DE69402011T2

DE69402011T2 - Katalytischer Umwandler und Dieselpartikelfilter

Info

Publication number: DE69402011T2
Application number: DE69402011T
Authority: DE
Inventors: Gary F Howorth; Paul D Stroom
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1994-08-18
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2014-08-19
Also published as: KR950005350A; JPH0780319A; DE69402011D1; EP0639700B1; JP3967780B2; KR100383302B1; CA2128827A1; US6245301B1; EP0639700A1; CA2128827C

Description

Die Erfindung betrifft Katalysatoren und Dieselpartikelfilter oder-fänger, wie sei aus US-A-5 008 086 bekannt sind.
Intumeszierende Hochtemperatur-Lagermatten werden verbreitet verwendet, um Monolithe (beispielsweise Katalysatorelemente oder Dieselpartikelfilter) zu halten, wahrend sie gleichzeitig der Erosion durch Gase mit gemäßigten Druckschwingungen und Temperaturen (üblicherweise geringer als ungefähr 750ºC) widerstehen. Zum Beispiel erfüllen intumeszierende Lagermatten ihre Aufgabe des Haltens eines keramischen Monolithen oder eines Dieselpartikelfilters bei Abgastemperaturen von weniger als ungefähr 750ºC und bei gemäßigten Druckschwingungen der Abgase, wie sie üblicherweise bei Sechs-oder Achtzylinder-Motoren auftreten. Bei Hochleistungsautomobilen oder Schwerlastkraftwagen jedoch wird die intumeszierende Lagermatte üblicherweise höheren Temperaturen und stärkeren Druckschwingungen ausgesetzt. Unter diesen härteren Bedingungen kann das die Matte bildende Schaummaterial mit der Zeit erodiert werden, wenn es ungeschützt ist.
Lösungen dieses Problems schließen die Verwendung eines Edelstahldrahtgeflechts (US-A-5 008 086) und geflochtener oder seilartiger keramischer (d.h. Glas. Kristalline Keramik oder Glaskeramik) Faserlitzen-oder Metalldrahtmaterialien (US-A-4 156 333) zum Schutz des Randes der intumeszierenden Matte vor Erosion durch Abgase ein.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Katalysator oder ein Dieselpartikelfilter mit verbessertem Randschutz der intumeszierenden Matte vor Erosion zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schaltt einen Katalysator oder Dieselpartikelfilter mit einem Metallgehäuse, einem Katalysatorelement oder einem Dieselpartikelfilterelement, das in dem Metallgehäuse angeordnet ist, und einer Lagermatte mit einem intumeszierenden Bahnmaterial mit einem Seitenrand, wobei die Lagermatte zwischen dem Katalysatorelement oder dem Dieselpartikelfilterelement und dem Metallgehäuse angeordnet ist, um das Katalysatorelement oder das Dieselpartikelfilterelement in dem Metallgehäuse zu positionieren und mechanische Vibrationen zu absorbieren (d.h. mechanische Vibrationen wenigstens teilweise zu dämpfen), wobei die Lagermatte aufweist:
(a) eine intumeszierende Lagermatte mit einem Seitenrand; und
(b) ein Randschutzmaterial, das wenigstens einen Teil des Seitenrandes zur Verringerung der Erosion des Seitenrandes bedeckt, wenn dieser heißen auftreffenden Gasen (d.h. über ungefähr 300ºC, vorzugsweise über ungefähr 350ºC, höchst vorzugsweise über ungefähr 500ºC und meist bevorzugt über ungefähr 750ºC) ausgesetzt ist, wobei das Randschutzmaterial ein Bindematerial in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 85 Gewichtsprozent und darin (gleichmäßig oder ungleichmäßig) dispergierte Glaspartikel in einer Menge von ungefähr 95 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent enthält, basierend auf dem Gesamtgewicht des Bindematerials und der Glaspartikel, wobei die Glaspartikel aus Glas mit einem Erweichungspunkt von wenigstens ungefähr 350ºC bestehen, und wobei das Gesamtgewicht des Bindematerials und der Glaspartikel wenigstens 20 Gewichtsprozent (vorzugsweise wenigstens ungefähr 35 Gewichtsprozent, höchst vorzugsweise wenigstens ungefähr 50 Gewichtsprozent, und höchst bevorzugt wenigstens ungefähr 75 Gewichtsprozent) des Gesamtgewichts des Randschutzmaterials beträgt.
In dieser Anmeldung bedeutet:
"Bindematerial" - polymere und andere organische Bestandteile des Randschutzmaterials, die Flexibilität verleihen und die Glaspartikel zusammenhalten;
"Elastisch" - die Fähigkeit einer Bahn oder Matte sich einer gebogenen Fläche anzupassen (d.h. um eine gebogene Oberfläche legbar zu sein), ohne unerwünschtes Verwerfen oder Brechen der Matte;
"Verringern der Erosion des Seitenrandes, wenn dieser heißen auftreffenden Gasen ausgesetzt ist" - die Verringerung der Erosion des Seitenrandes der Lagermatte durch heiße auftreffende Gase durch das Vorhandensein des Randschutzmaterials;
"Anpaßbar" - die Fähigkeit des Randschutzinaterials während der Erwärmung auf, des Abkühlens von und bei den Betriebstemperaturen Abmessungsveränderungen durchzuführen;
"Glasfritte" - Glas (beispielsweise Silikatglas), das zur Bildung kleiner bröckliger Glaspartikel geschmolzen und abgekühlt (beispeilsweise in Wasser oder Luft) wurde;
"Glas" - in der vorliegenden Verwendung bezeichnet dieser Ausdruck ein amorphes (d.h. ein Material mit einem diffüsen Röntgenstrahl-Beugungsmuster ohne klare Linien, die das Vorhandensein einer kristallinen Phase anzeigen) anorganisches Oxidmaterial;
"Erweichungspunkt" - die Temperatur, bei der Glas in Form einer Faser mit gleichmaßigem Durchmesser unter seinem Eigengewicht mit einer spezifischen Rate länger wird; und
"Erwärmtes Produkt" - erfindungsgemäße Lagermatte, bei der wenigstens 50 Gewichtsprozent (vorzugsweise wenigstens ungefähr 75 Gew.-%, höchst vorzugsweise wenigstens ungefähr 100 Gew.-%) des sich unter Wärme verflüchtigenden Materials (z. B. organisches Material und Wasser und/oder Lösungsmittel), das in der Lagermatte vorhanden ist, durch Erwärmen entfernt wurde.
Die Verwendung des Randschutzmaterials stellt eine Lösung des Problems der Erosion des Seitenrandes einer intumeszierenden Lagermatte dar, wenn diese in einer Umgebung mit auftreffenden Gasen von mehr als ungefähr 350ºC verwendet wird.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt, welche zeigen
Fig. 1 - eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaßen Katalysators (oder Dieselpartikelfilters) im demontierten Zustand;
Fig. 2 - eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines Katalysators (oder Dieselpartikelfilters) gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fign. 3,4 und 5 - Teildarstellungen von erfindungsgemäßen Lagermatten;
Fig. 6 - ein Ausführungsbeispiel einer Lagermatte;
Fig. 7- eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemaßen Katalysators (oder Dieselpartikelfilters) im demontierten Zustand; und
