專利名稱:廢氣凈化過濾器、廢氣凈化過濾器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于從汽車的柴油發(fā)動機(jī)等排出的廢氣中除去顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器及其制造方法。
背景技術(shù):
由汽車等的發(fā)動機(jī)特別是柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣中含有的各種物質(zhì)已成為大氣污染的原因,到目前為止已引起各種環(huán)境問題。尤其是廢氣中所含的顆粒狀物質(zhì)(PM:Particulate Matter)被稱為引起哮喘或花粉癥之類的過敏癥狀的原因。
一般而言,對于汽車用柴油發(fā)動機(jī)而言,使用具有陶瓷制的封孔型蜂窩結(jié)構(gòu)體(過濾器基體)的DPF (Diesel Particulate Filter,柴油顆粒過濾器)作為用于捕集顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器。該蜂窩結(jié)構(gòu)體是將陶瓷制的蜂窩結(jié)構(gòu)體的孔室(氣體流路)的兩端封孔成相間方格花紋圖案的結(jié)構(gòu)體,當(dāng)廢氣通過該孔室的間壁的細(xì)孔時,顆粒狀物質(zhì)被捕集(例如參考專利文獻(xiàn)1、2)。然而,對于這種DPF而言,由于間壁中的細(xì)孔直徑大于PM的粒徑,因此,特別是在使用初期或剛進(jìn)行再生處理(通過除去PM而消除過濾器堵塞的處理)后的狀態(tài)下,存在PM的捕集效率不充分的問題。即,對于DPF而言,在以一定程度捕集PM并在間壁表面形成PM層之后,捕集效率才開始上升,因而存在使用初期或剛進(jìn)行再生后的捕集效率低的問題。為了解決上述問題,提出了如下結(jié)構(gòu)在間壁的表面或間壁的細(xì)孔內(nèi)連接并配備具有微小間隔的微粒聚集體,并且設(shè)置有具有透氣性且捕集PM的微孔結(jié)構(gòu)(專利文獻(xiàn)3)。另外,為了有效利用DPF中的催化劑成分,還提出了如下結(jié)構(gòu)在堇青石等多孔的無機(jī)基材的表面形成包含具有由10nnT200nm的粒子間間隙構(gòu)成的細(xì)孔和使該細(xì)孔之間連通的由IOnm以下的粒子間間隙構(gòu)成的細(xì)孔連通孔的氧化鋁等氧化物粒子的涂層,并且在該涂層的細(xì)孔內(nèi)負(fù)載催化劑成分(專利文獻(xiàn)4)?,F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平05-23512號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平09-77573號公報專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005-296935號公報專利文獻(xiàn)4 :日本特開2006-239544號公報
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題然而,如專利文獻(xiàn)3或4所示,在多孔基材的表面或孔中形成具有微孔的涂層(多孔膜)時,在使用初期或剛進(jìn)行再生后PM的捕集效率確實高,但存在由具有微孔的多孔膜弓I起的透氣性降低導(dǎo)致壓力損失增大的問題。為了抑制壓力損失增大,提高具有微孔的多孔膜的氣孔率并且減小該多孔膜的膜厚即可,但是,在提高氣孔率并減小膜厚時,存在引起多孔膜的強(qiáng)度降低、從而容易引起具有微孔的多孔膜破損的問題。特別是對于DPF而言,在使用時的溫度為高溫而且不使用時冷卻至外部大氣溫度、進(jìn)一步進(jìn)行通過使捕集到的PM燃燒而除去的再生處理的情況下,由于反復(fù)經(jīng)受高溫的受熱過程,因而容易引起多孔膜破損。另外,在減小膜厚時,存在如下問題難以獲得均勻的多孔膜,僅在間壁或多孔基材的表面形成膜體,本來需要形成多孔膜的間壁中的細(xì)孔中和多孔基材的孔上未形成膜體,或者即使形成膜體也在多孔膜中產(chǎn)生開口部等。如上所述,為了達(dá)到使DPF捕集顆粒狀物質(zhì)的目的并且提高顆粒狀物質(zhì)的捕集效率或抑制壓力損失,對在多孔基材的表面或孔中形成具有微孔的涂層(多孔膜)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。但是,并未對從DPF中除去捕集到的顆粒狀物質(zhì)的再生處理進(jìn)行研究,具體而言,并未對通過將燃料導(dǎo)入到廢氣中使其燃燒等而提高廢氣的溫度并燃燒除去捕集到DPF上的顆粒狀物質(zhì)的處理中處理時間的縮短或處理溫度的降低進(jìn)行研究。這樣,即使對于形成有具有微孔的膜體的結(jié)構(gòu)的DPF而言,也難以獲得能夠兼具 PM的高捕集效率和低壓力損失并且能夠改善再生條件這樣的良好特性的DPF。本發(fā)明為了解決上述問題而完成,其目的在于提供能夠兼具PM的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器。另外,本發(fā)明的目的還在于一并提供容易地制造上述廢氣凈化過濾器的制造方法。用于解決問題的方法本發(fā)明人為了解決上述問題而反復(fù)進(jìn)行了深入研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),通過在由多孔基材構(gòu)成的間壁的表面設(shè)置具有微孔的多孔膜,并且在多孔膜的表面的至少一部分形成深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽,能夠得到兼具顆粒狀物質(zhì)的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器,而且還發(fā)現(xiàn),選擇碳化硅作為多孔膜的材質(zhì)時,能夠利用微小凹槽的存在而實現(xiàn)廢氣凈化過濾器的再生時處理時間的減少和處理溫度的降低,從而完成了本發(fā)明。S卩,本發(fā)明的廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,其特征在于,上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。在將上述多孔膜的膜表面方向上的投影面積設(shè)為F并將上述微小凹槽在相同方向上的投影面積設(shè)為G時,上述微小凹槽在上述多孔膜表面的存在比例優(yōu)選為O. 05 ( G/F < I。優(yōu)選上述微小凹槽的寬度為I μ m以上,深度為O. 5 μ m以上且15 μ m以下。優(yōu)選上述多孔膜的厚度為5 μ m以上且80 μ m以下。優(yōu)選上述多孔膜的氣孔徑小于上述過濾器基體的氣孔徑,并且上述多孔膜的表面?zhèn)鹊臍饪讖叫∮谏鲜龆嗫啄さ纳鲜鲞^濾器基體側(cè)的氣孔徑。優(yōu)選上述多孔膜的材質(zhì)以碳化硅作為主要成分。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的制造方法為上述廢氣凈化過濾器的制造方法,其特征在于,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成涂布膜的工序;通過將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序;以及通過進(jìn)一步將上述喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。此外,本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的另一制造方法的特征在于,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序;通過將含有上述粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成固化的涂膜的工序;以及通過將上述固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。需要說明的是,在本發(fā)明中,“涂布膜”是指涂布涂料而得到的涂料的膜,“涂膜”是指通過從涂布膜中除去部分或全部分散介質(zhì)并使涂布膜干燥而失去了流動性的膜。優(yōu)選上述粒子成分由含有90體積%以上的一次粒徑為IOnm以上且120nm以下的粒子的第一粒子和含有90體積%以上的一次粒徑為300nm以上且IOOOnm以下的粒子的第二粒子形成,上述第一粒子與上述第二粒子的體積比(第一粒子的體積第二粒子的體積)包括在3:97 97:3的范圍內(nèi)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化過濾器,其具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽,因此,能夠利用設(shè)置上述微小凹槽而得到的效果而兼具PM的高捕集效率和的低壓力損失。