[发明专利]陶瓷蜂窝过滤器的制造方法

说明书

本申请是申请日为2011年3月30日、申请号为201180017646.5、发明名称为“陶瓷蜂窝过滤器及其制造方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于除去柴油机的废气中含有的微粒子的陶瓷蜂窝过滤器的制造方法。

背景技术

柴油发动机的废气中含有以由碳质构成的碳黑与由高沸点烃成分构成的SOF成分(Soluble Organic Fraction：可溶性有机成分)为主成分的PM(Particulate Matter：粒子状物质)，当上述PM向大气中排出时，可能给人体和环境带来负面影响。因此，一直以来采取在柴油发动机的排气管的中途安装用于捕集PM的陶瓷蜂窝过滤器的方法。图1以及图2示出用于捕集废气中的PM而净化废气的陶瓷蜂窝过滤器的一例。陶瓷蜂窝过滤器10包括：由形成多个流出侧密封流路3以及流入侧密封流路4的多孔质隔壁2、与外周壁1构成的陶瓷蜂窝结构体；以及将流出侧密封流路3的废气流入侧端面8和流入侧密封流路4的废气流出侧端面9交替密封为方格花纹的上游侧密封部6a与下游侧密封部6b。

如图2所示，该陶瓷蜂窝过滤器10经支承构件14而被压接把持于金属制收纳容器12内，并经支承构件13a、13b而沿轴向被夹持收纳。支承构件14一般由金属网以及/或者陶瓷制的垫形成。当将陶瓷蜂窝过滤器10安装于柴油机而使用时，来自发动机、路面等的机械振动、冲击经支承构件13a、13b以及支承构件14而传递到陶瓷蜂窝过滤器10并向其施加负载。外径超过200mm的大型的陶瓷蜂窝过滤器为了承受更大的基于振动、冲击的负载，要求维持高强度。

在陶瓷蜂窝过滤器所谋求的特性之中，PM的捕集效率、压力损失、PM的可捕集时间(从捕集开始到达到一定压力损失的时间)三个尤为重要。特别是捕集效率与压力损失处于相反的关系，当意欲提高捕集效率时，压力损失增大且可捕集时间缩短，并且当将压力损失设计为较低时，虽然可捕集时间能够变长，但捕集效率变低。为了满足上述所有相反的滤器特性，一直以来研究对陶瓷蜂窝结构体的气孔率、气孔直径分布等进行控制的技术。

日本特表2003-534229号公开有一种陶瓷结构体，该陶瓷结构体以堇青石相为主成分，在25～800℃的条件下具有大于4×10^-7/℃且小于13×10^-7/℃的热膨胀系数，通气度以及气孔尺寸分布满足式子：2.108×(通气度)+18.511×(全部气孔容积)+0.1863×(含有4～40μm的气孔的全部气孔容积的百分比)＞24.6。

日本特表2007-525612号公开有一种柴油机微粒子过滤器，该柴油机微粒子过滤器具有小于25μm的中间孔直径d50、以及满足Pm≤3.75的关系的孔尺寸分布以及气孔率。在此，当以体积为基础的孔尺寸的累积分布为10％、50％以及90％的孔直径分别设为d10、d50以及d90(d10＜d50＜d90)时，Pm由Pm＝10.2474(1/((d50)²(％气孔率/100))}+0.0366183(d90)-0.00040119(d90)²+0.468815(100/％气孔率)²+0.0297715(d50)+1.61639(d50-d10)/d50表示。

由于日本特表2003-534229号以及日本特表2007-525612号所记载的技术规定为仅将由水银压入法测定的细孔的结构(大小以及分布)形成在规定的范围内，因此难以设计能够高效地捕集特别是被认为对人体的影响大的纳米尺寸的PM、并且将压力损失维持为较低的陶瓷蜂窝过滤器。

日本特开2006-095352号公开有一种由多孔质的基材形成隔壁的蜂窝过滤器，在该蜂窝过滤器中，气孔率为45～70％，所述基材的根据由水银压入法测定的平均细孔直径A(μm)、以及由泡点法测定的平均细孔直径B(μm)而求出的平均细孔直径差率[{(A-B)/B}×100]在35％以下，平均细孔直径B为15～30μm，并且由泡点法测定的最大细孔直径在150μm以下。