DE102019108035A1

DE102019108035A1 - Poröser keramikkörper und verfahren für dessen herstellung sowie staubsammelfilter

Info

Publication number: DE102019108035A1
Application number: DE102019108035.5A
Authority: DE
Inventors: Masaki Ishikawa; Takahiro Tomita; Kenji Morimoto
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-10-02
Also published as: CN110314450B; JP2019178043A; CN110314450A; US20190299145A1; JP7100478B2; JP2022128501A; US11071937B2

Abstract

Ein poröser Keramikkörper beinhaltet Skelettabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Skelettabschnitten gebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durch sie hindurchströmen zu lassen. In einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids weisen die Skelettabschnitte ein Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr von 15 % oder weniger in einer Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids auf.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen porösen Keramikkörper und ein Verfahren für dessen Herstellung sowie einen Staubsammelfilter.
STAND DER TECHNIK
Eine große Menge an partikulären Substanzen wie Ruß (auch „Schwebstoffe“ oder „PMs“ genannt) ist in Abgasen von Verbrennungsmotoren wie Diesel- und Benzinmotoren sowie verschiedenen Verbrennungsanlagen enthalten. Wenn die PMs direkt in die Atmosphäre abgegeben werden, entsteht eine Umweltbelastung. Daher ist ein Abgassystem für ein Abgas mit einem Staubsammelfilter (auch „Partikelfilter“ genannt) zum Sammeln der PMs ausgestattet. So beinhaltet beispielsweise der Staubsammelfilter, der zur Reinigung von Abgasen aus Diesel- oder Benzinmotoren verwendet wird, einen Dieselpartikelfilter (DPF), einen Benzinpartikelfilter (GPF) und dergleichen. In solchen DPF und GPF wird ein poröser Keramikkörper verwendet, der eine Wabenstruktur aufweist, in der eine Vielzahl von Zellen, die sich von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite erstrecken, um Strömungswege für ein Abgas zu bilden, durch Trennwände definiert ist.
Darüber hinaus enthält das oben genannte Abgas auch Schadstoffe wie NOx, CO und HC. Die katalytische Reaktion wird häufig eingesetzt, wenn eine Menge an Schadstoffen im Abgas reduziert wird, um das Abgas zu reinigen. Bei der Reinigung des Abgases unter Verwendung einer solchen katalytischen Reaktion wird ein poröser Keramikkörper mit der obigen Wabenstruktur auch als Katalysatorträger zum Tragen eines Katalysators verwendet.
Da der poröse Keramikkörper für den Staubsammelfilter verwendet wird, werden Partikel wie Ruß auf einer Oberfläche oder einer Innenseite des porösen Keramikkörpers abgelagert. Dies führt zu einem erhöhten Druckverlust des porösen Keramikkörpers, sodass eine Auffangleistung als Staubsammelfilter nicht ausreichend erreicht wird. Um die Auffangleistung als Staubsammelfilter zu regenerieren, wird daher eine Behandlung zum Verbrennen und Entfernen der auf der Oberfläche oder Innenseite des porösen Keramikkörpers abgelagerten Partikel in regelmäßigen Abständen durchgeführt.
Der herkömmliche poröse Keramikkörper hat jedoch die Probleme, dass aufgrund seiner geringen Wärmeleitfähigkeit eine lokale Wärmeentwicklung auftritt, wenn die auf der Oberfläche oder Innenseite des porösen Keramikkörpers abgelagerten Partikel verbrannt werden, und die Partikel nicht ausreichend entfernt werden können.
Daher hat der Antragsteller einen porösen Keramikkörper vorgeschlagen, der Folgendes umfasst: Skelettabschnitte, die ein Aggregat wie Siliziumkarbid und ein Bindemittel wie metallisches Silizium beinhalten; und Porenabschnitte, die zwischen den Skelettabschnitten gebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durch sie hindurchfließen zu lassen (Patentdokument 1).
ZITIERUNGSLISTE
Patentliteratur
Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002 - 201082 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Der in Patentdokument 1 offenbarte poröse keramische Körper konzentriert sich auf die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und erörtert einen Druckverlust während des Gebrauchs (z. B. in einem Zustand, in dem sich Partikel ablagern) nicht ausreichend. Daher hat der poröse Keramikkörper das Problem, dass der Druckverlust während des Gebrauchs frühzeitig zunehmen kann und die Regenerationsbehandlung häufig durchgeführt werden muss. Insbesondere der poröse Keramikkörper, der für den Staubsammelfilter verwendet wird, wird häufig in einem Zustand verwendet, in dem sich Partikel ablagern. Daher ist es notwendig, eine Erhöhung des Druckverlustes in einem Zustand, in dem sich die Partikel ablagern, zu unterdrücken.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben genannten Probleme zu lösen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines porösen Keramikkörpers, der eine Erhöhung des Druckverlustes beim Gebrauch unterdrücken kann, eines Verfahrens zu dessen Herstellung und eines Staubsammelfilters.
Lösung des Problems
Als Ergebnis intensiver Studien zur Lösung der oben genannten Probleme haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass in einem Querschnitt eines porösen Keramikkörpers in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids ein Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr in einer Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids eng mit dem Druckverlust beim Gebrauch verbunden ist. Basierend auf den Ergebnissen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass eine Erhöhung des Druckverlustes beim Gebrauch durch Steuerung des Verhältnisses der Skelettlänge unterdrückt werden kann, und haben die vorliegende Erfindung vollendet.
