DE19957311A1 - Wabenartiger Strukturkörper - Google Patents
Wabenartiger StrukturkörperInfo
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Abstract
Es wird ein wabenartiger Strukturkörper mit einer hohen Zelldichte von 600 Zellen/in·2· oder mehr aus herausragenden Katalysatorladungseigenschaften bereitgestellt, wobei der wabenartige Strukturkörper 1 eine Vielzahl von Zellen umfasst, die auf wabenartige Weise gebildet werden durch Bereitstellung von Trennwänden 10, die hauptsächlich aus Cordierit bestehen, der die chemische Zusammensetzung SiO¶2¶: 45 bis 55 Gew.-%, Al¶2¶O¶3¶: 33 bis 42 Gew.-%, MgO: 12 bis 18 Gew.-% besitzt, die Dichte der Zellen 15 beträgt wenigstens 600 Zellen/in·2· und das Porenvolumen der Trennwände 10 beträgt wenigstens 30%.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen wabenartigen
Strukturkörper aus Cordierit, der als Katalysatorträger in
einer Vorrichtung zur Abgasreinigung für eine interne
Verbrennungsmaschine verwendet werden kann und insbesondere auf
einen wabenartigen Strukturkörper mit einer hohen Zelldichte.
Katalysatorträger für Vorrichtungen zur Abgasreinigung wurden
herkömmlicherweise als wabenartiger Strukturkörper 9
eingesetzt, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, wobei
Trennwände 90 aus Cordierit oder dergleichen in wabenartiger
Form unter Bildung von Vielfachzellen 99 angeordnet sind. Eine
Abgasreinigungsfunktion zeigt sich, wenn die Oberflächen der
Trennwände 90 des wabenartigen Strukturkörpers 9 einen
Abgasreinigungskatalysator 8 tragen.
Daneben erhöhte sich in den letzten Jahren der Bedarf nach
Abgasreinigungsvorrichtungen mit weiter verbesserter
Reinigungsfunktion und geringerer Größe.
Um die Bedürfnisse der verbesserten Reinigungsfunktion und der
geringeren Größe zu befriedigen, ist die Erhöhung der
Zelldichte (Erhöhung der Anzahl der Zellen/in2) des
wabenartigen Strukturkörpers wirksam, d. h. die Erhöhung der
Anzahl von Zellen pro Einheitsfläche. Dies erhöht die
Zelloberfläche und erhöht die Kontaktfläche zwischen dem Abgas
und dem Katalysator.
Zur Erreichung einer Wirkung hinsichtlich der erhöhten Anzahl
von Zellen/in2 des wabenartigen Strukturkörpers ist es nötig,
den Durchgangskanal für das Abgas vollkommen beizubehalten, so
dass kein Druckverlust auftritt. Es ist daher wesentlich, das
Verstopfen der Zellen beim Laden des Katalysators zu vermeiden.
In wabenartigen Strukturkörpern mit hoher Zellanzahl/in2 mit
600 Zellen/in2 oder mehr tritt jedoch leicht eine
Zellverstopfung während der Katalysatorbeladung auf, und zwar
eher als in herkömmlichen wabenartigen Strukturkörpern mit
geringer Anzahl von Zellen/in2 (400 Zellen/in2 oder weniger).
Das Laden des Katalysators wird durchgeführt durch Beschichtung
der Trennwände des wabenartigen Strukturkörpers mit einer
Katalysatoraufschlämmung, hergestellt unter Verwendung von
Katalysatorkomponenten und anschließender Trocknung. Das
vorstehend erwähnte Verstopfen tritt bei einer höheren
Feststoffkonzentration der Katalysatoraufschlämmung
(nachstehend als "Aufschlämmungskonzentration" bezeichnet)
leichter auf. Daher wurde die Reduzierung der
Aufschlämmungskonzentration zur Vermeidung des Verstopfens in
Betracht gezogen. Wenn jedoch lediglich versucht wird, eine
geringe Konzentration der Katalysatoraufschlämmung zu
erreichen, wird zu wenig Katalysator durch eine einzige
Anwendung der Katalysatoraufschlämmung geladen. Es ist daher
notwendig, die Anzahl der Anwendungen der
Katalysatoraufschlämmung wesentlich zu erhöhen und dies ergibt
einen Anstieg der Produktionskosten.
