DE60317056T2

DE60317056T2 - Wabenfilter zur reinigung von abgas

Info

Publication number: DE60317056T2
Application number: DE60317056T
Authority: DE
Inventors: Keiji Ibi-gun YAMADA
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: ES2295617T3; WO2003093658A1; EP1500799B1; JPWO2003093658A1; US20050153099A1; DE60317056D1; EP1500799A1; JP4386830B2; EP1500799A4; ATE376617T1

Description

HINWEIS AUF EINE ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung genießt die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-109717 , eingereicht am 11. April 2002.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen, der als ein Filter zum Entfernen von partikelförmigen Stoffen, die zum Beispiel in Abgasen enthalten sind, welche aus einem Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel einem Dieselmotor, abgegeben werden, verwendet wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den letzten Jahren haben partikelförmige Stoffe (Feinpartikel), die in Abgasen enthalten sind, welche von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, wie Bussen, Lkws und dergleichen und Baumaschinen, abgegeben werden, schwere Probleme aufkommen lassen, da diese Partikel für die Umwelt und den menschlichen Körper schädlich sind.
Aus diesem Grund wurden verschiedene Keramikfilter vorgeschlagen, die es Abgasen ermöglichen, durch poröse Keramik zu gelangen und die partikelförmigen Stoffe in den Abgasen zu sammeln, um die Abgase zu reinigen.
Bezüglich der Keramikfilter dieses Typs wird normalerweise ein säulenförmiger Körper verwendet, wobei eine Mehrzahl von Durchgangslöchern parallel miteinander in einer Richtung mit einer dazwischen gesetzten Trennwand angeordnet ist, und die Trennwand als ein Filter wirkt.
In anderen Worten wird in Wabenfilter jedes der in dem säulenförmigen Körper gebildeten Durchgangslöcher mit einem Stopfen an jedem der Enden von seiner Abgaseinlassseite oder Auslassseite verschlossen, um ein so genanntes Schachbrettmuster zu bilden; somit werden Abgase, die in ein Durchgangsloch gelangt sind, von einem weiteren Durchgangsloch abgeführt, nachdem sie immer durch eine Trennwand gelangt sind, die die Durchgangslöcher derart trennt, dass wenn die Abgase durch die Trennwand gelangen, die partikelförmigen Stoffe durch den Trennwandabschnitt derart eingefangen werden, dass das Abgas gereinigt wird.
Wenn ein solches Reinigungsverfahren für Abgase fortschreitet, werden partikelförmige Stoffe schrittweise auf dem Trennwandabschnitt akkumuliert, der die Durchgangslöcher des Wabenfilters trennt, sodass Verstopfung und anschließende Unterbrechung in der Gaspermeabilität hervorgerufen wird. Aus diesem Grund müssen die vorstehend erwähnten Wabenfilter regelmäßig einem regenerierenden Verfahren unterzogen werden, bei dem die partikelförmigen Stoffe, die das Verstopfen verursachen, verbrannt werden und durch Anwendung eines Heizmittels, wie eines Heizers oder dergleichen, um den Filter zu regenerieren, entfernt werden.
Üblicherweise ist bei dem Wabenfilter dieses Typs festzustellen, dass ein Stopfen, der in das Ende von jedem Durchgangsloch einzuspritzen bzw. zu injizieren ist, eine kompakte Struktur aufweisen sollte, um die Abgase daran zu hindern, durch die Durchgangslöcher durch einfaches Passieren durch den Wabenfilter zu gelangen und zu sichern, dass die Abgase durch die Trennwand gelangen (siehe zum Beispiel JP Kokai Sho 59-225718 ).
Bei dem üblichen Wabenfilter dieses Typs jedoch wird der vorstehend erwähnte säulenförmige Körper aus poröser Keramik hergestellt und der Wärmeausdehnungskoeffizient dieses säulenförmigen Körpers und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stopfens mit der kompakten Struktur sind voneinander verschieden.
Aus diesem Grund wird in dem Wabenfilter dieses Typs eine starke thermische Belastung zwischen einem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, aufgrund eines Unterschiedes zwischen dem Wärmeausdeh nungskoeffizienten des säulenförmigen Körpers und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stopfens während des Brennvorgangs bei der Herstellung ausgeübt, mit dem Ergebnis, dass ein Spalt in der Regel zwischen einem Stopfen und einer Trennwand auftritt und Risse in der Regel in dem Stopfen und einem Teil von der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt ist, auftreten.
Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Filter vorgeschlagen, bei dem durch Einstellen der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Wabenfilter und dem Stopfen das Auftreten von Rissen während der Herstellungsvorgänge verhindert wird (siehe JP Kokai Sho 57-42316 ).
Jedoch auch im Fall, wenn kein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand auftritt und wenn kein Riss in dem Stopfen und dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen nach dem Herstellen eines Wabenfilters in Kontakt ist, auftritt, wenn Abgasreinigungsverfahren durch Anwendung eines Wabenfilters ausgeführt werden, werden Wärmebelastungen, die durch den Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten dieses säulenförmigen Körpers und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stopfens entstehen, zwischen dem Stopfen von dem Wabenfilter und dem Abschnitt von der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt ist, durch Wärmezyklen, die wiederholt aufgrund der Hochtemperaturabgase und Erhitzen während der Regenerierungsverfahren und dergleichen des Wabenfilters angewendet werden, akkumuliert; somit wird in der Regel zwischen dem Stopfen und der Trennwand ein Spalt auftreten und Risse werden in dem Stopfen und dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt ist, in der Regel auftreten.
In den letzten Jahren wurde eine weitere Idee vorgeschlagen, wobei anstelle des vorstehend erwähnten Regenerierungsverfahrens des Wabenfilters unter Anwendung der Heizmittel, wie einem Heizer oder dergleichen, durch Trägern eines Oxidationskatalysators in den Poren des Wabenfilters, der in den Abgasen enthaltene Kohlenwasserstoff, der in den Wabenfilter strömt, zum Reagieren mit dem Oxidationskatalysator angeregt wird, sodass durch diese Reaktion erzeugte Wärme für das Regenerierungsverfahren des Wabenfilters angewendet wird. In dem Wabenfilter, der auf diese Weise das Regenerierungsverfahren ausführt, ist es not wendig, die Porosität davon zu erhöhen, weil in der Regel aufgrund von partikelförmigen Stoffen Verstopfen der Poren auftritt, da der Oxidationskatalysator auf der Innenseite von jeder Pore des Wabenfilters getragen wird und weil möglichst viel Oxidationskatalysator getragen werden muss, um eine grolle Menge Wärme zu erzeugen.
In einem solchen Wabenfilter mit hoher Porosität wird jedoch der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des säulenförmigen Körpers und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stopfens mit einer kompakten Struktur größer mit dem Ergebnis, dass in der Regel zwischen dem Stopfen und der Trennwand der Spalt auftritt und in der Regel in dem Stopfen und dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt ist, aufgrund von Wärmebelastungen Risse auftreten werden, die zwischen dem Stopfen und der Trennwand auftreten, welche durch das Brennverfahren beim Herstellen und Hochtemperaturabgase während des Vorgangs, wie vorstehend beschrieben, verursacht werden.
Zusätzlich wird, um solchem Wabenfilter mit hoher Porosität das Trägern eines Katalysators zu ermöglichen, normalerweise ein Verfahren angewendet, in dem: der Wabenfilter mit γ-Aluminiumoxid oder dergleichen mit einer hohen spezifischen Oberfläche, um einen Katalysator tragenden Film zu bilden, und Edelmetall, das als der Katalysator wirkt, auf dem Katalysator tragenden Film dispergiert und getragen wird, beschichtet; jedoch bei diesem Verfahren wird der Katalysator tragende Film in der Regel gebildet, um sich zwischen dem Stopfen und dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen in Kontakt ist, zu drängen, und in der Regel aufgrund der durch den Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten von diesen Materialien verursachten thermischen Belastung Risse oder dergleichen auftreten werden.
Üblicherweise wurde ein Wabenfilter vorgeschlagen, worin ein Stopfen Gaspermeabilität aufweisen kann, um teilchenförmige Stoffe, die aus Abgasen nach Rückwaschen gesammelt werden (siehe JP Kokai Hei 7-332064 ), leicht zu trennen, und einen Wabenfilter, worin die Porosität eines Stopfens begrenzt ist, um die Reinigungsleistung zu verbessern (siehe JP Kokai 2003-3823). Jedoch wurden diese Wabenfilter nicht durch In-Betracht-Ziehen der vorstehend erwähnten Prob leme hergestellt und die Gegenstände von diesen sind vollständig verschieden von jenen der vorliegenden Erfindung; deshalb sind die technischen Prämissen davon vollständig verschieden von jenen der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe ist es, einen Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen bereitzustellen, der frei von einem zwischen einem Stopfen und einer Trennwand gebildeten Spalt und Rissen ist, die in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die in Kontakt mit dem Stopfen ist, gebildet werden, und in der Dauerhaftigkeit überlegen ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen bereit, der eine Struktur aufweist, worin:
ein säulenförmiger Körper, der aus porösem Keramikmaterial hergestellt wurde, eine Anzahl von Durchgangslöchern umfasst, wobei die Durchgangslöcher in der Längsrichtung mit einem dazwischen angeordneten Wandabschnitt zueinander parallel sind;
wobei die vorbestimmten Durchgangslöcher der Durchgangslöcher an einem Ende des säulenförmigen Körpers mit Stopfen gefüllt sind, während die Durchgangslöcher, die an dem einen Ende nicht mit Stopfen gefüllt wurden, an dem anderen Ende des säulenförmigen Körpers mit Stopfen gefüllt werden, und ein Teil des Wandabschnitts als ein Filter zum Sammeln von Partikeln fungiert;
wobei die Porosität des säulenförmigen Körpers in einem Bereich von 20 bis 80% ist und die Porosität des Stopfens 90% oder weniger ist und auch auf 0,15 bis 4,0-mal so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist.
Darüber hinaus wird, in dem Fall, wenn ein Katalysator auf einem Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung getragen wird, die Porosität des säulenförmigen Körpers und des Stopfens in wünschenswerter Weise gemessen, nachdem ein Katalysator tragender Film auf dem Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Wabenfilters zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung zeigt, und
1(b) ist eine Längs-/Querschnittsansicht genommen entlang Linie A-A von 1(a).
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein weiteres Beispiel des Wabenfilters zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung zeigt.
3(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein poröses Keramikwabenbauteil zeigt, das für den Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 2, verwendet werden soll, und
3(b) ist eine Längs-/Querschnittsansicht genommen entlang Linie B-B von 3(a).
4(a) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Mundverschlussbehandlung zeigt, die nach Herstellen des Wabenfilters zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden muss, und
4(b) ist eine teilvergrößerte Querschnittsansicht davon.
5 ist eine Seitenansicht, die schematisch die Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Wabenfilters zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel von einer Abgasreinigungsvorrichtung zeigt, worin der Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel einer Metallschale zeigt, und

7(b) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel einer weiteren Metallschale zeigt. ERLÄUTERUNG VON SYMBOLEN

10, 20	Wabenfilter
11, 31	Durchgangsloch
12, 32	Stopfen
13	Wandabschnitt
24	Versiegelungsmaterialschicht
25	keramischer Block
26	Versiegelungsmaterialschicht
30	poröses Keramikwabenbauteil
33	Trennwand

