DE102006000133B4 - Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur Download PDF

Info

Publication number
DE102006000133B4
DE102006000133B4 DE102006000133A DE102006000133A DE102006000133B4 DE 102006000133 B4 DE102006000133 B4 DE 102006000133B4 DE 102006000133 A DE102006000133 A DE 102006000133A DE 102006000133 A DE102006000133 A DE 102006000133A DE 102006000133 B4 DE102006000133 B4 DE 102006000133B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
kaolin particles
cordierite
kaolin
particles
ray diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102006000133A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006000133A1 (de
Inventor
Wataru Kotani
Takehiko Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of DE102006000133A1 publication Critical patent/DE102006000133A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006000133B4 publication Critical patent/DE102006000133B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00198—Characterisation or quantities of the compositions or their ingredients expressed as mathematical formulae or equations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825—Ceramics
    • F01N3/2828—Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur, deren Hauptkomponente eine kristalline Phase von Cordierit ist, unter Verwendung eines Cordierit-bildenden Materials, das Kaolin-Partikel aufweist, wobei Kaolin-Partikel mit einem Schieferungsindex von 0,84 oder mehr verwendet werden, wobei der Schieferungsindex der Kaolin-Partikel durch ein Messverfahren gemessen wird, das die folgenden Schritte aufweist: Pressen und Füllen einer bestimmten Menge der Kaolin-Partikel in einen Behälter; Messen der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der (200)-, (020)- und (002)-Ebenen der Kaolin-Partikel durch Röntgenbeugung; und Berechnen des Schieferungsindexes der Kaolin-Partikel aus den resultierenden gemessenen Werten durch die nachstehende Gleichung: Schieferungsindex = (002)/[(200) + (020) + (002)],wobei (200), (020) und (002) Werte der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der Kaolin-Partikel bezeichnen, die jeweils für die (200)-, (020)- und (002)-Ebenen durch die Röntgenbeugung gemessen wurden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur, die für eine Anwendung etwa als Katalysatorträger zum Reinigen eines Abgases von einem Fahrzeug geeignet ist und die einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine exzellente Thermoschock-Beständigkeit aufweist.
  • Bislang wurden Cordierit-Bienenwabenstrukturen weit verbreitet als Katalysatorträger zum Reinigen eines Abgases von einem Fahrzeug verwendet. Die wichtigste erforderliche Eigenschaft der Bienenwabenstruktur zum Gebrauch bei einer solchen Anwendung ist die Thermoschock-Beständigkeit und diese wird durch einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Bienenwabenstruktur selbst stark beeinflusst. D. h., um eine Thermoschock-Beständigkeit der Cordierit-Bienenwabenstruktur zu verbessern, ist es wichtig, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Bienenwabenstruktur so stark wie möglich zu senken. Als Mittel zum Senken des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Bienenwabenstruktur wurden Versuche unternommen, Mikrorisse entlang einer c-Achsrichtung eines Cordierit-Kristalls auszubilden (siehe JP 07-061892 A ) und eine Menge eines in einem Cordierit bildenden Material vorhandenen
  • Die US 5,141,686 A beschreibt die Messung eines morphologischen Röntgenbeugungs-Index von Talk-Partikeln. Entsprechende Partikel werden gemäß US 6,541,407 B2 zur Herstellung von Cordierit-Strukturen mit hoher thermischer Beständigkeit verwendet.
  • Die DE 199 08 173 A1 offenbart Cordierit-Wabenkörper, die aus einem Kaolin enthaltenden Cordieritmaterial hergestellt werden, wobei das Kaolin eine Hinckley-Kristallinitätszahl von 0,5 oder mehr aufweist.
  • Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen sind zum Senken des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Cordierit-Bienenwabenstruktur wirksam, aber bei einer industriellen Anwendung besteht eine Nachfrage danach, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten stärker zu senken und den niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Cordierit-Bienenwabenstruktur in den gegenwärtigen Situationen zu stabilisieren.
