DE102009052192B4

DE102009052192B4 - Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur und Überzugsmaterial für die keramische Wabenstruktur

Info

Publication number: DE102009052192B4
Application number: DE200910052192
Authority: DE
Inventors: Ryuta KONO; Yoshiro Ono; Yasushi Noguchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2029-11-07
Also published as: US8277895B2; JP5345502B2; JP2010132538A; US20120225768A1; CN101734949A; US20100119719A1; US8562732B2; DE102009052192A1; CN101734949B

Abstract

Verfahren zum Beschichten der äußeren Peripherie einer keramischen Wabenstruktur mit mehreren Zellen, die durch poröse keramische Trennwände voneinander getrennt sind, wobei das Verfahren: einen Beschichtungsmaterial-Einstellschritt zum Erhalt eines Beschichtungsmaterials durch Mischen von zumindest Wasser mit einem Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird; einen Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt zum Auftragen des Beschichtungsmaterials zum Bedecken der äußeren Peripherie der Wabenstruktur; und einen Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt zum Bilden einer Außenwand durch Wärmetrocknen des Beschichtungsmaterials nach dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung und Erläuterung verwandter Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur, das sich auf die Bildung der Außenwand der keramischen Wabenstruktur bezieht, und ein Beschichtungsmaterial, das für das Verfahren verwendet wird.
Es wird eine Wabenstruktur, gefertigt aus wärmebeständiger Keramik, als ein Substrat zum Laden eines Katalysators zur Reinigung schädlicher Substanzen wie Stickoxiden (NOx) und Kohlenmonoxid (CO) im Abgas von Automobilen oder ein Filter zum Auffangen partikulärer Stoffe im Abgas darauf verwendet. Die keramische Wabenstruktur verfügt über geringe mechanische Festigkeit, da die Trennwände dünn sind, und hohe Porosität. Zum Zwecke der Kompensierung der Festigkeit und Verhinderung von Brüchen wird eine Außenwand bereitgestellt, indem eine Aufschlämmung, die ein Keramikpulver (nachstehend als ein „Beschichtungsmaterial” bezeichnet), das auf einen festgelegten Durchmesser gemahlen wurde, enthält, auf die äußere Peripherie einer Wabenstruktur (Zellstruktur) aufgebracht wird, gefolgt von Trocknen und Brennen (siehe z. B. JP 5 269 388 A und JP 2 604 876 B2 ).
Wird ein Beschichtungsmaterial auf die äußere Peripherie einer Wabenstruktur aufgebracht und getrocknet, kommt es aufgrund einer Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche und der Innenseite des Beschichtungsmaterials zu einem Riss. Der Riss in der Außenwand führt zur Verschlechterung der Festigkeit der keramischen Wabenstruktur, und wenn ein Katalysator auf die Außenwand geladen wird, verursacht dies das Auslaufen einer Katalysatorlösung aus dem Riss. Daher wird in einem Beschichtungsmaterial-Trocknungsschritt die Rissbildung oder dergleichen in dem Beschichtungsmaterial beobachtet, und es wird manuell ein Ausbesserungsvorgang (Reapplikation) durchgeführt, wobei einer 45 Sekunden dauert.
Des Weiteren wurde, da es beim Auftragen und Trocknen des Beschichtungsmaterials aufgrund einer Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche und der Innenseite des Beschichtungsmaterials zu einem Riss kommt, ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt, bei dem die Schrumpfungsdifferenz durch die Verwendung eines Keramikpulvers mit einer Rüttelschüttdichte von 1,3 g/cm³ oder mehr unterdrückt wird, wodurch kaum Risse in der Außenwand erzeugt werden (siehe z. B. JP 2004 231 506 A ).
Des Weiteren wird in JP 2004 231 506 A die durchschnittliche Teilchengröße des Keramikpulvers eingestellt, und der Anteil der Pulverkomponente mit einem Teilchendurchmesser von 44 μm oder weniger wird auf 80 Gew.-% oder weniger eingestellt. Durch die Bildung einer dichten Schicht in der Umgebung der keramischen Wabenstruktur der Beschichtungsschicht wird die Wasserbewegung der Struktur eingeschränkt, und eine Schrumpfungsdifferenz der Beschichtungsschicht wird unterdrückt, wodurch Rissbildung verhindert wird. Die Teilchengrößenverteilung des Keramikpulvers wird jedoch nicht eingestellt, und bei der Durchführung der Wärmetrocknung nach der Auftragung kann ein Riss nicht vollständig verhindert werden.
Früher brauchte man zum Trocknen des Beschichtungsmaterials beim natürlichen Trocknen bei normaler Temperatur (25°C, 50% rF), das kaum Risse verursachte, 24 Stunden oder mehr. Da man ferner einen Platz zum Trocknen sicherstellen musste, musste man durch Wärmetrocknen in kurzer Zeit fertig werden. Die Verringerung der Trocknungszeit und die Abschaffung des Ausbesserungsvorganges sind zur Verbesserung der Taktzeit bevorzugt.
Außerdem gibt es bei einer Strahlmühle, die zur Pulverisierung eines Aggregats verwendet wird, einen Mangel dahingehend, dass die Einstellung sowohl der Teilchengröße als auch der Teilchengrößenverteilung schwierig ist, da die Strahlmühle dazu neigt, die Teilchengrößenverteilung breiter (weiter) zu machen, wenn die Teilchengröße erhöht wird, da die Streuung der Teilchengröße steigt, und die Teilchengrößenverteilung schärfer (enger) zu machen, wenn die Teilchengröße verringert wird, da die Teilchengröße vereinheitlicht wird.
Beispielsweise wird als ein Keramikpulver (Grobteilchenaggregat) mit einer relativ großen durchschnittlichen Teilchengröße ein Keramikpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 31 μm durch die Verwendung einer Massenproduktionsmühle hergestellt. Auf die gleiche Weise wird ein Keramikpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 16 μm (Feinteilchenaggregat), das etwa halb so groß ist wie das Grobteilchenaggregat, hergestellt. Zum Vergleich wird eine Teilchengrößenverteilung des Keramikpulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 31 μm breit. 3A ist eine schematische Darstellung, die ein Beschichtungsmaterial zeigt, das ein Keramikpulver (Grobteilchenaggregat 42) mit einer relativ großen durchschnittlichen Teilchengröße nutzt. Da die durchschnittliche Teilchengröße trotz der breiten Teilchengrößenverteilung groß ist, ist die Menge an Flüssigkomponenten 43 wie Wasser groß. Da die Trocknungsschrumpfung im Falle des Eindampfens der Flüssigkomponenten 43 wie Wasser in Abhängigkeit der Trocknungsbedingungen groß ist, kommt es daher zu einem Riss. Somit konnte durch die Verwendung einer Massenproduktionsmühle nur schwer ein Keramikpulver für Beschichtungsmaterial hergestellt werden, das beim Trocknen kaum Risse erzeugt.
Das EP 1 197 588 B1 beschreibt ein Ausgangsmaterial zur Herstellung eines geformten Gegenstands aus Polyester, das dispergierte Keramikpulveraggregate mit einer mittleren Korngröße von 0,05 bis 0,5 μm aufweist und der Peak, der sich in einer Teilchengrößenverteilungskurve der Keramikpulveraggregate zeigt, die Beziehung w/h ≤ 0,7 erfüllt, wobei h die Peakhöhe und w die Peakbreite bei der Hälfte der Peakhöhe ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf die Bereitstellung eines Verfahrens zum Beschichten einer Wabenstruktur, in dem die Außenwand durch das Bedecken der äußeren Peripherie mit einem Beschichtungsmaterial gebildet wird, und wo ein Mangel wie Rissbildung oder Ablösen beim Trocknen des Beschichtungsmaterials kaum erzeugt wird, und des Beschichtungsmaterials gerichtet.
Der betreffende Erfinder entwickelte ein Beschichtungsmaterial, bei dem die Teilchengrößenverteilung eines Keramikpulveraggregats, das in dem Beschichtungsmaterial verwendet wird, so eingestellt ist, dass zur Verhinderung der Rissbildung durch Unterdrückung der Schrumpfungsdifferenz beim Trocknen des Beschichtungsmaterials eine festgelegte Breite vorliegt, und fand heraus, dass die zuvor genannten Probleme durch das Beschichtungsmaterial gelöst werden können. Das heißt, gemäß der vorliegenden Erfindung wird das folgende Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur bereitgestellt.

