保持密封件及排气处理装置技术领域本发明大体上涉及一种保持密封件，该保持密封件具有含有无^l纤 维的垫基件和放置在该垫基件的表面上的保护片，本发明还涉及一种包 括这样的保持密封件的排气处理装置。背景技术自本世纪以来，汽车数量已经飞速增长，随着汽车数量的增加，汽 车发动机的排气量也惊人地增加。特别是，柴油发动机排气中的各种物 质引起环境污染，因而这些物质目前严重影响了全球环境。在这种情况下，已经提出了各种排气处理装置，并且这些装置已经 实际使用。典型的排气处理装置具有位于与发动机排气歧管相连的排气 管上的外壳（例如，由金属等制成），在该外壳上布置有排气处理体，其 具有由孔壁隔开的多个孔。通常，这些孔呈蜂窝结构；在这种情况下， 该排气处理体被称作蜂窝结构体。作为排气处理体的示例，存在诸如催 化剂载体和柴油机微粒过滤器（DPF)等的排气过滤器。例如，在DPF 的情况下，在排气经由基于上述结构的各个孔而穿过排气处理体期间， 通过孔壁捕获微粒；由此可以从排气中除去微粒。排气处理体的结构材 料是金属、合金、陶瓷等。作为含有陶瓷的排气处理体的典型示例，公 知由堇青石制成的蜂窝过滤器。近来，从耐热性、机械强度、化学稳定 性等角度出发，使用了多孔碳硅刚石烧结体作为排气处理体。通常，在上述排气处理体与外壳之间放置保持密封件。该保持密封 件用于防止在车辆运行期间由于排气处理体与外壳的内表面接触而引起 破裂，并用于防止排气从外壳与排气处理体之间的间隙泄漏。而且，保 持密封件还起到防止排气处理体由于排气的排放压力而脱落的重要作 用。此外，排气处理体需要保持高温以便使反应稳定，同样保持密封件

也需要耐热。对于满足这些要求的结构件，存在含有诸如氧化铝系纤维 等的无机纤维的片材件。保持密封件至少巻绕在排气处理体的除开口表面之外的外表面的一 部分上，例如保持密封件的两个边缘相接合，并且保持密封件通过胶带与排气处理体固定成一体而使用。然后，通过将该一体件（one whole body)压入外壳中而组装成排气处理装置。这里，当保持密封件巻绕在排气处理体的外表面上时，会在保持密 封件中沿着巻绕方向出现一些张力。由于周长差（外周长与內周长之差）， 该张力在保持密封件外侧的表面上最为显著。因此，当保持密封件的强 度不足时，可能会在保持密封件的外表面上出现裂纹，尤其是在保持密 封件巻绕在排气处理体上时更是如此。由于这样的裂纹会降低保持密封 件的密封性能，因而会发生未处理的排气泄漏。因此，为了防止未处理的排气由于所述裂纹的出现而泄漏，例如提 出了在保持密封件的与外壳内壁的接触侧（即，外周侧）的表面上设置 具有挠性的保护片（例如，参见专利文献O。在上述专利文献中公开了 以下方法。在该方法中，由于设置在保持密封件上的具有挠性的保护片， 抑制了保持密封件的外周侧上出现裂纹，由此可以抑制未处理的排气泄 漏。专利文献l:日本专利特开2001-521847号公报发明内容然而，如专利文献1所述，当使用其中保护片具有挠性并且放置在 保持密封件上的保持密封件时，保持密封件由于在其被压配到外壳中时 与外壳内壁摩擦而被施加大的剪力。由此，保持密封件在被压配到外壳 中之后其上产生局部位置差和密集褶皱。因此，存在形成间隙的情况。 一旦形成这种间隙，无论在保持密封件的巻绕步骤中是否产生裂纹，在 使用排气处理装置时都有可能从保持密封件泄漏未处理的排气。因此，本发明的总体目的在于提供一种保持密封件，该保持密封件 对于其中在垫基件上设置保护片的保持密封件来说更可抑制排气泄漏，

