MXPA00008873A - Elemento de soporte para estructuras fragiles tales como convertidores cataliticos. - Google Patents

Abstract

Un elemento de soporte (20) es colocado dentro de una cubierta (12) y una estructura fragil (18) montada de manera elastica dentro de la cubierta (12). El elemento de soporte (20) incluye una tela o capa integral substancialmente no expansiva de fibras de ceramica formadas por fusion que contienen por lo menos alumina y silice. Las fibras tienen un diametro promedio en un rango desde aproximadamente 1 m hasta aproximadamente 14 m y han sido sometidas a tratamiento tecnico para tratar las fibras a una temperatura de por lo menos 1100° C durante un periodo de 30 minutos, o a una temperatura de por lo menos 990° C durante un periodo de por lo menos 1 hora. Las fibras sometidas a tratamiento termico resultantes exhiben propiedades de manejo adecuadas, que tienen por lo menos que tienen un porcentaje de cristalinidad desde por lo menos aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% detectada por difraccion de rayos X, y tiene un tamano de cristalito de desde aproximadamente 50° hasta aproximadamente 500A. El elemento de soporte resultante (20) proporciona una presion residual minima, para sujetar la estructura fragil (18) dentro de la cubierta (12) despues de 200 ciclos de prueba a una temperatura de 900° C con una presion de por lo menos 4 psi. Dicho elemento de soporte 20 puede ser usado en aparatos para el tratamiento de gases de escape, tales como convertidores cataliticos (10) trampas para particulados de diesel y similares. Tambien se presentan un metodo para el montaje de la estructura fragil (18) en dicho aparato.

Description

ELEMENTO DE SOPORTE PARA ESTRUCTURAS FRÁGILES TALES COMO CONVERTIDORES CATALÍTICOS Campo de la Invención La presente invención se refiere a convertidores catalíticos, trampas para particulado de diesel y otros aparatos para el tratamiento de escape de gases. Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato que tiene una estructura frágil montada dentro de una cubierta la cual está apoyada en la misma por medio de un elemento de soporte colocado entre la cubierta y la estructura frágil. El elemento de soporte tiene propiedades mejoradas elasticidad y manejo así como características mejoradas de presión de soporte y comprende una tela o capa substancialmente no expansiva de fibras de cerámica formadas por fundición para montar y soportar la estructura frágil. Las características mejoradas del elemento de soporte no intumescentes son un resultado de la formación controlada del microcristal de mullita en la fibra de cerámica formada por fusión por medio de tratamientos térmicos bajo un régimen de tiempo-temperatura que requiere que la fibra sea tratada en temperaturas de por lo menos 1 100°C durante un período de por lo menos 30 minutos o a temperaturas de por lo menos 990°C durante un período de por lo menos 1 hora.

Antecedentes del Invento Los ensambles de convertidor catalítico para el tratamiento de gases de escape de motores de automóviles y diesel contienen una estructura frágil, tal como una estructura de soporte del catalizador, para sostener el catalizador usado para efectuar la oxidación del monóxido de carbono y los hidrocarburos y la reducción de los óxidos de nitrógeno, estando montada la estructura frágil dentro de una cubierta de metal. La estructura frágil está hecha preferentemente de un material frágil, tal como una estructura monolítica formada de metal o un material de cerámica a prueba de incendios quebradiza tal como óxido de aluminio, dióxido de silicona, óxido de magnesio, circonia, corvierita, carburo de silicona, y similares. Estos materiales proporcionan un tipo de estructura de esqueleto con una pluralidad de canales pequeños de flujo. Sin embargo, como se observó anteriormente, estas estructuras pueden ser, y frecuentemente son, muy frágiles. En efecto, estas estructuras monolíticas , pueden ser tan frágiles que las cargas de choque o esfuerzos pequeños generalmente son suficientes para romperlas o aplastarlas. La estructura frágil está contenida dentro de una cubierta de metal, con un espacio o apertura entre la superficie exterior de la estructura frágil y la superficie interna de la cubierta. Con el objeto de proteger la estructura frágil de choques térmicos y mecánicos y otros esfuerzos que se indican anteriormente, así como para proporcionar el aislamiento térmico, es sabido que es conveniente colocar por lo menos una tela o capa de montaje o material de soporte dentro de la apertura entre la estructura frágil y la cubierta.

Por ejemplo, las Patentes Norteamericanas No. 4,863,700; 4,999, 168; 5,032,441 y 5,580,532 del mismo cesionario, cuya descripción está incorporada a la presente como referencia, describe aparatos de convertidor catalítico que tienen un material de montaje o soporte colocado dentro de la apertura entre la cubierta y la estructura frágil contenida en los aparatos para contener la estructura frágil y sujetarla de otro modo en su lugar dentro de la cubierta. Sin embargo, aún todavía algunos de los materiales de montaje que se han usado últimamente, en estos convertidores catalíticos aunque son adecuados para los convertidores catalíticos de los automóviles más actuales, no satisfacen completamente los requerimientos de diseño de los fabricantes de estructuras frágiles y convertidores catalíticos. En particular, la presión de sujeción residual ejercida por muchas de las capas del material de soporte del arte actual, a los que nos referimos como materiales de montaje se ha encontrado que no son adecuados a veces en los casos en que el convertidor catalítico ha pasado por fluctuaciones amplias de temperatura, causando la expansión y contracción significativa de la cubierta de metal en relación con la estructura frágil, a la que también nos referimos como estructura de soporte del catalizador, lo cual a su vez causa los ciclos de compresión expansión significativa para los materiales de montaje durante un período de tiempo. Se ha descubierto que estos materiales de montaje del arte actual, no sujetan de una manera suficiente la estructura frágil en las aplicaciones más severas en donde las temperaturas alcanzan hasta 900° C, y frecuentemente pasan por ciclados térmicos constantes. La vibración y el choque mecánico son problemas adicionales para los materiales de montaje. Estos problemas se han amplificado aún más en los sistemas de convertidor catalítico que tienen estructuras de soporte catalítico mayores de 35mm de diámetro debido a que una estructura más grande implica una cubierta con una superficie exterior más grande lo cual, a la vez implica una expansión de la apertura entre la estructura de soporte frágil y la cubierta en temperaturas elevadas ocasionadas por la expansión térmica más grande de la cubierta con respecto a la estructura de soporte frágil. Bajo condiciones normales de operación, una presión de sujeción efectiva mínima para el elemento de soporte de material de aproximadamente 2 psi es suficiente para evitar que la estructura frágil se llegue a descolocar y sea dañada. La presión de sujeción efectiva del material es definida como la presión de sujeción del material multiplicada por el coeficiente de fricción de la interface de material/estructura frágil. El coeficiente de fricción de los productos de material típico es de aproximadamente 0.45 en condiciones de uso. El material de montaje por lo tanto, se requiere que tenga una presión de sujeción mínima residual suficiente después de 200 ciclos de prueba a una temperatura nominal de 900°C y a una presión de por lo menos 4 psi, y después de 1000 ciclos de prueba a una temperatura nominal de 900°C y a una presión de por lo menos 4 psi. Más preferentemente, el elemento de soporte (por ejemplo material de montaje) debe de tener una presión de sujeción mínima después de 200 ciclos de prueba a una temperatura nominal de 900°C y una presión de por lo menos 10 psi. Cuando es probado después de 1000 ciclos a una temperatura de 900°C, el material de soporte debe de tener más preferentemente más de una presión de sujeción mínima de por lo menos 6 psi, y aún más preferentemente, de por lo menos 12 psi. Cada día, el elemento de soporte debe presentar una degradación predecible y aceptable con la exposición a la temperatura alta y al ciclado mecánico, significando que la tela o capas, deben de exhibir preferentemente un patrón regular de degradación de no más de aproximadamente 1 psi por 100 ciclos después de aproximadamente 600 ciclos. La mayoría de los materiales de montaje que se conocen hasta la fecha, han intentado solucionar los problemas de degradación y ciclado térmico usando fibras cerámicas refractarías con alta alúmina que son extremadamente costosas, las cuales aumentan de manera significativa el costo de la producción del material del montaje. Estas fibras refractarias de cerámica están hechas de una solución acuosa o una dispersión coloidal que es denominada "organosol" o (gel sol). Aunque las fibras de cerámica formadas por los procesos de gel sol pueden ofrecer un grado más alto de elasticidad necesaria para las estructuras de montaje monolíticas, su alto costo ha forzado a los fabricantes a buscar otras soluciones menos costosas.

