DE602004007054T2 - Wabenkörperstruktur mit verschiedenen Porositäten und Porendurchmessern - Google Patents

Wabenkörperstruktur mit verschiedenen Porositäten und Porendurchmessern Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wabenstruktur, insbesondere eine Wabenstruktur, die vorzugsweise als Filter zur Reinigung eines Abgases oder als Katalysatorträger eingesetzt werden kann.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • In den letzten Jahren sind die Einflüsse von Teilchen oder NOx, die von einem Kraftfahrzeugmotor, insbesondere einem Dieselmotor, oder dergleichen in die Umwelt abgegeben werden, deutlich in das Bewusstsein der Öffentlichkeit gerückt, und die Verwendung einer Wabenstruktur, die poröse Trennwände umfasst, wurde auf vielfältige Weise als wichtiges Mittel zur Entfernung dieser schädlichen Materialien untersucht.
  • Beispielsweise wurde eine Wabenstruktur für einen Filter (nachstehend als DPF bezeichnet) zum Filtern der von einem Dieselmotor abgegebenen Teilchen entwickelt. Die Wabenstruktur für DPF umfasst im Allgemeinen poröse Trennwände, die so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl von Zellen bilden, die sich in Axialrichtung erstrecken, und die durch die Trennwand getrennt nebeneinanderliegenden Zellen sind an einer der einander gegenüberliegenden Endflächen verschlossen. Weiters wird ein Abgas in die Zelle eingeleitet, die an einer Endfläche geöffnet ist, und durch die Trennwand in der Wabenstruktur geleitet, so dass die Teilchen in dem Abgas filtriert und entfernt werden können (siehe JP-A-4-301114 ).
  • Bei einer solchen Wabenstruktur ist es wünschenswert, dass Gasströme mit zentralen und peripheren Anteilen in einem bezogen auf die Axialrichtung (Längsrichtung der Zelle) vertikalen Teil in Hinblick auf die Steigerung der Wirksamkeit des Filters und die Senkung des Druckverlusts einheitlich sind. Es ist ebenfalls erforderlich, die an der Trennwand abgelagerten Teilchen zur Regeneration des Filters regelmäßig zu verbrennen und zu entfernen, und es ist wünschenswert, dass ein zu diesem Zweck eingesetzter Katalysator nach Bedarf schnell aktiviert werden kann. Zum Zeitpunkt des Verbrennens der Teilchen tritt aufgrund der Entstehung von Sprüngen durch Wärmebeanspruchung aufgrund einer höheren Temperatur im zentralen Abschnitt manchmal ein Problem auf, und es ist auch wünschenswert, dass es nicht so leicht zu Sprungbildung kommt.
  • Zur Vermeidung des Entstehens von Sprüngen durch Wärmebeanspruchung wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Vielzahl an Segmenten, die durch das Trennen eines Wabenfilters erhalten werden, durch ein Verbindungsmaterial verbunden wird. Es wird beispielsweise eine Keramikwabenstruktur offenbart, die durch das Verbinden von Keramikwabenelementen mit einem elastischen Dichtungsmaterial aus zumindest einer dreidimensional verwundenen anorganischen Faser, einem organischen Bindemittel und anorganischen Teilchen erhalten wird (siehe JP-A-828246 ).
  • Wenn der Filter jedoch segmentiert und verbunden wird, ist ein zusätzlicher Schritt sowie das Vorhandensein einer Verbindungsschicht erforderlich, die nicht als Filter funktioniert und somit die Wirksamkeit des Filters beeinträchtigt. Aus diesem Grund besteht Bedarf an einer Wabenstruktur, die die oben genannten Anforderungen, auch ohne segmentiert zu sein, erfüllen kann.
  • EP-A-1440722 offenbart einen Wabenfilter, der durch das Verbinden einer Vielzahl von Segmenten zur Bildung eines Filters mit einem zentralen Abschnitt, der bezogen auf einen Außenumfangsabschnitt hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Festigkeit oder ein hohes Festigkeit/Elastizitätsmodul-Verhältnis aufweist, erhalten wird.
  • EP-A-1415779 offenbart einen Wabenfilter mit einem Innen- und einem Außenabschnitt, die jeweils aus Materialien bestehen, die sich zumindest in einem der Aspekte Porosität, Porendurchmesser und Wasserabsorption von einander unterscheiden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Situationen entwickelt, und ein Merkmal der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Wabenstruktur, die in der Lage ist, einen Temperaturanstieg des zentralen Abschnitts zu unterdrücken, um das Auftreten von Sprüngen zum Zeitpunkt der Regeneration zu reduzieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wabenstruktur wie in Anspruch 1 dargelegt bereitgestellt.