[1] Ein Verfahren zum Beschichten der äußeren Peripherie einer keramischen Wabenstruktur mit mehreren Zellen, die durch poröse keramische Trennwände voneinander getrennt sind, wobei das Verfahren: einen Beschichtungsmaterial-Einstellschritt zum Erhalt eines Beschichtungsmaterials durch Mischen von zumindest Wasser mit einem Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird; einen Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt zum Auftragen des Beschichtungsmaterials zum Bedecken der äußeren Peripherie der Wabenstruktur; und einen Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt zum Bilden einer Außenwand durch Wärmetrocknen des Beschichtungsmaterials nach dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt umfasst.
[2] Ein Beschichtungsmaterial für eine keramische Wabenstruktur mit mehreren Zellen, die durch poröse keramische Trennwände voneinander getrennt sind, wobei das Beschichtungsmaterial zumindest Wasser und ein Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33 enthält, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird.

Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung können ein manuell durchgeführter Vorgang zur Ausbesserung der keramischen Wabenstruktur, in der sich beim Trocknen des Beschichtungsmaterials ein Riss gebildet hat, weggelassen und ein Riss und das Ablösen, das in dem Beschichtungsmaterial verursacht wird, verhindert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein Querschnitt entlang einer Ebene senkrecht zur Mittelachse der Wabenstruktur.
1B ist eine perspektivische Darstellung, die eine Wabenstruktur zeigt.
2A ist eine perspektivische Darstellung, die ein Wabensegment zeigt.
2B ist eine perspektivische Darstellung, die eine durch Binden der Wabensegmente erhaltene Wabenstruktur zeigt.
2C ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für ein Beschichtungssystem einer Wabenstruktur zeigt.
3A ist eine schematische Darstellung, die ein Beschichtungsmaterial unter Verwendung eines Keramikpulvers mit einer großen durchschnittlichen Teilchengröße und einer scharfen Teilchengrößenverteilung zeigt.
3B ist eine schematische Darstellung, die ein Beschichtungsmaterial unter Verwendung eines Mischaggregats, erhalten durch Mischen eines Grobteilchenaggregats mit einer großen durchschnittlichen Teilchengröße und eines Feinteilchenaggregats mit einer kleinen durchschnittlichen Teilchengröße und mit einer breiten Teilchengrößenverteilung zeigt.
4A ist eine Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens zum Scheiden einer Probe.
4B eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Probe zur Durchführung der Rissbeobachtung.
5A ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Gegenstrahlmühle.
5B ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss.
6 ist ein Foto zur Erläuterung der Rissbeobachtung.
7 ist ein Foto von einer Oberfläche des Beschichtungsmaterials, das ein Testergebnis eines Beispiels zeigt.
8 ist ein Foto von einer Oberfläche des Beschichtungsmaterials, das ein Testergebnis eines Vergleichsbeispiels zeigt.
9 ist ein Graph, der die durchschnittlich Teilchengröße und die Teilchengrößenverteilungsbreite des Pulveraggregats zeigt.
10 ist ein Graph zur Erläuterung der Definition der Teilchengrößenverteilungsbreite.
11 ist ein Graph, in dem die Teilchengrößenverteilungen des Feinaggregats, des Grobaggregats und des Mischaggregats aus Beispiel 1 graphisch dargestellt sind.
12 ist ein Graph, in dem die Teilchengrößenverteilungen des Feinaggregats, des Grobaggregats und des Mischaggregats aus Beispiel 6 graphisch dargestellt sind.
13 ist ein Graph, in dem die Teilchengrößenverteilung eines Pulveraggregats aus Vergleichsbeispiel 1 graphisch dargestellt ist.
14 ist ein Graph, in dem die Teilchengrößenverteilungen des Mischaggregats, des Feinaggregats und des Grobaggregats aus Vergleichsbeispiel 10 graphisch dargestellt sind.
Bezugszahlen