因此,能夠得到具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。另外,根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的制造方法,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布涂料而形成涂布膜的工序;通過將涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序;以及通過進(jìn)一步將喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序,因此,能夠容易地制造本發(fā)明的廢氣凈化過濾器,其中,所述廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。因此,能夠容易地制造具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。另外,根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的制造方法,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序;通過將含有粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成固化的涂膜的工序;以及通過將固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序,因此,能夠容易地制造本發(fā)明的廢氣凈化過濾器,其中,所述廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。因此,能夠容易地制造具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。
圖I是表示本發(fā)明的實施方式的廢氣凈化過濾器的局部斷裂透視圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的廢氣凈化過濾器的間壁結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是表示本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的內(nèi)表面的表面狀態(tài)的示意圖。圖4是表示實施例中使用的試驗裝置的構(gòu)成的示意圖。圖5是表示實施例的結(jié)果的電子顯微鏡照片。圖6是表示實施例的結(jié)果的電子顯微鏡照片。圖7是表示實施例的結(jié)果的顯微鏡照片。圖8是表示實施例的結(jié)果的顯微鏡照片。
具體實施例方式[廢氣凈化過濾器]對本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的一個方式進(jìn)行說明。在此,以作為用于汽車用柴油發(fā)動機(jī)的廢氣凈化過濾器的DPF為例進(jìn)行說明。需要說明的是,該方式是為了更好地理解發(fā)明主旨而具體說明的方式,只要沒有特別指定,就不對本發(fā)明構(gòu)成限定。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,其特征在于,上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。圖I是表示作為本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的一個實施方式的DPF的局部斷裂透視圖。圖2表不圖I中用符號β表不的面上的DPF的間壁結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖I所示,DPFlO具備由具有多個細(xì)孔(氣孔)的圓柱形多孔陶瓷構(gòu)成的過濾器基體11、形成于該過濾器基體內(nèi)的氣體流路12和設(shè)置于氣體流路12中廢氣上游側(cè)端部開放的流入室12Α的內(nèi)壁面12a的多孔膜13。包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣G從過濾器基體11的軸向的兩個端面中的一個端面α側(cè)流入,從上述廢氣G中除去顆粒狀物質(zhì)后的凈化氣體C從另一個端面Y側(cè)排出。過濾器基體11為由碳化硅、堇青石、鈦酸鋁、氮化硅等耐熱性多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)成的蜂窩結(jié)構(gòu)體。過濾器基體11中,形成有沿著廢氣G的流動方向即軸向延伸的間壁14,由間壁14圍成的軸向的中空區(qū)域形成多個室狀的氣體流路12。在此,本實施方式中的“蜂窩結(jié)構(gòu)”使用多個氣體流路12以相互平行的方式形成于過濾器基體11中的結(jié)構(gòu)。與氣體流路12的軸向正交的方向的截面形狀是四邊形,但并不限于此,可以設(shè)定為多邊形、圓形、橢圓形等各種截面形狀。此外,配置在過濾器基體11的外周附近的氣體流路12,其截面形狀的一部分呈圓弧狀,這是為了將氣體流路12無間隔地配置到過濾器基體11的外周附近為止而形成與過濾器基體11的外部形狀相協(xié)調(diào)的截面形狀的氣體流路12的蜂窩結(jié)構(gòu)。由多孔陶瓷構(gòu)成的間壁14的平均氣孔徑優(yōu)選為5 μ m以上且50 μ m以下。如果平均氣孔徑低于5 μ m,則由間壁14本身引起的壓力損失變大,因此不優(yōu)選。相反地,如果平均氣孔徑大于50 μ m,則間壁14的強(qiáng)度變得不充分,難以在間壁14上形成多孔膜13,因此不優(yōu)選。沿該廢氣G的流動方向(長度方向)觀察時,氣體流路12為上游側(cè)端部與下游側(cè)端部交替閉塞的結(jié)構(gòu),即由作為廢氣G的流入側(cè)的上游側(cè)(流入面?zhèn)?開放的流入室12A和作為將凈化氣體C排出的一側(cè)的下游側(cè)(排出面?zhèn)?開放的流出室12B構(gòu)成。在此,圖2示出了 DPF 10中廢氣的流動。從流入面?zhèn)燃炊嗣姒羵?cè)流入的包含顆粒狀物質(zhì)30的廢氣G從在流入面?zhèn)乳_口的流入室12Α流入到DPF 10內(nèi),在流入室12Α中從端面α側(cè)流向端面Y側(cè)的過程中,通過過濾器基體11的間壁14。此時,廢氣G中所含的顆粒狀物質(zhì)30被設(shè)置在流入室12Α的內(nèi)壁面12a(構(gòu)成流入室12A的間壁14的表面)的多孔膜13捕集而除去,除去顆粒狀物質(zhì)30后的凈化氣體C在流出室12B中從端面α側(cè) 流向端面Y側(cè),并從流出室12Β的開口端側(cè)(端面Y側(cè))排出到過濾器外。此外,如圖3所示,在流入室12Α的內(nèi)壁面12a(構(gòu)成流入室12A的間壁14的表面)的表面的至少一部分設(shè)置有多孔膜13,并且多孔膜13上形成有多個淺的微小凹槽(microgroove) 15。微小凹槽15的深度小于(淺于)多孔膜13的膜厚。S卩,微小凹槽15不形成為貫通多孔膜13的裂縫狀,在多孔膜13的厚度方向上觀察時,形成微小凹槽15的多孔膜的“裂紋”在中途會聚。上述多孔膜13基本不深入到構(gòu)成過濾器基體11的間壁14的多孔陶瓷的細(xì)孔內(nèi),而是在流入室12A的內(nèi)壁面12a上形成為獨(dú)立的膜。S卩,多孔膜13以僅侵入到形成于間壁14的氣孔的入口部分為止的狀態(tài)形成在流入室12A的內(nèi)壁面12a上。而且,多孔膜13具有多個氣孔,由此,這些氣孔連通,結(jié)果形成具有貫通孔的過濾器狀多孔質(zhì)。在這種廢氣凈化過濾器10中,在流入室12A的內(nèi)壁面12a上設(shè)置有氣孔徑小于間壁14的氣孔的多孔膜13,在多孔膜13的表面的至少一部分形成有深度比多孔膜13的膜厚淺的微小凹槽15。因此,利用設(shè)置這種微小凹槽15而得到的效果,能夠兼具顆粒狀物質(zhì)30的高捕集效率和低壓力損失。即,如下文詳細(xì)說明的那樣,在多孔膜13的設(shè)置有微小凹槽15的部分,多孔膜13的有效膜厚變薄,因此壓力損失降低。此外,通過形成微小凹槽15,能夠擴(kuò)大多孔膜13的表面積,因此,能夠制成實現(xiàn)高捕集效率的廢氣凈化過濾器10。而且,通過使設(shè)置有微小凹槽15的多孔膜13的主要成分為碳化硅微粒,還能夠?qū)崿F(xiàn)再生處理中的改善。[多孔膜]下面,對形成在間壁14上的多孔膜13和形成在多孔膜13上的微小凹槽15進(jìn)行詳細(xì)說明。在此,首先對多孔膜13進(jìn)行詳細(xì)說明。多孔膜13的形成材料沒有特別限定,可以使用碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯、堇青石、鈦酸鋁等耐熱性陶瓷材料。但是,如后所述,在以廢氣凈化過濾器10的再生處理時縮短處理時間或降低處理溫度為目的的情況下,優(yōu)選使用碳化硅作為主要成分。多孔膜13通過對這些陶瓷材料的粒子進(jìn)行燒結(jié)而形成。需要說明的是,本發(fā)明的燒結(jié)是指使形成多孔膜13的陶瓷材料的粒子之間的接觸部通過加熱而結(jié)合,其在粒子之間殘留有空隙。