  • Außerdem ist es bekannt, dass die Thermoschock-Beständigkeit der Cordierit-Bienenwabenstruktur durch den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Bienenwabenstruktur in einer Längsrichtung (Axialrichtung einer Zelle) stark beeinflusst wird und dass die Thermoschock-Beständigkeit durch den thermischen Ausdehnungskoeffizienten in einer Durchmesserrichtung kaum beeinflusst wird. Es ist zudem bekannt, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Cordierit-Kristalls in der c-Achsrichtung niedriger ist als in einer a-Achsrichtung. Daher kann dann, wenn die Cordierit-Kristalle so ausgerichtet werden, dass die Längsrichtung der Bienenwabenstruktur parallel zu der c-Achse der Cordierit-Kristalle gebracht wird, der thermische Ausdehnungskoeffizient in der Längsrichtung gesenkt werden und so die Thermoschock-Beständigkeit verbessert werden.
  • Die Cordierit-Bienenwabenstruktur wird folgendermassen hergestellt: Mischen von Talk-, Kaolin- und Aluminiumoxid-Partikeln und dgl. um eine theoretische Zusammensetzung von Cordierit zu erhalten; Ausbilden des resultierenden Cordierit bildenden Materials in einen Ton, um den Ton zu extrudieren; und Brennen des resultierenden geformten Gegenstands. Während des Brennens wachsen die Cordierit-Kristalle der Kaolin-Partikel (Kristallpartikel) als Kern an, so dass sie die c-Achse der Kaolin-Partikel bei rechten Winkeln kreuzen. Folglich können, falls die Kristalle so ausgerichtet werden können, dass die c-Achse der Kaolin-Partikel die Längsrichtung des geformten Gegenstands während der Extrusionsformgebung bei rechten Winkeln kreuzen, die Cordierit-Kristalle so ausgerichtet werden, wie dies vorstehend beschrieben ist.
  • Die Ausrichtung der Kaolin-Partikel während der Extrusionsformgebung wird durch die Morphologie (Gestalt) der Kaolin-Partikel selbst stark beeinflusst. In einem Fall, in dem die Kaolin-Partikel flach werden, wenn die Partikel während der Extrusionsformgebung einen Schlitz einer Form passieren, werden die Partikel einfacher ausgerichtet, wie vorstehend beschrieben ist. Die geschichteten Kaolin-Partikel werden infolge des Delaminierens (Zwischenlagenabblättern) flacher, wenn die Anzahl der Schichten abnimmt. Da es jedoch kein Verfahren zum quantitativen Messen der Morphologie der Kaolin-Partikel gab, war es schwierig, die Kaolin-Partikel, die die vorstehend beschriebenen zum Senken des thermischen Ausdehnungskoeffizienten geeigneten Morphologie aufweisen, als Material der Cordierit-Bienenwabenstruktur selektiv zu verwenden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf solche herkömmlichen Situationen entwickelt und es ist eine Aufgabe, ein erfinderisches Verfahren zum Herstellen einer Bienenwabenstruktur zu schaffen, die zur Anwendung etwa als Katalysatorträger zum Reinigen eines Abgases von einem Fahrzeug geeignet ist und die durch Verwendung von Kaolin-Partikeln, die einen Index haben, der die Morphologie der Kaolin-Partikel quantitativ angibt und der nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat.
  • Der Schieferungsindex von Kaolin-Partikeln wird mit einem Verfahren gemessen, welches die folgenden Schritte aufweist: Pressen und Füllen einer bestimmten Menge von Kaolin-Partikeln in einen Behälter; Messen der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der (200)-, (020)- und (002)-Ebenen der Kaolin-Partikel durch Röntgenbeugung; und Berechnen des Schieferungsindexes der Kaolin-Partikel aus den resultierenden gemessenen Werten unter Verwendung der nachstehenden Gleichung: Schieferungsindex = (002)/[(200) + (020) + (002)], wobei (200), (020) und (002) die Werte der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der Kaolin-Partikel bezeichnen, die jeweils für die (200)-, (020)- und (002)-Ebenen durch die Röntgenbeugung gemessen wurden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur vorgesehen, deren Hauptkomponente eine kristalline Phase von Cordierit unter Verwendung eines Cordierit-bildenden Materials ist, das Kaolin-Partikel aufweist, wobei Kaolin-Partikel verwendet werden, die einen Schieferungsindex von 0,84 oder mehr aufweisen, wobei der Schieferungsindex durch das vorstehend beschriebene Messverfahren gemessen wird.
