粘结剂之前。
用粘结剂浸渍垫的方法包括将垫完全浸没到液体粘结剂系统中，或对垫进行刷涂、涂布、浸涂、滚涂、溅涂或喷涂。在连续工序中，可以卷筒形式输送的纤维垫可在传送带或稀松布上退绕且移动通过将粘结剂涂覆至垫的喷嘴。或者，垫可重力给料通过喷嘴。然后使垫/粘结剂预浸渍体在压辊之间通过，所述压辊移除大量液体并且将预浸渍体压实至其大约所需的厚度。然后使压实的预浸渍体穿过烘箱以移除任何残留的液体并且在需要时部分地固化粘结剂以形成复合材料。干燥和固化温度主要取决于所用的粘结剂和溶剂（如果有的话）。然后可切削或辊压复合材料以便储存或运输。
还可通过以下步骤以成批模式制备柔性纤维材料层：将柔性纤维材料层的一部分浸入液体粘结剂中，移除预浸渍体并挤压移除过量液体，然后干燥以形成复合材料，并储存或切削至一定的尺寸。
注意：由这些纤维制备的柔性纤维材料层就在某些催化转化器应用中的方便使用而言可能密度过低。因此，可通过本领域中已知的方式对其进行进一步压实，以得到更高的密度。一种此类压实方式为对纤维进行针刺（needle punch），以使其缠结和缠绕。另外或替代地，可使用水刺方法。另一种替代方式为通过将纤维滚压穿过压辊而将其压成垫。可容易地使用这些垫压实方法中的任一种或这些方法的组合未获得所需形式的垫。
无论采用上述何种技术，可例如通过模压来切削产生的垫，从而形成具有公差可重现的精确形状和尺寸的安装垫。安装垫在通过针刺等压实时表现出合适的操作性，这意味着其可易于操作并且不会像许多其它纤维毯或垫一样易碎到在使用者手中破裂的程度。可将其容易且柔性地配合或包裹在催化剂支承结构或类似易碎结构的周围而不会破裂，然后设置在催化转化器壳体内部。通常，安装垫缠绕易碎结构能够插入壳体或者壳体能够构建或以其他方式建造在垫缠绕易碎结构周围。
根据一个实施方案，可通过将无机颗粒材料施加至纤维表面的至少部分上来对纤维的外表面进行处理。可用于处理纤维的纤维表面外部的可用无机颗粒材料包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化锆及其混合物的肢态分散体。根据一个实施方案，用于处理纤维的外表面，从而增加安装垫的整体保持压力性能的无机材料为氧化铝的胶态分散体。柔性纤维材料层的至少一部分纤维的外表面的至少一部分可包括胶态氧化铝、氧化硅、氧化锆及其混合物的连续或不连续涂层。可通过任何合适的方式（不限于通过涂布、浸涂、喷涂、溅涂等）将胶态氧化物涂覆到浸析纤维的外表面。可以连续或不连续的方式将胶态氧化物涂覆到纤维的外表面上。此外，将胶态氧化物涂覆到纤维外表面的过程可在制备玻璃纤维期间或之后进行。
当排气处理装置从环境温度循环至工作温度时，构成装置的部件达到其各自的工作。排气处理装置中任何给定部件的工作温度可能低于装置本身的工作温度，因为一些部件与较高温度的部件是绝热的。部件在受热时将以其热膨胀系数成比例地膨胀。
此膨胀使得部件中的应变状态发生变化。由于并非所有部件都经历相同的热应变，因此热应变导致部件干扰力发生变化。即，部件应变状态的交化导致部件应力状态发生相应的变化，并最终导致该部件和与其接合的其它部件之间的力发生变化。
在某些实施方案中，多层安装系统可用作排气处理装置中的端锥绝热件。根据某些实施方案，还提供用于排气处理装置的端锥。端锥通常包括外金属锥、内金属锥和设置在外金属端锥与金属端锥之间的间隙或空间内的端锥绝热件。
根据其它实施方案，端锥可包括外金属锥和邻近外金属锥的内表面布置的锥绝热体。根据这些实施方案，端锥组合件不具有内金属锥。相反，以某种方式使锥绝热件硬化以得到自支承锥结构，该自支承锥结构对流经装置的高温气体具有耐性。
提供一种包括至少一个端锥的排气处理装置。所述排气处理装置包括：壳体；布置在壳体内的易碎结构；用于将排气管连接至壳体的入口和出口端锥组合件，每个端锥组合件包括内端锥壳体和外端锥壳体；和端锥绝热件，其包括本文所述各实施方案中描述的多层安装系统。
图1A示出混合安装垫10的示例性实施方案。垫10包括包含膨胀型或非膨胀型无机纤维片的第一层12，第一层12具有第一主表面14和与第一主表面14相对的第二主表面16和外周边18。混合垫10还包括包含膨胀型或非膨胀型无机纤维片的第二层20，第二层20具有第一主表面22和与第一主表面相对的第二主表面24和外周边26。微孔无机绝热层30具有第一主表面32和第二主表面34和外周边36。微孔无机绝热层30的外周边26小于第一层12和第二层20的外周边18和26。
