DE19508681C2 - Keramischer Körper mit Honigwabenstruktur - Google Patents

Keramischer Körper mit Honigwabenstruktur

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur, der für einen katalytischen Träger zum Reinigen der Abgase eines Verbrennungsmotors verwendet wird oder für einen Filter zum Auffangen von Ruß, einem katalytischen Träger zum Reinigen und/oder Deodorieren von Verbrennungsgasen von Kraftstoffen, wie Petroleum, oder von verschiedenen Arten von Gasen.
Gewöhnlicherweise besteht ein katalytischer Träger zum Reinigen von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors, für einen Filter zum Aufnehmen von Ruß oder ein katalytischer Träger zum Reinigen und/oder Deodorieren von Verbrennungsabgasen von Kraftstoffen wie Petroleum oder verschiedenen Arten von Gasen aus einem keramischen Körper mit einer Honigwabenstruktur, hergestellt aus Kordierit, Mullit oder dergleichen.
Stand der Technik
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der ein Beispiel eines herkömmlichen keramischen Körpers 13 mit Honigwabenstrukur zeigt. Wie in Fig. 5A dargestellt, umfaßt der keramische Körper 13 mit Honigwabenstruktur eine äußere Wand 16 und eine Vielzahl von Zellen 12, die als Durchgangslöcher ausgebildet sind, die sich in Gasflußrichtung erstrecken und durch Trennwände 11, angeordnet innerhalb der äußeren Wand 16, abgegrenzt werden. Bei dem bekannten keramischen Honigwabenkörper 13 erstrecken sich alle Zellen 12 einschließlich der vollständigen Zellen 12a und unvollständiger Zellen 12b von einem Ende des keramischen Honigwabenkörper 13 zu dessen anderen Ende. In diesem Fall ist als vollständige Zelle 12a eine Zelle bezeichnet, die einen vollständigen quadratischen Querschnitt aufweist und in einem mittleren Bereich des keramischen Honigwabenkörpers 13 angeordnet ist. Entsprechend ist als unvollständige Zelle 12b eine Zelle bezeichnet, die keinen vollständig quadratischen Querschnitt aufweist und im äußeren Umfangsbereich des keramischen Honigwabenkörpers 13 angeordnet ist.
Um Rißbildung im äußersten Umfangsbereich des bekannten keramischen Honigwabenkörpers 13, dargestellt in Fig. 5A, zu vermeiden, offenbart die japanische Patentveröffentlichung JP-B-63-12658 einen keramischen Honigwabenkörper 15, in dem alle Zellen 12c nahe dem äußersten Umfangsabschnitt durch keramische Materialien 14 abgedichtet werden, die eine bestimmte Hitzewiderstandsfähigkeit aufweisen, dargestellt in Fig. 5B. In diesem Fall sind die keramischen Materialien 14 entlang 10 mm vom Ende des keramischen Honigwabenkörpers 15 aus angeordnet.
Bei dem bekannten keramischen Honigwabenkörper 13, der den Aufbau gemäß Fig. 5A aufweist, neigen die äußeren Wände 16 und die Trennwände 11 des keramischen Honigwabenkörpers 13, wenn diese dünn ausgebildet sind, dazu, wie in Fig. 6A dargestellt, verformt zu werden oder die äußere Wand 16 ist nicht kontinuierlich ausgebildet, wobei ein Spalt 17, in der äußeren Wand 16, wie dargestellt in Fig. 6b, auftreten kann. In diesen Fällen wird die aufbringbare Druckkraft des keramischen Honigwabenkörpers 13 vermindert. Daher wird ein Riß in dem keramischen Honigwabenkörper 13 entstehen und in einem extremen Fall wird der keramische Honigwabenkörper 13 brechen, wenn er zu einem Katalysatorelement zusammengebaut wird. Weiterhin wird, wenn er zu einem Katalysatorelement zusammengebaut wird, ausgestoßenes Gas nicht durch die Zellen 12 strömen, sondern durch einen metallenen Abschnitt, der den keramischen Honigwabenkörper 13 an dem gebrochenen Abschnitt stützt, aufgrund der Verformung der Trennwände 11 oder aufgrund des Spaltes 17. Daher ist es nicht möglich, einen ausreichenden Reinigungsbetrieb zu erzielen.
