DE112017001017T5

DE112017001017T5 - Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur

Info

Publication number: DE112017001017T5
Application number: DE112017001017.9T
Authority: DE
Inventors: Takayoshi SHIBAYAMA; Hideki Oka; Shuji Ueda; Hiroyuki Suenobu
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: US20180319114A1; WO2017146087A1; CN108495830A; JP6830093B2; DE112017001017B4; US10632701B2; JPWO2017146087A1

Abstract

Offenbart ist ein Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur, in dem eine Wabenstruktur herstellt werden kann, mit der die Erzeugung von Defekten wie Rissen effektiv unterbunden werden kann und die über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügt. Das Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur umfasst einen Formungsschritt, in dem ein Formungsrohmaterial, das ein Cordierit-bildendes Material und ein anorganisches Bindemittel enthält, hergestellt und das hergestellte Formungsrohmaterial zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers geknetet und geformt wird, und einen Brennschritt, in dem der hergestellte Wabenformkörper unter Erhalt der Wabenstruktur gebrannt wird, und in dem Formungsschritt wird als das anorganische Bindemittel Smektit verwendet, in dem zumindest Teile von Zwischenschicht-Metallkationen durch Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind, und in dem Smektit beträgt die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger bezogen auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Smektits, und das Gehaltsverhältnis des Smektits in dem Formungsrohmaterial beträgt 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur, und genauer gesagt, bezieht sie sich auf ein Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur zur Herstellung der Wabenstruktur, bei der die Erzeugung von Defekten wie Rissen in einem Temperaturbereich während des Entfettens oder Brennens effektiv unterbunden werden kann und die über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügt.
Hintergrundtechnik
In verschiedenen Bereichen der Chemie, Elektroenergie, Eisen und Stahl und anderen wurde eine keramische Wabenstruktur als ein Träger in einer Katalysatorvorrichtung zur Verwendung in einer Umweltmaßnahme, zum Auffangen spezifischer Stoffe oder dergleichen genutzt. Ferner wurde die keramische Wabenstruktur auch als ein Abgasreinigungsfilter genutzt. Die keramische Wabenstruktur verfügt über eine hervorragende Wärme- und Korrosionsbeständigkeit und wird in den oben aufgeführten verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt. Die Wabenstruktur ist eine Struktur mit Trennwänden, die mehrere Zellen definieren, die zu Durchgangskanälen für ein Fluid werden und von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen.
Als ein Herstellungsverfahren für eine solche Wabenstruktur ist beispielsweise ein Verfahren offenbart, in dem zur Herstellung der Wabenstruktur ein Cordierit-bildendes Material, Wasser, ein organisches Bindemittel und dergleichen geknetet und ein Formungsrohmaterial mit besserer Plastizität extrudiert wird, gefolgt vom Trocknen und Brennen (siehe z. B. Patentdokument 1).
Das organische Bindemittel verleiht Plastizität und Formstabilität zur Verbesserung der Formbarkeit der Wabenstruktur, und je größer die Menge an zuzugebendem Bindemittel ist, um so mehr verbessert sich die Formbarkeit. Zur Bildung der großen Struktur und einer komplizierten Zellstruktur, die in den letzten Jahren verstärkt nachgefragt wurden, ist ein geknetetes Material mit geeigneter Formbarkeit erforderlich, und daher muss eine große Menge an organischem Bindemittel zugegeben werden, im Vergleich zu einem Fall, wo eine kleine Wabenstruktur mit einer einfachen Struktur hergestellt wird.
Das organische Bindemittel geliert (d. h. verursacht Synärese) in einem Keramikformkörper, wenn während des Trocknens das Wasser entzogen wird. Aufgrund dieser Gelbildung härtet der Keramikformkörper, und seine Festigkeit verbessert sich. Das organische Bindemittel wird während des Brennens jedoch abgebrannt, und daher verschlechtert sich die mechanische Festigkeit der Struktur. Ferner wird der von dem organischen Bindemittel eingenommene Raum leicht zu einem Defekt. In der Folge kann sich die mechanische Festigkeit der erhaltenen Wabenstruktur verschlechtern, wenn die Menge des zuzugebenden organischen Bindemittels zunimmt. Ferner erreicht in der großen Wabenstruktur ein innerer Abschnitt der Struktur leicht eine hohe Temperatur aufgrund der Brennwärme, wenn das organische Bindemittel während des Brennens verbrannt wird. In der Folge werden leicht Defekte wie Risse erzeugt, verschlechtert sich die mechanische Festigkeit der Wabenstruktur und verringert sich außerdem die Ausbeute merklich aufgrund der thermischen Beanspruchung, die durch die Differenz zwischen der Innentemperatur der Wabenstruktur und ihrer Außentemperatur erzeugt wird. Ferner werden während des Brennens CO₂ und ein toxisches Gas erzeugt und durch das Verbrennen des organischen Bindemittels in die Atmosphärenluft ausgestoßen, was zu Umweltproblemen wie Luftverschmutzung und globaler Erwärmung geführt hat.
Zur Lösung der oben aufgeführten Probleme ist eine Technologie offenbart, bei der einem Formungsrohmaterial ein anorganisches Bindemittel und verschiedene Arten von Formgebungshilfen zugegeben werden, wobei eine Wabenstruktur hergestellt wird, bei der die Erzeugung von Defekten wie Rissen unterbunden wird und eine hohe Festigkeit und geringe Wärmeausdehnung erhalten bleiben (siehe z. B. Patentdokumente 2 und 3). Ferner ist ebenso eine Technologie offenbart, bei der zumindest auf einen Teil der Oberfläche des Keramikformkörpers eine vorbestimmte wässerige Elektrolytlösung aufgebracht wird, wobei eine Wabenstruktur mit einer verbesserten Festigkeit hergestellt wird, die keine große Menge an organischem Bindemittel oder anorganischem Bindemittel enthält (siehe z. B. Patentdokumente 4 und 5).
Zitatenliste
Patentdokumente

[Patentdokument 1] JP-A-2002-292616
[Patentdokument 2] JP 4745963
[Patentdokument 3] JP 5001892
[Patentdokument 4] JP 5647051
[Patentdokument 5] JP 5658067