Der vorliegenden Erfindung, die hinsichtlich dieser Umstände
fertiggestellt wurde, liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
wabenartigen Strukturkörper mit einer hohen Zelldichte von 600
Zellen/in2 oder mehr und herausragenden Ladungseigenschaften
des Katalysators bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den erfindungsgemäßen
wabenartigen Strukturkörper. Dieser umfasst eine Vielzahl von
Zellen, die durch Bereitstellung von hauptsächlich aus
Cordierit bestehenden Trennwänden in wabenartiger Weise
gebildet werden, wobei der Cordierit die chemische
Zusammensetzung SiO2: 45 bis 55 Gew.-%, Al2O3: 33 bis 42 Gew.-%,
MgO: 12 bis 18 Gew.-% aufweist,
wobei der wabenartige Strukturkörper dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Zelldichte wenigstens 600 Zellen/in2 und das
Porenvolumen der Trennwände wenigstens 30% beträgt.
Der wabenartige Strukturkörper der Erfindung besitzt eine hohe
Anzahl von Zellen/in2 mit einer Zelldichte von wenigstens 600
Zellen/in2, wie vorstehend angegeben. Wenn die Zelldichte
weniger als 600 Zellen/in2 beträgt, wird die Reinigungsleistung
nicht wesentlich verbessert, wenn der Katalysator zum Aufbau
der Vorrichtung für die Abgasreinigung geladen bzw. aufgebracht
wird. Eine höhere Zelldichte ist bevorzugt, es bestehen jedoch
Einschränkungen aufgrund der Herstellungstechnik, etc.
Zur Erreichung einer höheren Anzahl von Zellen/in2 ist es
wesentlich, die Dicke der Trennwände zu reduzieren.
Insbesondere beträgt die Dicke der Trennwand vorzugsweise nicht
mehr als 150 µm. Wenn sie 150 µm übersteigt, besteht das Risiko
eines erhöhten Fließwiderstands (Druckverlusts) des Gases. Die
Dicke beträgt somit vorzugsweise nicht mehr als 100 µm.
Das Porenvolumen der Trennwände, d. h. der Anteil des Volumens
bestehend aus feinen Poren pro Einheitsvolumen der Trennwände
beträgt 30% oder mehr. Wenn das Porenvolumen weniger als 30%
beträgt, ergibt sich keine Verbesserung der Ladungseigenschaft
des Katalysators und mehrfache Wiederholungen des
Beschichtungsschritts mit der Katalysatoraufschlämmung, die die
Katalysatorkomponenten enthält, ist erforderlich. Andererseits
ist die Festigkeit der Trennwände gering, wenn das Porenvolumen
zu hoch ist.
Das Porenvolumen ist daher vorzugsweise 35 bis 80%, wobei eine
oberer Grenze von 50% bevorzugt ist.
Die Wirkungsweise der Erfindung wird nun erklärt.
Wie vorstehend erwähnt, besitzt der wabenartige Strukturkörper
der Erfindung eine hohe Zelldichte von 600 Zellen/in2 oder mehr
und ein Porenvolumen der Trennwände von wenigstens 30%. Wenn
der Katalysator auf die Trennwände geladen bzw. aufgebracht
wird, ist es somit möglich, sowohl das Verstopfen der Zellen zu
vermeiden als auch die Katalysatorbeladungsmenge
sicherzustellen.
Insbesondere durch Erhöhen des Porenvolumens der Trennwände
gegenüber dem herkömmlichen Mittel von 25% auf wenigstens 30%
wird die Katalysatorbeladungsmenge größer als diejenige nach
dem Stand der Technik, wenn eine Katalysatoraufschlämmung der
gleichen Konzentration aufgebracht wird. Es ist so möglich, die
Aufschlämmungskonzentration zur Aufbringung bzw. Ladung
dergleichen Menge des Katalysators gegenüber dem Stand der
Technik zu verringern.