本发明还提供了一种使用这样的保持密封件的排气处理装置。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种保持密封 件，该保持密封件包括含有无机纤维的垫基件和设置在该垫基件的表面 上的保护片，其中所述保持密封件实质上形成为矩形形状，其中，所述保护片在该保护片的表面内具有延伸各向异性，并且 所述保护片在所述垫基件的表面上被放置成：使得表现所述保护片 的最大延伸的方向相对于所述保持密封件的长边方向以非零角度布置。 当本发明的保持密封件巻绕在类似排气处理体之类的构件的外表面上， 使得所述保持密封件的长边方向为所述巻绕方向而所述保护片为外周 面，并且将得到的一体件压配到外壳中时，通过所述保护片的变形缓和 效果可以有利地抑制局部位置差和/或由于所述保持密封件上的密集褶皱 而引起的间隙。另外，在根据本发明的保持密封件中，优选的是，所述保护片在所 述垫基件的表面上被设置成：使得表现该保护片的最大延伸的方向实质 上垂直于所述保持密封件的长边方向。在这种情况下，可以获得更好的 变形缓和效果。另外，在根据本发明的保持密封件中，所述保护片可由聚丙烯制成。 另外，在根据本发明的保持密封件中，所述垫基件可含有无机结合剂和/或有机结合剂。通过向所述垫基件中添加上述结合剂增大了纤维之前的结合力，从而使制成的保持密封件容易处理。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种排气处理装置，该排气处理装置包括： 排气处理体；保持密封件，该保持密封件包括含有无机纤维的垫基件和设置在该 垫基件的表面上的保护片，其中这样使用所述保持密封件，使该保持密 封件巻绕在所述排气处理体的外周面的至少一部分上，使得所述保护片 面向外侧，其中，所述保护片在该保护片的表面内具有延伸各向异性，并且

