(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン排出ガスからのすす粒子をろ過するための多孔質フィルター体であり、フィルター体はハニカム構造の壁流フィルター体であり、その相互に連結された多孔質フィルター壁は、そのそれぞれがガス入口表面およびガス出口表面を有し、多数の流路の境界を定め、各流路は一端を閉じており、そして隣りの流路は交互の端を閉じており、フィルター壁は、一緒に結合された金属粒子および／またはセラミック粒子にもとづく物質でつくられており、前記金属粒子および／またはセラミック粒子が１０〜１５０μｍの範囲の粒径を有し、フィルター壁の多孔性は金属粒子および／またはセラミック粒子間の境界を定める相互連結された空隙により構成され、前記金属粒子および／またはセラミック粒子は直接に材料の気孔を定め、すすの酸化を触媒する触媒活性物質は、空隙にさらされる、前記金属粒子および／またはセラミック粒子の表面部分の少くとも１部分に堆積され、そして多孔質フィルター壁よりも小さな孔径を有する細孔膜が、０．０５〜０．４mmの厚みを有し、フィルター壁のガス出口側のみに付着されている、多孔質フィルター体。
【請求項２】
フィルター壁が一緒に結合されたＳｉＣ粒でつくられている請求項１記載の多孔質フィルター体。
【請求項３】
フィルター壁のフィルター構造が、フィルター構造の活性接触表面積を増加させ、触媒で活性されたコーティングに対するアンカーとして作用させるために、コーティングで被覆される請求項１もしくは２記載のフィルター体。
【請求項４】
表面積を増加させたコーティングが、フィルター壁の物質がもとづく粒子に結合されている粒子により構成されている請求項３記載のフィルター体。
【請求項５】
表面積を増加させたコーティングが、アルミナウォッシュコートである請求項３もしくは４記載のフィルター体。
【請求項６】
アルミナウォッシュコートがＩ〜VI族の元素のような添加剤によりで安定化される請求項５記載のフィルター体。
【請求項７】
フィルター構造が、フィルター構造の実際の表面積を増加させたためにコーティングで被覆され、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｗ，Ｙ，Ｃｅ，Ｔｉ，Ｚｒもしくはこれらの組合わせの金属もしくはこれらの酸化物にもとづく触媒で活性されたコーティングで被覆される請求項１〜６のいずれかに記載のフィルター体。
【請求項８】
フィルター壁の細孔が１０〜２００μｍの平均細孔径を有する請求項１〜７のいずれかに記載のフィルター体。
【請求項９】
フィルター壁の細孔が４０〜８０μｍの平均細孔径を有する請求項８記載のフィルター体。
【請求項１０】
フィルター壁の気孔率が３０〜９０％の範囲にある請求項１〜９のいずれかに記載のフィルター体。
【請求項１１】
フィルター壁のガス出口側に付着される多孔質膜が金属粒子および／またはセラミック粒子および／または繊維で構成される請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルター体。
【請求項１２】
粒子および／または繊維の大きさがフィルター壁の物質の細孔より小さい請求項１１記載のフィルター体。
【請求項１３】
フィルター壁のガス出口側に付着される多孔質膜の平均細孔径が２〜１５μｍの範囲にある請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルター体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は排煙（ｆｌｕｅ  ｇａｓ）ろ過のための改良されたフィルターに関する。
【０００２】
ディーゼルエンジンは人間に危険であると知られている大量の炭素粒子を放出する。このような粒子のろ過は、いわゆる壁流フィルター（Ｗａｌｌ  Ｆｌｏｗ  Ｆｉｌｔｅｒｓ）（ＷＦＦ）である継ぎ目なしの（ｏｎｅ−ｐｉｅｃｅ）（「一体の」（“ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ”）基体を用いて実施されることが多い。数多くの種類のＷＦＦがＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ  Ｗｏｒｋｓ  Ｉｎｃ．社によりコーディエライトといわれるセラミック物質により製造されている。この型のフィルターでの使用に特に適切であることがわかった物質、ＳｉＣ、で製造されたＷＦＦが、国際特許出願公開ＷＯ８９／０９６４８に開示されている。
【０００３】
さらに、すすフィルターが、Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｍａｔｔｈｅｙ  Ｌｔｄ．によるプレスされた金属ワイアから、もしくはセラミックワイアメッシュから、またはＡｌｕｓｕｉｓｓｅ  ＡＧにより製造されたフォームセラミック構造から、比較的厚い壁のパイプ構造として製造されている。多くの公知の方法は比較的低いすすろ過効率および重大なすすブローオフを生じ、さらにはろ過効率を減少させる。
【０００４】
ディーゼルエンジンからの蓄積粒状物は、２１％の酸素を有する空気中で５５０℃より高い温度にさらされると酸素と反応する。酸素濃度が低下すると、もっと高い温度が必要となる。
ディーゼルエンジンの高効率のために、排気ガス温度は強力エンジンでは、ほとんど４００℃を超えないので、粒子は排気ガスフィルター内に蓄積し、比較的短時間、しばしばわずか数時間後に、フィルターをふさぐ。
【０００５】
排煙フィルターの再生は、外部加供供給を通常用いる少し複雑な方法により行なわれることが多く、そこでは、粒状物質を含む全フィルター構造はオイルバーナーもしくは電気加熱装置からの外部エネルギーで加熱される。
すべての公知の再生システムは、やや複雑で、高価であり、そのように入り組んでいるので技術的に不十分となりやすい。このように、再生をモニターする複雑なコントロールシステムを回避し、さらにフィルター体をたとえば５００℃より高く加熱するときに発生する大きなエネルギー損失を低下させるために、できるだけ低温度で再生されうるフィルターを得ることが強く望まれている。
【０００６】
白金およびパラジウムのような貴金属は比較的低温で有機ガスおよび有機物質を酸化することが知られている；一酸化炭素が大表面積の貴金属と相互作用するような状況で、一酸化炭素は２００℃の低温で酸化されうる。
４００℃より低くないディーゼルすすフィルター再生温度は、白金もしくは五酸化バナジウムコーティングを用いてＣｏｒｎｉｎｇ  ＥＸ−４７もしくはＥＸ−６６壁流フィルターについて達成された。それ自体公知のこれらの活性コーティングはフィルター体の実際表面に供給され、その多孔質構造に深くは侵入しない。
【０００７】
Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧは、いくつかのコーティングを試験し、五酸化バナジウムコーティングは適度の範囲で再生温度を低下しうることを示すフィールド試験を企てた。実際に、３５０℃オーダーの再生温度が、大表面金属ワイアメッシュフィルター体上に、表面積を増加させたコーティングおよび触媒活性物質を付着させるときに、達成された。これはJohnson Matthey,Inc.のM.F.BuchmanおよびB.E.EngaによりSAE（Society of Automotive Engineering）紙No.８４００８０に「Regeneration Behavior of Ligh t-Duty Catalytic Trap Oxidijer Systems」という表題で記述されている。
【０００８】
ガスもしくはすすが触媒で活性されたコーティングと相互作用する領域を増加させるためにフィルター壁に表面積を増加させたコーティングを堆積することが試みられてきた。このコーティングはいわゆるウォッシュコートの形態であり得、それはある物質が(10) 特表２００２−５１９１８６フィルター壁に堆積するようにフィルター体を触媒活性物質を含む溶液もしくはスラリーで、「ウォッシュ」することによる。しかし、比較的大量の必要なウォッシュコートはフィルターを閉塞しやすいので問題であった。
【０００９】
表面積を増加させたコーティングが触媒で活性されたコーティングと共同して使用されると、コーティングの厚さは通常大きくなるので、細孔径１５〜２５μｍを有する多孔質材料はこれらの２つのコーティングの堆積後には細孔径を有意に減少する。このように、初期細孔径がたとえば２５μｍより小さいフィルターにこの方法を用いるのは勧められない。
【００１０】
したがって、この範囲の細孔径を有する物質について表面積を増加させたコーティングを使用する唯一の方法は基体の気孔率がろ過に用いられない触媒担体についてであった。
危険な排気ガスの接触転換は接触時間に強く依存する。所与のガス流速に対して、接触時間は、接触面積が増加すると、増加し、このようにもっと高い転換率を与える。このように、粒状物質に対する使用触媒の触媒活性は、接触面積にも強く依存する。所与のすす量に対して、より大きな接触面積は堆積すすの全体の層厚さを減少させ、そして十分な再生−すす燃焼（ｓｏｏｔ ｂｕｒｎ ｏｆｆ）−に必要な時間は、したがって減少される。さらに、すすの減少した厚さは、すすがフィルター壁上および内で触媒と接触するときに燃焼するので低温で再生速度を増加させる。
【００１１】
従来、フィルター体の不十分な再生は壁流フィルターについて問題であった。この不十分な再生はフィルター内にすすを残すので連続的な２つの再生の間の時間が減少する。
上述のとおり、乗物でのフィルターの好適な再生法は、比較的低温で行なわれ、フィルターを加熱し、方法を制御するために高価で、高細な外部ハードウェアの必要性をなくす。さらに、これは乗物の安全性に関しても有利である。燃料がタンクからもれうるような、たとえば衝突した車に残るセラミックもしくは金属の高温部分があるのは好ましくない。加えて、たとえば長い草の中で走行もしくは駐車する車の下に位置する、非常に熱いフィルターエンクロジャーを有するのは好適ではない。この草はフィルターエンクロジャーにより発火されうるからである。このようにフィルター体の温度が低ければ低いほど、乗物は概してより安全である。
【００１２】
活性コーティングとすすの間の表面接触面積を増加させることにより比較的低い再生温度を得るのが可能であることが研究によりわかった。
Mizrah, T.、Gabathuler, J.P.、Gauckler, L.、Baiker, A.、Padeste, L.およびMeyer, H.P.（「SELEE:Ceramic Foam for Pollution Reduction」，ENVICERAM '88 Proceedings, 7.-9. 1988年12月）は、セラミックフォームフィルターおよび壁流フィルターについてすすの発火温度を比較した。セラミックフォームフィルターは、やや低い捕集効率（５８〜６７％）を有する深さのフィルター（ｄｅｐｔｈ ｆｉｌｔｅｒ）であり、それに対しＷＦＦは約９０％である。
【００１３】
被覆されたＷＦＦに比べて大きな表面積の被覆フォームフィルターは、未被覆ＷＦＦについて、すす発火温度をさらに２５℃、および２００℃低下する。試験された触媒コーティングはＣｏｒｎｉｎｇ ＷＦＦ上へのＤｅｇｕｓｓａ Ｄ３１３およびＤ３４５であった。表面積を増加させたコーティングは付着されなかった。
ＷＯ８９／０９６４８に記載された種類のフィルターにおいて、ろ過されたすすの１部は、フィルター体のフィルター壁に少し離れて実際に捕集されることが本発明者により見出された。平均粒径３０〜２００μｍを有する、この種のフィルター体においてすすは−２００μｍ（フィルターの上に）から＋１０００μｍ（フィルター壁内に）のオーダーの深さで堆積されうる。
【００１４】
この知見は本発明を生じる刺激に寄与した。本発明によれば、すす粒子はフィルターの内部、たとえばＷＦＦのフィルター壁の内部に進まされ、そこでフィルター内部に堆積された適切な触媒と接触することにより分解除去される。フィルター体の内表面の少くとも１部もすすを保持するので、すすを実際に保持する量は劇的に増加される。このように本発明によれば、触媒活性物質はフィルター壁の外部表面のみならずフィルター体壁内部表面にも堆積され、それによって、触媒活性物質および捕集されたすすが交互に作用する表面の活性領域が増加し、その結果触媒で活性されたコーティングが酸化コーティングであるとき、フィルター体上のすすの再生温度を減少させる。
【００１５】
フィルター体の内部表面はフィルター体を通過するガスにより用いられる通路の壁により境界を定められる。ＷＯ８９／０９６４８に記述されるフィルター体において、この内部表面はフィルター体を構成する粒子の表面により構成される。
フィルター体の内部表面は、さらに、触媒活性物質の堆積の前に、フィルター体の、内部表面を含む表面上に、いわゆるウォッシュコートのような表面積を増加させたコーティングを堆積することにより増加されうる。このように、すすが触媒活性物質と相互に作用するフィルター全表面は劇的に増加し、フィルター体の再生温度の劇的低下を生じさせる。
【００１６】
このように、触媒で活性されたコーティングを、フィルター体の増加した内部表面に付着させるとき、フィルター体の再生温度は、本発明の好適な態様において、３５０℃、もしくは３３０℃もしくはそれより低い温度にさえ、低下されうる。
本発明によれば、フィルター体の表面におけるさらなる増加さえも、３０〜２００μｍのような、比較的大きい平均細孔径を有するフィルター体を用意することにより得ることができ、すす粒子が壁構造にさらに深く侵入し、そしてさらに大きな表面上で活性コーティングと相互作用をしうることになる。
