DE102018008711A1

DE102018008711A1 - Filter

Info

Publication number: DE102018008711A1
Application number: DE102018008711.6A
Authority: DE
Inventors: Shungo Nagai; Takayoshi SHIBAYAMA
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US20190178126A1; US10830113B2; CN109899133B; JP6853166B2; JP2019103951A; CN109899133A

Abstract

Ein Filter, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, wobei der säulenförmige Wabenstrukturteil umfasst: mehrere erste Zellen, die jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren ersten Zellen die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; mehrere zweite Zellen, die jeweils von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren zweiten Zellen die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist; und poröse Cordierit-Trennwände, die die ersten Zellen und die zweiten Zellen definieren, wobei die Trennwände eine durchschnittliche Porentiefe von 1,5 µm oder mehr und 3,5 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, und eine Porosität von 50 bis 60 %, gemessen mit einem Quecksilberporosimeter, haben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter. Stärker bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung einen Abgasreinigungsfilter, der in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors oder einer Verbrennungseinrichtung installiert ist und zur Entfernung von Feststoffteilchen (PM) in Abgas verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Üblicherweise entfernt ein Filter bekanntermaßen auf Kohlenstoff basierende Feststoffteilchen aus einem Verbrennungsabgas, das beispielsweise aus einem Benzinmotor und einem Dieselmotor ausgestoßen wird. Der Filter enthält ein säulenförmiges Wabenstrukturteil mit: mehreren ersten Zellen, die jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren ersten Zellen die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; mehreren zweiten Zellen, die jeweils von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren zweiten Zellen die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist; und porösen Trennwänden, so dass die ersten und zweiten Zellen definiert werden.
Bei dieser Art von Abgasreinigungsfilter werden die Feststoffteilchen mit dem folgenden Mechanismus gesammelt (siehe 3). Da ein Abgas, enthaltend Feststoffteilchen 306, der ersten Endfläche 301 auf einer Anströmseite eines Filters, der mit einem säulenförmigen Wabenstrukturteil 300 versehen ist, zugeführt wird, wird das Abgas in die ersten Zellen 302 eingeleitet und durchströmt die ersten Zellen 302 hin zur Abströmseite. Das Abgas passiert poröse Trennwände 305, die die ersten Zellen 302 und zweiten Zellen 303 definieren, und strömt in die zweiten Zellen 303, da die zweite Endfläche 304 auf der Abströmseite bei den ersten Zellen 302 verschlossen ist. Die Feststoffteilchen 306 können die Trennwände 305 nicht passieren, so dass sie in den ersten Zellen 302 zurückgehalten werden. Ein sauberes Abgas, das in die zweiten Zellen 303 strömt, durchströmt die zweiten Zellen 303 hin zur Abströmseite und wird aus der zweiten Endfläche 304 auf der Abströmseite freigesetzt.
Im Allgemeinen ist der Filterabscheidegrad umgekehrt proportional zum Druckabfall. Soll der Abscheidegrad erhöht werden, wird der Druckabfall erhöht. Andererseits wird sich, wenn der Druckabfall verringert werden soll, der Abscheidegrad verschlechtern. Daher wurden, um einen hohen Abscheidegrad bei geringem Druckabfall zu erhalten, auf herkömmliche Weise verschiedene Untersuchungen und Entwicklungen der Trennwandstruktur des Filters vorgenommen.
Für den Erhalt eines Wabenfilters, der eine hohe Porosität der Zellwände hat, um einen geringen Druckabfall und einen hohen Abscheidegrad feiner Teilchen in Abgas aufrechtzuerhalten, schlägt Patentdokument 1 (Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2003-1029 A) vor, dass der Wabenfilter eine Porosität der Zellwände von 55 bis 75 % und vorzugsweise 60 bis 70 %, einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 bis 40 µm und eine Oberflächenrauheit (maximale Höhe Ry) von 10 µm oder mehr hat.
Patentdokument 2 ( Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2003-214140 A ) offenbart einen Dieselabgasfilter mit einem geringeren Strömungswiderstand des Abgases durch die Trennwände in einem Außenumfangsabschnitt als der Strömungswiderstand des Abgases durch die Trennwände in einem Innenumfangsabschnitt, um den Druckabfall zu unterbinden. Patentdokument 2 offenbart ebenfalls, dass die Porosität der Trennwände im Außenumfangsabschnitt vorzugsweise 60 % bis 80 % beträgt, die Porosität der Trennwände im Innenumfangsabschnitt vorzugsweise 50 % bis 60 % beträgt, und die Porosität der Trennwände im Außenumfangsabschnitt stärker bevorzugt 70 % beträgt, und die Porosität der Trennwände im Innenumfangsabschnitt stärker bevorzugt 55 % beträgt (Absatz 0018). Patentdokument 2 offenbart ebenfalls, dass der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände im Außenumfangsabschnitt vorzugsweise 20 µm bis 40 µm beträgt, der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände im Innenumfangsabschnitt vorzugsweise 10 µm bis 30 µm beträgt, und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände im Außenumfangsabschnitt stärker bevorzugt 30 µm beträgt, und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände im Innenumfangsabschnitt stärker bevorzugt 20 µm beträgt (Absatz 0020).
Patentdokument 3 ( Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2004-300951 A ) offenbart, dass zumindest eine feine Beschichtungsschicht, gebildet aus einer porösen Keramik mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser, der kleiner als der einer porösen Keramik ist, die eine Trennwand bildet, auf einer Oberfläche einer Trennwand auf der Seite einer Zelle, an der das gereinigte Gas ausströmt, gebildet wird, wodurch Feststoffteilchen, die in einem Abgas enthalten sind, sicher aufgefangen werden können. Patentdokument 3 offenbart, dass die Dicke der Trennwand vorzugsweise im Bereich von 20 bis 2000 µm liegt (Absatz 0043), der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Keramik, die die Trennwand bildet, vorzugsweise 15 bis 300 µm und stärker bevorzugt 20 bis 70 µm beträgt (Absatz 0056), und der durchschnittliche Porendurchmesser der porösen Keramik, die die feine Beschichtungsschicht bildet, vorzugsweise 5 bis 50 µm und stärker bevorzugt 15 bis 40 µm beträgt (Absatz 0056). Patentdokument 3 offenbart auch, dass die Porosität der porösen Keramik, die die Trennwand bildet, vorzugsweise 40 bis 75 % und stärker bevorzugt 60 bis 70 % beträgt (Absatz 0057), und die Porosität der porösen Keramik, die die feine Beschichtungsschicht bildet, vorzugsweise 45 bis 80 % beträgt (Absatz 0057).
Patentdokument 4 ( WO 2010/110011 A1 ) offenbart, dass eine Porosität einer Trennwand von weniger als 35 % die Gasdurchlässigkeit der Trennwand signifikant verringert und eine Porosität von mehr als 75 % die Materialfestigkeit verringert, so dass während des Umhüllens Risse austreten können. Daher wird offenbart, dass der Grundkörper der Wabenstruktur die Trennwände mit einer Porosität von 35 bis 75 % enthält (Absatz 0080). Patentdokument 4 offenbart ebenfalls, dass ein durchschnittlicher Porendurchmesser von weniger als 5 µm die Gasdurchlässigkeit zuverlässig merklich verringert und zu einem sehr hohen Druckabfall bei fehlender Rußabscheidung führt, und dass ein durchschnittlicher Porendurchmesser von mehr als 40 µm nicht für einen ausreichenden Abscheidegrad an PM in dem Wabenfilter sorgt. Daher ist offenbart, dass die Trennwände des Wabenstrukturgrundkörpers einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 40 µm und vorzugsweise 10 bis 20 µm haben (Absatz 0087).
ZITATENLISTE
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2003-1029 A
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2003-214140 A
Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2004-300951 A
Patentdokument 4: WO 2010/110011 A1

