DE602005003538T2

DE602005003538T2 - Brennofen und verfahren zur herstellung von keramischen teilen mit diesem brennofen

Info

Publication number: DE602005003538T2
Application number: DE602005003538T
Authority: DE
Inventors: Takamitsu Ibi-gun SAIJO; Yuichi Ibi-gun HIROSHIMA; Koji Ibi-gun HIGUCHI
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2025-02-19
Also published as: EP1657511A1; US7491057B2; DE602005003538D1; JPWO2006016430A1; EP1657511B1; US20070202455A1; KR20070030311A; CN1973171A; PL1657511T3; WO2006016430A1; EP1657511A4; KR100842594B1; CN1973171B

Description

TECHNISCHER BEREICH
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-233626 , die am 10. August 2004 eingereicht wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennofen, der bei der Herstellung keramischer Bauteile wie eines Wabenstrukturkörpers aus Keramik und dergleichen verwendet wird, sowie ein Herstellungsverfahren für ein keramisches Bauteil unter Verwendung des Brennofens.
STAND DER TECHNIK
Es wurden verschiedene abgasreinigende Wabenfilter und Katalysatortragkörper vorgeschlagen, die zum Reinigen von Abgasen verwendet werden, die aus Verbrennungskraftmaschinen von Fahrzeugen wie einem Bus, einem Lastwagen und dergleichen, Baumaschinen und dergleichen abgegeben werden.
Bei einem solchen abgasreinigenden Wabenfilter oder dergleichen wird ein Wabenstrukturkörper verwendet, der aus einem nichtoxidischen, keramischen porösen Material wie Siliciumcarbid mit hervorragender Wärmebeständigkeit besteht.
Beispielsweise sind in der Patentschrift 1 und der Patentschrift 2 Brennöfen herkömmlicher Bauart zur Herstellung des nichtoxidischen keramischen Bauteils dieser Art offenbart.
Der Brennofen zur Herstellung des nichtoxidischen keramischen Bauteils dieser Art ist mit einem Auspufftopf, einem Heizkörper und dergleichen, die in den Ofen eingebaut sind, und einer Wärmeisolationsschicht aus einem wärmeisolierenden Bauteil versehen, das derart angeordnet ist, daß es den Auspufftopf und den Heizkörper umschließt.
In einem solchen Brennofen ist die Wärmeisolationsschicht aus einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet, und diese Wärmeisolationsschichten sind mit Stoppern befestigt. Diese Stopper bestehen beispielsweise aus Kohlenstoff, der eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist. Bei der Wärmeisolationsschicht besteht die innere Schicht aus Kohlenstoff, das eine hervorragende Wärmebeständigkeit gegen hohe Temperaturen aufweist, während die äußerste Schicht aus einem anderen Material als Kohlenstoff besteht, da die Temperatur desselben niedriger als diejenige der inneren Schicht ist. Bei dem Brennofen gemäß Patentschrift 3 bestehen die Stopper aus Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid. In vielen Fällen wird diese Schicht beispielsweise als Schicht aus keramischen Fasern wie Aluminiumoxidfasern oder dergleichen (im folgenden als Keramikfaserschicht bezeichnet) hergestellt.

Patentschrift 1: JP-A-2001-48657
Patentschrift 2: JP-A 63-302291 (1988)
Patentschrift 3: JP-A 10-238961 (1998)

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Da jedoch bei der Herstellung eines porösen keramischen Bauteils aus Siliciumcarbid unter Verwendung des obengenannten Brennofens ein geformter Körper, der entfettet wurde, aufgeheizt und bei einer Temperatur von 1400°C oder darüber gebrannt wird, reagieren der Restsauerstoff im Innern des Brennofens und Sauerstoff, SiO-Gas und dergleichen, die von dem geformten Körper erzeugt werden, mit der Wärmeisolationsschicht, was zu einer Verschlechterung der Wärmeisolationseigenschaft der Wärmeisolationsschicht führt.
Falls sich die Wärmeisolationseigenschaft der Wärmeisolationsschicht verschlechtert, da die Temperatur der äußersten Schicht ansteigt, werden die Keramikfasern welch und verformen sich, was zu einem Verschlechterungsproblem bei Funktion als Wärmeisolationsschicht führt. Weiterhin reagieren die Keramikfasern auch mit den zum Befestigen der keramischen Fasern und der Wärmeisolationsschichten verwendeten Stoppern, was Risse in den Stoppern, das Zerbrechen der Wärmeisolationsschicht in zwei Teile und das Abplatzen der Wärmeisolationsschicht verursacht.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche Probleme zu lösen, und hat das Ziel, einen Brennofen, der weniger wahrscheinlich eine Verschlechterung der Wärmeisolationsleistung einer Wärmeisolationsschicht erleidet und niemals das Problem aufweist, daß eine Wärmeisolationsschicht in zwei Teile zerbricht und die Wärmeisolationsschicht abplatzt, so daß er die hervorragende Dauerhaftigkeit und den Wärmewirkungsgrad über lange Zeit aufrechterhalten kann, und ein Herstellungsverfahren für ein keramisches Bauteil unter Verwendung dieses Brennofens zu schaffen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Ein Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt: einen Auspufftopf, der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt, einen Heizkörper oder einen als Heizkörper dienenden Wärmeerzeuger, der außerhalb des Auspufftopfes angeordnet ist, und eine Vielzahl von Wärmeisolationsschichten, die derart geformt sind, daß sie den Auspufftopf und den Heizkörper darin einschließen.
Dabei bestehen die Wärmeisolationsschichten aus Kohlenstoff und sind mittels aus Kohlenstoff hergestellter Stopper fixiert.
In dem Brennofen ist eine beliebige der Wärmeisolationsschichten in erwünschter Weise als Kohlenstoffaserschicht gebildet. Weiterhin ist die äußerste Schicht der Wärmeisolationsschichten in erwünschter Weise als Kohlenstoffaserschicht gebildet.