Por ejemplo, algunos fabricantes de materiales de montaje o soporte han optado por el procesamiento costoso tal como un enlace por medio de costura anterior a la instalación del material. En otros casos, se puede requerir que el material sea usado en combinación con otros materiales de montaje, tales como laminas intumescentes, y capas de soporte, con el objeto de proporcionar la resistencia suficiente para la maniobrabilidad y la elasticidad. Estos materiales de montaje generalmente son muy gruesos y carecen de la integridad estructural necesaria, y aún todavía pueden requerir de ser manejados en una bolsa para evitar el desquebrajamiento. Estos materiales también son difíciles de cortar al tamaño necesario para la instalación, y todavía deben ser comprimidos substancialmente para poderles adaptar el material suficiente necesario para el montaje de soporte dentro la apertura entre la estructura de soporte del catalizador y la cubierta. Consecuentemente, frecuentemente ocurre el "ensanchamiento", siendo exprimido el material excesivo fuera de la cubierta. Una alternativa para el uso de fibras refractarias de cerámicas derivadas de gel sol, se han hecho intentos para formar las fibras de cerámica usando técnicas de procesamiento de fusión. Sin embargo, las fibras de cerámica formadas por fusión convencionales, generalmente contienen perdigones, del orden del 30 al 60%, y se ha considerado que no son adecuadas para la aplicación particular de un material de montaje dentro de un convertidor catalítico u otro aparato similar. Aunque es posible tratar las fibras para reducir el contenido de perdigones a cantidades tan bajas como el 5%, por lo menos algunas Patentes, como las Patentes Norteamericanas No. 4,929,429; 5,028,397 y 5,250,269 han sugerido que estas fibras tratadas todavía carecen de la elasticidad requerida y por lo tanto, no tienen la capacidad para proporcionar la presión de sujeción necesaria en una temperatura nominal de 900°C. Sin embargo por lo menos una patente a intentado solucionar estas desventajas con fibras refractarias de cerámica formadas por fusión. La Patente Norteamericana No. 5,250,269 enseña que un material de montaje puede tener los valores de la elasticidad requeridos si es producida usando un proceso de recocido particular para formar unas fibras refractarias de cerámica substancialmente amorfas para el material, "substancialmente amorfas" significa que no se puede detectar cristalinidad por difracción de rayos X. Con el objeto de obtener este resultado, la Patente Norteamericana No. 5,250,269 especifica que las temperaturas de recocido que se requieren temperaturas de recocido de por lo menos 700°C y menos de 990°C para lograr una fibra de cerámica formada por fusión substancialmente amorfa. Se ha sugerido que el proceso de recocido proporciona fibras de cerámica adecuadas que tienen valores de elasticidad suficientes, independientemente de la cantidad de perdigones contenidos en la misma. Este tipo particular de fibras procesadas por fusión empleadas, por ejemplo, fibras por fundición de soplado, o fibras de centrifugado fundido, no se describen en la Patente Norteamericana No. 5,250,269.

En la Patente Británica Especificación No. 1 ,481 , 133, se sugirió que un colchón o lámina de fibras cerámicas amorfas retendrían una colocación substancialmente permanente bajo compresión, pero que la buena elasticidad puede ser lograda convirtiendo las fibras de una forma amorfa a una forma cristalina de granos finos que tiene un tamaño del cristalito de menos de 200 A, después de lo cual, el colchón regresará a aproximadamente del 85 al 90% de su configuración original después de la compresión. Esto puede ser logrado, de acuerdo a la especificación Británica, calentando las fibras a una temperatura superior a la temperatura de desvitrificación de aproximadamente 950°C, mientras que se evitan las temperaturas más altas de aproximadamente 1050°C, como es sabido que las temperaturas más altas forman estructuras de granos más gruesos los cuales de acuerdo con la Especificación Británica producen propiedades de manejo deficientes. Las fibras son calentadas a las temperaturas anteriormente indicadas por un período de tiempo suficiente para producir la desvitrificación en todas la fibras refractarias de cerámica, pero debe ser terminadas antes de la presentación de los granos excesivamente gruesos. De acuerdo con la especificación Británica, dicho período de tiempo puede variar de 10 minutos hasta 1 hora. Aunque la Especificación Británica caracteriza las fibras como con capacidad de regresar a por lo menos el 85 al 90% de su configuración original cuando se ha liberado la fuerza de compresión, dicha especificación no especifica, que aplicaciones son adecuadas para dicho colchón o lámina de fibras, aunque los materiales o colchones de fibras refractarias de cerámica fueron usados generalmente en los recubrimientos de hornos de 1970. No existe una mención de cualquier naturaleza de que las fibras sean adecuadas para usarse en los materiales de montaje de los convertidores catalíticos. Sin embargo, la presente Invención busca utilizar fibras de cerámica formadas por fundición de alto índice cristalizadas pero sometiéndolas a tratamiento térmico a temperaturas superiores a la temperatura de cristalización de la mullita de 980°C, y más preferentemente a temperaturas en un rango desde 990°C hasta aproximadamente 1400°C de una manera controlada para obtener las cantidades de cristalinidad y tamaño del cristalito específico, aumentando de este modo el funcionamiento de la fibra en la forma de un material de soporte para un convertidor catalítico. Dichas fibras tendrán desde aproximadamente el 5 hasta aproximadamente el 50% de cristalinidad detectada por medio de la difracción de rayos X, y un tamaño del cristalito de desde aproximadamente 50Á hasta aproximadamente 500Á. Cuando son empleadas dichas fibras, el material de soporte proporciona una presión mínima para sujetar la estructura de soporte frágil del catalizador dentro de la cubierta después de 200 ciclos y/o después de 1000°C de prueba a una temperatura de 900°C con una presión de por lo menos 4 psi.

