CN1846044A - 污染控制元件保持部件及污染控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种污染控制元件保持或安装部件(2)，其用于将污染控制元件(1)安装在外壳内，该部件(2)展现出良好的封装操作性，也就是在封装操作过程中不会与污染控制元件分离开，且在下列方面中的一个、一些或全部方面是优异的：抗热性、气压保持性及抗腐蚀性。该污染控制元件安装部件(1)包括含有纤维材料的衬垫(2)，该衬垫具有这样的厚度，外部(2a)具有用来与外壳(4)接触的外围表面，而内部(2b)具有用来与污染控制元件(1)接触的内围表面。至少内部的内围表面(2b)，且可选地是外部的外围表面(2a)，浸渍有摩擦/粘合控制剂(3)，使得外围表面与外壳(4)之间的摩擦系数低于内围表面与污染控制元件(1)之间的摩擦系数。该摩擦/粘合控制剂(3)能够在污染控制元件(1)的操作条件下分解并消散。

Description

污染控制元件保持部件及污染控制装置
发明领域
本发明涉及一种污染控制元件保持或安装部件，且更具体地涉及一种用于污染控制元件例如催化剂载体和过滤元件的保持或安装部件。具体地说，本发明涉及这样一种保持或安装部件，在将该保持部件以包着污染控制元件周围的状态插入污染控制装置的外壳的过程中，其表现出良好的可操作性，也就是在插入的过程中不会与污染控制元件分离开，且在下列方面中的一个、一些或全部方面是优异的：抗热性、气压保持性及抗腐蚀性。本发明还涉及一种具有这样的污染控制元件保持部件的污染控制装置(例如催化转化器，废气净化或过滤装置等)，更具体地说，涉及一种催化转化器，该催化转化器具有插入其中的这种催化剂载体保持部件；和一种具有过滤元件保持部件的排气净化装置或者过滤装置。本发明的污染控制装置(例如催化转化器)能够被有利地用于处理汽车或其它车辆的内燃机的废气。
发明背景
众所周知，采用陶瓷催化转化器的废气净化系统来除去包含在从汽车发动机排出的废气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)等。陶瓷催化转化器主要由例如蜂窝状的陶瓷催化剂载体(也称为“催化剂元件”)构成，该催化剂载体被容纳在金属外壳中，即壳体中。
众所周知，有多种类型的陶瓷催化转化器。然而，陶瓷催化转化器一般具有这样的结构，在该结构中，催化器中的催化剂载体与外壳之间的间隙完全填充隔热部件，该隔热部件一般由无机纤维、有机纤维和/或通常为液体或糊状的有机粘合剂组合制成。参见例如日本未审专利公开(Kokai)Nos.57-61686、59-10345和61-239100。因此，填充该间隙的隔热部件保持催化剂载体，并能防止由撞击、振动等引起的意外的机械震动。由于在具有此种结构的催化转化器中既不会发生催化剂载体破坏，也不会发生催化剂载体移动，因此该催化转化器能够在长时间内实现所期望的作用。此外，因为如上所述的这种隔热部件具有保持催化剂载体的功能，所以通常将其称为催化剂载体保持部件。
此外，当催化剂载体被插入外壳时，一般采用填充系统，其中催化剂载体保持部件被包在催化剂载体的外围表面周围，使得催化剂载体和催化剂载体保持部件成为一体，该结合体在压力作用下被塞入圆筒形外壳中。当前，已经提出了各种类型的催化剂载体保持部件，以便于提高借助于填充系统插入(即“封装”)催化剂载体的过程中的可操作性，使催化剂载体保持部件的减震特性(膨松度)更好，并防止形成催化剂载体保持部件的无机纤维分散到空气中。例如，如图1所示，催化转化器35包括催化剂载体33、覆盖该催化剂载体33外围的金属壳(外壳)32以及布置在催化剂载体33和外壳32之间的保持并密封部件(催化剂载体保持部件)31，在日本未审专利公开(Kokai)No.2001-259438(权利要求书，图1和4)中已经提出了采用具有以下特性的催化剂载体-保持部件：该部件由从50至3,000个穿孔每100cm2的针刺的无机纤维衬垫构成；该部件包含含量大于0小于等于2wt％的有机物质；且当以从0.15至0.45g/cm3的填充密度加热到300至1000℃时，该部件产生从5至500kPa的气压。如图中所示，催化转化器35被设置在从汽车发动机36伸出的排气管37的中间位置。而且，如图2所示，封装过程是这样实现的，在压力作用下把催化剂载体保持部件31及其围绕包着的催化剂载体33从外壳32端部的开口推入该外壳32中。