Ferner handelt es sich bei einem Herstellungsverfahren für ein keramisches Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung um das Verfahren, durch Brennen eines geformten Körpers das keramische Bauteil mit Hilfe eines Brennofens zu bilden, der folgendes umfaßt: einen Auspufftopf, der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt; einen Heizkörper oder einen als Heizkörper dienenden Wärmeerzeuger, der außerhalb des Auspufftopfes angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Wärmeisolationsschichten, die in einer Weise geformt sind, daß sie den Auspufftopf und den Heizkörper einschließen, wobei die Wärmeisolationsschichten aus Kohlenstoff bestehen und von aus Kohlenstoff hergestellten Stoppern fixiert werden.
Bei dem Herstellungsverfahren für das keramische Bauteil ist das keramische Bauteil in erwünschter Weise ein poröses keramisches Bauteil, und der Brennofen ist in erwünschter Weise derart konstruiert, daß eine beliebige Schicht der Wärmeisolationsschichten als Kohlenstoffaserschicht ausgebildet ist.
Ferner ist bei dem Herstellungsverfahren für das keramische Bauteil der Brennofen in erwünschter Weise derart konstruiert, daß eine Kohlenstoffaserschicht als die äußerste Schicht der Wärmeisolationsschichten gebildet ist.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Bei dem Brennofen in der vorliegenden Erfindung besteht die Mehrzahl der Wärmeisolationsschichten und der zum Fixieren der Wärmeisolationsschichten verwendeten Stopper aus Kohlenstoff; deshalb kann im Gegensatz zu der herkömmlichen Konstruktion verhindert werden, daß die Stopper und ein Teil der Wärmeisolationsschichten (aus Keramikfasern bestehenden Schichten) miteinander reagieren, und folglich können Risse und dergleichen in den Stoppern sowie Schaden an den Wärmeisolationsschichten verhindert werden.
Da die oben genannte Verbundschicht eine ausreichende Wärmeisolationsleistung aufweist, können die Wärmeisolationsschichten eine ausreichend hohe Wärmeisolationsleistung als ganzes aufrechterhalten, so daß ein Brennofen zustande kommt, der in Dauerhaftigkeit und Wärmewirksamkeit hervorragend ist.
Mit dem Herstellungsverfahren für ein keramisches Bauteil, bei dem der Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es möglich, ein keramisches Bauteil herzustellen, das die projektierten Leistungen ausreichend unter den gleichen Bedingungen mit hoher Reproduzierbarkeit erzielt.
Insbesondere wird die vorliegende Erfindung in geeigneter Weise bei nichtoxidischen keramischen Bauteilen (nichtoxidischen, porösen keramischen Bauteilen) angewandt.
BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Ein Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Auspufftopf, der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt, einen Heizkörper oder einen als Heizkörper dienenden Wärmeerzeuger, der außerhalb des Auspufftopfes angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Wärmeisolationsschichten, die derart geformt sind, daß sie den Auspufftopf und den Heizkörper einschließen.
Dabei bestehen die Wärmeisolationsschichten aus Kohlenstoff und sind mittels aus Kohlenstoff hergestellter Stopper fixiert.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch Wärmeisolationsschichten zeigt, die den in 1 gezeigten Brennofen bilden.
Der Brennofen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Auspufftopf 11, der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt, einen auf den Umfang des Auspufftopfes 11 aufgesetzten Heizkörper 12, außerhalb des Auspufftopfes 12 und des Heizkörpers 12 angebrachte Wärmeisolationsschichten 13 und ein die Wärmeisolationsschichten befestigendes und umgebendes Bauteil 19, das auf den Umfang der Wärmeisolationsschichten 13 aufgesetzt ist und zum Befestigen der Wärmeisolationsschichten 13 verwendet wird, und an der äußersten Seite derselben ist eine Ofenwand 14 aus Metall oder dergleichen derart gebildet, daß sie den Ofen von der umgebenden Atmosphäre trennt. Dabei sind die Wärmeisolationsschichten 13 mit Hilfe von Stoppern 17 (Schrauben 17a und Muttern 17b) aus Kohlenstoff an dem die Wärmeisolationsschichten befestigenden und umgebenden Bauteil 19 befestigt.
Die Ofenwand 14 kann ein mit Wasser kühlender Mantel sein, in dem Wasser umläuft, und die Heizkörper 12 können über und unter dem Auspufftopf 11 angebracht sein oder können auf der rechten und der linken Seite des Auspufftopfes 11 positioniert sein.
Der gesamte Bodenabschnitt des Auspufftopfes 11 ist von einem (nicht gezeigten) Tragelement abgestützt, so daß ein aufgestapelter Körper aus zum Brennen dienenden Spannvorrichtungen 15, in welche die zu brennenden geformten Körper eingesetzt werden, hindurchlaufen kann. Die Heizkörper 12, die aus Graphit oder dergleichen bestehen, sind auf den Umfang des Auspufftopfes 11 aufgesetzt, und die Heizkörper 12 sind über Klemmen 18 mit einer (nicht gezeigten) äußeren Leistungsversorgung verbunden.
Die Wärmeisolationsschichten 13 sind weiter außerhalb der Heizkörper 12 vorgesehen, und die Wärmeisolationsschichten 13 bestehen in der in 2 gezeigten Weise aus zwei Schichten aus Kohlenstoffbauteilen 13a, 13b, die innen angebracht sind, und einer Schicht, die von einer aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 131 und einer Kohlenstoffaserschicht 131 gebildet ist und als äußerste Schicht angebracht ist. In der Figur werden Symbole "a" bis "d" zum Anzeigen der Temperaturen an den jeweiligen Stellen verwendet.