Außerdem wird in den unvollständigen Zellen 12b des bekannten keramischen Honigwabenkörpers 13 das relativ teure aufgenommene Katalysatormaterial 18 dicker aufgebracht werden, wie dargestellt in Fig. 6c, und auf diese Weise Katalysatormaterial 18 verschwendet werden. Daher ist es, wenn der keramische Honigwabenkörper 13 in einem Katalysatorelement 19 aufgenommen wird, bei dem nur seine Seitenfläche, wie dargestellt in Fig. 7, gelagert wird, nicht möglich, den Katalysator effektiv zu nutzen, da ausgestoßenes Gas nicht leicht durch die verstopften oder halbverstopften unvollständigen Zellen 12b strömt.
Weiterhin sind bei dem bekannten keramischen Honigwabenkörper 15, der den Aufbau gemäß Fig. 5B aufweist, eine Vielzahl von Zellen 12 mit keramischem Material 14 am äußeren Umfangsabschnitt abgeschlossen. In diesem Fall wird wenn das Abschließen an beiden Enden des keramischen Honigwabenkörpers 15 erfolgt, kein Katalysatormaterial verschwendet. Jedoch wird das Volumen des keramischen Honigwabenkörpers 15 entsprechend erhöht, da das ausgestoßene Gas nicht durch die abgedichteten Zellen 12 strömt. Außerdem wird, wenn das Abdichten nicht an beiden Enden, sondern in der Mitte des keramischen Honigwabenköpers 15 erfolgt, teueres Katalysatormaterial verschwendet, da das Katalysatormaterial in den Zellen 12 anhaftet, deren Mitte verschlossen ist. Daher sind diese bekannten Honigwabenkörper für den genannten Gebrauch nicht geeignet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu eliminieren und einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur zu schaffen, der eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und bei dem kein teueres Katalysatormaterial verschwendet wird.
Diese Aufgabe wird durch einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter einer vollständigen Zelle eine Zelle verstanden, die einen vollständig quadratischen Querschnitt aufweist und unter einer unvollständigen Zelle eine Zelle, die keinen vollständigen quadratischen Querschnitt aufweist. Es wird bevorzugt, eine nicht komplette Zelle als eine Zelle zu definieren, die eine Fläche aufweist, die nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, da die unvollständigen Zellen am äußersten Umfangsabschnitt selektiv abgedichtet werden, eine stabile, hohe mechanische Festigkeit zu erzielen und dabei das Vorhandensein von Katalysatormaterial in unvollständigen Zellen zu vermeiden. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung kein Katalysatormaterial verschwendet und es können so viel vollständige Zellen wie möglich zur Aufnahme von Katalysatormaterial verwendet werden.
In diesem Fall wird eine unvollständige Zelle als Zelle definiert, die eine Fläche aufweist, die nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle hat, und es ist weiterhin möglich, den verschwenderischen Gebrauch von Katalysatormaterial zu verhindern und eine sehr hohe Leistungsfähigkeit zu erzielen. Weiterhin werden die unvollständigen Zellen durch die selben keramischen Materialien, aus denen der keramische Honigwabenkörper aufgebaut ist, abgedichtet, und das Abdichten der unvollständigen Zellen kann auf diese Weise perfekt durchgeführt werden. Wenn der keramische Honigwabenkörper aus Kordierit hergestellt ist, das eine geringe thermische Ausdehnung ausweist, kann die Haltbarkeit des keramischen Honigwabenkörpers beim Alltagsgebrauch erhöht werden. Wenn die unvollständigen Zellen durch einen Zement abgedichtet werden, der eine bestimmte Hitzebeständigkeit hat oder durch ein Katalysatormaterial, das aktives Al2O3 als Hauptbestandteil umfaßt, kann das Abdichten leicht durchgeführt werden. Mit der vorliegenden Erfindung soll das Verfahren zum Herstellen des keramischen Honigwabenkörpers nicht zu weit eingeschränkt werden. Es ist möglich, die Abdichtungen der unvollständigen Zellen leicht herzustellen, wenn die Abdichtungen der unvollständigen Zellen zusammen mit der Herstellung des keramischen Honigwabenkörpers durchgeführt werden, oder wenn die Abdichtungen der unvollständigen Zellen nach dem Sintern des keramischen Honigwabenkörpers ausgebildet werden.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen vergrößerten Teilendbereich eines Ausführungsbeispiels des keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4, ist ein Diagramm, das den verstopften Zustand eines keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur zeigt, wenn dieser ein Katalysatormaterial aufgenommen hat;
