CN107075805A

CN107075805A - 耐高温隔热垫

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Publication number: CN107075805A
Application number: CN201580047613.3A
Authority: CN
Inventors: D.S.乔罕; A.库马; T.S.拉基
Original assignee: Unifrax Corp
Current assignee: Unifrax 1 LLC
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: MX2017002919A; CN107075805B; US9452719B2; EP3262287A1; US20160244001A1; CA2955655A1; PL3262287T3; BR112017003675B1; KR20170118679A; JP2018510988A; AU2015383905A1; WO2016137530A1; EP3262287A4; BR112017003675A2; EP3262287B1

Abstract

形成隔热垫的方法包括：提供包括第一无机纤维和第二无机纤维的纤维混合物，其中，在热处理纤维混合物时，第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且第二纤维收缩大约5%到大约15%；从纤维混合物湿成形纤维网；使纤维网缠结以形成隔热垫；热处理隔热垫；以及在所述湿成形之后和在所述热处理之前或期间，干燥纤维网和/或隔热垫；并且其中，在大约500℃到大约800℃的温度下所述热处理隔热垫可选地至少大约3分钟之前，隔热垫基本上不包括非纤维粘结剂材料。根据以上方法制造的隔热垫。

Description

耐高温隔热垫

提供了形成隔热垫的方法和适合于在汽车排气系统中使用的隔热垫。

机动车辆的排气系统照惯例包括排气处理装置（诸如，催化转化器、柴油颗粒过滤器、或催化柴油颗粒过滤器）以减少排到环境中的污染物的量。尽管现今使用的排气处理装置一旦达到其起燃温度就表现得令人满意，但在起燃期期间存在污染问题。例如，已确定从包括排气处理装置的汽车排气系统排放到环境中的大部分污染物是在起燃期期间排放的。

如本文中所使用的，起燃温度是排气处理装置能够处理排气流的温度，使得在离开排气处理装置时，排气流符合地方法规和/或行业公约。起燃期是排气处理装置达到其起燃温度所需的时间。

如果从发动机行进到排气处理装置的排气的热量能够保留比在常规排气系统的情况下更长的时间段，那么将缩短达到起燃温度所需的时间。这将减少排放污染物穿过排气系统而不被移除或改变的持续时间，且继而将减少释放到环境中的污染物的量。

使用隔热汽车排气系统管以至少在排气接触排气处理装置之前保留其热量将缩短起燃期且将有益于减少排到环境中的污染物的量。例如，可在汽车排气系统中使用隔热排气管，以将发动机连接到排气处理装置。

已知的是通过利用同心管中管结构（其中，所述管之间的空间包含隔热材料）来使发动机排气管隔热。还已提出在排气管外侧利用隔热毯或隔热垫。针对此用途所提出的垫包括由二氧化硅纤维、玻璃纤维或多晶氧化铝纤维组成的垫。

然而，二氧化硅纤维垫具有有限的耐温性且当暴露于高温时收缩到非期望的程度。玻璃纤维垫（尤其是E玻璃纤维垫）也具有有限的耐温性。二氧化硅纤维垫和玻璃纤维垫两者都具有较差的基重和厚度公差。多晶氧化铝纤维垫通常比其他类型的垫贵得多。

所需要的是成本相对较低且在宽的操作温度范围内展现出低收缩率和期望的隔热性能的隔热垫。

主题的实施例参考附图公开且仅用于说明性目的。主题在其应用方面并不限于附图中所图示的部件的构造或布置的细节。除非另有指示，否则相同的附图标记用来指示相同的部件。

图1是汽车排气系统的一部分的示意性横截面视图。

提供了一种形成隔热垫的方法，其包括：提供包括第一无机纤维和第二无机纤维的纤维混合物，其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理纤维混合物可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且第二无机纤维收缩大约5%到大约15%、可选地大约6%到大约15%、可选地大约7%到大约15%、可选地大约8%到大约15%、可选地大约9%到大约15%、可选地大约10%到大约15%、可选地大约11%到大约15%、可选地大约12%到大约15%、进一步可选地大约13%到大约15%；从纤维混合物湿成形纤维网；使纤维网缠结以形成隔热垫；在大约500℃到大约800℃的温度下热处理隔热垫至少大约3分钟；以及在所述湿成形之后和在所述热处理之前或期间，干燥纤维网和/或隔热垫；并且其中，在所述热处理隔热垫之前，隔热垫基本上不包括非纤维粘结剂材料。

提供了一种形成隔热垫的方法，其包括：提供包括第一无机纤维和第二无机纤维的纤维混合物；从纤维混合物湿成形纤维网；使纤维网缠结以形成隔热垫；在一定温度下热处理隔热垫一时间长度，使得在所述热处理之后，隔热垫具有大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度；以及在所述湿成形之后和在所述热处理之前或期间，干燥纤维网和/或隔热垫；并且其中，在所述热处理隔热垫之前，隔热垫基本上不包括非纤维粘结剂材料。

在不受限制的情况下，所述纤维的收缩率可通过形成基本上由收缩率待定的纤维组成的垫或片材来确定。然后，热处理垫或片材到期望温度保持期望时间量。确定在热处理之前和之后的占用体积，并且这两者之间的差是收缩或膨胀的量。通过使热处理之前和之后的占用体积之间的差除以热处理之前的占用体积来确定收缩/膨胀百分比。

由于纤维之间的协同相互作用，所以包括在热处理时收缩的纤维（诸如在先前段落中提到的第二无机纤维）与在热处理到大约同一温度时不收缩几乎同样多的纤维（诸如在先前段落中提到的第一无机纤维）使得隔热垫的拉伸强度增加。例如，热处理仅包括收缩的纤维的隔热垫将不导致显著增加拉伸强度（与热处理之前的该隔热垫相比）。隔热垫的协同相互作用和所获得的改进的物理性能使得隔热垫与用于同一目的的常规隔热垫相比在更低密度且更高耐温性下具有期望的性能特性。此外，已令人惊讶地发现，对纤维混合物进行热处理提供协同相互作用，但在混合之前对纤维进行热处理并不提供相同的结果。

