專利名稱：陶瓷蜂窩過濾器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于除去柴油機(jī)的廢氣中含有的微粒子的陶瓷蜂窩過濾器及其制造方法。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中含有以由碳質(zhì)構(gòu)成的碳黑與由高沸點(diǎn)烴成分構(gòu)成的SOF成分(Soluble Organic Fraction :可溶性有機(jī)成分)為主成分的 PM(Particulate Matter 粒子狀物質(zhì))，當(dāng)上述PM向大氣中排出時(shí)，可能給人體和環(huán)境帶來負(fù)面影響。因此，一直以來采取在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管的中途安裝用于捕集PM的陶瓷蜂窩過濾器的方法。圖I以及圖2示出用于捕集廢氣中的PM而凈化廢氣的陶瓷蜂窩過濾器的一例。陶瓷蜂窩過濾器10包括由形成多個(gè)流出側(cè)密封流路3以及流入側(cè)密封流路4的多孔質(zhì)隔壁2、與外周壁I 構(gòu)成的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體；以及將流出側(cè)密封流路3的廢氣流入側(cè)端面8和流入側(cè)密封流路 4的廢氣流出側(cè)端面9交替密封為方格花紋的上游側(cè)密封部6a與下游側(cè)密封部6b。如圖2所示，該陶瓷蜂窩過濾器10經(jīng)支承構(gòu)件14而被壓接把持于金屬制收納容器12內(nèi)，并經(jīng)支承構(gòu)件13a、13b而沿軸向被夾持收納。支承構(gòu)件14 一般由金屬網(wǎng)以及/或者陶瓷制的墊形成。當(dāng)將陶瓷蜂窩過濾器10安裝于柴油機(jī)而使用時(shí)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)、路面等的機(jī)械振動(dòng)、沖擊經(jīng)支承構(gòu)件13a、13b以及支承構(gòu)件14而傳遞到陶瓷蜂窩過濾器10并向其施加負(fù)載。外徑超過200_的大型的陶瓷蜂窩過濾器為了承受更大的基于振動(dòng)、沖擊的負(fù)載，要求維持高強(qiáng)度。在陶瓷蜂窩過濾器所謀求的特性之中，PM的捕集效率、壓力損失、PM的可捕集時(shí)間(從捕集開始到達(dá)到一定壓力損失的時(shí)間)三個(gè)尤為重要。特別是捕集效率與壓力損失處于相反的關(guān)系，當(dāng)意欲提高捕集效率時(shí)，壓力損失增大且可捕集時(shí)間縮短，并且當(dāng)將壓力損失設(shè)計(jì)為較低時(shí)，雖然可捕集時(shí)間能夠變長，但捕集效率變低。為了滿足上述所有相反的濾器特性，一直以來研究對(duì)陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的氣孔率、氣孔直徑分布等進(jìn)行控制的技術(shù)。日本特表2003-534229號(hào)公開有一種陶瓷結(jié)構(gòu)體，該陶瓷結(jié)構(gòu)體以堇青石相為主成分，在25 800°C的條件下具有大于4X10_7/°C且小于13X 10_7/°C的熱膨脹系數(shù)，通氣度以及氣孔尺寸分布滿足式子2. 108X (通氣度)+18.511X (全部氣孔容積)+0. 1863X (含有4 40 μ m的氣孔的全部氣孔容積的百分比)< 24.6。日本特表2007-525612號(hào)公開有一種柴油機(jī)微粒子過濾器，該柴油機(jī)微粒子過濾器具有小于25 μ m的中間孔直徑d50、以及滿足Pm ( 3. 75的關(guān)系的孔尺寸分布以及氣孔率。在此，當(dāng)以體積為基礎(chǔ)的孔尺寸的累積分布為10%、50%以及90%的孔直徑分別設(shè)為dlO、d50 以及 d90(dl0 < d50 < d90)時(shí)，Pm 由 Pm = 10. 2474 {I/((d50)2 (%氣孔率/100))}+0. 0366183 (d90)-O. 00040119 (d90)2+0. 468815 (100/%氣孔率)2+0· 0297715 (d50)+1. 61639(d50-dl0)/d50 表示。由于日本特表2003-534229號(hào)以及日本特表2007-525612號(hào)所記載的技術(shù)規(guī)定為僅將由水銀壓入法測定的細(xì)孔的結(jié)構(gòu)(大小以及分布)形成在規(guī)定的范圍內(nèi)，因此難以設(shè)計(jì)能夠高效地捕集特別是被認(rèn)為對(duì)人體的影響大的納米尺寸的PM、并且將壓力損失維持為較低的陶瓷蜂窩過濾器。日本特開2006-095352號(hào)公開有一種由多孔質(zhì)的基材形成隔壁的蜂窩過濾器，在該蜂窩過濾器中，氣孔率為45 70%，所述基材的根據(jù)由水銀壓入法測定的平均細(xì)孔直徑Α(μπι)、以及由泡點(diǎn)法測定的平均細(xì)孔直徑Β(μπι)而求出的平均細(xì)孔直徑差率[{(Α-Β)/B} X 100]在35%以下，平均細(xì)孔直徑B為15 30 μ m，并且由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑在150μπι以下。日本特開2006-095352號(hào)記載有由水銀壓入法測定的平均細(xì)孔直徑A是反映隔壁表面的細(xì)孔的平均直徑的值，由泡點(diǎn)法測定的平均細(xì)孔直徑B是反映隔壁內(nèi)的最小直徑的細(xì)孔直徑的值，在具有圖4(a)所記載的隔壁內(nèi)部的直徑小、隔壁表面的直徑大的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的隔壁的情況下，由泡點(diǎn)法測定的平均細(xì)孔直徑B與由水銀壓入法測定的平均細(xì)孔直徑A相比為非常小的值，另一方面，在具有圖4(b)所記載的隔壁內(nèi)部的直徑與隔壁表面的直徑相等的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、以及圖4(c)所記載的隔壁內(nèi)部的直徑大、隔壁表面的直徑小的細(xì)孔結(jié)構(gòu)的隔壁的情況下，由水銀壓入法以及泡點(diǎn)法測定的平均細(xì)孔直徑A以及B形成為不怎么 變化的值。日本特開2006-095352號(hào)記載有所述平均細(xì)孔直徑差率在35%以下，即由水銀壓入法測定的平均細(xì)孔直徑A與由泡點(diǎn)法測定的平均細(xì)孔直徑B之差小的隔壁具有如下結(jié)構(gòu)隔壁表面的直徑比隔壁內(nèi)部的直徑大的細(xì)孔(圖4(a))少，隔壁表面的直徑相對(duì)于隔壁內(nèi)部的直徑之比比較小，即隔壁內(nèi)部的直徑與隔壁表面的直徑相等的細(xì)孔(圖4(b))、以及隔壁表面的直徑比隔壁內(nèi)部的直徑小的細(xì)孔(圖4(c))多。S卩，日本特開2006-095352號(hào)所記載的蜂窩過濾器由圖4(b)以及圖4(c)所示的具有較多的細(xì)孔的隔壁構(gòu)成。由于日本特開2006-095352號(hào)的實(shí)施例所記載的蜂窩過濾器的由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑在129 145 μ m的范圍內(nèi)，因此預(yù)料到隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑更大。