图1B示出整体密封在所述第一层12和第二层20的周边内的微孔无机绝热层30。仍参照图1B，第一层12的第二主表面16被压成与第二层20的第一主表面22接触。在压和密封工艺期间，绝热层30在相对侧边缘31、33处在一定程度上变得有些圆形。如图1B所示，整个层30被两个膨胀型或非膨胀型层封装。
图2示出混合安装垫10的另一示例性实施方案。垫40包括包含膨胀型或非膨胀型无机纤维片的第一层42，第一层42具有第一主表面44和与第一主表面44相对的第二主表面46和外周边48。混合垫10还包括包含膨胀型或非膨胀型无机纤维片的第二层50，第二层50具有第一主表面52和与第一主表面相对的第二主表面54和外周边56。微孔无机绝热层60具有第一主表面62和第二主表面64和外周边66。微孔无机绝热层60的外周边66基本上与第一层42和第二层50的外周边48和56共同延伸。疏水或防水涂层70被施加到微孔无机绝热层的周边边缘以防止其暴露于液体、液体冷凝物或液体蒸汽。
图3A，3B和3C是混合安装垫的另一示例性实施例的视图。安装垫80包括非膨胀型或膨胀型材料的底层82。底层82具有第一主表面84，与所述第一主表面84相对的第二主表面86。底层具有宽度W和长度L。如这里所用的，术语宽度指的是垫80的底层82的平面中二维上较短的。术语长度指的是垫80的底层82的平面中二维上较长的。如果两个尺寸是基本上相等的，术语宽度和长度是可交换的。宽度和长度指的是层或垫的外尺寸。如这里所用的，术语面积指的是由层或垫的外尺寸计算得来的层或垫的区域（即，对于矩形垫，该面积等于长度乘以宽度）。底层82具有厚度T，其在第一主表面84和第二主表面86之间延伸。插入件92被显示在腔90的外侧。
图3C示出具有插入件92的底层82。底层82进一步包括腔或槽90，其在底层82的厚度T中形成。腔90具有长度L1、宽度W1和深度D1。包括微孔无机绝热材料的插入件92具有长度L2、宽度W2和厚度T1，其比腔90的长度L1和宽度W1稍小，以便插入件92能够装配到腔90中。如图3C所示，插入件92可包括厚度T1，其与腔90的深度D1一样。
如图4所示，替代地，插入件92的厚度T1可小于腔90的深度D1，并且由此具有厚度T2的膨胀型或非膨胀型材料的额外层94可放置在腔90内的插入件92上。根据此实施例，插入件92的厚度T1和额外层94的厚度T2在一起等于底层82的腔90的深度D1。
图5示出的排气处理装直的一种示例性构造以催化转化器示出，通常以附图标记100表示。应当理解，排气处理装置不限于用在示例性图5中示出的催化转化器中，因此示出该构造仅用于阐释所述装置。事实上，安装垫可用于安装或支承任何适于处理排气的易碎结构，例如柴油机催化剂结构、柴油机颗粒过滤器等。催化转化器100可包括大致管状的壳体102，壳体102通常由通过凸缘104固定在一起的两片金属（例如耐高温的钢）形成。壳体102包括位于一端的入口106和位于其相对端的出口（未示出）。入口106和出口适于在其外端处形成，以此使得其可固定至内燃机排气系统的管道。装置100包含催化剂支承结构（例如易碎陶瓷整体式基底110），其由安装垫112支承并被限制在壳体102内。基底110可包括多个透气通道，其从在一端处的其入口端面轴向延伸到在其相对端的其出口端面。基底110可由在任何已知方式和配置中的任何合适的耐火材料或陶瓷构成。
如上所述的基底安装系统也可用于各种应用，例如常规的汽车催化转化器（其例如用于摩托车和其他小型发动机机器）和汽车预转化器，以及高温间隔器，垫圈，甚至未来的新一代的汽车底部催化转化器系统。通常，它们可以用于要求在室温下垫或垫圈施加保持压力的任何应用，并且更重要地提供在从大约20摄氏度到至少约1200摄氏度的范围内维持保持压力的能力，包括在热循环期间。
例子
根据上述程序和过程产生三个安装垫。垫1包括两个层，其包括纤维垫，纤维垫带有单个微孔无机绝热层，其包括放置在两个纤维层之间的微孔氧化硅，其中微孔无机绝热层的周边边缘完全地被暴露。垫2和3类似于垫1，除了微孔无机绝热层在两个纤维垫之间完全地被封闭。垫2的微孔无机绝热层比两个纤维垫窄20mm，而垫3的微孔绝热层比两个纤维垫窄40mm。
垫1、2和3均置于基本上相同的催化转化器中。将热电偶点焊到每个催化转化器的壳体上。将每个催化转化器的基底电连接并经20分钟的时间加热至1000摄氏度的温度。然后将基底在1000摄氏度下保持30分钟的时间，并且记录壳体的温度。然后催化转化器被允许冷却到室温，这之后催化转化器在包含约1/4英寸（0.6cm）的水中被浸湿1分钟并被允许干燥整夜。然后催化转化器再一次经20分钟的时间加热至1000摄氏度的温度。将基底再一次在1000摄氏度下保持30分钟的时间，并且第二次记录壳体的温度。结果如表II所示。