在不希望受理论限制的情况下，认为在缠结步骤期间第二无机纤维（其与第一无机纤维相比可更长且平均直径更大）优选地定向到隔热垫的z方向，且在缠结步骤期间相对少量的第一无机纤维定向到隔热垫的z方向。因此，第二无机纤维在整个隔热垫中形成纤维网。在热处理期间，第二无机纤维比第一无机纤维收缩更多，从而使第二无机纤维网在整个隔热垫中变紧并为垫提供增加的强度。认为增加的强度产生是由于第二无机纤维在第一无机纤维（其与第二无机纤维相比收缩非常小）周围收缩，从而导致第二无机纤维变得稍微紧绷。如果第二无机纤维和第一无机纤维将收缩到类似的程度，那么认为隔热垫的拉伸强度将不会改进到在本主题隔热垫中所引起注意的程度。此外，这表明，在某些实施例中，需要缠结步骤以产生本主题隔热垫的改进的拉伸强度。隔热垫的“z方向”意指偏离平行于隔热垫的主表面的任何方向。

再次在不希望受理论限制的情况下，还认为独立于无论第一无机纤维是否可收缩或者第一无机纤维是否收缩到多大程度，对第二无机纤维进行热处理均可导致从第二无机纤维移除结合水。结合水的移除可导致改进的物理性能，且可使第二无机纤维“热定型”。“热定型”意指：在最初热处理（在此期间，结合水被移除）之后，第二无机纤维在经历高温（诸如，在使用如本文中所描述的隔热垫（一个或复数个）期间所经历的那些高温）时将不显著收缩。

在某些实施例中，所述提供无机纤维的混合物包括混合第一无机纤维与第二无机纤维。在某些实施例中，在所述混合之前，清洗第一无机纤维。

在某些实施例中，所述使无机纤维网缠结包括针刺或水刺中的至少一者。

在某些实施例中，所述热处理隔热垫包括：使隔热垫暴露于大约500℃到大约800℃的温度可选地至少大约3分钟，进一步可选地大约5分钟到大约15分钟。在低于500℃的温度下热处理隔热垫少于大约15分钟可能未在隔热垫中产生期望的拉伸强度。在低于大约500℃的温度下热处理隔热垫超过大约15分钟可提供期望的结果，但由于与更长的热处理时间相关联的增加的成本，所以可能在商业上不可行。此外，在高于大约800℃的温度下热处理隔热垫至少大约3分钟可导致隔热垫具有非期望的脆性。最短的热处理时间可为大约3分钟，以便使隔热垫达到热处理温度以提供期望性能。

在某些实施例中，诸如当第二无机纤维包括二氧化硅纤维时，所述热处理隔热垫可包括使隔热垫暴露于大约700℃到大约800℃的温度可选地至少大约3分钟，进一步可选地大约5分钟到大约15分钟。在低于700℃的温度下热处理包括二氧化硅纤维的隔热垫小于大约15分钟可能未在隔热垫中产生期望的拉伸强度。在低于大约700℃的温度下热处理包括二氧化硅纤维的隔热垫超过大约15分钟可提供期望的结果，但由于与更长的热处理时间相关联的增加的成本，所以可能在商业上不可行。此外，在高于大约800℃的温度下热处理包括二氧化硅纤维的隔热垫至少大约3分钟可导致隔热垫具有非期望的脆性。最短的热处理时间可为大约3分钟，以便使隔热垫达到热处理温度以提供期望性能。

在某些实施例中，所述方法进一步包括：在所述热处理隔热垫之后，将粘结剂添加到隔热垫。在某些实施例中，粘结剂包括有机粘结剂或无机粘结剂中的至少一者。在某些实施例中，粘结剂以基于隔热垫的总重量的大约1重量%到大约2重量%的量添加到隔热垫。

有机粘结剂可被提供为固体、液体、溶液、分散体、乳胶或类似形式。有机粘结剂可包括热塑性或热固性粘结剂，其在固化之后为柔性材料，其可以可选地从安装的隔热垫烧掉。合适的有机粘结剂的示例包括但不限于：丙烯酸或（甲基）丙烯酸的水基乳胶、苯乙烯和丁二烯的共聚物、乙烯基吡啶、丙烯腈、丙烯腈与苯乙烯的共聚物、氯乙烯、聚氨酯、醋酸乙烯酯与乙烯的共聚物、聚酰胺、聚硅酮等等。其他树脂包括低温、柔性热固树脂，诸如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯酯（诸如，聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇缩丁醛乳胶）。

如果需要，用于粘结剂的溶剂可包括水或用于所利用的粘结剂的合适的有机溶剂，诸如丙酮。能够通过常规方法基于期望的粘结剂负载量和粘结剂体系的和易性（粘度、固体内容物等）来确定粘结剂在溶剂（如果使用的话）中的溶液浓度。

在不受限制的情况下，合适的无机粘结剂材料可包括氧化铝、二氧化硅、和/或氧化锆的胶质分散体，诸如胶质二氧化硅、胶质氧化铝、胶质氧化锆、或其混合物。胶质二氧化硅（诸如，可从纳尔科化学公司（Nalco Chemical Company）获得的那些）是纳米级二氧化硅颗粒在水或其他液体介质中的稳定分散体。胶质二氧化硅颗粒的直径大小可在大约4纳米到大约100纳米的范围内。胶质二氧化硅可诸如用钠离子或铵离子稳定，且可具有大约2到大约12的pH值范围。

其他合适的可选无机粘结剂材料包括焙烧的粘土和/或未经焙烧的粘土（在某些实施例中作为对湿成形过程的辅助），诸如但不限于硅镁土、块状粘土、膨润土、锂皂石、高岭石、蓝晶石、蒙脱石、坡缕石、皂石、海泡石、硅线石、或其组合。粘土无机粘结剂颗粒的大小可为大约150微米或更小，在某些实施例中小于大约45微米。

在某些实施例中，第一无机纤维以基于纤维混合物的总干重的至少大约80重量%、可选地85重量%、进一步可选地至少大约87重量%、进一步可选地至少大约88重量%、进一步可选地至少大约90重量%、进一步可选地至少大约95重量%的量存在于纤维混合物中。

在某些实施例中，第一无机纤维具有大约0.5 μm到大约6 μm的平均直径。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约1 μm到大约6 μm的平均直径。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约2 μm到大约6 μm的平均直径。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约4 μm到大约5 μm的平均直径。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约1 μm到大约3.5 μm的平均直径。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约2 μm到大约2.5 μm的平均直径。

在某些实施例中，第一无机纤维具有大约3 mm到大约35 mm的平均长度。在某些实施例中，第一无机纤维具有大约5 mm到大约55 mm的平均长度。

在某些实施例中，第一无机纤维可包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

在某些实施例中，当在大约700℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维可收缩不超过大约2%。

