具有用于组装的较低摩擦表面和用于安装的较高摩擦表面的安装垫

摘要

本发明公开了一种安装垫(16)，所述安装垫(16)包括至少一个无机层(18)，所述无机层(18)包括适于将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的无机材料。摩擦诱导材料(20)设置在所述无机层(18)的至少一个侧面上。沉积的摩擦诱导材料(20)限定呈现比所述无机材料的静态摩擦系数高的静态摩擦系数的较高摩擦区域。较低摩擦层(20)被设置成覆盖所述较高摩擦区域的至少一部分并限定所述安装垫(16)的外露表面区域。所述外露表面区域呈现比所述较高摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数。在所述安装垫(16)将污染控制元件(14)安装在污染控制装置(10)中之后，所述较低摩擦层(20)不再覆盖所述较高摩擦区域的相当大一部分。

说明书

本发明涉及污染控制装置，具体地讲涉及用于在污染控制元件的外壳 中安装污染控制元件的材料，并且更具体地，涉及一种垫，具有用于组装的 至少一个较低摩擦表面和用于将污染控制元件安装在污染控制元件的外壳中 的至少一个较高摩擦表面。

背景技术

存在用于控制从内燃机的排气管排出的污染气体的水平的不同类型的 装置。所述污染控制装置包括催化转化器、柴油机排放微粒和其它发动机排 气滤器或捕捉装置以及结合了催化和过滤或这两种功能的装置。组装所述污 染控制装置的多种技术是已知的。这些技术各自包括：通过将污染控制元件 置放在外壳内部以及将通常为垫或片材形式的安装材料置放在污染控制元件 和外壳之间的间隙中从而在外壳中安装(即，装罐)污染控制元件(例如， 催化元件、排气滤器等)。片状的安装垫将污染控制元件的外部裹住。安装 材料已被模制成圆柱形或管形的安装垫，并可在污染控制元件上滑动，或者 在污染控制元件周围嵌件成型(例如，整体式催化元件)。在安装垫围绕污 染控制元件设置之后，装罐所得的组件。常规的装罐技术包括使用机械填塞 物(例如，使用塞锥)、捆绑式和蚌壳式装罐操作，以使得所述安装垫设置 在封罐或外壳与污染控制元件之间的间隙中。

要求安装材料施加足够的安装压力以在污染控制装置的操作过程中防 止污染控制元件在外壳内晃动。同时，污染控制元件通常较为脆弱。因此， 安装材料施加的压力须被保持得足够低以防止污染控制元件被压碎。另外， 在污染控制装置的操作过程中，在外壳和污染控制元件之间的间隙会有显著 变化。该间隙也会由于污染控制元件和外壳之间的制造公差和材料选择的差 别而稍有不同。因此，随着该间隙变化，同样需要安装材料具有足以保持可 接受程度的安装压力的弹性。

一直存在对提高这种安装技术的需要以及对不仅呈现所需的安装特性 而且便于将污染控制元件安装在对应的污染控制装置外壳内的安装材料的需 要。本发明提供了一种新的安装垫和用于将污染控制元件安装在污染控制装 置的外壳中的技术。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种安装垫，包括(a)至少一个无机层 (例如，呈幅材、片材或垫的形式)，包括适于将污染控制元件安装在污染 控制装置的外壳中的无机材料，其中所述至少一个无机层具有相对的侧面， 并且每个所述侧面限定主表面区域；(b)摩擦诱导材料，设置在至少一个无 机层的至少一个所述侧面的所述主表面区域的至少一部分上，以限定呈现比 所述无机材料的静态摩擦系数高的静态摩擦系数的较高摩擦区域；和(c) 较低摩擦层，被设置成覆盖所述较高摩擦区域的至少一部分并限定所述安装 垫的外露表面区域，其中所述外露表面区域呈现比所述较高摩擦区域的静态 摩擦系数更低的静态摩擦系数。在所述安装垫已被用来将污染控制元件安装 在污染控制装置的外壳中之后，操作性地调整所述较低摩擦层以使其不再覆 盖所述较高摩擦区域的相当大一部分。

理想的是，安装垫还包括可选粘合层，所述粘合层被设置成可将所述 摩擦诱导材料粘附在所述至少一个无机层的至少一个侧面的主表面区域的至 少一部分上。所述粘合层可至少部分地将所述较低摩擦层的至少一部分粘附 于所述至少一个无机层，以覆盖所述较高摩擦区域的至少一部分。

在本发明的另一方面，提供了一种污染控制装置，其包括：外壳；安 装在所述外壳中的污染控制元件；以及根据本发明的安装垫。所述安装垫设 置在所述污染控制元件和所述外壳之间。

在本发明的另一方面，提供了一种制备安装垫的方法。所述方法包 括：

(a)提供至少一个无机层，所述至少一个无机层包括适于将污染控制 元件安装在污染控制装置的外壳中的无机材料，其中所述至少一 个无机层具有相对的侧面，并且所述相对的侧面各自限定主表面 区域；

(b)将摩擦诱导材料设置在至少一个无机层的至少一个所述侧面的所 述主表面区域的至少一部分上，以限定呈现比所述无机材料的静 态摩擦系数高的静态摩擦系数的较高摩擦区域；和

(c)将较低摩擦层设置成覆盖所述较高摩擦区域的一部分并限定所述 安装垫的外露表面区域，其中所述外露表面区域呈现比所述较高 摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数，

