DE102021000169A1

DE102021000169A1 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102021000169A1
Application number: DE102021000169.9A
Authority: DE
Inventors: Koichi SENDO; Yu Torii; Shuji Ueda; Shungo Nagai
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2021-09-02
Also published as: JP7227178B2; US20210270162A1; CN113332807A; JP2021137685A

Abstract

Vorgesehen ist ein Wabenfilter, der über hohe Filtereffizienz verfügt und eine Erhöhung des Druckabfalls unterbindet. Der Wabenfilter umfasst einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper 4 mit einer porösen Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 2 umgibt, und Verschlussabschnitte 5, die an offenen Enden auf einer der Seiten der Zellen 2 vorgesehen sind, wobei die Trennwand 1 aus einem Material besteht, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, und die Anzahl pro Flächeneinheit von Poren, die an einer Oberfläche der Trennwand 1 vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, 600 pro mm2oder mehr beträgt.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Anmeldung, basierend auf JP 2020-034884 , eingereicht am 3/2/2020 beim japanischen Patentamt, deren gesamte Inhalte hierin durch Verweis aufgenommen sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter. Im speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der über hohe Filtereffizienz verfügt und eine Erhöhung des Druckabfalls unterbindet.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher war als ein Filter, der zum Auffangen von Feststoffteilchen in einem aus einem Verbrennungsmotor, wie einem Automotor, ausgestoßenem Abgas ausgelegt ist, ein Wabenfilter bekannt, der eine Wabenstruktur nutzt. Die Wabenstruktur weist eine poröse Trennwand auf, die aus Cordierit oder dergleichen besteht, und mehrere Zellen werden von der Trennwand definiert. Bei dem Wabenfilter ist die vorstehend erwähnte Wabenstruktur beispielsweise mit Verschlussabschnitten versehen, die abwechselnd die offenen Enden auf der Seite der Zulaufendfläche der mehreren Zellen und die offenen Enden auf der Seite der Ablaufendfläche davon verschließen. Bei dem Wabenfilter dient die poröse Trennwand als ein Filter, der Feststoffteilchen in einem Abgas auffängt.
Die Wabenstruktur kann durch Zugeben eines Porenbildners, eines Bindemittels und dergleichen zu einem Pulver aus keramischem Rohmaterial zur Herstellung eines plastischen gekneteten Materials, Formen des erhaltenen gekneteten Materials in eine vorbestimmte Form unter Erhalt eines Formkörpers und Brennen des erhaltenen Formkörpers hergestellt werden (siehe beispielsweise Patentdokumente 1 und 2). Als ein Pulver aus keramischem Rohmaterial ist ein Cordierit-bildendes Rohmaterial oder dergleichen bekannt.

[Patentdokument 1] JP-A-2002-326879
[Patentdokument 2] JP-A-2003-238271

Gemäß den konventionellen Herstellungsverfahren für einen Wabenfilter wurde ein Verfahren ausprobiert, in dem zum Zeitpunkt der Herstellung einer Wabenstruktur die Teilchengröße eines Cordierit-bildenden Rohmaterials nicht kontrolliert wird, und hohle Harzteilchen aus einem verschäumbaren Harz oder dergleichen oder in Wasser quellbare Teilchen von vernetzter Stärke oder dergleichen für Porenbildner verwendet werden. Mit einem solchen konventionellen Herstellungsverfahren konnten jedoch keine Wabenfilter hergestellt werden, die derzeitige Abgasbestimmungen erfüllen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme mit dem Stand der Technik. Die vorliegende Erfindung liefert einen Wabenfilter, der über hohe Filtereffizienz verfügt und eine Erhöhung des Druckabfalls unterbindet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein wie nachstehend beschriebener Wabenfilter vorgesehen.

(1) Ein Wabenfilter, umfassend:
- einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen; und
- einen Verschlussabschnitt, der an einem offenen Ende auf der Seite der ersten Endfläche oder auf der Seite der zweiten Endfläche jeder der Zellen vorgesehen ist,
- wobei die Trennwand aus einem Material besteht, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, und
- die Anzahl pro Flächeneinheit von Poren, die an einer Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, 600 pro mm² oder mehr beträgt.
(2) Der vorstehend in (1) beschriebene Wabenfilter, wobei offene Porositäten der Poren, die an einer Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, 25 % oder mehr betragen.
(3) Der vorstehend in (1) oder (2) beschriebene Wabenfilter, wobei die Porosität der Trennwand 60 bis 70 % beträgt.
(4) Der vorstehend in (1) bis (2) beschriebene Wabenfilter, wobei der mittlere Porendurchmesser der Trennwand 10 bis 20 µm beträgt.
(5) Der vorstehend in (1) bis (2) beschriebene Wabenfilter, wobei die Dicke der Trennwand 152 bis 305 µm beträgt.

Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung bietet den Effekt, dass er eine hohe Filtereffizienz und das Unterbinden einer Erhöhung des Druckabfalls ermöglicht.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Seite der Zulaufendfläche, zeigt;
2 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Wabenfilters, betrachtet von einer Seite der Zulaufendfläche, und
3 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Schnitt A-A' von 2 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Daher versteht es sich, dass auch jene vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind, die auf der Grundlage der gewöhnlichen Kenntnisse eines Fachmannes durch Vornahme angemessener Veränderungen, Verbesserungen oder dergleichen an den folgenden Ausführungsformen, ohne vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen, geschaffen wurden.
Wabenfilter
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist eine erste Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wabenfilter 100, der einen Wabenstrukturkörper 4 und Verschlussabschnitte 5 umfasst. Der Wabenstrukturkörper 4 ist eine säulenförmige Struktur mit einer porösen Trennwand 1, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen 2 umgibt, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die von einer ersten Endfläche 11 zu einer zweiten Endfläche 12 verlaufen. Bei dem Wabenfilter 100 ist der Wabenstrukturkörper 4 säulenförmig und umfasst ferner eine Außenumfangswand 3 an der Außenumfangsseitenfläche. Mit anderen Worten, die Außenumfangswand 3 soll die in einem Gittermuster vorgesehene Trennwand 1 umfassen. Die Verschlussabschnitte 5 sind an offenen Enden auf der Seite der ersten Endfläche 11 oder auf der Seite der zweiten Endfläche 12 jeder der Zellen 2 vorgesehen.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Seite der Zulaufendfläche, zeigt. 2 ist eine Draufsicht des in 1 gezeigten Wabenfilters, betrachtet von der Seite der Zulaufendfläche. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Schnitt A-A' von 2 zeigt.
Bei dem Wabenfilter 100 ist die Trennwand 1, die den Wabenstrukturkörper 4 bildet, wie nachstehend beschrieben konstruiert. Zunächst besteht die Trennwand 1 aus einem Material, das Cordierit als seine Hauptkomponente enthält. Die Trennwand 1 besteht vorzugsweise aus Cordierit, bis auf Komponenten, die unvermeidlich enthalten sind.
Bei der Trennwand 1, die den Wabenstrukturkörper 4 bildet, beträgt die Anzahl an Poren, die an der Oberfläche der Trennwand 1 vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, pro Flächeneinheit (im speziellen pro mm²) 600 pro mm² oder mehr. Nachstehend kann „die Anzahl pro mm² an Poren, die an der Oberfläche der Trennwand 1 vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten“ als „die Anzahl an Poren (Poren/mm²)“ der Oberfläche der Trennwand 1 bezeichnet werden. Liegt die Anzahl an Poren der Oberfläche der Trennwand 1 unter 600 pro mm², dann kann nur schwer sowohl eine Verbesserung der Filtereffizienz als auch das Unterbinden einer Erhöhung des Druckabfalls erzielt werden. Es gibt keine besondere Einschränkung für den oberen Grenzwert der Anzahl an Poren der Oberfläche der Trennwand 1, die Anzahl beträgt vorzugsweise beispielsweise aber 10.000 pro mm² oder weniger. Daher beträgt die Anzahl an Poren der Oberfläche der Trennwand 1 vorzugsweise 600 bis 10.000 pro mm² und stärker bevorzugt 1.000 bis 3.000 pro mm².
Die Anzahl an Poren (Poren/mm²) der Oberfläche der Trennwand 1 kann mit Hilfe des folgenden Verfahrens gemessen werden. Zunächst wird eine Probe zur Messung so aus dem Wabenstrukturkörper 4 geschnitten, dass die Oberfläche der Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 betrachtet werden kann. Dann wird die Oberfläche der Trennwand 1 der Probe zur Messung mit einem Lasermikroskop fotografiert. Das Lasermikroskop, das verwendet werden kann, ist beispielsweise das Formanalyse-Lasermikroskop „VK X250 / 260 (Markenname)“, hergestellt von der KEYENCE Corporation. Beim Fotografieren der Oberfläche der Trennwand 1 ist die Vergrößerung auf das 240-Fache eingestellt und es werden beliebige Stellen von 10 Bildfeldern fotografiert. Es wird Bildbearbeitung an den aufgenommenen Bildern durchgeführt, und die Anzahl an Poren der Oberfläche der Trennwand 1 wird berechnet. Bei der Bildbearbeitung wird ein Bereich so ausgewählt, dass kein Abschnitt der Trennwand 1 außer der Oberfläche der Trennwand 1 in dem Bereich enthalten ist, der der Bildbearbeitung unterzogen wird, und die Neigung der Oberfläche der Trennwand 1 wird so korrigiert, dass sie horizontal ist. Danach wird die Obergrenze der Höhe zur Erkennung von Poren auf -3,0 µm gegenüber einer Referenzoberfläche verändert. Unter der Bedingung, dass Poren mit Äquivalentdurchmessern von 3,0 µm oder weniger ignoriert werden, wird die Anzahl an Poren des aufgenommenen Bildes unter Anwendung von Bildbearbeitungssoftware berechnet. Der Äquivalentdurchmesser (µm) der Poren der Oberfläche der Trennwand 1 kann berechnet werden, indem ein Öffnungsbereich S jeder Pore gemessen und eine Gleichung für den Äquivalentdurchmesser = √{4 x (Bereich S) / π} in Bezug auf den Bereich S, der gemessen wurde, angewandt wird. Der Wert der Anzahl an Poren (Poren/pro mm²) der Oberfläche der Trennwand 1 soll ein Mittelwert der Messergebnisse von den 10 Bildfeldern sein. Die angewandte Bildbearbeitungssoftware kann beispielsweise „VK-X (Markenname)“ sein, die in dem Formanalyse-Lasermikroskop „VK X250/260 (Markenname)“, hergestellt von der KEYENCE Corporation, enthalten ist. Die Messung des Äquivalentdurchmessers jeder Pore und die Bildanalyse, die Poren ignoriert, die vorbestimmte Äquivalentdurchmesser haben, können unter Anwendung der oben beschriebenen Bildbearbeitungssoftware durchgeführt werden.
Ferner beträgt bei dem Wabenfilter 100 die offene Porosität der Poren, die an der Oberfläche der Trennwand 1 vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, vorzugsweise 25 % oder mehr. Nachstehend kann die offene Porosität der Poren, die an der Oberfläche der Trennwand 1 vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, einfach als „die offene Porosität (%) der Oberfläche der Trennwand 1“ bezeichnet werden. Die offene Porosität der Oberfläche der Trennwand 1 beträgt stärker bevorzugt 25 bis 35 % und besonders bevorzugt 25 bis 28 %. Eine offene Porosität der Oberfläche der Trennwand 1, die unter 25 % liegt, ist hinsichtlich der Filtereffizienz nicht wünschenswert.
Die offene Porosität der Oberfläche der Trennwand 1 kann mit Hilfe des folgenden Verfahrens gemessen werden. Zunächst wird eine Probe zur Messung so aus dem Wabenstrukturkörper 4 geschnitten, dass die Oberfläche der Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 betrachtet werden kann, wie bei der Messung der Anzahl an Poren (Poren/mm²) der Oberfläche der Trennwand 1. Dann wurde die Oberfläche der Trennwand 1 der Probe zur Messung mit einem Lasermikroskop fotografiert. Die Bedingungen beim Fotografieren, einschließlich der Vergrößerung, sind dieselben wie bei der Messung der Anzahl an Poren (Poren/mm²) der Oberfläche der Trennwand 1. Es wurde Bildbearbeitung an dem aufgenommenen Bild durchgeführt, und die offene Porosität der Oberfläche der Trennwand 1 wird berechnet. Bei der Bildbearbeitung wird ein der Bildbearbeitung zu unterziehender Bereich so ausgewählt, dass der Bereich keinen anderen Abschnitt der Trennwand 1 als die Oberfläche der Trennwand 1 beinhaltet, und die Neigung der Oberfläche der Trennwand 1 wird so korrigiert, dass sie horizontal ist. Danach wird die Obergrenze der Höhe zur Erkennung von Poren auf -3,0 µm gegenüber der Referenzebene verändert. Die offene Oberflächenporosität des aufgenommenen Bildes wird mit Bildbearbeitungssoftware unter einer Bedingung, dass Poren mit Äquivalentdurchmessern von 3,0 mm oder weniger ignoriert werden, berechnet. Der Wert der offenen Porosität (%) der Oberfläche der Trennwand 1 ist der Durchschnittswert der Messergebnisse von 10 Bildfeldern. Es können dasselbe Lasermikroskop und dieselbe Bildbearbeitungssoftware wie für die Messung der Anzahl an Poren (Poren/mm²) der Oberfläche der Trennwand 1 verwendet werden.
Bei dem Wabenfilter 100 beträgt die Dicke der Trennwand 1 vorzugsweise 152 bis 305 µm und stärker bevorzugt 203 bis 305 µm. Eine Dicke der Trennwand 1, die unter 152 µm liegt, ist in Bezug auf die Festigkeit nicht wünschenswert. Eine Dicke der Trennwand 1, die 305 µm überschreitet, ist in Bezug auf den Druckabfall nicht wünschenswert.
