CN110966065A - 废气净化过滤器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废气净化过滤器，其甚至在具有高孔隙率时也具有高颗粒物(PM)捕获率。废气净化过滤器(1)具有外壳(11)、分隔壁(12)和孔道(13)。分隔壁(12)是多孔的，外壳(11)的内部通过分隔壁(12)分隔成多个孔道(13)。分隔壁(12)具有多个连通孔(122)，它们在与相应的分隔壁(12)相邻的孔道(13)之间连通。连通孔(122)的曲折度L/T满足L/T≥1.1，其中T(μm)是分隔壁(12)的厚度，L(μm)是连通孔(122)的平均流路长度。此外，废气净化过滤器使用振实堆积密度不大于预定值的多孔二氧化硅制造。
Description
技术领域
本公开涉及一种废气净化过滤器，其具有外壳、将外壳内部分隔的多孔分隔壁和由所述分隔壁围绕的孔道(cell)；以及该废气净化过滤器的制造方法。
背景技术
从内燃机(例如柴油发动机和汽油发动机)以及从燃烧装置(例如锅炉)排出的废气包含颗粒物，所述颗粒物在下文中出于简洁而被称为“PM”，有时被称为颗粒。废气净化过滤器用于捕获废气中的PM。
废气净化过滤器通常具有经多孔分隔壁分隔而形成的多个孔道、以及密封各个孔道的一端的密封部分。需要在提高PM的捕获率(capture ratio)的同时降低由废气净化过滤器引起的压力损失。在下文中，PM的捕获率被简称为“捕获率”，并且由过滤器引起的压力损失被称为“压力损失”。提高分隔壁的孔隙率对于降低压力损失而言是有效的。然而，当孔隙率提高时，捕获率趋于降低。
近年来，已经尝试通过限定多孔分隔壁的内部构造来改善捕获率同时提高孔隙率。例如，日本未经审查的专利申请公开No.2017-164691(JP-2017-164691-A)——在下文中被称为PTL1——公开了一种用于增加通过减薄蜂窝壁的陶瓷部分的3D模型而获得的网络的网络长度的技术。根据PTL1，通过采用这种构造，蜂窝壁的形式可以变得复杂，并且尽管由此提高了孔隙率，但是可以高效地捕获诸如烟灰等颗粒。
发明内容
然而，PM主要在通过分隔壁之间相连的孔隙时被捕获。因此，对PM收集有效的孔隙结构是其中存在连通孔的孔隙结构，所述连通孔从各个分隔壁的气体入口侧延伸到气体出口侧。然而，废气净化过滤器的陶瓷部分的网络结构中的孔隙构造不一定与该结构充分对应。在PTL1中描述的延长陶瓷部分的网络的技术没有充分地改变其中收集PM的连通孔的结构。也就是说，即使陶瓷部分的网络长度增加，PM通过的连通孔的构造也不一定变得更加复杂，因此这种技术可以实现的捕获率的改善受限。
本公开旨在通过提供一种废气净化过滤器来克服上述问题，其中凭借这种废气净化过滤器，即使在过滤器的孔隙率提高时也可以高捕获率收集PM。
根据第一方式，本公开提供了一种废气净化过滤器，其具有外壳、将外壳的内部分隔成多个孔道的多孔分隔壁、和在与相应分隔壁相邻的孔道之间连通的多个连通孔，由此，当所述连通孔的曲折度(degree of tortuosity)被定义为所述连通孔的平均流路长度L(μm)与所述分隔壁的厚度T(μm)之比时，满足以下等式(1)的关系：
L/T≥1.1(1)。
根据另一方式，本公开提供一种制造废气净化过滤器的方法，其包括：混合振实堆积密度(tapped bulk density)小于0.38g/cm3的多孔二氧化硅、滑石和Al源(铝源)以制备堇青石形成原料的混合步骤，制备含有堇青石形成原料的粘土和模塑所述粘土以形成模塑体的模塑步骤，和烧制所述模塑体的烧制步骤。
具有外壳、孔道和连通孔的构造的上述废气净化过滤器的连通孔曲折度L/T被定义为连通孔的平均流路长度L(μm)与分隔壁的厚度T(μm)之比，其中曲折度L/T满足以上等式(1)。也就是说，如此形成平均流路长度，以使其为分隔壁的厚度T(μm)的至少1.1倍。分隔壁的这种构造对于使连通孔曲折是有效的。
废气净化过滤器的捕获率取决于PM与分隔壁的碰撞频率。通过将曲折度设定为至少1.1，PM通过的连通孔的结构变得复杂，并且这导致PM与分隔壁的碰撞频率增大。也就是说，可以认为PM的惯性碰撞的频率由于连通孔的曲折而增大。结果，即使孔隙率增大，废气净化过滤器也可以表现出高捕获率。
上述废气净化过滤器的制造方法具有混合步骤、形成步骤和烧制步骤。在混合步骤中，将多孔二氧化硅、滑石和Al源混合以制备堇青石形成原料。在形成步骤中，制备含有堇青石形成原料的粘土，并模塑所述粘土以制备模塑体。在烧制步骤中，烧制模塑体，从而获得废气净化过滤器。
在混合步骤中使用振实堆积密度为0.38g/cm3以下的多孔二氧化硅。由此可以提高多孔二氧化硅在堇青石形成原料中所占的体积比例。结果，连通孔的曲折度L/T增大，从而能够制造例如满足关系L/T≥1.1的废气净化过滤器。由此可以获得具有高捕获率的废气净化过滤器。
应当注意，所附权利要求书和以下说明书中出现的括号中的数字用于示出在下文中描述的实施方案的要素的对应关系，并不限制本公开的技术范围。
附图说明
附图中：
图1是根据第一实施方案的废气净化过滤器的透视图；
图2是在与过滤器的轴向平行的平面内取得的根据第一实施方案的废气净化过滤器的部分截面的放大图；
图3A和3B示出了根据第一实施方案的废气净化过滤器的分隔壁的放大概念截面图的实例；
图4A和4B是分别以简化形式示出了图3A和3B的孔隙的分隔壁的概念截面图；
图5是关于第一实施方案中的分隔壁的CT扫描的说明图；
图6是示出了第一实施方案中的分隔壁的CT扫描图像的实例的图；
图7是图6所示的扫描图像的放大图；
图8A是示出了第一实施方案中的分隔壁的CT扫描图像的实例的图；
图8B是示出了CT扫描图像的二值化处理图像的图；
图9是示出了用于测量曲折度中的从根据第一实施方案的废气净化过滤器收集测量样品的位置的图；
图10是根据第二实施方案的分隔壁的放大截面图，其概念性地图示了连通孔中的颈部的位置；
图11是第二实施方案中的分隔壁的CT扫描图像，其示出了连通孔中的颈部的位置；
图12是第一实验实施例的其中具有试验体设置(set)的颈部直径测量夹具的截面图；
图13示出了第一实验实施例的表示压力和流速之间关系的压力曲线；
图14是表示第一实验实施例的颈部直径与频率之间的关系的曲线图；
图15是表示第一实验实施例的曲折度与捕获率之间的关系的曲线图；
图16是表示第一实验实施例的曲折度与压力损失之间的关系的曲线图；
图17是表示第一实验实施例的平均颈部直径Φ1/平均孔径Φ2之比与捕获率之间的关系的曲线图；
图18是表示第一实验实施例的平均颈部直径Φ1/平均孔径Φ2之比与压力损失之间的关系的曲线图；
图19是表示第二实验实施例的多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS与捕获率的关系的曲线图；
