[发明专利]用于污染控制元件和污染控制装置的保持材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种污染控制元件安装或保持材料(例如以垫的形式)，且更具体地讲涉及一种污染控制元件例如催化剂载体或过滤元件的安装或保持材料。本发明还涉及一种具有这样的污染控制元件保持材料的污染控制装置，更具体地说，涉及一种催化转化器，该催化转化器具有装入其中的催化剂载体保持材料；或一种具有过滤元件保持材料的废气净化装置(例如柴油机废气过滤器)。

背景技术

采用陶瓷催化转化器的废气净化系统作为除去包含在从汽车发动机排出的废气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NO_x)的装置已为人们所熟知。陶瓷催化转化器主要容纳例如蜂窝状的陶瓷催化剂载体(也称为“催化剂元件”)，该催化剂位于金属壳体中，换句话讲，位于外壳中。

众所周知，有多种类型的陶瓷催化转化器，但通常只采用这样一种构造，其中壳体和催化器中的催化剂载体之间的间隙填充保持或安装材料(例如以垫的形式)，该材料一般由无机纤维与液体或糊状的有机粘结剂组合而成。因此，填充该间隙的安装材料保持催化剂载体，并能防止由撞击、振动等引起的意外施加到催化剂载体上的机械震动。因此，在这样的构造的催化转化器中，催化剂载体不会发生断裂或移动。所以，能在长时间内实现所期望的作用。此外，上述安装材料除具有保持功能外，还具有绝热功能。

当污染控制元件(例如催化剂载体)被装入壳体时，一般采用压力插入系统，使得安装或保持材料缠绕在污染控制元件的外周边上并与之成为一体，其后该一体化本体在压力作用下被插入圆柱形壳体中。已经提出了各种类型的污染控制元件保持材料，用以提高压力插入系统中的污染控制元件的填塞(也称作“封装”)能力，增强保持材料的减震能力(膨松度)，以及防止构成保持材料的无机纤维分散到空气中。参见例如日本专利No.JP-A-2001-259438的权利要求，其中提出了一种催化转化器，包括催化剂载体、覆盖该催化剂载体外围的金属外壳(壳体)和设置在催化剂载体和壳体之间的保持及密封材料。在该催化转化器的情况下，保持及密封材料(对应于本文所称的保持材料)由从50到3000个穿孔每100cm²的针刺的无机纤维垫构成，包含含量远大于0但小于等于2重量％的有机组分，且当以填充密度为0.15到0.45g/cm³加热到300至1000C时，产生5到500kPa的表面压力。

此外，参见例如日本专利No.JP-A-2002-4848的权利要求，其中提出了一种催化剂载体保持材料，用于其构造与本文上述的构造类似的催化转化器。在该材料中，将含有0.5到20重量％有机粘结剂的粘结剂或无机粘结剂与垫状布置的无机纤维添加到或连接到垫状材料上，装配后将该填充物密度调整在0.1到0.6g/cm³的范围内，并且在评估沿所述厚度方向的三个相等部分(上部、中部和下部)中，添加和施用到垫状材料上的粘结剂固体比率时，上部和下部中的所述粘结剂固体比例比中部的更高。

此外，参见例如日本专利No.JP-A-2002-206421的权利要求，其中提出了一种用于催化转化器的保持密封材料，该材料包含装配成垫状构造作为组元的陶瓷纤维，并被设置在催化剂载体和覆盖催化剂载体外周边的金属外壳之间的间隙中。其中，在陶瓷纤维的外表面上提供由无机物质组成的峰-谷结构。在此保持密封材料中，由无机物质组成的峰-谷结构优选包含颗粒平均粒度为50到1,000nm的金属氧化物颗粒。

发明内容

然而，例如，如日本专利No.JP-A-2002-206421中所述，当通过粘附金属氧化物，在构成催化剂保持材料的陶瓷纤维的表面提供峰—谷结构时，使用的是在陶瓷纤维表面上涂布金属氧化物颗粒的悬浮液，然后在高温下烘烤的方法。因此，形成了将陶瓷纤维结合在一起的桥或降低了陶瓷纤维间的滑移，从而硬化保持材料。所以，安装过程中存在保持材料断裂的风险，或者可能降低保持材料在催化剂载体上缠绕时的生产效率。此外，由于涉及高温烘烤工艺，生产工艺会变得复杂，并且增加了生产成本。

本发明解决了一个或多个上述问题和其它问题，并提供诸如催化剂载体和过滤元件等污染控制元件的安装中有效的安装或保持材料，