因此，雖然壓力損失變小，但存在特別是被認(rèn)為對(duì)人體的影響大的納米尺寸的PM的捕集效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷蜂窩過濾器及其制造方法，該陶瓷蜂窩過濾器及其制造方法能夠維持低壓力損失，并且能夠改善PM捕集效率，尤其能夠改善納米尺寸的PM捕集效率。用于解決問題的方法S卩，本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器具有陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體具有被多孔質(zhì)的隔壁分隔的多個(gè)流路；以及密封部，該密封部交替地設(shè)置于所述流路的廢氣流入側(cè)或者廢氣流出側(cè)，使廢氣通過所述多孔質(zhì)隔壁，除去廢氣中含有的微粒子，其特征在于，所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為45 75%，由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Α(μπι)、以及由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Β( μ m)滿足式子35 < (A-B)/B X 100 彡 70，由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的最大細(xì)孔直徑在100 μ m以下。
本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器優(yōu)選過濾器容積密度在O. 5g/cm3以下。本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器優(yōu)選20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)在13X 10_7/°C以下。優(yōu)選所述多孔質(zhì)隔壁的通氣度為2X 10_12 IOX 10_12m2。優(yōu)選所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為55 70%，由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑A為25 35 μ m，以及具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)為全部細(xì)孔容積的60 90%。優(yōu)選由水銀壓入法測定的所述多孔質(zhì)隔壁的具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)超過全部細(xì)孔容積的10%且在23%以下。優(yōu)選構(gòu)成所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的結(jié)晶相的主成分為堇青石。過濾器容積密度優(yōu)選在O. 4g/cm3以下，進(jìn)一步優(yōu)選在O. 3g/cm3以下。 所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體在20 800°C間的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選在10 X 10_7/°C以下，進(jìn)一步優(yōu)選在8X10_7/°C以下。優(yōu)選將所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒的由四點(diǎn)測定法測出的彎曲強(qiáng)度在IMPa以上。優(yōu)選將所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒的楊氏模量在O. 5GPa 以上。制造陶瓷蜂窩過濾器的本發(fā)明的方法具有對(duì)具有含滑石、硅石、礬土源以及高嶺土的堇青石化原料、以及造孔材料的原料粉末進(jìn)行混煉而得到坯土的工序；擠壓所述坯土而得到蜂窩狀的成形體的工序；以及對(duì)所述蜂窩狀成形體的規(guī)定的流路進(jìn)行封孔而形成為陶瓷蜂窩過濾器的工序，其特征在于，所述娃石具有15 60 μ m的中位直徑，所述滑石具有10 25 μ m的中位直徑、以及O. 77以上的形態(tài)指數(shù)，所述高嶺土粒子具有I 8μπι的中位直徑、以及O. 9以上的分裂指數(shù)(其中，分裂指數(shù)是根據(jù)由X射線衍射測定的(200)面、(020)面、以及(002)面中的各峰值強(qiáng)度值
I(20(1)、I (CI2CI)、W 及 I (CICI2)，而由 I (002) / I (200) +1 (020) +1 (002) ^ 表不的值)，所述礬土源具有I 6 μ m的中位直徑，所述造孔材料具有30 70 μ m的中位直徑，所述堇青石化原料通過孔徑在250 μ m以下的篩網(wǎng)而使用。優(yōu)選在表示所述造孔材料的粒子直徑與累積體積之間的關(guān)系的曲線中，相當(dāng)于全部體積的90%的累積體積下的粒子直徑d90為50 90 μ m。所述帆土源的中位直徑優(yōu)選為2 5 μ m。所述娃石的中位直徑優(yōu)選為35 55 μ m。發(fā)明效果由于本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器能夠維持低壓力損失、并且能夠改善PM捕集效率，尤其是能夠改善被認(rèn)為對(duì)人體的影響大的納米尺寸的PM捕集效率，因此適合用作柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣用的過濾器。


圖I是示意性地表示陶瓷蜂窩過濾器的一例的主視圖。
圖2是示出配置于金屬制收納容器的陶瓷蜂窩過濾器的一例的示意剖視圖。
具體實(shí)施例方式[I]陶瓷蜂窩過濾器的結(jié)構(gòu)本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器具有陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體具有被多孔質(zhì)的隔壁分隔的多個(gè)流路；以及密封部，該密封部交替地設(shè)置于所述流路的廢氣流入側(cè)或者廢氣流出側(cè)，該過濾器用于使廢氣通過所述多孔質(zhì)隔壁，并除去廢氣中含有的微粒子，其特征在于，所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為45 75%，由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Α(μπι)、以及由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Β(μπι)滿足式子35< (A-B) /BXlOO ( 70，由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的最大細(xì)孔直徑在100 μ m以下，該過濾器能夠維持低壓力損失，并且能夠改善PM捕集效率，尤其是能夠改善納米尺寸的PM捕集效率。在多孔質(zhì)隔壁的氣孔率小于45%的情況下，不能維持低壓力損失，另一方面，當(dāng)氣 孔率超過75%時(shí)，不能維持使用時(shí)可承受的強(qiáng)度。