DE1646889A1

DE1646889A1 - Keramisches wabenfoermiges Erzeugnis

Info

Publication number: DE1646889A1
Application number: DE19661646889
Authority: DE
Inventors: Sowards Donald Maurice
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1965-11-16
Filing date: 1966-11-16
Publication date: 1971-09-30
Also published as: GB1164263A; FR1499794A; LU52343A1; US3502596A; BE689555A; NL6615950A

Description

E. I. DU PONT DE NEMOUES AND COMPANY 10th, and Market Streets, Wilmington, Delaware 19898, V.St.A.

Keramisches wabenförmiges Erzeugnis

Die Erfindung betrifft keramische wabenförmige Erzeugnisse, besonders solche, die die Form fester Körper aufweisen, deren sämtliche Oberflächen mit den Längsachsen der Wabenzellen Winkel bilden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung solcher Erzeugnisse als Füllkörper in Gefässen, wie Destillierkolonnen, Nebelabscheidern, Wäschern, Extraktionsvorrichtungen und periodisch arbeitenden Wärmeaustauschern. Die Erfindung betrifft weiterhin derartige wabenförmige Erzeugnisse, die mit einem Katalysator beschichtet sind, sowie deren Verwendung als Katalysator-Ruheschüttung in Eeaktionsgefässen anstelle der üblichen Katalysatorpillen.

Die erfindungsgemässen wabenformigen Erzeugnisse, bei denen sämtliche Oberflächen mit den Zellenachsen Winkel bilden oder, anders ausgedrückt, bei denen keine Oberfläche einer Zellenwand parallel ist, stellen sehr vorteilhafte !Füllkörper dar,

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wenn sie in Gefässen, wie sie üblicherweise zur Behandlung von Gasen oder Flüssigkeiten bei chemischen Verfahren verwendet werden, regellos angeordnet sind. Ein Bett aus den erfindungsgemässen Erzeugnissen bietet eine grössere Oberfläche dar und führt infolgedessen zu einem geringeren Druckabfall als die üblichen JBüllkörper. Ferner haben die wabenförmigen Erzeugnisse, wenn sie regellos in einem Gefäss angeordnet sind, eine Strömungsrichtende Wirkung, die in dem Gefäss eine hochgradige Turbulenz erzeugt, wenn die zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten zu den Gefässwandungen hin und von denselben fort gelenkt werden. Biese Turbulenz ist sehr wertvoll, wenn das Gefäss als Reaktionskammer für endotherme oder exotherme Umsetzungen verwendet wird und infolgedessen von aus sen her geheizt oder gekühlt werden muss, da die Turbulenz den Wärmeübergang durch Konvektion begünstigt. Wenn das Gefäss zur Durchführung von Eeaktionen in der Gasphase verwendet wird, stellt diese Anordnung Sichtlinienwege durch die Bäume zwischen den einzelnen wabenförmigen Körpern und auch durch die Wabenzellen selbst zur Verfugung, so dass auch der Wärmeübergang durch Abstrahlung von den Gefässwandungen verbessert wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen bevorzugte Formen der wabenförmigen Körper dargestellt sind.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines keramischen Wabenkörpers in Form eines geraden Parallelepipedons, das aus einem schrägzelligen Wabenabschnitt derart ausgeschnitten worden ist, dass sämtliche Oberflächen mit den Längsachsen der Wabenzellen Winkel bilden.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines keramischen Wabenkcrpers in Form eines schrägen Parallelepipedons, das aus einem geradzelligen Wabenabschnitt derart ausgeschnitten ist, dass alle Oberflächen mit den Längsachsen der Wabenzellen Winkel bilden.

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Unter einem geradzelligen Wabenabschnitt ist ein solcher zu verstehen, bei dem die Längsachsen der Zellen auf zwei parallellen planeren Flächen des Abschnittes senkrecht stehen. ELn schrägzelliger Wabenabschnitt ist ein solcher, bei dem die Längsachsen der Zellen mit zwei parallelen planaren Flächen des Abschnittes schräge Winkel bilden.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass unabhängig davon, wie zwei solche gerade Parallelepipede miteinander in Berührung gebracht werden, die Oberfläche des einen die Strömung durch die Wabenzellen das andere nicht versperren kann, da alle Oberflächen von Zellen durchsetzt werden. In einem regellos angeordneten Bett aus solchen Körpern kann es daher keine ™ toten oder stagnierenden Bäume geben, und der Druckabfall in einem solchen Bett ist äusserst gering.

