柱状蜂窝结构过滤器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种柱状蜂窝结构过滤器及其制造方法，其有助于兼具PN高捕集效率及低压力损失。一种柱状蜂窝结构过滤器，其具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面呈开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室、以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面呈开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室夹着多孔质隔壁而交替地相邻配置，该柱状蜂窝结构过滤器中，在各第一隔室的表面形成有陶瓷制的多孔质膜，该多孔质膜的平均膜厚T(单位：μm)为2～50μm，气孔率P(单位：％)为65～90％，平均膜厚T和气孔率P满足0.36T+60≤P≤0.75T+72的关系式。式。式。

【技术实现步骤摘要】
柱状蜂窝结构过滤器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及柱状蜂窝结构过滤器及其制造方法。

技术介绍

[0002]在从柴油发动机及汽油发动机等内燃机中排出的废气中包含有烟灰等粒子状物质(以下记载为PM：Particulate Matter。)。烟灰对人体有害，限制其排放。目前，为了应对废气限制，广泛使用使废气通过具有通气性的小细孔隔壁而对烟灰等PM进行过滤的以DPF及GPF为代表的过滤器。
[0003]作为用于捕集PM的过滤器，已知壁流式的柱状蜂窝结构体(以下也称为“柱状蜂窝结构过滤器”。)，其具备多个第一隔室和多个第二隔室，其中，多个第一隔室在高度方向上从入口侧底面延伸至出口侧底面，且入口侧底面呈开口而在出口侧底面具有封孔部，多个第二隔室以夹着隔壁的方式与第一隔室相邻配置，在高度方向上从入口侧底面延伸至出口侧底面，且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面呈开口。
[0004]近年来，随着废气限制的强化，引入了更严格的PM排出基准(PN限制：Particle Matter的个数限制)，要求过滤器具有PM的高捕集性能(PN高捕集效率)。因此，提出了在隔室的表面另外形成用于捕集PM的层。
[0005]专利文献1中记载有一种集尘用蜂窝过滤器的制造方法，其在蜂窝状的多孔质基材的表面形成至少1层气孔径比该多孔质基材的气孔径小的多孔质膜，所述集尘用蜂窝过滤器的制造方法的特征在于，向所述多孔质基材的隔室内部供给由50％粒径(D
50
：μm)为所述多孔质基材的平均气孔径(P：μm)的2/3倍以上1倍以下、且粒度分布在下式(1)的范围内的骨料粒子制备的浆料，使该浆料中的水分透过所述多孔质基材的气孔而除去，由此成膜，接下来，进行烧成。
[0006]D
50
/(D
50
－D
10
)≥1.5
…
(1)
[0007](其中，D
50
：50％粒径(μm)、D
10
：10％粒径(μm))
[0008]另外，专利文献1中记载有一种集尘用蜂窝过滤器，其中，在蜂窝状的多孔质基材的表面形成有至少1层气孔径比该多孔质基材的气孔径小的多孔质膜，所述集尘用蜂窝过滤器的特征在于，所述多孔质膜中的第1层多孔质膜由50％粒径(D
50
：μm)为所述多孔质基材的平均气孔径(P：μm)的2/3倍以上1倍以下且粒度分布在下式(1)的范围内的骨料粒子构成，并且，平均膜厚为所述50％粒径的3倍以上。
[0009]D
50
/(D
50
－D
10
)≥1.5
…
(1)
[0010](其中，D
50
：50％粒径(μm)、D
10
：10％粒径(μm))
[0011]根据专利文献1，通过使用由平均粒径及粒度分布在规定范围内的骨料粒子制备的浆料进行成膜，能够以简单的装置容易地制造出捕捉效率高、压力损失小的蜂窝过滤器，还能够以均一的品质制造出大量的过滤器。
[0012]专利文献2中记载有一种多层结构蜂窝过滤器的制造方法，其中，向具有蜂窝结构的基材的各隔室供给平均粒径为该基材的平均气孔径的2/3倍以上1倍以下的陶瓷粒子的
浆料，使该浆料中的水分透过该基材的气孔而除去，从而使该陶瓷粒子附着于该基材的表面，接下来，进行烧成，由此在该基材的表面形成涂层。
[0013]另外，专利文献2中记载有一种多层结构蜂窝过滤器，其是在具有蜂窝结构的基材的表面具备由平均粒径与构成该基材的陶瓷粒子不同的陶瓷粒子形成的1层或2层以上的涂层的、集尘用的多层结构蜂窝过滤器，所述集尘用的多层结构蜂窝过滤器的特征在于，与该基材接触的涂层的平均粒径为该基材的平均气孔径的2/3倍以上1倍以下，且与该基材接触的涂层的厚度的平均为上述涂层的平均粒径的7倍以下。
[0014]根据专利文献2，该多层结构蜂窝过滤器的捕捉效率高，压力损失小，此外，压损上升率低。
[0015]专利文献3中记载有形成气孔率为90％以上、平均厚度为0.5μm～30μm的多孔质层的内容。专利文献3中记载有通过多孔质层的气孔率高而消除对蜂窝结构体的压力损失造成的影响的内容。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1：日本特开2001－79321号公报
[0019]专利文献2：日本特开2000－202220号公报
[0020]专利文献3：国际公开第2019/089806号

