技术领域
[0001] 本
发明涉及陶瓷纤维制品的技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，使用该方法制成的陶瓷纤维非膨胀衬垫可用于
汽车尾气催化转化器的陶瓷载体与金属壳体两种硬质材料之间的弹性
支撑。
背景技术
[0002] 一种具有
氧化
铝含量在42％～53％、氧化
硅含量在47％～58％的陶瓷纤维，其最大特点是高纤维指数的陶瓷纤维在耐温性能、高温态
力学性能方面比普通
硅酸铝纤维有较大的优势，可以使用在900℃～1150℃的
温度范围内保持良好的热
稳定性、耐久性、回弹性。但是，由于目前陶瓷纤维生产工艺的原因，产出的陶瓷纤维平均长度小于200mm、纤维指数＜60％，这样的陶瓷纤维其高温耐久性、高温力学性能不能满足国六排放标准的汽车尾气催化转换器对衬垫的使用要求。
[0003] 为此，本
申请人进行了有益的探索和研究，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于：针对
现有技术的不足而提供一种具有优良抗老化性能、良好高温回弹性的陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法。
[0005] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0006] 一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 1)、将氧化铝42％～53％、氧化硅47％～58％两种原料按重量的百分比加入无重力
搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料；
[0008] 2)、将所述混配原料加入电熔炉内进行电
熔化处理；
[0009] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维；
[0010] 4)、利用引
风机将所述纤维收集至集
棉器中，得到层铺状的
纤维棉；
[0011] 5)、将所述纤维棉输送至加热炉进行
热处理，得到陶瓷纤维棉；
[0012] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为70％～95％的纤维并烘干；
[0013] 7)、将所述纤维在
水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂；
[0014] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用
真空成型机进行脱水形成湿坯；
[0015] 9)、将所述湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理；
[0016] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有优秀抗老化性能、良好热态支撑力的陶瓷纤维非膨胀衬垫。
[0017] 在本发明的一个优选
实施例中，在步骤1)中，所述无重力搅拌机的搅拌速率为90～170转/分钟，搅拌时间为10～30分钟，搅拌方式为多
叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常温。
[0018] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤2)中，所述电熔炉的熔化温度为 1400℃～1750℃，熔化时间为40～150分钟。
[0019] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤3)中，所述甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为5000～10000转/分钟，B辊的转速为6000～9000 转/分钟。
[0020] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤4)中，所述引风机的
负压为-0.2 MPa～-0.5MPa。
[0021] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤5)中，所述加热炉的加热温度为 1001℃～1190℃，加热时间为21～55分钟。
[0022] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤5)中，所述加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式
马弗炉或连续式
隧道窑。
[0023] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤6)中，所述打浆机旋转辊的转速为80～120转/分钟，打浆时间为5～30分钟，纤维比克值为5g/200～700ml。
[0024] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤6)中，所述纤维的渣球含量其重量百分比为5％～30％。
[0025] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤7)中，所述结合剂和助剂添加比例为：
丙烯酸类结合剂5％～15％(纤维重量百分比)，湿强剂为0.5％～4％(纤维重量百分比)。
[0026] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤8)中，所述真空成型机的进浆浓度为0.2％～1％，浆料流量为10～30m3/h，成型机的真空负压为0.6MPa～ 1MPa。
[0027] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤9)中，所述整平定厚机的压辊间距为3～15mm。
[0028] 在本发明的一个优选实施例中，在步骤10)中，所述烘房的烘干温度为 100～220℃，网速为0.5～1.9米/分钟。
[0029] 由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：本发明所制备的非膨胀陶瓷纤维衬垫的
抗拉强度＞100KPa，纤维直径为3～5μm，纤维指数为 70％～95％，纤维比克值为5g/200～700ml(
浆液总体积1000ml)，抗老化面压 (1000次热循环后)＞35KPa。
具体实施方式
[0030] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例的一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，包括以下步骤：
