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Die Erfindung betrifft einen Katalysatorträger in Form eines Rohres, dessen Wand aus einem Netzaus verstärkten feuerfesten Oxydfasern, die Al203 enthalten, besteht, sowie ein Verfahren zu dessen Herstel- lung. Der Katalysatorträger eignet sich insbesondere für die katalytische Umwandlung von Gasen, z. B. Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren bei erhöhten Temperaturen.
Zur Herstellung von katalytischen Auspuffgasumwandlern für Kraftfahrzeuge hat man bisher zwei verschiedene Prinzipien angewendet. Nach dem einen Prinzip verwendet man ein lockeres Bett aus keramischen Teilchen, nach dem andern starre keramische Körper als Katalysatorträger. Das Bett aus keramischen Teilchen hat den grossen Nachteil des gegenseitigen Teilchenabriebs, so dass es häufig erneuert werden muss, während die Verwendung von starren keramischen Körpern den Nachteil einer unzureichenden Widerstandsfähigkeit gegen Wärmeschock und mechanischen Stoss aufweist.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem keramischen Katalysatorträger, dem diese Nachteile nicht anhaften.
Der erfindungsgemässe Katalysatorträger ist dadurch gekennzeichnet, dass er
1. zu 20 bis 70 Gew.-% aus Schichten aus spiralförmig gewundenem Endlosgarn, das zu mindestens
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in auf Abstand voneinander stehenden, zickzackförmigen Reihen gewickelt ist, unter Bildung einer Vielzahl von Kanälen von rautenförmige Querschnitt, die die Wandungen des Rohres durchsetzen,
2. zu 0 bis 40 Gew.-%, insbesondere zu 15 bis 40 Gew.-%, aus einem verschmolzenen, unporösen Bindematerial aus Glas oder kristalliner Keramik mit einem Erweichungspunkt von mehr als 750 C, das benachbarte, nahezu aneinander anstossende Teile des Garns aneinander bindet, und
3. zu 15 bis 60 Grew.-%, insbesondere zu 20 bis 60 Gew.-%, aus einer keramischen Einbettungsmasse mit einem Schmelzpunkt von mehr als 1 000 C und einer Porosität zwischen 20 bis 70%, z.
B. aus Aluminiumoxyd, die die Fasern mindestens teilweise umgibt, die Kanäle jedoch freilässt, besteht.
Die Rohre haben eine Druckfestigkeit von mindestens 2, 1 kg/cm2, vorzugsweise von mindestens 4,2 kg/cm2, und sogar bis zu 56 kg/cm2.
Als "keramisch" wird ein Körper von kristalliner oder teilweise kristalliner Struktur bezeichnet, der aus im wesentlichen anorganischen, nichtmetallischen Stoffen, im allgemeinen Oxyden, erzeugt wird und sich entweder aus einer geschmolzenen Masse beim Kühlen bildet oder durch die Einwirkung von Wärme bei oder nach seiner Bildung gereift wird.
Als "feuerfestes Oxyd" wird ein Oxyd oder eine Oxydmischung mit einem Schmelzpunkt von über 1 000 C bezeichnet.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung des Katalysatorträgers in Form eines Rohres, dessen Wand aus einem Netz aus verstärkten feuerfesten Oxydfasern besteht, bei welchem man
A) Garnsträhnen aus
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jenem der feuerfesten Oxydfaser, jedoch über 750 C, aufwindet ;
B) das Rohr aus Garn erhitzt, um
1. etwa vorliegende Fasern aus der Vorverbindung für Oxyd in feuerfeste Oxydfasern umzuwandeln und
2. die Bindematerialfasern, sofern vorhanden, zu schmelzen, so dass sie die feuerfesten Fasern beim Kühlen binden, und
C) den Rohrkörper mit einem Überzugsmittel aus einem oder mehreren Oxyden oder oxydischen Verbindungen und/oder Vorverbindungen hiefür, wie z. B.
Aluminiumoxydhydrat, basisches Aluminiumchlor- acetat, Aluminiumchlorid, Aluminiumchlorhydroxyd oder Magnesiumacetat beschichtet und unter Bildung einer keramischen Einbettungsmasse bei 500 bis 1 4000C brennt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 ist eine Längsansicht eines Rohres aus verstärkten feuerfesten Fasern ; die Fig. 2 und 3 sind vergrösserte, schematische Darstellungen von Teilen von Rohren, aus denen die Bindung an den Kreuzungspunkten aneinanderstossender Garne erkennbar ist. Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch einen Auspuffgasumwandler, Fig. 5 ist eine vergrösserte Ansicht eines Teiles von Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Rohr gemäss der Erfindung mit der zickzackförmigen Anordnung des Garns--10--und den Kanälen --11-- zwischen den einzelnen Garnabschnitten. An den Enden des Rohres ist ein Schutzüber- zug-12-- dargestellt.
Das Garn aus feuerfesten Fasern wird z. B. von links nach rechts in einem gegebenen Aufwickelwinkel e, wie in Fig. 5 dargestellt, zu einer Schicht auf eine Spule gewickelt und dann zu einer zweiten, ähnli-
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chen Schicht von rechts nach links mit dem A ufwickelwinkel e gewickelt. So erhält man eine rautenförmige
Anordnung. Der in Fig. 5 dargestellte Abstand A und der Winkel e bestimmen Grösse und Form der von den
Garnabschnitten gebildeten rautenförmigen Öffnungen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Rohres an den Kreuzungspunkten benachbarter Garnteile. Die Figuren zeigen drei Garne-20, 21 und 22--, die zu drei Schichten gehören. Das Garn --21-- besteht aus drei feuerfestenOxydfäden --23-- und läuft von links nach rechts (oder umgekehrt) parallel zur Zeichnungs- ebene. Das Garn --20-- besteht aus fünf feuerfesten OxydfÅaden --23A-- und verläuft etwa rechtwinkelig zu
Garn --21-- in der darüberliegenden Schicht. Es sind nur die Fäden --23A-- im Querschnitt zu sehen. Das
Garn --22-- besteht aus fünf feuerfesten Oxydfäden --23B-- und verläuft etwa rechtwinkelig zu Garn --21-- in der darunterliegenden Schicht. Daher sind nur die Fäden --23B-- im Querschnitt zu sehen.