Sumario del Invento.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato para el tratamiento de gases de escape el cual incluye un elemento de soporte que posee características mejoradas de presión de sujeción. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un aparato que incluye un elemento de soporte (como el anterior), en donde el elemento de soporte es formado a partir de fibras de cerámica formadas por fusión de alto índice de alúmina y sílice. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un aparato que incluye una capa substancialmente no expansiva de fibras de cerámica formadas por fusión, como las anteriores, en donde la capa sea un resultado de la formación controlada de microcristales de mullita en la fibra de cerámica formada por fusión por medio del tratamiento térmico a temperaturas en un rango desde 990°C hasta aproximadamente 1400°C durante 30 minutos o más, dependiendo de la temperatura del tratamiento térmico. Todavía un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un aparato que incluye un elemento de soporte que exhibe una presión de sujeción suficiente en una temperatura nominal de 900°C con una presión de por lo menos aproximadamente 4 psi, a los 200 ciclos y/o 1000 ciclos de prueba, y exhibiendo la degradación predecibles y aceptables con la exposición de alta temperatura y ciclado mecánico. Por lo menos uno o más de los objetos anteriores, junto con las ventajas de los mismos sobre lo conocido en el arte, relacionado con los convertidores catalíticos y otros aparatos para el tratamiento de gases de escape, los cuales se apreciarán a partir de la especificación siguiente, son logrados por la presente invención tal y como se describe y reivindica a continuación En general, la presente invención proporciona en combinación con una cubierta y una estructura frágil montada de manera elástica dentro de dicha cubierta, un elemento de soporte colocado entre la cubierta y la estructura frágil y que comprende una capa integral substancialmente no expansiva de fibras de cerámica no formadas por fundición, conteniendo las fibras por lo menos alúminas y sílice, que tienen un diámetro promedio desde aproximadamente 1 µm hasta aproximadamente 14µm y que has sido sometidas a tratamiento térmico bajo un régimen de tiempo-temperatura de uno de (i) tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos 1 100°C durante por lo menos 30 minutos, y (ii) un tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos 990°C durante un tiempo de por lo menos 1 hora de modo que las fibras exhiben las propiedades de manejo adecuadas, y que tienen por lo menos desde aproximadamente el 5 hasta aproximadamente el 50% de cristalinidad detectada por difracción de rayos X, y que tiene un tamaño del cristalito desde aproximadamente el 50A hasta aproximadamente 500Á, y en donde el elemento de soporte incluye medios para ejercer una presión mínima para la sujeción de la estructura frágil dentro de la cubierta después de 200 ciclos de prueba a una temperatura de 900°C a una presión de por lo menos 4 psi. Dicha combinación puede ser incluida con una cantidad dentro de una cantidad de productos diferentes, incluyendo aparatos para el tratamiento de gases de escape, convertidores catalíticos y trampas de particulado de diesel. Otros objetos y aspectos de la presente invención pueden ser logrados siguiendo el método de montaje de una estructura frágil que tiene por lo menos una superficie de entrada dentro de un aparto que tienen una cubierta para proporcionar el aislamiento térmico y la resistencia de choque mecánico a la estructura frágil, comprendiendo dicho método los pasos de: preparar un elemento de soporte flexible que comprende una capa integral substancialmente no expansiva de fibras de cerámica formadas por fusión que contienen por lo menos alúmina y sílice, teniendo las fibras un diámetro promedio desde aproximadamente 1 µm hasta aproximadamente 14µm, y habiendo sido sometido a tratamiento térmico durante un régimen de tiempo-temperatura de (i) tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos 1 100°C durante por lo menos 30 minutos, y (ii) tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos 990°C durante por lo menos 1 hora antes de enfriar las fibras de modo que la fibras exhiben propiedades de manejo adecuadas, tienen por lo menos de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 50% de cristalinidad detectada por difracción de rayos X, y tienen un tamaño del cristalito de desde aproximadamente 50Á hasta aproximadamente 500A; envolviendo el elemento flexible de soporte alrededor del perímetro completo de por lo menos una porción de las superficies adyacentes de la estructura en la cara de entrada; formando una cubierta alrededor de la estructura envuelta; y comprimiendo de manera radial el elemento de soporte entre la estructura y la cubierta, en donde el elemento de soporte incluye medios para ejercer una presión mínima para sujetar la estructura frágil dentro de la cubierta después de 200 ciclos de prueba a una temperatura de 900°C y por lo menos una presión de 4 psi.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en elevación fragmentaria de un convertidor catalítico de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una representación gráfica de una presión mínima ejercida (por ejemplo, carga) en comparación con el número de ciclos de prueba (por ejemplo, hasta 1000) para un número de elementos de soporte preparados de acuerdo Con la presente invención y comparados con otros materiales y colchones del arte previo. La Figura 3 es una representación gráfica de la presión máxima ejercida (por ejemplo, carga) en comparación con la cantidad de ciclos probada (por ejemplo, hasta 1000) por cada unos de los elementos de soporte establecidos en la Figura 2. La Figura 4 es una representación gráfica del porcentaje de cristalinidad de mullita de la fibra de cerámica de la presente invención como una función de la temperatura del tratamiento térmico.

La Figura 5 es una representación gráfica del tamaño del cristalito de la fibra de cerámica de la presente invención como una función de la temperatura del tratamiento térmico. La Figura 6 es una gráfica de barras de comparación de la pérdida de volumen (en ce) del elemento de soporte que contiene una de las cuatro fibras probadas de la presente invención o del arte previo. La Figura 7 es una representación gráfica de la presión mínima ejercida (por ejemplo, carga) en comparación con el número de ciclos probados (por ejemplo, hasta 200) por un número de elementos de soporte preparados de acuerdo con la presente invención y comparados con otros materiales y colchones del arte previo.

