專利名稱：：陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種對(duì)汽車廢氣、尤其是對(duì)包含在從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的微粒子進(jìn)行收集的陶瓷蜂巢式過濾器以及用于它的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。
背景技術(shù)：
：為了除去在從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中的以碳為主要成分的微粒子，使用有把多孔質(zhì)陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的兩端交替封住的陶瓷蜂巢式過濾器。如圖1所示，陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1為接近圓筒形(包括截面為橢圓形)，并在外周壁2的內(nèi)側(cè)具有隔壁3，而且還具有由隔壁圍出的多個(gè)單元(流路)4。另外，如圖2(b)所示，流路4的兩端用封堵件5a、5b交替封住。用蜂巢式過濾器10如圖2(b)所示那樣進(jìn)行廢氣凈化。廢氣20a流入到過濾器10的流路4，經(jīng)過多孔質(zhì)隔壁3的細(xì)孔從相鄰接的流路4如20b所示那樣排出。包含在廢氣中的微粒子在經(jīng)過隔壁3的細(xì)孔時(shí)被收集。另外，在流出端一側(cè)的各封堵件5的內(nèi)面上，積蓄著微粒子30。由于當(dāng)被收集在流路4上的微粒子超過允許水準(zhǔn)時(shí)過濾器10就會(huì)發(fā)生堵塞，所以用燃燒爐或電加熱器使其燃燒，對(duì)過濾器10進(jìn)行再生。對(duì)于這樣的微粒子收集用過濾器，壓力損失、微粒子收集效率、耐損壞性以及耐溶損性等的過濾器特性是很重要的。雖然壓力損失能夠通過加大隔壁的氣孔率或氣孔尺寸、減小廢氣阻力而降低，但是如果加大隔壁的氣孔率，則會(huì)降低隔壁的強(qiáng)度，從而降低過濾器的耐損壞性。而且，在蜂巢式過濾器的兩端設(shè)置封堵件，這樣不僅會(huì)使壓力損失上升，而且還會(huì)降低耐熱沖擊性。因此很難同時(shí)滿足壓力損失和耐損壞性的兩個(gè)必要條件。在特開平7-332064號(hào)中己公開了一種方法，即，為了防止因封堵件而使陶瓷蜂巢式過濾器的壓力損失上升、將廢氣流出側(cè)的封堵件的細(xì)孔以三維地鏈?zhǔn)竭B接，把其氣孔率設(shè)定為是隔壁氣孔率的110~140%。但是，在特開平7-332064號(hào)公開的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，如其實(shí)施例所記述的，由于氣孔率為45%、很小，而且封堵件的氣孔率也在40~65%、很小，所以存在陶瓷蜂巢式過濾器的壓力損失大的問題。另外，由于在流出側(cè)的封堵件上有氣孔，而在流入側(cè)的封堵件上沒有氣孔，所以廢氣不能通過流入側(cè)的封堵件，降低壓力損失的效果也就不充分。在特開平8-281034號(hào)中公開了在再生時(shí)的熱沖擊集中于蜂巢式過濾器的隔壁的未封堵區(qū)域和封堵區(qū)域的交界處，以及為了防止因熱沖擊而造成的蜂巢式過濾器的損壞，必須不將其交界(根據(jù)封堵的深度)連續(xù)成一直線狀的內(nèi)容。但是，蜂巢式過濾器的封堵深度如果不均勻，則在封堵深度大的地方過濾器的有效面積就變小、而壓力損失就會(huì)變大。另外，封堵深度如果不均勻，則對(duì)于每個(gè)產(chǎn)品的過濾面積就有誤差，存在蜂巢式過濾器質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。而且，由于在封堵深度小的地方封堵件與隔壁的結(jié)合強(qiáng)度小，所以因由廢氣所產(chǎn)生的壓力或熱沖擊會(huì)將封堵件剝落。一般的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，如圖10(a)及(b)所示，具有正方形的單元(流路)，在陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件內(nèi)隔壁的厚度實(shí)質(zhì)上是均勻的。具有這樣結(jié)構(gòu)的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，在平行于隔壁的方向上具有高強(qiáng)度，但在相對(duì)于隔壁的傾斜方向上強(qiáng)度較低。因此，在使用催化劑轉(zhuǎn)換器或微粒子收集用過濾器時(shí)，有如圖6所示的因熱沖擊和熱應(yīng)力而在隔壁交叉部發(fā)生裂紋13、在單元的對(duì)角線方向發(fā)生破壞的情況。為了解決這樣的缺陷，在特幵昭55-147154號(hào)中公開了通過把外周壁附近的隔壁形成得比內(nèi)部的隔壁厚來提高陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件整體的強(qiáng)度的技術(shù)。