專利名稱：：墊材、廢氣處理裝置以及消音裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含有無(wú)機(jī)纖維的墊材，特別地，涉及一種用于車輛等的廢氣處理裝置和消音裝置的墊材。
背景技術(shù)：
：汽車的數(shù)量在進(jìn)入本世紀(jì)后飛躍增長(zhǎng)，與此同時(shí)，汽車內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣量也在急劇增大。特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中含有的各種物質(zhì)，已經(jīng)成為污染的重要原因，正對(duì)世界環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在這樣的情況下，已經(jīng)提出了多種廢氣處理裝置，并且已被實(shí)用化。一種典型的廢氣處理裝置包含廢氣處理體，該廢氣處理體具有多個(gè)微細(xì)孔，并被安裝在設(shè)置在連接至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的排氣管中途的箱體(例如，金屬殼)內(nèi)。廢氣處理體包括觸媒載體(觸媒轉(zhuǎn)換器)以及柴油微粒過(guò)濾器(DPF)。例如，如果是DPF，當(dāng)廢氣通過(guò)廢氣處理體時(shí)，微粒被上述結(jié)構(gòu)中的微細(xì)孔壁所捕捉，所以可以從廢氣中除去微粒。廢氣處理體的構(gòu)成材料為陶瓷、金屬和合金。陶瓷廢氣處理體的一個(gè)熟知的例子是蜂窩過(guò)濾器。最近，從耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等觀點(diǎn)出發(fā)，多孔質(zhì)碳化硅燒結(jié)體已被用作廢氣處理體材料。一般來(lái)說(shuō)，在上述廢氣處理體和箱體之間設(shè)有支撐用密封材。支撐用密封材用來(lái)防止車輛行走時(shí)產(chǎn)生的、由廢氣處理體和箱體的接觸而引起的損傷。另外，它還可以防止廢氣從箱體和廢氣處理體之間的縫隙發(fā)生泄露。再有，支撐用密封材還可以起到防止由廢氣的排出壓力而引起的廢氣處理體脫落的作用。另外，因?yàn)閺U氣處理體需要保持高溫以維持其反應(yīng)性，這就要求支撐用密封材還要具有良好的絕熱性能?？梢詽M足上述要求的材料的一個(gè)例子是由例如氧化鋁系列纖維等無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成的墊材。這種墊材被巻繞在廢氣處理體的除了開口面之外的外表面的至少一部分上，并且例如以膠帶固定的方式被一體地配置在廢氣處理體上。然后，通過(guò)壓配合或其他方式等將這個(gè)一體化的部品安裝至箱體內(nèi)，構(gòu)成廢氣處理裝置。一般地，上述墊材由"針刺(needling)處理法"制成，針刺處理法是通過(guò)向墊材刺入和拔出針來(lái)使墊材變薄的方法。該方法在墊材厚度減小時(shí)可以使無(wú)機(jī)纖維在墊材的厚度方向變成交織狀。采用這樣方法，就可以減小墊材的體積高度(例如，參考日本發(fā)明專利公開"特平06-077639號(hào)公報(bào)")。如果對(duì)墊材所進(jìn)行的針刺處理不適當(dāng)，其層間強(qiáng)度也會(huì)降低。例如，如果使用具有比制成的墊材厚度還短的針進(jìn)行針刺處理時(shí)，在針不能到達(dá)的墊材深度區(qū)域內(nèi)就不會(huì)形成交織部分。因此，在那個(gè)區(qū)域內(nèi)的層間強(qiáng)度就會(huì)沿厚度方向降低。另外，如果上述比較短的針被用來(lái)從墊材的兩面進(jìn)行針刺處理時(shí)，在墊材厚度方向的中間部分就會(huì)形成一個(gè)具有較低層間強(qiáng)度的、無(wú)機(jī)纖維交織減少的區(qū)域。如果上述具有較低層間強(qiáng)度的墊材被用作廢氣處理裝置的支撐用密封材，在將其巻繞在廢氣處理體時(shí)，或者，其在廢氣處理裝置中被實(shí)際實(shí)用時(shí)就會(huì)發(fā)生層間剝離。因此，為了防止墊材層間強(qiáng)度的降低，在一般的針刺處理中需要使用比制成的墊材厚度還要長(zhǎng)的針。這樣，當(dāng)針刺入墊材時(shí)，沿厚度方向?qū)o(wú)機(jī)纖維巻入的同時(shí)，針在厚度方向貫穿墊材。所以，在這樣的"貫穿"式針刺處理過(guò)程中，無(wú)機(jī)纖維可以沿厚度方向被交織，因此，就可以有效地防止制成的墊材層間強(qiáng)度降低的問(wèn)題。但是，在上述貫穿式針刺處理過(guò)程中，長(zhǎng)針從墊材的一個(gè)表面沿其厚度方向刺入和拔出，直至貫穿至另一個(gè)表面。所以，無(wú)機(jī)纖維被針巻入并被壓向另一表面，這就導(dǎo)致表面針跡(針跡是針插入和拔出時(shí)在墊材上生成的開口，其被無(wú)機(jī)纖維所填充)處會(huì)出現(xiàn)纖維束凸起部。該無(wú)機(jī)纖維束凸起部在工人處理墊材時(shí)會(huì)使工人的皮膚受傷，或者，其容易發(fā)生破損并飛散到空氣中，嚴(yán)重影響工作環(huán)境。