Nach dem Aufwickeln des Garns wird es mit einem Bindemittel und/oder einem Einbettungskitt verse- hen (falls ein solches nicht schon, wie nachstehend beschrieben, vorhanden ist) und die gesamte Anordnung erhitzt, um die feuerfesten Oxydfasern zu brennen und die Fasern innerhalb eines Garns und die Garne an- einander zu binden. Bei Erhitzen auf hohe Temperatur schmilzt das Bindemittel und fliesst derart, dass es die meisten Fäden in dem Garn im wesentlichen umgibt. Dies ist in Fig. 2 erkennbar, wo das Bindemittel --24-- die Fäden-23-- in dem Garn --21-- umgibt. Es ist auch zu erkennen, dass das Bindemittel--24-- nahezu alle Fäden-23B-in dem Garn --22-- umgibt (wobei nur die Endansicht dargestellt ist, das Binde- mittel sich aber durch das gesamte Garn erstreckt).
Ferner ist ersichtlich, dass das Bindemittel--24-- in solchem Ausmass schmilzt, dass sich eine Bindung zwischen dem Garn--20-- und dem Garn --21-- ausbildet.
Die keramische Einbettungsmasse ist mit--25-- bezeichnet.
Wenn man anderseits bei niedrigerer Temperatur, die näher am Erweichungs- oder Sinterungspunkt des
Bindemittels liegt, erhitzt, kommt es nur zu einem teilweisen Fliessen des Bindemittels. Dies ist in Fig. 3 durch einzelne Klumpen oder Kugeln --24-- aus Bindemittel dargestellt, die die Fasern binden. Die Einbet- tungsmasse ist wieder mit --25-- bezeichnet. Das in Fig. 3 dargestellte Garn kann auch ungeschmolzenes
Bindemittel (z. B. Bindemittelrückstände) enthalten (nicht dargestellt).
Die erfindungsgemäss eingesetzten feuerfesten Oxydfasern müssen einen so hohen Schmelzpunkt haben, dass sie bei Temperaturen unter etwa 1 OOOOC (vorzugsweise unter 1 4000C) nicht erweichen ; der Schmelz- punkt kann jedoch viel höher, z. B. bei 2 8000C, liegen.
Geeignete Fasern bestehen aus einem polykristallinen feuerfesten Oxyd, z. B. die in der brit. Patent- schrift Nr. 1, 264, 973 beschriebenen Fasern mit hohem Aluminiumoxydgehalt. Vorzugsweise enthalten die
Fasernmindestens 70Gew.-%AI0. Besonders bevorzugt bestehen die Fasern im wesentlichen aus -Alu- miniumoxyd. Die Fasern können Durchmesser im Bereich von 5 bis 50 jn haben. Sie können beschichtet sein, um eine höhere Festigkeit und/oder ein höheres Haftvermögen an Bindemitteln und/oder an der keramischen Einbettungsmasse zu haben.
Vorzugsweise verwendet man zur Herstellung der Rohre Fasern aus einem Material, das beim Brennen in feuerfeste Oxydfasern übergeht. Dabei wird das ursprünglich gewickelte Rohr erhitzt, um flüchtige Stoffe abzutreiben, Salze in Oxyde überzuführen und die Fasern zum Kristallisieren zu bringen.
Die Herstellung von feuerfesten Oxydfasern sowie von entsprechenden Oxydbildnerfasern ist in der
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bis 95 Gew.-% beträgt, und ein Metallsalz in wässeriger Lösung enthält, aus dem 80 bis 5 Gew.-% des fertig gebrannten Oxyds entstehen, wird in eine erhitzte Spinnkammer extrudiert. Die Oxydbildnerfasern (die etwa 40 Gew.-% flüchtige Stoffe enthalten) können aufgewickelt werden. Nach 45 min langem Brennen bei 550 C beträgt der Gehalt der Fasern an flüchtigen Stoffen 7 bis 12 Gel.-%. Diese teilweise gebrannten Fasern können als feuerfeste Oxydbildnerfasern verwendet werden und entwickeln beim Brennen oberhalb von etwa 1 3000C eine hohe Festigkeit. Bevorzugte Teilchen enthalten mindestens 80% A 1203, und bevorzugte Metallsalze sind basische Aluminiumsalze.
Die Fasern werden in Form von Garnen, vorzugsweise von Endlosgarnen, aus 10 bis 2 000 oder mehr Fäden eingesetzt. Man kann auch Stapelfasergarne verwenden. Stapelfasern aus feuerfesten Oxyden lassen sich nach üblichen Verfahren nicht leicht zu Garnen verspinnen ; jedoch kann man Garne verwenden, die aus kurzen Fasern und Bindemittel oder Einbettungsmasse bestehen.
Wenn ein Bindemittel angewendet wird, dient dieses einerseits als Verarbeitungshilfsmittel, das die Garne in dem gewickelten Rohr für das Aufbringen der Mischung, aus der sich die Einbettungsmasse bildet, an Ort und Stelle hält, anderseits dazu, dem Fertigerzeugnis zusätzliche Festigkeit und Erosionsbeständigkeit zu verleihen.
Gläser oder kristalline Bindemittel, die bei Temperaturen unter dem Erweichungspunkt der hoch schmelzenden feuerfesten Oxydfasern erweichen oder sintern, können in Form von Fritten oder vorzugsweise von Fasern als Garn eingesetzt werden. Die Anwendung des Bindemittels in Faserform führt zu einer gleichmässigen Verteilung im gesamten Gefüge des Rohres und vereinfacht das Aufbringen des Bindemittels,
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weil auf diese Weise die Bindemittelfasern bereits vor dem Aufwickeln auf Spulen (wie nachträglich im einzelnen erläutert) mit den feuerfesten Oxydfasern vereinigt werden können. Für die gemeinsame Anwendung mit feuerfesten Oxydfasern kann jedes Glas und jedes kristalline keramische Material verwendet werden, das einen Erweichungspunkt über 7500C besitzt.
Neben Fasern aus Glas, wie Borsilikatglas oder Alumino-
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silikatglas,kristalline Verbindungen unbeständig. Dies führt zur Kristallisation des Glases oder eines Teiles davon. Un- ter den erfindungsgemäss herrschenden Bedingungen können die als Bindemittel verwendeten Glasfasern kri- stallisieren ; so bildet sich z. B. a-Cordierit aus den in Beispiel 1 näher beschriebenen Glasfasern. Daher können die Bindungen in dem mit Glasfasern als Bindemittelhergestellten Erzeugnis teilweise oder vollstän- dig kristallin sein.
In weniger bevorzugter Weise kann auch eine Dispersion oder Lösung des Bindemittels selbst oder einer
Verbindung eingesetzt werden, die in ein Bindemittel übergeht, nachdem die keramische Faser auf die Spu- le gewickelt worden ist. Das flüssige Bindemittel darf jedoch die Fasern nicht verändern. Wenn die kera- mischen Fasern aus einem Oxydbildner bestehen und aus einer wässerigen Dispersion ersponnen werden, soll ein nicht wässeriges Medium verwendet werden. Aus einem Siliconölüberzug auf Fasern aus Oxydbild- nern bildet sich beim Brennen ein Siliciumdioxydüberzug, der als Bindemittel beim Auftragen des Materials für die Einbettungsmasse wirkt.