而且，在日本未审专利公开(Kokai)No.2002-4848(权利要求书，图1和3)中还已经提出了在具有与上述结构类似的结构的催化转化器中采用下面的催化剂载体保持部件：通过向衬垫形材料中加入0.5至20wt.％的有机或无机粘合剂来制备该催化剂载体保持部件，其中该衬垫形材料通过以类似衬垫的形式布置无机纤维来制备；在结合后，将该衬垫形材料的填充密度调整到从0.1至0.6g/cm3；当添加到衬垫形材料中的粘合剂的固体成分含量在厚度方向上被估算三等分部分(上部，中部和下部)时，与中部相比，上部和下部具有较高的粘合剂固体成分含量。
发明概述
对于具有填充结构的传统催化转化器，如上所述，以不同方式改进了一般以衬垫形式使用的催化剂载体保持部件。然而，其可操作性仍然不足，且它们的性能需要进一步提高。例如，如上所述，衬垫浸渍有或涂有机粘合剂，用以提高衬垫的膨松度，并防止无机纤维的分散。然而，由于包含在衬垫中的有机粘合剂导致在封装过程中粘附力或外壳与衬垫之间的摩擦系数增大，而且衬垫的平滑性降低，因此需要更大的填塞力。而且，当各衬垫和各外壳之间的粘附力或摩擦力太强时，各衬垫和衬垫所围绕包着的各催化剂载体之间会发生滑移，从而使催化剂载体不能被插入到外壳中。而且，由于衬垫体承受了巨大的剪应力而变形，因此无机纤维会产生破裂。结果出现保持力下降，且无机纤维的抗腐蚀性减小。
因此，本发明的目的是能够提供一种催化剂载体保持部件，在将该保持部件以包着催化剂载体周围的状态下插入催化转化器外壳的过程中，该部件显示出良好的可操作性，也就是该部件在插入过程中不会与催化剂载体分离，并且在下列方面中的一个、一些或全部方面是优异的：抗热性，气压保持性及抗腐蚀性。
而且，本发明的另一个目的是能够提供一种具有简单结构并易于制造的催化转化器，且该催化转化器中的催化剂载体保持部件在下列方面中的一个、一些或全部方面是优异的：抗热性，气压保持性及抗腐蚀性。
另外，本发明的其它目的是能够提供一种污染控制元件保持部件，其用于安装除催化剂载体之外的其它污染控制元件，例如过滤元件等；以及具有这种污染控制元件的污染控制装置。
从以下的详细解释中将很容易理解本发明的上述目的及其它的目的。
在本发明的一个方面中提供了安装部件，其用来将污染控制元件安装在外壳内。该安装部件包括含有无机纤维材料的衬垫。衬垫在厚度上包括外部、内部以及外部和内部之间的中部。外部的外围表面与外壳相接触，且内部的内围表面与污染控制元件相接触。至少内部的内围表面浸渍有摩擦/粘合控制剂，且可选的是外部的外围表面也浸渍有摩擦/粘合控制剂，使得外围表面与外壳之间的摩擦系数低于内围表面与污染控制元件之间的摩擦系数。摩擦/粘合控制剂能够在污染控制元件的操作条件下分解并消散。
可以优选地的是，衬垫的内围表面和外围表面浸渍摩擦/粘合控制剂。可以期望的是，衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂与衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂相同。此外，可以期望的是，衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂不同于衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂。
为获得根据本发明的所期望的安装部件特性，可优选地使衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量大于衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量。例如，衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量的可以在从约15至50g/m2的范围内。衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量可以在从约2至8g/m2的范围内。
本发明的另一个方面是污染控制元件保持部件，借助于将其包在污染控制元件周围而将该污染控制元件保持在外壳内，其中该污染控制元件保持部件由具有预定确定厚度的、纤维材料做的衬垫构成，至少该衬垫的外壳侧上的外围表面和污染控制元件侧上的内围表面各浸渍有摩擦/粘合控制剂，该摩擦/粘合控制剂包括在高温条件下能够分解并消散的乳胶；且衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量大于衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量，而且该固体成分含量在从15至50g/m2的范围内。
此外，本发明的又一个方面是污染控制装置，其包括外壳、设在该外壳内的污染控制元件以及布置在外壳与污染控制元件之间的污染控制元件保持部件，该污染控制元件保持部件即为根据本发明的部件。
附图简要说明
图1为显示现有技术的催化转化器结构的剖视图；
