DE102019204516A1 - Poröser Keramikkörper und Staubsammelfilter - Google Patents

Abstract

Ein poröser Keramikkörper, der enthält: Gerüstabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind, wobei die Porenabschnitte ein Fluid durchströmen lassen können. In dem porösen Keramikkörper erfüllen die Porenabschnitte in einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids die folgenden Gleichungen (1) und (2):undwobei L1 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in Strömungsrichtung des Fluids ist; und L2 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Fluids ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen porösen Keramikkörper und einen Staubsammelfilter.
• Stand der Technik
• In Abgasen, die von Brennkraftmaschinen wie Dieselkraftmaschinen und Benzinkraftmaschinen und verschiedenen Verbrennungsvorrichtungen ausgestoßen werden, ist eine große Menge partikelförmiger Substanzen wie Ruß (im Folgenden auch als „Partikel“ oder „PM“ bezeichnet) enthalten. Wenn die PM direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, wird Umweltverschmutzung verursacht. Daher ist ein Abgassystem für Abgas mit einem Staubsammelfilter (im Folgenden auch als „Partikelfilter“ bezeichnet) zum Sammeln der PM ausgestattet. Beispielsweise umfasst der Staubsammelfilter, der zum Reinigen von Abgasen verwendet wird, die von Dieselkraftmaschinen oder Benzinkraftmaschinen ausgestoßen werden, einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen Benzinpartikelfilter (GPF) und dergleichen. In solchen DPF und GPF wird ein poröser Keramikkörper verwendet, der eine Wabenstruktur aufweist, in der mehrere Zellen, die von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche durchdringen, um Strömungswege für ein Abgas zu bilden, durch Trennwände definiert sind.
• Ferner enthält das Abgas wie oben erwähnt auch schädliche Substanzen wie NOx, CO und HC. Eine katalytische Reaktion wird häufig verwendet, um die Menge an Schadstoffen in dem Abgas zur Reinigung des Abgases zu reduzieren. Bei der Reinigung des Abgases unter Verwendung einer solchen katalytischen Reaktion wird auch ein poröser Keramikkörper mit der obigen Wabenstruktur als Katalysatorträger zum Tragen eines Katalysators verwendet.
• Im Übrigen sammeln sich bei Verwendung des für den Staubsammelfilter verwendeten porösen Keramikkörpers Partikel wie Ruß auf einer Oberfläche oder einer Innenseite des porösen Keramikkörpers an. Dies führt zu einem erhöhten Druckverlust des porösen Keramikkörpers und damit zu einer verschlechterten Funktion als Staubsammelfilter. Um die Funktion als Staubsammelfilter zu regenerieren, wird daher in regelmäßigen Abständen eine Behandlung zum Verbrennen und Entfernen der auf der Oberfläche oder Innenseite des porösen Keramikkörpers abgelagerten Partikel durchgeführt.
  Der herkömmliche poröse Keramikkörper weist jedoch dahingehend Probleme auf, dass, da er eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, eine lokale Wärmeerzeugung auftritt, wenn die auf der Oberfläche oder Innenseite des porösen Keramikkörpers abgelagerten Partikel verbrannt werden, und die Partikel nicht ausreichend entfernt werden können.
  Um die Wärmeleitfähigkeit des porösen Keramikkörpers zu erhöhen, hat die Anmelderin daher in Patentdokument 1 einen porösen Keramikkörper vorgeschlagen, der enthält: Gerüstabschnitte, die ein Aggregat wie Siliziumcarbidpartikel und ein Bindematerial wie metallisches Silizium enthalten; und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durch diese hindurch strömen zu lassen.
• Der in Patentdokument 1 offenbarte poröse Keramikkörper weist jedoch möglicherweise keine gute Benetzbarkeit zwischen dem Bindematerial und dem Aggregat auf und kann aufgrund einer verringerten Kontaktfläche zwischen dem Bindematerial und dem Aggregat zu einer verringerten Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit führen.
  Daher hat die Anmelderin in Patentdokument 2 einen porösen Keramikkörper mit erhöhter Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit durch Verbessern der Benetzbarkeit zwischen dem Bindematerial und dem Aggregat vorgeschlagen.
• Entgegenhaltungsliste
• Patentdokument(e)
• Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-201082 A
• Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-356383 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Der in Patentdokument 2 offenbarte poröse Keramikkörper weist eine Struktur auf, in der sekundäre Gewebepartikel (Domänen) mit einer großen Anzahl von Aggregaten, die mit einem Bindematerial in Kontakt stehen, aneinander gebunden sind, und weist somit Poren auf, die jeweils aufgrund von Hohlräumen zwischen den Domänen einen vergrößerten Durchmesser aufweisen. Der poröse Keramikkörper kann jedoch eine unzureichende Porenverbindung aufweisen und bei Verwendung als Filter zu einem Anstieg des Druckverlusts führen. Wenn der poröse Keramikkörper mit einer solchen Struktur als Staubsammelfilter verwendet wird, steigt daher der Druckverlust während des Gebrauchs schnell an, und in einigen Fällen muss die Regenerationsbehandlung häufig durchgeführt werden. Im Allgemeinen wird der für den Staubsammelfilter verwendete poröse Keramikkörper häufig in einem Zustand verwendet, in dem Partikel abgelagert sind. Daher besteht ein Bedarf daran, einen Anstieg des Druckverlusts in einem Zustand zu unterdrücken, in dem die Partikel abgelagert sind.
• Andererseits wird in Betracht gezogen, zur Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts die Porosität des porösen Keramikkörpers zu erhöhen. Bei diesem Ansatz sinkt jedoch tendenziell die Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit des porösen Keramikkörpers. Es wird auch in Betracht gezogen, einen durchschnittlichen Porendurchmesser des porösen Keramikkörpers zu erhöhen. Tendenziell steigt jedoch eine Anzahl von ausgetretenen Partikeln. Ein einfaches Steuern der Porosität und des durchschnittlichen Porendurchmessers des porösen Keramikkörpers kann somit den Anstieg des Druckverlusts unterdrücken, verursacht allerdings verschiedene Probleme.
• Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die obigen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen porösen Keramikkörper, der eine verringerte Anzahl von ausgetretenen Partikeln aufweist und zudem einen Anstieg des Druckverlusts bei Gebrauch unterdrücken kann, und einen Staubsammelfilter zu schaffen.
• Lösung für das Problem
• Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass in einem porösen Keramikkörper, der umfasst: Gerüstabschnitte und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind und in der Lage sind, ein Fluid durchströmen zu lassen, wobei die Form jedes Porenabschnitts eng mit der Anzahl der ausgetretenen Partikel und dem Druckverlust zusammenhängt. Basierend auf den Erkenntnissen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass die obigen Probleme durch Steuern der Form der Porenabschnitte gelöst werden können, und haben die vorliegende Erfindung vervollständigt.
• Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf:
• einen porösen Keramikkörper, der Folgendes enthält: Gerüstabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durchströmen zu lassen,
• wobei die Porenabschnitte in einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen: $$\text{L1}/\text{L2}\ge \text{0}\text{,92}$$
  