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Daher wurde die Optimierung verschiedener Parameter wie der Porosität und des durchschnittlichen Porendurchmessers untersucht, um einen Filter zu erhalten, der sowohl einen geringen Druckabfall als auch einen hohen Abscheidegrad erreicht, es bestand jedoch noch immer Raum für Verbesserungen. Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Ansatzes zur Verbesserung des Abscheidegrades von Feststoffteilchen, während ein geringer Druckabfall aufrechterhalten wird, für einen Filter, der ein säulenförmiges Wabenstrukturteil enthält.
Lösung des Problems
Üblicherweise wurde das Augenmerk häufig auf die Porosität und den durchschnittlichen Porendurchmesser gelegt, um die Filterleistung zu verbessern, die betreffenden Erfinder haben jedoch jetzt festgestellt, dass die Porentiefe der Trennwand einen signifikanten Einfluss auf den Abscheidegrad der Feststoffteilchen hat. Dann haben die betreffenden Erfinder festgestellt, dass die Einstellung der Porentiefe der Trennwand auf einen vorbestimmten Bereich ein wichtiger Parameter für die Erhöhung des Abscheidegrades von Feststoffteilchen ist, während der geringe Druckabfall aufrechterhalten bleibt. Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen Entdeckungen fertiggestellt.
Daher betrifft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt:

einen Filter, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, wobei der säulenförmige Wabenstrukturteil umfasst:
- mehrere erste Zellen, die jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren ersten Zellen die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist;
- mehrere zweite Zellen, die jeweils von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren zweiten Zellen die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist; und
- poröse Cordierit-Trennwände, die die ersten Zellen und die zweiten Zellen definieren, wobei die Trennwände eine durchschnittliche Porentiefe von 1,5 µm oder mehr und 3,5 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, und eine Porosität von 50 bis 60 %, gemessen mit einem Quecksilberporosimeter, haben.