Die keramische Einbettungsmasse hat im allgemeinen eine Porosität zwischen 20 und 70%. Sie umgibt die feuerfesten Fasern und etwaiges keramisches Bindemittel mindestens teilweise. Es wird angenommen, dass die Einbettungsmasse dem Faseraufbau einerseits einen Zusammenhalt verleiht, so dass das netzartige Rohr eine ausreichende mechanische Festigkeit erlangt, anderseits dem Erzeugnis eine ausgezeichnete Wär- meschockbeständigkeit verleiht, weil die poröse Masse auch hohe, thermisch erzeugte mechanische Spannungen nicht an die Fasern weiterleitet.
Die keramische Einbettungsmasse muss genügend hitzebeständig sein, um die beim Gebrauch des fertigen Katalysators auftretenden Temperaturen auszuhalten ; sie soll einen Erweichungspunkt über 10000C und vorzugsweise über 14000C aufweisen ; der Erweichungspunkt kann sogar 2 800 C betragen.
Die keramische Einbettungsmasse wird auf die gebundenen oder ungebundenen feuerfesten Oxydfasern als Überzug aufgebracht, der durch Erhitzen in die Einbettungsmasse übergeführt wird, wobei ausser der Verdampfung flüchtiger Stoffe auch chemische Änderungen stattfinden können.
Die Eigenschaften der fertigen keramischen Einbettungsmasse hängen von ihrer Zusammensetzung und der Temperatur und Zeitdauer des Brennens ab. Eine verhältnismässig niedrigere Brenntemperatur kann zur Ausbildung einer schwachen porösen keramischen Einbettungsmasse aus einem gegebenen Überzugsmittel führen, welches nach Brennen bei höherer Temperatur eine feste, im wesentlichen unporöse Einbettungsmasse liefert.
Das Überzugsmittel ist eine Flüssigkeit, die Teilchen aus einem oder mehreren Oxyden oder oxydischen Verbindungen, einen Oxydbildner oder einen Ausgangsstoff für eine oxydische Verbindung enthält. Die Oxy- de (z. B. Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd) oder Oxydverbindungen (z. B. Mullit, Spinell) haben Schmelzpunkte von mindestens 1 OOOOC (vorzugsweise mindestens 1 600 C, unter Umständen sogar 2 800 C oder mehr). Das Überzugsmittel wird durch Erhitzen in ein feuerfestes Oxyd, ein Gemisch aus Oxyden und/oder Oxydverbindungen übergeführt und stellt dann die "keramische Einbettungsmasse " dar.
Beispiele für geeignete Oxydbildner sind Aluminiumoxydhydrat, basisches Aluminiumchloracetat, Aluminiumchlorid und Magnesiumacetat.
Vorzugsweise leitet sich die keramische Einbettungsmasse zu 60 bis 90% von Teilchen der Oxyde (oder Oxydverbindungen) in dem Beschichtungsmittel und zu 10 bis 40% von einem Oxydbildner ab. Die Teilchen sollen vorzugsweise Durchmesser von weniger als etwa 20 jn (insbesondere von weniger als 2 p) aufweisen, damit sie besser in die Hohlräume zwischen den Fasern eindringen können.
Der Überzug muss so zusammengesetzt sein, dass er sich bei der Brenntemperatur und der Verwendungstemperatur nicht mit den Fasern zusammen zu einer schmelzflüssigen Masse umwandelt.
Im allgemeinen kann das Überzugsmittel aus bekannten keramischen oder feuerfesten Massen und Ze-
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können.
Beim Aufwickeln des Garns vereinigt man vorzugsweise einen Faden oder mehrere Fäden des Garns aus Oxydbildner mit einem oder mehreren Fäden eines Garns aus Bindemittelfasern - mit oder ohne Drall - und wickelt dieses kombinierte Garn zickzackförmig zu der gewünschten Form auf einen Dorn auf ; das Garn kann
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jedoch auch ohne Bindemittelfasern aufgewickelt werden. Das Aufwickeln erfolgt zweckmässig mit Hilfe einer üblichen Präzisions-Garnaufwickelmaschine bei konstanter Spannung und konstantem Verhältnis von Garnführergeschwindigkeit zu Winkelgeschwindigkeit der Aufwickelspule.
Ein typischesAufwickelverfahren beginnt am linken Rand der Spule mit einem gegebenen Winkel e, wie
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eine rautenförmigeAnordnung (in idealer Weise eine Raute) mit einem Innenwinkel 2 e. Grösse und Form der
Rauten, die sich durch das gegenseitige Schneiden der Garne bilden, werden durch den Winkel e und die
Diagonale A bestimmt.
Man arbeitet mit Winkeln 0 von 3 bis 520 (vorzugsweise 12 bis 450) und Diagonalen A von 1, 3 bis 18 mm (vorzugsweise 5 bis 15 mm). Vorzugsweise beträgt der senkrechte Abstand (B) zwischen benachbarten paral- lelen Garnen, die die gegenüberliegenden Seiten der rautenförmigen Öffnung bilden, mindestens 2, 5 mm (B = A. sinO). Diese Parameter sind für die innere Oberfläche des Rohres berechnet und beruhen auf an der
Aussenseite des Rohres durchgeführten Messungen. Der Winkel e wird mit zunehmender Wandstärke kleiner und die Diagonale A grösser.
Bei einigen Mustern können zwei oder mehrere Schichten mit gegebenem Abstand und Winkels error- derlich sein, bevor sich eine rautenförmige Öffnung bildet. In solchen Fällen bilden sich die rautenförmigen Öffnungen aus nicht benachbarten Garnschichten.
Die räumliche Lage der rautenförmigen Öffnungen in aufeinanderfolgenden Garnschichten kann so ge- steuert werden, dass man Kanäle erhält, die etwa radial verlaufen, oder von innen nach aussen einen ge- krümmen Weg nehmen.
Neben der Bildung von gleichmässigen Mustern können auch Öffnungen mehrerer unterschiedlicher Grö- ssen hergestellt werden, wenn man den Wickelvorgang entsprechend abändert.
Die Aufwickeldorne haben ein fortlaufendes hohles Inneres, ihr Querschnitt senkrecht zur Dornachse kann kreisförmig oder nicht kreisförmig, z. B. elliptisch, quadratisch oder dreieckig sein, und der Quer- schnitt kann sich auch verjüngen.