Herkömmlicherweise bestand die äußerste Schicht der Wärmeisolationsschichten 13 aus einer Keramikfaserschicht, so daß ein Abschnitt "c" dann, wenn er einen Temperaturanstieg erfuhr, mit den zum Befestigen der Wärmeisolationsschichten 13 verwendeten Stoppern 17 reagierte, um ein Zerbrechen der Stopper 17 und eine anschließende Verschlechterung der Funktion als Wärmeisolationsschichten und eine Verformung derselben zu bewirken, was zu einer Reaktion mit den inneren Wärmeisolationsschichten führte; bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Reaktion zwischen den Wärmeisolationsschichten und den Stoppern 17 verhindert werden, da die Mehrzahl der Wärmeisolationsschichten und die zum Befestigen der Wärmeisolationsschichten verwendeten Stopper 17 aus Kohlenstoff bestehen. Weiterhin besteht die äußerste Schicht 13c aus der aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 130 und der aus Kohlenstoff bestehenden Kohlenstoffaserschicht 131, wobei die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 aus an der Innenseite angeordnetem Kohlenstoff besteht; deshalb besteht die Meinung, daß die Wärmeisolationsschicht 130 selbst dann, wenn die Temperatur des Abschnitts "c" ansteigt, an der Reaktion mit der von dieser weiter nach innen gelegenen Wärmeisolationsschicht 13b und auch an der Erzeugung eines Zwischenraums zwischen der Wärmeisolationsschicht 13b und der Wärmeisolationsschicht 13c zum Spalten derselben in zwei Teile gehindert wird. Dabei sind die Strukturen der aus den Kohlenstoffbauteilen 13a, 13b bestehenden Schichten nicht besonders beschränkt, solange sie aus Kohlenstoff als Bestandsmaterial gebildet sind; jedoch zählen zu Beispielen für die Materialien derselben die Materialien, welche die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 und die Kohlenstoffaserschicht 131 bilden und im folgenden beispielhaft beschrieben sind.
Da die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 und die Kohlenstoffaserschicht 131 eine ausreichend überlegene Wärmeisolationsleistung aufweisen, kann weiterhin ein Temperaturanstieg an einem Abschnitt "d" selbst dann ausgeschlossen werden, wenn die Temperatur an dem Abschnitt "c" etwas ansteigt; mithin können die Wärmeisolationsschichten 13 eine ausreichend hohe Wärmeisolationsleistung als ganzes aufrechterhalten, so daß ein Brennofen mit hervorragender Dauerhaftigkeit und Wärmewirksamkeit zustandegebracht wird.
Die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 bezeichnet eine plattenförmige Schicht, die durch Druckformung von Kohlenstoffasern gebildet wurde, und ihre Dichte ist vorzugsweise auf einen Bereich von 0,1 bis 5 g/cm³ eingestellt. Die Dicke der aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht ist in erwünschter Weise auf einen Bereich von 5 bis 100 mm eingestellt.
Die Kohlenstoffaserschicht 131 bezeichnet eine Schicht, die mit dem Verfahren zur Papierherstellung aus Kohlenstoffasern oder durch das Weben von Kohlenstoffasern beispielsweise zu Kohlenstoffilz und Kohlenstofftuch gebildet wird, und bei den mit dem Papierherstellungsverfahren erhaltenen Produkten wird die Form der Bahn durch Verkleben der Kohlenstoffasern miteinander mit Hilfe eines anorganischen Klebstoffs oder dergleichen hergestellt. Die Dichte der Kohlenstoffaserschicht ist vorzugsweise auf einen Bereich von 0,05 bis 5 g/cm³ eingestellt. Weiterhin ist die Dicke der Kohlenstoffaserschicht in erwünschter Weise auf einen Bereich von 1 bis 100 mm, weiter bevorzugt von 5 bis 50 mm, eingestellt.
Die in 2 gezeigte Wärmeisolationsschicht besteht aus drei Wärmeisolationsschichten, und die äußerste Wärmeisolationsschicht 13c besteht aus der aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 130 und der Kohlenstoffaserschicht 131. Bei der als äußerste Schicht dienenden Wärmeisolationsschicht 13c kann jeweils entweder die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 oder die Kohlenstoffaserschicht 131 auf der äußersten Seite positioniert werden, und nur jeweils eine von diesen Schichten kann als äußerste Wärmeisolationsschicht verwendet werden. Dabei können die Wärmeisolationsschicht 130 und die Kohlenstoffaserschicht 131 als innere, aus Kohlenstoff bestehende Bauteile 13a, 13b verwendet werden.
Wenn man dabei die Wärmeisolationsleistungen zwischen der aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 130 und der Kohlenstoffaserschicht 131 in einem Niedrigtemperaturbereich unter 1200 bis 1300°C vergleicht, dann neigt die Kohlenstoffaserschicht 131 mit einer niedrigeren Dichte normalerweise dazu, eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen, um eine hervorragende Wärmeisolationseigenschaft auszuüben, so daß die Kohlenstoffaserschicht 131 in erwünschter Weise als äußerste Schicht angebracht wird, die einen Niedrigtemperaturbereich unter 1200 bis 1300°C bildet. Da weiterhin die Kohlenstoffaserschicht 131 eine große spezifische Oberfläche aufweist und auf zu erzeugendes SiO-Gas und dergleichen eine hohe Reaktionsfähigkeit ausübt, wird diese Schicht in erwünschter Weise nicht als die Schicht an der innersten Seite, sondern als die Schicht an der zweiten oder nachfolgenden Steile verwendet, selbst wenn die Kohlenstoffaserschicht 131 als andere Schicht als die äußerste Schicht verwendet wird.
Da die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 dagegen eine höhere Dichte im Vergleich zu der Kohlenstoffaserschicht 131 aufweist, wird die aus Kohlenstoff bestehende Wärmeisolationsschicht 130 in erwünschter Weise am Hochtemperaturbereich (im Ofeninnern) angebracht, auf den eine hohe Strahlung einwirkt.
Die Wärmeisolationsschichten 13 sind nicht auf drei Schichten begrenzt und können aus zwei Schichten oder vier Schichten bestehen, solange sie aus einer Mehrzahl von Schichten bestehen; vorzugsweise bestehen sie jedoch aus drei Schichten, um damit eine Wärmeisolation sicherzustellen, um eine Ofentemperatur von 1400°C oder darüber aufrechtzuerhalten und auch, um die Wartungskosten beim Auswechseln der Wärmeisolationsbauteile zu senken.
Die Wärmeleitfähigkeit der Kohlenstoffaserschicht 131 ist vorzugsweise auf einen Bereich von 0,2 bis 1,6 Wm^–1K^–1, weiter bevorzugt von 9,2 bis 1,0 Wm^–1K^–1, innerhalb eines Temperaturbereichs von 100 bis 2000°C eingestellt.