表II
。
这些结果显示主题安装垫在微孔无机绝热层避免暴露于水时更有效。进一步，因为垫2比垫3进行得更好，这些结果显示微孔无机绝热层确实增加了整体效能和主题安装垫的绝热性能。
虽然结合各图中所示的多个实施方案对安装垫进行了描述，但应当理解可使用其它类似的实施方案或可对所述实施例进行修改或添加，以执行相同的功能。此外，可组合多个示例性实施方案来产生所需的结果。因此，安装垫和排气处理装置不应限于任何单个实施例，而应根据所附权利要求的表达的广度和范围进行理解。
主题单层或多层安装垫的示例性第一实施例包括微孔无机绝热材料和柔性纤维材料，其中微孔无机绝热材料被隔离以防暴露于液体或液体蒸汽。
主题单层或多层安装垫的示例性第二实施例包括第一实施例的多层安装垫，其中柔性纤维材料包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；柔性纤维材料包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和完全密封在所述第一层与第二层的周边内的微孔无机绝热层。第二示例性实施例的第一层和第二层可为非膨胀型或膨胀型，或者第一层可为非膨胀型或膨胀型，并且如果第一层是膨胀型，则第二层是非膨胀型，或者如果第一层是非膨胀型，则第二层是膨胀型。
主题单层或多层安装垫的示例性第三实施例包括第一实施例的多层安装垫，其中柔性纤维材料包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；柔性纤维材料包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；并且微孔无机绝热层具有外周边，所述外周边基本上与所述第一层与第二层的周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在所述第一层与第二层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。第三示例性实施例的第一层和第二层可为非膨胀型或膨胀型，或者第一层可为非膨胀型或膨胀型，并且如果第一层是膨胀型，则第二层是非膨胀型，或者如果第一层是非膨胀型，则第二层是膨胀型。
主题单层或多层安装垫的示例性第四实施例包括第一实施例的多层安装垫，其中柔性纤维材料包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与第一层的周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。第四示例性实施例的第一层可为非膨胀型或膨胀型。
主题单层或多层安装垫的示例性第五实施例包括第一实施例的多层安装垫，其中柔性纤维材料包含无机纤维材料层，所述无机纤维材料层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，以及在所述第一和第二主表面之间延伸的厚度；在所述层厚度的一部分中形成的腔；并且微孔无机绝热材料包含放置在腔内的微孔无机绝热材料的插入件。
第五示例性实施例可进一步包括围绕在微孔无机绝热材料的插入件的外周边的无机纤维材料的层。
第五示例性实施例可进一步包括无机纤维材料的第二层设置在腔内放置的微孔无机绝热材料上。
第五示例性实施例可进一步包括微孔无机绝热插入件的周边边缘在其上具有疏水涂层。
主题排气处理装置的实施例可包括：壳体；位于壳体内的易碎结构；如上所述的示例性实施例的任意的安装垫，其设置在壳体和易碎结构之间的。

Claims (20)

1.一种单层或多层安装垫，其包括微孔无机绝热材料和柔性纤维材料，其中所述微孔无机绝热材料被隔离以防暴露于液体或液体蒸汽，其中：
（a）柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
完全密封在所述第一层与第二层的周边内的微孔无机绝热层；或者
（b）柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与第一层和第二层的周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在第一层和第二层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆；或者
