DE69618862T2

DE69618862T2 - Struktureller Wabenkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69618862T2
Application number: DE1996618862
Authority: DE
Inventors: Keiji Ito; Terutaka Kageyama; Toshiharu Kondo; Takashi Obata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JPH0977573A; JP3806975B2; DE69618862D1; EP0753490B1; EP0753490A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Wabenstrukturkörper aus Cordierit, der als ein Filter zum Einfangen von Teilchen einsetzbar ist, die von einem Dieselmotor emittiert werden. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wabenstrukturkörpers aus Cordierit.
Einige Filter zum Einfangen von Teilchen, die von Dieselmotoren emittiert werden, verwenden Wabenstrukturkörper aus Cordierit.
Wie in den Fig. 1 und 2 aufgezeigt, besitzt ein Wabenstrukturkörper 90 nach dem Stand der Technik eine zylindrische Form. Der Wabenstrukturkörper 90 nach dem Stand der Technik wird gebildet aus einer Vielzahl an sich axial erstreckenden Einlaßkanälen 2 und Auslaßkanälen 3.
Wie in den Fig. 1 und 2 aufgezeigt, sind die stromaufwärts liegenden Enden der Einlaßkanäle 2 offen für den Einlaß des Motorabgases. Demgegenüber sind die stromabwärts liegenden Enden der Einlaßkanäle 2 durch Verschlußbauteile 42 blockiert oder verschlossen. Die stromaufwärts liegenden Enden der Auslaßkanäle 3 sind durch Verschlußbauteile 43 versperrt oder verschlossen, während die stromabwärts liegenden Enden davon offen sind. Wie in den Fig. 1 und 2 aufgezeigt, wechseln sich die Einlaßkanäle 2 und die Auslaßkanäle 3 entlang einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung in einem Karomuster ab.
Die Trennwände 5, welche die Einlaßkanäle 2 und die Außlaßkanäle 3 definieren, sind porös. Somit besitzen die Trennwände 5 eine Vielzahl an Poren.
Ein Filter, der den Wabenstrukturkörper 90 nach dem Stand der Technik verwendet, fängt Teilchen wie folgt ein. Es wird im folgenden auf Fig. 2 Bezug genommen. Das Motorabgas, welches Teilchen enthält, tritt in die Einlaßkanäle 2 ein. Dann wandert das Motorabgas von den Einlaßkanälen 2 durch die Poren in den Trennwänden 5 zu den Auslaßkanälen, da die stromabwärts liegenden Enden der Einlaßkanäle 2 verschlossen sind. Zu diesem Zeitpunkt fangen die Trennwände 5 Teilchen ein und reinigen dadurch das Motorabgas. Anschließend strömt das gereinigte Motorabgas entlang den Auslaßkanälen 3, bevor es aus deren stromabwärts liegenden Enden austritt.
Es ist wünschenswert, daß ein solcher Filter, der einen Wabenstrukturkörper verwendet, drei wichtige Anforderungen erfüllt, das heißt, eine Anforderung hinsichtlich einer hohen Effizienz des Einfangens von Teilchen (ein hoher Filtrationswirkungsgrad), eine Anforderung hinsichtlich eines geringen Druckabfalls und eine Anforderung hinsichtlich eines geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Die Japanische Veröffentlichte Ungeprüfte Patentanmeldung 5-254958, welche dem US-Patent 5,258,150 entspricht, offenbart einen Wabenkörper aus Cordierit, welcher einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als ungefähr 4 · 10&supmin;&sup7;/ºC von ungefähr 25ºC bis ungefähr 800ºC und eine Gesamtporosität von mehr als ungefähr 42% besitzt.
Der Wabenkörper aus Cordierit in der Japanischen Anmeldung 5-254958 besitzt einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Folglich wird der Wabenkörper aus Cordierit in der Japanischen Anmeldung 5-254958 kaum durch eine thermische Ausdehnung beschädigt. Der Wabenkörper aus Cordierit in der Japanischen Anmeldung 5-254958 besitzt einen hohen Filtrationswirkungsgrad. Es scheint jedoch, daß der Wabenkörper aus Cordierit in der Japanischen Anmeldung 5-254958 eine geringe Porosität besitzt. Die geringe Porosität bewirkt einen großen Druckabfall.
Keiner der anderen Wabenstrukturkörper nach dem Stand der Technik genügt allen drei zuvor angegebenen Anforderungen. Im speziellen genügen die anderen Wabenstrukturkörper nach dem Stand der Technik zwei von den drei Anforderungen, genügen jedoch nicht der verbleibenden Anforderung.
DE-A-35 41 372 beschreibt ebenfalls die Herstellung eines Wabenstrukturkörpers aus Cordierit aus Talk, Al(OH)&sub3; und Siliciumdioxid.
Diese Erfindung wurde in Anbetracht eines derartigen Problems bei den Wabenstrukturkörpern nach dem Stand der Technik durchgeführt. Es ist eine erste Aufgabe dieser Erfindung, einen Wabenstrukturkörper zur Verfügung zu stellen, welcher einen hohen Filtrationswirkungsgrad, einen niedrigen Druckabfall und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Es ist eine zweite Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wabenstrukturkörpers zur Verfügung zu stellen.
Ein erster Aspekt dieser Erfindung stellt einen Wabenstrukturkörper zur Verfügung, der Cordierit als eine Hauptkomponente besitzt, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, die 45-55 Gew.-% SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 12-18 Gew.-% MgO umfaßt, wobei der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55-80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließt, wobei die Poren an den Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließen, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf- bis vierzigmal der der großen Poren ist.
Es ist weiter bevorzugt, daß die Porosität im Bereich von 62-75% liegt. Der obige Strukturkörper sollte hergestellt werden unter Verwendung von Aluminiumhydroxid, das kleine Körner und große Körner, welche die in Anspruch 1 spezifizierten Bedingungen erfüllen, enthält, und Talk, der ebenfalls die in Anspruch 1 definierten Anförderungen erfüllt.
Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers zur Verfügung, der Cordierit als eine Hauptkomponente besitzt, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, die 45-55 Gew.-% SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 12-18 Gew.-% MgO einschließt, wobei der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55-80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließt, wobei die Poren an den Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließen, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf- bis vierzigmal der der großen Poren ist, wobei das Verfahren die Schritte des Herstellens von Talk, welcher 0,1-0,6 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3; und 0,35 Gew.-% oder weniger an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält; Herstellen von Aluminiumhydroxid, welches kleine Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und große Körner mit Durchmessern von 5-15 um enthält, wobei die kleinen Körner und die großen Körner 50-100% aller Körner ausmachen, wobei das Verhältnis der großen Körner zu den kleinen Körnern in Gewichtsprozent im Bereich von 5/95 bis 50/50 liegt; Herstellen von Quarzgut, welches 0,01 Gew.-% oder weniger an (Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält und einen mittleren Korndurchmesser von 30-100 um besitzt; Verwenden des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts als zumindest einen Teil der Rohmaterialien, und Mischen des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts zu einer ersten Mischung; Zugeben von mindestens einer Substanz von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz zu der ersten Mischung, wobei das organische Treibmittel bei 100ºC oder weniger zu schäumen beginnt, die brennbare Substanz unterhalb einer Sintertemperatur zu brennen beginnt, wobei die Menge der zugegebenen Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien beträgt; Kneten und Mischen der ersten Mischung und der mindestens einen Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz zu einer zweiten Mischung; Bringen der zweiten Mischung in eine Wabengestalt und Sintern der zweiten Mischung in der Wabengestalt, umfaßt.