图2为显示将催化剂载体插入图1所示的催化转化器的金属壳内的方法的透视图；
图3为显示根据本发明的催化转化器结构的截面图；
图4为图3所示的催化转化器沿A-A线所得到的剖视图；
图5为图3所示的催化转化器中的催化剂载体保持部件里的摩擦/粘合控制剂浸渍状态的剖面视图。
发明详细说明
根据本发明的污染控制元件保持部件及污染控制装置均能够有利地在多个实施例中实施。例如，污染控制元件可以是催化剂载体(或催化剂元件)、过滤元件或其它任何的污染控制元件。类似地是，根据所应用在污染控制装置上的污染控制元件，污染控制装置可以是催化转化器；废气净化装置，诸如发动机用的废气净化装置(例如柴油机微粒过滤装置)；或其它任何的污染控制装置。在下文中，将参照催化剂载体保持部件及催化转化器具体描述本发明的实施例，不过，应注意本发明并不仅局限于以下实施例。
尤其有利的是，根据本发明的催化转化器可用于处理从汽车或其它车辆内燃机排出的废气。该催化转化器至少包括外壳以及位于外壳内的催化剂载体(催化剂元件)。将要详细说明的根据本发明的催化剂载体-保持部件被插入外壳和催化剂载体之间，以致于该催化剂载体保持部件被包在催化剂载体的外围表面周围。此外，对于现有技术的催化转化器，常用的方法是把催化剂载体和催化剂载体保持部件粘合在一起，同时把诸如粘合剂或压敏粘合剂带的粘合装置单独地插入或应用到催化剂载体和催化剂载体保持部件之间。然而，对于本发明的催化转化器，由于该催化剂载体保持部件本身具有足够的摩擦力或粘合力，因此不需要插入或应用单独的粘合装置，单独的粘合装置使结构和生产复杂化，而且增加生产成本。而且，尽管催化剂载体保持部件一般被包在大致整个催化剂载体的表面周围，但也可以可选地只包在一部分催化剂载体周围上。另外，可选的是，可以辅助性地使用固定装置，例如金属丝网。
优选地是催化剂载体保持部件被适当地压缩，使得当它被插入外壳内时具有合适的体积密度。压缩方法包括蛤壳式(clamshell)压缩法，填充压缩法以及Turnikit压缩法。本发明的催化剂载体保持部件能够有利地用于制造具有称为填充结构的催化转化器，该填充结构通过诸如填充压缩法的方法而形成，例如，在压力作用下把催化剂载体保持部件压入圆筒形外壳中。当使用受到蛤壳式压缩的可开式外壳时，不存在诸如当催化剂载体-保持部件被插入圆筒形外壳时产生摩擦力的问题。
本发明的催化转化器可包括各种类型，只要其中采用了填充结构就行。该催化转化器是一个装有整体形成的催化剂元件的催化转化器，也就是整体式催化转化器。由于催化转化器由具有若干小通道的催化剂元件构成，其中每个通道都具有蜂窝形截面，因此与传统的球型催化转化器相比，该催化转化器较小，并且能够在保证与废气有足够接触面积的同时抑制废气阻力。因此，该催化转化器可以更有效地处理废气。
本发明的催化转化器能够有利地与各种内燃机结合，用于处理排出废气。具体地说，当催化转化器装在例如大客车、公共汽车及卡车等汽车的排气系统上时，该催化转化器能够充分表现出它们的优异作用和效果。
图3为根据本发明的催化转化器的典型实施例的侧视图，为了容易理解结构，其主要部位进行剖视。而且，图4为图3中的催化转化器沿A-A线的剖面视图。从这些图中可了解到，催化转化器10装有金属外壳4、布置在该金属外壳4内的整体固体催化剂载体1以及布置在金属外壳4和催化剂载体1之间的本发明的催化剂载体保持部件2。如将要参考图5详细说明的，催化剂载体保持部件2由具有预定厚度的纤维材料做的衬垫构成，至少衬垫的外壳侧上的外围表面和污染控制元件侧上的内围表面均浸渍有摩擦/粘合控制剂，该摩擦/粘合控制剂由能够在高温条件下分解并消散的乳胶组成，且衬垫内围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量大于衬垫外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量，且该固体成分含量在从15至50g/m2的范围内。废气进气口12和废气排气口13均为截头圆锥形，它们与催化转化器10相联接。
如上所述，对于本发明的催化转化器10，并不是必需使用粘合装置，诸如例如催化剂载体1和催化剂载体保持部件2之间的粘合剂或压敏粘合片。然而，如果该装置不会对本发明的作用和效果产生不利影响，而能提高催化剂载体1和催化剂载体保持部件2之间的粘合力或摩擦力，并且如果这种提升封装操作的效果是能够期望的，则可以以辅助方式使用此类粘合装置。如果使用的话，优选地是，仅部分地使用粘合装置。而且，尽管保护性涂层通常不是必需的，但催化剂载体保持部件2可以具有保护性涂层，用于保护表面免受破坏。