所述氣孔率優(yōu)選為50 73%，進(jìn)一步優(yōu)選為55 70%。所述式子35< (A-B)/BX100S70表示中位細(xì)孔直徑A比中位細(xì)孔直徑B大，并且中位細(xì)孔直徑A與B之比在I. 35 < A/B < I. 7的范圍內(nèi)。在此，由于由水銀壓入法測定的中位細(xì)孔直徑A是反映隔壁表面的細(xì)孔的平均直徑的值，由泡點(diǎn)法測定的中位細(xì)孔直徑B是反映隔壁內(nèi)的最小直徑的細(xì)孔直徑的值，因此滿足所述式子的陶瓷蜂窩過濾器表示隔壁表面的細(xì)孔直徑比隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑大，并且隔壁表面的細(xì)孔直徑與隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑之比是比較大的值，即細(xì)孔直徑隨著從表面向內(nèi)部而減小，且其變化率大。因此，能夠維持低壓力損失，并且使納米尺寸的PM的捕集效率變得良好。另外，通過將由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑設(shè)在ΙΟΟμπι以下，尤其能夠改善被認(rèn)為對(duì)人體的影響大的納米尺寸的PM的捕集效率。為了實(shí)現(xiàn)更低的壓力損失與優(yōu)良的PM的捕集效率，由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑優(yōu)選在30 μ m以上。在[(A-B)/BX 100]的值在35%以下、即隔壁表面的細(xì)孔直徑與隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑之差小的情況下，納米尺寸的PM的捕集性能降低。另一方面，在所述值超過70%的情況下，難以維持低壓力損失。[(A-B)/BX 100]的值優(yōu)選為40 65%。當(dāng)由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑超過100 μ m時(shí)，隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑尺寸變大，PM的捕集效率、尤其是被認(rèn)為對(duì)人體的影響大的納米尺寸的PM的捕集效率變低。并且，隔壁表面的細(xì)孔直徑相對(duì)變大而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。水銀壓入法是如下的方法將處于真空狀態(tài)的隔壁試料浸潰于水銀并進(jìn)行加壓，通過求出加壓時(shí)的壓力與壓入試料的細(xì)孔內(nèi)的水銀的體積之間的關(guān)系來求出細(xì)孔直徑分布。在水銀壓入法的測定過程中，當(dāng)使壓力緩緩上升時(shí)，從試料表面的直徑大的細(xì)孔開始依次壓入水銀，最終利用水銀填滿所有的細(xì)孔。根據(jù)填滿所有的細(xì)孔的水銀量來求出全部細(xì)孔容積，并將壓入全部細(xì)孔容積的50%的容積的水銀的時(shí)刻的細(xì)孔直徑設(shè)為由水銀壓入法測定的中位細(xì)孔直徑。泡點(diǎn)法是根據(jù)浸潰于表面張力已知的液體且充分濕潤的隔壁試料的、從一方的表面施加氣壓時(shí)流通的氣體的量來求出細(xì)孔直徑的方法。當(dāng)使氣壓逐漸上升時(shí)，預(yù)先侵入細(xì)孔內(nèi)的液體從另一方的表面被擠壓，氣體在試料中流通，進(jìn)一步升高氣壓時(shí)，氣體的流量增力口。通過測量該壓力與氣體的流量，能夠求出細(xì)孔直徑分布。將表示流量飽和時(shí)的飽和流量的50%的流量的細(xì)孔直徑設(shè)為由泡點(diǎn)法測定的中位細(xì)孔直徑。另外，與氣體流通的最小的壓力對(duì)應(yīng)的細(xì)孔直徑成為試料中的最大細(xì)孔直徑。陶瓷蜂窩過濾器的過濾器容積密度優(yōu)選在O. 5g/cm3以下。過濾器容積密度是將蜂窩過濾器的質(zhì)量除以蜂窩過濾器的全部容積而得到的商。通過將過濾器容積密度設(shè)在O. 5g/cm3以下，廢氣向蜂窩過濾器流通時(shí)的阻力變小，從而得到低壓力損失特性。另一方面，當(dāng)過濾器容積密度超過O. 5g/cm3時(shí)，可能不能維持低壓力損失特性。過濾器容積密度優(yōu)選在O. 4g/cm3以下，進(jìn)一步優(yōu)選在 O. 3g/cm3以下。過濾器容積密度為了維持強(qiáng)度而優(yōu)選在O. 2g/cm3以上。陶瓷蜂窩過濾器在20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選在13X10_7以下。通過將熱膨脹系數(shù)設(shè)在13X10_7以下，當(dāng)將陶瓷蜂窩過濾器用作用于除去柴油機(jī)的廢氣中含有的微粒子的過濾器時(shí)，能夠維持耐熱沖擊性，并能夠維持實(shí)用的可承受強(qiáng)度。20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選在10X10—7以下，進(jìn)一步優(yōu)選為3X10—7 8X10—7。為了維持低壓力損失，所述多孔質(zhì)隔壁的通氣度優(yōu)選為2X 10_12 IOX 10_12m2。在通氣度小于2X10_12m2的情況下，可能壓力損失變高，另一方面，在通氣度超過10X10_12m2的情況下，PM的捕集性能有時(shí)變差。通氣度進(jìn)一步優(yōu)選在超過3X 10_12m2且在8X 10_12m2以下。由水銀壓入法測定的所述多孔質(zhì)隔壁的中位細(xì)孔直徑A優(yōu)選為25 35 μ m。當(dāng)中位細(xì)孔直徑A小于25 μ m時(shí)，壓力損失特性有時(shí)降低，另一方面，當(dāng)中位細(xì)孔直徑A超過35 μ m時(shí)，有時(shí)因強(qiáng)度降低而導(dǎo)致存在實(shí)用上的問題。平均細(xì)孔直徑A優(yōu)選為26 34 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選為27 33 μ m。由水銀壓入法測定的所述多孔質(zhì)隔壁的具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)優(yōu)選為全部細(xì)孔容積的60 90%。在具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)小于全部細(xì)孔容積的60%的情況下，由于具有小于15 μ m的直徑的微小細(xì)孔的比例變多，因此給壓力損失特性帶來負(fù)面影響，并且由于具有超過40 μ m的直徑的粗大細(xì)孔的比例增加，因此可能強(qiáng)度降低。另一方面，在具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)超過全部細(xì)孔容積的90%的情況下，具有小于15 μ m的直徑的微小細(xì)孔與具有超過細(xì)孔直徑40 μ m的直徑的粗大細(xì)孔的比例變小，由此可能不能充分確保細(xì)孔的連通性，并且不能維持低壓力損失。具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)優(yōu)選為65 85%，進(jìn)一步優(yōu)選為65 80%。