Das gleiche trifft auf ein Bett aus regellos angeordneten schrägen Parallelepipeden gemäss Fig. 2 und allgemein auf ein Bett aus regellos angeordneten Wabenkörpern beliebiger Form zu, sofern nur die Voraussetzung erfüllt ist, dass keine Oberfläche des Körpers den Zellwandungen parallel ist.

Gewöhnlich haben die keramischen Wabenkörper gemäss der Erfindung die Form von vieleckigen Körpern, besonders einfachere Formen, wie dreieckige und rechteckige Prismen, drei- j eckige und rechteckige Pyramiden sowie Pyramidenstümpfe. Die Körper können aber auch die Form von Zylindern, Kegeln oder Kegelstümpfe haben; es kommt nur darauf an, dass sämtliche Oberflächen des Formkörpers nicht-parallel zu den Längsachsen der Wabenzellen verlaufen.

Behandlungsgefässe, in denen die erfindungsgemässen Körper verwendet werden, können verschiedene Funktionen und infolgedessen die verschiedensten Formen haben. Allgemein bestehen sie aus einer Kammer, in der sich ein Bett aus regellos an-

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geordneten keramischen Körpern gemäss der Erfindung befindet, und die mindestens zwei Öffnungen aufweist, die eine für den Eintritt und die andere für den Austritt der zu behandelnden Gase oder Flüssigkeiten. Natürlich können die Gefässe noch weitere Öffnungen für die Einführung oder das Abziehen anderer Gase oder Flüssigkeiten aufweisen, wie es z. B. bei Flüssig-flüssig-Extraktionsgefässen oder bei Reaktionsgefässen der Fall ist, in die zwei acfer mehrere Reaktionsteilnehmer gleichzeitig eingeleitet werden. Ferner können die Gefässe natürlich noch weitere Einrichtungen, wie Rührer, Prallplatten, Röhrenwärmeaustauscher, Heiz- und Kühlmäntel oder -schlangen und dergleichen, aufweisen. Das Gefäss kann ein Behälter oder einfach nur ein Abschnitt einer Rohrleitung sein.

Verfahren zur Herstellung von keramischen Vabenkörpern sind an sich bekannt und werden nachstehend nur kurz erläutert.

In der USA-Patentschrift 3 112 184 ist ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Wabenkörpern beschrieben. Eine Suspension, die einen feinteiligen, sinterbaren keramischen Stoff und ein Bindemittel enthält, wird auf beide Seiten eines biegsamen Trägers aufgetragen. Der beschichtete Träger wird dann durch Riffeln in einen Vabenkörper übergeführt. Nach den Angaben der Patentschrift besteht der Träger vorzugsweise aus einem organischen Faserstoff, der sich beim Sintern zersetzt; jedoch können auch anorganische Träger verwendet werden. Nach den Angaben der Patentschrift kann das Verfahren zur Herstellung von Vabenkörpern aus praktisch jedem beliebigen keramischen Stoff angewandt werden, z. B. aus Gläsern, wie Borsilicatglas, Natron-Kalk-Silicaten, Bleisilicaten, Aluminosilicaten und ErdalkalisiIicaten, ferner aus hitzebeständigen keramischen Stoffen, wie Sillimanit, Magnesiumsilicat, Magnesiumoxid, Zirkon, Zirkoniumoxid, Petalit. Spodumen, Cordierit, Corund und aus glaskeramischen Stoffen.

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Die britische Patentschrift 931 096 beschreibt ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Wabenkörpern, nach dem biegsame Blätter, die sinterbare keramische Teilchen enthalten, hergestellt und geriffelt, dann zwei oder mehrere solcher geriffelter Blätter mit den Gipfeln der Eiffeiungen gegeneinander gelegt werden und das Ganze gebrannt wird, um die keramischen Teilchen zu sintern und die Blätter an den Berührungspunkten miteinander zu verschweissen. Nach einer Abwandlung dieses Verfahrens können abwechselnde Blätter bzw. Schichten aus dem keramischen Stoff ungeriffelt sein. Die Blätter bzw. Schichten werden hergestellt, indem man die keramischen Teilchen mit Plastifizierungsmxtteln, wie organischen Kunststoffen, mischt und das Gemisch zu dünnen Polien verarbeitet. Diese Folien werden vorzugsweise auf einem Träger, wie dünner Metallfolie, hergestellt, der beim Vorgang des Eiffelns als Stütze dient. Nach dem Riffeln wird die ungebrannte Folie von dem Träger entfernt und zur Herstellung des Wabenkörpers verwendet. Hierauf wird der Körper gebrannt, um die keramischen Teilchen zu sintern, und man erhält schliesslich einen starren Wabenkörper. Dieses bekannte Verfahren ist auch auf die verschiedensten sinterbaren keramischen Stoffe anwendbar.