在某些实施例中，第二无机纤维以基于纤维混合物的总干重的高达大约20重量%、可选地高达大约15重量%、可选地高达大约13重量%、进一步可选地高达大约12重量%、进一步可选地高达大约10重量%、进一步可选地高达大约5重量%的量存在于纤维混合物中。在某些实施例中，包括多于大约20重量%的第二无机纤维可能是非期望的，因为如果第二无机纤维的比例太高，那么可破坏第二无机纤维和第一无机纤维之间的协同效应。

在某些实施例中，第二无机纤维具有大约6 μm到大约13 μm的平均直径。在某些实施例中，第二无机纤维具有大约7 μm到大约11 μm的平均直径。在某些实施例中，第二无机纤维具有大约9 μm到大约11 μm的平均直径。

在某些实施例中，第二无机纤维具有大约12 mm到大约50 mm的平均长度。在某些实施例中，第二无机纤维具有大约20 mm到大约35 mm的平均长度。

在某些实施例中，第二无机纤维可包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢（fiberglass）纤维中的至少一者。

在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约5%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约6%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约7%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约8%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约9%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约10%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约11%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约12%到大约15%。在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约13%到大约15%。

在某些实施例中，所述纤维混合物进一步包括有机纤维，所述有机纤维的量基于纤维混合物的总干重可选地为高达大约1重量%、进一步可选地大约0.05%到大约0.3%、进一步可选地大约0.1重量%到大约0.25重量%，进一步可选地其中，所述有机纤维包括聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维（诸如，聚乙烯和/或聚丙烯）、丙烯酸纤维、聚酯纤维、乙烯醋酸乙烯酯纤维或尼龙纤维中的至少一者。

还提供根据上述方法（一种或复数种）制备的隔热垫。在某些实施例中，隔热垫可具有大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度。在某些实施例中，隔热垫可具有大约90 kg/m³到大约200 kg/m³、可选地大约90 kg/m³到大约150 kg/m³、进一步可选地100 kg/m³到大约150 kg/m³的密度。在某些实施例中，隔热垫可具有大约400 gsm到大约5,000 gsm、可选地大约400 gsm到大约4,000 gsm的基重。

在某些实施例中，隔热垫可具有大约4 mm到大约35 mm的厚度。在某些实施例中，隔热垫在大约0.1 g/cm³到大约0.5 g/cm³、可选地大约0.15 g/cm³到大约0.3 g/cm³、进一步可选地大约0.2 g/cm³到大约0.3 g/cm³的间隙体积密度下可具有A或B的1000次循环弹性等级。在某些实施例中，隔热垫的耐蚀性在大约0.1 g/cm³到大约0.5 g/cm³、可选地大约0.15 g/cm³到大约0.3 g/cm³、进一步可选地大约0.2 g/cm³到大约0.3 g/cm³的间隙体积密度下可小于或等于大约0.3 cm³、可选地小于或等于大约0.08 cm³的体积损失。在某些实施例中，隔热垫可具有足以围绕具有大约3英寸（7.6 cm）到大约30英寸（76 cm）的直径的筒体缠绕的柔性，而不会不利地影响隔热垫的物理性能。

还提供的是一种包括第一无机纤维和第二无机纤维的隔热垫，所述隔热垫具有以下各者中的至少一者：大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度；大约90 kg/m³到大约200 kg/m³、可选地大约90 kg/m³到大约150 kg/m³、进一步可选地大约100 kg/m³到大约150 kg/m³的密度；或大约400 gsm到大约5,000 gsm、可选地大约400 gsm到大约4,000 gsm的基重；其中，当将隔热垫热处理到至少大约500℃的温度时，第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且第二无机纤维收缩大约5%到大约15%、可选地大约6%到大约15%、可选地大约7%到大约15%、可选地大约8%到大约15%、可选地大约9%到大约15%、可选地大约10%到大约15%、可选地大约11%到大约15%、可选地大约12%到大约15%、进一步可选地大约13%到大约15%。

本主题隔热垫（一个或复数个）至少部分地包含汽车排气系统内的热能，以便允许排气处理装置最佳地发挥作用。所述垫有助于‘热端’汽车排气系统的热管理和隔热，至少部分地包含排气系统内的热能以便使排气处理装置内的排气处理更有效。

例如，隔热垫（一个或复数个）可用来使排气管（其用于将排气从内燃发动机递送到汽车排气系统中的催化转化器）隔热，并且可准许排气处理装置在短时间内达到起燃温度，以便在发动机的操作期间维持最佳的排气处理。

本文中的本主题隔热垫（一个或复数个）还可用作用于排气处理装置的锥形隔热件。例如，排气处理装置可包括壳体、定位在壳体内的易碎结构、设置在易碎结构与壳体之间的安装垫、以及用于将排气管或管道附接到壳体的入口端部锥形组件和出口端部锥形组件。每个端部锥形组件均可包括内端部锥形壳体、外端部锥形壳体、和设置在内端部锥形壳体与外端部锥形壳体之间的间隙或空间内的端部锥形隔热件。可设置端部锥形隔热件以至少部分地防止热量从排气处理装置的端部锥形区域辐射和/或保护安装垫的面向端部锥的边缘免于暴露于热排气。

在某些实施例中，隔热垫可以是自支撑的以设置在包括外金属锥和自支撑锥形隔热件的排气处理装置的端部锥内。在这些实施例中，端部锥形组件可不具备内金属锥。

在某些实施例中，隔热垫还可为了安全起见用来使汽车排气系统的其他部分热绝缘，和/或保护周围的电气和塑料部件并使其隔热。

在某些实施例中，第一无机纤维以基于纤维混合物的总干重的至少大约80重量%、可选地至少大约85重量%、进一步可选地至少大约87重量%、进一步可选地至少大约88重量%、进一步可选地至少大约90重量%、进一步可选地至少大约95重量%的量存在于纤维混合物中。

在某些实施例中，第一无机纤维具有大约0.5 μm到大约6 μm、可选地大约1 μm到大约6 μm、进一步可选地大约2 μm到大约6 μm、进一步可选地大约4 μm到大约5 μm、进一步可选地大约1 μm到大约3.5 μm、进一步可选地大约2 μm到大约2.5 μm的平均直径。