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
In den in den Patentdokumenten 2 und 3 beschriebenen Herstellungsverfahren kann der Effekt erzielt werden, dass die Erzeugung von Defekten wie Rissen unterbunden wird, es gab jedoch das Problem, dass dieser Effekt der Unterbindung der Erzeugung von Defekten wie Rissen aufgrund einer Temperaturdifferenz oder Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche eines Formkörpers und eines inneren Abschnitts davon in einem Temperaturbereich während des Entfettens oder während des Brennens nicht ausreichend erzielt werden konnte. In dem in Patentdokument 2 beschriebenen Herstellungsverfahren wird ein Formungsrohmaterial genutzt, das ein Cordierit-bildendes Material und ein organisches Bindemittel und zusätzlich Smektit im Zustand einer Dispersionsflüssigkeit, in der Smektit zuvor in Wasser dispergiert wurde, enthält. In Patentdokument 2 ist ein Beispiel für Smektit ein Tonmineral wie Montmorillonit. Enthält das Formungsrohmaterial Montmorillonit, erhöht sich tendenziell der Wärmeausdehnungskoeffizient einer Wabenstruktur, und wird Montmorillonit nur als Smektit zugegeben, könnte sich die Wärmeschockbeständigkeit verschlechtern. Ferner kann in dem in Patentdokument 2 beschriebenen Herstellungsverfahren die Erzeugung von Defekten wie Rissen oder dergleichen zu einem gewissen Grad unterbunden werden, indem beispielsweise die Temperatursteigerungsrate während des Brennens verringert wird. Ein solches Verfahren kann jedoch zu einem anderen Problem führen, nämlich dass Herstellungszeit und Herstellungskosten für die Wabenstruktur steigen.
Ferner ist ein Tonmineral wie Montmorillonit ein geschichtetes Tonmineral mit Metallkationen zwischen den Schichten. Nachstehend werden die Metallkationen, die zwischen den Schichten des Tonminerals vorliegen, mitunter als „Zwischenschicht-Metallkationen“ bezeichnet. Beispiele für die Zwischenschicht-Metallkationen von Montmorillonit umfassen Natriumionen und Calciumionen. Bekanntermaßen verschlechtert sich die Wärmeschockbeständigkeit der erhaltenen Wabenstruktur, wenn das Formungsrohmaterial die Natriumionen oder die Calciumionen während der Herstellung der Wabenstruktur enthält. In Patentdokument 2 wurde die Verwendung eines ausgetauschten Smektits vorgeschlagen, in dem Zwischenschichtkationen der Natriumionen oder der Calciumionen durch Magnesiumionen ausgetauscht waren. Es gibt jedoch eine Grenze für die Ionenaustauschmenge mit Magnesiumionen, und das ionenausgetauschte Smektit enthält noch immer einer gewisse Menge oder mehr der Natriumionen oder der Calciumionen. Daher besteht bei der durch das in Patentdokument 2 beschriebene Herstellungsverfahren hergestellten Wabenstruktur das Problem, dass die Wärmeschockbeständigkeit gering ist.
Ferner umfasst ein in jedem der Patentdokumente 4 und 5 beschriebenen Herstellungsverfahren einen Schritt des Auftragens einer wässerigen Elektrolytlösung, die vorbestimmte Kationen enthält, auf die Oberfläche eines Wabenformkörpers, und es bestand das Problem, dass das Herstellungsverfahren mühevoll ist.
Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die oben aufgeführten Probleme. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Wabenstruktur, in dem die Erzeugung von Defekten wie Rissen aufgrund einer Temperaturdifferenz oder Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche eines Formkörpers und eines inneren Abschnitts davon in einem Temperaturbereich während des Entfettens oder während des Brennens effektiv unterbunden werden kann. Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Wabenstruktur, in dem die Wabenstruktur mit hervorragender Wärmeschockbeständigkeit hergestellt werden kann.
Mittel zur Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur wie folgt vorgesehen.

[1] Ein Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur, umfassend:
- einen Formungsschritt, in dem ein Formungsrohmaterial, enthaltend ein Cordierit-bildendes Material und ein anorganisches Bindemittel, hergestellt und das hergestellte Formungsrohmaterial zur Herstellung eines Formkörpers mit einer Wabenform geknetet und geformt wird; und
- einen Brennschritt, in dem der hergestellte Formkörper mit der Wabenform unter Erhalt der Wabenstruktur, die Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, gebrannt wird;
- wobei in dem Formungsschritt als das anorganische Bindemittel Smektit verwendet wird, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind,
- in dem Smektit die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Smektits, beträgt und
- das Gehaltsverhältnis des Smektits in dem Formungsrohmaterial 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, beträgt.
[2] Das Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur gemäß [1] oben, wobei als das Smektit ein Na-Smektit verwendet wird, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen Natriumionen sind.
[3] Das Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur gemäß [2] oben, wobei als das Smektit ein ionenausgetauschtes Smektit verwendet wird, in dem die Nicht-Metallkationen Ammoniumionen sind.

Effekt der Erfindung
Gemäß einem Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann die Erzeugung von Defekten wie Rissen aufgrund einer Temperaturdifferenz oder einer Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche eines Formkörpers und eines inneren Abschnitts davon in einem Temperaturbereich während des Entfettens oder während des Brennens effektiv unterbunden werden. Gemäß dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung kann die Wabenstruktur mit hervorragender Wärmeschockbeständigkeit hergestellt werden. Ferner wird in dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung die Erzeugung von CO₂ und eines toxischen Gases während des Brennens verhindert oder verringert, wodurch Umweltverschmutzung und globale Erwärmung verhindert oder unterbunden werden können.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Wabenstruktur zeigt, die durch eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
2 ist eine schematische Draufsicht, bei der die in 1 gezeigte Wabenstruktur von der Seite einer ersten Endfläche betrachtet wird; und
3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von 2 zeigt.

