DE102010009449B4

DE102010009449B4 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102010009449B4
Application number: DE102010009449.8A
Authority: DE
Inventors: Masashi Harada; Yasushi Noguchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: US20100242424A1; JP2010227767A; DE102010009449A1

Abstract

Wabenfilter, umfassend: poröse Trennwände, die mehrere Zellen als Durchgangskanäle für ein Fluid trennen; vorbestimmte Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geöffnet und das andere Ende geschlossen ist; und verbleibende Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geschlossen und das andere Ende geöffnet ist, wobei die vorbestimmten Zellen und die verbleibenden Zellen abwechselnd angeordnet sind, wobei die Oberflächenschichten der Trennwände auf der Seite der vorbestimmten Zellen mit Filmen beschichtet sind, die Zeolith als eine Hauptkomponente enthalten, und wobei die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Zulaufendflächen aufweist, kleiner ist als die der Querschnitte der Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Ablaufendflächen aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter, der Feststoffteilchen in Abgas sammelt.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Als eine Technologie zur Behandlung von NO_x, das in Autoabgas enthalten ist, wurde bisher verbreitet ein Dreiwegekatalysator (TWC) verwendet. Bei dem Dreiwegekatalysator besteht jedoch das Problem, dass die NO_x-Reduktionsleistung bei niedriger Temperatur gering ist. Genauer gesagt, ist in einem Dieselauto die Temperatur des Abgases im Vergleich zu einem Benziner niedriger, und so wird es schwierig, eine NO_x-Reduktionsbehandlung in einem TWC-System durchzuführen.
Zur Lösung des Problems ist ein Produkt für Dieselautos in Entwicklung, bei dem Zeolith in ein Wabenträgerelement geladen wird, um so NO_x wirksamer zu reduzieren. Ein Grund für die Verwendung von Zeolith ist, dass Ammoniak bei geringer Temperatur leicht adsorbiert wird. Ammoniak zersetzt NO_x durch die Reaktionen (1) bis (3) wie folgt. In diesem System werden Oxide wie NO_x selbst in einer Sauerstoffatmosphäre selektiv reduziert, und daher wird das System selektive katalytische Reduktion (SCR) genannt. Ammoniak verfügt nicht nur über die Eigenschaft der selektiven Reduktion von NO_x selbst in einer oxidierenden Atmosphäre, sondern auch über die Eigenschaft der reziproken Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit aufgrund der Koexistenz von O₂.
Als eine Maßnahme zur Realisierung dieses Systems, wird ein System vorgeschlagen, in dem kostengünstiger und sicherer Harnstoff als ein Ausgangsmaterial verwendet wird, da es schwierig ist, dem Abgas direkt NH₃ zuzugeben. NO_x (NO, NO₂) wird unter Verwendung von Ammoniak, zersetzt/gebildet aus Harnstoff, reduziert und daher wird das System genauer Hamstoff-SCR genannt (siehe Nicht-Patent-Dokumente 1 und 2). 4NH₃ + 4NO + O₂ → 4N₂ + 6H₂O (1) 2NH₃ + NO + NO₂ → 2N₂ + 3H₂O (2) 8NH₃ + 6NO₂ → 7N₂ + 12H₂O (3)

[Nicht-Patent-Dokument 1] „Science and Engineering of Zeolite“, herausgegeben von Yoshio Ono, Tateaki Yashima (KODANSHA Scientific)
[Nicht-Patent-Dokument 2] „Recent Development of Zeolite Catalysts“, überwacht von Takashi Tatsumi, Youichi Nishimura (CMC Publishing CO., LTD.)

Wird das SCR-System in ein Dieselauto eingebaut, erfolgt dies durch ein Verfahren, bei dem, wie in 6 gezeigt, das SCR und ein Dieselpartikelfilter (DPF) in Reihe angeordnet werden, nicht nur um NO_x zu reduzieren, sondern auch um Feststoffteilchen (PM) in dem Abgas zu entfernen.
Ferner ist Downsizing gefragt, und daher wird seither gefordert, dass SCR (NO_x reduzierende Funktion) und DPF (eine PM-Abfangfunktion) integriert werden (NO_x-Behandlung DPF; siehe 7) und dass die Funktionen NO_x-Reduktion und PM-Abfangen von einem Träger ausgeführt werden. Zur Realisierung dieser Funktion wird Zeolith auf ein DPF-Grundmaterial geladen, der DPF muss jedoch ein Gewebe mit hoher Porosität (60 % oder mehr) aufweisen, damit der Druckabfall des mit Zeolith beladenen DPF gehalten wird.
Eine Struktur, welche das Gewebe mit hoher Porosität aufweist, verfügt jedoch normalerweise über eine geringe Festigkeit, und es besteht daher das Problem, dass es im Inneren oder auf der Oberfläche der Struktur aufgrund einer Differenz zwischen Innen- und Außentemperaturen durch die Wärmebehandlung im Zeolith-Beschichtungsverfahren zu Rissen, Schnitten oder dergleichen kommt.
Die US-Patentanmeldung Nr. US 2007 / 0 224 092 A1 , die US-Patentanmeldung Nr. US 2005 / 0 031 514 A1 und die WO 2008 / 101 585 A1 beschreiben Wabenfilter mit porösen Trennwänden. Es werden jedoch keine Wabenfilter offenbart, in denen die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Zulaufendflächen aufweist, kleiner ist als die der Querschnitte der Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Ablaufendflächen aufweist. Die US-Patentanmeldung Nr. US 2008 / 0 196 399 A1 , die deutsche Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2004 024 519 A1 und die deutsche Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2006 061 685 A1 beschreiben Wabenfilter und Filterelemente zur Abgasnachbehandlung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Ergebnis einer intensiven Untersuchung zur Lösung der obigen Probleme mit der herkömmlichen Technologie fanden die betreffenden Erfinder heraus, dass die obigen Probleme durch den folgenden Wabenfilter gelöst werden können und vollendeten die vorliegende Erfindung. Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wabenfilter wie folgt bereitgestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wabenfilter mit hoher Festigkeit und der Fähigkeit zur Durchführung einer NO_x-Reduktionsbehandlung bereitgestellt, der gleichzeitig PM mit geringem Druckabfall abfängt, in einem Fall, wo SCR und DPF integriert sind.

