EP1925353B1

A SiC-BASED HONEYCOMB CERAMIC PARTICLE-CAPTURING FILTER CARRIER, A PARTICLE-CAPTURING FILTER ASSEMBLY AND A PARTICLE-CAPTURING FILTER DEVICE COMPOSED OF THE CARRIERS, AS WELL AS THE METHODS FOR MAKING THE SAME

Abstract

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EP1925353B1, drawing sheet 1
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Expired 17 August 2026, 0.1 years ago.

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    Honeycomb ceramic particulates filtration substrate, the green ceramic substrate is extruded with a paste composed of the following materials (in portion):Silicon carbides (SiC): 1;Clay: 0.05∼0.5;Flour: 0.1∼0.35;Grease: 0.025∼0.05;Water: 0.2∼0.35, wherein the Silicon carbides are selected from two kinds of Silicon carbides with grain sizes differences between 37∼74 µm (200∼400 meshes), and their weight ratio is from 1:4 to 3:4, the green ceramic substrate will under sinter process, and the sintered substrate has honeycomb structure with cell density ranging from 4∼62 cells/cm2, the thickness of the cell walls is 0.2∼1.2 mm, the porosity of the cell walls is of 40%∼70%, the cell walls through pore rate> 30%, the average diameter distribution of the cell wall micro-pores is in the range of 1∼50µm. Substrat de filtration de matières particulaires en céramique nid d'abeilles, le substrat en céramique vert étant extrudé avec une pâte constituée des matériaux suivants (en parties) : carbures de silicium (SiC) : 1 ;argile : 0,05 à 0,5 ;farine : 0,1 à 0,35 ;graisse : 0,025 à 0,05 ;eau : 0,2 à 0,35, dans lequel les carbures de silicium sont sélectionnés parmi deux types de carbures de silicium ayant des différences de tailles de grain de 37 à 74 µm (200 à 400 mesh), et leur rapport pondéral est de 1:4 à 3:4, le substrat en céramique vert est transformé par frittage, et le substrat fritté a une structure en nid d'abeilles, avec une densité d'alvéoles de 4 à 62 alvéoles/cm2, l'épaisseur des parois des alvéoles est de 0,2 à 1,2 millimètre, la porosité des parois des alvéoles est de 40 % à 70 %, le taux de pores traversants des parois des alvéoles est > 30 %, et la distribution du diamètre moyen des micropores des parois des alvéoles est de l'ordre de 1 à 50 µm. Wabenkeramikpartikelfiltrationssubstrat, wobei das ungebrannte Keramiksubstrat mit einer Paste extrudiert ist, die aus den nachstehend aufgeführten Bestandteilen zusammengesetzt ist (in Anteilen): Siliciumcarbide (SiC): 1;Ton: 0,05-0,5;Mehl: 0,1∼0,35;Fett: 0,025∼0,05;Wasser: 0,2∼0,35, wobei die Siliciumcarbide ausgewählt sind unter zwei Arten von Siliciumcarbiden mit Korngrößenunterschieden zwischen 37-74 µm (200∼400 Mesh), und deren Gewichtsverhältnis zwischen1:4 zu 3:4 ist, wobei das ungebrannte Keramiksubstrat unter Sintern verarbeitet wird, und das gesinterte Substrat eine Wabenstruktur mit einer Zelldichte von 4-62 Zellen/cm2 aufweist, die Dicke der Zellenwände 0,2-1,2 mm ist, die Porosität der Zellwandungen 40%∼70% ist, die Durchgangsporenrate der Zellwandung >30% ist, die durchschnittliche Durchmesserverteilung der Zellwandungsmikroporen in dem Bereich von 1∼50 µm ist.
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    Substrat de filtration de matières particulaires en céramique nid d'abeilles selon la revendication 1, dans lequel ladite argile peut être une argile industrielle ou colorante. The honeycomb ceramic particulates filtration substrate according to claim 1, wherein the said clay can be industrial or pigment clay. Wabenkeramikpartikelfiltrationssubstrat nach Anspruch 1, wobei der Ton Industrie- oder Pigmentton sein kann.