Art und Weise zur Durchführung der Erfindung
Nachstehend wird speziell eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt ist und dass die folgende Ausführungsform, an der Veränderungen, Verbesserungen und dergleichen basierend auf den gewöhnlichen Kenntnissen eines Fachmanns vorgenommen werden können, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen, auch in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt.
Eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für eine Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung umfasst einen Formungsschritt zur Herstellung eines Formkörpers mit einer Wabenform und einen Brennschritt zum Brennen des hergestellten Formkörpers mit der Wabenform. Die mit dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform herzustellende Wabenstruktur wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Wabenstruktur zeigt, die durch eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für die Wabenstruktur der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. 2 ist eine schematische Draufsicht, in der die in 1 gezeigte Wabenstruktur von der Seite einer ersten Endfläche betrachtet wird. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von 2 zeigt.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist eine Wabenstruktur 100 die Wabenstruktur 100, umfassend einen säulenförmigen Wabenstrukturkörper 4 mit porösen Trennwänden 1. In dem Wabenstrukturkörper 4 definieren die Trennwände 1 mehrere Zellen 2, die von einer ersten Endfläche 11 zu einer zweiten Endfläche 12 des Wabenstrukturkörpers 4 verlaufen. Die in 1 bis 3 gezeigte Wabenstruktur 100 weist ferner eine Umfangswand 3 auf, die am äußersten Umfang des Wabenstrukturkörpers 4 positioniert ist. Ein Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung der Wabenstruktur 100. Nachstehend wird das Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform mitunter einfach als das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet.
In dem Formungsschritt des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform wird zunächst ein Formungsrohmaterial hergestellt, das ein Cordierit-bildendes Material und ein anorganisches Bindemittel enthält. Danach wird das hergestellte Formungsrohmaterial geknetet und geformt und so ein Formkörper mit einer Wabenform hergestellt. Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Formungsschritt als das anorganische Bindemittel Smektit verwendet, in dem zumindest Teile von Zwischenschicht-Metallkationen durch Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind. In diesem Fall beträgt in dem Smektit die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Smektits. Ferner beträgt in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform das Gehaltsverhältnis von Smektit in dem Formungsrohmaterial 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials. Das Formungsrohmaterial kann auch andere Komponenten als das Cordierit-bildende Material und das anorganische Bindemittel umfassen. Beispiele für die anderen Komponenten umfassen ein organisches Bindemittel, Wasser als ein Dispersionsmedium, ein Dispergiermittel und einen Porenbildner.
In dem Brennschritt des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform wird der hergestellte Formkörper mit der Wabenform unter Erhalt einer Wabenstruktur, die Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, gebrannt. So kann die in 1 bis 3 gezeigte Wabenstruktur 100 hergestellt werden.
In der vorliegenden Beschreibung wird das Smektit, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch die Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind, mitunter als „ein ionenausgetauschtes Smektit“ bezeichnet. Ferner wird das ionenausgetauschte Smektit mitunter als „ein bestimmtes ionenausgetauschtes Smektit“ bezeichnet, wenn die Gesamtmenge an Natrium, das in dem ionenausgetauschten Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des ionenausgetauschten Smektits, beträgt. In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Formungsschritt als das anorganische Bindemittel das bestimmte ionenausgetauschte Smektit verwendet. Ferner ist es in dem Formungsschritt wichtig, dass das Gehaltsverhältnis von Smektit in dem Formungsrohmaterial 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, beträgt. Es sei angemerkt, dass in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform das Gehaltsverhältnis des bestimmten ionenausgetauschten Smektits in dem Formungsrohmaterial vorzugsweise 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, beträgt.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform kann die Erzeugung von Defekten wie Rissen aufgrund einer Temperaturdifferenz oder einer Schrumpfungsdifferenz zwischen der Oberfläche des Formkörpers und eines inneren Abschnitts davon in einem Temperaturbereich während des Entfettens oder während des Brennens effektiv unterbunden werden. Ferner kann gemäß dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform die Wabenstruktur, die über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügt, hergestellt werden. Ferner wird in dem Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform die Erzeugung von CO₂ und eines toxischen Gases während des Brennens verhindert oder verringert, wodurch Umweltverschmutzung und globale Erwärmung verhindert oder unterbunden werden können.
Smektit ist der generische Name für ein Tonmineral mit Quelleigenschaften. Im Speziellen ist in der vorliegenden Beschreibung Smektit ein geschichtetes Tonmineral mit Metallkationen zwischen den Schichten. Nachstehend werden die Metallkationen, die zwischen den Schichten des Tonminerals vorliegen, als die „Zwischenschicht-Metallkationen“ bezeichnet. Smektit, das ein solches geschichtetes Tonmineral ist, dient als ein Bindemittel in dem Formungsrohmaterial. Beispielsweise wird in dem Formkörper, erhalten durch Extrudieren des Formungsrohmaterials, angenommen, dass das geschichtete Tonmineral in dem Formkörper übereinanderliegend angeordnet ist, was zum Erhalt der Form des Formkörpers beiträgt. Durch die Verwendung eines solchen Smektits als das anorganische Bindemittel kann, verglichen mit einem Fall, in dem nur das organische Bindemittel verwendet wird, die Menge des organischen Bindemittels verringert und die Erzeugung von CO₂ und des toxischen Gases während des Brennens verhindert oder verringert werden.
Wie oben beschrieben, ist Smektit das geschichtete Tonmineral, und Smektit, das als eine natürliche Substanz vorliegt, umfasst Natriumionen oder Calciumionen als die Zwischenschicht-Metallkationen. Bei der Verwendung von Smektit, das eine solche natürliche Substanz ist, liegt Natrium als Verunreinigungen in Cordierit vor, das die Wabenstruktur bildet, die ein Endprodukt ist. Wird Natrium als die Verunreinigungen in Cordierit, das die Wabenstruktur bildet, gemischt, könnte die geringe Wärmeausdehnung, die eine Eigenschaft von Cordierit ist, gestört werden. Bisher wurde eine Technologie des Ionenaustausches der Natriumionen, die in Smektit enthalten sind, durch Magnesiumionen vorgeschlagen. Es gibt jedoch eine Grenze für die Ionenaustauschmenge durch die Magnesiumionen, und Smektit, in dem die Ionen durch Magnesiumionen ausgetauscht wurden, enthält nach wie vor eine konstante Menge oder mehr der Natriumionen, was die geringe Wärmeausdehnung stören könnte.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird das ionenausgetauschte Smektit verwendet, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch die Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind. Im Speziellen wird in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform als das ionenausgetauschte Smektit das bestimmte ionenausgetauschte Smektit verwendet, in dem die Gesamtmenge an Natrium, das in dem ionenausgetauschten Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des ionenausgetauschten Smektits, beträgt. Hierbei beträgt in natürlichem Smektit die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit enthalten sein soll, mehr als 1,6 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Smektits. Ferner gibt es, was das Smektit anbelangt, in dem die Ionen des natürlichen Smektits durch die Magnesiumionen ionenausgetauscht sind, eine Grenze für die Ionenaustauschmenge durch die Magnesiumionen, und die Gesamtmenge an Natrium könnte nicht ausreichend verringert werden. Andererseits können die Nicht-Metallkationen durch einen größeren Teil der Zwischenschicht-Metallkationen ionenausgetauscht werden, und es kann beispielsweise das ionenausgetauschte Smektit hergestellt werden, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen zu über 99 % ionenausgetauscht werden. Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann einen Schritt zur Herstellung „eines bestimmten ionenausgetauschten Smektits“, das in dem Formungsschritt verwendet wird, umfassen. Das heißt, das Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann einen Schritt zum Ionenaustausch der Zwischenschicht-Metallkationen von Smektit durch verschiedene Nicht-Metallkationen umfassen.
Beträgt die Gesamtmenge an Natrium, das in dem ionenausgetauschten Smektit enthalten sein soll, mehr als 1,6 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des ionenausgetauschten Smektits, erhöht sich die Menge an Natrium in dem Formkörper, und die Wärmeschockbeständigkeit von Cordierit verschlechtert sich. Im Ergebnis steigt der Wärmeausdehnungskoeffizient der erhaltenen Wabenstruktur. Die Gesamtmenge an Natrium, das in dem ionenausgetauschten Smektit enthalten sein soll, beträgt vorzugsweise 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, stärker bevorzugt 1,0 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide und besonders bevorzugt 0,5 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des ionenausgetauschten Smektits. Das ionenausgetauschte Smektit muss kein Natrium enthalten. Das heißt, die Gesamtmenge an Natrium in dem ionenausgetauschten Smektit kann eine Nachweisgrenze oder weniger einer Messvorrichtung sein. Ein Beispiel für einen Nachweisgrenzwert der Messvorrichtung zur Messung der Menge an Natrium in dem ionenausgetauschten Smektit sind 0,01 Masse-%.
Das Verhältnis der Gesamtmenge an Natrium, das in dem ionenausgetauschten Smektit enthalten sein soll, ist erhältlich durch Messen gemäß „Verfahren zur röntgenfluoreszenzspektrometrischen Analyse von feuerfesten Produkten“ nach JIS R 2216.
Ist das Gehaltsverhältnis von Smektit in dem Formungsrohmaterial kleiner als 0,5 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, sinkt die Menge des anorganischen Bindemittels, und die Form des Formkörpers kann nur schwer erhalten werden. Wenn ferner die Menge des organischen Bindemittels zum Erhalt der Form des Formkörpers zunimmt, könnte sich die zu erzeugende Menge an CO₂ oder des toxischen Gases erhöhen. Beträgt das Gehaltsverhältnis von Smektit mehr als 4,0 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, könnte sich der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur erhöhen. Das Gehaltsverhältnis von Smektit in dem Formungsrohmaterial beträgt vorzugsweise 0,5 Masseteile oder mehr, stärker bevorzugt 0,7 Masseteile oder mehr und besonders bevorzugt 1,0 Masseteile oder mehr, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials. Das Gehaltsverhältnis von Smektit in dem Formungsrohmaterial beträgt vorzugsweise 4,0 Masseteile oder weniger, stärker bevorzugt 3,0 Masseteile oder weniger und besonders bevorzugt 2,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials. Im Speziellen ist in der Wabenstruktur der vorliegenden Ausführungsform das oben erwähnte „Gehaltsverhältnis von Smektit“ stärker bevorzugt „das Gehaltsverhältnis des bestimmten ionenausgetauschten Smektits“.