Die Zellendichte des Wabenstrukturkörpers 4 beträgt vorzugsweise beispielsweise 23 bis 62 Zellen/cm² und stärker bevorzugt 27 bis 47 Zellen/cm².
Die Porosität der Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 beträgt vorzugsweise beispielsweise 60 bis 70 % und stärker bevorzugt 60 bis 65 %. Die Porosität der Trennwand 1 basiert auf Werten, die mit Hilfe des Quecksilbereinpressverfahrens gemessen werden, und kann beispielsweise unter Verwendung von Autopore IV (Markenname), hergestellt von Micromeritics, gemessen werden. Zum Messen der Porosität wird ein Teil der Trennwand 1 aus dem Wabenfilter 100 als ein Teststück ausgeschnitten und das erhaltene Teststück kann für die Messung verwendet werden.
Der mittlere Porendurchmesser der Trennwand 1 des Wabenstrukturkörpers 4 beträgt vorzugsweise beispielsweise 10 bis 20 µm und stärker bevorzugt 10 bis 15 µm. Der mittlere Porendurchmesser der Trennwand 1 basiert auf Werten, die mit Hilfe des Quecksilbereinpressverfahrens gemessen werden, und kann beispielsweise unter Verwendung von Autopore IV (Markenname), hergestellt von Micromeritics, gemessen werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Formen der Zellen 2, die in dem Wabenstrukturkörper 4 gebildet sind. Beispielsweise können die Formen der Zellen 2 in dem Teil, der orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 ist, polygonal, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Eine polygonale Form kann dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig, achteckig oder dergleichen sein. Die Formen der Zellen 2 sind vorzugsweise dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder achteckig. Ferner können bezüglich der Formen der Zellen 2 alle Zellen 2 dieselbe Form oder verschiedene Formen haben. Beispielsweise, auch wenn nicht gezeigt, können viereckige Zellen und achteckige Zellen gemischt sein. Ferner können bezüglich der Größen der Zellen 2 alle Zellen 2 dieselbe Größe oder verschiedene Größen haben. Beispielsweise, auch wenn nicht gezeigt, können von den mehreren Zellen einige Zellen größer sein und die anderen Zellen können verhältnismäßig kleiner sein. In der vorliegenden Erfindung sind unter dem Ausdruck „Zellen 2“ die von der Trennwand 1 umgegebenen Räume zu verstehen.
Die Umfangswand 3 des Wabenstrukturkörpers 4 kann integral mit der Trennwand 1 ausgebildet sein oder kann aus einer Umfangsdeckschicht bestehen, die durch Auftragen eines Umfangsbeschichtungsmaterials auf die Umfangsseite der Trennwand 1 gebildet wird. Beispielsweise, wenn auch nicht gezeigt, kann die Umfangsdeckschicht auf der Umfangsseite der Trennwand bereitgestellt werden, nachdem die Trennwand und die Umfangswand integral ausgebildet worden sind, und dann wird die gebildete Umfangswand mit Hilfe eines allgemein bekannten Verfahrens, wie Schleifen, in einem Herstellungsprozess entfernt.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Form des Wabenstrukturkörpers 4. Der Wabenstrukturkörper 4 kann säulenförmig sein, wobei die Formen der ersten Endfläche 11 (z. B. der Zulaufendfläche) und der zweiten Endfläche 12 (z. B. der Ablaufendfläche) kreisförmig, elliptisch, polygonal oder dergleichen sind.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Größe des Wabenstrukturkörpers 4, z. B. die Länge von der ersten Endfläche 11 zur zweiten Endfläche 12 und die Größe des Teils, der orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen 2 des Wabenstrukturkörpers 4 ist. Jede Größe kann entsprechend so gewählt werden, dass eine optimale Reinigungsleistung erzielt wird, wenn der Wabenfilter 100 als ein Filter zum Reinigen von Abgas verwendet wird.
Bei dem Wabenfilter 100 sind die Verschlussabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der ersten Endfläche 11 von vorbestimmten Zellen 2 und an den offenen Enden auf der Seite der zweiten Endfläche 12 der verbleibenden Zellen 2 vorgesehen. Ist die erste Endfläche 11 als die Zulaufendfläche definiert und die zweite Endfläche 12 als die Ablaufendfläche, dann sind die Zellen 2, bei denen die Verschlussabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der Ablaufendfläche platziert sind und die Seite der Zulaufendfläche offen ist, als Zulaufzellen 2a definiert. Ferner sind die Zellen 2, bei denen die Verschlussabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der Zulaufendfläche platziert sind und die Seite der Ablaufendfläche offen ist, als Ablaufzellen 2b definiert. Die Zulaufzellen 2a und die Ablaufzellen 2b sind vorzugsweise abwechselnd mit der Trennwand 1 dazwischen angeordnet. So bilden überdies die Verschlussabschnitte 5 und „die offenen Enden der Zellen 2“ an beiden Endflächen des Wabenfilters 100 vorzugsweise ein Schachbrettmuster.
Das Material der Verschlussabschnitte 5 ist vorzugsweise ein Material, welches als das Material der Trennwand 1 bevorzugt ist. Das Material der Verschlussabschnitte 5 und das Material der Trennwand 1 kann dasselbe oder verschiedene sein.
Der Wabenfilter 100 kann vorzugsweise die Trennwand 1 aufweisen, die die mehreren Zellen 2 definiert, die mit einem Katalysator beladen sind. Das Beladen der Trennwand 1 mit einem Katalysator bezieht sich auf das Schichten des Katalysators auf die Oberfläche der Trennwand 1 und die Innenwände der Poren, die in der Trennwand 1 ausgebildet sind. Durch diesen Aufbau können CO, NOx, HC und dergleichen in Abgas durch katalytische Reaktion in unschädliche Substanzen umgewandelt werden. Überdies kann die Oxidation von PM aus aufgefangenem Ruß oder dergleichen beschleunigt werden.
Herstellungsverfahren für den Wabenfilter
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Herstellungsverfahren für den Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform, und das Herstellungsverfahren kann eines sein, das beispielsweise einen Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials, einen Formungsprozess und einen Brennprozess umfasst, wie nachstehend beschrieben.
Der Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials ist ein Prozess zur Herstellung eines plastischen gekneteten Materials durch Zugeben eines organischen Porenbildners und eines Dispergiermediums zu einem Cordierit-bildenden Rohmaterial. Der Formungsprozess ist ein Prozess zum Formen des gekneteten Materials, welches durch den Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials erhalten wurde, in eine Wabenform zur Fertigung eines Wabenformkörpers. Der Brennprozess ist ein Prozess zum Brennen des Wabenformkörpers, der durch den Formungsprozess erhalten wurde, unter Erhalt eines Wabenfilters. Im Folgenden wird jeder Prozess in dem Herstellungsverfahren für den Wabenfilter ausführlich beschrieben.
Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials
In dem Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials werden zunächst das Cordierit-bildende Rohmaterial, der organische Porenbildner und das Dispergiermedium, welche die Rohmaterialien für das geknetete Material sind, hergestellt. Das „Cordieritbildende Rohmaterial“ ist ein keramisches Rohmaterial, welches so gemischt wird, dass es eine chemische Zusammensetzung hat, bei der Siliciumdioxid im Bereich von 42 bis 56 Masse-% liegt, Aluminiumoxid im Bereich von 30 bis 45 Masse-% liegt und Magnesiumoxid im Bereich von 12 bis 16 Masse-% liegt, und das keramische Rohmaterial wird gebrannt, wodurch es zu Cordierit wird.
In dem Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials wird vorzugsweise ein Cordierit-bildendes Rohmaterial verwendet, das poröses Siliciumdioxid enthält. Das poröse Siliciumdioxid ist eine Siliciumquelle einer Siliciumdioxidzusammensetzung in dem Cordierit-bildenden Rohmaterial und dient ebenso als ein anorganischer Porenbildner. Das poröse Siliciumdioxid hat vorzugsweise eine spezifische BET-Oberfläche von 100 bis 500 m²/g und stärker bevorzugt 200 bis 400 m²/g, wie beispielsweise gemäß JIS-R1626 gemessen.
Für das Cordierit-bildende Rohmaterial können neben mindestens einem von dem vorstehenden porösen Siliciumdioxid mehrere Arten von Rohmaterialien, die zu einer Magnesiumquelle, einer Siliciumquelle und einer Aluminiumquelle werden, gemischt und verwendet werden, so dass eine chemische Zusammensetzung von Cordierit entsteht. Beispiele für das Cordierit-bildende Rohmaterial umfassen Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Böhmit, kristallines Siliciumdioxid, Quarzglas und Dickit.