在某些实施例中，第一无机纤维具有大约3 mm到大约35 mm、可选地大约5 mm到大约25 mm的平均长度。

在某些实施例中，第一无机纤维包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

在某些实施例中，第二无机纤维以基于纤维混合物的总干重的高达大约20重量%、可选地高达大约15重量%、进一步可选地高达大约13重量%、进一步可选地高达大约12重量%、进一步可选地高达大约10重量%、进一步可选地高达大约5重量%的量存在于纤维混合物中。

在某些实施例中，第二无机纤维具有大约6 μm到大约13 μm、可选地大约7 μm到大约11 μm、进一步可选地大约9 μm到大约11 μm的平均直径。

在某些实施例中，第二无机纤维具有大约12 mm到大约50 mm、可选地大约20 mm到大约35 mm的平均长度。

在某些实施例中，第二无机纤维包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢纤维中的至少一者。

在某些实施例中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维可收缩大约5%到大约15%、可选地大约6%到大约15%、可选地大约7%到大约15%、可选地大约8%到大约15%、可选地大约9%到大约15%、可选地大约10%到大约15%、可选地大约11%到大约15%、可选地大约12%到大约15%、进一步可选地大约13%到大约15%。

在某些实施例中，隔热垫可进一步包括有机纤维。在某些实施例中，有机纤维可包括下述中的至少一者：聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维（诸如，聚乙烯和/或聚丙烯）、丙烯酸纤维、聚酯纤维、乙烯醋酸乙烯酯纤维或尼龙纤维。在某些实施例中，有机纤维以基于隔热垫的总干重的高达大约1重量%、可选地大约0.05重量%到大约0.3重量%、进一步可选地大约0.1重量%到大约0.25重量%的量存在于隔热垫中。

在某些实施例中，本主题隔热垫（一个或复数个）可包括无机纤维的至少一个基本上非膨胀层、层片或片材。“基本上非膨胀”其意指：隔热垫在施加热量时不如对含有膨胀材料的垫所预期的那样容易膨胀。当然，基于垫的热膨胀系数垫确实发生一定膨胀，但是该膨胀的量与采用有用量的膨胀材料的垫的膨胀相比不大且微不足道。

术语“生物可溶性无机纤维”是指在生理介质中或在模拟生理介质（诸如，模拟肺液、盐溶液、缓冲盐溶液等等）中可溶解或以其他方式可分解的无机纤维。可通过测量纤维在模拟生理介质中随时间变化的溶解度来评估纤维的溶解度。还可通过观测纤维在试验用动物中的直接植入的效果或通过检查已接暴露于纤维的动物或人类（即，生物持久性）来估计生物溶解度。在转让给Unifrax I LLC的美国专利号5,874,375中公开了一种用于测量纤维在生理介质中的生物溶解度（即，非耐久性）的方法，所述专利通用引用并入本文中。其他方法适合于评估无机纤维的生物溶解度。根据某些实施例，当在37℃下以0.1 g样本暴露于模拟肺液的0.3 ml/min流动时，生物可溶性纤维展现出至少30 ng/cm²-hr的溶解度。根据其他实施例，当在37℃下以0.1 g样本暴露于模拟肺液的0.3 ml/min流动时，生物可溶性无机纤维可展现出至少50 ng/cm²-hr或至少100 ng/cm²-hr或至少1000 ng/cm²-hr的溶解度。

估计纤维的生物溶解度的另一种方法基于纤维的组成。例如，德国基于组成系数（KI值）对呼吸性无机氧化物纤维进行分类。通过将碱性氧化物和碱土氧化物的重量%相加，然后减去氧化铝在无机氧化物纤维中的重量%的两倍，计算KI值。生物可溶性的无机纤维通常具有大约40或更大的KI值。

在不受限制的情况下，能够用来制备用于汽车排气系统的各种部分（包括但不限于落水管隔热件和端部锥形隔热件）的隔热垫的生物可溶性无机纤维的合适示例包括在下述美国专利号中所公开的那些生物可溶性无机纤维：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；以上各者中的每一者均通过引用并入本文中。

根据某些实施例，生物可溶性碱土硅酸盐纤维可包括镁和二氧化硅的氧化物的混合物的纤维化产物。这些纤维常称为硅酸镁纤维。硅酸镁纤维一般包括大约60重量%到大约90重量%的二氧化硅、大于0重量%到大约35重量%的氧化镁和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。根据某些实施例，碱土硅酸盐纤维包括大约65重量%到大约86重量%的二氧化硅、大约14重量%到大约35重量%的氧化镁、0重量%到大约7重量%的氧化锆和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。根据其他实施例，碱土硅酸盐纤维包括大约70重量%到大约86重量%的二氧化硅、大约14重量%到大约30重量%的氧化镁、和5重量%或更少的杂质的纤维化产物。合适的硅酸镁纤维可从Unifrax I LLC（纽约，尼亚加拉瀑布城）以注册商标ISOFRAX®商购获得。市售的ISOFRAX纤维一般包括大约70重量%到大约80重量%的二氧化硅、大约18重量%到大约27重量%的氧化镁和4重量%或更少的杂质的纤维化产物。

根据某些实施例，生物可溶性碱土硅酸盐纤维可包括钙、镁和二氧化硅的氧化物的混合物的纤维化产物。这些纤维常称为氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维。根据某些实施例，氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维包括大约45重量%到大约90重量%的二氧化硅、大于0重量%到大约45重量%的氧化钙、大于0重量%到大约35重量%的氧化镁和10重量%或更少的杂质的纤维化产物。有用的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维可从Unifrax I LLC（纽约，尼亚加拉瀑布城）以注册商标INSULFRAX商购获得。INSULFRAX®纤维一般包括大约61重量%到大约67重量%的二氧化硅、大约27重量%到大约33重量%的氧化钙和大约2重量%到大约7重量%的氧化镁的纤维化产物。

其他合适的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维可从热陶瓷公司（乔治亚州，奥古斯塔市）以商标名称SUPERWOOL 607和SUPERWOOL 607 MAX商购获得。SUPERWOOL® 607纤维包括大约60重量%到大约70重量%的二氧化硅、大约25重量%到大约35重量%的氧化钙、和大约4重量%到大约7重量%的氧化镁以及微量氧化铝。SUPERWOOL® 607 MAX纤维包括大约60重量%到大约70重量%的二氧化硅、大约16重量%到大约22重量%的氧化钙、和大约12重量%到大约19重量%的氧化镁以及微量氧化铝。