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    Substrat de filtration de matières particulaires en céramique nid d'abeilles selon la revendication 1, dans lequel ladite graisse est sélectionnée parmi l'une d'une huile de graissage de type distillat lourd ou d'une huile de graissage composée, ou une composition constituée de celles-ci. The honeycomb ceramic particulates filtration substrate according to claim 1, wherein the said grease is selected from one of the heavy distillated lubrication oil or compound lubrication oil, or composition thereof. Wabenkeramikpartikelfiltrationssubstrat nach Anspruch 1, wobei das Fett ausgewählt ist unter einem von schwer destilliertem Schmieröl oder Verbundschmieröl oder eine Zusammensetzung davon ist.
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    Substrat de filtration de matières particulaires en céramique nid d'abeilles selon la revendication 1, ledit substrat ayant une distribution du diamètre moyen des micropores des parois des alvéoles de 1 à 30 µm. The honeycomb ceramic particulates filtration substrate according to claim 1, wherein the said substrate whose average diameter distribution of the cell wall micro-pores is 10∼30µm. Wabenkeramikpartikelfiltrationssubstrat nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Durchmesserverteilung der Zellwandungsmikroporen 10∼30 µm ist.
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    Herstellungsverfahren des Keramikpartikelfiltrationssubstrats nach Anspruch 1, mit den Schritten:(1) Abwiegen der Bestandteilmaterialien nach derem Anteil;(2) Mischen der SiC, die durch das Vibrationssieb ausgewählt sind, um zwei Arten von Siliciumcarbiden mit einem Korngrößenunterschied von 37-74 µm (200 bis 400 Mesh) auszuwählen, wobei deren Gewichtsverhältnis von 1:4 zu 3:4 ist, mit dem Ton, und anschließendes Hinzufügen des Fetts unter Mischen in dem Mischer zur Homogenität, Abwarten zur Verwendung für den nächsten Schritt;(3) Mischen des Mehls mit dem Wasser unter Umgebungstemperatur zu einer Flüssigkeit in milchigem Zustand, und Erhitzen der Flüssigkeit im milchigen Zustand auf eine Temperatur von 65∼100°C bis eine viskose Mehlpaste erhalten wird;(4) Mischen des Gemischs aus Schritt (2) mit der viskosen Mehlpaste, wobei der Mischschritt 1∼3 Stunden dauert;(5) Mischen und Sieben des Gemischs aus Schritt (4), so dass es eine homogene Keramikpaste sein kann,(6) Extrudieren der Keramikpaste mit einer Form, um das Wabensubstrat zu bilden, wobei der Querschnitt des Wabensubstrats verschiedene geometrische Formen aufweist und eine Zelldichte von 4∼62 Zellen/cm2 aufweist;deren Trocknen unter Umgebungstemperatur und anschließend abwechselndes Verschließen der Zellen an jeder Stirnfläche des Wabensubstrats, um das ungebrannte Keramik-Wall-Flow-Partikelfiltrationssubstrat zu bilden,(7) bei einer Sintergeschwindigkeit von < 5°C/min die Temperatur auf 600°C∼900°C zu erhöhen, bei einer Dauer von 2∼12 Stunden, und ein anschließendes erneutes Erhöhen der Temperatur auf 1250°C∼1350°C und bei einer Dauer von 0,5∼12 Stunden, und anschließend natürliches Abkühlen auf die Umgebungstemperatur, um das gesinterte Wabenkeramikpartikelfiltrationssubstrat zu erhalten. Procédé de fabrication dudit substrat de filtration de matières particulaires en céramique selon la revendication 1, comportant les étapes qui consistent à : (1) peser les matériaux utilisés comme ingrédients, selon leurs proportions ;(2) mélanger les SiC, qui sont sélectionnés par tamis vibrant de façon à produire deux types de carbures de silicium ayant des différences de tailles de grain de 37 à 74 µm (200 à 400 mesh), et ayant un rapport pondéral de 1:4 à 3:4, avec l'argile, puis ajouter la graisse pour les mélanger de façon homogène dans le mélangeur, en attendant de les utiliser pour l'étape suivante ;(3) mélanger la farine avec de l'eau à la température ambiante jusqu'à l'obtention d'un liquide laiteux, et chauffer le liquide laiteux à une température de 65 à 100 °C jusqu'à ce qu'il devienne une pâte de farine visqueuse ;(4) mélanger le mélange de l'étape (2) avec la pâte de farine visqueuse, l'étape de mélange durant 1 à 3 heures ;(5) mélanger et tamiser le mélange de l'étape (4) de façon à en faire une pâte de céramique homogène.