In einer Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände eine durchschnittliche Porentiefe von 2,5 µm oder mehr und 3,5 µm oder weniger, gemessen mit dem Lasermikroskop.
In einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände eine maximale Porentiefe von 40 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop.
In noch einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände eine maximale Porentiefe von 20 µm oder mehr und 26 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop.
In noch einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises von 10,5 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop.
In noch einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises von 5 µm oder mehr und 10 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop.
In noch einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 µm oder mehr und 13 µm oder weniger, gemessen mit einem Quecksilberporosimeter.
In noch einer anderen Ausführungsform des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Trennwände eine Dicke von 150 µm oder mehr und 260 µm oder weniger.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem Filter der vorliegenden Erfindung kann der Abscheidegrad von Feststoffteilchen verbessert werden, während der Druckabfall gering gehalten wird. Daher ist der Filter gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Entfernung der Feststoffteilchen in dem Abgas, wenn er in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors oder einer Verbrennungseinrichtung installiert ist, sehr nützlich. Unlängst wurden die Autoabgasvorschriften stetig verschärft und die Emissionsmenge an Feststoffteilchen im Abgas stetig strenger. Der Filter gemäß der vorliegenden Erfindung kann erwartungsgemäß als ein Filter verwendet werden, der solche strengen Abgasvorschriften erfüllt. Daher kann der Filter gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneterweise beispielsweise als ein Dieselpartikelfilter (DPF) zum Auffangen von Feststoffteilchen verwendet werden, die aus einem Dieselmotor ausgestoßen werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, wenn ein Wabenstrukturteil eines Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer Richtung orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung betrachtet wird.
3 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Auffangmechanismus von Feststoffteilchen durch einen Filter.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung speziell unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist und dass Ausführungsformen, bei denen den folgenden Ausführungsformen basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen des Fachmanns, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen, gegebenenfalls verschiedene Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen hinzugefügt wurden, in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, wenn ein Wabenstrukturteil eines Filters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einer Richtung orthogonal zur Zellenverlaufsrichtung betrachtet wird. Ein Filter 100, wie veranschaulicht, umfasst: eine Außenumfangsseitenwand 102; mehrere erste Zellen 108, die an einer Innenseite der Außenumfangsseitenwand 102 angeordnet sind und von einer ersten Endfläche 104 zu einer zweiten Endfläche 106 des Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren ersten Zellen 108 die erste Endfläche 104 offen und die zweite Endfläche 106 verschlossen ist; und mehrere zweite Zellen 110, die an der Innenseite der Außenumfangsseitenwand 102 angeordnet sind und von der ersten Endfläche 104 zur zweiten Endfläche 106 des Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren zweiten Zellen 110 die erste Endfläche 104 verschlossen und die zweite Endfläche 106 offen ist. Der veranschaulichte Filter 100 umfasst auch poröse Trennwände 112, die die ersten Zelten 108 und die zweiten Zellen 110 definieren. Die ersten Zellen 108 und die zweiten Zellen 110 sind abwechselnd angeordnet, so dass sie mit zwischen ihnen eingeschobenen Trennwänden 112 nebeneinander liegen.
<Material der Trennwand>
Geeignete numerische Bereiche verschiedener Parameter, die sich auf die Trennwände beziehen, können in Abhängigkeit der Materialien variieren. Üblicherweise wurden in vielen Fällen verschiedene Parameter, die sich auf die Trennwände beziehen, trotz unterschiedlicher Materialien allgemein definiert, und die definierten numerischen Bereiche waren breit, so dass die Optimierung verschiedener Parameter, wenn ein spezielles Material verwendet wurde, unzureichend war. In der vorliegenden Erfindung war ein Untersuchungsgegenstand auf eine Cordierittrennwand beschränkt, so dass die betreffenden Erfinder sich auf die Bedeutung der Porentiefe, die noch nicht untersucht wurde, fokussieren und die optimalen Bereiche üblicherweise verwendeter Parameter noch einmal überdenken konnten. Im Ergebnis gelangten die betreffenden Erfinder zu Erkenntnissen, die zu einer weiteren Verbesserung der Filterleistung führen.
Unter Cordierittrennwänden sind Trennwände mit einem Gesamtmassenverhältnis an Cordierit (2MgO · 2Al₂O₃ · 5SiO₂) von 50 Masse-% oder mehr pro 100 Masse-% an Materialien, die die Trennwände bilden, zu verstehen. Das Massenverhältnis an Cordierit pro 100 Masse-% an Materialien, die die Trennwände bilden, beträgt vorzugsweise 70 Masse-% oder mehr und stärker bevorzugt 90 Masse-% oder mehr und noch stärker bevorzugt 99 Masse-% oder mehr. Das Massenverhältnis an Cordierit kann 100 Masse-% der Materialien, die die Trennwände bilden, betragen, abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen.
Beispiele von anderen Materialien als Cordierit zur Bildung der Trennwände umfassen keramische Materialien wie Mullit, Zirkon, Aluminiumtitanat, Siliciumcarbid, Zirkoniumdioxid, Spinell, Indialit, Sapphirin, Korund, Titandioxid und dergleichen. Eines dieser keramischen Materialien kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehr von ihnen können gleichzeitig enthalten sein.
Im Hinblick auf Festigkeit und Wärmebeständigkeit umfassen Materialien anderer Bestandteile (beispielsweise Verschlussabschnitte und eine Außenumfangswand) als der Trennwände, die den Filter bilden, vorzugsweise keramische Materialien, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die keramischen Materialien enthalten vorzugsweise zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Mullit, Aluminiumoxid und Siliciumdioxid. Die Materialien der Bestandteile können vorzugsweise insgesamt 50 Masse-% oder mehr und stärker bevorzugt insgesamt 80 Masse-% oder mehr dieser keramischen Materialien enthalten. Die Bestandteile, die nicht die Trennwand sind, die den Filter bildet, bestehen vorzugsweise aus Cordierit, und noch stärker bevorzugt haben sie dieselbe Materialzusammensetzung wie die Trennwände, so dass der Ausdehnungskoeffizient während des Brennens identisch sein kann, was zu einer verbesserten Haltbarkeit führt.
