DE2830895A1

DE2830895A1 - Aluminiumoxidsubstrate und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2830895A1
Application number: DE19782830895
Authority: DE
Inventors: William Austin Barber; Robert Henry Whitman
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1979-02-01
Also published as: FR2397375A1; JPS626854B2; GB2001047B; US4119474A; FR2397375B1; GB2001047A; JPS5445316A

Description

-j.-.j-Οϊ. ._ui- f/,κίΞ -3PO

Case 26 827 t.M/ei

AI4ERICAN CYANÄMID COMPANY

Wayne, New Jersey, USA

Aluminiumoxidsubstrate lind Verfahren zu ihrer Herstellung

8 0 9. ' / ü B 5 9

American Cyanamid Co. Case 26 827

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxidsubstraten mit niedriger Dichte und das dabei erhaltene Aluminiumoxidsubstrat. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxidsubstraten mit niedriger Dichte/ bei dem mikrokristalline Cellulose gleichzeitig als Strangpreßhilfsmittel und als brennbarer Füllstoff für das rehydratisierbare Aluminiumoxid verwendet wird, insbesondere dann, wenn die endgültige Calcinierungsbehandlung bei einer Temperatur von mehr als 927 ⁰C (1700 ⁰P) durchgeführt wird.

Die Herstellung von Aluminiumoxidsubstraten mit geringer Dichte gewinnt zunehmende Bedeutung für die Herstellung von Automobilabgaskatalysatoren, da diese Katalysatoren eine erhöhte katalytische Wirksamkeit und gleichzeitig ein geringes Gewicht besitzen müssen. Es hat sich im allgemeinen gezeigt, daß Aluminiumoxidkörper oder -substrate, die aus einer rehydratisierbaren Form von Aluminiumoxid gebildet worden sind, überlegene physikalische Eigenschaften im Vergleich zu Produkten besitzen, die aus anderen bekannten Aluminiumoxidmaterialien gebildet worden sind. .. ·

t " · Die üblichen Verfahrensweisen zur HeiJB.tellung von Aluminiumoxidsubstraten aus rehydratisierbarem Aluminiumoxid schließen im allgemeinen die. ^plgenden Schritte ein: J ^;

1. Die teilweise Entwässerung von Aluminiumoxid-trihydrat unter Bildung einer Zubereitung, die einen wesentlichen Anteil von rehydratisierbarem Aluminiumoxid enthält, das häufig auch als rho-Aluminiurtioxid bezeichnet wird;

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2. das Vermählen des teilweise entwässerten Aluminiumoxids auf eine vorbestimmte Teilchengröße;

3. das Vermischen der vermahlenen Teilchen mit Wasser und das Verformen zu Formkörpern;

4. das Rehydratisieren der Formkörper bei erhöhter Temperatur ; und

5. das Calcinieren der Formkörper zur Aktivierung und ■] ο Härtung des Aluminiumoxids.

Die vorliegende Erfindung setzt nun insbesondere in der Verformungsstufe des Verfahrens ein. Es sind bereits Aluminiumoxidformkörper unter Anwendung herkömmlicher Formverfahren, wie der Formung von Kügelchen, Pellets oder durch Strangpressen hergestellt worden. Bei den herkömmlichen StrangpreßVerfahrensweisen wird das Aluminiumoxidpulver mit Wasser vermischt, um eine Mischung mit einer für den Strangpreßvorgang geeigneten Konsistenz zu bilden, und dann mit Hilfe einer Standardschneckenstrangpresse durch ein Mundstück mit öffnungen der gewünschten Größe und Form extrudiert. Das erhaltene Strangpreßgut kann dann auf die gewünschte Länge zerschnitten und weiterbehande.lt werden, wie es oben angegeben ist.