因此，使用過(guò)短的針在針刺處理過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致墊材層間強(qiáng)度下降，另外，為保證墊材具有足夠的層間強(qiáng)度而使用的貫穿式針剌處理也會(huì)使墊材出現(xiàn)表面生成凸起部的問(wèn)題，以及由此而導(dǎo)致的操作性下降的問(wèn)題(例如，由于無(wú)機(jī)纖維的飛散等)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述課題，具體地，在于提供一種具有足夠?qū)娱g強(qiáng)度和良好操作性的墊材，以及具有該墊材的廢氣處理裝置和消音器。一方面，本發(fā)明提供一種墊材，其包括無(wú)機(jī)纖維，并且還具有通過(guò)針刺處理而形成的多個(gè)針跡。針跡沿第一和第二表面向各自相反的方向延伸。從第一表面開始延伸的針跡的至少一部分具有大于墊材厚度一半且小于墊材厚度的刺入深度D。從第二表面開始延伸的針跡的至少一部分到達(dá)大于墊材厚度減去上述刺入深度D后得到的值的深度。在位于從第一表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第二表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束凸起部。在位于從第二表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第一表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束凸起部。另一方面，本發(fā)明還提供一種墊材，其包括無(wú)機(jī)纖維，并且還具有通過(guò)針刺處理而形成的多個(gè)針跡。針跡沿第一和第二表面向各自相反的方向延伸。從第一表面開始延伸的針跡的至少一部分到達(dá)超過(guò)墊材厚度一半的深度。從第二表面延伸的針跡的至少一部分到達(dá)大于墊材厚度一半的深度。在位于從第一表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第二表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束凸起部。在位于從第二表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第一表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束突起部。墊材的單位面積重量可以為1500g/m2_2800g/m2，其厚度可以為9mm—20mm。墊材還可以包含無(wú)機(jī)粘合劑和/或有機(jī)粘合劑。無(wú)機(jī)纖維可以包含氧化鋁和二氧化硅的混合物。另一方面，本發(fā)明提供一種廢氣處理裝置，其包括廢氣處理體；支撐用密封材，其巻繞在上述廢氣處理體外圓周表面的至少一部分上；箱體，其用來(lái)容納巻繞有上述支撐用密封材的上述廢氣處理體。上述支撐用密封材包含具有上述特征的墊材。另一方面，本發(fā)明還提供一種尾氣處理裝置，其包括廢氣入口管和出口管；廢氣處理體，其設(shè)置在入口管和出口管之間。在入口管的至少一部分上設(shè)置了絕熱材，其中，該絕熱材包含具有上述特征的墊材。廢氣處理體可以是觸媒載體或者廢氣過(guò)濾器。另一方面，本發(fā)明還提供一種消音器，其包括內(nèi)管、覆蓋該內(nèi)管的外殼、以及、設(shè)置在該內(nèi)管和該外殼之間的吸音材。該吸音材包含具有上述特征的墊材。由本發(fā)明可知，本發(fā)明能夠提供一種具有足夠?qū)娱g強(qiáng)度和良好操作性的墊材。本發(fā)明還能夠提供一種包含上述墊材的廢氣處理裝置，在這種情況下，上述墊材被用作支撐用密封材和/或絕熱材。本發(fā)明另外還提供一種包含上述墊材的消音器，在這種情況下，上述墊材被用作消音材。圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的墊材的示意圖。圖2是本發(fā)明的墊材被用作支撐用密封材的廢氣處理裝置的示意圖。圖3是現(xiàn)有墊材(第一種類型)的橫截面的示意圖。圖4是另一種現(xiàn)有墊材(第二種類型)的橫截面的示意圖。圖5是在圖4所示墊材表面觀察到了無(wú)機(jī)纖維束凸起部的光學(xué)顯微鏡圖像。圖6是本發(fā)明的墊材(第三種類型)的橫截面的示意圖。圖7是本發(fā)明的另一種墊材的橫截面圖。圖8是說(shuō)明在墊材中如何定義針跡刺入深度的示意圖。圖9是說(shuō)明在墊材中如何定義另一針跡刺入深度的示意圖。圖IO是本發(fā)明的廢氣處理裝置的一個(gè)例子的示意圖。圖11是本發(fā)明的消音器的一個(gè)例子的示意圖。圖12是用于測(cè)量層間強(qiáng)度的一個(gè)試樣的示意圖。具體實(shí)施方式以下參考本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的墊材的一個(gè)例子的示意圖。圖2是本發(fā)明的墊材被用作支撐用密封材的廢氣處理裝置的分解構(gòu)成圖。墊材30例如由氧化鋁和二氧化硅等多個(gè)無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成。如圖1所示，墊材30被制成具有長(zhǎng)邊(與X方向平行)和短邊70、71(與Y方向平行)的"近似矩形"。短邊70和71分別具有凸鑲嵌部50和凹鑲嵌部60。短邊71還具有兩個(gè)與凹鑲嵌部60相鄰的凸部61。但是，圖1所示墊材的短邊70和71的形狀僅是一個(gè)例子，也可以具有其他形狀。例如，也可以沒有圖1所示的鑲嵌部，或者，每個(gè)短邊都可以具有多個(gè)凸鑲嵌部50和凹鑲嵌部60。在本說(shuō)明書中，上述"近似矩形"是指如圖l所示的矩形，在其短邊具有一組凸鑲嵌部50和凹鑲嵌部60。