DE69921375T2 - Kontinuierliches Vlies mit Aluminium Fasern - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontinuierliche Materialbahn oder einen kontinuierlichen Bogen aus Aluminiumoxidfasern (siehe US-A-4,752,515). Der Bogen kann in einem Verfahren zur Herstellung eines geschichteten Bogens hergestellt werden, der ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aufweist, das aus einer Lösung, die hauptsächlich eine Aluminiumverbindung aufweist, ausgesponnen wird. Insbesondere kann er hergestellt werden in einem Verfahren zur Herstellung eines geschichteten Bogens mit einem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern, welcher Bogen über seinen gesamten Bereich hinweg ein gleichmäßiges Basisgewicht hat. Ein Bogen aus Aluminiumoxidfasern, der durch Kalzinieren des geschichteten Bogens erhalten wird, hat exzellente Feuerfestigkeits- und Hitzeisolationseigenschaften sowie eine hohe mechanische Festigkeit und chemische Stabilität selbst bei hohen Temperaturen, und solche Bögen werden als feuerfeste Hitzeisolatoren, Abdämpfungsmedien etc. für hohe Temperaturen verwendet.
  • Es ist bekannt, Aluminiumoxidfasern herzustellen, indem zunächst ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern ausgebildet wird durch Ausspinnen aus einer Lösung und anschließend das Zwischenprodukt kalziniert wird. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, um Aluminiumoxidfasern herzustellen, deren Aluminiumoxidgehalt 65 Gew-% überschreitet, so dass das herkömmliche Verfahren mit Schmelzfaserformen nicht anwendbar ist. Die bei diesem Verfahren verwendete Spinnlösung weist hauptsächlich eine Aluminiumverbindung auf und beinhaltet geringe Anteile von verschiedenen Zusätzen. Die Zusätze beinhalten jene, die zu den strukturellen Elementen der schließlich hergestellten Aluminiumoxidfasern werden, beispielsweise Metallverbindungen, und jene, die dazu dienen, die Eigenschaften der Spinnlösung anzupassen, wie beispielsweise wasserlösliche polymerische Verbindungen. Beispielsweise wird eine Spinnlösung verwendet, die durch Hinzufügen von Silikatsol und Polyvinylalkohol zu einer basischen Aluminiumchloridlösung vorbereitet wird, die durch Lösen von Aluminium in Salzsäure ausgebildet wird.
  • Ein Blasverfahren und ein Spindelverfahren unter Verwendung von Zentrifugalkraft sind bekannt zum Ausspinnen eines Zwischenprodukts aus Aluminiumoxidfasern aus einer Spinnlösung, aber normalerweise wird das Blasverfahren verwendet. Gemäß diesem Blasverfahren wird die Spinnlösung mittels einer Düse in eine Hochgeschwindigkeitsspinnluft hinein befördert, wobei die dorthin beförderte Spinnlösung in dem Spinnluftstrom ausgezogen wird, von Feuchtigkeit befreit und verfestigt, so dass ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern ausgebildet wird.
  • Das so ausgebildete Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wird angehäuft, so dass ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern gebildet wird, der ein spezifisches Basisgewicht hat, d.h. ein spezifisches Gewicht pro Flächeneinheit. Obwohl das zugrundeliegende Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern flexibel ist, hat der Bogen selbst eine geringe Faserfestigkeit und ist auch instabil, da er strukturelles Wasser und/oder Additive in den Fasern aufweist, so dass normalerweise dieser Bogen so wie er ist nicht als kommerzielles Produkt angeboten werden kann. Daher ist es notwendig, den Bogen aus Aluminiumoxidfasern zu kalzinieren, um einen Aluminiumoxidfaserbogen mit einer hohen Kristallinität auszubilden, während ein stabiler Oxidzustand beibehalten wird. Es ist auch möglich, einen Aluminiumoxidfaserbogen mit noch höherer mechanischer Festigkeit zu erhalten, indem der Bogen genadelt wird, bevor er kalziniert wird (siehe US Patente Nr. 4,752,515, 4,931,239 und 5,104,713).
