FR2877236A1 - Filtre d'epuration des gaz d'echappement et procede de fabrication de ce filtre - Google Patents
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Abstract
Ce procédé pour fabriquer un filtre (1) d'épuration des gaz d'échappement (5) d'un moteur à combustion interne inclut un moulage par extrusion pour réaliser un produit moulé en nid d'abeilles (10) ayant des éléments de séparation (11) disposés en nid d'abeilles et plusieurs cellules (12) séparées par les éléments de séparation et ouvert sur les deux faces (18, 19) du produit (10), l'application d'un matériau de masquage dans des ouvertures (3) des cellules (12), l'application de parties d'obturation (2), et la cuisson simultanée de la base et du matériau d'obturation, qui satisfait à la condition 0 ≤ A ≤ B, A et B étant respectivement les taux de contraction du matériau d'obturation au moment de sa cuisson et de la base au moment de sa cuisson.Application à la fabrication de filtres pour moteurs à combustion interne.
Description
FILTRE D'EPURATION DES GAZ D'ECHAPPEMENT ET PROCEDE DE
FABRICATION DE CE FILTRE
L'invention concerne un procédé pour fabriquer un filtre d'épuration des gaz d'échappement, pour purifier des gaz d'échappement, qui collecte des particules dans les gaz d'échappement refoulés par un moteur à combustion interne.
Jusqu'alors un filtre d'épuration des gaz d'échappement, qui est un produit moulé en forme de nid d'abeilles réalisé en un matériau céramique, était disponible en tant que filtre d'épuration des gaz d'échappement servant à purifier les gaz d'échappement par collecte des particules, dans les gaz d'échappement refoulés par un moteur à combustion interne.
Le produit moulé en forme de nid d'abeilles inclut des éléments de séparation disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules séparées par les éléments de séparation et traversantes ou ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité du produit moulé. Pour améliorer le rendement de purification, des parties d'obturation sont disposées sur les parties d'extrémité des cellules du produit moulé en forme de nid d'abeilles.
Le filtre d'épuration des gaz d'échappement est produit d'une manière générale au moyen du procédé indiqué ci-après.
Tout d'abord, on moule par extrusion une base en tant que matériau pour le moulage d'un produit moulé en forme de nid d'abeilles de manière à produire un produit moulé en forme de nid d'abeilles. On cuit ensuite le produit moulé en forme de nid d'abeilles. Ensuite on dispose un matériau d'obturation qui est un matériau des parties d'obturation, dans des parties devant être obturées. Enfin on cuit le produit moulé en forme de nid d'abeilles, sur lequel le matériau d'obturation est disposé, pour réaliser un filtre d'épuration des gaz d'échappement. Deux étapes de cuisson sont nécessaires pour produire le filtre d'épuration des gaz d'échappement (voir la demande de brevet japonais publiée sans examen (Kokai) N 2002-256842. C'est pourquoi, une réduction faisant passer de deux étapes à une seule étape était nécessaire par le passé pour réaliser une économie d'énergie et réduire le coût de fabrication. Cependant, des moyens efficaces permettant de réduire les deux étapes en une seule étape n'étaient pas encore suggérés.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes des technologies de l'art antérieur décrites précédemment et vise à fournir un filtre d'épuration des gaz d'échappement qui requiert une seule étape de cuisson et possède une excellente solidité d'obturation, et un procédé de fabrication d'un tel filtre d'épuration.
Conformément à une première forme de réalisation de l'invention, il est prévu un procédé pour fabriquer un filtre d'épuration des gaz d'échappement pour purifier des gaz d'échappement, au moyen de la collecte de particules dans les gaz d'échappement qui sont refoulés par un moteur à combustion interne. Le procédé comprend: une étape de moulage par extrusion qui consiste à réaliser le moulage par extrusion d'une base qui est un matériau de moulage pour former un produit moulé ayant une forme en nid d'abeilles, sécher le produit moulé, découper le produit moulé à une longueur prédéterminée et produire un produit moulé en forme de nid d'abeilles ayant différents éléments de séparation disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules séparées par lesdits éléments de séparation et ouvert au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé, une étape de masquage pour disposer un matériau de masquage de manière à recouvrir d'autres parties avec le matériau de masquage, tandis que des parties devant être obturées par des parties d'obturation entre des ouvertures desdites cellules sur les faces d'extrémité dudit produit moulé en forme de nid d'abeilles restent ouvertes, une étape de mise en place d'un matériau d'obturation consistant à disposer un matériau d'obturation en tant que matériau desdites parties d'obturation sur lesdites parties devant être obturées; et une étape de cuisson consistant à cuire simultanément ladite base et ledit matériau d'obturation, ledit matériau d'obturation satisfaisant à la condition 0 < A < B, A étant un taux de contraction dudit matériau d'obturation au moment de la cuisson dudit matériau d'obturation et B un taux de contraction de ladite base au moment de la cuisson de ladite base.
Comme cela a été décrit précédemment, le procédé de fabrication du filtre d'épuration des gaz d'échappement selon l'invention inclut au moins l'étape de moulage par extrusion, l'étape de masquage, l'étape de mise en place du matériau d'obturation et l'étape de cuisson. Lors de l'étape de cuisson, la base et le matériau d'obturation sont cuits simultanément en une seule étape de cuisson.