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG IM EINZELNEN
Die vorliegende Erfindung stellt einen Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen bereit, der eine Struktur, wie in Anspruch 1 definiert, aufweist.
Darüber hinaus wird, in dem Fall, wo ein Katalysator auf einem Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung getragen wird, die Porosität von jedem des säulenförmigen Körpers und des Stopfens wünschenswerterweise gemessen, nach dem ein Katalysator tragender Film auf dem Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung gebildet wurde.
1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel eines Wabenfilters zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung (hierin nachstehend einfach als ein Wabenfilter der vorliegenden Erfindung bezeichnet) zeigt und 1(b) ist eine Längs-/Querschnittsansicht genommen entlang Linie A-A von 1(a).
Wie in 1(a) gezeigt, hat der Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung einen säulenförmigen Körper, aufgebaut durch einen einfachen porösen keramischen Sinterkörper, worin eine Anzahl von Durchgangslöchern 11 parallel miteinander in der Längsrichtung mit dem dazwischen angeordneten Wandabschnitt 13 angeordnet sind, und in diesem säulenförmigen Körper wird ein Stopfen 12 zu einem der Enden oder dem anderen Ende von Durchgangsloch 11 eingeschoben, sodass der gesamte Wandabschnitt 13 als Filter zum Sammeln von partikelförmigen Stoffen wirkt.
In anderen Worten hat, wie in 1(b) gezeigt, jedes der in dem Wabenfilter 10 gebildeten Durchgangslöcher 11 eines von ihren Enden an der Einlassseite oder Auslassseite der Abgase, die mit einem Stopfen 12 verschlossen werden; somit werden Abgase, die in eines der Durchgangslöcher 11 gelangen, zum Herausfließen von einem weiteren Durchgangsloch 11, nachdem es durch den Wandabschnitt 13, der die entsprechenden Durchgangslöcher 11 trennt, immer hindurchgelangt ist, zum Fließen veranlasst.
Folglich werden partikelförmige Stoffe, die in den Abgasen enthalten sind, die in den Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung gelangt sind, durch den Wandabschnitt 13 eingefangen, wenn sie durch den Wandabschnitt 13 gelangen, sodass die Abgase gereinigt werden.
Der Wabenfilter 10 mit der vorstehend erwähnten Anordnung wird in einer Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet, die in einem Abgasdurchgang in einem inneren Verbrennungsmotor installiert ist.
Hier wird die Abgasreinigungsvorrichtung später beschrieben.
In dem Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung ist der säulenförmige Körper ein aus reiner Keramik hergestelltes säulenförmiges Bauteil, das eine Anzahl von Durchgangslöchern 11 aufweist, die parallel miteinander in der Längsrichtung mit der dazwischen angeordneten Trennwand 13 angeordnet sind, und die Porosität der säulenförmigen porösen Keramikbauteile wird wünschenswerterweise auf 20 bis 80% eingestellt. Wenn die Porosität des säulenförmigen Körpers weniger als 20% ist, wird der Wabenfilter 10 wahrscheinlich Verstopfen erzeugen, während die Porosität des Säulenkörpers, die 80% übersteigt, Abbau der Festigkeit des Wa benfilters 10 verursacht mit dem Ergebnis, dass sie leicht zerbrochen werden könnte.
Hier kann die vorstehend erwähnte Porosität durch bekannte Verfahren, wie ein Quecksilbereinpressverfahren, Archimedesverfahren, ein Messverfahren unter Anwendung eines Scanningelektronenmikroskops (SEM) und dergleichen, gemessen werden.
Im Hinblick auf die Größe des säulenförmigen Körpers, die nicht besonders begrenzt ist, wird sie geeigneterweise durch Nehmen der Größe des Abgasdurchgangs von dem inneren Verbrennungsmotor und dergleichen, die zu berücksichtigen sind, bestimmt. Darüber hinaus gibt es, bezüglich der Form davon, keine besondere Begrenzung, solange sie eine Säulenform aufweist, zum Beispiel jede gewünschte Form, wie zum Beispiel eine Zylinderform, elliptische Säulenform, eine rechteckige Säulenform, kann verwendet werden, und im Allgemeinen werden, wie in 1 gezeigt, häufig jene mit einer Zylinderform angewendet.
Bezüglich der den säulenförmigen Körper aufbauenden porösen Keramik, die nicht besonders begrenzt ist, schließen Beispiele davon ein: Oxidkeramik, wie zum Beispiel Cordierit, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Mullit zum Beispiel; Carbidkeramik, wie Siliziumcarbid, Zirkoniumcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid, und Nitridkeramik, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid, Bornitrid, Titannitrid. Jedoch normalerweise werden Oxidkeramiken, wie zum Beispiel Cordierit, angewendet. Dies ist darauf zurückzuführen weil: diese Materialien es möglich machen, das Herstellungsverfahren bei niedrigen Kosten auszuführen, einen vergleichsweisen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und wenig wahrscheinlich während der Anwendung oxidiert werden. Weiterhin können auch Silizium enthaltende Keramiken, die durch Vermischen von metallischem Silizium in den vorstehend erwähnten Keramiken hergestellt wurden, und Keramiken, gebunden durch Silizium- und Silikatverbindung, verwendet werden.
Der mittlere Porendurchmesser des säulenförmigen Körpers wird wünschenswerterweise in einem Bereich von 5 bis 100 μm eingestellt. Der mittlere Porendurchmesser von weniger als 5 μm wird in der Regel leicht Verstopfen der partikelför migen Stoffe verursachen. Im Gegensatz dazu wird in der Regel der mittlere Porendurchmesser, der 100 μm übersteigt, die partikelförmigen Stoffe veranlassen, durch die Poren zu gelangen mit dem Ergebnis, dass die partikelförmigen Stoffe nicht gesammelt werden können, was den säulenförmigen Körper unfähig macht, als Filter zu wirken.
Hier hat der Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung eine Struktur, worin ein Stopfen 12 in jedes der Durchgangslöcher 11 an einem der Enden des säulenförmigen Körpers oder dem anderen Ende davon eingespritzt wird, und die Porosität dieses Stopfens 12 wird auf 90% oder weniger eingestellt. Die Porosität des Stopfens 12, die 90% übersteigt, verursacht Abbau in der Festigkeit des Stopfens 12 mit dem Ergebnis, dass der Stopfen 12 aufgrund der Hochtemperaturabgase, die in dem Wabenfilter 10 fließen, und eines thermischen Einflusses und dergleichen, der durch Wärmezyklen und dergleichen während der Regenerierungsverfahren verursacht wird, leicht zerbrechen könnte. Darüber hinaus werden in der Regel, auch wenn der Stopfen 12 nicht gebrochen wird, partikelförmige Stoffe durch den Stopfen 12 gelangen, was den säulenförmigen Körper unfähig macht, ausreichend als ein abgasreinigender Filter zu wirken.
Bezüglich des Multiplikationsverhältnisses der Porosität des Stopfens 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers wird die untere Grenze davon auf 0,15-fach eingestellt und die obere Grenze davon wird auf 4,0-fach eingestellt.
Wenn die untere Grenze des Multiplikationsverhältnisses von der Porosität von dem Stopfen 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers weniger als 0,15-fach ist, wird der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des säulenförmigen Körpers und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stopfens 12 zu groß mit dem Ergebnis, dass während des Brennverfahrens nach Herstellen in der Regel zwischen dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 ein Spalt auftritt und in der Regel in dem Stopfen 12 und einem Abschnitt des Wandabschnitts 13, der mit dem Stopfen 12 in Kontakt tritt, aufgrund des Unterschieds in den Wärmeausdehnungskoeffizienten Risse auftreten. Im Gegensatz dazu, wenn die obere Grenze des Multiplikationsverhältnisses der Porosität von dem Stopfen 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers das 4,0-Fache übersteigt, wird der Unter schied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem säulenförmigen Körper und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Stopfen 12 in diesem Fall auch zu groß mit dem Ergebnis, dass während eines Brennverfahrens nach dem Herstellen in der Regel ein Spalt zwischen dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 auftritt und Risse in der Regel in dem Stopfen 12 und einem Abschnitt des Wandabschnitts 13 auftreten, der mit dem Stopfen 12 aufgrund des Unterschieds in den Wärmeausdehnungskoeffizienten in Kontakt tritt, was vermutlich eine Verminderung der Festigkeit verursacht.
Hier wird die untere Grenze des Multiplikationsverhältnisses von der Porosität von dem Stopfen 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers wünschenswerterweise auf das 0,25-Fache eingestellt und die obere Grenze davon wird wünschenswerterweise auf das 1,5-Fache eingestellt.
In Fällen, wo die untere Grenze des Multiplikationsverhältnisses der Porosität von dem Stopfen 12 zu der Porosität von dem säulenförmigen Körper weniger als das 0,25-Fache ist, auch wenn der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem säulenförmigen Körper und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Stopfen 12 vergleichsweise groß ist, wobei weder der Spalt noch Risse während des Brennverfahrens nach Herstellung auftreten, wird in der Regel zwischen dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 ein Spalt auftreten und Risse werden in der Regel in dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 auftreten, die aufgrund der Wärmezyklen, die wiederholt durch Hochtemperaturabgase während des Vorgangs und Wärmeverfahrens während der Zeit des Regenerierungsverfahrens wiederholt angewendet werden, in Kontakt tritt, was eine Verminderung der Festigkeit verursacht. Darüber hinaus wird, in dem Fall, wenn ein Katalysator tragender Film auf dem erfindungsgemäßen Wabenfilter gebildet wird, der Katalysator tragende Film manchmal zwischen dem Stopfen 12 und einem Abschnitt des Wandabschnitts 13 gebildet, der den Stopfen 12, um dazwischen einzudringen, kontaktiert; folglich treten in diesem Fall auch Risse aufgrund einer Wärmebelastung auf, die durch den Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Katalysator tragenden Films und des Stopfens 12 sowie einem Abschnitt des Wandabschnitts 13, der den Stopfen 12 kontaktiert, verursacht wird, was eine Verminderung in der Festigkeit ergibt.
Im Gegensatz dazu, in dem Fall, wo die obere Grenze des Multiplikationsverhältnisses von der Porosität des Stopfens 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers das 1,5-Fache übersteigt, auch wenn der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem säulenförmigen Körper und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Stopfen 12 vergleichsweise groß ist, mit weder dem Spalt noch Rissen, die während des Brennverfahrens auftreten, werden Wärmebelastungen, die wiederholt durch Hochtemperaturabgase und Heizverfahren während des Regenerierungsverfahrens angewendeten wiederholten Wärmezyklen in dem Stopfen 12 und einem Abschnitt des Wandabschnitts 13, der den Stopfen 12 kontaktiert, akkumulieren, was den Stopfen zwischen dem Stopfen 12 und dem Abschnitt des Wandabschnitts 13 veranlasst, den Stopfen 12 zu kontaktieren, und ein Riss in dem Stopfen 12 und dem Abschnitt des Wandabschnitts 13, der den Stopfen 12 kontaktiert, vorwiegend dies eine Verminderung in der Festigkeit verursacht. Wenn darüber hinaus der säulenförmige Körper wiederholt für eine lange Zeit verwendet wird, werden die Hochtemperaturabgase auf dem Stopfen 12 mit einer höheren Porosität aufkonzentriert, mit dem Ergebnis, dass der Stopfen 12 wahrscheinlicher einen thermischen Schock aufnehmen wird und in der Regel zerbricht. Darüber hinaus wird, in dem Fall, wo ein Katalysator tragender Film bei dem erfindungsgemäßen Wabenfilter gebildet wird, der Katalysator tragende Film in der Regel zwischen dem Stopfen 12 und einem Abschnitt des Wandabschnitts 13 gebildet, der den Stopfen 12 kontaktiert, um dazwischen einzudringen, wobei folglich in diesem Fall auch Risse aufgrund einer Wärmbelastung, die durch den Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Katalysator tragenden Films und des Stopfens 12 verursacht werden, sowie einem Abschnitt von dem Wandabschnitt 13, der den Stopfen 12 kontaktiert, verursacht werden.
In dem Fall, wo ein Katalysator tragender Film von 1 g/l oder mehr auf dem erfindungsgemäßen Wabenfilter gebildet wird, ist das Multiplikationsverhältnis von der Porosität des Stopfens 12 wünschenswerterweise in einem Bereich von 0,3- bis 1,2-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers eingestellt.
Hier ist die obere Grenze der Porosität von dem Stopfen 90% wie vorstehend beschrieben und in dem Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung, da die untere Grenze der Porosität des säulenförmigen Körpers 20% ist und da die untere Grenze des Multiplikationsverhältnisses von der Porosität des Stopfens 12 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers 0,15-fach ist, entspricht die untere Grenze der Porosität des Stopfens 12 3%.
In dem Fall, wo die Porosität des Stopfens 12 weniger als 3% ist, wird die Bindungsfestigkeit zwischen dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 gesenkt. Wenn deshalb ein Abgasreinigungsverfahren durch Anwenden des Wabenfilters dieses Typs ausgeführt wird, werden zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt aufgrund von Wärmeeinfluss, der durch Hochtemperaturabgase und Heizverfahren und dergleichen während des Regenerierungsverfahrens verursacht wird, Spalten und Risse auftreten mit dem Ergebnis, dass der Stopfen 12 manchmal herauskommt. Der Grund dafür wird wie nachstehend erläutert: In einem Versuch, die Porosität des Stopfens des Wabenfilters auf weniger als 3% zu vermindern, wird die Viskosität der Füllstoffpaste, die zum Bilden der Schicht des Stopfens höher wird, die Paste sehr schwierig fließbar machen. Folglich wird es schwierig sein, den Stopfen mit einer solchen Viskosität zu dem Ende eines vorbestimmten Durchgangslochs von einem Keramikformkörper, der den säulenförmigen Körper ohne einen Spalt aufbaut, mit ausreichender Breite von der Endseite von dem Keramikformkörper einzuspritzen. Deshalb wird die Kontaktfläche zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt des herzustellenden Wabenfilters sehr klein, was eine Verminderung der Bindungsfestigkeit zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt ergibt.
Zusätzlich wird das Herstellungsverfahren für den vorstehend erwähnten Wabenfilter später im Einzelnen erläutert.
Der vorstehend erwähnte Stopfen 12 ist wünschenswerterweise aus poröser Keramik hergestellt.
In dem Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung wird der säulenförmige Körper, zu dem der Stopfen 12 eingespritzt wird, aus poröser Keramik hergestellt; das heißt, unter Bilden des Stopfens unter Verwendung der gleichen porösen Keramik wie der säulenförmige Körper, wobei die Bindungsfestigkeit zwischen den zwei Bauteilen höher wird, und durch Einstellen der Porosität des Stopfens 12, um den vorstehend erwähnten Bedingungen zu genügen, wird der Wärmeausdehnungskoeffizient des säulenförmigen Körpers mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stopfens 12 so zusammenpassen lassen, dass es möglich wird, das Auftreten eines Spalts zwischen dem Stopfen 12 und dem Wandabschnitt 13 und das Auftreten von Rissen in dem Stopfen 12 und einem Abschnitt von dem Wandabschnitt 13, der mit dem Stopfen 12 kontaktiert, aufgrund der Wärmbelastung bei Herstellung sowie während der Vorgänge zu verhindern.
In dem Fall, wenn der Stopfen 12 aus poröser Keramik hergestellt wird, kann nicht besonders begrenzt zum Beispiel das gleiche Material wie das Keramikmaterial, das den vorstehend erwähnten säulenförmigen Körper aufbaut, verwendet werden.
In dem erfindungsgemäßen Wabenfilter hat der säulenförmige Körper wünschenswerterweise eine Struktur, worin eine Mehrzahl von rechtwinkligen säulenförmigen porösen Keramikbauteilen, die jeweils eine Vielzahl von Durchgangslöchern, die parallel miteinander in der Längsrichtung mit einer dazwischen angeordneten Trennwand vorliegen, miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten vereinigt werden. In dieser Struktur ist es möglich, da der säulenförmige Körper in die porösen Keramikbauteile geteilt ist, die Wärmebelastung, die während des Vorgangs auf die porösen Keramikbauteile ausgeübt wird, zu vermindern und um folglich den erfindungsgemäßen Wabenkörper in der Wärmebeständigkeit überlegen zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, frei die Größe davon durch Erhöhen oder Vermindern der Anzahl an porösen Keramikbauteilen einzustellen.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein weiteres Beispiel des Wabenfilters zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein für den Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 2, zu verwendendes poröses Keramikbauteil zeigt, und 3(b) ist eine Längs-/Querschnittsansicht genommen entlang Linie B-B von 3(a).
Wie in 2 gezeigt, werden in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter 20 eine Vielzahl von porösen Keramikbauteilen 30 miteinander durch Versiegelungsmate rialschichten 24, um einen Keramikblock 25 aufzubauen, vereinigt und eine Versiegelungsmaterialschicht 26 wird auch an dem Rand des Keramikblocks 25 gebildet. Darüber hinaus hat, wie in 3 gezeigt, jedes der porösen Keramikbauteile 30 eine Struktur, worin eine Anzahl von Durchgangslöchern 31 parallel miteinander in der Längsrichtung angeordnet sind, sodass die Trennwand 33, die die Durchgangslöcher 31 voneinander trennen, als Filter wirkt.
In anderen Worten, wie in 3(b) gezeigt, ist jedes der Durchgangslöcher 31, die in dem porösen Keramikbauteil 30 gebildet sind, an jedem von seinen Enden an der Einlassseite oder Auslassseite der Abgase mit einem Stopfen 32 verschlossen; somit können Abgase, die in ein Ende der Durchgangslöcher 31 gelangt sind, zu einem weiteren Durchgangsloch 31 fließen, immer nachdem sie durch die Trennwand 33, die die entsprechenden Durchgangslöcher 31 trennt, gelangt sind.
Darüber hinaus wird die Versiegelungsmaterialschicht 26, die am Rand des Keramikblocks 25 gebildet wird, so angeordnet, um Abgase am Auslaugen durch den peripheren Abschnitt von jedem Keramikblock 25, wenn der Wabenfilter 20 in einem Abgasdurchgang von einem inneren Verbrennungsmotor installiert ist, gehindert.
Hier, in 3(b), zeigen Pfeile den Fluss der Abgase.
Der Wabenfilter 20 mit dem vorstehend erwähnten Aufbau wird in einer Abgasreinigungsvorrichtung angeordnet, die in dem Abgasdurchgang in einem inneren Verbrennungsmotor installiert ist, sodass teilchenförmige Stoffe in den Abgasen, die von dem inneren Verbrennungsmotor entladen werden, durch die Trennwand 33 eingefangen werden, wenn sie durch den Wabenfilter 20 gelangen; somit werden die Abgase gereinigt.
Da der Wabenfilter 20 von diesem Typ überlegene Wärmebeständigkeit aufweist und leichte Regenerierungsverfahren ermöglicht, wird er auf verschieden große Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeuge mit Dieselmotoren angewendet.
In dem erfindungsgemäßen Wabenfilter 20 mit der vorstehend erwähnten Struktur wird die Porosität des säulenförmigen Körpers (das Bauteil, das dem Keramikblock 25 entspricht, aus dem der Stopfen 32 weggelassen wird) in einem Bereich von 20 bis 80% eingestellt und die Porosität des Stopfens 32 ist 90% oder weniger, und in dieser Struktur bezüglich des Multiplikationsverhältnisses der Porosität von dem Stopfen 32 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers ist die untere Grenze 0,15-fach und die obere Grenze ist 4,0-fach. Somit ist die Struktur die gleiche wie der Wabenfilter 10, der durch Bezug auf 1 erläutert wird.
Darüber hinaus ist in der gleichen Weise wie der in dem Wabenfilter 10 der vorliegenden Erfindung erläuterte Stopfen 12 mit Bezug auf das Multiplikationsverhältnis der Porosität des Stopfens 32 zu der Porosität des säulenförmigen Körpers die untere Grenze wünschenswerterweise auf 0,25-fach eingestellt und die obere Grenze wird wünschenswerterweise auf 1,5-fach eingestellt, wobei die untere Grenze der Porosität des Stopfens 32 3% entspricht und der Stopfen 32 wünschenswerterweise aus poröser Keramik hergestellt ist.
Mit Bezug auf das Material für das poröse Keramikbauteil 30 können nicht besonders begrenzt zum Beispiel die gleichen Materialien wie die den säulenförmigen Körper des Wabenfilters 10 der vorliegenden Erfindung aufbauenden keramischen Materialien verwendet werden. Unter diesen wird Siliziumcarbid, das starke Wärmebeständigkeit, überlegene mechanische Eigenschaften und hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, wünschenswerterweise verwendet.
Mit Bezug auf die Teilchengröße der für die porösen keramischen Bauteile 30 verwendeten keramischen Partikel, obwohl nicht besonders begrenzt, werden jene, die weniger wahrscheinlich in dem darauf folgenden Brennverfahren schrumpfen werden, wünschenswerterweise verwendet, und zum Beispiel werden jene Partikel, die durch Vereinigen von 100 Gewichtsteilen von Partikeln mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 bis 50 μm mit 5 bis 65 Gew.-% von Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 1,0 μm hergestellt werden, wünschenswerterweise angewendet. Durch Vermischen von Keramikpulvern mit den vorstehend erwähnten entsprechenden Partikelgrößen bei dem vorstehend erwähnten Mischverhältnis ist es möglich, ein poröses Keramikbauteil 30 bereitzustellen.
In dem erfindungsgemäßen Wabenfilter 20 werden eine Mehrzahl von porösen Keramikbauteilen 30 dieses Typs miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten 24 vereinigt, um einen keramischen Block 25 aufzubauen, und eine Versiegelungsmaterialschicht 26 wird auch an der Peripherie des Keramikblocks 25 gebildet.
In anderen Worten wird in dem Wabenfilter 20 der vorliegenden Erfindung die Versiegelungsmaterialschicht zwischen den porösen Keramikbauteilen 30 sowie an der Peripherie des Keramikblocks 25 gebildet und die Versiegelungsmaterialschicht (Versiegelungsmaterialschicht 24), die zwischen den porösen Keramikbauteilen 30 gebildet wird, wirkt als eine Haftschicht zum Binden der porösen Keramikbauteile 30 aneinander, während die Versiegelungsmaterialschicht (Versiegelungsmaterialschicht 26), die auf der Peripherie des Keramikblocks 25 gebildet wird, als ein Versiegelungsbauteil zum Verhindern des Leckwerdens der Abgase von der Peripherie des Keramikblocks 25 wirken, wenn der erfindungsgemäße Wabenfilter 20 in dem Abgasdurchgang von einem Verbrennungsmotor installiert wird.