下面将更详细地说明催化剂载体保持部件。外壳内的固体催化剂载体一般由陶瓷催化剂载体构成，其具有带多个废气通道的蜂窝状结构。催化剂载体保持部件被布置为包在催化剂载体周围。除了用作隔热部件，催化剂载体保持部件还将催化剂载体保持在金属外壳内，并密封催化剂载体和金属外壳之间形成的间隙。这样，催化剂载体保持部件防止了废气绕开催化剂载体，或者至少使这种不想要的流动最小。而且，催化剂载体可以牢固且以弹性方式支撑在金属外壳内。
在本发明的催化转化器中，金属外壳可由本领域内技术人员所知的各种金属材料、根据所期望的作用、效果等而以任意形状制成。合适的金属外壳由不锈钢制成，并具有图3所示的形状。具有任意适合形状的金属外壳自然可以可选地由例如铁、铝或钛，或是这些金属的合金制成。
与金属外壳类似，固体催化剂载体可由类似于传统催化转化器所采用的材料制成类似于传统催化转化器所用的材料的形状。合适的催化剂载体为本领域内熟练技术人员所知，其包括由金属、陶瓷等制成的催化剂载体。例如，在美国再公告专利No.27,747中公开了有用的催化剂载体。而且，催化剂载体可从市场中买到，例如美国的Corning公司。例如，蜂窝形陶瓷催化剂载体可从Corning公司以商标名CELCOR买到，而另一种可从NGK Insulated有限公司以商标名HONEYCERAM买到。金属催化剂载体可从市场中买到，例如德国的Behr GmbH andCo.。另外，对于催化剂整体的详细说明可参考例如下列文献：SAETechn.Paper 900,500，“System Approach to Packaging Design forAutomotive Catalytic Converters”，作者为Stroom等人；SAE Techn.Paper 800,082，“Thin Wall Ceramics as Monolithic Catalyst Support”，作者为Howitt；以及SAE Techn.Paper 740,244，“Flow Effect in MonolithicHoneycomb Automotive Catalytic Converter”，作者为Howitt等人。
所支撑在如上所述的催化剂载体上的催化剂一般为金属(例如铂、钌、锇、铑、铱、镍及钯)和金属氧化物(例如五氧化钒和二氧化钛)，并且它们优选地以涂层的形式来使用。此外，对于此类催化剂涂层的详细说明可参考例如美国专利No.3,441,381。
在本发明的实施中，只要不背离本发明的范围，催化转化器能以各种结构并通过各种方法以任意方式制造。催化转化器可通过在例如金属外壳内装入蜂窝形的陶瓷催化剂载体而基本制成。而且，例如，以下方法是尤其适合的：将由贵重金属，例如铂、铑或钯组成的催化剂层(催化剂涂层)支撑到蜂窝形的陶瓷整体上，从而得到最终的催化剂载体(催化剂元件)。此类结构的采用能在相对较高的温度下表现出有效的催化作用。
根据本发明，本发明的催化剂载体保持部件被布置在金属外壳和催化剂元件之间。该催化剂载体保持部件由具有预定厚度的纤维材料做的衬垫、毛毡等制成。催化剂载体保持部件可以由一个部件形成，或者可由两个或以上的部件层压或粘合起来形成。从操作性的角度来看，催化剂载体保持部件具有例如衬垫或毛毡的形式通常是有利的。催化剂载体保持部件可以可选地具有另一种形式。催化剂载体保持部件的尺寸可以根据其应用在较大范围内变化。例如，当衬垫形的催化剂载体保持部件被插入汽车催化转化器中时，催化剂载体保持部件的衬垫厚度通常在从约1.5至15mm的范围内，宽度在从约200至500mm的范围内，而长度在从约100至1,500mm的范围内。这种催化剂载体保持部件可以可选地用剪子、切割机等进行剪切，用以得到所期望的形状和尺寸。
催化剂载体保持部件可优选地由无机纤维材料制成，更优选地是由包含氧化铝纤维的无机纤维材料制成。而且，尽管无机纤维材料可以单独地与氧化铝纤维结合使用，但还可以结合使用其它无机材料。可使用的无机材料的例子包括二氧化硅纤维、玻璃纤维、皂土、蛭石和石墨，但不限于上述材料。这些无机材料可以单独地使用，或者可以将其中的至少两个混合并结合使用。
形成催化剂载体保持部件的无机纤维优选地包括含有氧化铝(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)的无机纤维。此处所使用的无机纤维包括氧化铝纤维和二氧化硅纤维的两种成分，且氧化铝纤维与二氧化硅纤维的混合比例优选地在从约40∶60至96∶4的范围内。当氧化铝纤维与二氧化硅纤维的混合比例超出上述范围时，例如混合比例低于40％时，出现了诸如抗热性下降的麻烦。
尽管对无机纤维的厚度(平均直径)没有特别限制，但是无机纤维适合的平均直径在从约2至7μm的范围内。当无机纤维的平均直径小于约2μm时，该纤维可能变得易碎且强度不足。相反地，当无机纤维的平均直径大于约7μm时，催化剂载体保持部件趋向于难以形成。
