具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器的制作方法

专利名称：具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器适合于从特别是在车辆中的柴油发动机的废气除去柴油碳黑。
背景技术：
用柴油发动机推动的机动车的废气除了有害气体一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx) 外还包含来源于燃料在气缸燃烧室中的不完全燃烧的组分。除了大多同样主要以气态存在的残余碳氢化合物外，这还包含颗粒排放，也称为“柴油碳黑”或“碳黑颗粒”。对此涉及主要由含碳的固体颗粒和粘附的液相构成的复杂的附聚物，该液相大多主要由长链的碳氢化合物凝结物组成。粘附在固体组分上的液相也称为“可溶有机成分S0F”或“挥发性有机部分 VOF，，。为了除去这些颗粒排放而使用颗粒过滤器。在当前的微尘问题的背景下，日益使用陶瓷的壁流式过滤器基材，该壁流式过滤器基材的突出之处在于相对于小的颗粒也具有高的过滤效率。这些壁流式过滤器基材是陶瓷的蜂窝基体，其包括多个交替地气密封闭的流进通道和流出通道。图1示意示出一个这样的壁流式过滤器基材。流入流进通道(1)中的含颗粒的废气通过位于出口侧的气密的封闭塞C3)被强迫穿过多孔的壁(4)并且从在流进侧封闭的流出通道( 重新流出壁流式过滤器基材。在此从废气中过滤出柴油碳黑。在壁流式过滤器基材中在穿过壁时的碳黑过滤可以描述为两级的过程。在第一阶段、所谓的“深过滤阶段”中，在含颗粒的废气穿过壁时碳黑颗粒保持粘附于壁的气孔中 (图2b)。这导致壁中的气孔直径减小并因此导致在壁流式过滤器基材上的背压的跳跃式增大。一旦气孔直径过度地减小，为了允许中等的或较大的碳黑颗粒进入气孔中，就在整个的流进通道中开始滤饼形成(图2c)。在构建滤饼的过程中，在壁流式过滤器基材上的背压仅仍随被过滤的柴油碳黑的量线性地上升。图3示意示出在壁流式过滤器上的背压从无碳黑的过滤器出发作为容纳的碳黑量的函数的发展。(1)示出未积碳黑的过滤器的背压， (2)示出在深过滤阶段的过程中的增大，而C3)示出在滤饼形成阶段的过程中线性的背压增加。在壁流式过滤器基材中的碳黑过滤的上述两级式过程一般来说是通用的；它同样在未被涂层的壁流式过滤器基材中观察到，如在带有催化活性的涂层、带有碳黑点燃涂层或带有具有用于改善过滤效率的特别的锚定结构的涂层的壁流式过滤器基材中那样。壁流式过滤器的原始配置首先影响构件在未积碳黑的状态下的初始背压，如由图4可看出的。 具有催化涂层的壁流式过滤器基材或具有典型的碳黑点燃涂层O)的壁流式过滤器基材在未积碳黑的状态下表现出比未被涂层的壁流式过滤器基材(1)显著更高的初始背压；但背压曲线随增大的碳黑装载的走向可与未被涂层的基材⑴的背压曲线的走向相比拟。具有提高过滤效率的涂层(3)的基材在未积碳黑的状态下通常表现出可与具有催化涂层的壁流式过滤器的初始背压相比拟的初始背压。但在深过滤阶段的过程中背压的升高是显著较陡的，因为气孔半径由于有针对性地装入的锚定结构还要更快地变窄。
原则上，高的背压如同背压的较快升高一样在用于机动车中的柴油颗粒过滤器中是不希望的，因为这在工作中导致必须耗费马达功率以将废气压过废气净化设备。该马达功率对于驱动车辆来说丢失了。但马达功率用于驱动的最佳的利用与提高有效的燃料利用是意义相同的并且意味着燃料消耗优点并因此也意味着车辆的减少的(X)2排放。

发明内容