1: Wabenstruktur, 1a: plattenförmiger Gegenstand, 2: Zellstruktur, 3: Außenwand, 4: Zelle, 5: Trennwand, 7: Beschichtungsmaterial, 10: Wabenstruktur, 12: Zellstruktur, 14: Zelle, 15: Trennwand, 17: äußere periphere Wand, 18: Bindungsschicht, 22: Wabensegment, 31: Metallpetrischale, 32: Form, 33: Rakel, 35: Haltevorrichtung, 36: Flachdüse, 37: Beschichtungsmaterial-Zufuhrstrecke, 41: Feinteilchenaggregat, 42: Grobteilchenaggregat, 43: Flüssigkomponente, 50: Gegenstrahlmühle, 51: Zufuhröffnung für Rohmaterialpulver, 52: Pulverisierdüse, 53: Klassierrotor, 54: Pulverentladungsöffnung, 60: Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss, 61: Schubdüse, 62: Venturidüse, 63: Mahldüse, 64: Pulverisierzone, 65: Klassierzone, 66: Mühlengehäuse, 67: Keramikauskleidung, 68: Auslass

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die folgende Ausführungsform beschränkt, und es können Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, insofern sie nicht vom Umfang der Erfindung abweichen.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, ist die Wabenstruktur 1, hergestellt durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung, mit einer Zellstruktur 2 mit mehreren Zellen 4, die als Fluidkanal dienen, indem sie durch sehr dünne Trennwände 5 aus einem porösen Körper mit vielen Poren voneinander getrennt und wabenförmig ausgebildet sind, und einer Außenwand 3, die die äußere Peripherie der Zellstruktur 2 bedecken soll, versehen.
Ein Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, welches einen Beschichtungsmaterial-Einstellschritt zum Erhalt eines Beschichtungsmaterials durch Mischen von zumindest Wasser mit einem Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit (%), durch die Peakhöhe erhalten wird; einen Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt zum Auftragen des Beschichtungsmaterials zum Bedecken der äußeren Peripherie einer Wabenstruktur mit mehreren Zellen (4), die durch poröse keramische Trennwände (5) voneinander getrennt sind; und einen Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt zum Bilden einer Außenwand (3) durch Wärmetrocknen des Beschichtungsmaterials nach dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt umfasst.
Die Teilchengrößenverteilung wird ausführlich anhand der Teilchengrößenverteilungskurve in 10 beschrieben. 10 zeigt eine Teilchengrößenverteilungskurve, worin die Horizontalachse der logarithmischen Skala die Teilchengrößen (μm) eines Keramikpulveraggregats zeigt und die Vertikalachse die Häufigkeiten (%) des Keramikpulveraggregats zeigt. In der vorliegenden Erfindung wird der Punkt, wo die Häufigkeit (%) die höchste in der Teilchengrößenverteilungskurve ist, als ein „Peak” bestimmt. Außerdem wird für den Fall, dass die höchste Peakzahl eins ist, dies mit der Formulierung „der Peak ist eins” ausgedrückt. Ist die Peakzahl eins, ist die Teilchengrößenverteilungsbreite als ein Wert definiert, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe, das heißt, der Breite entlang der Horizontalachse der Teilchengrößenverteilungskurve an der Höhe, die die halbe Peakhöhe ist, durch die Peakhöhe erhalten wird. Das heißt (Teilchengrößenverteilungsbreite) = (Halbwertsbreite)/(Peakhöhe).
In einem Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung wird in dem Beschichtungsmaterial-Einstellschritt vorzugsweise ein Mischaggregat durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats mit einer größeren durchschnittlichen Teilchengröße als der des Feinteilchenaggregats erhalten, wobei das Mischaggregat als das Keramikpulveraggregat verwendet wird. Ferner wird in dem Beschichtungsmaterial-Einstellschritt bevorzugt ein Mischaggregat als ein Keramikpulveraggregat verwendet, wobei das Mischaggregat durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats mit einer durchschnittlichen Teilchengröße, die 20 bis 31 μm größer ist, als die des Feinteilchenaggregats, erhalten wird. 3B ist eine schematische Darstellung, die ein Beschichtungsmaterial unter Verwendung eines Keramikpulvers, erhalten durch Mischen eines groben Keramikpulvers (Grobteilchenaggregat) mit einer großen durchschnittlichen Teilchengröße und eines feinen Keramikpulvers (Feinteilchenaggregat) mit einer kleinen durchschnittlichen Teilchengröße und mit einer breiten Teilchengrößenverteilung, zeigt. Wie in 3B gezeigt, ist, da die Verteilung so gestaltet ist, dass das Feinteilchenaggregat 41 und das Grobteilchenaggregat 42 abwechselnd eingefüllt werden können, die Menge an Flüssigkomponenten 43 wie Wasser klein, und die Fließfähigkeit und Auftragbarkeit des Beschichtungsmaterials sind ausreichend sichergestellt.
Außerdem wird in einem Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung in einem Beschichtungsmaterial-Einstellschritt ferner bevorzugt das Feinteilchenaggregat mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 16 bis 20 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 5 bis 11 mit dem Grobteilchenaggregat mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 40 bis 47 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 11 bis 13 gemischt, um so das Mischaggregat zur Verwendung als das Keramikpulveraggregat zu erhalten.
In dem Beschichtungsmaterial-Einstellschritt der vorliegenden Erfindung enthält das Beschichtungsmaterial mindestens ein Keramikpulveraggregat und Wasser und wird daher aufgeschlämmt. Als das Keramikpulveraggregat kann dasselbe Material wie das Material, das für die Wabenstruktur 1 und das Wabensegment 22, nachstehend beschrieben, verwendet wird, verwendet werden. Außerdem kann das Beschichtungsmaterial ein Bindungsmaterial wie kolloides Siliciumdioxid, Keramikfasern, ein anorganisches Additiv, ein organisches Additiv, ein anorganisches Pulver, Schaumteilchen, ein oberflächenaktives Mittel und dergleichen enthalten.
Das Beschichtungsmaterial für die keramische Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung enthält mindestens ein Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33, für den Fall das die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird, und Wasser. Hierbei wird bevorzugt ein Mischaggregat als das Keramikpulveraggregat für das Beschichtungsmaterial verwendet, wobei das Keramikpulveraggregat ein Mischaggregat aus einem Feinteilchenaggregat und einem Grobteilchenaggregat mit einer durchschnittlichen Teilchengröße, die 20 bis 31 μm größer ist, als die des Feinteilchenaggregats, ist.
Wird ein Keramikpulveraggregat unter Verwendung einer Strahlmühle pulverisiert, kann leicht ein Pulver mit einem einheitlichen Teilchendurchmesser und einer scharfen Teilchengrößenverteilung sowohl in den Feinteilchen als auch den Grobteilchen hergestellt werden. Im Allgemeinen ist es jedoch schwierig, eine breite Teilchengrößenverteilung zu erzeugen. Zum Erhalt eines Pulveraggregats mit einer solch breiten Teilchengrößenverteilung, wie sie durch einmaliges Mahlen erhalten wird, wird bevorzugt die Zufuhrmenge (kg/h) an Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung erhöht und die Pulverisierzeit verkürzt. Derzeit wird bevorzugt eine Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss zum Erhalt eines Pulveraggregats verwendet. Die Zufuhrmenge (kg/h) an Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung, die in die Mühle einzubringen ist, beträgt bevorzugt das zwei- bis sechsfache, stärker bevorzugt das drei- bis fünffache der Menge, und die Pulverisierzeit beträgt das 0,1- bis 0,6fache, stärker bevorzugt das 0,2- bis 0,4fache der Pulverisierzeit im Falle des Erhalts eines feinen Aggregats mit einer einheitlichen Teilchengröße und einer scharfen Teilchengrößenverteilung im Vergleich zu dem Fall des Erhalts eines Feinteilchenaggregats mit einheitlicher Größe und scharfer Teilchengrößenverteilung.