Fig. 5A und 5B sind schematische Ansichten, die jeweils ein Ausführungsbeispiel des bekannten keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur zeigen (Stand der Technik);
Fig. 6A, 6B und 6c sind schematische Ansichten, die jeweils einen Defekt des bekannten keramischen Körpers mit Honigwabenstruktur zeigen (Stand der Technik); und
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel des katalytischen Konvertors zeigt, der einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur verwendet.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Teilbereich des Endabschnittes eines Ausführungsbeispiels des keramischen Honigwabenkörpers in vergrößerter Darstellung gemäß der Erfindung zeigt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt ein keramischer Honigwabenkörper 3 eine Vielzahl von Zellen 2, die durch Grenzwände 1 abgeteilt werden. Die Zellen 2 bilden also Durchgangslöcher, die sich entlang der Strömungsrichtung (senkrecht zu der Zeichenebene von Fig. 1) erstrecken. Der keramische Honigwabenkörper 3 ist aus Kordierit hergestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat eine unvollständige Zelle 2b keinen vollständig quadratischen Querschnitt und wird durch keramisches Material 4 abgedichtet, während eine vollständige Zelle 2a einen vollständig quadratischen Querschnitt aufweist und nicht abgedichtet ist und in diesem Zustand erhalten wird. In diesem Fall wird es bevorzugt, nur die unvollständigen Zellen 2b, die eine Fläche von nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle 2a aufweisen, abzudichten. Für das keramische Material 4 wird es bevorzugt, dasselbe Material zu verwenden, das auch für den keramischen Honigwabenkörper 3 verwendet wird.
Fig. 2 und 3 sind perspektivische Ansichten, die jeweils ein Ausführungsbeispiel des keramischen Honigwabenkörpers 3 gemäß der Erfindung zeigen. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 dargestellt ist, ist der keramische Honigwabenkörper 3, bei dem nur die unvollständigen Zellen 2b mittels keramischer Materialien genau wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 abgedichtet sind, mit einer äußeren Wand 5 versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist bezüglich des keramischen Honigwabenkörpers 3 dieselbe Konstruktion auf, wie die in Fig. 1 dargestellte Konstruktion.
Für die Herstellung des keramischen Honigwabenkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung können alle bekannten Verfahren verwendet werden und die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Jedoch wird es bevorzugt, ein Verfahren zu verwenden, das die Schritte des Extrudierens einer einstückigen Partie mittels Verwendung einer Druckplatte aufweist, um einen keramischen Honigwabenkörper zu erhalten, bei dem die unvollständigen Zellen abgedichtet sind und wobei der keramische Honigwabenkörper gesintert ist, oder ein Verfahren, das die Schritte des Extrudierens einer Partie aufweist, um einen keramischen Honigwabenkörper zu erhalten, sowie das Sintern des keramischen Honigwabenkörpers und das Abdichten der unvollständigen Zellen des keramischen Honigwabenkörpers mittels keramischer Materialien umfaßt. Mittels dieser Verfahren kann das Abdichten der unvollständigen Zellen einfach und wirkungsvoll durchgeführt werden.
Fig. 4, ist ein Diagramm, das den Verstopfungszustand eines keramischen Honigwabenkörpers zeigt, wenn dieser mit Katalysatormaterial beladen ist. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis unvollständiger zu vollständiger Zellen und die Positionen der unvollständigen Zellen. Eine Zelle, die eine Fläche von mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle aufweist, ist nicht verstopft und von daher ist es zu verstehen, daß eine nicht vollständige Zelle, die verschlossen wird, als Zelle definiert wird, deren Fläche nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle beträgt. Es sollte verstanden werden, daß in Fig. 4 das Symbol 0 eine Zelle angibt, die nicht verstopft ist und das Symbol Δ eine Zelle angibt, die teilweise verstopft ist und das Symbol X eine Zelle, die verstopft ist. Folgend werden konkrete Ausführungsbeispiele erläutert.