本发明的目的是，提供一种柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器的突出之处在于改善的背压特性，而同时并不表现出降低的过滤效率或恶化的催化特性或恶化的碳黑点燃特性。该目的通过一种柴油颗粒过滤器实现，该柴油颗粒过滤器包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层的，所述涂层设置成，使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过(图5)。这通过这样一种涂层实现，该涂层主要包含一种或多种高熔点的氧化物，该氧化物的颗粒尺寸这样地匹配于在壁流式过滤器基材的壁中的气孔尺寸，即，氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值，其中，同时氧化物的颗粒尺寸分布的d9(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d95值。在此，氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值或d9(l值应理解成，氧化物的总体积的50%或90%仅包含这样的、直径小于或等于作为d5(l或d9(l给出的值的颗粒。壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的 d5值或d95值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的5%或95%由直径小于或等于作为d5或d95给出的值的气孔形成。当涂层主要包含一种高熔点的纤维材料时，该纤维材料如同透气的垫那样放置到气孔开口上面并因此使即使最细的碳黑颗粒进入气孔中也显著变难或在最有利的情况下在最大程度上阻止最细的碳黑颗粒进入气孔中，也给出在流进通道中施加的涂层的要求的功能性。适合的纤维材料可以如此选择，即纤维的平均长度在50至250 μ m之间并且纤维的与质量有关(单位质量的massenbezogen)的平均直径等于或小于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值，其中，壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的50%由直径小于或等于作为d5(l给出的值的气孔形成。在两种情况下，涂层导致深过滤明显减少并因此在深过滤阶段的过程中要观察到的背压增大明显降低。图6示意示出通过施加的涂层取得的效果。通过在流进通道中施加减少深过滤的涂层来降低背压的构思原则上可以用到所有壁流式过滤器基材上。按照本发明的构件的优选的实施方式包括这样的壁流式过滤器基材，该壁流式过滤器基材由碳化硅、堇青石或钛酸铝制成并且在流进通道与流出通道之间的壁中具有平均直径在5至50 μ m之间、特别优选在10至25 μ m之间的气孔。以下详细描述多个最重要的按照本发明的实施形式。按照本发明的、功能在于明显减少深过滤的涂层以下称为“涂覆层”。在权利要求2中说明了一种按照本发明的具有涂覆层的颗粒过滤器，该涂覆层主要包含一种或多种高熔点的氧化物。为了这样获得涂覆层，即，把连通流进通道和流出通道的用于碳黑颗粒的气孔封闭，而同时并不妨碍气态的废气组分通过，必须仔细地选择用于涂覆层的材料。特别是要使用的氧化物必须具有匹配于在基材的壁中的气孔尺寸分布的颗粒尺寸分布。当氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值，并且同时氧化物的颗粒尺寸分布的d9(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d95值时，便满足涂覆层的按规定的功能。(一方面对颗粒尺寸分布的和另一方面对气孔尺寸分布的相应的dx值的理解在上文已经说明过)。优选使用这样的氧化物， 该氧化物具有d5(l值大于或等于5 μ m并且d9(l值大于或等于20 μ m的颗粒尺寸分布。特别优选的是d5(1值在10至15 μ m之间和d9(1值在25至40 μ m之间的氧化物。优选使用d5(1值为10至15 μ m和d9(1值为30至35 μ m的氧化物。后者的突出之处除在减少深过滤方面的优化的功能外还在于特别好的在壁流式过滤器基材上的粘附。