In der belgischen Patentschrift 612 535 ist eine besonders geeignete Methode zur Herstellung der erfindungsgemässen Wabenkörper beschrieben. Hiernach wird Aluminiumfolie zu einer Wabenstruktur der gewünschten Form verarbeitet und unter gesteuerten Bedingungen gebrannt, so dass das Aluminium zu tt-Aluminiumoxid oxidiert wird. Vor dem Brennen wird die Aluminiumfolie mit einem Mittel beschichtet, das in der Patentschrift als Flussmittel bezeichnet wird und die Verzögerung der Oxidation infolge von Oxidschaumbildung auf der Oberfläche des Aluminiums verhindern soll. Beispiele für in der Patentschrift angegebene Flussmittel sind Alkali- und Erdalkalioxide sowie Verbindungen, aus denen sich beim Brennen solche Oxide bilden« Ein besonders geeignetes Flussmit-

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tel ist Natriumoxid, angewandt in Form von Natriumsilicat.

Die nach diesem Verfahren erhaltenen Wabenkörper bestehen praktisch aus reinem α-Aluminiumoxid. Gewünschtenfalls kann die chemische Zusammensetzung der Körper insofern abgeändert werden, als der überzugsmasse ein feinteiliges hitzebeständiges Oxid als !Füllstoff zugesetzt wird. Als hitzebeständige Füllstoffe können gegebenenfalls solche verwendet werden, die mit dem Aluminiumoxid bei dessen Bildung reagieren. Wenn ein reaktionsfähiger Füllstoff, wie Magnesiumoxid oder Siliciumdioxid, verwendet wird, enthält der entstehende Wabenkorper das entsprechende Keaktionsprodukt, wie Spinell, Cordierit oder Mullit. Die Erzeugnisse dieses Verfahrens zeichnen sich durch besondere Festigkeit und Warmeschockbeständigkeit aus.

Wie in der belgischen Patentschrift ausgeführt wird, können die Wabenkörper hergestellt werden, indem mit dem Flussmittel überzogene Schichten aus Aluminiumfolie geriffelt und dann mit ihren Riffelungsgipfeln aneinandergelegt werden. Wenn NatriumsiIicatlösung als Flussmittel verwendet wird, hat der Körper bereits in ungebranntem Zustand genügende Festigkeit, um seine Form bis zum Brennen beizubehalten. Andernfalls kann der Wabenkorper zunächst aus Aluminiumfolie hergestellt und dann mit dem Flussmittel überzogen werden. Verfahren zur Herstellung von Wabenkörpern aus Aluminium sind bekannt und in Patentschriften beschrieben.

Allgemeine Beschreibungen der Herstellung von Wabenkörpern aus Aluminiumfolie finden sich in den USA-Patentschriften 2 610 934, 2 674 295 und 2 734 843. Die Herstellung von schrägzelligen Wabenkörpern aus Aluminium ist in der USA-Patentschrift 3 006 798 beschrieben. Geeignete vorgefertigte Wabenkorper aus Aluminium, die für dieses Verfahren verwendet werden können, sind im Handel von der "Hexcel Corporation" oder von der "Bloeiongdale Hubber Division

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of American Cyanamid", "beide in Havre de Grace, Maryland, V.St.Α., erhältlich. Körper mit .Zellennenngrössen von 3,175 bis 19,05 mm und Foliendicken von 0,01778 "bis 0,1778 mm sind ohne weiteres erhältlich. Andere Grossen mit Zellen von bei-* spielsweise 0,7938 bis 50,8 mm oder mehr und Foliendicken bis zu 6,35 ^mm können nach der oben genannten belgischen

Patentschrift hergestellt werden. Die bevorzugten Wabenkörper werden aus Folie von 0,05 mm Dicke hergestellt.

