DE102021201560A1

DE102021201560A1 - Wabenfilter

Info

Publication number: DE102021201560A1
Application number: DE102021201560.3A
Authority: DE
Inventors: Fumihiko YOSHIOKA; Yuji Sasaki; Kimiko Kishine; Sachiko ISHIDA; Kyohei Kato
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2021-09-02
Also published as: US11759740B2; JP2021137682A; US20210268423A1; JP7353218B2; CN113332809B; CN113332809A

Abstract

Es wird ein Wabenfilter geschaffen, der eine hohe Auffangleistung aufweist und den Druckverlust verringert und ferner eine hohe Reinigungsleistung aufweist, indem er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist. Eine Trennwand 1 besteht aus einem Material, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, die durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessene Porosität der Trennwand 1 beträgt 60 bis 68 % und der durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessene durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 1 beträgt 8 bis 12 µm. In einer Porendurchmesserverteilung, die ein durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessenes kumulatives Porenvolumen der Trennwand 1 angibt, mit einem Porendurchmesser (µm) auf einer Abszissenachse und einem logarithmischen differentiellen Porenvolumen (cm3/g) auf einer Ordinatenachse, weist eine erste Spitze, die einen Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens enthält, einen Porendurchmesserwert (die Abszissenachse) von 10 µm oder kleiner auf, wobei der Porendurchmesser einer Breite des 1/3-Werts des Maximalwertes des logarithmischen differentiellen Porenvolumens entspricht.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine auf JP 2020-034881 , eingereicht am 2.3.2020 beim Japanischen Patentamt, basierende Anmeldung, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wabenfilter. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Wabenfilter, der eine hohe Auffangleistung aufweist und den Druckverlust verringert und der ferner eine hohe Reinigungsleistung aufweist, indem er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Als ein Filter, der dafür ausgelegt ist, Schwebstoffe im Abgas aufzufangen, das von einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, oder als eine Vorrichtung, die dafür ausgelegt ist, toxische Gaskomponenten, wie z. B. CO, HC und NOx, zu reinigen, ist bisher ein Wabenfilter mit einer Wabenstruktur bekannt gewesen (siehe Patentdokumente 1 und 2). Die Wabenstruktur weist eine aus poröser Keramik, wie z. B. Cordierit, ausgebildete Trennwand auf und enthält mehrere Zellen, die durch die Trennwand definiert sind. In dem Wabenfilter ist die vorangehende Wabenstruktur mit Abdichtabschnitten versehen, die die offenen Enden auf der Seite der Einströmstirnfläche und die offenen Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche der mehreren Zellen abwechselnd abdichten. Mit anderen Worten, der Wabenfilter weist eine Struktur auf, in der Einströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche offen und die Seite der Ausströmstirnfläche abgedichtet aufweisen, und Ausströmzellen, die die Seite der Einströmstirnfläche abgedichtet und die Seite der Ausströmstirnfläche offen aufweisen, abwechselnd mit der Trennwand dazwischen angeordnet sind. Ferner arbeitet die poröse Trennwand in dem Wabenfilter als ein Filter, der die Schwebstoffe im Abgas auffängt. Im Folgenden werden die im Abgas enthaltenen Schwebstoffe als „PM“ bezeichnet. Das „PM“ ist eine Abkürzung für „Schwebstoffe“ („particulate matter“).
Das Abgas wird durch einen Wabenfilter gereinigt, wie im Folgenden beschrieben wird. Zuerst wird der Wabenfilter so angeordnet, dass die Seite der Einströmstirnfläche auf der stromaufwärts gelegenen Seite eines Abgassystems positioniert ist, durch das das Abgas ausgestoßen wird. Das Abgas strömt von der Seite der Einströmstirnfläche des Wabenfilters in die Einströmzellen. Das Abgas, das in die Einströmzellen geströmt ist, strömt dann durch eine poröse Trennwand, strömt in Richtung der Ausströmzellen und wird aus der Seite der Ausströmstirnfläche des Wabenfilters ausgestoßen. Beim Strömen durch die poröse Trennwand werden die PM und dergleichen im Abgas aufgefangen und entfernt.

[Patentdokument 1] JP-A-2002-219319
[Patentdokument 2] Internationale Veröffentlichung Nr. 2006/030811

Ein Wabenfilter, der verwendet wird, um das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgestoßene Abgas zu reinigen, hat als eine poröse Trennwand einen porösen Körper mit hoher Porosität, der eine hohe Porosität aufweist, angewendet. In den letzten Jahren hat es einen Bedarf an einer Verbesserung des Filtrationswirkungsgrads von Wabenfiltern aufgrund der Verschärfung der Emissionsvorschriften für Kraftfahrzeuge und dergleichen gegeben.
Als ein Mittel zum Erhöhen des Filtrationswirkungsgrades eines Wabenfilters kann z. B. ein Verfahren zum Verringern des durchschnittlichen Porendurchmessers einer porösen Trennwand angeführt werden. Der durchschnittliche Porendurchmessers der Trennwand beeinflusst jedoch den Druckverlust des Wabenfilters signifikant, wobei es ein Problem gegeben hat, dass der Druckverlust des Wabenfilters ungünstigerweise zunimmt, wenn der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand verringert wird. Zu diesem Zeitpunkt könnte der Druckverlust durch eine weitere Vergrößerung der Porosität der Trennwand verringert werden, es hat aber ein Problem gegeben, dass eine weitere Vergrößerung der Porosität der Trennwand ungünstigerweise zu einer geringeren mechanischen Festigkeit des Wabenfilters führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme bei dem Stand der Technik gemacht worden. Die vorliegende Erfindung schafft einen Wabenfilter, der eine hohe Auffangleistung aufweist und den Druckverlust verringert und ferner eine hohe Reinigungsleistung aufweist, indem er mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wabenfilter geschaffen, der im Folgenden beschrieben wird.

(1) Ein Wabenfilter, der enthält:
- einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche erstrecken; und
- einen Abdichtabschnitt, der an einem offenen Ende auf der Seite der ersten Stirnfläche oder der Seite der zweiten Stirnfläche jeder der Zellen vorgesehen ist,
- wobei die Trennwand aus einem Material besteht, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält,
- die durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessene Porosität der Trennwand 60 bis 68 % beträgt,
- ein durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessener durchschnittlicher Porendurchmesser der Trennwand 8 bis 12 µm beträgt, und
- in einer Porendurchmesserverteilung, die ein durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessenes kumulatives Porenvolumen der Trennwand angibt, mit einem Porendurchmesser (µm) auf einer Abszissenachse und einem logarithmischen differentiellen Porenvolumen (cm³/g) auf einer Ordinatenachse, eine erste Spitze, die einen Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens enthält, einen Porendurchmesserwert von 10 µm oder kleiner aufweist, wobei der Porendurchmesserwert einer Breite eines 1/3-Werts eines Maximalwertes des logarithmischen differentiellen Porenvolumens entspricht.
(2) Der im vorhergehenden (1) beschriebene Wabenfilter, wobei sich ein Verhältnis des Volumens der Poren, die Porendurchmesser aufweisen, die 20 µm übersteigen, bezüglich eines Gesamtporenvolumens der Trennwand in der Porendurchmesserverteilung unter 20 % befindet.
(3) Der im vorhergehenden (1) oder (2) beschriebene Wabenfilter, wobei sich ein Verhältnis des Volumens der Poren, die Porendurchmesser unter 5 µm aufweisen, bezüglich eines Gesamtporenvolumens der Trennwand in der Porendurchmesserverteilung unter 15 % befindet.
(4) Der in einem der vorhergehenden (1) bis (3) beschriebene Wabenfilter, wobei eine Oberfläche der Trennwand mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist.

Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Wirkung des Ermöglichens einer hohen Auffangleistung und einer Verringerung des Druckverlustes bereit. Spezifischer weist der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung einen durchschnittlichen Porendurchmesser seiner Trennwand, der auf 8 bis 12 µm gesetzt ist, und die Porosität seiner Trennwand, die auf 60 bis 68 % gesetzt ist, auf, wodurch es möglich gemacht wird, den Druckverlust zu verringern, während die mechanische Festigkeit aufrechterhalten wird. Zusätzlich ist der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass in der Porendurchmesserverteilung der Trennwand die erste Spitze, die den Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens enthält, einen Porendurchmesserwert von 10 µm oder kleiner, den Porendurchmesserwert, der der Breite des 1/3-Werts des Maximalwertes des logarithmischen differentiellen Porenvolumens entspricht, aufweist. Folglich weist die Porendurchmesserverteilung der Trennwand eine scharfe erste Spitze auf, wobei es folglich möglich gemacht wird, ein großes Porenvolumenverhältnis zu verringern, das den Poren mit relativ großen Porendurchmessern zuschreibbar ist. Ferner weist der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Porendurchmesserverteilung und den durchschnittlichen Porendurchmesser der Trennwand, der auf 8 bis 12 µm gesetzt ist, auf, so dass, wenn die poröse Trennwand mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist, der geladene Katalysator geschichtet auf der Oberfläche der Trennwand aufgetragen ist. Das Laden des Katalysators wird als „auf der Wand“ bezeichnet, was sowohl eine Erhöhung der Auffangleistung als auch eine Verringerung des Druckverlusts des mit dem Katalysator beladenen Wabenfilters ermöglicht. Ferner kann erwartet werden, dass der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung die Reinigungsleistung verbessert, weil eine Gasströmung nach dem Beladen mit dem Katalysator gleichmäßig wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehene Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist eine von der Seite der Einströmstirnfläche gesehene Draufsicht des in 1 gezeigten Wabenfilters;
3 ist eine Schnittansicht, die einen Schnitt A-A' nach 2 schematisch zeigt; und
4 ist eine graphische Darstellung, die die Porendurchmesserverteilungen der Wabenfilter der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 1 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Folgende beschreibt Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt. Es sollte deshalb erkannt werden, dass jene, die durch Hinzufügen von Änderungen, Verbesserungen oder dergleichen zu den folgenden Ausführungsformen gegebenenfalls auf der Grundlage des üblichen Wissens eines Fachmanns auf dem Gebiet erzeugt werden, ohne vom Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, außerdem durch den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgedeckt sind.
Wabenfilter
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, ist eine erste Ausführungsform des Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wabenfilter 100, der einen Wabenstrukturkörper 4 und die Abdichtabschnitte 5 enthält. 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 sich von einer ersten Stirnfläche 11 zu einer zweiten Stirnfläche 12 erstrecken. In dem Wabenfilter 100 ist der Wabenstrukturkörper 4 säulenförmig, wobei er ferner eine äußere Umfangswand 3 an der äußeren Umfangsseitenfläche enthält. Mit anderen Worten, die äußere Umfangswand 3 ist so vorgesehen, dass sie die in einem Gittermuster bereitgestellte Trennwand 1 umschließt. Die Abdichtabschnitte 5 sind an den offenen Enden auf der Seite der ersten Stirnfläche 11 oder der Seite der zweiten Stirnfläche 12 jeder der Zellen 2 vorgesehen.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine von einer Seite der Einströmstirnfläche gesehene Ausführungsform eines Wabenfilters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. 2 ist eine von der Seite der Einströmstirnfläche gesehene Draufsicht des in 1 gezeigten Wabenfilters. 3 ist eine Schnittansicht, die einen Schnitt A-A' nach 2 schematisch zeigt.
In dem Wabenfilter 100 ist die Trennwand 1, die den Wabenstrukturkörper 4 bildet, konfiguriert, wie im Folgenden beschrieben wird. Zuerst besteht die Trennwand 1 aus einem Material, das Cordierit als seine Hauptkomponente enthält. Die Trennwand 1 besteht vorzugsweise aus Cordierit, mit Ausnahme der Komponenten, die zwangsläufig enthalten sind.
In dem Wabenfilter 100 beträgt die Porosität der Trennwand 160 bis 68 %. Die Werte der Porosität der Trennwand 1 werden durch eine Messung unter Verwendung eines Quecksilbereinpressverfahrens erhalten. Die Porosität der Trennwand 1 kann z. B. unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, gemessen werden. Um die Porosität zu messen, wird ein Teil der Trennwand 1 als ein Probestück aus dem Wabenfilter 100 geschnitten, wobei das in einer derartigen Weise erhaltene Probestück für die Messung verwendet werden kann. Die Porosität der Trennwand 1 beträgt z. B. vorzugsweise 60 bis 66 % und bevorzugter 61 bis 64 %.
Das Festlegen der Porosität der Trennwand 1 auf 60 bis 68 % ermöglicht, dass der Druckverlust verringert wird. Falls sich die Porosität der Trennwand 1 unter 60 % befindet, kann die Wirkung des Verringerns des Druckverlusts des Wabenfilters 100 nicht vollständig erhalten werden. Wenn andererseits die Porosität der Trennwand 168 % übersteigt, dann verschlechtert sich die mechanische Festigkeit des Wabenfilters 100 ungünstig.
In dem Wabenfilter 100 beträgt der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 18 bis 12 µm. Der Wert des durchschnittlichen Porendurchmessers der Trennwand 1 wird durch eine Messung unter Verwendung des Quecksilbereinpressverfahrens erhalten. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 1 kann z. B. unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, gemessen werden. Die Messung des durchschnittlichen Porendurchmessers kann unter Verwendung des vorhergehenden Probestücks zum Messen der Porosität ausgeführt werden. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 1 beträgt vorzugsweise z. B. 8 bis 10 µm.
Das Festlegen des durchschnittlichen Porendurchmessers der Trennwand 1 auf 8 bis 12 µm ermöglicht, dass die Auffangleistung verbessert wird. Wenn sich der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 1 unter 8 µm befindet, dann nimmt der Druckverlust des Wabenfilters 100 ungünstigerweise zu. Wenn andererseits der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand 112 µm übersteigt, dann dringt ein Abgasreinigungskatalysator leicht in die Trennwand 1 ein, wenn der Katalysator geladen wird. Dies macht es schwierig, dass sich die Katalysatorbeladung in der Form „auf der Wand“ befindet, wobei die Wirkung des Erhöhens des Filtrationswirkungsgrades des Wabenfilters 100 nicht vollständig erhalten werden kann.
Ferner weist der Wabenfilter 100 eine erste Spitze auf, die, wie im Folgenden beschrieben wird, in einer Porendurchmesserverteilung konfiguriert ist, die das durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessene kumulative Porenvolumen der Trennwand 1 mit einem Porendurchmesser (µm) auf der Abszissenachse und einem logarithmischen differentiellen Porenvolumen (cm³/g) auf der Ordinatenachse zeigt. Hier ist die erste Spitze eine Spitze, die einen Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens in der Porendurchmesserverteilung enthält. Hinsichtlich der ersten Spitze ist der Porendurchmesserwert, der der Breite des 1/3-Werts des Maximalwerts des logarithmischen differentiellen Porenvolumens der ersten Spitzes entspricht,
10 µm oder kleiner. Hier bedeutet „die Breite des 1/3-Werts‟ die Breite der ersten Spitze beim 1/3-Wert des Maximalwerts des logarithmischen differentiellen Porenvolumens der ersten Spitze. Die Breite der ersten Spitze wird auf der Grundlage des Werts des auf der Abszissenachse gezeigten Porendurchmessers (µm) bestimmt. Im Folgenden kann „der Wert eines Porendurchmessers, der der Breite des 1/3-Werts des Maximalwerts des logarithmischen differentiellen Porenvolumens der ersten Spitze entspricht“, einfach als „die Breite des 1/3-Werts der ersten Spitze“ bezeichnet werden.
Wenn die Breite des 1/3-Werts der ersten Spitze 10 µm oder kleiner ist, dann ist die erste Spitze in der Porendurchmesserverteilung der Trennwand 1 scharf, wobei es folglich möglich gemacht wird, ein großes Porenvolumenverhältnis aufgrund von Poren mit relativ großen Porendurchmessern und ein kleines Porenvolumenverhältnis aufgrund von Poren mit relativ kleinen Porendurchmessern zu verringern. Folglich kann sowohl eine Verbesserung der Auffangleistung als auch eine Verringerung des Druckverlustes des mit einem Abgasreinigungskatalysator beladenen Wabenfilters 100 erreicht werden. Wenn die Breite des 1/3-Werts der ersten Spitze 10 µm übersteigt, dann wird der erste Spitze weit (breit), was es schwierig macht, die beiden oben beschriebenen Wirkungen zu erhalten. Es gibt keine besondere Einschränkung an den unteren Grenzwert der Breite des 1/3-Werts der ersten Spitze, wobei aber der untere Grenzwert z. B. etwa 3 µm beträgt. Entsprechend beträgt die Breite des 1/3-Werts der ersten Spitze vorzugsweise 3 bis 10 µm und bevorzugter 4 bis 8 µm.