Das mit Wasser vermischte und zu extrudierende, rehydratisierbare Aluminiumoxid härtet jedoch in der Strangpresse unter Bildung einer zementartigen Masse aus, die die Schnecke -der Strangpresse in ihrem Zylinder festlegt und den Strangpreßvorgang unterbindet. Demzufolge besteht ein erhebliches Bedürfnis für "Strangpreßhilfsmittel", die die Handhabung de~- rehydratisierbaren Aluminiumoxids erleichtern. Demzufolge hat der Wunsch nach Aluminiumoxid mit Makroporen und geringer Schüttdichte das Interesse für "brennbare Füllstoffe" geweckt, die im Verlaufe der anschließenden Calcinierung des Strangpreßguts zerstört werden.

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American Cyanamid Co. Case 26 827

— D —

Aus der US-PS 3 856 708 ist die gleichzeitige Anwendung eines feinteiligen Füllstoffmaterials und einer geringen Menge eines geeigneten schmierenden Bindemittels in einer Aluminiumoxidmasse beschrieben. Als Füllstoffmaterial ist Holzmehl angegeben, während als schmierendes Bindemittel Methocel 90 HG 100 verwendet wird. Dann gibt die Patentschrift, ohne daß Beispiele oder eine tatsächliehe Verwendung beschrieben würden, die mögliche Anwendung von mikrokristalliner Cellulose, pulverförmiger Papiermasse und feinteiligen Kunststoffen anstelle des Holzmehls in der Mischung aus dem Füllstoff und dem schmierenden Bindemittel an.

Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß auf das schmierende Bindemittel verzichtet, das nach der Lehre der US-PS 3 856 708 erforderlich ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß, wenn man anstelle des HoIzmehls mikrokristalline Cellulose verwendet, es nicht mehr notwendig ist, das schmierende Bindemittel einzusetzen. Wie weiter unten gezeigt wird, ergibt sich, wenn man Holzmehl allein, ohne die Verwendung eines schmierenden Bindemittels, in einer Aluminiumoxidmasse verwendet eine Härtung der Masse in der Strangpresse, so daß sie nicht extrudiert werden kann. Wenn man im Gegensatz dazu anstelle des Holzmehls mikrokristalline Cellulose einsetzt, erhält man eine ohne weiteres strangpreßbare Mischung, ohne daß es erforderlich ist, zusätzlich ein schmierendes Bindemittel zuzugeben.

Erfin-lungsgemäß wird somit mikrokristalline Cellulose verwendet, die gleichzeitig als Stranjpreßhilfsmittel un:l als brennbarer Füllstoff für rehydratisierbares 5 Aluminiumoxid wirkt und dies in Abwesenheit von schmierenden Bindemitteln, wobei man eine Mischung erhält, die ohne weiteres extrudiert werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Hauptanspruch

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merican Cyanamid Co Case 2fi 827

Die erfindungsgemäß verwendete mikrokristalline Cellulose ist eine gereinigte, teilweise depolymerisierte Cellulose, die man dadurch erhält, daß man alpha-Cellulose, die man als Brei von Faserfabriken erhält, mit Mineralsäuren behandelt« Diese mikrokristalline Cellulose kann nach der Verfahrensweise hergestellt werden, die in der US-PS 2 978 446 beschrieben ist und ist unter der Bezeichnung "Avicel^" von der Firma FMC Corp. erhältlich. Alternativ kann man in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit, der Materialien dieses Produkt ohne die Durchführung der Trocknungsmaßnahme verwenden, die in der genannten Patentschrift angegeben ist. Die mikrokristalline Cellulose wird in Mengen von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Bestandteile, verwendet.

Das rehydratisierbare Aluminiumoxid wird in einer Menge _Von 60 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 65 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Bestandteile, eingesetzt. Gegebenenfalls kann man bis zu etwa 15 Gew.-% der trockenen Bestandteile durch zurückgeführtes oder zurückgewonnenes feinteiliges Aluminiumoxid ersetzen, das zu mehr als 100 % auf eine Teilchengröße von weniger als 0,044 mm (325 mesh) vermählen worden ist.