Gemäss einer Verbesserung des in der genannten belgischen Patentschrift beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von Wabenkörpern enthält die zum Beschichten des Wabenkörpers aus Aluminium verwendete Masse ausser dem Flussmittel und gegebenenfalls dem hitzebeständigen Füllmittel noch geringe Mengen einer Vanadiumverbindung. Die nach der belgischen

Patentschrift hergestellten Erzeugnisse sind doppelwandig. Die doppelte Wand kommt dadurch zustande, dass die Aluminiumfolie beim Schmelzen nach aussen durch das auf den anderen Oberflächen der Folie entstandene Oxid hindurchfliesst und an der äusseren Oberfläche der Oxidschicht selbst oxidiert wird, so dass in dem Endprodukt ein Hohlraum bleibt, der ungefähr der Dicke der ursprünglichen Aluminiumfolie entspricht. Der Zusatz der Vanadiumverbindong zur Beschichtungsmasse führt zur Bildung von Brücken aus hitzebeständigem Stoff zwischen diesen doppelten wänden, so dass das entstehende Erzeugnis eine noch höhere Festigkeit und Wärmeschockbeständigkeit aufweist als die nach der belgischen Patentschrift hergestellten Produkte.

Line weitere Verbesserung des Verfahrens gemäss der belgischen Patentschrift besteht darin, zum Beschichten des Wabenkörpers aus Aluminium eine Masse zu verwenden, die ausser dem Flussmittel und gegebenenfalls dem hitzebeständigen Füllmittel noch Aluminiumpulver enthält. Beim Brennen wird dieses Aluminiumpulver zusammen mit dem Aluminium des ursprünglichen Wabenkörpers zu Aluminiumoxid oxidiert. Hierbei er-

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hält man ähnliche Körper wie nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift, nämlich doppelwandige Körper; die Wände können aber in diesem Falle viel dicker hergestellt werden als der mittlere Hohlraum. Daher können die Produkte auch fester als diejenigen der belgischen Patentschrift hergestellt werden.

Nach einem weiteren Verfahren zur Herstellung von Wabenkörpern aus Mullit wird zu der Masse, mit der der Wabenkörper aus Aluminium beschichtet wird, Siliciumcarbid zugesetzt. Bein Brennen reagiert dann das Siliciumcarbid mit dem Aluminiumoxid unter Bildung von Mullit. Mullitkörper werden wegen ihrer geringen Wärmeausdehnung besonders als Katalysatorträger bevorzugt.

Lach einem weiteren Verfahren zur Herstellung von keramischen wabenkörpern wird ein "flüchtiges" Material, wie Papier, mit einer Masse aus Aluminiumpulver, einem Bindemittel, einem .flussmittel (wie es in der belgischen Patentschrift beschrieben ist) und einem flüssigen Träger beschichtet. Das "flüchtige" Material kann zunächst beschichtet und dann zur Herstellung des Wabenkörpers verwendet werden, oder ein Wabenkörper kann zunächst aus dem flüchtigen Material hergestellt und dann beschichtet werden. In beiden Fällen wird der beschichtete Körper in Sauerstoff gebrannt, um das flüchtige Material auszubrennen und das Aluminium zu oxidieren. Auch hier können der Beschichtungsmasse hitzebeständige Füllstoffe zugesetzt werden, so dass man keramische Stoffe erhält, die auch Verbindungen oder feste Lösungen von Aluminiumoxid mit anderen Oxiden enthalten können.

Die Wabenkörper gemäss der Erfindung, bei denen sämtliche Flächen nicht-parallel zu den Zellwandungen sind, können hergestellt werden, indem man zunächst eine Schablonenstruktur der gewünschten Form herstellt und diese dann nach einem der oben beschriebenen Verfahren behandelt. Z. B. ist geradzelliges oder schrägzelliges Wabenmaterial aus ^Aluminium im

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Handel erhältlich, und dieses Material kann in Parallelepipede oder andere feste Formen derart geschnitten werden, dass sämtliche Oberflächen mit den Längsachsen der Zellen Winkel bilden. Verfahren zum Schneiden von Wabenmaterial aus Aluminium sind bekannt. Geeignete Methoden sind das Zerschneiden mit dem Messer oder einem scharfen Werkzeug, das Zersägen mit der Kreis- oder Bandsäge oder das Ausstanzen. Wenn ein Wabenmaterial als Aluminium zersägt wird, erzielt man die besten Ergebnisse, d. h. die geringste Beschädigung der Zellwandungen, wenn man eine Säge mit umgekehrt angeordneten Zähnen (reverse-toothed saw) verwendet. Die Beschädigung kann auch auf ein Minimum beschränkt werden, indem man die Zellen mit Eis oder Kunststoff füllt; dies ist jedoch gewöhnlich nicht erforderlich. Die Methode des Ausstanzens eignet sich gewöhnlich, wenn das Material parallel zu den Zellachsen geschnitten werden soll.