Descripción Detallada del Invento. Una forma representativa del aparato para el tratamiento de gases de escape se ilustra como un convertidor catalítico, generalmente designado como el número 10 en la Figura 1 . Deberá entenderse que la presente invención no tiene la Intención de ser limitada al uso en el convertidor catalítico ¡lustrado, de modo que la forma según está ilustrada solamente es un ejemplo ilustrativo de la presente invención. De hecho, como se ha observado anteriormente, el elemento de soporte, o material de montaje como se le llama algunas veces, podría ser usado para montar o soportar cualquier estructura frágil, tal como una trampa para particulado de diesel o similar. Las aplicaciones no automotrices del material de soporte de la presente invención incluyen, pero no están limitadas, a convertidores catalíticos para filas de emisiones de la industria química (escape). El término "estructura frágil" se intenta que tenga el significado e incluye estructuras tales como monolitos de metal o cerámica o similares los cuales pueden ser de naturaleza frágil o frangible y que se beneficiarían del elemento de soporte tal y como se describe en la presente invención. El convertidor catalítico 10 incluye una cubierta generalmente tubular 12 formada de dos piezas de metal, por ejemplo acero resistente a altas temperaturas. La cubierta 12 incluye una entrada 14 en un extremo y una salida (no mostrada) en su extremo opuesto. La entrada 14 y la salida están formadas de manera adecuada en sus extremos exteriores por medio de los cuales ellos pueden hacer asegurados a tubos en el sistema de escape de un motor de combustión interna. El aparato 10 contiene una estructura frágil de soporte de catalizador, tal como un monolito de cerámica frangible 18 la cual es soportada y restringida dentro de la cubierta 12 por un elemento de soporte tal como un material 20, el cual se describirá con mayor detalle posteriormente. El monolito 18 incluye una pluralidad de pasajes permiables al gas los cuales se extienden de manera axial desde su superficie del extremo de entrada en un extremo a su superficie del extremo de salida en el extremo opuesto.

El monolito 18 puede ser construido de cualquier material refractario o material de cerámica adecuados de cualquier manera y configuración conocidos. Los monolitos generalmente tienen una configuración ovalada o redonda en sección transversal, pero también son posibles otras formas. De acuerdo con la presente invención el monolito está separado de su cubierta por una distancia o apertura, la cual variará de acuerdo con el tipo y diseño del aparato, por ejemplo, un convertidor catalítico o una trampa para particulado de diesel usado. Esta apertura es llenada por un elemento de soporte 20 para proporcionar un soporte elástico al monolito de cerámica 18. El elemento de soporte elástico 20 proporciona tanto aislamiento térmico para el medio ambiente externo como un soporte mecánico a la estructura de soporte del catalizador, protegiendo la estructura frágil de choques mecánicos. El elemento de soporte 20 también posee buenas propiedades de maniobrabilidad y es procesado fácilmente en la fabricación de aparatos que utilizan sus capacidades para mantener una presión de sujeción mínima substancialmente estable y uniforme de por lo menos 4 psi después de pasar por 200 ó 1000 ciclos mecánicos en una temperatura nominal de aproximadamente 900°C y, más preferentemente, de mantener la presión de sujeción de por lo menos 6 psi, y aún más preferentemente, de por lo menos 10 psi, después de pasar por 200 ciclos. El término "ciclo" significa que la apertura entre el monolito (por ejemplo, la estructura frágil) y la cubierta es abierta y cerrada por una distancia específica y a un rango previamente determinado. Con el objeto de simular las condiciones realistas, la expansión de la apertura entre una cubierta y una estructura frágil de 55mm de diámetro fue determinada calculando el coeficiente de expansión térmica de la cubierta convencional a una temperatura máxima de 600°C. Este cálculo da como resultado una expansión de la apertura de 0.25mm. Basados en esta información, la prueba del elemento(s) de soporte fue realizada montando un elemento de soporte que tiene un peso de base de 2000 g/m2 , en una apertura de aproximadamente 3.6 mm. proporcionando de este modo una densidad comprimida de 0.55 g/cc a la temperatura ambiente. Los materiales probados fueron sometidos entonces a un tratamiento térmico a una temperatura de 900°C en un rango de aproximadamente 20°C por minuto y sostenidos en esa temperatura a través de toda la prueba. Los materiales probados luego fueron sometidos a un ciclado mecánico, siendo definido cada "ciclo" durante un período de tiempo de aproximadamente 28 segundos en donde la apertura de 3.6mm fue abierta 0.25mm (10/mm de una pulgada) y luego cerrado 0.25mm (10/mm de pulgada). Después de 200 ó 1000 ciclos, la presión de sujeción mínima residual ejercida por el elemento de soporte fue determinada entonces tal y como se describió anteriormente. Aunque ciertos elementos de soporte del arte previo pueden tener también la capacidad de mantener una presión mínima "alta" después de 200 ó 1000 ciclos, esos elementos contienen de manera uniforme fibras refractarias de cerámica derivadas de "sol gel" que son muy costosas, y que tienen un contenido alto de alúmina de por lo menos 70%, y frecuentemente mayor.