[1] Wabenfilter, umfassend: poröse Trennwände, die mehrere Zellen als Durchgangskanäle für ein Fluid trennen; vorbestimmte Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geöffnet und das andere Ende geschlossen ist; und verbleibende Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geschlossen und das andere Ende geöffnet ist, wobei die vorbestimmten Zellen und die verbleibenden Zellen abwechselnd angeordnet sind, wobei die Oberflächenschichten der Trennwände auf der Seite der vorbestimmten Zellen mit Filmen beschichtet sind, die Zeolith als eine Hauptkomponente enthalten, und wobei die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Zulaufendflächen aufweist, kleiner ist als die der Querschnitte der Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Ablaufendflächen aufweist.
[2] Wabenfilter nach [1], wobei die Trennwände mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit (Cd), SiC und Aluminiumtitanat (AT), enthalten.
[3] Wabenfilter nach [1] oder [2], wobei die Trennwände mittlere Durchmesser von 3 µm oder mehr und 60 µm oder weniger und Porositäten von 30 % oder mehr und 60 % oder weniger aufweisen.
[4] Wabenfilter nach einem von [1] bis [3], wobei die Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mittlere Porendurchmesser von 0,02 µm oder mehr und 60 µm oder weniger und Porositäten von 30 % oder mehr und 60 % oder weniger aufweisen und der mittlere Porendurchmesser der Trennwände größer ist als die mittleren Porendurchmesser der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten.
[5] Wabenfilter nach einem von [1] bis [4], wobei die Dicken der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, 0,5 % oder mehr und 200 % oder weniger von denen der Trennwände betragen.
[6] Wabenfilter nach einem von [1] bis [5], wobei der Zeolith der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mindestens einen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus ZSM-5, β-Zeolith, Mordenit, Ferrielit, Zeolith A, Zeolith X und Zeolith Y, enthält.
[7] Wabenfilter nach einem von [1] bis [6], wobei das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis des Zeoliths, der die Filme bildet, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, 1 oder mehr und 500 oder weniger beträgt.
[8] Wabenfilter nach einem von [1] bis [7], wobei die Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Rhodium, Palladium, Silber und Platin, enthalten.

Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung verfügt über eine hohe Festigkeit und kann eine NO_x-Reduktionsbehandlung durchführen, während er gleichzeitig PM mit geringem Druckabfall abfängt.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die schematisch einen Wabenfilter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und eine Vorderansicht des Wabenfilters;
2 ist eine Darstellung, die schematisch den Wabenfilter gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Querschnitt des Wabenfilters;
3 ist ein Teilquerschnitt, der einen vergrößerten Teil Q von 2 ohne den anderen Teil zeigt;
4 ist eine Darstellung, die schematisch einen Wabenfilter gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und eine teilweise vergrößerte Vorderansicht der Zulaufendfläche des Wabenfilters;
5 ist ein Diagramm, welches das Ergebnis der Bewertung des Druckabfalls während der Rußablagerung in einem Wabenfilter von Beispiel 1 zeigt;
6 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Wabenfiltersystem zeigt, in dem SCR und DPF in Reihe angeordnet sind; und
7 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen DPF zur NO_x-Behandlung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen angemessen beschrieben, die vorliegende Erfindung sollte bei der Interpretation jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt werden. Basierend auf dem Wissen eines Fachmannes können verschiedene Veränderungen, Modifikationen, Verbesserungen und Ersetzungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beeinträchtigen. Beispielsweise zeigen die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die vorliegende Erfindung wird von den in den Zeichnungen gezeigten Konfigurationen oder Informationen jedoch nicht eingeschränkt. Bei der Durchführung oder Verifikation der vorliegenden Erfindung können ähnliche oder äquivalente Mittel, wie die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen eingesetzt werden, die geeigneten Mittel sind jedoch die im Folgenden beschriebenen.
(Wabenfilter)
1 ist eine Darstellung, die schematisch eine Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und eine Vorderansicht des Wabenfilters. 2 ist eine Darstellung, die schematisch die Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Querschnitt des Wabenfilters. 3 ist ein Teilquerschnitt, der einen vergrößerten Teil Q von 2 ohne den anderen Teil zeigt.
In dem Wabenfilter 1, gezeigt in den 1 bis 3, ist ein Hauptanteil eine Wabenstruktur, die poröse Trennwände 4 umfasst, die mehrere Zellen 3 als Durchgangskanäle für ein Fluid im Inneren, umgeben von einer äußeren peripheren Wand 20, trennt. In dieser Wabenstruktur sind geschlossene Abschnitte 10 ausgebildet, welche die Enden der Zellen 3 verschließen. Außerdem sind die Oberflächen der Trennwände dieser Wabenstruktur auf der Seite der Abgaszulaufzellen 3a mit Filmen (Deckschichten) 12 beschichtet, die Zeolith als eine Hauptkomponente enthalten, wodurch der Wabenfilter 1 gebildet wird.
Das Material der Trennwände 4 (d. h. das Material der Wabenstruktur, welche den Wabenfilter 1 bildet) enthält bevorzugt mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit (Cd), Siliciumcarbid (SiC; Si kann zusammen mit Siliciumcarbid enthalten sein) und Aluminiumtitanat (AT). Überdies können die Trennwände 4 aus mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit (Cd), Siliciumcarbid (SiC; Si kann zusammen mit Siliciumcarbid enthalten sein) und Aluminiumtitanat (AT), gefertigt werden.
