[发明专利]滤芯和陶瓷滤芯的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机废气过滤器中的陶瓷滤芯的生产方法。本发明尤其涉及一种陶瓷柴油微粒过滤器。

背景技术

在日本专利JP 63134020 A的摘要中描述了一种用于内燃机废气过滤器的陶瓷滤芯，该滤芯由波纹形、螺旋形缠绕的过滤幅材构成。生产过滤幅材的方法是在一种水性悬浮液中将耐热的无机纤维与陶瓷粉末混合，将其加工成幅材。将多层叠置的幅材卷绕成所需的过滤体型坯，同时在相邻的过滤幅材之间形成蜂窝状流道，接着在高温下烧制过滤体。

WO 2006/005668公开了一种内燃机废气过滤器中的陶瓷滤芯的生产方法。首先用一种陶瓷浆料浸渍可以烧制的非陶瓷载体幅材，接着以所需的几何形状进行烧制，直至载体幅材燃尽，并且形成刚性的过滤体。

按照这种方法所述，成品陶瓷的壁厚基本上等于载体幅材的厚度。原纸的结构同样也会影响陶瓷的孔隙度。

所述方法的缺点在于，无法生产具有可变壁厚、孔隙度和蜂窝密度的滤芯。

本发明尤其涉及生产陶瓷滤芯作为柴油微粒过滤器和用于内燃机的微粒过滤器以及作为催化剂载体的陶瓷载体。

按照本发明的首选方法，首先将一种非陶瓷介质(例如纸，尤其是包含纤维素的纸)成形，例如使其成为卷绕体。所述卷绕体可以包括一个平层和一个波纹层。然后用一种陶瓷料、例如用一种陶瓷浆料浸渍该型坯，例如浸渍卷绕体，然后烧制或烧结浸渍后的型坯，这时就可以去除或者转化有机成分，例如包括纤维素纤维的纸。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种内燃机废气过滤器中的陶瓷滤芯尤其是柴油微粒过滤器的生产方法，所述方法可以在滤芯中实现可变的壁厚、孔隙度和蜂窝密度，从而使得陶瓷滤芯更加灵活、更好地适应用途和使用条件。

采用权利要求1所述的陶瓷滤芯生产方法以及权利要求所述的陶瓷滤芯，即可解决这些任务。

本发明提供一种用于内燃机废气过滤器、尤其用于柴油微粒过滤器并且/或者作为催化剂载体的陶瓷滤芯的生产方法。按照所述的方法，使用一种陶瓷浆料浸渍原纸载体幅材，接着对其进行烧制。所使用的原纸载体幅材在其宽度和/或者长度上可以具有不同的厚度和/或者结构。

本发明提供一种用于内燃机废气过滤器尤其是柴油微粒过滤器并且/或者作为催化剂载体的陶瓷滤芯，所述陶瓷滤芯在其长度和/或者直径上具有不同的厚度和/或者结构。

在卷绕方向和/或者垂直于卷绕方向可以改变例如厚度、孔隙度、孔分布、纤维直径分布、纤维剖面、纤维混合比(例如含有纤维素的合成纤维)和/或者一层或多层原纸载体幅材的单位面积重量，例如结合成为半成品的一个平层和一个波纹层的单位面积重量。

卷绕方向相当于成品滤芯的径向方向。垂直于卷绕方向相当于成品滤芯的输入端至输出端的纵向轴线。

纸厚度适宜在0.2～0.5mm之间变化，孔隙度适宜在50～100之间，孔分布适宜在10μm～100μm之间。纤维直径或者其截面适宜大于500μm。单位面积重量适宜在40g/m²～150g/m²之间变化。

本发明所述的纸表示不同的纸类介质，尤其表示非陶瓷介质，在一层或多层原纸载体幅材层中，例如在一个平层和/或者波纹层中，原纸载体幅材在卷绕方向的厚度可以逐渐增大或者减小，这样就能形成具有可变过滤层厚度的滤芯。使用陶瓷浆料浸渍原纸载体幅材，然后进行烧结，即可将原纸载体幅材的厚度转变为陶瓷中的相应层厚度。如果厚度逐渐增大，滤芯在径向外侧区域内的壁厚就会大于径向内侧区域内的壁厚。

作为替代或者组合方案，纸的厚度也可以垂直于卷绕方向逐渐增大或者减小，这样滤芯就能产生例如输入侧壁厚大于输出侧的滤芯。

正如原纸载体幅材的厚度一样，也可以将其结构特性传递到陶瓷体的结构特性。

迄今为止还没有在一个构件中具有不同壁厚和/或者孔隙度的柴油微粒过滤器(DPF)。通常以单体或者多元方式挤出标准型陶瓷柴油微粒过滤器。受原理限制，挤出工艺无法在构件的长度上产生可变的壁厚和/或者孔隙度。

按照本发明所述，现在生产一种专用原纸，该原纸在造纸过程中就已在宽度或者长度上具有不同的厚度和/或者结构或开度(开孔)。使用陶瓷浆料浸渍之后，就会在陶瓷滤芯中形成不同的厚度和/或者孔隙度。这不仅可用于波纹层，而且也单独可用于覆盖层，并且允许有不同的变化。