DE602006000021T2

DE602006000021T2 - Fixierungs- und Dichtungselement und Vorrichtung zur Regelung der Abgasemissionen

Info

Publication number: DE602006000021T2
Application number: DE602006000021T
Authority: DE
Inventors: Masanao Ogaki-Shi Agata
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: JP4688599B2; TWI291368B; JP2007031886A; DE602006000021D1; US20070022747A1; KR20070014000A; EP1775435A1; KR100747930B1; CN1904321A; CN100417791C; TW200704431A; EP1775435B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halte- und Dichtungselement zur Verwendung in einer Abgasemissionssteuervorrichtung oder dergleichen, und eine Abgasemissionssteuervorrichtung, die ein Halte- und Dichtungselement enthält.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Zusammen mit einem deutlichen Anstieg der Anzahl von Fahrzeugen vom Anfang des 20. Jahrhunderts an, hat sich die Menge von Abgasemissionen von Verbrennungsmaschinen von Fahrzeugen rasch erhöht. Die Abgasemissionen beginnen, eine beträchtliche Wirkung auf die globale Umwelt auszuüben, da verschiedene Substanzen, die in den Abgasemissionen enthalten sind, speziell von Dieselmaschinen, Verschmutzungen verursachen.
Aufgrund dieser Umstände wurde eine Vielzahl von Abgasemissionssteuervorrichtungen entwickelt und zur praktischen Anwendung gebracht. Eine typische Abgasemissionssteuereinheit enthält ein Gehäuse (Metallhülle), das an einem Abgasrohr angebracht ist, das mit einem Abgasübergangsstück eines Motors verbunden ist, und ein Abgasbehandlungselement mit einer Vielzahl kleiner Poren, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Nicht abschließende Beispiele der Abgasemissionssteuervorrichtung enthalten katalytische Träger und Dieselteilchenfilter (DPFs). Mit der oben beschriebenen Konfiguration können die DPFs Teilchen von der Abgasemission durch Einfangen der Teilchen an der Wand um die Poren entfernen. Die Abgasbehandlungselemente sind aus Metall, Legierungen oder Keramiken, usw. gefertigt. Cordierit-Wabenfilter sind als ein Beispiel von Abgasbehandlungselementen, die aus Keramiken gefertigt sind, bekannt. In letzter Zeit wurde poröses gesintertes Siliziumkarbid als Material für die Abgasbehandlungselemente im Hinblick auf einen Wärmewiderstand, physikalische Festigkeit, chemische Stabilität, usw. Verwendet.
Im Allgemeinen ist ein Halte- und Dichtungselement zwischen einem solchen Abgasbehandlungselement und einer Metallhülle angeordnet. Das Halte- und Dichtungselement wird zur Verhinderung verwendet, dass das Abgasbehandlungselement und die Metallhülle bei gegenseitigem Kontakt, während das Fahrzeug fährt, beschädigt werden, und um auch zu verhindern, dass Abgasen aus Lücken zwischen der Metallhülle und dem Abgasbehandlungselement ausströmen. Das Halte- und Dichtungselement muss Wärmeisolationseigenschaften aufweisen, um das Abgasbehandlungselement auf einer hohen Temperatur zu halten, um die Reaktivität des Abgasbehandlungselements beizubehalten. Blattelemente, die aus anorganischen Fasern, wie beispielsweise Aluminiumoxidfasern gefertigt sind, können solche Anforderungen erfüllen.
Ein typisches Blattelement ist um wenigstens einen Teil der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements mit Ausnahme von Öffnungsbereichen gewickelt und integral mit dem Abgasbehandlungselement durch Umwickeln befestigt. Dadurch dient das Blattelement als Halte- und Dichtungselement. Das integral befestigte Halte- und Dichtungselement und das Abgasbehandlungselement werden dann durch Druck in die Metallhülle so eingepasst, dass sie innerhalb der Abgasemissionssteuervorrichtung installiert sind.
Da die Blattelemente, die aus anorganischen Fasern gefertigt sind, sperrig sind, wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, die das Anbringen der Blattelemente als die Halte- und Dichtungselemente an die Metallhüllen vereinfachen. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 ein Verfahren zur Reduzierung der Dicke eines beschichteten Blattelements, das aus anorganischen Fasern gefertigt ist, durch Imprägnieren des Blattelements mit einem organischen Bindemittel und Aufbringen des organischen Bindemittels auf das Blattelement. Das Patentdokument 2 offenbart ein Verfahren zur Reduzierung der Dicke eines sperrigen geschichteten Blattelements, das aus anorganischen Fasern gefertigt ist, durch Komprimieren des Blattelements mit einem Nadelungsverfahren oder dergleichen, in welchem die anorganischen Fasern in der Dickenrichtung des Blattelements ineinander greifen bzw. sich verschlingen.

<Patentdokument 1> Japanisches Patent, Veröffentlichungs-Nr. 59-126023
<Patentdokument 2> Japanisches Patent, Veröffentlichungs-Nr. 2000-220448

Allerdings weisen mit Bezug auf 3A diese Verfahren darin ein Problem auf, dass, wenn das Blattelement als Halte- und Dichtungselement um beispielsweise ein zylindrisches Abgasbehandlungselement 20 gewickelt ist, "Falten" 18 an der inneren Oberflächenseite des Halte- und Dichtungselements aufgrund des Unterschieds zwischen den Umfangslängen des Halte- und Dichtungselements und der inneren Oberflächenseite (die Seite des Abgasbehandlungselements 20) und der äußeren Oberflächenseite (die Seite der Metallhülle 12) ausgebildet werden. Die Falten 18 verschlechtern Dichtungseigenschaften aufgrund des Austretens von Abgasen aus dem Halte- und Dichtungselement (Blattelement). Ferner, da es wahrscheinlich ist, dass sich Spannungen lokal an den Falten 18 konzentrieren, wenn das Halte- und Dichtungselement an die Metallhülle 12 integral mit dem Abgasbehandlungselement 20 angebracht ist, kann das Halte- und Dichtungselement an den Falten 18 brechen. In diesem Fall verliert das Halte- und Dichtungselement die oben beschriebene Funktionalität, wobei das Abgasbehandlungselement 20 abfallen oder beschädigt werden kann.