Mit Bezug auf das Material, das die Versiegelungsmaterialschicht bildet (Versiegelungsmaterialschicht 24 und Versiegelungsmaterialschicht 26), kann, nicht besonders begrenzt darauf, zum Beispiel ein Material, das aus einem anorganischen Bindemittel, einem organischen Bindemittel, anorganischen Fasern und organischen Partikeln zusammengesetzt ist, verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Wabenfilter 20 der vorliegenden Erfindung die Versiegelungsmaterialschicht zwischen den porösen Keramikbauteilen 30 sowie an der Peripherie des Keramikblocks 25 gebildet und diese Versiegelungsmaterialschichten (Versiegelungsmaterialschicht 24 und Versiegelungsmaterialschicht 26) können aus dem gleichen Material oder verschiedenen Materialien hergestellt sein. In dem Fall, wo das gleiche Material für die Versiegelungsmaterialschichten verwendet wird, kann das Mischverhältnis des Materials das gleiche oder verschieden sein.
Mit Bezug auf das anorganische Bindemittel kann zum Beispiel Siliziumdioxidsol, Aluminiumoxidsol verwendet werden. Jedes von diesen kann einzeln verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten von diesen können in Kombination verwendet werden. Unter den anorganischen Bindemitteln wird Siliziumdioxidsol wünschenswert angewendet.
Mit Bezug auf das organische Bindemittel schließen Beispiele dafür zum Beispiel Polyvinylalkohol, Methylzellulose, Ethylzellulose, Carboxymethylzellulose ein. Jedes von diesen kann einzeln verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten von diesen können in Kombination verwendet werden. Unter den organischen Bindemitteln wird Carboxymethylzellulose am wünschenswertesten verwendet.
Mit Bezug auf die anorganischen Fasern schließen Beispiele dafür Keramikfasern, wie zum Beispiel Siliziumdioxidaluminiumoxid, Mullit, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid ein. Jedes von ihnen kann einzeln verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten von diesen können in Kombination verwendet werden. Unter den anorganischen Fasern werden Siliziumdioxid, Aluminiumoxidfasern wünschenswerter angewendet.
Mit Bezug auf die anorganischen Partikel schließen Beispiele dafür Carbide und Nitride ein und spezielle Beispiele schließen anorganisches Pulver oder Whisker von Siliziumcarbid, Siliziumnitrid und Bornitrid ein. Jedes von diesen kann einzeln verwendet werden oder zwei oder mehrere Arten von diesen können in Kombination verwendet werden. Unter den anorganischen Feinpartikeln wird Siliziumcarbid mit überlegener thermischer Leitfähigkeit wünschenswerterweise verwendet.
In dem in 2 gezeigten Wabenfilter 20 wird der Keramikblock 25 zu einer Zylinderform geformt; jedoch nicht begrenzt auf die Zylinderform kann der Keramikblock des Wabenfilters der vorliegenden Erfindung jede gewünschte Form aufweisen, wie eine elliptische Säulenform, eine rechtwinklige Säulenform und dergleichen.
Nicht besonders begrenzt wird die Dicke der Versiegelungsmaterialschicht 26, die auf der Peripherie des Keramikblocks 25 gebildet wird, wünschenswerterweise in einem Bereich von 0,3 bis 1,0 mm eingestellt. Die Dicke von weniger als 0,3 mm wird in der Regel die Abgase veranlassen, aus dem peripheren Abschnitt des Keramikblocks 25 auszutreten, und im Gegensatz dazu wird die Dicke, die 1,0 mm übersteigt, in der Regel den Abbau von ökonomischer Effizienz verursachen, obwohl sie ausreichend das Austreten von Abgasen verhindern könnte.
Darüber hinaus wird ein Katalysator wünschenswerterweise auf dem erfindungsgemäßen Wabenfilter getragen. Wenn ein solcher Katalysator darauf getragen wird, wirkt der erfindungsgemäße Wabenfilter als ein Filter, der partikelförmige Stoffe in Abgasen sammeln kann, und wirkt auch als ein Katalysatorträgerbauteil zum Reinigen von zum Beispiel CO, HC, NO_x, die in den Abgasen enthalten sind.
Der Katalysator ist nicht besonders begrenzt, solange er zum Beispiel CO, HC, NO_x in Abgasen reinigen kann. Beispiele dafür sind Edelmetalle, wie zum Beispiel Platin, Palladium, Rhodium. Zusätzlich zu den Edelmetallen kann ein Element, wie ein Alkalimetall (Gruppe 1 in dem Periodensystem der Elemente), ein Erdalkalimetall (Gruppe 2 in dem Periodensystem der Elemente), zum Beispiel ein Seltenerdenmetall (Gruppe 3 in dem Periodensystem der Elemente), ein Übergangsmetallelement dazugegeben werden.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, nach Auftragen des Katalysators auf den erfindungsgemäßen Wabenfilter, den Katalysator, nachdem die Oberfläche davon vorangehend mit einem Katalysator tragenden Film beschichtet wurde, aufzutragen. Diese Anordnung macht es möglich, die spezifische Oberfläche zu erhöhen, den Dispersionsgrad des Katalysators zu erhöhen und folglich den reaktiven Abschnitt des Katalysators zu erhöhen. Da hier der Katalysator tragende Film das Sintern des Katalysatormetalls verhindert, kann die Wärmebeständigkeit des Katalysators verbessert werden. Zusätzlich wird der Druckverlust auch gesenkt. Hier wird in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter die Porosität des säulenförmigen Körpers in einem Bereich von 20 bis 80% eingestellt und die Porosität des Stopfens wird auf 90 oder weniger eingestellt, wobei die Rate davon zu der Porosität des säulenförmigen Körpers in einem Bereich von 0,15-fach bis 4,0-fach eingestellt wird. Deshalb, auch wenn der Katalysator tragende Film gebildet wird, ist der Wabenfilter frei von Problemen, wie Rissen, die durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Katalysator tragenden Films verursacht werden.
Mit Bezug auf den Katalysator tragenden Film kann zum Beispiel ein Film, der aus einem Material, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Siliziumdioxid, hergestellt wurde, verwendet werden.
Mit Bezug auf das Verfahren zum Bilden des Katalysator tragenden Films, kann nicht besonders begrenzt, nach dem Bilden zum Beispiel eines Katalysator tragenden Films aus Aluminiumoxid, ein Verfahren, in dem der Filter in eine durch Dispergieren von γ-Al₂O₃-Pulver in einem Lösungsmittel hergestellte Aufschlämmungs-Lösung getaucht wurde, und ein Sol-Gel-Verfahren verwendet werden, wobei anschließend eine Lösung aus Aluminiumoxidsol auf die Trennwand aufgetragen wurde, wobei diese geliert, um einen Aluminiumoxidfilm zu bilden.
Darüber hinaus kann der Stopfen selektiv mit einer Lösung zum Bilden eines Katalysator tragenden Films durch ein Spritzverfahren oder ein Maskierungsverfahren imprägniert werden, sodass die Menge der Bildung des Katalysator tragenden Films in dem säulenförmigen Körper von der Menge der Bildung des Katalysator tragenden Films in dem Stopfen verschieden gemacht wird.
Der erfindungsgemäße Wabenfilter, worin der vorstehend erwähnte Katalysator getragen wird, wirkt als eine gasreinigende Vorrichtung in der gleichen Weise wie die üblich bekannten DPFs (Dieselfilter für partikelartige Stoffe) mit Katalysator. Deshalb wird in der nachstehenden Beschreibung die Erläuterung des Falls im Einzelnen, worin der erfindungsgemäße Wabenfilter als ein Katalysator tragendes Bauteil dient, weggelassen.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter die Porosität des säulenförmigen Körpers, der den Wabenfilter in einem Bereich von 20 bis 80% einstellt und die Porosität des Stopfens auf 90% oder weniger, mit der Rate davon zu der Porosität des säulenförmigen Körpers in einem Bereich von 0,15-fach bis 4,0-fach eingestellt. Deshalb ist die Porosität des säulenförmigen Körpers, der den erfindungsgemäßen Wabenfilter aufbaut, nicht so verschieden von der Porosität des Stopfens. Folglich wird der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem säulenförmigen Körper und dem Wärmeaus dehnungskoeffizienten von dem Stopfen kleiner gemacht, sodass es möglich wird, das Auftreten eines Spalts zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt zu verhindern und auch das Auftreten von Rissen in dem Stopfen und einem Abschnitt des Wandabschnitts, der den Stopfen kontaktiert, aufgrund des Unterschiedes der Wärmeausdehnungskoeffizienten während eines Brennverfahrens nach Herstellung zu verhindern. Auch darüber hinaus, wenn der erfindungsgemäße Wabenfilter derart verwendet wird, dass Wärmezyklen wiederholt aufgrund von Hochtemperaturabgasen und während des Regenerierungsverfahrens angewendeter Wärme darauf angewendet werden, ist der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem säulenförmigen Körper und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Stopfen nicht so groß; deshalb wird es möglich, das Auftreten eines Spalts zwischen dem Stopfen und der Trennwand zu verhindern und auch das Auftreten von Rissen in dem Stopfen und dem Abschnitt der Trennwand, die mit dem Stopfen aufgrund akkumulierter Wärmebelastungen und dergleichen in Kontakt tritt, welche durch Wärmezyklen verursacht werden, zu verhindern, wodurch der erfindungsgemäße Wabenfilter in der Dauerhaftigkeit überlegen wird.
Nun wird die nachstehende Beschreibung für ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen vorstehend erwähnten Wabenfilters gegeben.
In dem Fall, wo der erfindungsgemäße Wabenfilter eine Struktur, wie in 1 gezeigt, aufweist, worin die gesamte Struktur durch einen einzelnen Sinterkörper aufgebaut ist, wird zuerst ein Extrusionsformverfahren durch Anwenden der Materialpaste, die hauptsächlich aus den vorstehend erwähnten Keramiken zusammengesetzt ist, sodass der Keramikformkörper auch die gleiche wie durch den Wabenfilter 10 von 1 gezeigten Form aufweist, hergestellt.
Bezüglich der Materialpaste, die nicht besonders begrenzt ist, kann jede Materialpaste verwendet werden, solange die Porosität des säulenförmigen Körpers nach dem Herstellungsverfahren in einem Bereich von 20 bis 80% eingestellt wird, und zum Beispiel kann eine Materialpaste hergestellt durch Zusetzen eines Bindemittels und einer Dispersionsmittel-Lösung zu Pulver, das aus den vorstehend erwähnten Keramiken hergestellt wurde, verwendet werden.
Mit Bezug auf das vorstehend erwähnte Bindemittel schließen, nicht besonders darauf begrenzt, Beispiele davon zum Beispiel Methylzellulose, Carboxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Polyethylenglykol, Phenolharze, Epoxidharze ein.
Normalerweise wird das Mischverhältnis von dem vorstehend erwähnten Bindemittel wünschenswerterweise auf 1 bis 10 Gewichtsteile bis 100 Gewichtsteile des Keramikpulvers eingestellt.
Mit Bezug auf die vorstehend erwähnte Dispersionsmittel-Lösung, nicht besonders begrenzt, kann zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel, wie zum Beispiel Benzol, Alkohol, wie zum Beispiel Methanol, Wasser und dergleichen, verwendet werden.
Eine geeignete Menge der vorstehend erwähnten Dispersionsmittel-Lösung wird derart vermischt, dass die Viskosität der Materialpaste in einem vorbestimmten Bereich eingestellt wird.
Dieses Keramikpulver, Bindemittel und Dispersionsmittel-Lösung werden zum Beispiel in einem Attritor vermischt und ausreichend zum Beispiel durch einen Kneter verknetet und dann extrusionsgeformt, sodass der vorstehend erwähnte Keramikformkörper gebildet wird.
Darüber hinaus kann ein Formhilfsmittel zu der vorstehend erwähnten Materialpaste, basierend auf der Notwendigkeit, zugesetzt werden.
Mit Bezug auf das Formhilfsmittel, nicht besonders begrenzt, schließen Beispiele dafür ein: zum Beispiel Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäureseife, Polyalkohol.
Weiterhin kann ein porenbildendes Mittel, wie Ballons, die feine Hohlkugeln darstellen, zusammengesetzt aus Oxid basierenden Keramiken, kugelförmigen Acrylpartikel und Graphit, zu der vorstehend erwähnten Materialpaste, bezogen auf die Notwendigkeit, zugesetzt werden.
Mit Bezug auf die vorstehend erwähnten Ballons, nicht besonders begrenzt, können zum Beispiel Aluminiumoxidballons, Glasmikroballons, Shirasu-Ballons, Flugascheballons (FA-Ballons) und Mullit-Ballons verwendet werden. Unter diesen werden Flugascheballons am wünschenswertesten verwendet.
Nun wird der vorstehend erwähnte Keramikformkörper unter Verwendung zum Beispiel eines Trockners, wie eines Mikrowellentrockners, eines Heißlufttrockners, eines dielektrischen Trockners, eines Dekompressionstrockners, eines Vakuumtrockners, eines Gefriertrockners getrocknet und vorbestimmte Durchgangslöcher werden dann mit einer Füllstoffpaste gefüllt, die zu einem Stopfen wird; anschließend werden die vorstehend erwähnten Durchgangslöcher Mundverschlussverfahren, um verschlossen zu werden, unterzogen.
4(a) ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Mundverschlussvorrichtung, die in dem vorstehend erwähnten Mundverschlussverfahren angewendet werden soll, zeigt, und 4(b) ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Abschnitt davon zeigt.
Wie in 4 gezeigt, hat eine Mundverschlussvorrichtung 100, die in dem Mundverschlussverfahren angewendet werden soll, eine Struktur, worin: ein Paar von dicht verschlossenen Füllstoffentladungstanks 110, wobei jeder davon eine Maske 111 aufweist, die einen Öffnungsabschnitt 111a mit einem vorbestimmten Muster aufweist und auf ihrer Seitenfläche angeordnet ist, mit Füllstoffpaste 120 gefüllt wird und derart angeordnet ist, dass die zwei Seiten jeweils mit der Maske 111 zueinander zeigend angeordnet sind.
In dem Fall, wo das Mundverschließverfahren von dem getrockneten Keramikkörper durch Anwenden der Mundverschlussvorrichtung 100 von diesem Typ ausgeführt wird, wird zuerst eingetrockneter Keramikkörper 40 zwischen den Füllstoffentladungstanks 110 derart angeordnet, dass die Endfläche 40a des getrockneten Keramikkörpers 40 in Kontakt mit der Maske 111 ist, die auf der Seite zueinander zu den Füllstoffentladungstanks 110 gebildet wird.
Zu diesem Zeitpunkt werden der Öffnungsabschnitt 111a der Maske 111 und das Durchgangsloch 42 von dem getrockneten Keramikkörper 40 derart positioniert, dass sie zueinander angeordnet sind.
Nun wird ein vorbestimmter Druck auf den Füllstoffentladungstank 110 durch Anwenden zum Beispiel einer Pumpe, wie einer Monopumpe oder dergleichen, angelegt, sodass die Füllstoffpaste 120 aus dem Öffnungsabschnitt 111a der der Maske 111 ausgegeben wird, wodurch somit durch Einspritzen bzw. Injektion der Füllstoffpaste 120 zu dem Ende des Durchgangslochs 42 von dem getrockneten Keramikkörper 40, vorbestimmte Durchgangslöcher 42 des getrockneten Keramikkörpers 40 mit der Füllstoffpaste 120 gefüllt werden, die die Stopfen bildet.
Hier wird die in dem vorstehend erwähnten Mundverschlussverfahren verwendete Mundverschlussvorrichtung nicht auf die vorstehend erwähnte Mundverschlussvorrichtung 100 begrenzt, zum Beispiel kann ein weiteres System angewendet werden, worin: ein Füllstoffentladungstank vom offenen Typ, worin ein Rührbauteil installiert ist, hergestellt wird, und durch Bewegen des Rührbauteils hoch und runter wird die Füllstoffpaste in den Füllstoffentladungstank gefüllt, was erlaubt, dass sie so fließt, dass die Füllstoffpaste eingespritzt wird.
Bezüglich der Füllstoffpaste, nicht besonders begrenzt, kann jede Füllstoffpaste verwendet werden, solange der erhaltene Stopfen, der durch Nachverarbeiten hergestellt wird, in der Lage ist, eine Porosität von 90% oder weniger aufzuweisen, das 0,15- bis 4,0-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist, der durch Sintern des getrockneten Keramikkörpers 40 hergestellt werden soll, entspricht und zum Beispiel das gleiche Material wie die vorstehend erwähnte Materialpaste kann verwendet werden, und ein Material, das durch Zusetzen eines Gleitmittels, eines Lösungsmittel, eines Dispersionsmittels und eines Bindemittels zu dem Keramikkörper hergestellt wird, welcher für die Materialpaste verwendet wird, wird wünschenswerterweise angewendet. Dieses Material macht es möglich, dass die Keramikpartikel in der Füllstoffpaste verhindern, in der Mitte des Mundverschließverfahrens auszufallen.
Zusätzlich, wenn die vorstehend erwähnte Füllstoffpaste nicht befriedigend die vorstehend erwähnten Bedingungen erfüllt, wird der Wabenfilter, der durch die Nachverfahren hergestellt ist, Probleme aufweisen wie eine Verminderung in der Bindungsfestigkeit zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt, eine Verminderung in der Festigkeit des Stopfens unter Auftreten eines Spalts und Rissen zwischen dem Stopfen und dem Wandabschnitt und Auftreten von Rissen in dem Stopfen und einem Abschnitt von dem Wandabschnitt, der den Stopfen kontaktiert, wie in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter beschrieben.
Mit Bezug auf die Filterpaste dieses Typs wird das Keramikpulver wünschenswerterweise durch Zusetzen einer kleinen Menge von feinem Pulver mit kleinerer mittlerer Partikelgröße zubereitet, um grobes Pulver mit größerer mittlerer Partikelgröße herzustellen. Diese Anordnung erlaubt, dass das feine Pulver die Keramikpartikel aneinander bindet. Hier ist die untere Grenze der mittleren Partikelgröße von dem groben Pulver wünschenswerterweise auf 5 μm, wünschenswerter 10 μm eingestellt. Darüber hinaus ist die obere Grenze der mittleren Partikelgröße des groben Pulvers wünschenswerterweise auf 100 μm, wünschenswerter 50 μm eingestellt. Hier wird die Partikelgröße des vorstehend erwähnten feinen Pulvers auf ein Submikrometerniveau eingestellt.
Bezüglich der Materialien für das Gleitmittel schließen, nicht besonders begrenzt, Beispiele dafür Polyoxyethylenalkylether und Polyoxypropylenalkylether ein.
Hier werden wünschenswerterweise 0,5 bis 8 Gewichtsteile des Gleitmittels von diesem Typ zu 100 Gewichtsteilen des keramischen Pulvers gegeben. Wenn die Zugabe weniger als 0,5 Gewichtsteile ist, wird die Ausfällungsrate der keramischen Teilchen in der Füllstoffpaste größer, was sofortige Abtrennung verursacht. Da darüber hinaus die Fließdurchgangsbeständigkeit gegen die Füllstoffpaste höher wird, wird es manchmal schwierig, die Füllstoffpaste in die Durchgangslöcher des getrockneten Keramikkörpers ausreichend einzuführen. Im Gegensatz dazu, wenn die Zugabe 8 Gewichtsteile überschreitet, wird die Schrumpfung größer während des Brennens des getrockneten Keramikkörpers, was das häufigere Auftreten von einem Riss ergibt.
Der vorstehend erwähnte Polyoxyethylenalkylether oder Polyoxypropylenalkylether wird mittels Durchführen von Additionspolymerisation von Ethylenoxid oder Propylenoxid an Alkohol hergestellt und hat eine Struktur, worin eine Alkylgruppe an Sauerstoff an einem Ende von Polyoxyethylen (Polyoxypropylen) gebunden ist. Bezüglich der vorstehend erwähnten Alkylgruppe werden nicht besonders begrenzt zum Beispiel jene Gruppen mit 3 bis 22 Kohlenstoffatomen vorgeschlagen. Die Alkylgruppe kann eine geradkettige Struktur oder eine seitenkettige Struktur aufweisen.
Darüber hinaus kann der vorstehend erwähnte Polyoxyethylenalkylether und Polyoxypropylenalkylether eine Struktur aufweisen, in der die Alkylgruppe an ein Blockcopolymer gebunden ist, das aus Polyoxyethylen oder Polyoxypropylen besteht.
Bezüglich des Lösungsmittels kann nicht darauf begrenzt zum Beispiel Diethylenglykolmono-2-ethylhexylether verwendet werden.
Hier werden wünschenswerterweise 5 bis 20 Gewichtsteile von dem Lösungsmittel dieses Typs zu 100 Gewichtsteilen keramischem Pulver gegeben. Wenn die Zugabe außerhalb dieses Bereichs ist, wird es schwierig, die Füllstoffpaste in die Durchgangslöcher des getrockneten keramischen Körpers einzuführen.
Bezüglich des Dispersionsmittels kann nicht besonders begrenzt zum Beispiel ein aus Phosphatsalz bestehendes Tensid verwendet werden. Bezüglich des Phosphatsalzes schließen Beispiele dafür Phosphatsalz von Polyoxyethylenalkylether, Phosphatsalz von Polyoxyalkylenalkylphenylether und Alkylphosphatsalz ein.
Hier werden 0,1 bis 5 Gewichtsteile des Dispersionsmittels dieses Typs zu 100 Gewichtsteilen Keramikpulver gegeben. Die Zugabemenge von weniger als 0,1 Gewichtsteil wird in der Regel beim gleichmäßigen Dispergieren von Keramikpartikeln in der Füllstoffpaste versagen, während die Zugabemenge, die 5 Gewichtsteile übersteigt, eine Verminderung in der Dichte der Füllstoffpaste ergibt, um eine größere Schrumpfungsmenge während des Sinterns zu verursachen, was zum häufigeren Auftreten von Rissen führt.
Bezüglich des vorstehend erwähnten Bindemittels schließen nicht besonders begrenzt, Beispiele dafür ein: auf (Meth)acrylatester basierende Verbindungen, wie n-Butyl(meth)acrylat, n-Pentyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat zum Beispiel.
Hier werden 1 bis 10 Gewichtsteile des Bindemittels dieses Typs wünschenswerterweise zu 100 Gewichtsteilen Keramikpulver gegeben. Die Zugabemenge von weniger als 1 Gewichtsteil verursacht in der Regel ein Versagen beim ausreichenden Halten der Bindungsfestigkeit zwischen dem Keramikpartikel und den anderen Haftmitteln. Im Gegensatz dazu verursacht die Zugabemenge, die 10 Gew.-% übersteigt, eine übermäßige Erhöhung in der Menge des Bindemittels und der anschließend größeren Menge an Schrumpfung während der Zeit des Sinterns, was zu dem häufigeren Auftreten von Rissen führt.
Dann wird der getrocknete Keramikkörper, zu dem die Füllstoffpaste (Stopfen) eingespritzt wird, dem Entfettungs- und Brennverfahren unter vorbestimmten Bedingungen unterzogen, sodass ein Wabenfilter, der aus poröser Keramik hergestellt und durch einen einzelnen Sinterkörper als ein Ganzes aufgebaut ist, hergestellt wird.
Hier können mit Bezug auf die Entfettungs- und Sinterungsbedingungen und der gleichen des getrockneten Keramikkörpers Bedingungen, die üblicherweise zum Herstellen eines aus poröser Keramik hergestellten Wabenfilters verwendet werden, angewendet werden.