Wie dargestellt in Tabelle 1, die weiter unten beschrieben wird, wurden keramische Honigwabenkörper gemäß Proben Nr. 1-6 entsprechend der Erfindung und Proben Nr. 1-7 entsprechend einem Vergleichsbeispiel hergerichtet. Unter Bezugnahme des so hergerichteten keramischen Honigwabenkörpers wurden zum Vergleich folgende Werte gemessen: Eine mechanische Festigkeit, die auch die aufgebrachte Druckfestigkeit umfaßt, eine ertragbare Temperaturdifferenz, die die Widerstandsfähigkeit für thermische Schocks wiedergibt und ein Druckverlust und die Fähigkeit, Katalysatormaterial aufzunehmen mit einem Zellverschlußverhältnis und das Gewicht des aufgenommenen Katalysatormaterials und das wirksame Oberflächenverhältnis. Die Abmessung des keramischen Honigwabenkörpers waren folgende: Der Durchmesser betrug 101,6 mm und die Länge war ebenfalls 101,6 mm. Der Zellenaufbau wird durch die Rippendicke wiedergegeben und auch die Zellendichte wird in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Folgend wird das oben erwähnte Ausführungsbeispiel im Detail erläutert.
Herrichten der Proben gemäß der Erfindung
Durch Verwendung einer Druckplatte, die einen Spaltabschnitt zum Ausbilden der äußeren Wand aufweist, entsprechend einem Abschnitt, an dem ein Durchmesser des keramischen Honigwabenkörpers nach dem Sintern 101,6 mm beträgt, und einem ausgenommenen Abschnitt zum einstückigen Ausbilden des abgedichteten Abschnittes einer unvollständigen Zelle mit einer Fläche von nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle, wurde ein Kordieritkeramikansatz (batch) in einen keramischen Honigwabenkörper extrudiert. Dann wurde der so erhaltene keramische Honigwabenkörper gesintert, um einen keramischen Honigwabenstrukturkörper zu erhalten, der die in Fig. 2 dargestellte Form entsprechend den Proben Nr. 1, 3, 4 und 5 der vorliegenden Erfindung aufweist.
Durch ferneres Verwenden einer Maske, die einen Öffnungsbereich entsprechend einem Abschnitt aufweist, an dem ein Durchmesser des keramischen Honigwabenkörpers nach dem Sintern 110 mm beträgt, und einen Niederdrückabschnitt zum Aufnehmen einer Charge für die Herstellung der äußeren Wand an einer Ausgabeseite der oben erwähnten Druckplatte aufweist, wird ein Kordieritkeramikansatz (batch) extrudiert, um einen keramischen Honigwabenkörper zu erhalten.
Dann wurde der so erhaltene keramische Honigwabenkörper gesintert und war die Basis für einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur, der einen Durchmesser von 101,6 mm aufweist. Danach wurden die unvollständigen Zellen durch einen Zement abgedichtet, der eine bestimmte Hitzebeständigkeit aufweist und anschließend getrocknet, um einen keramischen Honigwabenkörper, wie dargestellt in Fig. 3, entsprechend der Probe Nr. 2 zu erhalten. Auf dieselbe Weise wurden unvollständige Zellen durch eine aktive Al2O3-Paste abgedichtet und getrocknet, um einen keramischen Honigwabenkörper, dargestellt in Fig. 3 entsprechend der Probe Nr. 6, zu erhalten.
Herstellung der Vergleichsbeispiele
Durch Benutzen einer Form mit einem Schlitzabschnitt zum Ausbilden der äußeren Wand entsprechend einem Abschnitt, an dem der Durchmesser des keramischen Honigwabenkörpers nach dem Sintern 101,6 mm beträgt, wurde ein Kordieritkeramikansatz in einen keramischen Honigwabenkörper extrudiert. Dann wurde der so erhaltene keramische Körper mit Honigwabenstruktur gesintert, um einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur zu erhalten, der die Form aufweist, wie er in Fig. 5A dargestellt ist. Von den so erhaltenen keramischen Honigwabenkörpern weisen 80% der Anzahl der keramischen Honigwabenkörper einen Übergangsabschnitt, wie dargestellt in, Fig. 6A, auf. Dieser Übergangsabschnitt wurde an vier der äußeren Abschnitten bezüglich der Trennwände in 45° Winkeln angeordnet, wobei die Tiefe entlang der radialen Richtung 3-4 Zellen beträgt und die gesamte Breite von vier Abschnitten die Hälfte der Umfangslänge beträgt. Dieser keramische Honigwabenkörper ist das Vergleichsbeispiel 1. Die verbleibenden 20% der keramischen Honigwabenkörper weisen nur einen vergleichsweise geringen Übergangsabschnitt mit einer Tiefe von 2 Zellen und einer Breite von 4 Zellen auf. Diese keramischen Honigwabenkörper stellten das Vergleichsbeispiel 3 dar.