在一些氧化物中，要求的颗粒尺寸范围可以很好地通过在将氧化物引入壁流式过滤器基材中之前有针对性地预磨氧化物来获得。为了可以全面地利用该优点，涂覆层的氧化物优选选自包括氧化铝、稀土金属稳定的氧化铝、稀土金属倍半氧化物、二氧化钛、氧化锆、铈-锆混合氧化物、五氧化钒、三氧化钒、三氧化钨、三氧化钼和它们的混合物的组。特别优选地，氧化物选自包括氧化铝、稀土金属稳定的氧化铝、稀土金属倍半氧化物、氧化锆和它们的混合物的组。沸石基的材料一般不适合用作氧化的涂覆层，因为合成沸石的颗粒尺寸通常以d5(l < 3 μm的平均颗粒尺寸明显低于这里要求的值。为了在使减少深过滤的涂层对初始背压的影响尽可能小的同时确保含氧化物的涂覆层的尽可能最佳的功能方式，将涂覆层优选以10至150 μ m、特别优选20至100 μ m的层厚施加于壁流式过滤器基材的流进通道中。为了上述的对可能的含氧化物的涂覆层材料的选择，可以相对于壁流式过滤器基材的体积在1至50g/L固体的装载情况下构成相应的层厚。相对于壁流式过滤器基材的体积，1至20g/L固体的装载是特别优选的，1至10g/L 固体的层厚是相当特别有利的。为了制造按照本发明的具有含氧化物的涂覆层的柴油颗粒过滤器，选出一种适合的氧化物并将其悬浮于至少为选出的氧化物的气孔容积两倍大的量的水中。必要时将这样含水的氧化物悬浮液借助于戴诺(Dyno)碾磨机一直磨到获得要求的颗粒尺寸分布为止。 为了提高悬浮液在制造过程的该阶段中的沉积稳定性而添加辅料对于待制造的涂覆层的功能是无害的，只要这些辅料在最后的制备步骤中的煅烧时可以被完全热除去。混合增附剂如硅酸和其他无机盐水也是无害的并且在一些实施形式中可能是有利的。在必要时进行的通过碾磨获得颗粒尺寸分布之后，将悬浮液泵入待涂层的壁流式过滤器基材的流进通道中。在用悬浮液完全注满流进通道之后，再从壁流式过滤器基材中抽出多余的悬浮液。在此可以这样选择抽吸功率，即，使得在过程结束时在流进通道中保留预定的固体装载量。将这样制成的涂层的壁流式过滤器基材在80至180°C下在热空气流中干燥，并且紧接着在250 至600°C、优选在300至500°C下煅烧。该壁流式过滤器基材在煅烧之后不需要其他的处理就已准备好使用。在权利要求6中给出一种按照本发明的具有涂覆层的颗粒过滤器，该涂覆层主要包含一种高熔点的纤维材料。该纤维材料必须设置成，使得它在流进通道中如同透气的垫那样放置到壁中的气孔的开口上面并因此使即使最细的碳黑颗粒进入气孔中也显著变难或在最有利的情况下在最大程度上阻止最细的碳黑颗粒进入气孔中。为了确保这一点，必须这样选择纤维材料，即纤维的平均长度为在50至250 μ m之间并且纤维的与质量有关的平均直径等于或小于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值。壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的50%由直径小于或等于作为d5(l给出的值的气孔形成。优选使用这样的纤维，所述纤维的平均纤维长度为100 至150 μ m并且与质量有关的平均纤维直径为5至15 μ m。纤维材料必须是耐热的，以致该纤维材料经受得住在100至800°C的范围内的柴油颗粒过滤器的正常的工作和再生温度，亦即纤维的熔点必须高于800°C。许多满足这些技术要求的纤维材料如例如石棉、多铝红柱石/莫来石、纤维直径小的矿棉和氧化铝纤维释放致癌物质的纤维尘。因此，在按照本发明的柴油颗粒过滤器中使用的纤维材料优选可以选自对健康无害的、包括纤维直径大于5 μ m的矿棉、石棉和天然石纤维的材料组。特别优选使用天然石纤维。这样的天然石纤维主要由二氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化镁组成。它们还可以包含氧化铁和碱性氧化物、特别是氧化钾和氧化钠。例如由熔化的玄武石得到适合的天然石纤维。它们作为隔绝材料在建筑材料商业中能以不同的形式买到。