  • Als Mittel zu Herstellung eines Bogens aus Aluminiumoxidfasern mit einem spezifizierten Basisgewicht (Fasergewicht pro Flächeneinheit oder Basisflächengewicht) durch Anhäufen des Vorgängerprodukts von Aluminiumoxidfasern ist ein Verfahren bekannt, bei welchem das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern in dem Spinnluftstrom herunterfällt und auf einem Akkumulator gestapelt wird, bis ein Bogen mit einem spezifizierten Basisgewicht ausgebildet worden ist. Beispielsweise fällt das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf einen sich drehenden endlosen Riemen und wird darauf gestapelt, und der Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern, der durch Stapeln des Zwischenprodukts ausgebildet wird, wird nach und nach von dem endlosen Riemen heruntergezogen.
  • Es ist ebenfalls ein Verfahren bekannt, bei welchem das in dem Spinnluftstrom getragene Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf einen Akkumulator fällt und darauf gestapelt wird, um einen dünnen Schichtbogen zu bilden, der viel dünner ist als der auszubildende Bogen mit einem spezifizierten Basisgewicht, und dieser Schichtbogen wird im nächsten Schritt mehrfach herumgewickelt, bis der Bogen mit einem spezifizierten Basisgewicht ausgebildet worden ist. In einem typischen Beispiel dieses Verfahrens wird ein Spinnluftstrom mit dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern fast im rechten Winkel gegen einen sich drehenden endlosen Riemen der Art gerichtet, die den einfachen Durchtritt von Luft ermöglicht, beispielsweise einen Riemen aus einem Drahtgewebe oder Netz, eventuell aus Metall. Der Spinnluftstrom kann durch den endlosen Riemen hindurchtreten, aber das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wird aufgefangen und auf dem endlosen Riemen angehäuft, um einen Schichtbogen zu bilden. Der Schichtbogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wird von dem endlosen Riemen abgezogen und um einen Rotator in mehreren Lagen herumgewickelt, bis es einen Bogen mit einem spezifizierten Basisgewicht ausbildet. Dann wird die Rolle des geschichteten Bogens auf dem Rotator in Abschnitte zerschnitten und den nachfolgenden Schritten, wie beispielsweise dem Kalzinieren, unterzogen.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren sind, obwohl das Auffangen und Anhäufen des Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aus dem Spinnluftstrom einfach ist, die Vorgänge zum Ausbilden des Bogens kompliziert, da es batchartige Vorgänge sind, und da die Länge des Bogens, die behandelt werden kann, von der Umfangslänge des Rotors abhängt, ist es außerdem unmöglich, Bögen mit allen erforderlichen Längen zu erhalten.
  • Ein weiteres Problem des herkömmlichen Verfahrens ist, dass der ausgebildete Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern entlang seiner Breite nicht gleichmäßig im Basisgewicht ist, wobei das Basisgewicht an beiden Endbereichen des Bogens besonders gering ist. Dies beruht darauf, dass, wenn das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aus dem Spinnluftstrom herausfällt und auf einem Akkumulator gestapelt wird, das Zwischenprodukt sich nicht gleichmäßig entlang der gesamten Breite des Akkumulators anhäuft, und besonders an beiden Enden in Richtung der Breite stapelt es sich relativ gering auf.
  • Dass das Basisgewicht des Bogens aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern entlang der Breite des Bogens nicht gleichmäßig ist und insbesondere an beiden Enden gering ist, bedeutet eine entsprechende Variation des Basisgewichts des kalzinierten Aluminiumoxidfaserbogens in Richtung seiner Breite. Ein Aluminiumoxidfaserbogen als kommerzielles Produkt muss jedoch in seinem Basisgewicht insgesamt gleichmäßig sein, so dass die beiden Endbereiche in Richtung der Breite, wo das Basisgewicht geringer ist als der spezifizierte Wert, recht großzügig abgeschnitten werden müssen, was zu einer reduzierten Ausbeute des Aluminiumoxidfaserbogens führt.