Wenn das Wabenmaterial aus Aluminium zu der gewünschten Gestalt geschnitten worden ist, kann es nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift 6*12 535 mit einem Flussmittel beschichtet und gebrannt werden, oder es kann nach den anderen, oben erwähnten Methoden zu einem keramischen Wabenkörper verarbeitet werden, der in Grosse und Form genau dem ursprünglichen Wabenmaterial aus Aluminium entspricht.

Der keramische Wabenkörper kann aber auch zunächst in der üblichen Weise in Form eines geraden Parallelepipedons hergestellt werden, bei dem die Zellachsen auf zwei Oberflächen des Körpers senkrecht stehen. Bei einer solchen Anordnung verlaufen natürlich vier Oberflächen parallel zu den Längsachsen der Zellen. Diese keramischen Wabenkörper können dann mit der Diamantsäge so zurechtgeschnitten werden, dass alle Oberflächen mit den Längsachsen der Zellen Winkel bilden.

Die Wabenkörper gemäss der Erfindung können in ihrer Gesamt-

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grösse sowie auch in der Zellengrösse und der Wanddicke der Waben stark variieren. Nach den oben kurz beschriebenen Verfahren können Wabenkörper von beliebigen Abmessungen hergestellt werden. Die Gesamtgrösse des Wabenkörpers richtet sich nach seinem Verwendungszweck, d. h. nach der gewünschten Oberfläche, dem zulässigen Druckabfall, dem Querschnitt des Gefässes und dergleichen. Die Zellengrösse und die Wanddicke richten sich nach ähnlichen Erwägungen sowie auch nach der mechanischen Unempfindlichkeit, die von den Körpern verlangt wird. Zur Verwendung als Ji¹UlIkOrper haben die Körper im allgemeinen Gesamtgrössen zwischen 2 und 4100 cm-% vorzugsweise zwischen 16 und 165 cm . Vorzugsweise sind die Körper ziemlich gedrungen in ihrer Gestalt, so dass die grösste Abmessung nicht mehr als viermal und vorzugsweise nicht mehr als zweimal grosser ist als die kleinste Abmessung. Die Zellengrösse (durchschnittliche Abmessung senkrecht zur Längsachse der Zellen) kann im Bereich von 0.79 mm oder noch weniger bis zu 50,8 mm oder mehr liegen. Für Anwendungszwecke, bei denen es mehr auf eine grosse Oberfläche als auf einen geringen Druckabfall ankommt, wird die Zellengrösse von 0,79 mm bevorzugt. Die Zellengrösse von 50,8 mm führt natürlich zu einem äusserst niedrigen Druckabfall, jedoch auf Kosten der Oberfläche. Für die meisten Anwendungszwecke, bei denen es sowohl auf die Oberfläche als auch auf den Druckabfall ankommt, werden Zellengrössen zwischen 1,6 und 19 mm bevorzugt.

Die Dicke der Zellenwände der erfindungsgemässen Wabenkörper kann im Bereich von 0,025 bis 5 mm oder mehr liegen; ira Interesse der günstigsten Kombination von Festigkeit, Druckabfall und Oberfläche werden jedoch Wandstärken von 0,1* bis 2,5 mm bevorzugt. Die Wandstärke variiert natürlich auch mit der Zellengrösse, und eine vorteilhafte Methode, diese Beziehung auszudrücken, ist die Angabe der prozentualen offenen Fläche quer zu den Längsachsen der Wabenzellen. Sie soll die offene Fläche zwischen etwa 40 und 95 /°i vorzugsweise zwischen 70 und 90 #, liegen.

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'Wie "bereits erwähnt, können die erfindungsgeniässen Körper unter Erzielung sehr günstiger Ergebnisse mit Katalysatoren beschichtet und ähnlich wie die üblichen Katalysatorpillen verwendet werden, besonders für in der Gasphase verlaufende Reaktionen, wie die Refοraderung von Methan oder die Teiloxidation, bei denen das Reaktionsgefäss von aussen her beheizt oder gekühlt werden muss. Als katalytische Stoffe können die üblichen anorganischen Katalysatoren verwendet werden. So kann man Oxide, Gerate, Chromate, Chromite, Manganate, Kanganite und Vanadate von Metallen, wie Eisen, Kobalt, Nickel, Palladium, Platin, Ruthenium, Rhodium, Mangan, Chrom, Kupfer, Molybdän, Wolfram und den Metallen der seltenen ^r-Iei: verwenden. Die Edelmetalle, wie Ruthenium, (| liivrvLLum, Platin und Palladium, können auch in freier Form verwendet werden.