由水銀壓入法測定的具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)優(yōu)選超過全部細(xì)孔容積的10%且在23%以下。在具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)在10%以下的情況下，可能壓力損失特性降低，當(dāng)具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)超過25%時(shí)，粗大細(xì)孔的比例變大而可能強(qiáng)度降低。具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)優(yōu)選為11 22%，進(jìn)一步優(yōu)選為12 21%。陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的結(jié)晶相的主成分為堇青石，優(yōu)選含有3 6質(zhì)量％的尖晶石以及I 8質(zhì)量％的方英石。通過具有上述結(jié)晶組成，能夠?qū)茣r(shí)的尺寸變化(膨脹)抑制為較小，進(jìn)而能夠?qū)坪蟮奶沾煞涓C結(jié)構(gòu)體的尺寸變化抑制為較小。更優(yōu)選的結(jié)晶組成含有4 5質(zhì)量％的尖晶石、以及2 7質(zhì)量％的方英石。此外，結(jié)晶相除了含有堇青石、尖晶石以及方英石之外，還可以含有莫來石、剛石、以及鱗石英等。將陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒由四點(diǎn)測定法測定的彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在IMPa以上。通過具有上述彎曲強(qiáng)度，能夠得到具有在使用時(shí)可承受的強(qiáng)度的陶瓷蜂窩過濾器。所述彎曲強(qiáng)度優(yōu)選在2MPa以上。將陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒的楊氏模量優(yōu)選在O. 5GPa以上。通過具有上述楊氏模量，能夠得到具有在使用時(shí)可承受的強(qiáng)度的陶瓷蜂窩過濾器。在所述楊氏模量小于O. 5GPa的情況下，因使用時(shí)的振動(dòng)、沖擊而產(chǎn)生變形，可能陶瓷蜂窩過濾器破損。所述楊氏模量優(yōu)選在IGPa以上。[2]陶瓷蜂窩過濾器的制造方法本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器的制造方法具有對(duì)具有含滑石、硅石、礬土源以及高嶺土的堇青石化原料、以及造孔材料的原料粉末進(jìn)行混煉而得到坯土的工序；擠壓所述坯土而得到蜂窩狀的成形體的工序；以及對(duì)所述蜂窩狀成形體的規(guī)定的流路進(jìn)行封孔而 形成為陶瓷蜂窩過濾器的工序，其特征在于，所述硅石具有15 60 μ m的中位直徑，所述滑石具有10 25 μ m的中位直徑、以及O. 77以上的形態(tài)指數(shù)，所述高嶺土粒子具有I 8μπι的中位直徑、以及O. 9以上的分裂指數(shù)(其中，分裂指數(shù)是根據(jù)由X射線衍射測定的(200)面、(020)面、以及(002)面中的各峰值強(qiáng)度值I (200)、I (020)、 以及 I (002)，由 I (002)/I (200)+I (002)+I (002)}表示的值)，所述帆土源具有I 6μηι的中位直徑,所述造孔材料具有30 70 μ m的中位直徑，所述堇青石化原料通過孔徑在250 μ m以下的篩網(wǎng)而使用，能夠?qū)κ箟毫p失特性惡化的微小細(xì)孔、以及使強(qiáng)度降低的粗大細(xì)孔的比例進(jìn)行限制，增加維持低壓力損失所需要的細(xì)孔的比例。根據(jù)該制造方法，能夠得到如下的本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器(i)由氣孔率為45 75%，由水銀壓入法測定的中位細(xì)孔直徑Α(μπι)以及由泡點(diǎn)法測定的中位細(xì)孔直徑B(ym)滿足式子35 < (A-B)/BXlOO ≤ 70，由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑在IOOym以下的多孔質(zhì)隔壁構(gòu)成，(ii)過濾器容積密度在0.5g/cm3以下，(iii) 20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)在13X10-7/°C以下，以及(iv)通氣度為2 ΧΙΟ—12 10 XlO-12m2。所述陶瓷原料優(yōu)選為堇青石化原料。堇青石化原料以使主結(jié)晶為堇青石(主成分的化學(xué)組成為42 56質(zhì)量％的SiO2、30 45質(zhì)量％的八1203以及12 16質(zhì)量％的MgO)的方式，混合硅石源成分、礬土源成分以及苦土源成分的各原料粉末。形成于以堇青石為主結(jié)晶的陶瓷的細(xì)孔，主要具有燒制硅石而產(chǎn)生的細(xì)孔以及燃燒造孔材料而產(chǎn)生的細(xì)孔。(a)硅石粒子眾所周知，與其他原料相比，硅石直到高溫都能穩(wěn)定地存在，在1300°C以上熔融擴(kuò)散而形成細(xì)孔。因此，在堇青石化原料中，通過含有10 25質(zhì)量％的硅石，能夠得到所希望的量的細(xì)孔。當(dāng)含有超過25質(zhì)量％的硅石時(shí)，為了將主結(jié)晶維持為堇青石，不得不減少其他硅石源成分亦即高嶺土以及/或者滑石，其結(jié)果是，由高嶺土而得到的低熱膨脹化的效果(擠壓成形時(shí)高嶺土取向而得到的效果)減少且耐熱沖擊性降低。另一方面，在含有小于10質(zhì)量％的硅石的情況下，由于在隔壁表面開口的細(xì)孔變少，因此可能不能維持在捕集積蓄PM時(shí)的低壓力損失。娃石的含有量優(yōu)選為12 22質(zhì)量％。硅石粒子使用具有15 60 μ m的中位直徑的硅石粒子。在硅石粒子的中位直徑小于15 μ m的情況下，使壓力損失特性惡化的微小細(xì)孔變多，另一方面，在硅石粒子的中位直徑超過60 μ m的情況下，使強(qiáng)度降低的粗大細(xì)孔變多。硅石粒子的中位直徑優(yōu)選為35 55 μ m0雖然所述硅石粒子能夠使用結(jié)晶質(zhì)的硅石粒子、或者非晶質(zhì)的硅石粒子，但從調(diào)整粒度分布的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選非晶質(zhì)的硅石粒子。非晶質(zhì)硅石能夠通過粉碎高溫熔融高純度的天然硅石而制造的鑄錠而得到。雖然硅石粒子也可以含有作為雜質(zhì)的Na20、K20、以及CaO,但為了防止熱膨脹系數(shù)變大，所述雜質(zhì)的含有量合計(jì)優(yōu)選在O. I %以下。硅石粒子的真球度優(yōu)選在O. 5以上。在硅石粒子的真球度小于O. 5的情況下，使壓力損失特性惡化的微小細(xì)孔變多，并且使強(qiáng)度降低的粗大細(xì)孔變多。硅石粒子的真球度優(yōu)選在O. 6以上，進(jìn)一步優(yōu)選在O. 7以上。硅石粒子的真球度是將硅石粒子的投影面積除以將通過硅石粒子的重心且連結(jié)粒子外周的兩點(diǎn)的直線的最大值作為直徑的圓的面積得到的值，能夠利用圖像解析裝置根據(jù)電子顯微鏡照片而求出。