En outre le matériau d'obturation satisfait à la condition 0 < A < B, A étant un taux de contraction dudit matériau d'obturation au moment de la cuisson dudit matériau d'obturation et B un taux de contraction de ladite base au moment de la cuisson de ladite base.
On notera que le taux de contraction A (%) du matériau d'obturation au moment de la cuisson est déterminé comme suit. Tout d'abord on introduit le matériau d'obturation dans un cadre de moule cylindrique et on le solidifie pour produire un échantillon. On mesure le diamètre de l'échantillon avant la cuisson et on calcule le taux de contraction A (%) au moyen de la formule de calcul: (1 - diamètre de l'échantillon après cuisson) /(diamètre de l'échantillon avant cuisson) x 100 (%).
En outre, le taux de contraction B (%) au moment de la cuisson est calculé conformément à la formule de calcul suivante lors de la mesure du diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles avant et après la cuisson: (1 - diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles après cuisson) /(diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles avant cuisson) x 100 (%).
Lorsque la relation ci-dessus des taux de contraction est satisfaite, le taux de contraction du matériau d'obturation peut être réduit de façon appropriée à une valeur inférieure à celui de la base. C'est pourquoi, lorsque la base et le matériau d'obturation sont cuits simultanément, l'adhérence peut être améliorée entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et la partie d'obturation, et par conséquent il est possible d'empêcher efficacement une fissuration, une déformation et d'autres défauts du produit moulé en forme de nid d'abeilles. Par conséquent, on peut fabriquer de façon stable de bons produits même au moyen de l'utilisation d'une seule étape de cuisson comme décrit précédemment. En outre, on peut réaliser la partie d'obturation possédant une solidité d'obturation plus grande que le produit de l'art antérieur fabriqué au moyen des deux étapes de cuisson.
On notera que l'expression "solidité d'obturation" utilisée ici représente la solidité de liaison ou d'adhérence entre la base et la partie d'obturation et est exprimée par une charge de traction lorsqu'une contrainte est appliquée à la partie d'obturation.
Comme décrit précédemment l'invention peut fournir un procédé permettant de fabriquer un filtre d'épuration des gaz d'échappement, qui ne requiert qu'une seule étape de cuisson, peut améliorer le rendement de production compte tenu de la réduction de l'étape de fabrication et de la durée de fabrication, permet de réduire le coût de fabrication et fournit une excellente solidité d'obturation.
Conformément à une deuxième forme de réalisation de la présente invention, il est prévu un procédé pour fabriquer un filtre d'épuration des gaz d'échappement servant à purifier les gaz d'échappement par collecte de particules contenues dans les gaz d'échappement refoulés par un moteur à combustion interne. Le procédé de fabrication d'un filtre d'épuration des gaz d'échappement au moyen de la collecte de particules dans les gaz d'échappement qui sont déchargés par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de moulage par extrusion qui consiste à réaliser le moulage par extrusion d'une base qui est un matériau de moulage pour former un produit moulé ayant une forme en nid d'abeilles, sécher le produit moulé, découper le produit moulé à une longueur une prédéterminée et produire un produit moulé en forme de nid d'abeilles ayant différents éléments de séparation disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules séparées par lesdits éléments de séparation pénétrant à travers et ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé, une étape de masquage pour disposer un matériau de masquage de manière à recouvrir d'autres parties avec le matériau de masquage, tandis que des parties devant être obturées par des parties d'obturation entre des ouvertures desdites cellules sur les faces d'extrémité dudit produit moulé en forme de nid d'abeilles restent ouvertes; une étape de cuisson consistant à cuire simultanément ladite base et ledit matériau d'obturation, une étape de mise en place d'un matériau d'obturation consistant à disposer un matériau d'obturation en tant que matériau desdites parties d'obturation sur lesdites parties devant être obturées. Ladite base et ledit matériau d'obturation contiennent du talc, qui possède un diamètre moyen de particules de 10 à 50 pm et dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 1,0 % en poids, de la silice fondue, qui possède un diamètre moyen de particules de 5 à 50 pm et dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 0,25 % en poids et de l'hydroxyde d'aluminium, dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur 0, 50 % en poids, et un diamètre moyen C des particules d'hydroxyde d'aluminium dans ladite base et un diamètre moyen D des particules d'hydroxyde d'aluminium dans ledit matériau d'obturation satisfont à la condition 1,0 < C/D < 4, 0.
Dans le procédé de fabrication du filtre d'épuration des gaz d'échappement selon l'invention, au moins l'étape de moulage par extrusion, l'étape de masquage, l'étape de mise en place du matériau d'obturation et l'étape de cuisson sont exécutées comme décrit précédemment. Lors de l'étape de cuisson, la base et le matériau d'obturation sont cuits simultanément en une seule étape de cuisson.
Le matériau de la base et le matériau d'obturation contiennent chacun trois matériaux de départ, c'est-à-dire du talc, de la silice fondu et de l'hydroxyde d'aluminium, comme décrit précédemment, et un diamètre moyen C des particules d'hydroxyde d'aluminium dans la base et un diamètre moyen D des particules de l'hydroxyde d'aluminium dans le matériau d'obturation satisfont à la condition 1,0 < C/D < 4, 0.
Dans chacun du matériau de la base et du matériau d'obturation décrits précédemment, le taux de contraction tend à augmenter lorsque le pourcentage d'hydroxyde d'aluminium comportant un diamètre moyen important de particules est supérieur, pourvu que les matériaux contenus autres que l'hydroxyde d'aluminium restent identiques.