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung auf:

einen porösen Keramikkörper, umfassend: Skelettabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Skelettabschnitten gebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durch sie hindurchströmen zu lassen, wobei in einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids die Porenskelettabschnitte ein Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr von 15 % oder weniger in einer Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids aufweisen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen Keramikkörpers, umfassend:

Bilden eines Grünkörpers, der ein Aggregat mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger und ein Bindemittel enthält, und dann Brennen des resultierenden Formkörpers bei einer Temperatur von 1330 bis 1580 °C oder weniger.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Staubsammelfilter, der den porösen Keramikkörper umfasst.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen porösen Keramikkörper, der eine Erhöhung des Druckverlustes bei Gebrauch unterdrücken kann, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie einen Staubsammelfilter bereitzustellen.
Figurenliste

1 ist ein REM-Bild, das erhalten wird, indem eine Probe eines porösen Keramikkörpers gemäß Ausführungsform 2 einer Binarisierungsverarbeitung unterzogen wird.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des binarisierten REM-Bildes in 1.
3 ist eine Draufsicht auf einen porösen Keramikkörper gemäß Ausführungsform 2, betrachtet von einer ersten Stirnseite aus.
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in
3 zeigt.
5 ist eine Draufsicht auf einen porösen Keramikkörper gemäß Ausführungsform 3, betrachtet von einer ersten Stirnseite aus.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' in
5 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines porösen Keramikkörpers und ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein Staubsammelfilter gemäß der vorliegenden Erfindung spezifisch beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht als darauf beschränkt ausgelegt werden sollte und verschiedene Änderungen und Verbesserungen auf der Grundlage des Wissens eines Fachmanns vorgenommen werden können, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Eine Vielzahl von Elementen, die in jeder Ausführungsform offenbart sind, kann durch geeignete Kombinationen verschiedene Erfindungen bilden. So können beispielsweise einige Elemente aus allen in den Ausführungsformen beschriebenen Elementen gelöscht oder Elemente verschiedener Ausführungsformen optional kombiniert werden.
(Ausführungsform 1)
Der poröse Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet: Skelettabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Skelettabschnitten gebildet sind und in der Lage sind, ein Fluid durch sie hindurchströmen zu lassen.
Im Allgemeinen behindert in einem porösen Keramikkörper eine große Anzahl von groben Skelettabschnitten den Fluss eines Fluids durch die groben Skelettabschnitte. Dadurch strömt das Fluid nicht gleichmäßig durch die Poren, sodass der Druckverlust erhöht wird. Umgekehrt verringert eine große Anzahl von feinen Skelettabschnitten die Größe der zwischen den Skelettabschnitten gebildeten Poren, sodass es für das Fluid schwierig ist zu strömen. So werden der Druckverlust und die Fließfähigkeit des Fluids im porösen Keramikkörper hauptsächlich durch die Größe und das Verhältnis der Skelettabschnitte beeinflusst.
Daher wird gemäß dem porösen Keramikkörper der vorliegenden Ausführungsform in einem Querschnitt in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids ein Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr in einer Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids auf 15 % oder weniger eingestellt, um ein Gleichgewicht zwischen der Unterdrückung einer Erhöhung eines Druckverlustes und der Fließfähigkeit des Fluids zu gewährleisten.
Der Grund, warum die Skelettlänge 40 µm oder mehr beträgt, ist, dass sie einen signifikanten Einfluss auf den Druckverlust und die Fließfähigkeit des Fluids hat. Es ist wünschenswert, dass das Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr niedriger ist.
Ist das Verhältnis der Skelettlänge zu hoch, fließt das Fluid nicht gleichmäßig durch die Poren, sodass der Druckverlust erhöht wird. Insbesondere wenn sich Partikel wie Ruß auf Oberflächen oder Innenseiten der Skelettabschnitte ablagern, neigt der Druckverlust zu einer Erhöhung. Daher wird im Hinblick auf die Unterdrückung einer Erhöhung des Druckverlustes die Obergrenze des Verhältnisses der Skelettlänge auf 15 %, vorzugsweise 14,5 %, mehr bevorzugt 14 %, und noch mehr bevorzugt 13,5 % geregelt. Andererseits ist die Untergrenze des Verhältnisses der Skelettlänge nicht besonders eingeschränkt, kann aber vorzugsweise 0,5 %, mehr bevorzugt 0,3 % und noch mehr bevorzugt 0,1 % betragen.
Ein Verfahren zum Messen des Verhältnisses der Skelettlänge ist nicht besonders eingeschränkt, und das Verhältnis der Skelettlänge kann wie folgt bestimmt werden. Zuerst wird eine Probe mit einer Schnittfläche in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids aus dem porösen Keramikkörper ausgeschnitten. Nach dem Einbetten der Schnittfläche der Probe in ein Harz wird die Schnittfläche poliert und mit REM (einem Rasterelektronenmikroskop) beobachtet. In der REM-Beobachtung kann die Bildgebung mit einer Vergrößerung von 100 (1280 x 960 Pixel) durchgeführt werden. Die Skelettlänge wird dann mit einer Bildanalysesoftware „Image-Pro Plus 7.0J (Handelsname)“, von Media Cybernetics erhältlich, gemessen. Insbesondere wird das resultierende REM-Bild einer Binarisierungsverarbeitung in Skelettabschnitte und andere Abschnitte (Porenabschnitte) unterzogen, um ein binarisiertes Bild zu erzeugen. Dann werden im binarisierten Bild zehn Messlinien mit einer Länge von je 1000 µm in die Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids gezeichnet und alle Skelettlängen auf den Messlinien gemessen. Dann wird aus der folgenden Gleichung das Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr berechnet: „die Anzahl der Skelettlänge von 40 µm oder mehr / die Gesamtzahl von gemessenen Skelettlängen x 100“.