但是，在陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的中心部，由于隔壁不厚，所以隔壁交叉部的強(qiáng)度均勻，在隔壁交叉部產(chǎn)生的裂紋鏈?zhǔn)降叵蛑行牟績?nèi)傳播。在特公昭51-20435號(hào)中公開了為了防止在應(yīng)力集中的隔壁交叉部產(chǎn)生裂紋、或在廢氣流動(dòng)差的流路的角部(面對(duì)隔壁交叉部的面)催化反應(yīng)效率低，而把隔壁交叉部擴(kuò)大為圓弧形或直線形的內(nèi)容。但是，由于隔壁交叉部的強(qiáng)度陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件內(nèi)是均勻的，所以因熱沖擊和熱應(yīng)力而發(fā)生裂紋在隔壁交叉部鏈?zhǔn)降貍鞑?。在特開昭61-129015號(hào)中公開了一種隔壁的細(xì)孔由孔徑為5~40um的小孔和孔徑為40~100um的大孔組成并且小孔數(shù)是大孔數(shù)的5~40倍的廢氣凈化用過濾器。雖然沒有記載氣孔率，但累計(jì)細(xì)孔容積為0.3~0.7cm3/g，所以，如果把堇青石的真實(shí)比重設(shè)為2.5，則氣孔率為43~64%。在特公昭61-54750號(hào)中公開了通過對(duì)開口孔隙率和平均孔徑的控制能夠設(shè)計(jì)出從高收集率式到低收集率式的過濾器。被記載的最合適的氣孔率范圍為33~90%。專利第2578176號(hào)公開了氣孔率范圍為40~55%、直徑為2um以下、細(xì)孔容積為0.005cm3/g以下的、微粒子收集時(shí)間長的多孔質(zhì)陶瓷蜂巢式過濾器。特開平9-77573號(hào)公開了一種蜂巢式結(jié)構(gòu)件，即，具有55~80%的氣孔率和25~40tim的平均孔徑，隔壁的細(xì)孔由具有5-40ixm的孔徑的小孔和具有40-100um的孔徑的大孔組成、并且小孔數(shù)是大孔數(shù)的5~40倍，具有高收集率、低壓力損失和低熱膨脹率。但是，由于這些多孔質(zhì)陶瓷蜂巢式過濾器具有高氣孔率，所以必然地強(qiáng)度就低。而且，作為造孔劑，由于使用的是碳或石黑等比較扁平的粉末，所以細(xì)孔的長短徑比就比較大并具有銳角部。因此在細(xì)孔上容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，這就成為陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度低的原因。所以，在作為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的微粒子收集用過濾器被使用時(shí)，會(huì)因熱應(yīng)力或熱沖擊、組裝時(shí)的機(jī)械緊固力或振動(dòng)而發(fā)生損壞。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是要提供一種壓力損失小、并能夠防止因當(dāng)再生過濾器時(shí)的熱應(yīng)力或熱沖擊而產(chǎn)生的裂紋的陶瓷蜂巢式過濾器以及用于這種過濾器的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的另一目的是要提供一種對(duì)應(yīng)力集中的隔壁交叉部在單元對(duì)角線方向上使裂紋難以形成鏈?zhǔn)竭M(jìn)展的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明的又一目的是要提供一種即使氣孔率在50%以上、也能夠作為微粒子收集用過濾器而長期穩(wěn)定使用的高強(qiáng)度陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。鑒于上述目的，本發(fā)明的發(fā)明人等對(duì)陶瓷蜂巢式過濾器的隔壁以及封堵件進(jìn)行了各種研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)與隔壁組合的封堵件的氣孔率、細(xì)孔形狀以及封堵深度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠不僅不降低耐破壞性而且可降低壓力損失，進(jìn)而完成了本發(fā)明。艮P，本發(fā)明的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，具有分割成多個(gè)流路的多孔質(zhì)隔壁，其特征在于，形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均勻的，構(gòu)成隔壁交叉部的各流路的隔壁厚度不同。所述隔壁的厚度的平均值Tav、最大值Tmax以及最小值T^最好滿足Tav/(T皿-T^)《40的條件。根據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例的陶瓷蜂巢式過濾器以及結(jié)構(gòu)件，分別所述隔壁具有50~80%的氣孔率，所述隔壁的任意截面上的具有1000um2以上截面積的細(xì)孔的至少一部分具有圓形截面。在本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器以及結(jié)構(gòu)件中，在所述隔壁的任意截面上的具有1000un^以上截面積的所述細(xì)孔中，最好具有110不圓度的細(xì)孔數(shù)的比例為50%以上。