Die Katalysatoren können auf den Vabenkörpern nach an sich bekannten Verfahren abgeschieden werden.

Diese Methoden sind dem Fachmann geläufig. Der Träger wird mit einer Lösung in Berührung gebracht, die ein lösliches Salz des katalytisch wirksamen Metalles enthält, worauf ein Fällungsmittel, wie ein lösliches Chromat, Garbonat, Cxalat, Hydroxid oder dergleichen, zugesetzt wird, so dass sich eine zersetzbare Verbindung des niederzuschlagenden Metalles auf dem Träger abscheidet. Der beschichtete Träger " wird dann getrocknet und calciniert, um das zersetzbare Salz in das katalytisch aktive Oxid, Chromit oder dergleichen überzuführen. Dieses bekannte Verfahren kann in vielen Hinsichten abgewandelt werden. Z. B. können Gemische von loslichen Salzen zweier oder mehrerer Metalle in Lösung mit Hilfe eines Fällungsmittels in Misehkatalysatoren übergeführt werden. Lösliche Salze von Edelmetallen können mit Reduktionsmitteln, wie Formaldehyd, Äthanol oder Wasserstoff, zur metallischen Form oder zum Suboxid reduziert werden.

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Beispiel 1

Ein 30,5 cm χ 50,5 cm grosses und 3,81 cm dickes Stück Wabenmaterial aus 0,05 mm dicker Aluminiumfolie mit einem Zellendurchmesser von 4,76 mm, bei dem die Zellenachsen in der Hichtung der Dicke von 3,81 cm verlaufen, wird von der "Hexcel Products, Inc.", Havre de Gräce, Maryland, V.St.A., erhalten. Aus diesem Wabenmaterial werden folgendermassen Parallelepipede geschnitten: Das Aluminiumstück wird durch Zersägen mit der Bandsäge in Abständen von 44,5 mm senkrecht zur Folienrichtung und in einem Winkel von 45° zu den Längsachsen· der Zellen in Streifen geschnitten. Des? erste und der letzte Streifen werden verworfen. Die übrigen vier Streifen werden dann mit der Bandsäge in Abständen von 50,8 mm in einem Winkel von 90° zum ersten Schnitt und von 45° zu. den Längsachsen der Zellen zu schrägen Parallelepipeden zerschnitten.

Die so erhaltenen Parallelepipede werden 1 Minute bei 30° C in 1%iger wässriger Natronlauge geätzt. Die geätzten Stücke werden beschichtet, indem sie in eine Aufschlämmung der folgenden Zusammensetzung getaucht werden:

1,0 Gew.teil 1%ige wässrige Lösung von Carboxymethylcellulose;

1,0 Gew.teil Natriumsilicatlösung von 41 Be, Verhältnis Na₃O:SiO₂ = 1:3,25;

0,7 Gew.teile calciniertes Aluminiumoxid (Korngrösse unter 149/u);

1,0 Gew.teil Aluminiumpulver (Korngrösse unter 44 u).

Die Stücke werden aus der Aufschlämmung herausgenommen, ablaufen gelassen und mehrere Stunden an der Luft bei Raumtemperatur getrocknet. Dann werden sie übernacht bei 90° C in einem Ofen mit Luftumlauf aufbewahrt. Den obigen Arbeitsgängen des Beschichtens, Ablaufenlassens und Trocknens werden die Stücke zweimal nacheinander unterworfen.

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Temperatur	bis	600°	C
200	ti	800°	C
600	ti	1200°	C
800	ti	1580°	C
1200	bei	1580°	C

Die mit der Aufschlämmung beschichteten Stücke werden dann in einem, gasbeheizten Ofen an der Luft nach dem folgenden Plan gebrannt:

Zeit

17 Stunden
11 "
14 "
22
8 "

Der Ofen wird dann innerhalb 48 Stunden auf Raumtemperatur erkalten gelassen und das Produkt daraus entfernt.