C'est pourquoi, le matériau de la base et le matériau d'obturation peuvent contenir trois matériaux de départ décrits ci-dessus et, lorsque le diamètre moyen des particules de l'hydroxyde d'aluminium dans chacun d'eux satisfait à la relation décrite précédemment, le taux de contraction du matériau d'obturation devient de façon appropriée inférieur à celui de la base. Par conséquent, l'adhérence entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et les parties d'obturation peut être améliorée lorsque le matériau de la base et le matériau d'obturation sont cuits simultanément, et une fissuration, une déformation ou d'autres défauts du produit moulé en forme de nid d'abeilles apparaissent difficilement. Par conséquent, un produit stable et excellent peut être fabriqué même lorsque l'étape de cuisson est seulement une étape comme décrit précédemment. C)n peut obtenir les parties d'obturation ayant une solidité d'obturation supérieure à celle des produits de l'art antérieur cuits deux fois.
Comme décrit précédemment, l'invention peut fournir un procédé de production permettant de produire un filtre d'épuration des gaz d'échappement, et ne requiert qu'une seule étape de cuisson, permet d'améliorer le rendement de fabrication compte tenu de la réduction de l'étape de production et de la durée de production, permet de réduire le coût de fabrication et fournit une excellente solidité d'obturation.
L'invention fournit aussi un filtre d'épuration des gaz d'échappement pour purifier des gaz d'échappement au moyen de la collecte de particules dans les gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte un produit moulé en forme de nid d'abeilles comportant des éléments de séparation disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules séparées par lesdits éléments de séparation traversant et ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé, et des parties d'obturation disposées au niveau des parties devant être obturées entre des ouvertures des faces d'extrémité dudit produit moulé, ledit filtre d'épuration des gaz d'échappement étant un filtre fabriqué au moyen du procédé de production selon la première ou deuxième forme de réalisation de l'invention.
Le filtre d'épuration des gaz d'échappement selon la présente invention comprend le produit moulé en forme de nid d'abeilles et les parties d'obturation décrites précédemment, et il est fabriqué au moyen de la cuisson simultanée du matériau de la base et du matériau d'obturation conformément au procédé de fabrication décrit précédemment. En d'autres termes, le filtre d'épuration des gaz d'échappement est fabriqué en utilisant une seule étape de cuisson. Par conséquent l'amélioration du rendement de fabrication et la réduction du coût du produit peuvent être réalisées au moyen de la réduction des étapes de fabrication et de la durée de fabrication.
En outre le matériau de la base et le matériau d'obturation peuvent satisfaire à la relation des taux de contraction indiquée précédemment ou à la relation du diamètre moyen des particules d'hydroxyde d'aluminium contenues dans ces matériaux. C'est pourquoi l'adhérence entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et les parties d'obturation peut être améliorée lorsque le matériau de la base et le matériau d'obturation sont cuits simultanément, et il est possible d'empêcher efficacement une fissuration et une déformation du produit moulé en forme de nid d'abeilles. Par conséquent, la solidité d'obturation des parties d'obturation devient meilleure.
Conformément à l'invention, il devient possible de fabriquer le filtre d'épuration des gaz d'échappement, qui est fabriqué au moyen d'une étape unique de cuisson et présente une excellente solidité d'obturation.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle montrant une face d'extrémité d'un filtre d'épuration des gaz d'échappement dans l'exemple 1; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale montrant une section d'un filtre d'épuration des gaz d'échappement, dans une direction longitudinale, dans l'exemple 1; - la figure 3 représente une vue explicative illustrant, selon une séquence, des étapes de masquage et de mise en place d'un matériau d'obturation dans l'exemple 1; - la figure 4 est une vue explicative illustrant, 15 selon une séquence, un procédé de mesure du taux de contraction d'un matériau d'obturation, au moment de sa cuisson dans l'exemple 1; - la figure 5 est une vue explicative illustrant un procédé de mesure de la solidité d'obturation dans un 20 exemple 2; - la figure 6 est une vue explicative illustrant une coupe d'un échantillon pour la mesure de la solidité d'obturation dans l'exemple 2; - la figure 7 est un graphique représentant des 25 résultats de mesure de la résistance d'obturation dans l'exemple 2; - la figure 8 est une vue en élévation latérale permettrant d'expliquer des positions de mesure d'un diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles d'un
exemple 3;
- la figure 9 est une vue en coupe transversale permettant d'expliquer les positions de mesure de diamètre d'un produit moulé en forme de nid d'abeilles dans l'exemple 3; et - la figure 10 est un graphique représentant la i0 relation d'une valeur A/B et une variation de déformation dans l'exemple 3.
Dans la première forme de réalisation décrite précédemment, lorsque le taux de compression A du matériau d'obturation au moment de sa cuisson et le taux d'obturation B de la base au moment de sa cuisson ne satisfont pas à la relation 0 < A < B comme par exemple lorsque A < 0, le matériau d'obturation ne se contracte pas mais se dilate et par conséquent une fissuration et une déformation et d'autres défauts sont susceptibles d'apparaître dans le produit moulé en forme de nid d'abeilles. Lorsque l'on a A > B, le taux de contraction du matériau d'obturation devient supérieur à celui de la base et des interstices sont susceptibles de se former entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et la partie d'obturation. Par conséquent, le problème d'une réduction de la solidité d'obturation est susceptible d'apparaître dans ces cas.
