CN102639832B - 非织造垫和使用该非织造垫的污染控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了非织造层，所述非织造层具有大致相对的第一主表面和第二主表面，长度上具有大致相对的第一边缘和第二边缘，其中所述非织造层包含无机纤维，并且基于所述非织造层的总重量，具有的粘结剂含量为不大于7重量％，其中存在至少一条缝合线。例如，所述非织造层可用于污染控制装置的安装垫。

Description

非织造垫和使用该非织造垫的污染控制设备
背景技术
污染控制设备(例如用于汽油发动机的催化转化器)已有30多年的历史。在过去的几年中，由于柴油车辆的规定更加严格，已导致其他污染控制装置(包括柴油氧化催化剂(DOC)、柴油机颗粒过滤器(DPF)和选择性催化剂还原装置(SCR))的应用快速增加。污染控制设备通常包括具有污染控制元件的金属外壳或壳体，污染控制元件通过弹性和柔性安装垫牢固地安装在外壳内。催化转化器(包括柴油氧化转化器)包含催化剂，该催化剂通常被涂布在单片结构上。该单片结构通常为陶瓷的，但也已知金属单片。汽油发动机中的催化剂氧化一氧化碳和碳氢化合物并还原氮的氧化物，以控制大气污染。柴油氧化催化剂氧化烟灰颗粒的可溶有机部分以及任何存在的一氧化碳。
柴油机颗粒过滤器或捕集器通常为壁流式过滤器，其具有通常由多孔晶体陶瓷材料制成的蜂窝状单片结构。蜂窝状结构的替换单元通常被塞紧，使得废气进入一个单元并被迫穿过多孔壁到达它可退出此结构的相邻单元。这样，柴油机尾气中存在的小灰粒被收集。废气温度时常增加到灰粒焚烧温度以上，从而灰粒被烧毁。该过程称为“再生”。
选择性催化还原剂在结构和功能(即减少NOx)上类似于催化转化器。在废气到达选择性催化还原剂单体之前，将气体或液体还原剂(通常为氨气或尿素)添加到废气中。混合的气体引起NOx排放物和氨气或尿素之间的反应。该反应将NOx排放物转化为纯的氮和氧。
用于污染控制装置的单片(特别是陶瓷污染控制单片)为易碎品，并且并易受振动或震动的损坏和破损的影响。单片的热膨胀系数通常比容纳单片的金属外壳小一个量级。这意味着，当污染控制装置受热时，在外壳内周壁和单片外壁之间的间隙会增大。即使金属外壳由于垫的绝缘效果而经受较小温度变化，金属外壳的较高热膨胀系数也会引起外壳比陶瓷单片更快膨胀成较大周边尺寸。此类热循环在污染控制装置的寿命和使用期间发生数百次。
为避免陶瓷单片被路面震动和振动损坏，为补偿热膨胀差值，并且为防止废气从单片和金属外壳之间通过(从而绕过催化剂)，将安装垫设置在陶瓷单片和金属外壳之间。这些垫施加足够压力，以在所需温度范围内、但压力不至于高到损坏陶瓷单片的条件下，将单片保持在适当位置。已知的污染控制安装垫包括膨胀型片状材料和非膨胀型片状材料，这些材料由无机(如陶瓷)纤维以及有机和/或无机粘结剂构成。将陶瓷单片和安装材料设置或插入金属外壳内的过程称为罐装并且包括下述过程：将膨胀型片材或陶瓷垫包绕在单片周围并且将包绕的单片插入到外壳中。
在相对低温的应用(如柴油机颗粒过滤器)中，通常的有机成分含量(9％及更高)对于垫的物理特性通常是有害的(如由于硬化或回弹力的减小)。降低总有机成分含量通常导致安装垫在低温(通常不超过350℃)下的性能得到提高，但对于垫的内部强度可能有害，从而导致垫在罐装过程中被剪断。
发明内容
本发明描述了一种非织造层，所述非织造层具有大致相对的第一主表面和第二主表面，长度上具有大致相对的第一边缘和第二边缘，宽度为至少35mm(在一些实施例中，至少40mm、45mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm或甚至至少150mm；在一些实施例中，在100mm至400mm的范围内)，其中所述非织造层包含无机纤维(如耐火陶瓷纤维、多晶陶瓷纤维和/或生物可溶性纤维等)，基于所述非织造层的总重量，具有的粘结剂含量为不大于7重量％(在一些实施例中，不大于6重量％、5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或不大于1重量％；在一些实施例中，0重量％)，并且具有缝合线，其中所述缝合线是如下线中的至少一者：
