EP0260703B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung stranggepresster, Hohlräume aufweisender keramischer Formkörper - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung stranggepresster, Hohlräume aufweisender keramischer Formkörper Download PDF

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EP0260703B1
EP0260703B1 EP87113654A EP87113654A EP0260703B1 EP 0260703 B1 EP0260703 B1 EP 0260703B1 EP 87113654 A EP87113654 A EP 87113654A EP 87113654 A EP87113654 A EP 87113654A EP 0260703 B1 EP0260703 B1 EP 0260703B1
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EP
European Patent Office
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web
air
trough
cushion
extruded
Prior art date
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EP87113654A
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EP0260703A1 (de
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Walter Hartmann
Willi Kunkel
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Feuerfest Dr C Otto GmbH
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Feuerfest Dr C Otto GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • B28B3/269—For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/248—Supports for drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/04—Discharging the shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/04—Discharging the shaped articles
    • B28B13/06—Removing the shaped articles from moulds

Definitions

  • the invention relates to a method for producing extruded ceramic molded articles according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 5.
  • honeycomb catalysts are used in particular to remove nitrogen oxides from exhaust gases with ammonia gas (cf., for example, DE-C 2 658 539).
  • the known honeycomb catalysts are optimized in terms of their spatial shape in such a way that the open frontal surface formed from the channels corresponds to the hydraulic diameter of the channels and the exhaust gas velocity, so that clogging of the channels by soot and / or dust is avoided and the denitrification can reach a maximum value .
  • a value of 80% has so far been determined as the limit value for the open frontal surface, because if this value were exceeded, the cell walls made of the ceramic material between two adjacent channels would no longer have sufficient mechanical strength.
  • the limit value for the open frontal surface means a restriction with regard to the exhaust gas speed and the hydraulic diameter of the channels and thus with regard to the performance of the honeycomb catalyst.
  • honeycomb catalysts have been produced, the open frontal area of which is more than 80% of the total frontal area, the mechanical strength of the cell walls being sufficiently high and all the requirements imposed on the moldings being met.
  • An important problem is to ensure that the strand emerging freshly from the die of the extrusion press is treated in such a way that it does not deform.
  • This problem arises not only with honeycomb catalysts, but e.g. also for thin-walled multi-hole pipes, hollow bodies with thin-walled profiles such as special hollow bricks and catalyst supports for chemical processes with e.g. star-shaped or spoke-shaped cross sections.
  • a figurative ceramic mass is usually constructed in such a way that it is optimally plastic or figurative at the time of shaping and stiffens as quickly as possible after shaping, so that the shaped body can be handled after a short time.
  • the shaped body Before the so-called green stone strength stiffens or is reached, the shaped body has only the low strength which gives it the imaginable soft mass. So that no deformations caused by their own weight occur, dimensions of the shaped body had to be provided so far, which are not required for the shaped body after the stiffening and firing.
  • the object of the invention is to provide a method and a device of the type mentioned at the beginning, with which or with the molded body with even thinner walls than was previously possible and can be produced with exact dimensions.
  • the extrusion of the strand is carried out in a channel in which an air cushion is built up under the strand, for example by means of a nozzle similar to that described in EP-A 196 791 (published: 08.10.86).
  • Devices in which an air cushion builds up under objects to be transported are known from DE-A 3 344 267 and DE-A 3 512 584. The objects rest on moving supports or are fragile, but have a shape that cannot be deformed by air pressure. They are therefore unsuitable for the production of easily deformable ceramic strands and moldings.
  • a device in which a ceramic strand in the form of a tube is extruded into a channel in which an air cushion between guide strips is formed from openings arranged in a row.
  • the strands obviously only have a small cross section and / or the ceramic mass has a firmer consistency.
  • punctual air flows would lead to local deformations of the lower side, and oscillating movements of the strand with touching the lateral guides cannot be ruled out.
  • a production of honeycomb bodies with Larger, sensitive side surfaces and equally sensitive cell walls are not possible in this way.
  • a device for producing extruded ceramic molded articles has, in addition to other known conventional devices, an extrusion press, of which only the outlet 5 with the mouthpiece 6 is shown in FIG. 1.
  • the mouthpiece 6 is rectangular and has slots 7 which, crossing, are arranged in such a way that square island webs 8 remain between the slots. It is essential that the mouthpiece 6 is arranged with one of its tips 9 projecting vertically downwards.
  • a trough 10 adjoins the extrusion press, which has two inner walls 11 and 12 positioned in a V-shape relative to one another and form a longitudinal edge 13 in trough 10, which lies at the lowest point of the trough.
  • the gutter supports e.g. with supports 15 on a plate 14.
  • the groove 10 is placed in front of the mouthpiece in such a way that the tip 9 of the mouthpiece 6 is positioned somewhat above the longitudinal edge 13 and the groove 10 itself extends in the direction of the strand movement.
