专利名称：排气净化用过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是以柴油发动机颗粒过滤器为代表的为去除排气中的固体微粒子(颗粒)而使用的排气净化用过滤器。
背景技术：
过去，例如为了从由柴油发动机排出的燃烧气体中去除以碳为主成分的固体微粒子而使用了如下排气净化用过滤器即，将具有由多孔质陶瓷材料构成的多个贯通孔的蜂窝结构体的所规定的贯通孔的一端端部封孔的同时，将其余的贯通孔的另一端端部封孔，据此将隔开贯通孔的隔膜作为过滤层的排气净化用过滤器。
在这种排气净化用过滤器中，作为过滤层的蜂窝结构体的隔膜的厚度(膜厚)和气孔径(细孔径)的关系对固体微粒子的收集特性影响很大。从其收集的固体微粒子的特性上看，以往一般的排气净化用过滤器的隔膜的气孔径平均为10～20μm左右，考虑压力损失、强度等，使膜厚为300～1000μm左右。
作为以往的众知例子，特开昭56-129020号公报公开了将蜂窝形状的两端部交替封孔而制成膜厚0.1～0.3mm、平均细孔径10μm、气孔率30～60％的陶瓷蜂窝状过滤器，但关于膜厚和气孔径的关系未记载。另外，特开昭63-185425号公报公开了膜厚0.25～0.76mm的陶瓷蜂窝状过滤器，但其中也没有关于膜厚和气孔径的关系的记载。
又，特开平5-124021号公报公开了通过将碳化硅质蜂窝状物挤压到冷冻剂槽中而进行没有变形和应变的挤压成型的方法，其中有将膜厚定为0.2mm的记载，但没有关于膜厚和气孔径的关系的记载。再者，特开平9-202671号公报公开了膜厚0.05～1.0mm、平均气孔径1～49μm的碳化硅质蜂窝状过滤器的制造方法，但在其实施例中只有膜厚0.45mm、平均细孔径7μm的记载，其中也尚未有关于膜厚和气孔径的关系的记载。
另外，在SAE950735中有平均细孔径为7μm的堇青石质蜂窝状过滤器的记载，但膜厚为430μm，存在压力损失过高的问题。
由于近年来柴油发动机的技术进步，特别是燃料的高喷射化，从柴油发动机排出的固体粒子的微粒化加重，细的固体微粒子的收集成为大的问题，但对于象上述那样的现有的过滤器，担心的是从柴油发动机排出的固体粒子中，0.08μm以下的细小固体微粒子飞散。
本发明是鉴于这样的情况而完成的发明，其目的在于提供使0.08μm以下的细小固体微粒子的收集特性优良并且压力损失也不上升的排气净化用过滤器。
发明的公开根据本发明，提供具有如下特征的排气净化用过滤器即，在将具有由多孔质陶瓷材料构成的多个贯通孔的蜂窝结构体的所规定的贯通孔的一端端部封孔的同时，将其余的贯通孔的另一端端部封孔，据此将隔开贯通孔的隔膜作为过滤层的排气净化用过滤器中，上述隔膜的厚度为250μm以下，气孔率为40％以上，平均细孔径为3～7μm，细孔径为10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的20％以下。
附图的简单说明
图1是表示过滤器端面的封孔状况的说明图。
实施发明的最佳方案本发明的排气净化用过滤器是将具有由多孔质陶瓷材料构成的多个贯通孔的蜂窝结构体的所规定的贯通孔的一端端部封孔的同时，将其余的贯通孔的另一端端部封孔，据此将隔开贯通孔的隔膜作为过滤层的排气净化用过滤器。封孔和以往众知的柴油发动机颗粒过滤器一样，理想情况是在互为相反侧的一端的端部使邻接的流通孔交替闭塞，以使其端面呈方格图样状。
当从这样的过滤器的一端端面通气时，含有固体微粒子的排气从该一端端面侧的未密封端部的贯通孔流入到过滤器内部，通过多孔质的隔膜，进入到过滤器的另一端端面侧的未密封端部的其他贯通孔。而且，在通过该隔膜时，排气中的固体粒子被隔膜捕获，去除固体粒子的净化后的排气从过滤器的另一端端面排出。
本发明的过滤器，作为其特征构成理想的是使气孔率在40％以上、平均细孔径为3～7μm，同时，细孔径10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的20％以下。通过形成这样的构成，能够有效地收集0.08μm以下的细小固体微粒子。再者，当使平均细孔径为3～6μm，或者细孔径为10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的10％以下时，能更有效地收集0.08μm以下的细小固体微粒子。
又，在本发明中，最好是将作为过滤层的隔膜的厚度(膜厚)定为250μm以下，据此使其具有对于象上述那样的固体微粒子的优良的收集特性，同时能够抑制压力损失的上升。再者，使膜厚为150μm以下时，更能够降低压力损失。