  und $$\text{L1}+\text{L2}\le \text{27 }\mathrm{\mu }\text{m}$$
  
• wobei L1 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in Strömungsrichtung des Fluids ist; und L2 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Fluids ist.
• Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Staubsammelfilter, der den porösen Keramikkörper enthält.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen porösen Keramikkörper, bei dem eine verringerte Anzahl von Partikeln austritt und der zudem einen Anstieg des Druckverlusts bei Gebrauch unterdrücken kann; und einen Staubsammelfilter zu schaffen.
• Figurenliste
• 1 ist eine analytische Fotografie eines porösen Keramikkörpers mit REM.
• 2 ist eine Draufsicht auf einen porösen Keramikkörper gemäß Ausführungsform 2 von einer ersten Stirnflächenseite aus betrachtet.
• 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' aus 2 zeigt.
• 4 ist eine Draufsicht auf einen porösen Keramikkörper gemäß Ausführungsform 3 von einer ersten Stirnflächenseite aus betrachtet.
• 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' aus 4 zeigt.
• Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
• (Erste Ausführungsform)
• Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines porösen Keramikkörpers und eines Staubsammelfilters gemäß der vorliegenden Erfindung genau beschrieben, doch die vorliegende Erfindung sollte nicht als darauf beschränkt verstanden werden und verschiedene Abwandlungen und Verbesserungen können basierend auf den Kenntnissen von Fachleuten vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Mehrere in einer jeweiligen Ausführungsform offenbarte Elemente können durch geeignete Kombinationen verschiedene Erfindungen ausbilden. Zum Beispiel können einige Elemente unter allen in den Ausführungsformen beschriebenen Elementen weggelassen werden oder Elemente verschiedener Ausführungsformen können wahlweise kombiniert werden.
• (Ausführungsform 1)
• Der poröse Keramikkörper der vorliegenden Erfindung enthält Folgendes: Gerüstabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind und dazu in der Lage sind, eine Fluid durchströmen zu lassen.
  Da jeder Porenabschnitt ein Strömungsweg für ein Fluid ist, hängt seine Form eng mit der Anzahl von austretenden Partikeln und dem Druckverlust zusammen. Daher wird, um sowohl die Verringerung der Anzahl der ausgetretenen Partikel als auch die Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts zu erreichen, der poröse Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform so gesteuert, dass die Form jedes der Porenabschnitte die folgenden Gleichungen (1) und (2) in einem Querschnitt in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids erfüllt. $$\text{L1}/\text{L2}\ge \text{0}\text{,92}$$

  