氣孔率最好為60~70%。細(xì)孔的平均孔徑最好為10~40um。所述隔壁的厚度最好為0.1~0.5mm，所述隔壁的間隔最好為13.5nini。本發(fā)明的理想的蜂巢式過濾器以及結(jié)構(gòu)件具有3MPa以上的A軸壓縮強(qiáng)度。本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器以及結(jié)構(gòu)件，由具有以42~56質(zhì)量％的Si02、30~45質(zhì)量％的A1203和12~16質(zhì)量％的MgO組成為主成分化學(xué)組成的堇青石構(gòu)成。圖1(a)是表示本發(fā)明陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件一例的主視圖，圖1(b)是圖1(a)所示的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的部分剖面的側(cè)視圖。圖2(a)是表示陶瓷蜂巢式過濾器一例的主視圖，圖2(b)是圖2(a)所示的陶瓷蜂巢式過濾器的部分剖面的側(cè)視圖，圖2(c)是表示圖2(b)的陶瓷蜂巢式過濾器中廢氣流動(dòng)的概略剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器其他例的剖視參考圖。圖4是表示制造參考圖3所示的陶瓷蜂巢式過濾器的方法的剖視參考圖。圖5(a)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的一例的部分主視圖，圖5(b)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的另一例的部分主視圖，圖5(c)是表示本發(fā)明的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的又一例的部分主視6是表示圖13(a)所示的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的破壞例的概略主視圖。圖7(a)是表示對(duì)陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的厚度測(cè)定處的圖，圖7(b)是圖7(a)的部分放大圖。圖8(a)是表示用于擠出成形陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的模具的剖視圖，圖8(b)是使用圖8(a)中的模具擠出成形陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的剖視圖。圖9是表示用于圖8(a)中的模具的口模的主視圖。圖10(a)是表示以往的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的一例的主視圖，圖10(b)是表示以往的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的另一例的主視圖。圖11是表示求出細(xì)孔的長短徑比以及不圓度的隔壁剖面的一例的概略剖視圖。具體實(shí)施方式(實(shí)施例)在本發(fā)明的實(shí)施例中，陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的厚度不是均勻的。例如如圖5(a)~(c)所示，陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1的的橫方向截面上的隔壁3a、3b的厚度不同。由于隔壁3的厚度不均勻，所以隔壁交叉部3c的強(qiáng)度對(duì)每個(gè)單元就不一樣，在陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件內(nèi)不是一定的。因此，由于不存在連續(xù)的具有同等程度強(qiáng)度的隔壁交叉部3c，所以因熱沖擊或熱應(yīng)力會(huì)使裂紋鏈?zhǔn)降卦诟舯诮徊娌?c上行進(jìn)，能夠防止在單元對(duì)角線方向上破壞陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的現(xiàn)象。其結(jié)果是使這種陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件具有良好的耐沖擊特性。而且，由于如圖5(c)所示的隔壁交叉部3c具有曲面部，所以有應(yīng)力集中小的優(yōu)點(diǎn)。隔壁3厚度的平均值Tav、最大值Tmax以及最小值T^最好滿足Tav/(Tmax-T^)《40的關(guān)系。Tav/(T皿-Tn^)的值表示了對(duì)于隔壁3厚度平均值的誤差程度。如果TJ(T皿-T^n)在40以下，則由于隔壁厚度很不均勻，所以能夠防止因熱沖擊或熱應(yīng)力使裂紋鏈?zhǔn)降卦诟舯诮徊娌?c上行進(jìn)。另一方面，如果Tav/(Tm^-T^n)超過40，則隔壁厚度不是很不均勻，所以因熱沖擊或熱應(yīng)力會(huì)使裂紋容易鏈?zhǔn)降卦诟舯诮徊娌?c上行進(jìn)。