Ein Material zum Bilden der Skelettabschnitte ist nicht besonders eingeschränkt, aber die Skelettabschnitte können vorzugsweise ein Aggregat beinhalten. Eine Form des Aggregats ist nicht besonders eingeschränkt und kann in einer Phase des Rohmaterials eine Form (Partikelform) beibehalten oder von der Form in der Phase des Rohmaterials abweichen.
Ferner können die Skelettabschnitte durch Bindungsaggregate gebildet werden, oder die Skelettabschnitte können ferner ein Bindemittel beinhalten und die Skelettabschnitte können über das Bindemittel miteinander verbunden sein.
Das Aggregat ist nicht besonders beschränkt, und es kann ein aus dem Stand der Technik bekanntes Aggregat verwendet werden. Beispiele für das Aggregat sind Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Aluminiumtitanat, Zirkonoxid, metallisches Silizium und dergleichen. Durch die Verwendung eines solchen Materials kann ein poröser Keramikkörper mit verbesserter Festigkeit und verbesserter Temperaturwechselbeständigkeit erhalten werden. Diese Rohmaterialien können einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Aggregats beträgt vorzugsweise 50 µm oder weniger und mehr bevorzugt 25 µm oder weniger. Durch die Verwendung des Aggregats mit einem solchen durchschnittlichen Partikeldurchmesser wird die Bildung grober Skelettabschnitte erschwert, sodass eine Erhöhung des Druckverlustes unterdrückt werden kann, während die Strömung des Fluids erhalten bleibt. Darüber hinaus kann die Untergrenze des durchschnittlichen Partikeldurchmessers des Aggregats vorzugsweise 1 µm, mehr bevorzugt 3 µm und noch mehr bevorzugt 5 µm betragen, darauf jedoch nicht besonders beschränkt sein.
Der „durchschnittliche Partikeldurchmesser“, wie hierin verwendet, bezieht sich auf einen Partikeldurchmesser bei einem Gesamtwert von 50 % in einer Partikelgrößenverteilung, die durch ein Laserbeugungs-/Streuungsmessgerät (LA-950 V2 erhältlich bei HORIBA, Ltd.) erhalten wird.
Es ist zu beachten, dass als Aggregat eine Vielzahl von Aggregaten mit unterschiedlichen durchschnittlichen Partikeldurchmessern verwendet werden kann. In diesem Fall ist ein Verhältnis eines Aggregats mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger zum gesamten Aggregat vorzugsweise 50 Masse-% oder mehr und mehr bevorzugt 70 % oder mehr, um die Bildung grober Skelettabschnitte zu erschweren.
Das Bindemittel wird während der Herstellung (Brennen) des porösen Keramikkörpers gelöst, um die Funktion des Bindens der Aggregate zu übernehmen. Wenn also ein Verhältnis des Bindemittels zum Aggregat zu niedrig ist, wird das Bindemittel unzureichend, sodass die Festigkeit des porösen Keramikkörpers tendenziell abnimmt. Dementsprechend beträgt der Gehalt des Bindemittels zur Sicherstellung der Festigkeit des porösen Keramikkörpers vorzugsweise 10 Masse-% oder mehr, mehr bevorzugt 15 Masse-% oder mehr und noch mehr bevorzugt 20 Masse-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindemittels. Ist dagegen das Verhältnis des Bindemittels zum Aggregat zu hoch, kann ein Pinning-Effekt nicht ausreichend erreicht werden, sodass sich grobe Skelettabschnitt bilden. Dadurch können keine Skelettabschnitte mit einer feinen Struktur erhalten werden, sodass es für das Fluid schwierig wird, durch die Poren zu fließen. Daher beträgt der Gehalt des Bindemittels vorzugsweise 40 Masse-% oder weniger, mehr bevorzugt 35 Masse-% oder weniger und noch mehr bevorzugt 30 Masse-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindemittels, um eine Fließfähigkeit des Fluids zu gewährleisten.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „Pinning-Effekt“, dass das Aggregat das Sintern der Bindemittel verhindert.
Das Bindemittel ist nicht besonders eingeschränkt, solange es zur Bindung der Aggregate während der Herstellung (Brennen) des porösen Keramikkörpers gelöst wird und das im Stand der Technik bekannte Bindemittel verwendet werden kann. Beispiele für das Bindemittel sind Cordierit, metallisches Silizium und dergleichen. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass Cordierit und metallisches Silizium zwar als Aggregat verwendet werden, aber auch als Bindemittel dienen, abhängig von der Art des zusammen zu verwendenden Aggregats, einer Brenntemperatur, einer Brennatmosphäre und dergleichen. So dient beispielsweise metallisches Silizium als Bindemittel, wenn es zusammen mit Siliziumkarbid verwendet wird.
Ferner ist es vorzuziehen, dass das Material der Skelettabschnitte kein Sinterhilfsmittel enthält. Das Sinterhilfsmittel hat die Aufgabe, die Benetzbarkeit des Aggregats zum Bindemittel zu erhöhen. Ist das Sinterhilfsmittel also enthalten, wird während des Brennens eine Kontaktfläche zwischen dem Aggregat und dem Bindemittel vergrößert und der Pinning-Effekt ist schwer zu erreichen. Infolgedessen entsteht in der Regel eine große Anzahl von groben Skelettabschnitten.
Nicht einschränkende Beispiele für das Sinterhilfsmittel sind Verbindungen, die Erdalkalimetallelemente enthalten. Konkrete Beispiele das die Sinterhilfsmittel sind Fluoride, Carbide, Chloride, Silizide, Carbonate, Hydroxide, Oxide, anorganische Säuresalze und organische Säuresalze von Calcium und/oder Strontium.