  • Selbst wenn beide Endbereiche geschnitten werden, muss der Bogen außerdem als Produkt unter Standard entsorgt werden, wenn immer noch ein Bereich existiert, wo das Basisgewicht außerhalb des spezifizierten Bereiches liegt.
  • In den letzten Jahren hat sich die Aufmerksamkeit auf die Anwendung von Aluminiumoxidfaserbögen auf solche Bereiche fokussiert, wie beispielsweise Haltemittel für Abgasreinigungssysteme, hitzebeständige Filter und ähnliches, und bei solcher Verwendung ist eine höhere Präzision der Bogendicke erforderlich als bei der herkömmlichen Verwendung. Beispielsweise ist bei Verbrennungskraftmaschinen als Maßnahme für die Entsorgung des Abgases ein Reinigungssystem mit einem Bienenwaben-Katalysator, der sich in einer Ummantelung befindet, in der Abgasleitung vorgesehen. Um einen solchen Bienenwagen-Katalysator in der Katalysator-Ummantelung gesichert zu halten, ist es notwendig, eine Haltematte als Katalysatorhalteelement um den Bienenwaben-Katalysator herum zu wickeln, und zwar so gleichmäßig wie möglich in der Dicke, und diesen Katalysator in der Ummantelung unterzubringen, so dass er sicher an der Innenwand der Ummantelung durch die Rückstellkraft des Halteelements befestigt wird. Ein solches Halteelement ist vorzugsweise ein Faserbogen, der keiner Verschlechterung der Fasern unterliegt und selbst bei hohen Temperaturen einen geeigneten Oberflächendruck beibehalten kann. Die japanische offengelegte Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 7-286514 lehrt beispielsweise, dass bei Aluminiumoxidfaserbögen besonders solche bevorzugt sind, die hergestellt werden durch Laminieren von Aluminiumoxidfasern mit einer Zusammensetzung von Al2O3 : SiO2 = 70–74 : 30–26 (im Gewicht) und Nadeln des Laminats.
  • Als Ergebnis der eifrigen Studien der Erfinder der vorliegenden Erfindung, um das oben genannte Problem zu lösen, ist festgestellt worden, dass durch Falten des dünnen Schichtbogens des Zwischenprodukts aus Aluminiumoxidfasern um eine vorbestimmte Breite, während der gefaltete Bogen gestapelt wird und der gestapelte Bogen kontinuierlich in Richtung senkrecht zur Faltrichtung bewegt wird, der entstehende Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern ein gleichmäßiges Basisgewicht entlang seiner gesamten Breite hat.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage dieser Feststellung gemacht worden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen kontinuierlichen Bogen aus Aluminiumoxidfasern zu schaffen, welcher Bogen entlang seiner gesamten Breite ein gleichmäßiges Basisgewicht hat.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein kontinuierlicher Bogen aus Aluminiumoxidfasern gemäß dem Anspruch 1 geschaffen.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die die Herstellung eines kontinuierlichen Bogens aus Aluminiumoxidfasern gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Faltsystems, das beim Herstellen des Bogens der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können das Vorbereiten der Spinnlösung sowie das Ausbilden des Zwischenprodukts aus Aluminiumoxidfasern gemäß den herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Spinnlösung vorbereitet werden, indem eine basische Aluminiumchloridlösung ausgebildet wird, indem Aluminium in Salzsäure gelöst wird, und durch Hinzufügen von Silikatsol zu der Lösung, so dass die schließlich erhaltenen Aluminiumoxidfasern eine Zusammensetzung von Al2O3 : SiO2 = vorzugsweise 65–98 : 35–2, weiter bevorzugt 70–97 : 35–3 (im Gewicht) haben werden. Wenn der Siliziumanteil übermäßig ansteigt, sinkt, obwohl die Fasern einfacher zu formen sind, die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze übermäßig ab, während ein zu geringer Siliziumanteil die Fasern brüchig macht. Um die spinnbaren Eigenschaften zu verbessern, ist es bevorzugt, ein wasserlösliches organisches Polymer wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyethylenglycol, Stärke, Zellulosederivate oder ähnliches, hinzuzufügen. In manchen Fällen ist die Lösung geeignet konzentriert, um die Viskosität normalerweise auf 10–100 Poise einzustellen.