另外，"近似矩形"的長(zhǎng)邊與短邊的交角也可能不是90度(例如，是具有曲率的形狀)。當(dāng)墊材30作為廢氣處理裝置的支撐用密封材24使用時(shí)，其被設(shè)置為其長(zhǎng)邊方向與巻繞方向(即X方向)保持一致。另外，當(dāng)墊材30被巻繞在廢氣處理體20(例如，可以是觸媒載體)上時(shí)，其凸鑲嵌部50和凹鑲嵌部60如圖2所示鑲嵌在一起，這樣，就可以把墊材30安裝至廢氣處理體20上。然后，巻繞有支撐用密封材24的廢氣處理體20例如以壓配合方式被安裝至箱體12，該箱體12可以由金屬制成。下面，參考圖l、圖3、圖4和圖6對(duì)本發(fā)明的特征進(jìn)行說(shuō)明。圖3和圖4是現(xiàn)有墊材的一部分截面的擴(kuò)大示意圖。圖6是本發(fā)明的墊材的截面擴(kuò)大示意圖。本發(fā)明的墊材30包含多個(gè)無(wú)機(jī)纖維，并且通過(guò)針刺處理制成。針刺處理是從墊材30的層狀原料片的一個(gè)表面(例如，沿近似平行于厚度方向的方向)刺入和拔出針，以使層狀原料片中的無(wú)機(jī)纖維按一定方向進(jìn)行交織的處理。針刺處理生成針跡(即由針刺入和拔出而形成的開口，其中填充無(wú)機(jī)纖維束，一般地，其直徑為0.4-1,0mm)。在這樣的針跡部處，以復(fù)雜方式交織的纖維束沿一定的方向定向排列，所以可以提高制成的墊材的層間強(qiáng)度。但是，如果以不適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行針刺處理，制成的墊材的層間強(qiáng)度就會(huì)下降。例如，如果用一個(gè)比制成的墊材的厚度還短的針進(jìn)行針刺處理，在沿墊材厚度方向的、針?biāo)荒艿竭_(dá)的區(qū)域中就無(wú)法形成無(wú)機(jī)纖維交織部。在這樣的區(qū)域中，層間強(qiáng)度就會(huì)下降。圖3是使用上述"短"針從墊材的第一表面251和第二表面261進(jìn)行針刺處理而得到的墊材31的橫截面的擴(kuò)大示意圖。如圖3所示，針跡121形成在針插入和拔出處。因?yàn)獒樀牟迦牒桶纬錾疃让黠@小于制成的墊材31的厚度(更準(zhǔn)確地，小于制成的墊材31厚度的一半)，所以在墊材31的厚度方向的中間部分沒有形成針跡。相反，在這個(gè)部分中形成了一個(gè)無(wú)機(jī)纖維交織少、層間強(qiáng)度低的區(qū)域151。(以下，將這種包含沿厚度方向不管從墊材的哪個(gè)表面看都沒有針跡的區(qū)域(即層間強(qiáng)度低的領(lǐng)域151)的墊材稱為第一種墊材)。這樣的問(wèn)題特別是在制成的墊材具有較大厚度(例如，厚度為10mm—20mm)時(shí)非常容易發(fā)生。如果具有低層間強(qiáng)度區(qū)域的墊材被用作廢氣處理裝置的支撐用密封材，當(dāng)將其巻繞在廢氣處理體時(shí)，或者，其在廢氣處理裝置中被實(shí)際使用時(shí)，支撐用密封材的層間就會(huì)發(fā)生剝離。因此，為了避免發(fā)生這樣的問(wèn)題，在現(xiàn)有的針剌處理中，使用了比制成的墊材的厚度長(zhǎng)很多的針。在這種情況下，針在沿厚度方向?qū)o(wú)機(jī)纖維巻入墊材的同時(shí)，可以刺入墊材并到達(dá)其另一表面，貫穿墊材。在這種"貫穿"式針處理中，無(wú)機(jī)纖維可以在墊材整個(gè)厚度方向上進(jìn)行交織，這樣，就可以避免生成層間強(qiáng)度較低的上述區(qū)域151。圖4是使用"貫穿"式針處理而得到的墊材32的橫截面的擴(kuò)大示意圖。如圖4所示，在該墊材32中，針刺處理從墊材兩側(cè)進(jìn)行，也就是說(shuō)，從第一表面252和第二表面262進(jìn)行針刺處理。從墊材第一表面252進(jìn)行的針刺處理形成了針跡122a，從墊材第二表面262進(jìn)行的針刺處理形成了針跡122b。因?yàn)樾纬闪酸樭E122a和122b,所以墊材沿厚度方向就可以具有足夠的層間強(qiáng)度。但是，在貫穿式針處理中，長(zhǎng)針是從墊材32的第一表面252沿厚度方向刺入和拔出直至貫穿第二表面262，或者，從第二表面262沿厚度方向刺入和拔出直至貫穿第一表面252。因此，如圖4所示，在第二表面262的針跡122a的端部，形成了由刺向第二表面262的針?biāo)纬傻臒o(wú)機(jī)纖維束凸起部130(130a)。同樣，在第一表面252的針跡122b的端部，形成了由刺向第一表面252的針?biāo)纬傻臒o(wú)機(jī)纖維束凸起部130(130b)(以下，將具有這樣的針跡的墊材簡(jiǎn)稱第二種墊材)。圖5是無(wú)機(jī)纖維束凸起130的光學(xué)顯微鏡圖像，該無(wú)機(jī)纖維束形成于由貫穿式針刺處理法制成的墊材的針跡開口處。這個(gè)例子中，在墊材表面形成了直徑約為2mm的環(huán)形凸起部。這些無(wú)機(jī)纖維束凸起部130(130a、130b)在工人處理墊材時(shí)會(huì)刺傷工人的皮膚，或者，其容易破損并飛散在空氣中，嚴(yán)重惡化工作環(huán)境。因此，需要盡可能地抑制無(wú)機(jī)纖維束凸起部130。另外，在本說(shuō)明書中，"無(wú)機(jī)纖維束凸起"是指那些從墊材表面突出的、直徑約為l一5mm的無(wú)機(jī)纖維的纖維束，其形成在墊材表面的針跡開口處(針跡貫穿墊材時(shí))，或者，其形成在具有針跡開口的一側(cè)表面上的針跡的延長(zhǎng)線與另一側(cè)表面相交的位置處(針跡未貫穿墊材時(shí))。另一方面，本發(fā)明的墊材30例如具有圖6所示的橫截面結(jié)構(gòu)。