此外，与厚度类似，对无机纤维的长度没有特别限制。然而，无机纤维的适合的平均长度在从约0.5至50mm的范围内。当无机纤维的平均长度小于约0.5mm时，使用无机纤维来形成催化剂载体保持部件的效果不能达到。相反地，当长度超过约50mm时，无机纤维的操作性变差。这样，催化剂载体保持部件就难以被顺畅地制造。
或者，在实施本发明中，还可以有利地使用主要由氧化铝纤维叠层片组成的氧化铝纤维衬垫。对于此类氧化铝纤维衬垫，氧化铝纤维的平均长度一般在从约20至200mm的范围内，且该纤维的厚度(平均直径)一般在从约1至40μm的范围内。
上述的氧化铝纤维衬垫可以通过纺纱原料溶液制出，该溶液由下列的混合物组成：例如诸如氧基氯化铝的氧化铝源，诸如硅溶胶的二氧化硅源，诸如聚(乙烯醇)的有机粘合剂以及水。也就是说，纺纱铝纤维前体被层压形成片，然后优选地用针刺。一般在从约1,000至1300℃范围内的高温下对穿孔片进行烘烤。
上文所指的用针刺一般是使纤维部分的取向垂直于层压片表面的方向。因此，片内的部分氧化铝纤维前体穿透薄片，并且在垂直的方向上取向，从而牢固地系住片。这样，片的体积比重增加，并防止了片内各层之间的分层和移动。尽管针刺的密度可以在较大范围内变化，但其一般在约1至50个穿孔/cm2的范围内。衬垫的厚度、体积比重及强度可借助于针刺的密度来进行调整。
在如上述的氧化铝纤维衬垫的生产中，除了氧化铝纤维和无机膨胀性材料外的陶瓷纤维可以被辅助地添加到氧化铝纤维中。在这种情况下，尽管该添加物可以与衬垫均匀地混合，但添加物也可以被添加成使它们局部化，而尤其避开所要加热的部分。从而，可在低成本条件下加入添加物，同时还能保持添加物的性能。上述陶瓷纤维的例子是二氧化硅纤维、玻璃纤维等。无机膨胀性材料的例子是皂土、膨胀性蛭石、膨胀性石墨等。
根据本发明的催化剂载体保持部件借助于干法而制造出，而传统的催化剂载体保持部件则借助于湿法而制造出(包括以下各步骤：把无机纤维和有机纤维混合的步骤；打开无机纤维的步骤；制备浆体的步骤；通过造纸法形成的步骤；以及按压以制成成形体的步骤)。干法基本上可借助于已知的和传统的方法来操作。如上所述，一般地采用针刺等的干法是有利的。
如图5示意性地所示，本发明的催化剂载体保持部件由纤维材料做的衬垫2组成，该衬垫被插入到外壳4和外壳内的催化剂载体1之间，并具有预定的厚度。至少衬垫形的催化剂载体保持部件的外壳4一侧上的外围表面2a和催化剂载体1一侧上的内围表面2b浸渍有摩擦/粘合控制剂3，该粘合控制剂3在高温条件下可分解并消散。此外，此处用了“至少”一词，这是因为不仅有催化剂载体保持部件2在整个厚度上都浸渍摩擦/粘合控制剂的情况，也有催化剂载体保持部件2被部分浸渍摩擦/粘合控制剂的情况，例如，催化剂载体保持部件2的中间部分没有浸渍摩擦/粘合控制剂的情况也被包括在本发明的范围内。另外，尽管摩擦/粘合控制剂3的浸渍量取决于浸渍方法，但浸渍量一般从催化剂载体保持部件2的表面(外围表面和内围表面)朝内部减小。
此外，对于浸渍摩擦/粘合控制剂3，必须预先注意使得催化剂载体保持部件2的外围表面2a侧和内围表面2b侧之间的浸渍量是不同的。具体地说，对于本发明的催化剂载体保持部件2，内围表面2b侧所浸渍的控制剂3的固体成分量含大于外围表面2a侧所浸渍的控制剂3的固体成分含量。
尽管对催化剂载体保持部件2中的摩擦/粘合控制剂3的含量差别没有具体限制，但催化剂载体保持部件2的内围表面2b侧上的摩擦/粘合控制剂3的固体成分含量优选地在从约15至50g/m2的范围内，更优选地在从约25至50g/m2的范围内。另一方面，催化剂载体保持部件2的外围表面2a中的摩擦/粘合控制剂3的固体成分含量一般在从约2至8g/m2的范围内。此外，当催化剂载体保持部件2中的固体成分含量为零时，纤维的分散程度增加，从操作环境的角度来看，这种固体成分含量不是优选的。
本发明的催化剂载体保持部件所浸渍的摩擦/粘合控制剂由乳胶组成，该乳胶在催化转化器的运行过程中能够在适合的高温条件下以发生的任意反应分解并消散。此处能使用的乳胶包括通过分散天然或合成聚合物材料而获得的胶状分散体，优选的为树脂材料，例如丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯树脂、聚(醋酸乙烯)树脂及在水媒介或另一种媒介中的丙烯酸树脂，或例如聚(乙烯醇)的有机材料。尤其有利的是，可以利用使用丙烯酸树脂的丙烯酸乳胶。
如上文所述的催化剂载体保持部件浸渍摩擦/粘合控制剂可有利地采用已知的传统技术，即喷涂、涂层等等来进行。例如，只通过备好喷雾器并且随后或同时在催化剂载体保持部件的两面上喷涂丙烯酸乳胶等，就可令人满意地完成喷涂。因此，这种操作简便且经济。随后，喷涂的乳胶等可自然干燥，或通过加热到适当温度来干燥。