Tav/(T咖x-T柚)的值最好是1~40，優(yōu)選2~30。當(dāng)Tav/(T親-T柚)的下限不足l時(shí)，最小壁厚T^n與最大壁厚T皿的差過大，從擠出成形用機(jī)頭的縫部排出的配料速度就不均等，成形體就會(huì)發(fā)生2彎曲或龜裂。主要構(gòu)成作為除去從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的微粒子的過濾器而使用的本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器的多孔質(zhì)陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件以及封堵件，最好由耐熱性好的陶瓷材料形成。其中最好從由堇青石、氧化鋁、莫來石、氮化硅、碳化硅以及硅氧鋰鋁(LAS)構(gòu)成的組中至少選擇一種作為主要成分的陶瓷材料使用，尤其是堇青石，價(jià)廉且耐熱性及耐腐蝕性好，另外，由于具有低熱膨脹性是最理想的。在使用堇青石時(shí)，最好是具有由4256質(zhì)量％的Si02、30~45質(zhì)量％的人1203和12~16質(zhì)量％的MgO組成的主成分化學(xué)組成的材料。當(dāng)用本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器收集的微粒子達(dá)到規(guī)定量時(shí)，以由燃燒器或電熱器燃燒微粒子的交替再生的方式、或通過由載持在陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件上的催化劑的作用連續(xù)地使微粒子燃燒的連續(xù)再生的方式等進(jìn)行陶瓷蜂巢式過濾器的再生。以上對(duì)本發(fā)明的陶瓷蜂巢式過濾器及其結(jié)構(gòu)件用各實(shí)施例進(jìn)行了說明，但各個(gè)陶瓷蜂巢式過濾器及其結(jié)構(gòu)件的特征(例如隔壁的厚度以及氣孔率等)，如果不特別判斷則會(huì)理解為所有的實(shí)施例是通用的。以下，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不局限于此。(參考例17，比較例16)為了制成具有由49~51質(zhì)量％的的&02、35~37質(zhì)量％的入1203和13~15質(zhì)量％的MgO組成的主成分組成的堇青石，在由陶土粉末、焙燒陶土粉末、氧化鋁粉末、氫氧化鋁粉末、硅石粉末以及滑石粉末組成的堇青石原料粉末中添加由規(guī)定量的粘合劑、潤滑劑以及球狀樹脂粉末組成的造孔劑，加入規(guī)定量的水并且進(jìn)行充分的混合、調(diào)制成按蜂巢式構(gòu)造能夠擠出的分批配料。調(diào)整擠出成形用模具以及造孔劑的添加劑，制作成流路截面為四角形的具有各種厚度以及氣孔率的隔壁的蜂巢式成形體。在各成形體干燥后進(jìn)行煅燒，制作出直徑150mmX長度150mm的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。得到的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的間距為1.5mm，并且隔壁具有各種厚度和氣孔率。而且，隔壁的氣孔率，可使用Micromeritics公司產(chǎn)的Autopore1119410，用水銀壓入法測(cè)定。如參考圖4所示，在各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的兩端11、11上用粘接劑粘上覆蓋膜12后，以只封堵各流路4的一端花紋樣式地對(duì)覆蓋膜12穿孔，形成封堵部12a和開放部12b。與上述同樣地向堇青石原料粉末中添加造孔劑、水以及^^合劑，制成稀混凝土14，并放入容器16內(nèi)。為了得到具有各種氣孔率的封堵件，可以改變添加在各稀混凝土14中的造孔劑的量。如參考圖4所示，把陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1的端面11以規(guī)定的深度浸在稀混凝土14中，通過覆蓋膜12的流路4內(nèi)的開放部12a導(dǎo)入稀混凝土14。將陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1抬起并使進(jìn)入端部的稀混凝土14充分干燥后，將陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1倒置，并同樣地進(jìn)行向稀混凝土14浸入和干燥處理。在附著在陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1上的所有的稀混凝土14干燥后，將覆蓋膜12剝離。這樣就得到了在兩端部以規(guī)定的方式設(shè)置封堵件5的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1。最后將設(shè)置有封堵件5的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1放在間歇式煅燒爐(未圖示)內(nèi)煅燒，從而獲得具有各種氣孔率的封堵件的陶瓷蜂巢式過濾器10。