其中在所述安装垫已被用来将污染控制元件安装在污染控制装置 的外壳中之后，操作性地调整所述较低摩擦层以使其不再覆盖所 述较高摩擦区域的相当大一部分。

理想的是，所述方法还包括设置可选的粘合层，以将所述摩擦诱导材 料粘附在所述至少一个无机层的至少一个侧面的主表面区域的至少一部分 上。可施加所述粘合层以至少部分地将所述较低摩擦层的至少一部分粘附于 所述至少一个无机层。

所述较低摩擦层有助于用安装垫来装罐所述污染控制元件，并还可减 少在利用与在全文以引用方式并入本文中的美国专利申请公开No. 2008/0175764和No.2009/0025377中公布的那些安装垫相似的常规的摩擦诱 导安装垫将污染控制元件装罐(例如，填塞)到外壳中的过程中使用的工具 (例如，塞锥)经受的磨损量。因此，利用本发明执行常规的机械式(例 如，填塞、捆绑式和蚌壳式)装罐技术可能是有利的。例如，通过降低安装 垫的两个主表面或其中一个的初始摩擦系数，所述垫在装罐过程中不大可能 损坏。

损坏可包括垫轧制、在垫的平面内发生剪切、垫的撕裂或纤维的破损 中的一者或它们的组合，这种损坏可能降低安装垫的耐用性和性能。当在填 塞操作过程中垫与外壳之间的摩擦系数过高时，垫可能误装和离开污染控制 元件上的所需位置。在过高的摩擦系数下利用安装垫进行装罐还可导致垫的 刮伤、撕裂、破碎和聚拢(这可导致安装垫的局部区域具有比期望的垫安装 密度更高或更低的安装密度)，或安装垫的收聚(例如，在捆绑式或蚌壳式 工艺过程中，随着外壳在污染控制元件周围收紧)。

另外，当利用在两个主表面或其中一个上具有摩擦诱导材料(例如， 磨料)的安装垫来装罐污染控制元件(例如，陶瓷元件)时，外壳或污染控 制元件或它们二者可能在装罐过程中受损。具体地讲，例如，在装罐过程 中，摩擦诱导材料可刮伤或抠伤外壳和/或污染控制元件的与安装垫的对应 表面接触的表面。这种刮伤和/或抠伤可加速例如金属外壳表面的腐蚀(例 如，生锈)。这种刮痕和/或抠痕还会使应力集中，而应力集中可能加速在 (例如)由陶瓷材料制成的污染控制元件的表面上裂纹的起始和蔓延。因为 陶瓷材料与多数金属相比相对易碎，因此它们易发生裂纹。由于陶瓷整体污 染控制元件(例如，催化转化器元件)是薄壁结构，因此在使用时裂纹的形 成和蔓延可快速导致陶瓷元件断裂和失效。因此，通过降低这种摩擦增强安 装垫的两个主表面或其中一个的初始摩擦系数，可减少甚至防止在装罐过程 中对外壳、污染控制元件或它们二者造成的损坏。

如本文所用，较低摩擦层是这样一种层，其(a)无摩擦(即，呈现约 0.15或甚至更低的甚低静态摩擦系数)，(b)呈现足够低的一定程度的摩擦 以使其容易利用安装垫将污染控制元件安装在外壳中(即，呈现在约0.15 最多至约0.40的范围内的静态摩擦系数)，或(c)至少呈现比摩擦诱导材 料呈现的静态摩擦系数更小的静态摩擦系数，并且该静态摩擦系数足够小而 使得可以用安装垫将污染控制元件安装在外壳中。较低摩擦层可为连续层或 不连续层。

如本文所用，当摩擦诱导材料的一部分因为(a)被设置在较低摩擦层 下方、(b)嵌入在所述较低摩擦层内或以其它方式设置在所述较低摩擦层 中、或者(c)在(a)和(b)兼有的情况下而不被暴露时，认为所述摩擦 诱导材料的该部分被较低摩擦层覆盖。另外，当被覆盖的摩擦诱导材料不妨 碍、不阻碍或至少不防止利用安装垫将对应的污染控制元件安装在外壳中 时，认为所述摩擦诱导材料基本上为较低摩擦层所覆盖。

当术语“包括”和其变型出现在说明书和权利要求书中时，这些术语 不具有限制性含义。

词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可以提供某些有益效 果的本发明的实施例。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施例也可 以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的表述并不暗示其他实施例是 不可用的，且并非意图将其他实施例排除在本发明范围之外。

本文所用的“一种(个)”、“所述(该)”、“至少一种(个)” 以及“一种或多种(一个或多个)”可互换使用。因此，例如，包括“一 种”无机层的安装垫可被解释为意指安装垫包括“一个或多个”无机层。

术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部或所列要素中的任何两个 或更多个的组合(如防止和/或处理灾难意指防止、处理或既处理又防止更 多的灾难)。

如本文所用，术语“或”通常是以其包括“和/或”的含义使用，除非 所述内容另外明确指出。

在本文中，通过端点表述的数值范围包括该范围内包括的所有数字 (例如，1至5的范围包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)以及该范 围内的任何范围。另外，除非另外明确指出，否则本文中列出的具有下限和 上限的任何数值范围应该包括该范围内的上下限值。

本发明的上述发明内容并不意图描述本发明的每个公开的实施例或每 种实施方式。以下描述更具体地举例说明了示例性实施例。在本申请中，通 过实例提供指导，所述实例可按照各种组合使用。在每一种情况下，所列举 的实例均仅用作一个代表性的群组，不应被理解为排他性列表。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的污染控制装置的一个实施例的横截面侧视图；