根据本发明，将乳胶或其它摩擦/粘合控制剂涂敷到制备后的催化剂载体保持部件上，使得催化剂载体侧上的乳胶浸渍量和外壳侧上的浸渍量不同。这样，催化剂载体保持部件和催化剂载体之间的摩擦力或粘合力可调整变大，且催化剂载体保持部件和外壳之间的摩擦力则相反地被减小，使得在封装过程中，催化剂载体保持部件能够在外壳内变得光滑。而且，催化剂载体保持部件的填充负荷和变形(伸长)量从而可以变小。而且，由于催化剂载体保持部件可以在没有变形的情况下塞入，因此能够显著地提高可操作性。此外，由于催化剂载体保持部件的变形量变小，因而能够极大地提高催化剂载体保持部件本身的保持性及抗腐蚀性。
实例
将参考实例进一步说明本发明。注意本发明不应当局限于这些实例。
制备催化剂载体保持部件(衬垫)：
制备了三种类型的针刺的氧化铝纤维衬垫(商标名为MAFTEC，由Mitsubishi Chemical Functional Products公司制造)，每种均具有与其余种不同的衬垫表面密度。氧化铝纤维衬垫均为260mm长，90mm宽和12.5mm厚。每个氧化铝纤维衬垫的两个主平面均喷涂了丙稀酸乳胶(商标名为“Nipol LX816”，ZEON公司制造)，同时使与催化剂载体(整体)接触的表面的喷涂量(基于固体成分)不同于与外壳接触的表面的喷涂量，如表1中所列。喷涂浓度为8.4％。将浸渍丙稀酸乳胶的氧化铝纤维衬垫放在炉中，并在130℃下干燥20分钟。
将干燥处理后的氧化铝纤维衬垫包在单独制备的、直径78mm且长100mm的圆柱形整块(NGK Insulators有限公司制造)的外围表面周围。利用引导轴(guide corn)，将氧化铝纤维衬垫所围绕包着的催化剂载体以40mm/秒的速度塞入圆筒形不锈钢外壳中，该外壳内径为84mm，长为120mm。在封装过程中，整体与外壳间的间隙为3mm。
当在相同的衬垫上使用不同的摩擦/粘合控制剂(例如EVA(乙烯醋酸乙烯)和丙稀酸乳胶)时，对类似的试样进行相同的测试，以显示出之间的关系。该结果总结在表2和表3中。
在上述的封装过程中，测量在每个氧化铝纤维衬垫上最大的填充负荷，并获得了如表1、2和3中总结的测量结果。而且，当每个氧化铝纤维衬垫被完全塞入时，从外壳的端部测量插入外壳中的氧化铝纤维衬垫的变形量(伸长量)，并获得了如表1、2和3中总结的测量结果。
                                                         表1
  衬垫填充密度(g/cm3)   外壳侧上的衬垫表面的固体成分含量(g/m2)           2           4           8           12
  整体侧上的衬垫表面的固体成分含量(g/m2)   填充负荷(N)   变形量(mm)   填充负荷(N)   变形量(mm)   填充负荷(N)   变形量(mm)   填充负荷(N)   变形量(mm)
  0.27   12   370   2   372   2   392   2   461   3.5
  25   333   2   343   2   363   2   431   3
  50   325   2   343   2   353   2   412   3
  0.4   12   1475   6   1490   6.5   1490   6.5   1960   8
  25   1390   5   1411   6   1421   6   1803   7
  50   1370   5   1372   6   1401   6   1744   7
  0.51   12   2420   9   2440   10   2450   10   3234   13
  25   2300   9   2303   9   2352   9   3136   11
  50   2247   9   2254   9   2352   9   3087   11
                                                                    表2
                                       外壳侧上的衬垫表面
                                         固体重量(g/m2)
          2           4             8             12
  安装密度(g/cm3)   整体侧上的衬垫表面   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量