Das kumulative Porenvolumen der Trennwand 1 wird durch einen durch das Quecksilbereinpressverfahren gemessenen Wert angegeben. Die Messung des kumulativen Porenvolumens der Trennwand 1 kann z. B. unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, ausgeführt werden. Die Messung des kumulierten Porenvolumens der Trennwand 1 kann durch das folgende Verfahren ausgeführt werden. Zuerst wird ein Teil der Trennwand 1 aus dem Wabenfilter 100 geschnitten, um ein Probestück für das Messen des kumulativen Porenvolumens herzustellen. Es gibt keine besondere Einschränkung an die Größe des Probestücks, wobei aber das Probestück vorzugsweise z. B. ein Quader mit einer Länge, einer Breite und einer Höhe von etwa 10 mm, etwa 10 mm bzw. etwa 20 mm ist. Es gibt keine besondere Einschränkung an einen Abschnitt der Trennwand 1, aus dem das Probestück geschnitten wird, wobei aber das Probestück vorzugsweise durch Ausschneiden aus der Nähe der Mitte des Wabenstrukturkörpers in der axialen Richtung hergestellt wird. Das erhaltene Probestück wird in einer Messzelle einer Messvorrichtung angeordnet, wobei das Innere der Messzelle dekomprimiert wird. Als Nächstes wird Quecksilber in die Messzelle eingeleitet. Als Nächstes wird das Quecksilber, das in die Messzelle eingeleitet worden ist, unter Druck gesetzt, wobei das Volumen des in die im Probestück vorhandenen Poren gedrückten Quecksilbers während der Druckbeaufschlagung gemessen wird. Wenn der auf das Quecksilber ausgeübte Druck erhöht wird, wird zu diesem Zeitpunkt das Quecksilber zunehmend von Poren mit größeren Porendurchmessern und dann in die Poren mit kleineren Porendurchmessern in die Poren gedrückt. Folglich kann die Beziehung zwischen „den Porendurchmessern der im Probestück ausgebildeten Poren“ und „dem kumulativen Porenvolumen“ aus der Beziehung zwischen „dem auf das Quecksilber ausgeübten Druck“ und „dem Volumen des in die Poren gedrückten Quecksilbers“ bestimmt werden. Das „kumulative Porenvolumen“ bezieht sich z. B. auf einen Wert, der durch das Akkumulieren der Porenvolumina von einem maximalen Porendurchmesser bis zu einem speziellen Porendurchmesser erhalten wird.
Die „Porendurchmesserverteilung der Trennwand 1 mit dem Porendurchmesser auf der Abszissenachse und dem logarithmischen differentiellen Porenvolumen auf der Ordinatenachse“ kann z. B. durch eine graphische Darstellung gezeigt sein, die den Porendurchmesser (Einheit: µm), der auf der Abszissenachse angegeben ist, und das logarithmische differentielle Porenvolumen (Einheit: cm³/g), das auf der Ordinatenachse angegeben ist, aufweist. Eine derartige graphische Darstellung kann z. B. die in 4 gezeigte graphische Darstellung sein. Die graphische Darstellung nach 4 zeigt die Porendurchmesserverteilungen der Wabenfilter der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 1 in den Beispielen, die später erörtert werden. In 4 entsprechen die Wabenfilter der Beispiele 1 und 3 den Wabenfiltern der vorliegenden Ausführungsform. Der Wabenfilter des Vergleichsbeispiels 1 ist ein zu vergleichender herkömmlicher Wabenfilter.
Die graphische Darstellung, die die Porendurchmesserverteilungen zeigt, wie in 4 gezeigt ist, wird ausführlicher beschrieben. Die in 4 gezeigte graphische Darstellung ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem „Porendurchmesser (µm)“ und dem „logarithmischen differentiellen Porenvolumen (cm³/g)“ angibt. Wenn durch das Quecksilbereinpressverfahren der Druck in einem hermetisch in einem Vakuumzustand abgedichteten Behälter allmählich ausgeübt wird, um das Quecksilber in die Poren der Probe eindringen zu lassen, dringt das Quecksilber unter dem Druck zunehmend in größere Poren und dann in kleinere Poren der Probe ein. Basierend auf dem Druck und der Menge des zu diesem Zeitpunkt eingedrungenen Quecksilbers können die Porendurchmesser der in der Probe ausgebildeten Poren und die Porenvolumina berechnet werden. Wenn im Folgenden die Porendurchmesser durch D1, D2, D3 ... bezeichnet werden, muss eine Beziehung D1 > D2 > D3 ... erfüllt sein. Hier kann ein durchschnittlicher Porendurchmesser D zwischen den Messpunkten (z. B. von D1 bis D2) auf der Abszissenachse durch „den durchschnittlichen Porendurchmesser D = (D1 + D2)/2“ angegeben werden. Ferner kann das logarithmische differentielle Porenvolumen auf der Ordinatenachse durch einen Wert angegeben werden, der durch das Dividieren eines Inkrements dV des Porenvolumens zwischen den Messpunkten durch einen Differenzwert erhalten wird, der als der Logarithmus der Porendurchmesser behandelt wird (d. h., „log(D1) - log(D2).“ In einer graphischen Darstellung, die eine derartige Porendurchmesserverteilung zeigt, bedeutet eine Spitze einen Extrempunkt, der durch die Verteilung angegeben wird, wobei eine Spitze, die den Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens enthält, als die erste Spitze definiert ist.
In der Porendurchmesserverteilung der Trennwand 1 befindet sich das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern, die 20 µm übersteigen, bezüglich des Gesamtporenvolumens der Trennwand 1 vorzugsweise unter 20 %. Diese Konfiguration macht es möglich, ein großes Porenvolumenverhältnis, das den Poren mit relativ großen Porendurchmessern zuschreibbar ist, zu verringern, wobei folglich eine weitere Verbesserung der Auffangleistung ermöglicht wird. Das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern, die 20 µm übersteigen, befindet sich ferner bevorzugt unter 10 %.
In der Porendurchmesserverteilung der Trennwand 1 befindet sich das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern unter 5 µm bezüglich des Gesamtporenvolumens der Trennwand 1 vorzugsweise unter 15 %. Diese Konfiguration macht es möglich, ein kleines Porenvolumenverhältnis, das den Poren mit relativ kleinen Porendurchmessern zuschreibbar ist, zu verringern, wobei folglich eine weitere Verringerung des Druckverlustes ermöglicht wird. Das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern unter 5 µm befindet sich ferner bevorzugt unter 10 %. Das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern, die 20 µm übersteigen, und das Verhältnis des Volumens der Poren mit Porendurchmessern unter 5 µm kann aus dem kumulativen Porenvolumen der Trennwand 1 oder einer graphischen Darstellung, die Porendurchmesserverteilungen zeigt, wie in 4 gezeigt ist, bestimmt werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Dicke der Trennwand 1, wobei aber die Dicke der Trennwand 1 z. B. vorzugsweise 0,20 bis 0,25 mm, bevorzugter 0,20 bis 0,24 mm und besonders bevorzugt 0,20 bis 0,23 mm beträgt. Die Dicke der Trennwand 1 kann z. B. unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops oder eines Mikroskops gemessen werden. Falls die Dicke der Trennwand 1 zu dünn ist, ist dies insofern unerwünscht, als sich die Auffangleistung verschlechtert. Falls andererseits die Dicke der Trennwand 1 zu dick ist, ist dies insofern unerwünscht, als der Druckverlust zunimmt.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Formen der Zellen 2, die im Wabenstrukturkörper 4 ausgebildet sind. Die Formen der Zellen 2 in dem Schnitt, der zu der Erstreckungsrichtung der Zellen 2 orthogonal ist, können z. B. 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. Hinsichtlich der Formen der Zellen 2 können alle Zellen 2 die gleiche Form oder unterschiedliche Formen aufweisen. Es können z. B. viereckige Zellen und achteckige Zellen gemischt sein, obwohl dies nicht gezeigt ist. Hinsichtlich der Größen der Zellen 2 können ferner alle Zellen 2 die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen aufweisen. Unter den mehreren Zellen können z. B. einige Zellen groß gemacht sein, während die anderen Zellen relativ kleiner gemacht sein können, obwohl dies nicht gezeigt ist. In der vorliegenden Erfindung sind mit „den Zellen 2“ die durch die Trennwand 1 umgebenen Räume gemeint.
Die Zellendichte der durch die Trennwand 1 definierten Zellen 2 beträgt vorzugsweise 30 bis 50 Zellen/cm² und bevorzugter 35 bis 50 Zellen/cm². Diese Konfiguration ermöglicht es, dass der Wabenfilter 100 geeignet als ein Filter zum Reinigen des Abgases verwendet wird, das von einer Kraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgestoßen wird.
Die Umfangswand 3 des Wabenstrukturkörpers 4 kann einteilig mit der Trennwand 1 konfiguriert sein oder kann aus einer Umfangsbeschichtungsschicht bestehen, die durch Aufbringen eines Umfangsbeschichtungsmaterials auf die Umfangsseite der Trennwand 1 gebildet wird. Die Umfangsüberzugsschicht kann z. B. auf der Umfangsseite der Trennwand bereitgestellt werden, nachdem die Trennwand und die Umfangswand einteilig gebildet worden sind, wobei dann die gebildete Umfangswand durch ein öffentlich bekanntes Verfahren, wie z. B. Schleifen, in einem Herstellungsprozess entfernt wird, obwohl dies nicht gezeigt ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Form des Wabenstrukturkörpers 4. Der Wabenstrukturkörper 4 kann säulenförmig sein, wobei die Formen der ersten Stirnfläche 11 (z. B. der Einströmstirnfläche) und der zweiten Stirnfläche 12 (z. B. der Ausströmstirnfläche) kreisförmig, elliptisch, polygonal oder dergleichen sind.