图2是在图1的污染控制装置中使用的安装垫的横截面侧视图；和

图3示出了制备根据本发明的安装垫的方法的一个实施例。

具体实施方式

在描述本发明的优选实施例时，为清楚起见，将使用特定的术语。然 而，本发明并非意图受限于如此选择的特定术语，并且每一个如此选择的术 语都包括相似地工作的所有技术等同物。

参照图1，根据本发明的示例性污染控制装置10包括外壳12、安装在 外壳12中的污染控制元件14和设置在污染控制元件14和外壳12之间从而 将元件14安装或以其它方式固定在外壳12中的所需位置的安装垫16。例 如，在垫16包裹在污染控制元件14周围并且将所得的包裹好的元件插入和 固定在外壳中的所需位置(即装罐)之后，可认为污染控制元件14安装在 外壳12中。外壳12可包括：锥形入口13，废气通过该入口流入装置10 (见箭头A)；和锥形出口15，废气通过该出口流出装置10。

参照图2，根据本发明的安装垫16可包括一个或多个无机层18、摩擦 诱导材料20和无摩擦、低摩擦或至少较低摩擦层22。至少一个无机层18 包括适于将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的无机材料，其中至 少一个无机层18具有相对的侧面即主表面19和21，并且每个侧面即主表 面限定主表面区域。摩擦诱导材料20可为连续或不连续层的形式。摩擦诱 导材料20可粘合于或以其它方式设置在至少一个无机层18的两个主表面区 域或其中一个的全部、大部分或至少相当大一部分上以限定较高摩擦区域。 例如，一层或多层摩擦诱导材料20可简单地通过沉积(例如，喷雾或喷 洒)而设置在无机层18的表面上。可选地，摩擦诱导材料20可用(例如) 有机和/或无机粘合剂、粘结剂和/或复胶附着到无机层18。较高摩擦区域的 静态摩擦系数高于层18的无机材料的静态摩擦系数。如果需要，则可使用 可选的连续或不连续粘合层24以将摩擦诱导材料20粘附于无机层18的两 个侧面19和21或其中一个上。

摩擦诱导材料20可以无需单独的粘合剂层而粘合或附着于无机层18。 在一个实施例中，例如，当摩擦诱导材料20完全地、大部分地或至少基本 上嵌入粘合层24的基质中时，粘合层24还可作为较低摩擦层22，并且形 成粘合层24的材料呈现理想的较低静态摩擦系数。当足够多的材料20不暴 露以使得粘合层24作为较低摩擦层22时，摩擦诱导材料20被认为基本上 嵌入。在另一实施例中，全部、大部分或至少相当数量的摩擦诱导颗粒、晶 须、纤维或其它材料20可各自涂布有粘合剂或其它合适的键合剂。

较低摩擦层22用作牺牲层，其被设置成覆盖全部、大部分或至少相当 大一部分较高摩擦区域并限定安装垫16的初始外露表面区域26。较低摩擦 层22覆盖摩擦诱导材料20的较高摩擦区域的相当大一部分，这时较低摩擦 层22的外露表面区域26呈现比摩擦诱导材料20的下层较高摩擦区域低的 静态摩擦系数。粘合层26还可用于完全地、大部分地或至少部分地将较低 摩擦层22的全部、大部分或至少一部分粘附于无机层18。例如，当摩擦诱 导材料20仅覆盖粘合层26的一部分并且粘合层26的其余暴露的部分是粘 性的或者可变得粘性(例如，当加热时)时，可利用粘合层26的暴露的部 分将较低摩擦层22粘合于无机层18。较低摩擦层22也可起到将摩擦诱导 材料20粘附或粘结至无机层18的表面的作用，例如通过选择热塑性聚合物 型材料作为较低摩擦层22并且加热所述层22直至其变得粘性并流动以将摩 擦诱导材料20粘合于无机层18。在另一实施例中，固化性粘合剂可用于较 低摩擦层22，其中所述粘合剂在固化之后具有期望的较低摩擦系数。

在一个实施例中，摩擦诱导材料20可粘合于或以其它方式设置在(例 如，通过被沉积涂敷在所述表面等上的有机和/或无机粘合剂或粘结剂粘 附)至少一个无机层18的两个侧面或主面的主表面区域的全部、大部分或 至少相当大一部分上，从而在至少一个无机层18的每一侧上限定较高摩擦 区域。同样，可设置无摩擦、低摩擦或至少较低摩擦层22以覆盖每个较高 摩擦区域的全部、大部分或至少相当大一部分，并在安装垫16的每个侧面 上限定外露表面区域26，其中每个外露表面区域26呈现比置放在其下方的 对应较高摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数。在至少一个无机层 18的每个侧面上的摩擦诱导材料可不同或相同，并且覆盖每个较高摩擦区 域的一部分的较低摩擦层22可相同或不同。

在安装垫16用于将污染控制元件14安装在污染控制装置10的外壳12 中的同时，通过较低摩擦层22限定的安装垫16的外露表面区域26可呈现 相对低的静态摩擦系数。另外，在污染控制装置10工作过程中的某时，相 当大一部分较高摩擦区域成为外露并且垫16的对应的外露表面区域呈现相 对较高的静态摩擦系数。与污染控制装置的工作寿命(例如，10年或更多 年)相比，污染控制装置开始工作后到较高摩擦区域成为外露所用的时间 (例如，大约几分钟、几小时或可能几天)短得多。