  • In der vorliegenden Erfindung sind vorbestimmte Zellen vorzugsweise an einer der Endflächen der Wabenstruktur verschlossen. Die Wabenstruktur ist weiters vorzugsweise monolithisch ausgebildet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3(a) ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt, 3(b) ist eine vergrößerte Teilansicht, die Abschnitt b in 3(a) zeigt.
  • 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform aus Ton zur Herstellung der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung wird untenstehend detailliert unter Bezugnahme auf die konkreten Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Es ist anzumerken, dass Teil in der Folge, wenn nicht anders angegeben, einen bezogen auf die Längsrichtung einer Zelle vertikalen Teil (z.B. in X-Achsen-Richtung in 1 angeordnet) bezeichnet.
  • Wie in 1 dargestellt umfasst eine Wabenstruktur 1 der vorliegenden Erfindung poröse Trennwände 2, die so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl von Zellen 3 bilden, die sich in Axialrichtung erstrecken. Weiters besteht eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung darin, dass, wie in 2 dargestellt, die Porosität (Pi) von Trennwänden 2i in einem zentralen Abschnitt (I) eines Teils und die Porosität (Po) von Trennwänden 20 in einem Außenumfangsabschnitt (O) das Verhältnis Pi < Po aufweisen. Gilt dieses Verhältnis, wird die Wärmekapazität des zentralen Abschnitts gesteigert. Wenn die Struktur beispielsweise als DPF eingesetzt wird und das auf den Trennwänden abgelagerte Teilchenmaterial verbrannt wird, wird der Temperaturanstieg in dem zentralen Abschnitt unterdrückt, auch wenn der Wärmewert in dem zentralen Abschnitt hoch ist. Demnach kann die Wärmebeanspruchung aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen dem zentralen Abschnitt und dem Außenumfangsabschnitt reduziert werden, und es kommt zum Zeitpunkt der Regeneration nicht so leicht zur Entstehung von Sprüngen.
  • In der vorliegenden Erfindung bezeichnet der zentrale Abschnitt (I) des Teils einen Abschnitt, der 5 % oder weniger, vorzugsweise 25 % oder weniger, noch bevorzugter 50 % oder weniger, der Querschnittsfläche im Zentrum eines Querschnitts eines bestimmten Teils einnimmt, und die Porosität (Pi) der Trennwände 2i in diesem Abschnitt (I) bezeichnet die mittlere Porosität der Trennwände 2i in diesem Bereich. Der Außenumfangsabschnitt (O) umfasst die Zellen, die am äußersten Rand in demselben Teil wie der oben beschriebene Abschnitt angeordnet sind, und bezeichnet einen Abschnitt, der 50 % oder weniger der Querschnittsfläche an der Außenumfangsseite einnimmt. Die Porosität (Po) der Trennwände 20 in diesem Abschnitt (O) bezeichnet die mittlere Porosität der Trennwände 20 in diesem Bereich.
  • In der vorliegenden Erfindung kann wie in 2 dargestellt ein Zwischenabschnitt (M) zwischen dem zentralen Abschnitt (I) und dem Außenumfangsabschnitt (O) vorhanden sein, und die mittlere Porosität (Pm) der Trennwände 2m in diesem Zwischenabschnitt (M) erfüllt vorzugsweise das Verhältnis (Pi ≤ Pm ≤ Po).
  • In der vorliegenden Erfindung ist die Porosität P in (%) angegeben, wenn jedoch die Differenz ΔP zwischen den Zahlenwerten von Po (%) und Pi (%) zu gering ist, ist es nicht einfach, die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht einfach umzusetzen. Aus diesem Grund beträgt ΔP vorzugsweise 2 oder mehr, noch bevorzugter 3 oder mehr und besonders bevorzugt 5 oder mehr. Wenn ΔP zu groß ist, steigen der Wärmekapazitätsunterschied und der Temperaturunterschied, weshalb es dazu kommt, dass ungünstigerweise übermäßige Wärmebeanspruchung hervorgerufen wird. Aus diesem Grund beträgt ΔP vorzugsweise 20 oder weniger, noch bevorzugter 10 oder weniger. Wenn Pi und Po zu groß sind, nimmt die Festigkeit der Wabenstruktur stark ab. Wenn sie zu klein sind, steigt der Druckverlust ungünstig an. Aus diesem Grund betragen die Werte von Pi und Po vorzugsweise 40 bis 90 %, noch bevorzugter 50 bis 80 %.