此外,使催化劑負(fù)載在多孔膜13上時,優(yōu)選選擇適合表現(xiàn)出催化劑特性的材料。而且,還可以將氧化鈰等具有催化活性的氧化物本身作為多孔膜13的材質(zhì)。另外,如后所述,可以通過在間壁14的表面上涂布分散有陶瓷材料的粒子的涂料而形成陶瓷材料的粒子的涂布膜并對該涂布膜進(jìn)行干燥、燒結(jié),由此得到該多孔膜13。因此,可以在不損害作為多孔膜13的特性的范圍內(nèi)添加燒結(jié)助劑。具有這種微小凹槽15的多孔膜13的膜厚優(yōu)選為5 μ m以上且80 μ m以下,更優(yōu)選為8 μ m以上且60 μ m以下。多孔膜13的膜厚小于5 μ m時,在膜表面設(shè)置微小凹槽15的情況下,容易形成為貫通多孔膜13的裂縫狀,難以形成期望的微小凹槽15,因此不優(yōu)選?;蛘?,即使形成微小凹槽15而不貫通多孔膜13,也會由于該微小凹槽15過小(過淺)而容易使微小凹槽15埋沒在捕集到的PM堆積物中,從而與不設(shè)置微小凹槽15的情況無差異(微小凹槽15未有效發(fā)揮作用),因此不優(yōu)選。
另一方面,膜厚大于80 μ m時,即使存在微小凹槽15,由多孔膜13引起的壓力損失也會增大,結(jié)果,可能會導(dǎo)致安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的發(fā)動機(jī)的輸出降低或燃料效率變差,因此不優(yōu)選。此外,該多孔膜13的固體成分體積率優(yōu)選為10%以上且70%以下,更優(yōu)選為15%以上且50%以下。多孔膜13的固體成分體積率大于70%時,多孔膜13的平均氣孔率低于過濾器基體11的氣孔率,因而,即使存在微小凹槽15,也會引起多孔膜13的壓力損失上升,結(jié)果,可能會導(dǎo)致安裝有本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的發(fā)動機(jī)的輸出降低或燃料效率變差,因此不優(yōu)選。此外,還有可能導(dǎo)致廢氣凈化過濾器的成本增加。為了使多孔膜13的平均氣孔率與過濾器基體11的氣孔率達(dá)到同等水平、即即使在不考慮由微小凹槽15帶來的效果的情況下也能使壓力損失在不成問題的范圍內(nèi),優(yōu)選固體成分體積率為50%以下。另一方面,多孔膜13的固體成分體積率低于10%時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件過少,因此,可能難以維持多孔膜13的結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度。特別是在存在微小凹槽15的部分,多孔膜13的膜厚變薄而使膜本身的強(qiáng)度降低,因此,優(yōu)選固體成分體積率為15%以上。多孔膜13的平均氣孔徑優(yōu)選為大于O. 05 μ m且在3 μ m以下。更優(yōu)選為O. 06 μ m以上且3 μ m以下,最優(yōu)選為O. I μ m以上且2. 5 μ m以下。這樣,多孔膜13的平均氣孔徑小于間壁14的氣孔徑(即以往的DPF的平均氣孔徑約5 μ πΓ約50 μ m)。因此,顆粒狀物質(zhì)30幾乎不深入到間壁14中,而是從其堆積量小的階段開始被多孔膜13高效地捕集。將多孔膜13的平均氣孔徑設(shè)定為上述范圍是因為,平均氣孔徑為O. 05 μ m以下時,在使包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入到廢氣凈化過濾器10中的情況下,即使形成微小凹槽15,壓力損失也會增大,多孔膜13的平均氣孔徑大于3 μ m時,多孔膜的氣孔徑與間壁14的氣孔徑實質(zhì)上為同等水平,PM的捕集效率可能未得到改善。需要說明的是,上述多孔膜13的固體成分體積率和平均氣孔徑在多孔膜13內(nèi)可以是均一的,但如后所述,形成上述固體成分體積率和平均氣孔徑的值在多孔膜13的表面?zhèn)扰c過濾器基體11側(cè)之間存在差異的傾斜結(jié)構(gòu)時更有效。[微小凹槽]
接下來,對微小凹槽15進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是,在以下的說明中,在微小凹槽15的形成面的表面方向上的長度中,將長邊方向上的長度稱為微小凹槽15的“長度”,將短邊方向上的長度稱為微小凹槽15的“寬度”。微小凹槽15的寬度優(yōu)選為Ιμπι以上,更優(yōu)選為3μπι以上。在此,微小凹槽15的寬度小于Iym時,凹槽的開口部太窄,因此,PM堆積物容易填埋凹槽的開口部,無法作為微小凹槽15有效發(fā)揮作用,因而不優(yōu)選。另一方面,從形狀或功能方面而言,微小凹槽15的寬度沒有上限,但在使用后述的制造方法時,難以形成開口部寬度超過10 μ m的凹槽,因此 ,以10 μ m作為基準(zhǔn)。此外,微小凹槽15的長度沒有特殊限制,以10 μ m以上且200 μ m以下作為基準(zhǔn)。作為其理由,可以列舉在使用后述的制造方法時,為了形成寬度為Iym的微小凹槽15,需要最低為約10 μ m的開口部長度。另一方面,多孔膜13中形成有微小凹槽15的部分因微小凹槽15而使膜厚變薄,從而使強(qiáng)度降低,因此,長度大于200 μ m時,可能會產(chǎn)生從該微小凹槽部分開始產(chǎn)生裂紋等的問題。因此認(rèn)為,使微小凹槽15的長度為200μπι以下即可。微小凹槽15的深度比多孔膜13中形成有微小凹槽15的部分的多孔膜13的膜厚淺即可。即,微小凹槽15不形成為貫通多孔膜13的裂縫狀,形成微小凹槽15的多孔膜13的“裂紋”在多孔膜13的中途會聚即可。但是,如果微小凹槽15的深度深至超過多孔膜13的厚度的50%,則除了形成有微小凹槽15的部分的強(qiáng)度不足以外,由伴隨使用廢氣凈化過濾器而來的高溫的反復(fù)歷程產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中于微小凹槽15,因此,微小凹槽15的底部的“裂紋”發(fā)展而有可能形成貫通孔。此外,如果微小凹槽15的深度淺至小于多孔膜13的膜厚的10%,則難以獲得后述的設(shè)置微小凹槽15的效果?;谏鲜隼碛桑⑿“疾?5的深度優(yōu)選為形成有該微小凹槽15的部分的多孔膜13的膜厚的10%以上且50%以下,更優(yōu)選為20%以上且30%以下。此外,在將多孔膜13的膜表面方向上的投影面積設(shè)為F并將微小凹槽15在相同方向上的投影面積設(shè)為G時,優(yōu)選上述微小凹槽15在多孔膜13表面的存在比例顯示出O. 05彡G/F彡I所示的關(guān)系。如果更具體地表示上述F和G,則在拍攝多孔膜13的表面的照片的情況下,照片的總面積為F,該照片中被辨認(rèn)為微小凹槽15的部分的面積的總和為G。在此,將G/F的最小值設(shè)定為O. 05的原因在于,當(dāng)G/F值小于O. 05時,微小凹槽15的量太少,從而不能獲得設(shè)置微小凹槽15的效果。另一方面,如果在整個多孔膜13上形成有微小凹槽15的狀態(tài)下,即在相鄰的微小凹槽15之間在多孔膜13的原來的表面上相互接觸的狀態(tài)下,則微小凹槽15最多,從而能夠獲得設(shè)置凹槽的效果。在這種情況下,G和F的值相等,因此,G/F的最大值為I。另外,在通過例如多孔膜13的部分蝕刻來形成微小凹槽15的情況下,由于從到達(dá)G/F=l的時刻開始進(jìn)一步進(jìn)行蝕刻,因此,反而使有效的凹槽的數(shù)量減少,但在后述的制造方法中未產(chǎn)生這種問題。此外,優(yōu)選微小凹槽15大致均勻地分布在多孔膜13的整個表面上。即,優(yōu)選微小凹槽15不僅分布在內(nèi)壁面12a的角部(構(gòu)成間壁14的面之間的抵接部),而且在內(nèi)壁面12a的平面部也大量地形成。S卩,如后所述,多孔膜13通過在涂布分散有多孔膜13的形成材料即陶瓷材料的粒子的涂料而形成涂布膜后進(jìn)行干燥、燒結(jié)的濕法而形成。這種情況下,流入室12A的截面形狀是四邊形等多邊形時,與平面部相比,角部由于涂料的表面張力而使包含陶瓷材料的粒子的涂膜的膜厚更厚。這樣,在涂膜的膜厚較厚的角部,容易形成微小凹槽15,但該角部不太表現(xiàn)出過濾器的作用。但是,如果在平面部也形成微小凹槽15,則能夠從透過各微小凹槽15的廢氣中良好地捕集PM,從而能夠獲得高的效果。通過設(shè)置這種微小凹槽15,使設(shè)置有微小凹槽15的部分的多孔膜13的膜厚比其他部分薄,壓力損失也得到降低。因此,能夠獲得與減小多孔膜13的有效膜厚相同的效果。在此,在技術(shù)上難以將多孔膜13整體的膜厚減薄到一定值以下,特別是難以在過濾器基體11的孔穴上無障礙地形成薄的多孔膜13,但是,如本發(fā)明所示通過在多孔膜13上設(shè)置微小凹槽15而使有效的膜厚減薄時,能夠使未設(shè)置微小凹槽15的位置的膜厚增厚,因此,能夠避免上述問題而使形成變得容易。