  und $$\text{L1}+\text{L2}\le \text{27 }\mathrm{\mu }\text{m}$$

  
• In den obigen Gleichungen (1) und (2) ist L1 eine Durchschnittslänge der Porenabschnitte in der Strömungsrichtung des Fluids; und L2 eine Durchschnittslänge der Porenabschnitte in einer Richtung orthogonal zu der Strömungsrichtung des Fluids.
• Das Verhältnis L1/L2 von 0,92 oder mehr verbessert die Verbindungsfähigkeit der Poren in der Strömungsrichtung des Fluids, so dass ein Anstieg des Druckverlusts unterdrückt werden kann. Um die Wirkung stabil zu erzielen, beträgt das Verhältnis L1/L2 vorzugsweise 1,00 oder mehr und noch bevorzugter 1,05 und mehr.
• Ferner ermöglicht der Wert von L1+L2 von 27 µm oder weniger die Steuerung der Größe jedes Porenabschnitts, so dass die Anzahl der ausgetretenen Partikel verringert werden kann. Um die Wirkung stabil zu erzielen, beträgt L1+L2 vorzugsweise 25 µm oder weniger und noch bevorzugter 22 µm oder weniger.
• L1 und L2 können wie folgt berechnet werden. Zuerst wird ein Teststück mit einer Schnittfläche in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids aus dem porösen Keramikkörper geschnitten. Dann wird, nachdem die Schnittfläche des Teststücks in einem Harz eingebettet wurde, die Schnittfläche poliert und mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet und eine Bildanalyse der aufgenommenen Fotografie wird ausgeführt. Auf der Basis der erhaltenen analytischen Fotografie berechnet die Bildanalyse L1 und L2.
  Hier wird eine analytische Fotografie des porösen Keramikkörpers mit REM in 1 gezeigt. Diese Analysefotografie ist ein Querschnittfotografie mit einer Vergrößerung von 500 (200 µm × 200 µm). In dieser Querschnittfotografie werden gerade Linien in einer vertikalen Richtung (der Strömungsrichtung des Fluids) und einer seitlichen Richtung (der Richtung orthogonal zu der Strömungsrichtung des Fluids) in Intervallen von jeweils 25 µm gezogen und alle Längen der Porenabschnitte, die sich auf den geraden Linien in diesen Richtungen befinden, werden bestimmt und ein Durchschnittswert davon kann berechnet werden, um L1 und L2 zu erhalten.
• Der Wert L2 ist nicht besonders eingeschränkt, solange er in einem Bereich liegt, der die obigen Gleichungen (1) und (2) erfüllt, doch er sollte vorzugsweise 5 oder mehr und bevorzugterweise 9 oder mehr betragen, um einen Anstieg des Druckverlusts zu unterdrücken. Ferner kann der Wert L2 hinsichtlich der Sammelleistung vorzugsweise 15 oder weniger und bevorzugterweise 13 oder weniger betragen.
• Ein Material zum Ausbilden der Gerüstabschnitte ist nicht besonders eingeschränkt, aber es sollte vorzugsweise ein Aggregat und mindestens ein Bindematerial enthalten.
  Das für die Gerüstabschnitte verwendete Aggregat ist nicht besonders eingeschränkt, sondern auf dem technischen Gebiet bekannte Aggregate können verwendet werden. Unter ihnen ist das Aggregat vorzugsweise Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Mullit, Titanoxid oder ein Verbund-Oxid, das diese enthält (z. B. Aluminiumtitanat). Durch die Verwendung eines solchen Materials als Aggregat kann ein poröser Keramikkörper mit verbesserter Festigkeit und verbesserter Wärmeschockresistenz erhalten werden.
• Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Aggregats beträgt vorzugsweise 40 µm oder weniger und bevorzugterweise 30 µm oder weniger. Durch Verwendung eines Aggregats mit einem solchen durchschnittlichen Partikeldurchmesser bilden sich kaum grobe Gerüstabschnitte und die Porenabschnitte mit guter Verbindungsfähigkeit können leicht zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet werden. Eine untere Grenze des durchschnittlichen Partikeldurchmessers des Aggregats ist nicht besonders begrenzt, doch sie kann vorzugsweise 10 µm und bevorzugterweise 15 µm betragen.
  Der „durchschnittliche Partikeldurchmesser“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Partikeldurchmesser bei einem integrierten Wert von 50 % in einer Partikelgrößenverteilung, die durch das Laserbeugungs-/Laserstreuungsverfahren erhalten wird.
• Das Bindematerial, das für die Gerüstabschnitte verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt und auf dem technischen Gebiet bekannte Bindematerialien können verwendet werden. Unter ihnen wird das Bindematerial vorzugsweise aus folgender Gruppe ausgewählt: metallisches Silizium, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid und/oder ein Verbund-Oxid, das diese enthält (z. B. Cordierit). Bei Verwendung eines solchen Bindematerials mit einem geeigneten ausgewählten Verhältnis zum Aggregat kann ein poröser Keramikkörper mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit erhalten werden.
  Obwohl Siliziumcarbid auch als Aggregat verwendet wird, dient es in Abhängigkeit von den Typen von Aggregaten, die zusammen verwendet werden, und den Brenntemperaturen auch als das Bindematerial. Zum Beispiel dient dann, wenn ein organisches Material, das Si und C enthält, als Rohmaterial zusammen mit einem Siliziumcarbid als Aggregat verwendet wird, Siliziumcarbid, das durch reaktives Sintern des organischen Materials bei etwa 1800 °C hergestellt wird, als Bindematerial.
• Jeder Gerüstabschnitt kann ferner Oxide enthalten, die aus einem Sinterhilfsmittel, das aus zwei oder mehr Komponenten besteht, abgeleitet sind. Hier kann der Typ der Oxide, die aus dem Sinterhilfsmittel abgeleitet sind, aus dem Typ des Sinterhilfsmittels, das verwenden werden soll, und den Brenntemperaturen identifiziert werden. Bei den Oxiden beträgt ein Anteil eines binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt bevorzugt 25 bis 50 Massen-%. Wenn der Anteil des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt mehr als 50 Massen-% beträgt, werden tendenziell grobe Gerüstabschnitte ausgebildet, so dass die Kommunikationsfähigkeit der Poren nicht ausreichend garantiert werden kann. Wenn andererseits der Anteil des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt weniger als 25 Massen-% beträgt, können die Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit nicht ausreichend garantiert werden.
• Hier kann der Schmelzpunkt des von dem Sinterhilfsmittel abgeleiteten Oxids aus einem Gleichgewichtszustandsdiagramm der Oxide der Metallelemente, die in dem Sinterhilfsmittel enthalten sind, spezifiziert werden. Ferner kann der Anteil des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt durch Anpassen des Typs und des Anteils der in dem Sinterhilfsmittel enthaltenen Komponenten gesteuert werden. Ferner kann der Anteil des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt durch Ausführen einer Zusammensetzungsanalyse mit Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) an dem Rohmaterial, Erhalten eines Masseanteils jedes aus dem Sinterhilfsmittel abgeleiteten Oxids aus einer eingebrachten Menge des Rohmaterials und anschließendes Berechnen eines Masseverhältnisses des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt in diesen Oxiden bestimmt werden.
• Die Komponenten, die in dem Sinterhilfsmittel enthalten sind, sind nicht besonders eingeschränkt und die auf dem technischen Gebiet bekannten können verwendet werden. Das Sinterhilfsmittel enthält im Allgemeinen eine Verbindung, die ein oder mehrere Erdalkalimetallelemente enthält. Beispiele der Verbindung, die ein oder mehrere Erdalkalimetallelemente enthält, umfassen Fluoride, Carbide, Chloride, Silizide, Carbonate, Hydroxide, Oxide, anorganische Säuresalze und organische Säuresalze aus Kalzium, Magnesium oder Strontium. Diese können allein oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Das Sinterhilfsmittel kann ferner eine Verbindung enthalten, die ein oder mehrere Elemente außer dem Erdalkalimetallelement enthält, um den Schmelzpunkt des Sinterhilfsmittels zu steuern.
• In einer Ausführungsform ist das Sinterhilfsmittel eine Mischung aus einer Strontium enthaltenden Verbindung, einer Aluminium enthaltenden Verbindung und einer Silizium enthaltenden Verbindung. Hierbei kann jede Verbindung zwei oder mehr Metallelemente enthalten. Beispielsweise kann die Silizium enthaltende Verbindung Aluminium enthalten. Unter diesen ist ein bevorzugtes Sinterhilfsmittel eine Mischung aus Strontiumoxid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid oder ein Rohmaterial, das die Mischung während des Brennens liefert. Ein Beispiel für das Rohmaterial, das während des Brennens Strontiumoxid liefert, ist Strontiumcarbonat. Beispiele des Rohmaterials, das während des Brennens Siliziumdioxid liefert, umfassen Siliziumdioxid. Beispiele des Rohmaterials, das während des Brennens Aluminiumoxid liefert, umfassen Silikatverbindungen, beispielsweise Tonmineralien wie Bentonit, Montmorillonit, Kaolin und Sepiolit. Wenn ein Sinterhilfsmittel verwendet wird, das aus einer solchen Mischung oder einem solchen Rohmaterial, das die Mischung liefert, besteht, werden während des Brennens ein binäres Oxid von Strontium und Silizium (Oxid auf Si-Sr-Basis) und Al₂O₃ erzeugt, und das Oxid auf Si-Sr-Basis wird das binäre Oxid mit dem niedrigsten Schmelzpunkt.