Eine Porosität des porösen Keramikkörpers beträgt vorzugsweise 30 % oder mehr und mehr bevorzugt 35 % oder mehr. Die Porosität in einem solchen Bereich ermöglicht es, einen leichten Durchfluss eines Fluids (eine Filtrationsrate) zu gewährleisten, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird. Die Porosität des porösen Keramikkörpers kann vorzugsweise 50 % oder weniger und mehr bevorzugt 45 % oder weniger betragen. Die Porosität in einem solchen Bereich ermöglicht die Unterdrückung einer Erhöhung des Druckverlustes, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird.
Wie hierin verwendete bezieht sich „Porosität“ auf eine Porosität, die durch Quecksilberporosimetrie gemäß JIS R 1655: 2003 gemessen wird.
Der poröse Keramikkörper weist vorzugsweise einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3 µm oder mehr und mehr bevorzugt 5 µm oder mehr auf. Der durchschnittliche Porendurchmesser in einem solchen Bereich kann die Unterdrückung einer Erhöhung des Druckverlustes ermöglichen, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird. Selbst wenn sich die Partikel auf dem porösen Keramikkörper ablagern, ist es insbesondere schwierig, den Druckverlust zu erhöhen. Außerdem ist der durchschnittliche Porendurchmesser des porösen Keramikkörpers vorzugsweise 20 µm oder weniger und mehr bevorzugt 18 µm oder weniger. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser in einem solchen Bereich kann die Unterdrückung des Austretens von Partikeln ermöglichen, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird.
„Durchschnittlicher Porendurchmesser“, wie hierhin verwendet, meint einen Porendurchmesser bei einem Gesamtwert von 50 % in einer durch Quecksilberporosimetrie bestimmten Porenverteilung nach JIS R 1655: 2003.
Der poröse Keramikkörper mit den obigen Eigenschaften kann hergestellt werden, indem ein Grünkörper gebildet wird, der ein Aggregat mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger und ein Bindemittel enthält, und der resultierende Formkörperwird dann bei einer Temperatur von 1330 bis 1580 °C oder weniger gebrannt. Wenn die Skelettabschnitte das Bindemittel beinhalten, wird dem Grünkörper ferner das Bindemittel zugegeben.
Ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Bindemittels, das als Rohmaterial für den Grünkörper verwendet wird, kann, ohne darauf beschränkt zu sein, vorzugsweise nicht größer als der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Aggregats sein. Ist der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Bindemittels zu groß, kann der Pinning-Effekt nicht erreicht werden, und die Aggregate werden durch einen dickeren Bindungsanteil des Bindemittels gebunden. Infolgedessen neigt der Druckverlust des porösen Keramikkörpers dazu, erhöht zu sein.
Das Bindemittel ist nicht besonders eingeschränkt, und es können aus dem Stand der Technik bekannte Bindemittel verwendet werden. Beispiele für das Bindemittel sind organische Bindemittel wie Methylcellulose und Hydroxypropoxylmethylcellulose. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Die Menge des zugegebenen Bindemittels ist nicht besonders eingeschränkt, liegt aber im Allgemeinen im Bereich von 2 bis 30 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindemittels.
Ferner kann dem Grünkörper ein Porenbildner hinzugefügt werden, um die Porosität des porösen Keramikkörpers einzustellen. Der Porenbildner ist nicht besonders eingeschränkt und es kann jeder aus dem Stand der Technik bekannte Porenbildner verwendet werden. Beispiele für den Porenbildner sind Graphit, Weizenmehl, Stärke, Phenolharze, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polyethylenterephthalat und dergleichen. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Eine Menge des zugegebenen Porenbildners kann je nach Art und Grad der Porosität nach Bedarf angepasst werden und ist nicht besonders eingeschränkt.
Der Grünkörper kann durch Mischen und Kneten der oben genannten Rohmaterialien erhalten werden. Ein Verfahren zum Mischen und Kneten der Rohmaterialien ist nicht besonders eingeschränkt und kann nach einem im Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. So kann beispielsweise das Mischen und Kneten der Rohmaterialien mit einem Kneter, einem Vakuum-Grünkörperkneter oder dergleichen erfolgen.
Ebenso ist ein Verfahren zur Bildung des Grünkörpers nicht besonders eingeschränkt und kann mit einem im Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. Der Formkörper kann vor dem Brennen kalziniert werden, um das im Formkörper enthaltene Bindemittel zu entfernen (entfetten). Die Kalzinierung wird vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die Temperatur, bei der das Bindemittel geschmolzen wird. Insbesondere kann er einmalig auf einer vorgegebenen Temperatur von etwa 150 bis 700 °C gehalten werden, oder er kann durch Verlangsamen einer Rate des Temperaturanstiegs auf 50 °C/Stunde oder weniger im vorgegebenen Temperaturbereich kalziniert werden.
Das Verfahren, einmal auf der vorgegebenen Temperatur gehalten zu werden, kann das Halten auf nur einem Temperaturniveau oder das Halten auf einer Vielzahl von Temperaturniveaus, abhängig von der Art und Menge des verwendeten Bindemittels, sein. Darüber hinaus können die Haltezeiten im Fall des Haltens auf einer Vielzahl von Temperaturniveaus gleich oder unterschiedlich sein. Ebenso kann das Verfahren des Verlangsamens der Rate des Temperaturanstiegs das Verlangsamen nur in einer bestimmten Temperaturzone oder in einer Vielzahl von Zonen sein. Darüber hinaus können die Raten im Falle der Vielzahl von Zonen gleich oder unterschiedlich sein.