Die feuerfesten Fasern können schon vor dem Aufwickeln auf den Dorn mit einem Stoff beschichtet werden, der ein Bindemittel oder eine keramische Einbettungsmasse ergibt.
Einige Fasern, besonders Oxydbildner, erleiden beim Brennen eine erhebliche Schrumpfung, so dass zum Aufwickeln ein Dorn verwendet werden muss, der sich in seinen Abmessungen verkleinern lässt. Sohat sich die Verwendung einer Schicht aus einem elastischen, organischen Schaumstoff auf einem Metalldorn als geeignet erwiesen. Beim Brennen brennt der Schaumstoff aus, und der Garnkörper lässt sich danach leicht vom Metalldorn abziehen.
Die Durchführungsweise des Brennens ist eine Funktion der jeweiligen Verfahrensstufe.
Ein gewickeltes Verbundgarnrohraushochschmelzenden feuerfesten Fasern und Bindemittelfasern wird, wenn man teilweises Fliessen oder Sintern der Bindemittelfasern erreichen will (wie in Fig. 3 dargestellt) bis nahe an den Erweichungs- oder Sinterungspunkt der Bindemittelfasern, wenn man ein vollständigeres Schmelzen oder Fliessen des Bindemittels erzielen will (wie in Fig. 2 dargestellt), auf eine höhere Temperatur erhitzt. So können z. B. aus Glasfasern (als Bindemittel) undAluminiumoxydfasern (als feuerfeste Oxydfasern) gewickelte Rohre bei 1000 bzw. 15400C gebrannt werden, um teilweise geschmolzene bzw. vollständig geschmolzene Bindungen zu erhalten.
Das gebundene oder-wie weniger bevorzugt-ungebundene Rohr aus aufgewickelten feuerfesten Oxydfasern wird mit dem Überzugsmittel beschichtet, aus dem sich die keramische Einbettungsmasse bildet, getrocknet und dann (z. B. bei Temperaturen im Bereich von 500 bis 1400 gebrannt, um die poröse keramische Einbettungsmasse zu erzeugen. Durch übermässiges Brennen kann die keramische Einbettungsmasse zu dicht werden.
In einer bevorzugtenAusführungsform verwendet man ein Garn aus Oxydbildnerfasern (vorzugsweise aus unbehandelten Aluminiumoxydbildnerfasern), wie sie unmittelbar von der Spinnmaschine erhalten werden, zur Herstellung eines netzartigen Rohres. Ein solches Garn erfordert eine verhältnismässig niedrige Brenntemperatur (z. B. 350 bis 8000C), um den grössten Teil der flüchtigen Stoffe abzutreiben und Festigkeit zu entwickeln. Das Brennen bei hoher Temperatur (z. B. 1300 bis 1500 C) führt zur Verfestigung der Fasern.
Dies kann stufenweise oder in einem kontinuierlichen, langsamen Brennvorgang erfolgen.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird eine Kombination aus unbehandelten Oxydbildnerfasern (vorzugsweise unbehandelten Aluminiumoxydbildnerfasern) und Glasfasern zur Herstellung des Rohres verwendet. Die Natur der Glasbindungen hängt von derArt des Glases und der Brenntemperatur ab. Es ist ein charakteristisches Merkmal der unbehandelten Oxydbildnerfasern, dass sie beim Erhitzen auf etwa 550 C um 15 bis 25% (linear) schrumpfen. Glasfasern erleiden bei dieser Temperatur im allgemeinen keine Schrumpfung, so dass das Brennen unterhalb des Schmelzpunktes des Glases zu einer gewissen Wanderung des Glases vom
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Inneren des Rohres nach aussen führt. Nach dem Brennen bei 5500C befinden sich bei Verwendung der in den
Beispielen beschriebenen Oxydbildnerflsern einige Glasfasern an oder über der äusseren Oberfläche des
Rohres.
Beim anschliessenden Brennen bei 1350 C schmelzen dann einige der äusseren Glasfasern, und das
Glas fliesst oder zieht sich ins Innere des Rohres zurück. Dies führt zu einer "glasreichen" Oberfläche, die zur Verbesserung der Erosionsbeständigkeit beitragen kann.
Gegebenenfalls kann man auf das bei hoher Temperatur gebrannte Rohr weiteres Überzugsmittel in einer
Menge aufbringen, die eine keramische Einbettungsmasse von 5 bis 25 Gew.-% des fertigen Rohres ergibt, worauf man das Rohrauf eine mässige Temperatur (etwa 9000C) erhitzt, um einen guten Katalysatorträger zu erhalten.
Die erfindungsgemäss hergestellten Produkte eignen sich als Hochtemperaturreaktoren für chemische
Verfahren, wie die Umwandlung von Kohle in flüssige oder gasförmige Brennstoffe, die Oxydation von Pro- pylen in Gegenwart von Ammoniak zu Acrylsäurenitril, das Raffinieren von Rohöl, für die technische Abgas- beseitigung, für Wasserreinigungsreaktionen, wie Oxydation von Ammoniak, sowie für die Oxydation von Ab- gasen und verunreinigenden Dämpfen. Hiebei strömt das Gas seitlich durch die porösen Wandungen des netz- artigen Rohres und kommt mit dem Katalysatorträger in Berührung, der von dem Rohr getragen wird.
Die erfindungsgemässen Rohre sind überraschend wirksame Katalysatorträger, und es ist anzunehmen, dass dies auf der turbulenten Strömung durch die Kanäle in den Wandungen des Verbundkörpers und der hohen spezi- fischen Oberfläche des Erzeugnisses beruht. So zeigt z. B. Fig. 4 einen solchen Reaktor in Form eines zy- lindrischen Behälters mit offenem Ende und Wänden --30--. Das Auspuffgas strömt in die Kammer --31-- ein, durchsetzt die Löcher oder Durchlochungen --32-- in der Wand --33--, strömt zu der Ringkammer - und von dort durch die Öffnungen --35-- im Rohr --36-- zum Mittelraum --37--, worauf es durch die Kammer --41-- abzieht. Das Rohr wird durch bewegliche Bügel--38 und 44-festgehalten und vonder
Feder --39-- in die Endplatte --40-- gedrückt.
Armaturplatten --42 und 43-- dienen zum Befestigen des Reaktors an einem Auspuff. In weniger bevorzugter Form kann das Auspuffgas bei --41-- zu- und durch die Kammer --31-- abgeführt werden.
