ES2569370T3 - Estera de montaje con protección flexible de bordes y dispositivo de tratamiento de gases de escape con la estera de montaje incorporada - Google Patents

Estera de montaje con protección flexible de bordes y dispositivo de tratamiento de gases de escape con la estera de montaje incorporada Download PDF

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Abstract

Una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorgánicas que comprende primera y segunda superficies principales enfrentadas entre sí, bordes anterior y posterior y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende: (i) un polímero esencialmente no reticulable que se descompone térmicamente dejando un agente resistente a la erosión producida por los gases adsorbido en la estera de montaje; o (ii) un polímero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosión producida por los gases adsorbido en la estera de montaje

Description

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DESCRIPCION
Estera de montaje con proteccion flexible de bordes y dispositivo de tratamiento de gases de escape con la estera de montaje incorporada
Se proporciona una estera de montaje para montar una estructura fragil en el alojamiento de un dispositivo de tratamiento de gases de escape, tal como un catalizador o una trampa de particulas diesel. Tambien se proporciona un dispositivo de tratamiento de gases de escape que incluye una estructura fragil que esta montada en un alojamiento mediante la disposicion de la estera de montaje en un hueco entre el alojamiento y la estructura fragil.
Los dispositivos de tratamiento de gases de escape se usan en los automoviles para reducir la contamination procedente de las emisiones de los gases de escape del motor. Los ejemplos de dispositivos de tratamiento de gases de escape incluyen catalizadores y trampas de particulas diesel.
Por lo general, un catalizador de tratamiento de los gases de escape de un motor de automovil incluye un alojamiento, una estructura fragil de soporte del catalizador para sujetar el catalizador que se usa para efectuar la oxidation del monoxido de carbono y de los hidrocarburos, y la reduction de los oxidos de nitrogeno, y una estera de montaje dispuesta entre la superficie exterior de la estructura fragil de soporte del catalizador y la superficie interior del alojamiento para sujetar la estructura fragil de soporte del catalizador en el alojamiento durante el funcionamiento.
En general, una trampa de particulas diesel para controlar la contaminacion generada por los motores diesel incluye un alojamiento, una trampa o un filtro fragiles de particulas para recoger las particulas de las emisiones del motor diesel, y una estera de montaje dispuesta entre la superficie exterior del filtro o de la trampa y la superficie interior del alojamiento para sujetar la estructura de trampa o filtro fragiles en el alojamiento durante el funcionamiento.
La estructura fragil, bien la estructura de soporte del catalizador o un filtro de particulas diesel, esta contenida en el alojamiento con un espacio o hueco entre la superficie exterior de la estructura fragil y la superficie interior del alojamiento. En general, la estructura fragil comprende una estructura fabricada de un material frangible de un material ceramico quebradizo, tal como el oxido de aluminio, el titanato de aluminio, el dioxido de silicio, el oxido de magnesio, el dioxido de circonio, la cordierita, el carburo de silicio y similares. Estos materiales proporcionan una estructura de tipo esqueletica con una pluralidad de canales de flujo de gas. Estas estructuras pueden ser tan fragiles que pequenas tensiones o cargas de choque suelen bastar para agrietarlas o aplastarlas. Para proteger la estructura fragil de un choque termico y mecanico, y de otras tensiones producidas durante el funcionamiento normal del dispositivo, asi como para proporcionar un aislamiento termico y un sellado eficaz de gases, el material de la estera de soporte o de montaje se coloca dentro del hueco entre la estructura fragil y el alojamiento.
Los materiales de estera de montaje empleados han ser capaces de satisfacer cualquiera de una serie de requisitos fisicos o de diseno establecidos por los fabricantes de estructuras fragiles o por los fabricantes de dispositivos de tratamiento de gases de escape. Por ejemplo, el material de la estera de montaje ha de ser capaz de ejercer una presion residual de sujecion eficaz sobre la estructura fragil, incluso cuando el dispositivo de tratamiento de gases de escape haya sufrido grandes fluctuaciones de temperatura, lo que provoca una expansion y una contraction importantes del alojamiento metalico con respecto a la estructura fragil, que, a su vez, provoca ciclos significativos de compresion y de liberation en las esteras de montaje durante un periodo de tiempo.
El documento US 2010/0055004 A1 desvela una estera de montaje que comprende una estera de fibras inorganicas, en la que, en bordes laterales opuestos, incluye un protector en los bordes que comprende un polimero y un agente de resistencia a la erosion producida por los gases.
El documento US 6.967.006 B1 desvela un proceso de sujecion o montaje y aislamiento de monolitos ceramicos en dispositivos de tratamiento de gases de escape, con un alojamiento que tiene una section transversal no redondeada (por ejemplo, ovalada o triangular) y con uno o mas monolitos ceramicos internos con una seccion transversal correspondiente.
El documento WO 2008/156942 A1 desvela una estera de montaje resistente a la erosion que comprende fibras inorganicas y que tiene un borde periferico y una capa de composition de refuerzo hacia el interior dispuesta sobre las fibras inorganicas a lo largo del borde periferico.
El documento KR 10-0576737 B1 desvela una pelicula de proteccion contra la corrosion y una capa porosa de soporte del catalizador que tiene una alta seguridad y fuerza de union a las particulas del catalizador, y una gran area superficial, a la vez que evita la corrosion de la superficie de la estructura metalica.
Por lo general, en los dispositivos de tratamiento de gases de escape, se pueden usar dos tipos de esteras de montaje, en concreto, las esteras de montaje intumescentes y las no intumescentes. Las esteras de montaje intumescentes contienen materiales que se expanden como consecuencia de la aplicacion de calor. El uso de materiales intumescentes en las esteras de montaje depende de la aplicacion deseada y de las condiciones a las
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que se van a someter las esteras de montaje. Las esteras de montaje no intumescentes son esencialmente no expansibles. La expresion "esencialmente no expansible" pretende significar que la estera no se expande facilmente al aplicarse calor como cabria esperar de las esteras intumescentes. Como es evidente, se produce cierta expansion de la estera en funcion de su coeficiente de expansion termica. No obstante, la cantidad de expansion es muy insustancial en comparacion con la expansion de las esteras intumescentes.
Todas las esteras de montaje estan sometidas a la erosion de los bordes cuando se encuentran incorporadas dentro de un dispositivo de tratamiento de gases de escape. El gas caliente de emision generado por un motor de combustion interna, pasa por un tubo de escape antes de entrar en el dispositivo de tratamiento de gases de escape. Al pasar por el tubo de escape, estas emisiones deben entrar en una region de entrada y salir a traves de una region de salida del dispositivo de tratamiento de gases de escape. Los bordes anterior y posterior de la estera de montaje del dispositivo de tratamiento de gases de escape estan expuestos a estos gases calientes, lo que, a su vez, provoca la degradacion de los bordes de la estera de montaje.
Las esteras de montaje tanto intumescentes como no intumescentes no siempre son resistentes a la erosion de los bordes por el gas caliente. Una instalacion incorrecta de la estera de montaje o la falta de fuerza de sujecion de la estera de montaje dentro del alojamiento puede dar lugar a una erosion de la estera de montaje. Ademas, dependiendo de la aplicacion en particular, la utilizacion de una estera de montaje no intumescente dentro de un dispositivo de tratamiento de gases de escape puede proporcionar una proteccion y un soporte insuficientes al dispositivo de tratamiento de gases de escape. Con respecto a las esteras intumescentes, se sabe como unir una banda estrecha distinta de estera no intumescente al borde de una estera intumescente para proporcionar proteccion en el borde. Sin embargo, se trata de un procedimiento relativamente caro y complejo, pues implica la conexion fisica de dos componentes independientes entre si, en concreto, de la estera de montaje y la banda de estera no intumescente, entre si.
Existen diversos metodos de proteccion del borde para las esteras intumescentes. Tambien se han usado soluciones potenciadoras de la rigidez y panos resistentes a las altas temperaturas intentando mitigar los problemas de erosion del borde. El uso de panos resistentes a las altas temperaturas, por ejemplo, conlleva envolver las bordes de la estera para mejorar la resistencia a la erosion producida por los gases. El tratamiento de los bordes con panos protege el borde anterior y posterior de la estera. Debido a la complejidad que implica la colocacion de la estera de montaje envuelta con panos resistentes a las altas temperaturas en el interior del alojamiento, el uso de panos resistentes a altas temperaturas independientes no es una solucion muy aceptada.
Se conoce tambien la adicion de una solucion potenciadora de la rigidez a altas temperaturas a una estera de montaje dispuesta entre un elemento de soporte del catalizador y un alojamiento metalico. El material de la solucion potenciadora de la rigidez a altas temperaturas se puede anadir bien antes o despues del ensamblaje de la estera de montaje dentro del alojamiento metalico. Las soluciones potenciadoras de la rigidez, aunque son muy eficaces, deben ser aplicadas por el usuario final durante la operacion de envainado, y son productos complicados de aplicar en la estera de montaje. Por otra parte, la aplicacion de una solucion potenciadora de la rigidez a la estera de montaje antes de su montaje en torno a la estructura fragil es imposible, ya que la solucion se seca, endureciendose mucho, y hace que la estera de montaje quede demasiado rigida para poder envolverse alrededor de la estructura fragil de soporte del catalizador.
