DE112005000638B4

DE112005000638B4 - Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers

Info

Publication number: DE112005000638B4
Application number: DE112005000638.7T
Authority: DE
Inventors: Shinzou Hayashi; Hiroyuki Suenobu; Hirotake Yamada; Yasushi Noguchi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: DE112005000638T5; WO2005090263A1; JPWO2005090263A1; US20070225149A1; US7723250B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers, welcher mit Scheidewänden versehen ist und Cordierit enthält, wobei das Verfahren umfasst:
Zugeben eines Siliciumoxidgels mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ oder eines porösen Magnesiumsilikatpulvers mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ als porenbildendes Mittel zu einem Formgebungs-Rohmaterial, um ein keramisches Material herzustellen,
wobei das Siliciumoxidgel oder das poröse Magnesiumsilikatpulver in einer Menge von 5 bis 40 Vol-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials zugeben wird, damit der Poren bildende Effekt des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers ausreichend ist und wenigstens ein Teil als Silicium-Quelle für die Bildung einer Cordierit enthaltenden Zusammensetzung in dem keramischen Material dient,
Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einer spezifischen Form
und Brennen des geformten Produkts, so dass die Cordierit enthaltende Zusammensetzung gebildet wird,
wobei die Scheidewände Poren aufweisen und eine Porosität von wenigstens 50 % haben, und wobei die Poren im Wesentlichen aufgrund der Verwendung des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers gebildet werden.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers, der für Filter, Katalysatorträger und dergleichen verwendet wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen porösen keramischen Körper, welcher keine toxischen Gase während der Herstellung erzeugt und nur kaum eine Veränderung der Poren bildenden Eigenschaften oder eine Deformation eines geformten Produkts hervorruft.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Ein poröser keramischer Körper wurde breit gefächert für Filter, Katalysatorträger und dergleichen angewendet. Zum Beispiel wurde der poröse keramische Körper für eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet, die in einer Wärmekraftmaschine wie einem Verbrennungsmotor oder einer Verbrennungsanlage wie einem Betriebskessel einer Flüssigbrennstoff-/Gasbrennstoff-Reformiervorrichtung, einer Brauchwasser-/Abwasser-Reinigungsvorrichtung und dergleichen vorgesehen ist. Der poröse keramische Körper wird im Allgemeinen durch Zugabe eines Poren bildenden Mittels zu einem keramischen Pulver, Zugeben eines Binders, eines Formgebungs-Hilfsmittels, Wasser und dergleichen zu der Mischung und Kneten der sich ergebenden Mischung, Formen des gekneteten Produkts in eine spezifische Form und Brennen des geformten Produkts erhalten. Das Poren bildende Mittel wird dazu verwendet, Poren in dem porösen keramischen Körper zu steigern und die Größe und Anzahl der Poren zu steuern.
Als Poren bildendes Mittel, welches zur Herstellung des porösen keramischen Körpers verwendet wird, wurde ein Harzpulver oder ein Kohlenstoffpulver, welche während des Brennens ausgebrannt werden, allgemein verwendet. Ein solches Pulver jedoch steigert die Brennzeit oder erzeugt aufgrund des hohen Gehalts an brennbaren Stoffen während des Brennens Kohlendioxid oder toxisches Gas.
Um die vorstehenden Probleme zu lösen, wurden Anläufe unternommen, hohle Harzteilchen wie einen Harzschaum oder durch Wasser quellbare Teilchen wie vernetzte Stärke als Poren bildendes Mittel zu verwenden (zum Beispiel Patentdokumente 1 und 2). Die hohlen Harzteilchen jedoch werden leicht während des Knetens, Entlüftens oder Formens zerbrochen, wodurch die Poren bildenden Eigenschaften nicht erhalten werden können. Insbesondere wenn ein hart geformtes Produkt integral gebildet oder ein geformtes Produkt unter Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine hergestellt wird, werden die hohlen Harzteilchen, wie ein Harzschaum, welcher schlechte mechanische Festigkeit zeigt, leicht zerbrochen, wodurch es schwierig gemacht wird, einen porösen keramischen Körper mit einer hohen Porosität zu erhalten. Wenn die durch Wasser quellbaren Teilchen verwendet werden, tritt ein Problem nicht auf, in welchem die Teilchen zerbrochen werden. Da jedoch die brennbaren Stoffe nicht eliminiert werden können, tritt zu einem gewissen Ausmaß ein Problem ähnlich zu dem auf, wenn Kohlenstoffpulver oder dergleichen verwendet werden.