  • Das Blasverfahren, bei welchem die Spinnlösung in einen Spinnluftstrom mit hoher Geschwindigkeit hineinbefördert wird, wird vorzugsweise zum Ausbilden des Zwischenprodukts aus Aluminiumoxidfasern aus der Spinnlösung verwendet. Die bei dem Blasverfahren verwendbaren Düsen beinhalten zwei Arten: bei einer Art ist eine Spinnlösungsdüse in einer Luftstromdüse vorgesehen, welche einen Spinnluftstrom erzeugt; bei der anderen Art ist eine Spinnlösungsdüse so vorgesehen, dass sie die Spinnlösung extern in den Spinnluftstrom befördert. Beide Arten können gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Falls das Spinnen mit dem Blasverfahren durchgeführt wird, befindet sich vorzugsweise ein endloser Riemen aus Metallgaze im wesentlichen im rechten Winkel gegen den Spinnluftstrom, und der Spinnluftstrom, der das ausgebildete Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern beinhaltet, wird gegen den sich drehenden Riemen gerichtet. Das durch dieses Spinnen ausgebildete Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern hat normalerweise einen Durchmesser von ungefähr einigen Mikrometern (μm) und eine Länge von einigen zehn bis einigen hundert mm.
  • Der auf dem Akkumulator ausgebildete dünne Schichtbogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wird nach und nach von dem Akkumulator abgezogen und zu einem Falter befördert, mittels dessen der Bogen auf eine vorbestimmte Breite gefaltet und angehäuft wird, und der angehäufte Bogen wird kontinuierlich rechtwinklig zur Faltrichtung bewegt. In anderen Worten wird der Schichtbogen nach und nach von dem Akkumulator abgezogen, gefaltet und in Förderrichtung des Bogens gestapelt, und kontinuierlich quer zur Faltrichtung bewegt. Daher wird die Breite des gefalteten Bogens gleich der Breite des auszubildenden geschichteten Bogens. Dadurch sind beide Endbereiche in Richtung der Breite des Schichtbogens in dem ausgebildeten geschichteten Bogen verteilt, so dass das Basisgewicht des geschichteten Bogens über den Bogen hinweg gleichmäßig wird.
  • Das Basisgewicht des Schichtbogens sollte zumindest ausreichend sein, um einen dünnsten zulässigen Bogen auszubilden; es beträgt normalerweise 10 bis 200 g/m2, vorzugsweise 30 bis 100 g/m2. Dieser dünne Schichtbogen ist nicht notwendiger Weise gleichmäßig in sowohl seiner Quer- als auch seiner Längsrichtung, so dass der geschichtete Bogen ausgebildet wird durch Schichten des Schichtbogens in zumindest 5 Lagen, vorzugsweise 8 oder mehr Lagen, noch besser 10 bis 80 Lagen. Durch dieses Schichten wird eine lokale Ungleichmäßigkeit des Schichtbogens ausgeglichen, so dass es möglich ist, einen geschichteten Bogen mit einem gleichmäßigen Basisgewicht über den Bogen hinweg zu erhalten.
  • Die Anzahl der Schichtungen ist nicht besonders begrenzt, sondern es muss nur beachtet werden, dass eine zu große Dicke des Bogens dazu führen kann, dass eine bevorzugte Verbesserung der Schälfestigkeit in Richtung der Dicke durch das normalerweise in einem späteren Schritt durchgeführte Nadeln nicht mehr möglich ist, oder dass dadurch eine Reduzierung der Bogenproduktivität herbeigeführt werden könnte.