Es ist weiter bevorzugt, daß die Rohmaterialien 0,7 Gew.-% oder weniger an Fe&sub2;O&sub3; enthalten.
Es ist weiter bevorzugt, daß die brennbare Substanz Kohlenstoff einschließt.
Es ist weiter bevorzugt, daß der Talk, das Aluminiumhydroxid und das Quarzgut 80 Gew.-% oder mehr der Rohmaterialien ausmachen.
Das Verhältnis in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern in dem Aluminiumhydroxid liegt im Bereich von 5/95 bis 50/50.
Es ist weiter bevorzugt, daß ferner der Schritt des Trocknens der zweiten Mischung in der Wabengestalt umfaßt ist.
Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Wabenstrukturkörpers nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche entlang der Linie A-A in Fig. 1 gemacht wurde.
Fig. 3 ist ein Diagramm einer Verteilung von Körnern in Aluminiumhydroxid.
Fig. 4 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen mittlerem Porendurchmesser und Porosität.
Fig. 5 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen Porendurchmesser und Gesamtporenvolumen.
Fig. 6 ist ein Diagramm des Druckverlusts, der durch Proben von Wabenstrukturkörpern erhalten wurde.
Es werden nachfolgend grundlegende Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben. Eine grundlegende Ausführungsform dieser Erfindung betrifft einen Wabenstrukturkörper mit Cordierit als einer Hauptkomponente, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, die 45-55 Gew.-% SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 12-18 Gew.-% MgO einschließt, der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55-80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließt, wobei die Poren an den Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließen, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf- bis vierzigmal der der großen Poren ist.
Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC und eine Porosität von gleich 55-80%. Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt auch einen mittleren Porendurchmesser von gleich 25-40 um und eine Anzahl an kleinen Poren Von gleich vier- bis vierzigmal der der großen Poren.
Wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC übersteigt, neigt die Wärmebeständigkeitseigenschaft des Wabenstrukturkörpers dazu, gering zu werden.
Wenn die Porosität kleiner als 55% ist, wird der Druckabfall, der durch den Wabenstrukturkörper erhalten wird, hoch. Es ist bevorzugt, daß die Porosität gleich oder höher als 62% ist. Wenn die Porosität 80% übersteigt, wird der Filtrationswirkungsgrad des Wabenstrukturkörpers gering. Es ist bevorzugt, daß die Porosität gleich oder weniger als 75% ist.
Hinsichtlich der Poren an den Oberflächen der Trennwände wird der Filtrationswirkungsgrad gering im Anfangsstadium eines Filtrationsprozesses, wenn die Anzahl an kleinen Poren kleiner als fünfmal die der großen Poren ist. Wenn die Anzahl der kleinen Poren größer als vierzigmal die der großen Poren ist, wird der, Filtrationswirkungsgrad gering, und die Produktfestigkeit wird gering.
Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung kann in der Form eines Zylinders vorliegen, welcher eine Vielzahl an sich axial erstreckenden Kanälen zum Einlaß und Auslaß von Abgas besitzt. Die Kanäle werden durch Trennwände definiert. Alternativ dazu kann der Wabenstrukturkörper in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds oder in einer anderen Form vorliegen. Es ist bevorzugt, daß die Kanäle einen viereckigen Querschnitt besitzen. Die Kanäle können einen hexagonalen Querschnitt, einen dreieckigen Querschnitt oder einen anderen Querschnitt besitzen.
Eine andere grundlegende Ausführungsform dieser Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers mit Cordierit als einer Hauptkomponente, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, welche 45-55 Gew.-% SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% Al&sub2;O&sub3; und 12-18 Gew.-% MgO einschließt, wobei der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55-80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließt, wobei die Poren an den Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließen, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf- bis vierzigmal der der großen Poren ist, wobei das Verfahren die Schritte des Herstellens von Talk, welcher 0,1-0,6 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,35 Gew.-% oder weniger an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält; Herstellen von Aluminiumhydroxid, welches kleine Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und große Körner mit Durchmessern von 5-15 um enthält, wobei die kleinen Körner und die großen Körner 50-100% aller Körner ausmachen, wobei das Verhältnis der großen Körner zu den kleinen Körnern in Gewichtsprozent im Bereich von 5/95 bis 95/5 liegt, Herstellen von Quarzgut, welches 0,01 Gew.-% oder weniger an (Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält und welches einen mittleren Korndurchmesser von 30-100 um besitzt; Verwenden des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts als zumindest einen Teil der Rohmaterialien, und Mischen des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts zu einer ersten Mischung; Zugeben von mindestens einer Substanz von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz zu der ersten Mischung, wobei das organische Treibmittel bei 100ºC oder weniger zu schäumen beginnt, die brennbare Substanz unterhalb einer Sintertemperatur zu brennen beginnt, wobei die Menge der zugegebenen Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien beträgt; Kneten und Mischen der ersten Mischung und der mindestens einen Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz zu einer zweiten Mischung; Bringen der zweiten Mischung in eine Wabengestalt, Trocknen der zweiten Mischung in der Wabengestalt und Sintern der zweiten Mischung in der Wabengestalt, umfaßt.
Das Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, daß der Talk, das Aluminiumhydroxid und das Quarzgut als Rohmaterialien verwendet werden. Es ist bevorzugt, daß weder Ton (z.B. Kaolin) noch Aluminiumoxid als Rohmaterialien verwendet werden. Das Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, daß mindestens eine Substanz von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz zu den Rohmaterialien gegeben wird.
Wenn der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt des Talks weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, wird der Bereich der Sintertemperaturen zur Bereitstellung von niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eng. Wenn der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt des Talks 0,6 Gew.-% übersteigt, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient groß und wird die Verdichtung aufgrund des Brennens gefördert. Es ist folglich in diesem Fall schwierig, eine hohe Porosität zur Verfügung zu stellen.