Se proporciona una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible esencialmente seco de bordes que comprende: (i) un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente, dejando un agente de resistencia a la erosion producida por los gases adsorbido sobre la estera de montaje; o (ii) un polimero esencialmente no reticulable y un agente de resistencia a la erosion producida por los gases adsorbido sobre la estera de montaje.
Tambien se proporciona un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende un alojamiento, una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible esencialmente seco de bordes que comprende, y una estructura fragil de soporte del catalizador montada elasticamente en el interior de dicho alojamiento mediante dicha estera de montaje.
Ademas, se proporciona un metodo de fabricacion de una estera para un dispositivo de tratamiento de gases de escape o un conducto de gases de escape, que comprende: aplicar un protector flexible de bordes liquido que comprende bien (i) un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente, dejando un agente de resistencia a la erosion producida por los gases adsorbido sobre la estera de montaje; o (ii) un polimero esencialmente no reticulable y un agente de resistencia a la erosion producida por los gases adsorbido sobre al menos una parte de al menos un borde de la estera que comprende fibras inorganicas; y retirar al menos una parte de dicho liquido de dicho protector de los bordes.
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Ademas, se proporciona un metodo de fabricacion de un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende envolver al menos una parte de una estructura fragil de catalizador adaptada para tratar los gases de escape con la estera de montaje descrita en el presente documento; y disponer la estructura fragil envuelta en un alojamiento.
La FIG. 1 muestra una vista en seccion transversal de un dispositivo de tratamiento de gases de escape que contiene una estera de montaje tratada con protector flexible de bordes.
La FIG. 2 muestra una vista plana de una estera de montaje que tiene una configuracion de lengueta y surco.
La FIG. 3 muestra una vista en perspectiva de una estera de montaje que tiene una configuracion de lengueta y surco tratada con el protector flexible de bordes.
La FIG. 4 es una grafica que muestra los resultados de la Calorimetria diferencial de barrido - Analisis termogravimetrico de un protector flexible de bordes.
La FIG. 5 es una grafica que muestra los resultados de las mediciones de la erosion con respecto a muestras de estera de fibra XPE®-AV2 tratadas con un protector flexible de bordes.
La FIG. 6 es una grafica que muestra los resultados de las mediciones de la erosion con respecto a muestras de estera de fibra ISOMAT® AV5 tratadas con un protector flexible de bordes.
Se describe una estera de montaje para aplicaciones en dispositivos de tratamiento de gases de escape. La estera de montaje incluye al menos una capa o lamina que se compone de fibras inorganicas resistentes al calor y un tratamiento con protector flexible de bordes. De acuerdo con ciertas realizaciones, la estera de montaje incluye al menos una capa o lamina que se compone de fibras inorganicas resistentes al calor, material intumescente y un tratamiento con protector flexible de bordes. Sorprendente e inesperadamente, se ha encontrado que la inclusion de un tratamiento con protector flexible de bordes elimina la necesidad de conectar un material independiente protector de los bordes junto a las bordes anterior y posterior de una estera de montaje para proteger la estera de montaje de la erosion debida a la emision de gases de calientes. Una vez aplicado y esencialmente secado el tratamiento con protector de los bordes a la estera, la estera de montaje conserva gran parte de su flexibilidad original para permitir su envoltura en torno a una estructura de soporte del catalizador y, por tanto, resuelve los problemas asociados con las soluciones protectoras de bordes que aumentan la rigidez de la estera de montaje.
Tambien se proporciona un dispositivo de tratamiento de los gases de escape, que tiene una estructura fragil de soporte del catalizador montada dentro de un alojamiento que se soporta en el mimo mediante una estera de montaje dispuesta entre el alojamiento y la estructura fragil. La expresion "estructura fragil" pretende significar e incluir estructuras de soporte del catalizador tales como monolitos o similares de ceramica o de metal que puedan ser de naturaleza fragil o frangible, y que se beneficiarian de una estera de montaje tal como la descrita en el presente documento. En la FIG. 1, se muestra un dispositivo de tratamiento de gases de escape ilustrativo. Se ha de entender que el dispositivo de tratamiento de gases de escape no pretende limitarse a su uso en el catalizador mostrado en la FIG. 1 y, por tanto, la forma solo se muestra como una realizacion ilustrativa. De hecho, la estera de montaje se podria usar para montar o soportar cualquier estructura fragil adecuada para tratar gases de escape, tal como una estructura de catalizador diesel, una trampa de particulas diesel, trampas de NOx y similares.
En general, las estructuras de soporte del catalizador incluyen una o mas estructuras tubulares porosas o de tipo panal, montadas mediante un material resistente al calor dentro de un alojamiento. Cada estructura puede incluir en cualquier parte de aproximadamente 200 a aproximadamente 900 o mas canales o celdas por pulgada al cuadrado, dependiendo del tipo de dispositivo de tratamiento de gases de escape. Una trampa de particulas diesel difiere de la estructura de un catalizador en que cada canal o celda dentro de la trampa de particulas esta cerrada en un extremo o en el otro. En la trampa de particulas diesel, las particulas se recogen de los gases de escape en la estructura porosa hasta que se regenera mediante un proceso de consumo a alta temperatura. En el dispositivo de tratamiento de gases de escape, se puede utilizar cualquier estructura conocida de soporte de catalizador para catalizadores o trampas de particulas diesel. Las aplicaciones que no son de automocion para la estera de montaje de la presente invention pueden incluir catalizadores para las pilas de emision (escape) de la industria quimica.
El catalizador 10 puede incluir un alojamiento generalmente tubular 12 formado por dos piezas de metal, por ejemplo, acero resistente a altas temperaturas, unidas por un reborde 16. Como alternativa, el alojamiento puede incluir un bote preformado en el que se encuentre insertada una estructura de soporte del catalizador, envuelta por la estera de montaje. El alojamiento 12 incluye una entrada 14 en un extremo y una salida (no mostrada) en su extremo opuesto. La entrada 14 y la salida se forman adecuadamente en sus extremos exteriores, por lo que pueden asegurarse a los conductos del sistema de escape de un motor de combustion interna. El dispositivo 10 contiene una estructura fragil de soporte del catalizador, tal como un monolito 18 de ceramica frangible, que esta soportado y limitado dentro del alojamiento 12 por la estera de montaje 20, que se describe mas detalladamente. El monolito 18 incluye una pluralidad de conductos permeables a los gases que se extienden axialmente desde su superficie del extremo de entrada en un extremo hasta su superficie del extremo de salida en su lado opuesto. El
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monolito 18 se puede construir de cualquier material refractario adecuado de metal o ceramica de cualquier manera y configuracion. Por lo general, los monolitos tienen una configuration de section transversal ovalada o redonda, pero son posibles otras formas. Se puede usar cualquier monolito conocido en combination con el alojamiento y con la estera de montaje.
El monolito esta separado de su alojamiento por una distancia o un hueco, que variara de acuerdo con el tipo y el diseno del dispositivo de tratamiento de gases de escape utilizado, por ejemplo, un catalizador, una estructura de catalizador diesel o una trampa de particulas diesel. Este hueco se rellena con una estera de montaje 20 para proporcionar un soporte con resiliencia pare el monolito de ceramica 18. La estera de montaje 20 con resiliencia proporciona tanto aislamiento termico con el ambiente exterior como soporte mecanico a la estructura de soporte de catalizador, protegiendo la estructura fragil de los choques mecanicos a traves de un amplio intervalo de temperaturas de funcionamiento del dispositivo de tratamiento de gases de escape.
En cuanto a la FIG. 2, se muestra una estera de montaje 20 ilustrativa. La estera de montaje 20 es una estera homogenea de fibras inorganicas resistentes a las altas temperaturas que se ha estampado con troquel para obtenerse una estera de montaje que tiene una configuracion de lengueta y surco. La estera de montaje 20 contiene un borde anterior 22 y un borde posterior 24. La estera de montaje tambien incluye bordes laterales opuestos 26, 28 que se pueden exponer a las emisiones de escape calientes. Se aplica un protector flexible 32 de bordes a la primera superficie principal 30 y a los bordes laterales 26 y 28 de la estera de montaje 20 para proteger la estera de montaje 20 contra la erosion y la degradation del borde producidas por las emisiones de gas caliente durante el funcionamiento del catalizador. El protector flexible de bordes tambien se puede aplicar a partes de la segunda superficie principal (no mostrada) de la estera al lado de los bordes laterales.
En cuanto a la FIG. 3, se muestra una estera de montaje 20 ilustrativa. La estera de montaje 20 es una estera homogenea de fibras inorganicas resistentes a las altas temperaturas que se ha estampado con troquel para obtenerse una estera de montaje que tiene una configuracion de lengueta y surco. La estera de montaje 20 contiene un borde anterior 22 y un borde posterior 24. La estera de montaje tambien incluye bordes laterales opuestos 26 y 28 que se pueden exponer a las emisiones de escape calientes. Se aplica un protector flexible 32 de bordes a los bordes laterales 26 y 28 y a la primera superficie principal 30 de la estera de montaje 20 para proteger la estera de montaje 20 contra la erosion y la degradacion del borde producidas por las emisiones de gas caliente durante el funcionamiento del catalizador. El protector 32 de los bordes tambien se puede aplicar a partes de la segunda superficie principal (no mostrada) de la estera al lado de los bordes laterales.