• Die Porosität des porösen Keramikkörpers ist nicht besonders eingeschränkt, kann jedoch vorzugsweise 30 % oder mehr, bevorzugterweise 35 % oder mehr und noch bevorzugter 39 % oder mehr betragen. Eine Porosität in einem solchen Bereich ermöglicht es, ein problemloses Strömen eines Fluids (eine Filtrationsrate) sicherzustellen, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird. Die Porosität des porösen Keramikkörpers kann vorzugsweise 50 % oder weniger und bevorzugterweise 45 % oder weniger betragen. Eine Porosität in einem solchen Bereich ermöglicht die Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird.
  Die „Porosität“, wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Porosität, die durch Quecksilberporosimetrie gemäß JIS R 1655: 2003 gemessen wird.
• Der poröse Keramikkörper mit den obigen Merkmalen kann durch ein Verfahren zum Herstellen eines porösen Keramikkörpers hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden eines Grünkörpers, um einen Formkörper bereitzustellen, wobei der Grünkörper enthält: ein Aggregat; mindestens ein Bindematerial; und mindestens ein Bindemittel, wobei ein Massenverhältnis des Aggregats zum Bindematerial 65:35 bis 85:15 beträgt; und Brennen des Formkörpers bei einer Temperatur, die größer oder gleich einem Schmelzpunkt des Bindemittels und kleiner oder gleich einem Schmelzpunkt des Bindemittels +50 °C ist, für 1 bis 4 Stunden. Ferner kann ein Sinterhilfsmittel, das zwei oder mehr Komponenten enthält, in den Grünkörper gemischt werden. Insbesondere kann durch Einbringen des Sinterhilfsmittels und Brennen des Grünkörpers mit einer vorgegebenen Brenntemperatur für eine vorgegebene Brenndauer eine Kontaktfläche zwischen dem Aggregat und dem Bindematerial innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gesteuert werden, so dass Werte von L1/L2 und L1+L2 in Abhängigkeit von einem Erzeugungsverhältnis von Glasphasen und Kristallphasen eines Oxids (beispielsweise einer Silikatverbindung), das durch die Reaktion des Sinterhilfsmittels während des Brennens erzeugt wird, in geeigneten Bereichen gesteuert werden können. Die Werte von L1/L2 und L1+L2 können nicht innerhalb der obigen Bereiche gesteuert werden, wenn das Massenverhältnis des Bindemittels zum Aggregat, die Brenntemperatur und die Brenndauer nicht innerhalb der obigen Bereiche liegen. Bei den beim Brennen gebildeten Oxiden des Sinterhilfsmittels hat das binäre Oxid mit dem niedrigsten Schmelzpunkt vorzugsweise einen Schmelzpunkt, der kleiner oder gleich der Brenntemperatur ist, und der Anteil des binären Oxids beträgt vorzugsweise 25 bis 50 Massen-% , um die obige Funktion des Sinterhilfsmittels zu erzielen. Der Schmelzpunkt und der Anteil des binären Oxids können durch Steuern der Art und des Mischungsverhältnisses der für das Sinterhilfsmittel verwendeten Komponenten angepasst werden. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Sinterhilfsmittels, das drei Komponenten enthält, das Mischungsverhältnis einer verbleibenden Komponente vergleichen mit zwei Komponenten, die das binäre Oxid mit dem niedrigsten Schmelzpunkt ergeben, erhöht werden, wodurch der Anteil der Kristallphasen des Oxids steigt. Daher kann durch Ausführen des Brennens unter den obigen Bedingungen der Kontaktflächenanteil innerhalb des vorbestimmten Bereichs gesteuert werden und die Verbindungsfähigkeit der Poren kann verbessert werden
• Der Schmelzpunkt des binären Oxids ist nicht besonders eingeschränkt, er kann jedoch vorzugsweise 1300 °C oder mehr sein. Wenn der Schmelzpunkt geringer als 1300 °C ist, bleibt die die Glasphase des Oxids tendenziell kaum in den Gerüstabschnitten in einer gewünschten Form, selbst wenn die Glasphase während eines Temperaturanstiegsprozesses während des Brennens erzeugt wird. Infolgedessen kann es schwierig sein, die Werte von L1/L2 und L1+L2 so zu steuern, dass sie innerhalb der obigen Bereiche liegen. Wenn andererseits der Schmelzpunkt höher als 1450 °C ist, wird es schwierig sein, die Glasphase des Oxids während des Brennens zu bilden, und die Glasphase wird kaum in einer gewünschten Form in den Gerüstanschnitten vorhanden sein. Infolgedessen kann es schwierig sein, die Werte von L1/L2 und L1+L2 so zu steuern, dass sie innerhalb der obigen Bereiche liegen.
  Die Menge des eingebrachten Sinterhilfsmittels ist nicht besonders eingeschränkt, beträgt jedoch im Allgemeinen 5 Massen-% oder weniger bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindematerials.
• Das Bindemittel ist nicht besonders eingeschränkt und bekannte Bindemittel auf dem technischen Gebiet können verwendet werden. Beispiele des Bindemittels umfassen organische Bindemittel wie Methylzellulose und Hydroxypropoxylmethylzellulose. Diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
  Die Menge des eingebrachten Bindemittels ist nicht besonders beschränkt, beträgt jedoch im allgemeinen 5 bis 8 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindemittels.
• Um die Porosität des porösen Keramikkörpers einzustellen, kann dem Rohmaterial für den Grünkörper ferner ein Porenbildner zugesetzt werden. Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt und jeder bekannte Porenbildner auf dem technischen Gebiet kann verwendet werden. Beispiele des Porenbildners umfassen Graphit, Weizenmehl, Stärke, Phenolharze, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polyethylenterephthalat und dergleichen. Diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
  Die Menge des zugegebenen Porenbildners kann je nach Art und Grad der Porosität nach Bedarf eingestellt werden und ist nicht besonders eingeschränkt.
• Der Grünkörper kann durch Mischen und Kneten der obigen Rohmaterialien erhalten werden. Ein Verfahren zum Mischen und Kneten der Rohmaterialien ist nicht besonders eingeschränkt und kann durch ein auf dem Gebiet bekanntes Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Mischen und Kneten der Rohmaterialien mittels eines Kneters, eines Unterdruckgrünkörperkneters oder dergleichen durchgeführt werden.
  In ähnlicher Weise ist ein Verfahren zum Bilden des Grünkörpers nicht besonders eingeschränkt und es kann durch ein auf dem Gebiet bekanntes Verfahren ausgeführt werden.
  Der Formkörper kann vor dem Brennen kalziniert werden, um das in dem Formkörper enthaltene Bindemittel zu entfernen (entfetten). Die Kalzinierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die Temperatur, bei der metallisches Silizium geschmolzen wird. Insbesondere kann er einmal bei einer vorbestimmten Temperatur von etwa 150 bis 700 °C gehalten werden oder er kann durch Verlangsamen einer Temperaturanstiegsrate auf 50 °C/h oder weniger in dem vorbestimmten Temperaturbereich kalziniert werden.
• Das Verfahren des einmaligen Haltens auf der vorbestimmten Temperatur kann in Abhängigkeit von der Art und Menge des verwendeten Bindemittels ein Halten nur auf einem Temperaturniveau oder auf mehreren Temperaturniveaus umfassen. Ferner können im Fall des Haltens auf mehreren Temperaturniveaus die Haltezeiten gleich oder voneinander verschieden sein. In ähnlicher Weise kann das Verfahren zum Verlangsamen der Temperaturanstiegsrate ein Verlangsamen nur in einer bestimmten Temperaturzone oder in mehreren Zonen umfassen. Ferner können im Fall mehreren Zonen die Raten gleich oder voneinander verschieden sein.