Außerdem ist in dem Beschichtungsmaterial für die keramische Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung das Keramikpulveraggregat bevorzugt ein Mischaggregat, erhalten durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats mit einer größeren durchschnittlichen Teilchengröße als der des Feinteilchenaggregats. Zum Erhalt eines solchen Mischaggregats werden beispielsweise das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat durch Pulverisieren eines Pulveraggregats durch die Verwendung einer Keramik-Strahlmühle mit Klassierfunktion, gefolgt vom Mischen dieser Aggregate in einem Mischungsverhältnis, mit dem die gewünschte durchschnittliche Teilchengröße und Teilchengrößenverteilungsbreite erhalten werden, hergestellt, was das Mischaggregat ergibt. So kann durch die Herstellung eines feinen Aggregats und eines groben Aggregats, gefolgt vom Mischen der beiden unter Erhalt eines Mischaggregats, ein Beschichtungsmaterial mit höherer Präzision hinsichtlich der durchschnittlichen Teilchengröße und Teilchengrößenverteilungsbreite erhalten werden. Dies trägt enorm zur Verbesserung der Produktivität in einem Beschichtungsmaterial-Einstellschritt bei. Das Mischungsverhältnis (Masseverhältnis) des Feinteilchenaggregats und des Grobteilchenaggregats liegt bevorzugt im Bereich von „Feinteilchenaggregat:Grobteilchenaggregat = 2:8 bis 5:5'', besonders bevorzugt „Feinteilchenaggregat:Grobteilchenaggregat = 3:7 bis 4:6''.
Außerdem hat in dem Beschichtungsmaterial für die keramische Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung das zuvor genannte Feinteilchenaggregat eine durchschnittliche Teilchengröße von 16 bis 20 μm und eine Teilchengrößenverteilungsbreite von 5 bis 11 und das zuvor genannte Grobteilchenaggregat eine durchschnittliche Teilchengröße von 40 bis 47 μm und eine Teilchengrößenverteilungsbreite von 11 bis 13.
Eine keramische Wabenstruktur, bei der das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, kann neben der monolithischen Wabenstruktur 1, beschrieben unter Verwendung der 1A und 1B, eine Wabenstruktur 10, erhalten durch einheitliches Binden mehrerer Wabensegmente 22 mit einem Bindematerial, wie in den 2A und 2B gezeigt, sein. Die Wabenstruktur 10 wird durch einheitliches Binden mehrerer Wabensegmente 22, jeweils versehen mit einer Zellstruktur 12 mit mehreren Zellen 14, die durch poröse Trennwände 15 getrennt sind und als Fluidkanäle dienen, und einer porösen äußeren peripheren Wand 17, angeordnet in der äußeren Peripherie der Zellstruktur 12, mit einem Bindematerial an den äußeren peripheren Wänden 17 der Zellstrukturen 12 erhalten. Das Bindematerial wird zur Bildung einer Bindungsschicht 18 auf der äußeren peripheren Wand 17 getrocknet, und die äußeren peripheren Wände 17 werden mittels der Bindungsschicht 18 miteinander verbunden.
Als ein Material zur Verwendung für die Wabenstruktur 1 oder das Wabensegment 22 kann eine Art Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Cordierit, Mullit, Aluminiumoxid, Spinell, Siliciumcarbid, metallischem Silicium, Silicium-Siliciumcarbid-basierendem Verbundmaterial, Siliciumcarbid-Cordierit-basierendem Verbundmaterial, Siliciumnitrid, Lithiumaluminiumsilicat, Aluminiumtitanat und Fe-Cr-Al-basierendem Metall, oder eine Kombination aus zwei oder mehr der Materialien verwendet werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Beschichten der keramischen Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Erfindung kann die Zellstruktur 2 durch Erhalt eines wabenförmigen Formteils unter Verwendung von geknetetem Ton aus vorbestimmten Rohmaterialien durch Extrusion oder dergleichen, gefolgt von Trocknen und Brennen, erhalten werden. Es besteht keine besondere Einschränkung hinsichtlich der äußeren Form, der Ausmaße, der Zellenform, der Zellendichte, der Trennwanddicke usw., und diese können gemäß der Verwendungs- und Gebrauchsumgebung ausgewählt werden.
Zum Erhalt der in 1B gezeigten Wabenstruktur 1 wird zunächst gekneteter Ton aus einem Formrohmaterial erhalten. Als nächstes wird der geknetete Ton unter Erhalt einer Zellstruktur 2 als ein monolithisches Formteil mit Trennwänden, die mehrere, in eine Wabenform unterteilte Zellen bilden, gebildet. Obgleich das Formgebungsverfahren nicht besonders eingeschränkt ist, wird im Allgemeinen die Extrusion bevorzugt und vorzugsweise ein Tauchkolbenextruder, ein kontinuierlicher Doppelschneckenextruder oder dergleichen verwendet.
Alternativ werden beispielsweise die in 2A gezeigten Wabensegmente 22 gebildet. Die Wabensegmente 22 werden mittels der Bindungsschicht 18 unter Erhalt der Zellstruktur 12 miteinander verbunden. Nebenbei bemerkt, enthält das für die Bildung der Bindungsschicht 18 verwendete Bindematerial anorganische Teilchen und ein anorganisches Haftmittel als die Hauptkomponenten und ein organisches Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, Harzkügelchen und Wasser als Zuatzkomponenten.
Dann wird ein Teil der äußeren Peripherie der Zellstruktur 2, gebildet als Monolith, oder der Zellstruktur 12, erhalten durch einheitliches Binden der Wabensegmente 22, entfernt. Als ein Verfahren zur Verarbeitung des äußeren Peripherieabschnittes der Zellstruktur 2 oder 12 zu der vorbestimmten Form ist Mahlen üblich. Es können jedoch auch andere Verarbeitungsverfahren eingesetzt werden.
Dann wird durch Auftragen des zuvor genannten Beschichtungsmaterials, das mindestens ein Keramikpulveraggregat und Wasser enthält, auf die nach außen gewandte Fläche in der Peripherie der Trennwände, die sich in der äußersten Peripherie befinden, gefolgt von Trocknen und Brennen, eine Wabenstruktur 1 oder 10, bei der die äußere Peripherie mit dem Beschichtungsmaterial bedeckt ist, hergestellt.
Nebenbei bemerkt, kann die Wabenstruktur 1 oder 10 Steckabschnitte aufweisen, die so angeordnet sind, dass einer der Endabschnitte jeder Zelle abwechseln in die beiden Endflächen gesteckt wird.
2C zeigt ein Beispiel für ein Verfahren zum Auftragen des Beschichtungsmaterials auf die äußere Peripherie der keramischen Wabenstruktur. Die Wabenstruktur 1 ist fixiert durch eine drehbare Haltevorrichtung 35 und dreht sich mit der Haltevorrichtung 35. Das Beschichtungsmaterial, das aus der Beschichtungsmaterial-Zuführungsstrecke 37 zugeführt wird, wird auf die äußere Peripherie der sich drehenden Wabenstruktur 1 mit einer Flachdüse 36 aufgetragen. Das entladene Beschichtungsmaterial 7 wird mit einem Messer, das an der Flachdüse 36 angebracht ist, geebnet und geglättet. Nach dem Ebnen und Glätten wird die Wabenstruktur entnommen und unter vorbestimmten Bedingungen, wie zum Beispiel bei 100°C für eine Stunde, wärmegetrocknet. Nach dem Trocknen wird ein Grat an der äußeren peripheren Fläche nach Bedarf entfernt, und die äußere periphere Fläche wird unter Erhalt der Wabenstruktur ausgebessert.
Beispiel
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Beispielen ausführlicher beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf diese Beispiele beschränkt.
(Beschichtungsmaterial-Herstellungsschritt: Herstellung des Beschichtungsmaterials) Das Beschichtungsmaterial wurde unter Verwendung eines Pulvers aus Tonscherben, Keramikfasern, einem anorganischen Additiv und einem organischen Additiv als Pulveraggregate; Wasser als ein Dispersionsmedium und kolloidem Siliciumdioxid als Bindematerial hergestellt. Nebenbei bemerkt, wurden zur Sicherstellung der Auftragbarkeit des Beschichtungsmaterials ferner 0 bis 4% Wasser zugegeben, um die Viskosität wie gewünscht einzustellen (z. B. 220 ± 30 dPa·s), und die Gesamtmenge, einschließlich zusätzlichem Wasser, wurde auf etwa 100% gebracht. Das Mischungsverhältnis des Beschichtungsmaterials ist in Tabelle 1 gezeigt. Das Verfahren zum Einstellen der Aggregate, die in den Vergleichsbeispielen und Beispielen verwendet werden, ist nachstehend beschrieben. Tabelle 1