【００１７】
本発明は、公知の壁流フィルター、すなわち表面のみですす粒子のフィルターケーキを形成し、構造内にはほとんどすすを侵入させず、少くとも４００℃の再生温度を必要とすることが知られている、に比較して、多大の改良を構成する。
さらに、すすの発火温度は、有機金属流体としてディーゼル燃料に供給され溶解するＣｕもしくはＦｅにもとづく添加剤（それ自体公知の種類の）によりかなり低下されうると考えられる。
【００１８】
すす粒子がフィルター壁を通過する、いわゆるブローオフの可能性を除去するために、膜はフィルター壁出口側に備えられる。この膜はフィルター体壁よりもかなり小さい粒径を有しており、非常に高いろ過効率を、フィルターがフィルターケーキを有せずクリーンであるときも、確保する。（公知の壁流フィルターは、クリーンフィルターで７０〜８０％から、一部がフィルター壁をおおうフィルターケーキで８５〜９０％まで捕集効率を増加させるためフィルターケーキに強く依存する。）
本発明によるフィルターにおいて、フィルター壁出口側への膜の用意は、もし比較的小さい粒径を有する膜がフィルター体の出口表面に堆積されていなかったら、一部のすすがフィルター体によりろ過されるのではなくフィルター体を実際にブローするであろうほど大きい粒径の多孔質焼結フィルター体を選ぶことを可能にする。
【００１９】
従来、フィルター体よりも小さい粒径を有する膜は、フィルター体のろ過効率を増加するために公知のフィルターのフィルター体上に堆積されていた。通常、この膜は、ダスト粒子のような非常に小さい粒子をろ過するときに必要とされる。膜を含む公知のフィルター体において、膜はフィルター体のフィルター壁のガス入口側に位置される。ダスト粒子はフィルター体の内側から容易には除去されないので、膜はフィルター体へのダストの進入を妨げる。この配置は、本発明による配置とは基本的に異なると理解される。すなわち、本発明においては、膜はすす粒子がフィルター体に侵入するのを妨げるのではなく、むしろすす粒子（フィルター体に侵入するようにされている）がフィルター体から離れるのを妨げるために使用される。
【００２０】
このように、本発明によれば、フィルター体へのすすの侵入が非常に望まれるので、膜はフィルター体のフィルター壁のガス出口側に置かれるのが好適である；これはフィルターの活性表面の面積を増加させる。実際上、適切な大粒径および膜を組み合わせると、すすおよび触媒活性物質が接触する領域は、フィルター体のフィルター壁のガス入口側外部表面に加えて、実質的にフィルター体の内部表面全部となる。本発明によるフィルター体において、膜は単に大きな活性接触面積を与える目的に役立ち、同時にフィルター体の適切な、高ろ過効率を確保する。
【００２１】
いかに膜が設置されたかの詳細は次のとおりである。フィルター壁の厚さに沿ってフィルター体の細孔径の勾配により「膜」を設置することは本発明の範囲内であることが理解されるべきであり、たとえば３５〜５００μｍの細孔径のような比較的大きい細孔に帰着する比較的大きい粒子にはじまり、たとえば中間層で細孔径５〜１０μｍ、そして出口側の最外層で１〜２μｍのような細孔径０．５〜５μｍまでのように、すすが出口側でフィルターを離れないように確保するために十分に小さい細孔で終る。すす粒子停止膜として作用させるために、大きい細孔を与える粒径から十分に小さい細孔を与える粒径に直接移行することも可能である。
【００２２】
本発明の要旨を用いて、粉末技術（たとえばＷＯ８９／０９６４８に開示され
たＳｉＣ粉末技術：この粉末技術は、さらに次にもっと詳細に説明される）によ
り製造される壁流フィルターは結合された表面と深さのフィルターとして作用し得、すなわちそこでは粒子の１部はフィルター壁およびフィルター壁の出口側の膜に侵入することができ、一定した高ろ過効率が、すすとフィルターの多孔質内部壁構造内の触媒で活性されたコーティングとの間の高接触面積と共同して達成される。
【００２３】
すす粒子の分解温度を低下させるのに加えて、本発明はさらに、最新の高効率ディーゼルエンジンにより発生される非常に小さいすす粒子の除去に関して非常に重要で有利であると信じられる。これらの最新のディーゼルエンジンは、ディーゼルエンジンの従来の発生により発生されるすす粒子よりもかなり小さいすす粒子を発生する（これらの従来の発生は、しかし、なお全世界で使用され、将来も何年も使用されるであろう。）。ディーゼルエンジンの従来の発生は通常１０μｍ〜１μｍの粒子を発生するのに、最新のディーゼルエンジンは５０ｎｍ〜１μｍの範囲、特に５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の大きさの粒子を発生するのが通常であり、本発明の重要な態様は、本発明によるフィルター原理を用いてこの大きさの範囲のすす粒子を除去することに関する。
【００２４】
本発明によるフィルター原理は特に排煙からの粒子の除去に関して説明されるが、本発明の原理は他の流体、特に（しかし限定されない）ガスからの極細粒子の除去に関しても有用であると考えられることを理解されるべきである。
次に、本発明に関して使用されるフィルターの型として適切なフィルターの壁についてもっと詳細な説明が与えられる。
【００２５】
セラミックフィルターは、方法の環境が比較的低酸素含量および比較的高硫黄含量の可能性を有する高温ガスを含むときに好適であることが多い。
炭化ケイ素は酸化物セラミック、金属、有機繊維および他のセラミックのようなフィルターに使用される他の物質よりも多くの利点を有する。ＳｉＣは１５００℃の高温までも酸化雰囲気で長時間安定である。純粋な、固体ＳｉＣは高温でさえも、高い物理的強度を有する。例えば、固体ＳｉＣの強度は、１０００℃で固体アルミナの強度の７倍である。
【００２６】
粉末技術ハニカムフィルター体の基礎物質は好ましくはセラミック粒子であり、１〜２５０μｍの範囲、たとえば１０〜１５０μｍの範囲、好ましくは３０〜１００μｍの範囲の平均粒径を有するのが通常であり、１０〜２００μｍの範囲、好ましくは２０〜１００μｍ、たとえば４０〜８０μｍの範囲の細孔径を有するフィルターを与える。
【００２７】
ＳｉＣが使用されると、１２の市販グレードＳｉＣが多孔性炭化ケイ素を製造するための現在好適な出発物質であり、たとえばＭｅｓｈ４０，６０，８０，１２０，１５０，１８０，２２０，２８０，３２０，３６０，４００，６００である（ＦＥＰＡ規格による。ＦＥＰＡ：Federation of the European Producers of Abrasives）。
【００２８】
製造方法は通常バレルとオーガー（ｂａｒｒｅｌ／ａｕｇｅｒ）を用いた連続押出しを使用するが、他の一般的に知られるセラミック成形法、たとえばテープキャスティング、アイソスタティックキャスティング、スリップキャスティングおよび他のキャスティング法も使用されうる。フィルター体の現在好ましい製造法は押出し、ならびにセラミックおよび／または金属物質、耐久性バインダー、１つもしくはそれより多い生バインダーおよび液体を含むペーストの焼結である。