所述保护片在所述垫基件的表面上被放置成：使得表现所述保 护片的最大延伸的方向相对于所述保护密封件的长边方向以非零角度布 置；以及外壳，在该外壳中容纳所述排气处理体和所述保持密封件。由于根据本发明的排气处理装置中的所述保护片的上述效果，可以 抑制未处理的排气从所述保持密封件泄漏。另外，在根据本发明的排气处理装置中，所述排气处理体可以是催 化剂载体或排气过滤器。因此，根据本发明，通过使用本发明的用于排气处理装置的保持密 封件，可以有利地抑制未处理的排气从保持密封件泄漏。附图说明结合附图阅读以下的详细描述将会更清楚本发明的其他目的、特征 和优点，在附图中：图1是本发明的保持密封件的结构示例；图2是表示本发明的保持密封件和排气处理体结合到外壳中的状态 的示意图；图3是示意性表示具有传统保持密封件的被覆排气处理体被压配到 外壳中的状态的立体图及在其A-A处剖取的剖视图；图4是示意性表示具有本发明的保持密封件的被覆排气处理体被压 配到外壳中的状态的立体图及其在B-B处剖取的剖视图；图5是表示通过压配方式将被覆排气处理体放置到外壳中的方法的 示意图；以及图6是表示本发明的排气处理装置的一个结构示例的视图。 具体实施方式接下来，参照附图给出对本发明实施例的描述。在如下的描述中， 垫基件是指构成保持密封件的基部的含有无机纤维的垫件。保护片是指 被放置成覆盖垫基件的至少一个表面的片材件。因此，本发明的保持密 封件包括垫基件和保护片。而且，片材件的材料不受限制；所述片材件 可包括在片材的表面内表现出具有延伸各向异性的所有片材件，所述片 材包括纸张、塑料、无纺布和丝纸。在图l中，示出了本发明的保持密封件的结构示例。而且在图2中 示出了包括本发明的保持密封件的排气处理装置的分解图。如图1所示，根据本发明的保持密封件具有长边（与X方向平行的 边）和短边（与Y方向平行的边），并且实质上形成为矩形形状。在短边 70和71上分别设置有装配凸部50和装S凹部60。此外，在短边71上 的装配凹部60附近的位置处形成有一对凸出部61。然而，本发明的保持 密封件的短边70或71并不限于图1的形状，而是可以使用例如边根本 不具有图1所示的装配部或者各短边均具有多个相应的装配凸部50和装 配凹部60等等的形状。此外，在本发明的说明书中，"实质上形成为矩 形形状"是指包括如图1所示在短边上具有一对装配凸部50和装配凹部 60的矩形形状的一般概念。同样，"实质上形成为矩形形状"包括其中长 边和短边之间的角不是90度的形状（例如，具有曲率的形状）。所述保持密封件24以长边方向作为巻绕方向（X方向）来使用。当 保持密封件24巻绕在诸如催化剂载体之类的排气处理体20上时，将装 配凸部50和装配凹部60装配在一起从而将保持密封件24固定在排气处 理体20上，如图2所示。然后，通过压配方式将巻绕有保持密封件24 的排气处理体20 (以下将其称为被覆排气处理体）安装到由金属等制成 的筒形外壳12中。这里，在本发明中，保持密封件24由作为保持密封件的基部的垫基 件26和层压在垫基件26上的保护片28构成。放置保护片28是为了抑 制如在背景技术中所描述的那样在保持密封件24巻绕在排气处理体20 上时可能会在该保持密封件的外表面上出现的裂纹。因而，在保持密封 件24巻绕在排气处理体20上时，保持密封件24巻绕在排气处理体20 上使得保护片28面向外侧。在图1的示例中，保护片28被放置成：使 得表现最大延伸的方向30成为保持密封件24的短边方向（Y方向），即 方向30成为实质上垂直于巻绕方向的方向。 下面将与具有传统保护片的保持密封件相对比来说明从本发明的保持密封件24获得的效果。图3和图4表示被覆排气处理体440和44的示意性立体图，其中分 别包括具有传统保护片的保持密封件240和具有本发明的保护片的保持 密封件24的被覆排气处理体440和44通过压配方式安装在外壳12中。 而且，在图3和图4下方示出了通过图3和图4的相应装配部50 (60) 的A-A剖视图（图3)和B-B剖视图（图4)。在这些图中，为了简化起 见省略了外壳12。通常，保护片28就延伸来说具有面内各向异性。在通常情况下，保 护片28被放置成：使表现最大延伸的方向30实质上平行于保持密封件 240的长边方向（图1的X方向）。这是因为在巻绕时易于处理保持密封 件240。在这种情况下，表现保护片28的最大延伸的方向30与被覆排气 处理体440的周向相对应，如图3所示。当在这种情形下将被覆排气处 理体440压配到外壳12中时，非常有可能由于压配时外壳内壁受到的摩 擦力而在保持密封件240上出现局部位置差和/或密集褶皱67。尤其是会 在装配部上出现这样的局部位置差和/或密集褶皱67，使得装配凸部50 和装配凹部60不匹配，从而在装配凸部50和与该装配凸部50相邻的凸 出部61之间沿着一个方向（或两个方向）形成间隙65。这种间隙是引起 未处理的排气泄漏的原因之一。相反，本发明具有这样的特征，即：保护片28被放置成：使得表现 最大延伸的方向30与保持密封件24的长边方向（图1的X方向）基本 不平行（例如，实质上垂直，如图4所示）。在这种情况下，几乎不会由 于外壳内壁受到的上述摩擦力而在保持密封件24上出现局部位置差和/ 或密集褶铍67。本发明的保护片28可以沿着压配方向延伸，由此整个保 持密封件24的变形不会受到抑制。尤其是如图4所示，当表现保护片28 的最大延伸的方向30被放置成实质上成为保持密封件24的短边方向时， 该方向30实质上平行于被覆排气处理体44的压配方向。从而，方向30 具有向着保护片28的压配方向的最大延伸性，从而提供了极好的变形缓 和效果。因此，即使将被覆排气处理体44压配到外壳12中，本发明的 保持密封件24上也几乎不会形成如图3所示的局部位置差和/或密集褶皱 67以及装配部的间隙65。这样，不仅通过保护片抑制了当保持密封件24巻绕在排气处理体 20上时在本发明的保持密封件的外周侧上出现裂纹，而且抑制了在保持 密封件24上出现局部位置差和/或密集褶皱以及配合部的间隙。因此，由 于使用本发明保持密封件的排气处理装置的这两方面效果而可以有利地 抑制未处理的排气泄漏。另外，在本发明中，保护片28的材料不受限制，但优选的是该材料 为例如聚丙烯之类的具有挠性的塑料。.•'.保护片28的厚度并不限于特定厚度。然而，如果保护片太薄，会削 弱上述变形缓和效果。另一方面，如果保护片太厚，保护片会难以处理。 由此，优选的是保护片的厚度介于与lmm以下之间。此外，保护片 28的厚度和作为基部的垫基件26的厚度之比不限于特定比率，但优选的 是该比率在介于大约1:10和大约1:1000之间的范围内。更优选的是该比 率在介于大约l:50和大约1:200之间的范围内。此外，保护片28和垫基件26之间的粘合方法并不限于特定方法。 尤其优选的是通过含有有机结合剂等的粘合剂粘合二者。如上所述，所述保持密封件24巻绕在排气处理体20的外周面上， 使得保护片28面向外侧（即，保护片28面向外壳12)，并将保持密封件 的端部70和71装配在一起而固定，由此使用保持密封件。之后，通过 压配方式将巻绕有保持密封件24的排气处理体20压入外壳12中，由此 构造成排气处理装置。所述压配方式是通过从外壳12的其中一个开口侧将被覆排气处理 体44推入外壳12中，从而将该被覆排气处理体44放置在预定位置来构 造排气处理装置10的方法。为了便于将被覆排气处理体44插入到外壳 12中，如图5所示，存在这样的情况，即：可以使用压配工具15，在该 压配工具中，内径从一端向另一短逐渐减小，并且最小内径被调节成近 似等于外壳12的内径。在这种情况下，从压配工具15的宽内径侧插入 被覆排气处理体44，并经过最小内径侧而将其放置到外壳12中。

