陶瓷蜂窝式过滤器及其制造方法、以及陶瓷蜂窝式过滤器用封堵材料技术

本发明专利技术提供一种陶瓷蜂窝式过滤器，其具有：具有对流路进行划分的多孔性隔板的陶瓷蜂窝式烧成体、和形成在规定的流路上的封堵部，并且从通过所述多孔性隔板的废气中除去微粒，其中，由以堇青石为主成分的陶瓷材料构成所述陶瓷蜂窝式烧成体，所述封堵部的至少一部分含有陶瓷粒子及非晶质氧化物基质，所述非晶质氧化物基质由胶态氧化物形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于从柴油机的废气中除去微粒的陶瓷蜂窝式过滤器及其制造方法、以及用于制造该陶瓷蜂窝式过滤器的封堵材料。
技术介绍
为了从柴油机的废气中除去微粒，开发了具有下述结构的微粒收集用陶瓷蜂窝式过滤器、即DPF(Diesel Particulate Filter柴油粒子过滤器)并被实用，所述的陶瓷蜂窝式过滤器是将陶瓷蜂窝式烧成体的隔板形成为多孔结构，并使含有微粒的废气通过该隔板的结构。陶瓷蜂窝式过滤器是由具有形成流路的多孔性隔板及外周壁的陶瓷蜂窝式烧成体、和交替封堵流路的两端面的封堵部构成。陶瓷蜂窝式过滤器由于在使用过程中处在高温下，因此，在陶瓷蜂窝式烧成体中使用热膨胀系数小的耐热性堇青石(cordierite)质陶瓷，为了缩小与陶瓷蜂窝式烧成体之间的热膨胀差，在封堵材料上，也使用与蜂窝式结构体相同材质的堇青石质陶瓷。如果含有微粒的废气流入这样的陶瓷蜂窝式过滤器，则废气中的微粒被收集在多孔性隔板的细孔内。如果被收集的微粒被过度蓄积在陶瓷蜂窝式过滤器内，则过滤器的压力损失增大，从而存在导致发动机的输出下降之患。因而，使用电加热器或燃烧器等外部点火机构，定期使所收集的微粒进行燃烧，再生陶瓷蜂窝式过滤器。通常，有一对陶瓷蜂窝式过滤器搭载在汽车上，采用以下所述的交替再生方式，即一方的过滤器在再生过程中时，使用另一方的过滤器。关于陶瓷蜂窝式过滤器的特性，为了不降低发动机性能，要求如下较低地抑制压力损失，同时具有克服再生时或发动机停止时等情况下的由急剧的温度变化带来的热冲击的耐热冲击性。因而，对于陶瓷蜂窝式过滤器的封堵部，至今为止，提出如下所述的改良方法。在特公昭63-28875号中，作为对陶瓷蜂窝式烧成体的开口端进行封堵的方法，公开了将烧成的蜂窝式结构体利用堇青石质原料批料(batch)进行封堵，然后在1300℃以上的温度下烧成而使堇青石质原料批料发生堇青石化的方法。通过该方法，能够完全密封陶瓷蜂窝式烧成体的流路的规定的开口端，得到耐热冲击性优越的可靠性高的堇青石质蜂窝式过滤器。在特开2002-136817号中，公开了以下所述的陶瓷蜂窝式过滤器，即将已烧成或未烧成的陶瓷蜂窝式烧成体的流路的规定的开口端，用封堵材料进行密封，并在1400℃的高温下加热并形成封堵部而成，其中，所述封堵材料由组成与陶瓷蜂窝式烧成体相同的烧成粉和未烧成粉构成。在该陶瓷蜂窝式过滤器中，由于封堵材料含有组成与陶瓷蜂窝式烧成体相同的粉碎粉末，因此，即使在高温下，封堵部或其附近的蜂窝式结构体上也不会发生由热膨胀差引起的裂缝，另外，也不发生封堵部的剥落等不妥善的情况。然而，如果如上述以往技术一样，将封堵材料加热到堇青石化温度(例如，1300℃)以上并使其固着在陶瓷蜂窝式烧成体上，可知难以使堇青石质陶瓷蜂窝式结构体和封堵部的热膨胀系数一致。即，在作为陶瓷蜂窝式烧成体的原料的堇青石质陶土(material)的挤压成形中，原料中的板状高岭土粒子在通过挤压模具的狭小间隙时发生取向，因此，在烧成过程中生成的堇青石结晶也发生取向，所得到的蜂窝式结构体的流路方向或径向的热膨胀系数小。但是，由于封堵材料不通过挤压模具的狭小间隙，因此，堇青石结晶的取向为无序(random)，热膨胀系数较大。因而，蜂窝式结构体和封堵部之间的热膨胀系数差较大。加之，在1300℃以上的固着温度下，封堵部和陶瓷蜂窝式烧成体的界面上产生大的残留应力。由于大的残留应力，有可能通过安装在汽车上时由废气引起的热冲击、或来自发动机振动或路面振动的机械冲击，在封堵部或封堵部和蜂窝式结构体的界面上产生裂缝、或封堵部脱落。在特公昭63-24731号中，公开了以下所述的方法，即在贴于多孔性陶瓷蜂窝式结构体的开口端的薄膜的规定部位处开孔，并由这些孔将封堵材料导入到流路内来密封规定的流路。在该文献的实施例3中，一边对含有矾土水泥和多铝红柱石的粉碎物的生料施加振动，一边导入到陶瓷蜂窝式结构体的规定的流路，将得到的封堵部在55℃温度及90％湿度条件下保持2小时并使其硬化，一体化形成蜂窝式结构体和封堵部。