Die katalytische Aktivität der netzartig aufgebauten Rohre gemäss der Erfindung für die Umwandlung von Auspuffgasen durch Oxydation von Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenwasserstoffrückständen und Reduktion von Stickoxyden kann einerseits auf Katalysatorträger zurückzuführen sein, die in den Ausgangskomponenten des Rohres (z. B. in den feuerfesten Fasern, im Bindemittel oder in der keramischen Einbettungsmasse) enthalten waren, anderseits auf Katalysatorträgern, die dem fertigen Rohr zugesetzt wurden. Der Katalysatorträger kann auf das fertige Rohr durch Absorption einer geeigneten Verbindung der aktiven Komponente aufgetragen werden, oder man kann die aktive Komponente oder eine Ausgangsverbindung dafür von dem Rohr aus einer Aufschlämmung aufsaugen lassen und das Rohr dann trocknen und den Ausgangsstoff in den aktiven Bestandteil umwandeln.
Geeignete Katalysatorträger sind Edelmetalle (Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt) in elementarer Form oder in Oxydform sowie Oxyde, Vanadate, Chromate, Chromite, Manganate, Manganite, Stannate, Molybdat, Wolframate, Niobate oder Tantalate von Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag und Cd sowie die Salze der Seltenen Erdmetalle.
Eine bevorzugte Klasse von Produkten enthält 30 bis 60 Gew.-% feuerfeste Oxydfasern, 15 bis 40 Grew.-%
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60 Gew.-% keramische Einbettungsmasse und kein Bindemittel. Rohre dieser Art, besonders mit Fasern und Einbettungsmasse aus Aluminiumoxyd, sind äusserst indifferent gegen Chemikalien und können bei Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt des Aluminiumoxyds verwendet werden. Solche Rohre haben allerdings nicht die hohe interlaminare Festigkeit und Scherfestigkeit der ein Bindemittel enthaltenden Rohre.
Beide bevorzugten Klassen von Produkten haben A P-Werte von 2, 5 bis 250 cm Wassersäule, vorzugsweise von weniger als 51 cm Wassersäule.
Die Zugfestigkeiten der Fasern werden bei Raumtemperatur nach der Methode von R. D. Schile und Mitarbeitern bestimmt ("Review of Scientific Instruments", Bd. 38, Nr. 8 [1967], S. 1103 bis 1104). Die Prüflänge beträgt 1 mm und die Gleitbackengeschwindigkeit 25 bis 100 ze
Die Erweichungstemperatur eines Garns wird bestimmt, indem man ein 5,1 cm langes Garnstückso über die Seiten eines etwa 2, 5 cm breiten Aluminiumschiffchens legt, dass über beide Seiten etwa gleiche Garnlängen hinausragen, worauf man das Schiffchen und die Fasern in einem Ofen erhitzt und die Temperatur in Schritten von 500 C erhöht, bis das Garn entweder an einem Ende oder in der Mitte absackt bzw. durchsackt.
Die Druckfestigkeit wird bestimmt, indem man das Rohr längs seiner Rotationsachse zwischen zwei ebenen Stahlplatten zerdrückt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 2, 5 mm/min in einem Instron-Zugfe- stigkeitsprüfgerät gegeneinander bewegen. Die Druckfestigkeit wird in kg/cm2 angegeben und berechnet, indem man die Bruchkraft durch die Querschnittsfläche des Rohres dividiert.
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Die Erosionsbeständigkeit eines Rohres wird bestimmt, indem man die äussere Oberfläche des Rohres
1 min der Einwirkung eines Stromes aus Wasser, Luft und Schleifmaterial aussetzt. Der Strom und die Rohr- achse liegen in der gleichen Ebene, und der Strom bildet einen Winkel von 200 mit der Oberfläche. Die Ero- sion wird als maximale senkrechte Tiefe der ausgefressenen Fläche in Millimeter angegeben. Die Schleif- I mittelaufschlämmung besteht aus 4540 g Schleifpulver mit einer Korngrösse Nr. 1250 in so viel Wasser, dass sich aus 10 ml Aufschlämmung im Verlaufe von 10 min 3 ml Feststoffe absetzen. Die Düse wird durch ein
Rohr von 3, 2 mm lichter Weite, das zentrisch in einem Rohr von 12, 7 mm lichter Weite angebracht ist, mit
Druckluft von 5,6 kg/cm2 gespeist.
Die Schleifmittelaufschlämmung wird mit einer Geschwindigkeit von
8 l/min durch den Ringraum des 12, 7 mm weiten Rohres der Düse zugeführt. Das Ende der Düse (lichte Weite 6, 4 mm) befindet sich in einem Abstand von 16 mm vom äusseren Rand des zu untersuchenden Rohres.
Der Widerstand des Rohres gegen die Gasströmung, ausgedrückt als Druckabfall (AP) in cm Wasser- säule, wird bestimmt, indem man Luft von Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 4, 25 m3/min durch die Seitenwandungen des Rohres leitet und den Druck in dem 5, l cm weiten Leitungsrohr misst. Dabei wird das untere Ende des Rohres von einem luftdichten Flansch an das Ende der Leitung gehalten und das obere Ende des Rohres mit einer Platte verschlossen.
Zur Kennzeichnung der Porosität der Einbettungsmasse bedient man sich der üblichen Mikrostruktur- analyse unter Verwendung eines optischen Mikroskops und/oder eines Elektronenmikroskops (vgl. "Ceramic
Microstructures", herausgegeben von R. M. Fulrath und J. A. Pask, Verlag J. WileyandSons, Inc., New York,
1968, S. 25 bis 70).
Die Vorbereitung von Proben erfolgt durch Montieren, Schleifen und Polieren repräsentativer Proben (Einzelheiten finden sich in der zitierten Literaturstelle auf den Seiten 187 bis 206).
Die Fasern lassen sich von der Phase der Einbettungsmasse leicht durch ihre Faserform unterschei- den. Bei der Kennzeichnung der Einbettungsmasse werden die durch die Entwicklung flüchtiger Stoffe ent- standenen Poren und die Sprünge, die sich durch Schrumpfung des einen verhältnismässig geringen Feststoff- gehalt aufweisenden Ausgangsgutes beim Brennen gebildet haben, mit erfasst.
Die in den folgenden Beispielen eingesetzten Glasfasern haben folgende Nennzusammensetzungen :
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<tb>
<tb> 64 <SEP> bis <SEP> 66% <SEP> Spi02'
<tb> 24 <SEP> bis <SEP> 26% <SEP> Al <SEP> 0 <SEP> und <SEP>
<tb> 9 <SEP> bis <SEP> 11% <SEP> Mao <SEP> ; <SEP>
<tb>
eine Zugfestigkeit von 45 700 kg/cm'bei 2500 und von 24600 kg/cm'bei 60000 sowie eine Erweichungstemperatur von 850 C. Ein Glasgarn mit 300 den enthält 204 Fäden mit einem Durchmesser von 10 bt.