Komponente Anteil (%)

Pulver aus Tonscherben 60

Dispergiermittel 0,6

organisches Bindemittel 0,1

Wasser 21,3

kolloides Siliciumdioxid 18

Gesamt 100
(Beschichtungsmaterial-Herstellungsschritt: Einstellung der Pulveraggregate)

Zum Erhalt der gewünschten durchschnittlichen Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung wurde das Mischungsverhältnis für die Einstellung entsprechend geändert, und das Feinteilchenaggregat, das Grobteilchenaggregat und das Pulveraggregat aus jedem Vergleichsbeispiel und Beispiel wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt, erhalten. Die Messung der Teilchengrößenverteilung basierte auf einem „Nassverfahren”, als das Messgerät wurde ein Laserdiffraktions-/-streuungs-Teilchengrößenverteilungs-Messgerät (Modellnummer: LA 920, hergestellt von HORIBA, Ltd.) verwendet, und die Auflösungsleistung der Horizontalachse wurde durch Teilen von 0,02 bis 2000 μm in 85 durch eine logarithmische Skala als Systembedingungen gemessen. Als die anderen Messbedingungen betrug die Ultraschalldispersionszeit eine Minute, und die Menge von jedem zu messenden Aggregat betrug 0,05 g. Tabelle 2

Beschichtungsmaterial	Originalaggregat (Feinteilchenaggregat)		Originalaggregat (Grobteilchenaggregat)		durchschnittliche Teilchengröße Pulveraggregat (μm)	Teilchengrößenverteilungsbreite Pulveraggregat	Anzahl an Riss(en)
Beschichtungsmaterial	durchschnittliche Teilchengröße (μm)	Teilchengrößenverteilungsbreite	durchschnittliche Teilchengröße (μm)	Teilchengrößenverteilungsbreite	durchschnittliche Teilchengröße Pulveraggregat (μm)	Teilchengrößenverteilungsbreite Pulveraggregat	Anzahl an Riss(en)
Vgl.-bsp. 1	16,0	5,2	-	-	16,0	5,2	142
Vgl.-bsp. 2	16,4	9,4	-	-	16,4	9,4	116
Vgl.-bsp. 3	18,8	6,8	-	-	18,8	6,8	98
Vgl.-bsp. 4	-	-	21,7	10,7	21,7	10,7	60
Vgl.-bsp. 5	-	-	24,3	13,1	24,3	13,1	30
Vgl.-bsp. 6	-	-	31,6	9,6	31,6	9,6	47
Vgl.-bsp. 7	-	-	42,6	11,6	42,6	11,6	18
Vgl.-bsp. 8	16,0	5,2	34,9	9,5	22,0	12,3	40
Vgl.-bsp. 9	14,0	4,5	30,5	8,3	19,2	10,7	80
Vgl.-bsp. 10	6,7	2,2	39,6	10,9	16,0	× (2 Peaks)	73
Beispiel 1	16,0	5,2	39,6	10,9	22,6	14,7	0
Beispiel 2	16,4	9,4	39,6	10,9	22,6	15,8	0
Beispiel 3	16,0	5,2	42,6	11,6	23,2	16,3	0
Beispiel 4	16,0	5,2	39,6	10,9	24,4	14,6	0
Beispiel 5	20,1	10,7	39,6	10,9	27,3	16,7	0
Beispiel 6	16,0	5,2	47,0	13,2	24,6	18,9	0
Beispiel 7	-	-	38,8	32,8	38,8	32,8	0
Beispiel 8	-	-	30,7	19,6	30,7	19,6	0