通过使用高熔点的纤维材料用于制造涂覆层，涂覆层的层厚度在按照本发明的构件中可减小到1到50 μ m。优选地，由高熔点的纤维材料构成的涂覆层具有3至30μπι的层厚。这样的厚度可以相对于壁流式过滤器基材的体积以1至30g/L固体的涂覆层装载构成。相对于壁流式过滤器基材的体积，2至15g/L固体的装载是特别优选的，2至5g/L固体的装载量是相当特别有利的。按照本发明的柴油颗粒过滤器的制造按照权利要求6通过纤维材料在足够量的水中的悬浮并且从流进侧将悬浮液泵送穿过壁流式过滤器基材来实现。对此泵入基材中的悬浮液量必须选择成使得在其中包含的纤维材料量符合要施加的固体装载量。为了泵送含水的悬浮组分通过壁，需要相应高的泵压。必要时涂层悬浮液可以掺加少量的增附辅料，只要这些增附辅料的颗粒尺寸足够大使得其保留在纤维间隙中并且不进入在流进通道与流出通道之间的气孔中。必要时，作为增附辅料也可以考虑硅酸和其他的无机盐水。在泵送涂层悬浮液之后，将壁流式过滤器基材在80至180°C下在热空气流中干燥并且紧接着在250 至600°C、优选在300至500°C下煅烧。该壁流式过滤器基材在煅烧之后不需要其他处理就已准备好使用。与按照本发明的柴油颗粒过滤器按权利要求2的制造相比，在用纤维涂覆层制造按照本发明的柴油颗粒过滤器时不允许从壁流式过滤器基材的流进通道中吸走涂层悬浮液，因为抽吸载荷会造成引入的纤维垫的断裂并且因此暴露气孔。此外，这样暴露的气孔对于碳黑颗粒来说是可接近/接触的；因此会观察到提高程度的深过滤，这会不完全利用降低背压的潜力。如已提到的那样，通过在流进通道中施加减少深过滤的涂层来降低背压的构思基本上可用到所有壁流式过滤器基材上。对此也包括带有催化涂层的壁流式过滤器基材或具有降低碳黑燃点的涂层的壁流式过滤器基材。例如可以将由高熔点的含氧化物的材料或由高熔点的纤维材料构成的涂覆层 (如它们在上文已经描述)施加到壁流式过滤器基材上，所述壁流式过滤器基材包括催化活性的涂层和/或降低碳黑燃点的涂层，该涂层主要存在于在流进通道与流出通道之间的壁的气孔中。优选给这样的已涂层的壁流式过滤器基材配设由按照权利要求6所述的纤维材料构成的涂覆层，因为这种减少深过滤的涂层在很薄的层厚时就已经是特别有效的。为了按照权利要求2的含氧化物的涂覆层的最佳效果而优选的、涂覆层的层厚在某些情况下可能导致未积碳黑的部件的原始背压比通过避免深过滤将会达到的背压降低更强烈地升
尚ο按照车辆应用也可以有利的是，在按照本发明的具有涂覆层的柴油颗粒过滤器上施加附加的催化活性的涂层和/或附加的降低碳黑燃点的涂层。但这样的实施形式原则上具有这样的缺点，即，由于两层在流进通道中的层叠设置，未积碳黑的过滤器的原始背压过度地升高。因此，这样的实施形式只对于特殊车辆应用才可以考虑，其中燃料消耗是次要的，但为此例如由于少数的平均工作条件需要在很低的温度时的碳黑点燃和/或高程度的连续的颗粒沉淀再生(CRT 效应)，这样例如用于建筑机械和其他所谓的“非路 (Non-Road) ” 应用。如果人们从按照本发明的具有含氧化物的涂覆层的柴油颗粒过滤器出发附加地实施减少深过滤的涂层的催化激活，则得到特别好地适合于许多车辆应用的实施形式。如上所述地，涂覆层的氧化物优选选自包括氧化铝、稀土金属稳定的氧化铝、稀土金属倍半氧化物、二氧化钛、氧化锆、铈-锆混合氧化物、五氧化钒、三氧化钛、三氧化钨、三氧化钼和它们的混合物的组。这些氧化物经常形成用于降低碳黑燃点的涂层和/或用于氧化催化活性的或还原催化活性的涂层的基础，这些涂层可以用于将在柴油废气中除了柴油碳黑外包含的有害气体一氧化碳、残余碳氢化合物和氮氧化物转变成无害的成分。因此，通过混合或浸渍起氧化催化或还原催化作用的成分和/或能降低碳黑燃点的成分，可以实现减少深过滤的涂层的附加的催化激活。