  • Gemäß dem Messverfahren des Schieferungsindexes der Kaolin-Partikel ist es möglich, die Morphologie der Kaolin-Partikel zum Gebrauch als Material zum Herstellen der Cordierit-Bienenwabenstruktur oder dgl. quantitativ anzuzeigen. Als ein Ergebnis kann einfach beurteilt werden, ob die Kaolin-Partikel als das Material zum Herstellen der Cordierit-Bienenwabenstruktur oder dgl. geeignet sind oder nicht. Gemäß dem Herstellungsverfahren der Cordierit-Bienenwabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bienenwabenstruktur stabil herzustellen, die den niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der für eine Anwendung, etwa als Katalysatorträger zum Reinigen eines Abgases eines Fahrzeugs, geeignet ist, indem die Kaolin-Partikel verwendet werden, deren durch das Messverfahren erhaltene Schieferungsindex nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist.
  • 1 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die die Morphologie von Kaolin-Partikeln schematisch zeigt;
  • 2 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die einen Zustand schematisch zeigt, in dem eine gewisse Menge von Kaolin-Partikeln in einen Behälter (Probenhalter) gepresst und gefüllt ist, um die Röntgenbeugung durchzuführen; und
  • 3 ist eine schematische erläuternde Ansicht, die einen Zwischenlagen-Abblätterungszustand der Kaolin-Partikel in einer Perlmühle schematisch zeigt.
  • In dem Verfahren zum Messen des Schieferungsindexes von Kaolin-Partikeln wird eine gewisse Menge der Kaolin-Partikel in einen Behälter gepresst und gefüllt und es werden Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der (200)-, (020)- und (002)-Ebenen der Kaolin-Partikel durch Röntgenbeugung (XRD) gemessen und der Schieferungsindex der Kaolin-Partikel wird aus den resultierenden gemessenen Werten unter Verwendung der nachstehenden Gleichung berechnet: Schieferungsindex = [(002)/(200) + (020) + (002)], wobei (200), (020) und (002) Werte der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der Kaolin-Partikel bezeichnen, die für die (200)-, (020)- und (002)-Ebenen jeweils durch Röntgenbeugung gemessen werden.
  • Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete ”Schieferungsindex” wurde durch die Erfinder als ein Index, der die Morphologien der Kaolin-Partikel quantitativ anzeigt, neu kreiert. Wenn dieser Wert groß ist (nahe 1) ist ein Delaminierungsgrad (Zwischenlagenabblätterung) der Kaolin-Partikel groß und es existieren viele flache Kaolin-Partikel.
  • D. h., wie in 1 gezeigt ist, haben Kaolin-Partikel (Kristallpartikel) 1 eine geschichtete Morphologie von hexagonalen Platten und sie sind in einer (002)-Ebene der Morphologie geschichtet. Daher ist dann, wenn ein Verhältnis einer Intensität einer (002)-Ebene, die eine Gesamtsumme von Intensitäten von (200)-, (020)- und (002)-Ebenen belegt, erhalten wird, ein Delaminierungsgrad bekannt und ein Grad des Vorhandenseins flacher Kaolin-Partikel kann quantitativ beurteilt werden.
  • Daher kann durch Verwendung des Messverfahrens in der vorliegenden Erfindung im Vorfeld einfach beurteilt werden, ob die Kaolin-Partikel, die als ein Material zum Herstellen bspw. einer Cordierit-Bienenwabenstruktur mit niedriger thermischer Ausdehnung verwendet werden, eine flache Morphologie aufweisen, die tatsächlich zum Herstellen der Bienenwabenstruktur geeignet ist.