（c）柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与第一层的周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆；或者
（d）柔性纤维材料包含：
无机纤维材料层，所述无机纤维材料层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，以及在所述第一和第二主表面之间延伸的厚度；和
在层厚度的一部分中形成的腔；以及
微孔无机绝热材料包含放置在腔内的微孔无机绝热材料的插入件。
2.根据权利要求1所述的多层安装垫，其特征在于：
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
完全密封在所述第一层与第二层的周边内的微孔无机绝热层。
3.根据权利要求2所述的多层安装垫，其特征在于，第一层和第二层都为非膨胀型的。
4.根据权利要求2所述的多层安装垫，其特征在于，第一层和第二层都为膨胀型的。
5.根据权利要求2所述的多层安装垫，其特征在于，第一层为非膨胀型或膨胀型，并且如果第一层是膨胀型，则第二层是非膨胀型，或者如果第一层是非膨胀型，则第二层是膨胀型。
6.根据权利要求1所述的多层安装垫，其特征在于：
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第二层，所述第二层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
微孔无机绝热层，其具有外周边，所述外周边基本上与第一层和第二层的周边共同延伸，其中所述微孔无机绝热层放置在第一层和第二层之间，并且其中微孔无机绝热垫的边缘以疏水涂层涂覆。
7.根据权利要求6所述的多层安装垫，其特征在于，第一层和第二层都为非膨胀型的。
8.根据权利要求6所述的多层安装垫，其特征在于，第一层和第二层都为膨胀型的。
9.根据权利要求6所述的多层安装垫，其特征在于，第一层为非膨胀型或膨胀型，并且如果第一层是膨胀型，则第二层是非膨胀型，或者如果第一层是非膨胀型，则第二层是膨胀型。
10.根据权利要求1所述的多层安装垫，其特征在于：
柔性纤维材料包括包含无机纤维片的第一层，所述第一层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边；和
微孔无机绝热层，其具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面以及外周边，所述外周边基本上与第一层的周边共同延伸，其中所述第一或第二主表面之一和微孔无机绝热垫的侧边缘以疏水涂层涂覆。
11.根据权利要求10所述的多层安装垫，其特征在于，第一层为非膨胀型。
12.根据权利要求10所述的多层安装垫，其特征在于，第一层为膨胀型。
13.根据权利要求1所述的安装垫，其特征在于：
柔性纤维材料包含：
无机纤维材料层，所述无机纤维材料层具有第一主表面和与所述第一主表面相对的第二主表面，以及在所述第一和第二主表面之间延伸的厚度；和
在层厚度的一部分中形成的腔；以及
微孔无机绝热材料包含放置在腔内的微孔无机绝热材料的插入件。
14.根据权利要求13所述的安装垫，其特征在于，无机纤维材料层围绕在微孔无机绝热材料的插入件的外周边。
15.根据权利要求13所述的安装垫，其特征在于，无机纤维材料的第二层设置在腔内放置的微孔无机绝热材料上。
16.根据权利要求13所述的安装垫，其特征在于，微孔无机绝热插入件的周边边缘在其上具有疏水涂层。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的安装垫，其特征在于，微孔绝热层或插入件的主表面和周边边缘在其上具有疏水涂层。
18.一种排气处理装置，其包括：
壳体；
位于所述壳体内的易碎结构；和
设置在所述壳体和所述易碎结构之间的根据权利要求1-16中任一项所述的安装垫。
19.一种用于排气处理装置的端锥，其包括：
外金属锥；
内金属锥；和
设置在外金属锥与内金属锥之间的锥绝热件，所述锥绝热件包括根据权利要求1-16中任一项所述的安装垫。
20.一种用于排气处理装置的端锥，其包括：
外金属锥；和
自支承锥绝热件，所述自支承锥绝热件包括邻近外金属锥的内表面设置的根据权利要求1-16中任一项所述的安装垫。
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