En outre, en ce qui concerne le taux de contraction A du matériau d'obturation à l'instant de sa cuisson et le taux de contraction B de la base a moment de a cuisson, la valeur A/B se situe de préférence dans la gamme de 0,05 à 0,5. Lorsque la valeur A/B est inférieure à 0,05, le taux de contraction du matériau d'obturation est beaucoup plus faible que celui de la base et par conséquent une fissuration, une déformation et d'autres défauts sont susceptibles d'apparaître dans le produit moulé en forme de nid d'abeilles. D'autre part, lorsque la valeur A/B est supérieure à 0,5, le taux de contraction du matériau d'obturation devient supérieur à celui de la base, de sorte que des interstices sont susceptibles d'apparaître entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et les parties d'obturation. Par conséquent le problème d'une réduction de la solidité d'obturation est susceptible d'apparaître dans ces cas. 11.
Dans la seconde forme de réalisation décrite précédemment, lorsque le diamètre moyen C des particules d'hydroxyde d'aluminium dans la base et le diamètre moyen D des particules d'hydroxyde d'aluminium dans le matériau d'obturation ne satisfont pas à la relation 1,0 < C/D < 4,0, comme par exemple lorsque l'on a C/D < 1,0, le taux de contraction du matériau d'obturation devient supérieur à celui de la base, et des interstices sont susceptibles d'apparaître entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et la partie d'obturation. D'autre part, lorsque l'on a C/D > 4,0, le taux de contraction du matériau d'obturation devient beaucoup plus faible que celui de la base et par conséquent une fissuration, une déformation et d'autres défauts sont susceptibles d'apparaître dans le produit moulé en forme de nid d'abeilles.
Le diamètre moyen des particules d'hydroxyde d'aluminium dans le matériau d'obturation s'étend de préférence de 2 à 3 pm. Dans ce cas, l'adhérence entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles et la partie d'obturation après cuisson peut être améliorée de façon supplémentaire, l'apparition d'interstices entre ces éléments peut être suffisamment réduite et par conséquent une fissuration, une déformation ou d'autres défauts du produit moulé en forme de nid d'abeilles apparaissent difficilement.
En outre, les matériaux contenus à la fois dans le matériau de la base et dans le matériau d'obturation peuvent inclure de l'alumine, du kaolin, des liants, des agents porogènes, etc., si cela est nécessaire, en plus du talc, de la silice fondue et des particules d'hydroxyde d'aluminium, décrits précédemment.
EXEMPLES
On va décrire de façon plus détaillée la présente invention en référence à des exemples.
Exemple 1
On va expliquer en référence aux figures 1 à 3, un filtre d'épuration des gaz d'échappement selon un exemple de l'invention et son procédé de fabrication.
Le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement de cet exemple inclut un produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 comportant des éléments de séparation 11 disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules 12 séparées par les éléments de séparation 11 et débouchant dans les deux faces d'extrémité 18 et 19, et des parties d'obturation 2 disposées dans des parties devant être obturées entre des ouvertures 3 des cellules 12 sur les deux faces d'extrémité 18 et 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, comme cela est représenté sur les figures 1 et 2. Le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement collecte des particules dans les gaz d'échappement 5 refoulées par le moteur à combustion interne de manière à purifier ainsi les gaz d'échappement 5.
On va expliquer de façon détaillée le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement.
Le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement selon cet exemple comprend le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et les parties d'obturation 2, comme représenté sur les figures 1 et 2, et les cellules 12 formées dans le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 comportent des espaces de section rectangulaire. Les parties d'extrémité des cellules 12 disposées sur la face d'extrémité 18 côté amont et sur la face d'extrémité 19 côté aval du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement sont disposées de telle sorte que les parties comportant les parties d'obturation 2 et les parties ne comportant pas les parties d'obturation 2 sont disposées d'une manière alternée. En outre, un nombre important de trous sont formés dans les éléments de séparation 11 de sorte que les gaz d'échappement 5 peuvent traverser les trous.
Du point de vue de la taille globale, le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement de cet exemple possède un diamètre de 160 mm et une longueur de 100 mm et, en ce qui concerne la taille des cellules, une épaisseur de cellules de 3 mm et un pas de répartition des cellules de 1, 47 mm.
On notera que cet exemple représente des cellules du produit moulé en forme de nid d'abeilles 12 qui possède une forme en coupe rectangulaire, mais on peut également utiliser différentes formes en coupe comme par exemple un triangle et un hexagone.
Les éléments de séparation 11 supportent d'une manière générale un catalyseur tel que du platine, du rhodium, du palladium, du baryum ou du potassium.
Ci-après on va expliquer un procédé de fabrication du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement.
Comme cela est représenté sur la figure 3, le procédé de fabrication du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement de cet exemple peut être mis en oeuvre à l'aide d'au moins une étape de moulage par extrusion, une étape de masquage, une étape de mise en place du matériau d'obturation et une étape de cuisson.
L'étape de moulage par extrusion comprend l'étape qui réalise le moulage par extrusion de la base en tant que matériau de base du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, sèche le produit moulé résultant et le découpe à une longueur prédéterminée pour produire le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 comportant les éléments de séparation 11 disposés dans la forme en nid d'abeilles et comportant une pluralité de cellules 12 séparées par les éléments de séparation 11 et s'ouvrant dans les deux faces d'extrémité 18 et 19.