<Durchschnittliche Porentiefe>
Die Porentiefe der Trennwände ist ein wichtiger Parameter zur Verbesserung des Abscheidegrades von Feststoffteilchen durch den Filter. Unter den Parametern, die die Porentiefe der Trennwände darstellen, steht die durchschnittliche Porentiefe in engem Zusammenhang mit dem Abscheidegrad. Daher muss die durchschnittliche Porentiefe auf einen geeigneten Bereich eingestellt werden. Speziell beträgt die durchschnittliche Porentiefe der Trennwände vorzugsweise 3,5 µm oder weniger und stärker bevorzugt 3,2 µm oder weniger und noch stärker bevorzugt 3,0 µm oder weniger. Die durchschnittliche Porentiefe der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches wird zu einer signifikanten Verbesserung des Abscheidegrades der Feststoffteilchen führen.
Die durchschnittliche Porentiefe der Trennwände beträgt vorzugsweise 1,5 µm oder mehr und stärker bevorzugt 2,0 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 2,5 µm oder mehr. Die durchschnittliche Porentiefe der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches kann einen Anstieg des Druckabfalls aufgrund der Ansammlung von Feststoffteilchen oder Asche unterbinden.
<Maximale Porentiefe>
Die maximale Porentiefe der Trennwände steht ebenfalls mit dem Abscheidegrad von Feststoffteilchen in Zusammenhang, und es ist daher wünschenswert, die maximale Porentiefe auf einen geeigneten Bereich einzustellen. Speziell beträgt die maximale Porentiefe der Trennwände vorzugsweise 40 µm oder weniger und stärker bevorzugt 35 µm oder weniger und noch stärker bevorzugt 30 µm oder weniger und am stärksten bevorzugt 26 µm oder weniger. Die maximale Porentiefe der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches wird zu einer signifikanten Verbesserung des Abscheidegrades der Feststoffteilchen führen.
Die maximale Porentiefe der Trennwände beträgt vorzugsweise 13 µm oder mehr und stärker bevorzugt 15 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 17 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 20 µm oder mehr. Die maximale Porentiefe der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches kann einen Anstieg des Druckabfalls aufgrund der Ansammlung von Feststoffteilchen oder Asche unterbinden.
<Durchschnittlicher Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises>
Der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises der Trennwände steht ebenfalls mit dem Abscheidegrad der Feststoffteilchen in Zusammenhang, und es ist daher wünschenswert, den durchschnittlichen Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises auf einen geeigneten Bereich einzustellen. Speziell beträgt die durchschnittliche Porengröße eines äquivalenten Kreises der Trennwände vorzugsweise 10,5 µm oder weniger und stärker bevorzugt 10 µm oder weniger und noch stärker bevorzugt 9 µm oder weniger und am stärksten bevorzugt 8 µm oder weniger. Der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches wird zu einer signifikanten Verbesserung des Abscheidegrades der Feststoffteilchen führen.
Der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises der Trennwände beträgt vorzugsweise 5 µm oder mehr und stärker bevorzugt 6 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 7 µm oder mehr. Der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches kann einen Anstieg des Druckabfalls aufgrund der Ansammlung von Feststoffteilchen oder Asche unterbinden.
In der vorliegenden Erfindung werden die durchschnittliche Porentiefe, die maximale Porentiefe und der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises der Trennwand, wie oben angegeben, durch Betrachten der Oberflächen der Trennwände aus einer Richtung senkrecht zu den Oberflächen der Trennwände unter Verwendung eines Lasermikroskops unter den folgenden Bedingungen bestimmt. Es wird ein Formanalyse-Lasermikroskop VK-X260 (erhältlich von KEYENCE CORPORATION) verwendet, und eine „Mehrfachanalyse-Anwendung VK-H1XM“, angeschlossen an das Lasermikroskop, wird als die Analysesoftware verwendet. Es kann auch ein Lasermikroskop mit derselben Leistung wie das obige Lasermikroskop verwendet werden. Der Höhenschwellenwert wird ebenfalls auf -5,000 µm eingestellt, und jeder Mikrobereich (3 Pixel oder weniger) wird ignoriert. Bei einem Betrachtungsbereich pro Sichtfeld von etwa 2 mm² wurde jeweils die durchschnittliche Porentiefe, die maximale Porentiefe und der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises an jedem Sichtfeld gemessen, und ein Durchschnittswert bei der Betrachtung von drei oder mehr Sichtfeldern wird aus allen gemessenen Werten bestimmt.
<Porosität>
Die Porosität der Trennwände steht insbesondere mit dem Druckabfall des Filters in Zusammenhang, und es war daher wünschenswert, die Porosität auf einen geeigneten Bereich einzustellen. Speziell beträgt die Porosität der Trennwände vorzugsweise 50 % oder mehr und stärker bevorzugt 52 % oder mehr und noch stärker bevorzugt 54 % oder mehr. Die Porosität der Trennwände innerhalb des obigen Bereiches kann den Druckabfall des Filters unterbinden.
Ferner beträgt die Porosität der Trennwand vorzugsweise 60 % oder weniger und stärker bevorzugt 58 % oder weniger und noch stärker bevorzugt 56 % oder weniger. Die Porosität der Trennwand innerhalb des obigen Bereiches wird zu einer Verbesserung der Festigkeit führen, wodurch ein Zerbrechen während des Umhüllens unterbunden werden kann.
<Durchschnittlicher Porendurchmesser der Trennwand>
Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände steht ebenfalls mit dem Abscheidegrad der Feststoffteilchen in Zusammenhang, und es ist daher wünschenswert, den durchschnittlichen Porendurchmesser auf einen geeigneten Bereich einzustellen. Speziell beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände vorzugsweise 13 µm oder weniger und stärker bevorzugt 12 µm oder weniger und noch stärker bevorzugt 10 µm oder weniger. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand innerhalb des obigen Bereiches wird zu einer signifikanten Verbesserung des Abscheidegrades der Feststoffteilchen führen.
Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände beträgt vorzugsweise 5 µm oder mehr und stärker bevorzugt 6 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 7 µm oder mehr. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand innerhalb des obigen Bereiches kann eine Verringerung des Druckabfalls unterbinden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände, wie oben angegeben, mit Quecksilberporosimetrie gemäß JIS R1655: 2003 unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters gemessen. In den Beispielen wurde Modell Autopore 9505, erhältlich von Micrometrics Company, verwendet. Die Quecksilberporosimetrie wird unter Anwendung von Gleichgewichtsdruck, während eine Probe in Quecksilber unter Vakuum getaucht wird, und Injizieren von Quecksilber in die Probe, während der Druck allmählich erhöht wird, und Berechnen der Porendurchmesserverteilung aus dem Druck und dem Volumen von Quecksilber, das in die Poren eindringt, durchgeführt. Da der Druck allmählich erhöht wird, dringt Quecksilber in die Poren ein, so dass sich der Durchmesser der Poren um ein kumulatives Volumen an Quecksilber erhöht. Wenn schließlich alle Poren mit Quecksilber gefüllt sind, erreicht das kumulative Volumen die Gleichgewichtsmenge.