Es gibt keine besondere Einschränkung an die Größe des Wabenstrukturkörpers 4, z. B. die Länge von der ersten Stirnfläche 11 bis zur zweiten Stirnfläche 12 und die Größe des Schnitts, der zu der Erstreckungsrichtung der Zellen 2 des Wabenstrukturkörpers 4 orthogonal ist. Jede Größe kann gegebenenfalls so gewählt werden, dass eine optimale Reinigungsleistung erhalten wird, wenn der Wabenfilter 100 als ein Filter zum Reinigen von Abgas verwendet wird.
In dem Wabenfilter 100 sind die Abdichtabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der ersten Stirnfläche 11 der vorgegebenen Zellen 2 und an den offenen Enden auf der Seite der zweiten Stirnfläche 12 der verbleibenden Zellen 2 vorgesehen. Wenn die erste Stirnfläche 11 als die Einströmstirnfläche definiert ist und die zweite Stirnfläche 12 als die Ausströmstirnfläche definiert ist, dann sind die Zellen 2, die die Abdichtabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der Ausströmstirnfläche angeordnet aufweisen und die die Seite der Einströmstirnfläche offen aufweisen, als die Einströmzellen 2a definiert. Ferner sind die Zellen 2, die die Abdichtabschnitte 5 an den offenen Enden auf der Seite der Einströmstirnseite angeordnet aufweisen und die die Seite der Ausströmstirnseite offen aufweisen, als die Ausströmzellen 2b definiert. Die Einströmzellen 2a und die Ausströmzellen 2b sind vorzugsweise abwechselnd mit der Trennwand 1 dazwischen angeordnet. Dies bildet zusätzlich vorzugsweise ein Schachbrettmuster durch die Abdichtabschnitte 5 und „die offenen Enden der Zellen 2“ auf beiden Stirnflächen des Wabenfilters 100.
Das Material der Abdichtabschnitte 5 ist vorzugsweise ein Material, das als das Material der Trennwand 1 bevorzugt ist. Das Material der Abdichtabschnitte 5 und das Material der Trennwand 1 können das gleiche oder unterschiedlich sein.
Der Wabenfilter 100 weist vorzugsweise die Trennwand 1, die die mehren Zellen 2 definiert, mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen auf. Das Beladen der Trennwand 1 mit einem Katalysator bezieht sich auf das Auftragen des Katalysators auf die Oberfläche der Trennwand 1 und die Innenwände der in der Trennwand 1 ausgebildeten Poren. Diese Konfiguration ermöglicht es, CO, NOx, HC oder dergleichen im Abgas durch eine katalytische Reaktion in unschädliche Substanzen zu verwandeln. Zusätzlich kann die Oxidation der PM des aufgefangenen Rußes oder dergleichen beschleunigt werden. In dem Wabenfilter 100 der vorliegenden Ausführungsform ist der Katalysator besonders bevorzugt durch „auf der Wand“ geladen. Diese Konfiguration macht es möglich, sowohl eine Verbesserung der Auffangleistung als auch eine Verringerung des Druckverlustes zu erreichen, nachdem der Katalysator geladen worden ist. Nachdem der Katalysator geladen worden ist, wird ferner eine Gasströmung gleichmäßig, so dass eine Verbesserung der Reinigungsleistung erwartet werden kann.
Es gibt keine besondere Einschränkung an den Katalysator, mit dem die Trennwand 1 beladen ist. Ein derartiger Katalysator kann z. B. ein Katalysator sein, der ein Platingruppenelement enthält und der ein Oxid eines Elements von wenigstens einem von Aluminium, Zirkonium und Cer enthält. Die Beladungsmenge des Katalysators beträgt vorzugsweise 50 bis 100 g/l und bevorzugter 75 bis 100 g/l. In der vorliegenden Beschreibung gibt die Beladungsmenge eines Katalysators (g/l) die Menge (g) eines Katalysators, der pro Einheitsvolumen (I) des Wabenfilters geladen ist, an.
Herstellungsverfahren des Wabenfilters
Es gibt keine besondere Einschränkung an das Herstellungsverfahren des Wabenfilters der in 1 bis 3 gezeigten vorliegenden Ausführungsform, wobei der Wabenfilter durch das im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann. Zuerst wird ein Kunststoffknetmaterial zum Herstellen eines Wabenstrukturkörpers hergestellt. Das Knetmaterial zum Herstellen des Wabenstrukturkörpers kann z. B. hergestellt werden, wie im Folgenden beschrieben wird. Es werden Talkum, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliciumdioxid und dergleichen als Ausgangsstoffpulver verwendet, wobei diese Ausgangsstoffpulver gemischt werden können, um eine chemische Zusammensetzung zu erhalten, die Siliciumdioxid im Bereich von 42 bis 56 Masse-%, Aluminiumoxid im Bereich von 30 bis 45 Masse-% und Magnesiumoxid im Bereich von 12 bis 16 Masse-% enthält.
Als Nächstes wird das wie oben beschrieben erhaltene Knetmaterial einer Extrusion unterworfen, um einen Wabenformling herzustellen, der eine Trennwand, die mehrere Zellen definiert, und eine Außenwand, die die Trennwand umschließt, aufweist.
Der erhaltene Wabenformling wird z. B. durch Mikrowellen und Heißluft getrocknet, wobei die offenen Enden der Zellen unter Verwendung des gleichen Materials wie das Material, das zum Herstellen des Wabenformlings verwendet worden ist, abgedichtet werden, wodurch die Abdichtabschnitte hergestellt werden. Der Wabenformling kann nach dem Herstellen der Abdichtabschnitte weiter getrocknet werden.
Als Nächstes wird der Wabenformling mit den zu ihm hinzugefügten Abdichtabschnitten gebrannt, um einen Wabenfilter herzustellen. Die Brenntemperatur und die Brennatmosphäre unterscheiden sich gemäß den Ausgangsstoffen. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann eine Brenntemperatur und eine Brennatmosphäre wählen, die für die ausgewählten Materialien am besten geeignet sind.
(Beispiele)
Das Folgende beschreibt die vorliegende Erfindung mittels Beispielen ausführlicher, wobei aber die vorliegende Erfindung durch die Beispiele keineswegs eingeschränkt ist.
(Beispiel 1)
Für den Cordierit bildenden Ausgangsstoff wurden Talkum, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und poröses Siliciumdioxid hergestellt. Dann wurde die kumulative Teilchengrößenverteilungjedes Ausgangsstoffs unter Verwendung einer Teilchendurchmesserverteilungs-Messvorrichtung des Laserbeugungs-/-streuungstyps (Handelsname: LA-960), hergestellt von HORIBA, Ltd., gemessen. Im Beispiel 1 wurden die Ausgangsstoffe gemischt, um die Cordierit bildenden Ausgangsstoffe herzustellen, so dass die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der Ausgangstoffe die in Tabelle 1 gezeigten Werte aufwiesen. In Tabelle 1 zeigt die horizontale Zeile „Partikelgröße D50 (µm)“ den Partikeldurchmesser von 50 Volumen% (d. h., einen Mediandurchmesser) jedes Ausgangsstoffs.
Als Nächstes wurden 3,0 Massenanteile eines wasserabsorbierbaren Polymers als ein organischer Porenbildner, 6,0 Massenanteile eines Bindemittels, 1 Massenanteil eines oberflächenaktiven Stoffs und 77 Massenanteile Wasser zu 100 Massenanteilen eines Cordierit bildenden Ausgangsstoffs hinzugefügt, um ein Knetmaterial herzustellen. Als das wasserabsorbierbare Polymer wurde ein wasserabsorbierbares Polymer verwendet, dessen Teilchendurchmesser von 50 Volumen-% 10 µm betrug. Als das Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als ein Dispergiermittel wurde eine Kaliumlauratseife verwendet. Tabelle 2 zeigt die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der organischen Porenbildner und der anderen Ausgangsstoffe. In Tabelle 2 zeigt die horizontale Zeile „Partikelgröße D50 (µm)“ den Partikeldurchmesser von 50 Volumen-% (d. h., den Mediandurchmesser) der organischen Porenbildner. Ferner geben die in Tabelle 2 gezeigten Mischungsverhältnisse (Massenanteile) die Verhältnisse bezüglich 100 Massenanteilen des Cordierit bildenden Ausgangsstoffs an.
Als Nächstes wurde das erhaltene Knetmaterial durch einen Extruder extrudiert, um einen Wabenformling herzustellen. Anschließend wurde der erhaltene Wabenformling durch dielektrische Hochfrequenz-Erwärmung getrocknet und dann weiter unter Verwendung eines Heißlufttrockners getrocknet. Die Form der Zellen im Wabenformling war viereckig.
Als Nächstes wurden in dem getrockneten Wabenformling die Abdichtabschnitte gebildet. Zuerst wurde die Einströmstirnfläche des Wabenformlings maskiert. Dann wurde der mit der Maske versehene Endabschnitt (der Endabschnitt auf der Seite der Einströmstirnfläche) in den Abdichtbrei eingetaucht, wobei die offenen Enden der Zellen ohne die Maske (die Ausströmzellen) mit dem Abdichtbrei gefüllt wurden. Folglich wurden die Abdichtabschnitte auf der Seite der Einströmstirnfläche des Wabenformlings gebildet. Dann wurde der gleiche Prozess an der Ausströmstirnfläche des getrockneten Wabenformlings wiederholt, um dadurch außerdem die Abdichtabschnitte in den Einströmzellen zu bilden.
Als Nächstes wurde der Wabenformling, in dem die Abdichtabschnitte gebildet worden waren, mit einem Mikrowellentrockner getrocknet und weiter mit einem Heißlufttrockner vollständig getrocknet, wobei dann beide Stirnflächen des Wabenformlings geschnitten und auf eine vorgegebene Größe eingestellt wurden. Anschließend wurde der getrocknete Wabenformling entfettet und gebrannt, um den Wabenfilter des Beispiels 1 herzustellen.
Der Wabenfilter des Beispiels 1 wies einen Stirnflächendurchmesser von 118 mm und eine Länge von 127 mm in der Erstreckungsrichtung der Zellen auf. Ferner betrug die Dicke der Trennwand 0,22 mm, während die Zellendichte 47 Zellen/cm² betrug. Die Werte für die Trennwanddicke und die Zellendichte sind in Tabelle 3 gezeigt.