Eine geringere Aufschlämmungskonzentration kann das Auftreten
der Zellverstopfung reduzieren.
Wenn das Porenvolumen der Trennwände 30% oder mehr beträgt, ist
folglich, wie es vorstehend erklärt wurde, selbst bei einer
hohen Zelldichte von 600 Zellen/in2 oder mehr die Vermeidung
der Zellverstopfung möglich, während die gleiche
Katalysatorladungsmenge wie im Stand der Technik sichergestellt
wird.
Erfindungsgemäß kann daher ein wabenartiger Strukturkörper mit
einer hohen Zelldichte von 600 Zellen/in2 oder mehr und mit
einer herausragenden Katalysatorbeladungseigenschaft zur
Verfügung gestellt werden.
Die Dicke der Trennwände beträgt vorzugsweise nicht mehr als
80 µm. Dies ermöglicht die drastische Reduzierung des
Druckverlusts des Fluids, das durch die Trennwände strömt.
Die mittlere Rauhigkeit Rz der Oberfläche der Trennwände
beträgt vorzugsweise 1 bis 5 µm. Eine mittlere Rauhigkeit Rz
außerhalb des Bereichs von 1 bis 5 µm kann das Risiko einer
geringeren Haftung des Katalysators an den Trennwänden mit sich
bringen. Man nimmt an, dass der Grund hierfür die weitgehende
Verteilung der Teilchengröße des Aluminiumoxidpulvers, das als
Katalysatorkomponente verwendet wird, im Bereich von 1 bis 5 µm
ist.
Die mittlere Größe der feinen Poren, die sich innerhalb der
Trennwände bilden, ist vorzugsweise 1 bis 10 µm. Wenn die
mittlere Größe der feinen Poren geringer als 1 µm ist, besteht
das Problem, dass das Aluminiumoxidpulver nicht in die feinen
Poren eintritt und die Haftung dadurch reduziert ist, während
bei einer mittleren Größe oberhalb von 10 µm das Problem
besteht, dass die Festigkeit der Trennwände verringert ist.
Der wabenartige Strukturkörper kann ein Katalysatorträger sein,
wobei ein Katalysator auf die Oberfläche der Trennwände
aufgebracht bzw. geladen wird. Der Katalysator kann ein
ternärer Katalysator zur Reinigung von NOX, CO, HC, etc. sein.
Spezielle Komponenten beinhalten Aluminiumoxidpulver und
Mischungen aus Platin, Palladium, etc. In diesem Fall kann der
wabenartige Strukturkörper z. B. als Katalysatorträger in einem
katalytischen Konverter zur Reinigung von Kraftfahrzeug-
Auspuffgasen aufgebracht sein.
Beim Laden des Katalysators sind die Bedingungen der
Katalysatoraufschlämmungskonzentration abhängig von den zu
ladenden Katalysatorkomponenten, aber bspw. ist es bevorzugt,
die Beladung durchzuführen durch Beschichten der Trennwände mit
einer Katalysatoraufschlämmung mit einer Feststoffkonzentration
von nicht mehr als 45%. Wenn die Feststoffkonzentration
(Aufschlämmungskonzentration) größer ist als 45%, besteht das
Problem der leichten Verstopfung der Zellen mit 600 Zellen/in2
oder mehr. Andererseits ist die Katalysatorladungsmenge
reduziert, wenn die Aufschlämmungskonzentration zu gering ist
und daher ist die untere Grenze für die
Aufschlämmungskonzentration vorzugsweise 40%.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines
wabenartigen Strukturkörpers gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Zelldichte
und der Anzahl der Zellblockaden für die Ausführungsform 1
zeigt.