Bei der vorliegenden Erfindung besteht das Material für die Wärmeisolationsschichten 13 und die zum Befestigen der Wärmeisolationsschicht verwendeten Stopper 17 in erwünschter Weise aus Kohlenstoff, obwohl auch ein anderes Material, das kaum mit Kohlenstoff reagiert, zum Teil darin enthalten sein kann. Mithin wird es möglich, Reaktionen zwischen der Wärmeisolationsschicht und den Stoppern 17 wirksam zu unterbinden.
Die Wärmeisolationsschicht 130, die Kohlenstoffaserschicht 131 und die aus Kohlenstoff bestehenden Bauteile 13a, 13b, welche die Wärmeisolationsschicht bilden, sowie die Stopper 17, die aus Kohlenstoffmaterialien bestehen, sind in erwünschter Weise aus Kohlenstoff hoher Reinheit ausgebildet. Beispielweise ist die Konzentration der Verunreinigungen in dem Kohlenstoffmaterial in erwünschter Weise auf 0,1 Gew.-% oder weniger, weiter bevorzugt auf 0,01 Gew.-% oder weniger, eingestellt.
Die Atmosphäre in dem Brennofen 10 ist in erwünschter Weise als Inertgasatmosphäre, weiter bevorzugt als Argongasatmosphäre, Stickstoffgasatmosphäre oder dergleichen zubereitet.
Normalerweise wird in der in 1 gezeigten Weise eine Mehrzahl von geformten Körpern (geformten keramischen Körpern) 9 zur Ausbildung poröser keramischer Bauteile in eine zum Brennen dienende Spannvorrichtung 15 eingelegt, und diese zum Brennen dienenden Spannvorrichtungen 15 werden mit diesen jeweils darin eingelegten keramischen Bauteilen 9 zu einer Mehrzahl von Stufen zur Bildung eines aufgestapelten Körpers aufgestapelt, und die Tragbasis 19, auf welche die aufgestapelten Körper aufgelegt werden, wird in einen Brennofen 10 transportiert und einem Brennvorgang unterworfen, wobei sie diesen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durchlaufen kann. Dabei sind die geformten Körper 9 solche, die einem Entfettungsvorgang zum Beseitigen von Harz und dergleichen daraus unterworfen wurden.
Der Brennofen 10 weist eine Konstruktion auf, in welcher Heizkörper 12 mit einem vorgegebenen Zwischenraum über und unter dem Auspufftopf 11 angebracht sind, und die Temperatur der zum Brennen dienenden Spannvorrichtung 15 wird allmählich durch Wärme von den Heizkörpern 12 erhöht, während diese den Brennofen 10 durchläuft, und nach dem Erreichen der Maximaltemperatur wird die Temperatur allmählich gesenkt; mithin wird die Tragbasis 19, auf welcher der aufgestapelte Körper aus zum Brennen dienenden Spannvorrichtungen 15 aufgelegt ist, kontinuierlich vom Einlaß aus in den Brennofen 10 transportiert, und wenn die zum Brennen dienenden Spannvorrichtungen 15, deren Temperatur gesenkt wurde, während des Durchlaufs gesintert sind, werden sie aus dem Auslaß entnommen, so daß ein poröser keramischer Körper hergestellt ist.
Bei dem zum Brennen zu verwendenden Heizkörper, der nicht auf die Konstruktion beschränkt ist, bei der aus Kohlenstoff bestehende Bauteile mit einer äußeren Leistungsversorgung verbunden sind und einen zu erhitzenden Gegenstand durch direktes Anlegen eines elektrischen Stroms an diesen erhitzen können, kann auch eine andere Konstruktion verwendet werden, bei der ein Wärmeerzeuger verwendet wird, der als Heizkörper dient, so daß der Wärmeerzeuger, der über ein Induktionsheizsystem als Heizkörper dienen kann, den zu erhitzenden Gegenstand erhitzt. Mit anderen Worten, es kann eine Konstruktion angewandt werden, bei der ein Kohlenstoffbauteil, das in verträglicher Weise als Heizkörper und Auspufftopf dient, nahe dem zu erhitzenden Gegenstand angebracht ist und beispielsweise eine Wärmeisolationsschicht unmittelbar außerhalb des Kohlenstoffbauteils mit einer außerhalb desselben angebrachten Spule angeordnet ist, und das aus Kohlenstoff bestehende Bauteil durch Anlegen eines Wechselstroms an die Spule einen Wirbelstrom erzeugen kann, so daß die Temperatur des aus Kohlenstoff bestehende Bauteils ansteigt, um den zu erhitzenden Gegenstand zu erhitzen.
Bei den keramische Bauteilen, die mit dem oben genanntem Ofen gebrannt werden sollen, umfassen nicht speziell begrenzte Beispiele dafür Nitridkeramik, Karbidkeramik und dergleichen, und der Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung wird in geeigneter Weise bei einem Herstellungsverfahren für ein nichtoxidisches keramisches Bauteil, insbesondere bei einem Herstellungsverfahren für ein nichtoxidisches, poröses keramisches Bauteil, angewandt.
Es folgt eine kurze Beschreibung des Herstellungsverfahrens für das keramische Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung, indem beispielhaft ein Herstellungsverfahren für ein nichtoxidisches, poröses keramisches Bauteil (im folgenden einfach als Wabenstrukturkörper bezeichnet) mit einer Wabenstruktur, die mit Hilfe des Brennofens gebildet wird, und der Brennvorgang für dasselbe beschrieben wird. Dabei soll das keramische Bauteil, das mit dem Herstellungsverfahren für das keramische Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird, durch den oben genannten Wabenstrukturkörper nicht eingeschränkt werden.
Der Wabenstrukturkörper weist eine Struktur auf, bei der eine Mehrzahl von säulenförmigen, porösen keramischen Bauteilen mit jeweils einer Anzahl von Durchgangslöchern, die parallel zueinander in Längsrichtung mit einem dazwischen eingefügten Wandabschnitt angeordnet sind, durch eine Dichtungsmaterialschicht miteinander verklebt ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Wabenstrukturkörper zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein poröses keramisches Bauteil zeigt, das in dem in 3 gezeigten Wabenstrukturkörper verwendet werden soll, und 4(b) ist eine entlang der Linie B-B gemäß 4(a) geführte Querschnittsansicht.