(6) extruder la pâte de céramique à travers une filière pour former un substrat nid d'abeilles, la section transversale du substrat nid d'abeilles ayant différentes formes géométriques et ayant une densité d'alvéoles de 4 à 62 alvéoles/cm2 ;le sécher à la température ambiante, puis obturer les alvéoles alternativement sur chaque face d'extrémité du substrat nid d'abeilles pour former le substrat de filtration de matières particulaires en céramique présentant un écoulement à travers les parois, dans l'état vert.(7) fritter à une vitesse < 5 °C/min pour élever la température jusqu'à 600 °C à 900 °C, pendant 2 à 12 heures, puis élever de nouveau la température jusqu'à 1 250 °C à 1 350 °C pendant 0,5-12 heures, puis laisser refroidir naturellement jusqu'à la température ambiante pour obtenir le substrat de filtration de matières particulaires en céramique nid d'abeille, dans l'état fritté. Production method of said ceramic particulates filtration substrate according to claim 1, comprising the steps: (1) Weigh the ingredient materials according to their portion;(2) Mix the SiC, which are selected by the vibration sieve, to take two kinds of silicon carbides whose grain sizes difference from 37-74 µm (200 to 400 meshes), and their weight ratio is from 1:4 to 3:4, and the clay together, and then to add the grease to mix them in the mixer homogeneously, waiting to be used for next step;(3) Mix the flour with the water under the ambient temperature into the milky state liquid, and to heat the milky state liquid to the temperature of 65∼100°C until it becomes a viscous flour paste;(4) Mix the mixture of step (2) and the viscous flour paste together, the mixing step lasts 1∼3 hours;(5) Mix and sieve the mixture of step (4) so that it can be a homogeneous ceramic paste.(6) Extrude the ceramic paste with a die to form a honeycomb substrate, the cross section of the honeycomb substrate has different geometry shapes and has cells density ranging from 4∼62 cells/cm2;To dry it under the ambient temperature and then plug the cells alternately on each end face of the honeycomb substrate to form the green ceramic wall flow particulates filtration substrate.(7) With the sintering speed of < 5°C/min to raise the temperature to 600°C∼900°C, lasting for 2∼12 hours, and then to raise again the temperature to 1250°C∼1350°C and lasting for 0.5∼12 hours, and then cool down naturally to the ambient temperature to get the sintered honeycomb ceramic particulates filtration substrate.
  6. 6
    Filtre particulaire (2), ledit filtre étant constitué de plusieurs desdits substrats de filtration de matières particulaires selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, les substrats étant collés avec un agent adhésif, ledit agent adhésif se composant des matériaux suivants, en parties en poids :carbures de silicium : 1, argile : 0,2 à 1, verre soluble : 0,06 à 0,35, l'épaisseur de l'agent adhésif étant d'environ 1 à 3 millimètres. Particulates filter (2), wherein said filter is made of several said particulates filtration substrates according to any of claims 1 to 5, the substrates are adhered with adhesive agent, said adhesive agent is composed of the following weight portion: silicon carbides: 1, clay: 0.2∼1, water glass: 0.06∼0.35, the thickness of the adhesive agent is about 1∼3 mm. Partikelfilter (2), wobei der Filter aus mehreren der Partikelfiltrationssubstrate gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist, wobei die Substrate mit Haftmittel angehaftet sind, wobei das Haftmittel aus den nachstehend aufgeführten Gewichtsanteilen zusammengesetzt ist: Siliciumcarbide: 1, Ton: 0,2∼1, Wasserglas: 0,06∼0,35, wobei die Dicke des Haftmittels ungefähr 1∼3 mm ist.