Der Wabenfilter 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit den geschlossenen Abschnitten 10 zum Verschließen der Zellen 3 ausgestattet. Als das Material für die geschlossenen Abschnitte 10 kann zum Beispiel mindestens ein Material, ausgewählt aus den obigen Beispielen des Materials der Trennwände, verwendet werden.
Die Porositäten der Trennwände 4 des Wabenfilters 1 betragen bevorzugt 30 bis 60 %. Liegen die Porositäten über 60 %, wird wahrscheinlich die Festigkeit nicht ausreichend sein. Wenn überdies die Porositäten geringer sind als 30 %, ist der anfängliche (ohne Ruß) Druckabfall, wenn der Filter als ein DPF verwendet wird, groß, und die Porositäten werden wahrscheinlich unpraktisch sein.
Die mittleren Durchmesser der Trennwände 4 des Wabenfilters 1 betragen bevorzugt 3 µm oder mehr und 60 µm oder weniger. Sie hängen von den Porositäten ab, wenn aber die mittleren Durchmesser kleiner sind als 3 µm, besteht die Möglichkeit, dass eine Zeolith-enthaltende Aufschlämmung beim Ansaugen von Zeolith während der Bildung der Filme nur schwer angesaugt wird. Wenn überdies die Porendurchmesser größer sind als 60 µm, werden die Poren mit der Zeolithkomponente verschlossen, und es besteht die Möglichkeit, dass nur schwer flache Filme gebildet werden können. Weisen die Filme selbst Unebenheiten auf, steigt der Druckabfall des Filters ungünstig.
Die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle, deren Zulaufendflächen verschlossen sind, ist kleiner als die der Querschnitte der Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle, deren Ablaufendflächen verschlossen sind. 4 ist eine Vorderansicht der Zulaufendfläche des Wabenfilters mit einer derartigen Zellstruktur. Als die Zellstruktur des Wabenfilters können die Oberflächen der Zellen auf der Einlassseite erhöht werden, um so die NO_x-Reduktionsleistung zu verbessern. Gründe hierfür sind, dass die Trennwände auf der Abgaszulaufseite mit Zeolith beschichtet sind und sich die Möglichkeit des Kontaktes mit einem NO_x-Gas erhöht. Wie überdies in JP-A2004-896 beschrieben, erhöht sich in Anbetracht der Leistung des DPF der Druckabfall mit der Zeit während der tatsächlichen Verwendung nur wenig, und so können die Oberflächen auf der Einlassseite der Zellen wie oben beschrieben erhöht werden.
Wird der Wabenfilter 1 so verwendet, wie durch die dicken Pfeile in 2 gezeigt, fließt Abgas (ein Fluid) von der Endfläche 2a (von einem Ende (dem Ende auf der Endfläche 2a), wo die vorbestimmten Zellen 3a offen sind) in die Zellen 3 (die vorbestimmten Zellen 3a), passiert die Trennwände 4 als Filterschichten, wird als durchgelaufenes Fluid in die Zellen 3 (verbleibende Zellen 3b), die auf der Seite der anderen Endfläche 2b offen sind, entladen und wird auf der Seite der anderen Endfläche 2b (die anderen Enden der verbleibenden Zellen 3b (die Enden auf der Seite der Endfläche 2b)) entladen. Passiert das Abgas die Trennwände 4, wird zumindest ein Teil der PM, die in dem Abgas enthalten sind, durch die Filme 12, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, abgefangen. Des Weiteren wird durch die Filme (die Deckschichten) 12, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, NO_x, das in dem Abgas enthalten ist, reduziert.
In dem Wabenfilter 1 sind die Trennwände 4 so angeordnet, dass sie die mehreren Zellen 3 bilden, die die beiden Endflächen 2a, 2b verbinden, und die geschlossenen Abschnitte 10 so angeordnet, dass sie die Zellen 3 in der Endfläche 2a oder 2b verschließen. Die geschlossenen Abschnitte 10 liegen so vor, dass die nachbarständigen Zellen 3 an gegenüberliegenden Enden (den Enden auf der Seite der Endflächen 2a, 2b) verschlossen sind, und folglich die Endflächen des Wabenfilters 1 ein geriffeltes Muster aufweisen, wie in 1 gezeigt.
Die äußere periphere Wand 20, die sich an der äußersten Peripherie des Wabenfilters 1 befindet (siehe 1), ist bevorzugt eine integral geformte Wand, die während der Herstellung (während der Formung) integral mit Abschnitten geformt wird, die die Trennwände 4 bilden, sie ist bevorzugt aber auch eine Klebstoff-beschichtete Wand, die durch Mahlen der äußeren Peripherie der Abschnitte, die die Trennwände 4 bilden, nach der Formung in eine vorbestimmte Form und dann Formen der äußeren peripheren Wand mit einem Klebstoff oder dergleichen erhalten wurde. Überdies sind in dem Wabenfilter 1 die geschlossenen Abschnitte 10 so angeordnet, dass sie die Zellen 3 in den Endflächen 2a oder 2b verschließen, der Wabenfilter ist jedoch nicht auf eine derartige Anordnung der geschlossenen Abschnitte beschränkt, und die verschlossenen Abschnitte können in den Zellen angeordnet werden. Alternativ wird die Verringerung des Druckabfalls gegenüber der Filterleistung vorgezogen, und es kann eine Konfiguration eingesetzt werden, bei der in einem Teil der Zellen kein geschlossener Abschnitt bereitgestellt wird.