Das kumulative Volumen zu diesem Zeitpunkt ist das gesamte Porenvolumen (cm³/g), und der Porendurchmesser, wenn Quecksilber in 50 % des gesamten Porenvolumens eingedrungen ist, wird als der durchschnittliche Porendurchmesser bestimmt. Ferner wird die Porosität aus der Menge an Quecksilber berechnet, die in die Poren eindringt, und als Porosität definiert. Speziell wird die Porosität mit der Gleichung: Porosität (%) = gesamtes Porenvolumen / (gesamtes Porenvolumen + 1 / 2,52) x 100 berechnet. Es versteht sich, dass 2,52 g/cm³ die wahre Dichte von Cordierit ist.
<Dicke der Trennwand>
Die Trennwände haben vorzugsweise eine Dicke von 150 µm oder mehr und stärker bevorzugt 170 µm oder mehr und noch stärker bevorzugt 190 µm oder mehr, im Hinblick auf die Verbesserung der Festigkeit des Filters und des Abscheidegrades. Die Dicke der Trennwände beträgt vorzugsweise 260 µm oder weniger und stärker bevorzugt 240 µm oder weniger und noch stärker bevorzugt 220 µm oder weniger, im Hinblick auf die Unterbindung des Druckabfalls des Filters.
Es ist auch bevorzugt, einen Katalysator an der Oberfläche oder der Innenseite der Trennwände zu Halten, um die PM-Verbrennung zu unterstützen. Beispiele für den Katalysator umfassen Edelmetalle (Pt, Pd, Rh und dergleichen), Alkalimetalle (Li, Na, K, Cs und dergleichen), Erdalkalimetalle (Ca, Ba, Sr und dergleichen), seltene Erden (Ce, Sm, Gd, Nd, Y, Zr, Ca, La, Pr und dergleichen) und Übergangsmetalle (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sc, Ti, V, Cr und dergleichen).
<Zellform>
Die Querschnittsform jeder Zelle, betrachtet aus einer Richtung parallel zur Verlaufsrichtung der Zelle, ist nicht besonders eingeschränkt und umfasst beispielsweise Formen wie eine dreieckige, eine viereckige, eine sechseckige und eine runde Form. Die Zelldichte (die Anzahl an Zellen pro Querschnittsflächeneinheit) ist nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise 6 bis 2000 Zellen/Quadratinch (0,9 bis 311 Zellen/cm²) und stärker bevorzugt 50 bis 1000 Zellen/Quadratinch (7,8 bis 155 Zellen/cm²) und noch stärker bevorzugt 100 bis 400 Zellen/Quadratinch (15,5 bis 62,0 Zellen/cm²) betragen.
Die Form der Endfläche des Filters ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt und kann eine polygonale Form wie eine Kreisform, eine elliptische Form, eine Rennstreckenform, eine ovale Form, eine dreieckige Form, eine im Wesentlichen dreieckige Form, eine viereckige Form, eine im Wesentlichen viereckige Form oder eine atypische Form sein. Die Unterseite des gezeigten Filters 100 hat eine Kreisform, und der Filter 100 insgesamt hat eine zylindrische Form.
<Herstellungsverfahren>
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Filters gemäß der vorliegenden Erfindung exemplarisch beschrieben. Zunächst wird ein Grünkörper zur Bildung des Filters gebildet. Ein Cordierit bildendes Material wird als ein Material für den Grünkörper hergestellt. Beispielsweise kann das Cordierit bildende Material durch Mischen mehrerer Rohmaterialteilchen, enthaltend eine Aluminiumoxidquelle, eine Siliciumdioxidquelle und eine Magnesiumoxidquelle, erhalten werden, so dass die Zusammensetzung nach dem Brennen zu der theoretischen Zusammensetzung von Cordierit wird (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂).
Die Aluminiumoxidquelle kann Tonerde (Aluminiumoxid), Aluminiumhydroxid, aktiviertes Aluminiumoxid und Böhmit (Al₂O₃·H₂O) umfassen. Teilchen wie Kaolin (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) und Mullit (3Al₂O₃·2SiO₂) können als Substanzen verwendet werden, die sowohl bezüglich der Aluminiumoxidquelle als auch der Siliciumdioxidquelle eine Rolle spielen.
Die Siliciumdioxidquelle, die verwendet werden kann, umfasst Teilchen wie Siliciumdioxid, Verbundoxide, enthaltend Siliciumdioxid, oder Substanzen, die durch Brennen in Siliciumdioxid umgewandelt werden sollen, und dergleichen. Spezielle Beispiele umfassen Teilchen wie Talk (3MgO·4SiO₂·H₂O), der als eine Siliciumdioxidquelle dient, sowie Siliciumdioxid (SiO₂) wie Quarz, Kieselgel, Quarzgut, Kaolin (Al₂O₃·2SiO₂-2H₂O), kalzinierten Kaolin, Mullit (3Al₂O₃·2SiO₂) und dergleichen. Es versteht sich, dass sich das kalzinierte Kaolin auf eines bezieht, das durch Kalzinieren von Kaolin (rohem Kaolin) erhalten wird, hergestellt als ein Mineral bei einer vorbestimmten Temperatur, beispielsweise einer Temperatur von 1000 bis 1100 °C. Unter diesen wird vorzugsweise Kieselgel verwendet, da es die Bildung großer Poren unterbinden kann.
Die Magnesiumoxidquelle, die verwendet werden kann, umfasst Teilchen wie Magnesiumoxid, komplexe Oxide, enthaltend Magnesiumoxid, Substanzen, die durch Brennen in Magnesiumoxid umgewandelt werden sollen, und dergleichen. Neben dem obigen Talk (3MgO·4SiO₂·H₂O), das als eine Magnesiumoxidquelle dient, sind Teilchen wie Magnesit (MgCO₃) zu nennen.
Eine feinere Teilchengröße des Cordierit bildenden Materials liefert gewöhnlich eine niedrigere durchschnittliche Porentiefe, eine niedrigere maximale Porentiefe und einen kleineren durchschnittlichen Porendurchmesser der Trennwände.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der mittlere Durchmesser der Teilchen auf einen 50-%-Teilchendurchmesser, wenn die kumulative Teilchengrößenverteilung auf einer Volumenbasis mit einer Teilchengrößen-Messeinrichtung vom Laserdiffraktions-/-streuungs-Typ unter Verwendung des Messprinzips einer Lichtstreuungsmethode gemessen wird. Es versteht sich, dass die Teilchengrößenmessung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Rohmaterialien vollständig in einem Dispersionsmedium wie Wasser dispergiert sind.
Dem wie oben beschrieben erhaltenen Cordierit bildenden Material werden dann ein Dispersionsmedium, ein organisches Bindemittel, ein Porenbildner, ein Dispergiermittel und dergleichen zugegeben, und sie werden unter Erhalt eines Grünkörpers gemischt und geknetet. Das Mischen und Kneten kann mit bekannten Misch- und Knetverfahren durchgeführt werden.