图20是表示第二实验实施例的捕获率与PDM/TDST之间的关系的曲线图，其中所述PDM/TDST为堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM(g/cm3)与多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST(g/cm3)之比；且
图21是表示第二实验实施例的捕获率与A1/A2之间的关系的图，其中所述A1/A2为多孔二氧化硅的平均粒径A1与氢氧化铝的平均粒径A2之比。
具体实施方式
[第一实施方案]
将参考图1至9描述废气净化过滤器的实施方案。如图1至3所示例说明的，本实施方案的由堇青石等形成的废气净化过滤器1具有外壳11、分隔壁12和孔道13。本实施方案的外壳11具有圆柱形状，其中将外壳11的轴向指定为轴向Y。图2中的箭头表示当将废气净化过滤器设置成使来自排气管等中的废气通过时废气流过的路径。
如图1和2所示，分隔壁12将外壳11的内部分成大量孔道13。这种分隔壁12有时被称为孔道壁。该实施方案的分隔壁12以格子构造形成。废气净化过滤器1具有多孔体；如图3A和3B所示，其具有在分隔壁12中形成的多个孔隙121，从而将包含在废气中的PM捕获并沉积在分隔壁12的表面上和孔隙121的内部。PM由细粒组成，被称为颗粒物或颗粒等。
可以将分隔壁12的平均孔径在12μm至30μm、优选为13μm至28μm、并且更优选为15μm至25μm范围内调节。可以将分隔壁12的孔隙率在55％至75％、优选为58％至73％、更优选为60％至70％的范围内调节。如果分隔壁12的平均孔径和孔隙率在这些范围内，则可以确保所需程度的强度，同时实现高捕获率和低程度压力损失。如果分隔壁12的平均孔径为12μm以上且孔隙率为55％以上，则可以将达西渗透系数提高至例如0.8以上，并且可以实现足够低程度的压力损失。结果，废气净化过滤器1适合于诸如捕获从汽油发动机排出的PM等应用。如果分隔壁12的平均孔径为30μm以下，则可以容易地提高下文所述的连通孔122的曲折度，并且可以进一步提高捕获率。如果分隔壁12的孔隙率为75％以下，则可以容易地确保废气净化过滤器1的结构可靠性。分隔壁12的平均孔径和孔隙率可通过如下文实验实施例所述的汞孔隙率测定法测量。
如图1和2所示，废气净化过滤器1具有大量孔道13。孔道13被分隔壁12包围以形成气体流路。孔道13的延伸方向通常与轴向Y一致。
如图1所示，从垂直于轴向Y取得的截面图中看，孔道形状可以是矩形。然而，孔道形状不限于此，可以是多边形例如三角形、四边形或六边形，或者可以是圆形，或者两种以上不同形状的组合。
该实施方案的废气净化过滤器1是具有圆柱形状的柱状体，其尺寸可以根据需要改变。废气净化过滤器1具有第一端面14和第二端面15，第一端面14和第二端面15分别位于轴向Y的相对两端。当废气净化过滤器1设置在诸如排气管等废气通道中时，第一端面14构成上游端面，第二端面15构成下游端面。
孔道13包括第一孔道131和第二孔道132。如图2所示，各个第一孔道131在第一端面14处开口并且在第二端面15处由密封部分16封闭。各个第二孔道132在第二端面15处开口，并且在第一端面14处由密封部分16封闭。密封部分16可以由陶瓷(例如堇青石)制成，但是也可以由其它材料制成。尽管图2中所示的密封部分16是插塞(plug)形状，但是形状不受特别限制，只要可以将孔道在第一端面14和第二端面15处密封即可。另外，尽管省略了此种结构的图示，但是也可以通过使分隔壁12在第一端面14和端面15处的部分变形来形成密封部分16。在这种情况下，由于密封部分16由分隔壁12的部分构成，因而分隔壁12和密封部分16将连续形成。
如此形成本实施方案的第一孔道131和第二孔道132，以使得其相对于与轴向Y垂直的横向并且也相对于与轴向Y和横向两者垂直的纵向彼此相邻地交替地布置。也就是，当从轴向Y观察废气净化过滤器1的第一端面14或第二端面15时，第一孔道131或第二孔道132排列成棋盘图案。
分隔壁12将彼此相邻的第一孔道131和第二孔道132分开，如图2所示。在分隔壁12中形成大量孔隙121，如图3A和3B所示。如图所示，除了在彼此相邻的第一孔道131和第二孔道132之间连通的连通孔122之外，分隔壁12还包含不允许第一孔道131和第二孔道132之间连通的非连通孔123。图4A和4B以更简化的形式示出了图3A和3B的孔隙121。尽管在图3和图4中，为简单起见将孔隙121以二维形式示出，但是可以认为，至少在连通孔122的情况下，大多数孔隙在三个维度上相交。
在本实施方案的废气净化过滤器1中，连通孔122的曲折度为1.1以上。曲折度被定义为连通孔122的平均流路长度L(μm)与分隔壁12的厚度T(μm)之比，即，由L/T表示。如果曲折度为1.1以上，则即使提高孔隙率，废气净化过滤器1也可以表现出高捕获率。特别地，例如，即使将孔隙率提高至55％以上，废气净化过滤器1也可以表现出足够高的捕获率。因此，可以提高捕获率同时抑制压力损失的增大。
从提高捕获率的角度出发，曲折度优选为1.15以上，更优选为1.2以上，进一步优选为1.3以上，进一步优选为1.35以上。另一方面，如果曲折度过高，则捕获率逐渐变得更加难以改善，并且减少压力损失变得更加困难。因此，从抑制压力损失的角度出发，曲折度优选设定为1.6以下，更优选为1.5以下，或者甚至更优选为1.4以下。从同时实现高捕获率和少量的压力损失的角度来看，更优选将曲折度设定在1.2至1.3的范围内。
曲折度的测量如下。具体地，如图5所示，对从废气净化过滤器收集的测量样品的分隔壁12进行CT扫描，以捕获壁12的扫描图像。使用由ZEISS公司制造的Xradia 520Versa作为CT扫描仪。测量条件是：管电压为80kV，管电流为87mA。捕获图像的分辨率为1.6μm/像素。注意，图5示出了测量样品的一部分。
CT扫描的扫描方向S是沿着分隔壁12的厚度方向，从分隔壁12位于第一孔道131侧的表面(下文为了方便起见将其称为分隔壁表面12a)向分隔壁12位于第二孔道132侧的表面(下面将其称为分隔壁表面12b)，其中第一孔道131在第一端表面14处开口(其为上游侧端面)且第二孔道132在第二端面15处开口(其为下游端面)。图6和7示出了扫描图像的实例，其中图7是图6的放大视图。在图6和7中，以沿Y轴的方向为Y方向，并且以与Y方向成直角并且沿着围绕第二孔道132的四个分隔壁12中之一的方向为X方向，而以与Y方向成直角的另一方向为Z方向。符号M表示位于第一端面14上的密封部分16。
因此，在图6和7中，扫描方向S是-Z方向。图6和7中的左上图像示出了在该方向上拍摄的扫描图像的相应实例。在-Z方向上拍摄的扫描图像在XY平面内。作为参考，在Y方向上拍摄的扫描图像(在XZ平面内的图像)分别在图6和7的左下部分示出，并且在-X方向拍摄的扫描图像(在YZ平面内的图像)分别在图6和7的右下部分示出。