Wenn der (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O)-Gehalt des Talks 0,35 Gew.-% übersteigt, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient hoch.
Das Aluminiumhydroxid enthält, wie zuvor beschrieben, kleine Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und große Körner mit Durchmessern von 5-15 um. Das Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, daß die kleinen Körner und die großen Körner 50-100% der gesamten Körner ausmachen. In dem Fall, in dem die kleinen Körner und die großen Körner weniger als 50% der gesamten Körner ausmachen, wird es schwierig, eine gewünschte Porosität und einen gewünschten thermischen Ausdehnungskoeffizienten zur Verfügung zu stellen.
In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung kann das Aluminiumhydroxid eine Kornverteilung besitzen, wie sie in Fig. 3 aufgezeigt ist. Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, wobei die Gesamtzahl der kleinen Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und der großen Körner mit Durchmessern von 5-15 um größer ist als die Gesamtzahl der Körner mit anderen Durchmessern.
Wenn beim Aluminiumhydroxid das Verhältnis in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern weniger als 5/95 ist, wird die Reaktivität niedrig und wird der thermische Ausdehnungskoeffizient groß. Es ist bevorzugt, daß das Verhältnis in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern gleich 50/50 oder weniger ist. Wenn das Verhältnis in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern 95/5 übersteigt, wird es schwierig, große Porenvolumina zur Verfügung zu stellen. Das Verhältnis in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern liegt im Bereich von 5/95 bis 50/50.
Wenn beim Quarzgut der mittlere Korndurchmesser kleiner als 30 um ist, wird die Gesamtzahl der großen Poren an den Oberflächen der Trennwände klein. Wenn dessen mittlerer Korndurchmesser 100 um übersteigt, wird die Festigkeit des Wabenstrukturkörpers gering.
Wie zuvor beschrieben, wird mindestens eine Substanz von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz zu der ersten Mischung der Rohmaterialien gegeben. Das organische Trennmittel ist von dem Typ, welcher bei 100ºC oder darunter zu schäumen beginnt. Die brennbare Substanz ist von dem Typ, welcher unterhalb einer Sintertemperatur zu brennen beginnt. Die zugegebene Menge von einer Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz ist gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Wenn die zugegebene Menge von einer Substanz des organischen Treibmittels und der brennbaren Substanz geringer als 5 Gew.-% ist, wird der mittlere Porendurchmesser übermäßig klein. Wenn die zugegebene Menge von einer Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz größer als 50 Gew.-% ist, wird der mittlere Porendurchmesser übermäßig groß.
Als das organische Treibmittel kann "Maikurosuhuuea" verwendet werden, welches hergestellt wird von dem japanischen Hersteller "Matsumoto Ushi-Seiyaku". Um ein Schäumen des Treibmittels während des Trocknungsschritts zu ermöglichen, wird es bevorzugt, daß das organische Treibmittel aus den Arten ausgewählt wird, welche bei 100ºC oder darunter zu schäumen beginnen, gemäß einer Erwärmungstemperatur, die während des Trocknungsschritts auftritt.
In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung kann als die brennbare Substanz Kohlenstoff verwendet werden.
In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung kann der Schritt des Bringens der zweiten Mischung in eine Wabengestalt erreicht werden durch eine Zugabe von Wasser (oder einer anderen Substanz) zu den Rohmaterialien, Kneten und Mischen des Wassers und der Rohmateralien und Extrudieren der resultierenden Mischung. In diesem Fall wird die resultierende Mischung zu einer Wabengestalt extrudiert und dann zur Ausbildung eines Wabenstrukturkörpers mit einer gewünschten Größe geschnitten.
Es ist bevorzugt, den Wabenstrukturkörper zu trocknen, um das Wasser daraus zu verdampfen. Der Trocknungsschritt kann durchgeführt werden durch Erwärmen des Wabenstrukturkörpers auf eine Temperatur von zum Bespiel ungefähr 80-100ºC. Es ist bevorzugt, die Länge der Zeit, während der der Wabenstrukturkörper erwärmt wird, geeignet einzustellen.
Es ist bevorzugt, das Sintern bei einer Temperatur von zum Beispiel 1300-1500ºC während 5-20 Stunden durchzuführen. Es ist bevorzugt, die Sintertemperatur unter Berücksichtigung der Größe des Wabenstrukturkörpers festzulegen. Es ist bevorzugt, die Zeitdauer des Sinterverlaufs unter Berücksichtigung der Größe des Wabenstrukturkörpers festzulegen.
Der Trocknungsschritt und der Sinterungsschritt können getrennte Schritte sein. Alternativ dazu können der Trocknungsschritt und der Sinterungsschritt in einem Arbeitsschritt kombiniert werden, während welchem die Erwärmungstemperatur kontinuierlich von der Trockentemperatur zu der Sintertemperatur verändert wird.
Es ist bevorzugt daß der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt der Rohmaterialien gleich oder weniger als 0,7 Gew.-% ist. Wenn der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt der Rohmaterialien 0,7 Gew.-% übersteigt, während der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt des Talks im Bereich von 0,1-0,6 Gew.-% liegt, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient groß.
Es ist bevorzugt, daß der Talk, das Aluminiumhydroxid und das Quarzgut 80 Gew.-% oder mehr der Rohmaterialien ausmachen. Wenn Ton (zum Beispiel Kaolin) und Aluminiumoxid mehr als 20 Gew.-% der Rohmaterialien ausmachen, wird es schwierig, eine hohe Porosität zur Verfügung zu stellen.
Wie zuvor beschrieben, besitzt der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder weniger als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC. Folglich ist der Wabenstrukturkörper hinsichtlich der Wärmebeständigkeitseigenschaft ausgezeichnet. Sogar wenn er wiederholt einer schnellen Temperaturveränderung ausgesetzt wird, bricht der Wabenstrukturkörper nicht.
Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung besitzt eine Porosität von 55-80% und einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um. In dem Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung beträgt die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf- bis vierzigmal der der großen Poren. Folglich besitzt der Wabenstrukturkörper einen hohen Filtrationswirkungsgrad und stellt einen nur geringen Druckabfall zur Verfügung.
Im allgemeinen sind eine hohe Porosität und ein großer mittlerer Porendurchmesser vorteilhaft beim Erzielen eines niedrigen Druckabfalls. Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung besitzt sowohl eine hohe Porosität als auch einen großen mittleren Porendurchmesser. Wenn die Porosität und der mittlere Porendurchmesser in übermäßigem Maße erhöht werden, fällt im allgemeinen der Filtrationswirkungsgrad ab. Wie zuvor beschrieben, umfassen die Poren an den Oberflächen der Trennwände im Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der kleinen Poren und der großen Poren ist auf einen gegebenen Bereich beschränkt. Folglich besitzt der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung einen hohen Filtrationswirkungsgrad, obwohl dessen Porosität hoch ist und dessen mittlerer Porendurchmesser groß ist.