在該墊材30中，針刺處理從墊材兩側(cè)進(jìn)行，也就是說(shuō)，從第一表面250和第二表面260進(jìn)行針刺處理。特別地，針跡120a由從墊材30的第一表面250上進(jìn)行的針刺處理所形成，針跡120b由從墊材30的第二表面260上進(jìn)行的針刺處理所形成。在片材30中，針跡120a和120b自各表面到達(dá)超過(guò)墊材30中心厚度T(如圖6虛線所示)的位置，所以沒有生成如圖3所示的、具有較少纖維交織和較低層間強(qiáng)度的區(qū)域151那樣的區(qū)域。另外，因?yàn)獒樭E120a和120b沒有貫穿墊材30，所以在表面250或260上沒有形成如上述凸起部130那樣的無(wú)機(jī)纖維束凸起部(以下，將這種不存在無(wú)針跡區(qū)域(即不存在具有較低層間強(qiáng)度的區(qū)域151)并且針跡也不貫穿的墊材簡(jiǎn)稱為第三種墊材)。因?yàn)樾纬闪松鲜鲠樭E120a和120b，所以沿墊材30的整個(gè)厚度方向就可以得到足夠的層間強(qiáng)度，另外，不管在哪個(gè)表面上，因?yàn)槎紱]有形成凸起部130，所以可以得到良好的操作性。在圖6所示墊材的例子中，針跡120a和120b都沿幾乎平行于墊材厚度方向的方向(即沿圖6中的Z方向)延伸。另夕卜，針跡120a和120b的延伸方向也可以不平行于厚度方向。在圖6所示墊材中，針跡120a和120b的尖端都超過(guò)了墊材30的中心厚度(即，圖6中的位置T)。但是，這僅是一個(gè)例子，在另一個(gè)例子中，本發(fā)明的墊材也可以如圖7那樣形成。在該例子中，當(dāng)自第一表面250延伸的針跡120e向下刺入至圖6所示的針跡120的深度時(shí)，自第二表面260延伸的針跡120f沒有到達(dá)超過(guò)墊材130中心厚度(由虛線T表示)的區(qū)域。本發(fā)明的上述效果也通過(guò)具有針跡120e和120f的墊材來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。換句話說(shuō)，本發(fā)明的重點(diǎn)在于沿墊材厚度方向不存在沒有針跡的區(qū)域，并且，也不存在從墊材的任何一個(gè)表面貫穿至其相反表面的針跡(或者，更正確地，在其相反表面上不形成無(wú)機(jī)纖維束凸起部130)。因此，只要滿足這些要求，可以任意選擇針跡的深度。參考圖8和圖9，其描述了用于測(cè)量由針刺處理法制成的墊材內(nèi)的針跡深度(以下簡(jiǎn)稱"刺入深度D")的方法。刺入深度D可以由以下方法測(cè)得。在第一步驟中，使用剪切工具等，沿墊材的一個(gè)表面(例如，第一表面250)上的多個(gè)針跡120c的開口中心的連線，并沿幾乎平行于厚度方向的方向?qū)⒂糜跈z測(cè)的墊材30M(長(zhǎng)25mmx寬25mm)切斷。其中，針跡沿幾乎平行于墊材30M的厚度方向延伸，如圖8所示，從獲得的橫截面上選擇一個(gè)可由目視得到的具有最大深度的針跡120c，并測(cè)定其長(zhǎng)度。重復(fù)進(jìn)行5次該操作，并將獲得的平均值定義為針跡的刺入深度D。如圖9所示，如果針跡相對(duì)于墊材30M的厚度方向傾斜，就從針跡120d的尖端向與墊材30M厚度方向平行的直線L畫一條垂線，并求出該垂線與直線L的交點(diǎn)。然后測(cè)定從具有針跡120d的開口的墊材表面250至上述交點(diǎn)的距離。重復(fù)進(jìn)行5次該操作，并將獲得的平均值定義為傾斜針跡的刺入深度D。如果在目視橫截面階段發(fā)現(xiàn)針跡貫穿墊材時(shí)，不管針跡向何方向延伸，都將墊材厚度作為針跡的刺入深度D。本發(fā)明的墊材單位面積重量沒有特別限制，例如，其可以是900g/m2—3000g/m2，最好是1500g/m2—2800g/m2。墊材的厚度也沒有特別限制，例如，其可以是6mm—31mm，最好是9mm—20mm。本發(fā)明的上述墊材可以用作廢氣處理裝置的支撐用密封材和/或絕熱材。圖10是廢氣處理裝置10的結(jié)構(gòu)示意圖。廢氣處理裝置10包含廢氣處理體20，其外周面上巻繞支撐用密封材24;箱體12，其用來(lái)容納廢氣處理體；廢氣進(jìn)口管2和廢氣出口管4，其分別連接至箱體12的入口側(cè)和出口側(cè)。入口管2和出口管4呈漏斗狀，具有向箱體連接處逐漸增大的直徑。在入口管2的漏斗狀部分設(shè)置絕熱材26，用于防止廢氣處理裝置10內(nèi)部的熱量通過(guò)入口管2被傳遞到外部。在圖示例子中，廢氣處理體20具有用于廢氣入口和出口的開口面。廢氣處理體20包括具有平行于廢氣流動(dòng)方向的多個(gè)貫穿孔的觸媒載體。觸媒載體也可以由蜂窩狀的多孔質(zhì)碳化硅構(gòu)成。在另一例子中，廢氣處理體20也可由DPF(柴油微粒過(guò)濾器)構(gòu)成，其中，一些貫穿孔被封閉。支撐用密封材24和絕熱材26由本發(fā)明的墊材30構(gòu)成。因此，在該廢氣處理裝置中，由于墊材30具有上述效果，支撐用密封材和絕熱材可以獲得良好的操作性。另外，在支撐用密封材和/或絕熱材的安裝過(guò)程中，或者，在廢氣處理裝置的實(shí)際使用過(guò)程中，還可以防止沿支撐用密封材和/或絕熱材厚度方向的中間部分產(chǎn)生層間剝離的問(wèn)題。以下說(shuō)明本發(fā)明的墊材的另一個(gè)應(yīng)用例。圖11是具有本發(fā)明的墊材的消音器70的示意圖。