Das Cordierit-bildende Material wird die Hauptkomponente des Formungsrohmaterials. In dem Formungsschritt wird das Formungsrohmaterial, das das Cordierit-bildende Material und das anorganische Bindemittel enthält, geknetet, und dieses Formungsrohmaterial wird als ein geknetetes Material erhalten. Das Formungsrohmaterial kann das organische Bindemittel enthalten. Ein solches geknetetes Material wird zur Herstellung des Formkörpers mit der Wabenform geformt. Nachstehend wird der Formkörper mit der Wabenform mitunter als „der Wabenformkörper“ bezeichnet. Nachdem der Wabenformkörper gebrannt worden ist, wird das Cordierit-bildende Material zu Cordierit, das eine Hauptkomponente der Trennwände ist. Ein Beispiel für das Cordierit-bildende Material ist ein Oxid, ein Hydroxid oder ein Carbonat, welche zumindest eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Magnesium, Aluminium und Silicium, enthalten. Die Beispiele für das Cordierit-bildende Material umfassen Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliciumdioxid und Magnesiumoxid.
Das Gehaltsverhältnis des Cordierit-bildenden Materials beträgt vorzugsweise 94,8 bis 99,4 Masse-%, basierend auf der Gesamtmasse des Cordierit-bildenden Materials, des anorganischen Bindemittels und des organischen Bindemittels, das je nach Bedarf enthalten ist. Ist das Gehaltsverhältnis kleiner als 94,8 Masse-%, kann ein Problem bei der Wärmeausdehnung oder Festigkeit der Wabenstruktur auftreten, und beträgt das Gehaltsverhältnis mehr als 99,4 Masse-%, könnte die Wabenform nur schwer zu formen sein. Das Gehaltsverhältnis des Cordierit-bildenden Materials beträgt stärker bevorzugt 95,5 bis 99,2 Masse-% und besonders bevorzugt 96,1 bis 99,0 Masse-%, basierend auf der Gesamtmasse des Cordierit-bildenden Materials, des anorganischen Bindemittels und des organischen Bindemittels.
Das organische Bindemittel verbessert die Plastizität und Formbarkeit des gekneteten Materials, erhalten durch Kneten des Formungsrohmaterials, und hat ebenso die Funktion eines Formhaltemittels zum Halten der Form des Formkörpers. Andererseits wird das organische Bindemittel während des Brennens zu einer Quelle der Erzeugung von CO₂ oder des toxischen Gases. In der Folge wird möglicherweise die Umweltverschmutzung oder globale Erwärmung gefördert, wenn der Formkörper, der eine große Menge an organischem Bindemittel umfasst, zur Herstellung der Wabenstruktur gebrannt wird. Ferner könnte in Anbetracht des organischen Bindemittels während des Formens ein von dem organischen Bindemittel eingenommener Raum zu einem Defekt werden. In der Folge könnten Defekte wie Risse in der erhaltenen Wabenstruktur erzeugt werden oder sich die Festigkeit der erhaltenen Wabenstruktur verschlechtern. Daher muss die Menge des organischen Bindemittels, das in dem Formungsrohmaterial enthalten sein soll, minimiert werden. In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Gehaltsverhältnis des organischen Bindemittels vorzugsweise 5 Masseteile oder weniger und stärker bevorzugt 4 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen der Gesamtmasse des Cordierit-bildenden Materials, des anorganischen Bindemittels und des organischen Bindemittels. Ferner muss das Formungsrohmaterial je nach Anwendungsbereich das organische Bindemittel nicht enthalten. Das heißt, der untere Grenzwert für das Gehaltsverhältnis des organischen Bindemittels kann 0 Masseteile betragen.
Ein Beispiel für das organische Bindemittel ist ein organisches Polymer. Im Speziellen umfassen Beispiele für das organische Bindemittel Hydroxypropoxylmethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxylmethylcellulose und Polyvinylalkohol. Es kann eine Art von organischem Bindemittel allein oder eine Kombination aus zwei oder mehr Arten organischer Bindemittel verwendet werden.
Ein Beispiel für Smektit ist das geschichtete Tonmineral mit einer Struktur zum Halten von Alkalimetall- oder Erdalkalimetallionen zwischen den Schichten. Im Speziellen ist unter Smektit eine Tonmineralgruppe mit einer Struktur zu verstehen, bei der eine Lage, erhalten durch vertikales Einschieben einer Oktaederschicht zwischen Tetraederschichten, als eine Einheit definiert ist und die oben erwähnten Ionen zwischen den Schichten gehalten werden. Ein Beispiel für die Oktaederschicht ist eine Schicht, enthaltend Aluminium (Al) oder Magnesium (Mg) und Sauerstoff (O). Ein Beispiel für die Tetraederschicht ist eine Schicht, enthaltend Silicium (Si) oder Aluminium (Al) und Sauerstoff (O). Beispiele für Smektit umfassen Montmorillonit, Hektorit und Saponit. Ferner wird ein Ton, der eine große Menge Montmorillonit enthält, in der Regel mitunter als Bentonit bezeichnet. In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann eine Art von Smektit allein oder eine Kombination aus zwei oder mehr Arten von Smektit als das anorganische Bindemittel verwendet werden.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird als Smektit das ionenausgetauschte Smektit verwendet, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen durch die Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind. Ein Beispiel für das Nicht-Metallkation ist ein Ammoniumion. Ferner umfassen Beispiele für ein organisches Salz zur Ermöglichung des Ionenaustausches der Zwischenschicht-Metallkationen von Smektit durch die Nicht-Metallkationen die folgenden organischen Salze: Quartärammoniumsalze wie Dimethyldistearylammoniumsalz und Trimethylstearylammoniumsalz; ein Phosphoniumsalz und Imidazoliumsalz. Ferner verhalten sich die folgenden organischen Moleküle durch Protonierung bei niedrigem pH wie Kationen und können daher als Substanzen zum Ionenaustausch der Zwischenschicht-Metallkationen von Smektit durch die Nicht-Metallkationen verwendet werden. Beispiele für die organischen Moleküle umfassen Triazin-Herbizide wie Atrazin, Cyanazin und Simazin, eine N-heterocyclische Verbindung von Chinolon oder dergleichen, Ammoniak, Anilin, das zu einem Rohmaterial eines Farbstoffes oder eines synthetischen Harzes wird, Pyridin und Harnstoff.
In der vorliegenden Erfindung sind unter „Nicht-Metall“ andere anorganische und organische Substanzen als Metalle zu verstehen. Daher sind Beispiele für „Nicht-Metallkationen“ Kationen, die korrespondiere Säuren anderer anorganischer Substanzen als Metallen sind, und Kationen, die aus organischen Substanzen erhalten wurden, die von Anionen befreit wurden. „Nicht-Metallkationen“ können auch Wasserstoffionen sein. Als die „Nicht-Metallkationen“, durch die die Zwischenschicht-Metallkationen ionenausgetauscht werden, sind andere Nicht-Metallkationen als Wasserstoffionen bevorzugt.
Hier wird ein Verfahren zum Ionenaustausch der Zwischenschicht-Metallkationen von Smektit durch die Nicht-Metallkationen beschrieben. In dem folgenden Verfahren wird ein Beispiel eines Falles beschrieben, in dem Montmorillonit als Smektit verwendet wird und die Nicht-Metallkationen für den Ionenaustausch die Ammoniumionen sind. Zunächst wird in einer wässerigen IN Ammoniumchloridlösung Montmorillonit gut gerührt, dispergiert und 24 Stunden stehengelassen. Als nächstes wird bei der Ausfällung von Montmorillonitteilchen überschüssige Flüssigkeit entfernt, und es wird erneut wässerige IN Ammoniumchloridlösung zugegeben. Ferner wird der zuvor beschriebene Vorgang dreimal wiederholt. Das heißt, Rühren, Stehenlassen für 24 Stunden, Entfernen der überschüssigen Flüssigkeit und erneute Zugabe der wässerigen Ammoniumchloridlösung werden dreimal wiederholt. Als Nächstes wird eine den obigen Vorgängen dreimal ausgesetzte Lösung (eine Montmorillonit enthaltende Lösung) zentrifugal in Montmorillonit und die wässerige Ammoniumchloridlösung getrennt. Als nächstes wird destilliertes Wasser zum Waschen des abgetrennten Montmorillonits zugegeben. Das Waschen wird 10-mal wiederholt, und dann wird das Montmorillonit, das eine Probe ist, in einer Dialysemembran platziert und mit dem destillierten Wasser getränkt. Das destillierte Wasser wird zum Waschen ausgewechselt, bis in dem destillierten Wasser keine Chlorionen mehr nachgewiesen werden. Das so erhaltene Montmorillonit wird zu einem Montmorillonit, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen durch die Ammoniumionen ionenausgetauscht sind. Gemäß diesem Verfahren kann in geeigneterweise das ionenausgetauschte Smektit erhalten werden, in dem die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit von Montmorillonit oder dergleichen enthalten sein soll, ausgesprochen gering ist. Es sei angemerkt, dass 1N 1 Normalität bedeutet, und 1 Normalität bedeutet eine Lösung von 1 g gelöstem Stoff auf 11 Waser.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird Smektit vorzugsweise in einem Zustand einer Dispersionsflüssigkeit verwendet, in der Smektit zuvor in Wasser dispergiert wurde, da selbst eine geringe Menge an Smektit in diesem Zustand dem gekneteten Material effektiv Plastizität und Formbarkeit verleihen kann. Das heißt, wird Smektit im Zustand der Dispersionsflüssigkeit verwendet, in dem Smektit in Wasser dispergiert ist, gelangt das Wasser in einen Raum zwischen den Schichten von Smektit, und die Schichten zerfallen separat in Stücke. Ferner quillt Smektit, seine Viskosität erhöht sich stufenweise, und die Dispersionsflüssigkeit wird gelartig. In diesem Zustand wird Smektit dem Formungsrohmaterial zugegeben, so dass selbst eine im Wesentlichen geringe Menge an Smektit ausreichend Plastizität und Formbarkeit in dem gekneteten Material entwickeln kann.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird als Smektit vor dem Ionenaustausch vorzugsweise ein Na-Smektit oder ein Ca-Smektit verwendet, in dem die Zwischenschichtkationen Natriumionen oder Calciumionen sind. Ferner wird als Smektit vor dem Ionenaustausch stärker bevorzugt das Na-Smektit verwendet, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen die Natriumionen sind.
In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann das Formungsrohmaterial ferner einen Porenbildner enthalten. Ein solcher Porenbildner wird zu einer Gießform für Poren, und Poren mit der gewünschten Form, Größe und Verteilung können in der Wabenstruktur gebildet und so die Porosität erhöht werden, so dass eine Wabenstruktur mit einer hohen Porosität erhalten werden kann. Beispiele für den Porenbildner umfassen Graphit, Staub, Stärke, ein Phenolharz, Polymethylmethacrylat, Polyethylen, Polyethylenterephthalat und ein verschäumbares Harz. Ein Beispiel für das verschäumbare Harz ist ein Acrylnitril-basierter Kunststoffballon. Diese Porenbildner bilden die Poren, aber stattdessen verbrennen die Porenbildner selbst, und daher ist alles in allem das verschäumbare Harz aus Sicht der Unterbindung der Erzeugung von CO₂ und des toxischen Gases und der Erzeugung von Rissen bevorzugt. Es sei angemerkt, dass bei der Verwendung des Porenbildners das Gehaltsverhältnis des organischen Bindemittels und des Porenbildners insgesamt vorzugsweise 5 Masseteile oder weniger und stärker bevorzugt 4 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials, beträgt.
