蜂窝结构体及其制造方法与流程

本发明涉及蜂窝结构体及其制造方法。

背景技术：

1、在从柴油机等内燃机排出的废气中，含有大量成为环境污染的原因的以碳为主要成分的颗粒(粒状物质)。因此，通常在柴油机等的排气系统中搭载有用于捕集颗粒的过滤器(diesel particulate filter：dpf，柴油颗粒过滤器)。另外，近年来，从汽油机排出的颗粒也被视为问题，在汽油机中也搭载有过滤器(gasoline particulate filter：gpf；汽油颗粒过滤器)。

2、这样的过滤器大多利用蜂窝结构体。另外，作为构成蜂窝结构体的材料，从耐热冲击性高的方面出发，多使用堇青石。以堇青石为主成分的多孔质蜂窝结构体可以通过下述方法来制造：将适当加入堇青石化原料、分散介质、造孔材料、粘合剂及各种添加剂而得到的原料组合物混炼，制成坯土后，经由预定的口模进行挤出成型，由此制作蜂窝形状的成型体(蜂窝成型体)，将该蜂窝成型体干燥后进行烧成。

3、以往，在以堇青石为主成分的蜂窝结构体中，在由低热膨胀确保耐热冲击性、高强度化这一点上，要求具有高的堇青石结晶量(相)，对原料组成、烧成条件进行了各种研究(专利文献1～3)。

4、另外，作为左右蜂窝结构体性能的参数之一，已知有气孔率以及细孔径分布。而且，开发了通过控制气孔率及细孔径分布来提高机械强度、热膨胀系数等、降低废气流动时的压力损失的技术(专利文献4～专利文献8)。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2008-207978号公报

8、专利文献2：日本特开平6-263528号公报

9、专利文献3：日本特表2002-530262号公报

10、专利文献4：日本特表2009-542570号公报

11、专利文献5：日本特表2019-506289号公报

12、专利文献6：国际公开第2016/152236号

13、专利文献7：国际公开第2013/047908号

14、专利文献8：日本特开2018-030105号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、另一方面，在具有高的堇青石结晶量(相)的蜂窝结构体中，从兼顾对颗粒的高的捕集效率和低的压损性能的观点出发，仍有改善的余地，要求性能进一步提高。

3、本发明是鉴于上述情况而完成的，一个实施方式的课题在于，提供一种蜂窝结构体，该蜂窝结构体能够发挥结晶性堇青石的特征即优异的耐热冲击性，同时能够以更高水平兼顾对颗粒的高捕集效率和低压损性能。另外，本发明的另一实施方式的课题在于，提供这样的蜂窝结构体的制造方法。

4、用于解决课题的方法

5、本发明人发现，由氧化镁源、二氧化硅源及氧化铝源多种原料合成(烧成)的堇青石晶体的细孔径分布容易变宽，由于该原因，妨碍了对颗粒的高捕集效率和低压损性能的兼顾。本发明是基于该见解而完成的，以下例示。

6、方式1

7、一种蜂窝结构体，其特征在于，

8、具有穿过蜂窝结构体的内部、由多孔质隔壁划分出的多个孔格通道，

9、含有80.0～94.0质量％作为主晶相的堇青石、以及副晶相所包含的氧化铈，

10、多孔质隔壁的通过水银压入法测定的气孔率为60％以上，

11、多孔质隔壁在通过水银压入法测定的体积基准的累积细孔径分布中，从小细孔侧起的累积10％细孔径(d10)、累积50％细孔径(d50)以及累积90％细孔径(d90)满足(d90-d10)/d50≤1.2的关系。

12、方式2

13、根据方式1所述的蜂窝结构体，多孔质隔壁的累积50％细孔径(d50)为10μm～20μm。

14、方式3

15、根据方式1或2所述的蜂窝结构体，多孔质隔壁的累积10％细孔径(d10)为8μm以上，且累积90％细孔径(d90)为34μm以下。

16、方式4

17、根据方式1～3中任一项所述的蜂窝结构体，副晶相还含有选自莫来石、尖晶石、假蓝宝石和方英石中的一种或两种以上化合物。

18、方式5

19、根据方式4所述的蜂窝结构体，氧化铈与选自莫来石、尖晶石、假蓝宝石和方英石中的一种或两种以上化合物的合计含有率为4.0～20.0质量％。

20、方式6

21、根据方式1～5中任一项所述的蜂窝结构体，氧化铈的含有率为0.5～5.0质量％。

22、方式7

23、根据方式1～6中任一项所述的蜂窝结构体，孔格通道延伸方向上的40℃～800℃的线膨胀系数为0.6×10-6/k～2.0×10-6/k。

24、方式8

25、一种蜂窝结构体的制造方法，包括：

26、将含有堇青石化原料、氧化铈、分散介质、造孔材料以及粘合剂的原料组合物混炼而形成坯土后，将该坯土挤出成型，由此得到蜂窝成型体的工序，该蜂窝成型体具有穿过蜂窝成型体的内部、由多孔质隔壁划分的多个孔格通道；以及

27、对所述蜂窝成型体进行烧成的工序，

28、所述烧成的工序以下述方式实施：若将烧成时的最高温度设为x(℃)，将最高温度下的保持时间设为y(hr)，将所述蜂窝成型体中的氧化铈相对于100质量份堇青石化原料的含量设为z(质量份)，则160≤(x-1345)×y×(z+0.5)2≤7680成立。

29、发明效果

30、根据本发明的一个实施方式，能够在发挥作为结晶性堇青石的特征即优异的耐热冲击性的同时，以更高水平兼顾对颗粒的高捕集效率和低压损性能。因此，该蜂窝结构体能够适合用作要求高性能的过滤器。

技术特征：

1.一种蜂窝结构体，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，多孔质隔壁的累积50％细孔径即d50为10～20μm。

3.根据权利要求1所述的蜂窝结构体，多孔质隔壁的累积10％细孔径即d10为8μm以上，且累积90％细孔径即d90为34μm以下。

4.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，副晶相还含有选自莫来石、尖晶石、假蓝宝石和方英石中的一种或两种以上化合物。

5.根据权利要求4所述的蜂窝结构体，氧化铈与选自莫来石、尖晶石、假蓝宝石和方英石中的一种或两种以上化合物的合计含有率为4.0～20.0质量％。

6.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，氧化铈的含有率为0.5～5.0质量％。

7.根据权利要求5所述的蜂窝结构体，氧化铈的含有率为0.5～5.0质量％。

8.根据权利要求1或2所述的蜂窝结构体，孔格通道延伸的方向上40℃～800℃的线膨胀系数为0.6×10-6/k～2.0×10-6/k。

9.一种蜂窝结构体的制造方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种蜂窝结构体及其制造方法，在发挥结晶性堇青石的特征即优异的耐热冲击性的同时，能够以更高水平兼顾对颗粒的高捕集效率和低压损性能。一种蜂窝结构体，其特征在于，具有穿过蜂窝结构体的内部且由多孔质隔壁划分出的多个孔格通道，含有80.0～94.0质量％作为主晶相的堇青石、以及副晶相所包含的氧化铈，多孔质隔壁的通过水银压入法测定的气孔率为60％以上，多孔质隔壁在通过水银压入法测定的体积基准的累积细孔径分布中，从小细孔侧起的累积10％细孔径(D10)、累积50％细孔径(D50)以及累积90％细孔径(D90)满足(D90‑D10)/D50≤1.2的关系。技术研发人员：元木浩二,林广晃受保护的技术使用者：日本碍子株式会社技术研发日：技术公布日：2024/10/10