在图6中示出了以这样的方式构造的排气处理装置10的一个结构示例。在图6的示例中，排气处理体20是具有多个沿气流的平行方向的通 孔的催化剂载体。例如，该催化剂载体由蜂窝形状的多孔碳硅刚石等构 成。此外，本实施例的排气处理装置10并不限于这样的结构。例如，排 气处理体20可以是其中通孔的端部以棋盘格设计被密封的DPF。在这样 的排气处理装置中，由于上述保持密封件（更确切地说是保护片）的作 用，引入该装置中的排气不会不经过处理就穿过保持密封件或排放。 下面说明本发明的保持密封件的制造方法的一个示例。 可以通过造纸方法制造本发明的保持密封件的垫基件。该造纸方法 通常也被称为湿处理，其是这样的处理方法，即：如在造纸中那样，通 过纤维混合、搅拌、纤维开松、制浆、纸张成型以及压縮干燥各工序制 造保持密封件。首先，将预定量的无机纤维原材料、无机结合剂和有机结合剂混合 在水中。例如，可以使用氧化铝和硅石的混合纤维的原棉块作为无机纤 维原材料。然而，无机纤维原材料并不限于上述材料，例如，无机纤维 原材料可以仅由氧化铝和硅石构成。例如用氧化铝溶胶和硅溶胶等作为 无机结合剂。此外，用胶乳等作为有机结合剂。接着，如造纸机那样搅拌所获得的混合物，并制备出开松纤维浆。 通常，纤维的搅拌和开松工序进行大约20〜120秒。然后，在成型机中 使所获得的浆成型为预定形状，并通过进一步脱水处理而获得垫基件的 原材料垫。进而，通过压力机等对该原材料垫进行压縮，然后在预定温度下进 行加热干燥。执行压縮工序，使得通常压縮结束之后获得的垫基件的密 度为大约0.10g/cii^〜0.40g/cm3。这样进行加热干燥工序，即：将原材料 垫放置在诸如炉子的加热处理机内，在大约90〜15(TC下放置大约5〜60 分钟。通过这种工序而制成垫基件。为了易于处理对所获得的垫基件进行切割，并将其切割成预定的最 终形状以进一步使用。接着，在切割出的垫基件的一个侧表面上涂布结合剂，并将具有预

