[发明专利]包括整体陶瓷蜂窝体的陶瓷蜂窝壁流过滤器

说明书

本申请是国际申请日为2002年4月23日，国际申请号为PCT/US02/12866，名称为“壁流整体过滤器的制造方法”的中国专利申请No.02810968.6的分案申请。

本申请要求2001年4月24日提交的U.S.临时申请系列No.60/285,810的权益。

技术领域

本发明涉及陶瓷壁流整体过滤器及其制造方法。具体而言，本发明涉及粒子捕集器，如柴油粒子捕集器。

背景技术

由于空气质量标准更为严格，相当的努力着力于最小化柴油发动机排气中释放的粒状物质。潜在的解决方案是插入柴油发动机排气系统中的粒子捕集器。

如在U.S.专利No.4,276,071中描述的蜂窝陶瓷壁流通过滤器，是粒子捕集器的优选类型。这些蜂窝过滤器由如下方式制造：挤出包括水，粘合剂和陶瓷粉末(例如粘土、莫来石、二氧化硅和氧化铝)的糊剂，该糊剂例如，在灼烧时形成堇青石。粘土一般用于使糊剂具有足够塑性以形成可使用蜂窝体。在挤出糊剂之后，将蜂窝体干燥，脱粘合剂和烧结以形成蜂窝体。典型地烧结蜂窝体以向薄的通道壁提供足够的强度，以保证陶瓷糊剂的插入以堵塞通道，如下所述。

最后，为制造壁流粒子捕集器或过滤器，采用包括合适粉末，分散介质和粘合剂的糊剂，堵塞烧结的蜂窝体一端的一半开口。然后在另一端，采用糊剂堵塞没有堵塞的通道。随后，再次烧结堵塞的蜂窝体以形成壁流粒子捕集器。

令人遗憾地，此方法具有许多问题。例如，糊剂中的液体可优先被拉入灼烧过的蜂窝体的多孔壁中，引起栓塞的非均匀干燥收缩并导致最后栓塞中的裂纹。第二个问题是必须采用多个昂贵步骤(例如至少两个高温灼烧)以制造粒子捕集器。由于陶瓷蜂窝体生坯(green)的壁较薄和脆，当插入糊剂时，它们倾向于变形和/或断裂，因此典型地需要这多个步骤。当使用大规模方法时，这是特别真实的。另一个问题是由于在栓塞烧结收缩期间灼烧过的蜂窝体的膨胀，可用于栓塞的组成有限。

因此，需要提供一种制造壁流捕集器的方法，例如其避免现有技术的一个或多个问题，如上述那些的一个。

发明内容

本发明的第一方面是一种堵塞陶瓷蜂窝体中通道的方法，其包括：

(a)形成包括分散液体和陶瓷粉末的混合物，

(b)向包括粘土的陶瓷蜂窝体生坯的至少一个通道中插入该混合物，以形成堵塞的陶瓷蜂窝体生坯，其中分散液体基本不能溶胀粘土，和

(c)加热堵塞的陶瓷蜂窝体生坯到足以烧结堵塞的陶瓷蜂窝体生坯的温度，以形成多孔的烧结的堵塞的陶瓷蜂窝体。

本发明的第二方面是一种堵塞陶瓷蜂窝体中通道的方法，其包括：

(a)加热包括粘土的陶瓷蜂窝体生坯到第一温度，第一温度不足以基本烧结该陶瓷蜂窝体生坯，但足以除去粘合剂和将粘土脱水，使得脱水的粘土当与水接触时基本不能再水合，以形成煅烧的陶瓷蜂窝体，

(b)向煅烧的陶瓷蜂窝体的至少一个通道中插入包括陶瓷粉末和分散液体的混合物，以形成堵塞的煅烧的陶瓷蜂窝体，和

(c)加热堵塞的煅烧的陶瓷蜂窝体到足以形成烧结的堵塞的蜂窝体的温度。

本发明的第三方面是一种包括整体陶瓷蜂窝体的陶瓷蜂窝壁流过滤器，该陶瓷蜂窝体含有由相邻入口和出口通道连接的入口端和出口端，该入口和出口通道从陶瓷体的入口端向出口端延伸，入口和出口通道由在入口和出口通道之间的多个交织薄气体过滤多孔分配壁确定和由陶瓷栓塞确定，使得入口通道在陶瓷体的出口端含有入口陶瓷栓塞和出口通道在陶瓷体的入口端含有出口陶瓷栓塞，使得当进入入口端时，流体必须通过分配壁以离开出口端，其中该陶瓷蜂窝体在出口通道的至少一个分配壁上含有区别层，区别层的组成与出口通道的出口陶瓷栓塞基本相同。

本发明的第四方面是一种包括整体陶瓷蜂窝体的陶瓷蜂窝壁流过滤器，该整体陶瓷蜂窝体含有由相邻入口和出口通道连接的入口端和出口端，该入口和出口通道从陶瓷体的入口端向出口端延伸，入口和出口通道由在入口和出口通道之间的多个交织薄气体过滤多孔分配壁确定和由陶瓷栓塞确定，使得该入口通道在陶瓷体的出口端含有入口陶瓷栓塞和出口通道在陶瓷体的入口端含有出口陶瓷栓塞，使得当进入入口端时，流体必须通过分配壁以离开出口端，其中出口陶瓷栓塞的组成不同于入口陶瓷栓塞。