In dem Fall, wenn der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, worin eine Mehrheit von porösen Keramikbauteilen miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten, wie in 2 gezeigt, vereinigt werden, wird zuerst ein Extrusionsformverfahren durch Anwenden einer Materialpaste ausgeführt, die hauptsächlich aus Keramik, wie früher beschrieben, zusammengesetzt ist, sodass ein grob geformter Körper, der eine Form aufweist, die dem porösen Keramikbauteil 30, wie in 3 gezeigt, entspricht, gebildet wird.
Hier mit Bezug auf das vorstehend erwähnte Pastenmaterial kann die gleiche Materialpaste, wie in dem Wabenfilter erläutert, die durch einen einzelnen Sinterkörper aufgebaut ist, verwendet werden.
Nun wird der vorstehend erwähnte geformte Rohling zum Beispiel durch Anwenden eines Mikrowellentrockners getrocknet, um ein getrockneter Körper zu werden, und vorbestimmte Durchgangslöcher werden dann mit einer Füllstoffpaste gefüllt, die zum Stopfen wird; wonach die vorstehend erwähnten Durchgangslöcher Mundverschlussverfahren, um verschlossen zu werden, unterzogen werden.
Hier kann mit Bezug auf die Füllstoffpaste die gleiche Füllstoffpaste, wie in dem Wabenfilter erläutert, die aus einem einzelnen Sinterkörper aufgebaut ist, verwendet werden, und mit Bezug auf das Mundverschlussverfahren kann das gleiche Verfahren wie beim vorstehend erwähnten Wabenfilter 10 angewendet werden mit der Ausnahme, dass der Gegenstand, der mit der Füllstoffpaste zu füllen ist, verschieden ist.
Nun wird der getrocknete Körper, der dem Mundverschlussverfahren unterzogen werden soll, den Entgasungs- und Brennverfahren unter vorbestimmten Bedingungen unterzogen, sodass ein poröses Keramikbauteil mit einer Struktur, worin eine Vielzahl von Durchgangslöchern parallel miteinander in der Längsrichtung angeordnet sind, mit der dazwischen angeordneten Teilwand hergestellt wird.
Hier können mit Bezug auf die Entgasungs- und Sinterungsbedingungen zum Beispiel von dem vorstehend erwähnten Formprodukt die gleichen Bedingungen wie jene, die üblicherweise zum Herstellen eines Wabenfilters verwendet werden, worin eine Mehrzahl von porösen Keramikbauteilen miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten angewendet werden, kombiniert werden.
Nun werden, wie in 5 gezeigt, poröse keramische Bauteile 30 auf einem Boden 80 angeordnet, wobei der obere Teil davon aufgebaut ist, um eine V-Form in seinem Querschnitt zu haben, um den porösen Keramikbauteilen 30 zu ermöglichen, in einer geneigten Weise daran zu haften, und die Versiegelungsmaterialpaste unter Bildung einer Versiegelungsmaterialschicht 24 dann auf die zwei Seiten 30a und 30b, die aufwärts zeigen, mit einer gleichmäßigen Dicke aufzutragen, um eine Versiegelungsmaterialpastenschicht 81 zu bilden; anschließend wird ein Laminierungsverfahren zum Bilden eines weiteren porösen Keramikbauteils 30 auf dieser Versiegelungsmaterialpastenschicht 81 nacheinander derart wiederholt, dass ein rechtwinkliger säulenförmiger laminierter Körper 30 mit einer vorbestimmten Größe hergestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt bezüglich der porösen Keramikbauteile 30 entsprechend der vier Ecken des laminierten Körpers von dem rechtwinkligen säulenförmigen porösen Keramikbauteil 30 wird ein dreieckiges säulenförmiges poröses Keramikbauteil 30c, das durch Schneiden in ein quadratisches säulenförmiges poröses Keramikbauteil in zwei Teile gebildet wird, an ein Harzbauteil 82 gebunden mit der Form wie das dreieckige säulenförmige poröse Keramikbauteil 30c unter Verwendung eines beidseitigen Klebebandes mit leichter Abschälbarkeit, um ein Eckbauteil herzustellen, und diese Eckbauteile werden für die vier Ecken des laminierten Körpers verwendet, und nach dem Laminierungsverfahren der porösen Keramikbauteile 30 werden alle die Harzbauteile 82, die die vier Ecken des laminierten Körpers des rechtwinkligen säulenförmigen Keramikbauteils 30 ausmachen, entfernt; somit wird einem laminierten Körper von dem rechtwinkligen säulenförmigen porösen keramischen Bauteil 30 erlaubt, eine polygonale Säulenform in seinem Querschnitt aufzuweisen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Menge an Abfall entsprechend den wegzuwerfenden porösen Keramikbauteilen nach der Bildung des Keramikblocks durch Schneiden des peripheren Abschnitts von dem laminierten Körper zu vermindern.
Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung des laminierten Körpers mit einer polygonalen Säulenform in seinem Querschnitt, ausgenommen für das in 5 gezeigte Verfahren, kann zum Beispiel ein Verfahren, in dem die porösen Keramikbauteile, die an den vier Ecken angeordnet sein sollen, weggelassen werden, und ein Verfahren, in dem die porösen Keramikbauteile mit einer dreieckigen Form miteinander kombiniert werden, verwendet werden gemäß der Form eines herzustellenden Wabenfilters. Hier kann ein laminierter Körper von einem quadratischen säulenförmigen keramischen Bauteil natürlich hergestellt werden.
Hier können mit Bezug auf das zum Bilden der Versiegelungsmaterialpaste verwendeten Materials die gleichen Materialien, wie in dem erfindungsgemäßen Wa benfilter beschrieben, verwendet werden; deshalb wird die Beschreibung davon weggelassen.
Nun wird der laminierte Körper von diesem porösen Keramikbauteil 30 derart erhitzt, dass die Versiegelungsmaterialpastenschicht 81 getrocknet und verfestigt wird, um eine Versiegelungsmaterialschicht 24 zu werden, und der periphere Abschnitt davon wird dann in eine Form, wie in 2 gezeigt, geschnitten unter Verwendung von zum Beispiel einem Diamantschneider, sodass ein Keramikblock 25 hergestellt wird.
Dann wird eine Versiegelungsmaterialschicht 26 auf der Peripherie des Keramikblocks 25 durch Anwenden der Versiegelungsmaterialpaste gebildet, sodass ein Wabenfilter mit einer Struktur, worin eine Mehrzahl von porösen keramischen Bauteilen miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten vereinigt werden, hergestellt wird.
Jeder von den Wabenfiltern, die auf diese Weise hergestellt wurden, hat eine Säulenform und hat auch eine Struktur, worin eine Anzahl von Durchgangslöchern parallel miteinander mit dazwischen angeordneter Trennwand angeordnet ist.
In dem Fall, wo der Wabenfilter eine durch einen einzelnen Sinterkörper als ein Ganzes, wie in 1 gezeigt, aufgebauten Struktur aufweist, funktioniert der Wandabschnitt zum Trennen einer Anzahl von Durchgangslöchern als Filter zum Sammeln von partikelförmigen Stoffen als ein Ganzes; im Gegensatz dazu in dem Fall, wo der Wabenfilter eine Struktur aufweist, worin eine Vielzahl von porösen Keramikbauteilen miteinander durch Versiegelungsmaterialschichten, wie in 2 gezeigt, kombiniert werden, da der Wandabschnitt unter Trennung einer Anzahl von Durchgangslöchern durch eine Trennwand unter Bildung des porösen keramischen Bauteils aufgebaut ist und eine Versiegelungsmaterialschicht zum Kombinieren der porösen Keramikbauteile verwendet wird, funktioniert ein Abschnitt davon, d. h. der Abschnitt der Trennwand, der nicht in Kontakt mit der Versiegelungsmaterialschicht des porösen Keramikbauteils hergestellt wird, als der Filter zum Sammeln der Partikel.
Der erfindungsgemäße Wabenfilter wird in einer Abgasreinigungsvorrichtung, die in einem Abgasdurchgang eines inneren Verbrennungsmotors, wie eines Motors zum Beispiel, installiert werden soll, angeordnet und verwendet. Hier wird in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter mit Bezug auf das regenerierende Verfahren zum Entfernen feiner Partikel, die gesammelt und akkumuliert wurden, zum Beispiel ein Verfahren, worin ein Rückwaschverfahren durch Anwenden eines Gasstroms ausgeführt wird, verwendet oder das Verfahren ausgenommen von diesem kann verwendet werden. Mit Bezug auf das Verfahren, ausgenommen für dieses Verfahren, obwohl nicht besonders begrenzt, kann zum Beispiel ein Verfahren, worin feine Partikel verbrannt und durch Erhitzen von Abgasen entfernt werden, angewendet werden.
6 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Abgasreinigungsvorrichtung zeigt, worin der erfindungsgemäße Wabenfilter installiert wird. Hier wird in dem erfindungsgemäßen Wabenfilter, der in 6 gezeigt wird, das vorstehend erwähnte Verfahren, worin feine Partikel durch Erhitzen von Abgasen entfernt werden, als das Regenerierungsverfahren zum Entfernen von feinen Partikeln, die gesammelt und akkumuliert wurden, angewendet.
Wie in 6 gezeigt, wird eine Abgasreinigungsvorrichtung 600, die hauptsächlich durch einen erfindungsgemäßen Wabenfilter 60 aufgebaut ist, ein Gehäuse 630, das die Peripherie des Wabenfilters 60 abdeckt, ein Halterungsversiegelungsmaterial 620, angeordnet zwischen dem Wabenfilter 60 und dem Gehäuse 630, und eine Heizvorrichtung 610, angeordnet auf der Abgaseinlassseite des Wabenfilters 60, und ein Einführungsrohr 640, gekoppelt an einen inneren Verbrennungsmotor, wie einen Motor, mit einem Ende auf der Seite, verbunden mit den Abgasen des Gehäusen 630, eingeführt und ein Ausgaberohr 650, gekuppelt an die Außenseite, wird mit dem anderen Ende des Gehäuses 630 verbunden. Hier weisen in 6 Pfeile den Fluss der Abgase aus.
Hier in 6 kann der Wabenfilter 60 als der in 1 gezeigte Wabenfilter 10 oder als der in 2 gezeigte Wabenfilter 20 hergestellt werden.
In der Abgasreinigungsvorrichtung 600 der vorliegenden Erfindung mit der vorstehend erwähnten Anordnung werden Abgase, die aus einem inneren Verbrennungsmotor, wie einem Motor oder dergleichen, abgegeben werden, in das Gehäuse 630 durch das Einführungsrohr 640 eingeführt und durch einen Wandabschnitt (Trennwand) von dem Durchgangsloch von dem Wabenfilter 60 derart durchgelassen, dass, nachdem partikelförmige Stoffe hierin durch diesen Wandabschnitt (Trennwand) gesammelt werden, die Abgase gereinigt wurden, sodass die erhaltenen Abgase außerhalb durch das Entladungsrohr 650 entladen werden.
Wenn eine große Menge von partikelförmigen Stoffen auf dem Wandabschnitt (Trennwand) des Wabenfilters 60 akkumuliert wurde, um Hochdruckverlust zu verursachen, wird ein Regenerierungsverfahren auf dem Wabenfilter 60 ausgeführt.
In dem vorstehend erwähnten Regenerierungsverfahren werden Abgase, erhitzt durch das Heizmittel 610, in den Durchgangslöchern des Wabenfilters 60 derart fließen lassen, dass der Wabenfilter 60 erhitzt wird und die partikelartigen Stoffe auf dem Wandabschnitt (Trennwand) akkumuliert, verbrannt und entfernt werden.
Mit Bezug auf das Material für das Halteversiegelungsmaterial 620 schließen nicht darauf begrenzt Beispiele davon anorganische Fasern, wie zum Beispiel kristalline Aluminiumoxidfasern, Aluminiumoxidsiliziumdioxidfasern, Siliziumdioxidfasern, und Fasern, die ein oder mehrere Arten von diesen anorganischen Fasern enthalten, ein.
Darüber hinaus enthält das Halteversiegelungsmaterial 620 wünschenswerterweise Aluminiumoxid und/oder Siliziumdioxid. Diese Struktur macht es möglich, überlegene Wärmebeständigkeit und Dauerhaftigkeit in dem Halteversiegelungsmaterial 620 bereitzustellen. Insbesondere enthält das Halteversiegelungsmaterial 620 wünschenswerterweise 60 Gew.-% oder mehr Aluminiumoxid. Diese Struktur macht es möglich, verbesserte Elastizität auch unter Hochtemperaturen in einem Bereich von 900 bis 950°C bereitzustellen und folglich die Halterungsfestigkeit für den Wabenfilter 60 zu verstärken.
Weiterhin wird wünschenswerterweise das Halteversiegelungsmaterial 620 einem Nadelstanzverfahren unterzogen. Diese Anordnung erlaubt den Fasern, die das Halteversiegelungsmaterial 620 ausmachen, sich miteinander zu verwirren, um die Elastizität zu verbessern und die Haltefestigkeit des Wabenfilters 60 zu verstärken.
Mit Bezug auf die Form des Halteversiegelungsmaterials 620 kann nicht besonders begrenzt, so lange es auf die Peripherie des Wabenfilters 60 aufgetragen wird, jede erwünschte Form verwendet werden, und die nachstehende Form wird vorgeschlagen: Ein konvexer Abschnitt wird auf einer Seite eines Bodenabschnitts mit einer rechtwinkligen Form gebildet, wobei ein konkaver Bereich auf der Seite entgegengesetzt zu der einen Seite gebildet wird, sodass, wenn auf die Peripherie des Wabenfilters 60 gelegt, der konvexe Abschnitt und der konkave Bereich gerade übereinander passen. Diese Struktur ermöglicht, dass das Halteversiegelungsmaterial 620 die Peripherie des Wabenfilters 60 abdeckt, was weniger anfällig für Abweichungen macht.
Bezüglich des Materials für das Gehäuse 630 kann nicht besonders darauf begrenzt zum Beispiel Edelstahl und dergleichen verwendet werden.
Darüber hinaus, bezüglich der Form des Gehäuses, kann nicht besonders begrenzt eine wie durch ein Gehäuse 71 von 7(a) gezeigte Zylinderform verwendet werden oder eine zweigeteilte Schalenform, worin ein Zylinder in zwei Abschnitte in seiner Achsenrichtung, wie durch ein Gehäuse 72 von 7(b) gezeigt wird, geteilt wird, verwendet werden.
Die Größe des Gehäuses 630 wird geeigneterweise derart eingestellt, dass der Wabenfilter 60 darin durch das Halteversiegelungsmaterial 620 angeordnet ist. Wie in 6 gezeigt, wird das Einführungsrohr 640, das zum Einführen von Abgasen verwendet wird, mit einer der Endseiten des Gehäuses 630 verbunden, und das Ausgaberohr 650 zur Ausgabe von Abgasen wird mit der anderen Endseite verbunden.
Das Heizmittel 610, das so installiert ist, um das Gas, das zum Strömen in die Durchgangslöcher gebracht wird, zu erhitzen, um die auf dem Wandabschnitt (Trennwand) in dem Regenerierungsverfahren des wie vorstehend beschriebenen Wabenfilters 60 vorhandenen Partikel zu verbrennen und zu entfernen, und als das Heizmittel 610 kann nicht besonders begrenzt zum Beispiel eine Vorrichtung wie zum Beispiel ein elektrischer Heizer, ein Brenner, angewendet werden.
Bezüglich des zum Fließen in die Durchgangslöcher zu erzeugenden Gases werden zum Beispiel Abgase und Luft verwendet.
Darüber hinaus kann, wie in 6 gezeigt, die Abgasreinigungsvorrichtung dieses Typs ein System aufweisen, worin der Wabenfilter 60 durch das Heizmittel 610 erhitzt wird, das auf der Abgaseinlassseite des Wabenfilters 60 angeordnet ist, oder ein System, worin ein Oxidationskatalysator auf dem Wabenfilter getragen wird, wobei der Kohlenwasserstoff in den Wabenfilter fließen lassen wird unter Tragen des Oxidationskatalysators, sodass dem Wabenfilter erlaubt wird, Wärme zu erzeugen, oder ein System, worin ein Oxidationskatalysator an der Abgaseinlassseite des Wabenfilters angeordnet ist und dem Oxidationskatalysator erlaubt wird, Wärme durch Zuführen von Kohlenwasserstoff zu dem Oxidationskatalysator zu erzeugen, sodass der Wabenfilter erhitzt wird.
Da die Reaktion zwischen dem Oxidationskatalysator und Kohlenwasserstoff eine wärmeerzeugende Reaktion ist, kann der Wabenfilter parallel mit dem Abgasreinigungsverfahren durch Anwenden einer großen Menge der während der Reaktion erzeugten Wärme regeneriert werden.
Nach Herstellung einer abgasreinigenden Vorrichtung, worin der erfindungsgemäße Wabenfilter installiert wird, wird zuerst ein Halteversiegelungsmaterial, mit dem die Peripherie des erfindungsgemäßen Wabenfilters beschichtet wird, hergestellt.
Um das Halteversiegelungsmaterial zu bilden, wird zuerst ein anorganischer mattenförmiger Stoff (Flächengebilde) durch Anwenden von anorganischen Fasern, wie zum Beispiel kristallinen Aluminiumoxidfasern, Aluminiumoxidsiliziumdioxidfasern, Siliziumdioxidfasern, und Fasern, die zum Beispiel eine oder mehrere Arten von anorganischen Fasern enthalten, gebildet.
Hier bezüglich des Verfahrens zum Bilden des vorstehend erwähnten anorganischen mattenförmigen Stoffs, nicht besonders begrenzt, zum Beispiel wird ein Verfahren, worin die vorstehend erwähnten Fasern und dergleichen in einer Lösung dispergiert, die ein Haftmittel enthält, sodass durch Anwenden einer Papiermaschine, zum Beispiel zum Bilden von Papier, ein anorganischer mattenförmiger Stoff gebildet wird, vorgeschlagen.
Darüber hinaus wird der vorstehend erwähnte anorganische mattenförmige Stoff wünschenswerterweise einem Nadelstanzverfahren unterzogen. Dieses Nadelstanzverfahren erlaubt es den Fasern, sich miteinander zu verwirren, sodass es möglich ist, ein Halteversiegelungsmaterial herzustellen, das hohe Elastizität aufweist und in der Haltefestigkeit für den Wabenfilter überlegen ist.
Anschließend wird der vorstehend erwähnte anorganische mattenförmige Stoff einem Schneidverfahren unterzogen, sodass ein Halteversiegelungsmaterial, das die vorstehend erwähnte Form aufweist, worin ein konvexer Abschnitt auf einer Seite eines Bodenabschnitts mit einer rechtwinkligen Form gebildet wird, wobei ein konkaver Bereich an der Seite entgegengesetzt zu der einen Seite gebildet wird, gebildet.
Nun wird die Peripherie des erfindungsgemäßen Wabenfilters mit dem vorstehend erwähnten Halteversiegelungsmaterial beschichtet, sodass das Halteversiegelungsmaterial darauf fixiert ist.
Mit Bezug auf die Mittel zum Fixieren des vorstehend erwähnten Halteversiegelungsmaterials, nicht besonders begrenzt, kann zum Beispiel ein Mittel zum Binden des Halteversiegelungsmaterials durch ein Haftmittel oder ein Mittel zum Befestigen desselben unter Anwendung eines schnurförmigen Bauteils verwendet werden.
Darüber hinaus kann die Reihe zu dem nächsten Verfahren mit dem mit dem Halteversiegelungsmaterial zu beschichtenden Wabenfilter ohne Befestigen desselben durch Anwenden von beliebigen speziellen Mitteln ablaufen. Hier kann das vorstehend erwähnte schnurförmige Bauteil aus einem durch Wärme zu zersetzenden Material hergestellt werden. Auch wenn das schnurförmige Bauteil durch Wärme, nachdem der Wabenfilter in das Gehäuse gesetzt wurde, zersetzt wird, ist das Halteversiegelungsmaterial frei von Abschälen, insofern der Wabenfilter bereits in dem Gehäuse angeordnet war.
Nun wird der Wabenfilter, der den vorstehend erwähnten Verfahren unterzogen wurde, in dem Gehäuse angeordnet.
Da hier das Material, Form, Struktur und dergleichen von dem vorstehend erwähnten Gehäuse früher beschrieben wurden, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Mit Bezug auf das Verfahren zum Installieren des Wabenfilters in dem Gehäuse, wobei in dem Fall das Gehäuse als ein zylindrisches Gehäuse 71 (7(a)) hergestellt wird, wird zum Beispiel das nachstehende Verfahren vorgeschlagen: Ein Wabenfilter, beschichtet mit dem Halteversiegelungsmaterial, wird in eine von seinen Endseiten geschoben und nachdem es bei der vorbestimmten Position ist, werden die Endseiten mit einem Einführungsrohr, Rohrleitung, einem Ausgaberohr und dergleichen an den zwei Enden des Gehäuses 71 gebildet. Hier kann das Gehäuse 71 eine Zylinderform mit einer Bodenseite aufweisen.
Um in diesem Verfahren zu verhindern, dass sich ein befestigter Wabenfilter leicht bewegt, müssen Faktoren, wie die Dicke des Halteversiegelungsmaterials, die Größe des Wabenfilters, die Größe des Wabenfilters und die Größe des Gehäuses 71 zu einem Ausmaß eingestellt werden, worin das Schiebeverfahren mit einer beträchtlich hohen Druckkraft, die anzuwenden ist, ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus, in dem Fall, wo das Gehäuse als ein zweidimensionales schalenförmiges Gehäuse, wie in 7(b) zum Beispiel gezeigt, hergestellt wird, wird das nachstehende Verfahren vorgeschlagen: Nachdem ein Wabenfilter bei einer vorbestimmten Position innerhalb einer unteren Hülle 72b eines Halbzylinders angeordnet wurde, wird eine obere Schale 72 von dem Halbzylinder an der unteren Schale 72b derart angeordnet, dass Durchgangslöcher 73a, in einem oberen Fixierungsabschnitt 73 gebildet und Durchgangslöcher 74a in einem unteren Fixie rungsabschnitt 74 gebildet, hergestellt werden, die miteinander deckungsgleich sind. Weiterhin wird ein Bolzen 75 in jedes der Durchgangslöcher 73a und 74a eingeschoben und mit einer Nut zum Beispiel befestigt, sodass die obere Schale 72a und die untere Schale 72b aneinander gesichert werden. Dann werden die Endseiten, die Öffnungen aufweisen, um zur Verbindung für ein Einführungsrohr, Rohrleitung, ein Entladungsrohr zum Beispiel verwendet zu werden, an zwei Enden des Gehäuses 72 gebildet. In diesem Fall, auch um den gesicherten Wabenfilter am Bewegen zu hindern, müssen solche Faktoren, wie die Dicke des Halteversiegelungsmaterials, die Größe des Wabenfilters, die Größe des Wabenfilters und die Größe des Gehäuses 72, eingestellt werden.
Dieses zweigeteilte schalenförmige Gehäuse 72 macht es möglich, Austauschverfahren für den Wabenfilter, der im Inneren davon angeordnet ist, leichter im Vergleich mit dem zylindrischen Gehäuse 71 auszuführen.
Nun wird ein Heizmittel, das zum Erhitzen von Gasen, denen es erlaubt wird, in die Durchgangslöcher in den Wabenfilter zu fließen, nach Ausführen eines Regenerierungsverfahrens für den erfindungsgemäßen Wabenfilter darin installiert.
Bezüglich der Heizmittel gibt es keine besondere Begrenzung, zum Beispiel kann ein elektrischer Heizer oder ein Brenner verwendet werden.
Die vorstehend erwähnten Heizmittel werden normalerweise in Nachbarschaft von der Endseite an der Abgaseinlassseite des innerhalb des Gehäuses angeordneten Wabenfilters angeordnet.
Zusätzlich, wie in der vorstehend erwähnten Abgasreinigungsvorrichtung beschrieben, muss der Oxidationskatalysator auf dem erfindungsgemäßen Wabenfilter ohne Installieren der vorstehend erwähnten Heizmittel getragen werden oder der Oxidationskatalysator kann auf der Abgaseinlassseite des Wabenfilters angeordnet sein.
Nun wird das Gehäuse, worin der Wabenfilter der vorliegenden Erfindung und das Heizmittel installiert sind, mit einem Abgasdurchgang von einem inneren Verbrennungsmotor verbunden, und somit kann eine Abgasreinigungsvorrichtung, worin der erfindungsgemäße Wabenfilter installiert ist, hergestellt werden.
Spezieller wird die Endfläche von dem Gehäuse an der Seite, die zu dem Heizmittel angebracht ist, mit dem Einführungsrohr verbunden, das an den inneren Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel ein Motor, mit der anderen Endseite, die mit dem Entladungsrohr, das mit der Außenseite verbunden ist, verbunden sind, gekuppelt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die nachstehende Beschreibung wird für die vorliegende Erfindung im Einzelnen mithilfe von Beispielen gegeben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht vorgesehen, durch diese Beispiele begrenzt zu sein.
BEISPIEL 1