  • Das Messen der Intensitäten der (200)-, (020)- und (002)-Ebenen, die für die Berechnung des Schieferungsindex erforderlich sind, wird durch Pressen und Füllen der gewissen Menge von Kaolin-Partikeln 1 in einen Behälter (Probenhalter) 2 (wie er in 2 gezeigt ist) durchgeführt und dann wird die Röntgenbeugung durchgeführt. Tabelle 1 zeigt Messbedingungen, die für diese Röntgenbeugung geeignet sind. Als eine Röntgenbeugungsvorrichtung wird bevorzugterweise z. B. die RAD-1B (Handelsname) verwendet, die durch Rigaku Corp. hergestellt wird. [Tabelle 1]
    Messbedingungen für Röntenbeugung
    1 Abtastgeschwindigkeit (°/min) 2
    2 Abtastschritt (°) 0,02
    3 Abtastbereich 5–60
    4 Abtastmodus kontinuierlich
    5 Spannung (kV) 30
    6 Strom (mA) 15
    7 ”Target” Cu
    8 Empfangsschlitz (mm) 0,15
    9 Streuschlitz (Grad) 1
    10 Divergenzschlitz (Grad) 1
    11 ”sample folder spin” AN
    12 probe press JA
    13 Pressdruck (T) 1
    14 Pulvervolumen (g) 2,3
    15 Probengröße (d × h) Φ27 × 3
    16 ”aging before scaning” AN
    17 Datenverarbeitung
    a. ”Leveling” b. Background c. Kα2-clearance 7-Point AN 0,5
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur, deren Hauptkomponente eine kristalline Phase von Cordierit ist, wobei ein Cordierit-bildendes Material verwendet wird, das Kaolin-Partikel aufweist. Als Kaolin-Partikel werden solche verwendet, deren durch das vorstehend beschriebene Messverfahren erhaltener Schieferungsindex 0,84 oder mehr beträgt, bevorzugter Weise 0,93 oder mehr und noch bevorzugter Weise 0,96 oder mehr. Es ist anzumerken, dass das hier erwähnte ”Cordierit-bildende Material” eine Substanz bedeutet, die durch Brennen in Cordierit umgewandelt wird, und Beispiele dieses Materials beinhalten ein Material, das durch Mischen von Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Siliziumoxid und dgl. hergestellt wird, um eine theoretische Cordierit-Zusammensetzung (2MgO·2Al2O3·5SiO2) als eine gebrannte Zusammensetzung zu erhalten.
  • Was die Kaolin-Partikel betrifft, deren durch das Messverfahren erhaltener Schieferungsindex 0,84 oder mehr beträgt, haben die meisten der Kristallpartikel flache Morphologie. Wenn solche Kaolin-Partikel verwendet werden, ist es möglich, eine Cordierit-Bienenwabenstruktur mit einer niedrigen thermischen Ausdehnung zu erhalten, die für die Anwendung etwa als Fahrzeugabgasreinigungskatalysatorträger geeignet ist, der eine hohe Thermoschock-Beständigkeit benötigt.
  • D. h., dass, wie dies vorstehend beschrieben ist, in einem Fall, in dem die Kaolin-Partikel flache Morphologie haben, wenn die Partikel während der Extrusionsformgebung einen Schlitz einer Form passieren, die Kaolin-Partikel (Kristallpartikel) einfach ausgerichtet werden, so dass eine c-Achse der Partikel eine Längsrichtung (Zellenaxialrichtung) eines geformten Gegenstands kreuzen. Außerdem wachsen in einem Fall, in dem das Cordierit bildende Material, das die Kaolin-Partikel aufweist, durch Brennen in Cordierit umgewandelt wird, die Cordierit-Kristalle von den Kaolin-Partikeln als Kerne, so dass sie die c-Achse der Kaolin-Partikel bei rechten Winkeln kreuzen. Daher sind dann, wenn die Kaolin-Partikel in dem geformten Gegenstand ausgerichtet sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, die Cordierit-Kristalle in der gebrannten Bienenwabenstruktur so ausgerichtet, dass sich die c-Achse parallel zu der Längsrichtung der Bienenwabenstruktur erstreckt.