  • Zum Ausbilden des geschichteten Bogens wird der Schichtbogen kontinuierlich aus dem Akkumulator heraus befördert und zu einem Falter gebracht, wodurch der Bogen auf eine vorbestimmte Breite gefaltet, gestapelt und kontinuierlich in Richtung rechtwinklig zur Faltrichtung bewegt wird. Beispielsweise wird in dem Akkumulator das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf einem Metallgaze-artigen sich drehenden endlosen Riemen gestapelt, um einen dünnen Schichtbogen zu bilden, und dieser Bogen wird von dem endlosen Riemen getrennt und zu dem Falter befördert. In diesem Falter wird der Bogen auf eine vorbestimmte Breite gefaltet und aufgestapelt auf einem endlosen Riemen, der sich in Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Faltrichtung dreht. Die Anzahl der Schichtungen des geschichteten Bogens hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit des endlosen Riemens ab. Eine langsame Geschwindigkeit steigert die Anzahl der Schichtungen, während eine schnelle Geschwindigkeit die Anzahl der Schichten senkt.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die die Produktion eines Bogens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird ein Faltsystem 3 verwendet, das einen endlosen Riemen 1 zum Tragen des Schichtbogens 2 aufweist, einen weiteren endlosen Riemen 5 zum Tragen des geschichteten Bogens, wobei dieser endlose Riemen 5 in einer niedrigeren Position angeordnet ist als der endlose Riemen 1 und quer dazu verläuft, und ein Faltmittel, mit dem der vom hinteren Ende des endlosen Riemens 1 herabhängende Sch0ichtbogen gefaltet und auf dem endlosen Riemen 5 gestapelt wird. In diesem Faltsystem 3 ist das Faltmittel seitlich beweglich angeordnet, und die Breite des geschichteten Bogens wird durch den Bewegungsbereich des Faltmittels bestimmt. Die Verwendung eines solchen Faltsystems ermöglicht eine kontinuierliche Produktion eines geschichteten Bogens 4 mit jeder optionalen Breite aus dem kontinuierlich beförderten dünnen Schichtbogen.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendbare Faltsystem ist nicht auf die in 1 dargestellte Struktur begrenzt; es ist möglich, ein vertikales Faltsystem zu verwenden, wie es in 2 dargestellt ist.
  • Der so hergestellte geschichtete Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wird dann mittels eines herkömmlichen Verfahrens kalziniert und so zu einem Aluminiumoxidfaserbogen gemacht. Das Kalzinieren wird normalerweise bei einer Temperatur nicht unterhalb 500°C, vorzugsweise bei 1000 bis 1300°C, durchgeführt. Wenn der geschichtete Bogen vor dem Kalzinieren genadelt wird, ist es möglich, einen Aluminiumoxidfaserbogen mit hoher mechanischer Festigkeit zu erhalten, bei welchem die Aluminiumoxidfasern auch in Richtung der Dicke orientiert sind. Das Nadeln wird normalerweise bei 1 bis 50 Stichen/cm2 durchgeführt. Im allgemeinen ist, je höher dieses Nadelverhältnis ist, desto höher die Schüttdichte und Schälfestigkeit des entstehenden Aluminiumoxidfaserbogens.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen geschichteten Bogen aus einem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern mit einem gleichmäßigen Basisgewicht über den Bogen hinweg zu erzeugen. Durch Kalzinieren dieses geschichteten Bogens mit einem herkömmlichen Verfahren nach dem Nadeln, wenn dies notwendig ist, kann ein Aluminiumoxidfaserbogen mit einem gleichmäßigen Basisgewicht über den Bogen hinweg erhalten werden. Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung die kontinuierlich Herstellung von Aluminiumoxidfaserbögen mit jeder optionalen Länge auf einfache Art und Weise und kann die Produktionseffizienz bezüglich der herkömmlichen Verfahren spürbar verbessern.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird noch genauer beschrieben, indem die Beispiele der Erfindung gezeigt werden, welche Beispiele jedoch lediglich erläuternd sein sollen und den Bereich der Erfindung nicht begrenzen sollen.