Das Mischen erfolgt vorzugsweise durch Rühren der Materialien, während Scherkraft ausgeübt wird, unter Verwendung eines Mischers mit gutem Rührvermögen/Dispergiervermögen, bei dem sich ein Rührflügel bei einer hohen Geschwindigkeit von 500 U/min oder mehr (vorzugsweise 1000 U/min oder mehr) drehen kann. Durch ein solches Mischverfahren können Agglomerate der feinen Teilchen, die in den jeweiligen Rohmaterialteilchen enthalten sind, die anderenfalls interne Defekte des resultierenden Wabenstrukturkörpers verursachen würden, zerkleinert und eliminiert werden. Das Mischen kann unter Verwendung eines allgemein bekannten Mischers, beispielsweise eines Sigmakneters, eines Bandschneckenmischers oder dergleichen, erfolgen.
Das Kneten kann unter Verwendung einer allgemein bekannten Knetmaschine, beispielsweise einem Sigmakneter, einem Banbury-Mischer, einem Schneckenextruder oder dergleichen, durchgeführt werden. Insbesondere wird vorzugsweise eine Knetmaschine (ein sogenannter Vakuumtonkneter, biaxialer kontinuierlicher Knetextruder oder dergleichen), ausgestattet mit einer Vakuum/Druckminderungseinrichtung (beispielsweise einer Vakuumpumpe oder dergleichen), verwendet, da somit ein Grünkörper mit weniger Defekten und guter Formbarkeit bereitgestellt werden kann.
Beispiele für das Dispersionsmedium können Wasser oder Mischlösungsmittel aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel wie Alkohol und dergleichen umfassen. Insbesondere kann geeigneterweise Wasser verwendet werden.
Beispiele für das organische Bindemittel, das geeigneterweise verwendet werden kann, umfassen Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen.
Beispiele für den Porenbildner umfassen Kohlenstoff, wie Graphit; organische Porenbildner, wie Weizenmehl, Stärke, Phenolharze, Acrylharze, wie Polymethylmethacrylat, Polyethylen oder Polyethylenterephthalat, und dergleichen. Unter diesen können Polymere wie die Acrylharze besonders bevorzugt verwendet werden. Ein Porenbildner mit einer feineren Teilchengröße ist vorteilhaft, um eine Verringerung der Porosität zu unterbinden, während die durchschnittliche Porentiefe, die maximale Porentiefe und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwände verringert werden. Speziell beträgt der mittlere Durchmesser des zu verwendenden Porenbildners vorzugsweise 20 µm oder weniger und stärker bevorzugt 15 µm oder weniger.
Das Dispergiermittel, das geeigneterweise verwendet werden kann, umfasst Substanzen mit einer oberflächenaktiven Wirkung, wie Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseifen, mehrwertigen Alkohol, Kaliumlauratseifen und dergleichen.
Der resultierende Grünkörper kann mit einem Formungsverfahren wie einem Extrusionsverfahren oder dergleichen unter Erhalt eines säulenförmigen Wabenformkörpers, bei dem mehrere Zellen von den Trennwänden definiert werden, gebildet werden. Die Extrusion wird geeigneterweise unter Verwendung einer Düse mit einer gewünschten Zellform, Trennwanddicke und Zelldichte durchgeführt.
Der resultierende säulenförmige Wabenformkörper wird dann getrocknet, und Verschlussabschnitte werden an beiden Endflächen des getrockneten Wabenformkörpers gebildet, wodurch ein getrockneter Wabenkörper erhalten wurde. Das Trocknungsverfahren ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise können allgemein bekannte Trocknungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Trocknen bei verringertem Druck, Vakuumtrocknen und Gefriertrocknen. Unter diesen ist eine Kombination aus Heißlufttrocknen und Mikrowellentrocknen oder dielektrischem Trocknen bevorzugt, da der gesamte Formkörper so schnell und einheitlich getrocknet werden kann.
Nun wird ein Verfahren zur Bildung der Verschlussabschnitte beschrieben. Eine Verschlussaufschlämmung wird in einem Lagerbehälter gelagert. Eine Maske mit mehreren Öffnungen an Positionen, die den Zellen entsprechen, an denen die Verschlussabschnitte gebildet werden sollen, wird dann an einer Endfläche angebracht. Die Endfläche mit der angebrachten Maske wird in den Lagerbehälter getaucht, und die Öffnungsabschnitte werden mit der Verschlussaufschlämmung gefüllt, so dass Verschlussabschnitte gebildet werden. Für die andere Endfläche können die Verschlussabschnitte mit demselben Verfahren gebildet werden.
Der verschlossene, getrocknete Wabenkörper kann dann unter Erhalt eines Wabenstrukturkörpers, der als ein Abgasreinigungsfilter verwendet werden kann, gebrannt werden. Die Brennbedingungen (Temperatur und Zeit) können nach Bedarf gemäß den Arten der jeweiligen Rohmaterialteilchen zur Bildung des Wabenformkörpers eingestellt werden, da die Brennbedingungen in Abhängigkeit der Arten dieser Teilchen variieren können. Das Brennen erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur von 1410 bis 1440 °C für 3 bis 10 Stunden. Brennbedingungen (Temperatur und Zeit) von weniger als dem obigen Bereich führen gewöhnlich zu unzureichender Kristallisation von Cordierit. Andererseits führen Brennbedingungen von mehr als dem obigen Bereich gewöhnlich zum Schmelzen des hergestellten Cordierits.
Außerdem kann ein Vorgang (Kalzinieren) zum Verbrennen und Entfernen organischer Substanzen (des Porenbildners, des organischen Bindemittels, des Dispergiermittels und dergleichen) in dem getrockneten Wabenkörper vorzugsweise vor dem Brennen oder während eines Temperaturanstiegsprozesses beim Brennen durchgeführt werden, da dieser Vorgang die Entfernung der organischen Substanzen weiter fördern kann. Die Verbrennungstemperatur des organischen Bindemittels beträgt etwa 200 °C, und die Verbrennungstemperatur des Porenbildners beträgt etwa 300 bis 1000 °C. Daher kann die Kalzinierungstemperatur auf etwa 200 bis 1000 °C eingestellt werden. Die Kalzinierungszeit ist nicht besonders eingeschränkt, sie beträgt jedoch üblicherweise etwa 10 bis 100 Stunden.
BEISPIELE
Hierin nachstehend werden Beispiele für das bessere Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile veranschaulicht, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
Es wurde jede der in Tabelle 1 gezeigten Materialkomponenten hergestellt. Der mittlere Durchmesser jeder Materialkomponente wurde mit einer Teilchengrößen-Messeinrichtung vom Laserdiffraktions-I-streuungs-Typ (Modell LA-950 V2, erhältlich von HORIBA) gemessen. Als das Dispersionsmedium wurde eine wässerige Hexametaphosphorsäurelösung mit einer Konzentration von 0,1 Masse-% verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Talk A, Talk B, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Kaolin, Quarzgut und Kieselgel, gezeigt in Tabelle 1, wurden bei einem vorbestimmen Mischverhältnis (Masseteile) gemischt, wodurch ein Cordierit bildendes Material gemäß einem jeden der Vergleichsbeispiele und Beispiele hergestellt wurde. Zu jedem erhaltenen Cordierit bildenden Material wurden ein Bindemittel, ein Porenbildner, ein oberflächenaktives Mittel und Wasser bei dem in Tabelle 1 gezeigten Mischverhältnis (Masseteile) zugegeben und dann in einen Mischer geladen und für 3 Minuten unter Erhalt eines nassen Gemisches gemischt.