Durch weitere Verwendung einer Maske, die einen Öffnungsabschnitt und einen Niederhalteabschnitt zur Aufnahme eines Ansatzes (batch) für die Herstellung der äußeren Wand aufweist und eine Ausgabeseite der oben erwähnten Druckplatte, wurde ein Kordieritansatz extrudiert, um einen keramischen Honigwabenansatz zu erhalten. Dann wurde der so erhaltene keramische Honigwabenkörper gesintert, um einen keramischen Körper mit Honigwabenstruktur gemäß der Fig. 5A entsprechenden Vergleichsbeispielen 4 und 5, zu erhalten und ebenfalls ein keramischer Honigwabenstrukurkörper, wie dargestellt in Fig. 6A entsprechend dem Vergleichsbeispiel 6. Die so erhaltenen keramischen Honigwabenkörper gemäß Vergleichsbeispielen 4 und 5 wiesen keine Defekte bei einer Sichtinspektion auf, aber alle keramischen Honigwabenkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel 6 haben einen Übergangsabschnitt, der dem des Vergleichsbeispiels 1 entspricht. Dieser Übergangsabschnitt wurde erzeugt an zwei äußeren Umfangsabschnitten, die in einem 45° Winkel bezüglich der Trennwände angeordnet sind, und mit einer Tiefe von zwei Zellen und einer Gesamtbreite von ¼ der Umfangslänge.
Da bei dem Vergleichsbeispiel 2 der Betrag von Keramik benachbart zu dem äußersten Umfangsabschnitt während des Extrudiervorganges gering war, wird ein ausgeschnittener Abschnitt wie in Fig. 6B erzeugt. Dieser ausgeschnittene Abschnitt wurde an vier äußeren Umfangsabschnitten mit einer Gesamtbreite von etwa der Hälfte der Umfangslänge erzeugt. Die Anzahl der keramischen Honigwabenkörper gemäß dem Vergleichsbeispiel 2, bei denen der ausgeschnittene Abschnitt erzeugt wurde, betrug nur 7% und die verbliebenen 93% der keramischen Honigwabenkörper wiesen einen Übergangsabschnitt auf, der derselbe war wie beim Vergleichsbeispiel 1.
Weiterhin wurde der keramische Honigwabenkörper entsprechend dem Vergleichsbeispiel 7 durch Abdecken der Zellen anders als bei den äußersten Umfangszellen 2 an beiden Enden des keramischen Honigwabenkörper entsprechend dem Vergleichsbeispiel 3 hergestellt; Abdichten der äußersten Umfangszellen 2, die nicht durch eine Paste abgedeckt waren, die durch Mischen verschiedener Rohmaterialien für die Kordieritherstellung mit Wasser und Bindern erzeugt wurde, und Sintern dieser. Die Tiefe des Abdichtungsabschnitts der Paste betrug 15-30 mm.
Vergleichsschätzung
Bezüglich der so hergestellten keramischen Honigwabenkörper wurden verschiedene Werte zum Vergleich der Körper gemessen. Dies waren die mechanische Festigkeit umfassend eine Druckfestigkeit, die ertragbare Temperaturdifferenz, die repräsentativ für die Widerstandsfähigkeit gegen thermische Schocks ist, der Druckverlust, die Fähigkeit Katalysator aufzunehmen mit einem Zellen-Stopfverhältnis, das Katalysator- Aufnahmegewicht und ein wirksames Flächenverhältnis. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 1 wiedergegeben.