En general, la estera de montaje incluye fibras inorganicas que tienen un protector flexible de bordes adsorbido en una parte de las mismas, opcionalmente al menos un tipo de material intumescente y, opcionalmente, al menos un tipo de aglutinante organico. El termino "adsorbido" significa que la protection de los bordes se dispone sobre las superficies de los bordes laterales y, opcionalmente, partes de la primera y la segunda superficies principales adyacentes a los bordes laterales y/o que el material protector de los bordes ha penetrado en al menos una parte del espesor de la estera de montaje a lo largo de los bordes laterales de la estera y, opcionalmente, partes de la primera y la segunda superficies principales que son adsorbidas en las superficies laterales de la estera. Al consumirse el polimero del protector de los bordes, se queda el agente resistente a la erosion producida por los gases para proteger las bordes de la estera de montaje de la degradacion producida por el impacto de los gases. Cuando el material resistente a la erosion producida por los gases ha penetrado en el espesor de la estera de montaje, las partes de la estera de montaje se densifican y se vuelven resistentes a la erosion producida por los gases calientes.
El material protector de bordes es adsorbido en una parte de al menos el borde anterior y el borde posterior de la estera de montaje 20. De acuerdo con ciertas realizaciones, el protector de bordes puede ser adsorbido en una parte de al menos uno de los bordes anterior y posterior de la estera de montaje 20. De acuerdo con otras realizaciones, el protector de bordes puede ser adsorbido en una parte de ambos bordes anterior y posterior de la estera de montaje. De acuerdo con otras realizaciones, el protector de bordes puede ser adsorbido a lo largo de todo el borde de al menos uno de los bordes anterior y posterior de la estera de montaje. De acuerdo con realizaciones adicionales, el protector de bordes puede ser adsorbido a todo lo largo de los bordes anterior y posterior de la estera de montaje. La composition de la estera de montaje es capaz de proteger las bordes de la estera de montaje que estan expuestos al gas de escape caliente, para evitar la erosion o la descomposicion prematura de los bordes de la estera de montaje.
En la construction de la estera de montaje, se pueden utilizar fibras inorganicas resistentes al calor siempre y cuando las fibras puedan soportar el proceso de formation de la estera de montaje, que puedan soportar las temperaturas de funcionamiento de los dispositivos de tratamiento de gases de escape, que puedan proporcionar el aislamiento termico y la proteccion contra los choques mecanicos minimos, al ejercer la presion de sujecion para mantener la estructura fragil dentro del alojamiento del dispositivo de tratamiento de gases de escape a las temperaturas de funcionamiento previstas. Sin limitation, las fibras inorganicas adecuadas que se pueden usar para preparar la estera de montaje y el dispositivo de tratamiento de gases de escape incluyen ciertas fibras de oxido, tales como fibras policristalinas ricas en alumina y fibras de silicato-alumina, fibras de alumina-oxido de magnesio- silice, fibras de silicatos alcalinoterreos tales como las fibras de oxido de calcio-oxido de magnesio-silice y fibras de oxido de magnesio-silice, fibras de vidrio de clase S, fibras de vidrio de clase S2, fibras de vidrio de clase E, fibras
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de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas.
De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras inorganicas resistentes al calor que se usan para preparar la estera de montaje comprenden fibras de oxido ceramico. Sin limitacion, las fibras adecuadas de oxido ceramico incluyen fibras de alumina, fibras de alumina-silice, fibras de alumina-dioxido de circonio-sNice, fibras de dioxido de circonio- s^lice, fibras de dioxido de circonio y fibras similares. Unifrax I LLC (Niagara Falls, Nueva York) tienen disponibles en el mercado fibras de ceramica utiles de alumina-sNice con la marca comercial registrada FIBERFRAX. Las fibras de ceramica FIBERFRAX comprenden el producto del proceso de formation de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Las fibras FIBERFRAX presentan unas temperaturas de funcionamiento de hasta aproximadamente 1.540 °C y un punto de fusion de hasta aproximadamente 1.870 °C. Las fibras FIBERFRAX se forman facilmente hasta formar laminas, papeles, capas y esteras resistentes a las altas temperaturas. Las fibras de alumina/silice pueden comprender del aproximadamente 45 por ciento en peso al aproximadamente 60 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 40 por ciento en peso al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. La fibra de alumina/silice puede comprender aproximadamente el 50 por ciento en peso de alumina y aproximadamente el 50 por ciento en peso de silice.
Las fibras de vidrio de alumina/silice/oxido de magnesio normalmente comprenden del aproximadamente 64 por ciento en peso al aproximadamente 66 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 24 por ciento en peso al aproximadamente 25 por ciento en peso de alumina, del aproximadamente 9 por ciento en peso al aproximadamente 10 por ciento en peso de oxido de magnesio. La fibra de vidrio de clase E normalmente comprende del aproximadamente 52 por ciento en peso al aproximadamente 56 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 16 por ciento en peso al aproximadamente 25 por ciento en peso de oxido de calcio, del aproximadamente 12 por ciento en peso al aproximadamente 16 por ciento en peso de alumina, del aproximadamente 5 por ciento en peso al aproximadamente 10 por ciento en peso de oxido de boro, hasta el aproximadamente 5 por ciento en peso de oxido de magnesio, hasta el aproximadamente 2 por ciento en peso de oxido de sodio y oxido de potasio y trazas de oxido de hierro y fluoruros, con una composition tipica del 55 por ciento en peso de silice, 15 por ciento en peso de alumina, 7 por ciento en peso de oxido de boro, 3 por ciento en peso de oxido de magnesio, 19 por ciento en peso de oxido de calcio y trazas de los materiales mencionados anteriormente.
De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras de silicatos alcalinoterreos usadas para preparar la estera de montaje son resistentes al calor y biosolubles. Sin limitacion, los ejemplos adecuados de fibras biosolubles de silicatos alcalinoterreos que se pueden usar para preparar una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape incluyen fibras que se desvelan en las patentes de EE.UU n.° 6.953.757, 6.030.910, 6.025.288, 5.874.375, 5.585.312, 5.332.699, 5.714.421, 7.259.118, 7.153.796, 6.861.381, 5.955.389, 5.928.075, 5.821.183 y 5.811.360, que se encuentran incorporadas en el presente documento por referencia.
De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras biosolubles de silicato alcalinoterreo pueden comprender el producto de formacion de fibras de una mezcla de oxidos de magnesio y silice. Estas fibras se conocen comunmente como fibras de silicato de magnesio. En general, las fibras de silicato de magnesio comprenden el producto del proceso de formacion de fibras del aproximadamente 60 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, de mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio y el 5 por ciento en peso o menos de impurezas. De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras de silicato alcalinoterreo comprenden el producto del proceso de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio y el 5 por ciento en peso o menos de impurezas. De acuerdo con otras realizaciones, las fibras de silicato alcalinoterreo comprenden el producto del proceso de formacion de fibras del aproximadamente 70 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 14 al aproximadamente 30 por ciento en peso de oxido de magnesio y el 5 por ciento en peso o menos de impurezas. Unifrax I LLC (Niagara Falls, Nueva York) tiene disponible en el mercado una fibra de silicato de magnesio util con la marca comercial registrada FIBERFRAX. En general, las fibras ISOFRAX disponibles en el mercado comprenden el producto del proceso de formacion de fibras del aproximadamente 70 al aproximadamente 80 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 18 al aproximadamente 27 por ciento en peso de oxido de magnesio y el 4 por ciento en peso o menos de impurezas.
De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras biosolubles de silicato alcalinoterreo pueden comprender el producto del proceso de formacion de fibras de una mezcla de oxidos de calcio, de magnesio y silice. Estas fibras se conocen comunmente como fibras de oxido de calcio-oxido de magnesio-silice. De acuerdo con ciertas realizaciones, las fibras de oxido de calcio-oxido de magnesio-silice comprenden el producto del proceso de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, de mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso de oxido de calcio, de mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio, y el 10 por ciento en peso o menos de impurezas. Unifrax I LLC (Niagara Falls, Nueva York) tiene disponibles en el mercado unas fibras de oxido de calcio-oxido de magnesio-silice utiles con la marca comercial registrada INSULFRAX. En general, las fibras INSULFRAX comprenden el producto de un proceso de formacion de fibras del aproximadamente 61 al aproximadamente 67 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 27 al aproximadamente 33 por ciento en peso de oxido de calcio y del aproximadamente 2 al aproximadamente 7 por ciento en peso de oxido de magnesio. Thermal Ceramics (Augusta, Georgia) tiene disponibles en el mercado otras
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fibras adecuadas de oxido de calcio-oxido de magnesio-sNice con las denominaciones comerciales SUPERWOOL 607 y SUPERWOOL 607 MAX. Las fibras SUPERWOOL 607 comprenden del aproximadamente 60 al aproximadamente 70 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 25 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de calcio y del aproximadamente 4 al aproximadamente 7 por ciento en peso de oxido de magnesio, y trazas de alumina. Las fibras SUPERWOOL 607 MAX comprenden del aproximadamente 60 al aproximadamente 70 por ciento en peso de silice, del aproximadamente 16 al aproximadamente 22 por ciento en peso de oxido de calcio y del aproximadamente 12 al aproximadamente 19 por ciento en peso de oxido de magnesio, y trazas de alumina.