  • In der vorliegenden Erfindung stehen der Porendurchmesser (Di) der Trennwände 2i in dem zentralen Abschnitt (I) und der Porendurchmesser (Do) der Trennwände 20 in dem Außenumfangsabschnitt (O) im Verhältnis (Di > Do). Das liegt daran, dass der Widerstand des Gasdurchsatzes durch die Trennwände des zentralen Abschnitts ansteigt, wenn die Porosität Pi der Trennwände in dem zentralen Abschnitt (I) gesenkt wird. Wenn Di und Do so festgelegt werden, dass (Di > Do) gilt, wird der Anstieg des Widerstands des zentralen Abschnitts verhindert und insgesamt kann ein einheitlicher Gasstrom umgesetzt werden. Aus diesem Grund kommt es unter Einsatz dieser Struktur zum Zeitpunkt der Regeneration nicht leicht zur Entstehung von Sprüngen, die Luftdurchlässigkeit zwischen dem zentralen Abschnitt und dem Außenumfangs abschnitt steht in einem zufriedenstellenden Gleichgewicht und der Gasstrom kann einheitlich erfolgen.
  • In diesem Fall erfüllt der Porendurchmesser (Dm) der Trennwände 2m in dem Zwischenabschnitt (M) vorzugsweise das Verhältnis (Di ≥ Dm ≥ Do). Weiters kann die oben beschriebene Wirkung nur schwer erzielt werden, wenn der Unterschied zwischen dem Porendurchmesser Di und Do zu gering ist. Aus diesem Grund beträgt der Unterschied zwischen Di und Do vorzugsweise 2 μm oder mehr, noch bevorzugter 3 μm oder mehr. Wenn Di und Do zu groß sind, geht die Filtrationswirksamkeit der als Filter eingesetzten Wabenstruktur nachteilig zurück. Wenn sie zu gering sind, steigt der Druckverlust ungünstig an. Aus diesem Grund entsprechen Di und Do vorzugsweise 5 bis 80 μm, noch bevorzugter 10 bis 40 μm. Es ist anzumerken, dass der Porendurchmesser in der vorliegenden Erfindung den mittleren Porendurchmesser der Trennwände in jedem Abschnitt (zentraler Abschnitt, Außenumfangsabschnitt, Zwischenabschnitt) bezeichnet.
  • In der vorliegenden Erfindung ist die Wabenstruktur vorzugsweise monolithisch ausgebildet. Das liegt daran, dass dadurch eine Reduktion des Auftretens von Sprüngen erzielt werden kann, auch wenn die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung nicht zur Bindung des Segments segmentiert ist. Bei monolithisch ausgebildeten Wabenstrukturen gibt es keine Schichten, die die Trennwände zwischen den Trennwänden 2i des zentralen Abschnitts und den Trennwänden 20 des Außenumfangsabschnitts blockieren, wie z.B. eine Verbindungsschicht der segmentierten Wabenstruktur, und die Trennwände 2i des zentralen Abschnitts sind über Trennwände mit den Trennwänden 20 des Außenumfangsabschnitts verbunden. Weiters kann die Wirksamkeit des Filters oder Trägers gesteigert werden, da die Verbindungsschicht, die nicht als Filter oder Träger funktioniert, nicht vorhanden ist.
  • Insbesondere wenn die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung als Filter, wie z.B. als DPF, wie in 3 dargestellt eingesetzt wird, sind vorbestimmte Zellen 3 vorzugsweise an einer der Endflächen 42 und 44 verschlossen. Die Zellen 3 sind vor zugsweise durch Trennwände getrennt nebeneinanderliegend angeordnet, wobei jede Wand abwechselnd an einem der einander gegenüberliegenden Enden verschlossen ist, so dass die Endflächen 42 und 44 ein Schachbrettmuster aufweisen.
  • In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Hauptkomponente der Trennwände in Hinblick auf Festigkeit, Hitzebeständigkeit etc. vorzugsweise zumindest um ein Material, das aus der aus Cordierit, Mullit, Aluminiumdioxid, Spinell, Siliziumcarbid, Verbundmaterial des Siliziumcarbid-Cordierit-Typs, Verbundmaterial des Silizium-Siliziumcarbid-Typs, Siliziumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat, Metall des Fe-Cr-Al-Typs und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Cordierit ist in Hinblick auf geringe Wärmeausdehnung zu bevorzugen. Das Keramik- oder Metallmaterial, das vorzugsweise als Hauptkomponente der oben beschriebenen Trennwände eingesetzt wird, kann vorzugsweise als Hauptkomponente des Abdichtungsmaterials eingesetzt werden.