Am Wabenfilter des Beispiels 1 wurden die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand durch das folgende Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Zusätzlich wurde außerdem das kumulative Porenvolumen der Trennwand gemessen, wobei basierend auf dem Messergebnis das Gesamtporenvolumen der in der Trennwand ausgebildeten Poren bestimmt wurde. Ferner wurde jedes der Verhältnisse des Porenvolumens unter 5 µm, des Porenvolumens von 5 bis 20 µm und des 20 µm übersteigenden Porenvolumens bezüglich des vorhergehenden Gesamtporenvolumens berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Ferner wurde basierend auf dem kumulativen Porenvolumen der Trennwand eine Porendurchmesserverteilung erzeugt, die den Porendurchmesser (µm) auf der Abszissenachse und das logarithmische differentielle Porenvolumen (cm³/g) auf der Ordinatenachse angibt, wobei die Breite (µm) des 1/3-Werts der ersten Spitze der Porendurchmesserverteilung bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. (Tabelle 1)

	Mischungsverhältnis des Cordierit bildenden Ausgangsstoffs (Massenanteile)
	Talk		Kaolin	Aluminiumoxid		Aluminumhydroxid		geschmolzenes Siliciumdioxid	poröses Siliciumdioxid
Teilchengröße D50 (µm)	10	20	5	5	6	1	3	25	13	14	20
Beispiel 1	40	-	19	14	-	-	15	-	12	-	-
Beispiel 2	40	-	19	-	14	-	15	-	-	12	-
Beispiel 3	40	-	19	-	14	-	15	-	12	-	-
Vergleichsbeispiel 1	-	40	16	-	10	22	-	12	-	-	-
Vergleichsbeispiel 2	-	40	19	-	14	-	15	-	-	-	12