Eine Atmosphäre der Kalzinierung kann eine oxidierende Atmosphäre sein. Wenn der Formkörper jedoch eine große Menge an Bindemittel enthält, brennt das Bindemittel während des Kalzinierens mit Sauerstoff stark aus und die Temperatur des Formkörpers kann stark erhöht sein. Daher kann die Kalzinierung in einer inerten Atmosphäre wie N₂ und Ar durchgeführt werden, um einen anormalen Temperaturanstieg des Formkörpers zu unterdrücken. Die Unterdrückung des anormalen Temperaturanstiegs ist eine wichtige Kontrolle, wenn ein Rohmaterial mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten (d. h. einem gegenüber Thermoschock schwachen Material) verwendet wird. Wenn das Bindemittel in einer Menge von 20 Masse-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtmenge der Hauptrohmaterialien (das Aggregat und das Bindemittel), gemischt wird, wird die Kalzinierung vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre durchgeführt. Zusätzlich zu dem Fall, in dem das Aggregat aus Siliziumkarbid besteht, wird auch bei Oxidation bei erhöhter Temperatur die Kalzinierung vorzugsweise in der inerten Atmosphäre durchgeführt, mindestens bei einer Temperatur, die höher oder gleich einer oxidationsinitiierenden Temperatur ist, um die Oxidation des Formkörpers zu unterdrücken.
Das Kalzinieren und anschließende Brennen kann in verschiedenen Schritten in demselben Ofen oder in verschiedenen Öfen durchgeführt werden oder ein kontinuierlicher Schritt in demselben Ofen sein. Obwohl das erstgenannte Verfahren auch ein bevorzugter Ansatz ist, wenn das Kalzinieren und Brennen unter verschiedenen Atmosphären durchgeführt wird, ist das letztgenannte Verfahren auch aus der Sicht der gesamten Brennzeit, der Betriebskosten des Ofens und dergleichen vorzuziehen.
Um eine Struktur zu erhalten, in der die Aggregate durch die Bindemittel gebunden sind, muss das Bindemittel erweicht werden. Wenn beispielsweise metallisches Silizium als Bindemittel verwendet wird, weist das metallische Silizium einen Schmelzpunkt von 1410 °C auf, sodass die Brenntemperatur 1330 °C oder mehr und vorzugsweise 1430 °C oder mehr beträgt. Andererseits ist bei einer Temperatur von mehr als 1580 °C die Verdampfung von metallischem Silizium zur Bildung der Bindung über metallisches Silizium tendenziell schwierig. Daher beträgt die Sintertemperatur 1580 °C oder weniger und vorzugsweise 1560 °C oder weniger.
Darüber hinaus kann die Brennzeit vorzugsweise von 1 bis 4 Stunden betragen, um den Pinning-Effekt stabil zu erhalten, ist darauf aber nicht besonders beschränkt.
Die Atmosphäre des Brennens kann je nach Art des zu verwendenden Aggregats und Bindemittels festgelegt werden. Bei der Verwendung eines Aggregats und eines Bindemittels, die bei erhöhter Temperatur oxidationsanfällig sind, wird beispielsweise eine nichtoxidierende Atmosphäre wie N₂ und Ar bevorzugt, mindestens in einem Temperaturbereich, der höher oder gleich einer oxidationsinitiierenden Temperatur ist.
In dem porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform, der wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, wird das Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr in der Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids in dem entsprechenden Bereich, im Querschnitt in der Richtung parallel zur Strömungsrichtung des Fluids gesteuert, sodass das Fluid gleichmäßig durch die Poren fließen kann, und eine Erhöhung des Druckverlustes ist schwierig, selbst wenn sich die Partikel ablagern.
(Ausführungsform 2)
Ein poröser Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Wabenstruktur auf, in der eine Vielzahl von Zellen, die sich von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite erstrecken, um Fluidströmungswege zu bilden, durch Trennwände definiert sind. In dem porösen Keramikkörper mit einer solchen Wabenstruktur entsprechen die Trennwände 3 dem porösen Keramikkörper. Ferner bezieht sich in dem porösen Keramikkörper mit der Wabenstruktur „ein Querschnitt in einer Richtung parallel zu einer Strömungsrichtung eines Fluids“ auf einen Querschnitt in einer Richtung orthogonal zu einer Zellerstreckungsrichtung und „eine Strömungsrichtung eines Fluids“ bezieht sich auf eine Dickenrichtung der Trennwand.
In dem porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Messung des Verhältnisses der Skelettlänge von 40 µm oder mehr in der Richtung orthogonal zur Fluidströmungsrichtung nach dem gleichen Verfahren wie in Ausführungsform 1 beschrieben durchgeführt werden, nachdem der poröse Keramikkörper in einer Richtung orthogonal zu einer Zellstreckungsrichtung (eine Axialrichtung des porösen Keramikkörpers mit einer Wabenstruktur) geschnitten wurde, um eine Probe zu erhalten. Hier zeigt 1 ein REM-Bild, das erhalten wurde, indem die Probe des porösen Keramikkörpers der vorliegenden Ausführungsform einer Binarisierungsverarbeitung unterzogen wurde. Ferner zeigt 2 eine teilweise vergrößerte Ansicht des binarisierten REM-Bildes in 1. Zehn Messlinien (jeweils mit einer Länge von 1000 µm), wie in den 1 und 2 dargestellt, werden in der Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids gezeichnet, und alle Skelettlängen auf den Messlinien werden gemessen.