Für ein Verhältnis an Wasser, das als das Dispersionsmedium enthalten sein soll, wird vorzugsweise die Menge an Wasser so eingestellt, dass das geknetete Material während des Formens angemessen hart ist.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren zum Kneten des Formungsrohmaterials zum Erhalt des gekneteten Materials, und ein Beispiel für das Verfahren ist ein Verfahren unter Verwendung einer Knetmaschine, eines Vakuum-Tonkneters oder dergleichen.
In dem Formungsschritt wird das geknetete Material, erhalten durch Kneten des Formungsrohmaterials, zur Herstellung des Wabenformkörpers geformt. Der erhaltene Wabenformkörper kann zum Erhalt eines getrockneten Wabenkörpers des getrockneten Wabenformkörpers getrocknet werden.
Es gibt keine besondere Einschränkung für die Form des Wabenformkörpers, und ein Beispiel für die Form ist ein Wabenformkörper, bei dem Trennwände in Wabenform mehrere Zellen definieren, die von einer ersten Endfläche, die eine Endfläche ist, zu einer zweiten Endfläche, die die andere Endfläche ist, verlaufen. Bei der Verwendung der Wabenstruktur als ein Filter wie ein DPF ist vorzugsweise einer der Endabschnitte jeder Zelle mit einem Verschlussabschnitt verschlossen. Es sei angemerkt, dass DPF die Abkürzung für „Dieselpartikelfilter“ ist. Es gibt keine besondere Einschränkung für die Gesamtform des Wabenformkörpers, und Beispiele für die Form umfassen eine runde Säulenform, eine viereckige prismatische Säulenform und eine dreieckige prismatische Säulenform. Ferner gibt es keine besondere Einschränkung für die Zellenform des Wabenformkörpers, und Beispiele für die Zellenform umfassen eine viereckige Form, eine sechseckige Form und eine dreieckige Form. Die Zellenform ist die Form der Zellen im Querschnitt der Wabenstruktur senkrecht zur Zellenverlaufsrichtung.
Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren zur Formung des Wabenformkörpers, und es können die bereits bekannten Formungsverfahren Extrusion, Spritzguss oder Formpressen angewandt werden. Vor allem ist ein geeignetes Beispiel für das Verfahren ein Verfahren, in dem das wie oben beschrieben hergestellte geknetete Material unter Verwendung einer Düse mit der gewünschten Zellenform, Trennwanddicke und Zelldichte extrudiert wird. Ebenso gibt es keine besondere Einschränkung für ein Trocknungsverfahren, und es können die bereits bekannten Trocknungsverfahren Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung, Induktionserwärmung, Dekompressionstrocknung, Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung oder dergleichen angewandt werden. Vor allem ist ein Trocknungsverfahren, erhalten durch Kombinieren der Heißlufttrocknung mit der Mikrowellentrocknung oder der Induktionstrocknung, bevorzugt, in dem der gesamte Formkörper unmittelbar und einheitlich getrocknet werden kann.
Als nächstes kann in dem Brennschritt der wie oben beschrieben erhaltene Wabenformkörper unter Erhalt eines kalzinierten Körpers kalziniert werden. Die Kalzinierung ist ein Vorgang, bei dem organische Substanzen in dem Formkörper verbrannt und entfernt werden. Die Kalzinierung wird mitunter als „Entfetten“ bezeichnet. Beispiele für die organischen Substanzen in dem Formkörper umfassen ein Bindemittel, ein Dispergiermittel und einen Porenbildner. In der Regel beträgt die Verbrennungstemperatur für das organische Bindemittel etwa 100 bis 300 °C, und die Verbrennungstemperatur für den Porenbildner beträgt etwa 200 bis 800 °C. In der Folge kann die Kalzinierungstemperatur etwa 200 bis 1000 °C betragen. Es gibt keine besondere Einschränkung für die Kalzinierungszeit, üblicherweise beträgt die Kalzinierungszeit aber etwa 1 bis 10 Stunden.
Der wie oben beschrieben erhaltene kalzinierte Körper wird unter Erhalt der Wabenstruktur gebrannt. Zur Unterscheidung des Brennens vom Kalzinieren wird das Brennen mitunter als Hauptbrennen bezeichnet. Das Hauptbrennen ist ein Vorgang, bei dem das Formungsrohmaterial in dem Formkörper oder dem kalzinierten Körper zum Erhalt einer vorbestimmten Festigkeit gesintert und verdichtet wird. Die Brennbedingungen wie Brenntemperatur und Brennzeit variieren je nach Art des Formungsrohmaterials, und daher können angemessene Bedingungen entsprechend der Art ausgewählt werden. In dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird der Wabenformkörper vorzugsweise bei 1.300 bis 1.500 °C gebrannt. Stärker bevorzugt wird der Wabenformkörper bei 1.350 bis 1.450 °C gebrannt. Ist die Brenntemperatur niedriger als 1.300 °C, kann mitunter die angestrebte Kristallphase (Cordierit) nicht erhalten werden, und übersteigt die Brenntemperatur 1.500 °C, könnte der Wabenformkörper schmelzen.
Die mit dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform hergestellte Wabenstruktur ist eine hochqualitative Struktur mit wenigen Defekten oder Rissen, deren Festigkeit hoch bleibt und die Eigenschaften einer geringen Wärmeausdehnung aufweist und die Cordierit als eine Hauptkomponente enthält. Ein Beispiel für eine geeignete Zusammensetzung von Cordierit ist 2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂.
(Beispiele)
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen weiter ausführlich beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel 1)
In Beispiel 1 wurde zunächst mit dem folgenden Verfahren ein Formungsrohmaterial hergestellt. Zunächst wurden für ein Cordierit-bildendes Material Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid verarbeitet. Diesem Cordierit-bildenden Material wurden ein organisches Bindemittel und ein anorganisches Bindemittel zugegeben. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das anorganische Bindemittel wurde Montmorillonit verwendet, in dem zumindest Teile von Zwischenschicht-Metallkationen durch Aminionen ionenausgetauscht waren. Montmorillonit ist eine Art von Smektit. Nachstehend wird Montmorillonit, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch Aminionen ionenausgetauscht sind, mitunter als „ein Amin-substituiertes Montmorillonit“ bezeichnet. In dem in Beispiel 1 verwendeten Amin-substituierten Montmorillonit betrug die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Amin-substituierten Montmorillonit enthalten sein soll, 1,58 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Amin-substituierten Montmorillonits. Tabelle 1 zeigt eine chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit, das als das anorganische Bindemittel verwendet wurde. Es sei angemerkt, dass „Amin“ der generische Name von Ammoniak und Verbindungen, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome von Ammoniak mit Kohlenwasserstoffgruppen oder aromatischen Atomgruppen substituiert sind, ist. Die „Aminionen“ sind Kationen, in denen den oben aufgeführten Verbindungen ein Wasserstoffion zugefügt ist. In Beispiel 1 sind die Aminionen, die durch die Zwischenschicht-Metallkationen ionenausgetauscht wurden, Ammoniumionen.
Die chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit, das als das anorganische Bindemittel verwendet wird, wird unter Verwendung eines Röntgenfluoreszenzspektrometers mit simultaner Elementaranalyse gemessen. Als das Spektrometer wurde das „PW2606/10 (Markenname)“, hergestellt von PHILIPS, verwendet.
Das Gehaltsverhältnis des Amin-substituierten Montmorillonits in dem Formungsrohmaterial wurde auf 4,0 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, eingestellt, und Mengen von Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid in dem Cordierit-bildenden Material wurden in geeigneter Weise so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte. Tabelle 1 zeigt das Verhältnis einer Masse von Smektit, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, in der Spalte „Gehaltsverhältnis (Masseteile) von Smektit“.
Das Gehaltsverhältnis von Methylcellulose in dem Formungsrohmaterial wurde auf 4 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials und des Amin-substituierten Montmorillonits insgesamt, eingestellt. Ferner wurden dem Formungsrohmaterial weiterhin ein oberflächenaktives Mittel und Wasser zugegeben. 1 Masseteil des oberflächenaktiven Mittels wurde 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. 37 Masseteile Wasser wurden 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. Das Formungsrohmaterial, dem das oberflächenaktive Mittel und Wasser zugegeben worden sind, wurde geknetet, wodurch ein Presskörper aus einem gekneteten Material erhalten wurde.
Das erhaltene geknetete Material wurde in einem Extruder in eine Wabenform gebracht, wodurch ein Wabenformkörper erhalten wurde. Während des Formens war der Wabenformkörper geeignet formbar, ohne dass die Düse des Extruders verstopft oder Formungsdefekte erzeugt wurden.
Als nächstes wurde der erhaltene Wabenformkörper mit Mikrowellen und Heißluft getrocknet und dann bei 1.420 °C atmosphärischer Temperatur getrocknet, der getrocknete Körper wurde 7 Stunden gebrannt, wodurch eine Wabenstruktur hergestellt wurde. In jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden 10 Wabenstrukturen hergestellt, und es wurde bestätigt, ob in jeder Endfläche jeder Wabenstruktur ein Rissdefekt vorlag oder nicht. Tabelle 1 zeigt das Bewertungsergebnis für den Rissdefekt in der Endfläche der Wabenstruktur in der Spalte „Bewertung des Rissdefekts während des Brennens“. In dem in Tabelle 1 gezeigten Bewertungsergebnis kennzeichnet „0/10“, dass die Anzahl der Rissdefekte in den 10 Wabenstrukturen 0 betrug. Beispielsweise zeigt die Tabelle „1/10“, wenn die Anzahl der Rissdefekte 1 ist. In der Wabenstruktur von Beispiel 1 wurden keine Rissdefekte in den Endflächen bestätigt.
Ferner wurde der Wärmeausdehnungskoeffizient der erhaltenen Wabenstruktur gemessenen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Beispiel 1 betrug 0,62 × 10^-6 /°C. Tabelle 1 zeigt einen Wert für den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Wabenstruktur in der Spalte „Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10^-6 /°C)“. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur wurde mit „Thermo plus TG8120 (Markenname)“, hergestellt von der Rigaku Corporation, gemessen.
Ferner wurde die Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O erhalten, das aus Smektit gewonnen wurde und in der erhaltenen Wabenstruktur enthalten sein soll. In der Wabenstruktur von Beispiel 1 betrug die Gesamtmenge an Na₂O, gewonnen aus Smektit, 0,06 Masse-%, und es wurde angenommen, dass ein schlechter Einfluss von Na₂O, gewonnen aus Smektit, außergewöhnlich gering war. Tabelle 1 zeigt einen Wert für die Gesamtmenge an Na₂O, gewonnen aus Smektit, in der Spalte „Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O, gewonnen aus Smektit“.