Patentdokument 1: JP-A-2002-326879
Patentdokument 2: JP-A-2003-238271

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Situation erreicht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen porösen keramischen Körper zur Verfügung zu stellen, welcher einen Anstieg der Brennzeit oder die Erzeugung von toxischem Gas oder dergleichen aufgrund der brennbaren Stoffe in einem Poren bildenden Mittel während der Herstellung verhindert und eine Veränderung der Poren bildenden Eigenschaften oder Information eines geformten Produkts nur wenig hervorruft. Um das vorstehende Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers, welcher mit Scheidewänden versehen ist und Cordierit enthält, zur Verfügung,
, wobei
das Verfahren umfasst:
Zugeben eines Siliciumoxidgels mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ oder eines porösen Magnesiumsilikatpulvers mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ als porenbildendes Mittel zu einem Formgebungs-Rohmaterial, um ein keramisches Material herzustellen, wobei das Siliciumoxidgel oder das poröse Magnesiumsilikatpulver in einer Menge von 5 bis 40 Vol-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials zugeben wird, damit der Poren bildende Effekt des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers ausreichend ist und wenigstens ein Teil als Silicium-Quelle für die Bildung einer Cordierit enthaltenden Zusammensetzung in dem keramischen Material dient,
Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einer spezifischen Form
und Brennen des geformten Produkts,
so dass die Cordierit enthaltende Zusammensetzung gebildet wird, wobei die Scheidewände Poren aufweisen und eine Porosität von wenigstens 50 % haben, und wobei die Poren im Wesentlichen aufgrund der Verwendung des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers gebildet werden(erster poröser keramischer Körper).
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers zur Verfügung wobei das Verfahren das Zugeben von Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 100 µm beinhaltet(zweiter poröser keramischer Körper).
Die vorliegende Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Herstellung des porösen keramischen Körpers zur Verfügung, bei dem zu den Siliciumoxid-Gelkörnchen Wasser absorbierenden Polymerteilchen zu einem Formgebungs-Rohmaterial hinzugegeben werden, so dass ein keramisches Material hergestellt wird, und integrales Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einem geformten Produkt umfasst (erstes Verfahren zur Herstellung eines geformten Produkts).
Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine (zweites Verfahren zur Herstellung eines geformten Produkts).
Der erste poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt kein Kohlendioxid oder toxisches Gas während des Brennens und ermöglicht eine Verringerung der Brennzeit im Vergleich mit dem Fall der Verwendung eines Harzpulvers oder eines Kohlenstoffpulvers als Poren bildendes Mittel durch die Verwendung des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulver als Poren bildendes Mittel während der Herstellung. Darüber hinaus tritt eine Veränderung der Poren bildenden Eigenschaften oder eine Deformation eines geformten Produktes nur selten auf. Der zweite poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt kein Kohlendioxid oder toxisches Gas während des Brennens, ermöglicht eine Verringerung der Brennzeit und ruft nur selten eine Veränderung der Poren bildenden Eigenschaften oder eine Deformation des geformten Produkts in der gleichen Art und Weise wie der erste poröse keramische Körper unter Verwendung der Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer spezifischen 50 %igen Teilchengröße (D₅₀) als Poren bildendes Mittel während der Herstellung hervor. Gemäß des ersten und des zweiten Verfahrens zur Herstellung eines geformten Produkts gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da das Siliciumoxidgel oder die Wasser absorbierenden Polymerteilchen, welche nicht leicht während des Knetens, Entlüftens oder Formens zerbrochen werden und selten Deformation eines geformten Produkts hervorrufen, als Poren bildende Mittel während der Herstellung verwendet werden, das Poren bildende Mittel nicht zerbrochen, selbst wenn ein geformtes Produkt integral geformt oder unter Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine hergestellt wird, wodurch ein poröser keramischer Körper, welcher eine hohe Porosität und keine Defekte wie Deformation zeigt, durch Brennen des sich ergebenden geformten Produkts erhalten werden kann.
Figurenliste
Figure 1 ist eine graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen der 50 %igen Teilchengröße eines Poren bildenden Mittels und der mittleren Porengröße eines porösen Körpers zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFPORM DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Der erste poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein poröser keramischer Körper, welcher Cordierit enthält und durch Zugeben von Siliciumoxidgel oder einem porösen Magnesiumsilikatpulvers zu einem Formgebungs-Rohmaterial, um ein keramisches Material herzustellen, Formen des sich ergebenden keramischen Materials in eine spezifische Form und Brennen des geformten Produkts erhalten wird.
Das Siliciumoxidgel und das poröse Magnesiumsilikatpulver, die für den porösen keramischen Körper gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden zu dem Formgebungs-Rohmaterial als Poren bildendes Mittel zugegeben, wenn der poröse keramische Körper hergestellt wird, da diese Pulver anorganische Pulver sind, welche keine brennbaren Stoffe enthalten, die während des Brennens verbrannt werden, tritt die Erzeugung von Kohlendioxid und toxischem Gas aufgrund der brennbaren Stoffe in dem Poren bildenden Mittel während des Brennens des geformten Produkts nicht auf, was von dem Fall der Verwendung eines Harzpulvers, Kohlenstoffpulvers oder durch Wasser quellbaren Teilchen als Poren bildendes Mittel abweicht. Darüber hinaus kann die Brennzeit im Vergleich mit dem Fall der Verwendung eines Harzpulvers oder Kohlenstoffpulvers als Poren bildendes Mittel verringert werden. Da diese Pulver eine hohe Festigkeit zeigen und nicht leicht zerbrochen werden, worin sie sich von den hohlen Harzteilchen unterscheiden, ändern sich die Poren bildenden Eigenschaften während des Abformens nicht.
Der erste poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung enthält Cordierit, da das Siliciumoxidgel oder das poröse Magnesiumsilikatpulver als Poren bildendes Mittel verwendet wird. Das Formgebungs-Rohmaterial wird mit einer gewünschten Zusammensetzung nach der Zugabe einer spezifischen Menge des Poren bildenden Mittels zugegeben.
Es ist bevorzugt, dass das poröse Magnesiumsilikatpulver, welches für den ersten porösen keramischen Körper verwendet wird, ein amorphes Magnesiumsilikatpulver ist. Als Verbindung wird zum Beispiel eine Verbindung einer Cordierit-Zusammensetzung bevorzugt verwendet.
Gemäß der Erfindung weisen, dass das Siliciumoxidgel und das poröse Magnesiumsilikatpulver, welche für den ersten porösen keramischen Körper verwendet werden, eine Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ auf. Wenn das Pulver eine Rohdichte aufweist, die 1 g/cm³ übersteigt, da das Pulver eine verringerte Poren bildende Wirkung zeigt ist es schwierig, einen gewünschten porösen Körper zu erhalten. Wenn das Pulver eine Rohdichte von weniger als 0,2 g/cm³ aufweist, da ein großer Betrag der Schrumpfung während des Brennens nahe des Schmelzpunktes der Pulverbestandteile auftritt, wird die Poren bildenden Wirkung beeinträchtigt (die Porosität nimmt ab) oder Risse treten in dem geformten Produkt auf.
Der Ausdruck „Rohdichte“, der hierin verwendet wird, bedeutete eine Rohdichte, die unter Verwendung eines Pulverprüfgeräts „PT-R“, hergestellt von Hosokawa Micron Corporation, gemessen wurde.
Das Siliciumoxidgel und das poröse Magnesiumsilikatpulver, die für den ersten porösen keramischen Körper verwendet werden, werden in einer Menge von 5 Vol.-% bis 40 Vol.-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials nach der Zugabe des Pulver zugegeben. Die Porosität des sich ergebenden porösen keramischen Körpers steigt begleitet durch einen Anstieg der Menge des zugegebenen Pulvers bis die Menge des Pulvers etwa 40 Vol.-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials erreicht. Wenn andererseits die Menge des Pulver 40 Vol.-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials übersteigt, steigt der Betrag der Schrumpfung des geformten Produkts während des Brennens an, wodurch die Porosität dazu neigt, abzunehmen. Wenn die Menge des zugegebenen Pulvers weniger als 5 Vol.-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials beträgt, da der Effekt des Steigens der Porosität klein ist, führt die Zugabe des Pulvers nicht zu einem ausreichenden Vorteil.
Das als Poren bildendes Mittel verwendete Pulver wird zu dem Formgebungs-Rohmaterial wie einem keramischen Pulver zugegeben. Nach der Zugabe eines Binders, eines Formgebungs-Hilfsmittels, Wasser und dergleichen wird die Mischung geknetet, um ein keramisches Material herzustellen. Nach dem Formen des keramischen Materials in eine spezifische Form wird das geformte Produkt gebrannt, um einen porösen keramischen Körper gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Wenn das Siliciumoxidgel oder Magnesiumsilikatpulver als Poren bildendes Mittel verwendete werden, werden die Pulver im Allgemeinen während des Brennens geschmolzen und reagieren mit anderen Bestandteilen des Formgebungs-Rohmaterials, so dass eine Cordierit enthaltenden Verbindung gebildet wird. Wenn zum Beispiel das Formgebungs-Rohmaterial und das Siliciumoxidgel als Poren bildendes Mittel in einer Cordierit-Zusammensetzung gemischt werden, reagiert das geschmolzene Siliciumoxidgel mit anderen Bestandteilen des Formgebungs-Rohmaterials während des Brennens, so dass eine Verbindung der Cordierit-Zusammensetzung gebildet wird und in dem sich ergebenden porösen keramischen Körper verbleibt.
Der zweite poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein poröser keramischer Körper, wobei der poröse keramische Körper durch Zugeben von Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße (D50) von 10 µm bis 100 µm sind. zu einem Formgebungs-Rohmaterial, so dass ein Material hergestellt wird, Formen des sich ergebenden keramischen Materials in eine spezifische Form und Brennen des geformten Produkts erhalten wird.
Die Siliciumoxid-Gelkörnchen, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden, werden zu dem Formgebungs-Rohmaterial als Poren bildendes Mittel zugegeben, wenn der poröse keramische Körper hergestellt wird, und weisen eine 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 100 µm auf. Ein Problem, welches auftritt, wenn brennbare Stoffe als Poren bildendes Mittel verwendet werden, wie Risse, ein Anstieg der Brennzeit oder die Erzeugung von Kohlendioxid oder toxischem Gas, kann durch Verwendung des Siliciumoxidgels als Poren bildendes Mittel verhindert werden, welches ein anorganisches poröses Material ist. Da das Siliciumoxidgel ein poröses Teilchen ist und einen exzellenten Poren bildenden Effekt pro Einheitsmasse in der gleichen Art und Weise wie hohle Harzteilchen zeigt, kann ein poröser Körper mit einer hohen Porosität mit einer Zugabe von einer geringen Menge des Siliciumoxidgels erhalten werden. Da andererseits das Siliciumoxidgel eine hohe mechanische Festigkeit im Vergleich mit den hohlen Harzteilchen zeigt, werden die Siliciumoxidgelteilchen nur selten während des Mischens/Knetens des Rohmaterials oder während des Formens zerbrochen. Folglich können Poren bildende Effekte zu einem Ausmaß entsprechend der Menge des zugegebenen Siliciumoxidgels erhalten werden.
Das Siliciumoxidgel ist eine Xerogel, welches ein dreidimensionales Netzwerkskelett aufweist, in welchem Moleküle de Hauptbestandteils Monokieselsäure (SiO₂·nH₂O) gebunden und in welchem eine Anzahl von kleinen Poren in dem dreidimensionalen Netzwerkskelett gebildet sind. In dem zweiten porösen keramischen Körper werden Körnchen eines solchen Siliciumoxidgels als Poren bildendes Mittel verwendet. Der Ausdruck „Körnchen“, der hierin verwendet wird, bedeutet nicht notwendiger Weise ein gekörntes Teilchen und schließt ebenso eine Substanz ein, die allgemein als Pulver bezeichnet wird.
In dem zweiten porösen keramischen Körper enthält das Siliciumoxidgel Monokieselsäure als Hauptbestandteil und kann andere Bestandteile enthalten, sofern die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Das Siliciumoxidgel weist bevorzugt einen Si-Gehalt von 95 Mol-% bis 99,99 Mol-% des metallischen Elements auf, welches das Siliciumoxidgel bildet.
Bestandteile wie eine Säure oder Lauge, die zugegeben werden, wenn das Siliciumoxidgel hergestellt wird, können in dem Siliciumoxidgel zusätzlich zu dem Siliciumoxid als Hauptbestandteil verbleiben. Wenn eine große Menge solcher Bestandteile verbleibt, so dass der Si-Gehalt kleiner als der vorstehende Bereich ist, kann ein geformtes Produkt, (gesintertes Produkt), welches das Poren bildende Mittel einschließt, zu einem großen Ausmaß schrumpfen, wenn das geformte Produkt gebrannt wird.
Der Si-Gehalt kann unter Verwendung eines bekannten analytischen Verfahrens wie einem gravimetrischen Verfahrens und einer Vorrichtung wie einem Röntgenstrahl-Fluoreszenzspektrometer (XRF) berechnet werden. Es ist zu bemerken, dass der Si-Gehalt, der hierin verwendet wird, den Wert angibt, der unter Verwendung des gravimetrischen Verfahrens berechnet wurde.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen müssen eine 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 100 µm aufweisen. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen weisen bevorzugt eine 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 80 µm und inbesondere bevorzugt von 10 µm bis 50 µm auf. Wenn die 50 %ige Teilchengröße in dem vorstehenden Bereich liegt, kann ein poröser Körper mit einer praktischen mittleren Porengröße erhalten werden.
Wenn die 50 %ige Teilchengröße außerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, da der sich ergebende poröse Körper eine signifikant verringerte Porengröße zeigt, ist es schwierig, den porösen Körper für Anwendungen zu verwenden, in welcher Gas-/Flüssigkeits-Permeabilität benötigt wird (zum Beispiel Filter). Ein Dieselteilchenfilter (DPF), welcher partikuläre Materie (PM) einfängt, die aus einem Dieselmotor eines Dieselfahrzeugs oder dergleichen ausgestoßen wird, weist zum Beispiel eine mittlere Porengröße von 10 µm oder mehr auf. Wenn die 50 %ige Teilchengröße kleiner als 10 µm ist, kann es schwierig werden, einen porösen Körper mit einer solchen mittleren Porengröße zu erhalten.
Wenn die 50 %ige Teilchengröße den vorstehenden Bereich übersteigt, kann ein Prozess behindert werden, in welchem Aggregatteilchen während des Brennens gesintert werden, um einen starken Hals auszubilden. Als Ergebnis kann das gesinterte Produkt eine verringerte mechanische Festigkeit zeigen oder aufgrund einer Abnahme der Bindungskraft der Aggregatteilchen brechen.
Der Ausdruck „x %ige Teilchengröße (Dx)“, der hierin verwendet wird, bedeutet die Teilchengröße, die unter Verwendung einer Teilchengrößenverteilungs-Messvorrichtung mit Laser-Diffraktion/-Streuung gemessen wurde (zum Beispiel „LA-920“, hergestellt von Horiba Ltd.), bei welcher die kumulative Masse der Körnchen x Prozent der gesamten Masse der Körnchen ist. Zum Beispiel kann die x %ige Teilchengröße (Dx) unter Verwendung eines Verfahrens, welches Dispergieren von 1 g der zu messenden Zielteilchen in 50 g ionenausgetauschtem Wasser in einem Becherglas mit Hilfe von Ultraschalldispersion dispergiert wurde, Verdünnen der sich ergebenden Suspension auf eine geeignete Konzentration, Einspritzen der verdünnten Suspension in eine Zelle der Messvorrichtung, Dispergieren der Körnchen für zwei Minuten in der Messvorrichtung mit Hilfe von Ultraschalldispersion und dann Messen der Teilchengröße gemessen werden. In diesem Messverfahren zeigt die „50 %ige Teilchengröße (D₅₀)“ die mittlere Teilchengröße an.
Es ist bevorzugt, dass die Siliciumoxid-Gelkörnchen, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden, eine Teilchengrößenverteilung aufweisen, die durch die folgenden Ausdrücke (1) und (2) in Bezug auf die 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) definiert wurden. Ein poröser Körper mit einer praktischen mittleren Porengröße kann durch Erreichen der Teilchengrößenverteilung in diesem Bereich erhalten werden, um eine scharfe Teilchengrößenverteilung bereitzustellen. $0,1 \leq D_{10} {/D}_{50} \leq 0,5$
$2 \leq D_{90} {/D}_{50} \leq 5$
(D₅₀: 50 %ige Teilchengröße, D₁₀: 10 %ige Teilchengröße und D₉₀: 90 %ige Teilchengröße)
Wenn das Verhältnis D₁₀/D₅₀ kleiner als der vorstehende Bereich ist, da der sich ergebende poröse Körper eine signifikant verringerte Porengröße zeigt, kann es schwierig sein, einen porösen Körper mit einer mittleren Porengröße von 10 µm oder mehr zu erhalten. Wenn das Verhältnis D₁₀/D₅₀ den vorstehenden Bereich übersteigt, nimmt die Herstellungsrate ab, wenn die Siliciumoxid-Gelkörnchen gesiebt werden, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist das Verhältnis D₁₀/D₅₀ bevorzugt 0,2 bis 0,5 und insbesondere bevorzugt 0,3 bis 0,5.
Wenn das Verhältnis D₉₀/D₅₀ kleiner als der vorstehende Bereich ist, nimmt die Ausbeutesrate ab, wenn die Siliciumoxid-Gelkörnchen gesiebt werden, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden. Wenn der Wert D₁₀/D₅₀ den vorstehenden Bereich übersteigt, da der sich ergebende poröse Körper eine signifikant verringerte mittlere Porengröße zeigt, kann es schwierig sein, eine porösen Körper mit einer mittleren Porengröße von 10 µm oder mehr zu erhalten. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist das Verhältnis D₉₀/D₅₀ bevorzugt 2 bis 4 und insbesondere bevorzugt 2 bis 3.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen schließen bevorzugt Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 in einer Menge von 90 Masse-% bis 100 Masse-% ein. Wenn der Gehalt der Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 außerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, nimmt die Rundheit der Poren, die nach dem Brennen gebildet wurde, ab, wodurch der Druckverlust während er Gaspermeation ansteigt. Um die vorstehenden Effekt zuverlässig zu erreichen, schließen die Siliciumoxid-Gelkörnchen bevorzugt Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 in einer Menge von 95 Masse-% bis 100 Masse-% und insbesondere bevorzugt 98 Masse-% bis 100 Masse-% ein.