在此,已經(jīng)明確了在設(shè)置有微小凹槽15的部分壓力損失降低,還經(jīng)過實驗明確了 在使用具有微小凹槽15的多孔膜13來進(jìn)行PM的捕集的情況下,PM在使用初期選擇性地被捕集到微小凹槽15中,PM以一定程度附著到微小凹槽15的壁面上之后,在包含微小 凹槽15的整個多孔膜13上進(jìn)行捕集??梢哉J(rèn)為,微小凹槽15的壓力損失與沒有微小凹槽15的部分相比降低(流動損失減小),因此顯示出如下行為。即,可以認(rèn)為在使用初期,廢氣選擇性地流過微小凹槽15,PM被選擇性地捕集到微小凹槽15中。而且,通過在微小凹槽15的表面上捕集一定程度的量的PM,使設(shè)置有微小凹槽15的部分與沒有微小凹槽15的部分的壓力損失相等,然后,廢氣流過整個與微小凹槽存在與否無關(guān)的多孔膜13,在整個多孔膜上進(jìn)行PM的捕集。此外,通過設(shè)置微小凹槽15,能夠增加多孔膜13的有效表面積。例如,在將沒有微小凹槽15時的多孔膜13的表面積設(shè)為X時,如果在多孔膜13的表面上設(shè)置相對于表面的傾斜角為Θ的凹槽,則多孔膜13的表面積增加到X/cose。通過使多孔膜13的表面積增力口,能夠降低壓力損失或增加PM捕集量,因此,能夠制造特性得到提高的廢氣凈化過濾器10。通過在多孔膜13的表面上形成微小凹槽15,能夠制造兼具PM的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器10,如果形成多孔膜13的氣孔徑或氣孔率在多孔膜13的表面部減小并且在過濾器基體11側(cè)增大的傾斜結(jié)構(gòu),則能夠得到更理想的特性。S卩,優(yōu)選在多孔膜13與過濾器基體11接觸的部分,多孔膜13內(nèi)的氣孔徑小于過濾器基體11的氣孔徑,此外,通過使氣孔徑靠近多孔膜13的表面部時減小,使多孔膜13的表面部的氣孔徑與膜內(nèi)部相比進(jìn)一步減小。此外,對于氣孔率而言,優(yōu)選多孔膜13與過濾器基體11接觸的部分的氣孔率高,通過使氣孔率靠近多孔膜13的表面部時降低,由此使多孔膜13的表面部的氣孔率與膜內(nèi)部相比更低。在具有這種傾斜結(jié)構(gòu)的多孔膜13中,對于壓力損失而言,多孔膜13的表面最高,隨著進(jìn)入膜內(nèi)部逐漸降低,多孔膜13與過濾器基體11接觸的部分最低。另一方面,對于PM的捕集效率而言,多孔膜13的表面最高,隨著進(jìn)入膜內(nèi)部逐漸降低,多孔膜13與過濾器基體11接觸的部分最低。在相對于具有這種傾斜結(jié)構(gòu)的多孔膜13形成微小凹槽15的情況下,在微小凹槽15的部分,多孔膜13內(nèi)部即壓力損失低且捕集效率比表面差的部分作為多孔膜13的表面而露出。進(jìn)而,距多孔膜13的表面越深的位置,其壓力損失越低,捕集效率也比表面越差,因此,微小凹槽越深,則壓力損失越低、捕集效率越低的部分露出。S卩,如果形成微小凹槽15,則可以根據(jù)微小凹槽15的深度來控制壓力損失和PM的捕集效率。因此,通過調(diào)節(jié)微小凹槽15的深度,能夠調(diào)節(jié)壓力損失與捕集效率的平衡,從而能夠得到具有良好特性的廢氣凈化過濾器10。需要說明的是,具有這種氣孔徑或氣孔率的分布的多孔膜13可以通過將粒徑不同的兩種以上的粒子混合而得到。即,如后所述,這種多孔膜13可以通過使用將粒徑不同的兩種以上的粒子混合并分散在分散介質(zhì)中而得到的涂料來形成多孔膜13而得到。(碳化硅的使用)作為多孔膜13的材質(zhì),選擇碳化硅作為主要成分,由此,能夠在廢氣凈化過濾器10的再生處理時縮短處理時間或降低處理溫度。其理由認(rèn)為如下。 需要說明的是,在此,主要成分是指構(gòu)成多孔膜13的成分中碳化硅的存在量超過50體積%,當(dāng)碳化硅與其他物質(zhì)構(gòu)成復(fù)合碳化物時,換算成每種成分的碳化物后進(jìn)行比較。已知通過使用一次粒徑為數(shù)納米至數(shù)百納米的碳化硅的微粒來形成多孔膜,能夠在不添加特殊的氧化催化劑的條件下提高捕集到該多孔膜上的顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率,能夠縮短廢氣凈化過濾器在再生時的顆粒狀物質(zhì)的燃燒時間(例如參考日本特W02009/133857 號公報)。另一方面,以往的(未形成多孔膜)碳化硅制的廢氣凈化過濾器不具有改善這種顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率的效果。S卩,可以認(rèn)為,使用納米尺寸的碳化硅微粒形成的多孔膜對于顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率具有一定的催化效果(燃燒促進(jìn)效果)。在此,本申請發(fā)明人確認(rèn)了 通過在氧氣氣氛中將碳化硅加熱到數(shù)百。C,使氧吸附到碳化硅上??梢哉J(rèn)為,該吸附氧對顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率顯示出催化效果(在低溫下使顆粒狀物質(zhì)氧化、在低溫范圍內(nèi)使向CO或CO2轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率增大等)。如果對顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率的催化效果是由碳化硅的吸附氧引起的,則與顆粒狀物質(zhì)顆粒接觸的碳化硅粒子數(shù)越多,則越能改善顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率。由于顆粒狀物質(zhì)的粒徑大于所使用的碳化硅微粒,因此,可以認(rèn)為,捕集到由碳化硅微粒形成的多孔膜的顆粒狀物質(zhì)被大量碳化硅微粒保持,從而使與上述大量碳化硅微粒接觸的顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率得到改善。另一方面,以往的構(gòu)成碳化硅制廢氣凈化過濾器的碳化硅粒子的粒徑比顆粒狀物質(zhì)的粒徑大,因此,與顆粒狀物質(zhì)接觸的碳化硅粒子的數(shù)量少,顆粒狀物質(zhì)與碳化硅粒子的接觸面積與使用碳化硅微粒時相比減小,因此認(rèn)為,顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率未得到改善。因此,為了改善顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率,重要的是如何使顆粒狀物質(zhì)與納米尺寸的碳化硅微粒接觸。在此,對于具有本發(fā)明的微小凹槽15的多孔膜13而言,通過形成微小凹槽15而使多孔膜13的有效表面積增加,因此,與不具有微小凹槽的多孔膜相比,與多孔膜13直接接觸的顆粒狀物質(zhì)有所增加。此外,在微小凹槽15部分,壓力損失降低(流動損失減小),因此,顆粒狀物質(zhì)被大量捕集到微小凹槽15。另一方面,該微小凹槽15在廢氣凈化過濾器10的再生處理時也成為廢氣的較大的通道,因此,微小凹槽15內(nèi)的顆粒狀物質(zhì)在再生處理時也被壓入微小凹槽15內(nèi)部。因此,微小凹槽15內(nèi)的顆粒狀物質(zhì)常被壓入表面積大的微小凹槽15內(nèi)部,從而與多孔膜接觸。因此,如果使用納米尺寸的碳化硅微粒形成具有微小凹槽15的多孔膜13,則與不具有微小凹槽的碳化硅多孔膜相比,與碳化硅微粒直接接觸的顆粒狀物質(zhì)的量(碳化硅微粒與顆粒狀物質(zhì)的接觸面積)大幅增加。因此,能夠獲得對顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率更高的催化效果,從而能夠進(jìn)一步改善燃燒效率。這樣,作為多孔膜13的材質(zhì),選擇碳化硅作為主要成分,由此,能夠在廢氣凈化過濾器10的再生處理時改善顆粒狀物質(zhì)的燃燒效率并且縮短處理時間或降低處理溫度。[廢氣凈化過濾器的制造方法] 下面,對本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的制造方法的特征在于,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜13的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序;在過濾器基體表面涂布上述涂料而形成涂布膜的工序;通過將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序;以及通過進(jìn)一步將上述喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽15的工序。在本制造方法中,在通過將涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜后,從該喪失了流動性的涂膜中進(jìn)一步除去分散介質(zhì)而引起體積收縮,由此使涂膜中產(chǎn)生收縮應(yīng)力。