Fig. 8 - eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Katalysators (oder Dieselpartikelfilters).
Wie in Fig. 1 dargestellt weist der Katalysator (oder Dieselpartikelfilter) 10 ein Metallgehäuse 11 mit im wesentlichen kegelstumpfförmigen Einlaß- und Auslaßenden 12 und 13 auf. In dem Gehäuse 11 ist ein monolithisches Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 20 angeordnet, das aus wabentörmiger Keramik oder ebensolchem Metall mit mehreren durchgehenden Gasströmungskanälen 21 besteht. Das Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 20 umgibt eine Lagermatte 30 mit intumeszierendem Bahnmaterial 32 und einem Randschutzmaterial 34. Die Lagermatte 30 dient dem eng anliegenden, jedoch elastischen Stützen des Katalysatorelements (oder des Dieselpartikelfilterelements) 20 in dem Gehäuse 11. Ferner dient die Lagermatte 30 der Abdichtung des Zwischenraums zwischen dem Katalysatorelement 20 und dem Gehäuse 11 und verhindert, daß Abgas an dem Katalysatorelement 20 vorbeiströmt. Das Randschutzmaterial 34 dient dem Schutz des Randes 33 des intumeszierenden Bahnmaterials 32 vor Erosion durch das Aultreffen der Abgase. Das Randschutzmaterial kann am Einlaßende, am Auslaßende oder an beiden Enden vorgesehen sein.
Fig. 2 ist eine teilweise weggeschnittene Ansicht des zusammengebauten Katalysators (oder Dieselpartikelfilters) 10, wobei die Lagermatte 30 um das Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 20 gelegt ist, und beide in dem Metallgehäuse 11 angeordnet sind.
Fig. 3 ist eine Teilansicht der Lagermatte 30A, bei der das Randschutzmaterial 34A an dem intumeszierenden Bahnmaterial 32A durch Klebeband 36A gehalten ist. Fig. 4 ist eine Teilansicht der Lagermatte 30B, bei der ein Drahtgeflecht 36B das Randschutzinaterial 34B an dem intumeszierenden Bahnmaterial 32B befestigt. Fig. 5 ist eine Teilansicht der Lagermatte 30C mit einem intumeszierenden Bahnmaterial 32C, wobei das Randschutzmaterial 34C mit Keramikfaser (oder Metalldraht) 40 verstärkt ist.
Fig. 6 zeigt eine Lagermatte 50 mit inturneszierendem Bahnmaterial 52, das Ränder 54 und 55 und Randschutzmaterial 56 und 57 aufweist, welches neben den Rändern 54 und 55 angeordnet ist.
Wie in Fig. 7 dargestellt, weist der Katalysator (oder Dieselpartikelfilter) 89 ein Metallgehäuse 80 mit im wesentlichen kegelstumpfförmigen Einlaß- und Auslaßenden 81 und 82 auf In dem Gehäuse 80 ist ein monolithisches Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 83 angeordnet, das aus wabenartiger Keramik oder Metall mit mehreren durchgehenden Gasströmungskanälen 84 versehen ist. Das Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfllterelement) 83 ist von einer intumeszierenden Lagermatte 86 umgeben. Die Lagermatte 86 dient zum eng anliegenden, aber nachgiebigen Stützen des Katalysatorelements (oder Dieselpartikelfilterelement) 83 in dem Gehäuse 80. Das Randschutzmaterial 87, das optional in bezug zur Matte 86 unter Belassung eines Zwischenraums angeordnet ist, schützt den Rand 88 der Lagermatte 86 vor Erosion durch das Auftreffen von Abgasen. Ferner kann das Randschutzmaterial 87 dazu dienen, das Vorbeiströmen von Abgasen an dem Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 83 zu minimieren. Das Randschutzmaterial kann am Einlaßende, am Auslaßende oder an beiden vorgesehen sein.
Fig. 8 ist eine teilweise weggeschnittene Darstellung des zusammengesetzten Katalysators (oder Dieselpartikelfilter) 89, wobei die Lagermatte 86 um das in dem Metallgehäuse 80 angeordnete Katalysatorelement (oder Dieselpartikelfilterelement) 83 gelegt ist.
Das Metallgehäuse kann aus geeigneten für diese Verwendung bekannten Materialien hergestellt sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Edelstahl hergestellt.
Es sind geeignete Katalysatorelemente bekannt, die solche aus Keramik oder Metall umfassen. Ein nützliches Katalysatorelement ist beispielsweise in US RE 27 747 offenbart.
Des weiteren sind keramische Katalysatorelemente im Handel beispielsweise von Coming Inc., Corning, NY, und NGK Insulator Ltd., Nagoya, Japan, erhältlich. Eine Stütze für einen wabenartigen keramischen Katalysator wird beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "CELCOR" von Corning Inc. Und "HONEYCERAM" von NGK Insulator Ltd vertrieben. Metallische Katalysatorelemente sind von Behr GmbH und Co., Deutschland, erhältlich.
Zusätzliche Details zu Katalysatormonolithen sind beispielsweise "Systems Appr6ach to Packaging Design for Automotive Catalytic Converters", Stroom et al., Paper Nr. 900500, SAE Technical Paper Series, 1990; "Thin Wall Ceramics as Monolithic Catalyst Supports", Howitt, Paper 800082, SAE Technical Paper Series, 1980; und "Flow Effects in Monolithic Honeycomb Automotive Catalytic Converters", Howitt et al., Paper Nr.740244, SAE Technical Paper Series, 1974, zu entnehmen.
Die auf die Katalysatorelemente aufgebrachten Katalysatorrnaterialien sind unter anderem die auf diesem Gebiet bekannten Materialien (z.B. Metalle wie Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium und Platin, und Metalloxide wie Vanadiumpentoxid und Titandioxid). Weitere Details zu Katalysatorbeschichtungen sind beispielsweise US-A-3 441 381 zu entnehmen.
Herkömmliche monolithische Dieselpartikelfilterelemente sind üblicherweise Wandströmungsfilter bestehend aus wabenartiger, poröser, kristalliner Keramik (z. B. Cordierit). Die Zellen der Wabenstruur sind üblicherweise abwechselnd verstopft, so daß Abgase in eine Zelle eintreten, durch die poröse Wand einer Zelle gedrückt werden und die Struktur durch eine andere Zelle verlassen. Die Größe des Dieselpartikelfilterelements hängt von den bestimmten Anwendungserfordernissen ab. Geeignete Dieselpartikelfilterelemente sind im Handel beispielsweise von Corning Inc., Coming, NY, und NGK Insulator Ltd., Nagoya, Japan erhältlich. Weitere geeignete Dieselpartikelfilterelemente sind in "Cellular ceramic Diesel Particulate Filter", Howitt et al., Paper Nr. 810114, SAE Techmeal Paper Series, 1981.
Geeignetes intumeszierendes Bahnmaterial, das üblicherweiseelastisch ist, ist im Stand der Technik bekannt. Bei der Wahl eines intumeszierenden Bahnmaterials zu berücksichtigende Faktoren sind die Betriebstemperatur und die Art des Monoliths (z. B. Keramischer oder metallischer Monolith). Geeignete intumeszierende Bahnmaterialien sind üblicherweise nicht expandiertes Vermiculiterz (beispielsweise von W.R. Grace and Co., Cambridge, MA, erhältlich), organisches Bindemittel und/oder anorganisches Bindemittel, Keramikfasern und Füllstoffe (z. B. Ton (beispielsweise Kaolin) und hohle keramische Perlen oder Blasen). US-A-3 916 057, beispielsweise, offenbart intumeszierendes Bahnmaterial mit nicht expandiertem Vermiculit, anorganischem Fasermaterial und anorganischem Bindemittel. Das US-Petent 4305 992 Qanger et al.) Offenbart ein intumeszierendes Bahnmaterial, das mit ammoniumionen behandeltes Vermiculit, anorganisches Bindemittel und organisches Bindemittel enthält. Des weiteren ist intumeszierendes Bahnmaterial von 3M Company, St. Paul, MN, unter der Handelsbezeichnung "INTERAM MAT MOUNT" erhältlich.