Der Ausdruck „Formfaktor“ bezieht sich im Allgemeinen auf das Verhältnis der Hauptachse zu der Nebenachse eines Teilchens. In dieser Spezifizierung wird der Gehalt der Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 wie folgt bestimmt. Speziell werden die Siliciumoxid-Gelkörnchen unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops photographiert. 50 Teilchen werden beliebig aus einem 622 µm× 419 µm großen Bereich des fotografierten Bildes ausgewählt und der Formfaktor jedes Teilchens aus der Hauptachse und der Nebenachse berechnet. Das Verhältnis der Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 zu den 50 Teilchen wird als Gehalt der Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 angenommen. In diesem Fall wird die minimale Teilchengröße, die durch den Körperschwerpunkt der Teilchen gemessen wird, als Nebenachse des Teilchens und die maximale Teilchengröße, die durch den Körperschwerpunkt des Teilchens gemessen wurde, als Hauptachse des Teilchens angenommen.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen schließen bevorzugt keine Teilchen mit einer Teilchengröße ein, die 100 µm übersteigt. Wenn die Siliciumoxid-Gelkörnchen im Wesentlichen keine Teilchen mit einer Teilchengröße einschließen, die 100 µm übersteigt, kann ein Problem verhindert werden, in welchem große Poren in dem porösen Körper gebildet werden und als Defekte wirken. Wenn darüber hinaus ein geformtes Produkt mit einer Wabenstruktur durch Extrusionsabformung gebildet wird, das mit extrem dünnen Scheidewänden versehen ist, kann ein Problem effektiv verhindert werden, in welchem der Schlitz einer Extrusionsmatrize (der Abschnitt, der durch den Schlitz extrudiert wird, bildet eine Scheidwand) verschlossen wird, so dass zum Beispiel der Extrusionsdruck angehoben wird.
Der Ausdruck „schließen im Wesentlichen nicht ein“, der hierin verwendet wird, bedeutet, dass der Gehalt an Teilchen mit einer Teilchengröße, die 100 µm übersteigt, 0 Masse-% bis 0,01 Masse-% beträgt, das heißt der Gehalt an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 µm oder weniger ist 99,99 Masse-% bis 100 Masse-%.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen werden bevorzugt aus einem porösen Körper mit einem Porenvolumen von 0,4 ml/g bis 2,0 ml/g gebildet. Wenn das Porenvolumen in dem vorstehenden Bereich liegt, können die vorstehende Effekt zu einem Ausmaß entsprechend der Menge der zugegebenen Siliciumoxid-Gelkörnchen erhalten werden.
Wenn das Porenvolumen kleiner als der vorstehende Bereich ist, kann es schwierig sein, ausreichende Poren bildende Effekte zu erhalten. Wenn das Porenvolumen den vorstehenden Bereich übersteigt, da die Körnchen eine verringerte mechanische Festigkeit zeigen, werden die Teilchen während des Mischens/Knetens des Rohmaterials oder während des Formens zerbrochen. Als Ergebnis können die Poren bildenden Effekt zu einem Ausmaß entsprechend der Menge der zugegebenen Siliciumoxid-Gelkörnchen nicht erhalten werden. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist das Porenvolumen bevorzugt 0,6 ml/g bis 2,0 ml/g und insbesondere bevorzugt 1,0 ml/g bis 2,0 ml/g.
Der Ausdruck „Porenvolumen“ der hierin verwendet wird, bedeutet das Porenvolumen, das unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters („Autopore 9405“, hergestellt von Micromeritics Instrument Corporation) gemessen wurde.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen sind bevorzugt Teilchen mit einer spezifischen Oberfläche (JIS R1626) von 100 m²/g bis 1000 m²/g. Wenn die spezifische Oberfläche in dem vorstehenden Bereich liegt, können ausreichende Poren bildende Effekte erreicht werden, während die mechanische Festigkeit des sich ergebenden gesinterten Produkts sichergestellt wird.
Wenn die spezifische Oberfläche kleiner als der vorstehende Bereich ist, können die Poren bildenden Effekte unzureichend sein. Wenn die spezifische Oberfläche den vorstehenden Bereich übersteigt, kann das sich ergebende gesinterte Produkt eine verringerte mechanische Festigkeit zeigen. Um die vorstehenden Effekt zuverlässig zu erreichen, ist die spezifische Oberfläche bevorzugt 300 m²/g bis 1000 m²/g und insbesondere bevorzugt 600 m²/g bis 1000 m²/g.
Der Ausdruck „spezifische Oberfläche“ der hierin verwendet wird, bedeutet die spezifische Oberfläche, die in Übereinstimmung mit JIS R1626 gemessen wurde (Messverfahren für die spezifische Oberfläche von feinem keramischem Pulver durch Gasabsorption unter Verwendung des BET-Verfahrens).
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen werden bevorzugt durch Sieben von Rohmaterialkörnchen mit einer 50 %igen Partikelgröße (D₅₀) von 10 µm bis 150 µm durch ein Sieb mit einem Maschenweite von 44 µm bis 210 µm erhalten, um die 50 %ige Partikelgröße (D₅₀) in dem Bereich von 10 µm bis 100 µm zu steuern. Die Rohmaterialkörnchen weisen bevorzugt eine 50 %ige Teilchengröße von 10 µm bis 120 µm auf.
Wenn die 50 %ige Teilchengröße der Rohmaterialkörnchen kleiner als der vorstehende Bereich ist, können Körnchen mit einer 50 %ige Teilchengröße von 10 µm oder mehr durch Sieben nicht erhalten werden. Wenn die 50 %ige Teilchengröße der Rohmaterialkörnchen den vorstehenden Bereich übersteigt, können Körnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße von 100 µm oder weniger durch Sieben nicht erhalten werden. Um eine angemessene Teilchengrößenverteilung, die später beschrieben wird, zusätzlich zu der vorstehenden 50 %igen Teilchengröße zu erhalten, ist es bevorzugt, dass die Rohmaterialkörnchen eine 50 %ige Teilchengröße von 25 µm bis 100 µm und insbesondere bevorzugt von 25 µm bis 80 µm aufweisen.
Bei der Herstellung der Siliciumoxid-Gelkörnchen, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden, ist es bevorzugt, Rohmaterialkörnchen mit einer Teilchengrößenverteilung zu verwenden, die durch die folgenden Ausdrücke (3) und (4) in Bezug auf die 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) zusätzlich zu der gesteuerten 50 %igen Teilchengröße definiert wird. $0,05 \leq D_{10} {/D}_{50} \leq 0,5$
$2,0 \leq D_{90} {/D}_{50} \leq 8,0$
(D₅₀: 50 %ige Teilchengröße, D₁₀: 10 %ige Teilchengröße und D₉₀: 90 %ige Teilchengröße)
Körnchen mit einer Teilchengrößenverteilung, die durch den folgenden Ausdruck (1) definiert werden, können unter Verwendung von Rohmaterialteilchen mit einem Verhältnis D₁₀/D₅₀ in dem vorstehenden Bereich erhalten werden. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist es bevorzugt, Rohmaterialkörnchen mit einem Verhältnis D₁₀/D₅₀ von 0,07 bis 0,5 und insbesondere bevorzugt von 0,08 bis 0,5 zu verwenden. $0,01 \leq D_{10} {/D}_{50} \leq 0,5$
Körnchen mit einer Teilchengrößenverteilung, die durch den folgenden Ausdruck (2) definiert werden, können unter Verwendung von Rohmaterialkörnchen mit einem Verhältnis D₁₀/D₅₀ in dem vorstehenden Bereich erhalten werden. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist es bevorzugt, Rohmaterialkörnchen mit einem Verhältnis D₉₀/D₅₀ von 2 bis 7 und insbesondere bevorzugt von 2 bis 6 zu verwenden. $2 \leq D_{90} {/D}_{50} \leq 5$
Wenn die die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen hergestellt werden, ist es notwendig, die Rohmaterialkörnchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 44 µm bis 210 µm zu sieben. Der Zweck dieses Vorgangs ist es, Körnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße zu erhalten, die in dem Bereich von 10 µm bis 100 µm gesteuert sind.
Wenn die Maschenweite des Siebes kleiner als der vorstehende Bereich ist, nimmt das Verhältnis D₁₀/D₅₀ ab. Wenn die Maschenweite des Siebes den vorstehenden Bereich übersteigt, ist es schwierig, große Teilchen mit einer Teilchengröße zu entfernen, die 100 µm übersteigt. Um die vorstehenden Effekte zuverlässig zu erreichen, ist es bevorzugt, die Rohmaterialkörnchen durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 85 µm bis 170 µm und insbesondere bevorzugt von 85 µm bis 145 µm zu sieben.
Das Siebverfahren ist nicht besonders begrenzt, soweit die Rohmaterialkörnchen durch ein Sieb mit der vorstehenden Maschenweite gesiebt werden. Ein bekanntes Siebverfahren wie ein Vibrationssiebverfahren, ein Zentrifugalsiebverfahren oder ein Luftstrahlsiebverfahren können beliebig verwendet werden. Insbesondere ist es bevorzugt, das Luftstrahlsiebverfahren zu verwenden.
Da das Siliciumoxidgel ein poröser Körper und ein leichtgewichtiges Teilchen mit einer kleinen offensichtlichen Dichte ist, reitet das Siliciumoxidgel leicht auf einem Luftstrom. Folglich ist die Klassifizierung unter Verwendung des Luftstrahlsiebverfahrens für das Siliciumoxidgel geeignet. Andererseits können die leichtgewichtigen Siliciumoxidgelteilchen unter Verwendung des Vibrationssiebverfahrens oder des Zentrifugalsiebverfahrens nicht ausreichend klassifiziert werden. Als Luftstrahlsiebverfahren kann ein Verfahren unter Verwendung eines Luftstrahlklassifizierers (zum Beispiel „Fine Sifter MTS-D101“, hergestellt von Okawara Corporation), der mit einem zylindrischen Sieb mit einer spezifischen Maschenweite versehen ist, angegeben werden, in welchem die Rohmaterialkörnchen zu dem inneren Raum des zylindrischen Siebes zusammen mit einem Luftstrom zugeführt und durch das zylindrische Sieb gesiebt werden, während die Rohmaterialkörnchen von der Außenseite des zylindrischen Siebes unter der Anwendung der Kraft des Windes zum Beispiel absorbiert werden. Das vorstehende Verfahren verbessert die Produktionseffizienz aufgrund des hohen Leistungsverhaltens der Klassifizierung.
Die Rohmaterialkörnchen können durch Zugeben einer Säure wie Salzsäure oder Schwefelsäure zu Natriumsilikat (Wasserglas: SiO₂·Na₂O) bei 10°C bis 95°C unter kräftigem Rühren, um der Mischung die Reaktion zu ermöglichen, so dass ein Hydrogel erhalten wird, Neutralisieren des Hydrogels mit einer Lauge wie Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), Waschen des sich ergebenden Produktes mit Wasser und Trocknen und Brennen des sich ergebenden Produkts bei 20°C bis 150°C erhalten werden.
Als ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung von Rohmaterialkörnchen mit einer gesteuerten 50 %igen Teilchengröße kann ein Verfahren des Einstellens der Primärteilchengröße durch Einstellen des pH-Wertes während der Reaktion angegeben werden. Wenn Natriumsilikat und eine Säure in einem sauren Bereich mit einem pH-Wert von weniger als 7,0 reagiert werden, nimmt die Dissoziation der Hydroxylgruppen auf der Oberfläche des Siliciumoxids ab, wodurch die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer kleinen 50 %igen Teilchengröße erhalten werden können. Wenn Natriumsilikat und eine Säure in einem basischen Bereich mit einem pH-Wert reagiert werden, der 7,0 übersteigt, wirken Hydroxidionen (OH^-) als Katalysator, so dass eine Siloxanbindung zwischen den Siliciumoxid-Molekülen gebildet wird, wodurch Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer großen 50 %igen Teilchengröße erhalten werden können. Es ist zu bemerken, dass Rohmaterialkörnchen mit einer kontrollierten 50 %igen Teilchengröße durch Mahlen und Klassifizieren von Siliciumoxid-Gelkörnchen oder durch willkürliches Auswählen eines kommerziell erhältlichen Siliciumgelproduktes erhalten werden können, welches für die Zwecke geeignet ist.
Siliciumoxid-Gelkörnchen, welche andere Bedingungen erfüllen (zum Beispiel Teilchengrößenverteilung, Formfaktor, Porenvolumen und spezifische Oberfläche), welche für die Siliciumoxid-Gelkörnchen geeignet sind, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden, können willkürlich aus verschiedenen kommerziell erhältlichen Siliciumoxidgel-Produkten ausgewählt oder durch Mahlen und Klassifizieren solcher Produkte erhalten werden.
Die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen können zum Beispiel mit Rohmaterialien wie Aggregatteilchen (zum Beispiel keramisches Pulver), einem Dispersionsmedium (zum Beispiel Wasser), einem organischen Binder und einem Formgebungs-Hilfsmittel gemischt werden. Die sich ergebende Mischung wird geknetet, so dass ein keramisches Material erhalten wird, und das keramische Material wird in eine gewünschte Form durch Extrusionsabformung oder dergleichen geformt, getrocknet und gebrannt, um einen porösen keramischen Körper als gesintertes Produkt zu erhalten.
Da die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendeten Siliciumoxid-Gelkörnchen Siliciumoxid als Hauptbestandteil enthalten, können Siliciumoxid-Gelkörnchen als Teil der Aggregatteilchen zugegeben werden, wenn ein poröser keramischer Körper hergestellt wird, der Siliciumoxid als Bestandteil enthält. Dieses Verfahren ist darin vorteilhaft, dass die Aggregatteilchen als Poren bildendes Mittel wirken, so dass es unnötig gemacht wird, das Poren bildende Mittel separat zuzusetzen.
Zum Beispiel wird Cordierit (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂) durch Mischen von Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliciumoxid und dergleichen bei einer theoretischen Cordierit-Zusammensetzung und Brennen der Mischung erhalten. In diesem Fall, wenn die vorstehenden Siliciumoxid-Gelkörnchen anstatt aller oder eines Teils des Siliciumoxids verwendet werden, kann ein poröser Cordieritkörper mit einer für die Anwendung geeigneten Porosität und mittleren Porengröße ohne separates Zusetzen des Poren bildenden Mittels, oder ein poröser Cordieritkörper mit einer hohen Porosität erhalten werden, welcher nicht durch einfaches Durchführen des normalen Brennvorgangs erhalten werden kann. Als Beispiele der Keramik, welche Siliciumoxid als Bestandteil enthält, können Mullit, Forsterit, Fayalit, Enstatit, Siliciumoxidglas, Cristobalit, Steinzeug und dergleichen zusätzlich zu Cordierit angegeben werden. Diese keramischen Produkte können durch Ausnutzen des Effekts der Verwendung der Siliciumoxid-Gelkörnchen in der gleichen Art und Weise wie Cordierit hergestellt werden.
Die Form des ersten porösen keramischen Körpers und des zweiten porösen keramischen Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt. Die Form des ersten porösen keramischen Körpers und des zweiten porösen keramischen Körpers kann geeignet abhängig von der Anwendung ausgewählt werden. Wenn zum Beispiel der poröse keramische Körper für einen Filter, Katalysatorträger oder dergleichen verwendet wird, kann der poröse keramische Körper in eine Wabenform geformt werden, welche für diese Anwendungen geeignet ist.
Als erstes Verfahren zur Herstellung eines geformten Produkts gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des porösen keramischen Körpers bezeichnet, bei dem zu den Siliciumoxid-Gelkörnchen Wasser absorbierenden Polymerteilchen zu der Formgebungs-Rohmaterial hinzugegeben werden, so dass ein keramisches Material hergestellt wird, und integrales Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einem geformten Produkt einschließt. Das zweite Verfahren zur Herstellung des porösen keramischen Körpers gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren Herstellung zur eines geformten Produkts, welches einen porösen keramischen Körper durch Brennen herstellt, wobei das Verfahren das Zugeben von Siliciumoxid-Gelkörnchen oder von Siliciumoxid-Gelkörnchen und Wasser absorbierenden Polymerteilchen zu einem Formgebungs-Rohmaterial, so dass ein Material hergestellt wird, und Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einem geformten Produkt unter Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine einschließt.
Die Siliciumoxid-Gelkörnchen oder die Wasser absorbierenden Polymerteilchen zeigen hohe mechanische Festigkeit und werden selten zerbrochen im Vergleich mit Hohlteilchen (zum Beispiel Harzschaum), welche weit verbreitet als Poren bildende Mittel verwendet werden. Folglich, selbst wenn das Material, zu welchem die Siliciumoxid-Gelkörnchen oder die Wasser absorbierenden Polymerteilchen als Poren bildendes Mittel zugegeben wurden, integral in ein hart geformtes Produkt oder unter Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine geformt wurde, werden die Siliciumoxid-Gelkörnchen nicht leicht während des Knetens, Entlüftens oder Formens zerbrochen. Folglich kann ein poröser keramischer Körper, welcher eine hohe Porosität und keine Defekte wie eine Deformation zeigt, durch Brennen des sich ergebenden geformten Produkts erhalten werden.
Die Siliciumoxid-Gelkörnchen können individuell als Poren bildendes Mittel oder zusammen mit den Wasser absorbierenden Polymerteilchen zugegeben werden. Wenn die Siliciumoxid-Gelkörnchen zusammen mit den Wasser absorbierenden Polymerteilchen zugegeben werden, werden die Siliciumoxid-Gelkörnchen und die Wasser absorbierenden Polymerteilchen bevorzugt so zugegeben, dass das Masseverhältnis der Siliciumoxid-Gelkörnchen zu den Wasser absorbierenden Polymerteilchen (Masse der Siliciumoxid-Gelkörnchen/Masse der Wasser absorbierenden Polymerteilchen) etwa 0,25 bis 9 beträgt. Wenn das Masseverhältnis kleiner als 0,25 ist, werden Kohlendioxid oder toxische Gase, die von brennbaren Stoffen herrühren, zu einem großen Ausmaß während des Brennens des geformten Produktes erzeugt. Da es darüber hinaus notwendig ist, Risse während des Brennens durch Verringerung der Erzeugung von Wärme während der Verbrennung der brennbaren Stoffe zu verhindern, wird die Brennzeit angehoben. Wenn das Masseverhältnis 9 übersteigt, obwohl die Poren bildenden Effekte aufgrund der Zugabe der Wasser absorbierenden Polymerteilchen nur zu einem kleinen Ausmaß auftreten, wird die Anzahl der Arten von zugegebenen Rohmaterialteilchen angehoben. Dies führt zu einer ineffizienten Herstellung. Bevorzugte Formen der Siliciumoxid-Gelkörnchen sind die gleichen wie die Siliciumoxid-Gelkörnchen, die für den zweiten porösen keramischen Körper verwendet werden. Als Wasser absorbierende Polymerteilchen sind Wasser absorbierende Polymerteilchen mit einem mittleren Durchmesser nach der Wasserabsorption von 2 µm bis 200 µm bevorzugt.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im größeren Detail auf dem Wege von Beispielen beschrieben. Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele nicht begrenzt wird.
Beispiele la, 1 bis 4 und 6 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 und 5a