L'étape de masquage comprend l'étape qui permet de mettre en place le matériau de masquage 42 de manière à recouvrir d'autres parties avec le matériau de masquage 42, tandis que les parties devant être obturées par les parties d'obturation 2 entre les ouvertures des cellules 12 sur les faces d'extrémité 18 et 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 sont maintenues ouvertes.
L'étape de mise en place du matériau d'obturation comprend l'étape selon laquelle on met en place le matériau d'obturation sous la forme d'un matériau des parties d'obturation 2 sur les parties devant être obturées. L'étape de cuisson comprend l'étape qui réalise la cuisson simultanée de la base et du matériau d'obturation.
En outre, le matériau d'obturation satisfait à la relation 0 < A < B, A étant un taux de contraction du matériau d'obturation au moment de la cuisson du matériau d'obturation et B un taux de contraction de la base au moment de la cuisson de la base.
Ci-après, on va expliquer ces étapes de façon détaillée.
<Etape de moulage par extrusion> On pèse tout d'abord le tact, la silice fondue et l'hydroxyde d'aluminium, qui sont les matériaux de départ principaux de la base c'est à dire le matériau de moulage du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, pour obtenir une composition désirée, on ajoute un agent porogène, un liant, de l'eau, etc. et on exécute l'opération de mélange et une agitation dans un mélangeur. Le mélange obtenu des matériaux de départ est moulé par extrusion moyennant l'utilisation d'une machine de moulage pour obtention d'un produit moulé en forme de nid d'abeilles. Après séchage, on découpe le produit moulé en forme de nid d'abeilles à une longueur désirée pour réaliser des produits moulés en forme de nid d'abeilles 10 comportant des éléments de séparation 11 disposés dans la forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules 12 séparées par les éléments de séparation 11 et s'ouvrant dans les deux faces d'extrémité 18 et 19 (voir figure 3 (A)) . Le talc utilisé comme l'un des matériaux principaux de départ de la base possède un diamètre moyen de particules de 10 à 50 pm et un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 1,0 % en poids. La silice fondue utilisée possède un diamètre moyen de particules de 5 à 50 pm et un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 0,25 % en poids.
L'hydroxyde d'aluminium utilisé possède un diamètre moyen de particules d'environ 5,4 pm et un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur 0,50 % en poids.
<Etape de masquage> Ensuite, on applique le matériau de masquage 42 de manière à recouvrir globalement les deux faces d'extrémité 18 et 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, comme représenté sur la figure 3(A). On ouvre le matériau de masquage 42 en utilisant un laser dans des positions des deux faces d'extrémité 18 et 19 correspondant aux positions devant être obturées pour former des trous traversants 420, comme cela est représenté sur la figure 3(B). Par conséquent, dans le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, les parties devant être obturées par les parties d'obturation 2 sont ouvertes au niveau des trous traversants 420 et les autres parties sont recouvertes par le matériau de masquage 42. On notera que l'on a utilisé un film formé d'une résine d'une épaisseur de 0,1 mm en tant que matériau de masquage 42.
<Etape de mise en place du matériau d'obturation> Ensuite, on pèse le talc, la silice fondue et l'hydroxyde d'aluminium en tant que matériaux principaux de départ du matériau d'obturation pour la partie d'obturation 2 de manière à obtenir une composition désirée, et ensuite on ajoute unagent porogène, un liant, de l'eau, etc., on exécute l'opération de mélange et on effectue une agitation en utilisant un mélangeur pour préparer une pâte 20.
On notera que le talc et la silice fondue utilisés en tant que matériaux principaux du matériau d'obturation sont identiques à ceux de la base décrite précédemment. L'hydroxyde d'aluminium possède un diamètre moyen de particules d'environ 2,5 pm et un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 0,50 % en poids.
Après avoir préparé un conteneur logeant la pâte 20 comme représenté sur la figure 3(C), on imprègne la face d'extrémité côté amont 18 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 après l'étape de masquage, avec la pâte 20 et on laisse pénétrer une quantité appropriée de la pâte 20 à partir des trous traversants 420 du matériau de masquage 42. On exécute une étape similaire pour la face d'extrémité côté aval 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10.
<Etape de cuisson> Ensuite, on cuit simultanément à environ 1400 C le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 formé par la base et la pâte 20 qui est le matériau d'obturation disposé sur des parties du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, qui doivent être obturées. Par conséquent le matériau de masquage 42 est éliminé par brûlage et le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement comportant le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et les parties d'obturation 2 est fabriqué, comme cela est représenté sur les figures 1 et 2.
Ensuite, dans cet exemple, on mesure le taux de contraction de chacun du matériau d'obturation et de la base.
Pour mesurer le taux de contraction A (%) du matériau d'obturation au moment de la cuisson, on prépare un conteneur 71 ayant une forme cylindrique possédant un diamètre intérieur de 5 à 10 mm et une longueur de 10 à 20 mm et ouvert à ses deux extrémités, et constitué d'une résine ou d'un acier inoxydable, comme cela est représenté sur la figure 4(A). On place un papier filtre 72 au-dessous du conteneur 71. Ensuite on introduit la pâte 20 qui est le matériau d'obturation dans le conteneur 71 comme représenté sur la figure 4(B). Comme cela est représenté sur la figure 4(C), on fait sécher la pâte 20 à 100 C pendant 15 minutes et on retire uniquement le contenu solidifié pour obtenir un échantillon 21. On mesure les diamètres de l'échantillon avant et après la cuisson. Le taux de contraction A (%) peut être calculé à partir de la formule de calcul: (1 - diamètre de l'échantillon après cuisson) /(diamètre de l'échantillon avant cuisson) x 100 (%).