對(duì)所獲得的陶瓷蜂巢式過濾器10測(cè)定了隔壁3的厚度以及氣孔率、封堵件5的氣孔率以及深度。沿蜂巢式結(jié)構(gòu)件1的X軸以及Y軸方向，分別在5處、共計(jì)25處從單元的開口端插入直徑為0.8mm的金屬棒，通過測(cè)定該金屬棒的插入深度求出封堵厚度。封堵厚度是25處測(cè)定的平均值。另外，對(duì)各陶瓷蜂巢式過濾器10的壓力損失以及耐熱沖擊性進(jìn)行了以下的評(píng)價(jià)。(a)壓力損失在壓力損失實(shí)驗(yàn)裝置(未圖示)中，將含有碳黑的規(guī)定流量的空氣以碳黑的流量為3g/小時(shí)、流過蜂巢式過濾器10經(jīng)2小時(shí)后，測(cè)定了蜂巢式過濾器10的入口和出口的壓差。以下是壓力損失的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)400mmAq以下的以及〇同時(shí)作為合格。◎:不足380mmAq。〇380400mmAq。X:超過400mmAq。(b)耐熱沖擊性將過濾器10以設(shè)定的各種溫度保持在電爐中30分鐘，然后急劇冷卻到室溫，經(jīng)目視觀測(cè)有無裂紋。把在發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)的加熱溫度與室溫(25°C)的溫度差作為耐熱沖擊溫度。以下是記入的是耐熱沖擊溫度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。并且60(TC以上作為合格?！颉?70(TC以上。◎:65(TC以上并不到70(TC。〇600以上并不到650。C。X:不到600。C。壓力損失和耐熱沖擊性的綜合判斷按以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。壓力損失為、耐熱沖擊性為。壓力損失和耐熱沖擊性兩方都為。〇壓力損失和耐熱沖擊性無論哪一方都合格。X:壓力損失和耐熱沖擊性至少其中有一個(gè)不合格(NG)。各蜂巢式過濾器10的隔壁的厚度和氣孔率、封堵件的氣孔率和封堵深。度、壓力損失和耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)結(jié)果以及綜合判斷出示在表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>在參考例1~7的蜂巢式過濾器中，隔壁具有0.1~0.5mm以內(nèi)的厚度和50~80%以內(nèi)的氣孔率，并且封堵件的氣孔率比隔壁的氣孔率大。另外封堵深度為3-15iran。因此壓力損失和耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)為良好，綜合判斷為〇。尤其是參考例4~7,由于封堵件的氣孔率在70~90%的最適當(dāng)范圍內(nèi)，所以壓力損失的評(píng)價(jià)為。比較例l的蜂巢式過濾器，由于隔壁的厚度未達(dá)到0.1mm，所以耐熱沖擊性差。比較例2的蜂巢式過濾器，.由于隔壁的氣孔率未達(dá)到50%,封堵件的氣孔率比隔壁的氣孔率小，所以壓力損失大，并且由于封堵深度未達(dá)到3nun，所以耐熱沖擊性差。比較例3的蜂巢式過濾器，由于封堵件的氣孔率比隔壁的氣孔率小，所以壓力損失大并且耐熱沖擊性也差。比較例4的蜂巢式過濾器，由于隔壁的氣孔率超過了80%，所以耐熱沖擊性差。比較例5的蜂巢式過濾器，由于隔壁的厚度超過了0.5mm，所以壓力損失大。比較例6的蜂巢式過濾器，由于封堵深度超過了15mm，所以壓力損失大。(參考例8~13)與參考例l相同，制作了具有外徑150mmX長度150mm、把0.3mm厚度的隔壁以1.5mm的間距設(shè)置的堇青石材質(zhì)的陶瓷蜂巢式過濾器10。隔壁的氣孔率為65%，封堵件的氣孔率為78%，封堵深度為10mm。但是在參考例8~11中，在封堵件用稀混凝土14中添加了由丙烯腈-異丁烯酸甲酯共聚物樹脂組成的各種量的球形造孔劑(小球)。對(duì)于各陶瓷蜂巢式過濾器10，對(duì)封堵件的任意橫方向的截面進(jìn)行研磨，并從其SEM照片以目視進(jìn)行了有無具有接近圓形截面的細(xì)孔的研究。并且如圖11中示例的那樣，將SEM照片的數(shù)據(jù)用市場(chǎng)上銷售的圖像分析軟ff1(Image-ProPlusVersion3.0availablefromMediaCybernetics)進(jìn)《亍分析，求出細(xì)孔截面的長短徑比，算出在具有1000iiir^以上的截面積的細(xì)孔中、長短徑比在2以下的細(xì)孔數(shù)的比例。對(duì)于各陶瓷蜂巢式過濾器，用與參考例1同樣的方法來評(píng)價(jià)壓力損失和耐熱沖擊性。具有接近圓形截面的細(xì)孔的有無、長短徑比在2以下的細(xì)孔數(shù)的比例、壓力損失、耐熱沖擊性以及綜合判定出示在表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>參考例8~11的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中存在具有接近圓形截面的細(xì)孔，所以壓力損失低，并且耐熱沖擊性好。耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)無論哪一個(gè)都是或，所以綜合判定為或。