作为构成本发明的过滤器主体的蜂窝结构体的构成材料，理想的是选自由堇青石、磷酸锆、钛酸铝、LAS和碳化硅构成的组中的一种材料。由于堇青石、磷酸锆、钛酸铝和LAS热膨胀率低，所以将选自由其构成的组中的一种材料作为蜂窝结构体的构成材料使用时，能够得到耐热冲击性优良的过滤器。另外，将磷酸锆、钛酸铝和碳化硅作为蜂窝结构体的构成材料使用时，由于熔点高，所以能得到耐热性优良的过滤器。当用于将蜂窝结构体的贯通孔(网孔)封孔的封孔材料和蜂窝结构体的构成材料一致时，由于两者的热膨胀率一致，所以是理想的。
以下，基于实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1～11和比较例1～4)作为堇青石的原料，将分别具有如表1所示平均粒径的滑石、高岭土、氧化铝、氢氧化铝、二氧化硅和石墨以该表所示的比例配制(石墨外配)，向其中添加粘结剂、表面活性剂和水进行混合，制成可能挤压成型的坯土。然后，通过挤压成型法将该坯土成型为直径144mm、长152mm、膜厚和网孔数为表1所示的值的结构的蜂窝体。其次，如图1所示，将所得的成型体3的蜂窝端面用和蜂窝本体同材质的封孔材料密封，并在1420℃下焙烧。测定这样得到的过滤器的气孔率、平均细孔径、细孔径为10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的比例、初期压力损失和0.08μm以下的微粒子的收集效率，其测定结果示于表1。
再者，气孔率、平均气孔径和细孔径为10μm以上的细孔容积占总细孔容积的比例由水银压入法的测定结果求出。又，对于初期压力损失，以9m3/min的流量测定过滤前后的差压。0.08μm以下的微粒子的收集效率利用低压撞击法由过滤前后的各分级粒子粒径的粒子浓度之差求出。
表1
(实施例12～18和比较例5～7)分别将具有如表2所示的平均粒径的粗粒和微粒的α型SiC原料以该表所示的比例配制，向其中添加、粘结剂、表面活性剂和水进行混合，制成可能挤压成型的坯土。然后，将该坯土通过挤压成型法成型为直径144mm、长152mm、膜厚和网孔数为表2所示的值的结构的蜂窝体。其次，如图1那样，将所得的成型体3的蜂窝端面用和蜂窝本体同材质的封孔材料5密封，在大气气氛下在400℃脱脂后，在Ar气氛下在表2所示的温度焙烧。和上述实施例1～11和比较例1～4一样地测定这样得到的过滤器的气孔率、平均细孔径、细孔径为10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的比例、初期压力损失和0.08μm以下的微粒子的收集效率，其测定结果示于表2。
表2
产业上的利用可能性如以上说明的那样，由于根据本发明能够始终抑制压力损失的上升，提高0.08μm以下细小固体微粒子的收集特性，所以本发明的过滤器可适合作为柴油发动机颗粒过滤器等排气净化用过滤器使用。
权利要求
1.一种排气净化用过滤器，其特征在于在将具有由多孔质陶瓷材料构成的多个贯通孔的蜂窝结构体的所规定的贯通孔的一端端部封孔的同时，将其余的贯通孔的另一端端部封孔，据此将隔开贯通孔的隔膜作为过滤层的排气净化用过滤器中，上述隔膜的厚度为250μm以下，气孔率为40％以上，平均细孔径为3～7μm，细孔径为10μm以上的细孔的容积占总细孔容积的20％以下。
2.按照权利要求1所记载的排气净化用过滤器，其中，上述隔膜的厚度为150μm以下。
3.按照权利要求1或2所记载的排气净化用过滤器，其中，平均细孔径为3～6μm。
4.按照权利要求1到3的任何1项中所记载的排气净化用过滤器，其中，细孔径为10μm以上的细孔的容积为总细孔容积的10％以下。
5.按照权利要求1到4的任何1项中所记载的排气净化用过滤器，其中，上述蜂窝结构体由选自堇青石、磷酸锆、钛酸铝、LAS和碳化硅中的一种材料构成。
全文摘要
在将具有由多孔质陶瓷材料构成的多个贯通孔的蜂窝结构体的所规定的贯通孔的一端端部封孔的同时,将其余的贯通孔的另一端端部封孔,据此将隔开贯通孔的隔膜作为过滤层的排气净化用过滤器中,使隔膜的厚度为250μm以下、气孔率为40%以上、平均细孔径为3～7μm、细孔径为10μm以上的细孔的容积为总细孔容积的20%以下。利用该过滤器,能够在不使压力损失上升的情况下,提高0.08μm以下的细小固体微粒子的收集特性。
文档编号B01D53/94GK1365298SQ01800607
公开日2002年8月21日 申请日期2001年3月13日 优先权日2000年3月24日
发明者原田节, 宫入由纪夫, 熊泽和彦 申请人:日本碍子株式会社