[Tabelle 1]

Chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6	Beispiel 7	Beispiel 8	Beispiel 9	Beispiel 10	Beispiel 11
Glühverlust (Igloss)	5,69	6,65	8,24	5,94	6,89	7,24	23,66	6,73	6,73	7,50	7,50
SiO₂	68,68	67,08	63,60	69,72	69,94	69,10	43,40	68,10	68,10	67,60	67,60
Al₂O₃	16,72	13,78	21,67	16,99	16,44	17,02	3,81	17,80	17,80	17,20	17,20
Fe₂O₃	3,58	2,43	2,55	3,66	1,97	2,01	1,55	4,50	4,50	2,30	2,30
TiO₂	0,12	0,17	0,19	0,12	0,07	0,07	0,27	0,11	0,11	0,07	0,07
CaO	0,98	0,70	0,12	0,49	0,16	0,15	6,74	0,07	0,07	0,03	0,03
MgO	1,80	7,46	3,58	1,65	4,04	4,22	19,00	1,93	1,93	4,80	4,80
K₂O	0,23	0,42	0,065	0,22	0,52	0,43	0,73	0,16	0,16	0,38	0,38
Na₂O	1,58	0,97	0,21	0,18	0,04	0,02	0,76	0,07	0,07	0,02	0,02
Gehaltsverhältnis (Masseteile) von Smektit	4,0	4,0	3,2	3,3	4,0	3,3	4,0	0,5	1,0	0,5	0,5
Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O, gewonnen aus Smektit	0,06	0,04	0,01	0,01	0,00	0,00	0,03	0,00	0,00	0,00	0,00
Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10^-6/°C)	0,62	0,59	0,50	0,50	0,49	0,49	0,57	0,50	0,51	0,49	0,50
Bewertung des Rissdefekts während des Brennens	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10