耐火陶瓷纤维（RCF）通常包括氧化铝和二氧化硅。合适的铝硅酸盐陶瓷纤维可以以注册商标FIBERFRAX®从Unifrax I LLC（纽约，尼亚加拉瀑布城）商购获得。FIBERFRAX®陶瓷纤维包括熔化物的纤维化产物，所述熔化物包括大约45重量%到大约75重量%的氧化铝和大约25重量%到大约55重量%的二氧化硅。FIBERFRAX®纤维展现出高达大约1540℃的操作温度和高达大约1870℃的熔点。在某些实施例中，铝硅酸盐纤维可包括熔化物的纤维化产物，所述熔化物包括大约40重量%到大约60重量%的Al₂O₃和大约60重量%到大约40重量%的SiO₂，且在一些实施例中包括大约47重量%到大约53重量%的氧化铝和大约47重量%到大约53重量%的二氧化硅。

RCF是可由组分材料的熔化物吹制或纺制的纤维化产物。RCF可额外地包括氧化铝、二氧化硅和氧化锆的纤维化产物，在某些实施例中氧化铝的量为大约29重量%到大约31重量%、二氧化硅的量为大约53重量%到大约55重量%且氧化锆的量为大约15重量%到大约17重量%。在某些实施例中，RCF纤维的平均长度的范围为大约3 mm到6.5 mm，通常小于大约5mm，且平均纤维直径范围通常为大约0.5 μm到大约14 μm。

可用作本主题隔热垫中的第二无机纤维的合适纤维的示例包括可从德国的BelChem纤维材料股份有限公司以商标BELCOTEX获得的纤维、可从加州加迪纳市的Hitco碳复合材料有限公司以注册商标REFRASIL获得的纤维及从白俄罗斯共和国的Polotsk-Steklovolokno以名称PS-23（R）获得的纤维。

BELCOTEX纤维是标准型、短纤维预制纱（pre-yarn）。这些纤维具有大约550特克斯的平均纤度，且一般由经氧化铝改性的硅酸制成。BELCOTEX纤维是非晶的，且一般含有大约94.5%的二氧化硅、大约4.5%的氧化铝、小于0.5%的氧化钠和小于0.5%的其他组分。这些纤维具有大约9 μm的平均纤维直径和在1500℃到1550℃范围内的熔点。这些纤维对高达1100℃的温度具有耐热性，且通常是无颗粒的（shot free）且不含粘结剂的。

像BELCOTEX纤维那样，REFRASIL纤维是高二氧化硅含量的非晶纤维，从而为在1000℃到1100℃的温度范围中的应用提供热绝缘。这些纤维的平均直径为大约6 μm到13 μm，且具有大约1700℃的熔点。在沥滤之后，纤维通常具有大约95重量%的二氧化硅含量。氧化铝可以以大约4重量%的量存在，其中，其他组分以大约1%或更少的量存在。

来自Polotsk-Steklovolokno的PS-23（R）纤维是具有高二氧化硅含量的非晶玻璃纤维，且适用于需要耐至少大约1000℃的应用的热绝缘。这些纤维具有在大约5 mm到大约20 mm的范围内的平均纤维长度和大约9 μm的平均纤维长度。和REFRASIL纤维一样，这些纤维具有大约1700℃的熔点。

在某些实施例中，隔热垫可以可选地包括适用于期望的特定温度应用的其他已知的无机纤维，诸如短切连续矿物纤维（包括但不限于玄武岩纤维或辉绿质纤维）等等。在某些实施例中，如果包含，那么此类无机纤维可以以基于隔热垫的总干重的大于0重量%到大约40重量%的量添加到隔热垫。

在某些实施例中，可通过造纸过程来制备隔热垫（一个或复数个），在所述造纸过程中，将纤维和液体（诸如水）制成混合物或浆料。可以以大约0.25%到5%的稠度或固体含量（0.25-5份固体对99.75-95份液体）来混合纤维组分。然后，可用液体（诸如水）进一步稀释浆料以促进成形，且最终可用絮凝剂和排出助留剂化学物使浆料絮凝。可存在其他典型的造纸组分或化合物，诸如粘度改性剂等等。可将絮凝的混合物或浆料放置到造纸机上，以形成含有纤维的纸张的层片或片材。对于造纸技术的更详细的描述，参见美国专利号3,458,329，所述专利的公开内容通过引用并入本文中。替代地，可通过真空浇注浆料来形成隔热垫（一个或复数个）。

在用于制造本主题隔热垫（一个或复数个）的过程的某些实施例中，将纤维和其他期望材料湿铺在真空圆网抄纸机上，且之后通过缠结操作（诸如，“针刺机”）处理。这个过程包括使纤维缠结以便使其交织并缠结。因此，与常规隔热片材相比，所得隔热垫被致密化和加强。

在某些纤维缠结/针刺操作中，润滑液（诸如油或其他润滑有机材料）可用来防止纤维断裂并有助于纤维运动和缠结。

通过缠结意指将导致纤维从纸张或片材内的水平移位并在纸张或片材的相对表面之间延伸一定长度的任何操作。可通过针刺设备来执行缠结，所述针刺设备可包括：水平表面，纤维网铺在所述水平表面上和/或在其上运动；以及针板，其携带向下延伸的针的阵列。针板使针往复运动进入网中及从网中出来，并将网中的一些纤维重定向到基本上横向于网的表面的平面中。针能够从一个方向推动纤维通过网，或例如通过使用针上的倒钩，针既能够从顶部推动纤维又能够从网的底部拉动纤维。通过带倒钩的针完全或部分地穿透纤维纸或片材，可存在纤维的物理缠结。

额外地或替代地，水刺法可用来使纤维交织并缠结。在水刺过程中，小的高强度水射流冲击在松散纤维的层或片材上，其中纤维被支撑在穿孔表面（诸如金属丝网筛或穿孔滚筒）上。液体射流导致相对较短且具有松散端部的纤维变成重新排列，其中，纤维的至少一些部分变得绕彼此物理地缠结、缠绕和/或交织。

可在干燥箱中干燥纤维网和/或隔热垫。

在某些实施例中，本主题隔热垫（一个或复数个）可成卷地提供，或可被模切或水射流切割。隔热垫可操作为弹性隔热片材，其呈薄的型面以易于处理，且呈柔性形式，以便能够提供对排气组件的至少一部分的完全缠绕（如果需要的话）而不开裂。