Die Dichte (Zelldichte) der Zellen 3 des Wabenfilters 1 beträgt bevorzugt 15 Zellen/cm² oder mehr und weniger als 65 Zellen/cm², und die Dicken der Trennwände 4 betragen bevorzugt 200 µm oder mehr und weniger als 600 µm. Der Druckabfall während der Ablagerung der PM verringert sich, wenn die Filterfläche groß ist. Wenn daher die Zelldichte hoch ist, verringert sich der Druckabfall während der Ablagerung der PM. Wenn andererseits die hydraulischen Durchmesser der Zellen verringert werden, verringert sich der anfängliche Druckabfall. Unter diesem Gesichtspunkt ist die Zelldichte bevorzugt klein. Werden die Dicken der Trennwände 4 erhöht, verbessert sich die Abfangwirksamkeit, der anfängliche Druckabfall erhöht sich jedoch. Unter Berücksichtigung des Ausgleichs des anfänglichen Druckabfalls, des Druckabfalls während der Ablagerung der PM und der Abfangwirksamkeit sind die Bereiche der Zelldichte und Trennwanddicken, die all diese Bedingungen erfüllen, die obigen Bereiche.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Wabenfilters 1 in der Verbindungsrichtung der Zellen 3 bei 40 bis 800 °C ist bevorzugt kleiner als 1,0 × 10^-6/°C, stärker bevorzugt kleiner als 0,8 × 10^-6/°C, besonders bevorzugt kleiner als 0,5 × 10^-6/°C. Ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Filters in der Verbindungsrichtung der Zellen 3 bei 40 bis 800 °C kleiner als 1,0 × 10^-6/°C, kann die während der Aussetzung einem Abgas mit einer hohen Temperatur erzeugte Wärmebeanspruchung in einem Toleranzbereich unterdrückt und eine Zerstörung aufgrund der Wärmebeanspruchung verhindert werden.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist die Gesamtform des Wabenfilters 1 säulenförmig (zylindrisch), und die Formen der Zellen 3 (die Formen der Querschnitte der Zellen vertikal zur Verbindungsrichtung der Zellen 3 entlang der diametralen Richtung des Wabenfilters 1) sind quadratisch, es gibt jedoch keine spezielle Einschränkung hinsichtlich der Gesamtform des Wabenfilters und den Formen der Zellen. Beispiele für die Gesamtform umfassen eine elliptische, säulenförmige Form, eine längliche, säulenförmige Form und polygonale Formen wie eine quadratische stangenartige Form und eine dreieckige stangenartige Form, und Beispiele für die Zellform umfassen eine hexagonale Form und eine dreieckige Form.
(Filme, die Zeolith als Hauptkomponente enthalten (Deckschichten))
Beispiele für die Art von Zeolith für die Filme (die Deckschichten) 12, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, umfassen ZSM-5, β-Zeolith, Mordenit, Ferrielit, Zeolith A, Zeolith X und Zeolith Y. Die Filme enthalten bevorzugt ZSM-5 oder β-Zeolith.
Die Filme 12, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, enthalten bevorzugt mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Rhodium, Palladium, Silber und Platin. Bekanntermaßen verfügt Zeolith selbst über Adsorptionseigenschaften in Bezug auf polare Moleküle von Ammoniak oder dergleichen und die NO_x-Reduktionseigenschaften verbessern sich durch Ionenaustausch zwischen Zeolith und Kationen eines Übergangsmetalls wie Titan, Vanadium, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel oder Kupfer oder eines Edelmetalls wie Rhodium, Palladium, Silber oder Platin (Nicht-Patent-Dokumente 1 und 2).
Die Dicke jeder einzelnen der Deckschichten 12 beträgt bevorzugt 0,5 bis 200 % der Dicke jeder einzelnen der Trennwände (Rippen) 4. Beträgt die Dicke der Deckschicht 12 0,5 % oder weniger, treten PM in die Rippen ein, und der Druckabfall während der Rußablagerung erhöht sich ungünstig. Beträgt andererseits die Dicke 200 % oder mehr, wird das Eindringen von PM ins Innere effektiv verhindert, aber die Festigkeit des Films lässt nach, was ungünstigerweise Ablösungen verursacht.
Was die Poreneigenschaften der Deckschichten 12 betrifft, sind die Porendurchmesser der Deckschichten bevorzugt kleiner als die der Trennwände 4 (hier wurden die mittleren Durchmesser mit einem Quecksilberporosimeter gemessen). Dieser Sachverhalt ist in 3 gezeigt. 3 ist eine Teilschnittdarstellung, die einen vergrößerten Teil Q von 2 ohne den anderen Teil zeigt. Wie in 3 gezeigt, werden, wenn die Porendurchmesser der Deckschichten 12 kleiner sind als die der Trennwände 4, Feststoffteilchen (PM) 7 auf den Deckschichten 12 abgefangen, und deren Eindringen in die Trennwände 4 wird verhindert. Genauer gesagt, betragen die mittleren Durchmesser der Deckschichten 12 bevorzugt 0,02 µm oder mehr und 60 µm oder weniger.
Die Porositäten der Deckschichten 12 gleichen bevorzugt denen der Trennwände 4. Genauer gesagt, betragen die Porositäten der Deckschichten 12 bevorzugt 30 % oder mehr und 60 % oder weniger. Sind die Porositäten kleiner als 30 %, kommt es zur Verdichtung der Filme, die Glätte des Films selbst verschlechtert sich, und der Druckabfall wird möglicherweise steigen. Wenn andererseits die Porositäten größer sind als 60 %, werden die Filme poröser als die Trennwände, die PM selbst dringen durch die Filme und füllen die Poren der Trennwände, und der Druckabfall wird möglicherweise steigen. Aus diesen Gründen ist der obige Bereich für die Porositäten der Deckschichten bevorzugt.
Das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis von Zeolith, der die Filme bildet, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, beträgt bevorzugt 1 oder mehr und 500 oder weniger. Ist das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis klein, verbessert sich die Leistung von Zeolith als ein polares Adsorbens, und Ammoniakmoleküle werden leicht adsorbiert, die Festigkeit des Films selbst verringert sich jedoch. Wenn andererseits das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis groß ist, verringert sich die Wirkung der Adsorption polarer Moleküle, aber die Festigkeit verbessert sich. Unter Betrachtung dieser widersprüchlichen Eigenschaften ist der obige Bereich bevorzugt.