此時,由于在涂膜表面該收縮應(yīng)力大于涂膜的結(jié)合力,因此產(chǎn)生“裂紋”,從而形成微小凹槽15。另一方面,在涂膜的過濾器基體11側(cè),在過濾器基體11上固定有涂膜,因此,即使除去分散介質(zhì),也能防止體積收縮,因此不會產(chǎn)生裂紋。由此,能夠在涂膜表面形成微小凹槽15。以下,依次進(jìn)行說明。(準(zhǔn)備涂料的工序)首先,以下述方式準(zhǔn)備含有且分散有用于形成多孔膜13的粒子的涂料。粒子成分的材質(zhì)沒有特別限定,可以使用碳化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鋯、堇青石、鈦酸鋁等耐熱性陶瓷材料。優(yōu)選考慮與過濾器基體11的組合來決定該材質(zhì)。此外,在使催化劑負(fù)載在多孔膜上時,優(yōu)選選擇適于表現(xiàn)催化劑特性的材料。此外,還可以將氧化鈰等具有催化活性(顆粒狀物質(zhì)的燃燒促進(jìn)效果)的氧化物本身作為多孔膜13的材質(zhì)。此外,還可以添加使廢氣凈化過濾器具有捕集顆粒狀物質(zhì)的能力以外的效果的催化劑成分或用于形成多孔膜的燒結(jié)助劑等。粒子成分的平均一次粒徑優(yōu)選為0.0111111以上且411111以下,更優(yōu)選為O. 01 μ m以上且Iym以下。平均一次粒徑優(yōu)選為O. 01 μ m以上且4μπι以下的理由在于,平均一次粒徑小于O. 01 μ m時,生成的多孔膜的氣孔徑過小,當(dāng)使包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入所得的廢氣凈化過濾器10時,可能會使壓力損失增大,另一方面,平均一次粒徑大于4 μ m時,多孔膜的氣孔徑變大,與過濾器基體的氣孔徑?jīng)]有實質(zhì)性的差異,因此,可能會使顆粒狀物質(zhì)的捕集效率得不到改善。
此外,為了使多孔膜的氣孔徑或氣孔率具有傾斜結(jié)構(gòu),也優(yōu)選如后所述將多種粒徑的粒子成分組合使用。多孔膜形成用涂料通過使上述粒子成分分散在分散介質(zhì)中來制備。此外,還可以根據(jù)需要添加后述的流動性控制劑、樹脂成分。分散工序優(yōu)選利用濕式法。該濕式法中使用的分散機(jī)可以使用開放型或密閉型中的任意一種,例如,可以使用球磨機(jī)、攪拌磨機(jī)等。作為球磨機(jī),可以列舉轉(zhuǎn)動球磨機(jī)、振動球磨機(jī)、行星球磨機(jī)等。此外,作為攪拌磨機(jī),可以列舉塔式磨機(jī)、攪拌槽型磨機(jī)、流通管式磨機(jī)、管磨機(jī)等。分散介質(zhì)優(yōu)選使用水或有機(jī)分散介質(zhì)。作為上述有機(jī)分散介質(zhì),可以優(yōu)選使用例如甲醇、乙醇、丙醇、二丙酮醇、糠醇、乙 二醇、己二醇等醇類,醋酸甲酯、醋酸乙酯等酯類,乙醚、乙二醇單甲醚(甲基溶纖劑)、乙二醇單乙醚(乙基溶纖劑)、乙二醇單丁醚(丁基溶纖劑)、二甘醇單甲醚、乙二醇單乙醚等醚醇類,二g燒、四氫呋喃等醚類,丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮、乙酰醋酸酯等酮類,N, N- 二甲基甲酰胺等酰胺類,甲苯、二甲苯等芳香烴等,可使用這些溶劑中的一種或兩種以上。另外,為了提高該粒子成分與分散介質(zhì)的親和性,可以進(jìn)行粒子成分的表面處理。作為表面處理劑,優(yōu)選根據(jù)粒子成分的材質(zhì)和分散介質(zhì)的種類進(jìn)行選擇,可以優(yōu)選使用例如四甲氧基娃燒、四乙氧基娃燒等燒氧基娃燒;二甲氧基招、二乙氧基招等燒氧基招;四甲氧基錯、四乙氧基錯等燒氧基錯;四甲氧基欽、四乙氧基欽等燒氧基欽;3_氣丙基二甲氧基娃燒、3_氣丙基二乙氧基娃燒等娃燒偶聯(lián)劑;乙酸燒氧基招_■異丙酷等招類偶聯(lián)劑;碳酸鋯銨等鋯類偶聯(lián)劑;乙酰乙酸乙酯鈦、異丙氧基辛二醇合鈦等鈦類偶聯(lián)劑;甘油脂肪酸酯、脂肪醇乙氧基化物等非離子表面活性劑;十六烷基三甲基銨等陽離子表面活性劑;二燒基橫基玻拍酸鹽、燒基釀碳酸鹽等陰尚子表面活性劑;鹽酸燒基_■氣基乙基甘氣酸等兩性表面活性劑;硬脂酸等高級脂肪酸或其鹽;烷基磷酸酯等磷酸酯類等,但并不限于這些物質(zhì),只要是具有吸附于粒子成分表面的官能團(tuán)且具有與分散介質(zhì)具有親和性的末端基團(tuán)的表面改性劑即可。此外,在粒子成分為碳化物類或氮化物類等非氧化物形式的情況下,也可以通過使粒子表面氧化或氫氧化而進(jìn)行表面處理來代替使用表面處理劑。此外,還可以向如上得到的粒子成分的分散液中添加分散劑、表面活性劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、流平劑等。作為分散劑,可以使用例如聚碳酸銨鹽、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等有機(jī)聞分子等。需要說明的是,上述表面處理劑、分散劑、表面活性劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、流平劑等大多也具有后述的作為流動性控制劑或樹脂成分的效果,因此,在添加上述成分的情況下,不僅需要考慮到分散液和作為涂料的性質(zhì)來進(jìn)行添加,而且需要考慮到微小凹槽15的形成條件來進(jìn)行添加。這是因為,微小凹槽15的形成并不是通過添加上述表面處理劑、分散劑、表面活性劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、除泡劑、流平劑等、后述的流動性控制劑或樹脂成分等而唯一確定,而是通過使包括分散介質(zhì)的種類或分散介質(zhì)的除去條件以及粒子成分的粒徑或涂膜的厚度等在內(nèi)的各種條件綜合起作用而決定的。
如上,能夠制作分散介質(zhì)中分散有粒子成分并且根據(jù)需要添加有表面處理劑、分散劑、表面活性劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、除泡劑、流平劑等的多孔膜形成用涂料。(形成涂布膜的工序)接著,在過濾器基體11的間壁14的內(nèi)壁面即氣體流路12的流入室12A側(cè)的內(nèi)壁面12a上涂布上述涂料而形成涂布膜。作為涂料的涂布方法,可以使用刮棒涂布法、注漿法、修補(bǔ)涂布法( 才〃 二 -一卜法)、浸涂法等將涂布液涂布到被處理物的表面上的普通濕式涂布法等。(形成微小凹槽15的工序)接著,將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜,然
后,對涂膜進(jìn)行熱處理,由此,形成在過濾器基體11的氣體流路12的內(nèi)壁面12a上具有微小凹槽的多孔膜13。在此,用于使涂布液的流動性喪失的方法沒有特別限定,可以使用例如下述方法。最簡單的方法為下述方法制成只含粒子成分和分散介質(zhì)的體系作為涂料,通過調(diào)節(jié)粒子成分的組成和分散介質(zhì)的成分、粒子成分的粒徑以及粒子成分與分散介質(zhì)的比率,使殘留有分散介質(zhì)的狀態(tài)下的流動性極端降低,由此使涂布液的流動性喪失。在該方法中,由于在涂料中不含粒子成分以外的成分,因此,由添加成分引起的問題例如雜質(zhì)的混入等不會成為問題。但是,考慮到用于使流動性喪失且僅使涂膜表面產(chǎn)生裂紋所需的條件范圍窄,或者,需要使用于得到所需的多孔膜13的特性的粒徑的選擇和用于使流動性喪失的粒徑的選擇保持一致,因此需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。作為其他方法,有向涂料中添加容易弓I起涂布液的流動性喪失的流動性控制劑的方法。在使用粒子成分的分散液來制備涂料時,同時混合流動性控制劑,由此能夠制備含有流動性控制劑的涂料。作為流動性控制劑,可以選擇利用流動性控制劑的空間位阻或通過氫鍵等使流動性控制劑之間形成立體結(jié)構(gòu)而使流動性喪失的物質(zhì)。作為這種物質(zhì),可以列舉具有膠凝效果的有機(jī)高分子作為代表性的物質(zhì)。在此,作為使流動性控制劑膠凝的方法,可以使用通過除去溶劑(分散介質(zhì))的一部分而進(jìn)行的高濃度化、溫度變化(加熱或冷卻)、PH變化等任意的方法。作為具有膠凝作用的有機(jī)高分子,可以列舉例如瓊脂、明膠、動物膠、甲基纖維素、乙基纖維素、角叉菜膠、海藻酸鹽等。此外,作為其他流動性控制劑,可以選擇在分散劑存在下能夠聚合的有機(jī)單體或低聚物。通過使有機(jī)單體或低聚物在殘留有分散介質(zhì)的狀態(tài)下聚合形成高分子立體結(jié)構(gòu)而使流動性喪失即可。作為這種有機(jī)單體或低聚物,可以優(yōu)選選擇通過將分散介質(zhì)除去使其高濃度化而相互發(fā)生聚合的物質(zhì),可以列舉例如含有I個或2個以上的乙烯基、丙烯酰氧基、環(huán)氧基、異氰酸酯基等反應(yīng)基團(tuán)或者通過濃縮而發(fā)生開環(huán)聚合的低元環(huán)(3飛元環(huán))的有機(jī)單體或低聚物。此外,還可以將作為成為粒子成分原料或燒結(jié)助劑成分的原料的成分的硅、鋁、鋯、鈦等的醇化物或酯類與如上所述的有機(jī)單體或低聚物組合。另外,作為其他流動性控制劑,可以列舉產(chǎn)生離聚物的高分子以及金屬離子。作為產(chǎn)生離聚物的高分子和金屬離子的組合,可以列舉乙烯_(甲基)丙烯酸共聚物與堿金屬或堿土金屬的組合。 這些高分子物質(zhì)和反應(yīng)性物質(zhì)可以僅使用一種,也可以將兩種以上組合使用。通過從這樣得到的喪失了流動性的涂膜中進(jìn)一步除去分散介質(zhì)而引起體積收縮,在涂膜表面形成由“裂紋”引起的微小凹槽15。對于微小凹槽15的尺寸(寬度、深度)、形狀或每單位面積內(nèi)微小凹槽的數(shù)量,可以通過調(diào)節(jié)涂膜的厚度、流動性喪失時的分散介質(zhì)的含有率、分散介質(zhì)的除去條件(加熱除去分散介質(zhì)時為加熱溫度或加熱時間等)等來進(jìn)行控制。