(1) Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) wurden nass vermischt und zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches gegeben und verknetet, 5 Gewichtsteile von einem organischen Bindemittel (Methylzellulose) und 10 Gewichtsteile Wasser, um eine Materialpaste herzustellen.

Nun wurde die vorstehend erwähnte Materialpaste in eine Extrusionsformmaschine geladen und bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 10 cm/min extrudiert, sodass ein Keramikformkörper mit fast der gleichen Form, wie dem porösen Keramikbauteil 30, das in 3 gezeigt wurde, gebildet wurde, und der keramische Formkörper wurde unter Verwendung eines Mikrowellentrockners getrocknet, um einen getrockneten keramischen Körper herzustellen.
Nun wurden Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) nass vermischt, und zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches wurden 2 Gewichtsteile eines Gleitmittels, hergestellt aus Polyoxyethylenmonobutylether (Handelsname: UNILOOP, hergestellt von NOF Corporation), 8 Gewichtsteile eines Lösungsmittels, hergestellt aus Diethylenglykolmono-2-ethylhexylether (Handelsname: OX-20, hergestellt von Kyowa Hakkou Co., Ltd.), 1,1 Gewichtsteile von einem Dispersionsmittel, hergestellt aus einer auf Phosphat basierenden Verbindung (Handelsname: PLYSURF, hergestellt von Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 4 Gewichtsteile eines Bindemittels, hergestellt durch Auflösen von n-Butylmethacrylat in OX-20 (Handelsname: Binder D, hergestellt von Toei Kasel Co., Ltd.) und 0,15 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, gegeben; somit wurde eine Füllstoffpaste hergestellt.
Diese Füllstoffpaste wurde zu dem Füllstoffentladungstank 110 der Mundverschlussvorrichtung 100, gezeigt in 4, gegeben und der getrocknete Keramikkörper, der in dem vorstehend erwähnten Verfahren gebildet wurde, wurde bewegt und zu einer vorbestimmten Position gesichert; dann wurde der Füllstoffentladungstank 110 derart bewegt, dass die Maske 111 in Kontakt mit der Endseite des getrockneten Keramikkörpers gebracht wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurden der Öffnungsbereich 111a der Maske 111 und das Durchgangsloch von dem getrockneten keramischen Körper zueinander zeigend angeordnet.
Nun wurde ein vorbestimmter Druck auf den Füllstoffentladungstank 110 durch Anwenden einer Monopumpe derart angelegt, sodass die Füllstoffpaste aus dem Öffnungsbereich 111a von der Maske 111 entladen wurde und erlaubt wurde, in den Endabschnitt des Durchgangslochs von dem getrockneten Keramikblockkörper zu gelangen; somit wurde ein Mundverschlussverfahren ausgeführt.
Nun wurde der getrocknete Keramikkörper, der dem Mundverschlussverfahren unterzogen wurde, erneut unter Verwendung eines Mikrowellentrockners verschlossen, wobei der erhaltene getrocknete Körper dann bei 400°C entfettet und bei 2200°C in einer Normaldruck-Argonatmosphäre für 4 Stunden zur Herstellung eines porösen keramischen Bauteils, wie in 2 gezeigt, entgast wurde, das aus einem Siliziumcarbidsinterkörper hergestellt wurde und eine Größe von 33 mm × 33 mm × 300 mm hatte, wobei die Anzahl an Durchgangslöchern von 31 Stück/cm² war und die Dicke der Trennwand 0,3 mm war.