[Tabelle 1]

			Mischverhältnis (Masseteile)
	Komponente	Mittlerer Durchmesser (µm)	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1	Beispiel 2
Cordierit bildendes Material	Talk A (Teilchen)	25	40		-	-
	Talk B (Teilchen)	10	-		40	40
	Talk C (Teilchen)	5		45
	Aluminiumoxid (Teilchen)	7	15	15	15	15
	Aluminiumhydroxid (Teilchen)	5	15	15	15	15
	Kaolin (Teilchen)	6	15	10	15	15
	Quarzgut (Teilchen)	20	15		-	-
	kristallines Siliciumdioxid (Teilchen)	5		15
	Kieselgel A (Teilchen)	20	-		15	-
	Kieselgel B (Teilchen)	10	-		-	15
Bindemittel	Methylcellulose (Teilchen)	aufgrund der Wasserlöslichkeit nicht gemessen	5	5	5	5
Porenbildner	organischer Porenbildner A (Teilchen)	35	5		-	-
Porenbildner	organischer Porenbildner B (Teilchen)	10	-	3,5	1,5	2,0
oberflächenaktives Mittel	Kaliumlauratseife (Lösung)	-	1	1	1	1
Dispersionsmedium	Wasser	-	45	65	60	68

Das resultierende nasse Gemisch wurde in einen Schneckenextruder geladen und geknetet, wodurch ein säulenförmiger Grünkörper hergestellt wurde. Der geknetete Grünkörper wurde in einen Extruder geladen und unter Erhalt eines zylindrischen Wabenformkörpers extrudiert. Nachdem der resultierende Wabenformkörper dielektrischem Trocknen und Heißlufttrocknen unterzogen worden war, wurden beide Endflächen des Formkörpers so zugeschnitten, dass ein getrockneter Wabenkörper mit vorbestimmten Abmessungen erhalten wurde. Der resultierende getrocknete Wabenkörper wurde so verschlossen, dass die ersten Zellen und die zweiten Zellen abwechselnd angeordnet sind, so dass sie nebeneinander liegen, und der getrocknete Wabenkörper wurde dann bei einer Temperatur von 1420 bis 1440 °C für 5 Stunden gebrannt, wodurch ein jeder der Wabenstrukturkörper gemäß den Vergleichsbeispielen und Beispielen (jeweils mit einer zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 118 mm und einer Höhe von 152 mm) erhalten wurde.
Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften der Trennwände der Wabenstrukturen gemäß den Vergleichsbeispielen und Beispielen. Die durchschnittliche Porentiefe, die maximale Porentiefe und der durchschnittliche Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises wurden mit einem Lasermikroskop gemäß den zuvor beschriebenen Messverfahren gemessen. Ferner wurden die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters gemäß den zuvor beschriebenen Messverfahren gemessen.