定形状（通常具有与垫基件的所述一个侧表面相同的尺寸形状）的保护 片粘贴在其上。在这种情况下，对于粘贴保护片来说优选的是使得在完 成之后实现最大延伸的方向实质上垂直于保护密封件的长边方向（图1 中的X方向）。然而，实现保护片的最大延伸的方向并不限于以上方向。 实现保护片的最大延伸的方向在获得保持密封件的上述效果的情况下， 可以是除了保持密封件的长边方向之外的任何方向。所述结合剂不限于特定结合剂，但是其优选为有机树脂。优选的是使用丙烯酸树脂（ACM)、 丁腈橡胶（NBR)以及丁苯橡胶（SBR)作为 有机结合剂。此外，对于垫基件来说有机结合剂的量优选介于1.0和10.0 重量％之间。如果有机结合剂的量小于1.0重量。％，则不能充分地获得保 护片的粘合效果。此外，如果有机结合剂的量大于10.0重量％，则会增 大在使用该排气处理装置时排放的有机含量的量。在接下来的步骤中，通过热压縮干燥方法使结合剂干燥并固化。由 此，将保护片粘在垫基件上。干燥工序在大约95〜155'C下进行。如果温 度低于95t:，则干燥需要更多时间，从而降低生产率。此外，在使用有 机结合剂的情况下如果干燥温度高于155°C，则有机结合剂本身开始分 解，从而丧失因有机结合剂而产生的粘合性能。这样，可以获得其中在垫基件的表面上放置有沿着期望布置方向表 现最大延伸的保护片的保持密封件。由此，通过使用根据本发明的保持 密封件可以获得其中有利地抑制未处理的排气泄漏的排气处理装置。下面利用示例来说明本发明的效果。示例为了证实本发明的效果，使用本发明的保持密封件进行各种检验。 保持密封件通过如下过程制成。 保持密封件的制造1添加氧化铝纤维的原棉块1200g、有机结合剂（胶乳）60g、无机结 合剂（氧化铝溶胶）12g和水，并混合该混合物，使得原材料溶液中的纤 维浓度为5重量％。然后，在造纸机中将该原材料溶液搅拌60秒。这样， 将搅拌并开松的纤维的原材料溶液移到尺寸为930mmX515mmX400mm

的成型机中。然后，通过借助于放置在成型机底面上的筛网除去水而获得氧化铝纤维制成的原材料垫。接下来，在120'C下将原材料垫压力干燥 30分钟，从而获得厚度为14mm、密度为0.19g/cm3的垫基件。在垫基件的一个侧表面上涂布大约30ml的胶乳（相对于垫基件的重 量大约为5wt。/0，并且在其上设置PP(聚丙烯）无纺布A(产品名：日 本旭化成纤维公司（Asahi-Kasei Seni)的ELTAS， PO3015)。将该PP无 纺布A设置在垫基件上，使得完成之后具有最大延伸的方向实质上平行 于保持密封件样品的短边方向。接着，在120。C的温度和30kPa的压力下 使胶乳干燥并硬化，于是垫基件和PP无纺布A粘合。将该垫基件切割成 具有图1中所示形状的垂直长度（Y方向）为200mm、水平长度（X方 向）（不包括装配凸部和装配凹部）为440mm的尺寸，由此获得保持密 封件样品。将以上获得的保持密封件样品定为示例l。此外，以下述方法 制造保持密封件样品，即：以与示例1相同的方法将保护片放置在垫基 件上，使得PP无纺布A的具有最大延伸的方向实质上平行于保持密封件 样品的长边方向。将该样品定为对比示例l。接着，以与示例1相同的方法制造示例2和对比示例2的保持密封 件，其中，使用具有不同伸縮特性的PP无纺布B (产品名：日本旭化成 纤维公司的ELTAS， PO3020)作为保护片。在示例2中，将保护片放置 成使得具有该保护片的最大延伸的方向实质上平行于保持密封件样品的 短边。在对比示例2中，将保护片放置成使得具有该保护片的最大延伸 的方向实质上平行于保持密封件样品的长边。另外，以与示例1相同的方法制造示例3和对比示例3的保持密封 件，其中，使用具有不同伸縮特性的PP无纺布C (产品名：日本旭化成 纤维公司的ELTAS， PO3030)作为保护片。在示例3中，将保护片放置 成使得具有该保护片的最大延伸的方向实质上平行于保持密封件样品的 短边。在对比示例3中，将保护片放置成使得具有该保护片的最大延伸 的方向实质上平行于保持密封件样品的长边。此外，以与示例1相同的方法制造对比示例4的保持密封件，其中， 使用PE (聚乙烯）无纺布D (产品名：日本旭化成纤维公司的ELTAS，