真球度高的硅石粒子通過微粉碎高純度的天然硅石并熔射于高溫火焰之中而得 至IJ。利用向高溫火焰之中的熔射，能夠同時(shí)進(jìn)行硅石粒子的熔融與球狀化，從而得到真球度高的非晶質(zhì)硅石。另外，優(yōu)選利用分級(jí)等的方法來調(diào)整該球狀硅石粒子的粒度。(b)滑石滑石使用具有10 25 μ m的中位直徑的滑石?；瘍?yōu)選含有35 45質(zhì)量％的苦土成分，也可以含有作為雜質(zhì)的Fe203、Ca0、Na20、以及K2O等。為了得到所希望的粒度分布，滑石中的Fe2O3的含有率優(yōu)選為O. 5 2. 5質(zhì)量％，從降低熱膨脹系數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，Na20、K2O以及CaO的含有率合計(jì)優(yōu)選在O. 5質(zhì)量％以下。從減小結(jié)晶相的主成分為堇青石的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，滑石優(yōu)選為板狀粒子。表示滑石粒子的平板度的形態(tài)系數(shù)優(yōu)選在O. 77以上，更優(yōu)選在O. 8以上，最優(yōu)選在O. 83以上。如美國專利第5141686號(hào)所記載那樣，通過對(duì)板狀的滑石粒子進(jìn)行X射線衍射測定，根據(jù)得到的(004)面的衍射強(qiáng)度Ix、以及(020)面的衍射強(qiáng)度Iy，利用式子形態(tài)系數(shù)=IJ(Ix+2Iy)，由此能夠求出所述形態(tài)系數(shù)。形態(tài)系數(shù)越大、滑石粒子的平板度越高?；旌嫌谳狼嗍系幕奶砑恿績?yōu)選為40 43質(zhì)量％，以使得主結(jié)晶形成為堇青石。(C)高嶺土聞嶺土粒子使用具有I 8 μ m的中位直徑的聞嶺土粒子。以堇青石為主結(jié)晶的陶瓷的隔壁在燒制過程中，主要具有燒制硅石粒子而產(chǎn)生的細(xì)孔、以及燃燒造孔材料而產(chǎn)生的細(xì)孔。由于具有比硅石以及造孔材料的中位直徑小的I 8μπι的中位直徑的高嶺土粒子在由硅石粒子以及造孔材料形成的細(xì)孔之間以將上述細(xì)孔彼此連通的方式形成細(xì)孔，因此形成如下的細(xì)孔結(jié)構(gòu)提高隔壁中的細(xì)孔的連通性，并且隔壁表面的細(xì)孔直徑大于隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑，且隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑小。其結(jié)果是，能夠形成由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Α( μ m)、以及由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Β( μ m)滿足式子35 < (A-B) /BXlOO ( 70，由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的最大細(xì)孔直徑在100 μ m以下的細(xì)孔結(jié)構(gòu)。高嶺土粒子的中位直徑優(yōu)選為2 6 μ m。如果高嶺土粒子以其c軸與被擠壓成形的蜂窩結(jié)構(gòu)體的長邊方向正交的方式取向，則堇青石結(jié)晶的C軸與蜂窩結(jié)構(gòu)體的長邊方向平行，能夠減小蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)。對(duì)于高嶺土粒子的取向其形狀具有較大的影響。定量地表示高嶺土粒子的形狀的指數(shù)亦即高嶺土粒子的分裂指數(shù)優(yōu)選在O. 9以上，進(jìn)一步優(yōu)選在O. 93以上。通過對(duì)沖壓成形的高嶺土粒子進(jìn)行X射線衍射測定，根據(jù)得到的(200)面、(020)面以及(002)面的各峰值強(qiáng)
度 1(2。。)、I (020)以及 I (002)， 利用式子分裂f日數(shù)—I(。。2)/[I (2。。)+1 (。2。)+1 (。(12)]，由此能夠求出高嶺土粒子的分裂指數(shù)?？梢哉f分裂系數(shù)越大、高嶺土粒子的取向越良好。高嶺土粒子優(yōu)選在堇青石化原料中含有I 15質(zhì)量％。當(dāng)含有超過15質(zhì)量％的高嶺土粒子時(shí)，可能陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的細(xì)孔直徑小于5 μ的微小細(xì)孔增加且使壓力損失特 性惡化，在含有小于I質(zhì)量％的高嶺土粒子的情況下，陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的熱膨脹系數(shù)變大。高嶺土粉末的含有量進(jìn)一步優(yōu)選為4 8質(zhì)量％。(d)礬土礬土源原料使用I 6 μ m的中位直徑的礬土源原料。礬土源原料降低熱膨脹系數(shù)，并且與高嶺土粒子相同地，相對(duì)于硅石粒子、造孔材料的中位直徑較小，由此發(fā)揮使燒制硅石粒子而產(chǎn)生的細(xì)孔與燃燒造孔材料而產(chǎn)生的細(xì)孔連通的效果。礬土源原料的中位直徑優(yōu)選為2 5 μ m。作為礬土源成分，從雜質(zhì)少的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選氧化鋁以及/或者氫氧化鋁。在使用氫氧化鋁的情況下，堇青石化原料中的含有量優(yōu)選為6 42質(zhì)量％，更優(yōu)選為6 15質(zhì)量％，最優(yōu)選為8 12質(zhì)量％。在使用氧化鋁的情況下，堇青石化原料中的含有量優(yōu)選在30質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為12 25質(zhì)量％，最優(yōu)選為20 24質(zhì)量％。氧化鋁以及氫氧化鋁中的雜質(zhì)亦即Na2CK K2O以及CaO的含有量合計(jì)優(yōu)選在O. 5質(zhì)量％以下，更優(yōu)選在O. 3質(zhì)量％以下，最優(yōu)選在O. I質(zhì)量％以下。(e)造孔材料造孔材料在堇青石質(zhì)陶瓷的燒制過程中在合成堇青石之前燃燒消失而形成細(xì)孔。造孔材料使用具有30 70 μ m的中位直徑的造孔材料。在中位直徑小于30 μ m的情況下，比較大的直徑的細(xì)孔變少，從而不能維持低壓力損失特性。當(dāng)中位直徑超過70 μ m時(shí)，由于形成的細(xì)孔變得過于粗大，因此不能得到足夠的強(qiáng)度。造孔材料的中位直徑優(yōu)選為40 60 μ m0在表示造孔材料的粒子直徑與累積體積(累積特定的粒子直徑以下的粒子體積的值)之間的關(guān)系的曲線中，相當(dāng)于90%的累積體積的粒子直徑d90優(yōu)選為50 90 μ m。在所述粒子直徑d90小于50 μ m的情況下，由于比隔壁內(nèi)部的細(xì)孔直徑小的直徑的細(xì)孔在隔壁表面上增加，因此可能壓力損失特性降低。另一方面，當(dāng)d90超過90 μ m時(shí)，由于由泡點(diǎn)法測定的最大細(xì)孔直徑變大，因此可能納米尺寸的PM的捕集效率降低。所述粒子直徑d90優(yōu)選為60 80 μ m。能夠使用例如日機(jī)裝(股份)制Microtrac粒度分布測定裝置(MT3000)來測定造孔材料的粒子直徑。