En outre, on peut calculer le taux de contraction B (%) de la base au moment de la cuisson en mesurant les diamètres du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 avant et après la cuisson, ceci étant suivi par le calcul des résultats mesurés conformément à la formule de calcul suivante: (1 - diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles après cuisson) /(diamètre du produit moulé en forme de nid d'abeilles avant cuisson) x 100 (%).
Lorsque chaque taux de contraction est déterminé 25 par le procédé de mesure décrit plus haut, le taux de contraction A est 1 (%), le taux de contraction B est 5 (%) et la relation 0 < A < B est satisfaite.
Ci-après on va expliquer les fonctions et les effets du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement et son 30 procédé de fabrication dans cet exemple.
Dans le procédé de fabrication du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement de cet exemple, la base formant le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et le matériau d'obturation formant les parties d'obturation 2 sont cuits simultanément lors de l'étape de cuisson. En d'autres termes, l'étape de cuisson nécessaire ne constitue qu'une seule étape.
Lorsque le taux de contraction du matériau d'obturation est A au moment de sa cuisson et si le taux de 5 contraction de la base au moment de sa cuisson est B, on a A = 1 (%) et B = 5 (%) et ces taux de contraction satisfont à la relation 0 < A < B. Par conséquent, comparativement aux technologies de l'art antérieur, dans lesquelles l'étape de cuisson nécessaire est formée de deux étapes, l'invention permet d'améliorer le rendement de fabrication et de réduire le coût compte tenu de la réduction de l'étape de fabrication et de la durée de fabrication.
Etant donné que la relation des taux de contraction est satisfaite, le taux de contraction du matériau d'obturation est, de façon appropriée, inférieur au taux de contraction de la base. Par conséquent, lorsqu'on cuit simultanément la base et le matériau d'obturation, l'adhérence entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et la partie d'obturation 2 peut être améliorée et une fissuration et une déformation du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 apparaissent plus difficilement. Par conséquent, lorsque l'étape de cuisson est constituée par une seule étape décrite précédemment, on peut fabriquer de façon stable un excellent produit. Par conséquent on peut réaliser la partie d'obturation 2 possédant une solidité d'obturation supérieure à celle des produits de l'art antérieur cuits deux fois.
En outre, dans le procédé de fabrication du filtre d'épuration 1 des gaz d'échappement de cet exemple, en ce qui concerne les matériaux utilisés pour la base et le matériau d'obturation, le matériau de la base et le matériau d'obturation contiennent tous deux du talc qui possède un diamètre moyen de particules de 10 à 50 pm et dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 1,0 % en poids, la silice fondue, qui possède un diamètre moyen de particules de 5 à 50 pm et dans laquelle un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 0,25 % en poids et de l'hydroxyde d'aluminium, dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur 0,50 % en poids.
En outre, un diamètre moyen C des particules d'hydroxyde d'aluminium dans la base et un diamètre moyen D des particules d'hydroxyde d'aluminium dans le matériau d'obturation satisfont à la condition 1,0 < C/D < 4,0. En d'autres termes, tant donné que l'on a C 5,4 (lm) et D = 2,5 (pm) dans cet exemple, la relation décrite plus haut est satisfaite. C'est pourquoi, on peut obtenir les mêmes fonctions et effet que celui décrit précédemment.
En outre, dans cet exemple, A/B se situe dans la gamme de 0,05 à 0,5. Le diamètre moyen des particules de l'hydroxyde d'aluminium dans le matériau d'obturation s'étend de 2 à 3 pm. Par conséquent l'adhérence entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et la partie d'obturation 2 après cuisson peut être améliorée de façon supplémentaire et on peut réduire de façon suffisante une fissuration et une déformation du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10. Par conséquent, la solidité d'obturation des parties d'obturation 2 devient encore meilleure.
Comme cela a été décrit précédemment, conformément à cet exemple, il devient possible de fournir un procédé de fabrication du filtre d'épuration des gaz d'échappement ayant une excellente solidité d'obturation, qui ne requiert qu'une seule étape pour l'étape de cuisson nécessaire et une amélioration du rendement de fabrication et une réduction du coût par réduction de l'étape de fabrication et de la durée de fabrication.
Exemple 2
Dans cet exemple, on mesure la solidité d'obturation des parties d'obturation 2 dans le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement obtenue dans l'exemple 1.
A des fins de comparaison, on prépare, pour effectuer la même évaluation, un filtre comparatif d'épuration des gaz d'échappement fabriqué au moyen de l'exécution de deux étapes de cuisson de la même manière que dans l'art antérieur.
On va expliquer le procédé de mesure utilisé de la solidité d'obturation.
Tout d'abord on découpe le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 possédant des parties d'obturation 2 au niveau de ses deux extrémités 18 et 19, et obtenu dans l'exemple 1, dans une position distante de 50 mm de la face d'extrémité 18 pour produire un échantillon 100. Ensuite on règle une paire de plaques d'aluminium 61 ayant une épaisseur de 10 mm avec un interstice prédéterminé entre eux comme cela est représenté sur la figure 5, et on place l'échantillon 100 sur la plaque d'aluminium 61 de telle manière que l'une des faces d'extrémité 18, sur laquelle la partie d'obturation 2 est disposée, soit tournée vers le bas. On insère un gabarit en forme de tige cylindrique 62 (diamètre 1 mm et longueur 100 mm) réalisé en acier inoxydable à partir d'une ouverture 30 de l'autre face d'extrémité 190 et on l'amène en contact avec la partie d'obturation 2 comme cela est représenté sur la figure 6.