In dem Prozess zur Herstellung eines gekneteten Materials wird ein Cordierit-bildendes Rohmaterial verwendet, dessen Teilchengröße wie nachstehend beschrieben eingestellt ist. Bei der kumulativen Teilchengrößenverteilung des Cordierit-bildenden Rohmaterials basierend auf dem Volumen ist ein Teilchendurchmesser von 10 Volumen-% des Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser mit D _(a) 10 gekennzeichnet, ein Teilchendurchmesser von 50 Volumen-% des Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser ist mit D _(a) 50 gekennzeichnet und ein Teilchendurchmesser von 90 Volumen-% des Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser ist mit D _(a) 90 gekennzeichnet. Die Einheit von D _(a) 10, D _(a) 50, und D _(a) 90 ist jeweils „µm“. Die kumulative Teilchengrößenverteilung des Cordierit-bildenden Rohmaterials soll auf Werten basieren, die mit Hilfe eines Laserbeugungs-/- streuungs-Verfahrens zum Messen der Teilchengrößenverteilung gemessen werden. In dem Schritt zur Herstellung des gekneteten Materials wird vorzugsweise ein Cordierit-bildendes Rohmaterial verwendet, das die Beziehung des folgenden Ausdrucks (1) erfüllt. $D_{(a)} 50 / (D_{(a)} 90 - D_{(a)} 10) \geq 0,50$
$| {log}_{10} D_{(a)} 50 / (D_{(a)} 90 - D_{(a)} 10) \geq 0,50 | \leq 0,50$
Ferner wird in dem Prozess zur Herstellung des gekneteten Materials vorzugsweise ein organischer Porenbildner verwendet, dessen Teilchengröße wie nachstehend beschrieben eingestellt ist. Bei der kumulativen Teilchengrößenverteilung des organischen Porenbildners basierend auf dem Volumen ist ein Teilchendurchmesser von 50 Volumen-% des Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser mit D _(b) 50 gekennzeichnet. Die Einheit von D _(b) 50 ist „µm“. Auch die kumulative Teilchengrößenverteilung des organischen Porenbildners soll auf Werten basieren, die mit Hilfe eines Laserbeugungs-/-streuungs-Verfahrens zum Messen der Teilchengrößenverteilung gemessen werden. In dem Prozess zur Herstellung des gekneteten Materials werden vorzugsweise ein Cordierit-bildendes Rohmaterial und ein organischer Porenbildner verwendet, die die Beziehung des obigen Ausdrucks (2) erfüllen. Bei dem Ausdruck (2) kennzeichnen „log₁₀ D _(a) 50“ und „log₁₀ D _(b) 50“ Logarithmen mit Basis 10. Die linke Seite von Ausdruck (2) gibt einen Absolutwert einer Differenz zwischen „log₁₀ D _(a) 50“ und „log₁₀ D _(b) 50“ an. Nachstehend wird, sofern nicht anders spezifiziert, die Einheit für die Teilchendurchmesser von Rohmaterialien, die in dem Prozess zur Herstellung des gekneteten Materials verwendet werden, „µm“ sein. Ferner ist bei verschiedenen Arten von Rohmaterialien, die als Rohmaterial verwendet werden, unter dem einfachen Verweis auf „D50“ ein Teilchendurchmesser (µm) von 50 Volumen-% eines Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser bei der kumulativen Teilchengrößenverteilung des Rohmaterials zu verstehen. Mit anderen Worten, unter „D50“ ist ein mittlerer Durchmesser zu verstehen.
Der Wabenfilter der vorliegenden Ausführungsform kann erfolgreich hergestellt werden, indem der Wabenfilter unter Verwendung des gekneteten Materials hergestellt wird, das unter Verwendung des Cordierit-bildenden Rohmaterials und des organischen Porenbildners hergestellt wurde, die die oben angegebenen Beziehungen des Ausdrucks (1) und des Ausdrucks (2) erfüllen. Im speziellen kann die Anzahl pro Flächeneinheit von Poren, die an der Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, mit 600 pro mm² oder mehr festgelegt werden.
Der organische Porenbildner ist ein Porenbildner, der Kohlenstoff als ein Rohmaterial enthält, und es kann irgendein Porenbildner verwendet werden, so lange er über die Eigenschaft verfügt, dass der dispergiert werden kann und durch Brennen im Brennprozess, der später beschrieben wird, verschwindet. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Material des organischen Porenbildners, so lange wie seine Teilchengröße die Beziehung des vorstehenden Ausdrucks (2) erfüllt, wobei Beispiele eine Polymerverbindung wie ein wasserabsorbierendes Polymer, Stärke oder verschäumbares Harz oder Polymethylmethacrylat (PMMA), Koks und dergleichen umfassen. Die organischen Porenbildner umfassen nicht nur Porenbildner, die hauptsächlich aus organischen Substanzen gefertigt sind, sondern auch Porenbildner wie Holzkohle, Kohle und Koks, die dispergiert werden und durch Brennen verschwinden.
Die Teilchengröße des Cordierit-bildenden Rohmaterials kann durch individuelles Messen der kumulativen Teilchengrößenverteilung jedes Rohmaterials, das als das Cordierit-bildende Rohmaterial verwendet wird, und dann Wichten und Mitteln aus dem Mischungsverhältnis jedes Rohmaterials unter Verwendung des Messergebnisses der kumulativen Teilchengrößenverteilung jedes Rohmaterials bestimmt werden. Im speziellen werden, wenn ein Cordierit-bildendes Rohmaterial aus Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und porösem Siliciumdioxid besteht, dann zunächst für jedes Rohmaterial D _(a) 10, D _(a) 50 und D _(a) 90 gemessen. Dann können D _(a) 10, D _(a) 50 und D _(a) 90 des Cordierit-bildenden Rohmaterials durch Wichten und Mitteln aus dem Mischungsverhältnis jedes Rohmaterials bestimmt werden. Die kumulative Teilchengrößenverteilung jedes Rohmaterials soll auf Werten basieren, die mit Hilfe des Laserbeugungs-/-streuungs-Verfahrens gemessen werden. Beispielsweise kann die kumulative Teilchengrößenverteilung jedes Rohmaterials unter Verwendung einer Laserbeugungs-/-streuungs-Vorrichtung zum Messen der Teilchendurchmesserverteilung (Markenname: LA-960), hergestellt von HORIBA, Ltd., gemessen werden.
Auch die Teilchengröße eines organischen Porenbildners kann unter Verwendung der vorstehenden Messvorrichtung gemessen werden. Besteht ein organischer Porenbildner aus einer Art, dann kann D _(b) 50 aus der gemessenen kumulativen Teilchengrößenverteilung bestimmt werden. Besteht ein organischer Porenbildner aus zwei oder mehr Arten, dann kann D _(b) 50 durch Wichten und Mitteln aus dem Mischungsverhältnis gemäß demselben Verfahren wie bei einem Cordierit-bildenden Rohmaterial bestimmt werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für einen bestimmten D _(a) 50 eines Cordierit-bildenden Rohmaterials, der D _(a) 50 beträgt vorzugsweise beispielsweise aber 1 bis 50 µm, stärker bevorzugt 3 bis 30 µm und besonders bevorzugt 3 bis 26 µm. Liegt der D _(a) 50 eines Cordierit-bildenden Rohmaterials in dem vorstehenden Zahlenbereich, dann wird die Filtereffizienz vorteilhaft verbessert.
Es gibt keine besondere Einschränkung für einen bestimmten D _(b) 50 eines organischen Porenbildners, der D _(b) 50 beträgt vorzugsweise beispielsweise aber 5 bis 100 µm, stärker bevorzugt 10 bis 50 µm und besonders bevorzugt 10 bis 30 µm. Liegt der D _(b) 50 eines organischen Porenbildners in dem vorstehenden Zahlenbereich, dann wird die Filtereffizienz vorteilhaft verbessert.
Der theoretische obere Grenzwert für „D _(a) 50 / (D _(a) 90 - D _(a) 10)“ der linken Seite in Ausdruck (1) liegt unter 1,00. Der maßgebende obere Grenzwert der linken Seite in Ausdruck (1) beträgt vorzugsweise beispielsweise 0,90 und stärker bevorzugt 0,80.
Es gibt keine besondere Einschränkung für den unteren Grenzwert von „| log₁₀ D _(a) 50 - log₁₀ D _(b) 50 |‟ der linken Seite in Ausdruck (2). Geben „log₁₀ D _(a) 50“ und „log₁₀ D _(b) 50“ denselben Wert an, dann wird der Wert der linken Seite in Ausdruck (2) „0“ sein.
Es gibt keine besondere Einschränkung für den Teilchendurchmesser des porösen Siliciumdioxids. Bei der kumulativen Teilchengrößenverteilung basierend auf dem Volumen des porösen Siliciumdioxids durch das Laserbeugungs-/-streuungs-Verfahren zum Messen der Teilchengrößenverteilung, wenn der Teilchendurchmesser (µm) von 50 Volumen-% des Gesamtvolumens ausgehend von einer Seite mit kleinem Durchmesser mit D _(c) 50 gekennzeichnet ist, dann beträgt der D _(b) 50 des porösen Siliciumdioxids vorzugsweise 1 bis 50 µm und stärker bevorzugt 3 bis 30 µm.