【００２９】
金属粒子を焼結するとき、粒子の外部表面は少し溶融し、それにより焼結体を冷却後に、焼結体は粒子間の境界で三日月形（ｍｅｎｉｓｃｉ）に固化する溶融金属により固体される。フィルター体としてこの多孔質焼結物質を用いると、相互連結された粒子間の孔はフィルター体の実際の細孔を形成しうる。
このように粒子は焼結フィルター体の気孔率を直接に規定するので、粒径の選択は焼結材料の細孔径を規定する。
【００３０】
加えて、狭い粒径分布を有する粒子を使用するとき、焼結材料の細孔は、同一の大きさ／形状の粒子が同一の細孔を規定するので、狭い分布を有する。
しかし、粒子の上記「自動的」相互連結は、ＳｉＣが高温で溶融しないので、たとえばＳｉＣを焼結するときには、みられない。代って、ＳｉＣは約２５００℃の温度で分解する。このように、金属もしくはコーディエライトのような液体焼結セラミックと同一の方法でＳｉＣを焼結させる試みは、大量のＳｉＣ粉末、全体的に密なＳｉＣ物質もしくはその混合物に帰着する。
【００３１】
したがって、フィルター体にＳｉＣを使用するとき、耐久性バインダーが、多孔質フィルター体を形成するために成形され、焼結されるべきペースト中に配合されるのが好適である。焼結の間に、この耐久性バインダーは、ＳｉＣ粒子を相互連結し、このように、望ましい形で、そして上述のようにＳｉＣ粒子が物質の細孔を直接に規定するような方法で、フィルター体を固化する。
【００３２】
本発明によるフィルター体の好適な態様において、耐久性バインダーは、０．１〜１０μｍの範囲の粒径を有する微細もしくは極細ＳｉＣ、たとえば微結晶ＳｉＣ、のような小さな粒子のＳｉＣにより構成される。この微細ＳｉＣは、比較的大きい曲率半径を有する粒子よりも大きい、小さい曲率半径を有する粒子の蒸発圧のために、比較的大きい粒子がもっと安定な温度で蒸発もしくは分解し、フィルター体の大きなＳｉＣ粒子の境界で他の場所間で固化する。このように、焼結フィルター体はＳｉＣ粒子からなり、再びフィル体の気孔率を規定し、ＳｉＣにより相互連結される。
【００３３】
この全ＳｉＣフィルター体は、ＳｉＣが排煙フィルターにおいて優れた特性を有し、しかもフィルター体の全体特性を低下させるために、比較的低い最適特性を有する他の材料はフィルター体に存在しないので、非常に好ましい。
細孔形成剤を用いてフィルター体の気孔性を形成するために、微細もしくはサブミクロンもしくは微結晶の粉末にもとづく物質をハニカム一体物もしくはパイプに押出すのは、制御された細孔を有する構造を製造する選択的な方法である。細孔形成剤は５〜１０００μｍの範囲、好ましくは１０〜１００μｍの範囲の制御された大きさの有機粒子が好ましい。細孔形成剤は、可燃性もしくは有機物質のような種々の物質、たとえばおがくず、粒状ポリウレタン粉末、ポリマー、もしくは炭素粉末、から製造されうる。成形された生のフィルター体が、乾燥後に酸化性雰囲気で高温において酸化されるとき、細孔形成剤は蒸発され、そして制御された大きさの細孔が残る。
【００３４】
フィルター体は良好に規定された細孔径で製造されうるので、細孔径はフィルター体のろ過効率に依存して選択されうる。このように、最大システム質量の要求に基づいて、粉末にもとづくフィルター体は比較的薄い壁で製造されうる。特に、ほとんど完全にＳｉＣからなる好適なフィルター体の高い機械的強度のために、薄いフィルター壁は、得ることができる。壁の厚さは０．５〜１０mm、好ましくは０．８〜２mmである。セルのピッチは１〜２５mm、好ましくは２〜１０mmの範囲でありうる。
【００３５】
フォームキャスティングの公知の製造も、比較的細かい粒もしくはサブミクロン粉末を含むスラリーがポリウレタン予備成形されるフォーム構造に吸収される開放セル構造を製造するために使用されうる。乾燥後に、細孔は、種々の相互連結された開放セルを有する、いわゆるフォームフィルターであるセラミック構造を残すために高温焼成の間に除去される有機物質により形成される。スラリーは、いくらかの有機バインダーに加えて、０．１〜５０μｍ、好ましくは１〜２０μｍの粒径を有する粉末を通常含む。フォームフィルターの壁構造は、インチ当り４０〜１６０のセルを有するのが好ましい。
【００３６】
ＳｉＣ、炭化ケイ素は、αおよびβ結晶相として存在する。製法に依存してβＳｉＣは、貴金属触媒コーティングと反応しこの活性コーティングを被毒しうる残渣ケイ素金属を含みうる。しかし、もし非貴金属コーティングが使用されると、ケイ素金属を含むβＳｉＣが使用されうる。
２０００℃より高い温度で焼成されるＳｉＣ体は主として純粋なαＳｉＣからなる。したがって、α型は原料として好適である。β型は１０μｍを超える粒径は入手しえないが、αＳｉＣは数分の１μｍから数mmの範囲の粒径を入手しうる。
【００３７】
たとえばクレー結合ＳｉＣ粉末が使用されるように、低強度セラミック物質がフィルター体に使用されると、壁の強度は、焼結物質がＳｉＣを含む現在好適なフィルター体に比べて低い強度を有するので、調節する必要がある。Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯＮＣ、アルミナ、コーディエライト、ムライト、スポジューメン、ナシコン（Ｎａｓｉｃｏｎ）構造族の一員、のような他のセラミック粉末は、基礎体構造として使用されうる。焼結方法は、純粋ＳｉＣに比べて酸化セラミック結合セラミックについては簡単である。コーディエライトおよびナシコンは熱膨張係数が小さいことで知られており、排気ガス温度における大きな変動に供されるフィルターに適切である。
【００３８】
粉末技術フィルター製造により、耐久性バインダーおよび粗い基体粒の両方の異なる粒径の組合わせも容易に達成され得、精密に制御され望ましい気孔率および細孔径を有する様々の構造を与える。
合金中の主要成分として鉄、クロム、ニッケル、コバルト、アルミニウムもしくはマンガンにもとづく金属粉末もしくは金属繊維体も特定の用途に有用であることを示しうる。表面積を増加させたコーティングはフィルター体の内部表面に結合された小さい粒子により構成されうる。もし表面積を増加させたコーティングを構成する粒子が内部表面の構造に比べて小さいならば、表面積を増加させたコーティングは、前にもっと平滑な表面上に多数の「隆起」（“ｂｕｍｐｓ”）を規定する小さい粒子のために、内部表面をもっと粗く、そして大きくする。
【００３９】
表面積を増加させたコーティングを構成する粒子は、好適な態様で、これらの小さい粒子を含むスラリーを製造し、多孔質構造にスラリーを導入することにより、フィルター体の多孔質構造に導入されうる。
小さいコロイド粒子−ゾルといわれる−のスラリーの導入は、フィルター体の焼成後に、そして生バインダーから残渣炭素を除去した後に、なされるのが好適である。