但特別是在參考例10及11中的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中具有1000111112以上的截面積的細(xì)孔中，長短徑比在2以下的細(xì)孔數(shù)的比例為20%以上，所以耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)為(◎◎),綜合判定也為(◎◎)。另一方面，參考例12和13的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中不存在具有接近圓形截面的細(xì)孔，所以耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)為O，綜合判定也為O。(參考例14~17，比較例7、8)與參考例1相同制作了具有外徑150mmX長度150mm、把0.3mm厚度的隔壁以1.5mm的間距設(shè)置的堇青石材質(zhì)的陶瓷蜂巢式過濾器10。隔壁的氣孔率為65%，封堵件的氣孔率為60%，封堵深度為10mm。但是在參考例14~17中，在封堵件用稀混凝土14中添加了由丙烯腈-異丁烯酸甲酯共聚物樹脂組成的各種量的球形造孔劑(小球)。對(duì)各陶瓷蜂巢式過濾器，與參考例8~13伺樣，求出有無具有圓形截面的細(xì)孔以及長短徑比為2以下的細(xì)孔數(shù)的比例。另外用與參考例1相同的方法對(duì)壓力損失以及耐熱沖擊性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。有無具有接近圓形截面的細(xì)孔、長短徑比為2以下的細(xì)孔數(shù)的比例、壓力損失、耐熱沖擊性以及綜合判定出示在表3中。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>參考例14~17的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中存在具有接近圓形截面的細(xì)孔，所以壓力損失低，并且耐熱沖擊性好。耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)無論哪一個(gè)都是〇或，所以綜合判定為〇或。但特別是在參考例16及17中的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中具有1000un^以上的截面積的細(xì)孔中，長短徑比在2以下的細(xì)孔數(shù)的比例為20%以上，所以耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)為，綜合判定也為。另一方面，比較例7和8的蜂巢式過濾器，由于在封堵件中不存在具有接近圓形截面的細(xì)孔，所以耐熱沖擊性的評(píng)價(jià)為X，綜合判定也為X。(實(shí)施例110)為形成具有與參考例1相同的主成分組成的堇青石，在由陶土lb、末、焙燒陶土粉末、氧化鋁粉末、氫氧化鋁粉末、硅石粉末以及滑石粉末組成的堇青石原料粉末中，以各個(gè)規(guī)定量混合進(jìn)粘合劑、潤滑劑以及作為造孔劑的球狀樹脂粉末。在所得到的混合物中加入水并制作成可塑化的成形用分批配料。使用將口?？p隙的寬度調(diào)整為使陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的隔壁的厚度不均勻的擠出成形用模具，將各成形用分批配料進(jìn)行擠出成形，可獲得如具有如圖5(a)所示的隔壁的蜂巢式成形體。把所得到的成形體在1400°C進(jìn)行煅燒、得到外徑為267mm和長度為300mm的堇青石質(zhì)的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件。如圖7(a)及(b)所示，著眼于沿陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件l的X軸以及Y軸各5個(gè)、共計(jì)25個(gè)單元，用倍率為IOO倍的投影儀，在圍繞各單元的4個(gè)隔壁的中點(diǎn)、測(cè)定了其厚度。從所獲得的共計(jì)100個(gè)測(cè)定值中求出隔壁3厚度的的平均值Tav、最大值Tmw以及最小值T^，并從它們中算出Tav/(T皿-TmJ。另外，與參考例1同樣，對(duì)各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了耐熱沖擊性評(píng)價(jià)。其結(jié)果出示在表4中。并且陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1的單元數(shù)為46.5個(gè)/cm2，氣孔率為65%，細(xì)孔的平均孔徑為20um。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>—隔壁的厚度為不均勻的實(shí)施例17的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，具有700'C以上的耐熱沖擊溫度，比Tav/(Tmax-T曲)>40的實(shí)施例8~10的耐熱沖擊溫度高。