In den Vergleichsbeispielen 1 bis 7 wurden das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat unter Verwendung einer Massenproduktionsmühle hergestellt. In den Vergleichsbeispielen 8 bis 10 wurden das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat unter Verwendung einer Massenproduktionsmühle hergestellt, und dann wurde in jedem der Vergleichsbeispiele das Trockenmischen bei einem Verhältnis von Feinteilchenaggregat:Grobteilchenaggregat = 4:6 mit einem Kneter durchgeführt, wodurch ein Mischaggregat erhalten wurde. In den Beispielen 1 bis 6 wurden das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat unter Verwendung einer Massenproduktionsmühle hergestellt, und dann wurde das Mischungsverhältnis zum Erhalt der gewünschten Teilchengröße und Teilchengrößenverteilung für die Einstellung geeignet verändert, gefolgt vom Trockenmischen mit einem Kneter unter Erhalt eines Mischaggregats. In den Beispielen 7 und 8 wurde zum Erhalt eines Pulveraggregats eine Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss verwendet. In jedem der Beispiele 1 und 4 bis 6 wurden das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat in einem Mischungsverhältnis (Masseverhältis) von 4:6 unter Erhalt eines Mischaggregats miteinander vermischt. In jedem der Beispiele 2 und 3 wurden das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat in einem Mischungsverhältnis (Masseverhältis) von 3:7 unter Erhalt eines Mischaggregats miteinander vermischt.
Das Feinteilchenaggregat und das Grobteilchenaggregat, die in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 10 verwendet wurden, erhielt man durch Pulverisieren eines Rohmaterialpulvers vor der Pulverisierung mit einer Gegenstrahlmühle 50, ausgestattet mit einem Klassierer, wie in 5A gezeigt. Das Pulverisieren wurde folgendermaßen unter Verwendung der Gegenstrahlmühle 50 (Modellnummer: 400AFG, hergestellt von Hosokawa Micron Corporation) durchgeführt. Das Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung wurde aus der Zuführungsöffnung für das Rohmaterialpulver 51 in die Mühle eingebracht und aus der Pulverisierdüse 52 in die Gegenstrahlmühle 50 injiziert. In der Gegenstrahlmühle 50 erfolgte die Pulverisierung durch einen Frontalaufprall der Pulver aufeinander. Die Pulver passierten den Klassierrotor 53 im oberen Abschnitt, und wurden aus der Pulverentladungsöffnung 54 entladen. Die groben Teilchen, die den Klassierrotor 53 nicht passieren konnten, fielen in den unteren Abschnitt und wurden erneut pulverisiert. Da die Gegenstrahlmühle 50 mit einem Klassier ausgestattet ist, kann die Teilchengröße eingestellt werden. Die Teilchengrößenverteilung wurde jedoch scharf. Daher muss auch die Strahlmühle selbst die Teilchengröße vereinheitlichen. So kann nur schwer ein Pulveraggregat hergestellt werden, das die Vorraussetzung des Beschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung an die Teilchengrößenverteilungsbreite in einem Vorgang unter Verwendung der Strahlmühle dieses Systems erfüllt, und die Einstellung durch Mischen von Pulvern mit unterschiedlichen Teilchengrößenverteilungen ist notwendig.
Als repräsentative Beispiele für Beispiele, die sich auf die Teilchengrößenverteilung beziehen, zeigt jede der 11 und 12 ein Diagramm, in dem die Teilchengrößenverteilungen des Feinteilchenaggregats, des Grobteilchenaggregats und der Mischaggregate, erhalten durch Mischen des Feinteilchenaggregats und des Grobteilchenaggregats aus Beispiel 1 und Beispiel 6, gegeneinander aufgetragen sind. Außerdem zeigt als ein repräsentatives Beispiel für Vergleichsbeispiele 13 ein Diagramm, in dem die Teilchengrößenverteilung von Vergleichsbeispiel 1 aufgetragen ist. Außerdem zeigt 14 ein Diagramm, in dem die Teilchengrößenverteilungen des Feinteilchenaggregats, des Grobteilchenaggregats und des Mischaggregats, erhalten durch Mischen des Feinteilchenaggregats und des Grobteilchenaggregats und mit zwei Peaks, von Vergleichsbeispiel 10 gegeneinander aufgetragen sind. Nebenbei bemerkt, ist in jedem der in den 11 bis 14 gezeigten Diagramme der Teilchengrößenverteilungen die Häufigkeit (%) nur im Bereich von 0,1 bis 1000 μm gezeigt, da sie in einem anderen Bereich als 0,1 bis 1000 μm 0% beträgt.
Das Pulveraggregat in den Beispielen 7 und 8 wurde unter Verwendung einer Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss 60 (Modellnummer: PJN 200SP, hergestellt von Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd), wie in 5B gezeigt, erhalten. Die Struktur und die Funktion der Mühle werden nachstehend aufgezeigt. Die Strahlmühle mit horizontalem Wirbelfluss 60 verfügt über eine Pulverisierzone 64, überzogen mit einer Keramikauskleidung 67, in dem Mühlengehäuse 66, wie in 5B gezeigt. Das Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung wurde aus einer Venturidüse 62 über eine Schubdüse 61 in die Pulverisierzone 64 injiziert. In der Pulverisierzone 64 wurde eine Mahldüse 63 horizontal punktsymmetrisch angeordnet. Das Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung, das in die Pulverisierzone 64 injiziert wurde, war in einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom aus der Mahldüse 63 enthalten und wurde durch den Aufprall der Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung aufeinander pulverisiert. Durch die Klassierzone 65 in der Nähe des Zentrums konnte das pulverisierte Feinteilchenaggregat mit einheitlicher Teilchengröße und einer scharfen Teilchengrößenverteilung aus dem Auslass 68 erhalten werden.
In den Beispielen 7 und 8 wurde die Menge an Rohmaterialpulver vor der Pulverisierung, die in die Mühle einzubringen war, auf 80 kg/h eingestellt, was viermal 20 kg/h bedeutet, wodurch ein Feinteilchenaggregat mit einheitlicher Teilchengröße und einer scharfen Teilchengrößenverteilung erhalten wurde. Außerdem betrug in den Beispielen 7 und 8 die Pulverisierzeit 3 Minuten, was 0,3 mal 10 Minuten der allgemeinen Pulverisierzeit bedeutet. Ohne die Verwendung des Feinteilchenaggregats, erhalten aus dem Auslass 68, mit einheitlicher Teilchengröße und scharfer Teilchengrößenverteilung wurde ein Pulveraggregat, das in der Pulverisierzone 64 gesammelt wurde und eine breite Teilchengrößenverteilung aufwies, als das Pulveraggregat für das Beschichtungsmaterial verwendet.
(Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt: Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt)
Der Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt der vorliegenden Erfindung ist ein Schritt, bei dem ein Beschichtungsmaterial derart auf eine Wabenstruktur mit mehreren Zellen, getrennt durch keramische poröse Trennwände, aufgebracht wird, dass die äußere Peripherie mit dem Beschichtungsmaterial bedeckt ist. Für schwere Oberflächenbedingungen und eine leichte Beobachtung wurden in dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt und dem Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt die Auftragung und das Trocknen an einem Teststück durchgeführt, welches der nachstehend gezeigte plattenförmige Gegenstand war. Wie in 4A gezeigt, wurde für den Test ein plattenförmiger Gegenstand 1a (Quadrat von 250 mm × 250 mm), erhalten durch Zerschneiden einer Cordieritkeramik-Wabenstruktur 1 mit einer Porosität von 48% in einem 45°-Winkel bezogen auf die Zellen 4, verwendet. Dies liegt daran, dass ein Test, bei dem die Außenwand tatsächlich gebildet wird, Zeit braucht. Selbst mit dem plattenförmigen Gegenstand 1a kann ein ähnliches Ergebnis wie im Falle der Auftragung auf die Außenwand erhalten werden. Für den Test wurde der plattenförmige Gegenstand 1a verwendet, erhalten durch Zerschneiden der Wabenstruktur 1 in einem 45°-Winkel bezogen auf die Trennwände 5 der Zellen 4, dargestellt durch die Schnittposition 2 von 4A. Der Grund für das schräge Zerschneiden bezogen auf die Trennwände 5 ist, dass der Test unter Bedingungen durchgeführt wurde, bei denen es leicht zu einem Riss kommt (starke Unebenheit auf der Auftragefläche). Da bei der Herstellung des plattenförmigen Gegenstandes 1a aber nur schwer eine einheitliche Höhe geschaffen werden kann, da die Unebenheit selbst unter den Bedingungen, wo es am leichtesten zu einem Riss kommt (Schnittposition 1), spröde ist, wurde für den Test ein plattenförmiger Gegenstand verwendet, der bezogen auf die Trennwände 5 schräg geschnitten war (Schnittposition 2). (Nebenbei bemerkt, wird in Schnittposition 3 kaum ein Riss verursacht).