需要說明的是,作為為了形成微小凹槽15而除去分散介質(zhì)的方法,一般可以使用通過加熱而將分散介質(zhì)揮發(fā)除去的方法。但是,根據(jù)流動性控制劑的種類,存在通過加熱使流動性恢復(fù)的物質(zhì),因此,在這種情況下使用減壓干燥等方法。另外,作為為了形成喪失了流動性的涂膜而將涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去的方法,在對涂布膜進(jìn)行熱處理的情況下,也可以將形成喪失了流動性的涂膜的工序和形成微小凹槽15的工序合在一起作為連續(xù)的加熱處理工序。這樣,通過對形成有微小凹槽15的涂膜進(jìn)行熱處理而形成多孔膜13。涂膜的熱處理溫度因粒子成分的材質(zhì)等而不同,只要是將涂膜中的有機(jī)成分除去并且使粒子成分開始燒結(jié)(粒子成分之間的接觸部通過加熱而結(jié)合)的溫度以上即可,優(yōu)選為500°C以上且2000°C以下,更優(yōu)選為600°C以上且1800°C以下。此外,熱處理時間優(yōu)選為O. 5小時以上且10小時以下,更優(yōu)選為I. O小時以上且4小時以下。另外,熱處理氣氛沒有特別限定,涂膜的熱處理可以在氫氣或一氧化碳等還原性氣氛中進(jìn)行,可以在氮?dú)?、氬氣、氖氣、氙氣等不活潑性氣氛中進(jìn)行,可以在氧氣、空氣等氧化性氣氛中進(jìn)行。上述氣氛可以根據(jù)所使用的涂料的種類(粒子成分的材質(zhì)、所使用的反應(yīng)性物質(zhì)或高分子物質(zhì)的種類)適當(dāng)?shù)剡x擇。此外,在涂料中混合分散有粒徑不同的兩種以上的粒子時,通過涂布上述涂料而形成涂膜,從而形成多孔膜13,由此,可以形成具有氣孔徑或氣孔率在多孔膜13的表面部減小且在過濾器基體11側(cè)增大的傾斜結(jié)構(gòu)的多孔膜13。例如,在本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的制造方法中,使用粒徑不同的兩種粒子作為粒子成分的情況下,通過將含有90體積%以上的一次粒徑為IOnm以上且120nm以下的粒子的第一粒子和含有90體積%以上的一次粒徑為300nm以上且IOOOnm以下的粒子的第二粒子在以體積比(第一粒子的體積第二粒子的體積)計為3:97、7:3的范圍內(nèi)混合使用,能夠得到具有適于本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的氣孔徑或氣孔率并且表面?zhèn)鹊臍饪讖交驓饪茁市∏疫^濾器基體側(cè)的氣孔徑或氣孔率大的多孔膜。此外,通過調(diào)節(jié)第一以及第二粒子的一次粒徑或兩者的混合比率,能夠調(diào)節(jié)傾斜結(jié)構(gòu)的傾斜程度即氣孔徑或氣孔率的實際值或變化度。需要說明的是,選擇粒度分布廣的一種粒子來代替將粒徑不同的兩種以上的粒子混合時,也能夠獲得同樣的效果。在此,由于第一粒子的粒徑小,因此,在分散液中,粒子處于布朗運(yùn)動等自由運(yùn)動的狀態(tài),但第二粒子的粒徑大,因此,不能在分散液中自由地運(yùn)動,隨著分散介質(zhì)的流動進(jìn)行移動的概率高。
另一方面,在將涂料涂布到過濾器基體11上時,在涂布膜表面上表面張力起作用的同時產(chǎn)生分散液的揮發(fā),并且,在過濾器基體11側(cè)產(chǎn)生分散介質(zhì)被過濾器基體11吸收而發(fā)生擴(kuò)散的現(xiàn)象。因此,如果分散介質(zhì)對于過濾器基體11以一定程度以上的速度被吸收,則第二粒子隨著分散介質(zhì)的流動而移動到過濾器基體11側(cè)。另一方面,第一粒子不產(chǎn)生這樣的移動,但第二粒子集中到過濾器基體11側(cè),因此,最終聚集到涂布膜的表面?zhèn)?。結(jié)果,在涂布膜的表面?zhèn)染奂肆叫〉牡谝涣W樱谕坎寄さ倪^濾器基體11側(cè)聚集了粒徑大的第二粒子。如果將這樣的涂布膜干燥并進(jìn)行燒結(jié),則在微小粒子聚集的表面?zhèn)鹊玫綒饪讖交驓饪茁市〉闹旅艿哪?,在粗大粒子聚集的過濾器基體11側(cè)得到氣孔徑或氣孔率大的稀疏的膜。這樣,能夠得到具有傾斜結(jié)構(gòu)的多孔膜13。
由上,能夠制造本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10。此外,作為本發(fā)明的廢氣凈化過濾器10的另一制造方法,其特征在于,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜13的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序;通過將含有上述粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成含有上述粘合劑成分的固化的涂膜的工序;以及通過將上述固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面上形成微小凹槽15的工序。在該方法中,通過除去干燥固化后的涂膜中所含的粘合劑成分而引起體積收縮,由此在涂膜中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。在涂膜表面上涂膜的自由度高,因此,通過使該壓縮應(yīng)力增大到超過涂膜的結(jié)合力而產(chǎn)生“裂縫”,由此形成微小凹槽15。另一方面,對于涂膜的過濾器基體側(cè),在過濾器基體上固定有涂膜,因此,即使除去分散介質(zhì)也能防止體積收縮,因此不會產(chǎn)生裂縫。這樣,能夠在涂膜表面形成微小凹槽15。作為在此使用的粘合劑成分,優(yōu)選為溶解于分散介質(zhì)并且能在數(shù)百。C的較低溫度下分解除去的物質(zhì)。基于上述條件,可以優(yōu)選使用作為有機(jī)高分子的各種蠟類或石蠟類樹月旨、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。另外,關(guān)于粒子成分、分散介質(zhì)或添加劑以及分散方法或涂布方法,與上述的從喪失了流動性的涂膜中進(jìn)一步除去分散介質(zhì)而形成微小凹槽15的方法沒有變化,因此,省略詳細(xì)的說明。本方法中,通過調(diào)節(jié)粒子成分與樹脂成分的比率,能夠求出除去樹脂成分前后的體積變化量,因而,能夠控制微小凹槽的形狀或每單位面積內(nèi)的微小凹槽數(shù),因此,與上述從喪失了流動性的涂膜中進(jìn)一步除去分散介質(zhì)的方法相比,控制性更良好。另外,可以將本方法和下述方法組合使用,所述方法中,將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜,然后,通過從喪失了流動性的涂膜中進(jìn)一步除去分散介質(zhì)而引起體積收縮,由此形成微小凹槽。根據(jù)如上所述的構(gòu)成的廢氣凈化過濾器10,其具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽,因此,利用設(shè)置該微小凹槽而得到的效果,能夠兼具PM的高捕集效率和低壓力損失。因此,能夠得到具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器10 :不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。另外,根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的制造方法,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布上述涂料而形成涂布膜的工序;通過將上述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序;以及通過進(jìn)一步將上述喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序,因此,能夠容易地制造本發(fā)明的廢氣凈化過濾器,其中,所述廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在上述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。因此,能夠容易地制造具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。
