[发明专利]用于制造微粒过滤器的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§120，要求2011年10月31日提交的美国申请系列号第13/285379号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

背景技术

本文一般地涉及制造微粒过滤器的方法，更具体地涉及对微粒过滤器进行堵塞和/或剥皮的方法。

微粒过滤器，例如柴油机微粒过滤器（DPF）正越来越多地用于污染控制系统，例如机动车排气应用中，其中它们在大多数的发动机传动系统中是关键部件。常用的过滤器材料包含堇青石、碳化硅以及钛酸铝。

微粒过滤器通常由多孔蜂窝体制成，每侧都有棋盘状堵塞图案。为了允许流动通过过滤器，进口面和出口面的堵塞图案偏移一个孔道。在使用时，微粒过滤器对微粒物质进行收集，引起整个过滤器压降的增加。该压降的增加对燃料成本和发动机性能具有负面影响。

当发动机废气温度升高到某一水平，此时存在的氧化剂，例如O₂和NO₂使得烟炱发生快速氧化，可以通过再生来完成积累的微粒物质的去除。但是，当再生时，有时会存在不合乎希望的条件，导致过滤器温度的升高和热机械应力的增加。在极端情况下，温度会导致熔化而应力会导致过滤器的断裂。在大多数极端情况下，在过滤器出口面附近的温度特别严重，因此必须对出口侧的堵塞物/基质界面特别注意。因此，微粒过滤器的一个重要的特性是在这些极端条件下的耐用性。

制备足够耐用的堵塞物/基质界面通常涉及将生坯堵塞物烧制成预烧制的基质材料，从而涉及对所述基质材料的第二次烧制。但是，所述制备会带来额外的加工步骤和费用。另一方面，生坯基质材料的生坯堵塞通常涉及以下缺陷，例如由于如下因素：当生坯堵塞物在生坯基质材料的两端都存在，特别是在烧制过程的起始阶段，还没有产生明显的多孔性时，复合体结构的多孔不足，导致的在烧制时通过部件的气流不足。此外，还发现了生坯堵塞物水泥与生胚体的相容性的问题。

发明内容

本发明的一个实施方式涉及制备微粒过滤器的方法。该方法包括提供多孔陶瓷生坯体，该多孔陶瓷生坯体包含粘合剂材料和许多通道。该方法还包括用包含液体载剂的生坯堵塞材料在多孔陶瓷生坯体的第一端堵塞住至少部分通道以形成部分堵塞的多孔陶瓷生坯体。此外，该方法包含对所述部分堵塞的多孔陶瓷生坯体进行烧制以形成部分堵塞的陶瓷制品。该方法还包括用在低于1000°C的温度定型的堵塞材料在所述部分堵塞的陶瓷制品的第二端堵塞住至少部分通道。

在以下的详细描述中给出了本发明的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或按文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施其实施方式而被认识。

应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。

包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。

附图说明

图1显示了壁流式过滤器结构的截面图；

图2A显示了传统过滤器制造过程的流程图；

图2B显示了根据本文所述实施方式的过滤器制造过程的示例性流程图；

图3A显示了根据本文所述实施方式的另一种过滤器制造过程的示例性流程图；

图3B显示了根据本文所述实施方式的另一种过滤器制造过程的示例性流程图；

图4A显示了根据现有生坯堵塞工艺对完全堵塞的多孔陶瓷生坯体进行烧制的截面图；

图4B显示了根据本文所述实施方式对示例性部分堵塞的多孔陶瓷生坯体进行烧制的截面图；

图5所示是烧制之后的示例性过滤器出口面的图；

图6所示是烧制之后的示例性生坯堵塞物的SEM图；以及

图7所示是根据本文所述实施方式的多个堵塞物的堵塞物推出峰值负荷与烧制的堵塞物长度的函数关系图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的各种实施方式；若有附图，则参考附图描述。

本文所用术语“可溶”指的是在25°C，第一种媒介（即溶质）在第二种媒介（即溶剂）中的溶解度至少为0.1摩尔/升。

本文所用术语“不溶”指的是在25°C，第一种媒介（即溶质）在第二种媒介（即溶剂）中的溶解度小于0.001摩尔/升。