陶瓷蜂巢式结构件制造技术

一种具有分割成多个流路的多孔质隔壁的陶瓷蜂巢式结构件，其特征在于：形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均匀的，构成隔壁交叉部的各流路的隔壁厚度不同。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对汽车废气、尤其是对包含在从柴油发动机排出的废 气中的微粒子进行收集的陶瓷蜂巢式过滤器以及用于它的陶瓷蜂巢式结 构件。
技术介绍
为了除去在从柴油发动机排出的废气中的以碳为主要成分的微粒子， 使用有把多孔质陶瓷蜂巢式结构件的两端交替封住的陶瓷蜂巢式过滤器。如图1所示，陶瓷蜂巢式结构件1为接近圆筒形(包括截面为椭圆形)， 并在外周壁2的内侧具有隔壁3，而且还具有由隔壁围出的多个单元(流 路)4。另外，如图2 (b)所示，流路4的两端用封堵件5a、 5b交替封住。用蜂巢式过滤器10如图2 (b)所示那样进行废气净化。废气20a流 入到过滤器10的流路4，经过多孔质隔壁3的细孔从相邻接的流路4如 20b所示那样排出。包含在废气中的微粒子在经过隔壁3的细孔时被收集。 另外，在流出端一侧的各封堵件5的内面上，积蓄着微粒子30。由于当被 收集在流路4上的微粒子超过允许水准时过滤器10就会发生堵塞，所以 用燃烧炉或电加热器使其燃烧，对过滤器10进行再生。对于这样的微粒子收集用过滤器，压力损失、微粒子收集效率、耐损 坏性以及耐溶损性等的过滤器特性是很重要的。虽然压力损失能够通过加 大隔壁的气孔率或气孔尺寸、减小废气阻力而降低，但是如果加大隔壁的 气孔率，则会降低隔壁的强度，从而降低过滤器的耐损坏性。而且，在蜂 巢式过滤器的两端设置封堵件，这样不仅会使压力损失上升，而且还会降 低耐热冲击性。因此很难同时满足压力损失和耐损坏性的两个必要条件。在特开平7-332064号中己公开了一种方法，即，为了防止因封堵件而使陶瓷蜂巢式过滤器的压力损失上升、将废气流出侧的封堵件的细孔以三维地链式连接，把其气孔率设定为是隔壁气孔率的110~140%。但是，在 特开平7-332064号公开的陶瓷蜂巢式结构件，如其实施例所记述的，由 于气孔率为45%、很小，而且封堵件的气孔率也在40~65%、很小，所以 存在陶瓷蜂巢式过滤器的压力损失大的问题。另外，由于在流出侧的封堵 件上有气孔，而在流入侧的封堵件上没有气孔，所以废气不能通过流入侧 的封堵件，降低压力损失的效果也就不充分。在特开平8-281034号中公开了在再生时的热冲击集中于蜂巢式过滤 器的隔壁的未封堵区域和封堵区域的交界处，以及为了防止因热冲击而造 成的蜂巢式过滤器的损坏，必须不将其交界(根据封堵的深度)连续成一 直线状的内容。但是，蜂巢式过滤器的封堵深度如果不均匀，则在封堵深 度大的地方过滤器的有效面积就变小、而压力损失就会变大。另外，封堵 深度如果不均匀，则对于每个产品的过滤面积就有误差，存在蜂巢式过滤 器质量不稳定的问题。而且，由于在封堵深度小的地方封堵件与隔壁的结 合强度小，所以因由废气所产生的压力或热冲击会将封堵件剥落。一般的陶瓷蜂巢式结构件，如图10 (a)及(b)所示，具有正方形的 单元(流路)，在陶瓷蜂巢式结构件内隔壁的厚度实质上是均匀的。具有 这样结构的陶瓷蜂巢式结构件，在平行于隔壁的方向上具有高强度，但在 相对于隔壁的倾斜方向上强度较低。因此，在使用催化剂转换器或微粒子 收集用过滤器时，有如图6所示的因热冲击和热应力而在隔壁交叉部发生 裂纹13、在单元的对角线方向发生破坏的情况。为了解决这样的缺陷，在特幵昭55-147154号中公开了通过把外周壁 附近的隔壁形成得比内部的隔壁厚来提高陶瓷蜂巢式结构件整体的强度 的技术。但是，在陶瓷蜂巢式结构件的中心部，由于隔壁不厚，所以隔壁 交叉部的强度均匀，在隔壁交叉部产生的裂纹链式地向中心部内传播。在特公昭51-20435号中公开了为了防止在应力集中的隔壁交叉部产 生裂纹、或在废气流动差的流路的角部(面对隔壁交叉部的面)催化反应 效率低，而把隔壁交叉部扩大为圆弧形或直线形的内容。但是，由于隔壁 交叉部的强度陶瓷蜂巢式结构件内是均匀的，所以因热冲击和热应力而发 生裂纹在隔壁交叉部链式地传播。