Nachfolgend wird ein typisches Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Oxydfasern und Oxydbildnerfasern beschrieben.
Geeignete feine Teilchen von o'-Aluminiumoxyd werden hergestellt, indem man aus einer (mit Salzsäure auf einen pH-Wert von etwa 4,0 eingestellten) wässerigen Dispersion von 20% feinteiligem Aluminium- oxyd (99, 7% Al 0) durch Sedimentation alle Teilchen mit Grössen über 2 jn entfernt. Die Dispersion wird auf 60% Aluminiumoxyd konzentriert. Nach dem Verfahren von G. A.
Loomis (Journal of the A merican Ceramik Society, Bd. 21 [1938], S. 393) ergibt sich, dass in einem typischen Klassierungsprodukt 100% der Teilchen äquivalente Kugeldurchmesser von weniger als 2 und 89% einen Durchmesser von weniger als 0, 5p. aufweisen. 100% des ursprünglich unldassierten Aluminiumoxyds haben einen äquivalenten Kugeldurchmesser von weniger als 7, 2 und 96, 8% einen solchen von weniger als 2, 2 je.
Zur Herstellung einer Spinnmischung, wie sie in mehreren Beispielen Verwendung findet, wird ein ummanteltes Mischgefäss mit 350 Gew.-Teilen der obigen Aluminiumoxyddispersion, 4, 40 Gew.-Teilen
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7, 90 Gew.-Teilen A1C1.6Hrührt. Dann wird unter weiterem Rühren evakuiert, um das Gemisch zu entlüften und Wasser abzutreiben, bis das Gemisch eine bei 3000 bestimmte Viskosität von 500 P erreicht hat. Das Gemisch wird dann bei 30 C in einen mit Rührer versehenen Behälter überführt, wo unter Rühren im Vakuum weiteres Wasser abgetrie- benwird, bis die Spinnmischung eine bei 30 C bestimmte Viskosität von 1400 P erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt sind aus dem ursprünglichen Gemisch 30 Gew.-Teile Wasser abgetrieben worden.
Die Spinnmischung wird zu einem Spinnkopf, durch Filter und bei etwa 38 C durch eineSpinndü- se (95 Löcher mit Durchmessern von 0, 10 mm und Längen von 0,20 mm) abwärts in eine 1, 5 m lange Spinnkolonne gepumpt. Vorgetrocknete Luft wird erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von 85 Nl/min in den Kopf der Spinnkolonne eingeleitet. Unmittelbar unter der Spinndüse hat die Luft eine Temperatur von 125 bis 145 C.
Die Kolonnenwände werden auf etwa 110 C erhitzt. Die relative Feuchtigkeit am Boden der Kolonne wird auf 20 bis 30% gehalten. Das 95fädige Garn wird gedehnt, indem es um zwei Walzen von je 15, 2 cm Durchmesser herumgeführt wird, die beide mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit von 153 bis 183 m/min
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umlaufen und sich am Boden der Kolonne befinden.
Unmittelbar vor oder hinter den beiden Walzen wird auf das Garn eine Spinnappretur aus 20 Gew.-%
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Perchloräthylenetwa 40% flüchtige Stoffe (Wasser und HCl).
Das Garn wird unter einer Spannung von 5 bis 10 g auf eine zerknickbare oder in anderer Weise in ihren Abmessungen verkleinerbare Spule aufgewickelt. Die Garnspule wird bei unter 1000C in einen Ofen eingesetzt, innerhalb von 1, 5 h auf 5500C erhitzt, 45 min auf 550 C gehalten, dann aus dem Ofen genommen und erkalten gelassen. Dieses Garn (als "gebrannte Ausgangsfasern" bezeichnet) enthält etwa 8 Gow.-% flüchti- ge Stoffe. Das Garn wird von der Spule abgewickelt, durch einen am Boden eines 30 cm hohen Kamins befindlichen Ringbrenner geleitet und mit einer Geschwindigkeit von 12 m/min als Garn aus feuerfesten Oxydfasern aufgewickelt.
Der Brennerwird mit einem Gemisch aus Propan und Sauerstoff von solcher Zusammensetzung gespeist, dass man eine scheinbare (in bezug auf das Emissionsvermögen unkorrigiert) Garntemperatur von 1450 C (bestimmt mit einem optischen Pyrometer) erhält. Diese feuerfesten Oxydfasern haben eine Zugfestigkeit im Bereich von 7000 bis 17500 kg/cm2 (beides bei 25 und 6000C) und einen Durchmesser von 0, 015 bis
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fasern mit einem hochschmelzenden Glas als Bindemittel in einer keramischen Einbettungsmasse.
A. Ein 95fädiges Garn aus den nach der genannten Vorschrift ersponnenen, unbehandelten Oxydbildnerfasern (unbehandelten Aluminiumoxydfasern), das nach dem Brennen bei 14500C eine Stärke von 1100 den aufweist, wird mit zwei Endlosfadengarnen aus Glas zu je 300 den vereinigt und 14 min zickzackformig mit einer Geschwindigkeit von 153 m/min auf eine 30 cm lange Spule aufgewickelt. Der Wickelwinkel e beträgt 410 und die Diagonale A 5,8 mm. Die Spule besteht aus einem zusammendrückbaren Metallrohr (einem aufgerollten Blech) von 5, 1 cm Durchmesser mit zwei Schichten aus feuerfestem Filz und einer äusseren (6, 4 mm dicken) Lage aus einen organischen Schaumstoffell.
Nach dem Aufwickeln werden das Metallrohr und der feuerfeste Filz entfernt und durch ein mit feuerfestem Filz überzogenes keramisches Rohr von 3,8 cm Durchmesser für den Brennvorgang ersetzt. Der Garnkörper wird 45 min bei 550 C gebrannt, dann gekühlt und 45 min bei 1350 C gebrannt.
Dann wird das mit feuerfestem Filz beschichtete keramische Rohr entfernt, wobei ein Rohr aus durch Glas gebundenen feuerfesten Oxydfasern zurückbleibt. Dieses Rohr wird mit einem eine keramische Einbet-
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wird das Rohr mit einem zweiten Überzug beschichtet und einem zweiten Brennvorgang unterworfen. Hierauf wird das Rohr mit einem andern Überzugsmittel aus einer 30%igen wässerigen Dispersion aus mit Aluminiumoxyd überzogenen SiO-Teilchen(86,5%SiO.13,5%AI 0) beschichtet, getrocknet und 30 minbei 8500C gebrannt.