Der poröse Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie der poröse Keramikkörper von Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass der erste eine vorbestimmte Wabenstruktur aufweist. Daher werden hier die Beschreibungen der Anordnung, die gleich wie in für Ausführungsform 1 ist, weggelassen und nur Teile beschrieben, die sich von denen von Ausführungsform 1 unterscheiden.
3 ist eine Draufsicht auf den porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform, betrachtet von der ersten Stirnseite aus. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' in 3 zeigt.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, beinhaltet ein poröser Keramikkörper 10 Trennwände 3, die eine Vielzahl von Zellen 2 definieren, die sich von einer ersten Stirnseite 1a zu einer zweiten Stirnseite 1b erstrecken, um Fluidströmungspfade zu bilden. Ferner wird eine äußere Umfangswand 4 auf einer äußeren Umfangsfläche des porösen Keramikkörpers 10 gebildet.
Die Dicke jeder Trennwand 3 ist nicht besonders eingeschränkt, aber sie kann vorzugsweise von 100 bis 500 µm, mehr bevorzugt von 150 bis 400 µm und noch mehr bevorzugt von 150 bis 300 µm betragen. Eine Trennwand mit einer solchen Dicke ermöglicht es, eine Erhöhung des Druckverlustes zu unterdrücken und gleichzeitig die Festigkeit der Trennwände 3 zu gewährleisten.
Eine Zelldichte im porösen Keramikkörper 10 ist nicht besonders eingeschränkt, kann aber vorzugsweise von 15 bis 100 Zellen/cm², mehr bevorzugt von 30 bis 65 Zellen/cm² und noch mehr bevorzugt von 30 bis 50 Zellen/cm² sein. Eine solche Zelldichte ermöglicht die Verbesserung der Auffangleistung bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Erhöhung des Druckverlustes, wenn der poröse Keramikkörper als Filter verwendet wird.
Die Form der Zelle 2 ist nicht besonders eingeschränkt und es kann eine im Stand der Technik bekannte Form sein. Wie hierin verwendet, bezieht sich „die Form der Zelle 2“ auf die Form jeder Zelle 2 in einem Querschnitt in einer Richtung orthogonal zu einer sich Erstreckungsrichtung der Zelle 2. Beispiele für die Form der Zelle 2 sind ein Quadrat, ein Sechseck, ein Achteck und dergleichen.
Die Form des porösen Keramikkörpers 10 ist nicht besonders eingeschränkt und es kann sich um eine Säulenform handeln, bei der die Stirnseiten (die erste Stirnseite 1a und die zweite Stirnseite 1b) kreisförmig sind (eine zylindrische Form); eine Säulenform, bei der die Stirnseiten oval sind; und eine Säulenform, bei der die Stirnfseiten polygonal sind (z. B. fünfeckig, sechseckig, siebeneckig, siebeneckig, achteckig usw.); und dergleichen.
Die Länge von der ersten Stirnseite 1a bis zur zweiten Stirnseite 1b des porösen Keramikkörpers 10 und die Größe des Querschnitts orthogonal zur Streckrichtung der Zelle 2 kann optional entsprechend den Arbeitsbedingungen und der Verwendung des porösen Keramikkörpers eingestellt sein und ist nicht besonders beschränkt.
In dem porösen Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Katalysator zur Reinigung eines Abgases auf mindestens einer der Oberflächen jeder Trennwand 3 und den Poren jeder Trennwand 3 aufgebracht sein. Der Katalysator, der verwendet werden kann, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele für den Katalysator sind Edelmetalle wie Platin, Palladium, Rhodium, Iridium und Silber sowie Oxide wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid, Ceroxid und Eisenoxid. Diese können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Der poröse Keramikkörper 10 mit den oben genannten Eigenschaften kann nach dem gleichen Verfahren wie in Ausführungsform 1 hergestellt werden, mit der Ausnahme, dass ein Formkörper durch Strangpressen hergestellt wird. Das Strangpressen kann unter Verwendung einer Matrize mit einer gewünschten Zellform, Trennwanddicke und Zelldichte durchgeführt werden. Der so erhaltene Formkörper mit einer Wabenstruktur kann vor dem Brennen getrocknet werden. Ein nicht einschränkendes Trocknungsverfahren kann die Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, dielektrische Trocknung, Trocknung unter reduziertem Druck, Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung und dergleichen sein. Unter ihnen können die dielektrische Trocknung, die Mikrowellentrocknung und die Heißlufttrocknung einzeln oder in Kombination miteinander durchgeführt werden. Die Trocknung kann unter Bedingungen bei einer Trocknungstemperatur von 30 bis 150 °C für eine Trocknungszeit von 1 Minute bis 2 Stunden durchgeführt werden, ist jedoch nicht besonders darauf beschränkt. Wie hierin verwendet, bezieht sich „Trocknungstemperatur“ auf eine Temperatur einer Atmosphäre, in der die Trocknung durchgeführt wird.
(Ausführungsform 3)
Ein poröser Keramikkörper gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem porösen Keramikkörper gemäß Ausführungsform 2 dadurch, dass die Wabenstruktur des ersteren ferner Öffnungsabschnitte von vorbestimmten Zellen auf der ersten Stirnseite und verstopfte Abschnitte, die an den Öffnungsabschnitten der übrigen Zellen auf der zweiten Stirnseite vorgesehen sind, beinhaltet. Daher werden hierin Beschreibungen der Anordnung, die gleich wie in Ausführungsform 2 ist, weggelassen und nur Teile beschrieben, die sich von denen von Ausführungsform 2 unterscheiden.