En contraste, el elemento de soporte 20 de la presente invención comprende una lámina integral compuesta substancialmente no expansiva de fibras refractarias de cerámica formadas por fusión de alúmina y sílice, y un enlazador. "integral", significa que, después de la fabricación, el material de montaje tiene una estructura de autosoporte, que no necesita refuerzo o algo que detenga las capas de material, plástico o papel (incluyendo aquellas que son enlazadas por costura al material) y que puede ser manejada o manipulada sin desintegración, "substancialmente no expansiva" significa que la capa no se expande fácilmente a la aplicación de calor como se esperaría con los materiales intumescentes. Por supuesto, ocurre cierta expansión de la capa basada en el coeficiente térmico de expansión. La cantidad de expansión, sin embargo, es muy insubstancial comparada con la expansión de los materiales intumescentes. Se podrá apreciar que el material de montaje está libre de materiales intumescentes y de fibras de cerámica derivadas de "sol gel". Como se pudo observar anteriormente, las fibras de cerámica que son útiles para el elemento de soporte de la presente invención son fibras de cerámica formadas por fusión que contienen alúmina y sílice, y más preferentemente, fibras de cerámica refractaria fundidas por recocido. Más particularmente estas fibras han sido sometidas a tratamiento térmico a una temperatura a un rango de por lo menos 990°C hasta aproximadamente 1400°C de modo que las fibras tienen un porcentaje de cristalinidad de por lo menos aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% detectado por difracción de rayos X, y un tamaño del cristalito, desde aproximadamente 50Á hasta aproximadamente 500A. Las fibras preferidas son aquellas seleccionadas del grupo que consiste de aluminosilicatos, y más preferentemente, incluye aquellas fibras de aluminosilicato que tienen desde aproximadamente el 40 hasta aproximadamente el 60% de alúmina y desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 40% de sílice, y más preferentemente desde aproximadamente 47 hasta aproximadamente 53% de alúmina y desde aproximadamente 47 hasta aproximadamente 53% de sílice. Las fibras utilizadas en las capas de la presente invención son formadas por fusión, preferentemente fibras recocidas de alta pureza química y preferentemente tienen un diámetro promedio en el rango de aproximadamente 1 µm a aproximadamente 10µm, y más preferentemente en un rango de aproximadamente 3 a 6.5µm. Las fibras son beneficiadas como es bien sabido en el arte para obtener un índice de fibra mayor del 90%, significando que ellas contienen menos del 10% de perdigones, y preferentemente solo aproximadamente el 5% de perdigones. Es importante notar que las fibras de la presente invención son preparadas adicionalmente por el tratamiento térmico de las fibras bajo uno o dos regímenes específicos de tiempo-temperatura. En un caso, la técnica de proceso de fundición particular requiere tratamiento térmico de la fibra en una temperatura de por lo menos 1 100°C, preferentemente por un período de tiempo de por lo menos 30 minutos. Alternativamente, las fibras pueden ser sometidas a un tratamiento térmico a una temperatura inferior de por lo menos 990°C, pero debe de pasar este tratamiento durante un período de por lo menos 1 hora. Por lo tanto, contraria a la Especificación de la Patente Británica No. 1 ,481 , 133, las fibras de la presente invención son ya sea mantenidas en temperatura superiores a la temperatura de desvitrificación, y más preferentemente, por lo menos 100°C arriba de la temperatura de desvitrificación de las fibras, o por un período de tiempo bastante en exceso al sugerido por la Patente Británica de referencia. En cualquier caso, se ha descubierto que dicho proceso de tratamiento proporciona fibras de cerámica formadas por fusión adecuadas para los propósitos de la presente invención. Las fibras deben de ser sometidas preferentemente a tratamiento térmico a una temperatura de entre 990°C y 1400°C. En una modalidad preferida, el tratamiento térmico de las fibras comprende el tratamiento de las fibras en una temperatura de por lo menos 1 100°C durante por lo menos 2 horas. Se podrá apreciar que el tiempo de tratamiento puede ser mucho más largo, si se desea, pero pueden resultar o no fibras mejoradas del tratamiento térmico más largo. Por ejemplo, el tratamiento de las fibras por un día completo es posible y aún por una semana completa. Aunque se considera que los tiempos más largos de tratamiento podría proporcionar presiones de sujeción todavía más alta, los límites de tiempo, mínimo de 30 minutos/1 hora, y más preferentemente el límite de tiempo de 2 horas ha sido considerado adecuado para los propósitos de la presente invención. Una vez que las fibras han sido cristalizadas a los parámetros establecidos anteriormente, ellas se pueden usar para formar el elemento de soporte. Generalmente, se emplea un enlazador de sacrificio para enlazar juntas las fibras inicialmente. Los enlazadores usados en la presente invención son generalmente enlazadores orgánicos, "de sacrificio" significa que el enlazador será eventualmente quemado fuera del material de montaje dejando solamente las fibras de cerámica formadas por fusión en el elemento de soporte final. Los enlazadores adecuados incluyen enlazadores acuosos y no acuosos, pero preferentemente el enlazador utilizado es un látex reactivo de ajuste térmico el cual después de la cura es un material flexible que puede ser quemado fuera del material de montaje instalado tal y como se indicó anteriormente. Los ejemplos de los enlazadores adecuados o resinas incluyen, pero no están limitados a, latexes de acrílicos acuosos, estileno butadieno, vinil piridina, acrilonitrilo, cloruro de vinilo, poliuretano y similares. Otras resinas incluyen resinas de termoajuste flexibles de temperatura, tales como poliésteres insaturados, resinas epóxicas y esterespolivinílicos. Preferentemente se emplea un látex con aproximadamente del 5 al 10% pero es más preferido el de aproximadamente 8%, los solventes para los enlazadores pueden incluir agua, o solventes orgánicos adecuados, tales como acetona, para el enlazador utilizado. La fuerza de la solución del enlazador en el solvente (si es usado), puede ser determinada por medios convencionales basados en la carga del enlazador deseada y la funcionalidad del sistema del enlazador (viscosidad, contenido de sólidos, etc). El material de montaje o elementos de soporte de la presente invención puede ser preparado por cualesquiera de las técnicas conocidas. Por ejemplo, utilizando un proceso para fabricación de papel, las fibras de cerámica son mezcladas por un enlazador para formar una mezcla o pasta. Pueden utilizar cualesquiera medios de mezclado, pero preferentemente los componentes son mezclados a una consistencia o contenido de sólidos de aproximadamente un 25 a un 5% (0.25-5 partes de sólido a 99.5-95 partes de agua). Luego la pasta puede ser diluida con agua para mejorar la formación, puede ser floculada finalmente con un agente de floculación y químicos auxiliares de retención del drenaje. Posteriormente la mezcla floculada o la pasta puede ser colocada sobre una maquina de fabricación de papel para ser formada en un papel de cajas de cerámica. Alternativamente, las capas pueden ser formadas por la fundición al vació de la pasta. En cualquier caso, ellas son generalmente secadas en hornos. Para una descripción más detallada de las técnicas estándar de fabricación de papel empleadas, consultar la Patente Norteamericana No. 3,458,329, cuya descripción está incorporada a la presente como referencia. Este método generalmente rompe las fibras durante el procesamiento. Por consiguiente la longitud de las fibras son generalmente de aproximadamente 0.025cm hasta aproximadamente 2.54cm cuando este método es usado. Además, las fibras de cerámica pueden ser procesadas en materiales o capas por medios convencionales tales como la elaboración de capas secadas al aire. La capa en esta etapa, tiene una integridad estructural muy pequeña, y es muy gruesa en relación con los materiales de montaje convencionales para convertidor catalíticos y trampas para diesel. El material resultante puede ser secado perforado, como es generalmente conocido en el arte, para densificar el material y aumentar su resistencia. Cuando es usada la técnica de elaboración de capas secadas por aire, el material puede ser procesado alternativamente mediante la adición de un enlazador al material por medio de impregnación para formar un compuesto discontinuo de la fibra. En esta técnica, el enlazador es agregado después de la formación del material, en vez de formar el prepeg del material como se indico anteriormente con respecto a la técnica convencional de fabricación de papel. Este método de preparación del material ayuda para mantener la longitud de la fibra por medio de la reducción de la rotura. Generalmente la longitud de las fibras son de aproximadamente 1 cm hasta aproximadamente 10cm, preferentemente desde aproximadamente 1.25cm hasta aproximadamente 7.75cm cuando es usado este método. Los métodos de impregnación del material con el enlazador incluyen la inmersión completa del material en un sistema enlazador liquido, o alternativamente el rociado del material. En un procedimiento continuo, un material cerámico de fibra el cual puede ser transportado en una forma de rodillo, no es devanado y movido, tal como con un transportador, después de las boquillas de rociado las cuales aplican el enlazador ai material. Alternativamente, el material puede ser alimentado por gravedad después de pasar las boquillas de rociado. El prepreg de matepal/enlazador es entonces pasado entre rodillos de presión los cuales remueven el líquido excesivo y densifican el prepreg hasta aproximadamente el espesor deseado. El prepreg densificado puede ser pasado después a través de un horno para remover cualquier solvente restante y si es necesario para cuidar parcialmente el eniazador para formar un compuesto. Las temperaturas de secado y curado dependen principalmente del enlazador y solvente usados (si se usaron). El compuesto puede ser ya sea cortado o formado en rollos para el almacenamiento y transportación. El material de montaje también se puede hacer en una modalidad del lote, sumergiendo una sección del material en un enlazador líquido, removiendo el prepreg y presionándolo para remover el liquido excesivo, secándolo después para formar el compuesto y almacenándolo o cortándolo al tamaño. Independientemente de las técnicas anteriormente descritas que sean usadas, el compuesto puede ser cortado, en procesos tales como estampado, para formar los materiales de montaje de las formas y tamaños exactos con tolerancias reproducibles. Este material de montaje 20 exhibe propiedades adecuadas de manejo, significando que puede ser manejado fácilmente y que no es tan quebradizo para desmoronarse en las manos de alguna persona como cualesquiera otros colchones o materiales. Este puede ser adaptado de manera fácil y flexible al rededor de la estructura de soporte del catalizador 18 sin roturas y fabricado dentro de la cubierta del convertidor catalítico 12 para formar el soporte elástico para la estructura de soporte del catalizador 18, con ensanchamiento mínimo o ninguno tal como por exclusión o flujo de material excesivo dentro del área de la abrida 16, y proporciona una presión de sujeción contra la estructura de soporte del catalizador 18 de por lo menos 4 psi en una temperatura nominal de 900°C después de 200 ciclos o 1000 ciclos de expansión de la apertura. Más preferentemente, la capa proporciona una presión de sujeción residual mínima contra la estructura de soporte del catalizador 18 de por lo menos 10 psi a una temperatura nominal de 900°C después de 200 ciclos, o por lo menos 6 psi, y aún más preferentemente por lo menos 12 psi a una temperatura de 900°C después de 1000 ciclos. Se podrá apreciar que otras fibras tales como vidrio-E también podrían ser agregadas a la composición del material de montaje en pequeñas cantidades del 2% o menores. Aunque todavía no se han terminado los estudios, se cree que el vidrio-E no tiene beneficios para el material de la presente invención, y hasta puede causar que se degrade con el paso del tiempo.