Das gebrannte Erzeugnis besteht aus rosafarbenen Parallelepipeden mit den Abmessungen der ungebrannten Stücke, die vorwiegend aus a-Aluminiumoxid bestehen und ausserdem eine geringe Menge Magnesiumaluminatspinell, Spuren von Kubin, Hullit und einer nicht identifizierten amorphen Phase enthalten.

Beispiel 2

Ein 30,5 cm χ 30,5 cm grosses und 3,81 cm dickes Stück aus schrägzelligem Wabenmaterial aus 0,05 mm dicker Aluminiumlegierungsfolie mit einem Zellendurchmesser von 4,76 mm wird von der American Cyanamid Company, Bloomingdale Division, Havre de Grace, Maryland, V.St.A., erhalten. Die Längsachsen der Zellen bilden mit den 30,5 cm χ 30,5 cm grossen Plächeh des Wabenmaterials Winkel von 45°.

Das Stück aus Wabenmaterial wird 2 bis 3 Minuten bei 30° G in 1%iger wässriger Natronlauge geätzt und dann durch Eintauchen in die folgende Aufschlämmung beschichtet:

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1,0 Gew.teil einer 1%igen wässrigen Lösung vom Carboxymethylcellulose;

1,0 Gew.teil Natriumsilicatlösung von 41° Be, Verhältnis Na₂OiSiO₂ · 1:3,25;

0,25 Gew.teile Wasser;

0,50 Gew.teile Aluminiumpulver (Korngrösse unter 44/u);

0,70 Gew.teile calciniertes Aluminiumoxid (Korngrösse unter 15O ja);

1,5 Gew.teile Siliciumcarbidpulver (Korngrösse unter 44- u);

0,5 Gew.teile Bindeton (Korngrösse unter I50 u).

Nach dem Herausnehmen aus der Aufschlämmung wird das Stück ablaufen gelassen und an der Luft getrocknet. Hierauf wird das Stück durch 3 Minuten langes Pressen bei 150° C unter einem Druck von 0,35 kg/cm gehärtet. Die Arbeitsgänge des Beschichtens, Trocknens und Wännehärtens werden noch einmal wiederholt.

Der beschichtete Wabenkörper aus Aluminium wird dann, in einem Gasofen nach dem folgenden Zeitplan gebrsnnt:

Zeit

18	Stunden
4	11
21	ti
13	Il
8	Il
17	H
4	Il

	Temperatur	600°	G
200	bis	800°	G
600	ti	1000°	C
800	ti	1200°	C
1000	Il	1400°	C
1200	It	1560°	C
1400	H	1560°	C
	bei

Nach 48 stunden langem. Erkalten auf Raumtemperatur wird das gebrannte Erzeugnis aus dem Ofen entfernt. Das Erzeugnis ist ein durchscheinender, grauweisser Körper, der hauptsächlich aus liullit besteht und geringe Mengen an a-Aluminiumoxid und einer nicht identifizierten amorphen Phase enthält.

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A*

Das gebrannte Produkt wird mit der Diamantsäge zu Würfeln von 3,81 cm Kantenlänge zerschnitten. Die Ebene der Schnitte steht senkrecht auf den 50,5 cm χ 30,5 cm grossen Flächen des keramischen Wabene.setignisses. Es wird eine Eeihe von parallelen Schnitten in einem Winkel von 4-5° zur Folienrichtung des ursprünglichen v/abenkörpers aus Aluminium in Abständen von 3,81 cm und eine zweite Reihe von parallelen Schnitten in einem Winkel von 90° zu den ersten Schnitten, ebenfalls in Abständen von 3,81 cm voneinander, geführt.

Beispiel ^

Ein 15*24 cm χ 15*24- cm χ 5»08 cm grosser Block aus geriffeltem keramischem Material ("Alsemag 769 ^hermocomb") wird von der American Lava Corporation, Chaatanooga, Tennessee, V.St.A., erhalten. Dieses Produkt besteht aus abwechselnden geriffelten und ebenen Schichten aus Zirkon, wobei die ebenen Schichten in Abständen von 2,5^- mm voneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Riffelungen beträgt 4 1/2 je 2,54 ©^Μ· Die Längsachsen der durch die Riffelungen gebildeten Zellen stehen senkrecht zu den 15*24 cm χ 15*24 cm gro: sen flächen. Dieses Stück wird durch Zersägen längs einer Ebene in der Kitte zwischen und parallel zu den 15,24 cm χ 15*24 cm grossen Flächen in 15*24 cm χ 15*24 cm χ 2,54- cm grosse Stücke zerschnitten.