造孔材料能夠使用小麥粉、石墨、淀粉、實(shí)心或者中空的樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酯、聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、異丁烯酸甲酯 丙烯腈共聚體等)等。在上述材料之中，優(yōu)選中空的樹脂粒子，其中尤以異丁烯酸甲酯·丙烯腈共聚體形成的造孔材料為佳。中空的樹脂粒子優(yōu)選內(nèi)包烴等氣體的、夕卜殼厚度為O. I 2 μ m的中空的樹脂粒子，且優(yōu)選含有70 95%的水分。造孔材料含有所述水分，由此能改善樹脂粒子的光滑性，在混合、混煉以及成形過程中，樹脂粒子難以破損。造孔材料的添加量優(yōu)選在能夠維持低壓力損失特性并確保強(qiáng)度的范圍內(nèi)根據(jù)其種類而決定。在使用中空的樹脂粒子作為造孔材料的情況下，優(yōu)選其添加量為I 15%。在所述添加量小于1%的情況下，由于由造孔材料形成的細(xì)孔的量變少，因此可能不能維持低壓力損失特性。當(dāng)所述添加量超過15%時(shí)，可能細(xì)孔的量變得過多而不能確保足夠的強(qiáng)度。所述添加量進(jìn)一步優(yōu)選為超過6%且在15%以下，最優(yōu)選為6. 5 13%。在使用小麥粉、石墨、淀粉等作為造孔材料的情況下，其添加量優(yōu)選在5 70%的范圍內(nèi)。 (f)堇青石化原料的篩選由硅石粒子、滑石粒子、高嶺土粒子、礬土粒子等構(gòu)成的堇青石化原料通過孔徑250 μ m以下的篩網(wǎng)而使用。利用所述篩網(wǎng)，除去堇青石化原料中的粗大粒子，從而能夠防止在隔壁表面開口的細(xì)孔以及隔壁內(nèi)部的細(xì)孔粗大化。所述篩網(wǎng)的孔徑優(yōu)選在220 μ m以下。(g)制造方法用于擠壓成形陶瓷蜂窩過濾器的被可塑化了的坯土，向由硅石粒子、滑石粒子、高嶺土粒子、以及帆土粒子等構(gòu)成的堇青石化原料添加造孔材料、粘合劑等，利用亨舍爾混合機(jī)等不使用粉碎介質(zhì)的方法來進(jìn)行混合，添加水并利用捏合機(jī)等不施加過度的剪切的方法進(jìn)行混煉而成形。利用不使用粉碎介質(zhì)的方法進(jìn)行混合，由此能夠防止硅石粒子(特別是非晶質(zhì)硅石粒子)以及造孔材料在混合過程中被粉碎，能夠使具有所希望的粒度分布以及粒子形狀的硅石粒子以及造孔材料在擠壓后的成形體中保持原狀態(tài)地存在，從而能夠得到兼得壓力損失特性與PM的捕集效率的陶瓷蜂窩過濾器。特別是在使用真球度高的硅石、以及使用中空的樹脂粒子作為造孔材料的情況下，采用所述混合方法的效果較大。在混合工序中采用球磨機(jī)等使用粉碎介質(zhì)的方法的情況下，由于硅石粒子、特別是真球度高的硅石粒子、以及造孔材料的中空的樹脂粒子在混合過程中被粉碎而導(dǎo)致其形狀、粒徑發(fā)生變化，因此不能得到所希望的細(xì)孔結(jié)構(gòu)。利用眾所周知的方法從模具擠出得到的可塑性的坯土，形成蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體，在干燥之后，根據(jù)需要實(shí)施端面以及外周等的加工，通過燒制來制造陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。使用連續(xù)爐或者批量爐，一邊調(diào)節(jié)升溫以及冷卻的速度一邊進(jìn)行燒制。在陶瓷原料為堇青石化原料的情況下，在1350 1450°C的條件下保持I 50小時(shí)，在堇青石主結(jié)晶充分生成之后，冷卻至室溫。特別是在制造外徑在150mm以上、以及全長在150mm以上的大型的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的情況下，所述升溫速度優(yōu)選為，在分解粘合劑的溫度范圍(例如150 350°C )內(nèi)為O. 2 10°C /hr，在進(jìn)行堇青石化反應(yīng)的溫度區(qū)域(例如1150 1400°C )內(nèi)為5 200C /hr,以使得在燒制過程中不使成形體產(chǎn)生龜裂。冷卻優(yōu)選特別是在1400 1300°C的范圍內(nèi)以20 40°C /h的速度進(jìn)行。得到的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體利用眾所周知的方法對(duì)所希望的流路的端部或者流路內(nèi)部進(jìn)行封孔，由此能夠形成為陶瓷蜂窩過濾器。此外，該封孔部也可以在燒制前形成。雖然利用以下的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但本發(fā)明并不局限于此。在使具有表I 表4所示的特性(中位直徑、雜質(zhì)等)的硅石、高嶺土、滑石、礬土、以及氫氧化鋁的原料粉末通過孔徑212 μ m的篩網(wǎng)之后，以表6所示的添加量進(jìn)行配合，從而得到化學(xué)組成為51質(zhì)量％的Si02、35質(zhì)量％的Al2O3以及14質(zhì)量％的MgO的堇青石化原料粉末。向該堇青石化原料粉末以表6所示的量添加表5所示的造孔材料，在添加了甲基纖維素之后，添加水進(jìn)行混煉，從而制作由可塑性的堇青石化原料構(gòu)成的陶瓷坯土。使用Microtrac粒度分布測定裝置(MT3000)來測定硅石、高嶺土、滑石、礬土、氫氧化鋁、以及造孔材料的中位直徑以及粒度分布。硅石粒子的真球度利用圖像解析裝置根據(jù)由電子顯微鏡拍攝的粒子的圖像來求出，是根據(jù)投影面積Al、以及將通過重心且連結(jié)粒子外周的兩點(diǎn)的直線的最大值設(shè)為直徑的圓的面積A2并利用式子A1/A2而計(jì)算出的值，由20個(gè)粒子的平均值表示。擠壓得到的坯土而形成蜂窩結(jié)構(gòu)的成形體，在干燥之后，對(duì)周邊部進(jìn)行除去加工，在燒制爐中以200小時(shí)的工序(以在室溫 150°C的條件下為10°C /h、在150 350°C的條件下為2V /hr、在350 1150°C的條件下為20°C /h以及在1150 1400°C的條件下為15°C /hr的平均速度升溫，在最高溫度1410°C的條件下保持24hr，并且以在1400 1300°C的條件下為30°C /hr、以及在1300 100°C的條件下為80°C /hr的平均速度冷卻)燒制。