Ein Siliciumoxidgel („P707M“, hergestellt von Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd., mittlere Teilchengröße: 120 µm, Rohdichte: 0,45 g/cm³) oder ein poröses Magnesiumsilikatpulver („P-1“, hergestellt von Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd., mittlere Teilchengröße: 15 µm, Rohdichte: 0,85 g/cm³) wurde als Poren bildendes Mittel verwendet. Das Poren bildende Mittel wurde mit Talk, Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Kaolin und Aluminiumhydroxid mit einer Cordierit-Zusammensetzung gemischt, während die Menge des Siliciumoxids in dem Bereich von 0 Masse-% bis 18 Masse-% und die Menge des porösen Magnesiumsilikatpulvers in dem Bereich von 0 Masse-% bis 40 Masse-% verändert wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt wird, um ein Rohmaterial zu bilden. Nach der Zugabe von Methylcellulose („SM4000“, hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) als Formgebungsbinder, eines oberflächenaktiven Mittels als Formgebungs-Hilfsmittel und Wasser wurde die Mischung geknetet, um ein keramisches Material herzustellen. Die Mengen von Binder, Formgebungs-Hilfsmittel und Wasser, die in Tabelle 1 gezeigt werden, zeigen die Mengen von 100 Masse-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials einschließlich des Poren bildenden Mittels an. Ein in Wabenform geformtes Produkt (Durchmesser: 40 mm, Länge: 100 mm) wurde durch Extrusionsabformung des sich ergebenden keramischen Materials geformt. Das geformte Produkt wurde bei 120°C für eine Stunde getrocknet und bei 1350°C für zwei Stunden gebrannt, um einen porösen keramischen Körper zu erhalten. Die Porosität des ergebenen porösen keramischen Körpers wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