In jüngster Zeit wurde der Faserdurchmesser der anorganischen Fasern der Blattelemente immer weiter aufgrund gesundheitlicher Bedenken der Montagearbeiter vergrößert. Im Besonderen wird erwartet, dass der durchschnittliche Faserdurchmesser der anorganischen Fasern, der zur Zeit 6 μm beträgt, auf 7 μm vergrößert wird. Wenn der Faserdurchmesser vergrößert wird, verschlimmern sich die Probleme hinsichtlich der Sperrigkeit der Blattelemente und die Probleme hinsichtlich der Falten, die in den gewickelten Blattelementen ausgebildet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung kann wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme lösen.
Entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Halte- und Dichtungselement, das einfach an ein Abgasbehandlungselement angebracht werden kann und bessere Gasdichtungseigenschaften und eine größere Kraft zum Halten der Abgasbehandlungsvorrichtung aufweist, und eine Abgasemissionssteuervorrichtung bereitgestellt, die das Halte- und Dichtungselement enthält.
Entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Halte- und Dichtungselement bereitgestellt, das ein Abgasbehandlungselement enthält, umfassend ein aus anorganischen Fasern gefertigtes Blattelement, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste und zweite Oberfläche so gewählt sind, dass eine Furchenhöhe der ersten Oberfläche größer als eine Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist.
Vorzugsweise ist das Blattelement ein geschichtetes Blatt aus anorganischen Fasern, welches einem Nadelungsverfahren unterworfen ist. Die Fasern greifen in der Dickenrichtung des Blatts durch das Nadelungsverfahren ineinander, so dass die Dichte des Blattelements vergrößert wird, wobei dadurch der Oberflächendruck vergrößert wird. Ferner kann die Dicke des Blattelements in einer vorbestimmten Richtung verringert werden.
Vorzugsweise enthält das Blattelement ein Bindematerial. Das Bindematerial kann erreichen, dass die Fasern aneinander haften, um zu verhindern, dass die Fasern auseinander fallen, wenn das Halte- und Dichtungselement geschnitten wird oder in eine Metallhülle eingepasst wird. Das Bindematerial kann ein organisches Bindematerial oder ein anorganisches Bindematerial sein. Beispiele eines organischen Bindematerials enthalten Epoxydharz, Acrylharz, Gummiharz, Styrolharz, usw. Beispiele eines anorganischen Bindematerials enthalten Silicasol, Aluminiumoxidsol, usw. Das organische Bindematerial ist zu bevorzugen, da das Harz durch Wärme der Abgase gelöst und entfernt wird, so dass der Oberflächendruck des Blattelements an dem Abgasbehandlungselement vergrößert wird, wobei damit die Halteeffizienz verbessert wird.
Vorzugsweise ist für das Blattelement des oben beschriebenen Halteelements die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 1,2 bis 56,7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche. Die Dichtungseigenschaften des Halte- und Dichtungselements werden durch die Erfüllung dieser Bedingung weiter verbessert.
Vorzugsweise ist ein mittlerer Durchmesser der anorganischen Fasern des Blattelements 6 μm oder größer. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen Fasern kleiner als 6 μm ist, werden Falten ausgebildet, wenn das Blattelement um das Abgasbehandlungselement gewickelt wird, was einen deutlichen Abfall einer Abzugslast (Kraft, die zum Abziehen des Abgasbehandlungselements benötigt wird) zur Folge hat. Auf der anderen Seite, indem die Falten verhindert werden, wenn der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen Fasern 6 μm oder größer ist, wird das Problem hinsichtlich des Abfalls der Abzugslast gelöst.
Vorzugsweise bestehen die anorganischen Fasern aus einer Komponente aus Aluminiumoxid und Silica. Dadurch werden die Isolationseigenschaften verbessert.
Das Abgasbehandlungselement kann ein Katalysatorträger oder ein Abgasfilter sein.
Entsprechend eines noch weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Abgasemissionssteuervorrichtung bereitgestellt, die ein Abgasbehandlungselement, eine Metallhülle, die das Abgasbehandlungselement aufnimmt, und ein Halte- und Dichtungselement umfasst, das um wenigstens einen Teil einer äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements, wobei Öffnungsbereiche ausgenommen sind, gewickelt ist, wobei das Halte- und Dichtungselement ein aus anorganischem Material gefertigtes Blattelement enthält und eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste und zweite Oberfläche so gewellt sind, dass eine Furchenhöhe der ersten Oberfläche größer als eine Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist, und wobei das Halte- und Dichtungselement so gewickelt und gesichert ist, dass die zweite Oberfläche des Blattelements mit der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements in Kontakt steht.
Da die obige Abgasemissionssteuervorrichtung das Halte- und Dichtungselement, das bessere Dichtungseigenschaften und eine größere Haltekraft, wie oben beschrieben ist, aufweist, umfasst, wird einem Austreten von Abgasen vorgebeugt, selbst wenn der Druckverlust des Abgasbehandlungselements vergrößert ist. Ferner wird verhindert, dass das Abgasbehandlungselement aus der Metallhülle durch den Druck der Abgase herausgedrückt wird. Infolgedessen kann die Häufigkeit des Auswechselns der Abgasbehandlungselemente verringert werden. Das heißt, die Betriebslebensdauer der Abgasemissionssteuervorrichtung kann verlängert werden, während die Haltbarkeit dieser verbessert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Halte- und Dichtungselement in engen Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements innerhalb der Metallhülle gebracht, so dass das Halte- und Dichtungselement Lücken zwischen der Metallhülle und dem Abgasbehandlungselement abdichtet.
Das Blattelement des Halte- und Dichtungselements, das in der obigen Abgasemissionssteuervorrichtung enthalten ist, kann irgendeine der oben beschriebenen Charakteristiken aufweisen. Ferner kann das Abgasbehandlungselement, das in der obigen Abgasemissionssteuervorrichtung enthalten ist, ein Katalysatorträger oder ein Abgasfilter sein. Wenn das Abgasbehandlungselement ein Katalysatorträger oder ein Abgasfilter ist, kann die Abgasemissionssteuervorrichtung bessere Gasdichtungseigenschaften und eine bessere Effizienz bezüglich Halten des Katalysatorträgers oder des Abgasfilters erreichen.