En ciertas realizaciones, la estera de montaje 20 puede comprender una o mas capas no intumescentes de fibras de vidrio amorfas lixiviadas, formadas por fusion, resistentes a las altas temperaturas que tengan un alto contenido de silice y, opcionalmente, un aglutinante u otras fibras adecuadas para actuar como un aglutinante. Las fibras de vidrio se pueden lixiviar de cualquier manera y con cualquier tecnica conocida en la materia. Por lo general, la lixiviacion se puede realizar sometiendo las fibras de vidrio preparadas por fusion a una solucion acida u otra solucion adecuada para la extraccion de los oxidos no siliceos y otros componentes de las fibras. En la patente de EE.UU. n.° 2.624.658 y en la solicitud de patente europea con n.° de publicacion 0973697, se expone una descripcion mas detallada de diversas tecnicas conocidas de lixiviacion, aunque las tecnicas de lixiviacion no se limitan a las mismas. La expresion "alto contenido en sNice" pretende significar que las fibras contienen mas silice que cualquier otro ingrediente de las fibras. De hecho, como se describe mas adelante, se apreciara que el contenido de sNice de estas fibras tras la lixiviacion es preferentemente superior al de cualquier otra fibra de vidrio que contenga silice, incluso las fibras de vidrio de clase S, a excepcion de las fibras derivadas de cuarzo cristalino o las fibras de silice puro.
Las fibras de silice adecuadas utiles en la production de una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape incluyen las fibras de vidrio lixiviadas de BelChem Fiber Materials GmbH, Alemania, de marca comercial BELCOTEX, de Hitco Carbon Composites, Inc. de Gardena California, de marca comercial registrada REFRASIL, y de Polotsk-Steklovolokno, Republica de Bielorrusia, con la denomination PS-23 (R).
Las fibras BELCOTEX son fibras discontinuas pre-hiladas de tipo convencional. Estas fibras tienen una finura media de aproximadamente 550 tex y, en general, estan hechas de acido silicico modificado por alumina. Las fibras BELCOTEX son amorfas y, en general, contienen aproximadamente 94,5 por ciento de silice, aproximadamente 4,5 por ciento de alumina, menos del 0,5 por ciento de oxido de sodio y menos del 0,5 por ciento de otros componentes. Estas fibras tienen un diametro medio de fibra de aproximadamente 9 micrometros, y un punto de fusion en el intervalo de 1.500 °C a 1.550 °C. Estas fibras son resistentes al calor a temperaturas de hasta 1.100 °C, y normalmente estan exentas de mechas y de aglutinante.
Las fibras REFRASIL, al igual que las fibras BELCOTEX, son fibras de vidrio amorfas lixiviadas con alto contenido en sNice para proporcionar aislamiento termico para aplicaciones en el intervalo de temperaturas de 1.000 °C a 1.100 °C. Estas fibras tienen un diametro de entre aproximadamente 6 y aproximadamente 13 micrometros, y tienen un punto de fusion de aproximadamente 1.700 °C. Las fibras, despues de la lixiviacion, normalmente tienen un contenido en sNice del aproximadamente el 95 por ciento en peso. La alumina puede estar presente en una cantidad del aproximadamente 4 por ciento en peso, estando otros componentes presentes en una cantidad del 1 por ciento o inferior.
Las fibras PS-23 (R) de Polotsk-Steklovolokno son fibras de vidrio amorfas de alto contenido en sNice, y son adecuadas para el aislamiento termico en aplicaciones que requieren resistencia a al menos aproximadamente 1.000 °C. Estas fibras tienen una longitud de fibra en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 mm, y un diametro de fibra de aproximadamente 9 micrometros. Estas fibras, al igual que las fibras REFRASIL, tienen un punto de fusion de aproximadamente 1.700 °C.
En ciertas realizaciones, la estera de montaje 20 puede comprender una estera de montaje intumescente. La estera de montaje 20 intumescente incluye un material intumescente tal como vermiculita sin expandir, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita con tratamiento termico, grafito expansible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos. La estera de montaje puede incluir una mezcla de mas de un tipo de material intumescente. De acuerdo con ciertas realizaciones, el material intumescente incluido en la estera de montaje puede comprender una mezcla de vermiculita sin expandir y grafito expansible en una cantidad relativa de aproximadamente 9:1 a aproximadamente 1:2 de vermiculita:grafito, como se describe en la patente de EE.UU. n.° 5.384.188.
Como se ha senalado anteriormente, las esteras de montaje pueden incluir o no un aglutinante independiente del protector flexible de bordes. Cuando se usa un aglutinante, los componentes se pueden mezclar para formar una mezcla o una suspension. La suspension de fibras, opcionalmente, el material intumescente, y el aglutinante forman luego una estructura de estera, y se retira el aglutinante, proporcionando de ese modo una estera de montaje que contiene esencialmente solo las fibras inorganicas resistentes a altas temperaturas y, opcionalmente, un material intumescente.
Los aglutinantes adecuados incluyen aglutinantes organicos, aglutinantes inorganicos y mezclas de estos dos tipos de aglutinantes. De acuerdo con ciertas realizaciones, la estera de montaje incluye uno o mas aglutinantes
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organicos. Los aglutinantes organicos se pueden proporcionar en forma solida, Kquida, una solucion, una dispersion, un latex, una emulsion o forma similar. El aglutinante organico puede comprender un aglutinante termoplastico o termoendurecible, que despues del curado es un material flexible que se puede consumir de una estera de montaje instalada. Los ejemplos de aglutinantes organicos incluyen, pero sin limitacion, latex acrilico, latex (met)acrilico, copolimeros de estireno y butadieno, vinilpiridina, acrilonitrilo, copolimeros de acrilonitrilo y estireno, cloruro de vinilo, poliuretano, copolimeros de acetato de vinilo y etileno, poliamidas, siliconas, y similares. Otras resinas incluyen las resinas flexibles termoendurecibles de baja temperatura, tales como los poliesteres insaturados, las resinas epoxi y los poli(esteres de vinilo).
El aglutinante organico se puede incluir en la estera de montaje en una cantidad de mas del 0 al aproximadamente 20 por ciento en peso, del aproximadamente 0,5 al aproximadamente 15 por ciento en peso, del aproximadamente 1 al aproximadamente 10 por ciento en peso y del aproximadamente 2 al aproximadamente 8 por ciento en peso, basandose en el peso total de la estera de montaje.
La estera de montaje puede incluir fibras aglutinantes polimericas en lugar de, o ademas de, un aglutinante liquido o resinoso. Estas fibras aglutinantes polimericas se pueden usar en cantidades que varian de mas del 0 al aproximadamente 20 por ciento en peso, del aproximadamente 1 al aproximadamente 15 por ciento en peso, y del aproximadamente 2 al aproximadamente 10 por ciento en peso, basandose en el 100 por cien en peso de la composition total, para ayudar a unir las fibras inorganicas resistentes al calor entre si. Los ejemplos adecuados de fibras aglutinantes incluyen fibras de poli(alcohol vimlico), fibras de poliolefina tales como polietileno y polipropileno, fibras acrilicas, fibras de poliester, fibras de acetato de etilvinilo, fibras de nilon y combinaciones de las mismas. Las fibras de dos componentes que comprenden una construction de envoltura y nucleo se pueden usar como fibra aglutinante.
Por lo general, el aglutinante organico es un aglutinante sacrificado empleado para unir inicialmente las fibras entre si. El termino "sacrificado" pretende significar que el aglutinante organico finalmente se consumira de la estera de montaje, dejando una estera de montaje integral de fibras inorganicas y, opcionalmente, el material intumescente para soportar la estructura de soporte del catalizador dentro del alojamiento metalico.
De acuerdo con ciertas realizaciones ilustrativas, la estera de montaje es integral. El termino "integral" pretende significar que, tras la fabrication, la estera de montaje tiene una estructura de autosoporte, no se requieren capas de refuerzo ni de contention de producto textil, plastico o papel, (incluyendo las que se adhieren con puntadas a la estera) y se pueden manejar, manipular o instalar sin que se deshagan.
Ademas de aglutinantes organicos, las esteras de montaje tambien pueden incluir material aglutinante inorganico. Sin limitacion, los materiales aglutinantes inorganicos incluyen dispersiones coloidales de alumina, silice, dioxido de circonio y mezclas de los mismos.