5 ist eine Draufsicht auf den porösen Keramikkörper der vorliegenden Ausführungsform, betrachtet von der ersten Stirnseite aus. 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie B-B' in 5 zeigt.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, beinhaltet der poröse Keramikkörper 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Öffnungsabschnitte von vorbestimmten Zellen 2 auf einer ersten Stirnseite 1a und verstopfte Abschnitte 5, die an den Öffnungsabschnitten der verbleibenden Zellen 2 auf einer zweiten Stirnseite 1b vorgesehen sind. Der so konfigurierte poröse Keramikkörper kann als Partikelfilter zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren oder verschiedenen Verbrennungsanlagen eingesetzt werden.
Bei der Herstellung des porösen Keramikkörpers 10, der mit den verstopften Abschnitten 5 versehen ist, werden die Öffnungsabschnitte der Zellen 2 eines Formkörpers mit einer Wabenstruktur oder eines getrockneten Körpers, der durch Trocknen des Formkörpers erhalten wird, mit einem Verstopfungsmaterial verstopft. Das Verfahren zum Verstopfen der Öffnungsabschnitte der Zellen 2 kann ein Verfahren zum Füllen der Öffnungsabschnitte der Zellen mit dem Verstopfungsmaterial anwenden. Das Verfahren zum Füllen mit dem Verstopfungsmaterial kann nach einem allgemein bekannten Verfahren für eine Wabenstruktur mit verstopften Abschnitten 5 durchgeführt werden. Für ein verstopfungsabschnittsbildendes Rohmaterial zur Bildung des verstopften Abschnitts 5 kann ein verstopfungsabschnittsbildendes Rohmaterial verwendet werden, das für ein herkömmlich bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur verwendet wird.
BEISPIELE
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung zwar anhand von Beispielen näher beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
750 g Siliziumkarbidpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 16 µm wurden mit 250 g metallischem Siliziumpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 6 µm gemischt, um ein keramisches Rohmaterial zu erhalten. Dem keramischen Rohmaterial wurden 70 g eines Bindemittels (Methylcellulose) und Wasser zugesetzt, in einem Kneter geknetet und dann in einem Vakuum-Grünkörperkneter geknetet, um einen Grünkörper zu erhalten. Der so erhaltene Grünkörper wurde mittels eines Extruders zu einer viereckigen säulenförmigen Wabenstruktur mit einer Länge von einer Seite der Stirnseite von 30 mm, einer Dicke der Trennwand von 300 µm und einer Zelldichte von 46,5 Zellen/cm² geformt. Der resultierende Formkörper wurde anschließend einer Mikrowellentrocknung unterzogen und anschließend mit Heißluft bei 80 °C getrocknet, um einen getrockneten Körper zu erhalten. Der resultierende getrocknete Körper wurde anschließend 5 Stunden lang an Luft bei 450 °C entfettet. Der entfettete getrocknete Körper wurde dann in einer Ar-Atmosphäre bei 1450 °C für 2 Stunden gebrannt, um einen porösen Keramikkörper zu erhalten.
(Beispiel 2)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliziumkarbidpulvers auf 24 µm geändert wurde.
(Beispiel 3)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Brenntemperatur auf 1550 °C geändert wurde.
(Beispiel 4)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass als Siliziumkarbidpulver Mischpulver aus 550 g Siliziumkarbidpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 18 µm und 200 g Siliziumkarbidpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 31 µm verwendet wurde.
(Beispiel 5)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliziumkarbidpulvers auf 31 µm geändert wurde, der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliziumpulvers auf 2 µm geändert wurde und die Brenntemperatur auf 1380 °C geändert wurde.
(Beispiel 6)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliziumkarbidpulvers auf 50 µm geändert wurde, der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliziumpulvers auf 2 µm geändert wurde und die Brenntemperatur auf 1380 °C geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Siliziumkarbidpulvers auf 31 µm geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 2)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser des Siliziumkarbidpulvers auf 50 µm geändert wurde, und der durchschnittliche Partikeldurchmesser des metallischen Siliziumpulvers auf 2 µm geändert wurde.
(Vergleichsbeispiel 3)
Ein poröser Keramikkörper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Brenntemperatur auf 1600 °C geändert wurde. Die in den oben beschriebenen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen porösen Keramikkörper wurden den folgenden Bewertungen unterzogen.
(Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr)
Jeder poröse Keramikkörper wurde in einer Richtung orthogonal zur Erstreckungsrichtung der Zelle geschnitten, um eine Probe zu erhalten. Nachdem die Schnittfläche der Probe in ein Harz eingebettet wurde, wurde die Schnittfläche poliert und mit REM (einem Rasterelektronenmikroskop) beobachtet. Bei der REM-Beobachtung wurde die Bildgebung bei Vergrößerungen von 100 (1280 x 960 Pixel) durchgeführt. Die Analyse erfolgte dann mit einer Bildanalysesoftware „Image-Pro Plus 7.0 J (Handelsname)“, erhältlich von Media Cybernetics. Für die Analyse wurde zunächst das resultierende REM-Bild einer Binarisierungsverarbeitung in Skelettabschnitte und andere Abschnitte (Porenabschnitte) unterzogen, um ein binarisiertes Bild zu erzeugen. Dann wurden im binarisierten Bild zehn Messlinien mit einer Länge von je 1000 µm in der Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids gezeichnet und alle Skelettlängen auf den Messlinien gemessen. Dann wurde aus der folgenden Gleichung das Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr berechnet: „die Anzahl der Skelettlänge von 40 µm oder mehr / die Gesamtzahl von gemessenen Skelettlängen x 100“.
(Porosität)
Die Porosität wurde mit einem Quecksilberporosimeter (AUTOPORE IV9500, von Micromeritics erhältlich) gemessen.