• Eine Atmosphäre der Kalzinierung kann eine oxidierende Atmosphäre sein. Wenn der Formkörper jedoch eine große Menge Bindemittel enthält, brennt das Bindemittel während des Kalzinierens heftig mit Sauerstoff aus und die Temperatur des Formkörpers kann stark ansteigen. Daher kann die Kalzinierung in einer inerten Atmosphäre wie N₂ und Ar durchgeführt werden, um einen anormalen Temperaturanstieg des Formkörpers zu unterdrücken. Die Unterdrückung des anormalen Temperaturanstiegs ist eine wichtige Steuerung, wenn ein Rohmaterial mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten (das gegen Wärmeschock also anfällig ist) verwendet wird. Wenn das Bindemittel in einer Menge von 20 Massen-% oder mehr bezogen auf die Gesamtmenge der Hauptrohmaterialien (des Aggregats und des Bindematerials), eingemischt wird, wird die Kalzinierung vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre durchgeführt. Zusätzlich zu dem Fall, in dem das Aggregat Siliziumcarbidteilchen sind, wird die Kalzinierung auch in dem Fall, in dem es um eine Oxidation bei erhöhter Temperatur geht, vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre durchgeführt, und zwar mindestens bei einer Temperatur, die größer oder gleich einer Oxidationsinitiierungstemperatur ist, um die Oxidation des Formkörpers zu unterdrücken
• Das Kalzinieren und anschließende Brennen kann in verschiedenen Schritten in demselben Ofen oder in verschiedenen Öfen durchgeführt werden oder kann ein durchgehender Schritt in demselben Ofen sein. Obwohl das erstere Verfahren auch ein bevorzugter Ansatz ist, wenn das Kalzinieren und das Brennen in unterschiedlichen Atmosphären durchgeführt werden, wird das letztere Verfahren vom Standpunkt der Gesamtbrennzeit, der Betriebskosten des Ofens und dergleichen auch bevorzugt.
• Die Brennatmosphäre kann je nach Art des Aggregats festgelegt werden. Wenn beispielsweise ein Aggregat verwendet wird, bei dem es um Oxidation bei erhöhter Temperatur geht, ist eine nicht oxidierende Atmosphäre wie N₂ und Ar bevorzugt, zumindest in einem Temperaturbereich, der größer oder gleich einer Oxidationsinitiierungstemperatur ist.
• Der poröse Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der wie oben beschrieben hergestellt wird, hat die geeignet gesteuerte Form jedes Porenabschnitts (die Werte von L1/L2 und L1+L2), so dass er eine höhere Sammeleffizienz für Partikel aufweist und zudem den Druckverlust bei Gebrauch unterdrücken kann.
• (Ausführungsform 2)
• Ein poröser Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Wabenstruktur auf, bei der eine Vielzahl von Zellen, die von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche durchdringen, um Fluidströmungswege zu bilden, durch Trennwände definiert sind. In dem porösen Keramikkörper mit einer solchen Wabenstruktur entsprechen die Trennwände dem porösen Keramikkörper. Ferner bezieht sich in dem porösen Keramikkörper mit der Wabenstruktur „eine Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids“ auf eine Richtung orthogonal zu einer Zellenausdehnungsrichtung und „eine Strömungsrichtung eines Fluids“ auf eine Dickenrichtung der Trennwand.
• Der poröse Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der gleiche wie der poröse Keramikkörper der Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass der erstere eine vorbestimmte Wabenstruktur aufweist. Daher werden die Beschreibungen der Konfiguration, die der Ausführungsform 1 entsprechen, hier weggelassen, und es werden nur Abschnitte beschrieben, die sich von denen der Ausführungsform 1 unterscheiden.
  2 ist eine Draufsicht auf den porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von der Seite der ersten Stirnfläche. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' aus 2 zeigt.
  Wie es in 2 und 3 gezeigt ist, weist ein poröser Keramikkörper 10 Trennwände 3 auf, die eine Vielzahl von Zellen 2 definieren, die von einer ersten Stirnfläche 1a zu einer zweiten Stirnfläche 1b durchdringen, um Fluidströmungswege zu bilden. Ferner ist eine Außenumfangswand 4 an einer Außenumfangsfläche des porösen Keramikkörpers 10 ausgebildet.
• Die Dicke jeder Trennwand 3 ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch vorzugsweise 100 bis 500 µm und bevorzugterweise 150 bis 400 µm und ganz besonders bevorzugt 150 bis 300 µm betragen. Eine Trennwand mit einer solchen Dicke ermöglicht die Unterdrückung eines Anstiegs des Druckverlusts, während die Festigkeit der Trennwände 3 sichergestellt ist.
• Die Zelldichte in dem porösen Keramikkörper 10 ist nicht besonders beschränkt, kann jedoch vorzugsweise 15 bis 100 Zellen/cm², bevorzugterweise 30 bis 65 Zellen/cm² und noch bevorzugter 30 bis 50 Zellen/cm² betragen. Eine solche Zelldichte ermöglicht eine Verbesserung der Fangleistung für Partikeln, während gleichzeitig ein Anstieg des Druckverlusts unterdrückt wird, wenn der poröse Keramikkörper als Staubsammelfilter verwendet wird.
• Die Form der Zelle 2 ist nicht besonders eingeschränkt, und es kann sich um eine Form handeln, die auf dem Gebiet bekannt ist. Wie hier verwendet bezieht sich „die Form der Zelle 2“ auf die Form jeder Zelle 2 in einem Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer Ausdehnungsrichtung der Zelle 2. Beispiele für die Form der Zelle 2 umfassen ein Quadrat, ein Sechseck, ein Achteck und dergleichen.
• Die Form des porösen Keramikkörpers 10 ist nicht besonders eingeschränkt und kann eine Säulenform, bei der Stirnflächen (die erste Stirnfläche 1a und die zweite Stirnfläche 1b) kreisförmig sind (eine zylindrische Form); eine Säulenform, bei der Stirnflächen oval sind; und eine Säulenform, bei der Stirnflächen polygonal sind (z. B. fünfeckig, sechseckig, siebeneckig, achteckig usw.); und dergleichen sein.
• Die Länge von der ersten Stirnfläche 1a zu der zweiten Stirnfläche 1b des porösen Keramikkörpers 10 und die Größe des Querschnitts orthogonal zu der Ausdehnungsrichtung der Zelle 2 können wahlweise gemäß Arbeitsbedingungen und dem Verwendungszweck des porösen Keramikkörpers angepasst werden und sind nicht besonders eingeschränkt.
• In dem porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Katalysator zum Reinigen eines Abgases auf der Oberfläche jeder Trennwand 3 und/oder den Poren jeder Trennwand 3 getragen werden. Der Katalysator, der verwendet werden kann, ist in der Technik bekannt. Beispiele des Katalysators umfassen Edelmetalle wie Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und Silber; und Oxide wie Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titandioxid, Ceroxid und Eisenoxid. Diese können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
• Der poröse Keramikkörper 10 mit den obigen Merkmalen kann mit dem gleichen Verfahren wie in Ausführungsform 1 hergestellt werden, mit der Ausnahme, dass ein Formkörper durch Strangpressen hergestellt wird. Das Strangpressen kann unter Verwendung einer Düse mit einer gewünschten Zellform, Trennwanddicke und Zelldichte durchgeführt werden. Der so erhaltene Formkörper mit Wabenstruktur kann vor dem Brennen getrocknet werden. Ein nicht einschränkendes Trocknungsverfahren kann Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Trocknen unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknen, Gefriertrocknen und dergleichen sein. Unter diesen können die dielektrische Trocknung, die Mikrowellentrocknung und die Heißlufttrocknung allein oder in Kombination miteinander durchgeführt werden. Das Trocknen kann unter Bedingungen bei einer Trocknungstemperatur von 30 bis 150 °C für eine Trocknungszeit von 1 Minute bis 2 Stunden durchgeführt werden, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt. Wie hierin verwendet bezieht sich die „Trocknungstemperatur“ auf eine Temperatur einer Atmosphäre, in der das Trocknen durchgeführt wird.
• (Ausführungsform 3)
• Ein poröser Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem porösen Keramikkörper gemäß der Ausführungsform 2 darin, dass die Wabenstruktur des ersteren ferner Öffnungsabschnitte vorbestimmter Zellen an der ersten Stirnfläche und verstopfte Abschnitte, die an den Öffnungsabschnitten der verbleibenden Zellen auf der zweiten Stirnfläche bereitgestellt sind, umfasst. Daher werden Beschreibungen der Konfiguration, die der Ausführungsform 2 entsprechen, hier weggelassen und es werden nur Abschnitte beschrieben, die sich von denen der Ausführungsform 2 unterscheiden.
• 4 ist eine Draufsicht auf den porösen Keramikkörper der vorliegenden Ausführungsform bei Betrachtung von der Seite der ersten Stirnfläche. 5 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' aus 4 zeigt.
  Wie in 4 und 5 gezeigt ist, umfasst der poröse Keramikkörper 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Öffnungsabschnitte vorbestimmter Zellen 2 an einer ersten Stirnfläche 1a und verstopfte Abschnitte 5, die an den Öffnungsabschnitten der verbleibenden Zellen 2 an einer zweiten Stirnfläche 1b vorgesehen sind. Der so ausgebildete poröse Keramikkörper kann als Partikelfilter zum Reinigen von Abgasen verwendet werden, die von Brennkraftmaschinen oder verschiedenen Verbrennungsvorrichtungen ausgestoßen werden.