Los metodos de aplicacion del aglutinante o del protector de bordes a la estera incluyen recubrimiento, bano, inmersion, sumergimiento, lamination, cepillado, salpicado, pulverization y similares. Con respecto a la aplicacion del aglutinante a la estera, en un procedimiento continuo, se desenrolla y se mueve una estera de fibra que puede transportarse en forma de rollo, tal como en un transportador o un lienzo, y se pasa por toberas de pulverizacion que aplican el aglutinante a la estera. Como alternativa, la estera puede pasarse alimentada por gravedad por las toberas de pulverizacion. A continuation, se hace pasar el producto preimpregnado de aglutinante/estera entre unos rollos de prensa, que eliminan el exceso de liquido y densifican el producto preimpregnado aproximadamente hasta el espesor deseado. El producto preimpregnado densificado se puede hacer pasar luego a traves de un horno para retirar cualquier disolvente que quede y, si es necesario, para curar parcialmente el aglutinante con el fin de formar un compuesto. La temperatura de secado y curado depende fundamentalmente del aglutinante y del disolvente (si los hay) usados. El compuesto puede cortarse o laminarse luego para el almacenamiento o transporte.
Durante el funcionamiento de un dispositivo 10 de tratamiento de gases de escape, las emisiones de escape calientes entran por la entrada 14 del dispositivo 10 de tratamiento de gases de escape y salen por la salida (no mostrada). Estas emisiones hacen que el borde anterior 26 ubicado en el lado de entrada 14 de la estera de montaje y el borde posterior 28 ubicado en el lado de salida (no mostrado), que no se han tratado con el protector de bordes, se erosionen con el tiempo, produciendose una degradation general de la estera de montaje. La aplicacion del protector de bordes en la estera de montaje 20 protege la estera 20 de la erosion atribuible a las emisiones de gases de escape a altas temperaturas.
El protector de bordes liquido que contiene el polimero flexible y el agente resistente a la erosion producida por los gases se aplica a la estera de montaje cuando se prepara, y permanece lo suficientemente flexible despues de secar esencialmente el protector de bordes para permitir que la estera envuelva aproximadamente al menos una parte de la estructura fragil de soporte del catalizador y se instale dentro del dispositivo de tratamiento de gases de escape sin interferir en su instalacion ni funcion. La estera de montaje no se somete a un mayor agrietamiento o falta de flexibilidad que dificultaria el ensamblaje dentro del alojamiento, lo que normalmente se asocia con los materiales protectores de borde que aumentan la rigidez.
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A la luz de las desventajas de las soluciones actuales con respecto a la erosion de los bordes, la presente estera de montaje tambien incluye un tratamiento con protector de bordes que es eficaz contra la erosion y la degradacion de los bordes, y es mas facil de aplicar. El tratamiento con protector de bordes se puede aplicar a esteras de montaje bien intumescentes y no intumescentes que comprenden cualquiera de las fibras inorganicas mencionadas anteriormente. El tratamiento con protector de bordes se aplica en la estera de montaje antes de envolver la estera alrededor del soporte del catalizador, pero puede aplicarse en cualquier etapa del proceso de fabricacion del dispositivo de tratamiento de gases de escape, incluyendo despues del ensamblaje de la estera de montaje dentro del alojamiento. En el pasado, se envolvian panos de silice alrededor de las bordes de la estera de montaje para protegerlos. Esto aumenta el espesor de la estera de montaje y reduce la flexibilidad de la estera. La aplicacion del presente tratamiento con protector de bordes, sin embargo, no hace que la estera de montaje aumente de espesor y permite que la estera de montaje conserve la mayor parte de su flexibilidad original. El protector flexible de bordes tambien es ventajoso frente al uso de un protector de bordes de material no intumescente, porque no hay necesidad de usar cinta adhesiva ni otros medios de union para mantener juntas las distintas piezas de la estera de montaje.
En ciertas realizaciones, el tratamiento con protector de bordes se puede aplicar poniendo en contacto una parte de la estera de montaje con un bano de protector liquido de bordes. Un metodo de aplicacion del tratamiento con protector de bordes implica sumergir al menos las partes de borde de una sola estera de montaje homogenea en un deposito que contiene la solucion de protector de bordes. La estera de montaje adsorbe la solucion y se satura al menos parcialmente con el tratamiento con protector de bordes. La longitud de la estera de montaje sumergida en la solucion de protector de bordes puede variar dependiendo de la realizacion, y basta para conferir resistencia a la erosion provocada por los gases calientes en la estera de montaje. La inmersion de la estera de montaje en el deposito se produce preferentemente a una determinada profundidad, de modo que una parte de las bordes anterior y posterior de la estera de montaje se trata con protector de bordes. El tratamiento con protector de bordes es adsorbido por las fibras de la estera de montaje por accion capilar.
A continuacion, se somete la estera de montaje a un proceso que elimina al menos una parte de la humedad del tratamiento con protector de bordes, bien antes o despues de que se ensamble dentro del dispositivo de tratamiento de gases de escape para obtener una estera de montaje con un protector flexible de bordes esencialmente seco sobre la misma. Con referencia al protector de bordes, la expresion "esencialmente seco" significa que el contenido de humedad del protector de bordes es aproximadamente el 10 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes antes del secado. De acuerdo con ciertas realizaciones, la expresion "esencialmente seco" significa que el contenido de humedad del protector de bordes es aproximadamente el 5 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes antes del secado. De acuerdo con realizaciones adicionales, la expresion "esencialmente seco" significa que el contenido de humedad del protector de bordes es aproximadamente el 2 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes antes del secado.
De acuerdo con ciertas realizaciones, la estera de montaje con protector de bordes saturado se somete al proceso de secado antes de su ensamblaje dentro del dispositivo de tratamiento de gases de escape. El secado se puede forzar mediante la aplicacion de calor y alta circulation de aire. Un metodo de secado consiste en colocar la estera de montaje tratada con protector flexible de bordes en un horno de convection con la temperatura del aire de aproximadamente 200 °C o mas. El proceso de secado permite la evaporation del agua u otro liquido en la solucion de protector de bordes. En el secado, el agente resistente a la erosion producida por los gases, tal como solidos de silice, emigra con el vehiculo liquido a los puntos en los que se produce la evaporacion, y se depositan en esos puntos en un grado esencialmente mayor que en otros puntos. Esto significa que los solidos de silice tienden a concentrarse en los extremos expuestos de la estera de montaje y, en menor medida, en las superficies de contacto de la estera de montaje 20 y el alojamiento tubular 12 o bote premoldeado y el monolito 18. En lugar del secado en horno, si se desea, se puede usar el calentamiento selectivo para controlar las superficies de deposition de silice. Tras el secado, la estera de montaje con protector de bordes sigue siendo lo suficientemente flexible como para envolverse alrededor de un monolito para facilitar el ensamblaje de las piezas del dispositivo de tratamiento de gases de escape sin agrietar ni dividir la estera, ni interferir de otro modo con su instalacion o funcion. La estera de montaje tratada con protector de bordes mantiene suficiente flexibilidad como para colocarse alrededor de la estructura fragil de soporte monolitica. De hecho, la estera de montaje con protector de bordes sigue siendo esencialmente tan flexible como el material subyacente homogeneo de la estera de montaje, sin protector de bordes aplicado en el mismo y, por tanto, no alterara el uso del producto de estera de montaje. Esto permite que la operation de envainado prosiga de manera mas sistematica, lo que permite envolver simplemente la estera de montaje alrededor de la estructura fragil de soporte sin el uso de etapas adicionales posteriores al ensamblaje para perfeccionar la estera de montaje en cuanto a la protection contra la erosion de los bordes.
Otro metodo de aplicacion del tratamiento con protector de bordes a la estera de montaje implica la impregnation o la inyeccion del tratamiento con protector de bordes en la estera de montaje bien antes o despues de que la estera de montaje se haya ensamblado dentro del alojamiento del dispositivo de tratamiento de gases de escape. Este metodo implica la inyeccion con una aguja del tratamiento con protector de bordes en al menos uno de los bordes expuestos anterior o posterior de la estera de montaje. El tratamiento con protector de bordes impregnado o inyectado se distribuira luego por si mismo por toda la estera de montaje. Se pueden usar las temperaturas de funcionamiento normales del dispositivo de tratamiento de gases de escape, junto con otros metodos de secado para facilitar el proceso de secado de la estera de montaje de montaje volviendo a la estera de montaje resistente a
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la erosion de los bordes.
El poKmero se descompone termicamente dejando el agente resistente a la erosion producida por gases, tal como partfculas inorganicas resistentes a las altas temperaturas. De acuerdo con ciertas realizaciones, estas particulas son lo suficientemente pequenas como para penetrar en la superficie del borde y las superficies principales de las fibras de la estera de montaje sin penetrar en las fibras a una profundidad significativa a la que lo haria la silice coloidal. Por ejemplo, las particulas inorganicas que quedan tras la descomposicion termica del polimero, que pueden tener un tamano de particula aproximadamente inferior a 2,6 x 10-3 mm2 pueden conseguir dicha penetracion en la superficie.
El protector de bordes incluye un polimero esencialmente no reactivo o no reticulable. Dicho polimero no se reticula durante el proceso de secado. La utilizacion de un material a base de silicona no reactiva tal como la silicona 1520- US de Dow Coming ("1520"), que no se reticula, mitiga el problema de la formacion de moleculas mas complejas, de mayor tamano, antes de la combustion. Tras la combustion, el polimero de silicona se descompone termicamente, dejando particulas de silice cuando el protector de bordes se adsorbe en la estera.