如图1中所示，在一个实施例中，隔热垫10适于设置成围绕汽车排气管12的外表面，所述汽车排气管将发动机与排气处理装置14（诸如催化转化器，或如所描绘的柴油颗粒过滤器（DPF））连接，柴油颗粒过滤器可包括碳化硅（SiC）基板16。因此，隔热垫10被暴露于排气系统的热端，接近离开内燃发动机（未示出）的热排气20。

因此，隔热垫10有助于至少部分地维持气体20的热量直到所述气体穿过排气处理装置14。锥形隔热件18（在排气管12和排气处理装置14之间的入口连接器19的内部或外部）也可使热排气20与外部环境热隔离。锥形隔热件18可包括与隔热垫10类似或相同的隔热垫，或可替代地包括与隔热垫10不同的纤维组成。

排气20穿过排气处理装置14，其可通过隔热支撑垫22安装在排气处理装置14中。支撑垫22可具有不同于隔热垫10的特性的所需特性，但也可与隔热垫10类似或相同。当排气20穿过排气处理装置14时，其至少部分地被转化为CO₂、H₂O和N₂气体24，以便符合地方法规和/或行业公约。

本主题隔热垫（一个或复数个）可由作为主要成分的生物可溶性纤维和/或耐火陶瓷纤维（即，第一无机纤维）制成。即使考虑到第二无机纤维的存在，本主题隔热垫仍具有比提议在汽车排气系统应用中使用的多晶氧化铝纤维垫显著更低的单位成本。本主题隔热垫展现出比单独由二氧化硅和/或经沥滤的二氧化硅纤维材料制备的垫显著更低的热收缩率。

在某些实施例中，可在热处理之后，将至少一种粘结剂添加到本主题隔热垫以易于处理和安装。粘结剂可提供更光滑、刺激性更小的表面，且还可提供柔性。然而，由于隔热垫（一个或复数个）经历了缠结，所以在生产、安装和操作期间不需要或不意图依赖于有机粘结剂来使垫保持在一起。即使在所存在的任何机粘结剂被烧掉之后，本主题隔热垫仍通过垫的缠结纤维结构保持在一起。因此，即使在高温下，本主题隔热垫仍是抗振的。

陈述以下示例仅仅是为了进一步说明本主题隔热垫。说明性示例不应被解释为以任何方式限制本主题。

可根据各种方法来测试示例性隔热垫，以便确定示例性隔热垫的物理性能。这些测试方法包括确定示例性隔热垫的拉伸强度、弹性、耐久性和弯曲性的方法。

拉伸强度测试

通过使用逐渐拉动样品直到样品撕裂或断裂的计算机化机器来确定隔热垫样品的拉伸强度，这样的方法对于本领域普通技术人员来说是众所周知的。样品的拉伸强度被确定为样品在即将撕裂或断裂之前所能够承受的应力的量，且以压力单位报告。

热导率测试

根据ASTM C177-85来测试热导率，所述ASTM C177-85通过引用并入本文中，就如同其在下文中完全写出一样。

弹性测试

可测试隔热垫样品以评估其如本文中所述的在1,000次循环之后的弹性（即，残余保持压力）。为了完成所述测试，将样品安装在间隙中以给出大约0.1 g/cm³到大约0.5 g/cm³、可选地大约0.15 g/cm³到大约0.3 g/cm³、进一步可选地大约0.2 g/cm³到大约0.3 g/cm³的间隙体积密度。将样品加热到高温，在测试的持续时间内维持该高温。然后，在短的时间段内打开和关闭间隙给定的百分比以描绘一个循环。将在这些条件下测试样品1,000次循环，且样品的弹性是通过样品所施加的保持压力的度量。然后，将弹性报告为A、B或C的等级，其中A是最期望的弹性范围，B是不如A所期望的弹性范围，且C是最不期望的弹性范围。

耐久性测试

可测试隔热垫样品以评估样品的耐蚀性。将样品模切成测量为1.5"x2.0"的尺寸。然后，对样品称重以计算隔热垫的基重并计算待由安装板留下的必要的间隙，所述安装板在测试期间定位在隔热垫的第一和第二主要相对面对的表面周围。由安装板留下的间隙用来适应隔热垫的间隙体积密度（“GBD”）或厚度。

将样品安装在安装夹具内，所述安装夹具包括用于保持隔热垫的第一和第二主要相对面对的表面的两个相对的安装板。将安装的样品放置在被预加热到600℃的炉中。将炉冷却到100℃并在600℃再加热另外30分钟，之后允许炉冷却到环境温度。这种加热导致来自隔热垫的有机材料被烧掉。

然后，从炉中移除安装组件，并将安装组件放置在耐蚀性测试仪内部。在测试期间，马达运转以导引气体的脉动流穿过在安装夹具的安装板内的孔口到样品的暴露部分。在1.60巴的气体压力、666 rpm的马达速度和环境温度下测试样品50分钟。然后，从耐蚀性测试仪移除样品，并测量腐蚀。

测量腐蚀通过下述实现：通过用管状铝氧填充样本内的任何因腐蚀导致的空隙，及以克为单位对填充在每个样本的空隙内的管状铝氧的量称重。使用管状铝氧的逆密度因子1.67 cm³/g来计算耐久性以确定以立方厘米（cm³）为单位测量的体积损失的平均值。

弯曲性测试

通过将隔热垫样品缠绕在测试筒体上来确定所述样品的弯曲性。可使用不同直径的测试筒体，以便确定样品能够实现的弯曲性的范围。如果样品中不存在横跨样品的整个宽度（筒体的轴向方向）的断纹、撕裂或断裂，那么该样品关于特定的测试筒体通过了测试。

使用90重量%的INSULFRAX®纤维和10重量%的BELCOTEX®纤维，制备样本A至J。INSULFRAX®纤维具有在大约3 mm到大约30 mm范围内的长度和在3 μm到大约5 μm范围内的直径。BELCOTEX®纤维具有大约25 mm的平均长度和大约9 μm的平均直径。样本A至E未被针刺，同时样本F至K则被针刺。

测试样本A至J以确定其拉伸强度。表1列出了每个样本的热处理程度和拉伸强度。应注意，本主题隔热垫被制备以便平衡其物理性能，以便获得具有落在某些范围内的物理性能（诸如拉伸强度、弹性、耐久性和弯曲性）的隔热垫。因此，拉伸强度（例如）可不一定是最大的，而是拉伸强度将连同其他物理性能一起被优化。