【００４０】
つづいてフィルター体を乾燥し、焼結するときに、スラリーの液体は除去され、小さい粒子は多孔質構造の内部表面に固定される。
１つの態様において、小さい粒子は一緒に焼結されることができ、そして焼結のためにフィルター体の内部表面にそれ自体で密着する粒子である。このように、この場合には耐久性バインダーは必要ではない。
【００４１】
ウォッシュコートは活性コーティングと基礎物質構造の間で望まれうる。ウォッシュコーティングはウォッシュコーティングを使用する公知の方法を用いて設置され得、好適な例として、原料基礎物質、すなわちもう１つの態様で表現すると０．１〜１００ｍ2 ／ｇの表面積の基礎物質の１０〜１０００倍の範囲で、かなり度々比表面積を増加するのに適切であると知られている、アルミナおよび／またはアルミナ水和物および／またはアルミナ−シリカ−ゲルのムライト化を含みうる。アルミナのみが１０００℃を超える温度で低表面α−結晶構造に変化するので、本発明のアルミナコーティングは、低融点相は高温安定剤の使用なしに固定されないので、フィルター体の再生の間非常に安定である。
【００４２】
さらに、表面積を増加させたコーティングとフィルター体の内部表面物質との間の密着性が触媒で活性されたコーティングとフィルター体の内部表面物質の間のそれより大きい場合には、フィルター体における触媒で活性されたコーティングの密着性は表面積を増加させたコーティングの導入により増加されうる。これに加えて、表面積を増加させたコーティングは、この物質が物質中に多数の接触点を有するので、膜物質のもっと良好な密着をさらに与えうる。
【００４３】
ＳｉＣにもとづく基体への好適なアルミナコーティングの優れた密着性は、ＳｉＣにもとづく基体上のコーティングと本来のシリカ膜の間のムライト移行層の形成による。
クロム、タングステン、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ケイ素、ジルコニウムの酸化物を添加することによりそれ自体公知の方法でアルミナをさらに高温で安定化させるのは好適であり、混合物は適切にはアルミナ８０〜１００％および上述の添加物０〜２０％である。
【００４４】
ＳｉＣ構造へのもっと良好な結合をウォッシュコートに与えるために、フィルター体は約６５０℃のような仮焼温度で１〜２時間、酸化雰囲気下で加熱されるのが好ましく、生バインダーの熱分解から残っている過剰の遊離炭素を除去し、そうしてＳｉＣ粒上に層を形成する保護ＳｉＯ2 の量を増加させる。
表面積を増加させたコーティングの付着のために通常使用されるスラリーは、水もしくは塩浴もしくは分散剤を含む酸中にアルミナおよび添加剤を含む。スラリーの粘度はフィルター体の多孔質構造への所望の侵入に応じて調節されうる；この侵入は基体の平均粒径に強く影響される。付着されるコーティングは、アルミナの粒径および添加された焼結剤に依存して、１１００〜１５００℃、好ましくは１２００〜１３００℃の温度範囲で、酸化性雰囲気中で焼結されるのが好適である。
【００４５】
熱処理されるコーティングの厚さは通常０．１〜１００μｍ、好ましくは１〜３０μｍ、たとえば２〜１０μｍである。
上述のとおり、フィルター体が単独で所望のろ過効率を得ることができないほど大きい細孔径を有する多孔質フィルター体を製造するのが好適である。この状況で、フィルター体よりも小さい細孔径を有する膜がろ過効率を増加するためにフィルター体に添加され得る（もしくは上述のとおり適切な細孔勾配により設置されうる。）。この膜はきわめて薄く製造されうるのでフィルター体にわたる全体の圧力損失は劇的に増加しないが、フィルター体のろ過効率は劇的に増加されうる。
【００４６】
膜コーティングは非常に薄くてよく、厚さが０．０２〜５mm、好ましくは０．０５〜０．４mmである。基礎構造は通常平均細孔径が１０〜３００μｍの範囲、好ましくは２０〜２００μｍであり、膜は通常、好適な粒径が１〜５０μｍ、好ましくは２〜１５μｍである。すすに対する９９％もの高い、一定の分離効率が達成されうる。これは、フィルターの排気ガス流下流における残渣すす０．０５ｇ／kWh 未満を確保する。
【００４７】
この型の膜は数多くの方法で製造されうる。膜全体の目的はフィルター体の１部でフィルター体の細孔径を減少させることである。上述のとおり、膜はフィルター体ガス出口表面の薄い層でフィルター体に付加されるのが好ましい。このように膜はこの表面でフィルター体多孔質構造の薄い層の細孔径を減少させるべきである。この効果はこの表面に適切な細孔径を有する分離した層を固定することにより、もしくはフィルター体のこの部分における細孔を実際に減少させることにより得られる。
【００４８】
この種の膜は数多くの方法でフィルター体に添加されうる。しかし、フィルター体に膜を付加する現在好適な方法は、膜を構成する粒子もしくは繊維を含むスラリーを製造することであり、このスラリーにフィルター体を通過させる。もし粒子もしくは繊維の大きさがフィルター体の細孔径に正しく依存して選ばれるならば（微粉／繊維技術の当業者は日常的になし得る）、これらの粒子もしくは繊維は、スラリーにフィルター体を通過させるときにフィルター体によりろ過される。もし、スラリーの粒子もしくは繊維が、フィルター体の平均細孔径より小さい、たとえば１〜２０μｍ小さい、ならば、これらの粒子もしくは繊維はフィルター体の最外層においてろ過され、そしてフィルター体のこの薄い層の細孔径を減少させる。
【００４９】
もしスラリーが最終フィルター体によりろ過されるべき排煙の反対方向にフィルター体を通過するならば、膜は好ましくはフィルター体の排煙出口表面に堆積される。
粉末にもとづく膜は外側から基礎構造に向って増加する粒子を有する多層コーティングであるのが好適である。
【００５０】
繊維にもとづく膜は、たとえば１〜２０μｍの繊維径を有する。繊維径は好ましくは２〜４μｍであり、繊維長さは１０〜１００００μｍの範囲、好ましくは５０〜１０００μｍ、もしくは１００〜５００μｍであり、または多くの目的のためには、１μｍ〜１００μｍ、たとえば５もしくは１０μｍ〜５０μｍであってもよい。繊維にもとづく膜がたとえば狭いチャンネルを有するハニカム構造のフィルターに用いられるとき、膜を形成するスラリーが通過するハニカムチャンネルの幅の、高さ１／１０、もっと好ましくは高さ１／５０、さらにもっと好ましくは高さ１／１００の長さの繊維を有するのが好適であることが多い。
【００５１】
このように膜は粉末もしくは繊維から、もしくは両方の組合わせから製造されうる。多くの場合、膜はこのような細い膜を形成するための周知の方法に従って、細かさを増大するスラリーを使用することにより２つもしくはそれより多い層で形成される。
膜コーティングは、フィルターの入口側においてのみ、産業においてそれ自体公知である。この公知の方法は、すすが壁構造に侵入し、そして酸化を促進するために、活性触媒コーティングとの重要な高表面積接触を得ることを妨げる。
