紧固密封材料及其制备方法技术

本发明专利技术的目的是提供紧固密封材料，该紧固密封材料具有铝硅纤维，该铝硅纤维的制备方法可以确保容易地制备机械强度优异的铝硅纤维，本发明专利技术采用由无机盐法得到的铝硅纤维的纺丝料液作为原料，从而获得母体纤维。其次，在难以使所述母体纤维所含的碳组分发生氧化反应的气氛中加热所述母体纤维，从而烧结所述母体纤维而得到了铝硅纤维。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝硅纤维、陶瓷纤维、陶瓷纤维聚集体、，以及氧化铝纤维聚集体的制备方法。
技术介绍
在例如公共汽车、卡车和建筑机械等车辆的内燃机排放的废气中，含有影响环境和人体的细颗粒，这已经成为了一个问题。现有的各种陶瓷纤维使得废气经过多孔的陶瓷，从而捕集废气中的细颗粒，使废气得到净化。这种陶瓷纤维的一个例子是，如图16，在蜂窝式过滤器30中，通过粘合剂层34将多个多孔的陶瓷部件40固定，从而构成柱状的陶瓷块35，在该柱状陶瓷块35周围具有密封材料层33。再如图17，沿该多孔陶瓷部件40的纵向排列有许多通孔42，于是，将通孔42彼此分隔开来的每一隔墙43就作为了过滤器。换言之，如图17(b)所示，对于多孔陶瓷部件40中的每一通孔42，将废气输入端或输出端用填料41密封起来，从而使流入通孔42的废气总要穿过分隔通孔42的隔墙43，然后通过另一个通孔42；于是，当废气穿过隔墙43时，其中的细颗粒被隔墙43捕获，从而净化了废气。此外，在陶瓷部件40的外周附着有密封材料层33，该密封材料层33可阻止废气从暴露在多孔陶瓷部件40外部的通孔42泄露出去。在大型车辆和柴油发动机车等各种运输工具上，使用了碳化硅作为构成该类多孔陶瓷部件40的以非氧化物为基础的陶瓷材料，所述碳化硅具有优异的耐热性和易于回收等优点。此外，除所述颗粒外，所述废气还含有CO，NOx，HC等，为了除去废气中的这些物质，有人提出采用净化废气的催化转化装置，该装置实际上与所述蜂窝式过滤器30的形状相同，其内部沉积了例如铂催化剂。此外，近年来，人们已经对新一代的清洁能源进行了研究，该能源不用石油作为能量的来源，其中，人们认为例如燃料电池是非常具有前景的能源。燃料电池采用由氢气和氧气反应生成水而获得的电作为能量的来源，其工作方式是，从空气中直接获取氧气，而采用经过改性的甲醇和汽油等来获取氢气，在对这些甲醇和汽油等进行改性的过程中，需要采用净化废气的催化转化装置，该装置的形状实际上与所述蜂窝式过滤器30相同，在其内部沉积了铜基催化剂。通常，蜂窝式过滤器30、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置等被安置在圆筒状的金属壳内使用，此时，在蜂窝式过滤器30、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置等与所述金属壳之间存在空隙，为了填充此空隙，在其中插入了如图18所示的紧固密封材料50。如图18所示，紧固密封材料50具有凸起结合部52，该凸起结合部52位于基材51的短边一侧，并且事实上呈矩形，而凹陷结合部53位于另一短边侧。当把紧固密封材料50包覆在蜂窝式过滤器30的外周时，凸起结合部52和凹陷结合部53刚好能相互配合；这样可防止紧固密封材料50移位。习惯上，这类紧固密封材料由如下第一到第四种方法制备。即，在制备所述紧固密封材料的第一种方法中，首先，将含有氧化铝源和二氧化硅源的起始物质加热到约2000℃，并在熔融状态下纺丝，然后快速冷却，从而得到氧化铝含量和二氧化硅含量实际上相同的陶瓷纤维。然后，将所述陶瓷纤维聚集成毡状的材料。然后用金属模具冲切该材料，从而制得紧固密封材料。在制备所述紧固密封材料的第二种方法中，首先，制备含有氧化铝源和二氧化硅源的纺丝料液，然后通过喷嘴排出该料液，从而连续获得正圆形截面的母体纤维。其次，烧结由所述纺丝步骤得到的母体长纤维，然后将所得的铝硅纤维切割成预定长度的短纤维。再次，将如此获得的短纤维置于模具内，以便形成毡状的纤维集合体。用金属模具冲切该纤维集合体，从而制得紧固密封材料。此外，在制备所述紧固密封材料的第三种方法中，预先制备用于无机盐法的纺丝料液，将该料液供给离心喷嘴，于是通过施加在离心喷嘴上的离心力将该纺丝料液吹出喷嘴，从而形成母体纤维。