Das Cordierit-bildende Rohmaterial enthält vorzugsweise 5 bis 17 Masseteile und stärker bevorzugt 8 bis 15 Masseteile des porösen Siliciumdioxids in 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Rohmaterials. Liegt das Gehaltsverhältnis des porösen Siliciumdioxids unter 5 Masseteilen, dann kann der Effekt des Porenbildens nur schwer gezeigt werden, was nicht erwünscht ist. Überschreitet das Gehaltsverhältnis des porösen Siliciumdioxids 17 Masseteile, dann steigt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Cordierit, was im Hinblick auf die Wärmeschockbeständigkeit nicht erwünscht ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Zugabemenge eines organischen Porenbildners, und die Zugabemenge kann entsprechend gemäß der Porosität oder dergleichen der Trennwand eines herzustellenden Wabenfilters bestimmt werden. Beispielsweise beträgt die Zugabemenge eines organischen Porenbildners vorzugsweise 0,5 bis 5 Masseteile und stärker bevorzugt 1 bis 4 Masseteile für 100 Masseteile eines Cordierit-bildenden Rohmaterials.
In dem Prozess zur Herstellung des gekneteten Materials wird dem Cordierit-bildenden Rohmaterial und dem organischen Porenbildner, deren Teilchengrößen wie oben beschrieben eingestellt worden sind, ein Dispergiermedium zugegeben und dann wird das Gemisch vermengt und geknetet, wodurch das geknetete Material hergestellt wird. Das Dispergiermedium kann beispielsweise Wasser sein. Bei der Herstellung des gekneteten Materials können ferner ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel und dergleichen zugegeben werden.
Beispiele für das Bindemittel umfassen Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxylmethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Diese können mit einer Art allein verwendet werden oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten. Als das oberflächenaktive Mittel können beispielsweise Dextrin, Fettsäureseife, Polyetherpolyol und dergleichen verwendet werden. Diese können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr verwendet werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren zur Herstellung des gekneteten Materials durch Vermengen und Kneten eines Cordierit-bildenden Rohmaterials und dergleichen, und Beispiele hierfür umfassen ein Verfahren zum Vermengen und Kneten mit einer Knetmaschine, einem Vakuum-Tonkneter oder dergleichen.
Formungsprozess
In dem Formungsprozess wird das in dem Prozess zur Herstellung des gekneteten Materials erhaltene geknetete Material zur Herstellung eines Wabenformkörpers in eine Wabenform gebracht. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Formungsverfahren, das zum Formen des gekneteten Materials in eine Wabenform angewandt wird, und Beispiele hierfür umfassen traditionell bekannte Formungsverfahren wie Extrusion, Spritzguss und Pressformen. Von diesen Formungsverfahren kann ein Verfahren zum Extrudieren des wie oben beschrieben hergestellten gekneteten Materials unter Verwendung einer Düse, die einer gewünschten Zellenform, Trennwanddicke und Zellendichte entspricht, als ein bevorzugtes Beispiel genannt werden.
Der mit dem Formungsprozess erhaltene Wabenformkörper ist ein säulenförmiger Formkörper, der eine Trennwand aufweist, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die von der ersten Endfläche zur zweiten Endfläche verlaufen. Der Wabenformkörper wird gebrannt, damit er zu dem Wabenstrukturkörper 4 in dem in 1 bis 3 gezeigten Wabenfilter 100 wird.
Der erhaltene Wabenformkörper kann unter Erhalt eines getrockneten Wabenkörpers aus dem Wabenformkörper getrocknet werden. Es gibt keine besondere Einschränkung für das Trocknungsverfahren, und Beispiele hierfür umfassen Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung unter vermindertem Druck, Vakuumtrocknung und Gefriertrocknung, und von diesen werden vorzugsweise dielektrische Trocknung, Mikrowellentrocknung und Heißlufttrocknung allein oder in Kombination durchgeführt.
In dem Formungsprozess werden die Verschlussabschnitte vorzugsweise durch Verschließen der offenen Enden der Zellen des Wabenformkörpers gebildet. Die Verschlussabschnitte können gemäß einem herkömmlichen, allgemein bekannten Wabenfilter-Herstellungsverfahren gebildet werden. Beispielsweise kann als das Verfahren zum Bilden der Verschlussabschnitte das folgende Verfahren genannt werden. Zunächst werden einem keramischen Rohmaterial Wasser und ein Bindemittel oder dergleichen zugegeben, um ein Aufschlämmungsverschlussmaterial herzustellen. Als das keramische Rohmaterial kann beispielsweise das Cordierit-bildende Rohmaterial oder dergleichen, das zur Fertigung des Wabenformkörpers verwendet wird, verwendet werden. Dann wird das Verschlussmaterial in die offenen Enden von vorbestimmten Zellen von der Seite der ersten Endfläche des Wabenformkörpers aus gefüllt. Beim Füllen des Verschlussmaterials in die offenen Enden der vorbestimmten Zellen ist vorzugsweise beispielsweise die erste Endfläche des Wabenformkörpers mit einer Maske zum Verschließen der offenen Enden der anderen verbleibenden Zellen als der vorbestimmten Zellen vorgesehen, und das Verschlussmaterial wird selektiv in die offenen Enden der vorbestimmten Zellen gefüllt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Aufschlämmungsverschlussmaterial in einem Vorratsbehälter gelagert werden, und die Seite der ersten Endfläche des Wabenformkörpers, die mit der Maske versehen ist, kann in den Vorratsbehälter eingetaucht werden, um das Verschlussmaterial einzufüllen. Dann wird das Verschlussmaterial in die offenen Enden der anderen verbleibenden Zellen als der vorbestimmten Zellen von der Seite der zweiten Endfläche des Wabenformkörpers aus eingefüllt. Als das Verfahren zum Einfüllen des Verschlussmaterials kann dasselbe Verfahren wie das oben beschriebene für die vorbestimmten Zellen angewandt werden. Die Verschlussabschnitte können vor dem Trocknen des Wabenformkörpers oder nach dem Trocknen des Wabenformkörpers gebildet werden.
Brennprozess
Der Brennprozess ist ein Prozess zum Brennen des in dem Formungsprozess erhaltenen Wabenformkörpers unter Erhalt eines Wabenfilters. Die Temperatur einer Brennatmosphäre zum Brennen eines Wabenformkörpers beträgt vorzugsweise beispielsweise 1.300 bis 1.450 °C und stärker bevorzugt 1.400 bis 1.450 °C. Ferner ist die Brennzeit vorzugsweise mit 2 bis 8 Stunden als die Zeit zum Halten einer Höchsttemperatur festgelegt.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das spezielle Verfahren zum Brennen eines Wabenformkörpers, und es kann ein Brennverfahren in einem herkömmlichen, allgemein bekannten Wabenfilter-Herstellungsverfahren angewandt werden. Beispielsweise kann das Brennverfahren unter Verwendung eines bestehenden kontinuierlichen Brennofens (z. B. Kanalofen) oder eines diskontinuierlichen Brennofens (z. B. Wechselofen), der mit einer Ladeöffnung an einem Ende und einer Entladeöffnung am anderen Ende eines Brennweges versehen ist, umgesetzt werden.
(Beispiele)
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung durch Beispiele ausführlich beschrieben, die vorliegende Erfindung wird durch die Beispiele jedoch nicht eingeschränkt.
(Beispiel 1)
Für das Cordierit-bildende Rohmaterial wurden Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und poröses Siliciumdioxid hergestellt. Dann wurde die kumulative Teilchengrößenverteilung jedes Rohmaterials unter Verwendung der Laserbeugungs-/- streuungs-Vorrichtung zum Messen der Teilchendurchmesserverteilung (Markenname: LA-960), hergestellt von HORIBA, Ltd., gemessen. In Beispiel 1 wurden die Rohmaterialien zur Herstellung der Cordierit-bildenden Rohmaterialien derart vermengt, dass die Mischungsverhältnisse (Masseteile) der Rohmaterialien die in Tabelle 1 gezeigten Werte hatten. In Tabelle 1 zeigt die horizontale Zeile „Teilchengröße D50 (µm)“ den Teilchendurchmesser von 50 Volumen-% (d. h. einen mittleren Durchmesser) jedes Rohmaterials. Es wurde ein poröses Siliciumdioxid mit einer spezifischen BET-Oberfläche von 200 bis 400 m²/g, gemessen gemäß JIS-R1626, verwendet.
Als nächstes wurden 3,0 Masseteile eines wasserabsorbierenden Polymers als ein organischer Porenbildner, 6,0 Masseteile eines Bindemittels, 1 Masseteil eines oberflächenaktiven Mittels und 77 Masseteile Wasser 100 Masseteilen eines Cordierit-bildenden Rohmaterials zugegeben, um ein geknetetes Material herzustellen. Als das wasserabsorbierende Polymer wurde ein Polymer verwendet, bei denen der Teilchendurchmesser von 50 Volumen-% 25 µm betrug. Tabelle 2 zeigt das Mischungsverhältnis (Masseteile) des organischen Porenbildners und anderer Rohmaterialien. In Tabelle 2 zeigt die horizontale Zeile „Teilchengröße D50 (µm)“ den Teilchendurchmesser (d. h. den mittleren Durchmesser) von 50 Volumen-% der organischen Porenbildner. Ferner zeigt das in Tabelle 2 gezeigte Mischungsverhältnis (Masseteile) das Verhältnis in Bezug auf 100 Masseteile des Cordierit-bildenden Rohmaterials.