Ein Wabenstrukturkörper 40 weist eine Struktur auf, bei der eine Mehrzahl von porösen keramischen Bauteilen 50 aus einem nichtoxidischen keramischen Material wie Siliciumcarbid oder dergleichen durch eine Dichtungsmaterialschicht 43 miteinander verklebt ist, um einen keramischen Block 45 zu bilden, wobei am Umfang des keramischen Blocks 45 eine Dichtungsmaterialschicht 44 ausgebildet ist. Weiterhin weist jedes poröse keramische Bauteil 50 eine Struktur auf, bei der eine große Anzahl von Durchgangslöchern 51 parallel zueinander in Längsrichtung mit einer dazwischen angeordneten Trennwand 53 eingebracht sind und die Trennwand 53, welche die Durchgangslöcher 51 trennt, als Teilchensammelfilter fungiert.
Mit anderen Worten, jedes der Durchgangslöcher 51, die in dem Wabenstrukturkörper 50 aus porösem Siliciumcarbid ausgebildet sind, ist in der in 4(b) gezeigten Weise an einem der Enden entweder auf der Abgaseintrittsseite oder der Abgasaustrittsseite derart mit einem Stopfen 52 abgedichtet, daß die Abgase, die in eines der Durchgangslöcher 51 eingeströmt sind, stets nach dem Hindurchtreten durch die entsprechende Trennwand 53, welche die Durchgangslöcher 51 trennt, aus einem anderen Durchgangsloch 51 ausströmen können; mithin hält die Trennwand 53 dann, wenn Abgase durch die Trennwand 53 hindurchtreten, Feststoffteilchen fest, so daß die Abgase gereinigt werden.
Da der Wabenstrukturkörper 40 dieser Art eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist und leicht einen Regenerationsvorgang oder dergleichen ausführen kann, wird er in verschiedenen Großfahrzeugen, Fahrzeugen mit Dieselmotoren und dergleichen verwendet.
Die Dichtungsmaterialschicht 43, die als Klebstoffschicht zum Verkleben der porösen keramischen Bauteile 50 miteinander fungiert, kann als Filter verwendet werden. Das Material für die Dichtungsmaterialschicht 43 ist zwar nicht speziell beschränkt, jedoch kann annähernd das gleiche Material wie für das poröse keramische Bauteil 50 verwendet werden.
Die Dichtungsmaterialschicht 43 ist derart angeordnet, daß die Abgase nicht durch den Umfangsabschnitt jedes keramischen Blocks 45 hindurch entweichen können, wenn der Wabenstrukturkörper 40 in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine eingebaut ist. Das Material für die Dichtungsmaterialschicht 44 ist zwar ebenfalls nicht speziell beschränkt, jedoch kann in erwünschter Weise annähernd das gleiche Material wie für das poröse keramische Bauteil 50 verwendet werden.
Dabei muß an dem porösen keramischen Bauteil 50 nicht unbedingt der Endabschnitt jedes Durchgangslochs abgedichtet werden, und wenn kein abgedichteter Endabschnitt vorhanden ist, kann dieser als Katalysatorträgerkörper verwendet werden, an dem beispielsweise ein Katalysator zum Umwandeln von Abgasen gehalten wird.
Das poröse keramische Bauteil, das hauptsächlich aus Siliciumcarbid besteht, kann aus siliciumhaltiger Keramik, bei der Metall-Silicium in das Siliciumcarbid eingemischt ist, oder aus Keramik ausgebildet werden, das mit Silicium und einer Silicatverbindung verklebt ist, oder kann aus einem anderen Material ausgebildet werden. Beim Einbringen des Metall-Siliciums wird die Zusetzmenge desselben in erwünschter Weise auf 0 bis 45 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht eingestellt.
Der durchschnittliche Porendurchmesser des porösen keramischen Bauteils 50 ist in erwünschter Weise auf einen Bereich von 5 bis 100 μm eingestellt. Ein durchschnittlicher Porendurchmesser von weniger als 5 μm neigt dazu, eine Verstopfung mit Feststoffteilchen zu bewirken. Dagegen neigt ein durchschnittlicher Porendurchmesser von mehr als 100 μm dazu, Feststoffteilchen durch die Poren hindurchzulassen, die Feststoffteilchen nicht festzuhalten sowie nicht als Filter zu wirken.
Zwar ist die Porosität des porösen keramischen Bauteils 50 nicht beschränkt, jedoch ist sie in erwünschter Weise auf einen Bereich von 40 bis 80% eingestellt. Wenn die Porosität weniger als 40% beträgt, wird der poröse keramische Körper wahrscheinlich leichter verstopfen. Dagegen führt eine Porosität von mehr als 80% zu einer Verschlechterung der Festigkeit des säulenförmigen Körpers, so daß dieser leicht zerbrechen könnte.
Die Teilchengröße der bei der Herstellung eines solchen porösen keramischen Körpers 50 zu verwendenden Teilchengröße der keramischen Teilchen ist zwar nicht speziell begrenzt, jedoch werden in erwünschter Weise solche Teilchengrößen verwendet, die kaum zu einer Schrumpfung bei dem nachfolgenden Sintervorgang führen, und beispielsweise werden in erwünschter Weise solche Teilchen verwendet, die durch Kombination von 100 Gewichtsteilen keramischer Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,3 bis 50 μm mit 5 bis 65 Gewichtsteilen keramischer Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,1 bis 1,0 μm hergestellt wurden. Durch das Mischen keramischer Pulver mit den obengenannten jeweiligen Teilchengrößen in dem obengenannten Mischverhältnis läßt sich ein säulenförmiger Körper aus poröser Keramik bereitstellen.
Die Form des Wabenstrukturkörpers 40 ist zwar nicht speziell auf eine Zylinderform begrenzt, jedoch kann eine Säulenform, beispielsweise eine elliptische Zylinderform mit in ihrem Querschnitt flacher Gestalt oder eine rechteckige Säulenform verwendet werden.
Dabei kann der Wabenstrukturkörper 40 als Katalysatorträgerkörper verwendet werden, und in diesem Fall wird ein Katalysator (Katalysator zum Umwandeln von Abgasen) auf dem Wabenstrukturkörper getragen.
Durch Verwendung des Wabenstrukturkörpers als Katalysatorträgerkörper können toxische Bestandteile in Abgasen, beispielsweise NC, CO, NO_x und dergleichen, sowie HC und dergleichen, die aus schwach in dem Wabenstrukturkörper enthaltenen organischen Bestandteilen stammen, positiv umgewandelt werden.