Fig. 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der
Aufschlämmungskonzentration und dem Verhältnis der
Katalysatorladungsmenge für die Ausführungsform 2 zeigt.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Dicke der
Trennwände und dem Verhältnis der Reinigungsleistung für die
Ausführungsform 3 zeigt.
Fig. 5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Dicke der
Trennwände und dem Verhältnis des Druckverlusts für die
Ausführungsform 3 zeigt.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines
wabenartigen Strukturkörpers gemäß einem Beispiel des Standes
der Technik zeigt.
Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht, die den mit Katalysator
geladenen Zustand der Trennwände gemäß des Beispiels des
Standes der Technik zeigt.
Die Erfindung wird nachstehend durch die folgenden
Ausführungsformen erläutert, die lediglich für ein besseres
Verständnis der Erfindung dienen ohne sie in irgendeiner Weise
einzuschränken.
Wabenartige Strukturkörper gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2
erklärt.
Für diese Ausführungsform wurden 5 verschiedene wabenartige
Strukturkörper mit unterschiedlichen Zelldichten hergestellt
und deren Katalysatorladungseigenschaften etc. verglichen. Vier
der fünf Körper waren erfindungsgemäße Produkte (Proben E1 bis
E4) und eine war ein Vergleichsprodukt mit einer geringen
Zelldichte (Probe C1).
Jede der erfindungsgemäßen Proben E1 bis E4 ist, wie in Fig. 1
gezeigt, ein wabenartiger Strukturkörper 1, der eine Vielzahl
von Zellen 15 umfasst, welche durch Bereitstellung von
hauptsächlich aus Cordierit bestehenden Trennwänden 10 auf
wabenartige Weise gebildet sind, wobei Cordierit die chemische
Zusammensetzung SiO2: 45 bis 55 Gew.-%, Al2O3: 33 bis 42 Gew.-%,
MgO: 12 bis 18 Gew.-% besitzt.
Die Dichte der Zellen 15 beträgt 600 bis 1.200 Zellen/in2 und
das Porenvolumen der Trennwände 10 beträgt 35%. Die Zellen 15
dieser Ausführungsform besitzen eine quadratische Form.
Ein Verfahren zur Herstellung der wabenartigen Strukturkörper
dieser Ausführungsform (Proben E1 bis E4, C1) wird nun erklärt.
Zuerst wurde ein Cordierit-Ausgangsmaterial als Material für
den wabenartigen Strukturkörper 1 hergestellt. Das verwendete
Cordierit-Ausgangsmaterial enthielt Kaolin, Aluminiumhydroxid,
Aluminiumoxid, Talk, Kohlenstoffpartikel, etc. Das Porenvolumen
wurde durch Modifizierung des Gehalts der Kohlenstoffpartikel,
des Kaolins, des Talks, des Aluminiumhydroxids, etc.
eingestellt.
Die Kohlenstoffpartikel wurden während des Brennens verbrannt,
das Kaolin und der Talk fördern die Bildung von Poren durch
Wanderung während des Brennreaktionsverfahrens und das
Aluminiumhydroxid verursacht die Verdampfung von
Kristallisationswasser in dem Material, und ermöglicht so die
beschleunigte Bildung der feinen Poren.
Nach anschließendem Kneten einer vorgeschriebenen Menge des
Cordierit-Ausgangsmaterials und Wasser als Bindemittel wird die
Mischung zu einer wabenartigen Form unter Verwendung eines
Formteils bzw. einer Formmatrize für einen wabenartigen
Strukturkörper stranggepresst. Das stranggepresste,
wabenförmige intermediäre Material wird dann getrocknet, in
vorgeschriebene Dimensionen geschnitten und gebrannt. Das
Brennen wird erreicht durch Erhöhung der Temperatur auf 1.400°C
mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit von etwa 1°C/min
und Beibehalten dieser Temperatur für 5 Stunden, wonach es
allmählich auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Durch das
Brennen wurde der wabenartige Strukturkörper 1 vervollständigt.