粘合剂   固体重量(g/m2) 粘合剂 (N) (mm) (N) (mm) (N) (mm) (N) (mm)
0.4   丙稀酸乳胶   12   丙烯酸   1475   6   1490   6.5   1490   6.5   1960   8
  25   1390   5   1411   6   1421   6   1803   7
  50   1370   5   1372   6   1401   6   1744   7
  12   EVA   1295   5   1310   5   1315   5   1715   7
  25   1200   5   1220   5   1235   5   1650   7
  50   1185   4   1220   4   1260   5   1635   7
                                                                      表3
                                         外壳侧的衬垫表面
                                          固体重量(g/m2)
           2           4           8             12
  安装密度(g/cm3)   整体侧上的衬垫表面   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量   填充负荷   衬垫变形量
粘合剂   固体重量(g/m2) 粘合剂 (N) (mm) (N) (mm) (N) (mm) (N) (mm)
0.4 EVA   12   丙烯酸   1560   6   1595   7   1600   7   2110   9
  25   1480   6   1520   7   1525   7   1940   9
  50   1480   6   1485   6   1520   7   1870   9
  12   EVA   1340   5   1375   5   1380   5   1795   7
  25   1225   5   1290   5   1325   5   1730   7
  50   1240   5   1275   5   1320   5   1715   7
从表1总结的测量结果中可了解到，通过使衬垫的主表面浸渍摩擦/粘合控制剂，使一个表面的浸渍量和另一个表面的浸渍量不同，能够显著提高氧化铝纤维衬垫的封装操作性。
具体地说，例如通过把氧化铝纤维衬垫的外壳侧上的摩擦/粘合控制剂(例如乙烯醋酸乙烯(EVA)或丙烯酸乳胶)的浸渍量调整到约2至8g/m2，可使填充负荷最优化，而且可以抑制压缩衬垫的变形量。当浸渍量小于2g/m2时，可能会难以防止氧化铝纤维的分散。相反地，当乳胶的浸渍量变为例如大于等于12g/m2时，与浸渍量为约8g/m2的情况相比，衬垫和外壳之间的摩擦力或粘合力会变得过高，并且填充负荷和衬垫的变形量会急剧增大。超过约7mm的变形量就会太大。这样的变形量意味着(例如在衬垫密度为约0.4g/cm3时)氧化铝纤维会被损坏，并且由损坏导致了保持性和抗腐蚀性的降低。此外，大于约1700kPa的填充负荷会使包着催化剂载体整体的衬垫很难塞入到外壳中。
而且，通过把氧化铝纤维衬垫的催化剂载体整体侧上的、例如EVA或丙烯酸乳胶的摩擦/粘合控制剂的浸渍量调整到约12至50g/m2的范围内，可以使衬垫和催化剂载体整体之间的摩擦力或粘合力最优化。此外，可以不必使用例如压敏粘合剂胶带的粘合装置。相反地，当丙烯酸乳胶的浸渍量小于约12g/m2时，衬垫和催化剂载体整体之间的摩擦力能够降低到以致于极大地抑制或防止包着催化剂载体整体的衬垫填塞到外壳中的程度。
如上文具体说明的，本发明能够提供一种催化剂载体保持部件，该部件在将包在催化剂载体周围的催化剂载体保持部件插入催化转化器的外壳的过程中表现出良好的可操作性，也就是该部件不会在插入过程中与催化剂载体分离，并且在下列方面中的一个、一些或全部方面是优异的：抗热性、气压保持性及抗腐蚀性。
而且，本发明能够提供一种催化转化器，插入该催化转化器中的催化剂载体保持部件在下列方面中的一个或多个方面是优异的：催化剂载体的隔热性及保持性等。
另外，本发明能够提供一种催化转化器，该催化转化器能有利地用于处理从汽车和其它车辆的内燃机排出的废气。