其次，将所得的母体纤维聚集成毡状，用金属模具冲切该毡状的聚集体，以便制备紧固密封材料。在制备所述紧固密封材料的第四种方法中，首先，将氧化铝纤维料液(铝硅纤维料液)进行纺丝，以便形成连续的母体长纤维，将该连续的母体长纤维烧结，从而制得氧化铝长纤维。其次，将该氧化铝长纤维切割成氧化铝短纤维，将该氧化铝短纤维集中、松解并压片，而后将其压制成为毡状的氧化铝纤维聚集体。然后，该毡状聚集体被冲切成预定的形状，从而制得紧固密封材料。将如此制得的紧固密封材料包覆在所述蜂窝式过滤器、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置的外周，然后将其装入金属壳内；在这种状态下，由于该紧固密封材料沿厚度方向被压缩，所以，在紧固密封材料中就产生对抗该压缩的排斥力(表面压力)。该排斥力可以使所述金属壳内的部件固定，所述金属壳内的部件是如蜂窝式过滤器、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置。当蜂窝式过滤器、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置等以压嵌式装入所述金属壳内时，金属圆筒部件的截面为O形，当使用封壳式(canning)容纳这些物体时采用一合瓣，所述合瓣是由将具有O形截面的金属圆筒部件沿轴线方向分隔成多片而形成的。除此方法外，还使用金属壳，其通过使用具有C形或U形截面的金属圆筒部件，通过焊接、粘接和螺栓紧固等方法使金属壳紧固。然而，就由第一种方法制得的紧固密封材料而言，由于该部件在使用时要经受振动和例如废气的高温，所以其表面压力会随着时间的推移而逐渐降低，这会相对过早地损害对催化剂载体的紧固和密封状况。此外，就由第一种方法制得的紧固密封材料而言，要求长期保持蜂窝式过滤器、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置等的紧固性；然而，由所述熔融法制得的常规陶瓷纤维不但无定形成分的含量高，而且其结晶度(富铝红柱石含量)很低，即小于1重量％。因此，当所得的纤维长时间经受高温时，随着结晶化的继续进行会发生热收缩，从而导致纤维的脆化。所以，采用这类纤维制备的紧固密封材料不能提供足够高的初始表面压力，而且在使用中会随时间而大幅度地降低表面压力。为了解决此类问题，有人提出了将陶瓷纤维的结晶度提高到约10重量％的方法；然而，在此情形下，纤维的硬化降低了紧固密封材料的弹性和韧性，并因此而降低了其密封能力。此外，就由第二种方法制得的紧固密封材料而言，要求长期保持蜂窝式过滤器、净化废气的催化转化装置或燃料电池的催化转化装置等的紧固性；然而，长时间经受高温时，由第二种方法制得的圆形截面的铝硅纤维容易失去韧性变脆而容易破碎。因此，由此类纤维制得的紧固密封材料的表面压力容易随时间而降低。此外，就由第三种方法制得的紧固密封材料而言，当采用吹塑法制备陶瓷纤维时，毡状聚集体的单位重量(单位面积的重量)会随位置的不同而差异较大。换言之，纤维的聚集程度不均一所导致的结果是，当被冲切的毡状聚集体的位置不同时，所得的紧固密封材料的表面压力值就会不同。因此，这就不能获得质量稳定性优异的紧固密封材料。此处，在由所述的第四种方法形成的氧化铝纤维聚集体中，用来制备氧化铝纤维聚集体的氧化铝短纤维不具有足够高的机械强度，而且其离差相对较大，因此，氧化铝纤维聚集体的初始表面压力就不足，而且随着时间的推移，所述氧化铝纤维聚集体的表面压力降低的幅度相对较大；所以，需要对此进行改进。此处，“初始表面压力”是指，在既无载荷又未受热的状态下氧化铝纤维聚集体的表面压力。
技术实现思路
本专利技术就是要设法解决所述问题。本专利技术第一组的目的是提供紧固密本文档来自技高网...

【技术保护点】
紧固密封材料，该紧固密封材料具有铝硅纤维，该铝硅纤维呈黑色并聚集成毡状作为所述紧固密封材料的组成材料，所述紧固密封材料被置于陶瓷体和金属壳的空隙之间，所述陶瓷体能使流体流过其内部，所述金属壳包围在所述陶瓷体的外周。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：棚桥一智，堂下正景，高桥秀智，
申请(专利权)人：揖斐电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]