70(TC以上的耐熱沖擊溫度，是對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣凈化催化劑;載體或除去柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的微粒子的過濾器的最好的水準(zhǔn)。因此實(shí)質(zhì)上不會(huì)因使用中的熱沖擊而產(chǎn)生裂紋、受到破壞。(實(shí)施例11~14)為形成具有與參考例l相同的主成分組成的堇青石，在由陶土粉末、焙燒陶土粉末、氧化鋁粉末、氫氧化鋁粉末、硅石粉末以及滑石粉末組成的堇青石原料粉末中，以各個(gè)規(guī)定量混合進(jìn)粘合劑、潤滑劑以及作為造孔劑的球狀樹脂粉末。在所得到的混合物中加入水并制作成可塑化的成形用分批配料。把該分批配料以圓筒形的蜂巢式形狀擠出成形并干燥。將這樣得到的直徑為143mm和長度為152mm的圓筒形陶瓷蜂巢式成形體在13501440'C下煅燒，可獲得如圖1(a)和(b)所示的具有隔壁3的堇青石質(zhì)的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件l。并且通過對(duì)堇青石的原料組成、成形條件和煅燒條件等進(jìn)行調(diào)整，制造了具有各種細(xì)孔特性以及蜂巢式隔壁構(gòu)造的實(shí)施例11-14的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1。各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件1的氣孔率以及平均孔徑，是使用Micromeritics公司產(chǎn)的Autopore1119410，用水銀壓入法測(cè)定。對(duì)各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的任意橫方向的截面進(jìn)行研磨，對(duì)是否有截面積為1000un^以上的細(xì)孔中接近截面為圓形的細(xì)孔，從SEM照片經(jīng)目視進(jìn)行了確認(rèn)。另外，對(duì)截面積為1000Pm2以上的細(xì)孔的不圓度，如圖11所示，通過將SEM照片的數(shù)據(jù)用市場(chǎng)上銷售的圖像分析軟件(Image-ProPlusVersion3.0availablefromMediaCybernetics)進(jìn)行分析而求出。對(duì)從各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件切除的實(shí)驗(yàn)片，按照社團(tuán)法人汽車技術(shù)會(huì)的汽車標(biāo)準(zhǔn)(JASO)M505-87,「汽車廢氣凈化催化劑用陶瓷材料載體(CeramicMonolithCarriers)的實(shí)驗(yàn)方法」，測(cè)定了A軸壓縮強(qiáng)度。把各陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件的端部如圖2(a)和(b)所示那樣進(jìn)行封堵，得到了多孔質(zhì)的陶瓷蜂巢式過濾器。各陶瓷蜂巢式過濾器的過濾特性(耐破壞性、壓力損失以及收集效率)按以下記述評(píng)價(jià)。其結(jié)果出示在表5中。(a)耐破壞性各過濾器的耐破壞性，通過按照社團(tuán)法人汽車技術(shù)會(huì)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)(JASO)M505-87的「汽車廢氣凈化催化劑用陶瓷材料載體(CeramicMonolithCarriers)的實(shí)驗(yàn)方法」測(cè)定的A軸壓縮強(qiáng)度，根據(jù)下記的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。◎:A軸壓縮強(qiáng)度在7Mpa以上(合格)。〇A軸壓縮強(qiáng)度在3Mpa以上7Mpa以下(合格)。X:A軸壓縮強(qiáng)度抵于3Mpa(不合格)。(b)壓力損失壓力損失在250mmAq以下(合格)。〇壓力損失在250mmAq以上300mmAq以下(合格)。X:壓力損失在超過300mmAq(不合格)。(C)碳收集效率為了求出碳的收集效率，在壓力損失試驗(yàn)臺(tái)上，向各蜂巢式過濾器中放入由流量為7.5NmV分的空氣輸送粒徑為0.0042um的碳、以3g/小時(shí)的流量經(jīng)2個(gè)小時(shí)后，測(cè)定了由蜂巢式過濾器的碳的量。碳的收集效率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為下記內(nèi)容。〇碳的收集量超過放入量的90%(合格)。X:碳的收集量低于放入量的90%(不合格)。(d)綜合判定根據(jù)耐破壞性、壓力損失以及碳的收集效率，將綜合判定評(píng)價(jià)以下述的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。耐破壞性、壓力損失以及碳的收集效率無論哪一個(gè)都合格、判定有一個(gè)以上。〇雖然耐破壞性、壓力損失以及碳的收集效率無論哪一個(gè)都合格、但沒有O)判定。X-雖然耐破壞性、壓力損失以及碳的收集效率有任意一個(gè)不合格。