Die oben angegeben Bestandteile werden dann mit Wasser vermischt, das vorzugsweise auf eine Temperatur von 1 bis 10 ⁰C abgekühlt wird, um eine vorzeitige Rehydratation des Aluminiumoxids zu verhindern. Das Wasser wird in solchen Mengen verwendet, daß man extrudierbare Mischungen erhält, die einen Feststoffgehalt von etwa

45 bis 70 und vorzugsweise von 50 bis 57 % besitzen. 35

Das Vermischen der Bestandteile mit dem Wasser kann in irgendeiner gewünschten Weise erfolgen, beispielsweise unter Anwendung eines Kollergangs oder eines kontinuierlichen Mischers, wie eines 10,16-cm-Doppelschnecken-

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mischers (4-inch Baker-Perkins 100 MPM mixer). Wenn man einen Kollergang anwendet/ sind Verweilzeiten von 5 bis 60 Minuten im allgemeinen genügend, während bei Anwendung eines kontinuierlichen Mischers Verweilzeiten von 30 Sekunden bis 1 Minute ausreichen.

Nachdem man durch das Vermischen eine gleichmäßige Mischung erhalten hat, wird das Material mit Hilfe einer Standardstrangpresse durch ein Mundstück mit der gewünschten Größe und Form extrudiert, worauf das erhaltene Strangpreßgut auf die gewünschte Länge zerschnitten wird. Vorzugsweise zerschneidet man das Material auf eine solche Länge, daß die fertig gebrannten Substratteilchen einen Durchmesser von 3,18 mm (0,125 inches) und ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis von etwa 1,5 aufweisen.

Das Strangpreßgut wird dann mit Hilfe irgendwelcher an sich bekannter Verfahrensweisen rehydratisiert oder gehärtet. Man kann die Dampfhärtung unter dem selbst entwickelten Dampf (Autosteaming) in geschlossenen Behältern bei Temperaturen von 107 bis 135 ⁰C (225 bis 275 ⁰F) während 6 bis 20 Stunden durchführen, welche Kärtungsbedingungen von der angestrebten Endhärte abhängen. Das direkte Dämpfen kann man dadurch bewirken, daß man das Strangpreßgut in Schalen in einen auf eine Temperatur von etwa 107 ⁰C (225 ⁰F) vorerhitzten Ofen einführt und dann Dampf während etwa 6 bis 20 Stunden in den Ofen einbläst. Alternativ kann man die Rehydratation oder das Härten dadurch bewirken, daß man das Strangpreßgut in dicker Schicht unter Bedingungen einer hohen relativen Feuchtigkeit langsam trocknet.

Nach der Rehydratation oder dem Härten kann man das Strangpreßgut zur Entfernung von Soda bzw. Natriumcarbonat waschen. Das Waschen wird, falls es durchgeführt wird, mit Hilfe üblicher Verfahrensweisen bewirkt, bei-

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spielsweise unter Verwendung von Essigsäure oder Ammoniumnitrat, wobei man entweder absatzweise oder kontinuierlich arbeitet.

Das Produkt kann dann getrocknet und anschließend calciniert werden, um die mikrokristalline Cellulose zu verbrennen und ein fertiges Substrat zu erhalten, das in verdichtetem Zustand eine geringe Schüttdichte im Bereich von 0,32 bis 0,51 g/cm³ (20 bis 32 lbs./cubic feet) und vorzugsweise von 0,42 bis 0,48 g/c³ (26 bis 30 lbs./cubic feet) aufweist. Das Calcinieren kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen, beispielsweise durch entweder direkt beheizte oder indirekt beheizte Drehofen. Die CaIciniertemperatur, die im Bereich von 927 bis 1093 ⁰C (1700 bis 2000 ⁰F) und vorzugsweise im Bereich von 954 bis 1038 ⁰C (1750 bis 1900 ⁰F) liegen sollte, dient dazu, sowohl die spezifische Oberfläehe als auch die Porengrößenverteilung des Endprodukts in der gewünschten Weise zu steuern.

Gegebenenfalls kann man das rehydratisierte oder gehärtete Strangpreßgut zunächst calcinieren und dann zur Entfernung von Soda bzw. Natriumcarbonat waschen. In diesem Fall wird das Material getrocknet, calciniert und dann gewaschen, wonach ein abschließender Trocknungsvorgang erforderlich ist.