[0033] 1)、将氧化铝44％、氧化硅56％的粉料加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料，其中，无重力搅拌机的搅拌速率为100转/分钟，搅拌时间为 12分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常规温度。
[0034] 2)、将混配原料加入电熔炉内进行电熔化处理，电熔炉的熔化温度为 1670℃，熔化时间为46分钟。
[0035] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为5900转/分钟，B辊的功率为6200转/分钟。
[0036] 4)、利用引风机将纤维收集至集棉器中，并经由集棉器堆积成层铺状的纤维棉，引风机的负压为-0.23MPa。
[0037] 5)、将纤维棉输送至加热炉进行热处理，得到陶瓷纤维棉，加热炉的加热温度为1100℃，加热时间为40分钟。本实施例中的加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式马弗炉或连续式隧道窑。
[0038] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为78％的纤维并烘干，打浆机转速为85转/分钟，打浆时间为8分钟。
[0039] 7)、将纤维在水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂，浆料助剂添加比例：丙烯酸结合剂为10％，湿强剂为1％。
[0040] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用真空成型机进行脱水形成湿坯，真空成型机的浆料浓度为0.22％，流量为11m3/h，真空负压为0.65MPa。本实施例中的湿坯的成型工艺是流浆法工艺，为了改善衬垫单位面积重量的一致性不采用抄网成型工艺，在制备过程中如发现衬垫胚体的克重不符合设定要求，可通过增、减进浆浓度来调整胚体的单位面积重量。
[0041] 9)、将湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理，整平定厚机的压辊间距为 3mm。
[0042] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有良好抗老化性能的陶瓷纤维非膨胀衬垫。烘房的烘干温度为100℃，网速为0.7米/分钟。
[0043] 本实施例的制备方法所制备的陶瓷纤维非膨胀衬垫的抗拉强度为117KPa，纤维平均直径为4.8μm，纤维指数为78％，纤维比克值为5g/317ml，抗老化面压力≧39.2KPa。
[0044] 实施例2
[0045] 本实施例的一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，包括以下步骤：
[0046] 1)、将氧化铝44.2％、氧化硅55.8％的粉料加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料，其中，无重力搅拌机的搅拌速率为105转/分钟，搅拌时间为 12分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常规温度。
[0047] 2)、将混配原料加入电熔炉内进行电熔化处理，电熔炉的熔化温度为 1680℃，熔化时间为48分钟。
[0048] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为6200转/分钟，B辊的转速为6500转/分钟。
[0049] 4)、利用引风机将纤维收集至集棉器中，并经由集棉器堆积成层铺状的纤维棉，引风机的负压为-0.28MPa。
[0050] 5)、将纤维棉输送至加热炉进行热处理，得到陶瓷纤维棉，加热炉的加热温度为1110℃，加热时间为42分钟。本实施例中的加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式马弗炉或连续式隧道窑。
[0051] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为80％的纤维并烘干，打浆机转速为85转/分钟，打浆时间为8分钟。
[0052] 7)、将纤维在水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂，浆料助剂添加比例：丙烯酸结合剂为10.5％，湿强剂为1.3％。
[0053] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用真空成型机进行脱水形成湿坯，真空成型机的浆料浓度为0.23％，流量为12m3/h，真空负压为0.7MPa。本实施例中的湿坯的成型工艺是流浆法工艺，为了改善衬垫单位面积重量的一致性不采用抄网成型工艺，在制备过程中如发现衬垫胚体的克重不符合设定要求，可通过增、减进浆浓度来调整胚体的单位面积重量。
[0054] 9)、将湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理，整平定厚机的压辊间距为 6mm。
[0055] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有良好抗老化性能的陶瓷纤维非膨胀衬垫。烘房的烘干温度为120℃，网速为0.72米/分钟。
[0056] 本实施例的制备方法所制备的陶瓷纤维非膨胀衬垫的抗拉强度为131KPa，纤维平均直径为4.6nm，纤维指数为80％，纤维比克值为5g/410ml，抗老化面压力≧40.3KPa。
[0057] 实施例3
[0058] 本实施例的一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，包括以下步骤：
[0059] 1)、将氧化铝44.5％、氧化硅55.5％的粉料加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料，其中，无重力搅拌机的搅拌速率为110转/分钟，搅拌时间为 15分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常规温度。
[0060] 2)、将混配原料加入电熔炉内进行电熔化处理，电熔炉的熔化温度为 1700℃，熔化时间为48分钟。
[0061] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为6800转/分钟，B辊的转速为7200转/分钟。
[0062] 4)、利用引风机将纤维收集至集棉器中，并经由集棉器堆积成层铺状的纤维棉，引风机的负压为-0.29MPa。
[0063] 5)、将纤维棉输送至加热炉进行热处理，得到陶瓷纤维棉，加热炉的加热温度为1115℃，加热时间为38分钟。本实施例中的加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式马弗炉或连续式隧道窑。