Die entstehenden Proben E1 bis E4 und C4 besaßen sämtlich
Abmessungen von 103 mm im Durchmesser und 108 mm in der Länge
und besaßen eine Dicke der Trennwand von 100 µm und ein
Porenvolumen von 35%. Eine Verstärkungsstruktur für den
Außenumfang mit einem hohen Porenvolumen und einer dickeren
Trennwand um den Außenumfang herum wurde eingesetzt, um die
notwendige Festigkeit zu erreichen. Der Verstärkungsbereich lag
innerhalb von 3 Zellen vom äußeren Umfang vor, um den
Gaswiderstand zu minimieren. Die Dicke der
Verstärkungstrennwände betrug 150 µm. Die Zelldichten der
Proben betrugen 400 Zellen/in2 für C1, 600 Zellen/in2 für E1,
800 Zellen/in2 für E2, 1.000 Zellen/in2 für E3 und 1.200
Zellen/in2 für E4.
Die mittlere Rauhigkeit Rz der Oberflächen der Trennwände 10
wurde auf 1 bis 5 µm für alle Körper eingestellt. Die mittlere
Größe der feinen Poren, die sich in den Trennwänden 10
bildeten, wurde auf 1 bis 10 µm für alle Körper eingestellt.
In dieser Ausführungsform wurde jede Probe dann mit einer
Katalysatoraufschlämmung jeweils mit einer unterschiedlichen
Aufschlämmungskonzentration beschichtet und die Anzahl der
Verstopfungen pro Zelle wurde gemessen. Der aufgebrachte
Katalysator war ein ternärer Katalysator umfassend Platin und
Palladium und er wurde auf die Trennwände 10 über Aluminiumoxid
aufgebracht.
Die Katalysatoraufschlämmung wurde hergestellt durch Zugabe von
Wasser zu den Katalysatorkomponenten unter Herstellung einer
Aufschlämmung. Die Katalysatoraufschlämmung besaß einen Anteil
von Katalysatorkomponenten (Feststoffgehalt) zu Wasser, der zur
Herstellung vier verschiedener Bedingungen mit 40, 45, 50 und
55% eingestellt wurde.
Jede Probe wurde in eine in einem Behälter befindliche
Katalysatoraufschlämmung mit einer unterschiedlichen
Konzentration eingetaucht, um die Oberfläche der Trennwände mit
der Katalysatoraufschlämmung durch Tauchbeschichtung zu
beschichten. Sie wurde dann getrocknet und die Anzahl der
Verstopfungen pro Zelle wurde für jede Probe gezählt.
Die Messergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt. Dieser Graph zeigt
die Zelldichte (Zellen/in2) auf der horizontalen Achse und die
Anzahl der Zellblockaden auf der vertikalen Achse.
Aufgrund dieses Graphen ist klar, dass die Anzahl der
Zellblockaden mit höherer Zelldichte bei allen
Aufschlämmungskonzentrationen anstieg. Bei einer
Aufschlämmungskonzentration von 45% oder weniger trat jedoch
keine Verstopfung bis zu wenigstens 600 Zellen/in2 auf und
nicht mehr als 4 Blockaden traten selbst bei höherer Zelldichte
auf.
Diese Ergebnisse zeigen, dass bei einem Porenvolumen von 35%
wie in dieser Ausführungsform das Verstopfen der Zellen fast
vollständig verhindert werden kann durch Einschränkung der
Aufschlämmungskonzentration auf 45%.
Für diese Ausführungsform wurde die Probe E1 der
Ausführungsform E1 als Standard verwendet und es wurden Proben
C2 und E5 mit unterschiedlichem Porenvolumen hergestellt und
das Verhältnis der Katalysatorladungsmenge wurde jeweils
bestimmt.
Probe C2 war ein Vergleichsprodukt, in dem der Gehalt der
Kohlenstoffpartikel etc. in dem Cordierit-Ausgangsmaterial
geändert wurde, um das Porenvolumen auf 25% zu ändern.