Der Wabenstrukturkörper der Ausführungsform dieser Erfindung besitzt, wie zuvor beschrieben, einen hohen Filtrationswirkungsgrad, eine geringen Druckabfall und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform dieser Erfindung werden der Talk, das Aluminiumhydroxid und das Quarzgut als Rohmaterialien verwendet.
Es werden weder Ton (zum Beispiel Kaolin) noch Aluminiumoxid zu den Rohmaterialien gegeben. Es sollte angemerkt werden, daß Ton (zum Beispiel Kaolin) oder Aluminiumoxid ein Gerüst eines Wabenstrukturkörpers erzeugen, welches lediglich eine kleine Anzahl an Poren besitzt. In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung erzeugen das Quarzgut und das Aluminiumhydroxid ein Gerüst eines Wabenstrukturkörpers, welches poröser ist.
Die Verwendung des Aluminiumhydroxids bewirkt die Tatsache, daß Hydratwasser daraus verdampft und somit viele Poren auftreten. Das Quarzgut zersetzt sich während des Sinterverfahrens und zeigt somit eine Volumenverringerung auf. Die Volumenverringerung erzeugt viele Poren. Daher erzeugt das Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung eine höhere Porosität.
Die kleinen Körner in dem Aluminiumhydroxid erzeugen hauptsächlich Poren mit Durchmessern von 0,3-0,7 um, während die großen Körner darin hauptsächlich Poren mit Durchmessern von 3-7 um erzeugen. Die erzeugten Poren können durch ein geeignetes Einstellen des Verhältnisses in Gewichtsprozent der großen Körner zu den kleinen Körnern im Bereich von 5/95 bis 95/5 gesteuert werden.
In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung wird mindestens eine Substanz von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz zu den Rohmaterialien gegeben. Es ist bevorzugt, daß die zugegebene Menge von der einen Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien beträgt. Der mittlere Porendurchmesser in dem Wabenstrukturkörper kann gesteuert werden durch Einstellen der zugegebenen Menge der Substanz von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz. Es ist folglich möglich, den mittleren Porendurchmesser zu optimieren.
In dem Verfahren gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung liegt der Fe&sub2;O&sub3;-Gehalt des Talks im Bereich von 0,1-0,6 Gew.-%. Darüber hinaus beträgt der (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O)-Gehalt des Talks 0,35 Gew.-% oder weniger. Der (Na&sub2;O + K&sub2;O)-Gehalt des Quarzguts beträgt 0,01 Gew.-% oder weniger. Daher kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Wabenstrukturkörpers gleich einem sehr kleinen Wert sein. Darüber hinaus ist es möglich, eine höhere Porosität zu erreichen.
Nachfolgend wird eine spezifische Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Ein Wabenstrukturkörper gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung kann hinsichtlich der mechanischen Struktur ähnlich dem Wabenstrukturkörper nach dem Stand der Technik in den Fig. 1 und 2 sein. Der Wabenstrukturkörper enthält Cordierit als eine Hauptkomponente. Der Cordierit besitzt eine solche chemische Zusammensetzung, daß SiO&sub2; 45-55 Gew.-% entspricht, Al&sub2;O&sub3; 33-42 Gew.-% entspricht und MgO 12-18 Gew.-% entspricht. Der Wabenstrukturkörper besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC und eine Porosität von 55-80%. Ein mittlerer Porendurchmesser in dem Wabenstrukturkörper liegt im Bereich von 25-40 um. Die Poren an den Oberflächen der Trennwände in dem Wabenstrukturkörper werden in kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um unterteilt. Die Anzahl der kleinen Poren ist gleich fünf- bis vierzigmal der Anzahl der großen Poren.
Es wurden zehn Proben des Wabenstrukturkörpers hergestellt: E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9 und E10. Die erfinderischen Proben, welche in den Bereich von Anspruch 1 fallen, sind die Proben E1, E2, E7 und E8. Es wurden fünf Proben eines Vergleichswabenstrukturkörpers als vergleichsproben C1, C2, C3, C4 und C5 hergestellt. Es wurden Messungen hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der Porosität und des mittleren Porendurchmessers bei jeder der erfinderischen Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 durchgeführt. Es wurden Untersuchungen angestellt hinsichtlich der Wärmebeständigkeitseigenschaft, des Filtrationswirkungsgrads und des Druckverlusts für jede der erfinderischen Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5.
Die erfinderische Probe E1 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand aus 50 Gew.-% an kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und 50 Gew.-% an großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine brennbare oder entzündliche Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden miteinander vermischt. Es wurde eine geeignete Menge an Wasser zu der Mischung der Rohmaterialien und der Additivmaterialien gegeben. Die Mischung aus dem zugegebenen Wasser, den Rohmaterialien und den Additivmaterialien wurde so geknetet, daß die Rohmaterialien, die Additivmaterialien und das Wasser miteinander vermischt wurden. Die resultierende Mischung aus den Rohmaterialien, den Additivmaterialien und dem Wasser wurde mittels einer Wabenextrudierformmaschine zu einem Wabenstrukturelement extrudiert. Das Wabenstrukturelement wurde auf eine gewünschte Länge geschnitten. Das resultierende Wabenstrukturelement wurde mittels eines Elektroofens erwärmt und getrocknet, so daß 80% oder mehr des Wassers daraus verdampften. Dann wurde das Wabenstrukturelement während 12 Stunden kontinuierlich einem Strom aus heißer Luft ausgesetzt. Die heiße Luft besaß eine Temperatur von 80ºC. Auf diese Weise wurde das Wabenstrukturelement weiter getrocknet. Anschließend wurde das Wabenstrukturelement bei einer Temperatur von 1400ºC während 20 Stunden gesintert oder gebrannt. Als ein Ergebnis wurde das Wabenstrukturelement zu einem Wabenstrukturkörper gemacht, welcher der erfinderischen Probe E1 entspricht.
Die erfinderische Probe E2 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 95 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 5 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der erfinderischen Probe E2 entspricht.
Die Probe E3 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 30 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 70 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Probe E3 entspricht.
Die Probe E4 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 5 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 95 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Probe E4 entspricht.
Die Probe Es wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 5 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 95 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 5 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der erfinderischen Probie E5 entspricht.