消音器70可以被安裝至汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放管，其包括內(nèi)管72(由不銹鋼等金屬制成)；外殼76(由不銹鋼等金屬制成)，其用來(lái)覆蓋內(nèi)管72;吸音材74，其設(shè)置在內(nèi)管72和外殼76之間。一般地，內(nèi)管72的表面具有小孔。當(dāng)廢氣流經(jīng)內(nèi)管72內(nèi)部時(shí)，吸音材74可以減衰廢氣中含有的噪音成分。吸音材74可以由本發(fā)明的墊材制成。采用這種方法，可以提高吸音材74安裝至消音器70時(shí)的操作性。下面說(shuō)明圖6所示的本發(fā)明的墊材的制造方法。首先，制成由無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成的層疊片。另外，在下面的敘述中，盡管無(wú)機(jī)纖維由氧化鋁和二氧化硅混合物構(gòu)成，但這僅是一個(gè)例子，也可以使用其他無(wú)機(jī)纖維。例如，該纖維也可以由氧化鋁和二氧化硅單獨(dú)構(gòu)成。在鋁含量為70g/1、AL/C1=1.8(原子比)的堿基性氯化鋁水溶液中，例如，添加氧化鋁和二氧化硅的組成比為60—80:40—20的二氧化硅膠體溶液，調(diào)制無(wú)機(jī)纖維的前軀體。氧化鋁和二氧化硅的組成比最好為70—74:30—26。如果氧化鋁的組成比小于等于60%，由氧化鋁和二氧化硅生成的莫來(lái)石(mullite)的組成比就會(huì)降低，這樣，制成的墊材的熱傳導(dǎo)率就會(huì)增加，不能獲得足夠的絕熱性能。其次，在上述氧化鋁系列纖維的前軀體中添加例如聚乙烯乙醇等有機(jī)聚合物。然后，濃縮此液體，調(diào)制成紡絲液。接下來(lái)，使用此紡絲液，通過(guò)吹制法進(jìn)行紡絲。吹制法是通過(guò)由空氣噴嘴吹出的空氣流和由紡絲液供給噴嘴壓出的紡絲液流進(jìn)行紡絲的方法?？諝鈬娮齑党龅囊粋€(gè)縫隙(slit)的氣體流速一般為40—200m/s。紡絲噴嘴的直徑一般為0.1—0.5mm，一個(gè)紡絲液供給噴嘴的液體量一般為l_120ml/h，最好為3—50ml/h。在這些條件下，從紡絲液供給噴嘴被壓出的紡絲液不為噴散狀(霧狀)，而是被充分地延長(zhǎng)，這樣，纖維之間就不容易互相溶敷。因此，通過(guò)最優(yōu)化紡絲條件，可以獲得纖維直徑分布狹窄、均勻的氧化鋁前軀體。制得的上述氧化鋁系列纖維的平均纖維長(zhǎng)度為大于或等于250pm，最好為大于或等于500|im。如果平均直徑小于250|im，由于纖維之間不能進(jìn)行足夠的交織，所以不能得到足夠的強(qiáng)度。無(wú)機(jī)纖維的平均直徑并無(wú)特別限制，但是較好為3pm—8,，最好為5|am_7^im。紡絲處理結(jié)束后將前軀體積層，制成層疊片。然后對(duì)該層疊片進(jìn)行針刺處理，通常，使用針刺裝置來(lái)執(zhí)行該處理。一般地，針刺裝置包含第一針板，其面對(duì)層疊片的第一表面設(shè)置，并可沿突刺方向(一般是上下方向)往復(fù)移動(dòng)；第二針板，其面對(duì)層疊片的第二表面設(shè)置，并可沿突刺方向(一般是上下方向)往復(fù)移動(dòng)。在針刺處理過(guò)程中，第一和第二針板分別具有第一和第二支撐板，其分別設(shè)置在層疊片的第一和第二表面。第一和第二針板上具有多個(gè)用于突刺層疊片的針，其中，針的密度可為大約25—5000個(gè)/cm2。第一和第二支撐板具有多個(gè)貫穿孔，這樣，針就可以穿過(guò)貫穿孔剌入層疊片。所以，在使用兩個(gè)支撐板將層疊片從兩面壓上的狀態(tài)下，通過(guò)使第一和第二針板接近和遠(yuǎn)離層疊片，可以從兩個(gè)表面?zhèn)冗M(jìn)行針刺處理。另外，這些針需要配置為在針刺處理過(guò)程中，其中一個(gè)針板上的一組針的位置不與另一個(gè)針板上的另一組針的位置重合。在本發(fā)明的針剌處理過(guò)程中，刺入第一表面的針不貫穿層疊片(如果貫穿，墊材就成為第二種墊材)，或者，針的刺入深度足夠深(如果不足夠深，墊材就成為第一種墊材)。最好地，針刺處理以下列方式進(jìn)行。(1)當(dāng)制成的墊材厚度P較厚(P>10mm)時(shí)，對(duì)第一和第二針板的行程量(即相對(duì)于層疊片的上下移動(dòng)量)進(jìn)行控制，以使制成的墊材的針跡刺入深度D為0.6P^D■0.8P。(2)當(dāng)制成的墊材厚度P較薄(P^10mm)時(shí)，對(duì)第一和第二針板的行程量進(jìn)行控制，以使制成的墊材的針跡刺入深度D為0.6P^D^0.7P。之所以象上述那樣根據(jù)制成的墊材的厚度P對(duì)針刺深度D進(jìn)行調(diào)整是因?yàn)?，特別地，當(dāng)制成的墊材厚度較薄時(shí)，如果不正確地控制針跡刺入深度，制成后的墊材就有可能成為第二種墊材而不是第三種墊材。例如，用作支撐用密封材的現(xiàn)有墊材的下限厚度約為7mm。此時(shí)，如果采用上述方法(1)進(jìn)行針刺處理，自第一表面延伸的針跡的尖端和第二表面之間的距離最小為7mmx0.2=1.4mm。使用這個(gè)距離，即使針跡沒有貫穿墊材，在墊材的第二表面上也可能生成如上述第二種墊材上觀察到的無(wú)機(jī)纖維束凸起部130。另一方面，如果采用上述方法(2)進(jìn)行針刺處理，與第二表面間的距離最小為7mmx0.3=2.1mm。這樣，就可以有效地避免在針刺表面的相反表面上生成無(wú)機(jī)纖維束凸起部130。當(dāng)制成的墊材的厚度P超過(guò)10mm時(shí)，如果D^0.8P，就不容易生成凸體130。