以下借助若干图和实例更详细地说明本发明。其中图1示出一壁流式过滤器基材的示意图；图部分(Ia)示出端面的俯视图，包括交替地(以白色示出)开放的和(以黑色示出)气密封闭的通道；图部分(Ib)作为原理图示出壁流式过滤器基材的一部分，该原理图说明功能方式；其中箭头表示废气的流动方向(1)表示流进通道；(2)表示流出通道；(3)表示气密的封闭塞；(4)表示多孔的、即透气的壁。图2示出在一壁流式过滤器基材中的碳黑过滤过程的示意图；其中箭头表示废气的流动方向(1)表示流进通道；(2)表示流出通道；
图部分Qa)示出壁流式过滤器基材的包括气孔的壁的放大的部分；图部分Qb)示意示出深过滤的过程；图部分Qc)示意示出滤饼形成的过程；图3示出在一壁流过滤器基材上的背压作为容纳的碳黑量的函数的发展的示意图；其中(1)表示在无碳黑的状态下的起始背压；(2)表示在深过滤阶段的过程中的背压增大；(3)表示在滤饼形成阶段的过程中的背压增大。图4示出在不同的壁流式过滤器基材上的背压作为容纳的碳黑量的函数的发展的示意图，其中(1)表示在未被涂层的壁流式过滤器基材上的背压的发展；(2)表示在带有催化涂层或碳黑点燃涂层的壁流式过滤器基材上的背压的发展；(3)表示在带有具有特殊的用于改善过滤效率的锚定结构的涂层的壁流式过滤器基材上的背压的发展。图5示出按照本发明的柴油颗粒过滤器一部分的示意图，该柴油颗粒过滤器包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道(1)中施加的由高熔点材料构成的涂层(6)，该涂层设置成，使得其对于碳黑颗粒(7)在流进侧封闭在壁中的连通流进通道(1)和流出通道O)的气孔(5)，而同时不妨碍气态的废气组分通过。图6示出背压发展的示意图，(1)表示在按照现有技术的、没有减少深过滤的涂层的壁流式过滤器基材上；(2)表示在按照本发明的、带有减少深过滤的涂层的壁流式过滤器基材上。图7示出rtiden公司的陶瓷的壁流式过滤器基材SD031的用水银孔率计确定的气孔尺寸分布的单对数图。图8示出用于制造由实例2的含氧化物的涂覆层的氧化物在碾磨之后的颗粒尺寸分布的单对数图；图9示出没有来自对比例的涂覆层(#)的柴油颗粒过滤器和带有来自实例2的涂覆层(#ov)的柴油颗粒过滤器的背压对比测定，其中通过对于无涂覆层的构件#的曲线减去减小了1的轴截距值已修正两条测量的曲线。
具体实施例方式实例1 rtiden公司的陶瓷的壁流式过滤器基材SD031表现出在图7中说明的气孔尺寸分布和为10 μ m的d5(l值，该壁流式过滤器基材设有由高熔点纤维材料构成的涂层。为此将具有平均纤维长度为125 μ m和与质量有关的平均纤维直径为9 μ m的天然石纤维材料悬浮于水中。在相对于总固体量掺加约5%重量百分比的日产化学工业株式会社(NISSAN Chemical)的硅酸盐水ST-OUP之后，将悬浮液从流进通道侧泵送通过壁流式过滤器基材，此时相对于构件体积，泵送通过基材的悬浮液量精确地包含为5g/L的要施加的纤维材料总量。将这样设有纤维垫的构件在120°C下在热风机中干燥并紧接着同样在热风机中在350°C下煅烧一小时的时间。
这样制成的过滤器表现出相对于未被涂层的基材明显降低的由于深过滤的背压增大，作为碳黑装载量的函数而测量。对比例为了制造按照现有技术的带有催化涂层的柴油颗粒过滤器，Corning公司的两个由钛酸铝构成的陶瓷的壁流式过滤器基材设有由催化活性材料构成的涂层。为此首先制造含贵金属的粉末作为催化活性的涂层成分。为了得到该粉末，将用 3%重量百分比的镧倍半氧化物稳定的γ氧化铝用钼前体化合物的含水溶液与钯前体化合物的含水溶液的混合物注满气孔地浸渍，其中将用来处理Y氧化铝的含水溶液的总量选择成使得粉末的流动能力保持不变。将由浸渍产生的湿粉末在120°C下干燥10小时的时间并紧接着在300°C下煅烧4小时。相对于粉末总量，制成的含贵金属的粉末包含11%重量百分比的贵金属，其中钼和钯的比例为2 1。将这样得到的催化活性的涂层成分在搅动的情况下悬浮于一定量的水中，该量大致等于粉末的二又二分之一倍的吸水量。将由此得到的悬浮液借助于戴诺碾磨机碾磨，直到颗粒尺寸分布表现出小于7 μ m的Clltltl值。