接下来，使用在扫描方向S上拍摄的一组捕获图像进行分析，其中在扫描方向S上捕获的图像的数量等于分隔壁12的厚度(以μm计)除以1像素的尺寸(1.6μm)。在以下实例中，XY平面内分析图像尺寸的范围是500μm×500μm，而用于-Z方向的图像的数量等于分隔壁12的厚度(以μm计)除以1.6μm。
然后对在扫描方向S上拍摄的捕获图像执行二值化处理。使用美国国立卫生研究院(NIH)制造的图像J分析软件进行二值化处理。二值化的目的是区分分隔壁12中的孔隙部分和框架部分。框架部分是分隔壁12中的陶瓷部分，而孔隙部分是除陶瓷部分之外的部分，即其中没有陶瓷的部分。由于孔隙部分和框架部分具有相互不同的亮度，所以在去除捕获图像中残留的噪声并且设置任意阈值之后进行二值化处理。由于合适的阈值随每个测量样本而变化，因此通过目视检查由CT扫描捕获的整个图像，针对每个图像设置能够将孔隙部分和框架部分分开的阈值。图8A示出了二值化处理之前的捕获图像的实例，图8B示出了二值化处理之后的实例。图8B中的黑色区域是孔隙部分，灰色区域是框架部分。
在二值化处理之后，将捕获图像读入由SCSK公司制造的GeoDict分析软件，并且创建虚拟模型，其中将孔隙部分和框架部分的结构在0.685μm/体素的条件下进行三维建模。然后测量所获得的虚拟模型的所有连通孔122的流路长度(μm)。PM与气体一起流动，所述气体设法作为流体通过连通孔122中的最短流路。如上测量的流路长度是气体流经连通孔122的最短路径。也就是说，连通孔122的流路长度是不一定与连接孔隙直径中点的线的长度匹配的参数。将连通孔122的所有获得的流路长度的平均值作为连通孔122的平均流路长度L(μm)取值。此外，在计算曲折度时，将虚拟模型的厚度(μm)设定为分隔壁12的厚度T(μm)。然后通过将如上所述确定的连通孔122的平均流路长度L(μm)除以分隔壁12的厚度T(μm)来计算测量样品的曲折度。从废气净化过滤器1收集6个测量样品，并将废气净化过滤器1中的曲折度作为如上所述计算的测量样品的相应曲折度的平均值计算。
具体地说，如图9所示，分别从六个位置(即，中心部分1a、内侧部分1b、内侧部分1c、中心部分1d、内侧部分1e和内侧部分1f)收集测量样品。中心部分1a位于沿着废气净化过滤器1的中心轴线的Y方向轴的中心，内侧部分1b靠近过滤器的第一端面14处的密封部分16之后，内侧部分1c靠近过滤器的第二端面15处的密封部分16之后，中心部分1d位于穿过过滤器半径中心的Y方向轴的中心，内侧部分1e靠近过滤器的第一端面14处的密封部分16之后，内侧部分1f靠近过滤器的第二端面15处的密封部分16之后。每个测量样品的形状是立方体，其在垂直于轴向Y的方向上的尺寸是5mm长×5mm宽并且其在轴向Y上的长度是5mm。
可以将废气净化过滤器1中的分隔壁12的厚度在例如100μm至400μm的范围内调节。如图9所示，将分隔壁12的厚度作为在废气净化过滤器1中的上述位置中的三个处(即，在中心部分1a、内侧部分1b和内侧部分1c处)测量的相应厚度值的平均值取值。
捕获率通常取决于PM与分隔壁12的碰撞频率。通过将曲折度L/T设定为1.1以上，与本实施方案一样，实现了PM通过的连通孔122的复杂结构。结果，连通孔122中PM的碰撞频率提高。这被认为是由于通过连通孔122的曲折度而提高了PM的惯性碰撞的频率。结果，即使孔隙率提高，废气净化过滤器1也可以表现出高捕获率。将针对下文描述的第一实验实施例更详细地描述曲折度和捕获率之间的关系。
可以将本实施方案的废气净化过滤器1的捕获率提高到例如70％以上，同时保持结构强度。可以将催化剂通过用含有催化剂(例如贵金属)的浆料涂覆废气净化过滤器1而负载。当这样做时，则取决于催化剂粒径、浆料粘度、负载量和涂布时浆料的流速条件等，孔隙121的一部分变得堵塞并且捕获率变得较低。特别是，如果负载量不大于70g/L，则捕获率变得降低至负载前捕获率的约4/5；而如果负载量大于70g/L，则捕获率变得降低至负载前捕获率的约2/3至1/2，并且趋于变得甚至更低。这是因为通过那些对于PM收集而言有效的连通孔122的流路变得被催化剂堵塞。
从应对未来加强监管的方面考虑，优选的是负载催化剂后的PM捕获率大于60％。因此，在负载催化剂之前的PM捕获率优选为70％以上。此外，从应对进一步加强监管的方面来看，甚至更优选的是负载催化剂之前的PM捕获率为80％以上。可以对废气净化过滤器1施加50g/L以上的催化剂，并且可以使在已负载催化剂的条件下的曲折度L/T大于1.6且小于2.5。废气净化过滤器通常在已负载催化剂的状态下使用，并且重要的是，即使在这种状态下使用过滤器，也要保持分隔壁12中连通孔122的足够的曲折度。50g/L的催化剂量是满足未来排放监管所必需的。利用上述构造，即使在已负载催化剂的状态下，也可以提高捕获率并抑制压力损失。应当注意，在已负载催化剂的条件下，也可以通过使用上述方法确定曲折度L/T。在这种情况下，从改善捕获率和抑制压力损失等方面考虑，曲折度优选为1.7以上，更优选为1.8以上，或甚至更优选为2.0以上。此外，在已负载催化剂的状态下，曲折度优选为2.45以下，更优选为2.4以下，或甚至更优选为2.3以下。在开始负载催化剂后曲折度变化的原因是流路变得被催化剂堵塞，从而使得在负载催化剂前形成的最短流路不再适用。
[第二实施方案]
将参考上文用于描述第一实施方案中的图1至9以及图10和11描述根据第二实施方案的废气净化过滤器。在第二实施方案的要素对应于第一实施方案的要素的情况下，除非另有说明，在描述第二实施方案时使用与第一实施方案相同的附图标记，并且省略对这些要素的进一步描述。
在本实施方案的废气净化过滤器1中，连通孔122的颈部直径的平均值Φ1(μm)与分隔壁12中的孔隙的平均孔径Φ2(μm)之间的关系满足以下等式(3)的关系。颈部直径的平均值Φ1在下文中被称为“平均颈部直径Φ1”。即，在本实施方案的废气净化过滤器1中，平均颈部直径Φ1与分隔壁12的平均孔径Φ2之比Φ1/Φ2为0.2以上。
Φ1/Φ2≥0.2···(3)
首先，将描述颈部直径。如图10所示，在分隔壁12中形成大量的孔隙121，包括在相邻的孔道13之间连通的大量连通孔122。连通孔122中废气流过的流动通道面积通常不是恒定的，而是连续变化的，并且存在其中流动通道面积局部减小的狭窄部分。在各个连通孔122中，最小的狭窄部分是颈部124a、124b。
图11是通过对废气净化过滤器1的分隔壁12以与第一实施方案相同的方式执行CT扫描并应用二值化处理而获得的图像。在图11中，在由箭头指示的连通孔122的流路Rt中，将最窄的颈部124c以由圆形框架围绕的方式示出。颈部的流动通道面积的等效圆直径是颈部直径。也就是说，具有与颈部处的流动通道面积相同面积的圆的直径是颈部直径。颈部直径由连通孔122的流动通道面积最小处的颈部的等效圆直径限定。尽管图11中箭头所示的流路Rt在扫描图像侧完成，但所述路径实际上从分隔壁前表面12a延伸到分隔壁后表面12b。