	Rohdichte	Verlgeichsbeispiel		Beispiel
	Rohdichte	1	1a	1	2	3	4	5a	6	7	8
Talk	2,6 g/cm³	40,0 Masse-%	0,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	20,0 Masse-%	10,0 Masse-%
Kaolin	2,6 g/cm³	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	8,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%
Siliciumoxid	2,6 g/cm³	12,5 Masse-%	12,5 Masse-%	0,0 Masse-%	2,5 Masse-%	5,0 Masse-%	7,5 Masse-%	10,5 Masse-%	0,0 Masse-%	12,5 Masse-%	12,5 Masse-%
Aluminiumoxid	3,9 g/cm³	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	19,0 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%
Aluminiumhydroxid	2,8 g/cm³	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%
Siliciumoxidgel	0, 45 g/cm³	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	12,5 Masse-%	10,0 Masse-%	7,5 Masse-%	5,0 Masse-%	2,0 Masse-%	18,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%
poröses Magnesiumsilikat	0, 85 g/cm³	0,0 Masse-%	40,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	20,0 Masse-%	30,0 Masse-%
Binder	1,1 g/cm³	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%
Formgebungs-hilfsmittel	1,0 g/cm³	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%
Wasser	1,0 g/cm³	35,0 Masse-%	81,0 Masse-%	48,6 Masse-%	47,0 Masse-%	42,0 Masse-%	39,0 Masse-%	36,5 Masse-%	39,0 Masse-%	58,0 Masse-%	69,5 Masse-%
Porosität		45,0 %	48,8 %	56,1 %	55,4 %	53,0 %	51,4 %	50,0 %	53,5 %	58,2 %	58,3 %

Wie in Tabelle 1 gezeigt wird, wenn das Siliciumoxidgel als Poren bildendes Mittel verwendet wird, stieg die Porosität begleitend zu einem Anstieg der Menge des Siliciumoxidgels an, wenn die Menge des Siliciumoxidgels etwa 12,5 Masse-% (28 Vol.-%) oder weniger war. Wenn die Menge des Siliciumoxidgels 18 Masse-% (41 Vol.-%) war, stieg der Betrag der Schrumpfung des geformten Produkts während des Brennens an, wodurch die Porosität im Vergleich mit dem Fall abnahm, in dem die Menge des Siliciumoxidgels 12,5 Masse-% war. Wenn poröses Magnesiumsilikatpulver als Poren bildendes Mittel verwendet wurde, wurde eine hohe Porosität erhalten, wenn die Menge des porösen Magnesiumsilikatpulvers etwa 30 Masse-% (35,3 Vol.-%) oder weniger war. Wenn die Menge des porösen Magnesiumsilikatpulvers 40 Masse-% (47 Vol.-%) war, stieg der Betrag der Schrumpfung des geformten Produkts während des Brennens an, wodurch die Porosität zu einem großen Betrag abnahm.
Beispiele 9 und 10 und Vergleichsbeispiele 3 und 4

Der Zustand des geformten Produkts und die Porosität des sich ergebenen porösen keramischen Körpers wurden zwischen dem Fall der Verwendung eines Siliciumoxidgels („P707M“, hergestellt von Mizusawa Industrial Chemicals, Ltd., mittlere Teilchengröße: 120 µm, Rohdichte: 0,45 g/cm³) und dem Fall der Verwendung eines Harzschaums („Microsphere F-50E“, hergestellt von Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) verglichen, während die Knetzeit bei der Herstellung des keramischen Materials verändert wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. Die Menge jedes Rohmaterials und dergleichen werden in Tabelle 2 gezeigt. Die Herstellung des keramischen Materials, das Formgebungsverfahren, die Form des geformten Produkts, die Trocknungs- und Brennverfahren und dergleichen waren die gleichen wie vorstehend beschrieben (Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 und 2). In Bezug auf den Zustand des geformten Produkts wurde ein Fall, in dem das geformte Produkt einen exzellenten Oberflächenzustand ohne fein verteilte Defekte zeigte, als „gut“ ausgewertet und ein Fall, in dem fein verteile Defekte zu einem gewissen Grad auf der Oberfläche des geformten Produkts beobachtet wurden, als „ausreichend“ und ein Fall, in den signifikante fein verteilte Defekte auf der Oberfläche des geformten Produkts beobachtet wurden als „schlecht“. Tabelle 2

	Rohdichte	Vergleichsbeispiel		Beispiel
	Rohdichte	3	4	9	10
Talk	2,6 g/cm³	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%	40,0 Masse-%
Kaolin	2,6 g/cm³	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%	19,0 Masse-%
Siliciumoxid	2,6 g/cm³	12,5 Masse-%	12,5 Masse-%	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%
Aluminiumoxid	3,9 g/cm³	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%	13,5 Masse-%
Aluminiumhydroxid	2,8 g/cm³	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%	15,0 Masse-%
Siliciumoxidgel	0,45 g/cm³	0,0 Masse-%	0,0 Masse-%	12,5 Masse-%	12,5 Masse-%
Harzschaum	0,03 g/cm³	2,5 Masse-%	2,5 Masse-%	2,5 Masse-%	2,5 Masse-%
Binder	1,1 g/cm³	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%	4,0 Masse-%
Formgebungs-hilfsmittel	1,0 g/cm³	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%	0,5 Masse-%
Wasser	1,0 g/cm³	35,0 Masse-%	35,0 Masse-%	48,6 Masse-%	48,6 Masse-%
Knetzeit		30 Minuten	60 Minuten	30 Minuten	60 Minuten
Formgebungszustand		schlecht	gut	ausreichend	gut
Porosität		58,0 %	51,2 %	56,1 %	56,3 %

Wie in Tabelle 2 gezeigt wird, kann eine hohe Porosität durch Zugabe des Harzschaums als Poren bildendes Mittel erhalten werden. Andererseits ist es notwendig, die Knetzeit anzuheben, wenn das keramische Material hergestellt wird, um einen exzellenten Formgebungszustand zu erreichen, wodurch die Porosität abnimmt. Wenn das Siliciumoxidgel als Poren bildendes Mittel verwendet wird, ist die Veränderung der Porosität aufgrund eines Ansteigens der Knetzeit klein, wodurch ein exzellentes geformtes Produkt erhalten werden kann, während eine hohe Porosität aufrechterhalten wird.
Beispiele 11 bis 18 und Vergleichsbeispiele 5 und 6
Siliciumoxid-Gelkörnchen mit verschiedenen 50 %igen Teilchengrößen D50 wurden bereitgestellt. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen enthielten Teilchen mit einem Formfaktor von 1 bis 5 in einer Menge von 90 Masse-% bis 100 Masse-%, wiesen eine spezifische Oberfläche von 100 m²/g bis 1000 m²/g auf und enthielten Silicium in einer Menge von 95 Mol-% oder mehr der gesamten Anzahl der Mole der Metallelemente. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen, Talk (mittlere Teilchengröße: 15 µm), Kaolin (mittlere Teilchengröße: 7 µm) und Aluminiumoxid (mittlere Teilchengröße: 2 µm) wurden als keramische Rohmaterialien mit einer Cordierit-Zusammensetzung (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂) gemischt. 5 Masseteile Methylcellulosepulver als organischer Binder wurden zu 100 Masseteilen des keramischen Rohmaterials zugegeben und die Bestandteile trocken gemischt. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen wiesen ein Porenvolumen von 1 ml/g auf. Die Menge der Siliciumoxid-Gelkörnchen war 13 Masse-% der gesamten Masse der keramischen Rohmaterialien.
Die Mischung wurde unter Verwendung eines Sigmakneters geknetet, um ein Material zu erhalten. Das Material wurde unter Verwendung eines Vakuumkneters extrudiert, um ein Material zu erhalten, das in der Form einer Säule gebildet wurde (Außendurchmesser: 50 mm). Ein Stempel mit einem Außendurchmesser von 60 mm, der mit einer eine Wabe formenden Matrize versehen war, in welcher Schlitze mit einer Breite von 0,3 mm und einem Abstand von 1,8 mm in einem Gitter gebildet wurden, wurde bereitgestellt. Der Stempel wurde mit dem säulenförmigen Material beladen und das Material extrudiert um ein als Wabe geformtes Produkt zu erhalten, in welchem eine Anzahl von Zellen abgeteilt und durch Scheidewände gebildet wurde. Das als Wabe geformte Produkt wies einen Außendurchmesser von 40 mm und eine Länge von 60 mm auf.