實(shí)施例11-14的陶瓷蜂巢式過濾器，由于在隔壁的任意截面上的截面積為1000yn^以上的細(xì)孔中包含著具有接近圓形截面的細(xì)孔，所以不圓度1~10的細(xì)孔數(shù)的比例高。因此，陶瓷蜂巢式過濾器的耐破壞性無論哪種情況都合格。另外，壓力損失以及收集效率無論哪種情況都合格，綜合判定是〇或。如果從作為微粒子收集用過濾器的重要的耐破壞性、壓力損失以及微粒子的收集效率的測(cè)定結(jié)果、進(jìn)行綜合判定，則實(shí)施例11-14的陶瓷蜂巢式過濾器無論哪種情況都合格。(比較例9、10)與參考例1同樣地在堇青石原料粉末中混合規(guī)定量石墨粉末、碳黑粉末等長短徑比大的邊平狀造孔劑，與實(shí)施例11~14同樣地制作出各種堇青石質(zhì)的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件l,測(cè)定細(xì)孔特性、隔壁構(gòu)造、A軸壓縮強(qiáng)度以及過濾特性并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其結(jié)果出示在表5中。比較例9和10的陶瓷蜂巢式過濾器，由于截面積為1000um2以上的能測(cè)出不圓度。另夕卜，由于A軸壓縮強(qiáng)度也在3MPa以下，所以無路哪中情況耐破壞性都不合格，綜合判定為不合格。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>注(1)有無截面積為1000拜2以上、具有圓形截面的細(xì)孔。(2)在截面積為1000拜2以上的細(xì)孔中、不圓度為1~10的細(xì)孔數(shù)的比例。表5(續(xù))<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>如以上詳細(xì)所述，本發(fā)明的陶瓷蜂巢式構(gòu)過濾器，壓力損失小，機(jī)械強(qiáng)度以及耐熱沖擊性良好，能夠防止過濾器再生時(shí)的因熱沖擊而產(chǎn)生的裂紋和破壞。權(quán)利要求1.一種陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，具有分割成多個(gè)流路的多孔質(zhì)隔壁，其特征在于形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均勻的，構(gòu)成隔壁交叉部的各流路的隔壁厚度不同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述隔壁的厚度的平均值Tav、最大值Tmax以及最小值T^滿足Tav/(Tmax-T^)《40的條件。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述隔壁具有50~80%的氣孔率，所述隔壁的任意截面上的具有1000um2以上截面積的細(xì)孔的至少一部分具有圓形截面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于在所述隔壁的任意截面上的具有1000um2以上截面積的所述細(xì)孔中，具有110不圓度的細(xì)孔數(shù)的比例為50%以上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于-在所述隔壁的任意截面上的具有1000ui^以上截面積的細(xì)孔中，長短徑比為2以下的細(xì)孔數(shù)的比例為60%以上。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述氣孔率為60~70%。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于細(xì)孔的平均孔徑為10~40um。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于所述隔壁的厚度為0.10.5mrn，所述隔壁的間隔為13.5mm。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于具有3MPa以上的A軸壓縮強(qiáng)度。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于由具有以42~56質(zhì)量％的SiO2、30~45質(zhì)量％的Al203和12-16質(zhì)量％的MgO組成為主成分化學(xué)組成的堇青石構(gòu)成。全文摘要一種具有分割成多個(gè)流路的多孔質(zhì)隔壁的陶瓷蜂巢式結(jié)構(gòu)件，其特征在于形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均勻的，構(gòu)成隔壁交叉部的各流路的隔壁厚度不同。文檔編號(hào)C04B38/00GK101240728SQ20071019288公開日2008年8月13日申請(qǐng)日期2002年12月3日優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日發(fā)明者岡崎俊二,大坪康彥,德留修,諏訪部博久申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社