将颈部直径通过泡点法测量。在该方法中，首先，将多孔测量样品用具有已知表面张力的液体完全浸渍。然后从样品的一个端面向所述测量样品施加压力。随着压力增大，将测量样品的孔隙中的液体推出，并且气体开始流过样品。随着压力增大，气体流速增加。基于气体从与被施加压力的端面相对的端面流出的压力，使用下面的等式(4)计算孔径。在等式(4)中，DP是孔径，γ是待浸渍液体的表面张力，θ是液体的接触角(其是常数)。本实施方案使用的测量装置是由Porous Material公司制造的CEP-1100AXSHJ，并且使用同一公司制备的Silwick(表面张力：20.1[dyne/cm])作为试剂。
DP＝4×γ×cosθ×α/P···(4)
在本实施方案中，泡点法中使用的测量样品是废气净化过滤器的一部分。由于测量样品具有大量连通孔122，因此泡点法中从端面流出气体处的压力受到连通孔122中的狭窄部分(具体而言，颈部124a、124b、124c)的限制。这是因为连通孔122中的颈部124a、124b、124c主要决定了气流阻力值。出于这个原因，等式(4)中的孔径DP为颈部直径。
在泡点法中，使用从废气净化过滤器1收集的6个测量样品。这些测量样品的相应收集位置与上文针对第一实施方案所述的用于测量曲折度中的样品相同。然而，泡点法的测量样品的形状是在垂直于轴向Y的方向上的直径Φ为19mm并且沿轴向Y的厚度为400μm至500μm的盘形体的形状。改变压力的端面是盘形体的盘面。此外，在收集的测量样品中不包括密封部分16。出于这个原因，在每个测量样品的第一孔道131和第二孔道132中设置密封部分16，以便具有与废气净化过滤器1中相同的气流。颈部直径通过泡点法使用6个测量样品测量，将相应测量直径的平均值作为平均颈部直径Φ1计算。下文描述了实验实施例的细节。
分隔壁12中的平均孔径Φ2通过压汞法测定，如以下实验实施例所示。测量样品是矩形固体，其在与废气净化过滤器1的轴向Y垂直的方向上的尺寸为15mm长×15mm宽，并且在轴向Y上的长度为20mm。
当如上所述测量的平均颈部直径Φ1(μm)和平均孔径Φ2(μm)满足关系Φ1/Φ2≥0.2时，废气净化过滤器1的压力损失减少。为了进一步减少压力损失，优选的是满足关系Φ1/Φ2≥0.3，更优选满足关系Φ1/Φ2≥0.4，或甚至更优选满足关系Φ1/Φ2≥0.5。
其它构造和运行效果类似于第一实施方案的废气净化过滤器1的构造和运行效果。通过组合第一实施方案和第二实施方案的构造，可以提供具有高捕获率和低压力损失的废气净化过滤器1。
[第三实施方案]
下面将描述制造与第一实施方案一样的其中孔隙的曲折度为1.1以上的废气净化过滤器的方法。本实施方案的废气净化过滤器具有堇青石作为主要成分，通过如下实施混合步骤、形成步骤和烧制步骤来制造。
在混合步骤中，将多孔二氧化硅、滑石和Al源(铝源)混合以制备堇青石形成原料。在形成步骤中，制备含有堇青石形成原料的粘土，并将粘土模塑以制备模塑体。在烧制步骤中，将模塑体烧制。
废气净化过滤器1具有作为其主要成分的堇青石，其中所述堇青石的化学组成为例如45重量％至55重量％的SiO2、33重量％至42重量％的Al2O3、和12重量％至18重量％的MgO。因此，在废气净化过滤器1的制造中，在制备堇青石组成(cordierite composition)过程中使用包含Si源、Al源和Mg源的堇青石形成原料。
堇青石形成原料是能够通过烧制而制备堇青石组成的材料。在本实施方案中，使用通过将二氧化硅、滑石、氢氧化铝、氧化铝、高岭土等适当混合而得到的混合物作为原料。
使用振实堆积密度小于0.38g/cm3的多孔二氧化硅作为二氧化硅，从而能够获得曲折度为1.1以上的废气净化过滤器1。原因如下。
在堇青石形成原料中，多孔二氧化硅和滑石是成孔材料。通过使用具有预定小于上述值的振实堆积密度的多孔二氧化硅，提高了成孔材料在堇青石形成原料中的体积比例。结果，连通孔的数量增加，并且曲折度提高，从而能够获得具有高捕获率的废气净化过滤器1。参考实验实施例，通过下文描述的方法测量振实堆积密度。
从进一步提高曲折度并获得具有甚至更高的捕获率的废气净化过滤器1的方面来看，多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS优选小于0.38g/cm3，或更优选小于0.33g/cm3，甚至更优选小于0.28g/cm3。
此外，堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM(g/cm3)和多孔二氧化硅与滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST(g/cm3)优选满足关系PDM/TDST≥1.7、或更优选PDM/TDST≥1.8、或甚至更优选PDM/TDST≥1.9。在这种情况下，可以进一步提高曲折度L/T。可以认为，这是因为，通过将PDM/TDST设定为上述预定值之一以上，可以增大堇青石形成原料中多孔二氧化硅和滑石的体积。
曲折度不仅可以通过提高多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS而提高，还可以通过使堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM(g/cm3)与多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST(g/cm3)之比PDM/TDST高于预定值而提高。多孔二氧化硅和滑石的振实堆积密度值根据其粒径、表面不规则性和球形度等而变化。对于堇青石形成原料而言也是如此，因此多孔二氧化硅和滑石的体积比是在确定废气净化过滤器1的曲折度的过程中最重要的因素。因此，通过将表示作为成孔材料的多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的颗粒数比的PDM/TDST设定至上述预定值之一以上，可以提高曲折度。参考第二实验实施例，通过下文描述的方法测量压缩堆积密度。
多孔二氧化硅的平均粒径A1(μm)和Al源的平均粒径A2(μm)优选满足关系A1/A2≤3.58，或更优选A1/A2≤3.43，或更加优选A1/A2≤3.28。在这种情况下，可以进一步提高曲折度L/T。这是因为，通过调节作为成孔材料的多孔二氧化硅与作为框架形成材料的Al源之间的粒径比，可以控制堇青石形成原料中构成材料的堆积密度(bulk density)。成孔材料是影响分隔壁12中的孔隙部分的形成的原料；并且在堇青石形成原料中，成孔材料是例如Si源，如多孔二氧化硅或滑石。另一方面，框架形成材料是影响分隔壁12的陶瓷部分的形成的原料；并且在堇青石形成原料中，框架形成材料是例如Al源，如氢氧化铝或氧化铝。
优选使用氢氧化铝作为Al源，因为其能够使得孔隙率提高。