(2) Nun wurden eine Anzahl von porösen Keramikbauteilen miteinander durch Anwenden einer wärmebeständigen Klebstoffpaste, enthaltend 19,6 Gew.-% Aluminiumoxidfasern mit einer Faserlänge von 0,2 mm, 67,8 Gew.-% von Siliziumcarbidpartikeln mit mittlerer Partikelgröße von 0,6 μm, 10,1 Gew.-% von einem Siliziumdioxidsol und 2,5 Gew.-% von Carboxymethylzellulose, durch das mit Bezug auf 5 erläuterte Verfahren vereinigt und dann durch Anwendung eines Diamantschneiders geschnitten; somit wurde ein zylindrischer Keramikblock mit einem Durchmesser von 165 mm, wie in 2 gezeigt, erhalten.

Nun wurden Keramikfasern, hergestellt aus Aluminiumoxidsilikat (Shot-Gehalt: 3%, Faserlänge: 0,1 bis 11 mm) (23,3 Gew.-%), die als anorganische Fasern dienten, Siliziumcarbidpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 0,3 μm (30,2 Gew.-%), die als anorganische Partikel dienten, Siliziumdioxidsol (SiO₂-Gehalt in dem Sol: 30 Gew.-%) (7 Gew.-%), das als ein anorganisches Bindemittel dienten, Carboxymethylzellulose (0,5 Gew.-%), die als ein organisches Bindemittel diente, und Wasser (39 Gew.-%), vermischt und verknetet, um eine Versiegelungsmaterialpaste herzustellen.
Nun wurde eine Versiegelungsmaterialpastenschicht mit einer Dicke von 1,0 mm auf dem peripheren Abschnitt von dem Keramikblock durch Anwenden der vorstehend erwähnten Versiegelungsmaterialpaste gebildet. Weiterhin wurde diese Versiegelungsmaterialpastenschicht bei 120°C derart getrocknet, dass ein zylindrischer Wabenfilter, wie in 1 gezeigt, hergestellt wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter hatte der säulenartige Körper, ausgenommen der Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 3%; somit war die Porosität des Stopfens 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 2
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2 Gewichtsteile UNILOOP, 8 Gewichtsteile OX-20, 1,1 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 0,2 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem Wabenfilter gemäß Beispiel 2, der so hergestellt wurde, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen der Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 5%; somit war die Porosität des Stopfens 0,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 3
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 10 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem Wabenfilter gemäß Beispiel 3, der so hergestellt wurde, hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 30%; somit war die Porosität des Stopfens 1,5-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 4
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 25 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem Wabenfilter gemäß Beispiel 3, der so hergestellt wurde, hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 80%; somit war die Porosität des Stopfens 4,0-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2 Gewichtsteile UNILOOP, 8 Gewichtsteile OX-20, 1,1 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 0,1 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 1, der so hergestellt wurde, hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Poren durchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 2%; somit war die Porosität des Stopfens 0,1-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 28 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 2, der so hergestellt wurde, hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 85%; somit war die Porosität des Stopfens 4,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 5
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass die Materialpaste und die Füllstoffpaste in der nachstehenden Weise zur Herstellung eines Wabenfilters hergestellt wurden.
HERSTELLUNG DER MATERIALPASTE
Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) wurden nass vermischt und zu 100 Gewichtsteilen des er haltenen Gemisches gegeben und verknetet, 13 Gewichtsteile von einem organischen Bindemittel (Methylzellulose), 20 Gewichtsteile Wasser und 70 Gewichtsteile acrylische Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm, um eine Materialpaste herzustellen.
HERSTELLUNG DER FÜLLSTOFFPASTE
Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) wurden vermischt, und zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches wurden 2,2 Gewichtsteile UNILOOP, 9 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 0,3 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, gegeben; somit wurde eine Füllstoffpaste hergestellt.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 5 durch Anwendung der vorstehend erwähnten Materialpaste und Füllstoffpaste hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 7,5%; somit war die Porosität des Stopfens 0,15-fach so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 6
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 4 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 5 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 6 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 12%; somit war die Porosität des Stopfens 0,24-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 7
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 23 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 7 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 75%; somit war die Porosität des Stopfens 1,5-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 8
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 30 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 8 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 90%; somit war die Porosität des Stopfens 1,8-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2 Gewichtsteile UNILOOP, 8 Gewichtsteile OX-20, 1,1 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 0,2 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 3 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 5%; somit war die Porosität des Stopfens 0,1-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8,3 Gewichtsteile Binder D und 33 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 4 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 92%; somit war die Porosität des Stopfens 1,84-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 9
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass die Materialpaste und die Füllstoffpaste in der nachstehenden Weise zur Herstellung eines Wabenfilters hergestellt wurden.
HERSTELLUNG DER MATERIALPASTE
Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (80 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (20 Gew.-%) wurden nass vermischt und zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches, 30 Gewichtsteile von einem organischen Bindemittel (Methylzellulose), 35 Gewichtsteile Wasser und 80 Gewichtsteile acrylische Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm gegeben und verknetet, um eine Materialpaste herzustellen.
HERSTELLUNG DER FÜLLSTOFFPASTE
Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) wurden vermischt, und zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches wurden 4 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 5 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, gegeben; somit wurde eine Füllstoffpaste hergestellt.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 9 durch Anwendung der vorstehend erwähnten Materialpaste und Füllstoffpaste hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 12%; somit war die Porosität des Stopfens 0,15-fach so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 10
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 4 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 7 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 10 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 20%; somit war die Porosität des Stopfens 0,25-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 11
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 30 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Beispiel 11 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 90%; somit war die Porosität des Stopfens 1,125-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2,2 Gewichtsteile UNILOOP, 9 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 0,35 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 5 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 10%; somit war die Porosität des Stopfens 0,125-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8,3 Gewichtsteile Binder D und 33 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 6 hatte der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 92%; somit war die Porosität des Stopfens 1,15-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
Bezüglich der Wabenfilter gemäß Beispielen 1 bis 11 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, werden die Porosität (%) des säulenförmigen Körpers, die Porosität (%) des Stopfens und das Multiplikationsverhältnis der Porosität des Stopfens zu der Porosität des säulenförmigen Körpers insgesamt in Tabelle 1 gezeigt.
Darüber hinaus bezüglich der Wabenfilter gemäß Beispielen 1 bis 11 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6, die gesintert wurden, wurde es bestätigt, ob oder nicht es einen Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand gab sowie ob oder nicht es einen Riss gab, der in dem Stopfen oder einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, gab, und die Wabenfilter, worin es weder einen Spalt noch einen Riss gab, wurden einem Ausdauertest unterzogen, worin jeder der Wabenfilter der entsprechenden Beispiele und Vergleichsbeispiele in eine Abgasreinigungsvorrichtung, wie in 6 gezeigt, gestellt wurde, die in einem Abgasdurchgang eines Motors installiert wurde, und der Motor wurde bei einer Anzahl von Umdrehungen von 3000 min^–1 mit einem Drehmoment von 50 Nm für 10 Stunden betrieben, sodass ein Abgasreinigungsverfahren ausgeführt wurde. Nach dem vorstehend erwähnten Dauertest wurde jeder der Wabenfilter herausgenommen und visuell beobachtet, ob oder nicht Risse auftraten. Darüber hinaus wurden die Wabenfilter, die keine Risse nach dem Ausdauertest hatten, weiter Wärmekreislauftests unterzogen, worin die vorstehend erwähnten Dauertests 300-fach wiederholt wurden und jeder der Wabenfilter wurde herausgenommen und visuell untersucht, ob oder nicht Risse aufgetreten sind.