(1) Katalysatoraufnahmevermögen
Als erstes wurden die Zellenstopfflächen der Proben vor Aufnahme des Katalysators unter Bezugnahme auf 10 keramische Honigwabenkörper geprüft. Die verstopfte Zelle wurde in solcher Weise geprüft, daß parallele Lichtstrahlen von einem Ende des keramischen Honigwabenkörpers eingestrahlt wurden und die übertragenen Lichtstrahlen durch ein Frostglas am anderen Ende aufgenommen wurden. Dabei wurden schwarze Abschnitte als verstopfte Abschnitte erkannt. Als Ergebnis wiesen alle keramischen Honigwabenkörper keine verstopften Abschnitte auf.
Dann wurde die obere Seitenfläche der jeweiligen keramischen Honigwabenkörper nach dem Prüfen der verstopften Zelle abgedichtet mittels eines Silikongummischwammes, und ein Brei, der durch Mischen aktiven Al2O3-CeO2-Puders mit Aluminiumnitritlösung erhalten wurde, wurde in die inneren Abschnitte der keramischen Honigwabenkörper eingebracht. Danach wurde der verbliebene Brei beseitigt und dann der keramische Honigwabenkörper getrocknet, indem ein Trocknungsbetrieb bei 150°C 2 Stunden lang jeweils dreimal für diese Trennwanddicke von 0,11 mm durchgeführt wurde, oder zweimal für die Körper, die eine Trennwanddicke von 0,17 mm aufweisen. Dann wurden die getrockneten keramischen Honigwabenkörper unter 600°C für eine Stunde lang gesintert. Da die Aufnahme von Katalysatormaterial entsprechend der Zellenstruktur variierte, wurde das Gewicht des aufgenommenen Katalysatormaterials auf ein vorbestimmtes Niveau eingestellt.
Bei den Honigwabenkörpern wurde nach der Aufnahme des Katalysatormaterials die verstopfte Zelle wieder vermessen, in derselben Weise wie oben erläutert und dann wurde das Zellenverstopfungsverhältnis mittels des Verhältnisses von verstopfter Zellenfläche zu Gesamtzellfläche vor der Aufnahme des Katalysatormaterials erhalten. Die Aufnahme des Katalysatormaterials wurde erhalten aus der Gewichtsdifferenz nach dem Trocknen, vor und nach der Aufnahme des Katalysatormaterials. Weiterhin wurde ein wirksames Flächenverhältnis durch die Beziehung einer Zellenfläche vor der Aufnahme des Katalysators und einer nicht verstopften Zellenfläche nach der Aufnahme des Katalysatormaterials erhalten und wurde als Prozentangabe angegeben, unter der Vorgabe, daß die Zellenfläche gemäß der vorliegenden Erfindung 1, 3, 4 oder 5 als 100% angesetzt wird.
Das Katalysatoraufnahmeverhältnis und das wirksame Flächenverhältnis werden als Mittel der jeweiligen Proben dargestellt.
(2) Mechanische Festigkeit
Zum Messen verschiedener mechanischer Festigkeiten wurden jeweils drei Proben verwendet. Als erstes wurde die ertragbare Druckfestigkeit gemessen, indem Aluminiumplatten mit einer Dicke von 20 mm auf beide Enden des keramischen Honigwabenkörpers über eine Urethanfolie mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebracht wurden, wobei diese denselben Durchmesser hatten wie die keramischen Honigwabenkörper, und des weiteren durch Aufbringen einer Urethanfolie mit einer Dicke von 0,5 mm auf alle Seitenflächen des keramischen Honigwabenkörpers, um die Seitenoberfläche abzudichten, wobei der keramische Honigwabenkörper in das Wasser eines Drucktankes eingetaucht wurde und der Druck Schritt um Schritt erhöht wurde. Die ertragbare Druckkraft wurde als der Druckwert angenommen, vor dem ein Bruchgeräusch erfaßt werden konnte.