  • the inner walls 11 and 12 of the channel 10 have numerous small openings 16 and are part of a hollow body with outer walls 17 and longitudinal edge walls 18 and transverse edge walls 19. At least one outer wall 17 is equipped with a connection opening 20 for connecting an air line 21.
  • a fresh, cut-to-length, cross-sectionally shaped molded body 22 is suspended on an air cushion.
  • the air cushion is formed by compressed air, which is pressed through the pipeline 21 and 21 a into the cavity 23 of the channel hollow body.
  • the arrows 24 illustrate that the air exits from the openings 16 of the inner walls 11, 12 and forms an air cushion under the outer surfaces 25, 26 of the molded body 22, the thickness of which depends on the weight of the molded body and the dynamic pressure exiting from the openings 16 Air.
  • the shaped body 22 is thereby suspended in the channel.
  • the spatial shape of the inner walls 11, 12 is expediently designed such that the molded body 22 is surrounded equidistantly on the outer surfaces 25, 26, i.e. that the air cushion has the same thickness everywhere. This also applies to other spatial shapes of the moldings.
  • the invention thus shows a way in which a fresh, ceramic blank with walls that are as thin as possible can be stored without it collapsing during storage immediately after extrusion under the effect of its own weight or being deformed by its own weight.
  • the reaction forces generated by the dead weight during storage are distributed over the outer walls of the shaped body in such a way that the lowest possible surface pressure occurs.
  • the channel would be cylindrical and would surround the shaped body at least on one half of the cylinder. All possible shapes lying between a square and round or oval shaped body can be stored with a correspondingly shaped channel on an air cushion which preferably surrounds the shaped body in half, i.e. acts on half of its lateral surface if possible.
  • the shaped body is stored on the air cushion until the mass is sufficiently stiffened and can be handled without any problems.
  • the channel (10) can be of any length; it can be divided into different segments in which the air can be fed in independently of one another.
  • the air in the individual segments can be supplied with different quantities, temperatures, pressures and speeds.
  • the strand emerging from the mouthpiece 6 is pushed directly onto the air cushion, on which it is advanced without contact. In this respect, no frictional forces can occur that can lead to deformations.
  • honeycomb catalysts whose open frontal area is more than 80% of the total frontal area and is preferably between 80 and 90% and the cell wall thicknesses are preferably between 0.6 and 1, 2 mm.
  • honeycomb bodies can be formed with channels which are square in cross section, the ratio between the wall thickness and the edge length preferably being 1: 7 to 1:14, in particular 1: 8 to 1:12.
  • the honeycomb bodies are preferably rectangular in cross section and are preferably 300 to 1200 mm or even up to 2000 mm long and have an edge length of preferably 100 to 300 mm.
  • the honeycomb bodies consist of cordierite and / or mullite and / or stoneware and / or aluminum oxide and carry on the surfaces and / or contain a catalytically active substance in the body.
  • honeycomb catalysts In the production of such honeycomb catalysts, the constituents of the ceramic mass are ground to grain sizes below 0.18 mm or correspondingly fine raw materials are used. In addition, an unusually high ductility value of the mass according to peppercorn between 25 and 27 is set.
  • a relatively large honeycomb body blank with such thin walls of 0.4 to 1.2 mm, preferably 0.5 to 0.8 mm thick, extruded with lengths of over 1000 mm and cross-sectional areas over 100 cm 2 is very heavy and can with conventional means are not stored or transported without the risk of deformation, in particular caused by their own weight.
  • an air cushion which surrounds a shaped body which is quadrangular in cross-section on two adjacent side surfaces, preferably over the entire surface, the shaped body being suspended on the air cushion with a longitudinal edge pointing vertically downward.
  • an air cushion is preferably used which, when viewed in cross section, surrounds at least a quarter circular arc up to a semicircular arc.
  • the air cushion area is chosen so large that the strand flowing out of the press is carried without deformation on the molded body, i.e. the weight of the molded body is distributed over the largest possible air cushion area.
  • a channel which is appropriately dimensioned and dimensionally adapted to the shaped body and which has a smooth, perforated surface, preferably made of metal, is preferably used, air being pressed into the channel through the holes.
  • the channel surface is designed such that it surrounds at least a part of the lower surfaces of the shaped body and an air cushion of approximately 0.1 to 3 mm is formed between the wall of the channel and the outer wall surfaces of the shaped body.
  • the thickness of the air cushion is preferably approximately 1 to 1.5 mm.
  • a shaped body with a square cross-section is stored with a longitudinal edge protruding downwards, so that shaped bodies can also be stored if they are stored on one surface or their weight on only one surface would be effective, would collapse.
  • the same effect of the weight distribution results from the described support of an unstable honeycomb body which is round or oval in cross-section with an air cushion. It is advantageous to make the outer wall of a shaped body somewhat thicker than the cell walls. A ratio of the thickness of the outer wall to the thickness of the cell walls of 1.05 2.5 is expedient.
  • FIGS. 3 and 4 A ceramic molded body that can be produced by the method according to the invention with the device according to the invention is shown in FIGS. 3 and 4.