En la operación, el convertidor catalítico experimenta un cambio significativo en la temperatura. Debido a las diferencias en sus coeficientes de expansión térmica, la cubierta 12 se puede expandir más que la estructura de soporte 18, de modo que la apertura entre estos elementos se aumentará ligeramente. En un caso típico, la apertura se puede expandir y contraer en un orden de 0.25 mm durante el ciclado térmico del convertidor. El grueso y la densidad de montaje del material de montaje es seleccionado de modo que se mantenga una presión de sujeción mínima de por lo menos 4 psi bajo todas las condiciones con el objeto de evitar que la estructura frágil vibre para soltarse. La presión de montaje ejercida substancialmente establecida por el material de montaje 20 bajo estas condiciones permite el acomodo de las características térmicas del ensamble sin comprometer la integridad física de los elementos que la constituyen. Habiendo descrito la presente invención en términos generales, ahora es ilustrada con mayor detalle por medio de ejemplos. Deberá entenderse que estos ejemplos son únicamente efectos de ilustración y no deberán ser considerados como un efecto alguno, a menos que se manifieste de otro modo. Estos ejemplos son usados para demostrar solamente la práctica de la presente invención. Inicialmente se prepararon fibras de cerámica formadas por fundición de química de alta pureza que comprende desde aproximadamente 47% hasta aproximadamente el 53% de alúmina y desde aproximadamente el 47% hasta aproximadamente el 53% de sílice. Las fibras tenían un diámetro promedio en el rango de desde aproximadamente 5.4µm hasta aproximadamente 4.2µm. Las fibras fueron lavadas de una manera convencional para obtener un índice de fibra mayor del 90%, y posteriormente fueron sometidas a tratamiento térmico en una temperatura de entre por lo menos de 990°C y aproximadamente 1400°C. Más particularmente, la mayoría de estos ejemplos fueron sometidos a un tratamiento térmico a una temperatura de entre aproximadamente 1 100°C y 1 150°C. El programa particular de tratamiento térmico comprendió un período de tiempo de transición de 1 hora, y un tiempo de remojado de 2 horas, a la temperatura objetivo de entre 1 100°C y 1 150°C. Las fibras tratadas térmicamente fueron incorporadas después en una forma de material por medio de un proceso convencional de fabricación de papel que usando un enlazador de látex de aproximadamente 8%. En algunos casos, también han sido agregado hasta aproximadamente el 2% de vidrio-E a la capa de fibras, pero estas fibras de vidrio-E no se cree que hayan afectado la naturaleza esencial de la presente invención. Con el objeto de demostrar la práctica de la presente invención, cinco materiales de muestra, preparados de acuerdo con los conceptos de la presente invención (ejemplos del 1 al 5) y comprendiendo fibras tal y como se ilustran en la tabla 1 , fueron preparadas y probadas para determinar su presión de sujeción residual mínima. Los materiales tenían un peso de base de 2000 g/m2 y fueron montadas en una apertura de 3.6mm, dando una densidad comprimida de aproximadamente 0.55 g/cc a la temperatura ambiente. Luego los materiales fueron calentados a 900°C y la temperatura permaneció en esta densidad por toda la duración de la prueba. Luego la apertura fue abierta 10/mm de pulgadas (0.25 mm), y luego cerrada 10/mm de pulgada (0.25mm) durante el curso de aproximadamente 28 segundos, para delinear un ciclo. Los materiales fueron probados a una temperatura constante de aproximadamente 900°C durante 200 y 1000 ciclos, respectivamente. La presión de sujeción mínima resultante para cada uno de los materiales fue registrada y anotada en la tabla 1 . Los resultados de estas pruebas fueron comparados después con los resultados de las mismas pruebas con respecto a materiales competitivos preparados a partir del 100% de fibra de mullita de "sol gel" (Ejemplo A) y a partir de una mezcla de aproximadamente el 75% de fibra de cerámica de "gel sol" y aproximadamente 25% de fibra de aluminosilicato amorfo (Ejemplo B). Otros materiales fueron preparados de acuerdo con la descripción de la Especificación de la Patente Británica No. 1 ,481 , 133, incluyendo aluminosilicato de alta pureza, pequeño diámetro fundido por soplado (Ejemplo C) y una fibra basada en caolín con un diámetro más grande (Ejemplo D). La comparación se ilustra en la tabla.