Das erhaltene Aluminiumoxidsubstrat, das ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist, besitzt die folgenden wesentlichen Eigenschaften:

Porenvolumen (Wasser) 0,9 - 1,2 cm³/g

Bruchfestigkeit >3,18 kg (7 lbs.)

Bruchzahl >2,27 kg (5 lbs.)

Schüttdichte (verdichtet) 0,32 - 0,51 g/cm³

(20 - 32 lbs./cubic feet)

Spezifische Oberfläche (B.E.T.) 100 - 130 m²/g Schrumpfung

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Vorzugsweise besitzt das Produkt die folgenden Eigenschaften:
Porenvolumen (Wasser) 0,9 - 1,1 cm³/g

Bruchfestigkeit >4,54 kg (10 lbs.)

Bruchzahl >3,18 kg (7 lbs.)

Schüttdichte (verdichtet) 0,42 - 0,48 g/cm³

(26 - 30 lbs./cubic feet)

Spezifische Oberfläche (B.E.T.) 100 - 130 m²/g Schrumpfung <4 %

Die Bruchfestigkeit bestimmt man dadurch, daß man ein einzelnes, extrudiertes Pellet zwischen zwei flachen

Platten zusammendrückt und den Druck mißt, bei dem das erste Brechen des Pellets erfolgt. Die Bruchfestigkeit wird vorzugsweise mit Hilfe einer Prüfvorrichtung (Chatillon LTCM der Firma John Chatillon & Sons, Kew Gardens, New York, USA) bestimmt, die eine untere Platte

besitzt, die mit einer vorbestimraten Geschwindigkeit von 0,64 bis 15,24 cm/Minute (1/4 bis 6 inches/minute) gegen die obere Platte bewegt wird. Die hierin angegebenen Bruchfestigkeiten wurden bei einer Geschwindigkeit von 9,14 cm/Minute (3,6 inches/minute) gemessen. Die Messung

wird dann an 99 weiteren Pellets aus dem gleichen Material wiederholt, wonach die Bruchfestigkeit als Durchschnittswert sämtlicher 100 Proben errechnet wird.

Die Bruchzahl wird dazu verwendet, die Bruchfestigkeitseigenschaften verschieden geformter Pellets zu vergleichen, da die Bruchfestigkeit von der Länge des untersuchten Pellets abhängt. Die Bruchzahl ermöglicht einen Vergleich von kugelförmigen mit zylindrischen oder komplizierter geformten Pellets, wobei die Pellets den gleichen Durchmesser besitzen. Um die Festigkeit der unterschiedlich geformten Pellets vergleichen zu können, muß die Länge der nichtsphärischen Probe berücksichtigt werden. Die Bruchzahl für zylindrisch und komplizierter

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geformte Pellets wird wie folgt errechnet:

Bruchzahl = Bruchfestigkeit

7 χ Länge der Probe

Wie bereits angegeben, hängt die Porengrößenverteilung von der Calciniertemperatur ab, wobei man bei einer höheren Calciniertemperatur ein höheres Porenvolumen erzielt. Beispiele für solche Porengrößenverteilungen sind im Folgenden angegeben:

Prozentsatz des Porenvolumens Calciniertemperatur mit einem Durchmesser im Be- 982 ⁰C 1038 ⁰C reich von (ft) (1800 °F) (1900 ⁰F)

2 -	9	2	- 18
12 -	20	16	- 13
4 -	14	11	- 71
57 -	82	66

15 <100

100 - 200 200 - 300 >300

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, Die spezifische Oberfläche und die Schrumpfung der in den Beispielen erhaltenen Produkte liegen innerhalb der oben angegebenen Bereiche.