Geeignete organische Bindemittel für das intumeszierende Bahnmaterial sind bekannt und schließen Polymere und Elastomere in Latexforrn (z.B. Naturgummilatex, Styrol- Butadien-Latex, Butadien-Acrylonitril-Latex und Latex aus Acrylat- und Methacrylatpolymeren und -copolymeren). Geeignete anorganische Bindemittel sind für diesen Zweck bekannt und beinhalten tetrasilizischen Fluorglimmer, entweder in der im Wasser aufquellenden nicht ausgetauschten Form oder, nach dem Ausfiocken, als ausgetauschtes Salz mit einem divalenten oder polyvalenten Kation, und Bentonit.
Die Lagermatte kann aufjede beliebige Größe und Forrn zugeschnitten werden. Die Größe und die Form der erfindungsgemäßen Hochtemperatur-Lagermatte hängt von den Anwendungserfordernissen ab. Beispielsweise sind Katalysatoren bei Automobilen üblicherweise kleiner als Dieselpartikelfilter und erfordern im allgemeinen eine entsprechend kleinere Lagermatte. Lagermatten können gestapelt werden, so daß mehr als eme Lagermattenschicht um einen Monolith gewickelt ist. Üblicherweise liegt die Dike jeder intumeszierenden Bahn zwischen ungefähr 1,5 und ungefähr 10 mm.
Nach einem anderen Aspekt reicht der Wert des Gewichts pro Flächeneinheit jeder intumeszierenden Bahn üblicherweise von ungefähr 1000g/m² bis ungefähr 7000g/m².
Das Randschutzmaterial weist vorzugsweise Bindematerial in einer Größenordnung von ungefähr 15 bis ungefähr 85 (höchst vorzugsweise ungefähr 25 bis ungefähr 75, meist bevorzugt ungefähr 35 bis ungefähr 45 ) Gewichtsprozent auf und ist mit darin dispergierten Glaspartikeln mit einem Anteil von ungefähr 85 bis ungefähr 15 (höchst vorzugsweise ungefähr 75 bis ungefähr 25, meist bevorzugt ungefähr 60 bis ungefähr 30) Gewichtsprozent versehen, basierend auf dem Gesamtgewicht des Randschutzmaterials.
Geeignete organische Bindemittel für das Randschutzmaterial sind wäßrige Polymeremulsionen und auf Lösungsmitteln basierende Polymere sowie Polymere mit 100% Feststoffen. Die auf Lösungsmitteln basierenden polymeren Bindemittel können ein Polymer, beispielsweise ein Acryl, ein Polytirethan oder ein auf Gummi basierendes organisches Polymer sein, die Flexibilität verleihen. Das zu 100% aus Feststoffen bestehende Polymer kann Kautschuk, Styrol-Butadien-Gummi oder ein anderes Elastomer sein.
Das Bindematerial kann wenigstens ein Material aus der folgenden Gruppe umfassen: Klebrigmacher, Plastifizierer, oder beides. Klebrigmacher oder klebrigmachende Harze können Hydrocarbone oder modifizierte Harzester sein und verleihen einem Polymer üblicherweise Klebebandeigenschalten. Klebrigmacher unterstützen das Zusammenhalten von Bindemitteln, Glaspartikeln und Füllstoffen Plastifizierer machen eine Polymermatrix weich und tragen dadurch zur Flexibilität und Formbarkeit des Randschutzmaterials bei. Es ist erwünscht, daß das Randschutzmaterial flexibel und formbar ist, so daß es sich beispielsweise an den beispielsweise zwischen einem Katalysatorelement und einem Metallgehäuse bestehenden Zwischenraum anpassen kann.
Vorzugsweise enthält das organische Bindematerial eine wäßrige Acrylemulsion. Acrylemulsionen werden wegen ihrer Alterungseigneschafien und ihrer nicht korrosiven Verbrennungsprodukte bevorzugt. Geeignete Acrylemulsionen sind die im Handel unter den Handelsnamen "RHOPLEX TR-934" (eine wäßrige Acrylemulsion mit 44,5 Gewichtsprozent Feststoffen) und "RHOPLEX HA-8" (eine wäßrige Lösung aus Acrylcopolymeren mit 44,5 Gewichtsprozent Feststoffen) von Rohm and Haas, Philadelphia, PA, erhältlichen Eine bevorzugte Acrylemulsion ist unter dem Handelsnamen "NEOCRYL XA-2022" (eine wäßrige Dispersion von Acrylharz mit 60,5% Feststoffen) von ICI Resins US, Wilmington, MA, erhältlich.
Ein bevorzugtes Bindematerial weist Acrylharz in einer Größenordnung von ungefähr 20 bis ungefähr 40 Gewichtsprozent, Plastifizierer (beispielsweise der im Handel unter der Handelsbezeichnung "SANTICIZER148" (Isodecyl-Diphenyl-Diphosphat) von Monsanto, St. Louis, MO, erhältliche) in einer Größenordnung von ungefähr 40 bis ungefähr 20 Gewichtsprozent, Klebrigmacher (beispielsweise Kolophonium-Klebrigmacher, wie der im Handel unter dem Handelsnamen "SNOWTACK 820A" (eine 50 Gew.-% wäßrige Kolophonium-Dispersion; Schmelzpunkt des Kolophoniums :55ºC) von Eka Nobel, Inc., Toronto, Kanada, erhältliche) in einer Größenordnung von ungefähr 40 bis ungefähr 20 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der sich ergebenden Dispersion. Diese Bereiche stellen einen Kompromiß zwischen der erwünschten Flexibilität des Bindematerials und dem Minimieren der Menge des organischen Bindemittel dar, die beim Aufwärmen auf die Betriebstemperatur verbrennen.
Geeignete Glaspartikelzusammensetzungen sind für den Fachmann auf dem Gebiet des Zusammenstellens von Glaszusammensetzungen ersichtlich. Diese Glasarten sind solche, die aus Lithiumsilikaten, Natrium, Kalium, Magnesium; Kalzium und Kombinationen derselben bestehen. Andere Metalloxide, wie Boroxid und Aluminiumoxid, und Oxide von Übergangsmetallen (beispielsweise Chrom, Eisen, Kobalt und Zink) werden gemeinhin in Glasmaterialien verwendet und können in der Glaszusammensetzung vorhanden sein. Die flir eine bestimmte Verwendung gewählte Glaszusammensetzung wird derart gewählt, daß sie bei der Betriebstemperatur mit den Materialien kompatibel ist, mit denen das Glas in Kontakt ist (beispielsweise die anderen Bestandteile des Randschutzmaterials und, beispielsweise bei einem Katalysator, das Gehäuse und das Katalysatorelement).
Ferner sollte die gewählte Glaszusammensetzung bei der Betriebstemperatur nicht in dem Maße fließen, daß dieses Fließen die Funktion des Randschutzmaterials zum Verringern der Erosion des Mattenrandes erheblich beeinträchtigt. Vorzugsweise wird das Glas bei der Betriebstemperatur weich und bildet eine kohäsive Masse.
