專利名稱：紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，應(yīng)用于汽車尾氣的DOC、SCR、DPF或POC后處理行業(yè)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，全球面臨能源和環(huán)境的綜合挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)汽車的排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)手段選擇方面，人們?nèi)匀幻媾R不少的難題，例如，如何選擇后處理的載體和催化劑等方面。面對(duì)環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，對(duì)微粒的限制越來越嚴(yán)格，從PM2. 5 PMlO的顆粒物的存在引起社會(huì)的廣泛的重視；PM2. 5是指大氣中直徑小于或等于2. 5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，它的直徑還不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20 ;同理，PMlO指直徑大于2. 5微米、等于或小于10微米，可以進(jìn)入人的呼吸系統(tǒng)的顆粒物；對(duì)于如何處理這些微粒，國(guó)外的技 是DPF的價(jià)格昂貴，推廣使用的難度較大。因此，具備這種功能的載體的開發(fā)意義重大。 整體上來講，后處理載體是構(gòu)成車用后處理平臺(tái)的關(guān)鍵因素，截止到目前為止，在后處理載體方面絕大多數(shù)是進(jìn)口的陶瓷載體，這種陶瓷載體的機(jī)械強(qiáng)度稍差，不太適應(yīng)于中國(guó)的實(shí)際情況；同樣，一些特殊結(jié)構(gòu)的成熟的金屬載體也是被國(guó)外的技術(shù)和專利壟斷，成為制約中國(guó)后處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，如何獲得低成本和高性能的后處理載體一直是推進(jìn)該領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的核心內(nèi)容。根據(jù)車用后處理器的使用工況，以及對(duì)載體的綜合技術(shù)要求，金屬蜂窩、金屬泡沫、金屬絲網(wǎng)、金屬纖維和無機(jī)纖維也是載體材料的不錯(cuò)的選項(xiàng)。后處理所用的陶瓷載體，通常都是采用專用的金屬陶瓷的3M襯墊‘包括’住載體，并把載體和殼體封裝固定在一起，滿足車輛的冷態(tài)和熱態(tài)的抗振動(dòng)要求，但是，一方面材料的成本較高，另一方面封裝必須采用機(jī)器人生產(chǎn)線，影響產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。而上述所用的金屬載體單元，在封裝時(shí)就不使用這種金屬陶瓷的3M襯墊。這里，并不是說金屬材質(zhì)的載體的封裝就沒有一點(diǎn)問題，相反，要滿足車輛的冷態(tài)和熱態(tài)的抗振動(dòng)要求也必須采取多種技術(shù)措施；例如，可以把柱狀的金屬材質(zhì)的載體整體在真空釬焊爐內(nèi)進(jìn)行釬焊處理，此工藝，雖然能很好的解決載體單元的強(qiáng)度問題，但是，設(shè)備成本和生產(chǎn)工藝的成本高昂，也完全不符合低碳節(jié)能環(huán)保的綠色工藝過程的特點(diǎn)；也可以把柱狀的金屬材質(zhì)的載體兩端加裝支撐結(jié)構(gòu)，也可以在柱狀的金屬材質(zhì)的載體之間‘橫穿加強(qiáng)筋’等等，這些措施都改變了載體的最基本的氣流場(chǎng)的分布均勻性，結(jié)果是‘局部受力不均’，在通過GB或HJ振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生位移等形式的損害。同樣，市場(chǎng)上已經(jīng)有各類金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的金屬載體出現(xiàn)，但是，對(duì)這類樣件在規(guī)定的50(Tl000h的臺(tái)架老化試驗(yàn)中存在不同程度的堵塞問題，實(shí)測(cè)樣件的背壓指標(biāo)檢測(cè)大于15kPa，最高達(dá)到23kPa，背壓較高時(shí)將導(dǎo)致車輛燃油經(jīng)濟(jì)性變差，出現(xiàn)這些堵塞問題的原因歸結(jié)到底是這類載體的宏觀結(jié)果和微觀結(jié)構(gòu)的匹配存在問題，也就是在增加過濾面積(濾床體積)的同時(shí)應(yīng)該優(yōu)化氣流通道；