Das Rohr hat die endgültige Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> 34 <SEP> Grew.-% <SEP> feuerfeste <SEP> Oxydfasern,
<tb> 19 <SEP> Gew.-% <SEP> Glas,
<tb> 38 <SEP> Gew.-% <SEP> keramischeEinbettungsmassevonderverdünntenSpinnmischung <SEP>
<tb> und
<tb> 9 <SEP> Gew.-% <SEP> keramische <SEP> Einbettungsmasse <SEP> aus <SEP> der <SEP> Aluminiumoxyd-SiO <SEP> -Dispersion.
<tb>
Die Enden des Rohres werden abgeschnitten, so dass ein 26,7 cm langes Rohr mit einem Gewicht von 581 g entsteht.
Die Eigenschaften dieses Rohres sind in der Tabelle angegeben.
B) Ein Rohr wird, wie in A beschrieben, mit der Zusammensetzung
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<tb>
<tb> 33 <SEP> Gew.-% <SEP> feuerfeste <SEP> Fasern,
<tb> 18 <SEP> Gew.-% <SEP> Glas <SEP> und
<tb> 49 <SEP> Gew.-% <SEP> keramische <SEP> Einbettungsmasse,
<tb>
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oxyddispersion stammen, hergestellt. Das Rohr ist 17, 1 cm lang, wiegt 405 g, hat eine lichte Weite von 5,7 cm und eine Wandstärke von 1, 08 cm. Seine Enden (1,9 cm) werden mit einem handelsüblichen Hochtemperaturkitt beschichtet und bei 150 C getrocknet. Das Rohr wird mit Platiaresinatlösung getränkt und 30 min bei 4000C gebrannt, so dass ein Platinüberzug von 1, 25 g zurückbleibt.
Dann wird das Rohr in einen in Fig. 4 dargestellten Reaktor eingebracht, der in die durch eine Luftpumpe unterstützte Auspuffleitung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Der Katalysator wandelt 95% des Kohlenmonoxyds und 81% der Kohlenwasserstoffe in den Auspuffgasen um, wenn der Motor auf einem Dynamometerstand mit einer Geschwindigkeit entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit von 32 km/h läuft.
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Das Rohr behält seinen Zusammenhalt und seine Festigkeit für eine Strassenfahrstrecke von 80 000 km.
Ähnliche Ergebnisse erhält man nach dem obigen Verfahren mit den folgenden Überzugsmitteln :
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<tb>
<tb> C) <SEP> 167 <SEP> g <SEP> Natriumsilikatlösung <SEP> (40 <SEP> bis <SEP> 420 <SEP> Be)
<tb> 667 <SEP> g <SEP> unklassiertes <SEP> Aluminiumoxyd
<tb> 1167 <SEP> g <SEP> Wasser
<tb> 16 <SEP> h <SEP> in <SEP> der <SEP> Kugelmühle <SEP> vermahlen.
<tb>
D) <SEP> 500 <SEP> g <SEP> Aluminiumoxydhydrat, <SEP> Teilchengrösse <SEP> 1 <SEP> li
<tb> 1500 <SEP> g <SEP> 50%ige <SEP> wässerige <SEP> Lösung <SEP> vonA12 <SEP> (OH) <SEP> 5Cl. <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> H20 <SEP>
<tb> 210 <SEP> g <SEP> Wasser
<tb>
E) Ein ähnliches Produktwie das gemäss Abschnitt A wird hergestellt, indem man vollständig gebrannte Aluminiumoxydfasern und Glasfasern zum Bewickeln einer Spule unter einem Wickelwinkel von 28 bei einer Diagonale A von 5, 8 mm verwendet.
Das Überzugsmittel wird aus
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<tb>
<tb> 10, <SEP> 1 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> Aluminiumoxyd <SEP> (100%iges <SEP> y-Aluminiumoxyd <SEP> mit <SEP> Teilchengrössen
<tb> von <SEP> 0,01 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 04je),
<tb> 59,6 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Wasser,
<tb> 0,2 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> MgCl. <SEP> 6H20, <SEP>
<tb> 3, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> A1C1. <SEP> 6H <SEP> O,
<tb> 24, <SEP> 4 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> Al2 <SEP> (OH) <SEP> 5Cl. <SEP> 2, <SEP> 2H20,
<tb> 2, <SEP> 4 <SEP> Gew. <SEP> -Teilen <SEP> 10%iger <SEP> wässeriger <SEP> Polyäthylenoxydlösung
<tb> und
<tb> 0, <SEP> 3 <SEP> Gew.-Teilen <SEP> konzentrierter <SEP> Salzsäure
<tb>
hergestellt.
Beispiel 2 :
A) ein 95fädiges Garn aus unbehandelten Aluminiumoxydfasern, das nach dem Brennen 2280 den auf- weist, wird mit einem Glas-Endlosfädengarn von 1200 den vereinigt und zickzackförmig mit einem Aufwickelwinkel e von 37 und einer Diagonale A von 3 mm auf eine Spule aufgewickelt. Die Spule besteht aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl mit 4, 4 cm Aussendurchmesser, das von einer 6 mm dicken Schicht aus brennbarem Schaumstoff bedeckt ist. Die bewickelte Spule wird 45 min bei 550 C gebrannt, dann gekühlt, hierauf in einen auf 1250 C vorerhitzten Ofen eingebracht und 45 min bei 12500C gebrannt.
Die Spule wird entfernt und das kalte Rohr aus gebundenen Fasern in ein Überzugsmittel, ähnlich der verdünnten Spinnmischung gemäss Beispiel 2A, getaucht, ablaufen gelassen, bei 150 C getrocknet und dann 45 min bei 550 C gebrannt.
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gelassen, getrocknet und 45 min bei 850 C gebrannt.
C) Zufriedenstellende Produkte werden auch nach dem Verfahren B dieses Beispiels mit einem 95fädigen Garn aus A luminiumoxydfasern (nach dem Brennen 2680 den) und einem Glasfadengarn von 900 den erhalten. Das fertige Produkt enthält
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<tb>
<tb> 47 <SEP> Gew.-% <SEP> Aluminlumoxydja. <SEP> sern, <SEP>
<tb> 16 <SEP> Grew.-% <SEP> Bindemittel <SEP> und
<tb> 37 <SEP> Gew. <SEP> -% <SEP> keramische <SEP> Einbettungsmasse <SEP> aus <SEP> Aluminiumoxyd. <SEP>
<tb>
Es hat einen A P-Wert von 22,9 cm Wassersäule.