(a)至少一条(任选的两条、三条、四条或更多条)锯齿形缝合线，其中所述锯齿形缝合线在所述非织造层的所述第一边缘和所述第二边缘中的每一个的至少10mm(在一些实施例中，9mm、8mm、7mm、6mm或甚至5mm；在5mm至10mm的范围内)内延伸；和
(b)至少两条(任选的三条、四条或更多条)缝合线(任选的三条、四条或更多条)，第一缝合线与所述第一边缘的距离在5mm至30mm的范围内(在一些实施例中，在5mm至25mm、5mm至20mm、5mm至15mm或甚至5mm至10mm的范围内)，第二缝合线与所述第二边缘的距离在5mm至30mm的范围内(在一些实施例中，在5mm至25mm、5mm至20mm、5mm至15mm或甚至5mm至10mm的范围内)。
本文所述的非织造层和垫可用于(例如)污染控制装置中。示例性的污染控制装置包括污染控制元件(如催化转化器、柴油机颗粒过滤器或选择性催化还原元件)，该元件安装于使用本文所述的非织造层或垫的壳体中。在一些优选实施例中，当所述非织造层卷绕所述污染控制元件并且插入到污染控制装置的管状金属外壳(壳体)中时，所述缝合线的存在减小或防止了所述非织造层的所述第一主表面和所述第二主表面被剪切。
在另一个方面，本发明描述了一种污染控制装置，所述污染控制装置包括使用垫安装在壳体中的污染控制元件(如催化转化器、柴油机颗粒过滤器或选择性催化还原元件)，所述垫包括非织造层，所述非织造层具有大致相对的第一主表面和第二主表面，长度上具有大致相对的第一边缘和第二边缘，并具有一定宽度，其中所述非织造层包含无机纤维(如耐火陶瓷纤维、多晶陶瓷纤维和/或生物可溶性纤维等)并且基于所述非织造层的总重量，具有的粘结剂含量为不大于7重量％(在一些实施例中，不大于6重量％、5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或不大于1重量％；在一些实施例中，0重量％)，并且沿着所述非织造层的长度存在至少一条(任选的两条、三条、四条或更多条)缝合线，其中当所述非织造层卷绕所述污染控制元件并且插入到壳体中时，所述缝合线的存在至少减小了所述非织造层的第一表面和第二表面的剪切力(在一些实施例中，减小至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或甚至至少50％)。
所述垫和/或非织造层的其它任选特征为如本文针对之前段落中所述的垫和非织造层所述。
本文所述的非织造层实施例的优点可以包括以下能力：将低粘结剂安装垫插入到管状外壳中，同时使非织造层的第一主表面和第二主表面之间的剪切力量最小化。剪切力量大会导致溶蚀问题、污染控制装置被阻塞、由于部件表面积减小导致的耐用性能问题等。
附图说明
图1至图3为本文所述的示例性非织造层的俯视图。
图4为本文所述的示例性污染控制装置的部分开口透视图，所述示例性污染控制装置具有本文所述的示例性非织造层。
图5为示出将污染控制元件和示例性安装垫安装到污染控制装置的壳体中的透视图。
图5A为污染控制装置的壳体内部的污染控制元件和示例性安装垫的剖视图。
具体实施方式
参见图1，示例性层10具有边缘12和13、舌状物14、凹槽15和缝合线16和17。
参见图2，示例性层20具有边缘22和23、舌状物24、凹槽25和缝合线26、27和28。
参见图3，示例性层30具有边缘32和33、舌状物34、凹槽35和缝合线36。
参见图4，污染控制装置40包括金属壳体41，该壳体具有分别为大体上截头圆锥体的入口端42和出口端43。设置在壳体41内的是根据本发明的示例性非织造层45围绕的污染控制元件44。非织造层45用于紧固但弹性地支承和保持壳体41内的单片元件44，并且密封污染控制元件壳体44之间的间隙，从而防止或减少(优选地最小化)废气绕过污染控制元件44。
如本文所用，“纤维”的长度为至少5微米，并且其纵横比为至少3∶1(即长度直径比)。