Bevorzugte Silikatglasmaterialien sind im Handel von ICI Americas, Wilmington, DE, unter der Handelsbezeichnung "CEEPREE FIRE BARRIER FILLER, GRADE-C 200" erhältlich (Dichte: 2,68 g/cm³; Ölabsorption: 209/loog; spezifische Oberfläche: 0,7 m²/g; Feuchtigkeitsgehalt: < 1%; Moh-Härte: 4; Refraktionsindizes: 1,52-1,58; und durchschnittliche Partikelgröße: 50 Mikrometer.) Das Randschutzmaterial kann am Einlaßende, am Auslaßende oder an beiden Enden vorgesehen sein.
Die Glaspartikel können massive Partikel oder Perlen oder hohle Kugeln sein. Die Größe der Glaspartikel hängt von den jeweiligen Verwendungserfordernissen ab. Üblicherweise haben die Glaspartikel eine durchschnittliche Partikelgröße von weniger als ungefähr 300 Mikrometer. Glaspartikel mit einer geringeren Größe als ungefähr 300 Mikrometer sind in dem Bindematerial leichter zu dispergieren.
Das Randschutzmaterial kann des weiteren Additive wie Füllmitte und Streckmittel enthalten. Die Füllstoffe und die Streckmittel können bis zu ungefähr 65 Gewichtsprozent des Randschutzmaterials betragen. Vorzugsweise machen diese Materialien nicht mehr als ungefähr 50 Gewichtsprozent des Randschutzmaterials aus.
Geeignete Füllstoffe sind hydrierte Metalloxide (beispielsweise Natriumsilikat) und Borate (beispielsweise Borsäure und Zinkborat). Vorzugsweise ist das Füllmaterial relativ wasserunlöslich und chemisch inert. Die Verwendung feuerfester Materialien wie Bentonit oder Ton vom Kaolintyp und Vermiculit als Füllmaterialkönnen zu einer Verlängerung der Nutzdauer und/oder einer Erhöhung der Betriebstemperatur des Randschutzmaterials führen. Vermiculitarten sind nicht expandiertes Vermiculit (d.h. als Erz), expandiertes Vermiculit (d.h. wärmebehandelt, auch als abgeblättert bezeichnet) und delaminiertes Vermiculit.
Zwar kann expandiertes Vermiculit verwendbare Randschutzmaterialzusammensetzungen ergeben, jedoch wird delaminiertes Vermiculit bevorzugt. Delaminiertes Vermiculit liegt als Pulver vor und kann beispielsweise durch Mahlen in einer Kugelmühle oder durch rührendes und zerkleinerndes Vermischen von nicht expandiertem oder expandiertem Vermiculit hergestellt werden.
Füllmaterialien können in einer Vielzahl von Forrnen vorliegen, einschließlich Faserpartikeln und zerkleinerter Fasern. Die Fasern können durch bekannte Verfahren, beispielsweise Trocken- oder Naßmahlen in Kugelmühien, zerkleinert werden. Geeignet Fasern sind Graphit-, Siliziumdioxid-, Aluminiumoxid-Siliziumdioxid-, Kalziumoxid-Siliziumdioxid-, Asbest- und Glasfasern. Aluminiumsilikat-Fasern sind im Handel beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "CERAFIBER" von Thermal Ceramics, Augusta, GA, erhältlich.
Feuerfeste Materialien wie Ton können zur Erhöhung der Hochtemperaturbeständigkeit des Randschutzmaterials verwendet werden. Solche feuerfesten Materialien sind vorzugsweise in einer Größenordnung von bis zu 40 Gew.-%, ausgehend von dem Gesamtgewicht des Randschutzmaterials, vorhanden. Streckmittel (beispielsweise Siliziumdioxidsand) kann zur Verringerung der Kosten der Mischung hinzugefügt werden, ohne deren Wirksamkeit zu verringern.
Vorzugsweise enthält das Bindematerial Klebrigmacher und Plastifizierer, wodurch die Anpassungsfähigkeit oder Formbarkeit des Randschutzmaterials selbst nach dem Trocknen gewährleistet ist.
Das Randschutzmaterial kann durch Vermischen des Bindematerials, der Glaspartikel und beliebiger optionaler Zuschlagstoffe miteinander hergestellt werden. Optional können Wasser, Dispersionsmittel, Klebrigmacher, Plastifizierer und/oder oberflächenaktive Stoffe unabhängig voneinander zugesetzt werden, um das Vermischen der Bestandteile miteinander zu unterstützen und/oder die Viskosität der Mischung anzupassen. Das Vermischen der Bestandteile kann durch eine beliebige geeignete Einrichtung erfolgen, einschließlich des Rührens von Hand oder durch einen Mogul- Mischer. Die sich ergebende Mischung, die üblicherweise viskos ist, kann anschließend mit der gewünschten Form versehen werden. Beispielsweise kann die sich ergebende Mischung zu einer Bahn geformt werden, in Streifen geschnitten und dann vor den Anbringen an einem Rand der Lagermatte über mehrere Stunden (beispielsweise an der Luft) getrocknet werden. Alternativ kann die viskose Masse in mehreren Formen extrudiert und an einem Rand der Lagermatte angebracht oder befestigt werden, oder sie kann mit der gewünschten Form extrudiert und vor dem Anbringen an der Luft getrocknet werden.
Zur Verwendung als Verstärkungsfasern geeignete Fasern, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, oder als zerkleinerte Fasern, die in dem Randschutzmaterial dispergiert sind, geeignete Fasern sind Aluminiumsilikat-Fasern (beispielsweise unter den Handelsnamen "NEXTEL 312 CERAMIC FIBERS", "NEXTHL 440 CERAMIC FIBERS" und "NEXTEL 550 CERAMIC FIBERS" von 3M Company, "FIBERFRAX 7000M" von Carborundum Company, Niagara Falls, NY, "CERAFIBER" von Thermal Ceramics, Augusta, 04, erhältlich) und Bdelstahlfasern (im Handel unter dem Handelsnamen "BEKI-SHIELD GR90/C2/2" von Bekaert Steel Wire Corp., Atlanta,GA, erhältlich). Geeignete Keramikfasern sind ebenfalls in US-A-3 795 524 und US-A-4 047 965 offenbart.
Das Randschutzmaterial kann an das Bahnmaterial beispielsweise mittels einem druckempfindlichen Klebeband oder-film oder einem Metallgewebe (beispielsweise einem Edelstahlgitter) befestigt sein. Ein bevorzugtes Metallgewebe besteht aus gewebtem Metalidraht (vorzugsweise Edelstahl) mit einer offenen Fläche von weniger als 90%, wobei der Draht einen Durchmesser von weniger als 1 mm (vorzugsweise ungefähr 0,20 mm) hat. Sind zusätzliche Mittel zur Befestigung des Metallgewebes erforderlich, können diese Mittel Bänder, Kleber und mechanische Mittel sein, wie Nähen, Heften, Nageln, Nieten, Stecken oder Crimpen sein. Vorzugsweise erstreckt sich der Rand des Metallgewebes bis ungefähr 8 mm über den Längsrand der Lagermatte. Obwohl dies üblicherweise bevorzugt wird, ist es nicht erforderlich, daß die gesamte Länge der Matte mit dem Metallgewebe bedeckt ist.
Alternativ kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Randschutzmaterial am Rand der Matte ohne Verstärkung oder Befestigung angebracht werden.
Das Randschutzmaterial kann ferner bei der Bildung isolierter Endkegel von Katalysatoren und isolierter doppelwandiger Abgasrohre nützlich sein.
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden weiter durch die folgenden Beispiele erläutert, jedoch sind die darin genannten jeweiligen Materialien und Mengenangaben sowie andere Bedingungen und Details nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Alle Teile und Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht, wenn dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.