在该方法中，由于封堵部的固着温度较低且为55℃，因此，封堵部和陶瓷蜂窝式结构体的界面的残留应力小。但是，堇青石蜂窝式结构体的热膨胀系数小，由多铝红柱石和矾土水泥构成的封堵部的热膨胀系数较大，因此，在安装于汽车上时，通过由废气引起的热冲击，有可能在陶瓷蜂窝式结构体和封堵部之间产生裂缝，或封堵部剥离并脱落。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供由于陶瓷蜂窝式烧成体的隔板和封堵部的热膨胀系数差较小且封堵部的固着温度低而残留应力小、并具有优越的耐热冲击性的陶瓷蜂窝式过滤器。本专利技术的另一个目的在于，提供制造该陶瓷蜂窝式过滤器的方法。本专利技术的进而另一个目的在于，提供在制造该陶瓷蜂窝式过滤器的过程中使用的封堵材料。本专利技术人等发现，通过以堇青石为主成分的材料形成陶瓷蜂窝式烧成体，同时，如果由含有陶瓷粒子及胶态氧化物的封堵材料形成封堵部，则即使在低温下加热，胶态氧化物也形成非晶质氧化物基质(matrix)，陶瓷蜂窝式烧成体和封堵部的热膨胀系数差较小，且由于在低温下固着封堵部，因此，得到残留应力小的陶瓷蜂窝式过滤器，从而想到了本专利技术。即，就本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器而言，其具有具有对流路进行划分的多孔性隔板的陶瓷蜂窝式烧成体、和形成在规定的流路上的封堵部，其从通过所述多孔性隔板的废气中除去微粒，其中，所述陶瓷蜂窝式烧成体由以堇青石为主成分的陶瓷材料构成，所述封堵部的至少一部分含有陶瓷粒子和非晶质氧化物基质，所述非晶质氧化物基质是由胶态氧化物形成。所述陶瓷粒子优选堇青石粒子和/或非晶质二氧化硅粒子。另外，所述陶瓷粒子优选由材质与陶瓷蜂窝式烧成体相同的粉碎粉末构成。所述胶态氧化物优选是胶态氧化硅和/或胶态氧化铝。本专利技术的上述陶瓷蜂窝式过滤器的制造方法，其特征在于，由以堇青石为主成分的陶瓷材料形成所述陶瓷蜂窝式烧成体，在1000℃以下的温度下加热在所述陶瓷蜂窝式烧成体的规定的流路中填充的封堵材料，由此，形成固着在所述陶瓷蜂窝式烧成体上的封堵部。所述封堵材料的固着温度优选为500℃以下，更优选为150℃以下。优选由含有陶瓷粒子和胶态氧化物的封堵材料形成所述封堵部的至少一部分。本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器用封堵材料，其特征在于，含有陶瓷粒子和胶态氧化物。本专利技术的效果在于(a)由于封堵部含有陶瓷粒子，因此，封堵部和陶瓷蜂窝式烧成体的热膨胀系数差较小，另外，(b)由于封堵部含有由胶态氧化物形成的非晶质氧化物基质，因此，将封堵材料固着在陶瓷蜂窝式烧成体上的温度低，陶瓷蜂窝式烧成体的残留应力小。因而，本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器具有优越的耐热冲击性，并且，大幅度降低制造成本。附图说明图1是表示本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器的外观的立体图。图2是表示本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器的结构的概略剖视图。图3(a)是表示将封堵部形成在陶瓷蜂窝式过滤器的规定的流路上的方法的概略剖视图。图3(b)是表示将封堵部形成在陶瓷蜂窝式过滤器的规定的流路上的方法的概略剖视图。具体实施例方式本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器，是由陶瓷蜂窝式烧成体、和形成在所述陶瓷蜂窝式烧成体的规定的流路上的封堵部构成，所述陶瓷蜂窝式烧成体由以堇青石为主成分的陶瓷材料构成，所述封堵部的至少一部分是由含有陶瓷粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂窝式过滤器，其具有：具有对流路进行划分的多孔性隔板的陶瓷蜂窝式烧成体、和形成在规定的流路上的封堵部，并且从通过所述多孔性隔板的废气中除去微粒，其中，　　　　所述陶瓷蜂窝式烧成体是由以堇青石为主成分的陶瓷材料构成，所述封堵部的至少一部分含有陶瓷粒子和非晶质氧化物基质，所述非晶质氧化物基质由胶态氧化物形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德丸慎弥，
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]