在设定适合的低于20%的固体含量之后，将悬浮液通过泵入而引入上述壁流式过滤器基材的流进通道中并紧接着通过抽出而引入壁中。紧接着将过滤器在120°C下在热风机中干燥并且在300°C下在固定式炉中煅烧4小时的时间。相对于构件的体积，催化活性的涂层的施加的量在制成的柴油颗粒过滤器中为约^g/L。实例2:为了制造按照本发明的柴油颗粒过滤器，给在对比例中得到的带有催化涂层的柴油颗粒过滤器配设含氧化物的涂覆层。为了制造适合于涂覆层的涂层悬浮液，将适合的量的用3%重量百分比的镧倍半氧化物稳定的氧化铝在搅动的情况下悬浮于一定量的水中，该量大致等于使用的氧化物的二又二分之一倍的吸水量。将这样得到的悬浮液借助于戴诺碾磨机碾磨，直到颗粒尺寸分布具有约为10 μ m(精确地:10. 35 μ m)的d5(1值和约为30 μ m(精确地:29. 48 μ m)的d90值。 图8示出完成碾磨的悬浮的氧化物的颗粒尺寸分布，利用Beckman Coulter的颗粒尺寸测量仪LS230测量。在设定适合的约为18%固体的固体含量之后，把悬浮液通过将涂层悬浮液泵入流进通道中并紧接着吸出而施加到来自对比例的已经带有催化涂层的柴油颗粒过滤器之一上。紧接着将过滤器在120°C下在热风机中干燥，并且在350°C下在固定式炉中煅烧四小时的时间。在完成的柴油颗粒过滤器中的待与涂覆层配置的装载量相对于构件的体积为5g/ L0将在碳黑装载下的背压特性在按照现有技术的在对比例中制成的带有催化涂层的柴油颗粒过滤器上和在按照本发明的来自实例2的柴油颗粒过滤器上进行对比研究。利用Cambustion公司的“柴油颗粒发生器”(DPG)在由仪器供应商推荐的标准条件下实现在过滤器用碳黑装载的过程中背压曲线的记录，所述柴油颗粒发生器的测量原理和方法对于技术人员来说是熟悉的。图9示出背压作为容纳的碳黑量的函数的对比研究的结果。#表示来自对比例的没有涂覆层的柴油颗粒过滤器，#ov表示来自实例2带有涂覆层的柴油颗粒过滤器。在图9中通过对于没有涂覆层的构件#的曲线减去减小了1的轴截距值已修正两条测量的曲线， 以显示涂覆层的直接影响。 可明显看出，带有涂覆层的过滤器#ov从相同的原始背压开始在背压曲线的应归因于深过滤的区域内表现出明显较小的增大。在带有涂覆层的柴油颗粒过滤器与没有涂覆层的柴油颗粒过滤器之间的观察到的背压差约为6毫巴。
权利要求
1.柴油颗粒过滤器，包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层，所述涂层设置成使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过。
2.按照权利要求1所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述涂层主要包含一种或多种高熔点的氧化物，所述氧化物的颗粒尺寸这样地匹配于在壁流式过滤器基材的壁中的气孔尺寸，使得氧化物的颗粒尺寸分布的d5(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值，其中，同时氧化物的颗粒尺寸分布的d9(l值等于或大于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d95值，氧化物的颗粒尺寸分布的d5(1值或d9(1值应理解成，氧化物的总体积的50 %或90 %仅包含直径小于或等于作为d5(l或d9(l给出的值的颗粒，并且壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5值或d95值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的5%或95%由直径小于或等于作为d5或d95给出的值的气孔形成。