Die Ergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. TABELLE 1

	Porosität (%)		Multiplikations-verhältnis (Anmerkung 1)	Vorliegen/Abwesenheit von Rissen und dergleichen (ja/nein)
	Säulen-förmiger Körper	Stopfen		Nach Brennverfahren	Nach Dauerhaftigkeitstest	Nach Heizkreislauftest
Beispiel 1	20	3	0,15	nein	nein	ja
Beispiel 2	20	5	0,25	nein	nein	nein
Beispiel 3	20	30	1,5	nein	nein	nein
Beispiel 4	20	80	4,0	nein	nein	ja
Beispiel 5	50	7,5	0,15	nein	nein	ja
Beispiel 6	50	12	0,24	nein	nein	nein
Beispiel 7	50	75	1,5	nein	nein	nein
Beispiel 8	50	90	1,8	nein	nein	ja
Beispiel 9	80	12	0,15	nein	nein	ja
Beispiel 10	80	20	0,25	nein	nein	nein
Beispiel 11	80	90	1,125	nein	nein	nein
Vergleichsbeispiel 1	20	2	0,1	nein	ja	–
Vergleichsbeispiel 2	20	85	4,25	ja	–	–
Vergleichsbeispiel 3	50	5	0,1	nein	ja	–
Vergleichsbeispiel 4	50	92	1,84	ja	–	–
Vergleichsbeispiel 5	80	10	0,125	nein	ja	–
Vergleichsbeispiel 6	80	92	1,15	ja	–	–

Anmerkung 1

Multiplikationsverhältnis: Multiplikationsverhältnis von Porosität von Stopfen zu Porosität des säulenförmigen Körpers

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde in jedem von den Wabenfiltern gemäß Beispielen 2, 3, 6, 7, 10 und 11 kein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand beobachtet und keine Risse wurden in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, in jedem der Fälle nach dem Brennverfahren, nach dem Ausdauertest und nach Heißzyklustests beobachtet; darüber hinaus gab es in jedem von den Wabenfiltern gemäß Beispielen 1, 4, 5, 8 und 9 keinen Spalt, der zwischen dem Stopfen und der Trennwand beobachtet wurde, und keine Risse wurden in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Brennverfahren sowie nach dem Ausdauertest beobachtet; jedoch nach den Wärmekreislauftests wurden Risse beobachtet.
Im Gegensatz dazu wurde in den Wabenfiltern gemäß Vergleichsbeispielen 1, 3 und 5 keine Risse oder dergleichen zwischen dem Stopfen und der Trennwand nach Brennverfahren beobachtet, jedoch wurden in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Ausdauertest Risse beobachtet. Darüber hinaus wurde in dem Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispiel 2 ein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand nach dem Brennverfahren beobachtet und in den Wabenfiltern gemäß Vergleichsbeispielen 4 und 6 wurden Risse in dem Stopfen nach dem Brennverfahren beobachtet.
Die Ergebnisse der Bewertungstests in den Wabenfiltern gemäß Beispielen 1 bis 11 zeigen, dass jene Wabenfilter, worin der Säulenkörper eine Porosität in einem Bereich von 20 bis 80% aufwies und der Stopfen eine Porosität von 90% oder weniger aufwies, wobei die Porosität 0,15- bis 4,0-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war, frei von Auftreten von Spalten zwischen dem Stopfen und der Trennwand sowie dem Auftreten von Rissen in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Brennverfahren und während des Erhitzens ist; jedoch die Ergebnisse der Bewertungstests in den Wabenfiltern gemäß den Beispielen 1, 4, 5 und 8 sowie 9 zeigen, dass jene Filter, worin die Porosität des Stopfens weniger als 0,25-fach sowie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist oder 1,5-fach die Porosität des säulenförmigen Körpers übersteigt, in der Regel Risse in dem Stopfen und eines Abschnitts der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach einer Langzeitwiederholungsanwendung verursachen.
Weiterhin zeigen die Ergebnisse der Bewertungstests der Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispielen 1, 3 und 5, dass in dem Fall, wo die Porosität des Stopfens weniger als 1,5-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist, auch wenn keine Risse in dem Stopfen und einem Abschnitt in der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, auftreten, der Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des säulenförmigen Körpers und dem Wärmausdehnungskoeffizienten des Stopfens größer wird, mit dem Ergebnis, dass, wenn der säulenförmige Körper und der Stopfen durch Hochtemperaturabgase erhitzt werden, die Wärmebelastungen zwischen den zwei Bauteilen akkumuliert werden, was Risse in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, ergibt.
Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse der Bewertungstests des Wabenfilters gemäß Vergleichsbeispiel 2, dass, wenn die Porosität des Stopfens 4,0-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers übersteigt, in der Regel ein Spalt zwischen dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Brennverfahren auftritt.
Weiterhin zeigen die Ergebnisse der Bewertungstests der Wabenfilter gemäß Vergleichsbeispielen 4 und 6, dass in dem Fall, wo die Porosität des Stopfens 90% übersteigt, auch wenn die Porosität des Stopfens 0,15- bis 4,0-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist, die Festigkeit des Stopfens sinkt, was in dem Stopfen und einem Abschnitt in der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, während des Brennverfahrens Risse verursacht.
Auf diese Weise wird jeder von den Wabenfiltern gemäß Vergleichsbeispielen 1 bis 6 keine ausreichende Funktion als ein Filter ausüben.
BEISPIEL 12

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 1 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 3% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Pulver von γ-Al₂O₃, vermahlen zu einer Partikelgröße von 5 μm oder weniger, wurde in 1,3-Butandiol gegeben und dies wurde bei 60°C für 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 3 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, hergestellt wurde. Der Wabenfilter wurde in diese 1,3-Butandiol-Lösung getaucht und diese wurde dann für 2 Stunden auf 150°C, für 2 Stunden auf 400°C und für 8 Stunden auf 700°C erhitzt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm dient, auf der Oberfläche des Wabenfilters gebildet wurde (säulenförmiger Körper, mit der Ausnahme für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Geschwindigkeit von 1 g/l.

Diamindinitroplatinsalpetersäure ([Pt(NH₃)₂(NO₂)₂]HNO₃) mit einer Platinkonzentration von 4,53 Gew.-% wurde in destilliertem Wasser verdünnt und der Wabenfilter mit einer wasserabsorbierenden Menge von 28,0 g/l wurde dort hineingetaucht, sodass Pt darauf mit einer Rate von 2 g/l abgeschieden wurde, und dies wurde für 2 Stunden auf 110°C erhitzt und für 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre auf 500°C erhitzt, sodass ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, abgeschieden auf der Oberfläche davon, hergestellt wurde.
In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden wurde, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 3% und die Porosität des Stopfens war 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 13

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 2 wurden zur Herstellung eines Wabenfilters ausgeführt, worin: der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme des Stopfens, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% hatte, der Stopfen eine Porosität von 5% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,25-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 5% und die Porosität des Stopfens war 0,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 14
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 1 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 2 Gewichtsteile UNILOOP, 8,5 Gewichtsteile OX-20, 1,3 Gewichtsteile PLYSURF, 4 Gewichtsteile Binder D und 25 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% und der Stopfen hatte eine Porosität von 6%; somit war die Porosität des Stopfens 0,30-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.

(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass die Aluminiumoxidschicht, die als Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche des Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stop fen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem auf der Oberfläche abgeschiedenen Platinkatalysator hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 6% und die Porosität des Stopfens war 0,30-fach so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 15

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 3 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 30% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,50-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Pulver von γ-Al₂O₃, vermahlen zu einer Partikelgröße von 5 μm oder weniger, wurde in 1,3-Butandiol gegeben und dies wurde bei 60°C für 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 3 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, erhalten wurde. Der Wabenfilter wurde in diese 1,3-Butandiol-Lösung eingetaucht. In der gleichen Weise wurde Pulver von γ-Al₂O₃ in 1,3-Butandiol-Lösung gegeben und dies wurde bei 60°C 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 20 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, erhalten wurde, und diese 1,3-Butandiol-Lösung wurde dann in den Stopfenabschnitt des Wabenfilters eingespritzt. Der erhaltene Wabenfilter wurde für 2 Stunden auf 150°C, für 2 Stunden auf 400°C und für 8 Stunden auf 700°C erhitzt, sodass die Aluminiumoxidschicht, die als katalysatortragender Film diente, auf der Oberfläche des säulenförmigen Körpers gebildet wurde, mit der Ausnahme für den Stopfen des Wabenfilters mit einer Rate von 1 g/l, wobei eine Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche des Stopfens von dem Wabenfilter mit einer Rate von 20 g/l gebildet wurde.

Diamindinitroplatinsalpetersäure ([Pt(NH₃)₂(NO₂)₂]HNO₃) mit einer Platinkonzentration von 4,53 Gew.-% wurde in destilliertem Wasser verdünnt und der Wabenfilter mit einer wasserabsorbierenden Menge von 28,0 g/l wurde dort hineingetaucht, sodass Pt darauf mit einer Rate von 2 g/l abgeschieden wurde, und dies wurde für 2 Stunden auf 110°C erhitzt und für 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre auf 500°C erhitzt, sodass ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, abgeschieden auf der Oberfläche davon, hergestellt wurde.
In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden wurde, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 24% und die Porosität des Stopfens war 1,20-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 16

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 3 wurden zur Herstellung eines Wabenfilters ausgeführt, worin: der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme des Stopfens, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% hatte, der Stopfen eine Porosität von 30% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,50-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 30% und die Porosität des Stopfens war 1,50-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 17

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 4 wurden zur Herstellung eines Wabenfilters ausgeführt, worin: der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme des Stopfens, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20% hatte, der Stopfen eine Porosität von 80% aufweist und die Porosität des Stopfens 4,00-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 20%, der Stopfen hatte eine Porosität von 80% und die Porosität des Stopfens war 4,00-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 18

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 5 wurden zur Herstellung eines Wabenfilters ausgeführt, worin: der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme des Stopfens, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% hatte, der Stopfen eine Porosität von 7,5% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,15-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 7,5% und die Porosität des Stopfens war 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 19

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 6 wurden zur Herstellung eines Wabenfilters ausgeführt, worin: der säulenförmige Körper, mit der Ausnahme des Stopfens, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% hatte, der Stopfen eine Porosität von 12% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,24-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 12% und die Porosität des Stopfens war 0,24-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 20
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 5 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 4 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 10 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% und der Stopfen hatte eine Porosität von 30%; somit war die Porosität des Stopfens 0,60-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.

(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 15 wurden ausgeführt, sodass die Aluminiumoxidschicht, die als Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche von einem säulenförmigen Körper, ausgenommen für einen Stopfen, von Wabenfilter mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde, mit einer Aluminiumoxidschicht, die als Katalysatorstützfilm dient, der auf der Oberfläche des Stopfens des Wabenfilters mit einer Rate von 20 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem auf der Oberfläche abgeschiedenen Platinkatalysator hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 15% und die Porosität des Stopfens war 0,30-fach so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 21

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 7 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 75% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,50-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Pulver von γ-Al₂O₃, vermahlen zu einer Partikelgröße von 5 μm oder weniger, wurde in 1,3-Butandiol gegeben und dies wurde bei 60°C für 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 3 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, erhalten wurde. Der Wabenfilter wurde in diese 1,3-Butandiol-Lösung eingetaucht. In der gleichen Weise wurde Pulver von γ-Al₂O₃ in eine Lösung von 1,3-Butandiol gegeben und diese wurde bei 60°C für 5 h gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung im Aufschlämmungszustand, die 40 Gewichtsprozent Aluminiumoxid enthielt hergestellt wurde und diese 1,3-Butandiol-Lösung wurde dann in den Stopfenabschnitt des Wabenfilters eingespritzt. Der erhaltene Wabenfilter wurde für 2 Stunden auf 150°C, für 2 Stunden auf 400°C und für 8 Stunden auf 700°C erhitzt, sodass die Aluminiumoxidschicht, die als katalysatortragender Film diente, auf der Oberfläche des säulenförmigen Körpers gebildet wurde, mit der Ausnahme für den Stopfen des Wabenfilters mit einer Rate von 1 g/l, wobei eine Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche des Stopfens von dem Wabenfilter mit einer Rate von 60 g/l gebildet wurde.

Diamindinitroplatinsalpetersäure ([Pt(NH₃)₂(NO₂)₂]HNO₃) mit einer Platinkonzentration von 4,53 Gew.-% wurde in destilliertem Wasser verdünnt und der Wabenfilter mit einer wasserabsorbierenden Menge von 28,0 g/l wurde dort hineingetaucht, sodass Pt darauf mit einer Rate von 2 g/l abgeschieden wurde, und dies wurde für 2 Stunden auf 110°C erhitzt und für 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre auf 500°C erhitzt, sodass ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, abgeschieden auf der Oberfläche davon, hergestellt wurde.
In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden wurde, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 60% und die Porosität des Stopfens war 1,20-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 22

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 7 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 75% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,50-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 75% und die Porosität des Stopfens war 1,50-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 23

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 8 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 90% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,80-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 50%, der Stopfen hatte eine Porosität von 90% und die Porosität des Stopfens war 1,80-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 24

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 9 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 12% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80%, der Stopfen hatte eine Porosität von 12% und die Porosität des Stopfens war 0,15-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 25

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 10 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 20% aufweist und die Porosität des Stopfens 0,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80%, der Stopfen hatte eine Porosität von 20% und die Porosität des Stopfens war 0,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 26
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (60 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 4 Gewichtsteile UNILOOP, 11 Gewichtsteile OX-20, 2 Gewichtsteile PLYSURF, 5 Gewichtsteile Binder D und 10 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 30%; somit war die Porosität des Stopfens 0,38-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.