Entsprechend der obigen Abgasemissionssteuervorrichtung, die das Halte- und Dichtungselement der vorliegenden Erfindung aufweist, kann das Halte- und Dichtungselement einfach an das Abgasbehandlungselement angebracht sein. Ferner können die Gasdichtungseigenschaften und die Effizienz bezüglich Halten (folding) des Abgasbehandlungselements verbessert werden, da Wirkungen aufgrund des Unterschieds zwischen den Umfangslängen des Halte- und Dichtungselements an der äußeren Oberflächenseite und der inneren Oberflächenseite minimiert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Blattelements eines Halte- und Dichtungselements entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
1B ist eine schematische Darstellung, die zeigt, wie ein Halte- und Dichtungselement um ein Abgasbehandlungselement zu wickeln und daran zu befestigen ist und wie das Halte- und Dichtungselement und das Abgasbehandlungselement in eine Metallhülle durch Druck einzupassen ist, um eine Abgasemissionssteuervorrichtung auszubilden;
2A ist eine Querschnittsansicht des Blattelements, die entlang der Linie A-A von 1A genommen ist;
2B ist eine Konzeptdarstellung, die Wirkungen eines Halte- und Dichtungselements entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3A ist eine schematische Darstellung, die eine Metallhülle zeigt, an die ein Halte- und Dichtungselement und ein Abgasbehandlungselement des Stands der Technik integral angebracht sind;
3B ist eine schematische Darstellung, die eine Metallhülle zeigt, an die ein Halte- und Dichtungselement als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Abgasbehandlungselement integral angebracht sind;
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Abgasemissionssteuervorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5A ist eine Abbildung, welche die Gestalt einer ersten Oberfläche eines Blattelements entsprechend des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
5B ist eine Abbildung, welche die Gestalt einer zweiten Oberfläche eines Blattelements entsprechend des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Furchenhöhenverhältnis einer ersten Oberfläche zu einer zweiten Oberfläche und die Abzugslast zeigt; und
7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Faserdurchmesser und der Abzugsbelastung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung stellt beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen bereit.
Bezugnehmend auf die 1A und 1B enthält in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Halte- und Dichtungselement 15 zur Verwendung in einer Abgasemissionssteuervorrichtung 10 (3A, 3B und 4) zum Halten eines Abgasbehandlungselements 20 ein Blattelement 24, das aus anorganischen Fasern gefertigt ist. Das Blattelement 24 weist eine erste Oberfläche 6 und eine zweite Oberfläche 8 auf. Wie in 1A und 2A, die eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von 1A ist, gezeigt ist, weisen die erste und zweite Oberfläche 6 und 8 des Blattelements 24 Furchen auf, so dass die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 größer ist als die Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8. Wie in 1B gezeigt ist, wird das Halte- und Dichtungselement 15 um das Abgasbehandlungselement 20 so gewickelt, dass die zweite Oberfläche 8 des Blattelements 24 wenigstens mit einem Teil der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements 20 in Kontakt steht, und durch Einpassen eines vorstehenden Abschnitts 150 in einen ausgesparten Abschnitt 160 befestigt wird. Wenn das Halte- und Dichtungselement 15, das auf diese Weise an dem Abgasbehandlungselement 20 befestigt ist, in eine Metallhülle 12 durch Druck eingepasst wird, kann das Halte- und Dichtungselement 15 in engem Kontakt mit der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements 20, ohne dass es Falten 18 aufweist, gehalten werden, obwohl der Grad der Verlängerung einer äußeren Oberflächenseite 16 (die Seite der Metallhülle 12) des Halte- und Dichtungselements 15 höher ist als der Grad der Verlängerung einer inneren Oberflächenseite 14 (die Seite des Abgasbehandlungselements 20), wie es in 2B gezeigt ist. Dieser enge Kontakt kommt zustande, da die Furchen die Verlängerung kompensieren. Daher zeigt das Halte- und Dichtungselement 15, das in die Metallhülle 12 durch Druck eingepasst ist, eine höhere Dichtungseffizienz und hält das Abgasbehandlungselement 20 sicherer.
Die Furchenhöhe jeder der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 des Blattelements 24 wird auf die folgende Weise bestimmt. Es werden Fotografien des Querschnitts des Blattelements 24 an gegebenen Punkten fünfmal bei einer zwölffachen Vergrößerung genommen. Der Höhenunterschied zwischen den höchsten Erhebungen und den tiefsten Vertiefungen in jeder Fotografie wird gemessen. Der Durchschnitt der Unterschiede ist als Furchenhöhe definiert.
Wie oben beschrieben ist, weist das Blattelement 24 des Halte- und Dichtungselements 15 die erste Oberfläche 6 und die zweite Oberfläche 8 auf, die verschiedene Furchenhöhen aufweisen. Das Blattelement 24 ist so um die äußere Oberfläche des Abgasbehandlungselements 20 gewickelt, dass jeweils die erste Oberfläche 6 mit den größeren Furchenhöhen und die zweite Oberfläche 8 mit den geringeren Furchenhöhen an der äußeren Oberflächenseite 16 (die Seite der Metallhülle 12) und der inneren Oberflächenseite 14 (die Seite des Abgasbehandlungselements 20) des Halte- und Dichtungselements liegen. Somit kompensieren die Furchen der ersten Oberfläche 6 des Blattelements 24 die Verlängerung, um Wirkungen aufgrund des Unterschieds zwischen den Umfangslängen des Halte- und Dichtungselements 15 an der äußeren Oberflächenseite 16 und der inneren Oberflächenseite 14 zu reduzieren, wobei dabei Falten 18 an der inneren Oberflächenseite 14 verhindert werden, die aus einem Unterschied zwischen den Längen des äußeren Umfangs und des inneren Umfangs (vgl. 3B) resultieren. Infolgedessen sind die Gasdichtungseigenschaften des Halte- und Dichtungselements 15 der Abgasemissionssteuervorrichtung 10 verbessert. Ferner wird verhindert, dass das Halte- und Dichtungselement 15 aufgrund von Spannungen, die sich an den Falten 18 konzentrieren, beschädigt wird, so dass die Kraft des Halte- und Dichtungselements 15 zum Halten des Abgasbehandlungselements 20 für einen längeren Zeitraum hält.