Sin el deseo de quedar ligados a teoria alguna, se cree que ciertos polimeros de silicona reticulables depositados en los bordes de una estera de montaje pueden formar estructuras que se evaporan y/o se subliman cuando se someten a combustion rapida en entornos privados de oxigeno. Se cree que la rapida evaporacion de estos polimeros de silicona da lugar a la separation y al transporte del agente resistente a la erosion producida por los gases fuera de la estera de montaje. Por otro lado, ciertos polimeros de silicona no reticulables, tales como Dow 1520, no forman estas estructuras como respuesta a aumentos rapidos de la temperatura y, por tanto, el agente resistente a la erosion producida por gases se mantiene en la estera de montaje.
De acuerdo con ciertas realizaciones, sin limitation, el protector de bordes comprende una emulsion de polisiloxano. Sin limitacion, una emulsion de polisiloxano adecuada se encuentra en el mercado con la denomination comercial Dow 1520. Dow 1520 es un polixiloxano a base de agua que se suministra en forma de una emulsion opaca. El tratamiento con protector de bordes se mantiene flexible cuando se seca. Dow 1520 se encuentra en el mercado en Dow Coming Corporation (Midland, Michigan). Otras emulsiones de silicona adecuadas incluyen Dow 544, Dow Q2- 3183A, Dow 2-3436 y Dow 2-3522.
Opcionalmente, se puede incluir un tensioactivo como componente del bano de protector de bordes para facilitar la absorcion del protector de bordes liquido en la estera. El uso de un tensioactivo puede permitir una aplicacion mas facil del tratamiento con el protector de bordes facilitando la absorcion del liquido protector de bordes en la estera.
Una vez que se ha formado la estera de montaje y se ha cortado con troquel hasta la forma final, se puede aplicar el protector flexible de bordes. Se seca esencialmente el protector de bordes para proporcionar un protector flexible de bordes adsorbido en la estera. La aplicacion del tratamiento con protector de bordes implica sumergir los bordes de la pieza de la estera de montaje cortada con troquel en el bano de protector de bordes. La estera de montaje, que se ha tratado con el protector de bordes, se mantiene lo suficientemente flexible como para envolverse alrededor de al menos una parte de la estructura fragil adaptada para tratar los gases de escape. Luego se dispone la estructura fragil, envuelta con una estera de montaje tratada con protector de bordes, dentro de la parte del alojamiento del dispositivo de tratamiento de gases de escape. Tras disponer la estructura fragil envuelta con una estera de montaje tratada con protector de bordes dentro del alojamiento, el alojamiento se ensambla y se sella luego para formar el dispositivo de tratamiento de gases de escape.
Los siguientes ejemplos simplemente pretenden ilustrar con mayor detalle las realizaciones ilustrativas de la estera de montaje y del dispositivo de tratamiento de gases de escape. Se ha de entender que estos ejemplos son meramente ilustrativos y no se han de considerar limitantes de la estera de montaje, del dispositivo de tratamiento de gases de escape ni de los metodos reivindicados en ningun sentido.
Los ejemplos se basan en esteras de montaje a base de fibras inorganicas que contienen fibras refractarias de silicato de aluminio disponibles en el mercado en Unifrax I LLC, Niagara Falls, Nueva York, como XPE®-AV2, o fibras biosolubles de silicato de magnesio que se encuentran en el mercado en Unifrax I LLC, Niagara Falls, Nueva York, como ISOMAT® AV5. XPE®-AV2 e ISOMAT® AV5 son esteras expansibles intumescentes disenadas para funcionar como soporte mecanico para el sustrato ceramico y actuar como precintos para los gases de escape, proporcionando a la vez aislamiento termico dentro de un dispositivo de tratamiento de gases de escape.
Ensayo de durabilidad
Se prepararon muestras de esteras de montaje de XPE®-AV2 e ISOMAT® AV5, y se ensayaron para evaluar el efecto que tiene el protector flexible de bordes sobre las caracteristicas de rendimiento y la erosion de los bordes de la estera de montaje. Las muestras de esteras de montaje XPE®-AV2 e ISOMAT® AV5 se troquelaron con tamanos de 3,81 cm x 5,08 cm (1,5" x 2,0"). Estas muestras se pesaron luego para calcular el peso base de la estera de montaje y para calcular el hueco que deben dejar las placas de montaje que se colocan en torno a la primera y la segunda superficies principales enfrentadas entre si de la estera de montaje durante la ensayo. El hueco dejado por
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las placas de montaje se usa para albergar la densidad aparente (“GBD") o el espesor de la estera de montaje y aproximar la distancia o el hueco que se deja entre la superficie exterior de la estructura fragil de soporte de catalizador y la superficie interior del alojamiento para mantener la estera de montaje dentro del dispositivo de tratamiento de gases de escape.
Se montaron las muestras de estera dentro de una fijacion de montaje que comprendia dos placas de montaje opuestas para sujetar la primera y la segunda superficie principales enfrentadas entre si de la estera de montaje. Se introdujeron las muestras de esteras de montaje en un horno previamente calentado hasta 600 °C. Se volvio a enfriar el horno hasta 100 °C y se volvio a calentar a 600 °C durante otros 30 minutos antes de dejar que se enfriara hasta la temperatura ambiente. Este calentamiento genera el consumo del material organico de la estera de montaje.
Se retiro el conjunto de fijacion de montaje/estera de montaje del horno y luego se coloco dentro de un dispositivo de ensayo de la durabilidad frente a la erosion para ensayar la erosion producida por los gases. Durante el ensayo, el motor funciona para dirigir una corriente a impulsos de gas a traves de un orificio en la placa de montaje de la fijacion de montaje a una parte expuesta de la estera de montaje. Todas las muestras se ensayaron a una presion de aire de 200 kPa (2,00 bar), una velocidad del motor de 666 rpm, y a temperatura ambiente durante 60 minutos. Luego se retiraron las muestras del dispositivo de ensayo de la durabilidad frente a la erosion, y se midio la erosion.
La medicion de la erosion se realizo mediante el llenado con alumina tabular de los vacios creados por la erosion dentro de las muestras, y pesando la cantidad de alumina tabular que ocupaba los vacios de cada muestra en gramos. La durabilidad se calculo usando el factor de densidad inversa de la alumina tabular de 1,67 cm3/g para determinar el valor medio de perdida de volumen medido en centimetros cubicos (cm3).
Ejemplo comparativo 1
El Ejemplo comparativo 1 muestra la durabilidad ante la erosion tras el ensayo de una estera de XPE®-AV2 no tratada con el protector flexible de bordes. Se corto una muestra de 3,81 cm x 5,08 cm (1,5" x 2,0") de la estera de fibras y se calento como se ha descrito anteriormente. Se coloco la muestra de estera de fibras en un dispositivo de ensayo de la durabilidad ante la erosion como se ha descrito anteriormente. Se sometieron las muestras de fibras XPE®-AV2 a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera. La muestra de estera de fibras XPE®-AV2 presento una erosion o una perdida de volumen de 0,327 cm3 a una densidad aparente de 0,58 g/cm3.
Ejemplo 2
El Ejemplo 2 era una estera de montaje a base de fibras inorganicas XPE®-AV2 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,12 g de Dow Corning 1520 (“DC 1520") por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje como se ha descrito anteriormente. Se sometio la muestra de estera tratada con calor y protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera. La muestra de estera de fibras XPE®-AV2 tratada presento una erosion o una perdida de volumen de 0,020 cm3 a una densidad aparente de 0,58 g/cm3.
Ejemplo 3
El Ejemplo 3 era una estera de montaje a base de fibras inorganicas XPE®-AV2 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,21 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje como se ha descrito anteriormente. Se sometio la muestra de XPE®-AV2 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras XPE®-AV2 tratada no presento ninguna erosion ni perdida de volumen medibles a una densidad aparente de 0,58 g/cm3.
Ejemplo 4
El Ejemplo 4 era una estera de montaje a base de fibras inorganicas XPE®-AV2 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,32 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje como se ha descrito anteriormente. Se sometio la muestra de fibras XPE®-AV2 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras XPE®-AV2 tratada no presento ninguna erosion ni perdida de volumen medibles a una densidad aparente de 0,58 g/cm3.
Ejemplo comparativo 5
El Ejemplo comparativo 5 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes. Se corto una muestra de 3,81 cm x 5,08 cm (1,5" x 2,0") de la estera
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de fibras y se calento como se ha descrito anteriormente. Se coloco la muestra de estera de fibras en un dispositivo de ensayo de la durabilidad ante la erosion como se ha descrito anteriormente. Se sometieron las muestras de fibras ISOMAT® AV5 a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 presento una erosion o una perdida de volumen de 0,246 cm3 a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Ejemplo 6
El Ejemplo 6 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,11 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje. Se sometio la muestra de fibras ISOMAT® AV5 tratadas con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratada presento una erosion o una perdida de volumen de 0,039 cm3 a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Ejemplo 7
El Ejemplo 7 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,17 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje. Se sometio la muestra de ISOMAT® AV5 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratada presento una erosion o una perdida de volumen de 0,001 cm3 a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Ejemplo 8
El Ejemplo 8 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,23 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje. Se sometio la muestra de fibras ISOMAT® AV5 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratada no presento ninguna erosion ni perdida de volumen medibles a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Ejemplo 9
El Ejemplo 9 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,28 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje. Se sometio la muestra de fibras ISOMAT® AV5 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratada no presento ninguna erosion ni perdida de volumen medibles a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Ejemplo 10
El Ejemplo 10 era una estera de montaje a base de fibras biosolubles de silicato de magnesio ISOMAT® AV5 tratada con un protector flexible de bordes, cuya masa era de 0,34 g de DC 1520 por cm2 de estera de montaje, antes de calentar la estera de montaje. Se sometio la muestra de fibras ISOMAT® AV5 tratada con protector flexible de bordes a una corriente a impulsos de gas de 200 kPa (2 bar) durante 60 minutos a temperatura ambiente para evaluar el rendimiento y la erosion de la estera como se ha descrito anteriormente. La muestra de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratada no presento ninguna erosion ni perdida de volumen medibles a una densidad aparente de 0,50 g/cm3.