Die Probe E6 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "B" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 5 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 95 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 10 Gew.-% bzw. 40 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Probe E6 entspricht.
Die erfinderische Probe E7 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der erfinderischen Probe E7 entspricht.
Die erfinderische Probe E8 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 5 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der erfinderischen Probe E8 entspricht.
Die Probe E9 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 30 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 70 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Probe E9 entspricht.
Die Probe E10 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 5 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 95 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Probe E10 entspricht.
Die Vergleichsprobe C1 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 39,9 Gew.-% an Talk "B", 18 Gew.-% an Quarzgut "A" und 42,1 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Vergleichsprobe C1 entspricht.
Die Vergleichsprobe C2 wurde wie folgt hergestellt.
Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 41,6 Gew.-% an Talk "B", 13,7 Gew.-% an Quarzgut "A", 24,5 Gew.-% an großkörnigem Aluminiumhydroxid "B" 10,1 Gew.-% an Aluminiumoxid und 10,1 Gew.-% an Kaolin. Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Vergleichsprobe C2 entspricht.
Die Vergleichsprobe C3 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "D" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 2 Gew.-% bzw. 20 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Vergleichsprobe C3 entspricht.
Die Vergleichsprobe C4 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 0,2 Gew.-% bzw. 3 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Vergleichsprobe C4 entspricht.
Die Vergleichsprobe C5 wurde wie folgt hergestellt. Es wurden Rohmaterialien zur Bildung von Cordierit hergestellt. Die Rohmaterialien bestanden aus 38 Gew.-% an Talk "A", 18 Gew.-% an Quarzgut "C" und 44 Gew.-% an Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid bestand zu 50 Gew.-% aus kleinkörnigem Aluminiumhydroxid "A" und zu 50 Gew.-% aus großkörnigem Aluminiumhydroxid "B". Es wurden Additivmaterialien hergestellt. Die Additivmaterialien enthielten eine entzündliche oder brennbare Substanz. Im speziellen waren die Additivmaterialien Treibmittel (Schäumungsmittel) und Kohlenstoff. Das Treibmittel und der Kohlenstoff in den Additivmaterialien betrugen 15 Gew.-% bzw. 40 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien. Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien wurden durch Schritte, die ähnlich den Schritten bei der Herstellung der erfinderischen Probe E1 sind, zu einem Wabenstrukturkörper ausgebildet, der der Vergleichsprobe C5 entspricht.
Tabelle 1 listet die Rohmaterialien und die Additivmaterialien auf, die bei der Herstellung der Proben E1- E10 und der Vergleichsproben C1-C5 verwendet wurden.
Die Rohmaterialien und die Additivmaterialien, die zur Herstellung der erfinderischen Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 verwendet wurden, besaßen die folgenden Zusammensetzungen (Komponenten) und anderen Eigenschaften. Der Talk "A" enthielt 62,1 Gew.-% an SiO&sub2;, 31,6 Gew.-% an MgO, 0,19 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,58 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,18 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Der Talk "A" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 20 um. Der Talk "A" besaß einen Glühverlust ("loss of ignition" oder LOI) von 5,24% bei einer Temperatur von 1000ºC. Der Talk "B" enthielt 62,8 Gew.-% an SiO&sub2;, 30,3 Gew.-% an MgO, 0,12 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 3,00 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,09 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Der Talk "B" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 20 um. Der Talk "B" besaß einen Glühverlust von 4,94% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Quarzgut "A" enthielt 99,5 Gew.-% an SiO&sub2;, 0,02 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,04 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,006 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Quarzgut "A" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 40 um. Das Quarzgut "A" besaß einen Glühverlust von 0,30% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Quarzgut "B" enthielt 99,5 Gew.-% an SiO&sub2;, 0,02 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,04 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,006 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Quarzgut "B" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 30 um. Das Quarzgut "B" besaß einen Glühverlust von 0,30% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Quarzgut "C" enthielt 99,5 Gew.-% an SiO&sub2;, 0,02 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,04 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,006 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Quarzgut "C" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 100 um. Das Quarzgut "C" besaß einen Glühverlust von 0,20% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Quarzgut "D" enthielt 99,5 Gew.-% an SiO&sub2;, 0,02 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,04 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,006 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Quarzgut "D" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 150 um. Das Quarzgut "D" besaß einen Glühverlust von 0,20% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das kleinkörnige Aluminiumhydroxid "A" enthielt 0,01 Gew.-% an SiO&sub2;, 99,6 Gew.-% an Al(OH)&sub3;, 0,01 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,36 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das kleinkörnige Aluminiumhydroxid "A" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 1 um. Das kleinkörnige Aluminiumhydroxid "A" besaß einen Glühverlust von 34,1% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das großkörnige Aluminiumhydroxid "B" enthielt 0,01 Gew.-% an SiO&sub2;, 99,8 Gew.-% an Al(OH)&sub3;, 0,01 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,16 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das großkörnige Aluminiumhydroxid "B" besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 10 um. Das großkörnige Aluminiumhydroxid "B" besaß einen Glühverlust von 34,2% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Aluminiumoxid enthielt 0,03 Gew.-% an SiO&sub2;, 99,4 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3; und 0,09 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Aluminiumoxid besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 1 um. Das Aluminiumoxid besaß einen Glühverlust von 0,30% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Kaolin enthielt 45,1 Gew.-% an SiO&sub2;, 38,5 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3;, 0,34 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,20 Gew.-% an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O). Das Kaolin besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 10 um. Das Kaolin besaß einen Glühverlust von 14,1% bei einer Temperatur von 1000ºC. Das Treibmittel besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 15 um. Das Treibmittel besaß einen Glühverlust von 99,9% bei einer Temperatur von 1000ºC. Der Kohlenstoff besaß einen mittleren Korndurchmesser von ungefähr 50 um. Der Kohlenstoff besaß einen Glühverlust von 99,9% bei einer Temperatur von 1000ºC.