Ensuite, comme cela est représenté sur les figures 5 et 6, on applique continue une charge F avec une cadence de charge de 1 mm/mn, en utilisant un autographe 63 et on mesure la charge, pour laquelle la partie d'obturation 2 se rompt, en tant que solidité d'obturation de la partie d'obturation 2.
Dans cet exemple, on mesure la solidité d'obturation pour cinq produits selon l'invention et cinq produits comparatifs.
Le tableau 1 et la figure 7 représentent les résultats de mesure de la solidité d'obturation. Le tableau 1 représente les valeurs de mesure et leurs valeurs moyennes. Sur la figure 7, on a représenté en ordonnées la solidité d'obturation (N) et on a marqué les valeurs moyennes en ordonnées. Sur le graphique de la figure 7, la valeur Max (valeur maximale) et la valeur Min (valeur minimale) sont indiquées et représentent une largeur de variation.
Tableau 1
N de l'échantillon Solidité d'obturation (N) Produit selon Produit comparatif l'invention 1 19, 3 13, 7 2 18, 5 15, 3 3 19, 3 12, 1 4 17, 7 12, 9 20, 5 15, 3 Moyenne 19, 1 13, 9 Comme on peut le voir dans le tableau 1 et sur la figure 7, la solidité d'obturation de la partie d'obturation 2 est égale à environ 19,1 N dans les produits selon l'invention requérant une seule étape de cuisson et est égale à environ 13,9 N dans les produits comparatifs requérant deux étapes de cuisson, et on peut voir que la variation tend à être faible. A partir de ces résultats, on peut comprendre que la solidité d'obturation du produit selon l'invention est excellente.
On peut comprendre par conséquent que les produits selon l'invention sont des filtres d'épuration de gaz d'échappement ayant une excellente solidité d'obturation.
Exemple 3
Cet exemple sert à examiner la relation entre la valeur A/B et la déviation de déformation lorsque le taux de contraction du matériau d'obturation est A au moment de sa cuisson et que le taux de contraction au moment de sa cuisson est B dans le filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement obtenu dans l'exemple 1.
Dans cet exemple, on fabrique des filtres 1 d'épuration des gaz d'échappement en modifiant différemment la valeur A/B pour déterminer leur déviation de déformation. On va expliquer ci-après le procédé de détermination de la déviation de déformation.
Tout d'abord, on mesure des diamètres à l'une des extrémités du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 du filtre 1 d'épuration des gaz d'échappement dans la direction axiale, au niveau des autres extrémités et dans une position intermédiaire entre ces deux extrémités. Les diamètres de ces trois positions sont des diamètres a et c en étant décalés de 3 mm vers l'intérieur à partir des deux faces d'extrémité 18 et 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, et le diamètre b au niveau de ces positions de mesure comme représenté sur la figure 8.
On détermine les diamètres a, b et c en mesurant deux diamètres al(bl, cl) et a2(b2, c2) dans la direction de l'élément de séparation 11 et des diamètres a3(b3, c3) et a4(b4, c4) inclinés de 45 par rapport aux précédents comme représenté sur la figure 9 de manière à calculer leurs valeurs moyennes.
En d'autres termes on a a = (a1 + a2 + a3 + a4) /4, b = (bl + b2 + b3 + b4) /4, et c = (c1 + c2 + c3 + c4) /4, On calcule la déviation de déformation à partir de la formule de calcul {(a + c)/2} - b en utilisant les valeurs déterminées a, b et c.
Dans cet exemple, l'existence / l'absence d'un interstice entre le produit moulé en forme de nid d'abeilles 10 et la partie d'obturation 2 est examinée dans chaque filtre d'épuration des gaz d'échappement produit avec une modification variable de la valeur A/B. Pour examiner l'existence / l'absence de l'interstice, une lumière est transmise dans la direction axiale à partir de l'une des faces d'extrémité du dispositif 18 et 19 du produit moulé en forme de nid d'abeilles 10, et l'existence de la partie d'obturation 2 est confirmée à l'oeil nu, moyennant un dispositif de grossissement. Les produits moulés en forme de nid d'abeilles 10, dans lesquels l'interstice est confirmé pour 10 ou plus pour l'ensemble des parties d'obturation 2 est évalué comme présentant un interstice, et les produits moulés en forme de nid d'abeilles, dans lesquels l'interstice est confirmé comme étant inférieur à 10 pour toutes les parties d'obturation 2, est évalué comme ne comportant pas d'interstice.
Le tableau 2 et la figure 10 représentent les résultats de mesure. Le tableau 2 recense la valeur de la déviation de déformation (mm) en rapport avec la valeur A/D. Le symbole (X) signifie "possédant un interstice" et le cercle vide (0) signifie "ne comportant aucun interstice". La figure 10 représente la relation entre la valeur A/B et la déviation de déformation. En ordonnées on a représenté la déviation de déformation de déviation (mm) et en abscisses on a représenté la valeur A/B.