• Bei der Herstellung des mit den verstopften Abschnitten 5 versehenen porösen Keramikkörpers 10 werden die Öffnungsabschnitte der Zellen 2 eines Formkörpers mit einer Wabenstruktur oder eines durch Trocknen des Formkörpers erhaltenen getrockneten Körpers mit einem Verstopfungsmaterial verstopft. Das Verfahren zum Verstopfen der Öffnungsabschnitte der Zellen 2 kann ein Verfahren zum Befüllen der Öffnungsabschnitte der Zellen mit dem Verstopfungsmaterial anwenden. Das Verfahren zum Befüllen mit dem Verstopfungsmaterial kann gemäß einem herkömmlich bekannten Verfahren für eine Wabenstruktur, die mit verstopften Abschnitten 5 versehen wird, durchgeführt werden. Es kann Material verwendet werden, das für ein herkömmlich bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur verwendet wird.
• Beispiele
• Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele genauer beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
• (Beispiel 1)
• Zu 100 Massenteilen eines keramischen Rohmaterials mit einem Massenverhältnis von Siliziumcarbid (Aggregat) mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 25 µm zu metallischem Silizium (Bindemittel) von 75:25 wurden 1,62 Massenteile einer Mischung (Sinterhilfsmittel) aus Strontiumoxid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, 7,0 Massenteile Methylzellulose (Bindemittel) und Wasser gegeben, in einem Kneter geknetet und dann in einem Unterdruck-Grünkörper-Kneter geknetet, um einen Grünkörper zu erhalten. Es ist zu beachten, dass das Massenverhältnis von Strontiumoxid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid 0,49:0,19:0,95 betrug. Der so erhaltene Grünkörper wurde zu einer viereckigen säulenförmigen Wabenstruktur mit einer Länge von einer Seite der Stirnfläche von 38 mm, einer Dicke der Trennwand von 300 µm und einer Zelldichte von 45 Zellen/cm² mittels eines Extruders gebildet. Der resultierende Formkörper wurde dann einer Mikrowellentrocknung unterzogen und dann mit heißer Luft bei 80 °C getrocknet, um einen getrockneten Körper zu erhalten. Der resultierende getrocknete Körper wurde dann 5 Stunden lang bei 450 °C an der Luft entfettet. Der entfettete getrocknete Körper wurde dann in einer Ar-Atmosphäre bei 1430 °C 2 Stunden lang gebrannt, um einen porösen Keramikkörper zu erhalten.
• (Beispiel 2)
• Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Aggregats zu 33 µm geändert wurde.
• (Beispiel 3)
• Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Aggregats zu 18 µm geändert wurde und das Sinterhilfsmittel nicht verwendet wurde.
• (Vergleichsbeispiel 1)
• Zu 100 Massenteilen eines keramischen Rohmaterials mit einem Massenverhältnis von Siliziumcarbid (Aggregat) zu metallischem Silizium (Bindemittel) von 80:20 wurden 2,07 Massenteile einer Mischung (Sinterhilfsmittel) aus Strontiumoxid, Siliziumdioxid, und Aluminiumoxid, 7,0 Massenteile Methylzellulose (Bindemittel), 3,0 Massenteile Stärke (Porenbildner) und Wasser gegeben, in einem Kneter geknetet und dann in einem Unterdruck-Grünkörper-Kneter geknetet, um einen Grünkörper zu erhalten. Unter Verwendung des Grünkörpers wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 ein poröser Keramikkörper erhalten. Es sollte beachtet werden, dass das Massenverhältnis von Strontiumoxid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid 0,98:0,62:0,47 betrug.
• (Vergleichsbeispiel 2)
• Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Vergleichsbeispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Menge des zugegebenen Porenbildners zu 15,0 Massenteilen geändert wurde.
  Die in den oben beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen porösen Keramikkörper wurden den folgenden Bewertungen unterzogen.
• (Anteil des binären Oxids mit dem niedrigsten Schmelzpunkt)
• Basierend auf dem Sinterhilfsmittel und der Sintertemperatur, die in jedem der beschriebenen Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet wurden, wurden ein binäres Oxid von Strontium und Silizium (Oxid auf Si-Sr-Basis: ein Schmelzpunkt von 1350 °C) und Al₂O₃ (ein Schmelzpunkt von 2072 °C) als aus dem Sinterhilfsmittel abgeleitete Oxide erzeugt. Daher wurde eine Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) des Rohmaterials durchgeführt, um ein Massenverhältnis des Oxids auf Si-Sr-Basis und Al₂O₃, die in den nach dem Brennen erzeugten Oxiden enthalten sind, aus der Menge des eingebrachten Rohmaterials zu bestimmen. Der Anteil des Oxids auf Si-Sr-Basis an diesen Oxiden wurde dann berechnet.
• (Porosität)
• Die Porosität wurde unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters (Autopore IV9500, erhältlich von Micromeritics) gemessen.
• (L1/L2 und L1+L2)
• Jeder poröse Keramikkörper wurde in einer Richtung senkrecht zu der Ausdehnungsrichtung der Zelle geschnitten, um ein Teststück zu erhalten. Nach dem Einbetten der Schnittfläche des Teststücks in ein Harz wurde die Schnittfläche poliert, um einen inneren Querschnitt zu erhalten. Dieser wurde dann mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet und eine Bildanalyse der aufgenommenen Fotografie wurde durchgeführt. Die Analysefotografie war eine Querschnittsphotographie bei Vergrößerungen von 500 (200 µm x 200 µm). In dieser Querschnittsfotografie wurden in Abständen von jeweils 25 µm gerade Linien in vertikaler Richtung (der Strömungsrichtung des Fluids) und in lateraler Richtung (der Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Fluids) gezogen, alle Längen der Porenabschnitte, die in diesen Richtungen auf den geraden Linien liegen, wurden bestimmt und ein Durchschnittswert davon wurde berechnet, um L1 und L2 zu erhalten, und L1/L2 und L1+L2 wurden berechnet.
• (Unterschied in der Zunahme des Druckverlustes mit Ruß)
• Der Unterschied in der Zunahme des Druckverlustes mit Ruß meint einen Wert einer Differenz (P2-P1) zwischen einem Druckverlust (P1), wenn der Ruß nicht abgelagert ist, und einem Druckverlust (P2) nach dem Ablagern des Rußes. Der Unterschied in der Zunahme des Druckverlustes mit Ruß wurde wie folgt gemessen. Zuerst ließ man in einem Zustand, in dem der Ruß nicht gefangen war, Luft mit 0,15 mm³/min durch jeden porösen Keramikkörper strömen und bei jedem porösen Keramikkörper wurde die Vorher/Nachher-Druckdifferenz (Druckverlust P1) gemessen. Von einem Rußgenerator („CAST 2“, erhältlich von TOKYO DYLEC CORP.) erzeugter Ruß wurde in einer Menge von 0,1 g/L in jedem porösen Keramikkörper abgelagert. Luft wurde dann mit 0,15 mm³/min durch jeden porösen Keramikkörper, in dem der Ruß abgelagert war, geleitet und eine Druckdifferenz (ein Druckverlust P2) zu diesem Zeitpunkt wurde gemessen. Anschließend wurde der Unterschied in der Zunahme des Druckverlusts mit Ruß aus der Gleichung: P2-P1 berechnet. Wenn Luft strömen gelassen wurde, wurde vorher ein Verstopfen auf jeden porösen Keramikkörper angewendet, so dass Luft in einer Richtung parallel zu der Dickenrichtung der Trennwand strömte. Ferner basierten die Bewertungsergebnisse des Druckverlusts mit Ruß auf dem Ergebnis des Vergleichsbeispiels 1 und wurden als ein Zunahme/Abnahme-Verhältnis zu dem Wert des Druckverlustwerts mit Ruß des Vergleichsbeispiels 1 ausgedrückt.
• (Ausgetretene Anzahl PN)
• Ein Abgas von 200 °C, das PM enthielt, wurde von einem Brenner unter Verwendung von Leichtöl als Brennstoff erzeugt. Das Abgas wurde dem porösen Keramikkörper mit einer Durchflussrate von 15 Nm²/min 2 Stunden lang zugeführt, um PM in jedem porösen Keramikkörper einzufangen, und PN (eine Anzahl von ausgestoßenen Partikeln) in dem Abgas, die aus der Rückseite des porösen Keramikkörpers (stromabwärts in Strömungsrichtung des Gases) austrat, wurde mit einem PN-Zähler gemessen. Die Bewertung der ausgetretenen Anzahl PN basierte auf dem Ergebnis des Vergleichsbeispiels 1 und ein poröser Keramikkörper mit einer ausgetretenen Anzahl PN, die geringer als die des Vergleichsbeispiels 1 war, wurde als „O“ ausgedrückt, und ein poröser Keramikkörper mit einer ausgetretenen Anzahl PN, die äquivalent zu der des Vergleichsbeispiels 1 war, wurde als „Δ“ ausgedrückt, und ein poröser Keramikkörper mit einer ausgetretenen Anzahl PN, die größer als die des Vergleichsbeispiels 1 war, wurde als „x“ ausgedrückt.
  Die obigen Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]