另外,根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化過濾器的制造方法,包括準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序;在過濾器基體的表面上涂布涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序;通過將含有粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成固化的涂膜的工序;以及通過將固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序,因此,能夠容易地制造本發(fā)明的廢氣凈化過濾器,其中,所述廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,上述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于上述間壁的氣孔的多孔膜,在多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。因此,能夠容易地制造具有如下良好特性的廢氣凈化過濾器不會將導(dǎo)致大氣污染的PM排出到外部大氣中,另一方面不會因低壓力損失而給發(fā)動機(jī)帶來負(fù)荷,也不會使燃料效率變差。以上,參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式例進(jìn)行了說明,但不言而喻,本發(fā)明并不限于這些示例。在上述示例中示出的各構(gòu)成構(gòu)件的各種形狀或組合等僅僅是一例,在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以基于設(shè)計要求等進(jìn)行各種變更。實施例下面,通過實施例和比較例對本發(fā)明更具體地進(jìn)行說明,但本發(fā)明并不限于這些實施例。需要說明的是,在以下的說明中,將形成的過濾器稱為廢氣凈化過濾器。(I)多孔膜的膜厚使廢氣凈化過濾器的間壁斷裂,利用電場放射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)S-4000(日立計測器服務(wù)公司制造)進(jìn)行觀察,由此,得到廢氣凈化過濾器的多孔膜的電子顯微鏡圖像。將在400倍的測定倍數(shù)下測定10個點(diǎn)而得到的厚度進(jìn)行平均,將其作為多孔膜的厚度。(2)多孔膜的平均氣孔徑及平均氣孔率利用壓萊儀(Pore Master 60GT, Quantachrome公司制造),將進(jìn)入膜部分的萊容積的累積50%作為廢氣凈化過濾器的多孔膜的平均氣孔徑。此外,利用該裝置測定平均氣孔率。另外,使用圖4所示的試驗裝置20進(jìn)行以下(3) (5)的試驗。如圖4(a)所示,試驗裝置20具有形成有流路20a的筒狀的裝置主體21,在流路20a內(nèi)設(shè)置廢氣凈化裝置22。對于廢氣凈化過濾器22,從制成的廢氣凈化過濾器上切下在與流路正交的方向上為5mmX 5mm見方、在與流路平行的方向上為7mm的立方體形狀。使該切下的廢氣凈化過濾器22包含由流入室和流出室形成的3X3的氣體流路。
此外,如圖4(b)所示,將廢氣凈化過濾器22的上表面除去,并以與該表面接觸的方式設(shè)置石英玻璃制的觀察板23。廢氣凈化過濾器22通過使用膠粘劑24在與觀察板23接觸的狀態(tài)下固定于流路20a 內(nèi)。(3)壓力損失試驗首先,使干燥空氣流入試驗裝置20的廢氣凈化過濾器22中,并使該干燥空氣通過廢氣凈化過濾器22的間壁而從排出口排出,測定此時流入口的壓力損失。接著,將試驗裝置20安裝于排量為230mL的柴油發(fā)動機(jī)(RobinS⑶2200,富士重工業(yè)公司制造),以3000rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),以12cm/s的流速將包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣導(dǎo)入流路20a內(nèi)。由此,使顆粒狀物質(zhì)堆積在廢氣凈化過濾器22內(nèi),測定此時流入口的壓力損失。需要說明的是,將壓力損失測定時的流速設(shè)定為lOcm/s。(4)燃燒試驗將制成的廢氣凈化過濾器安裝于排量為230mL的柴油發(fā)動機(jī),以3000rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),使顆粒狀物質(zhì)堆積在廢氣凈化過濾器內(nèi)。接著,將堆積有顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器在氮?dú)鈿夥罩屑訜嶂?00°C,然后,在保持溫度的同時導(dǎo)入由7%的氧氣和93%的氮?dú)饨M成的混合氣體,使顆粒狀物質(zhì)燃燒。在燃燒處理中,利用汽車尾氣檢測儀(MEXA-7500D,HORIBA公司制造)測定二氧化碳量和一氧化碳量,使用直到堆積的顆粒狀物質(zhì)的90質(zhì)量%形成氣體而被除去為止的時間作為評價值。(5)廢氣凈化過濾器的觀察將試驗裝置20安裝于排量為230mL的柴油發(fā)動機(jī),以3000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),將包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣導(dǎo)入流路20a內(nèi),使顆粒狀物質(zhì)堆積在廢氣凈化過濾器22中。此外,將堆積有顆粒狀物質(zhì)的廢氣凈化過濾器22加熱至600°C,然后,導(dǎo)入由7%的氧氣和93%的氮?dú)饨M成的混合氣體,使顆粒狀物質(zhì)燃燒。如圖4(c)所示,通過觀察板23,利用顯微鏡25 (Focuscope FV-100C,7才卜口 >公司制造)觀察這些顆粒狀物質(zhì)的附著狀態(tài)以及再生處理的狀態(tài)。觀察部位為流入室的內(nèi)壁和內(nèi)壁的內(nèi)部。[實施例I]稱量90質(zhì)量%的平均粒徑為O. 5 μ m的碳化硅粒子和10質(zhì)量%的平均粒徑為O. 03 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。
接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為9. 0體積%,水的含量為87. 0體積%,作為膠凝劑的明膠(新田明膠公司制造)的含量為4.0體積%。然后,將陶瓷粒子和純水裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成衆(zhòng)液,然后,向衆(zhòng)液中添加明膠并混合15分鐘,得到涂料。接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥12小時,在過濾器基體的表面形成了形成有由陶瓷粒子構(gòu)成的微小凹槽的涂膜。接著,將形成有陶瓷粒子的涂膜的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛,將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升高至1700°C并保持2小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造實施例I的廢氣凈化過濾器。[實施例2] 稱量10質(zhì)量%的平均粒徑為O. 5 μ m的碳化硅粒子和90質(zhì)量%的平均粒徑為O. 03 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為9. 0體積%,水的含量為87. 0體積%,作為膠凝劑的明膠的含量為4. O體積%。然后,將陶瓷粒子和純水裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成漿液,然后,向漿液中添加明膠并混合15分鐘,得到涂料。接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥12小時,在過濾器基體的表面形成了形成有由陶瓷粒子構(gòu)成的微小凹槽的涂膜。接著,將形成有陶瓷粒子的涂膜的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛,將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升高至1700°C并保持2小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造實施例2的廢氣凈化過濾器。