Tableau 2
A/B Déviation de déformation (mm) Interstice 0,85 0,16 X 0,65 0,18 X 0,50 0,17 0 0,25 0,17 0 0,10 0,19 0 0,05 0,24 0 0,02 0,48 0 0,008 0,79 0 On comprendra à partir du tableau 2 et de la figure 10 que la déviation de déformation devient très élevée lorsque la valeur A/B est inférieure à 0,05 et que la possibilité d'apparition d'une fissure et d'une déformation du produit moulé en forme de nid d'abeille devient élevée. D'autre part, un nombre élevé d'interstices sont susceptibles d'apparaître entre le produit moulé en forme de nids d'abeilles 10 et la partie d'obturation 2 lorsque la valeur A/B est supérieure à 0,5.
On peut également comprendre à partir de ces résultats que la valeur A/B se situe de préférence dans la gamme de 0,05 à 0, 5.
Claims (5)
1. Procédé pour fabriquer un filtre d'épuration des gaz d'échappement pour purifier des gaz d'échappement, au moyen de la collecte de particules dans les gaz 5 d'échappement qui sont refoulés par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de moulage par extrusion qui consiste à réaliser le moulage par extrusion d'une base, qui est un matériau de moulage pour former un produit moulé (10) ayant une forme en nid d'abeilles, sécher le produit moulé, découper le produit moulé à une longueur prédéterminée et produire un produit moulé (10) en forme de nid d'abeilles ayant différents éléments de séparation (11) disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules (12) séparées par lesdits éléments de séparation (11) et ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé, une étape de masquage pour disposer un matériau de masquage de manière à recouvrir d'autres parties avec le matériau de masquage, tandis que des parties devant être obturées par des parties d'obturation (2) entre des ouvertures (3) desdites cellules (12) sur les faces d'extrémité dudit produit moulé en forme de nid d'abeilles restent ouvertes, une étape de mise en place d'un matériau d'obturation consistant à disposer un matériau d'obturation qui est un matériau desdites parties d'obturation (2) sur lesdites parties devant être obturées; et une étape de cuisson consistant à cuire simultanément ladite base et ledit matériau d'obturation, ledit matériau d'obturation satisfaisant à la condition 0 < A < B, A étant un taux de contraction dudit matériau d'obturation au moment de la cuisson dudit matériau d'obturation et B un taux de contraction de ladite 35 base au moment de la cuisson de ladite base.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport A/B se situe dans la gamme de 0,05 à 0, 5.
3. Procédé de fabrication d'un filtre d'épuration des gaz d'échappement pour purifier les gaz d'échappement, au moyen de la collecte de particules dans les gaz d'échappement qui sont refoulés par un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de moulage par extrusion qui consiste à réaliser le moulage par extrusion d'une base qui est un matériau de moulage pour former un produit moulé (10) ayant une forme en nid d'abeilles, sécher le produit moulé, découper le produit moulé à une longueur prédéterminée et produire un produit moulé (10) en forme de nid d'abeilles ayant différents éléments de séparation (11) disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules (12) séparées par lesdits éléments de séparation (11) et ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé, une étape de masquage pour disposer un matériau de masquage de manière à recouvrir d'autres parties avec le matériau de masquage, tandis que des parties devant être obturées par des parties d'obturation (2) entre des ouvertures (3) desdites cellules (12) sur les faces d'extrémité dudit produit moulé en forme de nid d'abeilles restent ouvertes, une étape de mise en place d'un matériau d'obturation consistant à disposer un matériau d'obturation (2) qui est un matériau desdites parties d'obturation sur lesdites parties devant être obturées, une étape de cuisson consistant à cuire simultanément ladite base et ledit matériau d'obturation, dans lequel ladite base et ledit matériau d'obturation contiennent du talc, qui possède un diamètre 35 moyen de particules de 10 à 50 pm et dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 1,0 % en poids, de la silice fondue, qui possède un diamètre moyen de particules de 5 à 50 pm et dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur à 0,25 % en poids et de l'hydroxyde d'aluminium, dans lequel un pourcentage total de Fe2O3r CaO, Na2O, K2O et TiO2 en tant qu'impuretés n'est pas supérieur 0, 50 % en poids, et un diamètre moyen C des particules d'hydroxyde d'aluminium dans ladite base et un diamètre moyen D des particules d'hydroxyde d'aluminium dans ledit matériau d'obturation satisfont à la condition 1,0 < C/D < 4,0.
4. Procédé selon la revendication 3, selon lequel le diamètre moyen des particules d'hydroxyde d'aluminium dans ledit matériau d'obturation s'étend de 2 à 3 pm.
5. Filtre d'épuration des gaz d'échappement pour la purification de gaz d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte un produit moulé (10) en forme de nid d'abeilles comportant des éléments de séparation (11) disposés selon une forme en nid d'abeilles et une pluralité de cellules (12) séparées par lesdits éléments de séparation et ouvertes au niveau des deux faces d'extrémité dudit produit moulé (10), et des parties d'obturation (2) disposées au niveau des parties devant être obturées entre des ouvertures des faces d'extrémité dudit produit moulé (10), et en ce que l'épuration des gaz d'échappement est exécutée par collecte de particules présentes dans les gaz d'échappement refoulées par un moteur à combustion interne, ledit filtre (1) d'épuration des gaz d'échappement étant un filtre fabriqué au moyen du procédé de production selon une quelconque des revendications 1 à 4.
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