Aus den Messergebnissen der kumulativen Teilchengrößenverteilung von jedem Rohmaterial, die als das Cordierit-bildende Rohmaterial verwendet werden, wurden D _(a) 10, D _(a) 50 und D _(a) 90 als das Cordierit-bildende Rohmaterial berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Berechnung von D _(a) 10, D _(a) 50 und D _(a) 90 erfolgte durch Wichten und Mitteln des Mischungsverhältnisses jedes Rohmaterials. Ferner sind die Werte für D _(b) 50 der organischen Porenbildner in Tabelle 3 gezeigt. Aus den in Tabelle 3 gezeigten Werten wurden die Werte der linken Seiten von Ausdruck (1) und Ausdruck (2), die oben beschrieben sind, berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. In Tabelle 3 zeigt die Spalte „Wert von Ausdruck (1)“ die Werte von „D _(a) 50 / (D _(a) 90 - D _(a) 10)“ und die Spalte „Wert von Ausdruck (2)“ zeigt die Werte von |log₁₀ D _(a) 50 - log₁₀ D _(b) 50|‟. (Tabelle 1)

	Mischungsverhältnis von Cordierit-bildendem Rohmaterial (Masseteile)
	Talk		Kaolin	Aluminiumoxid	Aluminiumhydroxid	poröses Siliciumdioxid
Teilchengröße D50 (µm)	10	20	5	6	3	13	14	20	26
Beispiel 1	40	-	19	14	15	-	12	-	-
Beispiel 2	40	-	19	14	15	12	-	-	-
Beispiel 3	20	20	19	14	15	-	-	12	-
Vergleichsbeispiel 1	-	40	19	14	15	-	-	-	12
Vergleichsbeispiel 2	20	20	19	14	15	-	-	12	-
Vergleichsbeispiel 3	40	-	19	14	15	-	-	12	-