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Cordierit-Kristalls in der c-Achsrichtung ist niedriger als der in einer a-Achsrichtung. Daher wird dann, wenn die meisten Cordierit-Kristalle in der Bienenwabenstruktur so ausgerichtet sind, wie dies vorstehend beschrieben ist, der thermische Ausdehnungskoeffizient der Bienenwabenstruktur in der Längsrichtung reduziert, was einen großen Einfluss auf die Thermoschock-Beständigkeit der Bienenwabenstruktur hat. Als ein Ergebnis wird eine Cordierit-Bienenwabenstruktur erhalten, die einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine exzellente Thermoschock-Beständigkeit aufweist.
  • Wenn der Schieferungsindex der zu verwendenden Kaolin-Partikel niedriger als 0,84 ist, ist der Anteil der wie vorstehend beschrieben ausgerichteten Cordierit-Kristalle in der resultierenden Cordierit-Bienenwabenstruktur klein und eine zufriedenstellende Wirkung des niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann nicht erhalten werden. Wenn jedoch die Kaolin-Partikel, deren Schieferungsindex niedriger als 0,84 ist, einer Delaminierungsbearbeitung unterzogen wird, ist es möglich, die verbesserten Kaolin-Partikel zu erhalten, die einen Schieferungsindex von 0,84 oder mehr aufweisen.
  • Die Delaminierungsbearbeitung ist eine Bearbeitung, bei der ein physikalischer Stoß auf die Kaolin-Partikel aufgebracht wird und eine Zwischenschichtabblätterung verursacht wird. Als ein typisches Verfahren werden bspw. die aufgeschlemmten Kaolin-Partikel durch eine Perlmühle passiert, einer Perle 3 wird ermöglicht, mit den Kaolin-Partikeln 1 zu kollidieren, um die Partikel zwischen den Schichten (Schieferungsflächen) abblättern zu lassen, wie dies schematisch in 3 gezeigt ist, und die Kaolin-Partikel werden in flache Kaolin-Partikel 1a, 1b geteilt, die weniger Schichten aufweisen. Diese Behandlung wird bevorzugter Weise durch geeignete Steuerung der Bearbeitungsbedingungen, etwa einer Strömungsrate, durchgeführt, so dass die Kaolin-Partikel lediglich zwischen den Schichten abgeblättert werden und ein anderer Abschnitt nicht zerstoßen wird. Selbst die Kaolin-Partikel, deren anfänglicher Schieferungsindex geringer als 0,84 ist, sind in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar, wenn sie einer solchen Delaminierungsbearbeitung unterzogen werden, so dass sie einen Schieferungsindex von 0,84 oder mehr erreichen.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich zu einem herkömmlichen bekannten Verfahren zum Herstellen der Cordierit-Bienenwabenstruktur mit der Ausnahme, dass die Kaolin-Partikel, deren durch das Messverfahren erhaltener Schieferungsindex 0,84 oder mehr beträgt, als Kaolin-Partikel verwendet werden, die in dem Cordierit-bildenden Material enthalten sind. D. h., Partikel aus Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Siliziumoxid und dgl. werden gemischt, so dass die gebrannte Zusammensetzung eine theoretische Cordierit-Zusammensetzung ist, wobei ein Cordierit-bildendes Material erhalten wird. Zusätzlich zu einem Lösungsmittel, etwa Wasser, wird ein organisches Bindemittel, etwa Methylzellulose oder ein Weichmacher, dem Material zugefügt, wenn dies nötig ist, und das Material wird gemischt und geknetet, um einen Ton zur Formgebung zu erhalten. Dieser Ton wird aus einem Schlitz einer Form, die mit dem vorbestimmten Schlitz versehen ist, während der Extrusionsformgebung extrudiert, um dadurch einen bienenwabenartig geformten Gegenstand zu formen. Nach dem Trocknen dieses Gegenstands wird der Gegenstand gebrannt, um die Cordierit-Bienenwabenstruktur zu erhalten.
  • Im weiteren Verlauf wird das Verfahren ausführlicher unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben.