In einem NO_x-DPF, in dem die Porosität des Grundmaterials gering ist, sind die Stabilitätseigenschaften hoch. Wenn überdies die Porendurchmesser der Deckschichten 12 kleiner sind als die der Trennwände (Rippen) 4, können PM nicht so leicht in die Trennwände 4 eindringen. Beim Eindringen der PM in die Trennwände (Rippen) 4 erhöht sich der Druckabfall. In der vorliegenden Erfindung sind die Trennwände 4 jedoch mit den Deckschichten 12 beschichtet, und daher können die PM nicht in die Trennwände 4 eindringen. So kommt es zur Entwicklung einer Verringerungswirkung des Druckabfalls während der Rußablagerung. Überdies wird Ammoniak aufgrund der chemischen Merkmale von Zeolith leicht adsorbiert, und NO_x kann durch die obige SCR-Reaktion effizient reduziert werden.
(Herstellungsverfahren)
Zum Erhalt des Wabenfilters 1 wird zunächst eine Wabenstruktur als ein gebrannter Gegenstand hergestellt. Die Enden der Zellen 3 werden zur Herstellung der geschlossenen Wabenstruktur bevorzugt durch die geschlossenen Abschnitte 10 verschlossen, bevor die Wabenstruktur mit den Deckschichten 12 versehen wird. Hinsichtlich der Mittel zum Erhalt der Wabenstruktur (der geschlossenen Wabenstruktur) gibt es keine spezielle Einschränkung. Die Wabenstruktur kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
Zunächst wird das obige Beispiel für das Material der Trennwände als ein Rohmaterial verwendet, und das Material wird unter Bildung eines Tons gemischt und geknetet. Wird beispielsweise Cordierit als das Material für die Trennwände verwendet, werden dem Cordierit bildenden Material ein Dispersionsmedium wie Wasser und ein Porenbilder zugegeben, und ferner werden ein organisches Bindemittel und ein Dispergiermittel zugegeben und damit unter Bildung eines Lehm-artigen Tons geknetet. Hinsichtlich der Mittel zum Kneten des Cordierit bildenden Materials (einem Formungsmaterial) zur Herstellung des Tons gibt es keine besondere Einschränkung, und Beispiele für die Mittel umfassen Verfahren, bei denen ein Kneter, ein Vakuumtonkneter und dergleichen verwendet werden.
Das Cordierit bildende Material ist das Material, das beim Brennen zu Cordierit wird, und ist ein keramisches Material, das so gemischt ist, dass es eine chemische Zusammensetzung aufweist, die 42 bis 56 Masse-% Siliciumdioxid, 30 bis 45 Masse-% Aluminiumoxid und 12 bis 16 Masse-% Magnesiumoxid umfasst. Genauer gesagt, umfasst das Material mehrere anorganische Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Talk, Kaolin, kalziniertem Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid, in den obigen Bereichen der chemischen Zusammensetzung. Der Porenbildner ist bevorzugt ein Material mit derartigen Eigenschaften, dass das Material in einem Brennverfahren fliest, sich zerstreut und verschwindet, und eine anorganische Substanz wie Kokse, eine polymere Verbindung wie ein Harzballon, eine organische Substanz wie Stärke oder dergleichen können allein oder in Kombination verwendet werden. Beispiele für das organische Bindemittel umfassen Hydroxypropoxylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxylmethylcellulose und Polyvinylalkohol. Diese Beispiele können allein oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Beispiele für das Dispergiermittel umfassen Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseife und Polyalkohol. Diese Beispiele können allein oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Als Nächstes wird der erhaltene Ton zur Herstellung eines Wabenformkörpers in Wabenform gebracht. Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen des Wabenformkörpers gibt es keine besondere Einschränkung, und hierfür können bekannte Formungsverfahren wie Extrudieren, Spritzgießen oder Pressformen verwendet werden. Ein besonders bevorzugtes Beispiel ist ein Verfahren zum Extrudieren des oben hergestellten Tons durch die Verwendung einer Düse, die die gewünschte Zellform, Trennwanddicken und Zelldichte und dergleichen aufweist.
Als Nächstes werden beide Enden des erhaltenen Wabenformkörpers verschlossen. Für das Verschlussverfahren gibt es keine besondere Einschränkung. Zum Beispiel wird eine Verschlussaufschlämmung, die das Cordierit bildende Material, Wasser oder Alkohol und das organische Bindemittel enthält, in einem Behälter gelagert, und die Zellen in einer Endfläche des Wabenformkörpers werden abwechselnd geschlossen, wodurch die Endfläche des Körpers mit einem geriffelten Muster abgedeckt wird. Als Nächstes wird das Ende des Körpers auf der Seite der abgedeckten Endfläche in den Behälter getaucht, und die Verschlussaufschlämmung wird in die Zellen geladen, die nicht abgedeckt sind, wodurch geschlossene Abschnitte (die geschlossenen Abschnitte 10) gebildet werden. Das andere Ende jeder Zelle mit einem geschlossenen Ende wird abgedeckt, und der geschlossene Abschnitt wird auf dieselbe Weise wie der geschlossene Abschnitt in dem einen Ende gebildet. Folglich hat der Wabenformkörper eine Struktur, bei der das andere Ende jeder Zelle mit einem offenen Ende (nicht verschlossen) verschlossen ist, und bei der das eine Ende und das andere Ende jeder Zelle in dem geriffelten Muster abwechselnd geschlossen sind.
Als Nächstes wurde der geformte und verschlossene Wabenkörper getrocknet, was einen getrockneten Wabenkörper ergab. Hinsichtlich der Trocknungsmittel gibt es keine besondere Einschränkung, und hierfür können bekannte Trocknungsverfahren wie Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Druckminderungstrocknen, Vakuumtrocknen oder Gefriertrocknen verwendet werden. Besonders bevorzugt ist ein Trocknungsverfahren, bei dem das Heißlufttrocknen mit dem Mikrowellentrocknen oder dem dielektrischen Trocknen kombiniert wird, da der ganze Formkörper schnell und gleichmäßig getrocknet werden kann.