  • Es besteht keine spezielle Beschränkung in Hinblick auf die Dicke der Trennwände. Zu dicke Trennwände führen jedoch zu einer geringen Behandlungskapazität einer Flüssigkeit und zu hohem Druckverlust; eine zu geringe Dicke führt zu einer unzureichenden Festigkeit der Wabenstruktur. Aus diesem Grund ist eine Dicke in diesen Bereichen nicht zu bevorzugen. Die Dicke der Trennwände beträgt vorzugsweise 100 bis 1.000 μm, noch bevorzugter 150 bis 750 μm und besonders bevorzugt 250 bis 500 μm.
  • In der Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung besteht keine spezielle Beschränkung in Hinblick auf die Querschnittsform der Zellen (Zellform). Die Querschnittsform ist jedoch in Hinblick auf die Herstellung vorzugsweise dreieckig, viereckig, sechseckig oder gewellt. Die Zelldichte, das heißt die Anzahl der Zellen pro Einheit der Querschnittsfläche der Wabenstruktur, unterliegt keiner speziellen Beschränkung. Wenn jedoch die Zelldichte zu gering ist, werden die Festigkeit und die wirksame geometrische Oberfläche der Wabenstruktur unzureichend; ist die Zelldichte zu groß, steigt der Druckverlust an, wenn eine Flüssigkeit eingeleitet wird. Die Zelldichte liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 1.000 Zellen/Quadratzoll (7,75 bis 155 Zellen/cm2), noch bevorzugter von 75 bis 500 Zellen/Quadratzoll (11,6 bis 77,5 Zellen/cm2), besonders bevorzugt von 100 bis 400 Zellen/Quadratzoll (15,5 bis 62,0 Zellen/cm2). Die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung unterliegt bezüglich der Querschnittsfläche keiner speziellen Beschränkung. Die Querschnittsform kann beliebig gewählt sein, wie z.B. rund, ellipsenförmig, langloch-artig, oval, polygonal, wie z.B. im Wesentlichen dreieckig oder im Wesentlichen viereckig.
  • Wenn die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung als Katalysatorträger zur Reinigung der Abgase von Wärmekraftmaschinen, wie z.B. Verbrennungsmotoren oder Verbrennungsvorrichtungen, wie z.B. einem Boiler, oder zur Veränderung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs eingesetzt werden soll, trägt die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Katalysatoren, wie z.B. ein Metall mit katalytischer Kapazität. Wenn die Struktur in einem DPF eingesetzt wird, wird sie vorzugsweise mit einem Katalysator beladen, um die Brenntemperatur zu senken. Beispiele für ein typisches Metall mit katalytischer Kapazität umfassen Pt, Pd, Rh. Vorzugsweise wird die Wabenstruktur mit zumindest einem von diesen beladen.
  • Nun wird ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wabenstruktur beschrieben. Zunächst werden Rohmaterialien zur Bildung von bevorzugten Materialien für die Hauptkomponente der Trennwände, wie z.B. Cordierit-bildende Rohmaterialien, wie z.B. Siliciumdioxid-(SiO2-)Ausgangsstoffkomponenten, wie z.B. Kaolin, Talk, Quarz, amorphe Kieselsäure und Mullit, Magnesiumoxid-(MgO-)Ausgangsstoffkomponenten, wie z.B. Talk und Magnesit, und Aluminiumoxid-(Al2O3-)Ausgangsstoffkomponenten, wie z.B. Kaolin, Aluminiumoxid und Aluminiumhydroxid zur Bildung einer theoretischen Cordieritkristall-Zusammensetzung gemischt. Ein porenbildendes Material, ein Bindemittel, ein Dispersionsmittel, ein Dispersionsmedium, wie z.B. Wasser, und dergleichen werden zu dem Materialgemisch zugesetzt, und die Materialien werden geknetet, zu Ton geformt und zu einer Wabenstruktur extrudiert. Das extrudierte Material wird getrocknet, wonach es bei einer vorbestimmten Temperatur gebrannt wird, um die Wabenstruktur zu erhalten.
