[發明專利]玄武巖纖維材料

無效

• 申請號: 201010203983.0
• 申請日: 2006-06-06
• 公開（公告）號: CN101851062A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 神谷純生;田中熏;今村一巳;笹木宏格;中川敬章
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;中川產業株式會社
• 主分類號: C03B37/00
• 分類號: C03B37/00;G10K11/162;F01N1/24
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬江立;常殿國

本申請是申請日為2006年6月6日、申請號為200610087903.3、發明創造名稱為“玄武巖纖維材料”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及具有優越的吸聲和耐熱性能的玄武巖纖維。更具體地說，本發明涉及具有優越的吸聲和耐熱性能的價格便宜的耐熱玄武巖纖維，所述耐熱玄武巖纖維可適用于汽車消聲器等。

背景技術

汽車消聲器是用于吸收排氣噪聲的部件。它們目前應用玻璃纖維作為吸聲材料。由于近來趨向于為在汽車發動機中節約越來越多的能量和日益嚴格的廢氣排放法規而采取措施的結果，發動機溫度變得更高。這導致在消聲器處排氣溫度為800℃或更高。因此，迫切需要提供在消聲器中具有更高耐熱性能(適應850-900℃的溫度)的吸聲材料。

在制造耐熱玻璃纖維的例子中，將E玻璃纖維用酸處理。具體地說，將具有組成為50-63wt.％(重量百分數)的SiO₂，12-16wt.％的Al₂O₃，8-13wt.％的B₂O₃，15-20wt.％的CaO+MgO和微量Na₂O+K₂O的普通E玻璃纖維經受用比如9-12wt.％鹽酸濃度在40-70℃下浸漬處理大約30分鐘到幾小時。這導致在表面層部分中形成具有SiO₂含量按重量計達80％或更高的石英玻璃，因此使纖維具有耐熱性能。

這種經過酸處理的E玻璃纖維的有利之處在于，由于在它的紡絲溫度和液相溫度之間有很大差異，所以它可以方便而便宜地長絲并捻(紡絲)。然而，作為用于其排氣溫度可能達到700℃或更高的吸聲器的吸聲材料，上述纖維的耐熱性能不足和不適用。盡管S玻璃纖維具有高耐熱性能并可用作吸聲材料，但S玻璃纖維的價格很貴。

日本專利公報(公開)No.2001-206733A公開了一種耐熱玻璃纖維，所述耐熱玻璃纖維適合于用在汽車消聲器中作為吸聲材料，在上述汽車消聲器處排氣溫度達到800℃或更高。玻璃纖維具有一種玻璃組成，所述玻璃組成用于整個纖維和基本上按重量百分數計，含有56％-58.5％的SiO₂，12-17％的Al₂O₃，16-27％的CaO，1-9％的MgO，0-1％的Na₂O和0-1％的K₂O，并且既不含B₂O₃也不含F₂，此處表面層部分由含90wt.％或更高的SiO₂的石英玻璃形成。上述專利文獻還公開了通過使上述組成的玻璃纖維的表面經受用無機酸進行酸處理而得到的耐熱玻璃纖維。

其間，用天然產的玄武巖礦石制成的玄武巖長絲(filament)與普通的玻璃長絲相比價格很便宜。然而，當玄武巖長絲在大約750℃-900℃的高溫下使用時，結晶相從玻璃成分擴展，導致撓性消失，在結晶層和玻璃層之間的界面處剝離，及其它問題。

具體地說，這些問題是：

(1)主要是由SiO₂，Al₂O₃和CaO組成的市售玻璃纖維當暴露于排氣系統的高溫(大約800℃)氣體中時，使吸聲性能和耐用性能受到損害的問題。

(2)主要是由SiO₂，Al₂O₃和MgO組成的市售玻璃纖維當暴露于排氣系統的高溫(大約830℃)氣體中時，使吸聲性能和耐用性能受到損害的問題。

(3)市售玻璃長絲價格貴。

(4)考慮應用天然產材料的玄武巖纖維解決上述問題(1)-(3)。典型的例子是兩種玄武巖纖維，所述兩種玄武巖纖維組成穩定并可大量利用，亦即一種具有較大量SiO₂的礦石(A，供高溫應用)和一種具有較小量SiO₂的礦石(B，供中溫應用)，它們二者都具有大致相同的Al₂O₃量。盡管用礦石A作為原料的玄武巖纖維可以長絲并捻成纖維，但最終獲得的玄武巖纖維在超過750℃的溫度范圍下具有耐熱性問題。另一方面，礦石B用于大量生產纖維伴隨著較高的能量成本。

(5)因此，還沒有能滿足耐熱性，低成本和高使用壽命要求的吸聲玻璃纖維或隔熱部件材料可用于汽車應用。

日本專利公報(公開)No.2001-315588A公開了一種發明，所述發明將玄武巖纖維加到樹脂中用于汽車內部材料。