Als Nächstes wird der erhaltene getrocknete Wabenkörper kalziniert, was einen kalzinierten Körper ergibt, bevor der Körper gebrannt wird. Kalzinieren ist ein Vorgang, bei dem eine organische Substanz (das organische Bindemittel, das Dispergiermittel, der Porenbildner oder dergleichen) in dem Wabenformkörper verbrannt und entfernt wird. Im Allgemeinen beträgt die Verbrennungstemperatur des organischen Bindemittels etwa 100 bis 300 °C und die Verbrennungstemperatur des Porenbildners etwa 200 bis 800 °C, wobei die Kalzinierungstemperatur etwa 200 bis 1000 °C betragen kann. Hinsichtlich der Kalzinierungszeit gibt es keine besondere Einschränkung, die Zeit beträgt für gewöhnlich jedoch etwa 10 bis 100 Stunden.
Als Nächstes wird der erhaltene kalzinierte Körper unter Erhalt der (geschlossenen) Wabenstruktur gebrannt. In der vorliegenden Erfindung ist das Brennen ein Vorgang, bei dem das Formungsmaterial in dem kalzinierten Körper gesintert und verdichtet wird, um so die vorbestimmte Festigkeit garantieren zu können. Die Brennbedingungen (Temperatur · Zeit) variieren gemäß der Art des Formungsmaterials, und so können die geeigneten Bedingungen gemäß der Art ausgewählt werden. Das Cordieritmaterial wird bevorzugt bei 1.410 bis 1.440 °C gebrannt. Überdies wird das Material bevorzugt für etwa drei bis zehn Stunden gebrannt.
Als nächstes wird Zeolith willkürlich mit einem Metall in einem Nasssystem gemischt, getrocknet, zerstoßen und mit Kieselsol oder Aluminiumoxid-Sol und Wasser gemischt, was eine Aufschlämmung ergibt. Beispielsweise wird Kupfer in Form von Kupferacetat und Eisen in Form eines Aminkomplexes verwendet, wobei in den Poren von Zeolith ein Ionenaustausch vorgenommen werden kann. Die hergestellte Aufschlämmung wird in die vorbestimmten Zellen der wie oben beschrieben erhaltenen Wabenstruktur eingesaugt, wodurch die Zellen beschichtet wurden. Nach der Beschichtung wurde die Aufschlämmung bei 600 °C bis 700 °C für etwa vier Stunden getrocknet, wodurch Wasser entfernt wurde. Auf diese Weise wurden die Zeolith enthaltenden Deckschichten hergestellt. Die gebildeten Zeolith-Deckschichten dringen nicht in die Wabenstruktur ein, und die äußersten Oberflächen werden mit den Schichten beschichtet. Wie oben beschrieben, kann ein Wabenfilter erhalten werden, in dem die Seitenwand-Oberflächenschichten der vorbestimmten Zellen der Wabenstruktur wie oben beschrieben mit Zeolith beschichtet werden.
[Beispiele]
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen weiter spezifiziert, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Referenz-Beispiel 1)
(Herstellung eines geschlossenen Wabenfilters)
Als Cordierit bildende Materialien wurden Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Talk und Siliciumdioxid verwendet, und 100 Masseteilen der Cordierit bildenden Materialien wurden 13 Masseteile eines Porenbildners, 35 Masseteile Dispersionsmedium, 6 Masseteile organisches Bindemittel bzw. 0,5 Masseteile Dispergiermittel zugegeben, gefolgt von Mischen und Kneten, wodurch ein Ton hergestellt wurde. Wasser wurde als das Dispersionsmedium verwendet, Kokse mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 10 µm wurden als der Porenbildner verwendet, Hydroxypropylmethylcellulose wurde als das organische Bindemittel verwendet und Ethylenglycol wurde als das Dispergiermittel verwendet.
Als nächstes wurde der Ton unter Verwendung einer vorbestimmten Düse extrudiert, wodurch ein Wabenformkörper mit einer quadratischen Zellenform erhalten wurde, und die Gesamtform des Körpers war säulenförmig (zylindrisch). Dann wurde der Wabenformkörper mit einem Mikrowellentrockner und vollständig mit einem Heißlufttrockner trockner. Danach wurden beide Endflächen des Wabenformkörpers auf zuvor bestimmte Ausmaße zugeschnitten und angepasst.
Als Nächstes wurden die offenen Stirnflächen der Zellen in einer Endfläche des Wabenformkörpers abwechselnd in einem geriffelten Muster abgedeckt, und das Ende des Körpers auf der abgedeckten Seite wurde in eine Verschlussaufschlämmung, die die Cordierit bildenden Materialien enthält, eingetaucht, wodurch geschlossene Abschnitte gebildet wurden, die abwechselnd in dem geriffelten Muster angeordnet sind. In dem anderen Ende des Körpers wurden alle Zellen mit einem geschlossenen Ende abgedeckt, und geschlossene Abschnitte wurden auf dieselbe Weise, wie die geschlossenen Abschnitte, die in dem oben beschriebenen einen Ende des Körpers gebildet wurden, gebildet. Danach wurde der mit den geschlossenen Abschnitten versehene Wabenformkörper mit einem Heißlufttrockner getrocknet und bei 1.410 bis 1.440 °C für fünf Stunden gebrannt, wodurch die geschlossene Wabenstruktur für einen Wabenfilter erhalten wurde.