  	Binäres Oxid [Oxid auf Si-Sr-Basis] (Massenteile)	Verbleibendes Oxid [Al2O3] (Massenteile)	Prozentsatz des binären Oxids (%)	Porosität (%)	L1 (µm)	L2 (µm)	L1/L2	L1+L2 (µm)	Unterschied im Anstieg des Druckverlusts (%)	Ausgetretene Anzahl PN
  Beispiel 1	0,68	0,95	42	43,1	12,26	9,25	1,324	21,509	-20	○
  Beispiel 2	0,68	0,95	42	40,4	12,66	13,15	0,963	25,818	-15	Δ
  Beispiel 3	0	0	0	47,8	12,35	13.42	0,921	25,765	-25	○
  Vergleichsbeispiel 1	1,60	0,47	77	41,4	12,31	14,07	0,875	26,384	-	-
  Vergleichsbeispiel 2	1,60	0,47	77	47,1	15,29	16,11	0,949	31,404	-30	×

• Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, lieferte jeder der porösen Keramikkörper gemäß den Beispielen 1 und 2, in denen die Gleichungen L1/L2 ≥ 0,92 und L1+L2 ≤ 27 µm erfüllt waren, bessere Ergebnisse sowohl für den Unterschied im Druckverlust mit Ruß als auch für die ausgetretene Anzahl PN.
  Jeder der porösen Keramikkörper gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 2, in denen L1/L2 und L1+L2 µm die obigen Bereiche nicht einhielten, lieferte jedoch ein schlechtes Ergebnis für den Unterschied im Druckverlust mit oder die ausgetretene Anzahl PN.
• Wie es aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung einen porösen Keramikkörper, der eine höhere Sammeleffizienz für Partikel aufweist und auch einen Anstieg des Druckverlustes bei Gebrauch unterdrücken kann; und einen Staubsammelfilter schaffen.
• Bezugszeichenliste