  • In diesem Fall werden zwei Tonarten hergestellt, die sich beispielsweise in Hinblick auf Teilchendurchmesserverteilung und Gehalt des porenbildenden Materials unterscheiden, und als Ton für den zentralen Abschnitt 20 und den Außenumfangsabschnitt 22 wie in 4 dargestellt eingesetzt. Zylinderförmiger Ton mit Doppelschichtstruktur 24 wird in Wabenform extrudiert, gefolgt von Trocknen und Brennen, so dass die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann. Alternativ dazu ist es auch möglich, den Extrusionskörper durch kontinuierliche Extrusion unter Einsatz einer Extrusionsvorrichtung mit zwei unabhängigen kontinuierlichen Extrusionsmechanismen herzustellen, wobei ein Ton durch einen Extrusionsmechanismus zur Bildung des zentralen Abschnitts einer Form und der andere Ton durch den anderen Extrusionsmechanismus zur Bildung des Außenumfangsabschnitts einer Form zugeführt wird.
  • Beispiele für das porenbildende Material, die eingesetzt werden können, umfassen Kohlenstoff, Schaumharz, Mehl, Stärke, Phenolharz, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polyethylenterephthalat und dergleichen. Die Beispiele für das Bindemittel umfassen Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und dergleichen. Die Beispiele für das Dispersionsmittel umfassen Ethylenglykol, Dextrin, Fettsäureseife, Polyalkohol und dergleichen.
  • In Bezug auf das Mischverhältnis des Tons werden beispielsweise bezogen auf 100 Gewichtsteile des Rohmaterials, das die Hauptkomponente darstellt, 5 bis 40 Gewichtsteile des porenbildenden Materials und 10 bis 40 Gewichtsteile des Dispersionsmediums sowie 3 bis 5 Gewichtsteile des Bindemittels und bei Bedarf 2 Gewichtsteile des Dispersionsmittels gemischt und in der Folge geknetet, so dass der Ton hergestellt werden kann.
  • Beispiele für das Verfahren zum Trocknen des Extrusionskörpers umfassen Heißlufttrocknen, Mikrowellentrocknen, dielektrisches Trocknen, Trocknen unter reduziertem Druck, Vakuumtrocknen, Gefriertrocknen und dergleichen. Die Brenntemperatur und die Atmosphäre variieren in Abhängigkeit von der Art der Hauptkomponente, und Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung können die Brenntemperatur und die Atmosphäre für die gewählte Hauptkomponente geeignet bestimmen. Materialien auf Oxidbasis, wie z.B. Cordierit-bildendes Rohmaterial, werden vorzugsweise in atmosphärischer Umgebung bei einer Temperatur von 1400 bis 1440 °C gebrannt.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen detaillierter beschrieben, wobei sie jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
  • (Herstellung von Ton)
  • Kohlenstoff, Schaumharz, Bindemittel, Tensid und Wasser wurden zu dem Cordieritbildenden Rohmaterial zugesetzt und zur Herstellung der Tonarten A bis E geknetet.
  • Dabei wurden die Teilchendurchmesserverteilung und die zugesetzte Kohlenstoffmenge verändert, wodurch dementsprechend die Porosität und der Porendurchmesser jedes gebrannten Körpers aus jedem Ton auf die in Tabelle 1 angeführten Werte angepasst wurde. Es ist anzumerken, dass die Porosität und der Porendurchmesser auch durch eine Veränderung der Teilchendurchmesserverteilung und der zugesetzten Schaumharzmenge oder der Kohlenstoff- und Schaumharzmenge verändert werden können, und dass auch beide Verfahren eingesetzt werden können. Tabelle 1
    Porosität (%) Porendurchmesser (μm)
    Ton A 60 20
    Ton B 65 20
    Ton C 60 25
    Ton D 65 25
    Ton E 61 21
  • (Beispiel 1)
  • Ton C wurde zylinderförmig extrudiert und Ton B wurde um Ton C gewunden, um einen zylinderförmigen Ton 24 mit Doppelstruktur zu bilden, der Ton für den zentralen Abschnitt 20, der Ton C entsprach, und Ton für den Außenumfangsabschnitt 22, der Ton B entsprach, wie in 4 dargestellt umfasste, und dieser Ton wurde in eine Extrusionsvorrichtung gefüllt und in Wabenform extrudiert. Als nächstes wurden die Zellen abwechselnd mit einer Aufschlämmung aus Cordierit-bildendem Rohmaterial an einer der einander gegenüberliegenden Endflächen, an denen sich die Zellen öffneten, verschlossen. Dieser Extrusionskörper wurde getrocknet und in der Folge gebrannt, um eine Wabenstruktur mit einem Durchmesser von 144,0 mm, einer Länge von 152,0 mm, einer Trennwanddicke von 300 μm und einer Zelldichte von 300 Zellen/Quadratzoll (46,5 × 102 Zellen/cm2) herzustellen.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Eine Wabenstruktur wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur dass der zentrale Abschnitt und der Außenumfangsabschnitt beide aus Ton E geformt wurden.