Die Form jeder Probe war eine säulenförmige Form mit einem Durchmesser von 140 mm × einer Länge von 150 mm. In Tabelle 1 ist die Rippendicke die Trennwanddicke, ist mil die Länge in Milliinch und 1 mil = 2,54 mm. In „einer Zellstruktur“ kennzeichnet A die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle, deren Gaszulaufendfläche eines DPF geschlossen ist. Des Weiteren kennzeichnet B die Durchschnittsfläche der Querschnitte der einen Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle, bei der die Ablaufendfläche des DPF geschlossen ist. In „der Zellstruktur“ kennzeichnet A : B das Verhältnis zwischen diesen Flächen. Die Porenmerkmale der Trennwände und Deckschichten wurden mit Auto Pore IV, hergestellt von Shimadzu Corporation, gemessen. Der mittlere Durchmesser ist der 50-%-Durchmesser, wenn die Porenverteilung integriert und wiedergegeben wird. Die Festigkeiten der Trennwände sind Festigkeiten in einem Fall, wo eine Probe mit einer säulenförmigen Form mit einem Inch in Längsrichtung, in die ein Gas fließt, und 1 Inch im Durchmesser in vertikaler Richtung zur Gaszirkulationsrichtung genommen und in Bezug auf die Längsrichtung komprimiert wird.
Überdies ist die „Metallkonzentration“ die Konzentration eines Metalls, das in der Aufschlämmung enthalten ist, mit der ein Grundmaterial beschichtet wird. In dem vorliegenden Beispiel betrugen alle Konzentrationen 3 %.
(Referenz-Beispiel 1, Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
Es wurden Wabenstrukturen, gefertigt aus Cordierit und mit Porositäten von 45 % und 65 %, hergestellt. Eine Aufschlämmung, enthaltend 56 % Zeolith ZSM-5 (SiO₂/Al₂O₃ = 36), 4 % kolloides Siliciumdioxid, 3 % Kupferacetat (Cu(CH₃COO)₂) und 37 % Wasser, wurde hergestellt, und die Wabenstrukturen wurden durch ein Ansaugsystem mit der Aufschlämmung beschichtet. Nach dem Beschichten jeder Struktur mit der Zeolith-enthaltenden Aufschlämmung wurde die Struktur bei 90 °C für zwei Stunden getrocknet, in einer elektrischen Bahn platziert, bei 650 °C mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 200 °C/Stunde für vier Stunden getrocknet und dann mit 400 °C/h wieder auf Raumtemperatur gebracht.
Überdies wurden zum Vergleich die Proben mit beiden Porositäten mit einer Aufschlämmung, enthaltend γ-Aluminiumoxid und Pt (das einen ternären Katalysator simuliert), beschichtet und bei 650 °C behandelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Bei der Beschichtung der Wabenstruktur mit einer Porosität von 65 % sowohl mit der Zeolith-Aufschlämmung als auch der γ-Aluminiumoxid-basierenden Aufschlämmung und Wärmebehandlung riss die Struktur. Es wurde angenommen, dass, wenn die Porositäten der Trennwände 65 % betragen, auch die Druckfestigkeit gering ist und daher die Struktur riss.
Überdies wurde zur Bewertung der NO_x-Reduktionsleistung ein Gas, das 1 % NO₂-Gas, 1 % Ammoniak und 98 % Stickstoffgas enthält, durchgeleitet, und die Temperatur bei Verringerung von NO₂ um die Hälfte wurde bewertet. Folglich wurde bestätigt, dass in der mit Zeolith beschichteten Struktur (Referenz-Beispiel 1) NO_x im Vergleich zu der mit γ-Aluminiumoxid und Pt beschichteten Struktur (Vergleichsbeispiel 1) bei einer geringeren Temperatur reduziert werden kann (siehe Spalte Anspringtemperatur in Tabelle 1).
(Wirksamkeit in Bezug auf den Druckabfall)
Die Ergebnisse der Bewertung des Druckabfalls während der Rußablagerung sind in 5 gezeigt. Ein (anfänglicher) Druckabfall vor der Rußablagerung war im Vergleich zu einer unbeschichteten (blanken) Struktur etwas höher, der Druckabfall während der Rußablagerung war am Ende jedoch gering (siehe 5). Es wurde angenommen, dass in der blanken Struktur der Ruß in die Trennwände (die Rippen) eindringt, in der mit Zeolith beschichteten Struktur lagerte sich der Ruß jedoch nur auf den Oberflächen der Rippen ab und drang nicht so leicht in die Rippen ein, und daher war der Druckabfall im Vergleich zu der blanken Struktur gering.
(Beispiele 2 bis 4)
Als Nächstes wurde die Zellstruktur einer Wabenstruktur (eines Grundmaterials) verändert, um eine Wabenstruktur mit einer Zellstruktur herzustellen, in der die offenen Flächen der Zellen auf der Gaszulaufseite größer waren als die der Zellen auf der Gasablaufseite, und die Struktur wurde mit einer Zeolithschicht beschichtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 ist A : B gezeigt, und A kennzeichnet die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle mit geschlossener Endfläche auf der Gaszulaufseite eines DPF. Überdies kennzeichnet B die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle vertikal zur Längsrichtung der Zelle mit geschlossener Endfläche auf der Gasablaufseite eines DPF. In Beispiel 1 betrug A : B 1 : 1, es wurde jedoch festgestellt, dass, wenn B in dem Verhältnis A : B erhöht wird (d. h. die offenen Flächen der Zellen auf der Zulaufseite größer sind als die der Zellen auf der Ablaufseite), die Anspringtemperatur weiter verringert werden kann.
(Beispiele 5 bis 8)
Die Dicke der Zeolithdeckschicht wurde bei der Bewertung verändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Während die Trennwandrippendicke 300 µm betrug, wurde die Dicke der Deckschicht auf eine Dicke eingestellt, die 0,5 % (1,5 µm) bis 200 % (600 µm) entsprach. In Beispiel 5 war die Deckschicht dünn, und daher war die Anspringtemperatur höher als die von Referenz-Beispiel 1, in allen Beispielen 5 bis 8 waren die Ergebnisse jedoch geringer als die von Vergleichsbeispiel 1, und die Wirkung der Zeolithbeschichtung wurde bestätigt.