3.按照权利要求2所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述氧化物具有d5(l值大于或等于5 μ m并且d9(l值大于或等于20 μ m的颗粒尺寸分布。
4.按照权利要求3所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述氧化物选自包括氧化铝、 稀土金属稳定的氧化铝、稀土金属倍半氧化物、二氧化钛、氧化锆、铈-锆混合氧化物、五氧化钒、三氧化钒、三氧化钨、三氧化钼和它们的混合物的组。
5.按照权利要求4所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述涂层具有10至150μ m的层厚。
6.按照权利要求1所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述涂层主要包含一种高熔点的纤维材料，其中，纤维的平均长度在50至250 μ m之间并且纤维的与质量有关的平均直径等于或小于壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值，其中，壁流式过滤器基材的气孔尺寸分布的d5(l值应理解成，能通过水银孔率计确定的总气孔容积的50%由直径小于或等于作为d5(l给出的值的气孔形成。
7.按照权利要求6所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述纤维材料选自包括纤维直径大于5 μ m的矿棉、石棉和天然石纤维的组。
8.按照权利要求7所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述涂层具有1至50μ m的层厚。
9.按照上述权利要求之一项所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述壁流式过滤器基材由碳化硅、堇青石或钛酸铝制成，并且在流进通道与流出通道之间的各壁中包含的气孔具有在5至50 μ m之间的平均直径。
10.按照权利要求9所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，所述壁流式过滤器基材包括催化活性的涂层和/或降低碳黑燃点的涂层，所述涂层主要存在于在流进通道与流出通道之间的壁的气孔中。
11.按照权利要求9所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层设置成，使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过，在所述在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层上施加附加的催化活性的涂层和/或附加的降低碳黑燃点的涂层。
12.按照权利要求1至5之一项所述的柴油颗粒过滤器，其特征在于，主要包含一种或多种高熔点的氧化物的涂层通过混合或浸渍而添加有起氧化催化或还原催化作用的成分和/或能降低碳黑燃点的成分。
全文摘要
本发明涉及一种柴油颗粒过滤器，包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层。涂层(6)设置成使得该涂层对于碳黑颗粒(7)在流进侧封闭在壁(4)中的连通流进通道(1)和流出通道(2)的气孔(5)，而同时不妨碍气态的废气组分通过。涂层可以由一种或多种高熔点的氧化物或由高熔点的材料制造。在这两种情况下，涂层导致明显地减少深过滤并因此显著降低在深过滤阶段的过程中可观察到的背压增大。
文档编号B01D46/24GK102196853SQ200980142826
公开日2011年9月21日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年11月4日
发明者F·多恩豪斯, G·耶斯克, S·弗朗茨 申请人:尤米科尔股份公司及两合公司