Beispiele 1-44

Die Zusammensetzungen der Beispiele 1-44, die als Randschutztmaterial geeignet sind, sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
Beim Beispiel 1 wurde eine Probe von 5009 hergestellt, indem ein Mogul-Mischer (#59821 von Baker Perkins, Saginaw, MI) mit einer Kapazität von 1 Liter, zuerst mit Trockenpulverbestandteilen (d.h. Ton) beschickt wurde und diese anschließend für ungefähr 1-3 Minuten gemischt wurden. Danach wurden die flüssigen Bestandteile (d.h. die Bindemischung) der Mischung hinzugefügt und das sich ergebende Material etwa 15-30 Minuten gemischt. Dann wurde das Fasermaterial in den Mixer gegeben und für ungefähr 10-20 Minuten untergemischt.
Die Bindemischung wurde durch Zusammenfügen von 15 Gewichtsanteilen einer Acrylemulsion (im Handel unter der Handelsbezeichnung "NEOCRYL XA-2022" von ICI Resins US, Wilmington, MA, erhältlich), 15 Gewichtsanteilen Klebrigmacher (im Handel unter der Handelsbezeichnung "SNOWTACK 820A" von Eka Nobel, Inc., Toronto, Kanada, erhältlich) und 10 Gewichtsanteilen Plastifizierer (im Handel unter der Handelsbezeichnung "SANTICIZER 148" von Monsanto, St. Lonis, MO, erhältlich) hergestellt. Der Ton war ein Kaolinton (im Handel unter der Handelsbezeichnung "DIXIE CLAY" von Dixie Clay, Bath, SC, erhältlich). Die Keramikfaser war eine Aluminiumsilikatfaser (im Handel unter der Handelsbezeichnung "CERAFIBER" von Thermal Ceramics, Augusta, GA, erhältlich). Die Glasfritte war eine auf Silikat basierende Glasfritte (im Handel unter der Handelsbezeichnung "CEEPREE FIRE BAR- RIER FILLER, GRADE C-200" von ICI Americas, Wilmington, DE, erhältlich).
Bei den Beispielen 2-43 wurden Proben von SOG durch Beschicken eines 100 ml fassenden Polypropylenbechers mit der wie bei Beispiel 1 hergestellten Bindemischung, Glasfritte ("CEEPREE FIRE BARRIER FILLER, GRADE C-200") und beliebigen anderen in der Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen und anschließendes manuelles Rühren, bis zur Bildung einer homogenen Mischung (ungefähr 15 Minuten), hergestellt.
Bei dem Beispiel 44 wurde die Bindemischung durch Zusammenfügen von 15 Gewichtsanteilen einer Acrylemulsion (im Handel unter der Handelsbezeichnung "RHO- PLEX HA-8" von Rohm and Haas Co., Philadelphia, PA, erhältlich), 15 Gewichtsanteilen Klebrigmacher ("SNOWTACK 820A") und 10 Gewichtsanteilen Plastifizierer ("SANTICIZER 148") hergestellt.
Die Keramikfaser war eine Aluminiumsilikat-Keramikfaser ("CERAFIBER"). Bei den Beispielen 39-43 wurden die Keramikfasern in einer herkömmlichen Porzellanmühle mit einem Liter Fassungsvermögen, welche zu 50 Volumenprozent mit Porzellankugeln mit einem Durchmesser von 1,25 cm (0,5 Inch) gefüllt war, flir ungefähr 15 Minuten gemahlen, um Fasern von einer Länge von etwa 50-100 Mikrometer zu erhalten. Die Fasern konnten verkleinert werden, indem sie in den Mogul-Mixer gegeben und mit den anderen Bestandteilen vermischt wurden, bis die gewunsehte Fasergröße erreicht wurde.
Die Bor- und Zinksäure wurde von U.S. Borax, Los Angeles, CA, erhalten. Das hydrierte Natriumsilikat wurde unter der Handelsbezeichnung "BRIT SIL HS-240" von Philadelphia Quartz, Valley Forge, PA, erworben. Der Natriumsilikatzement für Beispiel 9 wurde unter der Handelsbezeichnung "INSULTEMP CEMENT NO. 10" und für die Beispiele 10, 14, 15, 17-21 und 26-37 unter der Handelsbezeichnung "INSA-LUTE ADHESIVE CEMENT NO. P- 1" von Sauereisen Cements, Pittsburgh, PA, erworben. Das expandierte Vermiculit wurde von W.R. Grace & Co., Cambridge, MA, erworben. Das Vermiculit wurde unter Verwendung des Mogul-Mixers delaminiert, wobei es über etwa 15-20 Minuten mit den anderen Bestandteilen der Zusammensetzung vermischt wurde.
Bei jeder Zusammensetzung wurde das sich ergebende viskose Material aus dem jeweiligen Behälter entfernt und mit einem Glaszylinder oder einer Glasrolle zu einer Bahn von etwa 0,63 cm (0,25 Inch) Dicke gewalzt. Jede Bahn wurde bei Raumtemperatur über Nacht luftgetrocknet. Das Randschutzmaterial war selbst im trockenen Zustand gut formbar.