(Beispiele 9 bis 11)
Als Nächstes wurde das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis geändert und ein ähnlicher Test durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Demzufolge war die Anspringtemperatur eher niedriger, da das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis hoch war, letztendlich war die Anspringtemperatur jedoch niedriger als die von Vergleichsbeispiel 1.
(Beispiel 12)
Die Zeolith-Art wurde von ZSM-5 zu β-Zeolith geändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Es war erkennbar, dass die Anspringtemperatur niedriger war als von Vergleichsbeispiel 1 und dass dieses Beispiel effektiv NO_x reduziert.
(Beispiele 13 bis 15)
Die Art des zuzugebenden Metalls wurde geändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Dem Zeolith wurden Eisen, Nickel sowie Eisen und Kupfer zugegeben. Was das Eisen betrifft, wurde eine wässerige Lösung, enthaltend 56 % Zeolith ZSM-5, 4 % kolloides Siliciumdioxid, 3 % Komplexmaterial [Fe(CO)₄]^2- und 37 % Wasser, hergestellt, und mit dieser Lösung wurde ein Grundmaterial beschichtet. Was überdies das Nickel betrifft, wurde eine Aufschlämmung unter Verwendung von Komplexionen auf dieselbe Weise wie bei dem Eisen hergestellt, und mit dieser Aufschlämmung wurde das Grundmaterial beschichtet. Ferner wurde eine Aufschlämmung, enthaltend 1,5 % jeweils von Eisen und Kupfer, unter Verwendung von Kupferacetat und Komplexionen von Eisen hergestellt, und mit dieser Aufschlämmung wurde das Grundmaterial beschichtet. Folglich war erkennbar, dass die Anspringtemperatur niedriger war als die von Vergleichsbeispiel 1, in dem ein ternärer Katalysator verwendet wurde, und dass diese Beispiele effektiv NO_x reduzieren.
(Beispiele 16 bis 18)
Als Nächstes wurden die Porenmerkmale der Trennwände des Grundmaterials geändert. Überdies wurden die mittleren Durchmesser der Deckschichten kleiner eingestellt als die der Trennwände des Grundmaterials, so dass sich die Poren der Trennwände des Grundmaterials nicht mit PM füllten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Ein Ergebnis der Bewertung der NO_x-Reduktionseigenschaften ist, dass die Anspringtemperatur niedriger war als die von Vergleichsbeispiel 1 und dass diese Beispiele effektiv NO_x reduzierten. Wenn überdies die Porositäten der Trennwände des Grundmaterials in den Beispielen 16 und 17 60 % oder weniger betrugen, kam es nicht zum Reißen aufgrund der Wärmebehandlung. So war erkennbar, dass die Porositäten der Trennwände des Grundmaterials bevorzugt 60 % oder weniger betrugen.
(Beispiele 19 und 20)
Das Grundmaterial wurde in SiC und ein AT-Material geändert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Diese Beispiele arbeiten mit unterschiedlichen Grundmaterialien und können daher nicht einfach mit den Beispielen, die mit Cd durchgeführt wurden, verglichen werden. Es war jedoch erkennbar, dass die Anspringtemperatur niedrig war und dass diese Beispiele effektiv NO_x reduzierten.
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Entfernung, aus einem Abgas, von Feststoffteilchen in dem Abgas, das ein Verbrennungsmotor wie ein Motor für ein Auto, ein Motor für eine Baumaschine oder ein stationärer Motor für eine Industriemaschine oder ein anderes Verbrennungsgerät ausstößt, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Wabenfilter,
2a, 2b: Endfläche,
3: Zelle,
3a: vorbestimmte Zelle,
3b: verbleibende Zelle,
4: Trennwand,
7: Feststoffteilchen (PM),
10: geschlossener Abschnitt,
12: Film (Deckschicht), der Zeolith als Hauptkomponente enthält, und
20: äußere periphere Wand.

Claims

Wabenfilter, umfassend: poröse Trennwände, die mehrere Zellen als Durchgangskanäle für ein Fluid trennen; vorbestimmte Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geöffnet und das andere Ende geschlossen ist; und verbleibende Zellen, bei denen jeweils das eine Ende geschlossen und das andere Ende geöffnet ist, wobei die vorbestimmten Zellen und die verbleibenden Zellen abwechselnd angeordnet sind, wobei die Oberflächenschichten der Trennwände auf der Seite der vorbestimmten Zellen mit Filmen beschichtet sind, die Zeolith als eine Hauptkomponente enthalten, und wobei die Durchschnittsfläche der Querschnitte einer Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Zulaufendflächen aufweist, kleiner ist als die der Querschnitte der Zelle, vertikal zur Längsrichtung der Zelle, die geschlossene Ablaufendflächen aufweist.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei die Trennwände mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit (Cd), SiC und Aluminiumtitanat (AT), enthalten.
Wabenfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwände mittlere Porendurchmesser von 3 µm oder mehr und 60 µm oder weniger und Porositäten von 30 % oder mehr und 60 % oder weniger aufweisen.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mittlere Porendurchmesser von 0,02 µm oder mehr und 60 µm oder weniger und Porositäten von 30 % oder mehr und 60 % oder weniger aufweisen und der mittlere Porendurchmesser der Trennwände größer ist als die mittleren Porendurchmesser der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicken der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, 0,5 % oder mehr und 200 % oder weniger von denen der Trennwände betragen.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Zeolith der Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mindestens einen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus ZSM-5, β-Zeolith, Mordenit, Ferrielit, Zeolith A, Zeolith X und Zeolith Y, enthält.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis des Zeoliths, der die Filme bildet, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, 1 oder mehr und 500 oder weniger beträgt.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Filme, die Zeolith als die Hauptkomponente enthalten, mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Rhodium, Palladium, Silber und Platin, enthalten.