25 Beispiel 1

Man vereinigt rehydratisierbares Aluminiumoxid mit mikrokristalliner Cellulose (Avicef=^ der FMC Corporation) in einem Verhältnis von 70 Teilen rehydratisierbarem Aluminiumoxid zu 30 Teilen mikrokristalliner Cellulose und vermischt die Materialien dann mit einer Wassermenge, die dazu ausreicht, eine Mischung mit einem Feststoffgehalt von 52 % zu bilden. Die Mischung wird dann während 30 Minuten in einem Lancaster-Kollergang mit einer Schale mit einem Durchmesser von 76,2 cm (2,5 foot) vermählen und dann unter Verwendung einer 5,08-cm-Strangpresse (2-inch Welding Engineers extruder) zu einem zylindrisch geformten Strangpreßgut mit einem Durchmesser von 0,635 cm (0,125 inch) extrudiert, welches Strangpreßgut während des Strangpreßvorgangs auf ein Längen-/

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Durchmesser-Verhältnis von etwa 1,5 bis 1,8 zerschnitten wird.

Das erhaltene Strangpreßgut wird durch Selbstdämpfen in einem geschlossenen Behälter bei 121 ⁰C (250 ⁰F) während 16 bis 18 Stunden gehärtet, dann wird etwa 2 Stunden im Ofen bei 121 ⁰C (250 ⁰P) getrocknet und anschließend während 30 Minuten bei 982 ⁰C (1800 ⁰F) in einem Drehofen (American Gas Furnace rotary calciner) unter Bildung eines Katalysatorsubstrats niedriger Dichte calciniert. Das erhaltene Substrat besitzt die folgenden Eigenschaften:

Porenvolumen (Wasser) 1,1 cm³/g

Schüttdichte (verdichtet) 0,42 g/cm³ (26 lbs./

cubic feet)

Bruchfestigkeit 6,80 kg (15,0 lbs.)

Bruchzahl 4,95 kg (10,9 lbs.)

Beispiel 2

Man vermahlt eine ausreichende Menge der gemäß Beispiel 1 erhaltenen Masse in sieben aufeinanderfolgenden Ansätzen, die man dann nacheinander einer kontinuierlich betriebenen Stangpresse zuführt, so daß man einen kontinuierlichen Strangpreßvorgang mit einer Dauer von 4 Stunden bewirkt. Das erhaltene Material wird nach der Verfahrensweise von Beispiel 1 gehärtet und calciniert. Das erhaltene Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften: Porenvolumen (Wasser) 1,0 cm³/g

Schüttdichte (verdichtet) 0,45 g/cm³

Bruchfestigkeit Bruchzahl

Porengröße •*C 100
100 - 200 200 - 300 >300

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(	28	lbs.	./cubic	feet)	7,6
4	/81	kg	(10,6	lbs.)	2,8
3	,81	kg	(8,4 lbs.)	4,7
Verteilung (%)	74,9

1

cccn Cyanamid Co. Case 26 327

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Vergleichsbeispiel

Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1 mit dem Unterschied/ daß man anstelle der mikrokristallinen Cellulose 30 Teile Holzmehl verwendet. Die erhaltene Mischung mit einem Feststoffgehalt von 55 % erweist sich als nicht extrudierbar, wobei bei dem Versuch/ das Material zu extrudieren/ das Mundstück der Strang— presse zerstört wird.

Ein zweiter Versuch des Strangpressens einer Mischung mit einem Feststoffgehalt von 55 % aus 85 Teilen rehydratisierbarem Aluminiumoxid und 15 Teilen Holzmehl erwies sich ebenfalls als nicht erfolgreich.

Beispiel 3

Man vereinigt rehydratisierbares Aluminiumoxid mit mikrokristalliner Cellulose und feinteiligem Aluminiumoxid in einem Verhältnis von 70 Teilen rehydratisierbarem Aluminiumoxid zu 25 Teilen mikrokristalliner Cellulose und 5 Teilen feinteiligem Aluminiumoxid, wonach man Wasser zugibt, das man zuvor auf eine Temperatur von 1 ⁰C abgekühlt hat, um 454 kg (1000 lbs.) einer Mischung mit einem Feststoffgehalt von 50 % zu bilden. Die Mischung wird während 5 Minuten in einem Kollergang vermählen und dann mit Hilfe einer 10,16-cm-Strangpreßvorrichtung (4-inch Welding Engineers production extruder) extrudiert unter Bildung eines zylindrisch geformten Strangpreßguts mit einem Durchmesser von 0,635 cm (0,125 inch). Das Strangpreßgut wird während des Strangpressens auf ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis von 1,5 bis 1,8 zerschnitten.

