[发明专利]钛酸铝质陶瓷蜂窝状结构体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛酸铝质陶瓷蜂窝状结构体的制造方法。其中还涉及适合在大型陶瓷蜂窝状过滤器中使用的钛酸铝质陶瓷蜂窝状结构体的制造方法，所述大型陶瓷蜂窝状过滤器被用来净化含有从柴油机等中排放的PM的废气。 

背景技术

柴油机的废气中，包含以含有炭质的煤烟和含有高沸点烃成分的SOF部分(Soluble Organic Fraction：可溶性有机成分)为主要成分的PM(Particulate Matter：粒状物质)，这些物质释放到大气中后，可能会对人体、环境产生恶劣影响。因此，以往都在柴油机的排气管之中安装用于捕集PM的陶瓷蜂窝状过滤器(以下将陶瓷蜂窝状过滤器略称为“蜂窝状过滤器”)。捕集、净化废气中的PM的一例蜂窝状过滤器如图5(a)及图5(b)所示。蜂窝状过滤器10由陶瓷蜂窝状结构体、以及将流出侧封止流路3及流入侧封止流路4的废气流入侧端面8及废气流出侧端面9相互封止为交替排列的方格的上流侧封止部6a和下流侧封止部6c组成，该陶瓷蜂窝状结构体由形成多个流出侧封止流路3及流入侧封止流路4的多孔质隔壁2和外周壁1组成(以下有时简称为蜂窝状结构体)。 

作为构成该蜂窝状结构体的隔壁的陶瓷，以往一直使用堇青石、碳化硅等耐热性陶瓷。其中，堇青石具有良好的耐热冲击性、捕集效率以及小的压力损失性能，从这点来看是最优选的陶瓷类，但是在使捕集的PM燃烧时，一旦处于非控制燃烧状态，则发生堇青石局部熔融的问题。局部熔融的发生与PM的捕集效率降低相关，故不优选。另一方面，碳化硅与堇青石相比熔点高，不易发生熔损，但是比堇青石的热膨胀系数大，耐热冲击性差，所以需要使多数截面积小的蜂窝状结构体贴在一起来制造，存在制造成本巨大的问题。 

为了解决这种问题，近年来对于将耐热性良好的低热膨胀的钛酸铝质陶瓷类在蜂窝状过滤器中使用的尝试，进行了如下探讨。 

日本特表2005-519834号公开了以下蜂窝状过滤器，即：由用Fe或Mg稳定的约50～90质量％的钛酸铝及约10～50质量％的锶·长石形成，具有低热膨胀系数、高耐热冲击性、高体积热容量、高相互连续气孔率及大的中位数细孔径，在800℃以上的热稳定性得到改善的蜂窝状过滤器。其中记载了该蜂窝状过滤器可通过以下方法制造，即：将二氧化硅、氧化铝、碳酸锶、二氧化钛、氧化铁、碳酸镁等陶瓷原料和增塑剂、润滑材料、粘合材料、溶剂等有机成分混合，将形成的混合物进行成形，根据需要干燥后进行烧结而制造。其中还记载了在该以往技术中，作为用于合成钛酸铝的原料的二氧化钛的供给源，优选具有约7～15μm粒径的金红石，对于Al₂O₃源，优选约10～25μm粒径的氧化铝。 

WO2005/018776号公开了由钛酸铝烧结体形成的蜂窝状过滤器，该钛酸铝烧结体为：将使TiO₂(二氧化钛)和Al₂O₃(氧化铝)中含有1～10质量份的碱性长石、含Mg尖晶石型结构的氧化物、或MgO或通过烧结转化为MgO的含Mg化合物的原料混合物进行烧结而成的钛酸铝烧结体。其中记载了该蜂窝状过滤器在具有原来的高耐热性和低热膨胀系数的同时，改良了以往钛酸铝具有的在800～1280℃时热分解的问题、低机械强度。其中还记载了在该以往技术中，适合将上述原料充分混合，尽量粉碎细致，优选使平均粒径为30μm以下，特别优选为8～15μm。 

在日本特表2005-519834号及WO2005/018776号中，均公开了通过调整在TiO₂源粉末及Al₂O₃源粉末中的添加剂的种类、组成及添加量，获得在维持原来具有的高耐热性和低热膨胀系数的优点的同时，在800～1280℃的热分解、低机械强度的问题得到改良的钛酸铝的技术。