【００５２】
触媒で活性されたコーティングは、酸化温度低下要素として作用するためにウォッシュコート表面上に直接に置かれうる。このようなコーティングは、極細粉末のような活性材料ならびに水、有機、塩、酸もしくは非−有機溶液のようなキャリア、を含むスラリーから設置されるのが好ましい。しかし、液体に可溶な物質も触媒で活性されたコーティングの堆積に使用されうる。
【００５３】
触媒活性物質は、たとえば白金、パラジウム、ロジウム、バナジウム、チタン、ジルコニウム、銅、ニッケル、もしくはそれらの組合わせ、ならびに選択された活性元素もしくはそれらの元素について、酸素、窒素等を有する化学的結合／化合物、から選択されうる。活性物質は流体に可溶であってもよく、流体は所望の層厚さに応じる所与の質量増加により基体にフラッシュされうる。触媒活性物質の量は通常０．１〜１０ｇ／Ｌフィルター基体、好ましくは０．５ｇ／Ｌ、たとえば１〜３ｇ／Ｌである。
【００５４】
触媒で活性されたコーティングは、表面積を増加させたコーティングの場合と同様に、フィルター体にスラリー／溶液を導入し、ついで液体を除去することによりフィルター体に適切に付加される。しかし、非常に重要な内部表面を含む、フィルター表面上に触媒活性元素を付着する他の公知の方法も使用され得、たとえばＰＶＤ法等がある。ウォッシュコーティングが好ましいことが多いが、ＳｉＣのようなフィルター物質の興味深い組合わせがあり得、そしてすす粒子の所望の効果的な劣化、特に酸化、を得るためにウォッシュコーティングが必要とされない触媒で活性されたコーティングがあり得ることが理解される。
【００５５】
本発明は、制限的でないいくつかの図および実施例によりさらに説明される。
図１Ａは、コーディエライト製壁流フィルターと同一の型のフィルター体１を示し、それは、その性質により大量の制御されない細孔によって生じる比較的低い浸透性を有し、該細孔はブラインドキャビティ３を生じることが多く、したがってほとんど使用されない。この型の物質における細孔は焼結中に生じる化学反応により主に創り出され、ＰＣＴ公開番号ＷＯ８９／０９６４８に記載されているフィルター体の場合のように、押出の間に比較的多くの粒が一緒に充てんされるのではない。この細孔創出法は高度の精密さで制御することは不可能である。ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）調査は単位表面積あたりの低い数の開放された、有用な細孔５を示す。
【００５６】
図１Ｂは、図１Ａにみられるフィルター体１の表面の開放された、有用な細孔５の数を示す。
図２Ａにおいて、粉末技術にもとづく壁流フィルター体８がみられる。この型のフィルター体１０は、製造中の制御された細孔径創出のために、図１でみられるフィルター体の型に比較して向上した浸透性を有する。通常、このフィルター体の透過性は、図１にみられるフィルター体１のような非粉末技術にもとづく壁流フィルターと比較して３０〜５０％高い。なぜならこのフィルター体８を構成する粒子８は同一の大きさを有し、接触点１２は接触点１２でのみすべての粒子１０と一緒に連結するからである。ＳＥＭ調査は多くの開放された有用な細孔１４を示し、通常この数字は図１でみられるフィルター体の２倍である。
【００５７】
図２Ｂは図２Ａでみられるフィルター体８の表面の開放された有用な細孔１４の数を示す。
図３において、図１にみられるようにフィルター体１上の触媒で活性されたコーティング７の位置がみられる。このフィルター体には表面積を増加させたコーティングは付着されていない。コーティング７が付着される前後にフィルター体１の圧力損失を測定することにより、圧力損失が有意に増大し、フィルター体１中の細孔５が大きさを減少させ、いくつかの細孔５はコーティング７により充填され、閉塞され得ることを示す（図３の位置９参照）。
【００５８】
図４において、図２Ａにみられる粉末技術にもとづくフィルター体８上の触媒で活性されたコーティング１６の位置がみられる。このコーティング１６は表面積を増加させたコーティングの上に位置されうる。これらの両方のコーティングは制御された層厚さを有するフィルター体中のすべての粒子を被覆するので、フィルター体８の細孔は閉塞されない。表面積を増加させたコーティングのみが付着されるとき圧力損失の増加は測定されない。
【００５９】
図５は図２Ａにみられるフィルター体上の膜２０の好適な態様を示す。好適には、膜２０はフィルター体８のガス出口側２２に付加される。最適に効率的であるために、膜２０はフィルター体８の十分な下流、出口側２２表面を被覆する。この図で、膜２０は多くの粒子２１で形成されており、それはフィルター体のガス出口側２２の外部部分に位置される。もう１つの好適な態様において、膜２０はフィルター体８の基礎構造に向って細孔を増加させる多層からなっていてもよい。膜２０は好ましくは出口側２２のみを被覆する。操作において、すすを含むガス流はフィルター体８の開放された多孔性に入り、膜２０によりフィルター体８にさらに侵入するのを少し制限されるまで壁に侵入する。
【００６０】
図６。従来のディーゼルエンジンのすすフィルター一体物において、多孔質フィルター壁１は一方向でガス流４を受け、一体物の壁の上部表面にすす／炭素粒子２を蓄積し、フィルター物質自体内の明確な境界を有するすすケーキ（すすが蓄積した平らな固まり）として特徴づけられる。すす層２は、触媒活性層および十分な温度と親密に接触して非常に薄い境界層３で燃焼を開始する。狭い燃焼帯域内で、一酸化炭素が燃焼の結果として発生し、同時に酸素濃度は低下する。両ガスは流れ方向７に従い、排気ガスシステムに追い出される。燃焼により発生する熱は、流れ方向７に従い、燃焼帯域３から未燃すすへの距離は急速に増大する。減少した酸素含量および未燃すすの不足とともに燃焼は低下する。フィルター壁とすすケーキとの他の親密な接触は、触媒活性層とすすとの間の必要な接触を破る距離もしくは間隔に転換する。その結果は、触媒で活性されたコーティング接触、熱等の不足のために燃焼速度の減少／停止となる。
【００６１】
図７。本発明はまさに開放されたフィルター構造に依存し、そこではガス流４は低ろ過効率ですす粒子２を通過しようとする。明確なすすは発生されないので、すすはフィルター壁に侵入し、明確な燃焼帯域はない。燃焼はフィルター壁自体の内側で生じ、または燃焼帯域は粒子表面上であり、フィルター壁と同じ厚みを有する境界層３を創り出す。境界層は各壁粒子表面に関して明確であり、フィルター壁表面ではない。フィルター壁出口側の膜５は捕集効率が高く保持されるのを確保する。
【００６２】
次の実施例は本発明によるフィルターシステム／フィルター構造が製造される種々の方法をさらに詳細に示す。
実施例１