示例性的可用无机纤维包括多种氧化物，例如硅酸盐、铝酸盐、硅铝化合物、锆石、生物可溶性组合物(如硅酸钙镁和硅酸镁)、玻璃组合物(如S-玻璃和E-玻璃)、非晶态、晶态和部分晶态组合物，以及矿物纤维(玄武岩)、矿物棉及其组合、以及碳化物(如碳化硅)、氮化物(如氮化硅和氮化硼)以及它们的组合。
在一些实施例中，无机纤维层包含玻璃(即衍生自不含任何大范围晶体结构的熔体和/或蒸汽相的材料)，其具有软化点，并且基于无机纤维的总重量计，总共包含不超过95重量％的SiO2(如果存在)和Al2O3(如果存在)，其中如根据ASTM C338-93(2008)所确定，玻璃的软化点为至少400℃，该专利的公开内容以引用的方式并入本文。
示例性硅酸镁铝类玻璃纤维包括E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、S-2玻璃纤维、R-玻璃纤维以及它们的混合物。E-玻璃、S-玻璃和S-2玻璃可从(例如)Advanced GlassfiberYarns，LLC(Aiken，SC)商购获得。R玻璃可从(例如)Owens Corning Vetrotex(Chambery，France)商购获得。
在一些实施例中，无机纤维层包括耐火陶瓷纤维(如硅铝酸盐纤维(包括经退火和非晶态硅铝酸盐纤维)、氧化铝纤维、二氧化硅纤维和玄武岩纤维)。耐火陶瓷纤维的语境下的“耐火”是指通过熔化、吹塑或纺成煅烧高岭土粘土或氧化铝和二氧化硅的组合物制备的非晶态人造无机材料。也可能存在其他氧化物，例如氧化锆、二氧化钛、氧化镁、氧化铁、氧化钙和碱。耐火材料的SiO2含量为大于20重量％，并且Al2O3含量为大于20重量％，其中SiO2和Al2O3总共包含至少95重量％的无机材料。可任选地是，耐火陶瓷纤维可通过热处理来部分或完全结晶。示例性非晶态耐火硅铝酸盐陶瓷纤维包括吹塑或纺成的非晶态耐火陶瓷纤维(例如，可以商品名“KAOWOOL”和“CERAFIBER”从Thermal Ceramics(Augusta，GA)和以商品名“FIBERFRAX”从Unifrax Corporation(Niagara Falls，NY)商购获得)。
在一些实施例中，无机纤维层包含多晶陶瓷纤维(如(例如)可以商品名“SAFFIL”从Saffil Automotive(Chelsea，MI)和以商品名“MAFTEC”从Mitsubishi Chemicals USA，Inc.(Chesapeake，VA)商购获得的那些纤维)。
在一些实施例中，无机纤维层包含生物可溶性纤维(如硅酸镁纤维或硅酸钙镁纤维中的至少一者)。
如本文所用，“生物可溶性无机纤维”是指可在生理介质或模拟生理介质中降解的无机纤维。生理介质是指(但不限于)通常存在于动物或人体呼吸道(例如肺)中的体液。示例性生物可溶性无机纤维包括由硅、镁和钙的氧化物(包括硅酸钙镁纤维)构成的那些纤维。这些类型的纤维通常被称为硅酸钙镁纤维和硅酸镁纤维。
生物可溶性纤维可(例如)以商品名“ISOFRAX”和“INSULFRAX”从UnifraxCorporation(Niagara Falls，NY)商购获得，以商品名“SUPERMAG 1200”从NutecFiberatec(Monterrey，Mexico)商购获得，以及以商品名“SUPERWOOL”从Thermal Ceramics(Augusta，GA)商购获得。“SUPERWOOL 607”生物可溶性纤维(例如)含有60重量％至70重量％的SiO2、25重量％至35重量％的CaO、4重量％至7重量％的MgO以及痕量的Al2O3。
如本文所用，术语“经热处理的硅石纤维”是指包含至少95重量％的SiO2(暴露在至少400℃的热处理温度下，并保持至少5分钟的热处理时间段)的无机纤维。
示例性经热处理的高硅含量纤维可(例如)以商品名“REFRASIL”从Hitco CarbonComposites，Inc.(Gardena，CA)商购获得。例如，“REFRASIL F100”纤维含有约96重量％至约99重量％的SiO2。