(Tabelle 2)

Material	Mischungsverhältnis des organischen Porenbildners (Massenanteile)				Mischungsverhältnis der anderen Ausgangsstoffe (Massenanteile)
Material	schäumbares Harz	wasserabsorbierbares Polymer			Bindemittel	oberflächenaktiver Stoff	Wasser
Teilchengröße D50 (µm)	45	10	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	9	-	0,5	-	6,0	1	26
Vergleichsbeispiel 2	-	-	-	3,0	6,0	1	77

(Tabelle 3)

	Trennwanddicke (mm)	Zellendichte (Zellen/ cm²)	Porosität (%)	durchschnittlicher Porendurchmesser (µm)	Breite des 1/3-Werts der 1. Spitze (µm)	Porenvolumenverhältnis (%) bezüglich des Gesamtporenvolumens
	Trennwanddicke (mm)	Zellendichte (Zellen/ cm²)	Porosität (%)	durchschnittlicher Porendurchmesser (µm)	Breite des 1/3-Werts der 1. Spitze (µm)	unter 5 µm	5-20 µm	über 20 µm
Beispiel 1	0,22	47	61	8	6	11,7	83,6	4,7
Beispiel 2	0,20	42	64	12	6	8,1	84,5	7,4
Beispiel 3	0,23	39	63	10	5	11,1	82,5	6,4
Vergleichsbeispiel 1	0,30	47	65	21	21	1,3	44,0	54,7
Vergleichsbeispiel 2	0,25	47	65	19	18	2,3	50,9	46,8