Die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 beträgt vorzugsweise das 1,2- bis 56,7-Fache der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8. Das Vorhandensein der Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberfläche 6 und 8, welche diese Bedingung erfüllen, erhöht die Kraft des Halte- und Dichtungselements 15 zum Halten des Abgasbehandlungselements 20, wie weiter unten beschrieben ist. Wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 des Blattelements 24 größer ist als 56,7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8, werden Falten 18 an der äußeren Oberflächenseite 16, wenn das Halte- und Dichtungselement 15 um das Abgasbehandlungselement 20 gewickelt ist, ausgebildet, was eine Reduzierung der Dichtungseigenschaften des Halte- und Dichtungselements 15 zur Folge hat. Wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 kleiner als 1,2 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8 ist, kommen die Wirkungen der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend zur Geltung. Die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 des Blattelements 24 beträgt vorzugsweise das 1,2- bis 28,3-Fache der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8. Das Vorhandensein der Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8, welche diese Bedingung erfüllen, verbessert weiter die Kraft des Halte- und Dichtungselements 15 zum Halten des Abgasbehandlungselements 20, wobei weiter die Falten 18 in dem Halte- und Dichtungselement 15 reduziert werden. Der obige bevorzugte Bereich des Furchenhöhenverhältnisses der ersten Oberfläche 6 zur zweiten Oberfläche 8 kann in Abhängigkeit der Beziehung zwischen dem Durchmesser des Objekts, um welches das Halte- und Dichtungselement 15 gewickelt ist, und der Dicke des Halte- und Dichtungselements 15 variieren. Im Allgemeinen gilt, wenn der Radius des Objekts d.h. des Abgasbehandlungselements 20, um welches das Halte- und Dichtungselement 15 gewickelt ist, vergrößert wird, vergrößert sich auch die Dicke des Halte- und Dichtungselements 15 im Verhältnis dazu. Dementsprechend wird angenommen, dass sich, selbst wenn der Durchmesser des Abgasbehandlungselements 20 verändert wird, der bevorzugte Bereich (1,2- bis 56,7 mal) des Furchenhöhenverhältnisses der ersten Oberfläche 6 zur zweiten Oberfläche 8 (d.h. die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6/die Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8) wenig verändert.
4 zeigt ein Beispiel einer Abgasemissionssteuervorrichtung 10, die das oben beschriebene Halte- und Dichtungselement 15 umfasst. Während das Abgasbehandlungselement 20 der Abgasemissionssteuervorrichtung 10, die in 4 gezeigt ist, ein Katalysatorträger ist, der Durchgangsöffnungen aufweist, kann die Abgasemissionssteuervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung alternativ das Abgasbehandlungselement 20 enthalten, das eine davon verschiedene Konfiguration aufweist. Beispielsweise kann das Abgasbehandlungselement 20 ein DPF sein, das Poren aufweist, wobei ein Teil von denen verschlossen sind. Die Abgasemissionssteuervorrichtung 10 kann mit einer solchen Konfiguration bessere Gasdichtungseigenschaften aufweisen und das Abgasbehandlungselement 20 sicherer halten, wobei es das oben beschriebene Halte- und Dichtungselement 15 aufweist.
Die maximale Furchenhöhe der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 des Blattelements 24 ist vorzugsweise gleich oder kleiner als die Hälfte der Dicke des Blattelements 24. Wenn die maximale Furchenhöhe größer als die Hälfte der Dicke des Blattelements 24 ist, können die Fasern beschädigt werden, wenn die Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 des Blattelements 24 während einer Kompression und eines Trocknungsverfahrens angepasst werden (das ist weiter unten beschrieben).
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des Halte- und Dichtungselements 15 entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Blattelement 24 des Halte- und Dichtungselements 15 kann auf die folgende Weise hergestellt werden.
Zunächst wird ein beschichtetes Blatt aus anorganischen Fasern hergestellt. Es sollte angemerkt werden, dass obwohl eine Komponente aus Aluminiumoxid und Silica als Material der anorganischen Fasern in der folgenden Beschreibung verwendet wird, können die anorganischen Fasern aus anderen Materialien gefertigt sein. Beispielsweise können die anorganischen Fasern lediglich aus Aluminiumoxid oder lediglich Silica gefertigt sein. Es wird Silicasol zu einer basischen (basic) Aluminiumchloridlösung mit Abgasbehandlungselement/Cl = 1,8 (Atomverhältnis) hinzugefügt, die 70 g Aluminium enthält, so dass sie ein Aluminiumoxid-Silica-Mischungsverhältnis von beispielsweise 60–80:40–20 aufweist, dabei wird eine anorganische Faservorstufe vorbereitet. Vorzugsweise beträgt das Aluminiumoxid-Silica-Mischungsverhältnis ungefähr 70–74:30–26. Wenn der Aluminiumoxid-Anteil 60% oder weniger ist, wird der Anteil von Mullit, das aus dem Aluminiumoxid und Silica gefertigt wird, verringert. Das hat zur Folge, dass die Wärmeleitfähigkeit des Blattelements 24 vergrößert wird, so dass ausreichende Wärmeisolationseigenschaften nicht erhalten werden können.
Anschließend wird ein organisches Polymer, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, zu dieser auf Aluminiumoxid basierenden Faservorstufe hinzugefügt. Die resultierende Lösung wird anschließend konzentriert, so dass eine Spinnlösung erhalten wird. Die Spinnlösung wird mittels eines Blasverfahrens gesponnen.
Das Blasverfahren ist ein Verfahre zum Spinnen, das einen Luftstrom, der aus einer Luftdüse geblasen wird und den Fluss der Spinnlösung, die aus einer Spinnlösungsversorgungsdüse heraus geblasen wird, anwendet. Die Gasgeschwindigkeits-Flussratengeschwindigkeit durch einen Spalt einer Luftdüse beträgt gewöhnlich 40–200 m/s. Der Durchmesser der Spinndüse beträgt gewöhnlich 0,1 bis 0,5 mm. Die Flussrate pro Spinnlösungsversorgungsdüse beträgt gewöhnlich ungefähr 1–120 ml/h, und vorzugsweise ungefähr 3–50 ml/h. Die Spinnlösung, die unter diesen Bedingungen aus einer solchen Spinnlösungsversorgungsdüse herausgedrückt wird, ist vollständig ausgedehnt, ohne sprayförmig (nebelförmig) zu sein, und die hergestellten Fasern sind hart, um sich miteinander zu verbinden. Daher wird unter optimalen Spinnbedingungen eine homogene Aluminiumoxidfaservorstufe erhalten, die eine kleine Faserdurchmesserverteilung aufweist.
