[发明专利]复合的纤维制品及其生产方法

说明书

本发明涉及一类包含用粘合剂粘合在一起的许多无机纤维的复合的纤维制品及其生产方法。更具体地说，本发明涉及一类复合的纤维垫，其能够用来将存在于催化转化器和柴油颗粒过滤器中的脆性陶瓷或金属体有弹性地固定在环绕的金属外壳中。

催化转化器和柴油粒子过滤器经常装在汽车和其他在路上行驶的机动车上，以便净化发动机产生的废气。这类设备通常包括一个安装在金属外壳中的为催化剂提供载体的陶瓷蜂窝体。陶瓷体包含着许多细流道，它是一种脆性结构，其受到当任何在路上行驶的机动车运行时经常产生的振动力时易于损坏。而且，该物体和环绕的金属外壳在使用中经受极高的温度，这使它们膨胀，但是其程度是不相同的。因此，固定陶瓷体于其金属外壳中所使用的安装系统必须使该陶瓷体和存在的振动力相隔离，并且能补偿陶瓷体和外壳间的膨胀差异。按这种方法，作为不均匀膨胀或振动力的结果，陶瓷体在使用时所受到的应力，能够维持在可接受的水平。

已知，应用复合的纤维垫，将存在于催化转化器和柴油粒子过滤器中的脆性陶瓷体。有弹性地固定在环绕的金属外壳中，参见，例如，美国专利4011651和WO-94/24425。纤维垫安装在陶瓷体和环绕的金属外壳之间的环形间歇中，并在压力下固定在该环形间隙中，这样就将径向压力施加到陶瓷体和外壳上，从而将陶瓷体夹持在适当位置上。

本发明提供了一种包含许多无机纤维和粘合剂的复合的纤维制品以及其生产方法。复合的纤维制品能够取弹性垫的形式，可以用它将存在于催化转化器和柴油颗粒过滤器中的陶瓷或金属体固定在其金属外壳中。

按照本发明的第一方面，提供了一种复合的纤维制品，具体地说是一种垫，它包含许多无机纤维和基本均匀分布于整个纤维制品中的粘合剂。所述的复合的纤维制品的层剪切强度为至少0.1MPa(兆帕斯卡)。

无机纤维可以是本领域已知的任何无机纤维。然而，当复合的纤维制品是用来有弹性地固定装于催化转化器和柴油颗粒过滤器中的陶瓷或金属体的垫时，需要该纤维在这种装置中经常产生的高运行温度下是热稳定的(即不会降解)。一般说，在这类安装用途所使用的复合的纤维垫中包含的纤维，在温度为700℃以上时，是热稳定的，优选温度为800℃以上，更优选为900℃以上。

热稳定的无机纤维包括陶瓷纤维，例如：氧化铝、富铝红柱石、硅铝酸盐、硼硅铝酸盐(aluminoborosilicate)、氧化锆和二氧化钛纤维以及透明的玻璃纤维。所优选的热稳定无机纤维是多晶无机纤维，特别是多晶无机氧化物纤维，例如：氧化铝、富铝红柱石、硅铝酸盐、硼硅铝酸盐、氧化锆和二氧化钛纤维。其中，所谓的氧化铝纤维这个术语，我们还规定包括，包含作为相稳定剂加入的百分之几(重量)的氧化硅的氧化铝纤维，氧化铝纤维是特别优选的。优选这类纤维为长度范围1～10cm(厘米)、平均直径范围1～10微米的短切断纤维。特别优选的氧化铝纤维是由帝国化学工业公司产品目录通报(PLC)以松结合、低密度垫形式出售者，其商品名为Saffil，其在1000℃以上仍是热稳定的。

本发明的复合的纤维制品可以包含两种或两种以上不同类型的无机纤维。在其实施方案中，不同类型的纤维可以是紧密混合的，或者，它们可以按一定的图案分开和排列，例如，以不连续层的形式。

粘合剂可以是无机材料，但是优选为有机材料，适当的有机粘合剂更具体地叙述在美国专利4011651和WO-94/24425中。其公开内容在此引入供作参考。优选，粘合剂是有机聚合物。

一种适当的粘合剂是以丙烯酸正丁酯和丙烯腈为基础的共聚物。

所优选的粘合剂是借助使可固化聚合物组合物固化得到者。可固化聚合物组合物的优选实例是包含丙烯酸类聚合物和交联剂特别是诸如环氧树脂的含有环氧基的交联剂的混合物。这种类型的可固化聚合物组合物一般总包含90.0～99.0％(重量)优选95.0～99.0％(重量)丙烯酸类聚合物和1.0～10.0％(重量)优选1.0～5.0％(重量)交联剂。适用的丙烯酸类聚合物是所包含的单体单元衍生自至少一种选自(C_1-4烷基)丙烯酸C_1-8烷基酯的丙烯酸类单体的均聚物或共聚物，而在优选实施方案中，其是所包含的单体单元衍生自至少一种选自(甲基)丙烯酸C_1-4烷基酯的丙烯酸类单体单元的均聚物或共聚物，所述的(甲基)丙烯酸C_1-4烷基酯，例如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯。一种特别优选的粘合剂是借助使包含以丙烯酸丁酯为基础的丙烯酸类聚合物和环氧树脂交联剂的组合物固化得到者。