Die Messung der thermischen Schockwiderstandsfähigkeit wurde durchgeführt, indem der keramische Honigwabenkörper in einen elektrischen Ofen, der bei 700°C gehalten wurde (Raumtemperatur + 650°C), 20 Minuten lang eingesetzt wurde und anschließend dieser aus dem elektrischen Ofen entnommen wurde und der keramische Honigwabenkörper an seiner gesamten Fläche mittels eines Stabes beklopft wurde, während dieser beobachtet wurde, bis dieser abgekühlt war. Im Fall, daß kein Sprung beobachtet werden konnte und das Klopfgeräusch ein metallisches Geräusch war, wurde die gesamte Messung wieder durchgeführt bei einer Temperatur, die um 25°C gegenüber der vorhergehenden Meßtemperatur erhöht war. Danach wurde die thermische Schockwiderstandsfähigkeit durch die ertragbare Temperaturdifferenz angegeben, die die Temperatur vor der Temperatur darstellt, bei der ein Riß entdeckt wurde oder als Klopfgeräusch ein nicht metallisches Klopfgeräusch zu hören war.
Die Messung des Druckverlustes wurde durchgeführt, indem der keramische Honigwabenkörper, um den eine keramische Matte angeordnet war, in einen Kessel gesetzt wurde und einem Luftstrom in seine inneren Abschnitte mit einer Fließgeschwindigkeit von 4 m3/Minute ausgesetzt wurde. Dabei wurde der Druckverlust als Druckdifferenz zwischen dem Druck an dem einen Ende des keramischen Honigwabenkörpers und dem Druck am anderen Ende des keramischen Honigwabenkörpers erfaßt.
Aus der Tabelle 1 wird verstanden werden, wenn die Proben gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen werden mit denen der Vergleichsbeispiele, die denselben Zellenaufbau haben, wie die gemäß der Erfindung, daß die Proben gemäß der vorliegenden Erfindung, bei denen die unvollständigen Zellen abgedichtet sind, eine exzellente Widerstandsfähigkeit gegen thermische Schocks aufweisen und eine exzellente Druckfestigkeit und darüber hinaus der Betrag des teuren und kostbaren Katalysatormaterials um etwa 5% vermindert werden kann, aufgrund des Ergebnisses bei der Aufnahme von Katalysatormaterial. Weiterhin ist beim Vergleichsbeispiel 7 das wirksame Flächenverhältnis, das der Aufnahmeleistung entspricht, minimal. Weiterhin können die Proben gemäß der vorliegenden Erfindung anders als die Vergleichsbeispiele 2 und 6 durch Extrudieren hergestellt werden und sind daher sehr wirtschaftlich herzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr können verschiedene Abweichungen vorgenommen werden. Zum Beispiel ist bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel der Querschnitt in radialer Richtung des Honigwabenkörpers kreisförmig, es ist jedoch auch möglich, einen Honigwabenkörper herzustellen, der andere Querschnittsflächen, wie beispielsweise Ellipsen, aufweist. Weiterhin ist die Zellenstruktur bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel des Honigwabenkörpers quadratisch, es ist jedoch auch möglich, einen Honigwabenkörper zu verwenden, der andere Zellstrukturen aufweist. Weiterhin ist es bezüglich der Materialien möglich, anstelle des Gebrauchs von Kordierit selbstverständlich andere Materialien zu verwenden.
Wie oben erläutert ist es gemäß der Erfindung möglich, da nur die unvollständigen Zellen selektiv verschlossen werden, eine hohe mechanische Festigkeit zu erzielen und die Verschwendung von Katalysatormaterial zu vermeiden. Weiterhin ist es möglich, den Katalysator vollständig zu nutzen, da die vollständigen Zellen für die Aufnahme von Katalysatormaterial so zahlreich wie möglich verwendet werden.

Claims (5)

1. Keramischer Körper mit Honigwabenstruktur mit vollständigen Zellen (2a) in einem mittleren Abschnitt und un­ vollständige Zellen (2b) in einem Umfangsabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich solche unvollständigen Zellen (2b) mit einer Querschnittsfläche von nicht mehr als 90% der Fläche einer vollständigen Zelle (2a) mittels eines keramischen Materials abgedichtet sind.
2. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unvollständigen Zellen (2b) mit demselben keramischen Material abgedichtet sind, aus dem der keramische Honigwabenkörper (3) hergestellt ist.
3. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Körper (3) aus Kordierit hergestellt ist.
4. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die unvollständigen Zellen (2b) mit einem hitzebeständigen Zement oder mit einem Katalysatormaterial, das hauptsächlich aus aktivem Aluminiumoxid hergestellt ist, abgedichtet sind.
5. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Honigwabenkörper mit den unvollständigen Zellen (2b) einstückig mittels Extrudieren hergestellt ist.
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