Wie in 4B gezeigt, wurde ein plattenförmiger Gegenstand 1a aus der Wabenstruktur 1 ausgeschnitten, und unter Verwendung einer vorbestimmten Form 32 wurde ein Beschichtungsmaterial 7 (Beispiele 1 bis 8, Vergleichsbeispiele 1 bis 10) auf den plattenförmigen Gegenstand 1a in einer vorbestimmten Form durch Bewegen eines Rakels 33 darauf aufgebracht, gefolgt vom Trocknen bei 100°C für eine Stunde zum Aushärten des aufgebrachten Beschichtungsmaterials 7. Beim Wärmetrocknen wurde ein üblicher Konvektionstrockner verwendet.
(Rissbeobachtung)
Die Bildung eines visuell zu beobachtenden Risses wurde anhand des Beschichtungsmaterials 7, das in dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt und dem Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt erhalten wurde, wie in 6 gezeigt, bestätigt, die Anzahl an Rissen wurde gezählt und bewertet, indem der Riss von einem Verzweigungspunkt zu einem anderen Verzweigungspunkt als ein Riss betrachtet wurde.
Ferner wurde in Bezug auf Beispiel 6 bei den Gegenständen ohne Riss im Beschichtungsmaterial 7, das auf den plattenförmigen Gegenstand 1a aufgebracht wurde, das Beschichtungsmaterial 7 auf die äußere Peripherie der keramischen Wabenstruktur aufgebracht, um erneut die Rissbildung zu bestätigen. Das heißt, nachdem das Beschichtungsmaterial unter Verwendung einer vorbestimmten Auftragmaschine für die äußere Peripherie so aufgebracht worden ist, dass die äußere Peripherie der keramischen Wabenstruktur bedeckt war, wurde das aufgetragene Beschichtungsmaterial durch Trocknen bei 100°C für eine Stunde ausgehärtet, wodurch eine keramische Wabenstruktur mit einem Außendurchmesser von 267 mm, einer Höhe von 203 mm und einer Schichtdicke von 1 mm erzeugt wurde. Durch Inaugenscheinnahme wurde bestätigt, dass sich in der Außenwand kein Riss gebildet hatte. Hierbei wurde zur Quantifizierung der Teilchengrößenverteilung des Aggregats die Teilchengrößenverteilungsbreite als „Teilchengrößenverteilungsbreite = Halbwertsbreite aus Teilchengrößenkurve/Peakhöhe”, wie oben erwähnt, definiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. 7 zeigt ein Foto der Oberfläche eines Beschichtungsmaterials (mit einem Sechseck umgebener Abschnitt), welches ein Testergebnis von einem Beispiel zeigt. 8 zeigt ein Foto der Oberfläche eines Beschichtungsmaterials, welches ein Testergebnis von einem Vergleichsbeispiel zeigt.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, kann durch Bildung der Außenwand einer Wabenstruktur unter Verwendung des in den Beispielen gezeigten Keramikpulveraggregats die Rissbildung in der Außenwand reduziert oder verhindert werden (Beispiele 1 bis 8). In den Fällen, wo die Keramikpulveraggregate nur aus einem Feinteilchenaggregat (Vergleichbeispiele 1 bis 3) oder nur aus einem Grobteilchenaggregat (Vergleichsbeispiele 4 bis 7) bestanden, bildete sich ein Riss. Selbst bei dem Keramikpulveraggregat, das durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats erhalten wurde, bildete sich in Abhängigkeit der Konstitution der durchschnittlichen Teilchengröße und der Teilchengrößenverteilungsbreite ein Riss (Vergleichsbeispiele 8 bis 10). In Vergleichsbeispiel 10 wurden, wie in einem Diagramm einer Teilchengrößenverteilungskurve von 14 gezeigt, durch die Verwendung eines Keramikpulveraggregats, das durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats erhalten wurde, zwei Peaks in der Teilchengrößenverteilungskurve erzeugt, und in diesem Fall bildete sich auch ein Riss.
Da die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 nur aus einem Feinteilchenaggregat bestanden und das Beschichtungsmaterial zu einer hohen Viskosität neigte, wurden in großen Mengen Flüssigkomponenten wie Wasser beigemischt. So kam es beim Trocknen leicht zu einem Riss, da in dem Beschichtungsmaterial leicht eine Wassergehaltsdifferenz (Schrumpungsdifferenz) verursacht wurde.
Da die Vergleichsbeispiele 4 bis 7 nur aus einem Grobteilchenaggregat bestanden, wurde ein Gegenstand mit einem trockenen Beschichtungsmaterial relativ porös. So kam es beim Trocknen leicht zu einem Riss, da in dem Beschichtungsmaterial leicht eine Wassergehaltsdifferenz (Schrumpfungsdifferenz) verursacht wurde.
Auch wenn jedes der Vergleichsbeispiele 8 bis 10 ein Pulveraggregat, erhalten durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats, nutzte, hatte das Pulveraggregat eine kleine Teilchengrößenverteilungsbreite (scharfe Teilchengrößenkurve) oder zwei Peaks. So kam es beim Trocknen leicht zu einem Riss, da in dem Beschichtungsmaterial leicht eine Wassergehaltsdifferenz (Schrumpfungsdifferenz) verursacht wurde.
In jedem der Beispiele wurde ein Gegenstand mit einem trockenen Beschichtungsmaterial relativ dicht (nahezu dichteste Füllung), da ein Mischaggregat mit einer eingestellten Teilchengröße durch Mischen eines Feinteilchenaggregats und eines Grobteilchenaggregats mit nur einem Peak in der Teilchengrößenverteilung und einer geeignet breiten Teilchengrößenverteilungsbreite verwendet wurde. So wurde in dem Beschichtungsmaterial kaum eine Wassergehaltsdifferenz (Schrumpfungsdifferenz) verursacht und die Festigkeit des Gegenstandes mit getrocknetem Beschichtungsmaterial erhöht. Außerdem bildete sich beim Trocknen kaum ein Riss.
Der in den Beispielen 1 bis 8 gezeigte Bereich ist ein eingeschränkter Bereich, in dem die Teilchengrößen und die Teilchengrößenverteilung so angelegt sind, dass sich unter Zwangstrocknung kein Riss bildet, wie in 9 gezeigt (oberer rechter Bereich der Strichlinie), erhalten durch Mischen eines Grobteilchenaggregats und eines Feinteilchenaggregats. Wenn die Teilchen gröber werden, verringert sich die Trockenfestigkeit (Biegefestigkeit) des Beschichtungsmaterials. So wurde die Teilchengröße, die den niedrigsten Streuungswert für die Festigkeit eines herkömmlichen Beschichtungsmaterials ergibt, als die Obergrenze (gestrichelte Linie in 9) der Teilchengröße des Grobteilchenaggregats bestimmt. Die Ziel-Teilchengröße und der Zielbereich der Teilchengrößenverteilung des Aggregats wurden aus dem Bereich der Teilchengröße, wo sich kein Riss bildete, der Obergrenze der Teilchengröße und der Grenzlinie der Teilchengröße, die vermutlich durch Mischen von Fein- und Grobteilchenaggregaten hergestellt werden kann, bestimmt.
Die vorliegende Erfindung eignet sich zur Verwendung als ein Verfahren zum Beschichten einer keramischen Wabenstruktur, die für einen Filter, einen Katalysatorträger oder dergleichen verwendet wird.