但是，為了更有效地防止產(chǎn)生具有低層間強(qiáng)度的上述區(qū)域151，最好使刺入深度為D^0.6P，而不是D^0.5P。在上述例子中，是根據(jù)制成的墊材的厚度，通過(guò)控制針板的行程量來(lái)控制針跡的剌入深度的。在另一個(gè)例子中，也可以根據(jù)制成的墊材的厚度，通過(guò)改變?cè)O(shè)置在針板上的針的長(zhǎng)度來(lái)控制針跡的刺入深度。此時(shí)，因?yàn)獒槹迳显O(shè)置了具有預(yù)定長(zhǎng)度的針，盡管制成的墊材厚度可能變化，但針板的行程量保持不變。但是，在這種情況下，需要事先準(zhǔn)備各種長(zhǎng)度的針。針剌處理也不是必須要從兩側(cè)(且同時(shí))進(jìn)行。例如，上述針刺處理可以首先從層疊片的第一表面進(jìn)行，然后翻轉(zhuǎn)該層疊片，再?gòu)钠涞诙砻孢M(jìn)行針刺處理。之后，將進(jìn)行了針刺處理的層疊片從常溫開始加熱，在最高溫度為1250'C左右的溫度下連續(xù)燒成，得到具有預(yù)定單位面積重量的墊材。為了便于操作，上述墊材被剪切成預(yù)定的尺寸。最好對(duì)剪切好的墊材進(jìn)行有機(jī)粘合劑含浸處理，例如，含浸樹脂，這樣，就可以控制墊材的體積高度，還可以提高墊材的操作性。另外，含浸處理還可以提高墊材的支撐能力和密封特性。其原因在于一旦高溫廢氣被導(dǎo)入正在使用的廢氣處理裝置，高溫使支撐密封材內(nèi)含浸的有機(jī)粘合材料消失，這樣，壓縮了的支撐密封材復(fù)元，就可以堵住箱體和廢氣處理體之間的那些間隙，這些間隙是應(yīng)該避免的。有機(jī)粘合劑的含量最好為0.5—12.0wt.%。超過(guò)10.0wt.%，則會(huì)增加廢氣處理裝置使用時(shí)排出的有機(jī)成分的量。作為有機(jī)粘合劑，可以使用例如環(huán)氧樹脂、丙烯樹脂、橡膠系列樹脂、苯乙烯樹脂等。最好使用例如丙烯系(ACM)、丙烯腈一丁二烯橡膠(NBR)、苯乙烯一丁二烯橡膠(SBR)樹脂等。使用由上述粘合劑與水調(diào)制的液體，例如通過(guò)噴射涂敷，使墊材含浸上述樹脂。另外，墊材中含有的多余的含浸固體成分和水分則由下述工序去除。在以下步驟中，進(jìn)行多余固體成分的去除和干燥處理。多余固體成分的去除可以采用吸引法來(lái)實(shí)施。多余水分的去除可以采用加熱/壓縮法來(lái)實(shí)施。在該方法中，向墊材施壓以去除多余的水分，并使墊材變薄。干燥是在95—155。C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。如果溫度低于95°C，則干燥時(shí)間變長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低。如果溫度高于155°C，則有機(jī)粘合劑開始分解，這就會(huì)嚴(yán)重影響有機(jī)粘合劑的粘合特性。經(jīng)過(guò)這樣的工序，就可以獲得具有上述第三種特性的墊材。當(dāng)被用作支撐密封材時(shí)，上述墊材被剪切成預(yù)定的形狀(例如，如圖1所示)。在上述說(shuō)明中，盡管敘述了一種制作圖6所示的墊材的方法，但是，也可以采用同樣的方法來(lái)制作圖7所示的墊材，這對(duì)所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。在這種情況下，采用上述(1)或(2)的方法從第一表面實(shí)施針刺處理(針跡刺入深度為Dl，制成的墊材厚度為P);然后，再?gòu)牡诙砻鎸?shí)施針刺處理，此時(shí)，控制第二針板的行程量以使第二表面的針跡刺入深度D2位于P-Dl<D2<0.5P的范圍內(nèi)。下面，結(jié)合實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的效果。(第一實(shí)施例)通過(guò)以下工序來(lái)制作墊材。在鋁含量為70g/l、AL/C1=1.8(原子比)的堿基性氯化鋁水溶液中添加二氧化硅膠體溶液，以使氧化鋁系列纖維的組成比為A1203:Si02=72:28，制成氧化鋁系列纖維前軀體。其次，在氧化鋁系列纖維前軀體中添加聚乙烯乙醇等有機(jī)聚合物。濃縮此液體，調(diào)制成紡絲液。然后，使用此紡絲液，通過(guò)吹制法進(jìn)行紡絲。接下來(lái)，折疊該氧化鋁系列纖維前軀體，得到氧化鋁系列纖維層疊片。使用一對(duì)針板對(duì)上述層疊片進(jìn)行針刺處理，每一個(gè)針板都具有一組50個(gè)/100ci^的針。這些針板設(shè)置在層疊片的兩側(cè)，并從層疊片的兩側(cè)沿層疊片的大致厚度方向上下移動(dòng)。自各表面刺入的針的刺入深度為6,0mm。之后，將得到的墊材從常溫開始加熱至最高溫度1250度，并在該溫度下對(duì)其進(jìn)行連續(xù)燒成，這樣就可以得到單位面積重量為1500g/cm2、密度為0.16g/cmS的氧化鋁纖維墊材。制成的墊材的厚度為9.1mm，第一和第二表面的針跡刺入深度均為6.0mm。所以，此墊材屬于第三種墊材。經(jīng)過(guò)上述步驟制得的墊材(即實(shí)施例1)，因?yàn)橐挥糜诤笫龅膶娱g強(qiáng)度測(cè)定，所以沒有含浸有機(jī)粘合劑。(第二實(shí)施例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第二實(shí)施例的墊材。在第二實(shí)施例中，從每個(gè)表面刺入的針的刺入深度都被設(shè)定為9.5mm。墊材的單位面積重量為2000g/cm2，密度為0.16g/cm3。