在得到的蜂窩形狀的燒制體的外周涂敷由非晶質(zhì)硅石與硅膠構(gòu)成的外皮材并使其干燥，從而得到外徑為266. 7mm、全長為304. 8mm、隔壁厚度為300 μ m、以及單元密度為260單元/平方英寸的實(shí)施例I 16以及比較例I 12的陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體。在上述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的流路端部以交替形成封孔的方式填充由堇青石化原料構(gòu)成的封孔材漿料之后，進(jìn)行封孔材漿料的干燥以及燒制，從而得到實(shí)施例I 16以及比較例I 12的堇青石質(zhì)陶瓷蜂窩過濾器。燒制后的封孔材的長度在5 IOmm的范圍內(nèi)。對(duì)得到的實(shí)施例I 16以及比較例I 12的陶瓷蜂窩過濾器，進(jìn)行基于水銀壓入法的細(xì)孔分布、基于泡點(diǎn)法的細(xì)孔直徑、熱膨脹系數(shù)、結(jié)晶量、過濾器容積密度、通氣度、捕集2g/升的碳黑時(shí)的壓力損失、捕集效率、彎曲強(qiáng)度以及楊氏模量的測定。表7示出所有結(jié)果?；谂蔹c(diǎn)法以及水銀壓入法的測定使用從蜂窩過濾器截取的試驗(yàn)片來進(jìn)行。利用水銀壓入法，求出隔壁的全部細(xì)孔容積、氣孔率、中位細(xì)孔直徑A、具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔容積相對(duì)于全部細(xì)孔容積的比例、以及具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔容積相對(duì)于全部細(xì)孔容積的比例，利用泡點(diǎn)法，求出中位細(xì)孔直徑B、以及最大細(xì)孔直徑。將從陶瓷蜂窩過濾器截取的試驗(yàn)片(IOmmX IOmmX IOmm)收納于Micromeritics公司制的才一卜III的測定單元內(nèi)，在對(duì)單元內(nèi)進(jìn)行減壓之后，導(dǎo)入水銀并進(jìn)行加壓，求出加壓時(shí)的壓力與壓入存在于試驗(yàn)片內(nèi)的細(xì)孔中的水銀的體積之間的關(guān)系，由此進(jìn)行基于水銀壓入法的測定。根據(jù)所述壓力與體積之間的關(guān)系求出細(xì)孔直徑與累積細(xì)孔容積之間的關(guān)系。導(dǎo)入水銀的壓力為O. 5psi (O. 35X 10_3kg/mm2)，根據(jù)壓力計(jì)算出細(xì)孔直徑時(shí)的常數(shù)使用接觸角=130°以及表面張力=484dyne/cm的值。將堇青石的真比重設(shè)為2. 52g/cm3,根據(jù)全部細(xì)孔容積的測定值通過計(jì)算求出氣孔率。使用POROUS MATERIALS, INC.公司制的"。一 A *?？?J 一夕 CFPl 100AEX 來進(jìn)行基于泡點(diǎn)法的細(xì)孔的測定，向從陶瓷蜂窩過濾器截取的試驗(yàn)片滴下全氟聚酯(商品名“Galwick”)，收納于測定裝置內(nèi)并進(jìn)行測定。20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)使用從蜂窩過濾器截取的試驗(yàn)片而進(jìn)行測定。
結(jié)晶量根據(jù)由X射線衍射測定的堇青石、尖晶石以及方英石的各結(jié)晶的主峰值強(qiáng)度而求出。使用株式會(huì)社'J力' 夕制的X射線衍射裝置(Cu-K α線)，根據(jù)在2 Θ = 8 40°的范圍內(nèi)測定的陶瓷蜂窩過濾器的粉末試料的X射線衍射圖案，求出堇青石的(102)面的衍射強(qiáng)度1 _(1(12)，尖晶石(220)面的衍射強(qiáng)度Iifes5feCl),以及方英石(200)面的衍射強(qiáng)度(2。。)，并換算±述值而得到各結(jié)晶的主峰值強(qiáng)度(在X射線衍射圖案中為最高強(qiáng)度的衍射峰值強(qiáng)度)。使用各結(jié)晶的JCPDS卡記載的相對(duì)于主峰值強(qiáng)度的強(qiáng)度比的值，即堇青石(102)面50%、尖晶石(220)面40%、以及方英石(200)面13%按照下式來進(jìn)行從測定強(qiáng)度向主峰值強(qiáng)度(堇青石的(500)面、尖晶石的(311)面以及方英石的(101)面的X射線衍射強(qiáng)度)的換算。(堇青石結(jié)晶的X射線衍射強(qiáng)度)=(I董青石(102)/50)X 100(尖晶石結(jié)晶的X射線衍射強(qiáng)度)=(I尖晶石(220)/40)X 100(方英石結(jié)晶的X射線衍射強(qiáng)度)=(I方英石￠200)/13)X 100
通過進(jìn)行上述換算，能夠避免各結(jié)晶的主峰值相互重疊而無法求出正確的強(qiáng)度等問題，能夠以高精度地比較各結(jié)晶的含有量。堇青石、尖晶石、以及方英石的各結(jié)晶量通過將各結(jié)晶的主峰值強(qiáng)度除以它們的主峰值強(qiáng)度合計(jì)來求出。例如尖晶石的結(jié)晶量利用式子 (I 尖晶石(220)/40) X 100/((I 董青石(102)/50) X 100+ (I 尖晶石(220)/40) X 100+ (I 方英石(_/13)X100)來求出。將蜂窩過濾器的質(zhì)量除以蜂窩過濾器的全部容積而求出過濾器容積密度。通氣度是使用Perm Automated Porometer (注冊(cè)商標(biāo))6· O 版(一 7
7 ,ι X社)，一邊使空氣流量從30cc/sec增加到400cc/sec —邊進(jìn)行測定的通氣度的最大值。在表7中，將通氣度超過3X 10_12m2且在8X 10_12m2以下的情況評(píng)價(jià)為(◎)，將通氣度為2X 1(Γ12 3Χ 1(Γ12ι 2或者超過8 X l(T12m2且在IOX l(T12m2以下的情況評(píng)價(jià)為(〇)，以及將通氣度小于2X 10_12m2或者超過IOX 10_12m2的情況評(píng)價(jià)為(X)。在空氣流量為IONmVmin的條件下，以3g/h的速度向固定于壓力損失測試臺(tái)的陶瓷蜂窩過濾器投入平均粒徑為O. 042 μ m的碳粉(碳黑)，由每一升過濾器體積的碳黑附著量為2g時(shí)的流入側(cè)與流出側(cè)的差壓(壓力損失)表示捕集2g/升的碳黑時(shí)的壓力損失(碳黑捕集壓力損失)。將壓力損失在I. 2kPa以下的情況評(píng)價(jià)為(◎)，將壓力損失超過I. 2kPa且在I. 5kPa以下的情況評(píng)價(jià)為(〇)，以及將壓力損失超過I. 5kPa的情況評(píng)價(jià)為(X)，由此來對(duì)碳黑捕集壓力損失進(jìn)行評(píng)價(jià)。在空氣流量為IONmVmin的條件下，以3g/h的速度向固定于壓力損失測試臺(tái)的陶瓷蜂窩過濾器投入平均粒徑為O. 042 μ m的碳粉，并且使用SMPS (Scanning MobilityParticle Sizer) (TIS公司制的型號(hào)3936)，對(duì)每一分鐘流入蜂窩過濾器的碳粉的粒子數(shù)與從蜂窩過濾器流出的碳粉的粒子數(shù)進(jìn)行計(jì)測，根據(jù)在從投入開始20分到21分的I分鐘之間流入蜂窩過濾器的碳粉的粒子數(shù)Nin、以及從蜂窩過濾器流出的碳粉的粒子數(shù)Ν_，利用式子(Nin-Ntjut)/Nin來求出捕集效率。將整個(gè)式子的值在98%以上的情況評(píng)價(jià)為(◎)，將整個(gè)式子的值在95%以上且小于98%的情況評(píng)價(jià)為(〇)，以及將整個(gè)式子的值小于95%的情況評(píng)價(jià)為(X)，由此對(duì)捕集效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。
使用從陶瓷蜂窩過濾器截取的蜂窩狀棒，該蜂窩狀棒在流路方向上長度為100mm，與流路方向平行地截取成厚度為12mm、寬度為25臟，利用下部支點(diǎn)間距離80mm以及上部支點(diǎn)間距離40mm的四點(diǎn)彎曲的試驗(yàn)方法來進(jìn)行彎曲強(qiáng)度以及楊氏模量的測定。表I
權(quán)利要求