在已用安装垫16将污染控制元件14安装在污染控制装置10的外壳12 中之后，操作性地调整较低摩擦层22以使得其不再覆盖摩擦诱导材料20形 成的较高摩擦区域的相当大一部分。也就是说，在将垫16设置在污染控制 元件14和外壳12之间之后，较低摩擦层22(a)通过安装污染控制元件14 的过程(即，装罐过程)物理地断裂，(b)在污染控制装置10的工作温度 下降解或分解，或者(a)和(b)二者，并且按照这种方式，可露出下层摩 擦诱导材料20。在一个实施例中，例如，较低摩擦层22可按照如下方式露 出下层摩擦诱导材料20：(a)被制备或以其它方式构造(例如，在厚度、 材料上或这两方面)，从而通过将污染控制元件14安装到污染控制装置10 的外壳12中的过程而变得易碎、易破，或以其它方式物理地断裂；(b)由 将在污染控制装置10的工作温度下基本烧掉(例如，有机材料)、氧化、分 解、熔融、或以其它方式降解(例如，五硼酸铵)的材料制成或包括所述材 料；或者(c)在(a)和(b)兼有的情况下。

在一个实施例中，较低摩擦层22可为聚合物材料层，诸如(举例来 说)高和/或低密度聚乙烯。高和低密度聚乙烯将在大于或等于约500℃的 温度下完全氧化。另外，在许多普通污染控制装置应用中，使用的安装垫的 两个主表面或其中一个经受约530℃或甚至更高的表面温度。因此，当在许 多污染控制装置中使用时，这种聚乙烯较低摩擦层将会被烧掉或氧化而露出 下层摩擦诱导材料20。

在另一实施例中，摩擦诱导材料20采取摩擦诱导颗粒的形式并且较低 摩擦层22采取涂布每个摩擦诱导颗粒的一层或多层至少一种较低摩擦材料 的形式。可将用于涂布颗粒的较低摩擦材料选为在污染控制装置10的工作 温度下基本被烧掉(例如，有机材料)、氧化、分解、熔融、或以其它方式 降解(例如，五硼酸铵)。也可将用于这个涂层的较低摩擦材料选为通过将 污染控制元件14安装到污染控制装置10的外壳12中的过程而变得易碎、 易破、或以其它方式物理地断裂。

在较低摩擦层22不再覆盖摩擦诱导材料20的较高摩擦区域的相当大 一部分之后(例如，在较低摩擦层22暴露于可烧掉较低摩擦层22的污染控 制装置工作温度之后)，摩擦诱导材料20为安装垫16提供足够高的静态摩 擦系数——在安装垫16和污染控制元件14之间，或者在安装垫16和外壳 12之间，或这两种情况均有——以允许污染控制元件14以明显较低的安装 密度或安装压力牢固地安装(即，保持)在外壳12中适当位置。降低为了 将污染控制元件14有效安装在外壳12中而需要的垫16的所需安装密度或 安装压力可允许：(a)在层18中使用的全部、大部分或至少多数无机安装 材料弹性较小、较便宜或者二者(例如，玻璃纤维)，(b)在层18中使用的 全部、大部分或至少少数无机安装材料弹性较大、较昂贵或者二者(例如， 多晶陶瓷纤维)，(c)在层18中使用的全部、大部分或至少多数无机安装材 料为生物可溶性材料(例如，生物可溶性纤维)，或(a)、(b)和(c)的任 意组合。这类生物可溶性纤维可见诸于已公布的美国专利申请No. US2009/0208385和No.US2004/0234436，这些专利申请各自以引用方式全 文并入本文。能够明显增大安装垫16的两个主表面或其中一个上的摩擦系 数还可能使得无机安装材料能够用于层18，无机安装材料迄今还不能用于 这种安装应用。本发明还可允许针对任何具体应用使用比正常可能使用的范 围更范围广泛的垫安装材料。例如，仅由生物可溶性纤维或仅由玻璃纤维制 成的垫可适用于在本发明之前仅可使用由多晶纤维、耐火陶瓷纤维或这两种 纤维类型的组合制成的垫的应用中。

较低摩擦层可包括将在污染控制装置的工作温度下完全地、大部分地 或至少基本上燃烧、分解或降解以露出全部、大多数或至少相当大一部分较 高摩擦区域的有机材料。这种较低摩擦层的实例可包括范围广泛的单层和多 层有机或基本有机的柔性膜和涂层，包括(例如)由聚乙烯(例如，高密度 和低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、硅 橡胶和具有和不具有填充物的任何其它合适的柔性膜制成的那些。

较低摩擦层还可被确定为特定尺寸(例如具有一定厚度)、包括(例如 某种材料)、被构造成(例如具有薄弱区域，诸如(举例来说)穿孔线或以 其它方式弱化的线)或采用这些方式的任意组合，从而通过将污染控制元件 安装到污染控制装置的外壳中的过程(即，装罐过程)变得易碎、易破或以 其它方式物理地断裂以使得较高摩擦区域的一部分露出来。

摩擦诱导材料可由以下材料构成、主要由以下材料构成或者至少包括 以下材料，所述材料即无机颗粒(例如，带有或不带有硬涂层的单组分或多 组分颗粒)、纤维、晶须或它们的任意组合。当摩擦诱导材料包括无机颗粒 时，理想的是，每个颗粒的长轴尺寸或粒径在约70μm至约200μm、约 50μm至约300μm、约20μm至约400μm或甚至更小和/或更大的粒度的范围 内。摩擦诱导材料可包括例如颗粒、纤维、晶须或它们的任意组合的形式的 无机磨料。摩擦诱导材料可还包括任何合适的硬陶瓷材料，诸如(举例来 说)氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼、金刚石和浮石中的至少 一者或它们的组合。摩擦诱导颗粒可以在约10g/m²至约500g/m²的范围内的 浓度水平设置在无机层的至少一侧上。