N3 O Oí Ol Tabla 1 Muestra de composiciones de fibra y la Pmin resultantes (a 900°C) desués de 200 y 1000 ciclos de compresión respectivamente. Ejemplo No. Descripción de Fibra Temperatura tiempo P min en 200 ciclos a P min en 1000 ciclos a Objetivo 900°C (psi) 900°C (psi) Fibra de Aluminosilicato de 1300°C 2 Horas 13.33 9.22 Diámetro Grande Centrifugada Fundida a 98%; 2% de Vidrio-E Fibra de Aluminosilicato de 1100°C 2 horas 6.81 Diámetro Pequeño Centrifugada Fundida al 98%; 2% de Vidrio-E Fibra de Aluminosilicato de 1100°C 2 horas 19.03 10.0 Diámetro Grande Centrifugada Fundida a 98%; 2% de Vidrio-E ro A Fibra de Mullita "Sol-Gel" 100% — — 16.24 12.46 B Fibra de "Sol-Gel" 75%; — — 3.59 1.55 Aluminosílicato Amorfo 25% C Fibra de Aluminosilicato 1050°C 30 minutos 0.88 Diámetro Pequeño Fundido Soplado ai 100% D Fibra Basada en Caolín 100% 1050°C 1 hora 0.86 4 Fibra de Aluminosilicato de 1100°C 2 horas 14.37 8.16 Diámetro Grande Centrifugada Fundida al 100% 5 Fibra de Aluminosilicato de 1200°C 2 horas 18.22 10.26 Diámetro Grande Centrifugada Fundida al 100% Las comparaciones más importantes que se van a hacer a partir de la tabla 1 son con respecto a los datos que muestran el funcionamiento de los materiales de fibra de cerámica por la presión o carga de sujeción mínima (Pmin) después del 200 y 1000 ciclos en la prueba. Se podrá apreciar que mientras que el material de fibra de mullita al 100% muy costoso mostró los mejores resultados de aproximadamente 12.46 psi después de 1000 ciclos, las presiones mínimas ejercidas por todos los materiales de la presente invención estuvieron arriba de por lo menos 6 psi, después de 1000 ciclos. Además, de los materiales de la presente invención que fueron probados después de 200 ciclos, cada uno de los materiales mantuvo una presión mínima de por lo menos 13 psi en una temperatura de 900°C. Con respecto a los datos adicionales las Figuras 2 y 3 ilustran varios puntos de datos los cuales muestran un patrón reconocible y predecible para las presiones mínima y máxima durante 100 ciclos completos de la prueba de compresión a una temperatura de 900°C. El hecho de que los materiales probados exhiban un comportamiento predecible con respecto a la degradación de vida a la exposición de alta temperatura y el ciclado mecánico los hace todavía más útiles. Las Figuras 4 y 5 ¡lustran el porcentaje de cristalinidad y el tamaño del cristalito, para las fibras usadas en la presente invención. Basados en estos datos, la presente invención especifica un porcentaje de cristalinidad de entre aproximadamente 5% hasta aproximadamente 50% por peso, mientras que el tamaño del cristalito se encuentra en un rango desde 50A hasta aproximadamente 500A. A partir de los datos de la Figura 5, se podrá apreciar que las fibras que tienen el tamaño de cristalito más grande de 200A no impiden la presente invención, contrario a las manifestaciones encontradas en la especificación de la Patente Británica No. 1 ,481 , 133. de hecho, se podrá apreciar que las partículas de tamaño más grande o más pequeño pueden o no pueden ser útiles para la presente invención. La Figura 6 ilustra el desempeño de durabilidad comparativo de los materiales. Se deberá notar que la pérdida de volumen en todas las muestras probadas es relativamente insignificante y que aparentemente grande entre los resultados es básicamente insignificante. Cualesquiera productos con una pérdida de volumen inferior a 0.3cc sería considerada como que tiene una durabilidad adecuada. Finalmente, la Figura 7 ilustra el patrón reconocible y predecible para la presión de sujeción mínima durante 200 ciclos durante la prueba de comprensión a una temperatura de 900°C para otras muestras de material. En particular, las muestras 4 y 5 contienen fibras de aluminosilicato de diámetro grande fundidas por recocido. Las muestras fueron calentadas a 1 100°C y 1200°C respectivamente durante 2 horas. En contraste, se podrá apreciar que la muestra C contiene fibras de aluminosilicato de alto índice y alta pureza teniendo un diámetro promedios entre aproximadamente 1 .5 y 2.5µm. Esta muestra fue sometida a tratamiento térmico a una temperatura de 1050°C durante 30 minutos tal como se estableció en la especificación de la Patente Británica No. 1 ,481 , 133. de un modo similar, la muestra de usada basada en caolín, a fibras de índice alto que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 3µm. Esa muestra fue sometida a tratamiento térmico a una temperatura de 1050°C durante 1 hora, y todavía no mantiene una presión mínima residual en la prueba a una temperatura de 900°C después de 200 ciclos a una presión de 4 psi. Las muestras de la presente invención, por otra parte estuvieron consistentemente arriba de 4 psi. A la luz de las características de propiedades físicas excelentes demostradas por los materiales del montaje/elementos de soporte de la presente invención, se considera que estos materiales son deseables para por lo menos los diseñadores y fabricantes de convertidores catalíticos y trampas para diesel. Los materiales de montaje pueden ser cortados por medio de estampado y son operables como soportes elásticos en un perfil delgado, proporcionando un manejo fácil, y en una forma flexible, como para poder proporcionar una envoltura total de la estructura del soporte del catalizador sin roturas. Alternativamente, el material de montaje puede ser envuelto integralmente alrededor de toda la circunferencia perímetro de por lo menos una porción de la estructura de soporte del catalizador. El material de montaje también puede ser envuelto de manera parcial e incluye un sello del extremo como se usa actualmente en alguno los aparatos de convertidor convencionales, si así se desea, para evitar la desviación del gas.

La presente invención es útil en una variedad de aplicaciones tales como Convertidores catalíticos para, interalia, motocicletas y otras maquinas de motores pequeños, y preconvertidores automotrices así como espaciadores de alta temperatura, empaques, y a un sistemas de convertidor catalíticos sumergidos de futuras generaciones de automóviles generalmente, la presente invención puede ser usada en cualquier aplicación que requiera un material o empaque para ejercer una presión de sujeción a la temperatura ambiente y, más particularmente para proporcionar la capacidad para mantener la capacidad para mantener la presión de sujeción en temperaturas elevadas de desde aproximadamente 20°C hasta aproximadamente 1300°C y durante el ciclado térmico. El material de montaje de la presente invención también puede ser usado en los convertidores catalíticos empleados en la industria química los cuales están localizados con los escapes o pilas de emisión, y los cuales también contienen estructuras frágiles de tipo de panal para ser montadas de manera protectora. Por lo tanto, los objetos de la presente invención son realizados por la misma, la cual no está limitada a las modalidades especificas descritas anteriormente sino que incluye variaciones, modificaciones y modalidades equivalentes definidas por las siguientes reivindicaciones.