在废气净化过滤器1的制造中，将水、粘合剂、润滑油和成孔材料等与堇青石形成原料适当地混合，以制备包含堇青石形成原料的粘土。可将捏合机用于混合。随后，将粘土模塑成蜂窝形状，例如通过挤出进行模塑。然后，例如，将由粘土制成的模塑体在干燥后切割成预定长度。
然后烧制模塑体，从而获得具有蜂窝结构的烧结体。尽管未在图中示出，但具有蜂窝结构的烧结体具有与图1和2中所示的废气净化过滤器1相同的构造，不同之处在于没有形成密封部分。
然后密封部分16通过以下方式形成：使用分配器或印刷机等以用含有与具有蜂窝结构的烧结体相同种类的陶瓷原料的浆料填充孔道13的第一端面14或第二端面15，然后烘烤烧结体。形成密封部分16的方法不受特别限制，可以使用其它方法。或者，可以在烧制之前在生坯上形成密封部分，并且可以在单个烧制步骤中同时进行生坯和密封部分的烧结。或者，密封部分可以通过在烧制之前或过程中使分隔壁12在蜂窝状模塑体的端面上的部分变形来形成。
由此可以制造曲折度为1.1以上的废气净化过滤器1，从而提供具有高捕获率的过滤器。
此外，与第二实施方案一样，可以提高混合粉末中成孔材料的颗粒数比，以将Φ1/Φ2比提高至预定值。由此，通过提高Φ1/Φ2，可以提高成孔材料之间的接触程度。结果，可以获得具有低压力损失的废气净化过滤器1，而几乎不会降低捕获率。
在本实施方案中，已经针对包含堇青石作为主要成分的废气净化过滤器的情况描述了提高孔隙的曲折度并提高Φ1/Φ2比的方法。然而，本实施方案的制造方法的原理也适用于具有堇青石之外的材料作为其主要成分的废气净化过滤器，来提高孔隙的曲折度并提高过滤器的Φ1/Φ2比。也就是说，即使当主要成分是堇青石之外的材料时，也可以基于应用针对本实施方案所述的制造方法的原理来提高曲折度和Φ1/Φ2比。例如，即使废气净化过滤器主要由堇青石以外的材料形成，也可以与针对本实施方案所述的相同的方式调节成孔材料和框架形成材料的堆积密度和粒径比等。因此，在这种情况下，也可以获得具有高于预定值的曲折度和Φ1/Φ2比的废气净化过滤器。
[第一实验实施例]
在该实施例中，制造了具有不同曲折度值和Φ1/Φ2比值的多个废气净化过滤器1，并比较和评价了其PM捕获率。
具体地，将多孔二氧化硅、滑石和氢氧化铝适当地混合，以制备堇青石形成原料。将由石墨制成的成孔剂、水、润滑剂和由甲基纤维素制成的粘合剂适当地添加到堇青石形成原料中，以制备含有堇青石形成原料的粘土。尽管粘土的捏合时间通常为约30分钟至2小时，但是将对试样(其分别被指定为A1至A3、A6至A11和A14至A17)应用的捏合时间延长，以通过改善颗粒之间的接触来改善孔隙的连通性和曲折度。但是，如果使粘土的捏合时间过长，则水蒸发而不能获得足够的可成形性。因此，在该实施例中，将粘土的捏合时间延长了约1.2至1.5倍。将由此制备的粘土挤出模塑并烧制，然后形成密封部分，以制备含有堇青石作为主要组分的废气净化过滤器。
在该实施例中，通过改变平均粒径、多孔二氧化硅、滑石和氢氧化铝的混合比以及石墨的混合比等，制造十七种类型的废气净化过滤器1。这些废气净化过滤器在下文被称为试验体A1至A6、A8至A12和A14至A19。
测量每个试验体的孔隙率、平均孔径、曲折度L/T和Φ1/Φ2比，结果示于表1中。还测量了每个试验体的捕获率和压力损失，结果示于表1中。另外，测量了每个试验体在孔隙中充填60g/L催化剂之后的曲折度L/T和捕获率，结果示于表1中。使用壁内涂覆方法(in-wall coating method)以负载催化剂，其中在每个试验体的分隔壁之间填充含催化剂的浆料，然后将所述含催化剂的浆料从试验体的一个端面或从两个端面抽出。
(孔隙率和平均孔径)
通过使用压汞法的原理，由汞孔隙计测量每个试验体的分隔壁12中的孔隙率和平均孔径Φ2。使用由Shimadzu Corporation(Micrometrics公司)制造的AutoPore IV9500作为汞孔隙计。测量条件如下。
首先，从每个试验体上切下用于测量的试样。每件试样都是长方体，其在垂直于轴向的方向上的尺寸为15mm长×15mm宽并且其轴向长度为20mm。接下来，将试样放入汞孔隙计的测量池中，并降低测量池中的压力。随后将汞引入测量池中并施加压力，然后通过使用加压时的压力值和进入试样的孔隙中汞的体积而测量孔径和孔体积。
测量在0.5PSIA至20,000PSIA的压力范围内进行。0.5PSIA对应于0.35×10-3kg/mm2，20,000PSIA对应于14kg/mm2。对应于该压力范围的孔径范围为0.01至420μm。使用140°的接触角和480dyn/cm的表面张力作为常数来由压力计算孔径。平均孔径Φ2是孔体积为50％积分值时的孔径。孔隙率由以下关系表达式计算，其中堇青石的真比重为2.52：
孔隙率(％)＝总孔体积/(总孔体积+1/堇青石的真比重)×100
(曲折度)
每个试验体的分隔壁12中孔隙的曲折度通过针对第一实施方案描述的方法测量。使用由美国国立卫生研究院(NIH)制造的ImageJ 1.46版图像分析软件以进行二值化。将由SCSK公司制造的GeoDict 2017版分析软件用于在计算曲折度时测量流路长度。
(Φ1/Φ2比)
每个试验体中连通孔122的平均颈部直径Φ1根据针对第二实施方案描述的方法测量。泡点法通过使用由Porous Materials公司制造的CEP-1100AXSHJ测量装置应用。在测量中，使用如图12所示的外径为25.4mm且内径为16.5mm的环形夹具4。夹具4设置有内径Φ为19mm的凹部，其中将测量样品Sp放置在该凹部中。测量样品Sp是直径Φ为19mm且厚度为400至500μm的盘状体，将其如针对第二实施方案所述的那样从每个试验体上切下。将测量样品Sp如此切下，从而使得盘状体的直径方向与试验体的轴向Y成直角并且盘状体的厚度方向与试验体的轴向Y相同。将从试验体上切下的测量样品Sp的表面用#320砂纸进行精加工抛光(finish-polishing)，然后将非透气性塑料石蜡膜附着到测量样品Sp的两个端面上。通过在每个膜中形成孔，形成第一孔道131和第二孔道132的开口，而其中没有形成孔的膜部分用作第一孔道131和第二孔道132的密封部分16。应注意，为简单起见，图12中省略了膜和密封部分16。将提供有密封部分16的测量样品Second period设置在夹具4的凹部中。使用由Porous Materials公司制造的Silwich作为通过泡点法浸渍到测量样品Sp中的液体，将其表面张力调节为20.1dynes/cm。通过使用2ml注射器滴加这种液体直至覆盖测量样品Sp，并进行真空脱气直至液体完全浸渍。随后将加压气体在测量样品Sp的厚度方向上施加，并检查压力与气体流速之间的关系。施加压力的方向由图12中的箭头P表示。第一孔道131在测量样品Sp的其中施加压力的端面处开口，而第二孔道132在与测量样品Sp的其中施加压力的端面相对的端面处开口。