  • (Messung des Porendurchmessers und der Porosität)
  • Die Porosität und der Porendurchmesser des zentralen Abschnitts und des Außenumfangsabschnitts der Wabenstrukturen aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden gemessen. Die Porendurchmesser wurden unter Einsatz eines Quecksilber-Porosimeters von Micrometrics Instrument Co. gemessen, und die Porosität wurde anhand des Gesamtporenvolumens, das unter Einsatz desselben Porosimeters erhalten wurde, in der Annahme, dass die echte relative Dichte von Cordierit 2,52 g/cm3 betrug, berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angeführt. Tabelle 2
    Zentraler Abschnitt Außenumfangsabschnitt
    Porosität (%) Porendurchmesser (μm) Porosität (%) Porendurchmesser (μm)
    Beispiel 1 60 25 65 20
    Vergleichsbeispiel 1 61 21 61 21
  • (Bewertung der Wabenstrukturen)
  • (Vergleich von Beispiel 1 mit Vergleichsbeispiel 1)
  • Luft wurde mit einer Durchflussrate von 2,4 Nm3/min durch die in Beispiel 1 und die in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Wabenstrukturen geleitet, in einem Zustand, in dem sich Ruß in den Strukturen abgelagert hatte, und die Durchflussratenverteilung wurde in der bezogen auf den Luftstrom rechtwinklig stehenden Richtung an der stromab gelegenen Seite der Wabenstruktur gemessen.
  • In der Folge wurde in der in Beispiel 1 erhaltenen Wabenstruktur eine im Wesentlichen einheitliche Durchflussratenverteilung erhalten, die mit der für Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen verglichen wurde. Die Wabenstrukturen wurden an einem Abgassystem eines Vier-Zylinder-Reihendieselmotors mit gemeinsamer Kraftstoffleitung, Direkteinspritzung und 2000 cm3 Hubraum befestigt. Dann erfolgte die Ablagerung von Ruß und es wurde eine Regeneration der Wabenstrukturen durchgeführt. Es ist anzumerken, dass zur Regeneration der Wabenstruktur der mittels Nacheinspritzung in die Motorverbrennungskammer eingespritzte Brennstoff durch einen Oxidkatalysator des Wabentyps, der auf der stromauf gelegenen Seite der Wabenstruktur bereitgestellt wurde, zur Erzeugung von Wärme und zum Verbrennen des in der Wabenstruktur abgelagerten Rußes durch Wärme verbrannt wurde. Die Maximaltemperatur in den Wabenstrukturen zum Zeitpunkt der Regeneration wurde gemessen. In der in Beispiel 1 erhaltenen Wabenstruktur konnte die Maximaltemperatur (°C) im Vergleich zu der in Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Wabenstruktur um etwa 10 % reduziert werden.
  • Wie oben beschrieben ist es in einer Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung möglich, die Maximaltemperatur zum Zeitpunkt der Regeneration zu senken. Aus diesem Grund kann die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Filter zur Reinigung eines Abgases, wie z.B. als DPF, oder als Katalysatorträger eingesetzt werden.

Claims (5)

  1. Wabenstruktur (1), umfassend poröse Trennwände (2), die so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl von Zellen (3) ausbilden, die sich in Axialrichtung erstrecken, worin die Porosität der Trennwände in einem Mittelabschnitt eines Teils senkrecht zur Axialrichtung der Wabenstruktur als Pi und die Porosität der Trennwände in einem Außenumfangsabschnitt des Teils als Po, Pi < Po definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser der Trennwände im Mittelabschnitt als Di und der Porendurchmesser der Trennwände im Außenumfangsabschnitt als Do, Di >Do definiert sind.
  2. Wabenstruktur nach Anspruch 1, worin der Unterschied ΔP zwischen den Zahlenwerten von Po (%) und Pi (%) 2 % oder mehr beträgt.
  3. Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, worin der Unterschied zwischen den Porendurchmessern Di und Do 2 μm oder mehr beträgt.
  4. Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die vorbestimmten Zellen an einer beliebigen der Endflächen der Wabenstruktur verschlossen sind.
  5. Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Wabenstruktur monolithisch ausgebildet ist.
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