Tabelle 2 listet die Komponenten, die Glühverluste ("losses of ignition" oder LOI) und die mittleren Korndurchmesser der Rohmaterialien und der Additivmaterialien auf, die bei der Herstellung der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 verwendet wurden.
Es wurden Messungen hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der Porosität und des mittleren Porendurchmessers für jede der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 durchgeführt. Die Messungen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten wurden mittels eines Thermodilatometers durchgeführt. Die Messungen der Porositäten und des mittleren Porendurchmessers wurden mit einem Verfahren der Quecksilberpenetration, welches ein Porosimeter zur Bestimmung der Porenvolumina verwendete, durchgeführt.
Fig. 4 zeigt die gemessenen mittleren Porendurchmesser und die gemessenen Porositäten der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 auf. In Fig. 4 gibt die Abszisse den mittleren Porendurchmesser an, während die Ordinate die Porosität angibt. In Fig. 4 bezeichnen die kleinen schwarzen Kreise die gemessenen mittleren Porendurchmesser und die gemessenen Porositäten der Proben E1- E10, während die kleinen weißen Kreise die gemessenen mittleren Porendurchmesser und die gemessenen Porositäten der Vergleichsproben C1-C5 bezeichnen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, liegen alle Proben E1-E10 in einem bevorzugten Bereich 92 des mittleren Porendurchmessers und der Porosität. Ferner liegen einige der Proben E1-E10 in einem am meisten bevorzugten Bereich 84 des mittleren Porendurchmessers und der Porosität. Demgegenüber liegen alle Vergleichsproben C1-C5 außerhalb des bevorzugten Bereichs 92 des mittleren Porendurchmessers und der Porosität.
Es wurden die Wärmebeständigkeitseigenschaft, der Filtrationswirkungsgrad und der Druckabfall für jede der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 bewertet. Die Wärmebeständigkeitseigenschaften entsprechen der Fähigkeit einer Probe einer durch eine thermische Ausdehnung verursachten Beanspruchung Stand zu halten. Die Wärmebeständigkeitseigenschaften der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 wurden auf Basis ihrer gemessenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bewertet. In Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaften wurden Proben mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten von größer als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC als nicht annehmbar angesehen, während Proben mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder kleiner als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC als annehmbar angesehen wurden. Die Filtrationswirkungsgrade der Proben E1- E10 und der Vergleichsproben C1-C5 wurden wie folgt bewertet. Unter Verwendung von jeder der Proben wurde ein Filter hergestellt. Durch den Filter wurde ein Teilchen enthaltendes Gas geleitet. Es wurde die vom Filter verursachte Rate der Verringerung der Teilchenmenge gemessen. In Hinblick auf die Filtrationswirkungsgrade wurden Proben, die einer Teilchenverringerungsrate von mehr als 80% entsprechen als annehmbar angesehen, während Proben, die einer Teilchenverringerungsrate von gleich oder weniger als 80% entsprechen als nicht annehmbar angesehen wurden. Der Druckabfall der Proben E1-E10 und der Vergleichsproben C1-C5 wurden wie folgt bewertet. Unter Verwendung von jeder der Proben wurde ein Filter hergestellt. Es wurde ein Dieselmotor mit einem Hubraum von 2200 cm³ hergestellt. Der Filter verblieb während 4 Stunden im Abgassystem des Dieselmotors, während der Dieselmotor bei einer Motorgeschwindigkeit von 2000 Upm und einem Drehmoment von 100 Nm betrieben wurde. Es wurde dann ein durch den Filter erzugter Druckabfall gemessen. Proben, die einem Druckabfall von 10 kPa oder weniger entsprechen, wurden als annehmbar angesehen, während Proben, die einem Druckabfall von mehr als 10 kPa entsprechen, als nicht annehmbar angesehen wurden.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der erfinderischen Probe E1 war gleich 0,15 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der erfinderischen Probe E1 war gleich 58%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E1 war gleich ungefähr 27,0 um. Die erfinderische Probe E1 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die erfinderische Probe E1 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der erfinderischen Probe E2 war gleich 0,15 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der erfinderischen Probe E2 war gleich 55,2%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E2 war gleich ungefähr 25,5 um. Die erfinderische Probe E2 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die erfinderische Probe E2 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E3 war gleich 0,16 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Probe E3 war gleich 62,0%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E3 war gleich ungefähr 28,2 um. Die Probe E3 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E3 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E4 war gleich 0,18 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der erfinderischen Probe E4 war gleich 63,6%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Probe E4 war gleich ungefähr 29,0 um. Die Probe E4 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E4 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E5 war gleich 0,22 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Probe E5 war gleich 71,0%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E5 war gleich ungefähr 39,6 um. Die Probe E5 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E5 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E6 war gleich 0,23 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Probe E6 war gleich 80,0%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Probe E6 wär gleich ungefähr 26,0 um. Die Probe E6 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E6 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der erfinderischen Probe E7 war gleich 0,28 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der erfinderischen Probe E7 war gleich 59,5%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E7 war gleich ungefähr 36,1 um. Die erfinderische Probe E7 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die erfinderische Probe E7 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der erfinderischen Probe E8 