在中國(guó)專利信息平臺(tái)，以‘后處理載體封裝’、‘后處理殼體封裝’和‘殼體封裝’進(jìn)行檢索，申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN201010522911. 2的‘一種尾氣凈化用金屬載體及其加工方法’的專利是卷繞而成的波片和平片通過耐高溫的黏膠連接的方法；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200510024944. 3的‘汽車尾氣凈化器催化劑金屬載體及其制備方法’的專利是泡沫金屬的結(jié)構(gòu)；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200910262284. O的‘尾氣凈化器用金屬載體’的專利是一種多層交替疊合的U型平板及U型波形板構(gòu)成；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200910177855. O的‘一種耐高溫的金屬載體’的專利是外殼內(nèi)壁涂布鎳基釬焊粉及粘結(jié)劑進(jìn)行高溫焊接制作金屬載體；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN201110048031. O的‘一種用于固定源尾氣脫硝的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)催化劑及制備’的專利是蜂窩狀金屬載體的催化劑的制備；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN98125354. 7的‘催化劑用金屬載體’的專利是具有一個(gè)呈圓筒形并含有多個(gè)沿軸線方向延伸的通氣孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)體；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200710010359. 7的‘一種具有氧化鋁涂層的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體及其制備方法’的專利是將多個(gè)平板狀和多個(gè)瓦楞狀金屬絲網(wǎng)加工制成帶有涂層的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN200720088652. O的‘機(jī)動(dòng)車三元催化凈化器金屬載體的波紋帶及其金屬載體’的專利是由多層波紋帶與平板帶的疊合層卷制焊接成的蜂窩狀柱體；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN201020206068. 2的‘孔網(wǎng)式催化轉(zhuǎn)化器’的專利是由孔網(wǎng)式金屬載體是由多條金屬波紋網(wǎng)帶交叉重疊或由多條金屬波紋網(wǎng)帶與金屬平板網(wǎng)帶交叉重疊組成；申請(qǐng)(專利)號(hào)為CN201020532458. 9的‘一種摩托車的尾氣凈化金屬載體’的專利是多個(gè)呈直通孔狀結(jié)構(gòu)的過濾孔，過濾孔內(nèi)間隔設(shè)置有若干起阻流作用的徑向波紋的蜂窩載體；分析認(rèn)為上述專利于本發(fā)明沒有近似性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，其對(duì)現(xiàn)有的后處理載體的材料、性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，降低了堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，減輕質(zhì)量，優(yōu)化成本，具備實(shí)用性和先進(jìn)性。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，其特征在于取長(zhǎng)度為Dl，寬度為dl，厚度為d3的硅酸鋁纖維紙，沿長(zhǎng)度方向劃出中心線，在中心線一側(cè)即在dl/2寬度上的一側(cè)，切割出Dl八dl X 1/2)個(gè)切線，垂直中心線切割/剪切出正方形，沿每個(gè)正方形的一角，按照45°角的方向，相鄰的兩個(gè)邊對(duì)折成45°角的等邊三角形；把折疊后的每個(gè)等邊三角形上采用工業(yè)的縫紉機(jī)和3K的碳纖維線縫制邊縫，使之成為一體后，采用三輥機(jī)把制備的濾片滾壓一次，邊角更為整齊，使之規(guī)整為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片；把制備好的纖維紙濾片平鋪，噴涂強(qiáng)化液體一次，用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，采用5(T80°C的熱風(fēng)槍吹干，將噴涂有強(qiáng)化液體的兩片纖維紙濾片對(duì)稱疊放，沿一端卷繞放入殼體中。所述的強(qiáng)化液體按重量份數(shù)采用35份的工業(yè)球粘土、10份的工業(yè)酒精、54. 9去離子水以及0. I份的工業(yè)的氧化鎂混合物，經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體。本發(fā)明的積極是通過卷繞前的濾片進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，發(fā)明了 2片濾片疊放的‘濾片單元’，在載體宏觀規(guī)整的前提下，營(yíng)造圍觀的不規(guī)整，使卷繞后的載體存在豐富的‘契型空間’，增加了氣體濾過的面積，減少了被堵塞可能，質(zhì)量輕，耐熱性好，價(jià)廉，在使用、中具有積極意義。


圖I為本發(fā)明的濾片切割的示意圖。圖2為濾片卷繞前的疊放示意圖。圖3為本發(fā)明濾片卷繞后示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述，實(shí)施例為進(jìn)一步闡明本發(fā)明的特點(diǎn)，不等同于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本發(fā)明進(jìn)行的更改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 實(shí)施例I