Das als Wabe geformte Produkt wurde bei 60°C bis 80°C getrocknet und bei 1380°C bis 1430°C gebrannt, um einen porösen Cordieritkörper zu erhalten. Der poröse Cordieritkörper wies einen Außendurchmesser von 38 mm und eine Länge von 55 mm, eine quadratische Zellenform mit einer Seitenlänge von etwa 1,8 mm, eine Scheidewanddicke von 0,3 mm und eine Zellendichte von etwa 30 Zellen pro cm² auf. Die Porosität und die mittlere Porengröße des porösen Cordieritkörpers wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 und in 1 gezeigt. Die Porosität und die mittlere Porengröße wurden unter Verwendung eines Quecksilberporosimeters („Autopore 9405“, hergestellt von Micromeritics Instrument Corporation) gemessen. Tabelle 3

			Vergleichsbeispiel 5	Bsp. 11	Bsp. 12	Bsp. 13	Bsp. 14	Bsp. 15	Bsp. 16	Bsp. 17	Bsp. 18	Vergleichsbeispiel 6
Poren bildendes Mittel	D₁₀	(µm)	0,7	2	1,5	2,5	5	7,5	5	10	18	25
	D₅₀		7	10	25	25	25	25	50	80	100	150
	D₉₀		35	52	140	125	75	50	200	350	360	420
	D₁₀/D₅₀		0,1	0,2	0,06	0,1	0,2	0,3	0,1	0,13	0,18	0,17
	D₉₀/D₅₀		5	5,2	5,6	5	3	2	4	4,4	3,6	2,8
poröser Körper	Porosität	(Vol. -%)	48	51	52	48	49	53	52	51	50	-
poröser Körper	mittlere Porengröße	(µm)	3	10	10	16	18	24	27	31	40	-
* In Vergleichsbeispiel 6, da das geformte Produkt während des Brennens brach, konnte ein poröser Körper nicht erhalten werden.

Die porösen Cordieritkörper der Beispiele 11 bis 18, in welchen die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße von 10 µm bis 100 µm als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, wiesen eine mittlere Porengröße von 10 µmoder mehr auf, welches für einen DPF benötigt wird.
Der poröse Cordieritkörper aus Vergleichsbeispiel 5, in welchem die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße von weniger als 10 µm als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, wies eine mittlere Porengröße von weniger als 10 µm auf. Das heißt, die mittlere Porengröße von 10 µmoder mehr, welche für ein DPF benötigt wird, konnte nicht erhalten werden. Wie in Vergleichsbeispiel 6, in welchem die Siliciumoxid-Gelkörnchen als Poren bildendes Mittel mit einer 50 %igen Teilchengröße verwendet wurden, welche 100 µm übersteigt, da das geformte Produkt während des Brennens brach, konnte ein poröser Cordieritkörper nicht erhalten werden.
Beispiele 19 bis 21
Siliciumoxid-Gelkörnchen mit verschiedenen Werten für D₅₀, D₁₀/D₅₀ oder D₉₀/D₅₀ wurden bereitgestellt. Diese Siliciumoxid-Gelkörnchen wurden als Rohmaterialkörnchen verwendet. Die Rohmaterialkörnchen wurden durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 145 µm gesiebt. Die porösen Cordieritkörper wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 unter Verwendung von gesiebten Siliciumoxid-Gelkörnchen als Poren bildendes Mittel erhalten. Die Porosität und die mittlere Porengröße der sich ergebenden porösen Cordieritkörper wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 4 gezeigt.

Die Rohmaterialteilchen wurden unter Verwendung eines Luftstrahlklassifizierers („Fine Sifter MTS-D101“, hergestellt von Okawara Corporation) gesiebt, welches mit einem zylindrischen Sieb mit einer Maschenweite von 145 µm versehen war. Die Rohmaterialkörnchen wurden zu dem inneren Raum des zylindrischen Siebes zugeführt und gesiebt, während die Rohmaterialkörnchen von der Außenseite des zylindrischen Siebes unter Anwendung der Kraft des Windes absorbiert wurden. Tabelle 4

			Beispiel 19	Beispiel 20	Beispiel 21
Poren bildendes Mittel (vor der Klassifizierung)	D₁₀	(µm)	2,7	2,8	7,6
	D₅₀		29	26	26
	D₉₀		132	95	55
	D₁₀/D₅₀		0,09	0,11	0,29
	D₉₀/D₅₀		4,6	3,7	2,1
Poren bildendes Mittel (nach der Klassifizierung)	D₁₀	(µm)	2,5	2,7	7,5
	D₅₀		25	24	25
	D₉₀		115	75	50
	D₁₀/D₅₀		0,1	0,11	0,3
	D₉₀/D₅₀		4,4	3,1	2
poröser Körper	Porosität	(Vol. -%)	48	49	53
poröser Körper	mittlere Porengröße	(µm)	10	16	24

Das Verhältnis D₁₀/D₅₀ der Siliciumoxid-Gelkörnchen aus Beispiel 19, welche vor den Sieben ein Verhältnis D₁₀/D₅₀ von weniger als 0,1 aufwiesen, wurde durch das Sieben in den Bereich von 0,1 bis 0,5 gesteuert. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 20 und 21 wiesen ein Verhältnis D₁₀/D₅₀ von 0, 1 bis 0, 5 und ein Verhältnis D₉₀/D₅₀ von 2 bis 5 auf. Die Teilchengrößenverteilungen der Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 20 und 21 wurden durch das Sieben sehr scharf.
Beispiele 22 bis 26

Poröse Cordieritkörper wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 unter Verwendung von Siliciumoxid-Gelkörnchen mit verschiedenen Werten für D10/D50 oder D90/D50 erhalten. Die Porosität und die mittlere Porengröße der porösen Cordieritkörper wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5

			Bsp. 22	Bsp. 23	Bsp. 24	Bsp. 25	Bsp. 26
Poren bildendes Mittel	D₁₀	(µm)	1,5	2,5	5,8	7,5	12,5
	D₅₀		25	25	24	27	25
	D₉₀		140	125	75	62	50
	D₁₀/D₅₀		0,06	0,10	0,24	0,28	0,5
	D₉₀/D₅₀		5,6	5,2	3,1	2,3	2
poröser Körper	Porosität	(Vol. -%)	52	48	50	53	52
poröser Körper	mittlere Porengröße	(µm)	10	17	18	19	25

Die porösen Cordieritkörper der Beispiele 23 bis 26, in welchen die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einem Verhältnis D₁₀/D₅₀ von 0,1 bis 0,5 und einem Verhältnis D₉₀/D₅₀ von 2 bis 5 als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, wiesen eine mittlere Porengröße von 10 µm oder mehr auf, welche für einen DPF benötigt wird.
Der poröse Cordieritkörper des Beispiels 22, in welchem die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einem Verhältnis D₁₀/D₅₀ und einem Verhältnis D₉₀/D₅₀ außerhalb des vorstehenden Bereichs, als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, wiesen eine signifikant verringerte mittlere Porengröße für die Teilchengröße des verwendeten Siliciumoxidgels auf. Als Ergebnis wies der poröse Cordieritkörper des Beispiels 22 eine mittlere Porengröße von 10 µm auf, was die untere Grenze ist, die für ein DPF benötigt wird.
Beispiele 27 bis 33

Siliciumoxid-Gelkörnchen mit verschiedenen Porenvolumina wurden bereitgestellt. Die Mikrodruckfestigkeit der Siliciumoxid-Gelkörnchen wurde gemessen, um die mechanische Festigkeit der Körnchen auszuwerten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 6 gezeigt. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen wurden für eine Stunde unter Verwendung eines Sigmakneters geknetet und durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 44 µm gesiebt. Der Prozentsatz der Siliciumoxid-Gelkörnchen, welche auf dem Sieb verblieben, wurde bestätigt, um die mechanische Festigkeit der Körnchen auszuwerten. Poröse Cordieritkörper wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 unter Verwendung dieser Siliciumoxid-Gelkörnchen erhalten. Die Porosität und die mittlere Porengröße der sich ergebenden porösen Cordieritkörper wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 6 gezeigt. Die Mikrodruckfestigkeit wurde unter Verwendung eines Mikrodruckprüfgeräts („MCTE-200“, hergestellt von Shimadsu Corporation) gemessen. Tabelle 6