war gleich 0,28 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der erfinderischen Probe E8 war gleich 63,1%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der erfinderischen Probe E8 war gleich ungefähr 38, 1 um. Die erfinderische Probe E8 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die erfinderische Probe E8 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E9 war gleich 0,29 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Probe E9 war gleich 72,6%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Probe E9 war gleich ungefähr 30,1 um. Die Probe E9 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E9 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Probe E10 war gleich 0,29 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Probe E10 war gleich 75,0%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Probe E10 war gleich ungefähr 37,5 um. Die Probe E10 wurde als annehmbar im Hinblick auf sowohl die Wärmebeständigkeitseigenschaft, den Filtrationswirkungsgrad als auch den Druckabfall angesehen. Somit wurde die Probe E10 durch ein synthetisches Urteil als geeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergleichsprobe C1 war gleich 0,19 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Vergleichsprobe C1 war gleich 53,9%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Vergleichsprobe C1 war gleich ungefähr 22,2 um. Die Vergleichsprobe C1 wurde als annehmbar im Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaft und den Filtrationswirkungsgrad angesehen. Die Vergleichsprobe C1 wurde im Hinblick auf den Druckabfall als nicht annehmbar angesehen. Somit wurde die Vergleichsprobe C1 durch ein synthetisches Urteil als ungeeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergleichsprobe C2 war gleich 0,20 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Vergleichsprobe C2 war gleich 48,3%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Vergleichsprobe C2 war gleich ungefähr 21,3 um. Die Vergleichsprobe C2 wurde als annehmbar im Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaft und den Filtrationswirkungsgrad angesehen. Die Vergleichsprobe C2 wurde im Hinblick auf den Druckabfall als nicht annehmbar angesehen. Somit wurde die Vergleichsprobe C2 durch ein synthetisches Urteil als ungeeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergleichsprobe C3 war gleich 0,32 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Vergleichsprobe C3 war gleich 60,6%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Vergleichsprobe C3 war gleich ungefähr 40,2 um. Die Vergleichsprobe C3 wurde als annehmbar im Hinblick auf den Filtrationswirkungsgrad und den Druckabfall angesehen. Die Vergleichsprobe C1 wurde im Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaft als nicht annehmbar angesehen. Somit wurde die Vergleichsprobe C3 durch ein synthetisches Urteil als ungeeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergleichsprobe C4 war gleich 0,28 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Vergleichsprobe C4 war gleich 52,0%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Vergleichsprobe C4 war gleich ungefähr 19,4 um. Die Vergleichsprobe C4 wurde als annehmbar im Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaft und den Filtrationswirkungsgrad angesehen. Die Vergleichsprobe C4 wurde im Hinblick auf den Druckabfall als nicht annehmbar angesehen. Somit wurde die Vergleichsprobe C4 durch ein synthetisches Urteil als ungeeignet erachtet.
Der gemessene thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergleichsprobe C5 war gleich 0,29 · 10&supmin;&sup6;/ºC. Die gemessene Porosität der Vergleichsprobe C5 war gleich 67,1%. Der gemessene mittlere Porendurchmesser der Vergleichsprobe C5 war gleich ungefähr 52,0 um. Die Vergleichsprobe C5 wurde als annehmbar im Hinblick auf die Wärmebeständigkeitseigenschaft und den Druckabfall angesehen. Die Vergleichsprobe C2 wurde im Hinblick auf den Filtrationswirkungsgrad als nicht annehmbar angesehen. Somit wurde die Vergleichsprobe C5 durch ein synthetisches Urteil als ungeeignet erachtet.
Tabelle 3 listet die thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die Porositäten, die mittleren Porendurchmesser, die Ergebnisse der Beurteilung der Wärmebeständigkeitseigenschaften, die Ergebnisse der Beurteilung des Filtrationswirkungsgrads, die Ergebnisse der Beurteilung des Druckabfalls und die Ergebnisse des synthetischen Urteils für die Proben E1-E10 und die Vergleichsproben C1-C5 auf.
Da die Vergleichsprobe C1 Talk mit einem hohen Fe&sub2;O&sub3;- Gehalt verwendet, wird angenommen, daß die Porosität und der mittlere Porendurchmesser davon gering sind. Es wird angenommen, daß die geringe Porosität und der kleine mittlere Porendurchmesser einen von der Vergleichsprobe C1 zur Verfügung gestellten hohen Druckabfall verursachen.
Da die Vergleichsprobe C2 mehr als 20 Gew.-% an Kaolin und Aluminiumoxid als Rohmaterialien verwendet, wird angenommen, daß die Porosität und der mittlere Porendurchmesser davon klein sind. Es wird angenommen, daß die geringe Porosität und der kleine mittlere Porendurchmesser einen von der Vergleichsprobe C2 zur Verfügung gestellten hohen Druckabfall verursachen.
Da die Vergleichsprobe C3 Quarzgut mit einem großen mittleren Korndurchmesser (ungefähr 150 um) verwendet, wird angenommen, daß der mittlere Porendurchmesser und der thermische Ausdehnungskoeffizient davon groß sind. Es wird angenommen, daß der große mittlere Porendurchmesser und der große thermische Ausdehnungskoeffizient eine geringe Wärmebeständigkeitseigenschaft der Vergleichsprobe C3 verursachen.
Da für die Vergleichsprobe C4 das Treibmittel und der Kohlenstoff (Additivmaterialien) in einem geringen Gewichtsprozentanteil (3,2 Gew.-%) bezögen auf die Rohmaterialien verwendet wurden, wird angenommen, daß der mittlere Porendurchmesser davon gering ist. Es wird angenommen, daß der kleine mittlere Porendurchmesser einen durch die Vergleichsprobe C4 zur Verfügung gestellten hohen Druckabfall verursacht.
Da für die Vergleichsprobe C5 das Treibmittel und der Kohlenstoff (Additivmaterialien) in einem hohen Gewichtsprozentanteil (55 Gew.-%) bezogen auf die Rohmaterialien verwendet wurden, wird angenommen, daß der mittlere Porendurchmesser davon groß ist. Es wird angenommen, daß der mittlere Porendurchmesser einen geringen Filtrationswirkungsgrad der Vergleichsprobe C5 verursacht.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Messungen auf Basis des Porosimeters der Gesamtporenvolumina relativ zu dem Porendurchmesser in der erfinderischen Probe E1 und der Vergleichsprobe C2. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das Gesamtporenvolumen der erfinderischen Probe E1 deutlich größer ist als das der Vergleichsprobe C2. Es ist folglich klar, daß die Porosität der erfinderischen Probe E1 größer ist als die der Vergleichsprobe C2.
Fig. 6 zeigt den Druckabfall, der von der erfinderischen Probe E1 bzw. der Vergleichsprobe C2 erzeugt wird. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Druckabfall, der von der erfinderischen Probe E1 erzeugt wird, um ungefähr 30% geringer ist als der der Vergleichsprobe C2.