  • In Tabelle 2 aufgeführte Kaolin-Partikel Nr. 1 bis 12 mit XRD-Intensitäten und Schieferungsindices, die aus Intensitätswerten mittels der vorstehenden Gleichung berechnet wurden, wurden mit Talk-, Aluminiumoxid- und Siliziumoxid-Partikeln gemischt, um eine Zusammensetzung aus MgO: 13,6 ± 0,5 Masse-%, Al2O3: 35,7 ± 0,5 Masse-% und SiO2: 50,7 ± 0,5 Masse-% zu erhalten, und es wurde ein Cordierit-bildendes Material erhalten. Es ist anzumerken, dass der Anteil der Kaolin-Partikel in jedem Cordierit-bildenden Material auf 7 bis 22 Masse-% eingestellt war. Um die XRD-Intensitäten der Kaolin-Partikel zu messen, wurde die RAD-1B (Handelsname), die von der Fa. Rigaku Corp. hergestellt wird, als Messvorrichtung verwendet, und das Messen wurde unter den in Tabelle 1 gezeigten Messbedingungen durchgeführt.
  • Diese Cordierit-bildenden Materialien wurden trocken gemischt, dann wurde ein Bindemittel, ein Tensid und Wasser zu den Materialien hinzugefügt und die Materialien wurden nass geknetet, um einen zu formenden Ton zu erhalten. Unter Verwendung des resultierenden Tons wurde durch Extrusionsformgebung ein bienenwabenförmig geformter Gegenstand geformt. Nachdem der geformte Gegenstand getrocknet war, wurde der Gegenstand auf eine vorbestimmte Abmessung bearbeitet und bei einer Maximaltemperatur von 1420°C oder mehr gebrannt, um eine Cordierit-Bienenwabenstruktur zu erhalten (Abmessungen: ein Durchmesser von 70 mm × einer Länge von 100 mm, Zellform: quadratisch, Zelldichte: 400 Zellen pro inch2 (ca. 62 Zellen/cm2), Trennwanddicke: 150 mm).
  • Bei jeder dieser auf diese Art und Weise erhaltenen Cordierit-Bienenwabenstrukturen wurde der thermische Ausdehnungskoeffizient, die Wasserabsorption, das Porenvolumen, der durchschnittliche Porendurchmesser und die Brennschrumpfung jeweils durch die nachstehenden Verfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • [Thermischer Ausdehnungskoeffizient]
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Cordierit-Bienenwabenstruktur in einer Längsrichtung wurde bei 40 bis 800°C unter Verwendung der von Rigaku Corp. hergestellten TMA gemessen.
  • [Wasserabsorption]
  • Das Trockengewicht und das Nassgewicht (wobei das überschüssige Wasser entfernt war) wurden unter Verwendung eines von NGK Insulators, Ltd. hergestellten Wasserabsorptions-Messinstruments gemessen, um die Wasserabsorption zu berechnen.
  • [Porenvolumen]
  • Das Volumen wurde durch ein von der Fa. Micromeritic Co. hergestelltes Quecksilber-Porosimeter gemessen.
  • [Durchschnittlicher Porendurchmesser]
  • Der Durchmesser wurde mit dem von der Fa. Micromeritic Co. hergestellten Quecksilber-Porosimeter gemessen.
  • [Brennschrumpfung]
  • Die Abmessungen von geformten und getrockneten Gegenständen und jene von gebrannten Gegenständen wurden mit einer Schublehre gemessen und die Brennschrumpfung wurden berechnet.
  • Figure 00110001
  • Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, überstieg der thermische Ausdehnungskoeffizient den Wert 0,40 × 10–6/°C bei den Cordierit-Bienenwabenstrukturen, die unter Verwendung der Kaolin-Partikel mit Nummern 1 und 2 hergestellt wurden, deren Schieferungsindex in dem Cordierit-bildenden Material weniger als 0,84 betrug. Andererseits wurde bei den unter Verwendung der Kaolin-Partikel Nr. 3 bis 12, deren Schieferungsindex in dem Cordierit-bildenden Material 0,84 oder mehr betrug, hergestellten Cordierit-Bienenwabenstrukturen der thermische Ausdehnungskoeffizient auf 0,40 × 10–6/°C oder weniger unterdrückt und es wurden exzellente niedrige thermische Ausdehnungseigenschaften hervorgebracht.