理想的是，在室温(大约25℃)下，较低摩擦层呈现约0.10、0.15、 0.20、0.25或0.30的最大静态摩擦系数，并且针对一些应用，在室温(大约 25℃)下，较低摩擦层可能具有甚至约0.35、0.40或0.45的最大静态摩擦 系数。理想的是，在室温(大约25℃)下，摩擦诱导材料呈现约0.30、 0.35、0.40、0.45或0.50的最小静态摩擦系数，并且针对一些应用，在室温 (大约25℃)下，摩擦诱导材料可能具有约0.25或甚至更小的最小静态摩 擦系数。在室温(大约25℃)下，摩擦诱导材料的静态摩擦系数可为选择 的摩擦诱导材料所能允许的最高值，诸如(举例来说)高达和包括约0.55、 0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.0、1.05、1.10、1.15、 1.20、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50以及可能甚至更高。在室温(大 约25℃)下，用于制备基础安装垫的典型的无机垫材料可呈现在约0.15至 约0.35的范围内的静态摩擦系数。无论选择何种材料来制备本安装垫，较 低摩擦层将呈现比摩擦诱导材料显示出的静态摩擦系数更低的静态摩擦系 数，并且摩擦诱导材料将具有比用于制备基础安装垫的无机垫材料的静态摩 擦系数更高的静态摩擦系数。

较低摩擦层可具有在约1微米至(且包含)约2mm的范围内，并且优 选地在约10微米至(且包含)约500微米(0.5mm)的范围内的厚度。在 本发明的一个实施例中，较低摩擦层可为厚度为约12.7微米的高密度聚乙 烯(HDPE)膜，并且所述摩擦诱导材料可为80目氧化铝粗粒。

无机材料可包括例如无机纤维、膨胀型材料或二者的组合。至少一个 无机层可包括一个或多个膨胀材料层、一个或多个非膨胀材料层或二者的组 合。例如，所述安装垫可具有限定至少一个无机层的一侧的膨胀材料层和限 定其另一侧的非膨胀材料层。另外，至少一个无机层可包括被夹在或以其它 方式设置在两个非膨胀材料层之间的膨胀材料层。

在污染控制元件安装在外壳中(即，装罐)的同时，污染控制装置在 安装垫与污染控制元件和外壳的至少一者或二者之间可呈现小于或等于约 0.4或优选地在约0.3至约0.1的范围内的静态摩擦系数。在污染控制元件被 初始安装在外壳中之后，污染控制装置在安装垫与污染控制元件和外壳的至 少一者或二者之间可呈现大于或等于约0.35或优选地在约0.4至约0.7的范 围内的静态摩擦系数(例如，如果较低摩擦层是在装罐过程中物理地断裂的 类型)。在工作约8小时之后，污染控制装置在安装垫与污染控制元件和外 壳中的至少一者之间可呈现大于或等于约0.4或优选地在约0.35至约1.0的 范围内的静态摩擦系数(例如，如果较低摩擦层是在污染控制装置的工作温 度下被烧掉或以其它方式分解的类型)。污染控制装置的工作温度可导致较 低摩擦层在外壳侧经受在100℃最多至600℃范围内的温度，并且在污染控 制元件侧经受在约300℃最多至约1100℃范围内的温度。

在装罐之后，安装垫可呈现小于或等于约1.2g/cm³，或期望地在约 0.25g/cm³至约1.05g/cm³的范围内，或优选地在约0.10g/cm³至约1.0g/cm³的 范围内的初始安装密度。本发明可使得给定安装垫的安装密度能够减小至少 10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％，同时仍然防止安 装的污染控制元件在外壳中明显晃动(即，达到接触外壳或以其它方式受损 的程度)。在装罐之后，在室温下，安装垫可呈现小于或等于约500kPa，或 期望地在约45kPa至约450kPa的范围内，或优选地在约25kPa至约250kPa 或约15kPa至约150kPa的范围内的初始安装压力或正常压力。本发明可使 得给定安装垫的安装压力够减小至少10％、15％、20％、25％、30％、 35％、40％、45％或50％，同时仍然防止安装的污染控制元件在外壳中明显 晃动(即，达到接触外壳或以其它方式受损的程度)。因为本发明可允许使 用呈现较低安装压力和/或安装密度的安装垫，因此可使用比正常针对任何 具体应用可能的更多种类的安装垫组合物和/或安装垫材料。如本文所用， 术语“安装压力”指安装垫对于外壳或装于外壳中的污染控制元件通过使用 安装垫施加的压力。

制备安装垫的一般工序

根据本发明，安装垫可由以下方法制备，该方法包括：(a)提供适于 将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的包括无机材料的至少一个无 机层，其中所述至少一个无机层具有相对的侧面，并且所述相对的侧面的每 个限定主表面区域；(b)将摩擦诱导材料设置在至少一个无机层的所述侧面 的至少一个的主表面区域的至少一部分上，以限定呈现比无机材料的静态摩 擦系数高的静态摩擦系数的较高摩擦区域；和(c)设置较低摩擦层以覆盖 较高摩擦区域的一部分并限定安装垫的外露表面区域，其中所述外露表面区 域呈现比所述较高摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数。在已用安 装垫将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中之后，操作性地调整所述 较低摩擦层以使其不再覆盖较高摩擦区域的相当大一部分。无机层可采取幅 材形式，或采用尺寸形成为(例如通过切割、模制或其它成形技术)适于所 需安装应用的单片形式。设置摩擦诱导材料的步骤可包括喷雾、涂布、喷 洒、设置摩擦诱导材料的其它方式中的一者或它们的任意组合。设置较低摩 擦层的步骤可包括喷雾、涂布、层合或设置较低摩擦层的其它方式中的一者 或它们的任意组合。