Knopfprobe

Die Knopfprobe wurde verwendet, um festzustellen, wie sich das Randschutzmaterial bei hohen Temperaturen verhält. Nach dem Herstellen einer Bahn des Randschutzmaterials wurde eine 2,5 cm (1 Inch) dicke Scheibe aus der Bahn geschnitten, nachdem diese an der Luft etwa 30 Minuten getrocknet wurde, und anschließend in einem herkömmlichen Labor-Elektrowiderstandsofen erhitzt. Die Scheibe wurde auf die Oberfläche eines feuerfesten Ziegels gelegt, nachdem der Ofen die Betriebstemperatur erreicht hatte.
Einige Proben wurden bei erreichter Temperatur mit einer Metallzange unter Aufbringung leichten manuellen Drucks eingedrückt. Proben, die relativ leicht einzudrükken waren, wurden als weich bezeichnet, während Proben, die relativ schwer einzudrücken waren, als hart bezeichnet wurden.

Beispiel 1

Die auf ungefähr 900ºC erwärmte Materialscheibe war hart und schien angeschmolzen, schmolz jedoch nicht. Nach dreistündigem Erwärmen bei 950ºC zeigte das Material keine Reißen oder Splittern und behielt seine Forrn.

Beispiele 2-5

Die für eine Stunde bei etwa 900ºC erwärmte Materialscheiben waren hart. Die erwärmten Scheiben waren angeschmolzen, ohne den Anschein geschmolzen zu sein.

Beispiele 26-28

Die bei etwa 900ºC erwärrnten Materialscheiben waren hart. Die erwärmten Scheiben waren angeschmolzen, ohne den Anschein geschmolzen zu sein, und zeigten weder Risse noch Spimerungen.

Beispiel 29

Die fur etwa 17,5 Stunden bei etwa 900ºC erwärmte Materialseheibe schmolz, wie angenommen wird, aufgrund der vorhandenen Borsäure (ein Flußmittel).

Beispiele 30-35

Die Materialscheiben, die für ungefahr 17,5 Stunden bei etwa 900ºC erwärmt wurden, waren angeschmolzen, ohne den Anschein zu haben, geschmolzen zu sein, und zeigten weder Risse noch Sputterungen.

Beispiel 36

Die für ungefähr 36 Stunden bei ungefähr 900ºC erwärmte Materialseheibe wurde weich, schmolz jedoch nicht in dem bei Beispiel 29 beobachteten Maß.

Beispiel 37

Die bei ungefähr 900ºC erwärmte Materialscheibe schmolz an, ohne den Anschein zu haben, geschmolzen zu sein, und zeigte keine Risse oder Sputterungen.

Beispiele 40-44

Diese Zusammensetzungen wurden unter Verwendung von Aluminiumborsilikat- Keramikfasergam ("NEXTEL 312 CERAMIC FIBER") verstärkt, wie in Fig. 5 dargestellt. Jede Probe wurde flir etwa zwei Stunden bei ungefähr 950ºC erwärmt. Das Beispiel 40 war bei 95ºC fest. Das Beispiel 41 zeigte starke Risse und hielt schlecht zusammen. Das Beispiel 42 war bei 900ºC weich. Die Beispiele 43 und 44 waren bei 900ºC fest.

Erosionstest

Der Erosionstest dient der Bewertung der Fähigkeit einer intumeszierenden Lagermatte, der Randerosion durch heiße auftreffende Gasströmungen zu widerstehen.
Eine zu testende Probe einer intumeszierenden Matte wurde auf eine rechteckige Form von 4,6 cm x 4,9 cm geschnitten und derart angebracht, daß ein Rand des geschnittenen Matte mit den Vorderkanten zweier unabhängig voneinander elektrisch erwärmten Platten fluchtete. Die Matte wurde auf eine Dichte von 0,60 g/cm³ zusammengedrückt Die obere Platte wurde auf 800ºC und die untere Platte auf 475ºC erwärmt. Auf ungefähr 615ºC erwärmte Luft wurde stoßweise über den freiliegenden Mattenrand mit einer Rate von 60 Stößen pro Minute durch die kreisrunde Öffhung einer 1,588 cm (0,625 Inch) vom Mattenrand entfernten Düse geleitet. Der Manometerdruck an der Düse betrug etwa 0,19 MPa (27 psi). Der Test war nach 24 Stunden oder bei Erreichen einer Erosionstiefe von 1,27 cm (0,5 Inch) beendet.
Der Erosionsbetrag wurde ermittelt, indem das Gewicht der Lagermatte vor und nach dem Test festgestellt wurde. Die Erosionsrate wurde durch Teilen des während eines Tests verlorenen Gewichts durch die Testdauer ermittelt.
Die Lagermatte bei Beispiel 43 wurde hergestellt, indem das Randschutzmaterial des Beispiels 43 an den Rand einer intumeszierenden Matte mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 3100 g/m² (im Handel unter der Handelsbezeichnung "INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV" von 3M Company erhältlich) angedrückt wurde. Vor dem Test wurde die Matte für 1 Stunde auf der Oberseite auf etwa 800ºC und auf der Unterseite auf etwa 475ºC erwärmt, um das polymere Bindemittel aus dem Randschutzmaterial zu brennen.
Der Test wurde jeweils für das Vergleichsbeispiel A (zweimal getestet) und das Vergleichsbeispiel B wiederholt. Das Vergleichsbeispiel A war eine intumeszierende Lagermatte ("INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV"). Das Vergleichsbeispiel B war gleich der Matte des Vergleichsbeispiels A, mit der Ausnahme, daß ein Edelstahlgitter mit Maschenweite 40 (quadratisch gewebt, Draht mit 0,010 Inch Durchmesser, Edelstahl 316 von Tetko Co., Briarcliff Manor, NY) um einen Rand der Matte gecrimpt war, wie in US-Patent 5 008 086 (MERRY) beschrieben.
Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle 2 dargelegt. Tabelle 2
Die Testdaten zeigen die Fähigkeit des Randschutzmaterials, den freiliegenden Rand einer intumeszierenden Lagermatte vor einem heißen auftreffenden Gasstrom zu schützen.