1.一種陶瓷蜂窩過濾器，該陶瓷蜂窩過濾器具有陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體具有被多孔質(zhì)的隔壁分隔的多個(gè)流路；以及密封部，該密封部交替地設(shè)置于所述流路的廢氣流入側(cè)或者廢氣流出側(cè)，使廢氣通過所述多孔質(zhì)隔壁，除去廢氣中含有的微粒子，其特征在于， 所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為45 75%， 由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑A ( μ m)、以及由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑Β(μπι)滿足式子35 < (A-B) /BXlOO ( 70， 由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的最大細(xì)孔直徑在100 μ m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)在13X10_V°C以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 過濾器容積密度在O. 5g/cm3以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 所述多孔質(zhì)隔壁的通氣度為2X10—12 10X10_12m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為55 70%，由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑A為25 35 μ m，具有15 40 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)為全部細(xì)孔容積的60 90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 由水銀壓入法測定的所述多孔質(zhì)隔壁的具有超過50 μ m的直徑的細(xì)孔的容積合計(jì)超過全部細(xì)孔容積的10%且在23%以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 構(gòu)成所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的結(jié)晶相的主成分為堇青石。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 過濾器容積密度在O. 4g/cm3以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 過濾器容積密度在O. 3g/cm3以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)在IOX 10_7/°C以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體的20 800°C之間的熱膨脹系數(shù)在8X 10_7/°C以下。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 將所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒的由四點(diǎn)測定法測出的彎曲強(qiáng)度在IMPa以上。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器，其特征在于， 將所述陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體與流路方向平行地截取的蜂窩狀棒的楊氏模量在O. 5GPa以上。
14.一種陶瓷蜂窩過濾器的制造方法，該陶瓷蜂窩過濾器的制造方法具有對(duì)具有含滑石、硅石、礬土源以及高嶺土的堇青石化原料、以及造孔材料的原料粉末進(jìn)行混煉而得到坯土的工序；擠壓所述坯土而得到蜂窩狀的成形體的工序；以及對(duì)所述蜂窩狀成形體的規(guī)定的流路進(jìn)行封孔而形成為陶瓷蜂窩過濾器的工序，其特征在于， 所述娃石具有15 60 μ m的中位直徑， 所述滑石具有10 25 μ m的中位直徑、以及O. 77以上的形態(tài)指數(shù)， 所述高嶺土粒子具有I 8 μ m的中位直徑、以及O. 9以上的分裂指數(shù)，其中，分裂指數(shù)是根據(jù)由X射線衍射測定的(200)面、(020)面、以及(002)面中的各峰值強(qiáng)度值I(2QQ)、I (02(1)、以及 I (CICI2)，而由 I (002)/{I (2(1(1)+1 ((12(1)+1 (002)1 表不的值， 所述帆土源具有I 6 μ m的中位直徑， 所述造孔材料具有30 70 μ m的中位直徑， 所述堇青石化原料通過孔徑在250 μ m以下的篩網(wǎng)而使用。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的陶瓷蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于， 在表示所述造孔材料的粒子直徑與累積體積之間的關(guān)系的曲線中，相當(dāng)于全部體積的90%的累積體積下的粒子直徑d90為50 90 μ m。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的陶瓷蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于， 所述帆土源的中位直徑為2 5 μ m。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的陶瓷蜂窩過濾器的制造方法，其特征在于， 所述娃石的中位直徑為35 55 μ m。
全文摘要
本發(fā)明的陶瓷蜂窩過濾器具有陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體，該陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)體具有被多孔質(zhì)的隔壁分隔的多個(gè)流路；以及密封部，該密封部交替地設(shè)置于所述流路的廢氣流入側(cè)或者廢氣流出側(cè)，使廢氣通過所述多孔質(zhì)隔壁，除去廢氣中含有的微粒子，其特征在于，所述多孔質(zhì)隔壁的氣孔率為45～75％，由水銀壓入法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑A(μm)、以及由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的中位細(xì)孔直徑B(μm)滿足式子35＜(A-B)/B×100≤70，由泡點(diǎn)法測定的所述隔壁的最大細(xì)孔直徑在100μm以下，過濾器容積密度在0.5g/cm3以下，20～800℃之間的熱膨脹系數(shù)在13×10-7/℃以下，所述多孔質(zhì)隔壁的通氣度為2×10-12～10×10-12m2。
文檔編號(hào)C04B38/00GK102834158SQ20118001764
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者岡崎俊二, 石澤俊崇 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社