Beispiel 3: Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Rohres aus feuerfesten Oxydfasern in einer keramischen Einbettungsmasse.
A) Ein 95fädiges Garn aus unbehandelten Aluminiumoxydfasern wird 20 min lang zickzackförmig mit einer Geschwindigkeit von 153 m/min auf eine Spule, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, unter einem Aufwickelwinkel e von 360 bei einer Diagonale A von 3,8 mm aufgewickelt. Das Garnrohr wird bei 550 C und bei 13500C zu einem Rohr aus Aluminiumoxydfasern gebrannt.
Da dieses Rohr ohne Bindemittel biegsam und locker ist, erhält es einen ersten Überzug aus einem die Einbettungsmasse bildenden Überzugsmittel, während es sich auf einer Metallspule befindet, und wird erst nach dem Brennen von der Metallspule entfernt. Hiezu wird das Überzugsmittel des Beispiels 1E verwendet. Nach dem letzten Beschichten wird das Rohr 30 min lang bei 7500C gebrannt. Das Produkt enthält 66 Gew.-% Aluminiumoxydfäsern und 34 Gew.-% einer verhältnismässig schwachen Einbettungsmasse aus Aluminiumoxyd. Ein aus der Mitte des Rohres ausgeschnittenes Stück von 17, 1 cm Länge wiegt 238 g.
Die Eigenschaften sind in der Tabelle angegeben.
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Rohre dieser Art zeigen beim Erosionstest ein Eindringen in die Wandung nach 1 min.
B) EinRohrwirdmiteinemAufwickelwinkel e von 360 und einer Diagonale A von 2, 8 mm, wie in Teil A beschrieben, mit einer lichten Weite von 7, 6 cm und einer Wandstärke von 8, 6 mm hergestellt. Ein aus der Mitte des Rohres ausgeschnittenes Stück von 14, 8 cm Länge wiegt 277 g.
Die Enden des Rohres werden mit Hochtemperatur-Kitt geschützt, worauf man 1 g Platin aufbringt. Das Rohr wird mit Hilfe einer Feder in einen Reaktor, ähnlich jenem gemäss Fig. 4, eingesetzt und an die Auspuffleitung eines Motors mit einem Hubraum von 5, 71 auf einem Prüfstand angeschlossen. Der Motor wird auf dem Prüfstand so angeordnet, dass eine Reihe von vier Zylindern 15 min läuft, dann abgeschaltet und die andere Reihe von Zylindern gestartet wird. Dies führt dazu, dass die Auspuffgastemperatur alle 15 min zwischen 110 und 638 C wechselt. Der Motor wird 393 h unter diesen Bedingungen und dann 107 h bei einem Temperaturwechsel zwischen 99 und 727 C betrieben. Hiebei bleibt das Rohr unversehrt.
Beispiel 4 : A) Nach dem Verfahren des Beispiels 2 wird ein 95fädiges Garn aus unbehandelten Alumi- niumoxydfasern, das nach dem Brennen 1150 den aufweist, zusammen mit einem Glasgarn von 600 den unter einem Winkel e von 370 und einer Diagonale A von 3 mm aufgewickelt. Nach dem Brennen bei 1250 C erhält das Rohr zwei aufeinanderfolgende Überzüge, ähnlich wie in Beispiel 2, wobei es nach jeder Beschichtung getrocknet, nach der ersten Beschichtung bei 550 C und nach der letzten Beschichtung 45 min lang bei 850 C gebrannt wird. Das fertige Rohr enthält 22% keramische Einbettungsmasse, die von dem ersten Überzug stammt, und 17% keramische Einbettungsmasse, die von dem zweiten Überzug stammt.
B) Eine zweite Probe wird wie oben beschrieben hergestellt, mit dem Unterschied, dass das Rohr dreimal mit Überzugsmittel beschichtet wird, so dass im fertigen Rohr 19% keramische Einbettungsmasse von der ersten, 14% von der zweiten und 14% von der dritten Beschichtung vorliegen.
Beispiel 5 : Ein 95fädiges Garn aus unbehandelten Aluminiumoxydfasern, das in gebranntem Zustan- de 1100 den aufweist, wird unter einem Wickelwinkel e von 390 und einer Diagonale A von 5, 8 mm zickzackförmig auf ein Stahlrohr von 5, 1 cm Aussendurchmesser gewickelt, das mit einem verbrennbaren Schaumstoff bedeckt ist. Das bewickelte Rohr wird bei 550 C gebrannt. Das Rohr aus Aluminiumoxydfasern wird mit einerAufschlämmung der oben beschriebenen verdünnten Spinnmischung beschichtet, getrocknet und das Stahlrohr entfernt. Das getrocknete Rohr aus beschichteten Aluminiumoxydfasern wird dann 45 min bei 550 C, 45 min bei 1300 C gebrannt und gekühlt.
Hierauf wird das Rohr zum zweitenmal mit der verdünnten Spinnmischung beschichtet, ablaufen gelassen, getrocknet und 45 min bei 850 C gebrannt. Das fertige Rohr aus m-Aluminiumoxydfasern in einer Einbettungsmasse aus Aluminiumoxyd hat eine Länge von 14, 9 cm und wiegt 540 g. Die übrigen Eigenschaften ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle.
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Tabelle :
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<tb>
<tb> Rohr
<tb> Beispiel <SEP> Zusammensetzung <SEP> lichte <SEP> Weite, <SEP> Wandung, <SEP> Druckfestigkeit, <SEP> A <SEP> P, <SEP> Erosion,
<tb> F/B/E <SEP> *) <SEP> (cm) <SEP> (cm) <SEP> (kg/cm <SEP> ) <SEP> (cm <SEP> Wassersäule) <SEP> (mm)
<tb> 1A <SEP> 34-19-47 <SEP> 6, <SEP> 6 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 1C <SEP> 38-35-27 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 19 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 1D <SEP> 40-39-21 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 15 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 1E <SEP> 40-34-26 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 5,6 <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 66-0-34 <SEP> 6, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 15 <SEP> durchgefressen
<tb> 2A <SEP> 52-28-20 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 6,
<SEP> 0 <SEP> 46
<tb> 2B <SEP> 44-23-33 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP> 18
<tb> 4A <SEP> 39-22-39 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 33 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 4B <SEP> 34-19-47 <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 1,3 <SEP> 43 <SEP> 58 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 51-0-49 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 14, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP>
<tb> *) <SEP> F <SEP> = <SEP> Fasern,
<tb> B <SEP> = <SEP> Bindemittel,
<tb> E <SEP> = <SEP> Einbettungsmasse
<tb>