取厚度d3=0. 5mm的硅酸鋁纖維紙，長(zhǎng)度Dl=6000mm，寬度dl=300mm ;沿長(zhǎng)度方向劃出中心線，在中心線一側(cè)即150mm—側(cè)，垂直中心線切割/剪切出150mm長(zhǎng)，間隔150mm的39條切縫，形成40個(gè)150mmX 150mm的正方形,沿每個(gè)正方形的一角，按照45°角的方向，相鄰的兩個(gè)邊對(duì)折成45°角的等邊三角形；把折疊后的每個(gè)等邊三角形上采用工業(yè)的縫紉機(jī)和3K的碳纖維線，按照?qǐng)DI形狀縫制邊縫，使之成為一體；作為第一個(gè)濾片；同理，制備制備第二個(gè)上述規(guī)格的濾片，也可以一次性的制備長(zhǎng)度為12000mm的濾片，一分為二即為兩片；采用三輥機(jī)把制備的濾片滾壓一次，邊角更為整齊，使之規(guī)整為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片。實(shí)施例2
采用35份的工業(yè)球粘土、10份的工業(yè)酒精、54. 5去離子水以及0. 5份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成液體，經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；把纖維紙濾片平鋪，采用噴槍噴涂實(shí)施例2配制的該液體一次，用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體；采用5(T80°C的熱風(fēng)槍從一端到另一端均勻的吹干；測(cè)量單位面積上噴涂前后的增重為158g/
m2o實(shí)施例3
把縫制后并噴涂強(qiáng)化液體的濾片的兩片對(duì)稱疊放，使一側(cè)各有一個(gè)‘平直的’邊’尖角的‘邊’，沿此濾片的一端卷繞，制成車用紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元的芯。實(shí)施例4
采用厚度為I. 5mm的SUS304不銹鋼板作為殼體板，氬弧焊接制備出內(nèi)徑為300mm，高度為340_筒狀殼體，在實(shí)施例3制備的載體芯入殼之前，采用實(shí)施例2制備的強(qiáng)化液體均勻的涂抹載體芯的外部，然后入殼，兩端各用齒板擋條焊接固定；再移入高溫爐中200°C溫度下保溫2h，冷卻到室溫，完成了后處理載體單元的制備；
按照GB/T 18377-2001《汽油車用催化轉(zhuǎn)化器的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》規(guī)定的試驗(yàn)方法和設(shè)備，采用型號(hào)為FAW-DHX-03的載體和后處理器的軸向位移試驗(yàn)臺(tái)，把實(shí)施例中所制備的載體軸向放置于試驗(yàn)臺(tái)上，壓頭直徑200mm，壓頭作用力10kN，測(cè)量試驗(yàn)后載體的位移為0，氣孔無壓潰現(xiàn)象。實(shí)施例5
將市售的硅酸鋁纖維紙或無機(jī)氧化鋁纖維也可以是鈦酸鋁纖維的紙，在長(zhǎng)度方向的軸線兩側(cè)切割成1/2寬度的若干個(gè)正方形，若干個(gè)正方形的角對(duì)折成若干個(gè)等邊三角形，碳纖維線和工業(yè)縫紉機(jī)縫制后成為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片，把此濾片的兩片對(duì)稱疊放，沿一端卷繞制作成車用紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，這樣，不論進(jìn)口端或出口端都分布許多個(gè)均勻分布的契型緩沖空間，尾氣只能通過濾片的本體進(jìn)行過濾，不存在直通孔隙，該結(jié)構(gòu)在不降低過濾效果的情況下降低背壓，延長(zhǎng)更換和維修間隔，因此，作為后處理載體，該產(chǎn)品可以用作DOC、POC和SCR的載體；
切割成dl/2的正方形是考慮到折疊后的濾片的對(duì)稱和規(guī)整，這樣折疊成45°角的等邊三角形后，折疊的底邊正好是和濾片的中心線重合，當(dāng)和另一個(gè)此種濾片對(duì)稱疊放時(shí)，整個(gè)兩層濾片構(gòu)成的‘濾片’的厚度正好相同，有利于卷繞后的載體的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；如圖I所示的切割方式表明，兩個(gè)濾片疊放時(shí)可以尖角一一 的相對(duì)應(yīng)；也可以把兩個(gè)濾片在長(zhǎng)度方向錯(cuò)位疊放，例如，錯(cuò)開dl/2的長(zhǎng)度，這樣折疊成正方形后尖角在沿著長(zhǎng)度Dl方向是錯(cuò)開的，卷繞成載體后氣流通道的濾程更為均勻；
根據(jù)實(shí)際車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際排量，從輕型車到重型車，后處理器載體的體積為:T40L，因此，可以確定的長(zhǎng)度Dl為150(Tl8000mm之間；寬度dl為20(T450mm之間；