Claims

1. Wabenstrukturkörper aus Cordierit, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, welche 45-55 Gew.-% an SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3; und 12- 18 Gew.-% an MgO einschließt, der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder kleiner als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55- 80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließt, wobei Poren auf Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließen, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf bis vierzig mal die der großen Poren ist, der hergestellt wird mittels eines Verfahrens, welches die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen von Talk, der 0,1-0,6 Gew.-% an Fe&sub2;O&sub3; und 0,35 Gew.-% oder weniger an (CaO + Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält;

Herstellen von Aluminumhydroxid, welches kleine Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und große Körner mit Durchmessern von 5-15 um enthält, wobei die kleinen Körner und großen Körner 50-100% aller Körner ausmachen, wobei das Verhältnis der großen Körner zu den kleinen Körnern in Gew.-% im Bereich von 5/95 bis 50/50 liegt;

Herstellen von Quarzgut, welches 0,01 Gew.-% oder weniger an (Na&sub2;O + K&sub2;O) enthält und einen mittleren Korndurchmesser von 30-100 um besitzt;

Verwenden des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts als zumindest einen Teil der Rohmaterialien, wobei Kaolin und Aluminiumoxid ebenfalls ein Teil der Rohmaterialien sind, wobei das Kaolin plus das Aluminiumoxid weniger als 20 Gew.-% ausmachen, und Mischen der Rohmaterialien zu einer ersten Mischung;

Zugeben von mindestens einer Substanz, von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz, zu der ersten Mischung, wobei das organische Treibmittel bei 100ºC oder weniger zum Schäumen beginnt, die brennbare Substanz unterhalb einer Sintertemperatur zu Brennen beginnt, wobei die Menge der zugegebenen Substanz, von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz, gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien ist;

Kneten und Mischen der ersten Mischung und der mindestens einen Substanz, von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz, zu einer zweiten Mischung;

Bringen der zweiten Mischung in eine Wabengestalt; und Sintern der zweiten Mischung in der Wabengestalt.

2. Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1, wobei die Porosität im Bereich von 62-75% liegt.

3. Wabenstrukturkörper nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, der hergestellt ist unter Verwendung des Talks, des Aluminiumhydroxids und des Quarzguts als mindestens 80% der Rohmaterialien.

4. Verfahren zur Herstellung eines Wabenstrukturkörpers aus Cordierit, wobei der Cordierit eine chemische Zusammensetzung besitzt, welche 45-55 Gew.-% an SiO&sub2;, 33-42 Gew.-% an Al&sub2;O&sub3; und 12-18 Gew.-% an MgO einschließt, der Wabenstrukturkörper einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von gleich oder kleiner als 0,3 · 10&supmin;&sup6;/ºC von 25ºC bis 800ºC besitzt, der Wabenstrukturkörper eine Porosität von 55-80% besitzt, der Wabenstrukturkörper einen mittleren Porendurchmesser von 25-40 um besitzt, der Wabenstrukturkörper Trennwände einschließen, wobei Poren auf Oberflächen der Trennwände kleine Poren mit Durchmessern von 5-40 um und große Poren mit Durchmessern von 40-100 um einschließt, und wobei die Anzahl der kleinen Poren gleich fünf bis vierzig mal die der großen Poren ist, wobei das Verfahrens die folgenden Schritte umfaßt:

Herstellen von Aluminumhydroxid, welches kleine Körner mit Durchmessern von 0,5-3 um und große Körner mit Durchmessern von 5-15 um enthält, wobei die kleinen Körner und die großen Körner 50-100% aller Körner ausmachen, wobei das Verhältnis der großen Körner zu den kleinen Körnern in Gew.-% im Bereich von 5/95 bis 50/50 liegt;

Zugeben von mindestens einer Substanz, von einem organischen Treibmittel und einer brennbaren Substanz, zu der ersten Mischung, wobei das organische Treibmittel bei 100ºC oder weniger zum Schäumen beginnt, die brennbare Substanz unterhalb einer Sintertemperatur zu Brennen beginnt, wobei die Menge der zugegebenen Substanz, von dem organischen Treibmittel und der brennbaren Substanz, gleich 5-50 Gew.-% bezogen auf die Rohmaterialien beträgt;

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Rohmaterialien 0,7 Gew.-% oder weniger an Fe&sub2;O&sub3; enthalten.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die brennbare Substanz Kohlenstoff einschließt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Porosität im Bereich von 62-75% liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, welches ferner den Schritt des Trocknens der zweiten Mischung in der Wabengestalt umfaßt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Talk, das Aluminiumhydroxid und das Quarzgut als mindestens 80% der Rohmaterialien verwendet werden.