  • Beispiel 1
  • Zu einer wässrigen Lösung aus basischem Aluminiumchlorid (Aluminiumgehalt: 70 g/l, Al/Cl = 1,8 (atomisches Verhältnis)) wurde Silikatsol hinzugefügt, so dass die schließlich erhaltenen Aluminiumoxidfasern eine Zusammensetzung von Al2O3 : SiO2 = 72 : 28 (Innengewicht) haben würden. Nachdem weiter Polyvinylalkohol hinzugefügt worden war, wurde die gemischte Lösung konzentriert, um eine Spinnlösung vorzubereiten mit einer Viskosität von 40 Poise und einem Aluminium/Silikatgehalt von ungefähr 30% im Gewicht, und das Spinnen dieser Lösung wurde durchgeführt gemäß dem Blasverfahren. Ein Spinnluftstrom, der das so ausgebildete Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern trug, wurde gegen einen endlosen Riemen aus Metallgaze gerichtet, der dadurch das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern fing und aufhäufte, um einen 1,050 mm breiten dünnen Bogen daraus mit einem Basisgewicht von 40g/cm2 zu erhalten, welcher Bogen relativ ungleichmäßig war, wobei das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern beliebig in der Ebene angeordnet war.
  • Dieser dünne Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern wurde gefaltet und gestapelt unter Verwendung einer Falteinrichtung mit dem in 1 gezeigten Aufbau, um einen kontinuierlichen, 950 mm breiten geschichteten Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern zu bilden, der 63 Lagen aus gefaltetem Schichtbogen aufwies. Dieser geschichtete Bogen wurde kalziniert, indem er zunächst für 2 Stunden einer Temperatur von 300°C ausgesetzt wurde und die Temperatur dann nach und nach auf 300–550°C mit einer Geschwindigkeit von 2°C/min angehoben wurde und dann auf 550 bis 1250°C mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min, wobei der Bogen schließlich für 30 Minuten einer Temperatur von 1250°C ausgesetzt blieb, um einen kontinuierlichen Aluminiumoxidfaserbogen mit einer Dicke von ungefähr 25 mm und einer Breite von ungefähr 650 mm herzustellen. Dieser Aluminiumoxidfaserbogen wurde auf eine Breite von 600 mm geschnitten, und beide Endbereiche, die die Umstülpungen aufwiesen, wurden entfernt. Ein Bereich von 2000 mm dieses Aluminiumoxidfaserbogens wurde in sechs gleiche Abschnitte in Richtung der Breite und in zwanzig gleiche Abschnitte in Richtung der Länge aufgeteilt, und das Basisgewicht jedes Abschnitts wurde gemessen. Der Mittelwert des Basisgewichts in Richtung der Breite der längs geschnittenen Abschnitte und der verdreifachte Wert (3σ/Mittelwert des Basisgewichts × 100; %) der Standardabweichung wurden bestimmt. Die durch Mitteln der Bestimmungen in Längsrichtung bestimmte Streuung (n=20) betrug 7,7%.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein dünner Schichtbogen, der gemäß dem gleichen Vorgang wie im Beispiel 1 erhalten wurde, wurde um einen runden Rotator herum gewickelt, um einen 1,050 mm breiten geschichteten Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern herzustellen, der 63 Lagen des Schichtbogens aufwies, und dieser geschichtete Bogen wurde kalziniert, um einen ungefähr 40 mm dicken und ungefähr 740 mm breiten Aluminiumoxidfaserbogen zu erhalten. Diese Aluminiumoxidfaserbogen wurde auf eine Breite von 600 mm geschnitten und dem gleichen Test unterzogen wie oben beschrieben. Die auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 1 bestimmte Streuung betrug 17,4%.