还有，本发明也能够在除催化转化器外的其它污染控制装置中实现了上述优异效果，例如柴油机微粒过滤器和其它废气净化装置。

Claims (19)

1.一种用于将污染控制元件安装在外壳内的安装部件，所述安装部件包括衬垫，该衬垫包含无机纤维材料，所述衬垫在厚度上包括外部、内部以及外部和内部之间的中间部分，所述外部具有与外壳接触的外围表面，且所述内部具有与污染控制元件接触的内围表面，同时至少所述内部的内围表面，且可选地是所述外部的外围表面浸渍有摩擦/粘合控制剂，使得所述外围表面与外壳之间的摩擦系数低于所述内围表面与污染控制元件之间的摩擦系数，
其中所述摩擦/粘合控制剂能够在污染控制元件的操作条件下分解并消散。
2.根据权利要求1中所述的安装部件，其中所述衬垫的内围表面和外围表面浸渍有摩擦/粘合控制剂。
3.根据权利要求2中所述的安装部件，其中所述衬垫的内围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂与所述衬垫的外围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂相同。
4.根据权利要求2或3所述的安装部件，其中所述衬垫的内围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂与所述衬垫的外围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂不同。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的安装部件，其中所述衬垫的内围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量大于所述衬垫的外围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的安装部件，其中所述衬垫的内围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量在从约15g/m2至约50g/m2的范围内。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的安装部件，其中所述衬垫的外围表面浸渍的摩擦/粘合控制剂的固体成分含量在从约2g/m2至约8g/m2的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的安装部件，其中摩擦/粘合控制剂包括有机材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的安装部件，其中摩擦/粘合控制剂包括乳胶材料。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的安装部件，其中所述衬垫通过干法而形成。
11.一种污染控制装置，包括外壳、设在该外壳内的污染控制元件以及根据权利要求1至10中任一项所述的安装部件，该安装部件被布置在所述外壳和所述污染控制元件之间，从而将污染控制元件安装在所述的外壳内。
12.根据权利要求11中所述的污染控制装置，其中没有使用粘合剂来将安装部件粘合在污染控制元件上。
13.根据权利要求11或12所述的污染控制装置，其中所述中间部分基本上没有摩擦/粘合控制剂。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的污染控制装置，其中所述中间部分完全没有摩擦/粘合控制剂。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的污染控制装置，其中所述衬垫被包在所述的污染控制元件周围上，且该衬垫的外围表面所浸渍的摩擦/粘合控制剂的量使得将衬垫包着的该污染控制元件塞入所述外壳中所需要的力为约1700kPa或1700kPa以下。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的污染控制装置，其中在所述安装部件和所述污染控制元件之间没有插入粘合装置。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的污染控制装置，其中所述污染控制元件为催化剂载体，且所述污染控制装置为催化转化器。
18.根据权利要求11至16中任一项所述的污染控制装置，其中所述污染控制元件为过滤元件，且所述污染控制装置为废气净化装置。
19.根据权利要求11至16中任一项所述的污染控制装置，其中所述污染控制装置为内燃机用的废气净化装置。
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