理想的是，所述方法还包括设置可选的连续或不连续粘合层以将摩擦 诱导材料粘附到至少一个无机层的两个侧面或其中一个上。设置粘合层的步 骤可包括喷雾、涂布或设置粘合层的其它方式中的一者或它们的任意组合。 可涂敷粘合层以将较低摩擦层的至少一部分至少部分地粘附于至少一个无机 层。

参照图3，在制备根据本发明的安装垫10的方法的一个实施例中，至 少一个无机层18的幅材通过利用常规的传送带系统沿着生产线在箭头D指 示的下游方向上运送。无机层18的幅材可根据任何常规的技术(例如，常 规的湿法或干法工艺)制备。随着无机层18朝下游运动，粘合材料或粘合 剂的膜、涂层或层24(例如，热熔融或热激活粘合剂)展开并沉积到无机 层18的顶侧面19的主表面上。接着，摩擦诱导材料20沉积(例如，喷 洒、喷雾或滴落)到即涂粘合膜24的顶面上。在摩擦诱导材料20沉积到粘 合膜24上之后，无机层18的幅材的顶侧面19暴露于用来激活键合剂24的 激活源30，从而将摩擦诱导材料20固定到无机层18的顶侧面19的适当位 置。根据键合剂激活的需要，例如通过使幅材穿过热空气(例如在烘箱中、 在热灯下等)；与受热的表面接触；在紫外光源下；或在电子束源下，进行 这样的键合剂激活。在幅材穿过激活源30之后，较低摩擦膜、涂层或层22 被层合到无机层18的顶侧面19上以覆盖沉积的摩擦诱导材料20。可选 地，可根据需要将幅材32暴露于另一激活源34，以使得膜24和22粘合 (例如，通过熔融或熔合)在一起，从而将较低摩擦膜22固定在幅材32的 适当位置上。所得安装垫幅材32可形成(例如，模具或激光切割)为单独 安装垫16或卷绕成卷以供后续转化为单独安装垫16。

在图3中所示的方法的可供选择的实施例中，可涂布(例如，喷雾或 刮涂)键合剂(例如，水或基于溶剂的粘合剂)以在无机层18的顶侧面19 上形成粘合层24。在摩擦诱导材料20沉积到粘合层24上之后，无机层18 的幅材的顶侧面19暴露于用于干燥和/或固化键合剂24的激活源30，从而 将摩擦诱导材料20固定在无机层18的侧面19的适当位置上。根据使用的 键合剂，例如可通过将幅材穿过热空气(例如在烘箱中、在热灯下等)、与 受热的表面接触、在紫外光源下；或在电子束源下，进行键合剂的这种干燥 和/或固化。在幅材已经穿过激活源30之后，涂布(例如，喷雾或刮涂)较 低摩擦材料的层22以覆盖所述沉积的摩擦诱导材料20。可选地，可根据需 要将幅材32暴露于另一激活源34，以干燥和/或固化较低摩擦层22，从而 将层24和22粘合在一起，因此将较低摩擦层22固定在幅材32的适当位置 上。

以下实例仅被选来进一步说明本发明的各个实施例的特征、优点和其 它细节。然而，不言而喻，尽管实例用于此目的，但具体内容都不应理解为 不当地限制本发明的范围。

测试方法

静态摩擦系数：

从将两个1.75×1.75平方英寸的安装垫试验样品初始移动通过409不 锈钢测试表面所需的力量来计算静态摩擦系数值，同时样品处于选择的正常 压力下。静态摩擦系数定义为：使得样品在测试表面上初始滑动所需的峰值 力除以样品的面积。

用于确定试验样品的静态摩擦系数的设备包括中心受热金属台板，其 附接于负载框架并设置在两个外部受热金属台板之间。一个外部台板通过气 缸固定，所述气缸能够在台板之间施加高达10磅/平方英寸(psi)的压力。 将一个409不锈钢金属板(大约2.15英寸宽、2.24英寸长和0.57英寸厚) 设置在中心受热台板两侧凹进的约0.57英寸深的竖直浅狭槽内。类似的狭 槽形成在两个外部金属台板各自的内部面对侧中。将一个铬镍铁合金板(大 约2.15英寸宽、2.24英寸长和0.12英寸厚)设置于每个外部台板的狭槽 中。设置成与负载框架的移动方向成九十度的四个0.4英寸×0.4英寸深的凹 槽形成在每个铬镍铁合金板的外露面上。一个安装垫试验样品置放在两个 409不锈钢金属板中的每个和一个对应的铬镍铁合金板之间。

负载框架附接于能够测量中心台板的力和位移的测力传感器。两个外 部台板设置在夹具中，所述夹具可被调节以使得紧贴409不锈钢板布置的两 个垫样品可在负载框架下方居中。在测试过程中，负载框架以4英寸/分钟 的速率竖直拉动中心台板，同时外部台板静止。在测力传感器和受热中心台 板之间设置足够的隔热和/或冷却以防止在测试过程中测力传感器过热。除 非另外指明，否则在测试之前，首先将所有的样品加热至测试温度并允许吸 热10分钟。

每个带凹槽的铬镍铁合金板被设计成可防止在对应外部金属台板和垫 试验样品之间的滑动。每个409不锈钢板模拟污染控制装置外壳的表面。可 用由其它材料制备的替代形式的板更换这些不锈钢板来模拟任何其它外壳或 污染控制元件的表面。