技术实现思路

[0021]就兼具柱状蜂窝结构过滤器的PN高捕集效率及低压力损失而言，认为在隔室的表面形成用于捕集PM的层是有效的。然而，该层尚有改善的余地，如果从与以往不同的另一观点出发进行该层的改善，则技术选择项增加，另外，从还有益于扩展将来的进一步研究开发的可能性方面考虑，也是有利的。
[0022]因此，本专利技术在一个实施方式中，其课题在于，基于与以往不同的另一观点，提供有助于兼具PN高捕集效率及低压力损失的柱状蜂窝结构过滤器。另外，本专利技术在另一个实施方式中，其课题在于，提供上述柱状蜂窝结构过滤器的制造方法。
[0023]本专利技术的专利技术人为了解决上述课题进行了潜心研究，结果发现，关于隔室的表面上的用于捕集PM的层(本专利技术中称为“多孔质膜”。)，平均膜厚和气孔率满足规定关系对于维持低压力损失且使PN捕集效率提高是有效的。本专利技术基于该见解而完成，以下进行例示。
[0024][1]一种柱状蜂窝结构过滤器，其具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面呈开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室、以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面呈开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室夹着多孔质隔壁而交替地相邻配置，
[0025]所述柱状蜂窝结构过滤器的特征在于，
[0026]在各第一隔室的表面形成有陶瓷制的多孔质膜，该多孔质膜的平均膜厚T(单位：μm)为2～50μm，气孔率P(单位：％)为65～90％，平均膜厚T和气孔率P满足0.36T+60≤P≤0.75T+72的关系式。
[0027][2]根据[1]所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0028]多孔质膜的平均膜厚T(单位：μm)为2～40μm，气孔率P(单位：％)为65～90％。
[0029][3]根据[1]或[2]所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0030]多孔质膜含有合计50质量％以上的选自碳化硅、堇青石、氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石以及钛酸铝中的一种或二种以上。
[0031][4]根据[1]～[3]中的任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，
[0032]多孔质隔壁含有50质量％以上的堇青石。
[0033][5]一种柱状蜂窝结构过滤器的制造方法，其包括如下工序：
[0034]准备柱状蜂窝结构体的工序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柱状蜂窝结构过滤器，其具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面呈开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室、以及从入口侧底面延伸至出口侧底面且在入口侧底面具有封孔部而出口侧底面呈开口的多个第二隔室，多个第一隔室和多个第二隔室夹着多孔质隔壁而交替地相邻配置，所述柱状蜂窝结构过滤器的特征在于，在各第一隔室的表面形成有陶瓷制的多孔质膜，该多孔质膜的平均膜厚T为2～50μm，气孔率P为65～90％，平均膜厚T和气孔率P满足0.36T+60≤P≤0.75T+72的关系式，其中，平均膜厚T的单位为μm，气孔率P的单位为％。2.根据权利要求1所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，多孔质膜的平均膜厚T为2～40μm，气孔率P为65～90％，其中，平均膜厚T的单位为μm，气孔率P的单位为％。3.根据权利要求1或2所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，多孔质膜含有合计50质量％以上的选自碳化硅、堇青石、氧化铝、二氧化硅、多铝红柱石以及钛酸铝中的一种或二种以上。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的柱状蜂窝结构过滤器，其特征在于，多孔质隔壁含有50质量％以上的堇青石。5.一种柱状蜂窝结构过滤器的制造方法，其包括如下工序：准备柱状蜂窝结构体的工序，该柱状蜂窝结构体具备：从入口侧底面延伸至出口侧底面且入口侧底面呈开口而在出口侧底面具有封孔部的多个第一隔室、以及从入口侧底面延伸至出口侧底面...

【专利技术属性】
技术研发人员：仙藤皓一，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：