Claims (1)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur, deren Hauptkomponente eine kristalline Phase von Cordierit ist, unter Verwendung eines Cordierit-bildenden Materials, das Kaolin-Partikel aufweist, wobei Kaolin-Partikel mit einem Schieferungsindex von 0,84 oder mehr verwendet werden, wobei der Schieferungsindex der Kaolin-Partikel durch ein Messverfahren gemessen wird, das die folgenden Schritte aufweist: Pressen und Füllen einer bestimmten Menge der Kaolin-Partikel in einen Behälter; Messen der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der (200)-, (020)- und (002)-Ebenen der Kaolin-Partikel durch Röntgenbeugung; und Berechnen des Schieferungsindexes der Kaolin-Partikel aus den resultierenden gemessenen Werten durch die nachstehende Gleichung: Schieferungsindex = (002)/[(200) + (020) + (002)], wobei (200), (020) und (002) Werte der Intensitäten der Röntgen-Beugungsmaxima der Kaolin-Partikel bezeichnen, die jeweils für die (200)-, (020)- und (002)-Ebenen durch die Röntgenbeugung gemessen wurden.
DE102006000133A 2005-03-24 2006-03-23 Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur Active DE102006000133B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005-085273 2005-03-24
JP2005085273A JP4537238B2 (ja) 2005-03-24 2005-03-24 カオリン粒子のへき開指数測定方法及びコージェライト質ハニカム構造体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006000133A1 DE102006000133A1 (de) 2006-09-28
DE102006000133B4 true DE102006000133B4 (de) 2013-11-14

Family

ID=36973776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006000133A Active DE102006000133B4 (de) 2005-03-24 2006-03-23 Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7481962B2 (de)
JP (1) JP4537238B2 (de)
DE (1) DE102006000133B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016010822B4 (de) * 2015-09-11 2018-05-30 Ngk Insulators, Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, Vorrichtung zur Herstellung einer Wabenstruktur und Wabenstruktur

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007048860A1 (de) 2006-11-03 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Manipulation von Kommunikations-Botschaften
JP4774445B2 (ja) * 2009-03-16 2011-09-14 日本碍子株式会社 アルミニウムチタネートセラミックスの製造方法
US8821609B2 (en) 2010-04-01 2014-09-02 Hitachi Metals, Ltd. Ceramic honeycomb filter and its production method
US9856177B2 (en) 2010-05-28 2018-01-02 Corning Incorporated Cordierite porous ceramic honeycomb articles
US9334191B2 (en) 2010-05-28 2016-05-10 Corning Incorporated Methods for forming ceramic honeycomb articles
US8765049B2 (en) 2011-11-08 2014-07-01 Corning Incorporated Control of clay crystallite size for shrinkage management
US8758671B2 (en) * 2012-04-30 2014-06-24 Corning Incorporated Control of clay crystallite size for thermal expansion management
US11383190B2 (en) * 2018-03-29 2022-07-12 Hitachi Metals, Ltd. Ceramic honeycomb filter
CN110642613B (zh) * 2019-10-12 2021-10-29 江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司 一种耐热冲击性优异的堇青石质蜂窝陶瓷载体及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5141686A (en) * 1988-11-21 1992-08-25 Corning Incorporated Method for producing cordierite articles
DE19908173A1 (de) * 1998-02-26 1999-09-09 Denso Corp Wabenförmiger Cordierit-Katalysatorträger und Verfahren zu dessen Herstellung
US6541407B2 (en) * 2000-06-01 2003-04-01 Corning Incorporated Cordierite body

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3885977A (en) * 1973-11-05 1975-05-27 Corning Glass Works Anisotropic cordierite monolith
JPS56145170A (en) * 1980-04-04 1981-11-11 Nippon Soken Manufacture of cordierite body
JPH0751459B2 (ja) * 1991-05-17 1995-06-05 日本碍子株式会社 コージェライト質ハニカム構造体の製造法
JPH0761892A (ja) 1993-08-23 1995-03-07 Fuji Elelctrochem Co Ltd 単結晶育成装置