Die 15,24 cm χ 15,24 cm χ 2,54 cm grossen Stücke werden folgendermassen in Parallelepipede geschnitten.

Eine Reihe von parallelen Schnitten wird durch Zersägen in Abständen von 3*175 cm in einem Winkel von 45° zu den Längsachsen der Zellen und senkrecht zu den ebenen Schichten des keramischen Körpers hergestellt. Die so erhaltenen Streifen werden dann durch Zersägen in einem Winkel von zu den ersten Schnitten in Abständen von 2,54 cm und in einem Winkel von 45° zu den Längsachsen der Zellen in

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Parallelepipede zerschnitten. Die so erhaltenen Parallelepipede weisen zwei rechteckige Flächen von 3 »81 cm χ 2,54- cm in 2,54- cm voneinander entfernten Ebenen auf. Die Längsachsen" der Zellen verlaufen senkrecht zu diesen Flächen.

Beispiel 4

Ein 15 »24 cm χ 15,24 cm χ 7 »62 cm grosses Stück aus geriffeltem keramischem Material ("Cercor")» welches aus abwechselnden ebenen und geriffelten keramischen Schichten besteht, wird von den Corning Glass Works, SForning, New York, V.St.A., erhalten. Die Längsachsen der Zellen verlaufen senkrecht zu den 15»24 cm χ 15»24 cm grossen Flächen. Die ebenen Schichten befinden sich in mehr oder weniger gleichmässigen Abständen voneinander, 18 Schichten je 2,54 cm. Die Anzahl der Riffelungen beträgt etwa 9 je 2,54 cm.

Die 15,24 -cm χ 15,24 cm χ 7,62«cm grossen Blöcke werden durch Zersägen längs einer Ebene in der Mitte zwischen und parallel zu den 15,24 cm χ 15,24 cm grossen Flächen in zwei 15 »24 cm χ 15i24 cm χ 3,81 cm grosse Blöcke zerschnitten. Diese 15,24 cm χ 15,24 cm χ 3*81 cm grossen Blöcke werden folgendermassen zu Parallelepipeden geschnitten:

Die Blöcke werden zunächst durch Zersägen längs paralleler Ebenen in Abständen von 4,45 cm voneinander in Streifen geschnitten. Diese Ebenen bilden sowohl mit den ebenen keramischen Schichten als auch mit den Längsachsen der Zellen einen Winkel von 45°. Die Streifen werden dann durch Zersägen längs paralleler Ebenen in Abständen von 5»715 cm voneinander zu den endgültigen Parallelepipeden zerschnitten. Diese zweite Reihe von Ebenen bildet sowohl mit den Ebenen der ersten Reihe der Schnitte als auch mit den Längsachsen der Zellen einen Winkel von 45°. Die so erhaltenen

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Parallelepipede besitzen zwei parallele Flächen, die zu den Längsachsen der Zellen senkrecht verlaufen und die Form von 45 -Parallelogrammen haben, wobei die Paare der sich schneidenden Kanten 6,6 bzw. 5»08 cm lang sind. Diese Flächen befinden sich in parallelen Ebenen, die in Abständen von 3,81 cm voneinander stehen.

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Claims

Patentansprüche

1. Keramisches wabenförmiges Erzeugnis in Form eines festen Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Oberflächen mit den Längsachsen der Wabenzellen Winkel bilden.

2. Keramisches wabenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Form eines Parallelepipedons hat.

3. Keramisches wabenförmiges Erzeugnis nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gesamtvolumen iia Bereich von 2 bis 4100 cm , eine Zellengrösse im Bereich von 0.79 his 50,8 mm und eine offene Fläche senkrecht zu den Längsachsen der Zellen im Bereich von 40 bis 95 % aufweist.

4. Keramisches wabenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gesamtvolumen im Bereich von 16 bis 165 cm^, eine Zellengrösse im Bereich von 1,6 bis 19 mm und eine offene S'läche senkrecht zu den Längsachsen der Zellen im Bereich von 70 bis 90 % aufweist.

5. Keramisches wabenförmiges Erzeugnis nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein katalytischer Stoff auf dem Erzeugnis abgeschieden ist.

6. Gefäss, bestehend aus einer Kammer mit mindestens zwei Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Bett aus regellos angeordneten keramischen wabenförmigen Erzeugnissen nach Anspruch 1 bis 5 enthält.

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109840/1298

BAD OHIGINAL