Die durchschnittliche Faserlänge der auf Aluminiumoxid basierenden Fasern, die wie oben erwähnt hergestellt wurden, ist vorzugsweise 250 μm oder größer, und noch bevorzugter 500 μm oder größer. Wenn die durchschnittliche Faserlänge kleiner als 250 μm ist, greifen die Fasern nicht ausreichend ineinander, um eine ausreichende Festigkeit auszubilden. Es gibt keine spezifischen Beschränkungen bezüglich des durchschnittlichen Durchmessers der anorganischen Fasern. Es sollte angemerkt werden, dass die Wirkungen der vorliegenden Erfindung selbst dann erhalten werden können, wenn der durchschnittliche Durchmesser der anorganischen Fasern 7 μm oder größer, entsprechend eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, ist.
Anschließend wird die gesponnene Vorstufe geschichtet, so dass ein geschichtetes Blatt erhalten wird. Das geschichtete Blatt wird anschließend einem Nadelungsverfahren ausgesetzt. Das Nadelungsverfahren dient der Reduzierung der Dicke des geschichteten Blatts durch Schlagen (Stanzen) des Blatts mittels Nadeln. Im Allgemeinen wird eine Nadelungsvorrichtung für das Nadelungsverfahren verwendet. Eine typische Nadelungsvorrichtung umfasst ein Nadelbrett, das umgekehrt in der Stanzrichtung bewegbar ist, und zwei Unterstützungsbretter, wobei eines an jeder Seite des geschichteten Blatts angeordnet ist. Eine Anzahl von Nadeln, die zum Stanzen des geschichteten Blatts verwendet werden, ist an dem Nadelbrett mit einer Dichte von ungefähr 100 bis 5000 Stück(sets)/100 cm² angeordnet. Die Unterstützungsbretter weisen Durchgangsöffnungen für die Nadeln auf. Wenn das geschichtete Blatt mit den Nadeln unter Verwendung einer solchen Nadelungsvorrichtung während des Nadelungsverfahrens gestanzt wird, kommen die Fasern auf eine verwickelte Weise in der Schichtungsrichtung miteinander in Eingriff. Infolgedessen wird die Festigkeit des geschichteten Blatts in der Schichtrichtung verbessert.
Das Blattelement 24, welches das geschichtete Blatt ist, das dem Nadelungsverfahren ausgesetzt wurde, wird ausgehend von der Raumtemperatur erhitzt, so dass es kontinuierlich bis zu einer maximalen Temperatur von ungefähr 1250°C erhitzt wird. Infolgedessen wird ein Blattelement 24, das ein vorbestimmtes Gewicht aufweist, erhalten.
Das erhaltene Blattelement 24 wird auf eine vorbestimmte Größe zur einfacheren Handhabung geschnitten.
Das geschnittene Blattelement 24 wird vorzugsweise mit einem organischen Bindematerial imprägniert. Das Blattelement 24, das mit dem organischen Bindematerial imprägniert ist, ist weniger sperrig, und daher kann das Halte- und Dichtungselement 15, welches das Blattelement 24 umfasst, einfach an dem Abgasbehandlungselement 20 der Abgasemissionssteuervorrichtung 10 angebracht werden. Ferner vermindert die Imprägnierung mit einem organischen Bindematerial, dass die anorganischen Fasern des Blattelements 24 auseinander fallen und beugt infolgedessen der Verringerung der Haltekraft vor. Das organische Bindematerial, das in dem Halte- und Dichtungselement 15 imprägniert ist, verschwindet, wenn Abgase hoher Temperatur in die Abgasemissionssteuervorrichtung 10 strömen, so dass das Halte- und Dichtungselement 15, das komprimiert ist, wiederhergestellt ist. Dementsprechend werden jegliche kleine Lücken zwischen der Metallhülle 12 und dem Abgasbehandlungselement 20 gefüllt, sofern vorhanden, wobei damit die Haltekraft erhöht wird und die Dichtungseigenschaften des Halte- und Dichtungselements 15 verbessert werden.
Der Anteil des organischen Bindematerials liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1,0–10,0 Gewichts-%. Wenn der Anteil des organischen Bindematerials kleiner als 1,0 Gewichts-% ist, wird nicht ausreichend verhindert, dass die anorganischen Fasern auseinander fallen. Wenn auf der anderen Seite der Anteil des organischen Bindematerials größer als 10,0 Gewichts-% ist, wird es schwierig, das Blattelement 24 aufgrund der Verringerten Biegbarkeit um das Abgasbehandlungselement 20 zu wickeln.
Das organische Bindematerial, das hierin verwendet wird, kann vorzugsweise beispielsweise acrylisches Gummi (ACM), Acrylnitril-butadien-Gummi (NBR) und Styrol-butadien-Gummi (SBR)-Harze sein.
Eine wässrige Dispersion, die aus einem solchen organischen Bindematerial und Wasser hergestellt wird, wird auf das Blattelement 24 aufgesprüht, so dass das Harz in das Blattelement 24 imprägniert wird. Überschüssige Feststoffe und Feuchtigkeit, die in dem Blattelement 24 enthalten sind, werden in dem folgenden Schritt entfernt.
Das Blattelement 24 wird einem Verfahren zur Entfernung der überschüssigen Feststoffe und einem Trocknungsverfahren ausgesetzt. Die überschüssige Feuchtigkeit wird mittels einer Wärmekompression und eines Trocknungsverfahrens entfernt. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird, wie weiter unten beschrieben ist, nicht nur die überschüssige Feuchtigkeit entfernt, sondern es werden auch die Furchen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 des Blattelements 24, das vorbestimmte Höhen aufweist, mit der bindenden Kraft des organischen Bindematerials durch Pressen des Blattelements 24 mit verschiedenen Furchenmustern oder durch Komprimieren des Blattelements 24 ausgebildet. Das Blattelement 24 wird bei einer Temperatur von ungefähr 95–155°C getrocknet. Wenn die Temperatur kleiner als 95°C ist, verlängert sich die Trocknungszeit, was eine Reduzierung der Herstellungseffizienz zur Folge hat. Wenn auf der anderen Seite die Trocknungstemperatur größer als 155°C ist, zersetzt sich das organische Bindematerial, was eine Lockerung des Zusammenhalts des organischen Bindematerials zur Folge hat.
Die Furchen können vor dem Schneiden des Blattelements 24 ausgebildet werden.