制成的墊材厚度為12.7mm，另外，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為9.5mm。所以，第二實(shí)施例的墊材屬于第三種墊材。(第三實(shí)施例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第三實(shí)施例的墊材。在第三實(shí)施例中，從每個(gè)表面剌入的針的刺入深度都被設(shè)定為13.1mm。墊材的單位面積重量為2600g/cm2，密度為0.15g/cm3。制成的墊材厚度為17.4mm，另外，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為13.1mm。所以，第三實(shí)施例的墊材屬于第三種墊材。(第四實(shí)施例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第四實(shí)施例的墊材。在第四實(shí)施例中，從每個(gè)表面刺入的針的刺入深度都被設(shè)定為15.0mm。墊材的單位面積重量為2800g/cm2，密度為0.14g/cm3。制成的墊材厚度為20.1mm，另夕卜，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為15.0mm。所以，此墊材屬于第三種墊材。(第一比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第一比較例的墊材，但是在第一比較例中，從兩個(gè)表面刺入的針的刺入深度為4.0mm。墊材的單位面積重量為1500g/cm2，密度為0.16g/cm3。制成的墊材厚度為9.3mm，另外，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為4.0mm。所以，此墊材屬于第一種墊材。(第二比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第二比較例的墊材，但是在第二比較例中，從兩個(gè)表面剌入的針的刺入深度為6.0mm。墊材的單位面積重量為2200g/cm2，密度為0.14g/cm3。制成的墊材厚度為15.4mm，另外，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為6.0mm。所以，此墊材屬于第一種墊材。(第三比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第三比較例的墊材，但是在第三比較例中，從兩個(gè)表面刺入的針的刺入深度為8.0mm。墊材的單位面積重量為2800g/cn^，密度為0.14g/cm、制成的墊材厚度為20.7mm，另外，從第一和第二表面刺入的針的刺入深度均為8.0mm。所以，此墊材屬于第一種墊材。(第四比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第四比較例的墊材，但是在第四比較例中，兩個(gè)針板的行程為可使針從兩個(gè)表面貫穿墊材。墊材的單位面積重量為1500g/cm2，密度為0.17g/cm3。制成的墊材厚度為8.6mm，針跡貫穿墊材。所以，此墊材屬于第二種墊材。(第五比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第五比較例的墊材，但是在第五比較例中，兩個(gè)針板的行程為可使針從兩個(gè)表面貫穿墊材。墊材的單位面積重量為2000g/cm2，密度為0.16g/cm3。制成的墊材厚度為12.4mm，針跡貫穿墊材。所以，此墊材屬于第二種墊材。(第六比較例)使用與上述第一實(shí)施例同樣的方法制作第六比較例的墊材，但是在第六比較例中，兩個(gè)針板的行程為可使針從兩個(gè)表面貫穿墊材。墊材的單位面積重量為2800g/cm2，密度為0.14g/cm3。制成的墊材厚度為19.6mm，針跡貫穿墊材。所以，此墊材屬于第二種墊材。(層間強(qiáng)度的測(cè)定)使用由上述方法制成的各墊材進(jìn)行層間強(qiáng)度的測(cè)定。首先，從各墊材上獲取長(zhǎng)200mmx寬50mm大小的試樣。其次，如圖12所示，用刀具從試樣810的寬度為50mm側(cè)的一個(gè)端面820切斷試樣，并得到切斷線830，使試樣分為厚度基本形同的兩個(gè)部分。然后，沿切斷線830剝離試樣810，使其在長(zhǎng)度方向大約分開100mm。然后分別使被分開的兩個(gè)部分840A和840B的端部固定在張力試驗(yàn)機(jī)(英斯特朗(INSTRON)5567)的上夾頭(移動(dòng)夾頭)和下夾頭(固定夾頭)上。接下來(lái)，使上夾頭以10mm/min的速度垂直向上移動(dòng)，沿幾乎為厚度中央的位置剝離試樣，并測(cè)定最大載荷。重復(fù)實(shí)施三次該測(cè)試，將測(cè)得的平均值定義為試樣的剝離強(qiáng)度(N)。(表面凸起的觀察)使用光學(xué)顯微鏡對(duì)通過(guò)上述方法制成的各墊材表面進(jìn)行觀察(倍率為25倍)，由此來(lái)考察針跡(或者針跡延長(zhǎng)線)上是否具有無(wú)機(jī)纖維束凸起部。(評(píng)價(jià)結(jié)果)各試樣的層間強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果和無(wú)機(jī)纖維束凸起部的觀察結(jié)果如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在第一至第三比較例(即第一種墊材)的表面上沒有生成無(wú)機(jī)纖維凸起。