為提高載體的強(qiáng)度，卷繞前首先對(duì)折后的濾片進(jìn)行縫制，由于這種纖維紙強(qiáng)化之前是柔軟的紙狀，因此縫制是采用工業(yè)縫紉機(jī)完成操作，對(duì)邊沿進(jìn)行縫制的目的是增強(qiáng)載體的整體強(qiáng)度，避免發(fā)動(dòng)機(jī)熱氣流的吹掃對(duì)載體局部和整體的影響；本發(fā)明的耐高溫紙采購(gòu)商品化的硅酸鋁纖維紙，例如，牌號(hào)為GLGW-83，厚度d3=0. 3 5mm，寬度為300mm，成卷的紙，長(zhǎng)度不限，體積密度為210kg/m3 ;縫紉時(shí)采用工業(yè)的碳纖維細(xì)線，這種細(xì)線的強(qiáng)度達(dá)到2 7GPa，可以承受1000°C以上的溫度環(huán)境，完全可以滿足車載后處理工作條件，碳纖維細(xì)線相應(yīng)的工業(yè)商品的規(guī)格為1IT320K(K代表1000根碳纖維單絲組合而成的束絲)，本發(fā)明使用的f6K的碳纖維線，盡管這種碳纖維線價(jià)格較高，但是在本發(fā)明中的使用量很少，相應(yīng)的對(duì)成本的影響也就較?。煌瓿煽p制后使片層之間結(jié)合在一起，使之規(guī)整為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片；所用的濾片是采用了強(qiáng)化技術(shù)，其采用35份的工業(yè)球粘土、10份的工業(yè)酒精、54. 9去離子水以及0. I份的工業(yè)的氧化鎂混合物組成強(qiáng)化液體，經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體；工業(yè)球粘土是一種優(yōu)質(zhì)的無機(jī)粘結(jié)劑，能在水中進(jìn)行良好的分散，加入氧化鎂之后使纖維紙的機(jī)械強(qiáng)度提高4倍，而加入酒精的目的是改善該強(qiáng)化液體在纖維紙上的潤(rùn)濕和鋪展效果，球磨的目的是使大的球粘土顆粒細(xì)化；把纖維紙濾片平鋪，噴槍噴涂該液體一次，用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體；采用5(T80°C的熱風(fēng)槍從一端到另一端吹干；采用這種物理和化學(xué)的增強(qiáng)技術(shù)，在保持纖維紙多孔特性等優(yōu)點(diǎn)的前提下，使纖維的絲和絲之間交聯(lián)的部位粘接為一體，使碳纖維線和纖維紙更好地結(jié)合為一體，因此，提高濾片紙的機(jī)械強(qiáng)度，滿足后處理器的應(yīng)用條件；把縫制后并噴涂強(qiáng)化液體的濾片的兩片對(duì)稱疊放，使一側(cè)各有一個(gè)‘平直的’邊’和尖角的‘邊’，沿此濾片的一端卷繞，制成車用紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元。
權(quán)利要求
1.一種紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，其特征在于取長(zhǎng)度為D1，寬度為dl，厚度為d3的硅酸鋁纖維紙，沿長(zhǎng)度方向劃出中心線，在中心線一側(cè)即在dl/2寬度上的一側(cè)，切割出Dl/ (dl X 1/2)個(gè)切線，垂直中心線切割/剪切出正方形，沿每個(gè)正方形的一角，按照45°角的方向，相鄰的兩個(gè)邊對(duì)折成45°角的等邊三角形；把折疊后的每個(gè)等邊三角形上采用工業(yè)的縫紉機(jī)和3K的碳纖維線縫制邊縫，使之成為一體后，采用三輥機(jī)把制備的濾片滾壓一次，邊角更為整齊，使之規(guī)整為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片；把制備好的纖維紙濾片平鋪，噴涂強(qiáng)化液體一次，用壓縮空氣吹掃紙的兩面，去除多余的液體，采用5(T80°C的熱風(fēng)槍吹干，將噴涂有強(qiáng)化液體的兩片纖維紙濾片對(duì)稱疊放，沿一端卷繞放入殼體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，其特征在于所述的強(qiáng)化液體按重量份數(shù)采用35份的工業(yè)球粘土、10份的工業(yè)酒精、54. 9去離子水以及0. I份的工業(yè)的氧化鎂混合物，經(jīng)過球磨30min，成為一種膠體懸浮液體。
全文摘要
本發(fā)明涉及紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，其特征在于采用一種無機(jī)纖維耐熱紙，經(jīng)過強(qiáng)化工藝，制備出載體濾片材料，在長(zhǎng)度方向的軸線一側(cè)切割成1/2寬度的若干個(gè)正方形，若干個(gè)正方形的角對(duì)折成若干個(gè)等邊三角形，采用碳纖維細(xì)線和工業(yè)縫紉機(jī)縫制邊沿成為一側(cè)平直，而一側(cè)尖角的濾片，把此濾片的兩片對(duì)稱疊放，沿一端卷繞制作的車用紙質(zhì)的尾氣后處理用載體單元，這樣，不論進(jìn)口端或出口端都分布許多個(gè)均勻分布的契型緩沖空間，在不降低過濾效果的情況下降低背壓，延長(zhǎng)更換和維修間隔，因此，作為后處理載體，該產(chǎn)品可以用作DOC、POC、DPF和SCR的載體，具有一定的實(shí)際意義和較高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)F01N3/28GK102748109SQ20121023884
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 劉忠政, 孫國(guó)靜, 崔龍, 張克金, 張喆, 米新艷, 許德超, 鄭曉旭, 陳慧明, 魏傳盟 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司