EW5015)和具有不同伸缩特性的PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯）作为保 护片。在对比示例4中，将保护片放置成使得具有该保护片的最大延伸 的方向实质上平行于保持密封件样品的长边。

在表1中示出了与示例1至3和对比示例1至4有关的如样品的厚 度、拉伸强度、延伸量及其它特性的数据以进行评价。

在表1中，周长差之比（P)是表示当巻绕在保持密封件上时出现的 该保持密封件的外周长（LO)和内周长（LI)之差的指标。其以如下公

式表示：

P= (LO—LI) /LIX10(T (1)

此外，按照在日本工业标准L1906的"标准时间检验"（一般长度纤 维一无纺布检验方法）中的描述测量各保护片的拉伸强度和延伸量。 评价检验

接下来，使用在上述方法中制造的各保持密封件样品进行泄漏检验 和巻绕检验。

泄漏检验如下进行。首先，将各个保持密封件样品巻绕在外径为5 英寸的柱体（非中空体）上，并装配保持密封件样品的两端而固定在该 柱体上。接着，通过压配方式将该一体构件压入金属外壳中，这样得到 的构件为样品体。压入之后保持密封件的密度（即，保持密封件在压入 外壳中之前的测量重量/保持密封件在压入外壳中之后的厚度）为 0.45g/cm3。然后，将所得到的构件放置在内径与外壳的外形几乎相同的 工具上。在该条件下，沿着样品体的轴向从样品体的一侧向样品体的另 一侧将具有已知压力和速度的空气吹入样品体内。使用仪表测量从样品 体排放的空气量，以测量到达样品体轴向的另一侧的空气量。根据上述 检验，如下计算泄漏量。

泄漏量（m 'cm/kPa/sec)二排放空气的速度（m/sec)/[流入压力（kPa) /样品沿着流入方向的长度（cm)]

此外，在巻绕检验中，通过在如上所述那样将各保持密封件样品巻 绕在外径为5英寸的柱体上、并装配保持密封件样品的两端而固定在该 柱体上时用肉眼观察来评价样品是否裂纹。

检验结果

在表1中示出了各样品的泄漏检验和巻绕检验的结果。根据泄漏检 验结果，可认识到与对比示例1至4的保持密封件相比，示例1至3的 保持密封件的排气泄漏量有利地减少。这是因为对于示例1至3的保持 密封件来说，表现保护片的最大延伸的方向实质上垂直于巻绕方向，由 此提供了良好的变形缓和效果。

另一方面，根据巻绕检验结果，可认识到保持密封件的巻绕性能并 不完全取决于保护片的材料以及其具有最大延伸的方向，并且即使保护 片的具有最大延伸的方向是保持密封件的短边方向或长边方向，在保护

片上都不会出现裂纹。然而，可认识到在检验之后对于对比示例4的保

持密封件来说在保护片上出现了裂纹。这是因为保护片的巻绕方向的延 伸量小于周长差之比（p)。由此，保护片的巻绕方向的延伸量必须至少 大于周长差之比（p)。

工业实用性

根据本发明的保持密封件和排气处理装置可应用于车辆用的排气处 理单元等。 表l

PP:聚丙烯；PET:聚对苯二甲酸乙二醇酯；PE:聚乙烯200710126890.0 络溫击被〖s