玄武岩纤维由玄武岩矿制成。玄武岩为坚硬致密的火山岩，该岩石可见于大多数国家。将玄武岩粉碎、清洗、熔化以及送入铂铑挤压轴套中，以形成连续的原丝。因为这些纤维衍生自矿物，所以纤维的组成可以变化，但基本上来说其组成为约45重量％至约55重量％的SiO2、约2重量％至约6重量％的碱、约0.5重量％至约2重量％的TiO2、约5重量％至约14重量％的FeO、约5重量％至约12重量％的MgO、至少约14重量％的Al2O3以及通常几乎约10重量％的CaO。
在一些实施例中，基于非织造层的重量计，本文所述的非织造层还含有高达7(或更多)重量％的有机粘结剂。当非织造层或包含非织造层的多层垫在例如污染控制装置中通常遇到的温度之类的高温下使用时，所述有机粘结剂通常会被烧掉。
本文所述的非织造层可(例如)采用本领域已知的湿法(通常为湿法成网)或干法(通常为干法成网)来制备。可任选地是，本文所述的非织造层可经热处理。通常，非织造层的宽度在100mm至400mm的范围内。
在一些实施例中，无机纤维不含散粒或含有极低量的散粒(如基于这些纤维的总重量计，小于1重量％)，而在其他实施例中，基于这些纤维的总重量计，散粒的含量甚至可为大于50重量％。
在阅读了现有的公开内容之后，合适的缝合线对于本领域技术人员将显而易见。示例性的缝合线包括具有聚酯或尼龙线中的至少一者的缝合线，但其它线组成也是可用的。示例性的线特包括(例如)300、200、125、100或50，尽管其它线特也是可用的。
也可以使用无机线或高温线，以及强度足以刺穿部件的厚度且强度足以刺穿无机纤维(例如陶瓷纤维)和无机颗粒(例如蛭石)的任何线。有机线是优选的，因为当它在使用时暴露于高温时通常会降解，并且通常不会影响安装垫的固定性能。
可任选地是，本文所述的非织造层是针刺的(即其中存在由多重完全或部分(在一些实施例中为完全)穿透该垫而提供的纤维物理缠结，例如，通过倒刺针穿透)。非织造垫可使用常规针刺打孔设备进行针刺打孔。
可任选地是，非织造层或本文所述垫的其它层可以是非膨胀型材料或膨胀型材料(即包含膨胀型材料(如包含蛭石))。在一些实施例中，优选的是，该垫为非膨胀型(即不含膨胀型材料(如不含蛭石))。该膨胀型材料可存在于非织造层中和/或作为一个或多个单独层。如本文所用，“非膨胀型材料”是指在相同条件下厚度方面显示具有小于10％的自由膨胀率的材料。一些非膨胀型材料在加热时的膨胀率为小于8％、小于6％、小于4％、小于2％或小于1％。
膨胀层包括至少一种类型的膨胀型材料。膨胀层还可包括无机纤维、有机粘结剂、增塑剂、润湿剂、分散剂、消泡剂、胶乳凝结剂、杀真菌剂、填充材料、无机粘结剂和有机纤维。
示例性膨胀型材料包括未膨胀的蛭石、水黑云母、如美国专利No.3,001,571(Hatch)中所述的水可溶胀的合成四硅氟云母、如美国专利No.4,521,333(Graham等人)中所述的碱金属硅酸盐粒子、可膨胀的石墨或它们的组合。碱性金属硅酸盐颗粒可(例如)以商品名“EXPANTROL4BW”从3M公司(St.Paul，MN)商购获得。可膨胀石墨可(例如)以商品名“GRAFOIL GRADE 338-50”从UCAR Carbon Co.，Inc.(Cleveland，OH)商购获得。未膨胀的蛭石可(例如)从Cometals Inc.(New York，NY)商购获得。在一些应用中，膨胀型材料选自未膨胀的蛭石、可膨胀石墨或它们的组合。蛭石可以采用(例如)盐(例如)磷酸二氢铵、硝酸铵、氯化铵、氯化钾或本领域已知的其他可溶盐来处理。
基于膨胀层的重量计，膨胀层通常含有的膨胀型材料为至少5重量％、至少10重量％、至少20重量、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％或至少60重量％。在一些膨胀型材料层中，所述层可不含无机纤维。在其它膨胀型材料层中，所述层可不含无机纤维和有机粘结剂。在其他膨胀层中，基于膨胀层的重量计，该层含有的膨胀型材料为5重量％至约85重量％以及含有的有机粘结剂为小于20重量％。无机纤维被包括在一些膨胀型材料层中。
示例性膨胀层可(例如)以商品名“INTERAM 550”、“INTERAM700”和“INTERAM 800”从3M公司(St.Paul，MN)商购获得。这些层的堆密度为通常约0.4g/cm3至约0.7g/cm3，并且其每单位面积的重量为约1050g/m2至约8140g/m2。