(Tabelle 2)

Material	Mischungsverhältnis von organischem Porenbildner (Masseteile)		Mischungsverhältnis anderer Rohmaterialien (Masseteile)
Material	wasserabsorbierendes Polymer		Bindemittel	oberflächen aktives Mittel	Wasser
Teilchengröße D50 (µm)	25	30	-	-	-
Beispiel 1	3,0	-	6,0	1	77
Beispiel 2	3,0	-	6,0	1	77
Beispiel 3	3,0	-	6,0	1	77
Vergleichsbeispiel 1	-	3,0	6,0	1	77
Vergleichsbeispiel 2	-	3,0	6,0	1	77
Vergleichsbeispiel 3	-	3,0	6,0	1	77

(Tabelle 3)

	Cordierit-bildendes Rohmaterial				organischer Porenbildner	Wert von Ausdruck (2) (*2)
	D_(a)10 (µm)	D_(a)50 (µm)	D_(a)90 (µm)	Wert von Ausdruck (1) (*1)	D_(b)50 (µm)	Wert von Ausdruck (2) (*2)
Beispiel 1	2,8	8,1	17,2	0,56	25,0	0,49
Beispiel 2	2,7	7,9	16,8	0,56	25,0	0,50
Beispiel 3	2,8	8,1	19,1	0,50	25,0	0,49
Vergleichsbeispiel 1	2,7	10,8	34,9	0,33	30,0	0,44
Vergleichsbeispiel 2	2,8	8,1	19,1	0,50	30,0	0,57
Vergleichsbeispiel 3	2,8	8,3	22,1	0,43	30,0	0,56

*1: Wert von Ausdruck (1) kennzeichnet „D _(a) 50/(D _(a) 90 - D _(a) 10)“
*2: Wert von Ausdruck (2) kennzeichnet „| log₁₀ D _(a) 50 - log₁₀ D _(b) 50 |“

Als nächstes wurde das erhaltene geknetete Material unter Verwendung eines kontinuierlichen Extruders geformt, um einen Wabenformkörper herzustellen. Als nächstes wurden Verschlussabschnitte an dem erhaltenen Wabenformkörper ausgebildet. Zunächst wurde eine Maske so auf die erste Endfläche des Wabenformkörpers aufgebracht, dass die offenen Enden der anderen verbleibenden Zellen als der vorbestimmten Zellen verschlossen wurden. Als nächstes wurde der maskierte Endabschnitt (der Endabschnitt auf der Seite der ersten Endfläche) in ein Aufschlämmungsverschlussmaterial getaucht, um die offenen Enden der vorbestimmten Zellen, die nicht maskiert waren, mit dem Verschlussmaterial zu füllen. Danach wurde eine Maske so auf die zweite Endfläche des Wabenformkörpers aufgebracht, dass die offenen Enden der vorbestimmten Zellen verschlossen wurden, und die offenen Enden der anderen verbleibenden Zellen als der vorbestimmten Zellen wurden in derselben Weise wie oben beschrieben mit dem Verschlussmaterial gefüllt.
Als nächstes wurde der Wabenformkörper mit den darin ausgebildeten Verschlussabschnitten so gebrannt, dass die Höchsttemperatur 1.420 °C betrug, wodurch der Wabenfilter von Beispiel 1 hergestellt wurde.
Der Wabenfilter von Beispiel 1 hatte einen Endflächendurchmesser von 132 mm und eine Länge von 102 mm in der Verlaufsrichtung der Zellen. Die Zellenform im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen war viereckig. Die Trennwanddicke des Wabenfilters betrug 305 µm und die Zellendichte betrug 46,5 Zellen/cm². Tabelle 4 zeigt die Trennwanddicke (µm) und die Zellendichte (Zellen/cm²) des Wabenfilters.
An dem Wabenfilter von Beispiel 1 wurden die Porosität und der mittlere Porendurchmesser der Trennwand gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Porosität und der mittlere Porendurchmesser wurden unter Verwendung von Autopore IV (Markenname), hergestellt von Micromeritics, gemessen. Ein Teil der Trennwand wurde aus dem Wabenfilter geschnitten, um ein Teststück zu erhalten, und die Porosität wurde unter Verwendung des erhaltenen Teststückes gemessen. Das Teststück war ein rechteckiges Parallelepiped mit einer Länge, einer Breite und einer Höhe von ungefähr 10 mm, ungefähr 10 mm bzw. ungefähr 20 mm. Die Probennahmestelle des Teststückes wurde in der Nähe der Mitte des Wabenstrukturkörpers in der axialen Richtung festgelegt. Beim Bestimmen der Porosität und des mittleren Porendurchmessers wurde die wahre Dichte von Cordierit mit 2,52 g/cm³ festgelegt.
An dem Wabenfilter von Beispiel 1 wurden die Anzahl pro mm² an Poren, die an der Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, und die offene Porosität (%) der Oberfläche der Trennwand der Poren, die Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, gemessen. Das Messverfahren ist wie nachstehend beschrieben. Zunächst wurde eine Probe für die Messung so aus dem Wabenstrukturkörper geschnitten, dass die Oberfläche der Trennwand des Wabenstrukturkörpers des Wabenfilters von Beispiel 1 betrachtet werden konnte. Dann wurde die Oberfläche der Trennwand der Probe zur Messung mit einem Lasermikroskop fotografiert. Als das Lasermikroskop wurde ein Formanalyse-Lasermikroskop „VK X250/260 (Markenname)“, hergestellt von der KEYENCE Corporation, verwendet. Beim Fotografieren der Oberfläche der Trennwand war die Vergrößerung auf das 240-Fache festgelegt und beliebige Stellen von 10 Bildfeldern wurden fotografiert. An dem aufgenommenen Bild wurde Bildbearbeitung vorgenommen, und die Anzahl an Poren in der Oberfläche der Trennwand und die offene Oberflächenporosität wurden berechnet. Bei der Bildbearbeitung wurde ein Bereich so ausgewählt, dass kein anderer Trennwandabschnitt als die Oberfläche der Trennwand enthalten war, und die Neigung der Oberfläche der Trennwand wurde so korrigiert, dass sie horizontal war. Danach wurde die Obergrenze der Höhe zum Erkennen als Poren auf -3,0 µm von der Referenzebene geändert, und die Anzahl an Poren und die offene Oberflächenporosität der aufgenommenen Bilder wurden mit Bildbearbeitungssoftware unter einer Bedingung, dass Poren mit Äquivalentdurchmessern von 3,0 µm oder weniger ignoriert werden, berechnet. Die Werte für die Anzahl an Poren (Poren/mm²) der Oberfläche der Trennwand und die offene Porosität (%) der Oberfläche der Trennwand waren die Durchschnittswerte der Messergebnisse der 10 Bildfelder. Als die Bildbearbeitungssoftware wurde „VK-X (Markenname)“, die in dem Formanalyse-Lasermikroskop „VK X250/260 (Markenname)“, hergestellt von der KEYENCE Corporation, verwendet. Die Messergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. In Tabelle 4 zeigt die Spalte „Anzahl an Poren (Poren/mm²)“ die Anzahl pro mm² Poren, die an der Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten. Ferner zeigt die Spalte „offene Oberflächenporosität (%)“ die offene Porosität (%) der Oberfläche der Trennwand der Poren, die an der Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten.
An dem Wabenfilter von Beispiel 1 wurden die Filtereffizienz und der Druckabfall gemäß dem folgenden Verfahren bewertet. Ferner wurde basierend auf den Bewertungsergebnissen für die Filtereffizienz und den Druckabfall eine Vergleichsbewertung basierend auf dem nachstehend beschriebenen Bewertungsstandard vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
(Filtereffizienz)
Zunächst wurden Abgasreinigungsvorrichtungen unter Verwendung der Wabenfilter aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen als die Abgasreinigungsfilter angefertigt. Dann wurde jede der angefertigten Abgasreinigungsvorrichtungen an eine Auslassseite eines Motorabgaskrümmers eines 1,2-I-Benzinmotors eines Fahrzeugs mit Direkteinspritzung angeschlossen, und die Anzahl an Rußpartikeln, die in dem aus der Auslassöffnung der Abgasreinigungsvorrichtung ausgestoßenen Gas enthalten sind, wurde mit Hilfe eines PN-Messverfahrens gemessen. Was den Fahrmodus anbelangt, wurde ein Fahrmodus (RTS95) genutzt, der das schlechteste RDE-Fahren simuliert. Die Gesamtanzahl an Rußpartikeln, die nach dem Fahren in dem Modus ausgestoßen wurden, wurde als die Anzahl an Rußpartikeln der zu bewertenden Abgasreinigungsvorrichtung angenommen, und die Filtereffizienz (%) wurde aus der Anzahl an Rußpartikeln berechnet. Basierend auf dem Wert für die berechnete Filtereffizienz (%) erfolgte die Bewertung gemäß dem folgenden Bewertungsstandard.
(Bewertungsstandard)
Bewertung „hervorragend“: Die Filtereffizienz beträgt 90 % oder mehr und 100 % oder weniger.
Bewertung „gut“: Die Filtereffizienz beträgt 85 % oder mehr und weniger als 90 %.
Bewertung „akzeptabel“: Die Filtereffizienz beträgt 80 % oder mehr und weniger als 85%.
Bewertung „versagt“: Die Filtereffizienz beträgt weniger als 80 %.
(Druckabfall)
Der Druckabfall (kPa) jedes der Wabenfilter wurde unter Verwendung eines großen Windkanal-Prüfgerätes gemessen. Die Messbedingungen für den Druckabfall waren eine Gastemperatur von 25 °C und eine Gasströmungsgeschwindigkeit von 10 Nm³/min. Bei der Bewertung des Druckabfalls wurden Wabenfilter mit einem Druckabfall von 8,2 kPa oder weniger als „bestanden“ betrachtet und Wabenfilter mit einem Druckabfall, der 8,2 kPa überschreitet, wurden als „versagt“ betrachtet.
(Vergleichsbewertung)
Bewertung „hervorragend“: Das Bewertungsergebnis für den Druckabfall ist „bestanden“ und das Ergebnis für die Filtereffizienz ist „hervorragend“.
Bewertung „gut“: Das Bewertungsergebnis für den Druckabfall ist „bestanden“ und das Ergebnis für die Filtereffizienz ist „gut“.
Bewertung „akzeptabel“: Das Bewertungsergebnis für den Druckabfall ist „bestanden“ und das Ergebnis für die Filtereffizienz ist „akzeptabel“.