(Porosität)
Die Messung der Porosität der Trennwand wurde unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, ausgeführt. Bei der Messung der Porosität wurde ein Teil der Trennwand aus dem Wabenfilter geschnitten, um ein Probestück zu erhalten, wobei die Porosität unter Verwendung des erhaltenen Probestücks gemessen wurde. Das Probestück war ein Quader mit einer Länge, einer Breite und einer Höhe von etwa 10 mm, etwa 10 mm bzw. etwa 20 mm. Der Probenort des Probestücks wurde in der Nähe der Mitte des Wabenkörpers in der axialen Richtung festgelegt.
(Durchschnittlicher Porendurchmesser)
Die Messung des durchschnittlichen Porendurchmessers der Trennwand wurde unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, ausgeführt. Das für das Messen der Porosität verwendete Probestück wurde außerdem für das Messen des durchschnittlichen Porendurchmessers verwendet. Der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand ist durch einen Wert angegeben, der berechnet wird, indem der durchschnittliche Porendurchmesser als ein Porendurchmesser definiert wird, der ein Volumen bereitstellt, das die Hälfte eines Gesamtporenvolumens durch das Quecksilbereinpressverfahren beträgt.
(Kumulatives Porenvolumen)
Die Messung des kumulativen Porenvolumens der Trennwand wurde unter Verwendung des Autopore 9500 (Handelsname), hergestellt durch Micromeritics, ausgeführt. Das für das Messen der Porosität verwendete Probestück wurde außerdem für das Messen des kumulativen Porenvolumens verwendet.
An dem Wabenfilter des Beispiels 1 wurden der Filtrationswirkungsgrad, der Druckverlust und die Reinigungsleistung durch das folgende Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Bewertungjedes des Filtrationswirkungsgrads, des Druckverlusts und der Reinigungsleistung wurde gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt, indem jeder zu bewertende Wabenfilter mit einem Katalysator beladen wurde, der ein Platingruppenelement enthält.
(Katalysatorbeladungsverfahren)
Zuerst wurde ein Katalysatorbrei hergestellt, der Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 30 µm enthält. Dann wurde der Wabenfilter unter Verwendung des hergestellten Katalysatorbreis mit dem Katalysator beladen. Spezifisch wurde das Beladen des Katalysators durch Eintauchen des Wabenfilters ausgeführt, wobei dann überschüssiger Katalysatorbrei durch Luft weggeblasen wurde, um die Trennwand des Wabenfilters mit einer vorgegebenen Menge des Katalysators zu beladen. Danach wurde der mit dem Katalysator beladene Wabenfilter bei einer Temperatur von 100 °C getrocknet, wobei er ferner während zwei Stunden einer Wärmebehandlung bei 500 °C unterworfen wurde, um einen Wabenfilter mit dem Katalysator zu erhalten. Die Beladungsmenge des Katalysators, mit der der Wabenfilter des Beispiels 1 beladen wurde, betrug 100 g/l.
(Filtrationswirkungsgrad)
Zuerst wurden Abgasreinigungsvorrichtungen unter Verwendung der Wabenfilter mit den Katalysatoren der Beispiele und der Vergleichsbeispiele als die Abgasreinigungsfilter hergestellt. Dann wurde jede der hergestellten Abgasreinigungsvorrichtungen mit einer Auslassseite eines Auslasskrümmers der Kraftmaschine eines Fahrzeugs mit einer 1,2-I-Benzinkraftmaschine des Direkteinspritztyps verbunden, wobei die Anzahl der Rußpartikel, die in dem Gas enthalten sind, das aus der Auslassöffnung der Abgasreinigungsvorrichtung ausgestoßen wird, durch ein PN-Messverfahren gemessen wurde. Was die Fahrbetriebsart betrifft, wurde eine Fahrbetriebsart (RTS95) implementiert, die das Schlechteste des RDE-Fahrens simuliert. Die Gesamtzahl der ausgestoßenen Rußpartikel nach dem Fahren in der Betriebsart wurde als die zu bestimmende Anzahl der Rußpartikel der Abgasreinigungsvorrichtung genommen, wobei der Filtrationswirkungsgrad (%) aus der Anzahl der Rußpartikel berechnet wurde. Die Spalte „Filtrationswirkungsgradverhältnis“ der Tabelle 4 zeigt die Werte des Filtrationswirkungsgrads (%) der Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Wabenfilters mit dem Katalysator jedes der Beispiele und der Vergleichsbeispiele, wenn der Wert des Filtrationswirkungsgrades der Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Wabenfilters mit dem Katalysator des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist. Bei der Bewertung des Filtrationswirkungsgrades wurde der Wabenfilter jedes der Beispiele und der Vergleichsbeispiele gemäß dem folgenden Bewertungsmaßstab bewertet.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Filtrationswirkungsgradverhältnisses (%) 130 % übersteigt, dann wird die Bewertung als „ausgezeichnet“ bestimmt.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Filtrationswirkungsgradverhältnisses (%) größer als 110 % und gleich oder kleiner als 130 % ist, dann wird die Bewertung als „gut“ bestimmt.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Filtrationswirkungsgradverhältnisses (%) größer als 100 % und gleich oder kleiner als 110 % ist, dann wird die Bewertung als „annehmbar“ bestimmt.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Filtrationswirkungsgradverhältnisses (%) gleich oder kleiner als 100 % ist, dann wird die Bewertung als „nicht bestanden“ bestimmt.
(Druckverlust)
Das von einer 1,2-I-Benzinkraftmaschine des Direkteinspritztyps ausgestoßene Abgas wurde mit einer Durchflussmenge von 600 m³/h bei 700 °C eingeleitet, wobei die Drücke auf der Seite der Einströmstirnfläche und der Seite der Ausströmstirnfläche jedes der Wabenfilter mit den Katalysatoren gemessen wurden. Dann wurde der Druckverlust (kPa) jedes der Wabenfilter mit den Katalysatoren durch Berechnen der Druckdifferenz zwischen der Seite der Einströmstirnfläche und der Seite der Ausströmstirnfläche bestimmt. Die Spalte „Druckverlustverhältnis“ der Tabelle 4 zeigt den Wert (%) des Druckverlustes des Wabenfilters mit dem Katalysator jedes der Beispiele und der Vergleichsbeispiele, wenn der Wert des Druckverlustes des Wabenfilters mit dem Katalysator des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist. Bei der Bewertung des Druckverlustes wurde der Wabenfilter jedes Beispiels gemäß dem folgenden Bewertungsstandard bewertet.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Druckverlustverhältnisses (%) gleich oder kleiner als 85 % ist, dann wird die Bewertung als „ausgezeichnet“ bestimmt.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Druckverlustverhältnisses (%) größer als 85 % und gleich oder kleiner als 90 % ist, dann wird die Bewertung als „gut“ bestimmt.
Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Druckverlustverhältnisses (%) größer als 90 % und gleich oder kleiner als 100 % ist, dann wird die Bewertung als „annehmbar“ bestimmt.
Bewertung „nicht bestanden“: Wenn der Wert des Druckverlustverhältnisses (%) 100 % übersteigt, dann wird die Bewertung als „nicht bestanden“ bestimmt.
(Reinigungsleistung)
Zuerst wurden Abgasreinigungsvorrichtungen hergestellt, die die Wabenfilter mit den Katalysatoren der Beispiele und der Vergleichsbeispiele als die Abgasreinigungsfilter verwenden. Jede der hergestellten Abgasreinigungsvorrichtungen wurde mit einer Auslassseite eines Auslasskrümmers der Kraftmaschine eines Fahrzeugs mit einer 1,2-1-Benzinkraftmaschine des Direkteinspritztyps verbunden, wobei die Konzentration des NOx, das in dem durch die Auslassöffnung der Abgasreinigungsvorrichtung ausgestoßenen Gas enthalten ist, gemessen wurde, um das NOx-Reinigungsverhältnis zu bestimmen. Die Spalte „Reinigungsleistungsverhältnis“ der Tabelle 4 zeigt den Wert des NOx-Reinigungsverhältnisses (%) jeder der Abgasreinigungsvorrichtungen, die die Wabenfilter mit den Katalysatoren der Beispiele und der Vergleichsbeispiele verwenden, wenn der Wert des NOx-Reinigungsverhältnisses der Abgasreinigungsvorrichtung unter Verwendung des Wabenfilters mit dem Katalysator des Vergleichsbeispiels 1 als 100 % definiert ist. Bei der Bewertung der Reinigungsleistung wurde der Wabenfilter jedes Beispiels und jedes Vergleichsbeispiels gemäß dem folgenden Bewertungsmaßstab bewertet.
Bewertung „ausgezeichnet“: Wenn der Wert des Reinigungsleistungsverhältnisses (%) gleich oder größer als 107 % ist, wird die Bewertung als „ausgezeichnet“ bestimmt.
Bewertung „gut“: Wenn der Wert des Reinigungsleistungsverhältnisses (%) größer als 104 % und kleiner als 107 % ist, dann wird die Bewertung als „gut“ bestimmt.