Heiß-Rütteltest

Der Heiß-Rütteltest dient der weiteren Bewertung der Eignung der erfindungsgemäßen Lagermatte als Lagermatte für ein Katalysatorelement. Der Heiß-Rütteltest beinhaltet das Leiten von Abgasen durch ein Katalysatorelement, das mit einer Lagermatte in einem Metallgehäuse angebracht ist, während die Katalysatoreinheit gleichzeitig mechanischen Vibrationen ausgesetzt wird, um eine Beschleunigung von bis zu 20 g bei einer Frequenz von 100 Hz zu erreichen. Die Vibration wurde durch einen herkömmlichen Vibrator erzeugt (im Handel von Unholtz-Dickie Corp., Wallingford, CT, erhältlich). Die Wärmequelle war ein Erdgasbrenner, der in der Lage war, eine Gaseinlaßtemperatur für den Katalysator von ungefähr 800-900ºC zu erzeugen. Die Abgastemperatur wurde zykliert, um die Fähigkeit der Matte zur Wahring ihrer Elastizität und der entsprechenden Haltekraft beim Ausdehnen und Zusammenziehen des Metallgehäuses über den Temperaturbereich zu testen. Jeder Zyklus umfaßte 10 Minuten bei der hohen Temperatur und 10 Minuten bei abgeschalteter Erdgaszufiihr. Die Vibration wurde über den gesamten thermischen Zyklierungsvorgang beibehalten. Die Testdauer betrug 10 Zyklen.
Ein wabenförmiger keramischer Monolith mit einem Durchmesser von 12,7 cm (im Handel unter der Handelsbezeichnung "CELCOR" von Corning Inc., Corning, NY, erhältlich) wurde zum Testen der randgeschützten Matten verwendet.
Der Monolith war mit einer intumeszierenden Matte ("INTERAM MAT MOUNT, SERIES IV") versehen, an der ein 0,63 cm (0,25 Inch) breiter Streifen Randschutzmaterial angebracht wurde. Die Ergebnisse sind im folgenden beselrrieben. Beispiel 1 Diese Zusammensetzung wurde um Aluminiumborsilikat-Keramikfasergam (im Handel unter dem Handelsnamen "NEXTEL 312" von 3M Company, St. Paul, MN, erhältlich) extrudiert. Das sich ergebende Randschutzmaterial wurde anschließend an dem Rand einer intumeszierenden Matte gemaß Fig. 5 angebracht und unter Verwendung des Heiß-Rütteltests über 10 Zyklen zwischen 150ºC und 950ºC getestet. Die getestete Zusammensetzung zeigte einige Risse.
Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur war das Randschutzmaterial geringfügig spröde und riss beim Biegen.

Beispiele 2-5

Jede Zusammensetzung wurde am Rand eines Bahnmaterials gemäß Fig. 4 angebracht (d.h. ein 0,63 cm breiter Randschutzmaterialstreifen wurde an einem Rand einer intumeszierenden Materialbalm mittels eines 2,5 cm breiten Edelstalllgitters mit einer Maschenweite von 16x16 (im Handel von Tetko Co., Briarcliff Manor, NY, erhälktlich) befestigt) und durch den Heiß-Rütteltest über 10 Zyklen zwischen 150ºC und 950ºC getestet. Die getesteten Beispiele 2-5 zeigten wenig oder keine Risse. Besonders die Beispiele 4 und 5 zeigten sehr wenige Risse, aufgrund de Verstärkungseffekts der Fasern in der Zusammensetzung.

Beispiele 6-10

Jede Zusammensetzung wurde an Rändern von Bahmaterial gemäß Fig. 3 angebracht und mittels Klebeband (3M Brand '375 Pressure Sensitive Adhesive Tape von 3M Company) befestigt. Die Beispiele 6 und 7 zeigten im Vergleich mit den Beispielen 8-10 verbessertes Anhaften an dem keramischen Monolithen, und zwar, wie angenommen wird, aufgrund des Vorhandenseins der Borsäure und des Natriumsilikats, die als Flußmittel dienen und die Weichheit der Zusammensetzung bei hohen Temperaturen erhöhen. Sämtliche Zusammensetzungen zeigten nach dem Heiß-Rütteltest ein gutes Erscheinungsbild (d.h. wenig Risse).

Beispiel 11

Diese Zusammensetzung wurde zu einem Streifen geformt und am Rand der intumeszierenden Matte angebracht und anschließend mit einem 2,5 cm breiten Keramikpapier bedeckt (im Handel von Carborundum Co, Niagara Falls, NY, unter der Handelsbezeichnung "FIBERFRAX" erhältlich), wie in Fig. 3 gezeigt. Das Randschutzmaterial war ausreichend klebrig und formbar, sodaß es ohne zusätzlichen Kleber an das Papier und an die Matte gedruckt werden konnte. Es wurde der Heiß-Rütteltest durchgeführt. Diese Probe zeigte sehr wenige Risse, gute Flexibilität und gute Eigenschaften im Test.

Beispiel 12

Diese Zusammensetzung war mit Glasfaserstoff (im Handel unter der Handelsbezeichnung "S-2 GLASS" von Owens Corning Fiberglass Corp., Granville, OH, erhältlich), wie in Fig. 3 dargestellt. Die Matte wurde, wie in Zusammenhang mit Beispiel 11 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Keramikpapier durch den Glasfaserstoff ersetzt wurde. Es wurde der Heiß-Rütteltest durchgeführt. Der Glasfaserstoff schien als Verstärkung zu wirken und minimierte das Reißen.