在包括膨胀层的本文所述垫的一些实施例中，非织造层包含玻璃纤维，并且膨胀层包含蛭石。
可任选地是，可将边缘保护材料添加至本文所述的垫。边缘保护材料可为环绕如(例如)美国专利No.5,008,086(Merry)中所述的边缘的不锈钢丝，该专利以引用的方式并入本文。其他合适的边缘保护材料包括如(例如)美国专利No.4,156,533(Close等人)中所述的编织或绳状的玻璃、陶瓷或金属纤维，该专利以引用的方式并入本文。边缘保护材料还可以由具有如(例如)以下文献中所述的玻璃粒子的成分形成：EP 639701A2(Howorth等人)(1995年2月22日公布)、EP 639702A2(Howorth等人)(1995年2月22日公布)和EP 639700A2(Stroom等人)(1995年2月22日公布)，这些专利的公开内容以引用的方式并入。其它示例性边缘保护材料在(例如)PCT公开No.WO2008156942(2008年12月24日公布)中有所描述，该专利的公开内容以引用的方式并入。
特定层的厚度可根据特定应用而变化。通常，非织造层的平均厚度在3mm至50mm的范围内，但也可以使用此范围之外的厚度。在一些实施例中，膨胀层(如果存在)的厚度决不大于非织造层中的每一者的厚度。
通常，非织造层的基重在1000g/m2至7000g/m2的范围内，但也可使用此范围之外的基重。
通常，非织造层的制造堆密度在0.05g/cm3至0.3g/cm3的范围内，但也可使用此范围之外的制造堆密度。
基于非织造层或垫的总重量计，在高于500℃下加热之前刚制备的本文所述的非织造层和垫含有的有机材料为不大于7(在一些实施例中，不大于6、5、4、3、2、1或甚至0)重量％(视情况而定)。
非织造层可以自身用作(例如)用于污染控制装置的安装垫，或者可以进一步包括其它层(如一个或多个其它非织造层、包括无机纤维的层和/或膨胀层)。污染控制装置的金属壳体可由用于这种用途的本领域已知的材料制成，包括不锈钢。
可与本文所述的安装垫一起安装的示例性污染控制元件包括汽油污染控制元件以及柴油污染控制元件。污染控制元件可为催化转化器或颗粒过滤器，或者捕集器。催化转化器包含催化剂，该催化剂通常被涂布在单片结构上，该单片结构安装在金属外壳内。催化剂通常适于在必要温度下为可操作的和有效的。例如，针对和汽油发动机一起使用的催化转化器而言，催化转化器通常应当在400℃至950℃的温度范围内有效，而对于柴油发动机而言，较低的温度(通常不超过350℃)为通用的。该单片结构通常为陶瓷的，但有时也使用金属单片。催化剂氧化一氧化碳和碳氢化合物并且还原废气中的氮的氧化物，以控制大气污染。虽然在汽油发动机中所有这三种污染物都可在所谓的“三通转化器”中同时进行反应，但大多数柴油发动机仅配备有柴油氧化催化转化器。用于减少氮氧化物的催化转化器一般由单独的催化转化器组成。与汽油发动机一起使用的污染控制元件的实例包括由可从(例如)Corning Inc.(Corning，NY)或NGK Insulators，LTD.(Nagoya，Japan)商购获得的堇青石或者由可从(例如)Emitec(Lohmar，Germany)商购获得的金属单片制造的那些元件。
合适的选择性催化还原元件可得自(例如)Corning，Inc.(Corning，NY)。
柴油机颗粒过滤器或捕集器通常为壁流式过滤器，其具有通常由多孔晶体陶瓷材料制成的蜂窝状单片结构。蜂窝状结构的替换单元通常被塞紧，使得废气进入一个单元并被迫穿过多孔壁到达它可退出此结构的相邻单元。这样，柴油废气中存在的小灰粒被收集。由堇青石制成的合适的柴油机颗粒过滤器可从(例如)Corning Inc.和NGK Insulators，Inc.商购获得。由碳化硅制成的柴油机颗粒过滤器可从(例如)Ibiden Co.Ltd.(Japan)商购获得，并且在(例如)2002年2月12日公布的JP 2002047070A中有所描述。
