[发明专利]用于固化蜂窝状结构的方法和基底

说明书

本发明涉及用于烧制蜂窝状类型结构的烧制支承体(support de cuisson)，并涉及获得所述支承体的方法。此类结构可以是过滤结构和/或催化结构并尤其用在柴油类型内燃机的排气管路中。本发明更特别涉及用于过滤结构或用于基于氧化物陶瓷的催化剂载体，尤其用于基于钛酸铝的过滤器的烧制支承体，还涉及获得所述支承体的方法。

例如，可以处理气体和用于除去来自柴油机的烟灰的催化过滤器是现有技术中公知的。这些结构通常都具有蜂窝形状，该结构的一面允许要处理的废气进入，另一面允许处理过的废气排出。该结构在进气和排气面之间包含一组彼此被多孔壁隔开的具有相互平行轴的相邻管道或通道。这些管道在它们的一个或另一末端被封闭以界定通向进气面的进气室和通向排气面的输出室。通道以一定次序交替被封闭以使废气在经过蜂窝体时被迫穿过进气通道的侧壁以再进入排气通道。由此，微粒或烟灰沉积和积聚在过滤体的多孔壁上。

如已知，在其使用过程中，对微粒过滤器施以一连串过滤(烟灰累积)和再生(烟灰清除)阶段。在过滤阶段过程中，留住由发动机排出的烟灰粒子并沉积在过滤器内。在再生阶段过程中，在过滤器内烧除烟灰粒子以恢复其过滤性质。

特别为了提高微粒或烟灰的存储体积和由这些烟灰粒子燃烧产生的残留物的存储体积并由此增加在两次再生之间的时间，在现有技术中已提出各种过滤结构。特别地，在下文中被称作“不对称结构”的结构在不变的过滤器体积下具有与所述过滤器的排气通道的表面积或体积不同的进气通道的表面积或体积。例如，专利申请WO 05/016491已提出这样的结构——其中壁元件在截面中和沿水平和/或垂直通道列一个接一个存在以限定出正弦或波浪形状。通常，壁元件形成具有在通道宽度上以正弦半周期进行起伏。这种通道构造能够实现低压降和高烟灰存储体积。在另一实施方式中，专利申请EP 1 495 791已提出以内进气通道的八边形排列为特征的整料块(在本领域中常称作“八方(octosquare)”结构)。

最通常，过滤器由多孔陶瓷，例如堇青石或碳化硅或钛酸铝制成。

例如在专利申请EP 816 065、EP 1 142 619、EP 1 455 923或WO 2004/090294和WO 2004/065088中描述了以这些结构制成的碳化硅过滤器，本领域技术人员可例如参考它们获得关于本发明的过滤器的描述和关于它们的获得方法的更多解释和细节。有利地，这些过滤器对烟灰粒子和对热气体具有高化学惰性，但热膨胀系数有点高，这导致，为了制造大型过滤器，必须通过连接水泥将多个整料元件组装成过滤块，以降低它们的热机械应力。由于重结晶SiC材料的高机械强度，可以制造具有极令人满意的过滤效率、具有高孔隙率的薄过滤壁的过滤器。

堇青石过滤器也已由于它们的低成本而长期使用。由于这种材料在过滤器的正常工作温度范围内的极低热膨胀系数，可以制造更大尺寸的整料过滤器。

钛酸铝也具有低热膨胀系数并表现出比堇青石更好的耐火性和更好的耐腐蚀性。因此，钛酸铝能够制造大尺寸的整料过滤器，只要控制钛酸铝的热稳定性，尤其是在过滤器再生阶段过程中。因此在专利申请WO 2004/011124中已描述了整料过滤器，其提供基于用10至40重量%含量莫来石增强的60至90重量%钛酸铝的结构。据作者称，由此获得的过滤器更耐久。在另一实施方式中，专利申请EP 1 741 684公开了具有低膨胀系数的过滤器，且其中一方面通过在固溶体内的Al₂TiO₅晶格中用Mg原子取代一部分Al原子和另一方面通过用Si原子(这些通过硅铝酸钾钠类型，尤其是长石类型的晶粒间补充相引入该结构内)取代所述固溶体表面上的一部分Al原子来稳定钛酸铝主相。