[Tabelle 2]

	Einheit	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Beispiel 1	Beispiel 2
Trennwanddicke	µm (mil)	203(8)	203(8)	203(8)	203(8)
Zelldichte	Zelle/Quadratinch	300	300	300	300
Zellenquerschnittsform		quadratisch	quadratisch	quadratisch	quadratisch
durchschnittliche Porentiefe	µm	4,0	1,3	2,9	3,3
maximale Porentiefe	µm	58,1	10,0	23,2	13,3
durchschnittlicher Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises	µm	11,1	3,8	7,6	7,2
Porosität	%	55,3	54,6	56,6	58,1
durchschnittlicher Porendurchmesser	µm	15,0	3,6	9,2	9,3

Jede der mit dem obigen Herstellungsverfahren erhaltenen Wabenstrukturen gemäß den Vergleichsbeispielen und Beispielen wurden an einem Abgassystem für ein Fahrzeug, das mit einem 1,4-I-EURO 6-konformen GDI-Motor ausgestattet ist, installiert und als ein Abgasfilter verwendet. Für einen Vorkonditionierungszeitraum wurden 3 Zyklen des EUDC- (Außerortsfahrzyklus-) -Fahrmodus durchgeführt, gefolgt von einem Fahrmodus (RTS 95), der das ungünstigste RDE-Fahren simuliert. Während des Fahrmodus, der das ungünstigste RDE-Fahren simuliert, wurde die Menge an PN (Partikelzahl) vor und hinter dem Filter mit einem Teilchenzähler, der von TOKYO DYLEC CORP. erhältlich ist, gemessen, und der Filterabscheidegrad wurde berechnet. Der Abscheidegrad wurde zweimal gemessen, und der Durchschnittswert wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Die mit dem obigen Herstellungsverfahren erhaltene Wabenstruktur gemäß einem jeden der Vergleichsbeispiele und Beispiele wurde Luftströmung unter Bedingungen von 25 °C, 1 atm und 10 Nm³/min unter Verwendung einer Windkanaleinrichtung unterzogen, und der anfängliche Druckabfall zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche zum Zeitpunkt der Luftströmung wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3]

Abscheidegrad (%) anfänglicher Druckabfall, kPa

Vergleichsbeispiel 1 67% 5,8

Vergleichsbeispiel 2 98% 8,6

Beispiel 1 89% 6,0

Beispiel 2 85% 5,8
Wie aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen zu sehen ist, war der Abscheidegrad der Wabenstruktur eines jeden Beispiels deutlich verbessert, obwohl es im Wesentlichen keine Veränderung des Druckabfalls gab, verglichen mit der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1. In Vergleichsbeispiel 2 war der Abscheidegrad hoch, der Druckabfall war jedoch zu hoch.
Bezugszeichenliste

100: Filter
102: Außenumfangsseitenwand
104: erste Endfläche
106: zweite Endfläche
108: erste Zelle
110: zweite Zelle
112: Trennwand
300: Wabenstrukturteil
301: erste Endfläche
302: erste Zelle
303: zweite Zelle
304: zweite Endfläche
305: Trennwand
306: Feststoffteilchen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003214140 A [0006, 0008]
JP 2004300951 A [0007, 0008]
WO 2010/110011 A1 [0008]
JP 20031029 A [0008]

Claims

Filter, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturteil, wobei der säulenförmige Wabenstrukturteil umfasst: mehrere erste Zellen, die jeweils von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren ersten Zellen die erste Endfläche offen und die zweite Endfläche verschlossen ist; mehrere zweite Zellen, die jeweils von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche des säulenförmigen Wabenstrukturteils verlaufen, wobei bei den mehreren zweiten Zellen die erste Endfläche verschlossen und die zweite Endfläche offen ist; und poröse Cordierit-Trennwände, die die ersten Zellen und die zweiten Zellen definieren, wobei die Trennwände eine durchschnittliche Porentiefe von 1,5 µm oder mehr und 3,5 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, und eine Porosität von 50 bis 60 %, gemessen mit einem Quecksilberporosimeter, haben.
Filter nach Anspruch 1, wobei die Trennwände eine durchschnittliche Porentiefe von 2,5 µm oder mehr und 3,5 µm oder weniger, gemessen mit dem Lasermikroskop, haben.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwände eine maximale Porentiefe von 40 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, haben.
Filter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwände eine maximale Porentiefe von 20 µm oder mehr und 26 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, haben.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises von 10,5 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, haben.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser eines äquivalenten Kreises von 5 µm oder mehr und 10 µm oder weniger, gemessen mit einem Lasermikroskop, haben.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trennwände einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 µm oder mehr und 13 µm oder weniger, gemessen mit einem Quecksilberporosimeter, haben.
Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Trennwände eine Dicke von 150 µm oder mehr und 260 µm oder weniger haben.