Die Probe E5 war ein erfindungsgemäßes Produkt, in dem der
Gehalt der Kohlenstoffpartikel etc. in dem Cordierit-
Ausgangsmaterial ebenfalls geändert wurde, um das Porenvolumen
auf 50% zu ändern. Die weiteren Bedingungen für diese Proben C2
und E5 waren die gleichen wie für die Probe E1 der
Ausführungsform E1.
Die Proben E1, E5 und C2 wurden jeweils einmal mit der
Katalysatoraufschlämmung mit einer Aufschlämmungskonzentration
von 40 bis 55% beschichtet und das Verhältnis der aufgebrachten
Katalysatormenge (Verhältnis der Katalysatorladungsmenge) wurde
jeweils bestimmt. Das Verhältnis der Katalysatorladungsmenge
wurde berechnet, indem 100 als Wert für die Ladung einer
Katalysatoraufschlämmung mit einer Aufschlämmungskonzentration
von 50% auf Probe E1 verwendet wurde.
Die Messergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt. Dieser Graph zeigt
die Aufschlämmungskonzentration (%) auf der horizontalen Achse
und das Verhältnis der Katalysatorladungsmenge auf der
vertikalen Achse.
Aus diesem Graphen ist klar, dass die Katalysatorladungsmenge
mit höherer Katalysatorkonzentration bei sämtlichen
Porenvolumen größer war.
Es ist auch ersichtlich, dass bei gleicher
Katalysatorkonzentration ein höheres Porenvolumen zu einer
größeren Katalysatorladungsmenge führt.
Bei Vergleich des herkömmlichen Produkts der Probe C2
(Porenvolumen 25%) mit dem erfindungsgemäßen Produkt der Probe
E1 (Porenvolumen 35%) in diesem Graph zeigt sich, dass die
Ladungsmenge bei Beschichtung des ersteren mit einer
Katalysatoraufschlämmung mit einer Konzentration von 55% und
bei Beschichtung des letzteren mit einer
Katalysatoraufschlämmung mit einer Konzentration von 40% die
gleiche ist. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Erhöhung des
Porenvolumens von 25% auf 35% die Reduzierung der
Aufschlämmungskonzentration um 15% zur Ladung dergleichen Menge
an Katalysator ermöglicht.
Mit anderen Worten kann in einem wabenartigen Strukturkörper
mit einer hohen Zelldichte von 600 Zellen/in2 oder mehr eine
geringere Konzentration der Katalysatoraufschlämmung verwendet
werden, ohne Erhöhung der Anzahl der Beschichtungen, indem das
Porenvolumen der Trennwände auf wenigstens 35% erhöht wird. Die
geringere Konzentration der Katalysatoraufschlämmung kann die
Zellverstopfung verhindern, wie es in der Ausführungsform 1
gezeigt wurde.
Für diese Ausführungsform wurden mit Katalysator beladene
wabenartige Strukturkörper hergestellt, die Kennwerte besaßen,
welche dem erfindungsgemäßen Produkt gemäß Ausführungsform 1
äquivalent waren, wobei die Zelldichte innerhalb eines Bereichs
von 400 bis 1.200 Zellen/in2 und die Dicke der Trennwände
innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 0,175 mm geändert wurde
und die Abgasreinigungsleistung und der Druckverlust wurden in
Bezug auf die Zelldichte und die Dicke der Trennwände
ausgewertet.
Die hergestellten wabenartigen Strukturkörper besaßen 5
unterschiedliche Zelldichten: 400, 600, 700, 800 und 1.200
Zellen/in2 und 6 unterschiedlichen Dicken der Trennwände: 0,05;
0,075; 0,1; 0,125; 0,15 und 0,175 mm, was insgesamt 30 Typen
ergab.
Das Porenvolumen betrug sämtlich 35% und alle aufgebrachten
Katalysatoren waren ternäre Katalysatoren.