炭化ケイ素粉体技術基体は、連続押出法を用いて製造されうる。化合物は、安価な、商業的に入手しうる、大粒径メッシュ１８０ＳＩＫＡ Ｉ粉砕粒もしくは粉末サイズ７５〜１０５μｍ（ノルウェー、Ａｒｅｎｄａｌ）６９〜７２wt％および極細ＳｉＣ４〜１３wt％からなり、メチルセルロース（ヘキスト）４〜６wt％、水８〜２５wt％およびエタノール０〜１２wt％からなる可塑性ペーストに混合された。
【００６３】
ペーストは、真空チャンバーを有する水冷単スクリューオーガー押出機で、ハニカムダイヘッドに押出された。押出速度は１．５〜２ｍ／分であってよい。非常に高温の焼結処理、通常２２００°より高い温度で、アルゴンのような保護雰囲気下の後に、構造は低密度で硬く、高多孔質のフィルター体となる。フィルター体の好適な形状は、現在いわゆるハニカム構造である。
【００６４】
フィルターのデザインは様々なセルを規定し、そして制御された大きさの相互に連結された開放細孔である、薄い、相互に連結された壁のマトリックスを有する。多孔性は高く、狭い大きさの薄い壁により隣接するセルの間を、そして比較的長い寸法の薄い壁により隣接する、もしくは近隣のセルの間を流体／ガスが十分に流通し、ならびにガス中の粒子がフィルター体を通過するのを実質的に制御することが十分に可能である。各チャンネルは一端で閉じられており、近隣のチャンネルは交互端で閉じられ、チェス盤様パターンを形成し、壁流フィルターを生じさせる。
【００６５】
ＳｉＣ（炭化ケイ素）にもとづくフィルター物質の性質は非常に高い熱伝導度（１０〜３０Ｗ／ｍ2 Ｋ）により特徴づけられ、非常に高い熱衝撃抵抗を与える。ＳｉＣ分解点はコーディエライトの溶融点（１３００℃）よりも約７００℃高い。ＳｉＣの膨張は３．５〜４×１０-6／Ｋである。
高強度が、高い焼結温度で蒸発し、そして比較的大きいメッシュ１８０粒子間の粒子接融点において凝縮する極細ＳｉＣ粉末の結果として得られる。この方法により、構造は純粋なＳｉＣとなる。
【００６６】
非常に制御された粒径を有する粉末から製造された壁流フィルターは非常に均一な制御された粒径および細孔径分布により特徴づけられる。５０myまで測定される細孔径は、膜を用いないで、６５％より高く測定されるろ過効率を与える。浸透性は、約７０〜８０％のろ過効率を有するＣｏｒｎｉｎｇコーディエライトＥＸ−６６構造のそれより約５０％高い。
【００６７】
使用されるウォッシュコートは添加された分散剤を有するアルミナ／水スラリーからなり得る。アルミナ粉末源として、Ａｌｃｏｒｅ  Ａ１６−ｓｇ（粒径：約６３μｍに相当するメッシュ２００以内が４０〜８０％、表面積５ｍ2 ／ｇ、生密度２．１２ｇ／cm3 、純Ａｌ2Ｏ3分析９９．８％）が使用されうる。Ｒ．Ｔ．Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｂｉｌｔ  Ｃｏ，Ｉｎｔ．からのＤＡＲＶＡ  ＣもしくはＤｉｓｐｅｘのような、商業的に入手しうる分散剤が使用されうる。コーティングはここで述べるような２つの異なる方法で付着されうる：比較的低いアルミナ含量のスラリーは、フィルター体をスラリーで充填することにより簡単にコートが付着されるときに、用いられる。過剰のスラリーはデカントされる。使用されるスラリー中のアルミナ含量は５５〜７０wt％の範囲である。コートは真空もしくは圧縮空気を用いて付着されうる：フィルターは６５〜８０wt％のアルミナを含むスラリーで充てんされる。過剰スラリーは基体の一端に真空もしくは圧縮空気を使用することにより追い出される。付着されたウォッシュコートは１１００〜１５００℃、好ましくは１２００℃の温度で１時間、酸化雰囲気中で焼結されうる。
【００６８】
繊維膜コーティングは非常に薄い層：０．０１〜１mm、好ましくは０．０５〜０．２mmに堆積され、２〜２０μｍの範囲、たとえば５〜１０μｍの平均細孔径を有する。すすに対する９５〜９９％もの高い分離効率が達成されうる。使用される繊維はＡｌｍａｘアルミナ繊維でありうるが、種々の他の繊維も使用されうる。使用される繊維の寸法は：１０μｍ径で繊維長さ５００μｍでありうるが、上述のとおり、好ましくは繊維はチャンネル幅の１／５０〜１／１００の長さのような、小さいものである。Ａｌｃｏａ  Ａ１６  ｓｇアルミナ粉末およびＡｌｍａｘ繊維を０．１〜５、好ましくは０．２〜０．５の比で含むスラリーはウォッシュコートの付着に使用されるのと同一の方法で使用されうる。スラリーは上述の分散剤のような市販分散剤の使用により分散されうる。バインダーとしてＨｏｅｃｈｓｔからのメチルセルロース４〜７wt％が使用されうる。コーティングは１３００〜１５００℃、好ましくは１３５０〜１４５０℃の温度で酸化雰囲気下で焼結されうる。
【００６９】
あるいはアルミナ／ＳｉＣからなる粒状コーティングが繊維にもとづくコーティングの代わりに使用されうる。この膜の厚さは０．０１〜１mm、たとえば０．０５〜０．１５mmでありうる。アルミナ含量は、前のようにＡｌｃｏａ  Ａ１６  ｓｇでありうる。構造元素として、メッシュ３６０、４００、６００および８００のような市販グレードのＳｉＣが使用されうる。好適にはメッシュグレード４００および６００が使用される。アルミナ／ＳｉＣ比は０．０１〜５、好ましくは０．１５〜０・３５の範囲であってもよい。商業的に入手しうる分散剤は、前述の分散剤のように、使用されうる。バインダーとして、ＨｏｅｃｈｓｔからのメチルセルロースＭＨ−３００  ４〜６％が使用されうる。コーティングは上述のように付着されうる。コートは１１００〜１５００℃、好ましくは１２００〜１３００℃の温度範囲で酸化雰囲気で焼結される。
【００７０】
一般的に、付着される膜の厚さは、膜を受領する多孔質フィルター体の気孔率および内部構造に依存する。
触媒で活性されたコーティングは酸化温度低下要素として作用するために直接にウォッシュコート表面に置かれうる。このコーティングはサブミクロンもしくは極細粉末のような活性物質を含むスラリーとして堆積され得、キャリアは非有機溶液として水であってもよい。
【００７１】
触媒活性物質は白金元素族から選ばれうる。活性物質は流体に可溶であってもよく、流体は所定の質量増加のために基体にフラッシュされる。触媒活性物質の量は、たとえば３ｇ／Ｌ基体の質量増加を与えうる。
すべて終了したフィルター部品は円筒形ステンレス鋼容器に調和され、すべての隣接する面が３Ｍ社からのＩｎｔｅｒａｍ  Ｘ−Ｄ熱膨張バーミキュライトにもとづく絶縁材料と離れて保持される。ガス流に向かうＩｎｔｅｒａｍの端面はＩｎｃｏｎｅｌワイアメッシュで浸食保護されている。しかし、英国ＩＣＩからのＳａｆｆｉｌアルミナ繊維は、１５mm厚さのニードルフェルトに加工されて、多分ワイアメッシュの保護なしに使用されうると考えられる。
【００７２】
十分なディーゼルフィルターは、少くとも９８％の一定の捕集効率、および同一の圧力損失を有する公知のシステムよりもかなり低い圧力損失を有すると考えられる。このフィルターの再生温度はそれ自体公知のシステムよりも１００℃のオーダーで低いと期待される。