[0064] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为85％的纤维并烘干，打浆机转速为88转/分钟，打浆时间为9分钟。
[0065] 7)、将纤维在水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂，浆料助剂添加比例：丙烯酸结合剂为11％，湿强剂为1.4％。
[0066] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用真空成型机进行脱水形成湿，真空成型机的浆料浓度为0.25％，流量为13m3/h，真空负压为0.85MPa。本实施例中的湿坯的成型工艺是流浆法工艺，为了改善衬垫单位面积重量的一致性不采用抄网成型工艺，在制备过程中如发现衬垫胚体的克重不符合设定要求，可通过增、减进浆浓度来调整胚体的单位面积重量。
[0067] 9)、将湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理，整平定厚机的压辊间距为 6.5mm。
[0068] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有良好抗老化性能的陶瓷纤维非膨胀衬垫。烘房的烘干温度为130℃，网速为0.78米/分钟。
[0069] 本实施例的制备方法所制备的陶瓷纤维非膨胀衬垫的抗拉强度为135KPa，纤维平均直径为4.5μm，纤维指数为85％，纤维比克值为5g/460ml，抗老化压力≧40.8KPa。
[0070] 实施例4
[0071] 本实施例的一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，包括以下步骤：
[0072] 1)、将氧化铝45％、氧化硅55％的粉料加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料，其中，无重力搅拌机的搅拌速率为115转/分钟，搅拌时间为17分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常规温度。
[0073] 2)、将混配原料加入电熔炉内进行电熔化处理，电熔炉的熔化温度为 1710℃，熔化时间为50分钟。
[0074] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为7300转/分钟，B辊的功率为7600转/分钟。
[0075] 4)、利用引风机将纤维收集至集棉器中，并经由集棉器堆积成层铺状的纤维棉，引风机的负压为-0.4MPa。
[0076] 5)、将纤维棉输送至辊道加热炉进行热处理，得到陶瓷纤维棉，加热炉的加热温度为1120℃，加热时间为38分钟。本实施例中的加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式马弗炉或连续式隧道窑。
[0077] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为88％的纤维并烘干，打浆机转速为85转/分钟，打浆时间为9分钟。
[0078] 7)、将纤维在水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂，浆料助剂添加比例：丙烯酸结合剂为12％，湿强剂为1.5％。
[0079] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用真空成型机进行脱水形成湿坯，真空成型机的浆料浓度为0.26％，流量为13.5m3/h，真空负压为0.9MPa。本实施例中的湿坯的成型工艺是流浆法工艺，为了改善衬垫单位面积重量的一致性不采用抄网成型工艺，在制备过程中如发现衬垫胚体的克重不符合设定要求，可通过增、减进浆浓度来调整胚体的单位面积重量。
[0080] 9)、将湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理，整平定厚机的压辊间距为 6.8mm。
[0081] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有良好抗老化性能的陶瓷纤维。烘房的烘干温度为150℃，网速为0.90米/分钟。
[0082] 本实施例的制备方法所制备的陶瓷纤维非膨胀衬垫的抗拉强度为149KPa，纤维平均直径为4.3μm，纤维指数为88％，纤维比克值为5g/520ml，抗老化压力≧42.6KPa。
[0083] 实施例5
[0084] 本实施例的一种陶瓷纤维非膨胀衬垫的制备方法，包括以下步骤：
[0085] 1)、将氧化铝46％、氧化硅54％的粉料加入无重力搅拌机中搅拌混配，并形成混配原料，其中，无重力搅拌机的搅拌速率为120转/分钟，搅拌时间为 20分钟，搅拌方式为多叶片双轴闭向搅拌，搅拌温度为常规温度。
[0086] 2)、将混配原料加入电熔炉内进行电熔化处理，电熔炉的熔化温度为 1750℃，熔化时间为59分钟。
[0087] 3)、将熔融状态下的混配原料落入甩丝机的甩丝辊上，所述甩丝辊在高速旋转下将熔融态物料甩丝成纤维，甩丝机在甩丝处理时的工作参数为A辊的转速为7600转/分钟，B辊的转速为7900转/分钟。
[0088] 4)、利用引风机将纤维收集至集棉器中，并经由集棉器堆积成层铺状的纤维棉，引风机的负压为-0.45MPa。
[0089] 5)、将纤维棉输送至辊道加热炉进行热处理，得到陶瓷纤维棉，加热炉的加热温度为1130℃，加热时间为30分钟。本实施例中的加热炉为连续式辊道加热炉，为了纤维受热的均匀性不使用间歇式马弗炉或连续式隧道窑。
[0090] 6)、将热处理后的陶瓷纤维棉使用打浆机制成浆料并使用沉降法将纤维中的渣球进行分离，得到纤维指数为90％的纤维并烘干，打浆机转速为110转/分钟，打浆时间为15分钟。
[0091] 7)、将纤维在水中分散制成浆料并按比例添加结合剂和助剂，浆料助剂添加比例：丙烯酸结合剂为13％，湿强剂为1.7％。
[0092] 8)、将添加了结合剂和助剂的浆料使用真空成型机进行脱水形成湿坯，真空成型3
机的浆料浓度为0.27％，流量为14m/h，真空负压为0.95MPa。本实施例中的湿坯的成型工艺是流浆法工艺，为了改善衬垫单位面积重量的一致性不采用抄网成型工艺，在制备过程中如发现衬垫胚体的克重不符合设定要求，可通过增、减进浆浓度来调整胚体的单位面积重量。
[0093] 9)、将湿坯经整平定厚机进行整平定厚处理，整平定厚机的压辊间距为 7mm。
[0094] 10)、将整平后的湿坯经烘房进行烘干，烘干后形成具有良好抗老化性能的陶瓷纤维。烘房的烘干温度为180℃，网速为1.2米/分钟。
[0095] 本实施例的制备方法所制备的陶瓷纤维非膨胀衬垫的抗拉强度为145KPa，纤维平均直径为3.9μm，纤维指数为90％，纤维比克值为5g/600ml，抗老化面压力≧45.3KPa。
[0096] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