Während des Trocknungsverfahrens werden obere und untere Schablonen, die jeweils obere und untere Muster aufweisen, verwendet, die das Blattelement 24 dazwischen halten. Die erste und zweite Oberfläche 6 und 8 des Blattelements 24, welche die Furchenhöhen in dem obigen Bereich aufweisen, können nach der Kompression und dem Trocknungsverfahren unter Verwendung der oberen und unteren Muster, welche die Furchenhöhen eines vorbestimmten Furchenhöhenverhältnisses aufweisen, erhalten werden. In dem letzten Schritt wird das Blattelement 24 in eine vorbestimmte Gestalt geschnitten.
Auf diese Weise wird das Blattelement 24 erhalten, das aus auf Aluminiumoxid basierenden Fasern gefertigt ist, mit einem organischen Bindematerial imprägniert ist, und die erste und zweite Oberfläche 6 und 8 aufweisen, die vorbestimmte Furchenhöhen aufweisen. Obwohl das Blattelement 24, das in 1A gezeigt ist, den vorstehenden Abschnitt 150 an einer Endfläche senkrecht zur Wicklungsrichtung und den ausgesparten Abschnitt 160 an der anderen Endfläche aufweist, ist das Blattelement 24 nicht auf diese Gestalt beschränkt. Obwohl die Furchenhöhen, welche dieselbe Breite aufweisen, gleichmäßig über der ersten Oberfläche 6 in den begleitenden Zeichnungen ausgebildet sind, sind die Furchen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 nicht auf die Formen, die in den begleitenden Zeichnungen gezeigt sind, begrenzt. Beispielsweise können die Furchen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 durch andere Formen ersetzt werden, solange die Furchenhöhen (oder eine andere Form) der ersten und zweiten Oberfläche 6 und 8 die oben beschriebene Beziehung erfüllen.
Das auf diese Weise hergestellte Blattelement 24 wird als Halte- und Dichtungselement 15 für das Abgasbehandlungselement 20 der Abgasemissionssteuervorrichtung 10 verwendet. Das Blattelement 24 ist um das Abgasbehandlungselement 20 so gewickelt, dass sich die zweite Oberfläche 8 mit den kleineren Furchen an der inneren Oberflächenseite 14 (die Seite des Abgasbehandlungselements 20) (vgl. 2B) befindet, und auch eine Spannung in der Wicklungsrichtung erzeugt wird. Somit wird der Unterschied zwischen den Umfangslängen des Halte- und Dichtungselements 15 an der inneren Oberflächenseite 14 und der äußeren Oberflächenseite 16 ausgeglichen, wobei damit die Falten 18 an der inneren Oberflächenseite 14 verhindert werden. Gleichermaßen werden die Dichtungseigenschaften und die Haltekraft des Halte- und Dichtungselements 15 verbessert.
Die Abgasemissionssteuervorrichtung 10, welche dieses Halte- und Dichtungselement 15 enthält, kann bessere Gasdichtungseigenschaften und eine größere Haltekraft bereitstellen.
Im Folgenden werden Wirkungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Beispiele beschrieben.
<Beispiele>
Das Blattelement 24 wurde mittels der folgenden Schritte hergestellt.
<Herstellen des Blattelements>
Es wurde Silicasol zu einer basischen (basic) Aluminiumchloridlösung mit Abgasbehandlungselement/Cl = 1,8 (Atomverhältnis), die 70 g Aluminium enthält, hinzugefügt, um auf Aluminiumoxid basierende Fasern mit einer Mischung von Al₂O₃:SiO₂ = 72:28 zu erhalten, wobei damit eine auf einer Aluminiumoxid basierenden Faservorstufe vorbereitet wird.
Anschließend wurde ein organisches Polymer, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, dieser auf Aluminiumoxid basierenden Faservorstufe hinzugefügt. Die resultierende Lösung wurde anschließend konzentriert, so dass eine Spinnlösung erhalten wurde. Die Spinnlösung wurde mit einem Blasverfahren gesponnen.
Die auf Aluminiumoxid basierende Faservorstufe wurde gefaltet, um ein geschichtetes Blatt zu erhalten. Das geschichtete Blatt wurde einem Nadelungsverfahren unter Verwendung eines Nadelbretts unterworfen, das Nadeln mit einer Dichte von 500 Stück(sets)/100 cm² aufweist, um ein Blattelement 24 zu erhalten. Das Blattelement 24 wurde ausgehend von der Raumtemperatur erhitzt, um kontinuierlich auf eine maximale Temperatur von 1250°C erhitzt zu werden. Somit wurde das Blattelement 24 aus auf Aluminiumoxid basierenden Fasern, das ein Gewicht von 1160 g/cm² aufweist, erhalten. Der durchschnittliche Durchmesser und der minimale Durchmesser der auf Aluminiumoxid basierenden Fasern waren jeweils 7,2 μm und 3,2 μm. Die Dicke des Blattelements 24 betrug 9 mm.
Der durchschnittliche Durchmesser der Fasern wurde mittels des folgenden Verfahrens gemessen. Die auf Aluminiumoxid basierenden Fasern wurden in einen Zylinder eingebracht und mit einem Druck von 20,6 MPa gemahlen. Die daraus resultierende Probe wurde in ein Sieb gegeben. Gold oder dergleichen wurde auf die Oberfläche der Probe, die durch das Sieb gefallen war, aufgebracht, und eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Probe wurde bei einer ungefähr 1500-fachen Vergrößerung aufgenommen. Die Durchmesser von wenigstens 40 Fasern in der elektronenmikroskopischen Aufnahme wurden gemessen. Die Probenherstellung und die Messung wurden fünfmal durchgeführt, und der durchschnittliche Durchmesser der Fasern wurde durch Mittelung der gemessenen Durchmesser berechnet.
<Schneiden des Blattelements>
Es wurde das Blattelement 24, das mit den oben beschriebenen Schritten hergestellt wurde, auf eine Größe von 1270 mm in Längsrichtung und 1280 mm in Breitenrichtung hergestellt.
<Imprägnierung mit einem organischen Bindematerial>
Das geschnittene Blattelement 24 wurde mit einem organischen Bindematerial imprägniert. Es wurde eine acrylische harzwässrige Dispersion (L×803 der ZEON Corporation; Feststoffkonzentration 50 ± 10%, pH 5,5–7,0) hergestellt, um eine Harzkonzentration in einem Bereich von 1,0–10,0 Gew.-% zu erhalten, um eine Imprägnierlösung zu erhalten. Die Imprägnierlösung wurde auf das Blattelement 24 gesprüht, um da hinein imprägniert zu werden.