实例

粘合涂层组合物A：

将600克Grace#5膨胀蛭石(美国马萨诸塞州坎布里奇的格雷斯(W.R. Grace)公司)和2000毫升水置放在华林商用重型搅拌机(型号：37BL84 (CB6))中，并在低速下混合三个独立的两分钟周期(总共六分钟)以制 备料浆。将50重量份的这种料浆与10重量份的纳尔科2327(美国伊利诺 伊州内珀维尔的纳尔科公司(Nalco Company))胶态二氧化硅和10重量份 的600BP胶乳(德国斯图加特的威凯化学品公司(Wacker Chemie AG))混 合。

粘合涂层组合物B：

将取自粘合涂层组合物A的50重量份的蛭石料浆与50重量份的纳尔 科2327、30重量份的Dixie Clay(美国康乃狄克州诺沃克的R.T.范德比尔特 公司(R.T.Vanderbilt Company，Inc.))和5重量份的600BP胶乳混合。

摩擦系数实例：

比较例1和2

从片材切割了1600克/平方米的3M^TMInteram^TM800安装垫的1.75×1.75 平方英寸样品用于测试。

比较例3和4

将粘合涂层组合物A以183克/平方米的涂层重量刷涂到1600克/平方 米的3M^TMInteram^TM800安装垫的1.75×1.75平方英寸样品上，并以230克/ 平方米的涂层重量在湿粘合涂层上喷洒等级为80的“Duralum”G52棕色氧 化铝(美国纽约州尼亚加拉瀑布的华盛顿米尔斯电矿公司(Washington Mills  Electro Minerals Corp.))。在测试之前将样品干燥。

实例5和6

用3M Super77粘合剂(美国明尼苏达州圣保罗的3M公司)轻喷比较 例3和4中制备的干燥的样品，并用0.75密耳厚的高密度聚乙烯膜(美国 南卡罗来纳州哈茨维尔的希里克斯波利有限公司(Hilex Poly Company， LLC))覆盖所述样品。

实例7和8

用1200克/平方米的MLS-2毯材(美国弗吉尼亚州切萨皮克的三菱 (美国)塑料复合材料公司(Mitsubishi Plastic Composites America，Inc.)) 如在实例5和6中那样制备样品。将954克/平方米的粘合涂层组合物B刷 涂到所述样品上，并将387克/平方米的等级P150的“Duralum”G52棕色 氧化铝(美国纽约州尼亚加拉瀑布的华盛顿米尔斯电矿公司)喷洒到所述样 品上，然后将样品干燥。用3M Super77粘合剂(美国明尼苏达州圣保罗的 3M公司)轻喷干燥的样品并用0.5密耳厚的高密度聚乙烯膜(美国南卡罗 来纳州哈茨维尔的希里克斯波利有限公司)覆盖所述样品。

表1

实例 测试条件 静态摩擦系数 1 25摄氏度 0.31 2 200摄氏度 0.38 3 25摄氏度 0.51 4 200摄氏度 0.57 5 25摄氏度 0.25 6 200摄氏度 0.54 7 25摄氏度 0.18 8 在500摄氏度下吸热一小时然后在25摄氏度下进行测试 0.45

以上针对实例5和7的列表的数据分别与针对实例6和8的列表的数据 的比较揭示了：通过利用本发明，在安装垫和外壳之间的静态摩擦系数、在 安装垫和污染控制元件之间的静态摩擦系数或者这二者的静态摩擦系数可以 如何显著地改变。实例6和8的比较还指示了摩擦诱导颗粒的尺寸可以怎样 影响静态摩擦系数。实例6使用了较大的摩擦诱导颗粒(等级80)并获得 了较高的静态摩擦系数，而实例8使用了较小的摩擦诱导颗粒(等级150) 并获得了较低的静态摩擦系数。

各种实施例

安装垫实施例

1.一种用于将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的安装 垫，所述安装垫包括：

至少一个无机层，所述至少一个无机层包括适于将污染控制 元件安装在污染控制装置的外壳中的无机材料(例如，呈幅材、 片材或垫的形式)，其中所述至少一个无机层具有相对的侧面，并 且每个所述侧面限定主表面区域；

摩擦诱导材料，其设置在至少一个无机层的至少一个所述侧 面的所述主表面区域的至少一部分上，以限定呈现比形成所述主 表面区域的所述无机材料的静态摩擦系数高的静态摩擦系数的较 高摩擦区域；和

较低摩擦层，其被设置成覆盖所述较高摩擦区域的至少一部 分并限定所述安装垫的外露表面区域，其中所述外露表面区域呈 现比所述较高摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数，

其中在所述安装垫已被用来将污染控制元件安装在污染控制 装置的外壳中之后，操作性地调整所述较低摩擦层以使其不再覆 盖所述较高摩擦区域的相当大一部分。

2.根据实施例1所述的安装垫，其中所述较低摩擦层包括有机材 料，所述有机材料会在污染控制装置的工作温度下降解而露出所 述较高摩擦区域的一部分。

3.根据实施例1或2所述的安装垫，其中所述较低摩擦层包括有机 材料，所述有机材料会在污染控制装置的工作温度下燃烧而露出 所述较高摩擦区域的一部分。

4.根据实施例1或2所述的安装垫，其中通过将所述污染控制元件 安装到所述污染控制装置的所述外壳中的过程，所述较低摩擦层 被形成特定尺寸、被包括、被构造或以这些方式的任意组合使其 物理地断裂，从而露出所述较高摩擦区域的一部分。

5.根据实施例1至4中任一实施例所述的安装垫，其中在使用所述 安装垫将所述污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的同 时，由所述较低摩擦层限定的所述安装垫的所述外露表面区域呈 现相对低的静态摩擦系数，并且在所述污染控制装置的工作过程 中的某时，所述较高摩擦区域的相当大一部分成为外露并呈现相 对较高的静态摩擦系数。