			Beispiel 27	Beispiel 28	Beispiel 29	Beispiel 30	Beispiel 31	Beispiel 32	Beispiel 33
Poren bildendes Mittel	D₁₀	(µm)	6,8	7	6,9	7,5	7,3	6,8	7,3
	D₅₀		26	26	23	25	22	22	25
	D₉₀		66	65	59	61	58	59	60
	D₁₀/D₅₀		0,26	0,27	0,3	0,3	0,33	0,31	0,29
	D₉₀/D₅₀		2,5	2,5	2,6	2,4	2,6	2,7	2,4
	Porenvolumen	(ml/g)	0,2	0,4	0,6	1	1,5	2	2,2
	Mikrodruckfestigkeit	(g/f)	8	7,5	5,5	5	4,5	4	3
poröser Körper	Porosität	(Vol.-%)	30	40	45	52	55	60	65
poröser Körper	mittlere Porengröße	(µm)	17	18	20	25	22	21	21

Wie in Tabelle 6 gezeigt wird, wurde eine starke Korrelation zwischen dem Porenvolumen und der Mikrodruckfestigkeit beobachtet. Im größeren Detail zeigten die Körnchen mit einem kleinen Porenvolumen eine hohe Mikrodruckfestigkeit und die Körnchen mit einem großen Porenvolumen niedrige Mikrodruckfestigkeit. Die porösen Cordieritkörper der Beispiele 28 bis 32, in welchen die Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einem Porenvolumen von 0,4 ml/g bis 2,0 ml/g als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, wiesen eine Porosität von 40 Vol.-% oder mehr auf, was für einen DPF benötigt wird.
Es wurde bestätigt, dass die Siliciumoxid-Gelkörnchen des Beispiels 32 mit einem Porenvolumen, welches 2,0 ml/g überstieg, zerbrachen. Die unter Verwendung der Siliciumoxid-Gelkörnchen aus Beispiel 27 mit einem Porenvolumen von weniger als 0,4 ml/g erhaltener poröser Körper wies eine niedrige Porosität auf. Es wurde bestätigt, dass es schwierig sein kann, ausreichende Poren bildende Effekte unter Verwendung der Siliciumoxid-Gelkörnchen aus Beispiel 27 zu erhalten.
Beispiele 34 bis 39
Siliciumoxid-Gelkörnchen mit verschiedenen Porenvolumina wurden bereitgestellt. Poröse Cordieritkörper wurden in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 erhalten, während die Menge der Siliciumoxid-Gelkörnchen verändert wurde. Die Porosität und die mittlere Porengröße der sich ergebenden porösen Cordieritkörper wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 7

		Beispiel 34	Beispiel 35	Beispiel 36	Beispiel 37	Beispiel 38	Beispiel 39
D₁₀	(µm)	6,8	6,8	6,8	7	7	7
D₅₀		26	26	26	26	26	26
D₉₀		66	66	66	65	65	65
D₁₀/D₅₀		0,26	0,26	0,26	0,27	0,27	0,27
D₉₀/D₅₀		2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Porenvolumen	(ml/g)	0,2	0,2	0,2	0,4	0,4	0,4
Mikrodruckfestigkeit	(g/f)	8	8	8	7,5	7,5	7,5
Menge	(Masse-%)	13	18	24	5	13	24
Porosität	(Vol.-%)	30	33	38	40	42	46
mittlere Porengröße	(µm)	19	20	18	20	20	19

Die Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 37 bis 39 mit einem Porenvolumen von 0,4 ml/g bis 2,0 ml/g zeigten eine Porosität von 40 Vol.-% oder mehr, was für den DPF benötigt wird in dem Bereich von 5 Masse-% bis 24 Masse-% der gesamten Masse der keramischen Rohmaterialien.
Die Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 34 bis 36 mit einem Porenvolumen von weniger als 0,4 ml/g konnten keine Porosität von 40 Vol.-% oder mehr sicherstellen, welche für ein DPF benötigt werden, selbst wenn die Menge des Poren bildenden Mittels auf 24 Masse-% der gesamten Masse der keramischen Rohmaterialien angehoben wurde. Es wurde bestätigt, dass es schwierig sein kann, ausreichende Poren bildende Effekte unter Verwendung der Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 34 bis 36 zu erhalten.
Beispiele 40 bis 42

Siliciumoxid-Gelkörnchen, welche sich in dem Gehalt der großen Teilchen mit einer 100 µm übersteigenden Teilchengröße unterschieden, wurden bereitgestellt. Ein säulenförmiges Material wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 11 unter Verwendung dieser Siliciumoxid-Gelkörnchen erhalten. Ein Stempel mit einem Außendurchmesser von 60 mm, welcher mit einer Matrize versehen war, in welcher streifenförmige Schlitze mit einer Länge von 2 mm und einer Breite von 0,3 mm gebildet waren, wurde bereitgestellt. Der Stempel wurde mit dem säulenförmigen Material beladen und das Material extrudiert. Das Material wurde kontinuierlich für 20 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 12 mm/s extrudiert. Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse des anfänglichen Extrusionsdrucks und des Extrusionsdrucks nach 20 Minuten. Der Gehalt an großen Teilchen wurde wie folgt berechnet. Die Siliciumoxid-Gelkörnchen wurden in Wasser suspendiert und durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 105 µm gesiebt (nasse Klassifizierung). Der Gehalt an großen Teilchen wurde aus der Menge der Siliciumoxid-Gelkörnchen berechnet, die auf dem Sieb zurückblieben. Tabelle 8

			Beispiel 40	Beispiel 41	Beispiel 42
Poren bildendes Mittel	D₁₀	(µm)	7,5	6,8	6,8
	D₅₀		25	25	27
	D₉₀		61	66	71
	D₁₀/D₅₀		0,3	0,27	0,25
	D₉₀/D₅₀		2,4	2,6	2,6
	Großes Teilchen	(Masse-%)	0,005	0,01	0,03
	Porenvolumen	(ml/g)	1	1,1	1
Formgebung	Anfänglicher Extrusionsdruck	(MPa)	4	5	5
Formgebung	Extrusionsdruck nach 20 Minuten	(MPa)	4	6	15

Die Siliciumoxid-Gelkörnchen der Beispiele 40 und 41, welche im Wesentlichen keine großen Teilchen einschlossen (das heißt, der Gehalt der großen Teilchen war 0 Masse-% bis 0,01 Masse-% und der Gehalt an Teilchen mit Teilchengrößen von 100 µmoder weniger war 99,99 Masse-% bis 100 Masse-%) zeigten nahezu keinen Unterschied zwischen dem anfänglichen Extrusionsdruck und dem Extrusionsdruck nach 20 Minuten. Speziell wurde ein Anstieg des Extrusionsdrucks nicht beobachtet.
Wenn die Siliciumoxid-Gelkörnchen des Beispiels 42 verwendet wurden, von welchen der Gehalt an großen Teilchen 0,01 Masse-% überstieg (das heißt, der Gehalt an Teilchen mit einer Teilchengröße von 100 µm oder weniger war 99,99 Masse-% oder weniger), wurde der Extrusionsdruck nach 20 Minuten dreimal der anfängliche Extrusionsdruck, wodurch die Formbarkeit beeinträchtigt wurde.
Beispiele 34 und 44 und Vergleichsbeispiel 7
Siliciumoxid-Gelkörnchen, Wasser absorbierende Polymerteilchen und ein Harzschaum mit 50 %igen Teilchengrößen D50 und dergleichen, wie sie in Tabelle 9 gezeigt werden, wurden als Poren bildende Mittel bereitgestellt. Das Poren bildende Mittel wurde zu TalK (mittlerer Teilchendurchmesser: 15 µm), Kaolin (mittlerer Teilchendurchmesser: 7 &mgr;m) und Aluminiumoxid (mittlerer Teilchendurchmesser: 2 µm) in einer Menge, die in Tabelle 9 gezeigt wird, zugegeben und die Bestandteile mit einer Cordieritzusammensetzung (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂) gemischt.
5 Masseteile Methylcellulosepulver als organischer Binder wurden zu 100 Masseteilen des sich ergebenden keramischen Rohmaterials zugegeben und die Bestandteile trocken gemischt. Die Mischung wurde unter Verwendung eines Sigmakneters geknetet, um ein Material zu erhalten. Das Material wurde unter Verwendung eines Vakuumkneters extrudiert, um ein Material zu erhalten, der in der Form einer Säule (Außendurchmesser: 200 mm) geformt war. Ein Stempel mit einem Außendurchmesser von 200 mm, der mit einer eine Wabe formenden Matrize versehen war, in welcher Schlitze mit einer Breite mit 0,3 mm in einem Abstand von 1,8 mm in einem Gitter gebildet wurde, wurde bereitgestellt. Der Stempel wurde mit dem säulenförmigen Material beladen und das Material extrudiert, um ein als Wabe geformtes Produkt zu erhalten, in welchem eine Anzahl von Zellen abgeteilt und durch Scheidewände gebildet wurde. Das als Wabe geformte Produkt wies einen Außendurchmesser von 145 mm und eine Länge von 180 mm auf.

Das als Wabe geformte Produkt wurde dielektrischem Trocknen und Ofentrocknen unter Verwendung von Heißwind unterzogen. Das getrocknete Produkt wurde auf eine Länge von 143 mm unter Verwendung von zwei parallelen metallgebundenen Diamantscheiben gesägt und bei 1380°C bis 1430°C gebrannt, um einen porösen Cordieritkörper zu erhalten. Der poröse Cordieritkörper wies einen Außendurchmesser von 144 mm, eine Länge von 152 mm, eine quadratische Zellenform mit einer Seitenlänge von etwa 1,8 mm, eine Scheidewanddicke von 0,3 mm und eine Zellendichte von etwa 30 Zellen pro cm² auf. Die Rundheit, die Porosität und die mittlere Porengröße des sich ergebenden porösen Cordieritkörpers wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 9 gezeigt. Die Rundheit wurde wie folgt bestimmt. Der poröse Cordieritkörper wurde aufrecht auf einen Tiegel platziert. Der Durchmesser des porösen Cordieritkörpers wurde an Positionen 5 mm bis 10 mm vom oberen und unteren Ende und in der Mitte des Produkts in der Längenrichtung unter Verwendung einer optischen Anzeige gemessen, um den minimalen Durchmesser und den maximalen Durchmesser an jeder Position zu bestimmen. Der Unterschied zwischen dem maximalen Durchmesser und dem minimalen Durchmesser (maximaler Durchmesser - minimaler Durchmesser) wurde für jede Position berechnet und der größte Unterschied zwischen dem maximalen Durchmesser und dem minimalen Durchmesser als Rundheit angenommen. Tabelle 9