[實施例3]稱量90質(zhì)量%的平均粒徑為O. 5 μ m的碳化硅粒子和10質(zhì)量%的平均粒徑為O. 03 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為16. O體積%,乙酸乙酯的含量為80. O體積%,聚丙烯酸樹脂的含量為4. O體積%。然后,將陶瓷粒子和乙酸乙酯裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成漿液,然后,添加三聚氰胺固化劑并混合5分鐘,得到涂料。接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥4小時,在過濾器基體的表面形成由陶瓷粒子構(gòu)成的涂膜。接著,將形成有陶瓷粒子的涂膜的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氮?dú)鈿夥眨?50°C下保持5小時而除去粘合劑成分,然后,在氬氣氣氛中,在1700°C下保持2小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造實施例3的廢氣凈化過濾器。[實施例4]稱量80質(zhì)量%的平均粒徑為2. 5 μ m的碳化硅粒子和20質(zhì)量%的平均粒徑為O. 03 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為20. O體積%,水的含量為76. O體積%,作為膠凝劑的明膠的含量為4. O體積%。然后,將陶瓷粒子和純水裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成衆(zhòng)液,然后,向衆(zhòng)液中添加明膠并混合15分鐘,得到涂料。接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥12小時,在過濾器基體的表面形成了形成有由陶瓷粒子構(gòu)成的微小凹槽的涂膜。接著,將形成有陶瓷粒子的涂膜的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛,將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升高至1700°C并保持4小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造實施例4的廢氣凈化過濾器。[實施例5]稱量10質(zhì)量%的平均粒徑O. 5為μ m的碳化硅粒子和90質(zhì)量%的平均粒徑為O. 02 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為20. O體積%,水的含量為80. O體積%。然后,將陶瓷粒子和水裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成漿液,得到觸變系數(shù)高的涂料。
接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥4小時,在過濾器基體的表面形成了形成有由陶瓷粒子構(gòu)成的微小凹槽的涂膜。接著,將形成有陶瓷粒子的涂膜的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛,在1700°C下保持2小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造實施例5的廢氣凈化過濾器。[比較例I]稱量90質(zhì)量%的平均粒徑為O. 8 μ m的碳化硅粒子和10質(zhì)量%的平均粒徑為O. 03 μ m的碳化娃粒子,制備碳化娃粒子的混合物。接著,如下稱量陶瓷粒子的含量為7. O體積%,水的含量為92. O體積%,作為粘結(jié)劑的聚乙烯吡咯烷酮(日本催化劑公司制造,K-30)的含量為I. O體積%。然后,將陶瓷粒子和純水裝入攪拌機(jī)中,利用球磨機(jī)以60rpm的轉(zhuǎn)速混合12小時,制成衆(zhòng)液,然后,向衆(zhòng)液中添加明膠并混合15分鐘,得到涂料。接著,將過濾器基體浸潰到該涂料中,然后提拉上來,在100°C下干燥12小時,在過濾器基體表面形成陶瓷粒子的涂膜。接著,將涂布有陶瓷粒子的過濾器基體裝入氣氛爐中,并使?fàn)t內(nèi)氣氛成為氬氣氣氛,將爐內(nèi)溫度以每分鐘15°C的速度升高至1700°C并保持2小時來進(jìn)行燒結(jié),由此,制造比較例I的廢氣凈化過濾器。關(guān)于以上的實施例和比較例,對所得到的廢氣凈化過濾器進(jìn)行評價,得到如表I所示的結(jié)果。需要說明的是,表中的燃燒溫度表示燃燒試驗時的燃燒溫度。表I
權(quán)利要求
1.一種廢氣凈化過濾器,具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,其特征在于, 所述過濾器基體具有多孔的間壁和由所述間壁圍成的氣體流路,在所述間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于所述間壁的氣孔的多孔膜, 在所述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比所述多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。
2.如權(quán)利要求I所述的廢氣凈化過濾器,其特征在于,在將所述多孔膜的膜表面方向上的投影面積設(shè)為F并將所述微小凹槽在相同方向上的投影面積設(shè)為G時,所述微小凹槽在所述多孔膜表面的存在比例為O. 05 < G/F < I。
3.如權(quán)利要求I或2所述的廢氣凈化過濾器,其特征在于,所述微小凹槽的寬度為Iym以上,深度為O. 5 μ m以上且15 μ m以下。
4.如權(quán)利要求Γ3中任一項所述的廢氣凈化過濾器,其特征在于,所述多孔膜的厚度為5 μ m以上且80 μ m以下。
5.如權(quán)利要求Γ4中任一項所述的廢氣凈化過濾器,其特征在于,所述多孔膜的氣孔徑小于所述過濾器基體的氣孔徑,并且所述多孔膜的表面?zhèn)鹊臍饪讖叫∮谒龆嗫啄さ乃鲞^濾器基體側(cè)的氣孔徑。
6.如權(quán)利要求1飛中任一項所述的廢氣凈化過濾器,其特征在于,所述多孔膜的材質(zhì)以碳化硅作為主要成分。
7.一種廢氣凈化過濾器的制造方法,用于制造權(quán)利要求1飛中任一項所述的廢氣凈化過濾器,所述制造方法的特征在于,包括 準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分和分散介質(zhì)的涂料的工序; 在過濾器基體的表面上涂布所述涂料而形成涂布膜的工序; 通過將所述涂布膜中的分散介質(zhì)的一部分除去而形成喪失了流動性的涂膜的工序;以及 通過進(jìn)一步將所述喪失了流動性的涂膜中的分散介質(zhì)除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。
8.一種廢氣凈化過濾器的制造方法,用于制造權(quán)利要求1飛中任一項所述的廢氣凈化過濾器,所述制造方法的特征在于,包括 準(zhǔn)備至少含有用于形成多孔膜的粒子成分、分散介質(zhì)和粘合劑成分的涂料的工序; 在過濾器基體的表面上涂布所述涂料而形成含有粘合劑成分的涂布膜的工序; 通過將含有所述粘合劑成分的涂布膜中的分散介質(zhì)除去而形成固化的涂膜的工序;以及 通過將所述固化的涂膜中的粘合劑成分除去而在涂膜表面形成微小凹槽的工序。
9.如權(quán)利要求7或8所述的廢氣凈化過濾器的制造方法,其特征在于, 所述粒子成分由含有90體積%以上的一次粒徑為IOnm以上且120nm以下的粒子的第一粒子和含有90體積%以上的一次粒徑為300nm以上且IOOOnm以下的粒子的第二粒子構(gòu)成, 所述第一粒子與所述第二粒子的體積比包括在3:97^97:3的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供能夠兼具顆粒狀物質(zhì)的高捕集效率和低壓力損失的廢氣凈化過濾器。本發(fā)明的廢氣凈化過濾器具備包含顆粒狀物質(zhì)的廢氣流入的流入面、將凈化氣體排出的排出面和由多孔體形成的過濾器基體,其特征在于,所述過濾器基體具有多孔的間壁和由該間壁圍成的氣體流路,在該間壁的表面設(shè)置有氣孔徑小于所述間壁的氣孔的多孔膜,在所述多孔膜的表面的至少一部分形成有深度比該多孔膜的膜厚淺的微小凹槽。
文檔編號B01D39/20GK102844089SQ201180018800
公開日2012年12月26日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者岸本淳, 田中正道, 石崎啟太, 花村克悟 申請人:住友大阪水泥股份有限公司, 本田技研工業(yè)株式會社