Das erhaltene Strangpreßgut wird durch Selbstdämpfen in einem geschlossenen Behälter während 16 Stunden bei etwa 135 ⁰C (275 ⁰F) gehärtet, zur Entfernung von Soda gewaschen und dann im Ofen bei etwa 135 ⁰C (275 ⁰F) getrocknet.

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Dann werden repräsentative Proben des gehärteten und gewaschenen Strangpreßguts während 45 Minuten im Muffelofen bei 982 ⁰C (1SuO ⁰F) calciniert, während die Hauptmenge des Strangpreßguts in einem direkt gefeuerten Ofen während etwa 30 Minuten bei 954 ⁰C (1750 ⁰F) calciniert wird.. Das erhaltene Material besitzt die folgenden Eigenschaften:
Porenvolumen (Wasser)

Schüttdiente -(verdichtet) 0,436 g/cm³

(27,2 lbs./cubicfeet)

Bruchfestigkeit 4,13 kg (9,1 lbs.)

Bruchzahl 3,45 kg (7,6 lbs.)

Porengröße Verteilung (%)

<100 8,0

100 - 200 18,7

200 - 300 12,3

>300 61,0

Beispiel 4

Man vermischt 75 Teile rehydratisierbares Aluminiumoxid, 20 Teile mikrokristalline Cellulose und 5 Teile feinteiliges Aluminiumoxid mit zuvor auf 1 ⁰C abgekühltem Wasser unter Bildung einer Mischung mit einem Feststoffgehalt von 52,5 %. Man vermahlt die Mischung während 15 Minuten in einem Kollergang, wonach sie nach der Verfahrensweise von Beispiel 3 extrudiert, gehärtet, gewaschen und calciniert wird. Das erhaltene Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften:

Schüttdichte (verdichtet) 0,461 g/cm³

(28,8 lbs./cubic feet)

Bruchfestigkeit 6,17 kg (13,6 lbs.)

Bruchzahl 4,04 kg (8,9 lbs.)

Beispiel 5

Man vereinigt 65 Teile rehydratisierbares Aluminiumoxid mit 30 Teilen mikrokristalliner Cellulose und 5 Teilen feinteiligem Aluminiumoxid und vermischt die Materialien

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dann ait zuvor auf 8 ⁰C abgekühltem Wasser unter Bildung einer Mischung mit einem Feststoffgehalt von 52 %. Die Mischung wird während 10 Minuten in einem Kollergang vermählen und dann nach der Verfahrensweise von Beispiel 3 extrudiert. Anschließend werden repräsentative . Proben des frischen Strangpreßguts während 16 Stunden bei 121 bis 135 ⁰C (250 bis 275 ⁰F) durch Selbstdämpfen gehärtet, in einem Ofen bei 121 ⁰C (250 ⁰F) getrocknet und dann während 45 Minuten in einem Muffelofen bei 982 ⁰C (1800 ⁰F) calciniert. Eine Probe dieses Materials besitzt die folgenden Eigenschaften:

Schüttdichte (verdichtet 0,405 g/cm³ (25,3 lbs./cubic feet)

Bruchfestigkeit 3,72kg (8,2 lbs.)

Bruchzahl 2,86kg (6,3 lbs.)