(Beispiele 2 bis 6 und 8 bis 11)
In jedem der Beispiele 2 bis 6 und 8 bis 11 wurde ein Amin-substituiertes Montmorillonit mit der in Tabelle 1 gezeigten chemischen Zusammensetzung verwendet. Ferner wurde das Gehaltsverhältnis des Amin-substituierten Montmorillonits in einem Formungsrohmaterial wie in Tabelle 1 gezeigt verändert, und Mengen an Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumoxid in einem Cordierit-bildenden Material wurden in geeigneter Weise so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte. Was ein anderes Herstellungsverfahren als dieses Verfahren anbelangt, wurde zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt. Was jede erhaltene Wabenstruktur anbelangt, erfolgt die Bewertung der Rissdefekte während des Brennens und die Messung des Wärmeausdehnungskoeffizienten. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
(Beispiel 7)
In Beispiel 7 wurde zunächst mit Hilfe des folgenden Verfahrens ein Formungsrohmaterial hergestellt. Für ein Cordierit-bildendes Material wurden Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid verarbeitet. Diesem Cordierit-bildenden Material wurden ein organisches Bindemittel und ein anorganisches Bindemittel zugegeben. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das anorganische Bindemittel wurde Hektorit verwendet, in dem zumindest Teile von Zwischenschicht-Metallkationen durch Aminionen ionenausgetauscht waren. Hektorit ist eine Art von Smektit. Nachstehend wird Hektorit, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch Aminionen ionenausgetauscht waren, mitunter als „ein Amin-substituiertes Hektorit“ bezeichnet. In dem in Beispiel 7 verwendeten Amin-substituierten Hektorit betrugt die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Amin-substituierten Hektorit enthalten sein soll, 0,76 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Amin-substituierten Hektorits. Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit, das als das anorganische Bindemittel verwendet wird.
Das Gehaltsverhältnis des Amin-substituierten Hektorits in dem Formungsrohmaterial wurde auf 4,0 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, eingestellt, und Mengen von Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid in dem Cordierit-bildenden Material wurden in geeigneter Weise so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte. Tabelle 1 zeigt das Verhältnis der Masse von Smektit, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, in der Spalte „Gehaltsverhältnis (Masseteile) von Smektit“.
Das Gehaltsverhältnis von Methylcellulose in dem Formungsrohmaterial wurde auf 4 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials und des Amin-substituierten Hektorits insgesamt, eingestellt. Ferner wurden dem Formungsrohmaterial ein oberflächenaktives Mittel und Wasser zugegeben. 1 Masseteil des oberflächenaktiven Mittels wurde 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. 37 Masseteile Wasser wurden 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. Das Formungsrohmaterial, dem das oberflächenaktive Mittel und Wasser zugegeben worden waren, wurde geknetet, wodurch ein Presskörper aus einem gekneteten Material erhalten wurde.
Das erhaltene geknetete Material wurde in einem Extruder in eine Wabenform gebracht, wodurch ein Wabenformkörper erhalten wurde. Während des Formens war der Wabenformkörper in geeigneter Weise formbar, ohne dass die Düse des Extruders verstopft wurde oder Formungsdefekte erzeugt wurden.
Als nächstes wurde der erhaltene Wabenformkörper zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen mit Mikrowellen und Heißluft und dann bei 1.420 °C atmosphärischer Temperatur getrocknet, der getrocknete Körper wurde 7 Stunden gebrannt. Bei jeder erhaltenen Wabenstruktur wurden Rissdefekte während des Brennens bewertet und der Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen. Tabelle 1 zeigt das Ergebnis.
Ferner wurde die Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O erhalten, das aus Smektit gewonnen wurde und in der erhaltenen Wabenstruktur enthalten sein sollte. In der Wabenstruktur von Beispiel 7 betrug die Gesamtmenge an Na₂O, gewonnen aus Smektit, 0,03 Masse-%, und es wurde angenommen, dass ein schlechter Einfluss von Na₂O, gewonnen aus Smektit, außergewöhnlich gering war. Tabelle 1 zeigt einen Wert für die Gesamtmenge an Na₂O, gewonnen aus Smektit, in der Spalte „Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O, gewonnen aus Smektit“.
(Vergleichsbeispiel 1)
In Vergleichsbeispiel 1 wurde zunächst mit Hilfe des folgenden Verfahrens ein Formungsrohmaterial hergestellt. Für ein Cordierit-bildendes Material wurden Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid verarbeitet. Diesem Cordierit-bildenden Material wurde ein organisches Bindemittel zugegeben. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Was das Gehaltsverhältnis jeder Komponente des Cordierit-bildenden Materials anbelangt, wurden Mengen von Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte.
Das Gehaltsverhältnis von Methylcellulose in dem Formungsrohmaterial wurde auf 4 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, eingestellt. Ferner wurden dem Formungsrohmaterial ein oberflächenaktives Mittel und Wasser zugegeben. 1 Masseteil des oberflächenaktiven Mittels wurde 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. 37 Masseteile Wasser wurden 100 Masseteilen des Formungsrohmaterials zugegeben. Das Formungsrohmaterial, dem das oberflächenaktive Mittel und Wasser zugegeben worden waren, wurde geknetet, wodurch ein Presskörper aus einem gekneteten Material erhalten wurde.
Das erhaltene geknetete Material wurde in einem Extruder in eine Wabenform gebracht, wodurch ein Wabenformkörper erhalten wurde. Während des Formens war der Wabenformkörper in geeigneter Weise formbar, ohne dass die Düse des Extruders verstopft wurde oder Formungsdefekte erzeugt wurden.
Als nächstes wurde der erhaltene Wabenformkörper zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen mit Mikrowellen und Heißluft und dann bei 1.420 °C atmosphärischer Temperatur getrocknet, der getrocknete Körper wurde 7 Stunden gebrannt. Bei jeder erhaltenen Wabenstruktur wurden Rissdefekte während des Brennens bewertet und der Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 betrug 0,49 × 10^-6 /°C, und es konnte eine Wabenstruktur mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt werden. Bei der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 1 wurden Rissdefekte in allen 10 hergestellten Wabenstrukturen bestätigt.