<Absaugen der Feststoffe>
Da überschüssige Feststoffe einer vorbestimmten Menge in dem Blattelement 24, das mit dem organischen Bindematerial imprägniert ist, enthalten sind, wurden die überschüssigen Feststoffe durch ein Absaugverfahren (ungefähr drei Sekunden) entfernt. Anschließend wurde die Imprägnierungsrate des organischen Bindematerials in dem Blattelement 24 gemessen und gefunden, dass diese 10 Gew.-% betrug.
<Wärmekompression und Trocknungsverfahren>
Nach dem Absaugungsverfahren wurde das Blattelement 24 einer Wärmekompression und einem Trocknungsverfahren bei einer Trocknungstemperatur von 95 bis 155°C ausgesetzt. Die durchschnittliche Dicke des Blattelements 24 war nach der Wärmekompression und dem Trocknungsverfahren ungefähr 8 mm. Obere und untere Formen, die zum Halten des Blattelements 24 während dieses Verfahrens verwendet wurden, weisen verschiedene Furchenhöhen auf, so dass das Blattelement 24 hergestellt wurde, das die ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 mit unterschiedlichen Furchenhöhen aufweist. Genauer gesagt weisen beide der oberen und unteren Formen, die hierbei verwendet wurden, gefurchte Muster auf, und die Furchenhöhe der oberen Muster beträgt 850 μm, während die Furchenhöhe der unteren Muster 500 μm beträgt. Somit wurde nach dem Kompressions- und Trocknungsverfahren das Blattelement 24, das die erste Oberfläche 6 mit einer Furchenhöhe von 850 μm und die zweite Oberfläche 8 mit einer Furchenhöhe von 500 μm aufweist (d.h. ein Furchenhöhenverhältnis der ersten Oberfläche 6 zur zweiten Oberfläche 8 von 1,7 aufweist) erhalten (Beispiel 1).

In den Beispielen 2, 3 und 5 bis 7 und vergleichenden Beispielen 1 bis 3, wurden Blattelemente 24 mit denselben Schritten, wie oben beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, dass die oberen und unteren Formen, die zum Halten der Blattelemente 24 während der Wärmekompression und dem Trocknungsverfahren verwendet wurden, unterschiedlich waren. Beide oder eine der Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 der Blattelemente 24 der Beispiele 2, 3 und 5 bis 7 und vergleichenden Beispiele 1 bis 3 waren hinsichtlich der Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 des Blattelements 24 von Beispiel 1 verschieden, wobei andere Herstellungsbedingungen der Beispiele 2, 3 und 5 bis 7 und vergleichenden Beispiele 1 bis 3 dieselben wie die von Beispiel 1 waren. Obwohl ein Blattelement 24 des Beispiels 4 dieselben Furchenhöhen wie das Blattelement 24 des Beispiels 3 aufweist, ist der durchschnittliche Durchmesser der Fasern des Blattelements 24 des Beispiels 4, der 5,7 μm beträgt, von dem Blattelement des Beispiels 3 verschieden. Die Tabelle 1 zeigt durchschnittliche Faserdurchmesser, Furchenhöhen der ersten und zweiten Oberflächen 6 und 8 und Furchenhöhenverhältnisse der Blattelemente 24 der Beispiele 1 bis 7 und vergleichenden Beispiele 1 bis 3. <Tabelle 1>

	Durchschnittlicher Faserdurchmesser μm	Furchenhöhe der ersten Oberfläche μm	Furchenhöhe der zweiten Oberfläche μm	Furchenhöhenverhältnis -	Anzahl von Falten × Länge mm	Abzugslast N	Bewertung
Beispiel 1	7.2	850	500	1.7	3	555	⌾
Beispiel 2	7.2	850	700	1.2	4	521	⌾
Beispiel 3	7.2	2550	90	28.3	6	412	⌾
Beispiel 4	5.7	2550	90	28.3	6	453	⌾
Beispiel 5	7.2	2550	80	31.9	7	376	O
Beispiel 6	7.2	2550	55	46.4	8	312	O
Beispiel 7	7.2	2550	45	56.7	10	225	O
Vergleichendes Beispiel 1	7.2	680	850	0.8	20	137	x
Vergleichendes Beispiel 2	7.2	850	850	1.0	18	162	x
Vergleichendes Beispiel 3	7.2	120	120	1.0	15	148	x

Die Furchenhöhen der Blattelemente 24 wurden durch Betrachten der Querschnittsgestalten mit einem optischen Mikroskop, wie weiter oben beschrieben ist, gemessen. 5A und 5B zeigen die Querschnittsgestalten der ersten Oberfläche 6 und der zweiten Oberfläche 8 des Blattelements 24 aus Beispiel 1 (Furchenhöhenverhältnis = 1,7) jeweils als Beispiel.
Anschließend wurden die erhaltenen Blattelemente 24 in vorbestimmte Gestalten (wie weiter unten beschrieben ist) für verschiedene Bewertungstests geschnitten. In einer Abzugslastmessung wurden auch Wirkungen der durchschnittlichen Faserdurchmesser der Blattelemente 24 bewertet. Im Folgenden werden die Ergebnisse der Tests beschrieben.
<Ergebnis der Faltenmessung>
Jedes der Blattelemente 24 aus den Beispielen 1 bis 7 und vergleichenden Beispielen 1 bis 3 wurde um das Abgasbehandlungselement 20 so gewickelt, dass die zweite Oberfläche 8, die eine geringere Furchenhöhe aufweist, mit dem Abgasbehandlungselement 20 in Kontakt steht. Anschließend wurde die Anzahl der Falten, die an der inneren Umfangsseite des Blattelements 24 ausgebildet sind und die Länge der Falten gemessen. Das Abgasbehandlungselement 20, das hierin verwendet wird, war ein Katalysatorträger, der einen Durchmesser an 80 mm und eine Länge von 150 mm aufweist. Jedes Blattelement 24, das hierbei verwendet wurde, weist den vorstehenden Abschnitt 150 mit einer Länge von ungefähr 40 mm an einem Ende davon in der Wicklungsrichtung und den ausgesparten Abschnitt 160 an dem anderen Ende davon auf. Das Blattelement 24 weist eine maximale Länge von 290 mm und eine Breite von 80 mm auf. Das Blattelement 24 war eng und gleichmäßig um den Katalysatorträger gewickelt, und an den Enden durch Einbringen des vorstehenden Abschnitts 150 in den ausgesparten Abschnitt 160 verbunden.