  • Beispiel 2
  • Ein dünner Schichtbogen mit einem Basisgewicht von 40 g/m2 und einer Breite von 1,050 mm, erhalten auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 1, wurde gefaltet, gestapelt und getrennt bei einer höheren Geschwindigkeit als im Beispiel 1, um einen 950 mm breiten kontinuierlichen geschichteten Bogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern mit 30 Lagen des Schichtbogens zu erhalten. Auf diesen geschichteten Bogen wurden 30 ml/kg einer 10 gewichtsprozentigen höheren fettigen sauren Ester/Mineralöllösung als Schmiermittel gesprüht, und anschließend wurde der Bogen einem Nadelvorgang mit 5 Stichen/cm2 unterworfen und dann auf die gleiche Art und Weise kalziniert wie im Beispiel 1, um einen kontinuierlichen Aluminiumoxidfaserbogen mit einer Dicke von ungefähr 10 mm und einer Breite von 650 mm zu machen. Eine Beurteilung dieses Aluminiumoxidfaserbogens mittels des gleichen Verfahrens wie im Beispiel 1 zeigte eine Streuung von 6,7%.
  • Um die Eignung des erhaltenen Aluminiumoxidfaserbogens für die Verwendung als Halter für Abgasreinigungssysteme zu bewerten, wurden fünf 50 × 50 mm große viereckige Teststücke aus dem Bogen gesammelt, indem der Bogen in Richtung der Breite in gleichen Abständen geschnitten wurde, und jedes Teststück wurde einer fünfmaligen Wiederholung eines Komprimierungs- und Freigabevorgangs unterzogen, bei welchem das Teststück auf eine Dicke von 4 mm bei Raumtemperatur mittels eines Kompressionstesters zusammengedrückt wurde, die Oberflächenspannung gemessen wurde und die Kompression dann freigegeben bzw. gelockert wurde. Jedes Teststück wurde auch einer 5-maligen Wiederholung eines Komprimierungs/Lockerungsvorgangs unterworfen, bei welchem das Teststück auf einer Dicke von 3 mm komprimiert wurde, der Oberflächendruck gemessen wurde und die Kompression gelockert wurde. Die Ergebnisse der oben beschriebenen Beurteilungstests sind in der Tabelle 1 dargestellt.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Ein dünner Schichtbogen, auf die gleiche Art und Weise erhalten wie im Vergleichsbeispiel 1, wurde um einen runden Rotator herum gewickelt, um einen 1,050 mm breiten geschichteten Bogen aus dem Aluminiumoxidfaser-Zwischenprodukt mit 30 Lagen des Schichtbogens zu erhalten, und dieser geschichtete Bogen wurde genadelt und kalziniert wie im Beispiel 1, um einen Aluminiumoxidfaserbogen mit einer Dicke von ungefähr 10 mm und einer Breite von ungefähr 740 mm zu erhalten. Die Streuung dieses Aluminiumoxidfaserbogens, bestimmt auf die gleiche Art und Weise wie oben beschrieben, betrug 16,8%.
  • Die Eignung des erhaltenen Aluminiumoxidfaserbogens für die Verwendung als Halter für Abgasreinigungssysteme wurde auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 2 beurteilt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Bei einem Vergleich des Beispiels 2 mit dem Vergleichsbeispiel 2 haben beide einen hohen Oberflächendruck, der sich wenig reduziert, selbst wenn die Veränderung der Dicke wiederholt wird, und beide haben auch eine große Wiederherstellkraft der Fasern und sind für die Verwendung als Halter geeignet. Es ist jedoch bemerkenswert, dass das Beispiel 2 eine geringe Streuung der Oberflächedruckeigenschaften zwischen den Bögen hat als Vergleichsbeispiel 2, und besonders geeignet ist für die Verwendung als Haltermaterial.
  • Tabelle 1
    Figure 00150001
  • Einige Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung eines kontinuierlichen Bogens aus Aluminiumoxidfasern werden nun beschrieben.