表1

样本	热处理	拉伸强度（kPa）
			A	没有热处理	15.6
B	200℃，10分钟。	13.8
			C	500℃，10分钟。	14.5
D	700℃，10分钟。	12.4
			E	900℃，10分钟。	19.3
F	没有热处理	14.5
			G	200℃，10分钟。	15.6
H	500℃，10分钟。	77.9
			I	700℃，10分钟。	74.4
J	900℃，10分钟。	44.8

还测试了样本H和I以确定其1000次循环弹性和耐蚀性。表2列出了每个样本的热处理程度、间隙体积密度（“GBD”）、拉伸强度（“TS”）、弹性（“R”）和耐蚀性（“ED”）。

表2

样本	热处理	GBD(g/cm³)	TS(kPa)	R	ED(cm³)
						H	500℃，10分钟。	0.2	77.9	B	0.09
I	700℃，10分钟。	0.2	74.4	A	0.07

使用90重量%的INSULFRAX®纤维和10重量%的BELCOTEX®纤维制备样本K和L。INSULFRAX®纤维具有在大约3 mm到大约30 mm范围内的长度和在3 μm到大约5 μm范围内的直径。BELCOTEX®纤维具有大约25 mm的平均长度和大约9 μm的平均直径。样本K和L被针刺，且在750℃的温度下热处理10分钟。在0.19 g/cm³（样本K）和0.21 g/cm³（样本L）的间隙体积密度下，根据ASTM C177-85使样本K和L经受热导率测试。在200℃、400℃、600℃和800℃下测量每个样本的热导率。表3中示出了热导率测试的结果。预期，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理大约10分钟时，类似的垫子将表现出与表3中示出的结果类似的结果。

表3

。

在某些实施例中，本主题隔热垫可与排气处理装置安装垫不同。可使用本主题隔热垫（一个或复数个），而不必将其保持在任何显著压力下。换句话说，隔热垫不需要被压缩到目标密度（间隙体积密度），以便在典型的汽车排气系统振动和温度条件下（尤其是在‘热端’排气隔热应用中）操作时保持完整。尽管如此，在典型的操作环境中，隔热垫仍可具有薄的覆盖物（诸如金属薄片），以保护其免受冲击和一般环境。然而，隔热垫不需要对外部环境密封。例如，在某些应用中，可使边缘暴露于空气或湿气。

本主题隔热垫（一个或复数个）具有良好的隔热值（比气隙更好）、用于汽车环境中的耐久性的耐湿性和耐盐性、耐高温性（高达1000℃或更高）、易于在复杂形状周围安装的柔性，以及提高的径向振动耐久性。本主题隔热垫具有高的拉伸强度，所述拉伸强度足以允许垫在暴露于高温之后保持在适当位置。本主题垫比高性能隔热垫（诸如多晶氧化铝垫）更便宜，同时提供优越的性能。

本主题隔热垫对汽车排气系统隔热应用（诸如落水管、歧管和消音隔热件以及催化转化器入口和出口锥形隔热件）是有用的。本主题隔热垫也适合用作汽车隔热罩。本主题隔热垫也可用来缠绕燃料电池内的发热元件。

在第一实施例中，形成隔热垫的主题方法可包括：提供包括第一无机纤维和第二无机纤维的纤维混合物，其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理纤维混合物可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且第二纤维收缩大约5%到大约15%；由纤维混合物湿成形纤维网；使纤维网缠结以形成隔热垫；在大约500℃到大约800℃的温度下热处理隔热垫可选地至少大约3分钟；以及在所述湿成形之后和在所述热处理之前或期间干燥纤维网和/或隔热垫；其中，在所述热处理隔热垫之前，隔热垫基本上不包括非纤维粘结剂材料。

第一实施例的方法可包括：所述提供无机纤维混合物包括将第一无机纤维与第二无机纤维混合，可选地其中，在所述混合之前，清洗第一无机纤维。

第一实施例或后续实施例中的任一者或两者的方法可进一步包括：所述使无机纤维网缠结包括针刺或水刺中的至少一者。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法均可进一步包括：所述热处理隔热垫包括将隔热垫暴露于大约500℃到大约800℃的温度至少大约3分钟。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法均可进一步包括：所述热处理隔热垫包括将隔热垫暴露于大约500℃到大约800℃的温度大约5分钟到大约15分钟。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：在所述热处理隔热垫之后，将粘结剂添加到隔热垫，可选地其中，粘结剂包括有机粘结剂或无机粘结剂中的至少一者，进一步可选地其中，粘结剂以基于隔热垫的总重量的大约1重量%到大约2重量%的量添加到隔热垫。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第一无机纤维以基于纤维混合物的总干重的至少大约80重量%、可选地至少大约85重量%、进一步可选地至少大约87重量%、进一步可选地至少大约88重量%、进一步可选地至少大约90重量%、进一步可选地至少大约95重量%的量存在于纤维混合物中。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第一无机纤维具有大约0.5 μm到大约6 μm、可选地大约1 μm到大约6 μm、进一步可选地大约2 μm到大约6 μm、进一步可选地大约4 μm到大约5 μm、进一步可选地大约1 μm到大约3.5 μm、进一步可选地大约2 μm到大约2.5 μm的平均直径。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第一无机纤维具有大约3 mm到大约35 mm、可选地大约5 mm到大约25 mm的平均长度。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第一无机纤维包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：当在大约500℃到大约800°的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维收缩不超过大约2%。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第二无机纤维可选地以基于纤维混合物的总干重的高达大约20重量%、可选地高达大约15重量%、进一步可选地高达大约13重量%、进一步可选地高达大约12重量%、进一步可选地高达大约10重量%、进一步可选地高达大约5重量%的量存在于纤维混合物中。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第二无机纤维具有大约6 μm到大约13 μm、可选地大约7 μm到大约11 μm、进一步可选地大约9 μm到大约11 μm的平均直径。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第二无机纤维具有大约12 mm到大约50 mm、可选地大约20 mm到大约35 mm的平均长度。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：第二无机纤维包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢纤维中的至少一者。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维收缩大约5%到大约15%。

第一实施例或后续实施例中的任一者的方法可进一步包括：所述纤维混合物进一步包括有机纤维，其量可选地为基于纤维混合物的总干重的高达1重量%、可选地大约0.05重量%到大约0.3重量%、进一步可选地大约0.1重量%到大约0.25重量%，进一步可选地其中，所述有机纤维包括聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维（诸如聚乙烯和/或聚丙烯）、丙烯酸纤维、聚酯纤维、乙烯醋酸乙烯酯纤维或尼龙纤维中的至少一者。