Zwar sind Stoffe für den Katalysator zum Umwandeln von Abgasen nicht speziell begrenzt, jedoch können zu Beispielen dafür Edelmetalle wie Platin, Palladium, Rhodium und dergleichen gehören. Jedes dieser Edelmetalle kann allein verwendet werden, oder zwei oder mehrere Arten derselben können kombiniert verwendet werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers beschrieben.
Insbesondere wird zuerst ein aufgestapelter keramischer Körper gebildet, der einen keramischen Block 45 bildet (siehe 4).
Der obengenannte, aufgestapelte keramische Körper weist eine säulenförmige Konstruktion auf, in der eine Vielzahl von rechteckigen, säulenförmigen, porösen keramischen Körpern 50 durch eine Dichtungsmaterialschicht 43 miteinander verklebt ist.
Zur Herstellung des porösen keramischen Körpers 50 aus Siliciumcarbid wird zuerst durch Zusetzen eines Binders und einer Dispersionsmittellösung zu dem Siliciumcarbidpulver eine gemischte Zusammensetzung zubereitet, und nach dem Mischen derselben mit Hilfe eines Attritors oder dergleichen wird die fertige Mischung mit Hilfe einer Knetvorrichtung oder dergleichen ausreichend geknetet, so daß mit einem Extrusionsformverfahren oder dergleichen ein säulenförmiger, geformter keramischer Körper mit annähernd der gleichen Gestalt wie das in 4 gezeigte poröse keramische Bauteil geformt wird.
Zwar ist die Teilchengröße des Siliciumcarbidpulvers nicht speziell begrenzt, jedoch wird vorzugsweise ein solches Pulver verwendet, das weniger wahrscheinlich in dem nachfolgenden Brennvorgang schrumpfen wird, und beispielsweise wird bevorzugt ein solches Pulver verwendet, das durch Kombination von 100 Gewichtsteilen Siliciumcarbidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,3 bis 50 μm mit 5 bis 65 Gewichtsteilen Siliciumkeramikpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,1 bis 1,0 μm zubereitet wird.
Zwar ist der obengenannte Binder nicht speziell begrenzt, jedoch können Beispiele dafür Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyethylengycol, Phenolharze, Epoxidharze und dergleichen sein.
Normalerweise ist das Mischungsverhältnis für den obengenannten Binder normal auf etwa 1 bis 10 Gewichtsteile zu 100 Gewichtsteilen Siliciumcarbidpulver eingestellt.
Zwar ist die obengenannte Dispersionsmittellösung nicht speziell begrenzt, jedoch können Beispiele dafür ein organisches Lösungsmittel wie Benzol oder dergleichen, Alkohol wie Methanol oder dergleichen, Wasser und dergleichen sein. Eine geeignete Menge der obengenannten Dispersionsmittellösung wird derart gemischt, daß die Viskosität der gemischten Zusammensetzung auf einen vorgegebenen Bereich eingestellt wird.
Als nächstes wird der aus Siliciumcarbid geformte Körper getrocknet, und bei Bedarf wird ein Öffnungsabdichtvorgang ausgeführt, bei dem Stopfen in vorgegebene Durchgangslöcher eingepreßt werden, und der fertige geformte Körper wird wiederum einem Trocknungsvorgang unterworfen.
Als nächstes wird der aus Siliciumcarbid geformte Körper in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre auf etwa 400 bis 650° erhitzt, so daß ein Entfettungsvorgang erfolgt, und in einer Inertgasatmosphäre wie in Stickstoffgas, Argongas oder dergleichen auf etwa 1400 bis 2200°C erhitzt, so daß ein Brennvorgang zum Sintern des keramischen Pulvers erfolgt und dadurch ein poröses keramisches Bauteil 50 aus Siliciumcarbid hergestellt wird.
Bei der Ausführung des obengenannten Brennvorgangs wird der Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Da der Aufheizvorgang während des Brennvorgangs bei den obengenannten Temperaturen erfolgt, erfährt ein herkömmlicher Brennofen eine Verschlechterung der Wärmeisolationsleistung; bei der vorliegenden Erfindung wird der gleiche Brennofen jedoch über eine lange Zeit verwendet, da die zum Befestigen einer Mehrzahl von Isolationsschichten verwendeten Stopper 17 aus Kohlenstoff bestehen und Schichten, die sich aus der aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 130 und der Kohlenstoffaserschicht 131 zusammensetzen, als äußerste Schicht der Wärmeisolationsschicht angeordnet sind, und es kann ein poröses keramisches Bauteil bereitgestellt werden, durch welches die projektierten Leistungen unter den gleichen Bedingungen mit hoher Reproduzierbarkeit ausreichend zustande kommen. Da der Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem als Durchlaufbrennofen hergestellt werden kann, lassen sich die porösen keramischen Bauteile 50 kontinuierlich herstellen. Dabei kann der Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Chargenbrennofen hergestellt werden.
Danach wird eine Mehrzahl der mit den obengenannten Vorgängen hergestellten, porösen keramischen Bauteile 50 durch eine Dichtungsmaterialschicht 43 miteinander verklebt, und nach der maschinellen Formung des entstandenen Körpers zu einer vorgegebenen Gestalt wird am Umfang desselben eine Dichtungsmaterialschicht 34 ausgebildet, daher werden die Herstellungsvorgänge für den Wabenstrukturkörper abgeschlossen.
Bei der obengenannten Ausführungsform wurde beispielsweise ein Herstellungsverfahren für ein nichtoxidisches, poröses keramisches Bauteil beschrieben; jedoch ist das keramische Material zur Ausbildung des herzustellenden porösen keramischen Bauteils nicht speziell auf Siliciumcarbid beschränkt, und Beispiele dafür können neben anderen sein: Nitridkeramik wie Aluminiumnitrid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Titannitrid und dergleichen; Carbidkeramik wie Zirconiumcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid, Wolframcarbid und dergleichen; Oxidkeramik wie Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Cordierit, Mullit, Siliciumdioxid und dergleichen. Weiterhin kann das poröse keramische Material als Material, das aus zwei oder mehr Materialarten besteht, beispielsweise als Verbundmaterial aus Silicium und Siliciumcarbid, und aus Aluminiumtitanat zubereitet werden. In dem Fall, in dem das Verbundmaterial aus Silicium und Siliciumcarbid verwendet wird, wird in erwünschter Weise Silicium zugesetzt, so daß der Siliciumgehalt auf einen Bereich von 0 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht, eingestellt wird.