Claims

Verfahren zum Beschichten der äußeren Peripherie einer keramischen Wabenstruktur mit mehreren Zellen, die durch poröse keramische Trennwände voneinander getrennt sind, wobei das Verfahren: einen Beschichtungsmaterial-Einstellschritt zum Erhalt eines Beschichtungsmaterials durch Mischen von zumindest Wasser mit einem Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird; einen Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt zum Auftragen des Beschichtungsmaterials zum Bedecken der äußeren Peripherie der Wabenstruktur; und einen Beschichtungsmaterial-Wärmetrocknungsschritt zum Bilden einer Außenwand durch Wärmetrocknen des Beschichtungsmaterials nach dem Beschichtungsmaterial-Auftragungsschritt umfasst.
Beschichtungsmaterial für eine keramische Wabenstruktur mit mehreren Zellen, die durch poröse keramische Trennwände voneinander getrennt sind, wobei das Beschichtungsmaterial zumindest Wasser und ein Keramikpulveraggregat mit nur einem Peak in einer Teilchengrößenverteilungskurve, einer durchschnittlichen Teilchengröße von 23 bis 39 μm und einer Teilchengrößenverteilungsbreite von 15 bis 33 enthält, für den Fall, dass die Teilchengrößenverteilungsbreite eines Pulvers als ein Wert definiert ist, der durch Teilen der Halbwertsbreite der Peakhöhe in einer Teilchengrößenverteilungskurve, erhalten durch Plotten der Teilchengrößen-basierenden Häufigkeit, durch die Peakhöhe erhalten wird.