Los resultados del ensayo se muestran en la Tabla 1 que se presenta a continuacion.
TABLA 1
Muestra
Masa (g) de Dow Corning 1520 por cm2 de estera de montaje Densidad aparente (g/cm3) Durabilidad ante la erosion (Perdida de volumen - cm3)
Ejemplo comp. 1
0,00 0,58 0,327
Ejemplo 2
0,12 0,58 0,020
Ejemplo 3
0,21 0,58 0,000
Ejemplo 4
0,32 0,58 0,000
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Ejemplo comp. 5
0,00 0,50 0,246
Ejemplo 6
0,11 0,50 0,039
Ejemplo 7
0,17 0,50 0,001
Ejemplo 8
0,23 0,50 0,000
Ejemplo 9
0,28 0,50 0,000
Ejemplo 10
0,34 0,50 0,000
La FIG. 4 es un grafico que muestra los resultados de la calorimetria diferencial de barrido-analisis termogravimetrico de un material protector flexible de bordes ilustrativo. Se analizo el polimero de silicona esencialmente no reactivo, DC 1520. Se calentaron las muestras hasta 600 °C a dos velocidades diferentes de rampa, en concreto, a 3 °C/minuto y a 25 °C/minuto. La masa residual de la muestra calentada hasta 600 °C a 3 °C/minuto resulto ser del aproximadamente 10,12 %. La masa residual de la muestra calentada hasta 600 °C a 25 °C/minuto resulto ser del aproximadamente 11,56 %. La FIG. 4 refleja un impacto minimo de la velocidad de rampa sobre la perdida de volumen de las muestras de estera de montaje de fibras.
Se realizo un analisis termogravimetrico ("TGA") para analizar el efecto de la velocidad de tratamiento termico sobre el porcentaje de la masa residual de las posibles moleculas de protector flexible de bordes que contenian silicona tras la combustion. Esto es importante, porque el agente resistente a la erosion comprende las particulas inorganicas que quedan tras la descomposicion termica de los polimeros que contienen silicona. Se realizaron ensayos de TGA en la solucion flexible de proteccion de bordes tras secarse. Se usaron velocidades de calentamiento de rampa de 3 °C/min o 25 °C/min a una temperatura maxima de 600 °C para analizar el impacto de la velocidad de tratamiento termico sobre la dinamica de la degradacion termica del polimero. El calentamiento rapido de los polimeros de silicona reticulante genero una reduccion de la cantidad de particulas inorganicas residuales que quedaron dentro de la estera, conduciendo a la vez a un aumento de DC 1520 no reticulante. Por lo tanto, la descomposicion rapida puede conducir a una reduccion de la resistencia a la erosion de las siliconas reticulantes, sin que ello tenga un impacto negativo en los polimeros de silicona no reticulantes. La Tabla 2 muestra los resultados de dicho ensayo TGA.
Tabla 2
Material de FEP
Velocidad de rampa (°C/min) Temperatura maxima (°C) Cambio en la masa residual ( %)
Silicona reticulante
3 600 —
Silicona reticulante
25 600 -28,8
DC1520
3 600 ---
DC 1520
25 600 14,6
Volviendo a la FIG. 5, se muestra un grafico que refleja los resultados de las mediciones de la erosion con respecto a las muestras de estera de fibras XPE®-AV2 tratadas con un protector flexible de bordes. Como se ha descrito previamente, se montaron las muestras de estera de fibras a 0,58 GBD y se colocaron en un horno previamente calentado a 600 °C para agotar rapidamente el aglutinante. Las mediciones de la erosion se realizaron a 200 kPa (2 bar) durante una hora. Como se ha indicado en el grafico, la silicona Dow Corning 1520 no reactiva confiere resistencia a la erosion a la estera de fibras a 0,21 g por cm2 de la estera de montaje.
La FIG. 6 es un grafico que representa los resultados de las mediciones de la erosion con respecto a muestras de estera de fibras ISOMAT® AV5 tratadas con un protector flexible de bordes. Como se ha descrito previamente, se montaron las muestras de estera de fibras a 0,50 GBD y se colocaron en un horno previamente calentado a 600 °C para agotar rapidamente el aglutinante. Las mediciones de la erosion se realizaron a 200 kPa (2 bar) durante una hora. Como se ha indicado en el grafico, la silicona Dow Corning 1520 no reactiva confiere resistencia a la erosion a la estera de fibras a 0,17 g por cm2 de la estera de montaje.
Estos resultados muestran que la aplicacion de un material protector flexible de bordes es adecuada para minimizar o evitar la erosion producida por los gases calientes de la estera de montaje.
Una primera realization de la presente materia objeto incluye una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente
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dejando un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje.
La estera de montaje de la primera realizacion puede incluir ademas que dicha estera comprenda al menos uno de entre un aglutinante organico y un aglutinante inorganico.
La estera de montaje de bien la primera realizacion o tanto de la primera como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras inorganicas se seleccionen del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas. Dichas fibras de ceramica pueden comprender fibras de alumino-silicato que comprenden el producto de formation de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Dichas fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio. Las fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio, y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
La estera de montaje de cualquiera de entre la primera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector flexible de bordes comprenda una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
La estera de montaje de cualquiera de entre la primera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprenda particulas inorganicas. Dichas particulas inorganicas pueden comprender alumina, silice, dioxido de circonio y mezclas de los mismos. Dichas particulas inorganicas pueden comprender silice. El tamano de particula de las particulas inorganicas puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
La estera de montaje de cualquiera de entre la primera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector de bordes comprenda ademas un tensioactivo.
La estera de montaje de cualquiera de entre la primera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda un material intumescente seleccionado del grupo que consiste en vermiculita no expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
La estera de montaje de cualquiera de entre la primera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
Una segunda realizacion de la presente materia objeto incluye un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: un alojamiento; una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente dejando un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje; y una estructura fragil de soporte del catalizador montada elasticamente en el interior de dicho alojamiento por dicha estera de montaje.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de la segunda realizacion puede incluir ademas que dicho alojamiento tenga una entrada en un extremo y una salida en un extremo opuesto a traves de las cuales fluyen los gases de escape; y en el que dicha estructura de soporte del catalizador tiene una superficie exterior, una superficie terminal de entrada en uno de los extremos en comunicacion con dicha entrada de dicho alojamiento y una superficie terminal de salida en un extremo opuesto en comunicacion con dicho extremo de salida de dicho alojamiento.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de bien la segunda realizacion o tanto de la segunda como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras inorganicas se seleccionen del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas. Dichas fibras de ceramica pueden comprender fibras de alumino-silicato que comprenden el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Dichas fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio. Las fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio, y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
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El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector flexible de bordes comprenda una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprenda particulas inorganicas. Dichas particulas inorganicas pueden comprender silice. El tamano de particula de las particulas inorganicas puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector de bordes comprenda ademas un tensioactivo.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones
posteriores puede incluir ademas que dicha estera de montaje comprenda un material intumescente seleccionado
del grupo que consiste en vermiculita no expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la segunda realizacion o realizaciones
posteriores puede incluir ademas que el dispositivo sea un catalizador, una trampa de particulas diesel o una trampa
de NOx.
Una tercera realizacion de la presente materia objeto incluye una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende un polimero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje.
La estera de montaje de la tercera realizacion puede incluir ademas que dicha estera comprenda al menos uno de entre un aglutinante organico y un aglutinante inorganico.