在第二实施例中，可根据第一实施例或后续实施例中的任一者的方法来制备主题隔热垫。

第二实施例的隔热垫可具有大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度。

第二实施例或后续实施例中的任一者或两者的隔热垫可具有大约90 kg/m3到大约200 kg/m³、可选地大约90 kg/m³到大约150 kg/m3、进一步可选地大约100 kg/m3到大约150 kg/m3的密度。

第二实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可具有大约400 gsm到大约5,000gsm、可选地大约400 gsm到大约4,000 gsm的基重。

在第三实施例中，主题隔热垫包括第一无机纤维和第二无机纤维，具有以下各者中的至少一者：大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度；大约90 kg/m3到大约200 kg/m³、可选地大约90 kg/m³到大约150 kg/m3、进一步可选地大约100 kg/m3到大约150 kg/m3的密度；或大约400 gsm到大约5,000 gsm、可选地大约400 gsm到大约4,000 gsm的基重；其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理隔热垫可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且第二纤维收缩大约5%到大约15%。

第一实施例的隔热垫可进一步包括：第一无机纤维以基于纤维混合物的总干重的至少大约80重量%、可选地至少大约85重量%、进一步可选地至少大约87重量%、进一步可选地至少大约88重量%、进一步可选地至少大约90重量%、进一步可选地至少大约95重量%的量存在于纤维混合物中。

第一实施例或后续实施例中的任一者或两者的隔热垫可进一步包括：第二无机纤维以基于纤维混合物的总干重的高达大约20重量%、可选地高达大约15重量%、进一步可选地高达大约13重量%、进一步可选地高达大约12重量%、进一步可选地高达大约10重量%、进一步可选地高达大约5重量%的量存在于纤维混合物中。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第一无机纤维具有大约0.5 μm到大约6 μm、可选地大约1 μm到大约6 μm、进一步可选地大约2 μm到大约6 μm、进一步可选地大约4 μm到大约5 μm、进一步可选地大约1 μm到大约3.5 μm、进一步可选地大约2 μm到大约2.5 μm的平均直径。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第二无机纤维具有大约6 μm到大约13 μm、可选地大约7 μm到大约11 μm、进一步可选地大约9 μm到大约11 μm的平均直径。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第一无机纤维具有大约3 mm到大约35 mm、可选地大约5 mm到大约25 mm的平均长度。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第二无机纤维具有大约12 mm到大约50 mm、可选地大约20 mm到大约35 mm的平均长度。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第一无机纤维包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：第二无机纤维包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢纤维中的至少一者。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第一无机纤维收缩不超过大约2%。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括：当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理可选地至少大约3分钟时，第二无机纤维收缩大约5%到大约15%。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括聚乙烯醇纤维，其量可选地为基于隔热垫的总干重的大约0.05重量%到大约0.3重量%、可选地大约0.1重量%到大约0.25重量%。

第三实施例或后续实施例中的任一者的隔热垫可进一步包括粘结剂，可选地其中，所述粘结剂包括有机粘结剂或无机粘结剂中的至少一者，进一步可选地其中，粘结剂以基于隔热垫的总重量的大约1重量%到大约2重量%的量添加到隔热垫。

将理解，本文中所描述的实施例仅仅是示例性的，且本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出变化和修改。所有这样的变化和修改都旨在被包括在如上文所描述的本发明的范围内。此外，所公开的所有实施例在替代方式中不是必要的，因为可组合本发明的各种实施例以提供期望的结果。

Claims

1.一种形成隔热垫的方法，其包括：

提供包括第一无机纤维和第二无机纤维的纤维混合物，其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理所述纤维混合物可选地至少大约3分钟时，所述第一无机纤维收缩不超过大约2%，并且所述第二纤维收缩大约5%到大约15%；

从所述纤维混合物湿成形纤维网；

使所述纤维网缠结以形成隔热垫；

在大约500℃到大约800℃的温度下热处理所述隔热垫；以及

在所述湿成形之后和在所述热处理之前或期间，干燥所述纤维网和/或所述隔热垫；

其中，在所述热处理所述隔热垫之前，所述隔热垫基本上不包括非纤维粘结剂材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热处理所述隔热垫包括：将所述隔热垫暴露于大约500℃到大约800℃的温度至少大约3分钟。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在所述热处理所述隔热垫之后，将粘结剂添加到所述隔热垫。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一无机纤维以至少大约80重量%的量存在于所述纤维混合物中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一无机纤维包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二无机纤维以高达大约20重量%的量存在于所述纤维混合物中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二无机纤维包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢纤维中的至少一者。

8.一种隔热垫，其根据权利要求1所述的方法制备。

9.根据权利要求8所述的隔热垫，其具有以下各者中的至少一者：

大约40 kPa到大约110 kPa的拉伸强度；

大约90 kg/m³到大约200 kg/m³的密度；或

大约400 gsm到大约5,000 gsm的基重。

10.一种隔热垫，其包括第一无机纤维和第二无机纤维，具有以下各者中的至少一者：

大约40 kPa到大约110 kPa、可选地大约80 kPa到大约105 kPa的拉伸强度；

大约90 kg/m³到大约200 kg/m³、可选地大约90 kg/m³到大约150 kg/m³、进一步可选地大约100 kg/m³到大约150 kg/m³的密度；或

大约400 gsm到大约5,000 gsm、可选地大约400 gsm到大约4,000 gsm的基重；

其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理所述隔热垫时，所述第一无机纤维收缩不超过大约2%并且所述第二纤维收缩大约5%到大约15%。

11.根据权利要求10所述的隔热垫，其中，所述第一无机纤维以至少大约80重量%的量存在于纤维混合物中。

12.根据权利要求10所述的隔热垫，其中，所述第二无机纤维以高达大约20重量%的量存在于纤维混合物中。

13.根据权利要求10所述的隔热垫，其中，所述第一无机纤维包括生物可溶性纤维或耐火陶瓷纤维中的至少一者。

14.根据权利要求10所述的隔热垫，其中，所述第二无机纤维包括二氧化硅纤维、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维或玻璃钢纤维中的至少一者。

15.根据权利要求10所述的隔热垫，其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理时，所述第一无机纤维收缩不超过大约2%，和/或其中，当在大约500℃到大约800℃的温度下热处理时，所述第二无机纤维收缩大约5%到大约15%。