BEISPIELE
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlich anhand von Beispielen beschrieben; jedoch soll die vorliegende Erfindung durch diese Beispiele nicht beschränkt werden.
(Beispiel 1)

(1) Es wurde ein Brennofen hergestellt, wie er in 1 gezeigt ist, und bei den Wärmeisolationsschichten wurde eine Schicht 13a (FR200/OS, hergestellt von Kureha Chemical Industry Co., Ltd., Dichte: 0,16 g/cm³, Dicke: 50 mm), das aus einem aus Kohlenstoff bestehenden Bauteil bestand, als innerste Schicht gebildet, eine Schicht 13b (FR200/OS, hergestellt von Kureha Chemical Industry Co., Ltd., Dichte: 0,16 g/cm³, Dicke: 50 mm), das aus einem aus Kohlenstoff bestehenden Bauteil bestand, wurde als zweite Schicht gebildet, und eine Verbundschicht (hergestellt von Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) aus einer aus Kohlenstoff bestehenden Wärmeisolationsschicht 130 (Dichte: 0,16 g/cm³, Dicke: 25 mm) und einer Kohlenstoffaserschicht 131 (Dichte: 0,1 g/cm³, Dicke: 25 mm) wurde als äußerste Schicht gebildet, und die Temperatur der Wärmeisolationsschichten 13 wurde an jeder der in 2 gezeigten Stellen in einer Normaldruck-Argonatmosphäre unter Einstellung der maximalen Temperatur in dem Auspufftopf auf 2200°C gemessen, indem ein Thermoelement in den Abschnitt des Wärmeisolationsbauteils eingesetzt wurde, der in der Mitte der Heizkammer lag. Infolgedessen betrugen die gemessenen Temperaturen an einer Stelle "a" 2200°C, an einer Stelle "b" 1900°C, an einer Stelle "c" 1430°C und an einer Stelle "d" 320°C, was ausreichende Funktion als Wärmeisolationsmaterialschicht gewährleistet. Dabei wies bei den die Wärmeisolationsmaterialschicht bildenden Bauteilen jedes derselben eine Verunreinigungskonzentration von 0,1 Gew.-% oder weniger auf, und die aus Kohlenstoff bestehenden Stopper 17, die an der Wärmeisolationsmaterialschicht 13 befestigt waren, wiesen ebenfalls eine Verunreinigungskonzentration von 0,1 Gew.-% oder weniger auf.
(2) Als nächstes wurde unter Verwendung des obengenannten Brennofens ein aus porösen keramischen Bauteilen bestehender Wabenstrukturkörper hergestellt. Mit anderen Worten, es wurden ein Pulver eines α-Siliciumcarbids mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 10 μm (60 Gew.-%) und ein Pulver eines α-Siliciumcarbids mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,5 μm (40 Gew.-%) naßgemischt, und in 100 Gewichtsteile der fertigen Mischung wurden 5 Gewichtsteile eines organischen Binders (Methylcellulose) und 10 Gewichtsteile Wasser eingebracht und eingeknetet, um eine gemischte Zusammensetzung zu erhalten. Als nächstes wurde die entstandene Mischung nach dem Einbringen und Einkneten einer geringen Menge eines Weichmachers und eines Gleitmittels in dieselbe extrusionsgeformt, so daß ein geformtes Rohprodukt entstand.
(3) Als nächstes wurde das obengenannte geformte Rohprodukt mit Hilfe eines Mikrowellentrockners getrocknet, und dann wurden vorgegebene Durchgangslöcher mit einer Paste mit der gleichen Zusammensetzung wie das geformte Rohprodukt gefüllt, und nach dem erneuten Trocknen mit Hilfe eines Trockners wurde dieses bei 400°C entfettet und in einer Normaldruck-Argonatmosphäre 3 Stunden lang bei 2200°C mit Hilfe des obengenannten Brennofens zur Herstellung eines in 4 gezeigten porösen keramischen Bauteils gebrannt, das aus einem gesinterten Siliciumcarbidkörper bestand und eine Größe von 34 mm × 34 mm × 300 mm, eine Durchgangslochanzahl von 31 Stück/cm² und eine Trennwanddicke von 0,3 mm aufwies.
(4) Danach wurde mit Hilfe des unter "BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG" beschriebenen Verfahrens eine Mehrzahl der porösen keramischen Bauteile 50 aus Siiciumcarbid, die in 4 gezeigt sind, durch eine Dichtungsmaterialschicht 43 zur Formung eines keramischen Blocks 45 miteinander verklebt, und am Umfang dieses keramischen Blocks 45 wurde eine Dichtungsmaterialschicht 44 gebildet, so daß ein Wabenstrukturkörper 40 hergestellt wurde.
(5) Ferner wurden die Prozesse zur Herstellung des porösen keramischen Bauteils kontinuierlich 2000 Stunden lang mit Hilfe des obengenannten Brennofens ausgeführt, und 2000 Stunden danach wurde die Temperatur der den Brennofen bildenden Wärmeisolationsschicht in der gleichen Weise wie bei dem Messverfahren vor den Herstellungsprozessen gemessen.

Infolgedessen betrugen die gemessenen Temperaturen an der Stelle "a" 2200°C, an der Stelle "b" 1920°C, an der Stelle "c" 1450°C und an der Stelle "d" 350°C; mithin wurden zwar leichte Temperaturanstiege seit dem Beginn des Herstellungsprozesses an den Stellen "b" und "c" festgestellt, jedoch gab es einen ausreichenden Temperaturabfall an der Stelle "d", so daß man ausreichende Funktion als Wärmeisolationsschicht erhielt. Weiterhin wurde die Wärmeisolationsschicht nach Beendigung des Herstellungsvorgangs zerschnitten, und die Seitenfläche wurde betrachtet, jedoch wurde keine Änderung gegenüber dem Ausgangszustand der Wärmeisolationsschicht in deren Form und dergleichen festgestellt.