Claims (17)

R E I V I N D I C A C I O N E S Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes Reivindicaciones:

1 .- En combinación con una cubierta y una estructura frágil montada de manera elástica dentro de dicha cubierta, un elemento de soporte colocado entre la cubierta y la estructura frágil y que comprende una capa de fibras de cerámica formadas por fusión substancialmente no expansiva, integral que contiene alúmina y sílice, teniendo dicha capa un diámetro promedio desde aproximadamente 1 µm hasta aproximadamente 14µm y habiendo sido sometida a tratamiento térmico bajo un régimen de tiempo/temperatura de uno de (i) tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos 990°C a menos de aproximadamente 1 100°C para por períodos mayores de 1 hora, de modo que las fibra tienen por lo menos un porcentaje de cristalinidad de aproximadamente 5 de aproximadamente 50% detectado por difracción de rayos X, y tiene un tamaño de cristalito de aproximadamente 50A hasta aproximadamente 500A y (ii) tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos aproximadamente 1 100°C por un tiempo efectivo para desarrollar dicha cristalinidad y dicho tamaño de cristalito, en donde las fibras muestran propiedades de manejo adecuado, y en donde el elemento de soporte ejerce una presión residual mínima para la sujeción de la estructura frágil dentro de la cubierta después de 200 ciclos de prueba a una temperatura de 900°C y a una presión de por lo menos 4 psi.

2.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, la estructura frágil tiene un perímetro, de por lo menos una porción de dicho perímetro y es envuelta de manera integral por el elemento de soporte.

3.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, las fibras son seleccionadas del grupo consistente de aluminosilicatos.

4.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 3, caracterizada además porque, las fibras son de aluminosilicato que comprenden aproximadamente el 40% por peso hasta aproximadamente el 60% por peso de alúmina y aproximadamente el 60% por peso hasta aproximadamente 40% por peso de sílice.

5.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, las fibras tienen diámetros promedio en un rango desde aproximadamente 3µm hasta aproximadamente 6.5µm.

6.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, las fibras tienen menos de aproximadamente 10% de perdigones.

7.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, el elemento de soporte comprende fibras que son preparadas mediante tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de entre 1 100°C y aproximadamente 1400°C durante por lo menos 1 hora.

8.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, el elemento de soporte comprende la capa no expansiva de fibras de cerámica formadas por fusión que proporciona una presión residual mínima para la sujeción de la estructura frágil dentro de la cubierta después de 200 ciclos de prueba a una temperatura 900°C y a una presión de por lo menos 10 psi.

9.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque, el elemento de soporte es preparado por medio de un proceso que comprende la fusión hilada de las fibras, el tratamiento térmico de las fibras bajo un régimen de tiempo-temperatura de uno de, (i) tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos 990°C a menos de aproximadamente 1 100°C por un período de tiempo mayor de 1 hora, de modo que dichas fibras tienen por lo menos un porcentaje de cristalinidad desde el 5 hasta aproximadamente el 50% detectado por difracción de rayos X, y tiene un tamaño de cristalito de desde aproximadamente 5?A hasta aproximadamente 500A; y (¡i) un tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos aproximadamente 1 100°C durante un tiempo efectivo para desarrollar dicha cristalinidad y dicho tamaño e incorporar la fibras en una forma de material.

10.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 , caracterizada además porque el elemento de soporte comprende fibras preparadas bajo un régimen de tiempo-temperatura de tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos aproximadamente 1 100°C durante por lo menos 2 horas.

1 1 .- La combinación tal y como se describe en cualquiera de las Reivindicaciones anteriores del 1 al 10, caracterizada además porque, la combinación esta en un aparato de tratamiento de gas de escape.

12.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 1 , caracterizada además porque, el aparato de tratamiento de gases de escape es un convertidor catalítico.

13.- La combinación tal y como se describe en la Reivindicación 1 1 , caracterizada además porque, el aparato de tratamiento de escape de gases es una trampa para particulado de diesel.

14.- Un método para el montaje de una estructura frágil que tiene por lo menos una superficie de entrada dentro de un aparato que tiene una cubierta para proporcionar un aislamiento térmico y resistente al choque mecánico a la estructura frágil, comprendiendo dicho método los pasos de: preparar un elemento de soporte flexible que comprende una capa integral substancialmente no expansiva de fibras de cerámica formadas por fusión que contienen alúmina y sílice, teniendo dichas fibras un diámetro de desde aproximadamente 1 µm hasta aproximadamente 14µm, y habiendo sido sometida a tratamiento térmico bajo un régimen de tiempo-temperatura por uno de (i) tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos 990°C a menos de aproximadamente 1 100°C por un período superior a 1 hora, de modo que ias fibras tienen por lo menos un porcentaje de cristalinidad de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% detectados por difracción de rayos X, y tiene un tamaño de cristalito de desde aproximadamente 50A hasta aproximadamente 500Á; y (ii) tratamiento térmico de dichas fibras a una temperatura de por lo menos aproximadamente 1 100°C por un tiempo efectivo para desarrollar dicha cristalinidad y dicho tamaño dei cristalito, en donde las fibras muestran propiedades adecuadas de manejo; envolver dicho elemento de soporte flexible alrededor del perímetro completo de por lo menos una porción de las superficies de la estructura adyacentes a la cara de la entrada; formar una cubierta alrededor de la estructura envuelta, y comprimir de manera radial dicho elemento de soporte entre dicha estructura y dicha cubierta, en donde el elemento de soporte ejerce una presión residual mínima para sujetar la estructura frágil dentro de la cubierta después de 200 ciclos de prueba a una temperatura de 900°C y a una presión de por lo menos 4 psi.

15.- Ei método tal y como se describe en la Reivindicación 14, caracterizado además porque, dicha capa tiene un espesor nominal no instalado de aproximadamente 3mm hasta aproximadamente 30mm, una densidad nominal no instalada de aproximadamente 0.03 hasta aproximadamente 0.3g/cm2, y un espesor instalado de aproximadamente 2mm hasta aproximadamente 8mm.

16.- El método tal y como se describe en la Reivindicación 14, caracterizado además porque, el elemento de soporte flexible es preparado adicionalmente mediante la impregnación de dicha capa de dichas fibras de cerámica formadas por fusión con un enlazador.

17.- El método tal y como se describe en la Reivindicación 14, caracterizado además porque, el paso de preparación incluye el tratamiento térmico de las fibras a una temperatura de por lo menos 1 100°C durante por lo menos dos horas.