La estera de montaje de bien la tercera realizacion o tanto de la tercera como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras inorganicas se seleccionen del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras de ceramica comprendan fibras de alumino-silicato que comprendan el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Dichas fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio. Las fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio, y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector flexible de bordes comprenda una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprenda particulas inorganicas. Dichas particulas inorganicas pueden comprender alumina, silice, dioxido de circonio y mezclas de los mismos. Dichas particulas inorganicas pueden comprender silice. El tamano de particula de las particulas inorganicas puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector de bordes comprenda ademas un tensioactivo.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda un material intumescente seleccionado del grupo que consiste en vermiculita no
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expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
La estera de montaje de cualquiera de entre la tercera realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
Una cuarta realizacion de la presente materia objeto incluye un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: un alojamiento; una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende un polimero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje; y una estructura fragil de soporte del catalizador montada elasticamente en el interior de dicho alojamiento por dicha estera de montaje.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de la cuarta realizacion puede incluir ademas que dicho alojamiento tenga una entrada en un extremo y una salida en un extremo opuesto a traves de las cuales fluyen los gases de escape; y en el que dicha estructura de soporte del catalizador tiene una superficie exterior, una superficie terminal de entrada en uno de los extremos en comunicacion con dicha entrada de dicho alojamiento y una superficie terminal de salida en un extremo opuesto en comunicacion con dicho extremo de salida de dicho alojamiento.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de bien la cuarta realizacion o tanto de la cuarta como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras inorganicas se seleccionen del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas. Dichas fibras de ceramica pueden comprender fibras de alumino-silicato que comprenden el producto de formation de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Dichas fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio. Las fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio, y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector flexible de bordes comprenda una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprenda particulas inorganicas. Dichas particulas inorganicas pueden comprender silice. El tamano de particula de las particulas inorganicas puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector de bordes comprenda ademas un tensioactivo.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera de montaje comprenda un material intumescente seleccionado del grupo que consiste en vermiculita no expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
El dispositivo de tratamiento de gases de escape de cualquiera de entre la cuarta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que el dispositivo sea un catalizador, una trampa de particulas diesel o una trampa de NOx.
Una quinta realizacion de la presente materia objeto incluye un metodo de fabrication de una estera para un dispositivo de tratamiento de gases de escape o conducto de gases de escape que comprende: la aplicacion de un protector flexible de bordes liquido que comprende bien (i) un polimero esencialmente no reticulable que se descompone para dejar un agente resistente a la erosion producida por gases adsorbido en la estera o (ii) un
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poKmero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosion producida por gases en al menos una parte de al menos un borde de la estera que comprende fibras inorganicas; y retirar al menos una parte de dicho liquido de dicho protector de bordes.
El metodo de la quinta realizacion puede incluir que dicha retirada de dicho liquido comprenda secar esencialmente a temperatura ambiente.
El metodo de bien la quinta realizacion o tanto de la quinta como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha retirada de dicho liquido comprenda esencialmente secar mediante calentamiento dicha estera de montaje. Dicho calentamiento puede comprender calentar dicha estera en un horno de conveccion a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 grados centigrados. El calentamiento selectivo se puede usar para controlar las superficies de deposicion de dicho protector de bordes en dicha estera de montaje.
El metodo de cualquiera de entre la quinta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha retirada de dicho liquido comprenda secar esencialmente mediante calentamiento por radiofrecuencia dicha estera de montaje.
El metodo de cualquiera de entre la quinta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que, tras dicha retirada de dicho liquido, el contenido de humedad del protector de bordes sea aproximadamente el 10 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes. Tras la retirada de dicho liquido, el contenido de humedad del protector de bordes puede ser aproximadamente el 5 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes. Tras la retirada de dicho liquido, el contenido de humedad del protector de bordes puede ser aproximadamente el 2 por ciento del contenido de humedad original del protector de bordes.
Una sexta realizacion de la presente materia objeto incluye una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorganicas que comprenden primera y segunda superficies principales enfrentadas entre si, bordes anterior y posterior, y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende: (i) un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente dejando un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje; o (ii) un polimero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje
La estera de montaje de la sexta realizacion puede incluir ademas que dicha estera comprenda al menos uno de entre un aglutinante organico o un aglutinante inorganico.
La estera de montaje de bien la sexta realizacion o tanto de la sexta como de realizaciones posteriores puede incluir ademas que dichas fibras inorganicas se seleccionen del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas. Dichas fibras de ceramica pueden comprender fibras de alumino-silicato que comprenden el producto de formation de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice. Dichas fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio. Las fibras biosolubles pueden comprender el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio, y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
La estera de montaje de cualquiera de entre la sexta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector flexible de bordes comprenda una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
La estera de montaje de cualquiera de entre la sexta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprenda particulas inorganicas. Dichas particulas inorganicas pueden comprender alumina, silice, dioxido de circonio y mezclas de los mismos. Dichas particulas inorganicas pueden comprender silice. El tamano de particula de las particulas inorganicas puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
La estera de montaje de cualquiera de entre la sexta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicho protector de bordes comprenda ademas un tensioactivo.
La estera de montaje de cualquiera de entre la sexta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda un material intumescente seleccionado del grupo que consiste en vermiculita no expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
La estera de montaje de cualquiera de entre la sexta realizacion o realizaciones posteriores puede incluir ademas que dicha estera comprenda una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
5
Una septima realizacion de la presente materia objeto incluye un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: un alojamiento; una estera de montaje de fibras inorganicas de acuerdo con bien la sexta realizacion o realizaciones posteriores; y una estructura fragil de soporte del catalizador montada elasticamente dentro de dicho alojamiento por dicha estera de montaje.
10
Aunque la estera de montaje y el dispositivo de tratamiento de gases de escape se hayan descrito anteriormente en relacion con ciertas realizaciones ilustrativas, se ha de entender que se pueden usar otras realizaciones similares, y que se pueden realizar modificaciones o adiciones a las realizaciones descritas para realizar la misma funcion sin desviarse de las mismas. Ademas, todas las realizaciones desveladas no estan necesariamente en la alternativa,
15 pues se pueden combinar o restar diversas realizaciones para proporcionar las caracteristicas deseadas. Por lo tanto, la estera de montaje y el dispositivo de tratamiento de gases de escape no se han de limitar a ninguna realizacion individual, sino que, mas bien, se han de interpretar en sentido amplio y en el alcance de acuerdo con lo recitado en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Una estera de montaje para un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende una estera de fibras inorganicas que comprende primera y segunda superficies principales enfrentadas entre s^ bordes anterior y posterior y bordes laterales opuestos, en la que al menos una parte de al menos uno de dichos bordes laterales opuestos incluye un protector flexible de bordes, esencialmente seco, que comprende: (i) un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente dejando un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje; o (ii) un polimero esencialmente no reticulable y un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje.
  2. 2. La estera de montaje de la reivindicacion 1, en la que dicho protector flexible de bordes, esencialmente seco, comprende un polimero esencialmente no reticulable que se descompone termicamente dejando un agente resistente a la erosion producida por los gases adsorbido en la estera de montaje.
  3. 3. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en donde dicha estera comprende al menos uno de entre un aglutinante organico y un aglutinante inorganico.
  4. 4. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en la que dichas fibras inorganicas se seleccionan del grupo que consiste en fibras policristalinas ricas en alumina, fibras de ceramica refractarias, fibras de vidrio, fibras biosolubles, fibras de cuarzo, fibras de silice y combinaciones de las mismas.
  5. 5. La estera de montaje de la reivindicacion 4, en la que dichas fibras de ceramica comprenden fibras de alumino- silicato que comprenden el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 75 por ciento en peso de alumina y del aproximadamente 25 al aproximadamente 55 por ciento en peso de silice.
  6. 6. La estera de montaje de la reivindicacion 4, en la que dichas fibras biosolubles comprenden el producto de formacion de fibras del aproximadamente 65 al aproximadamente 86 por ciento en peso de silice y del aproximadamente 14 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
  7. 7. La estera de montaje de la reivindicacion 4, en la que las fibras biosolubles comprenden el producto de formacion de fibras del aproximadamente 45 al aproximadamente 90 por ciento en peso de silice, mas del 0 al aproximadamente 45 por ciento en peso oxido de calcio y mas del 0 al aproximadamente 35 por ciento en peso de oxido de magnesio.
  8. 8. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en la que dicho protector flexible de bordes comprende una emulsion de silicona no reticulable a base de agua.
  9. 9. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en la que dicho agente resistente a la erosion producida por gases comprende particulas inorganicas.
  10. 10. La estera de montaje de la reivindicacion 9, en la que dichas particulas inorganicas comprenden alumina, silice, dioxido de circonio y mezclas de los mismos.
  11. 11. La estera de montaje de la reivindicacion 10, en la que dichas particulas inorganicas comprenden silice.
  12. 12. La estera de montaje de la reivindicacion 11, en la que el tamano de particula de las particulas inorganicas es de aproximadamente 5 a aproximadamente 100 nanometros.
  13. 13. La estera de montaje de la reivindicacion 8, en la que dicho protector de bordes comprende ademas un tensioactivo.
  14. 14. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en donde dicha estera comprende un material intumescente seleccionado del grupo que consiste en vermiculita no expandida, vermiculita de intercambio ionico, vermiculita tratada con calor, grafito expandible, hidrobiotita, fluor-mica tetrasilicica hinchada con agua, silicatos de metales alcalinos o mezclas de los mismos.
  15. 15. La estera de montaje de la reivindicacion 2, en donde dicha estera comprende una arcilla seleccionada del grupo que consiste en atapulgita, arcilla de bola, bentonita, hectorita, cianita, caolinita, montmorillonita, paligorskita, saponita, sepiolita, silimanita o combinaciones de las mismas.
  16. 16. Un dispositivo de tratamiento de gases de escape que comprende: un alojamiento;
    una estera de montaje de fibras inorganicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-15; y
    una estructura fragil de soporte del catalizador montada elasticamente dentro de dicho alojamiento por dicha
    estera de montaje.
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