Die erhaltenen Ergebnisse der Beispiele 1 und 7 und vergleichenden Beispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, wurde gefunden, dass der Wert (mm) der Anzahl der Falten × Länge relativ gering ist, wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 1,2 bis 56,7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8 unabhängig von dem durchschnittlichen Faserdurchmesser ist.
<Ergebnis der Abzugslastmessung>
Jedes Blattelement 24 wurde um das Abgasbehandlungselement 20 gewickelt, so dass die zweite Oberfläche 8, die eine kleinere Furchenhöhe aufweist, mit dem Abgasbehandlungselement 20 in Kontakt steht. Das somit integrierte Blattelement 24 und das Abgasbehandlungselement 20 wurden mit Druck in eine Metallhülle 12, die aus SUS304-Stahl gefertigt ist, eingepasst. Nachdem dieser Zustand für 24 Stunden aufrechterhalten wurde, wurden Abzugslasttests unter Verwendung einer Universal-Testmaschine durchgeführt. Das Abgasbehandlungselement 20, das hierbei verwendet wird, war ein Katalysatorträger, der einen Durchmesser von 80 mm und eine Länge von 150 mm aufweist. Jedes Blattelement 24, das hierbei verwendet wurde, weist den vorstehenden Abschnitt 150 mit einer Länge von ungefähr 40 mm an einem Ende davon in der Wicklungsrichtung und den ausgesparten Abschnitt 160 an dem anderen Ende davon auf. Das Blattelement 24 weist eine maximale Länge von 290 mm und eine Breite von 80 mm auf. Das Blattelement 24 wurde um den Katalysatorträger gewickelt und an den Enden durch Einpassen des vorstehenden Abschnitts 150 in den ausgesparten Abschnitt 160 verbunden. Die Metallhülle 12, die hierbei verwendet wurde, weist einen inneren Durchmesser von 84 mm, eine Länge von 200 mm und eine Dicke von 1,5 mm auf. Es wurde durch Experimente gefunden, die in der Vergangenheit durchgeführt wurden, dass, wenn die Abzuglast größer als 200 N ist, die Kraft des Halte- und Dichtungselements 15 zum Halten des Abgasbehandlungselements 20 für eine praktische Verwendung groß genug ist.
Die Resultate des Tests sind in Tabelle 1 und 6 gezeigt. Die Abzugslast, wie sie hierbei verwendet wird, soll die maximale Belastung bedeuten, die benötigt wird, um den Katalysatorträger, der in die Metallhülle 12 durch Druck eingepasst ist, herauszuziehen. Es wurde aus den Ergebnissen gefunden, dass, unabhängig von dem durchschnittlichen Faserdurchmesser, wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 1,2–56,7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8 ist, das Halte- und Dichtungselement 15 eine Abzugslast aufweist, die größer als 200 N ist und eine größere Haltekraft bereitstellt. Es wurde auch gefunden, dass wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 des Blattelements 24 1,2–28,3 mal die Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8 ist, das Halte- und Dichtungselement 15, das dieses Blattelement 24 umfasst, eine Abzugslast aufweist, die größer als 400 N ist und eine größere Haltekraft bereitstellt.
7 ist ein Diagramm, das den durchschnittlichen Faserdurchmesser und die Abzugslast zeigt. Wenn die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 6 des Blattelements 24 gleich der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche 8 ist (d.h. Furchenhöhenverhältnis = 1,0), fällt die Abzugslast rasch ab, wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser 6 μm übersteigt. Auf der anderen Seite, wenn das Furchenhöhenverhältnis der ersten Oberfläche 6 zur zweiten Oberfläche 8 28,3 ist, bleibt die Auszugsbelastung relativ hoch, unabhängig von dem durchschnittlichen Faserdurchmesser. Mit anderen Worten wird, verglichen mit dem Fall, in dem das Furchenhöhenverhältnis 1,0 ist, die Abzugslast deutlich erhöht, wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser 6 μm übersteigt.

Claims

Halte- und Dichtungselement, das ein Abgasbehandlungselement hält, gekennzeichnet durch: ein aus anorganischen Fasern gefertigtes Blattelement, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist; bei dem die erste und zweite Oberfläche so gewellt sind, dass eine Furchenhöhe der ersten Oberfläche größer als eine Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist.
Halte- und Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattelement ein geschichtetes Blatt aus den anorganischen Fasern ist, welches einem Nadelungsverfahren unterworfen ist.
Halte- und Dichtungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattelement ein Bindematerial enthält.
Halte- und Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 1.2–56.7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist.
Halte- und Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Durchmesser der anorganischen Fasern 6 μm oder größer ist.
Halte- und Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Fasern aus einer Komponente aus Aluminiumoxid und Silica bestehen.
Halte- und Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungselement ein Katalysatorträger oder ein Abgasfilter ist.
Halte- und Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halte- und Dichtungselement auf wenigstens einen Teil einer äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements, wobei Öffnungsbereiche ausgenommen sind, gewickelt und so gesichert ist, dass die zweite Oberfläche des Blattelements mit der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements in Kontakt steht.
Abgasemissionssteuervorrichtung, gekennzeichnet durch: ein Abgasbehandlungselement; eine Metallhülle, die das Abgasbehandlungselement aufnimmt; und ein Halte- und Dichtungselement, das auf wenigstens einen Teil einer äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements, wobei Öffnungsbereiche ausgenommen sind, gewickelt ist; bei dem das Halte- und Dichtungselement ein aus anorganischem Material gefertigtes Blattelement enthält und eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die erste und zweite Oberfläche so gewellt sind, dass eine Furchenhöhe der ersten Oberfläche größer als eine Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist; und wobei das Halte- und Dichtungselement so gewickelt und gesichert ist, dass die zweite Oberfläche des Blattelements mit der äußeren Oberfläche des Abgasbehandlungselements in Kontakt steht.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattelement ein beschichtetes Blatt aus den anorganischen Fasern ist, das einem Nadelungsverfahren unterworfen ist.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blattelement ein Bindematerial enthält.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Furchenhöhe der ersten Oberfläche 1.2–56.7 mal der Furchenhöhe der zweiten Oberfläche ist.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittlerer Durchmesser der anorganischen Fasern 6 μm oder größer ist.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Fasern aus einer Komponente aus Aluminiumoxid und Silica bestehen.
Abgasemissionssteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbehandlungselement ein Katalysatorträger oder ein Abgasfilter ist.