Dabei brachten alle der auf diese Weise zu einem beliebigen Zeitpunkt hergestellten Wabenstrukturkörper 40 die zu Anfang projektierten Leistungen zustande.
(Vergleichsbeispiel 1)
Es wurde das gleiche Experiment wie in Beispiel 1 ausgeführt, nur daß als äußerste Schicht der Wärmeisolationsschicht eine Schicht als Aluminiumoxidfasern (hergestellt von Toshiba Ceramics Co., Ltd., Reinheit des Al₂O₃: 95%, bei 1800°C gebranntes Produkt, Dicke: 50 mm) verwendet wurde.
Es resultierten Temperaturverteilungen der Wärmeisolationsschicht vor dem Herstellungsvorgang, die an der Stelle "a" 2200°C, an der Stelle "b" 1900°C, an der Stelle "c" 1440°C und an der Stelle "d" 320°C betrugen, und die Temperaturverteilungen 2000 Stunden nach dem Beginn des Herstellungsverfahrens betrugen an der Stelle "a" 2200°C, an der Stelle "b" 1960°C, an der Stelle "c" 1550°C und an der Stelle "d" 400°C; mithin wurden an den Stellen "b" und "c" Temperaturanstiege im Vergleich zu den Temperaturen vor dem Beginn des Herstellungsverfahrens festgestellt, und selbst an der Stelle "d" sank die Temperatur nicht ausreichend ab, was zu einer Verschlechterung der Leistung der Wärmeisolationsschicht führte.
Weiterhin wurde nach Beendigung des Herstellungsvorgangs festgestellt, daß bei der Wärmeisolationsschicht ein Zwischenraum zwischen der zweiten Wärmeisolationsschicht und der dritten Wärmeisolationsschicht (äußersten Schicht) vorhanden war. Vermutlich ist der Zwischenraum durch eine Reaktion zwischen der zweiten aus Kohlenstoff bestehenden Bauteilschicht und der dritten Keramikfaserschicht entstanden. Außerdem war die dritte Wärmeisolationsschicht verformt. Die Verformung wurde vermutlich von weichgewordenen Aluminiumoxidfasern auf Grund der äußerst hohen Temperaturen der dritten Wärmeisolationsschicht verursacht. Weiterhin wurden bei den Stoppern, die aus Kohlenstoff bestanden und zum Befestigen der Wärmeisolationsschicht verwendet wurden, Risse und Trennstellen festgestellt.
Bei den mithin hergestellten Wabenstrukturkörpern wurden leichte Änderungen der Leistungen in Abhängigkeit von den Herstellungszeiten festgestellt. Diese Änderungen wurden vermutlich durch geringe Änderungen der Temperatur oder dergleichen am Umfang des geformten Körpers verursacht, der in dem Brennofen hergestellt werden soll.
Wie die obengenannten Beispiele deutlich anzeigen, läßt sich die vorliegende Erfindung in geeigneter Weise bei einem nichtoxidischen, porösen keramischen Bauteil, insbesondere auf einem porösen keramischen Bauteil aus Siliciumcarbid, anwenden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Brennofen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wärmeisolationsschichtabschnitt zeigt, der den in 1 gezeigten Brennofen bildet.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Wabenstrukturkörper zeigt, der unter Verwendung poröser keramischer Bauteile hergestellt ist.
4(a) ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein poröses keramisches Bauteil zeigt, und 4(b) ist eine entlang einer Linie B-B geführte Querschnittsansicht.

10: Brennofen
11: Auspufftopf
12: Heizkörper
13: Wärmeisolationsschicht
13a, 13b: aus Kohlenstoff bestehende Bauteilschicht
13c: äußerste Schicht
17: Stopper
130: aus Kohlenstoff bestehende, wärmeisolierende Bauteilschicht
131: Kohlenstoffaserschicht
14: Ofenwand
15: zum Brennen dienende Spannvorrichtung
19: Tragbasis

Claims

Brennofen (10) umfassend: einen Auspufftopf (11), der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt, einen Heizkörper (12) oder einen als Heizkörper dienenden Wärmeerzeuger, der außerhalb des Auspufftopfes angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Wärmeisolationsschichten (13), die derart geformt sind, daß sie den Auspufftopf und den Heizkörper einschließen, dazu gekennzeichnet, daß die Wärmeisolationsschichten aus Kohlenstoff bestehen und mittels aus Kohlenstoff hergestellter Stopper (17) fixiert sind.
Brennofen nach Anspruch 1, wobei eine beliebige der Wärmeisolationsschichten eine Kohlenstoffaserschicht ist.
Brennofen nach Anspruch 1, wobei eine Kohlenstoffaserschicht (131) als äußerste Schicht der Wärmeisolationsschichten (13) gebildet ist.
Herstellungsverfahren eines keramischen Bauteils durch Brennen eines geformten Körpers, um das keramische Bauteil zu bilden, wobei in dem Verfahren ein Brennoffen (10) verwendet wird, der umfaßt: einen Auspufftopf (11), der in einer Weise geformt ist, daß er einen Raum zur Unterbringung eines zu brennenden geformten Körpers sicherstellt, einen Heizkörper (12) oder einem als Heizkörper dienenden Wärmeerzeuger, der außerhalb des Auspufftopfes vorgesehen ist, und eine Mehrzahl von Wärmeisolationsschichten (13), die derart geformt sind, daß sie den Auspufftopf und den Heizkörper einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolationsschichten aus Kohlenstoff bestehen und von aus Kohlenstoff hergestellten Stoppern (17) fixiert werden.
Herstellungsverfahren eines keramischen Bauteils nach Anspruch 4, wobei das keramische Bauteil ein poröses keramisches Bauteil ist.
Herstellungsverfahren eines keramischen Bauteils nach Anspruch 4 oder 5, wobei in dem Brennofen eine beliebige Schicht der Wärmeisolationsschichten eine Kohlenstoffaserschicht ist.
Herstellungsverfahren eines keramischen Bauteils nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei in dem Brennofen eine Kohlenstoffaserschicht (131) als die äußerste Schicht der Wärmeisolationsschichten (13) gebildet ist.