Bewertung „annehmbar“: Wenn der Wert des Reinigungsleistungsverhältnisses (%) größer als 100 % und gleich oder kleiner als 104 % ist, dann wird die Bewertung als „annehmbar“ bestimmt. (Tabelle 4)

	Bewertung des Filtrationswirkungsgrads		Bewertung des Druckverlusts		Bewertung der Reinigungsleistung
	Bewertung	Filtrationswirkungsgradverhältnis	Bewertung	Druckverlustverhältnis	Bewertung	Reinigungsleistungsverhältnis
Beispiel 1	ausgezeichnet	137 %	annehmbar	97 %	ausgezeichnet	108 %
Beispiel 2	gut	130 %	ausgezeichnet	84%	gut	106%
Beispiel 3	ausgezeichnet	136 %	gut	87 %	ausgezeichnet	107%
Vergleichsbeispiel 1	Referenz	100 %	Referenz	100 %	Referenz	100 %
Vergleichsbeispiel 2	annehmbar	103%	nicht bestanden	103%	annehmbar	103%

(Beispiele 2 und 3)
In den Beispielen 2 und 3 wurden die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der für den Cordierit bildenden Ausgangsstoff verwendeten Ausgangsstoffe geändert, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Zusätzlich wurden die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der organischen Porenbildner und der anderen Ausgangsstoffe außerdem geändert, wie in Tabelle 2 gezeigt ist. Mit Ausnahme, dass diese Ausgangsstoffe verwendet wurden, um das Knetmaterial herzustellen, wurden die Wabenfilter durch das gleiche Verfahren wie das des Beispiels 1 hergestellt.
(Vergleichsbeispiele 1 und 2)
In den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der für den Cordierit bildende Ausgangsstoff verwendeten Ausgangsstoffe geändert, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Zusätzlich wurden die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) der organischen Porenbildner und der anderen Ausgangsstoffe außerdem geändert, wie in Tabelle 2 gezeigt ist. Mit Ausnahme, dass diese Ausgangsstoffe verwendet wurden, um das Knetmaterial herzustellen, wurden die Wabenfilter durch das gleiche Verfahren wie das des Beispiels 1 hergestellt. Im Vergleichsbeispiel 1 wurde zusätzlich zu dem wasserabsorbierbaren Polymer als ein organischer Porenbildner ein schäumbares Harz mit einer Teilchengröße D50 von 45 µm verwendet. In Tabelle 2 zeigt die Spalte „organischer Porenbildner“ die Mischungsverhältnisse (Massenanteile) des schäumbaren Harzes als einen Porenbildner.
Die Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser der Trennwand jedes der Wabenfilter der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden außerdem durch das gleiche Verfahren wie das des Beispiels 1 gemessen. Ferner wurde außerdem das kumulative Porenvolumen der Trennwand gemessen, wobei basierend auf dem Messergebnis das Gesamtporenvolumen der in der Trennwand ausgebildeten Poren bestimmt wurde und dann das Verhältnis jedes des Volumens der Poren unter 5 µm, des Volumens der Poren von 5 bis 20 µm und des Volumens der 20 µm übersteigenden Poren bezüglich des Gesamtporenvolumens berechnet wurde. Zusätzlich wurde basierend auf dem kumulativen Porenvolumen der Trennwand eine Porendurchmesserverteilung erzeugt, die auf der Abszissenachse den Porendurchmesser (µm) und auf der Ordinatenachse das logarithmische differentielle Porenvolumen (cm³/g) angibt, wobei die Breite (µm) des 1/3-Werts der ersten Spitze der Porendurchmesserverteilung bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Unter den graphischen Darstellungen, die die Porendurchmesserverteilungen angeben, die wie oben beschrieben erzeugt wurden, sind die graphischen Darstellungen, die die Porendurchmesserverteilungen der Wabenfilter der Beispiele 1 und 3 und des Vergleichsbeispiels 1 angeben, in 4 gezeigt.
Die Wabenfilter der Beispiele 2, 3 und der Vergleichsbeispiele 1, 2 wurden mit den Katalysatoren durch das gleiche Verfahren wie das des Beispiels 1 beladen. An jedem der mit den Katalysatoren beladenen Wabenfilter (Wabenfilter mit den Katalysatoren) wurden der Filtrationswirkungsgrad, der Druckverlust und die Reinigungsleistung durch das gleiche Verfahren wie das des Beispiels 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
(Ergebnisse)
Es wurde verifiziert, dass die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 3 dem Wabenfilter des Vergleichsbeispiels 1, der die Referenz bereitstellt, in allen Bewertungen des Filtrationswirkungsgrads, des Druckverlusts und der Reinigungsleistung überlegen sind. Folglich wurde festgestellt, dass die Wabenfilter der Beispiele 1 bis 3 im Vergleich zu dem herkömmlichen Wabenfilter eine ausgezeichnete Auffangleistung aufweisen, einen Anstieg des Druckverlustes unterdrücken können und ferner eine ausgezeichnete Reinigungsleistung aufweisen. Andererseits waren die Bewertungsergebnisse des Wabenfilters des Vergleichsbeispiels 2 denen der Wabenfilter der Beispiele 1 bis 3 hinsichtlich des Filtrationswirkungsgrads, des Druckverlusts und der Reinigungsleistung unterlegen.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wabenfilter gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Auffangfilter zum Entfernen von im Abgas enthaltenen Partikeln und dergleichen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Trennwand;
2: Zelle;
2a: Einströmzelle;
2b: Ausströmzelle;
3: Umfangswand;
4: Wabenstrukturkörper;
5: Abdichtabschnitt;
11: erste Stirnfläche;
12: zweite Stirnfläche; und
100: Wabenfilter.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020034881 [0001]
JP 2002219319 A [0004]

Claims

Wabenfilter, der umfasst: einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper mit einer porösen Trennwand, die so angeordnet ist, dass sie mehrere Zellen umgibt, die als Fluiddurchgangskanäle dienen, die sich von einer ersten Stirnfläche zu einer zweiten Stirnfläche erstrecken; und einen Abdichtabschnitt, der an einem offenen Ende auf der Seite der ersten Stirnfläche oder der Seite der zweiten Stirnfläche jeder der Zellen vorgesehen ist, wobei die Trennwand aus einem Material besteht, das Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, die durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessene Porosität der Trennwand 60 bis 68 % beträgt, ein durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessener durchschnittlicher Porendurchmesser der Trennwand 8 bis 12 µm beträgt, und in einer Porendurchmesserverteilung, die ein durch ein Quecksilbereinpressverfahren gemessenes kumulatives Porenvolumen der Trennwand angibt, mit einem Porendurchmesser (µm) auf einer Abszissenachse und einem logarithmischen differentiellen Porenvolumen (cm³/g) auf einer Ordinatenachse, eine erste Spitze, die einen Maximalwert des logarithmischen differentiellen Porenvolumens enthält, einen Porendurchmesserwert von 10 µm oder kleiner aufweist, wobei der Porendurchmesserwert einer Breite eines 1/3-Werts eines Maximalwertes des logarithmischen differentiellen Porenvolumens entspricht.
Wabenfilter nach Anspruch 1, wobei sich ein Verhältnis des Volumens der Poren, die Porendurchmesser aufweisen, die 20 µm übersteigen, bezüglich eines Gesamtporenvolumens der Trennwand in der Porendurchmesserverteilung unter 20 % befindet.
Wabenfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich ein Verhältnis des Volumens der Poren, die Porendurchmesser unter 5 µm aufweisen, bezüglich eines Gesamtporenvolumens der Trennwand in der Porendurchmesserverteilung unter 15 % befindet.
Wabenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Oberfläche der Trennwand mit einem Abgasreinigungskatalysator beladen ist.