然而，這些墊材的層間強(qiáng)度約為0.3N，這表明其層間強(qiáng)度非常低。在第四至第六比較例(即第二種墊材)中，層間強(qiáng)度約為3.2—3.5N，遠(yuǎn)大于第一至第三比較例的值。但是，在所有第四至第六比較例的墊材中，針跡的表面開口處都觀察到了無(wú)機(jī)纖維束凸起部。與此相對(duì)比的，第一至第四實(shí)施例的墊材不僅具有與第四至第六比較例同樣的層間強(qiáng)度，在任何一個(gè)實(shí)施例的墊材表面的針跡延長(zhǎng)線處，也沒有形成無(wú)機(jī)纖維束凸起部。所以，本發(fā)明的墊材不僅具有足夠的層間強(qiáng)度，而且也不具有無(wú)機(jī)纖維束凸起部，因此，本發(fā)明的墊材不會(huì)對(duì)工作環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的支撐用密封材以及廢氣處理裝置可以用于車輛廢氣處理裝權(quán)利要求1、一種墊材，其含有無(wú)機(jī)纖維，并具有通過(guò)針刺處理而形成的多個(gè)針跡，所述多個(gè)針跡分別從第一表面和第二表面向其相反側(cè)表面延伸，其中，從所述第一表面延伸的所述針跡的至少一部分具有刺入深度D，該刺入深度D大于所述墊材厚度的一半并且小于所述墊材的厚度，從所述第二表面延伸的所述針跡的至少一部分到達(dá)一個(gè)深度，該深度值大于所述墊材厚度減去所述刺入深度D后得到的值，在位于從所述第一表面延伸的所述針跡的延長(zhǎng)線上的所述第二表面處，幾乎沒有無(wú)機(jī)纖維束凸起部，以及在位于從所述第二表面延伸的所述針跡的延長(zhǎng)線上的所述第一表面處，幾乎沒有無(wú)機(jī)纖維束凸起部。2、一種墊材，其含有無(wú)機(jī)纖維，并具有通過(guò)針剌處理而形成的多個(gè)針跡，所述多個(gè)針跡分別從第一表面和第二表面向其相反側(cè)表面延伸，其中，從所述第一表面延伸的所述針跡的至少一部分到達(dá)一個(gè)深度，該深度超過(guò)所述墊材厚度的一半，從所述第二表面延伸的所述針跡的至少一部分到達(dá)一個(gè)深度，該深度超過(guò)所述墊材厚度的一半，在位于從所述第一表面延伸的所述針跡的延長(zhǎng)線上的所述第二表面處，幾乎沒有無(wú)機(jī)纖維束凸起部，以及在位于從所述第二表面延伸的所述針跡的延長(zhǎng)線上的所述第一表面處，幾乎沒有無(wú)機(jī)纖維束凸起部。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的墊材，其中，所述墊材的單位面積重量為1500g/m2—2800g/m2，厚度為9mm—20mm。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的墊材，其中，還包含無(wú)機(jī)粘合劑和/或有機(jī)粘合劑。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的墊材，其中，所述無(wú)機(jī)纖維包含氧化鋁和二氧化硅的混合物。6、一種廢氣處理裝置，包含廢氣處理體；支撐用密封材，其巻繞在所述廢氣處理體外周表面的至少一部分上;箱體，其用來(lái)容納巻繞有所述支撐用密封材的所述廢氣處理體，其中，所述支撐用密封材包含權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的墊材。7、一種廢氣處理裝置，包含廢氣的入口管和出口管；廢氣處理體，其設(shè)置在所述入口管和所述出口管之間，其中，在所述入口管的至少一部分設(shè)置絕熱材，該絕熱材包含權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的墊材。8、根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的廢氣處理裝置，其中，所述廢氣處理體包含觸媒載體或廢氣過(guò)濾器。9、一種消音裝置，包含內(nèi)管；外殼，其用于覆蓋所述內(nèi)管；吸音材，其設(shè)置在所述內(nèi)管和所述外殼之間，其中，所述吸音材包含權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)所述的墊材。全文摘要本發(fā)明涉及一種具有適當(dāng)層間強(qiáng)度和良好操作性的墊材。所述墊材的特征在于，其包括無(wú)機(jī)纖維，并且還具有通過(guò)針刺處理而形成的多個(gè)針跡，該針跡沿第一和第二表面向各自相反側(cè)的表面延伸。從第一表面開始延伸的針跡的至少一部分具有大于墊材厚度一半且小于墊材厚度的刺入深度D，從第二表面開始延伸的針跡的至少一部分到達(dá)大于墊材厚度減去上述刺入深度D后得到的值的深度，從第二表面觀察時(shí)，在位于從第一表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第二表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束凸起部，從第一表面觀察時(shí)，在位于從第二表面開始延伸的針跡的延長(zhǎng)線上的第一表面處，幾乎不存在無(wú)機(jī)纖維束凸起部。文檔編號(hào)B01D53/86GK101397928SQ200810090878公開日2009年4月1日申請(qǐng)日期2008年3月31日優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日發(fā)明者岡部隆彥申請(qǐng)人:揖斐電株式會(huì)社