Die Reinigungsleistung dieser wabenartigen Strukturkörper wurde
auf folgende Weise unter Verwendung eines 2.000 cm3
Treibstoffmotors ausgewertet. Zuerst befand sich der mit
Katalysator beladene wabenartige Strukturkörper (nachstehend
einfach als Katalysator bezeichnet) in einer vorgeschriebenen
Position innerhalb eines Auspuffrohrs und die Gesamtemission
von HC, CO und NOx wurde davor und danach untersucht. Die
Reinigungsrate wurde bestimmt als Wert der Gesamtemission nach
Durchlaufen des Katalysators geteilt durch die Gesamtemission
vor dem Durchlaufen und das Verhältnis der Reinigungsleistung
wurde ausgewertet als Anteil in Bezug auf die Reinigungsrate
für 400 Zellen/in2 und 0,175 mm Wanddicke, was als Wert 100
definiert wurde.
Die Auswertungsergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Dieser Graph
zeigt die Dicke der Trennwände (mm) auf der horizontalen Achse
und das Verhältnis der Reinigungsleistung auf der vertikalen
Achse.
Wie in diesem Graph klar gezeigt ist, ergeben eine höhere
Zelldichte und dünnere Trennwände eine verbesserte
Reinigungsleistung. Insbesondere ist ersichtlich, dass eine
Zelldichte von 600 Zellen/in2 oder mehr eine herausragende
Reinigungsleistung gegenüber 400 Zellen/in2 unabhängig von der
Dicke der Trennwände aufweist.
Der Druckverlust in dem wabenartigen Strukturkörper wurde dann
ausgewertet durch Messen des Differentialdrucks in dem
Katalysator, der sich in dem Auspuffrohr des Motors befand und
das Verhältnis des Druckverlustes wurde bestimmt als Anteil in
Bezug auf 100 als Differentialdruck für 400 Zellen/in2,
0,175 mm.
Die Auswertungsergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt. Dieser Graph
zeigt die Dicke der Trennwände (mm) auf der horizontalen Achse
und das Verhältnis des Druckverlustes auf der vertikalen Achse.
Wie in diesem Graph klar gezeigt ist, ergeben eine höhere
Zelldichte und eine geringere Dicke der Trennwände einen
geringeren Druckverlust. Insbesondere ist ersichtlich, dass bei
einer Zelldichte von 600 Zellen/in2 herausragende
Druckverlusteigenschaften gegenüber 400 Zellen/in2 bei einer
Dicke der Trennwand von 175 µm erhalten werden können, indem
die Dicke der Trennwände mit wenigstens nicht mehr als 85 µm
ausgeführt wird.
Daneben besitzen alle vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen Zellformen, die viereckig (quadratisch)
waren, aber ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die Form
in hexagonal geändert wird.
Claims (6)
1. Wabenartiger Strukturkörper umfassend eine Vielzahl von
Zellen, die auf wabenartige Weise gebildet werden durch
Bereitstellung von Trennwänden, die im wesentlichen aus
Cordierit bestehen, der die chemische Zusammensetzung SiO2: 45
bis 55 Gew.-%, Al2O3: 33 bis 42 Gew.-%, MgO: 12 bis 18 Gew.-%
besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zelldichte wenigstens 600 Zellen/in2 und das
Porenvolumen der Trennwände wenigstens 30% beträgt.
2. Wabenartiger Strukturkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Porenvolumen der Trennwände 35 bis 80% beträgt.
3. Wabenartiger Strukturkörper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke der Trennwände nicht mehr als 80 µm beträgt.
4. Wabenartiger Strukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mittlere Rauhigkeit Rz der Oberfläche der Trennwände 1
bis 5 µm beträgt.
5. Wabenartiger Strukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis
4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mittlere Größe der innerhalb der Trennwände gebildeten
feinen Poren 1 bis 10 µm beträgt.
6. Wabenartiger Strukturkörper nach einem der Ansprüche 1 bis
5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wabenartige Strukturkörper ein Katalysatorträger mit
einem auf der Oberfläche der Trennwände aufgebrachten
Katalysator ist.
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