Beispiel 6

„_n Man vermischt 7 0 Teile rehydratisierbares Aluminiumoxid mit 30 Teilen mikrokristalliner Cellulose und gibt dann zuvor auf 1 ⁰C abgekühltes Wasser unter Bildung einer Mischung mit einem Feststoffgehalt von 50 % zu. Dann wird die Mischung nach der Verfahrensweise von Bei-

„c- spiel 3 in einem Kollergang vermählen und extrudiert. Anschließend werden repräsentative Proben des frischen Strangpreßguts während 12-20 Stunden bei 121 bis 135 ⁰C (250 bis 275 ⁰F) durch Selbstdämpfen gehärtet und dann bei 121 ⁰C (250 ⁰F) im Ofen getrocknet und anschließend während 45 Minuten bei 982 ⁰C (1800 ⁰F) im Muffelofen calciniert. Das Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften:

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American Cyanamid Co. Case 25 82?

Schüttdichte (verdichtet)

Bruchfestigkeit

Bruchzahl

Porengröße < 100

10 100 - 200 200 - 300 >300

0,402 g/cm³

(25,1 lbs./cubic feet)

4,40 (9,7	kg lbs.
3,31 (7,3	kg lbs.
.)
.)
Verteilung (%)
2,9
16,6
10,4
70,1

Beispiel 7

Man vermischt eine Mischung aus 75 Teilen rehydratisierbarem Aluminiumoxid/ 15 Teilen mikrokristalliner Cellulose und 10 Teilen feinteiligem Aluminiumoxid während 15 Minuten in einem Bandmischer. Pro Absatz verwendet man 200 kg (440 lbs.) der Pulvermischung. Dann dosiert man die vermischte Pulvermischung und Wasser getrennt unter Bildung einer Mischung mit einem Peststoffgehalt von 53 % in einen kontinuierlich betriebenen 10,16-cm-Doppelschneckenmischer (4-inch Baker-Perkins 100 MPM) ein, der mit einem Stahlmundstück mit einem Durchmesser von 0,635 cm (0,125 inch) versehen ist. Dann bewirkt man während eines 90 Minuten dauernden Ansatzes ein kontinuierliches Vermischen und das direkte Strangpressen. Dann werden repräsentative Proben des frischen Strangpreßgutes, das während des Strangpressens auf ein Längen-ZDurchmesser-Verhältnis von etwa 2,0 zerschnitten wird, vereinigt, während 18 Stunden bei 121 ⁰C (250 ⁰F) durch Selbstdämpfen gehärtet, bei 121 ⁰C (250 ⁰F) im Ofen getrocknet und während 30 Minuten bei 982 ⁰C (1800 ⁰F) im Muffelofen calciniert. Das erhaltene Produkt besitzt die folgenden

35 Eigenschaften:

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Airericar. Cyanamid Co. Case 25 327

Schüttdichte (verdichtet) Bruchfestigkeit Bruchzahl

0,416 g/cm³

(26,0 lbs./cubic feet)

3,45 kg (7,6 lbs.)

2,27 kg (5,0 lbs.)

Beispiel 8

Man vermischt eine Mischung aus 75 Teilen rehydratisierbarem Aluminiumoxid, 10 Gewichtsteilen mikrokristalliner Cellulose und 15 Teilen feinteiligem Aluminiumoxid während 15 Minuten in einem Bandmischer.

Dann wird die vermischte Pulvermischung mit Wasser nach der Verfahrensweise von Beispiel 7 im Verlaufe eines 2 1/2 Stunden dauernden Ansatzes kontinuierlich vermischt und direkt extrudiert. Dann werden repräsentative Proben des frischen Strangpreßguts vereinigt und nach der im Beispiel 7 angegebenen Verfahrensweise behandelt. Das Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften:

Schüttdichte (verdichtet) 0,432 g/cm³

(27,0 lbs./cubic feet)

Bruchfestigkeit Bruchzahl

3,90 kg (8,6 lbs.)

2,59 kg (5,7 lbs.)