Bewertung „versagt“: Das Bewertungsergebnis für den Druckabfall ist „versagt“ und das Ergebnis für die Filtereffizienz ist „versagt“. (Tabelle 4)

Trennwand-	Ergebnisse bezüglich der Charakteristik
	Struktur		Charakteristik der Pore				Bewertungspunkt
	Trennwanddicke (µm)	Zellendichte (Zellen/cm²)	Porosität (%)	mittlerer Porendurchm. (µm)	offene Oberflächenporosität (%)	Anzahl an Poren (Poren/mm²)	Filtereffizienz	Druckabfall	Vergleichsbewertung
Beispiel 1	305	46,5	64,2	11,6	27,2	1238	gut	bestanden	gut
Beispiel 2	305	46,5	63,1	10,2	27,5	1146	hervorragend	bestanden	hervorragend
Beispiel 3	305	46,5	64,6	13,6	26,9	688	gut	bestanden	gut
Vgl.bsp. 1	203	46,5	63,4	18,4	28,0	551	versagt	bestanden	versagt
Vgl.bsp. 2	203	46,5	63,1	16,8	24,2	416	versagt	bestanden	versagt
Vgl.bsp. 3	203	46,5	63,4	15,1	23,7	589	akzeptabel	bestanden	akzeptabel

(Beispiele 2 und 3)
In den Beispielen 2 und 3 wurden die Mischungsverhältnisse (Masseteile) der Rohmaterialien, die für das Cordierit-bildende Rohmaterial verwendet wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt verändert. Überdies wurden die Mischungsverhältnisse (Masseteile) des organischen Porenbildners und anderer Rohmaterialien wie in Tabelle 2 gezeigt verändert. Außer dass diese Rohmaterialien zur Herstellung des gekneteten Materials verwendet wurden, wurden die Wabenfilter mit Hilfe desselben Verfahrens wie dem von Beispiel 1 hergestellt.
(Vergleichsbeispiele 1 bis 3)
In den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurden die Mischungsverhältnisse (Masseteile) der Rohmaterialien, die für das Cordierit-bildende Rohmaterial verwendet wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt verändert. Überdies wurden die Mischungsverhältnisse (Masseteile) des organischen Porenbildners und anderer Rohmaterialien wie in Tabelle 2 gezeigt verändert. Außer dass diese Rohmaterialien zur Herstellung des gekneteten Materials verwendet wurden, wurden die Wabenfilter mit Hilfe desselben Verfahrens wie dem von Beispiel 1 hergestellt.
An den Wabenfiltern der Beispiele 2 und 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden die Filtereffizienz und der Druckabfall mit Hilfe desselben Verfahrens wie dem von Beispiel 1 bewertet. Ferner erfolgte basierend auf den Bewertungsergebnissen für die Filtereffizienz und den Druckabfall die Vergleichsbewertung gemäß dem vorstehenden Bewertungsstandard. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
(Ergebnisse)
Bezüglich der Wabenfilter der Beispiele 1 bis 3 waren die Bewertungsergebnisse für die Filtereffizienz „hervorragend“ oder „gut“ und die Bewertungsergebnisse für den Druckabfall waren alle „bestanden“. Andererseits zeigten die Wabenfilter der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 schlechtere Bewertungsergebnisse für die Filtereffizienz im Vergleich zu den Wabenfilter der Beispiele 1 bis 3.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Auffangfilter zum Entfernen von Partikeln und dergleichen, die in Abgas enthalten sind, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Trennwand;
2: Zelle;
2a: Zulaufzelle;
2b: Ablaufzelle;
3: Umfangswand;
4: Wabenstrukturkörper;
5: Verschlussabschnitt;
11: erste Endfläche;
12: zweite Endfläche und
100: Wabenfilter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020034884 [0001]
JP 2002326879 A [0004]
JP 2003238271 A [0004]

Claims

Wabenfilter, umfassend: einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die von einer ersten Endfläche zu einer zweiten Endfläche verlaufen; und einen Verschlussabschnitt, der an einem offenen Ende auf der Seite der ersten Endfläche oder auf der Seite der zweiten Endfläche jeder der Zellen vorgesehen ist, wobei die Trennwand aus einem Material besteht, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, und die Anzahl pro Flächeneinheit von Poren, die an einer Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, 600 pro mm² oder mehr beträgt.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei offene Porositäten der Poren, die an einer Oberfläche der Trennwand vorliegen und Äquivalentdurchmesser haben, die 3,0 µm überschreiten, 25 % oder mehr betragen.
Wabenfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Porosität der Trennwand 60 bis 70 % beträgt.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mittlere Porendurchmesser der Trennwand 10 bis 20 µm beträgt.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der Trennwand 152 bis 305 µm beträgt.