1a

Erste Stirnfläche

1b

Zweite Stirnfläche

2

Zelle

3

Trennwand

4

Äußere Umfangswand

5

Verstopfter Abschnitt

10

Poröser Keramikkörper

Claims (8)

1. Poröser Keramikkörper, der Folgendes enthält: Gerüstabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Gerüstabschnitten ausgebildet sind, wobei die Porenabschnitte ein Fluid durchströmen lassen können, wobei die Porenabschnitte in einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen: $$\text{L1}/\text{L2}\ge \text{0}\text{,92}$$

   

   und $$\text{L1}+\text{L2}\le \text{27 }\mathrm{\mu }\text{m}$$

   

   wobei L1 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in Strömungsrichtung des Fluids ist; und L2 eine durchschnittliche Länge der Porenabschnitte in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung des Fluids ist.
2. Poröser Keramikkörper nach Anspruch 1, wobei L2 5 bis 13 µm beträgt.
3. Poröser Keramikkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gerüstabschnitte ein Aggregat und mindestens ein Bindematerial enthalten.
4. Poröser Keramikkörper nach Anspruch 3, wobei das Aggregat Siliziumcarbid, Titanoxid oder eine Mischung davon ist.
5. Poröser Keramikkörper nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Bindematerial mindestens ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes ist: metallisches Silizium, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid und Cordierit.
6. Poröser Keramikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der poröse Keramikkörper eine Wabenstruktur aufweist, in der eine Vielzahl von Zellen durch Trennwände definiert sind, wobei die Zellen von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche durchdringen, um Fluidströmungswege zu bilden.
7. Poröser Keramikkörper nach Anspruch 6, wobei die Wabenstruktur Öffnungsabschnitte einiger der Zellen an einer ersten Stirnfläche und verstopfte Abschnitte, die an den Öffnungsabschnitten der verbleibenden Zellen an einer zweiten Stirnfläche bereitgestellt sind, aufweist.
8. Staubsammelfilter, der den porösen Keramikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.

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