在图13中示出了用泡点法表示压力与流速之间关系的压力曲线，具体而言，所得到的试验体A1和试验体A2的压力曲线。此外，通过测量来自压力曲线的每个压力下的孔径(即颈部直径)，基于第二实施方案的等式(4)，可以获得图14中所示的颈部直径与累积频率之间的关系。在该关系图中频率为50％时的颈部直径是测量样品Sp的颈部直径的值。此外，如针对第二实施方案所描述的，从每个试验体收集六个测量样本Sp，并测量每个测量样本Sp的颈部直径。然后计算这些颈部直径的平均值，并计算平均颈部直径Φ1与上述平均孔径Φ2的值的Φ1/Φ2比。
(捕获率和压力损失)
如下测量PM捕获率和压降。将各试验体的废气净化过滤器1安装在直喷汽油发动机的排气管上，使含有PM的废气流通过过滤器。在这时，分别测量废气中在气体进入废气净化过滤器1之前的PM数和在从所述过滤器流出的废气中的PM数，用于计算PM捕获率。测量条件是：温度为450℃且废气流速为2.8m3/min。废气在进入废气净化过滤器之前的压力和从所述过滤器排出后的压力分别通过压力传感器测量，同时测量捕获率，并将废气净化过滤器的压力损失作为获得的相应压力值之差测量。在这种情况下的测量条件是：温度为720℃，废气流速为11.0m3/min。从其中在废气净化过滤器中没有沉积PM的初始状态开始进行所有测量。通过使用由AVL制造的PM颗粒数计数器(AVL-489)测量PM数。
[表1]
如表1所示，曲折度为1.1以上的废气净化过滤器1具有高捕获率。为了示例说明曲折度与捕获率之间的关系的趋势，在图15中示出了测试样品的该关系。如图15所示，当曲折度提高时，捕获率提高，并且在曲折度为1.1以上时，表现出高于65％的高捕获率。如果曲折度为1.2以上，则捕获率超过70％。认为，这是因为PM与壁面的碰撞频率由于布朗运动而提高，并且由于曲折度的提高和分隔壁中连通孔的流路开始变得更复杂，PM惯性碰撞的频率也提高。
另一方面，如果曲折度超过1.6，则捕获率的提高比例大大降低。其原因在于，通过连通孔的流路越复杂，流路的交叉点变得越多，并且尽管与分隔壁的碰撞频率由于布朗运动而提高，但是PM通过的流路的分支变得增多。可以认为，这些因素造成由于PM惯性导致的碰撞减少。此外，如图16所示，曲折度和压力损失具有比例关系，其中随着曲折度的提高，压力损失增加。因此可以理解，曲折度优选不大于1.6，因为较高的值对于改善捕获率几乎没有任何影响并且会增加压力损失。
此外，如表1所示，如果平均颈部直径与平均孔径的Φ1/Φ2比提高，则压力损失变得减少，而捕获率几乎没有降低。为了示例说明Φ1/Φ2与捕获率之间的关系的趋势、以及Φ1/Φ2与压力损失之间的关系的趋势，图17示出了试验体的Φ1/Φ2与捕获率之间的关系，而图18示出了试验体的Φ1/Φ2与压力损失之间的关系。
如图17和18所示，压力损失可以通过提高Φ1/Φ2比减少，而捕获率几乎没有变化。特别地，通过将Φ1/Φ2设定为0.2以上，可以显著减少压力损失而不会引起捕获率的显著变化。通常，将增大平均孔径用作抑制压力损失的方法。然而，在连通孔的情况下，构成瓶颈的孔隙颈部的扩宽是特别有效的。具体地，通过提高平均颈部直径与平均孔径的Φ1/Φ2比，可以实现压力损失的有效减少；并且特别地，通过将Φ1/Φ2设定为0.2以上，可以实现减少压力损失的显著效果。
此外，通过使Φ1/Φ2比为0.2以上并且还使曲折度为1.1以上，可以在实现高捕获率和保持低压力损失量之间做出优异的折衷。
已经通过该实施例证明了流路形状因素(例如曲折度和Φ1/Φ2比)与捕获率和压力损失之间的关系，并且可以说具有堇青石以外的材料作为其主要组分的废气净化过滤器存在类似的关系。也就是说，当废气净化过滤器1的主要组分是诸如硅铝酸盐(其主要组分有SiC)、二氧化铈-氧化锆和莫来石等材料时，通过类似地调节曲折度和Φ1/Φ2比，可以获得与该实施例相同的效果。
[第二实验实施例]
在该实施例中，将检查制造具有高曲折度的废气净化过滤器的方法。当废气净化过滤器包含堇青石作为主要组分时，使用包含Si源、Al源和Mg源的堇青石形成原料以制备堇青石组成。可以使用适当地结合多孔二氧化硅、滑石、氢氧化铝、氧化铝、高岭土等的混合物作为堇青石形成原料。在废气净化过滤器1的制造中，将水、粘合剂、润滑油和成孔剂等与堇青石形成原料适当地混合，以制备包含堇青石形成原料的粘土。然后，通过以如针对第一实验实施例所述的方式实施粘土的挤出模塑、烧制、形成密封部分等步骤，获得废气净化过滤器。
可以将多孔二氧化硅和滑石在高温下熔化以形成孔隙121，因此可以将其称为成孔材料。成孔材料的颗粒数比越高，颗粒之间的接触变得越好，并且曲折度可以由此提高。因此，如果将含有堇青石形成原料的粘土挤出形成，则可以控制粘土中含有的多孔二氧化硅与滑石的颗粒数比，以提高曲折度。
然而，颗粒数比难以测量，可以假设测量值将随模塑条件而变化。因此，想要的是采用这样的指数，其可用以通过控制粉末状原料(例如二氧化硅、滑石和Al源)的条件来调节曲折度。鉴于此，进行了以下检查，其中主要关注多孔二氧化硅的振实堆积密度和堇青石形成原料粉末的压缩堆积密度等。
将考虑具有表2中所示的具体组成的粘土。如表2所示，通过适当地混合多孔二氧化硅、滑石和氢氧化铝，制备堇青石形成原料。使用具有各自不同的振实堆积密度值的三种二氧化硅作为多孔二氧化硅。如表3所示的这些多孔二氧化硅的振实堆积密度如下测量。
(振实堆积密度)
振实堆积密度的测量通过使用振实堆积密度流动粘附测量装置(tapped bulkdensity flow adhesion measuring device)——具体而言，由Seishin Enterprise Co.,Ltd.制造的Tap Denser——进行。将待测量的粉末填充在测量装置的圆筒中，然后通过轻敲而压缩，由处于压缩状态下的粉末的质量和圆筒体积计算堆积密度。这个堆积密度是振实堆积密度。使用多孔二氧化硅或多孔二氧化硅和滑石的混合粉末作为待测量的粉末。
使用一种类型的氢氧化铝、或具有各自不同平均粒径的两种类型的氢氧化铝。将由石墨制成的成孔材料、水、润滑油和由甲基纤维素制成的粘合剂适当地添加到堇青石形成原料中。可以认为粘土通过混合这些原料来制备。对于试样B14和B15，通常应用约30分钟至2小时的捏合时间，但是可延长捏合时间以通过改善颗粒之间的接触而提高连通性和曲折度。然而，如果粘土的捏合时间太长，水将蒸发，从而不能获得足够的可成形性。因此，在该实施例中，将粘土的捏合时间延长了约1.2至1.5倍。
[表2]
测量堇青石形成原料粉末(下文被称为混合粉末)的压缩堆积密度，以检查模拟粘土的评价方法。具体而言，首先将混合粉末装入由Shimadzu Corporation制造的“Autograph”压力测量仪器(其直径为25mm，长度为20mm)中，开始压缩所述混合粉末。压缩速度为1mm/min。当达到7kN的载荷(对应于15MPa的实际模塑压力)时，通过极限控制而停止压缩。通过该压缩获得由混合粉末组成的圆柱形粒料。测量粒料的重量和高度。
粒料高度的测量可以通过使用卡尺、千分尺、三维测量机等进行。在这种情况下，使用千分尺进行测量。由于粒料的直径为25mm，因此粒料的体积作为直径与高度的乘积计算。