在特开昭61-129015号中公开了一种隔壁的细孔由孔径为5~40 u m的 小孔和孔径为40~100 u m的大孔组成并且小孔数是大孔数的5~40倍的废 气净化用过滤器。虽然没有记载气孔率，但累计细孔容积为0.3~0.7cm3/g， 所以，如果把堇青石的真实比重设为2.5，则气孔率为43~64%。在特公昭61-54750号中公开了通过对开口孔隙率和平均孔径的控制 能够设计出从高收集率式到低收集率式的过滤器。被记载的最合适的气孔 率范围为33~90%。专利第2578176号公开了气孔率范围为40~55%、直径为2 u m以下、 细孔容积为0.005cm3/g以下的、微粒子收集时间长的多孔质陶瓷蜂巢式过 滤器。特开平9-77573号公开了一种蜂巢式结构件，即，具有55~80%的气 孔率和25~40ti m的平均孔径，隔壁的细孔由具有5-40ix m的孔径的小孔 和具有40-100 u m的孔径的大孔组成、并且小孔数是大孔数的5~40倍， 具有高收集率、低压力损失和低热膨胀率。但是，由于这些多孔质陶瓷蜂巢式过滤器具有高气孔率，所以必然地 强度就低。而且，作为造孔剂，由于使用的是碳或石黑等比较扁平的粉末， 所以细孔的长短径比就比较大并具有锐角部。因此在细孔上容易产生应力 集中，这就成为陶瓷蜂巢式结构件强度低的原因。所以，在作为柴油发动 机的废气的微粒子收集用过滤器被使用时，会因热应力或热冲击、组装时 的机械紧固力或振动而发生损坏。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是要提供一种压力损失小、并能够防止因当再生 过滤器时的热应力或热冲击而产生的裂纹的陶瓷蜂巢式过滤器以及用于 这种过滤器的陶瓷蜂巢式结构件。本专利技术的另一目的是要提供一种对应力集中的隔壁交叉部在单元对 角线方向上使裂纹难以形成链式进展的陶瓷蜂巢式结构件。本专利技术的又一 目的是要提供一种即使气孔率在50%以上、也能够作为 微粒子收集用过滤器而长期稳定使用的高强度陶瓷蜂巢式结构件。鉴于上述目的，本专利技术的专利技术人等对陶瓷蜂巢式过滤器的隔壁以及封堵件进行了各种研究结果发现，通过对与隔壁组合的封堵件的气孔率、细 孔形状以及封堵深度进行调节，能够不仅不降低耐破坏性而且可降低压力 损失，进而完成了本专利技术。艮P，本专利技术的陶瓷蜂巢式结构件，具有分割成多个流路的多孔质隔壁， 其特征在于，形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均匀的，构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^最好满足Tav/ (T皿-T^)《40的条件。根据本专利技术的理想实施例的陶瓷蜂巢式过滤器以及结构件，分别所述隔壁具有50~80%的气孔率，所述隔壁的任意截面上的具有1000 u m2以上 截面积的细孔的至少一部分具有圆形截面。在本专利技术的陶瓷蜂巢式过滤器以及结构件中，在所述隔壁的任意截面 上的具有1000un^以上截面积的所述细孔中，最好具有1 10不圆度的细 孔数的比例为50%以上。气孔率最好为60~70%。细孔的平均孔径最好为 10~40um。所述隔壁的厚度最好为0.1~0.5mm，所述隔壁的间隔最好为 1 3.5nini。本专利技术的理想的蜂巢式过滤器以及结构件具有3MPa以上的A 轴压縮强度。本专利技术的陶瓷蜂巢式过滤器以及结构件，由具有以42~56质量％的 Si02、 30~45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂巢式结构件，具有分割成多个流路的多孔质隔壁，其特征在于：形成所述流路的所述隔壁的厚度是不均匀的，构成隔壁交叉部的各流路的隔壁厚度不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：諏访部博久，冈崎俊二，德留修，大坪康彦，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]