			Beispiel 43	Beispiel 44	Vergleichsbeispiel 7
Siliciumoxidgel	Menge	(Masse-%)	13	13	0
	D₁₀	(µm)	6,8	6,8	-
	D₅₀		22	22	-
	D₉₀		59	59	-
	D₁₀/D₅₀		0,31	0,31	-
	D₉₀/D₅₀		2,7	2,7	-
	Porenvolumen	(ml/g)	2	2	-
Wasser absorbierendes Polymer	Menge	(Masse-%)	0	2	0
	Wasserabsorbtions-Faktor	(g/g)	-	20	-
	D₅₀ (nach Absorbtion)	(µm)	-	50	-
Harzschaum	Menge	(Masse-%)	0	0	1,5
Harzschaum	D₅₀	(µm)	-	-	40
poröser Körper	Rundheit	(mm)	0,2	0,3	2,8
	Porosität	(Vol. -%)	60	65	60
	mittlere Porengröße	(µm)	21	23	23

Wenn das als Wabe geformte Produkt unter Verwendung der Stempelabformmaschine gebildet wurde, wurde in den Beispielen 43 und 44 eine exzellente Rundheit erhalten, in welchen die Siliciumoxid-Gelkörnchen oder die Siliciumoxid-Gelkörnchen und die Wasser absorbierenden Polymerteilchen als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 7, in welchem der Harzschaum als Poren bildendes Mittel verwendet wurde. Eine hohe Porosität wurde ebenso in den Beispielen 43 und 44 erhalten.
Beispiele 45 und 46 und Vergleichsbeispiel 8
Siliciumoxid-Gelkörnchen, Wasser absorbierende Polymerteilchen und ein Harzschaum mit 50 %igen Teilchengrößen D50 und dergleichen, wie sie in Tabelle 10 gezeigt werden, wurden als Poren bildende Mittel bereitgestellt. Das Poren bildende Mittel wurde zu Talk (mittlere Teilchengröße: 15 µm), Kaolin (mittlere Teilchengröße: 7 µm) und Aluminiumoxid (mittlere Teilchengröße: 2 µm) in einer Menge, die in Tabelle 10 gezeigt wird, zugegeben und die Bestandteile mit einer Cordierit-Zusammensetzung (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂) gemischt. 5 Masseteile Methylcellulosepulver als organischer Binder wurden zu 100 Masseteilen des sich ergebenden keramischen Rohmaterials zugegeben und die Bestandteile trocken gemischt. Die Bestandteile wurden dann unter der Zugabe von Wasser nass gemischt. Die vorstehende Mischung wurde einer zweiachsigen kontinuierlichen Abformmaschine zugeführt, die mit einer eine Wabe formenden Matrize versehen war, in welcher Schlitze mit einer Breite von 0,3 mm und einem Abstand von 1,8 mm in einem Gitter gebildet waren. Die Mischung wurde kontinuierlich zu einem Material hergestellt und extrudiert, um ein als Wabe geformtes Produkt zu erhalten, in welchem eine Anzahl von Zellen abgeteilt und durch Scheidewände gebildet worden war. Das als Wabe geformte Produkt wies einen Außendurchmesser von 150 mm und eine Länge von 180 mm auf.

Das sich ergebende als Wabe geformte Produkt wurde getrocknet, geschnitten und in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 43 gebrannt, um einen porösen Cordieritkörper zu bilden. Die Rundheit, die Porosität und die mittlere Porengröße des sich ergebenden porösen Cordieritkörpers wurden in der gleichen Art und Weise in Beispiel 43 gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 10 gezeigt. Tabelle 10

			Beispiel 45	Beispiel 46	Vergleichsbeispiel 8
Siliciumoxidgel	Menge	(Masse-%)	13	13	0
	D₁₀	(µm)	6,8	6,8	-
	D₅₀		22	22	-
	D₉₀		59	59	-
	D₁₀/D₅₀		0,31	0,31	-
	D₉₀/D₅₀		2,7	2,7	-
	Porenvolumen	(ml/g)	2	2	-
Wasser absorbierendes Polymer	Menge	(Masse-%)	0	2	0
	Wasserabsorbtions-Faktor	(g/g)	-	20	-
	D₅₀ (nach Absorbtion)	(µm)	-	50	-
Harzschaum	Menge	(Masse-%)	0	0	1,5
Harzschaum	D₅₀	(µm)	-	-	40
poröser Körper	Rundheit	(mm)	0,2	0,3	1,6
	Porosität	(Vol.-%)	60	65	39
	mittlere Porengröße	(µm)	21	23	15

Wenn das als Wabe geformte Produkt unter Verwendung einer kontinuierlichen Abformmaschine hergestellt wurde, wurde in den Beispielen 45 und 46 eine exzellente Rundheit und eine hohe Porosität erhalten, in welchen die Siliciumoxid-Gelkörnchen oder die Siliciumoxid-Gelkörnchen und die Wasser absorbierenden Polymerteilchen als Poren bildendes Mittel verwendet wurden, im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 8, in welchem der Harzschaum als Poren bildendes Mittel verwendet wurde. In Vergleichsbeispiel 8 wurden die meisten Blasen des Harzschaums während des Ausformens unter Verwendung der kontinuierlichen Ausformmaschine zerbrochen, wodurch die Porosität signifikant abnahm.
Industrielle Anwendbarkeit
Der poröse keramische Körper gemäß der vorliegenden Erfindung kann geeignet für Filter, Katalysatorträger und dergleichen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann der poröse keramische Körper geeignet für eine Abgasreinigungsvorrichtung verwendet werden, die in einer Wärmekraftmaschine wie einer Verbrennungsmaschine oder einer Verbrennungsanlage wie einem Betriebskessel, einer Flüssigbrennstoff-/Gasbrennstoff-Reformiervorrichtung, einer Brauchwasser- / Abwasser-Reinigungsvorrichtung und dergleichen vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers, welcher mit Scheidewänden versehen ist und Cordierit enthält, wobei das Verfahren umfasst: Zugeben eines Siliciumoxidgels mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ oder eines porösen Magnesiumsilikatpulvers mit einer Rohdichte von 0,2 g/cm³ bis 1 g/cm³ als porenbildendes Mittel zu einem Formgebungs-Rohmaterial, um ein keramisches Material herzustellen, wobei das Siliciumoxidgel oder das poröse Magnesiumsilikatpulver in einer Menge von 5 bis 40 Vol-% der gesamten Menge des Formgebungs-Rohmaterials zugeben wird, damit der Poren bildende Effekt des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers ausreichend ist und wenigstens ein Teil als Silicium-Quelle für die Bildung einer Cordierit enthaltenden Zusammensetzung in dem keramischen Material dient, Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einer spezifischen Form und Brennen des geformten Produkts, so dass die Cordierit enthaltende Zusammensetzung gebildet wird, wobei die Scheidewände Poren aufweisen und eine Porosität von wenigstens 50 % haben, und wobei die Poren im Wesentlichen aufgrund der Verwendung des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei das Siliciumoxidgel oder das poröse Magnesiumsilikatpulver während des Brennens geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der poröse keramische Körper eine Wabenform aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zugeben des Siliciumoxidgels oder des porösen Magnesiumsilikatpulvers zum Formgebungs-Rohmaterial beinhaltet, dass Siliciumoxid-Gelkörnchen mit einer 50 %igen Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 100 µm zum Formgebungs-Rohmaterial hinzugegeben werden, um das keramische Material zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen eine Teilchengrößenverteilung aufweisen, die durch die folgenden Ausdrücke (1) und (2) in Bezug auf die 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) definiert sind: $0,1 \leq D_{10} {/D}_{50} \leq 0,5$
$2 \leq D_{90} {/D}_{50} \leq 5$
wobei D₅₀: 50 %ige Teilchengröße, D₁₀: 10 %ige Teilchengröße und D₉₀: 90 %ige Teilchengröße ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen Teilchen mit einem Formfaktor von 5 oder weniger in einer Menge von 90 Masse-% oder mehr einschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen 0 Masse-% bis 0,01 Masse-% Teilchen einschließen, die eine Teilchengröße aufweisen, die 100 µm übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen einen porösen Körper mit einem Porenvolumen von 0,4 ml/g bis 2,0 ml/g aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen Teilchen mit einer spezifischen Oberfläche (JIS R1626) von 100 m²/g bis 1000 m²/g sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei Si 95 Mol-% bis 99,99 Mol-% der gesamten Metallelemente des Siliciumoxidgel ausmacht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen erhältlich sind durch Sieben von Siliciumoxid-Gelrohmaterialteilchen mit einer 50 %igen Teilchengröße (D₅₀) von 10 µm bis 150 µm durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 45 µm bis 210 µm, so dass die 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) in einem Bereich von 10 µm bis 100 µm gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Siliciumoxid-Gelrohmaterialteilchen Körnchen mit einer Teilchengrößenverteilung aufweisen, die durch die folgenden Ausdrücke (3) und (4) in Bezug auf die 50 %ige Teilchengröße (D₅₀) definiert sind: $0,05 \leq D_{10} {/D}_{50} \leq 0,5$
$2 \leq D_{90} {/D}_{50} \leq 8$
wobei D₅₀: 50 %ige Teilchengröße, D₁₀: 10 %ige Teilchengröße und D₉₀: 90 %ige Teilchengröße ist.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Siliciumoxid-Gelkörnchen unter Verwendung eines Luftstrahlsiebverfahrens gesiebt wurden.
Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers nach Anspruch 1, wobei zusätzlich Wasser absorbierenden Polymerteilchen zu dem Formgebungs-Rohmaterial hinzugegeben werden, wenn das Siliciumoxidgel hinzugegeben wird, und das Verfahren integrales Formen des sich ergebenden keramischen Materials zu einem geformten Produkt umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines porösen keramischen Körpers nach Anspruch 1, wobei zusätzlich Wasser absorbierenden Polymerteilchen zu dem Formgebungs-Rohmaterial hinzugegeben werden, wenn das Siliciumoxidgel hinzugegeben wird, und das Verfahren die Verwendung einer kontinuierlich arbeitenden Abformmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Si 95 Mol-% bis 99,99 Mol-% der gesamten Metallelemente des Siliciumoxidgel ausmacht.