密度由粒料的体积和重量——即，通过将重量除以体积——计算。将该密度作为压缩堆积密度取值。将由Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.制造的甲基纤维素“65MP-4000”加入到混合粉末中作为粘合剂。粘合剂用以促进粒料状混合粉末的处理。同样可以使用另一种粘合剂。具体而言，使用1.5g混合粉末和0.5g粘合剂，总共2g。
通常，粒径与堆积密度之间存在相关性；粒径越小，堆积密度越小，因为颗粒之间形成空间。以某一体积布置的颗粒的数量随着粒径的减小而增加。因此，堆积密度越小，颗粒的数量越大，即堆积密度和颗粒的数量彼此成反比。
混合粉末中成孔材料的颗粒数比R通过使用以下等式(i)由多孔二氧化硅和滑石单独的颗粒数NST以及在废气净化过滤器的制造中所用的全部原料混合粉末的颗粒数NM计算。成孔材料是多孔二氧化硅和滑石。
R＝NST/NM···(i)
通过将堆积密度与颗粒数之间的上述关系应用于等式(i)，成孔材料的颗粒数比R通过以下等式(ii)由所有原料(即多孔二氧化硅、滑石和氢氧化铝的混合粉末)的堆积密度DM以及多孔二氧化硅和滑石的堆积密度DST表示：
R＝DM/DST···(ii)
即，如等式(ii)所示，颗粒数比随着氢氧化铝的堆积密度的提高而提高，并且随着多孔二氧化硅和滑石的堆积密度的减小而提高。在该实施例中，使用多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS作为多孔二氧化硅的堆积密度DS，使用多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实密度TDST作为多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的堆积密度DST，并且使用堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM作为堇青石形成原料的堆积密度DM。
针对表中所示的粘土，测量多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS、多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST、以及堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM的值。振实堆积密度TDS和压缩堆积密度PDM通过上述方法测量。结果示于表3中。
每个试验体的废气净化过滤器1通过以下方式获得：通过使用表2中所示的每种粘土，以与实验实施例1类似的方式进行挤出模塑、烘烤和形成密封部分。将每个试验体的曲折度L/T、平均颈部直径与平均孔径之比Φ1/Φ2、捕获率和压力损失以与第一实验实施例相同的方式测量。所得结果示于表3。试验体B1、B5、B14和B15来自分别与实验实施例1的试验体A1、A5、A14和A15相同的废气净化过滤器1。试验体B13是针对本实施例制造的曲折度为1.12的废气净化过滤器。
[表3]
从表3可以看出，通过使用具有较小振实堆积密度TDS的多孔二氧化硅B和多孔二氧化硅C，多孔二氧化硅和滑石的颗粒数比变高，其中所述颗粒数比通过堇青石形成原料的加压堆积密度PDM与多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST之比PDM/TDST表示。另外，通过使用具有相对较大平均粒径的氢氧化铝和具有相对较小平均粒径的氢氧化铝的混合物，可以提高氢氧化铝的堆积密度并改善填充性。
通常，通过将具有较小平均粒径的氢氧化铝的比例设定为氢氧化铝总量的25重量％至30重量％，进一步改善填充性。然而，用于提高填充性的最佳组合比将根据颗粒尺寸、颗粒形状、分布等的组合而变化。
在该实验实施例中，如表2和3所示，在试验体B5和B13中仅使用平均粒径为5μm的氢氧化铝作为氢氧化铝，而在试样B1和B14中使用小粒径与大粒径之比(小粒径:大粒径)为3:7的氢氧化铝，并且在试验体B15中使用小粒径与大粒径之比为5:5的氢氧化铝。结果，从表3中可以看出，对于小尺寸颗粒的30重量％至50重量％的混配比例，堇青石形成原料的堆积密度值具有相似的量级。
此外，如表3所示，堇青石形成原料的压缩堆积密度PDM与作为成孔材料的多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度TDST之比PDM/TDST按照试样B5和B13、试样B1和B15以及试样B14的顺序依次提高。PDM/TDST的这个排列顺序与曲折度L/T的排列顺序和捕获率的排列顺序近似相关。因此可以理解，通过降低多孔二氧化硅的振实堆积密度并提高PDM/TDST比，可以提高曲折度，从而提高捕获率。
图19示出了多孔二氧化硅的振实堆积密度TDS与捕获率之间的关系。图20示出了PDM/TDST比与捕获率之间的关系。图21示出了A1/A2与捕获率之间的关系，其中所述A1/A2为多孔二氧化硅的平均粒径A1与氢氧化铝的平均粒径A2之比。
从图19中可以理解，通过使用振实堆积密度为0.38g/cm3以下的多孔二氧化硅，可以使捕获率为70％以上。此外，从图20可以理解，通过将PDM/TDST比设定为1.7以上，可以使捕获率为70％以上。而且，从图21可以理解，通过将A1/A2比设定为3.58以下，可以使捕获率为70％以上。
在该实施例中，使用二氧化硅、滑石和氢氧化铝作为堇青石形成原料，然而堇青石形成原料可包括诸如高岭土和氧化铝等原料。另外，如果允许实现较低的孔隙率，则可以使用氧化铝作为Al源。具体而言，可以使用氢氧化铝和/或氧化铝作为Al源。氢氧化铝和氧化铝可以具有相同的平均粒径或可以具有不同的平均粒径。从模塑性、收缩性和成本等方面来看，可以适当调节这些物质的比例。
本公开的技术不限于上述实施方案和实验实施例，并且在不脱离本公开的范围的情况下可以进行各种修改。此外，各个实施方案和实验实施例所示例说明的构造可以任意组合。
Claims (9)
1.废气净化过滤器，其包括：
外壳(11)；和
将所述外壳的内部分隔成多个孔道(13)的多孔分隔壁(12)，
其中所述分隔壁具有在与相应的分隔壁相邻的孔道之间连通的多个连通孔(122)，
并且其中由所述连通孔的平均流路长度L(μm)与所述分隔壁的厚度T(μm)之比限定的曲折度L/T满足以下等式(1)：
L/T≥1.1 (1)。
2.如权利要求1所述的废气净化过滤器，其中，颈部直径的平均值Φ1(μm)与所述分隔壁中的平均孔径Φ2(μm)之比满足以下等式(3)，其中所述颈部直径的平均值Φ1(μm)由所述连通孔中具有最小流路面积的颈部的相应等效圆直径的平均值限定：
Φ1/Φ2≥0.2…(3)。