    • 1. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten Bogens, der ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aufweist, bei welchem Verfahren ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aus einer Lösung, die hauptsächlich eine Aluminiumverbindung aufweist, ausgesponnen wird, das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf die Oberfläche eines Akkumulators fallen gelassen und dort gestapelt wird, um einen dünnen Schichtbogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern zu bilden, der Schichtbogen kontinuierlich aus dem Akkumulator herausgezogen wird, und der Bogen um eine vorbestimmte Breite gefaltet wird, während der gefaltete Bogen gestapelt wird und der gestapelte Bogen kontinuierlich senkrecht zur Faltrichtung bewegt wird.
    • 2. Verfahren nach 1, wobei das aus der hauptsächlich eine Aluminiumverbindung aufweisenden Lösung ausgesponnene Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf einen rotierenden endlosen Riemen des Akkumulators fallen gelassen und darauf gestapelt wird, um einen dünnen Schichtbogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern zu bilden, und dass der Schichtbogen von dem endlosen Riemen des Akkumulators abgezogen und zu der Falteinrichtung befördert wird, und dass der Bogen um eine vorbestimmte Breite gefaltet wird, während der gefaltete Bogen auf einem endlosen Riemen gestapelt wird, der sich senkrecht zu der Faltrichtung dreht.
    • 3. Verfahren nach 1, wobei der Schichtbogen ein Basisgewicht von 10 bis 200 g/m2 hat.
    • 4. Verfahren nach 1, wobei der geschichtete Bogen nicht weniger als 8 Schichten des Schichtbogens aufweist.
    • 5. Verfahren zum Herstellen eines Bogens aus Aluminiumoxidfasern, bei welchem ein geschichteter Bogen aus einem Vorgängerprodukt von Aluminiumoxidfasern kalziniert wird, der in dem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 entstanden ist.
    • 6. Verfahren nach 5, wobei der geschichtete Bogen vor dem Kalzinieren genadelt wird.
    • 7. Eine Haltematte für ein Katalysatorhalteelement wird nun beschrieben. Sie umfasst einen Aluminiumoxidfaserbogen, der durch das Nadeln und Kalzinieren eines geschichteten Bogens aus einem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern entstanden ist, der seinerseits entstanden ist aus einem Verfahren, in welchem ein Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern aus einer Lösung, die hauptsächlich eine Aluminiumverbindung aufweist, ausgesponnen wird, das Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern auf die Oberfläche eines Akkumulators fallen gelassen und dort gestapelt wird, um einen dünnen Schichtbogen aus dem Zwischenprodukt aus Aluminiumoxidfasern zu bilden, der Schichtbogen kontinuierlich aus dem Akkumulator herausgezogen wird, und der Bogen um eine vorbestimmte Breite gefaltet wird, während der gefaltete Bogen gestapelt wird und der gestapelte Bogen kontinuierlich senkrecht zur Faltrichtung bewegt wird.

Claims (5)

  1. Kontinuierliche Materialbahn aus Aluminiumoxidfasern, bei welcher die Streuung des Basisgewichts nicht mehr als 7,7% beträgt.
  2. Kontinuierliche Materialbahn aus Aluminiumoxidfasern nach Anspruch 1, bei welcher die Streuung des Basisgewichts nicht größer als 6,7% ist.
  3. Kontinuierliche Materialbahn aus Aluminiumoxidfasern nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Aluminiumoxidfasern eine Gewichts-Zusammensetzung von Al2O3 : SiO2 = 65 – 98 : 35 – 2 haben.
  4. Kontinuierliche Materialbahn aus Aluminiumoxidfasern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, erzeugt durch Stapeln dünner Lamina-Materialbahnen aus einem Aluminiumoxidfaser-Vormaterial, um eine laminierte Materialbahn zu bilden, und durch Kalzinieren dieser Materialbahn.
  5. Halter für Abgasreinigungssysteme mit einer kontinuierlichen Materialbahn aus Aluminiumoxidfasern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
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