Beispiel 13

Diese Zusammensetzung wurde mit einem Aluminiumborsilikat-Keramikstoff (im Handel unter der Handelsbezeichnung "NEXTEL 312 CERAMIC CLOTH" von 3M Company erhältlich) verstärkt. Die Matte wurde, genauer gesagt, wie in Zusammenhang mit Beispiel 11 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Keramikpapier durch den Aluminiumborsilikat-Keramikstoff ersetzt wurde. Der Aluminiumborsilikat-Keramikstoff wurde am Rand eines Matte mit einem mit druckempfindlichem Kleber versehenen Film (3M Brand #375 Pressure Sensitive Adhesive Tape) befestigt. Die Maffe wurde unter Verwendung des Heiß-Rütteltests getestet. Der Keramikstoff schien als Verstärkung des Randschutzmaterials zu wirken.
Nach dem Heiß-Rütteltest waren in dem Randschutzmaterial Risse vorhanden, jedoch löste sich das Randschutzmaterial nicht von dem Rand der Matte. Die Risse schienen durch das Auschmelzen des Randschutzmaterials zu heilen. Die Zusammensetzung des Beispiels 13 paßte sich während des Heiß-Rütteltests gut an den Mattenrand an.

Beispiele 14-25

Diese Zusammensetzungen wurden in einem Heiß-Rütteltest 10 thermischen Zyklen unterzogen. Bei den Beispielen 14-17 wurde ein unerwünschtes Maß an Scluumpfimg und Reißen des Randschutzmaterials und eine geringere als erwünschte Haftung an der intumeszierenden Matte und dem darunter liegenden Keramikmonolithen festgestellt. Obwohl die Zusammensetzungen der Beispiele 14 bis 17 als Randschutz geeignet sind, werden diese Zusammensetzungen nicht bevorzugt.
Bei den Beispielen 15, 16 und 18-25 wurde geringfügiges Reißen des Randschutzmaterials und Haften an dem Monolithen festgestellt.

Beispiel 38

Das Beispiel 38 wurde auf die gleiche Weise getestet wie für Beispiel 1 beschrieben.
Es trat geringfügiges Reißen des Randschutzmaterials auf Beim Demontieren des Katalysators war das Randschutzmaterial lose (d.h. nicht am Rand der Matte angebracht).

Beispiel 39

Das Beispiel 39 wurde auf die gleiche Weise getestet wie das Beispiel 1. Es paßte sich während der Tests sehr gut an den Mattenrand an und hatte ein sehr gutes Erscheinungsbild mit wenigen oder keinen Rissen.
Zahlreiche Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung sind für den Fachmann ersichtlich, ohne vom Umfang und Gehalt der Erfindung abzuweichen, und es sei darauf hingewiesen, daß diese Erfindung nicht in unzulässiger Weise auf die beschriebenen illustrativen Beispiele beschränkt werden sollte.

Claims

1. Katalysator oder Dieselpartikelfilter (10, 89) mit:

(A) einem Metallgehäuse (11, 80);

(B) einem Katalysatorelement oder einem Dieselpartikelfilterelement (20, 83), das in dem Metallgehuse (11, 80) angeordnet ist; und

(C) einer Lagermatte (30, 30A, 30B, 30C, 86) mit einem intumeszierenden Balmmaterial (32, 32A, 32B, 32C, 52) mit einem Seitenrand (33, 88), wobei die Lagermatte (30, 30A, 30B, 30C, 86) zwischen dem Katalysatorelement oder dem Dieselpartikelfilterelement (20, 83) und dem Metallgehäuse (11, 80) angeordnet ist, um das Katalysatorelement oder das Dieselpartikelfilterelement (20, 83) in dem Metallgehäuse (11, 80) zu positionieren und mechanische Vibrationen zu absorbieren,

gekennzeichnet durch

ein Randschutzmaterial (34, 34A, 34B, 34C, 56, 57, 58), das zwischen dem Metallgehäuse (11, 80) und dem Katalysatorelement oder dem Dieselpartikelfilterelement (20, 83) angeordnet ist, und das in bezug auf den Seitenrand (33, 88) der Lagermaffe (30, 30A, 30B, 30C, 86) derart positioniert ist, daß eine Erosion wenigstens eines Bereichs des Seitenrandes (33, 88) verringert ist, wenn dieser heißen auftreffenden Gasen ausgesetzt ist, wobei das Randschutzmaterial (34, 34A, 34B, 34C, 56, 57, 87) ein Bindematerial in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 85 Gewichtsprozent und darin dispergierte Glaspartikel in einer Menge von ungefähr 95 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent enthält, basierend auf dem Gesamtgewicht des Bindematerials und der Glaspartikel, wobei die Glaspartikel aus Glas mit einem Erweichungspunkt von wenigstens ungefähr 350ºC bestehen, und wobei das Gesamtgewicht des Bindematerials und der Glaspartikel wenigstens 20 Gewichtsprozent des Oesamtgewichts des Randschutzmaterials (34, 34A, 34B, 34C, 56, 57, 87) beträgt.

2. Katalysator oder Diesepartikelfilter nach Anspruch 1, bei dem die Lagermatte das intumeszierende Bahnmaterial und den Randschutz aufweist.

3. Katalysator oder Diesepartikelfilter (10, 89) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Randschutzmaterial (34, 34A, 34B, 34C, 56, 87) Bindematerial in einer Menge von ungefähr 15 bis ungefähr 85 Gewichtsprozent und Glaspartikel in einer Menge von ungefähr 85 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent enthält.

4. Katalysator oder Diesepartikelfilter (10, 89) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lagermatte (30, 30A, 30B, 30C, 86) ferner einen Streifen aus metallischem Gewebe (38B) aufweist, der über wenigstens einen Teil des Randschutzmaterials (34, 34A, 34B, 34C, 56, 57, 87) angeordnet ist.

5. Katalysator oder Diesepartikelfilter (10, 89) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bindematerial wenigstens einen Weichmacher oder einen Klebrigmacher oder beides enthält.

6. Katalysator oder Diesepartikelfilter (10, 89) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das intumeszierende Bahnmaterial (32, 32A, 32B, 32C, 52) Vermikulit-Material und organisches Bindemittel enthält.

7. Katalysator oder Diesepartikelfilter (10, 89) nach Anspruch 6, bei dem das intumeszierende Bahtimaterial (32, 32A, 32B, 32C, 52) ferner ein Füllmaterial aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus von den Glaspartikeln verschiedenen keramischen Füllmaterialien, Flußmitteln, Streckmitteln und Kombinationen derselben besteht.

8. Katalysator oder Dieselpartikelfilter (10, 89) nach Anspruch 7, bei dem das von den Glaspartikeln verschiedene keramische Füllmaterial Keramikfaser ist.