(Durchschnittlicher Porendurchmesser)
Der Porendurchmesser bei dem Gesamtwert von 50 % in der Porenverteilung wurde mit einem Quecksilberporosimeter (AUTOPORE IV9500, von Micromeritics erhältlich) bestimmt.
(Druckverlust mit Ruß)
Druckverlust mit Ruß meint einen Wert einer Differenz (P2 - P1) zwischen einem Druckverlust (P1) bei nicht abgelagertem Ruß und einem Druckverlust (P2) nach dem Ablagern des Rußes.
Der Druckverlust mit Ruß wurde wie folgt gemessen. Zunächst konnte Luft mit 0,15 m³/min durch jeden porösen Keramikkörper in einem Zustand strömen, in dem der Ruß nicht gefangen war, und jeder poröse Keramikkörper wurde für die Druckdifferenz nachher/vorher (Druckverlust P1) gemessen. Ruß, der von einem Rußgenerator („CAST 2“, erhältlich bei TOKYO DYLEC CORP.) erzeugt wurde, wurde in jedem porösen Keramikkörper in einer Menge von 0,1 g/L abgelagert. Anschließend wurde Luft mit 0,15 m³/min durch jeden porösen Keramikkörper geleitet, in dem der Ruß abgelagert war, und eine Druckdifferenz (Druckverlust P2) zu diesem Zeitpunkt gemessen. Anschließend wurde der Druckverlust mit Ruß aus der Gleichung berechnet: P2 - P1. Wenn Luft strömen gelassen wurde, wurde zuvor auf jeden porösen Keramikkörper ein Stopfen angebracht, sodass die Luft in einer Richtung parallel zur Dickenrichtung der Trennwand strömte.

Die oben genannten Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. [Tabelle 1]

	Verhältnis der Skelettlänge von 40 µm oder mehr (%)	Porosität (%)	Durchschnittlicher Porendurchmesser (µm)	Druckverlust mit Ruß (kPa)
Beispiel 1	4,5	46	7	0,25
Beispiel 2	11,1	45	8	0,28
Beispiel 3	14,3	43	9	0,40
Beispiel 4	11,5	44	9	0,35
Beispiel 5	3,8	38	4	0,35
Beispiel 6	6,6	38	6	0,43
Vergleichsbeispiel 1	18,5	37	11	0,50
Vergleichsbeispiel 2	22,1	37	12	0,62
Vergleichsbeispiel 3	17,9	42	10	0,49

Wie in Tabelle 1 dargestellt, hatten die porösen Keramikkörper der Beispiele 1 bis 4 mit einem Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr in einem Bereich von 0,5 bis 15 % jeweils einen geringeren Druckverlust mit Ruß als die porösen Keramikkörper der Vergleichsbeispiele 1 und 2 mit einem Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr von mehr als 15 %.
Wie aus den obigen Ergebnissen ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung einen porösen Keramikkörper, der eine Erhöhung des Druckverlustes bei Gebrauch unterdrücken kann; ein Verfahren zu dessen Herstellung; und einen Staubsammelfilter bereitstellen.
Bezugszeichenliste

1a: erste Stirnseite
1b: zweite Stirnseite
2: Zelle
3: Trennwand
4: äußere Umfangswand
5: verstopfter Abschnitt
10: poröser Keramikkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002 [0005]
JP 201082 A [0005]

Claims

Poröser Keramikkörper, umfassend: Skelettabschnitte; und Porenabschnitte, die zwischen den Skelettabschnitten gebildet sind, wobei die Porenabschnitte in der Lage sind, ein Fluid durch sie hindurchströmen zu lassen, wobei in einem Querschnitt parallel zu einer Strömungsrichtung des Fluids die Skelettabschnitte ein Verhältnis einer Skelettlänge von 40 µm oder mehr von 15% oder weniger in einer Richtung orthogonal zur Strömungsrichtung des Fluids aufweisen.
Poröser Keramikkörper nach Anspruch 1, wobei der poröse Keramikkörper eine Porosität von 30 bis 50 % aufweist.
Poröser Keramikkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei der poröse Keramikkörper einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 3 bis 20 µm aufweist.
Poröser Keramikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der poröse keramische Körper eine Wabenstruktur aufweist, in der eine Vielzahl von Zellen durch Trennwände definiert ist, wobei sich die Zellen von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite erstrecken, um Strömungswege für das Fluid zu bilden.
Poröser Keramikkörper nach Anspruch 4, wobei die Wabenstruktur Öffnungsabschnitte einiger der Zellen auf der ersten Stirnseite und verstopfte Abschnitte umfasst, die an den Öffnungsabschnitten der übrigen Zellen auf der zweiten Stirnseite bereitgestellt sind.
Poröser Keramikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Skelettabschnitte ein Aggregat mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger umfassen.
Poröser Keramikkörper nach Anspruch 6, wobei das Aggregat mindestens eines umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumkarbid, Cordierit, Aluminiumoxid, Aluminiumtitanat, Zirkonoxid und metallischem Silizium.
Poröser Keramikkörper nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Skelettabschnitte ferner mindestens ein Bindemittel umfassen.
Verfahren zur Herstellung des porösen Keramikkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: Bilden eines Grünkörpers, der ein Aggregat mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 50 µm oder weniger und ein Bindemittel enthält, und dann Brennen des resultierenden Formkörpers bei einer Temperatur von 1330 bis 1580 °C oder weniger.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Grünkörper ferner mindestens ein Bindemittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Grünkörper keine Sinterhilfsmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei eine Menge des zugegebenen Bindemittels von 5 bis 30 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Aggregats und des Bindemittels, beträgt.
Staubsammelfilter, umfassend den porösen Keramikkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.