実施例２
一連の異なる酸化物に基づくセラミック基体が、類似の方法によりコーディエライト、スポジューメンおよびムライト組成物から製造されうる。セラミック前駆体は表１に示される。
【００７３】
0004427658.tif 000002
バインダー／可塑剤としてメチルヒドロキシエチルセルロースが使用されうる（「Ｔｙｌｏｓｅ」ＭＨ３００Ｐ，Ｈｏｅｃｈｓｔ）。コーディエライトおよびスポジューメンセラミックスの場合には、前駆体はグロッグ（ｇｒｏｇ）に仮焼／焼結され、ＦＥＰＡメッシュ１８０に類似する粒径を有する粗い粒状の部分的に多孔質の粉末に粉砕された、はい土（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ）化合物は表２にしたがって配合され得、３０分間乾式混合される。エタノールが添加され、細孔形成剤として、ポリスチレン球のフィラー（Ｓｈｅｌｌ  Ｎ２０００）が乾式原料とともに添加される。３０〜５０μｍの選択された大きさ部分が使用される。球は、最大フィラー／化合物比０．６８を生じる乾燥タップ気孔率４０％に充てんされる。
【００７４】
化合物は、真空チャンバーを有する単スクリューオーガー押出機で、ダイヘッドに押出された。押出体は外気温で乾燥され、湿度を調整され、表２により通常の雰囲気下で電気炉中で焼結される。
0004427658.tif 000003
構造は、低密度で硬く、非常に多孔質のフィルター要素となる。細孔は制御された細孔径を有し、物質は、ディーゼルエンジンのための高効率すすろ過を最適化するために、さらなるコーティングおよび膜の付加について良好な性質を有する。
【００７５】
ウォッシュコートは実施例１に記載のとおりに堆積される。
繊維膜コーティングは非常に薄く、０．０５〜０．２mmの厚さであり、５〜１０μｍの範囲の平均細孔径を有する。すすに対する９５〜９９％もの高い分離効率が達成されうることが期待される。使用される繊維は、Ａｌｍａｘアルミナ繊維である。これらの繊維の寸法は、径１０μｍで、繊維長さ０．５mmであってもよいが、もっと短い繊維が非常に好適である。Ａｌｃｏａ  Ａ１６  ｓｇアルミナ粉末およびＡｌｍａｘ繊維を０．１〜５、好ましくは０．２〜０．５の比で含むスラリーは、ウォッシュコートの付着に使用されるのと同一の方法で使用されうる。スラリーは市販分散剤の使用により分散されうる。バインダーとしてＨｏｅｃｈｓｔからのメチルセルロース４〜７wt％が使用されうる。コーティングは１３００〜１５００℃、好ましくは１３５０〜１４５０℃の温度で酸化雰囲気下で焼結されうる。
【００７６】
活性コーティングは実施例１のように付着される。
実施例３
一連の異なる酸化物に基づくセラミック基体が、類似の方法によりコーディエライト、スポジューメンおよびムライト組成物から製造される。セラミック前駆体は表３に示される。
【００７７】
0004427658.tif 000004
バインダー／可塑剤として、メチルヒドロキシエチルセルロースが使用される（Ｔｙｌｏｒ  ＭＨ３００Ｐ，Ｈｏｅｃｈｓｔ）。コーディエライトおよびスポジューメンセラミックスの場合には、前駆体はグロッグに仮焼／焼結され、ＦＥＰＡメッシュ８０に類似する粒径を有する粗い粒状の部分的に多孔質粉末に粉砕された。同一物質からの極細粉末１〜２０％が２０：１〜６：１の比で添加された。はい土化合物が表４に従って配合され、３０分間乾式混合される。エタノールが添加され、もう１０分間撹拌した後、水が導入される。もう３０分間の混合がなされる。
【００７８】
化合物は真空チャンバーを有する単スクリューオーガー押出機で、ハニカムダ
イヘッドに押出された。押出体は外気温で乾燥され、湿度を調整され、表４によ
り通常の雰囲気下で１０〜４００分間電気炉で焼結される。
0004427658.tif 000005
構造は、低密度で硬く、かなり硬いが、非常に多孔質のフィルター要素であり、粉体技術により可能とされる最大で高い浸透性のために重要な、非常に制御された細孔径および分布を有する。
【００７９】
極細粉末は比較的大きなメッシュ８０粒から、もしくは間で接触点で結合するので、認容できるフィルター体強度が得られる。この方法による構造は純物質となる。
ウォッシュコートは実施例に記載されたのと同一の方法で付着される。
繊維膜コーティングは非常に薄く、０．０５〜０．２mmの厚さであり、５〜１０μｍの範囲の平均細孔径を有する。すすに対する９５〜９９％もの高い分離効率が達成されうる。使用される繊維はＡｌｕｍａｘアルミナ繊維である。これらの繊維の寸法は、径１０μｍで、繊維長０．５mmであってもよいが、もっと短い繊維、たとえば高さ１００μｍの長さの繊維が好適でありうる。Ａｌｃｏａ  Ａ１６  ｓｇアルミナ粉末およびＡｌｍａｘ繊維を０．１〜５、好ましくは０．２〜０・５の比で含むスラリーは、ウォッシュコートの付着に使用されるのと同一の方法で使用される。スラリーは市販分散剤の使用により分散される。バインダーとしてＨｏｅｃｈｓｔからのメチルセルロース４〜７wt％が使用される。コーティングは１３００〜１５００℃、好ましくは１３５０〜１４５０℃の温度で酸化雰囲気下で焼結される。活性コーティングは実施例１のように付着される。
【００８０】
すべての実施例において、フィルター装置は、この新規な方法により、捕集されたディーゼルすすに対して以前は達成されていない低温で高速排出ガスフィルタとなり、ディーゼル動力の乗物からのすすの放出を減少する、複雑でなく、低コストの選択を与える。セラミックスおよび粉体／繊維技術の、経験ある当業者にとって、開示される方法は多くの方法で変更されうるが、ここで開示される新規な構造および方法になお帰着することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１Ａはコーディエライト型のフィルター体の多孔性構造を示す。１Ｂは、１Ａに示されるフィルター体の表面における少数の開放された有用な細孔を示す。
【図２】２ＡはＰＣＴ公開番号ＷＯ８９／０９６４８に記載された型のフィルター体の多孔性構造を示す。２Ｂは図２Ａに示されるフィルター体の表面における多数の開放された有用な細孔を示す。
【図３】図１Ａに示される型のフィルター体の触媒で活性されたコーティングを示す。
【図４】図２Ａに示される型のフィルター体の触媒で活性されたコーティングを示す。
(35) 特表２００２−５１９１８６
【図５】図２Ａに示されるフィルター体上に配置された膜の好適な位置を示す。
【図６】図１Ａ，２Ａおよび４に示されるフィルター体により発生される背圧を示す。
【図７】本発明のフィルター構造の一例を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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