下面的实例进一步说明了本发明的优点和实施例，但这些实例中所提到的具体材料及其数量以及其他条件和细节不应被解释为对本发明的不当限制。除非另外指明，否则所有的份数和百分数均以重量计。
比较例A
使用无机粘合剂(约200g/m2的涂层重量)，将膨胀型材料层(4000g/m2，可以商品名“INTERAM MAT MOUNT 700”得自3M公司(St.Paul，MN))层合到非膨胀型材料层(2000g/m2，可以商品名得自“INTERAM MAT MOUNT 1220NC”)。膨胀型材料(“INTERAM MAT MOUNT 700”)具有的有机粘结剂为少于5重量％的指标。非膨胀型材料(“INTERAM MAT MOUNT 1220NC”)不含有机粘结剂。
使用模压切割机施压来切割各部件，并且用边缘保护材料(可以商品名“3M EDGEPROTECTION PLUS”得自3M公司)来处理部件的入口边缘和出口边缘(最长的边缘)，从而各自垫边缘的每线性mm边缘保护材料获得的最终重量为0.0118克。垫的长度为888cm、宽为148cm，且不含边缘保护材料。
实例1
如针对比较例A所述制备实例1，不同之处在于，使用有机线(聚酯，顶部线和底部线为125特)来沿着部件的每一个边缘添加缝合线(在施用边缘保护材料之后)，该缝合线与如图1通常所示的各自的边缘的距离为约1.25cm(0.5英寸)。特是纤维的线性质量密度的度量单位并且被定义为每1000米的质量(单位为克)。
实例2
如针对实例1所述制备实例2，不同之处在于，在如图2通常所示部件的中部下方增加了第三缝合线。
实例3
如针对比较例A所述制备实例3，不同之处在于，使用有机线(聚酯，顶部线和底部线为125特)来在部件边缘之间添加锯齿形缝合线(在施用边缘保护材料之后)，该缝合线与如图3通常所示的各自的边缘的距离为约1.25cm(0.5英寸)。锯齿形图案的角度是100°。
说明例I
如针对比较例A所述制备说明例I，不同之处在于，在进行层合处理之前，使用有机线(聚酯，顶部线和底部线为125特)来沿着非膨胀型部件的每一个边缘添加缝合线。因此，只穿过非膨胀型层而不穿过整个部件施用缝合。
比较例B
如针对比较例A所述制备实例B，不同之处在于，膨胀型材料(“INTERAM MAT MOUNT700”)的重量为3600g/m2。
实例4
如针对比较例B所述制备实例4，不同之处在于，使用有机线(聚酯，顶部线和底部线为125特)来沿着部件边缘添加缝合线(在施用边缘保护材料之后)，该缝合线与各自的边缘的距离为约1.25cm(0.5英寸)。
比较例C
如针对比较例A所述制备比较例C，不同之处在于，膨胀型材料(“INTERAM MATMOUNT 700”)的重量为3600g/m2，非膨胀型材料的重量为1700g/m2，并且可以商品名“INTERAM MAT MOUNT1200NC”得自3M公司。非膨胀型材料(“INTERAM MAT MOUNT1200NC”)不含有机粘结剂。
实例5
如针对比较例C所述制备实例5，不同之处在于，使用有机线(聚酯，顶部线和底部线为125特)来沿着部件边缘添加缝合线(在施用边缘保护材料之后)，该缝合线与各自的边缘的距离为约1.25cm(0.5英寸)。
将比较例A-C和实例1-6填充到壳体中。对所有的垫进行冲切，以采用舌槽设计来配合888mm(10.5英寸)的基板、8mm的间隙设计(宽度为148mm(4英寸))。对100kN的负载单元(得自MTS(Eden Prairie，MN))进行罐装或填装处理。填装速度被设置在150mm/min和500mm/min之间。手动将冲切垫卷绕常规的柴油机，氧化催化剂流过直径为267.1mm且长度为152.4mm的堇青石基板，从而使垫的入口边缘与基板面在同一水平处。参见图5，组件(卷绕基板的垫)51放置在负载单元框架上，处于空不锈钢外壳55的顶部上，使填装椎体54坐落在外壳55上。填装椎体54在空外壳55上保持居中。将金属板放置在组件顶部上，并且使用负载单元沿着方向57推动组件51，使其通过填装椎体54进入不锈钢外壳55中。