(2) Pulver von γ-Al₂O₃, vermahlen zu einer Partikelgröße von 5 μm oder weniger, wurde in 1,3-Butandiol gegeben und dies wurde bei 60°C für 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 3 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, erhalten wurde, und der Wabenfilter wurde in diese 1,3-Butandiol-Lösung eingetaucht. In der gleichen Weise wurde Pulver von γ-Al₂O₃ in 1,3-Butandiol-Lösung gegeben und dies wurde bei 60°C 5 Stunden gerührt, sodass eine 1,3-Butandiol-Lösung in einem Aufschlämmungszustand, die 10 Gew.-% Aluminiumoxid enthielt, erhalten wurde, und diese 1,3-Butandiol-Lösung wurde dann in den Stopfenabschnitt des Wabenfilters eingespritzt. Der erhaltene Wabenfilter wurde für 2 Stunden auf 150°C, für 2 Stunden auf 400°C und für 8 Stunden auf 700°C erhitzt, sodass die Aluminiumoxidschicht, die als katalysatortragender Film diente, auf der Oberfläche des säulenförmigen Körpers gebildet wurde mit der Ausnahme für den Stopfen des Wabenfilters mit einer Rate von 1 g/l, wobei eine Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche des Stopfens von dem Wabenfilter mit einer Rate von 15 g/l gebildet wurde.

Diamindinitroplatinsalpetersäure ([Pt(NH₃)₂(NO₂)₂]HNO₃) mit einer Platinkonzentration von 4,53 Gew.-% wurde in destilliertem Wasser verdünnt und der Wabenfilter mit einer wasserabsorbierenden Menge von 28,0 g/l wurde dort hineingetaucht, sodass Pt darauf mit einer Rate von 2 g/l abgeschieden wurde, und dies wurde für 2 Stunden auf 110°C erhitzt und für 1 Stunde in einer Stickstoffatmosphäre auf 500°C erhitzt, sodass ein poröses Keramikbauteil mit einem Platinkatalysator, abgeschieden auf der Oberfläche davon, hergestellt wurde.
In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden wurde, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80%, der Stopfen hatte eine Porosität von 24% und die Porosität des Stopfens war 0,30-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 27
Die gleichen Verfahren wie jene von Beispiel 9 wurden ausgeführt mit der Ausnahme, dass eine Füllstoffpaste, die durch Feuchtvermischen von Pulver vom α-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 10 μm (70 Gew.-%) und Pulver vom β-Typ Siliziumcarbid mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm (30 Gew.-%) und Zusetzen zu 100 Gewichtsteilen des erhaltenen Gemisches 10 Gewichtsteile UNILOOP, 15 Gewichtsteile OX-20, 3 Gewichtsteile PLYSURF, 8 Gewichtsteile Binder D und 23 Gewichtsteile von acrylischen Partikeln, um gleichmäßig vermischt zu werden, hergestellt wurde, was zur Herstellung eines Wabenfilters verwendet wurde.
In dem so hergestellten Wabenfilter hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% und der Stopfen hatte eine Porosität von 75%; somit war die Porosität des Stopfens 0,94-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.

(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80%, der Stopfen hatte eine Porosität von 75% und die Porosität des Stopfens war 0,94-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
BEISPIEL 28

(1) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 11 wurden ausgeführt, um einen Wabenfilter herzustellen, worin: der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80% aufweist, der Stopfen eine Porosität von 90% aufweist und die Porosität des Stopfens 1,13-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war.
(2) Die gleichen Verfahren wie Beispiel 12 wurden ausgeführt, sodass eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm diente, auf der Oberfläche eines Wabenfilters (säulenförmiger Körper, ausgenommen für einen Stopfen, und der Stopfen) mit einer Rate von 1 g/l gebildet wurde; somit wurde ein Wabenfilter mit einem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hergestellt.

In dem Wabenfilter mit dem Platinkatalysator, der auf der Oberfläche davon abgeschieden war, hatte der säulenförmige Körper, ausgenommen für den Stopfen, einen mittleren Porendurchmesser von 10 μm mit einer Porosität von 80%, der Stopfen hatte eine Porosität von 90% und die Porosität des Stopfens war 1,13-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers.
Bezüglich der Wabenfilter gemäß Beispielen 12 bis 28, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurden, werden die Porosität (%) von jedem der säulenförmigen Körper und dem Stopfen vor der Aluminiumoxidanwendung, das Multiplikationsverhältnis von einer Porosität des Stopfens zu der Porosität des säulenförmigen Körpers vor der Aluminiumoxidanwendung, die Menge der Aluminiumoxidanwendung (g/l) von jedem von dem säulenförmigen Körper und dem Stopfen, die Porosität (%) von jedem von dem säulenförmigen Körper und dem Stopfen nach der Aluminiumoxidanwendung und das Multiplikationsverhältnis von einer Porosität von dem Stopfen zu der Porosität des säulenförmigen Körpers nach der Aluminiumoxidanwendung insgesamt in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus, mit Bezug auf die Wabenfilter gemäß Beispielen 12 bis 28, die gebrannt wurden, wird es bestätigt, ob es einen Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand gab oder nicht sowie ob es einen Riss, der in dem Stopfen und einem Teil der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, gab oder nicht.
Bezüglich der Wabenfilter, worin weder einen Spalt noch ein Riss auftrat, wurden diese einem Ausdauertest unterzogen, wobei jeder der Wabenfilter in einer Abgasreinigungsvorrichtung, wie in 6 gezeigt, angeordnet wurde, die in einem Abgasdurchgang eines Motors installiert wurde, und der Motor wurde bei der Umdrehungszahl von 3000 min^–1 mit einem Drehmoment von 50 Nm für 10 Stunden betrieben, sodass ein Abgasreinigungsverfahren ausgeführt wurde. Nach dem vorstehend erwähnten Ausdauertest wurde jeder von den Wabenfiltern herausgenommen und visuell untersucht, ob irgendwelche Risse auftraten oder nicht.
Darüber hinaus wurden Wabenfilter, die keine Risse nach dem Ausdauertest aufwiesen, weiterhin Wärmezyklustests unterzogen, worin die vorstehend erwähnten Ausdauertests wiederholt ausgeführt wurden und, nachdem sie wiederholt wurden, den Ausdauertests von 100-fach unterzogen wurden, wobei die erhaltenen Filter weiterhin den Ausdauertests von 300-fach unterzogen wurden, und jeder der Wabenfilter wurde herausgenommen und visuell beobachtet, ob oder nicht jegliche Risse auftraten.

Die Ergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt. Die Ergebnisse von Vergleichsbeispielen 1 bis 6 werden in Tabelle 2 ebenfalls als Bezug gezeigt. TABELLE 2 (TEIL 1)

	Porosität (%) vor der Aluminiumoxidanwendung		Multiplikationsverhältnis vor der Aluminiumoxid-anwendung (Anmerkung 1)	Menge an Aluminium-oxidanwendung (g/l)		Porosität (%) nach Aluminium-oxidanwendung

	Säulen-förmiger Körper	Stopfen		Säulen-förmiger Körper	Stopfen	Säulen-förmiger Körper	Stopfen

Beispiel 12	20	3	0,15	1	1	20	3
Beispiel 13	20	5	0,25	1	1	20	5
Beispiel 14	20	6	0,30	1	1	20	6
Beispiel 15	20	30	1,50	1	20	20	24
Beispiel 16	20	30	1,50	1	1	20	30
Beispiel 17	20	80	4,00	1	1	20	80
Vergleichsbeispiel 1	20	2	0,10	–	–	–	–
Vergleichsbeispiel 2	20	85	4,25	–	–	–	–
Beispiel 18	50	7,5	0,15	1	1	50	7,5
Beispiel 19	50	12	0,24	1	1	50	12
Beispiel 20	50	30	0,60	1	20	50	15
Beispiel 21	50	75	1,50	1	60	50	60
Beispiel 22	50	75	1,50	1	1	50	75
Beispiel 23	50	90	1,80	1	1	50	90
Vergleichsbeispiel 3	50	5	0,10	–	–	–	–
Vergleichsbeispiel 4	50	92	1,84	–	–	–	–
Beispiel 24	80	12	0,15	1	1	80	12
Beispiel 25	80	20	0,25	1	1	80	20
Beispiel 26	80	30	0,38	1	15	80	24
Beispiel 27	80	75	0,94	1	1	80	75
Beispiel 28	80	90	1,13	1	1	80	90
Vergleichsbeispiel 5	80	10	0,13	–	–	–	–
Vergleichsbeispiel 6	80	92	1,15	–	–	–	–

TABELLE 2 (TEIL 2)

	Multiplikationsverhältnis nach Aluminiumoxidanwendung (Anmerkung 1)		Vorliegen von Rissen und dergleichen (ja/nein)
			Nach Brennverfahren	Nach Dauerhaftigkeitstest	Heizzyklustest
				100-fach	300-fach

Beispiel 12	0,15	nein	nein	ja	ja
Beispiel 13	0,25	nein	nein	nein	ja
Beispiel 14	0,30	nein	nein	nein	nein
Beispiel 15	1,20	nein	nein	nein	nein
Beispiel 16	1,50	nein	nein	nein	ja
Beispiel 17	4,00	nein	nein	ja	ja
Vergleichsbeispiel 1	–	nein	ja	–	–
Vergleichsbeispiel 2	–	ja	–	–	–
Beispiel 18	0,15	nein	nein	ja	ja
Beispiel 19	0,24	nein	nein	nein	ja
Beispiel 20	0,30	nein	nein	nein	nein
Beispiel 21	1,20	nein	nein	nein	nein
Beispiel 22	1,50	nein	nein	nein	ja
Beispiel 23	1,80	nein	nein	ja	ja
Vergleichsbeispiel 3	–	nein	ja	–	–
Vergleichsbeispiel 4	–	ja	–	–	–
Beispiel 24	0,15	nein	nein	ja	ja
Beispiel 25	0,25	nein	nein	nein	ja
Beispiel 26	0,30	nein	nein	nein	nein
Beispiel 27	0,94	nein	nein	nein	nein
Beispiel 28	1,13	nein	nein	nein	nein
Vergleichsbeispiel 5	–	nein	ja	–	–
Vergleichsbeispiel 6	–	ja	–	–	–

Anmerkung 1

Multiplikationsverhältnis: Multiplikationsverhältnis von Porosität von Stopfen zu Porosität von säulenförmigem Körper

Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde in jedem von den Wabenfiltern gemäß Beispielen 14, 15, 20 und 21 sowie 26 bis 28 kein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand beobachtet oder keine Risse wurden in dem Stopfen oder einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, beobachtet in jedem der Fälle nach dem Brennverfahren, nach dem Ausdauertest und nach Wärmezyklustests; darüber hinaus wurde in jedem der Wabenfilter gemäß Beispielen 13, 16, 19, 22 und 25 kein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand beobachtet oder keine Risse wurden in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, in jedem von den Fällen nach dem Brennverfahren, nach dem Aus dauertest und nach den wiederholten Ausdauertests von 100-fach in den Wärmezyklustests beobachtet; jedoch nach den wiederholten Ausdauertests von 300-fach in den Wärmezyklustests wurden Risse beobachtet. Weiterhin wurde in jedem von den Wabenfiltern gemäß Beispielen 12, 17, 18, 23 und 24 kein Spalt zwischen dem Stopfen und der Trennwand beobachtet und keine Risse wurden in dem Stopfen und einem Abschnitt von der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Brennverfahren sowie nach den Ausdauertests beobachtet, jedoch nach wiederholten Ausdauertest von 100-fach in den Heizzyklustests wurden Risse beobachtet.
Die Ergebnisse der Bewertungstests der Wabenfilter gemäß Beispielen 12 bis 28 zeigen, dass die Wabenfilter, worin der säulenförmige Körper eine Porosität in einem Bereich von 20 bis 80% aufwies und der Stopfen eine Porosität von 90% oder weniger aufwies, wobei die Porosität innerhalb 0,15- bis 4,0-fach so groß wie die Porosität des säulenförmigen Körpers war, sie frei von einem Spalt sind, der zwischen dem Stopfen und der Trennwand auftritt, sowie das Auftreten von Rissen in dem Stopfen und einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach dem Brennverfahren und während des Heizens, auch wenn eine Aluminiumoxidschicht, die als ein Katalysatorstützfilm dient, darauf gebildet wird; jedoch die Ergebnisse der Bewertungstest der Wabenfilter gemäß Beispielen 12, 13, 16 bis 19 sowie 22 bis 25 zeigen, dass jene Filter, worin die Porosität des Stopfens weniger als 0,25-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist oder 1,5-fach so viel wie die Porosität des säulenförmigen Körpers übersteigt, in der Regel Risse in dem Stopfen oder einem Abschnitt der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, nach einer wiederholten Langzeitanwendung verursacht.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung, der die vorstehend erwähnte Anordnung aufweist, ist frei von einem Spalt, der zwischen dem Stopfen und der Trennwand auftritt, und Rissen, die in dem Stopfen und einem Teil der Trennwand, die den Stopfen kontaktiert, auftreten, während des Herstellungsverfahrens sowie während der Verwendung; somit wird es möglich, einen Filter bereitzustellen, der in der Dauerhaftigkeit überlegen ist.

Claims

Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen, umfassend: einen säulenförmigen Körper, der aus einer Mehrzahl poröser Keramikwabenglieder besteht, die miteinander zusammengesetzt sind, von denen jedes eine Anzahl von Durchgangslöchern umfasst, wobei die Durchgangslöcher entlang einer Längsrichtung mit einem dazwischen angeordneten Wandabschnitt zueinander parallel sind; wobei vorbestimmte Durchgangslöcher der Durchgangslöcher an einem Ende des säulenförmigen Körpers mit Stopfen gefüllt sind, während die Durchgangslöcher, die an dem einen Ende nicht mit den Stopfen gefüllt wurden, an dem anderen Ende des säulenförmigen Körpers mit Stopfen gefüllt werden; und wobei wenigstens ein Teil des Wandabschnitts als ein Filter zum Sammeln von Partikeln fungiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität des säulenförmigen Körpers in einem Bereich von 20 bis 80% ist und die Porosität des Stopfens 90% oder weniger ist und 0,15 bis 4,0 mal so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei die Porosität des Stopfens 0,25 bis 1,5 mal so hoch wie die Porosität des säulenförmigen Körpers ist.
Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Katalysator auf diesem getragen ist.
Wabenfilter zum Reinigen von Abgasen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein katalysatortragender Film auf dessen Oberfläche plaziert ist.
Verfahren zum Entfernen von Feinpartikeln aus dem Wabenfilter, der eine Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, wobei Feinpartikel, die gesammelt und angehäuft wurden, durch einen Rückspülprozess unter Verwendung eines Gasstroms aus dem Wabenfilter entfernt werden.
Verfahren zum Entfernen von Feinpartikeln aus dem Wabenfilter, der eine Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist, wobei Feinpartikel, die gesammelt und angehäuft wurden, durch Erwärmen der Abgase aus dem Wabenfilter entfernt werden.