3.如权利要求1或2所述的废气净化过滤器，其中，所述分隔壁的孔隙率大于或等于55％且小于或等于75％，且所述平均孔径大于或等于12μm且小于或等于30μm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的废气净化过滤器，其中，所述废气净化过滤器的颗粒物捕获率大于或等于70％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的废气净化过滤器，其中，所述曲折度L/T进一步满足以下等式(2)：
L/T≤1.6…(2)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的废气净化过滤器，其中，负载了大于或等于50g/L的催化剂，并且曲折度L/T大于或等于1.6且小于或等于2.5。
7.制造废气净化过滤器(1)的方法，其包括：
混合振实堆积密度小于或等于0.38g/cm3的多孔二氧化硅、滑石和铝源以制备堇青石形成原料的混合步骤；
制备含有所述堇青石形成原料的粘土和模塑所述粘土以形成模塑体的模塑步骤；和
烧制所述模塑体的烧制步骤。
8.如权利要求7所述的制造废气净化过滤器的方法，其中，在所述混合步骤中，制备满足PDM/TDST≥1.7的堇青石形成原料，其中PDM(g/cm3)是所述堇青石形成原料的压缩堆积密度，TDST(g/cm3)是多孔二氧化硅和滑石的混合粉末的振实堆积密度。
9.如权利要求7或8所述的制造废气净化过滤器的方法，其中，满足关系A1/A2≤3.58，其中，A1(μm)是多孔二氧化硅的平均粒径，且A2(μm)是所述铝源的平均粒径。
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Cited By (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6947200B2 (ja) | 2019-05-15 | 2021-10-13 | 株式会社デンソー | 排ガス浄化フィルタ |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1111597A (zh) * | 1993-11-29 | 1995-11-15 | 国际壳牌研究有限公司 | 烃的催化部分氧化的方法 |
| US20070033912A1 (en) * | 2003-07-25 | 2007-02-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic porous body and method for evaluating its permeability |
| US20070231538A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
| CN105392756A (zh) * | 2013-05-20 | 2016-03-09 | 康宁股份有限公司 | 多孔陶瓷制品及其制造方法 |
| CN107427823A (zh) * | 2015-03-24 | 2017-12-01 | 日立金属株式会社 | 陶瓷蜂窝结构体 |
| WO2017210251A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Corning Incorporated | Porous article and method of manufacturing the same |
| WO2018075863A1 (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Corning Incorporated | Filtration articles and methods of making and using the same |
-
2019
- 2019-09-05 DE DE102019123873.0A patent/DE102019123873A1/de active Pending
- 2019-09-30 US US16/587,403 patent/US20200101442A1/en not_active Abandoned
- 2019-09-30 CN CN201910939730.0A patent/CN110966065B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1111597A (zh) * | 1993-11-29 | 1995-11-15 | 国际壳牌研究有限公司 | 烃的催化部分氧化的方法 |
| US20070033912A1 (en) * | 2003-07-25 | 2007-02-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic porous body and method for evaluating its permeability |
| US20070231538A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Honeycomb structure |
| CN105392756A (zh) * | 2013-05-20 | 2016-03-09 | 康宁股份有限公司 | 多孔陶瓷制品及其制造方法 |
| CN107427823A (zh) * | 2015-03-24 | 2017-12-01 | 日立金属株式会社 | 陶瓷蜂窝结构体 |
| WO2017210251A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Corning Incorporated | Porous article and method of manufacturing the same |
| WO2018075863A1 (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Corning Incorporated | Filtration articles and methods of making and using the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114673578A (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-28 | 日本碍子株式会社 | 蜂窝过滤器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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