  7. 7
    Herstellungsverfahren des Partikelfilters (2) nach Anspruch 6, wobei das Herstellungsverfahren die nachstehend aufgeführten Schritte aufweist:(1) Verwenden jeglicher Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als ein Filterbestandteil-Teil;(2) Auftrag des Haftmittels auf die Seitenflächen der Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Haftmittel aus den nachstehend aufgeführten Gewichtsanteilen zusammengesetzt ist: Siliciumcarbide: 1;Ton: 0,2∼1;Wasserglas: 0,06∼0,35;wobei die Dicke des Haftmittels ungefähr 1∼3 mm ist;und anschließend die Teile aneinander haften, um die verschiedenen geometrischen Formen zu bilden, die benötigt werden, um den halbfertigen Partikelfilter zu bilden,(3) Bepinseln der Seitenflächen des halbfertigen Partikelfilters mit dem Haftmittel, wobei nach einer Trocknungsbehandlung der Partikelfilter (2) erhalten wird. Procédé de fabrication d'un filtre particulaire (2) selon la revendication 6, ledit procédé de fabrication comportant les étapes suivantes : (1) utiliser n'importe lesquels desdits substrats, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comme éléments de filtre ;(2) disposer l'agent adhésif sur les faces latérales desdits substrats selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, l'agent adhésif se composant des matériaux suivants, en parties en poids : carbures de silicium : 1, argile : 0,2 à 1, verre soluble : 0,06 à 0,35, l'épaisseur de l'agent adhésif étant d'environ 1 à 3 millimètres ;puis coller les pièces les unes sur les autres pour former les différentes formes géométriques nécessaires pour obtenir le filtre particulaire semi-fini ;(3) appliquer au pinceau l'agent adhésif sur la surface latérale du filtre particulaire semi-fini, en obtenant le filtre particulaire (2) après le traitement de séchage. Production method of particulates filter (2) according to claim 6, wherein the said production method comprises the following steps: (1) Make use of the any said substrates, according to any claim 1 to 5 as a filter component part;(2) Put the adhesive agent on the side faces of the said substrates according to the any claim 1 to 5, the adhesive agent is composed of the following weight portion: silicon carbides: 1;clay: 0.2∼1;water glass: 0.06∼0.35;the thickness of the adhesive agent is about 1-3 mm;and then to adhere the parts together to form the different geometry shapes needed to get the semi-finished particulates filter.(3) Brush the side surface of the semi-finished particulates filter with the adhesive agent, after the drying treatment, the particulates filter (2) is obtained.
  8. 8
    Particulates filter system, comprises a stainless steel envelope (3), a filter wrapped with a thermal isolate layer (1), canned and welt in the stainless steel envelope (3), an inlet (4) and an outlet (5) of exhaust gases are welt to the stainless envelope (3), wherein the system is that the filter to be used is the said particulates filter (2) of claim 6. Partikelfiltersystem, mit einer Hülle (3) aus rostfreiem Stahl, einem mit einer thermischen Isolationsschicht (1) eingewickelten Filter, der in die Hülle (3) aus rostfreiem Stahl eingebracht und eingefasst ist, wobei ein Einlass (4) und ein Auslass (5) für Abgase werden in die Hülle (3) aus rostfreiem Stahl eingefasst sind, wobei das System derart ist, dass der zu verwendende Filter der Partikelfilter (2) nach Anspruch 6 ist. Système à filtre particulaire, comprenant une enveloppe en acier inoxydable (3), un filtre enveloppé d'une couche d'isolation thermique (1), scellé et soudé dans l'enveloppe d'acier inoxydable (3), une entrée (4) et une sortie (5) de gaz d'échappement étant soudées à l'enveloppe en acier inoxydable (3), le système étant conçu pour l'utilisation comme filtre dudit filtre particulaire (2) selon la revendication 6.
  9. 9
    Herstellungsverfahren für das Partikelfiltersystem nach Anspruch 8 mit:Verpacken des Partikelfilters (2) nach Anspruch 6 mit der thermischen Isolationsschicht (1), die in einer Hülle (3) aus rostfreiem Stahl eingebracht und eingefasst ist, Einfassen des Einlasses für Abgas (4) und Auslasses für Abgas (5) zusammen in die Hülle (3), um das Abgaspartikelfiltrationssystem herzustellen. Procédé de fabrication du système à filtre particulaire selon la revendication 8, comprenant : l'ensemble constitué dudit filtre particulaire (2) selon la revendication 6 avec la couche d'isolation thermique (1), soudé et scellé par une enveloppe en acier inoxydable (3), l'entrée de gaz d'échappement (4) et la sortie de gaz d'échappement (5) étant soudées ensemble à l'enveloppe (3) pour produire le système de filtration de matières particulaires de gaz d'échappement. Production method of the particulates filter system according to claim 8, comprises: the package of the said particulates filter (2) according to the claim 6 with the thermal isolate layer (1), welt and canned by a stainless steel envelope (3), the inlet of exhaust gas (4) and outlet of exhaust gas (5) together are welt to the envelope (3) to produce the exhaust gases particulates filtration system.