6.根据实施例1至5中任一实施例所述的安装垫，其中所述无机材 料包括无机纤维、膨胀型材料或二者的组合。

7.根据实施例1至6中任一实施例所述的安装垫，其中所述至少一 个无机层包括膨胀材料层和非膨胀材料层。

8.根据实施例1至7中任一实施例所述的安装垫，其中摩擦诱导材 料被设置在所述至少一个无机层的两个侧面的主表面区域的至少 一部分上，以在所述至少一个无机层的每个侧面上限定较高摩擦 区域，并且较低摩擦层设置成覆盖每个所述较高摩擦区域的一部 分并在所述安装垫的每个侧面上限定外露表面区域，其中每个所 述外露表面区域呈现比与其对应的较高摩擦区域的静态摩擦系数 更低的静态摩擦系数。

9.根据实施例8所述的安装垫，其中在所述至少一个无机层的每个 侧面上的所述摩擦诱导材料不同或相同，并且覆盖每个所述较高 摩擦区域的一部分的所述较低摩擦层相同或不同。

10.根据实施例1至9中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦诱 导材料包括无机颗粒、纤维、晶须或它们的任意组合。

11.根据实施例10所述的安装垫，其中所述摩擦诱导材料包括无机颗 粒，其中每个颗粒的长轴尺寸在约70μm至约200μm的范围内。

12.根据实施例10或11所述的安装垫，其中所述摩擦诱导材料包括 无机纤维，其中每个无机纤维的长轴尺寸在约50μm至约300μm 的范围内。

13.根据实施例10至12中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦 诱导材料包括无机晶须，其中每个无机晶须的长轴尺寸在约20μm 至约400μm的范围内。

14.根据实施例1至13中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦诱 导材料包括无机磨料。

15.根据实施例1至14中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦诱 导材料包括氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化锆、氮化硼、金刚 石和浮石中的至少一者或它们的组合。

16.根据实施例1至15中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦诱 导材料包括以在约10g/m²至约500g/m²的范围内的浓度水平设置 在所述无机层的至少一个侧面上的颗粒。

17.根据实施例1至16中任一实施例所述的安装垫，其中所述较低摩 擦层呈现约0.35的最大静态摩擦系数。

18.根据实施例1至17中任一实施例所述的安装垫，其中所述摩擦诱 导材料呈现约0.25的最小静态摩擦系数。

19.根据实施例1至18中任一实施例所述的安装垫，还包括粘合层， 所述粘合层被设置成可将所述摩擦诱导材料粘附在所述至少一个 无机层的至少一个侧面的主表面区域的至少一部分上。

20.根据实施例19所述的安装垫，其中所述粘合层至少部分地将所述 较低摩擦层的至少一部分粘附于所述至少一个无机层以覆盖所述 较高摩擦区域的至少一部分。

污染控制装置实施例

21.一种污染控制装置，其包括：

外壳；

安装在所述外壳中的污染控制元件；和

根据实施例1至20中任一实施例所述的安装垫，

其中所述安装垫被设置在所述污染控制元件和所述外壳之 间。

22.根据实施例21所述的污染控制装置，其中在所述污染控制元件被 装于所述外壳中之时，所述污染控制装置在所述安装垫与所述污 染控制元件和所述外壳中的至少一者之间呈现小于或等于约0.4的 静态摩擦系数。

23.根据实施例21所述的污染控制装置，其中在所述污染控制元件被 初始安装在所述外壳中之后，所述污染控制装置在所述安装垫与 所述污染控制元件和所述外壳中的至少一者之间呈现大于或等于 约0.35的静态摩擦系数。

24.根据实施例21至23中任一实施例所述的污染控制装置，其中在 工作8小时之后，所述污染控制装置在所述安装垫与所述污染控 制元件和所述外壳中的至少一者之间呈现大于或等于约0.4的静态 摩擦系数。

25.根据实施例21至24中任一实施例所述的污染控制装置，其中所 述安装垫呈现小于或等于约1.2g/cm³的安装密度。

26.根据实施例21至25中任一实施例所述的污染控制装置，其中所 述安装垫在室温下呈现小于或等于约500kPa的安装压力。

方法实施例

27.一种制备用于将污染控制元件安装在污染控制装置的外壳中的安 装垫的方法，所述方法包括：

提供至少一个无机层，所述至少一个无机层包括适于将污染 控制元件安装在污染控制装置的外壳中的无机材料，其中所述至 少一个无机层具有相对的侧面，并且所述相对的侧面各自限定主 表面区域；

将摩擦诱导材料设置在至少一个无机层的至少一个所述侧面 的所述主表面区域的至少一部分上，以限定呈现比所述无机材料 的静态摩擦系数高的静态摩擦系数的较高摩擦区域；和

将较低摩擦层设置成覆盖所述较高摩擦区域的一部分并限定 所述安装垫的外露表面区域，其中所述外露表面区域呈现比所述 较高摩擦区域的静态摩擦系数更低的静态摩擦系数，

其中在所述安装垫已被用来将污染控制元件安装在污染控制 装置的外壳中之后，操作性地调整所述较低摩擦层以使其不再覆 盖所述较高摩擦区域的相当大一部分。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和 更改。因此，本发明并不限于上述内容，而是受以下权利要求书和其任何等 同物提及的限制的控制。本发明可在不存在本文中未具体描述的任一元件的 情况下适当地实施。将上面引用的所有专利和专利申请(包括背景部分中的 那些)全部以引用的方式并入本文中。