在推动组件51通过填装椎体54进入不锈钢外壳55中之后，在罐的外围，用测深仪在相隔90度的四个位置中测量垫的剪切力。由于垫原先放置在基板面的同一水平处，因此通过基板面和突出的垫(参见图5A)之间的深度来估计垫的剪切力。参见图5A，垫53B以位移56卷绕外壳55B中的基板52B。下表中提供了结果。
为了研究高安装密度，将组件51放置到设置在MTS框架上的填装椎体中，并且推动其通过外径为285.75mm且内径为282.62mm的409不锈钢外壳，使最终间隙为7.76mm。
为了研究低安装密度，将垫53卷绕外径为262.51mm的不锈钢罐(替代堇青石基板)，并且推动其通过外径为285.75mm且内径为282.62mm的409不锈钢外壳，使最终间隙为10.05mm。使用下面的公式计算针对每一个垫计算所得的安装密度：
MD＝垫基重/间隙
在以上的表中指示了罐中的最终垫安装密度。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本发明的可预知的修改和更改对于本领域的技术人员将显而易见。本发明不应当受限于本专利申请中为了进行示意性的说明而示出的实施例。

Claims (15)

1.一种非织造层，所述非织造层用于卷绕污染控制元件并且插入到壳体中以制成污染控制装置，所述非织造层具有大致相对的第一主表面和第二主表面，长度上具有大致相对的入口边缘和出口边缘，宽度为至少35mm，其中所述非织造层包含无机纤维，基于所述非织造层的总重量，具有的粘结剂含量为不大于7重量％，并且具有缝合线，其中所述缝合线是如下线中的至少一者：
(a)至少一条锯齿形缝合线，其中所述锯齿形缝合线在距所述非织造层的所述入口边缘至少10mm的位置和距所述非织造层的所述出口边缘至少10mm的位置之间延伸；和
(b)至少两条缝合线，第一缝合线仅位于与所述入口边缘的距离为5mm至15mm的范围内，第二缝合线与所述出口边缘的距离在5mm至15mm的范围内，
其中，所述缝合线的存在将在所述非织造层卷绕污染控制元件并且插入到壳体中以制成污染控制装置时在所述非织造层的所述第一主表面和所述第二主表面之间形成的剪切力减小至少10％。
2.根据权利要求1所述的非织造层，其中存在所述至少一条锯齿形缝合线，并且所述缝合线在距所述入口边缘10mm的位置和距所述出口边缘10mm的位置之间延伸。
3.根据权利要求1所述的非织造层，其中所有的缝合线都是线性的或非线性的。
4.根据权利要求1所述的非织造层，其中至少一条缝合线是非线性的。
5.根据权利要求1所述的非织造层，其中存在至少所述第一缝合线和所述第二缝合线，所述第一缝合线与所述入口边缘的距离在5mm至10mm的范围内，并且所述第二缝合线与所述出口边缘的距离在5mm至10mm的范围内。
6.根据权利要求1所述的非织造层，其具有的粘结剂含量基于所述非织造层的总重量计为0重量％。
7.根据权利要求1所述的非织造层，所述非织造层的宽度在100mm至400mm的范围内。
8.根据权利要求1所述的非织造层，所述非织造层的基重在1000g/m2至7000g/m2的范围内。
9.根据权利要求1所述的非织造层，还包含膨胀型材料。
10.根据权利要求1所述的非织造层，所述非织造层的制造堆密度在0.05g/cm3至0.3g/cm3的范围内。
11.根据权利要求1所述的非织造层，所述非织造层的平均厚度在3mm至50mm的范围内。
12.一种垫，所述垫包含：根据权利要求1至5和7至11中任一项所述的非织造层；以及包含无机纤维的另一层，其中所述垫的粘结剂含量基于所述垫的总重量计为不大于7重量％。
13.一种垫，所述垫包含：根据权利要求1至5和7至11中任一项所述的非织造层；以及膨胀层，其中所述垫的粘结剂含量基于所述垫的总重量计为不大于7重量％。
14.一种污染控制装置，所述污染控制装置包括使用垫被安装在壳体中的污染控制元件，所述垫包含根据权利要求1至权利要求11中的任一项所述的非织造层。
15.一种污染控制装置，所述污染控制装置包括使用根据权利要求12或权利要求13所述的垫被安装在壳体中的污染控制元件。
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