[Tabelle 2]

Chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Vergleichsbeispiel 4	Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6
Glühverlust (Igloss)	-	5,94	6,27	5,78	7,99	7,99
SiO₂	-	61,69	63,76	68,03	60,63	60,63
Al₂O₃	-	21,28	19,48	16,00	5,67	5,67
Fe₂O₃	-	2,13	3,33	2,02	2,08	2,08
TiO₂	-	0,13	0,14	0,07	0,42	0,42
CaO	-	0,55	0,93	0,89	1,26	1,26
MgO	-	3,92	2,53	4,02	20,13	20,13
K₂O	-	0,17	0,23	0,51	0,42	0,42
Na₂O	-	3,25	2,45	2,23	1,43	1,43
Gehaltsverhältnis (Masseteile) von Smektit	-	2,0	4,0	3,0	6,0	4,0
Gesamtmenge (Masse-%) an Na₂O, gewonnen aus Smektit	-	0,07	0,10	0,07	0,09	0,06
Wärmeausdehnungskoeffizient (× 10^-6/°C)	0,49	0,67	0,75	0,71	0,73	0,61
Bewertung von Rissdefekten während des Brennens	10/10	0/10	0/10	0/10	0/10	10/10

(Vergleichsbeispiel 2)
In Vergleichsbeispiel 2 wurde zunächst mit Hilfe des folgenden Verfahrens ein Formungsrohmaterial hergestellt. Für ein Cordierit-bildendes Material wurden Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid verarbeitet. Diesem Cordierit-bildenden Material wurden ein organisches Bindemittel und ein anorganisches Bindemittel zugegeben. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das anorganische Bindemittel wurde ein Na-Montmorillonit verwendet. In dem in Vergleichsbeispiel 2 verwendeten Na-Montmorillonit betrug die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Na-Montmorillonit enthalten sein soll, 3,25 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Na-Montmorillonits. Tabelle 2 zeigt die chemische Zusammensetzung (Masse-%) von Smektit, das als das anorganische Bindemittel verwendet wurde.
Das Gehaltsverhältnis des Na-Montmorillonits in dem Formungsrohmaterial wurde auf 2,0 Masseteile, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, eingestellt, und Mengen an Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid in dem Cordierit-bildenden Material wurden in geeigneter Weise so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte. Tabelle 2 zeigt das Verhältnis der Masse von Smektit, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, in der Spalte „Gehaltsverhältnis (Masseteile) von Smektit“.
In Vergleichsbeispiel 2 wurde zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass das Na-Montmorillonit als das oben beschriebene anorganische Bindemittel verwendet wurde. Bei jeder erhaltenen Wabenstruktur wurden Rissdefekte während des Brennens bewertet und der Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis. Bei der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 2 wurden keine Rissdefekte in den Endflächen bestätigt. Der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 2 betrug 0,67 × 10^-6 /°C, und im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 11 wurde eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten bestätigt.
(Vergleichsbeispiele 3 und 4)
In jedem der Vergleichsbeispiele 3 und 4 wurde ein Amin-substituiertes Montmorillonit mit der in Tabelle 2 gezeigten chemischen Zusammensetzung verwendet. Ferner wurde das Gehaltsverhältnis des Amin-substituierten Montmorillonits in einem Formungsrohmaterial wie in Tabelle 2 gezeigt verändert, und Mengen an Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid in einem Cordierit-bildenden Material wurden in geeigneter Weise so eingestellt, dass die Zusammensetzung stark einer Cordieritzusammensetzung ähnelte. Was ein anderes Herstellungsverfahren als dieses Verfahren anbelangt, wurde zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt. Bei jeder erhaltenen Wabenstruktur wurden Rissdefekte während des Brennens bewertet und der Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. In dem in Vergleichsbeispiel 3 verwendeten Amin-substituierten Montmorillonit betrug die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Amin-substituierten Montmorillonit enthalten sein soll, 2,45 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Amin-substituierten Montmorillonits. In dem in Vergleichsbeispiel 4 verwendeten Amin-substituierten Montmorillonit betrug die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Amin-substituierten Montmorillonit enthalten sein soll, 2,23 Masse-% in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Amin-substituierten Montmorillonits. Bei keiner Wabenstruktur der Vergleichsbeispiele 3 und 4 wurden Rissdefekte in den Endflächen bestätigt. Jedoch betrug im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 11 der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 3 0,75 × 10^-6 /°C, und es wurde eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten bestätigt. Dem ähnlich, betrug im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 11 der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 4 0,71 × 10^-6 /°C, und es wurde eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten bestätigt.
(Vergleichsbeispiele 5 und 6)
In jedem der Vergleichsbeispiele 5 und 6 wurde zunächst mit Hilfe des folgenden Verfahrens ein Formungsrohmaterial hergestellt. Für ein Cordierit-bildendes Material wurden Talk, Kaolin, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid und Siliciumdioxid verarbeitet. Diesem Cordierit-bildenden Material wurden ein organisches Bindemittel und ein anorganisches Bindemittel zugegeben. Als das organische Bindemittel wurde Methylcellulose verwendet. Als das anorganische Bindemittel wurde Montmorillonit verwendet, in dem zumindest Teile von Zwischenschicht-Metallkationen durch Magnesiumionen ionenausgetauscht waren. Nachstehend wird Montmorillonit, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch die Magnesiumionen ionenausgetauscht sind, mitunter als „ein Magnesium-substituiertes Montmorillonit“ bezeichnet. In dem in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 verwendeten Magnesium-substituierten Montmorillonit betrug die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Magnesium-substituierten Montmorillonit enthalten sein soll, 1,43 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Magnesium-substituierten Montmorillonits. Tabelle 2 zeigt eine Cordieritzusammensetzung (Masse-%) von Smektit, das als das anorganische Bindemittel verwendet wird.
In Vergleichsbeispiel 5 wurde zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass 6,0 Masseteile des Magnesium-substituierten Montmorillonits als das oben beschriebene anorganische Bindemittel verwendet wurden. Ferner wurde in Vergleichsbeispiel 6 zur Herstellung von 10 Wabenstrukturen die Vorgehensweise von Beispiel 1 wiederholt, außer dass 4,0 Masseteile des Magnesium-substituierten Montmorillonits als das oben beschriebene anorganische Bindemittel verwendet wurden. Bei jeder erhaltenen Wabenstruktur wurden Rissdefekte während des Brennens bewertet und der Wärmeausdehnungskoeffizient gemessen. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis. Bei keiner Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 5 wurden Rissdefekte in den Endflächen bestätigt. Jedoch betrug im Vergleich zu den Wabenstrukturen der Beispiele 1 bis 11 der Wärmeausdehnungskoeffizient der Wabenstruktur von Vergleichsbeispiel 5 0,73 × 10^-6 /°C, und es wurde eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten bestätigt. Bei den Wabenstrukturen von Vergleichsbeispiel 6 wurden Rissdefekte in allen hergestellten 10 Wabenstrukturen bestätigt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung eignet sich zur Verwendung in verschiedensten Trenn-/Reinigungsvorrichtungen, die als Maßnahmen zur Verhinderung von Umweltverschmutzung und globaler Erwärmung, in verschiedensten Bereichen der Chemie, Elektroenergie, Eisen und Stahl, Beseitigung von Industrieabfällen und anderen effektiv sind.
Bezugszeichenliste
1: Trennwand, 2: Zelle, 3: Umfangswand, 4: Wabenstrukturkörper, 11: erste Endfläche, 12: zweite Endfläche und 100: Wabenstruktur.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002292616 A [0006]
JP 4745963 [0006]
JP 5001892 [0006]
JP 5647051 [0006]
JP 5658067 [0006]

Claims

Herstellungsverfahren für eine Wabenstruktur, umfassend: einen Formungsschritt, in dem ein Formungsrohmaterial, enthaltend ein Cordierit-bildendes Material und ein anorganisches Bindemittel, hergestellt und das hergestellte Formungsrohmaterial zur Herstellung eines Formkörpers mit einer Wabenform geknetet und geformt wird; und einen Brennschritt, in dem der hergestellte Formkörper mit der Wabenform unter Erhalt der Wabenstruktur, die Cordierit als eine Hauptkomponente enthält, gebrannt wird; wobei in dem Formungsschritt als das anorganische Bindemittel Smektit verwendet wird, in dem zumindest Teile der Zwischenschicht-Metallkationen durch Nicht-Metallkationen ionenausgetauscht sind, in dem Smektit die Gesamtmenge an Natrium, das in dem Smektit enthalten sein soll, 1,6 Masse-% oder weniger in Bezug auf Oxide, basierend auf 100 Masse-% des Smektits, beträgt und das Gehaltsverhältnis des Smektits in dem Formungsrohmaterial 0,5 Masseteile oder mehr und 4,0 Masseteile oder weniger, basierend auf 100 Masseteilen des Cordierit-bildenden Materials, beträgt.
Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei als das Smektit ein Na-Smektit verwendet wird, in dem die Zwischenschicht-Metallkationen Natriumionen sind.
Herstellungsverfahren für die Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei als das Smektit ein ionenausgetauschtes Smektit verwendet wird, in dem die Nicht-Metallkationen Ammoniumionen sind.