JP2981107B2 (ja) 1994-03-07 1999-11-22 日本碍子株式会社 コージェライトハニカムセラミックスの製造方法
EP0894776B1 (de) * 1997-07-28 2003-09-10 Corning Incorporated Verfahren zur Herstellung von Cordierit-Körpern mittels Schnellbrand
CN1210835A (zh) * 1997-07-28 1999-03-17 康宁股份有限公司 烧成时间显著缩短的堇青石物体的制备方法
JP3150928B2 (ja) * 1997-08-29 2001-03-26 日本碍子株式会社 薄壁コージェライト質ハニカム構造体の製造方法
JP3529051B1 (ja) * 2002-11-11 2004-05-24 日立金属株式会社 セラミックハニカム構造体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5141686A (en) * 1988-11-21 1992-08-25 Corning Incorporated Method for producing cordierite articles
DE19908173A1 (de) * 1998-02-26 1999-09-09 Denso Corp Wabenförmiger Cordierit-Katalysatorträger und Verfahren zu dessen Herstellung
US6541407B2 (en) * 2000-06-01 2003-04-01 Corning Incorporated Cordierite body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016010822B4 (de) * 2015-09-11 2018-05-30 Ngk Insulators, Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur, Vorrichtung zur Herstellung einer Wabenstruktur und Wabenstruktur
US10414065B2 (en) 2015-09-11 2019-09-17 Ngk Insulators, Ltd. Method for manufacturing honeycomb structure, apparatus for manufacturing honeycomb structure, and honeycomb structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006265034A (ja) 2006-10-05
JP4537238B2 (ja) 2010-09-01
US20060215814A1 (en) 2006-09-28
DE102006000133A1 (de) 2006-09-28
US7481962B2 (en) 2009-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006000133B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Cordierit-Bienenwabenstruktur
DE2450071C3 (de) Wabenkörper aus Cordieritkeramik niedriger Wärmedehnung und Verfahren zur Herstellung
DE60030127T2 (de) Hochfester, stark poröser cordierit körper mit niedriger ausdehnung und verfahren
DE102013216912B4 (de) Wärmeisolationsmaterial
DE69830852T2 (de) Verfahren zum brennen von keramischen wabenkörpern
DE102010008477B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumtitanatkeramik
DE4339172A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Cordieritkörpers
DE102009041585B4 (de) Wabenstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018008711A1 (de) Filter
WO2017211920A1 (de) Zirkonoxid-keramik, zellularer werkstoff daraus und verfahren zur herstellung der zirkonoxid-keramik
DE102009013568B4 (de) Cordierit-Keramik und Verfahren zu deren Herstellung
DE60021928T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Cordieriet-Keramik mit Wabenstruktur
DE2336321A1 (de) Gipsformkoerper und verfahren zur herstellung desselben
DE60126256T2 (de) Wabenförmige cordieritkeramik mit niedriger thermischer ausdehnung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2421311A1 (de) Keramisches erzeugnis, insbesondere keramisches bauteil und verfahren zur herstellung desselben
DE102010006140B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur
DE102016225655B4 (de) Teilchen für monolithisches feuerfestes Material
DE102009013567B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur
DE19908173B4 (de) Cordierit-Wabenkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017002710A1 (de) Wabenstruktur
DE102017009873B4 (de) Gebranntes, poröses Material und Wabenstruktur
DE102007047871B4 (de) Cordierit-keramik , deren verwendung und verfahren für das herstellen derselben
DE102019001997A1 (de) Poröser Keramikkörper und Verfahren zu dessen Herstellung und Staubsammelfilter
DE102017009884B4 (de) Unter Porenbildung gebrannter Presskörper, Wabenstruktur und Verfahren zur Herstellung eines unter Porenbildung gebrannten Presskörpers
DE102009011790B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Cordierit-Keramik

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130122

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20140215

R082 Change of representative

Representative=s name: KRAUS & LEDERER PARTGMBB, DE