Beispiel 9

Man führt nach der Verfahrensweise von Beispiel 3 einen 4 Stunden dauernden Misch- und direkten Strangpreßvorgang durch, indem man unabhängig voneinander 70 Teile rehydratisierbares Aluminiumoxid, 25 Teile mikrokristalline Cellulose, 5 Teile feinteiliges Aluminiumoxid und Wasser in die kontinuierlich betriebene Misch-Strangpresse eindosiert. Bei dieser Verfahrensweise ist kein Kühlwasser erforderlich. Man gewinnt in regelmäßigen Intervallen repräsentative Proben, die durch Selbstdämpfen bei 121 ⁰C (250 ⁰F) während 18 Stunden gehärtet und dann bei 121 ⁰C (250 ⁰F) im Ofen getrocknet werden. Die gehärteten und im Ofen getrockneten Proben werden dann

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^tierican Cyanamid Co. Case 26 827

~ Io -

vereinigt und während 30 Minuten bei 982 ⁰C (1800 ⁰F) im Drehofen calciniert. Das erhaltene Produkt besitzt eine Schüttdichte (verdichtet) von 0,408 g/cm³ (22,5 lbs./ cubic feet).

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Claims

American Cyanamid Co. Case 26 8 2Ί PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Hersheilung von AIiuiiiniumoxidsubstrateii mit niedriger Dichte, dadurch g e k e η η ζ e i ο h net, daß man 60 bis 90 Gew.-?; eines rehydra L i£5 le £ baren Äiuini υ i uinox ids mil. IO bis 40 Gew.-ο mikrokristalliner Cellulose und ausreichend Wasser, um eine Mischung mit οinein Fe.^tstof f.qehalt von 45 bis 70 "s zu bilden, vermischt, die- Mischung extrudiert, und das gebildete ntrciimprt.Jigut h-irtet und bei einer Temperatur von ^c)27 bis ll)^;M V ca Ic: in iert.

2. Verfahren nac-h Anspruch i, dadurch g e --

k e η Ii ζ ν i c· i\ η e t , dais man 6 5 bis 80 Gew.-'A rehydrati.'j ier bat t'i> Λ1 ummiuinox i d verwendet. 20

3. Verfahren nach Anspruch 1, d α durch g e -

k e η η ζ e L c h η e t , daß man 10 bis 30 Gew.-a mikrokristalline Cellulose oinseti'.t.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennze ichnet , daß man bis zu 15 Gew.-%

des Aluminiumoxids durch rückgeführtes feinteiliges Aluminiumoxid ersetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Mischung - mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 57 % extrudiert.

6. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

k e ri^xn zeichnet , daß man das Strangpreßgut zur Entfernung von Soda wäscht.

■v.

7, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 65 bis 80 Gew.-%

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,RiGINAL INSPECTED

American Cynamid Co. Case 26 827

rehydratisierbares Aluminiumoxid, 10 bis 30 Gew.-% mikrokristalline Cellulose und 0 bis 15 Gew.-% rückgeführ tes, feinteiliges Aluminiumoxid verwendet.

8. Aluminiumoxidsubstrat, dadurch gekennzeichnet , daß es im wesentlichen aus einem Strangpreßgut aus rehydrati sierbiirem Aluminiumoxid besteht und die tolgenden Eigenschaften besitzt: Porenvolumen (Wasser) 0,9 - 1,2 cm³/g

Bruchfestigkeit >3,18 kg

Bruchzahl >2,27 kg

Schüttdichte (verdichtet} 0,52 - 0,M g/cm³

Spezifische Oberfläche (B.E.T.} 100 ·- 130 m^J /g Schrumpfung <A "-,

9. Aluminiumoxidsubstrat nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß das Strangpreßgut folgernde Kitjenschaf ten besitzt:

Porenvolumen (Wasser) 0,^cJ - 1,1 cm³/g

Schüttdichte (verdichtet) 0,4 2 - 0,48 g/cm³

Bruchfestigkeit ^>4,54 kg

Bruchzahl >3,18 kg

Spezifische Oberfläche (B.E.T.) 100 - 130 m²/g

Schrumpfung <4 %

10. Aluminiumoxidsubstrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 60 bis 90 Gew.-% rehydratisierbarem Aluminiumoxid und 10 bis 40 Gew.-% mikrokristalliner Cellulose hergestellt worden ist.

8 0 9 rf ■. *w ΰ 8 5 9 ORIGINAL INSPECTED