  • the quadrangular shaped body 1 shown in FIG. 3 contains a multiplicity of channels 2 of square cross section, which are separated from one another by cell walls 3.
  • the molded body has an outer wall 4.
  • the length I can be up to 2000 mm.
  • the external dimensions m and n of such a shaped body can be 100 to 300 mm.
  • the moldings are provided with a catalyst substance. They can contain a catalytically active substance in the body and / or be coated or soaked after the body has been fired. They are arranged in a larger number next to one another and at a distance one behind the other, for example in a flue gas stream, so that environmentally harmful substances can be converted into harmless substances.
  • the section shown in FIG. 4 from the front surface of a honeycomb catalytic converter 1 shows the wall thickness k of the walls 3 between the channels 2 and the edge length q of the preferably square channels.
  • the ratio k: q can be 1: 7 to 1:14.
  • the outer walls 4 are thicker than the cell walls 3.
  • the air cushion built up between the lower outer surfaces 25, 26 of the molded body 22 and the inner walls 11, 12 of the channel not only enables contactless advancement and storage of a molded body 22 which has not yet been adequately stiffened, but also favors the drying and cooling of these air-coated outer surfaces.
  • the length of the channel 10 can be selected such that several molded bodies 22 extruded one after the other can be stored or pushed further.
  • at least the part or segment of the trough 10 carrying the most stiffened shaped body can be pivotable about an axis 29 arranged parallel to the longitudinal edge 13, for example on the plate 14.
  • a channel-shaped support plate is placed on the upper sides of the molded body 22. By swiveling the channel or the segment downward by approximately 180 ° , the still sensitive molded body is transferred to the support plate (not shown) and can then be dried.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung stranggepreßter, Hohlräume aufweisender keramischer Formkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
  • Bei der Herstellung keramischer Formkörper mit Kanälen nach dem Strangpreßverfahren aus einer bildsamen Masse (DE-A 2 421 311) wird häufig die Forderung gestellt, möglichst dünnwandige Körper zu formen. Die Grenze wird durch die unter Eigengewicht des frischen stranggepreßten keramisch Formkörperrohlings auftretenden Deformation beim Extrudieren und beim Lagern unmittelbar nach dem Strangpressen bestimmt, wenn das Gewicht des Formkörpers auf seine Struktur übertragen wird. Ist die keramische Masse zu weich und/oder sind die Wandungen zu dünn, kann die durch das Strangpressen erzeugte Raumform nicht aufrechterhalten werden. Die Formkörper fallen zusammen oder deformieren sich derart, daß sie unbrauchbar werden. Beispielsweise tritt dieses Problem bei der Herstellung keramischer Formkörper wabenförmiger Struktur auf, die als Katalysatorträger dienen. Solche Wabenkörper weisen eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, insbesondere parallel verlaufenden, durchgehenden Kanälen auf, die aus stegartigen Zellenwänden gebildet werden und durch diese Zellenwände voneinander abgeteilt sind.
  • Solche sogenannten Wabenkatalysatoren werden insbesondere zur Entfernung von Stickoxiden aus Abgasen mit Ammoniakgas verwendet (vgl. z. B. DE-C 2 658 539). Die bekannten Wabenkatalysatoren sind hinsichtlich ihrer Raumform derart optimiert, daß die aus den Kanälen gebildete offene Frontalfläche mit dem hydraulischen Durchmesser der Kanäle und der Abgasgeschwindigkeit korrespondiert, so daß eine Verstopfung der Kanäle durch Ruß und/oder Staub vermieden wird und die Denitrierung einen Höchstwert erreichen kann. Als Grenzwert für die offene Frontalfläche ist bisher ein Wert von 80 % festgestellt worden, weil bei Überschreitung dieses Wertes die aus dem keramischen Werkstoff bestehenden Zellenwände zwischen zwei benachbarten Kanälen keine ausreichende mechanische Festigkeit mehr aufweisen würden. Der Grenzwert für die offene Frontalfläche bedeutet eine Einschränkung bezüglich der Abgasgeschwindigkeit und des hydraulischen Durchmessers der Kanäle und damit bezüglich der Leistung des Wabenkatalysators.
  • Nach einem neuen Vorschlag sind Wabenkatalysatoren hergestellt worden, deren offene Frontalfläche mehr als 80 % der gesamten Frontalfläche beträgt, wobei die mechanische Festigkeit der Zellenwände ausreichend hoch ist und alle an die Formkörper gestellten Anforderungen erfüllt werden. Ein wesentliches Problem ist, dabei zu gewährleisten, daß der frisch aus dem Mundstück der Strangpresse austretende Strang so behandelt wird, daß er sich nicht deformiert. Diese Problematik tritt nicht nur bei Wabenkatalysatoren, sondern z.B. auch bei dünnwandigen Mehrlochrohren, Hohlkörpem mit dünnwandigem Profil wie Sonderhohlziegeln und Katalysatorträgern für chemische Prozesse mit z.B. stern- bzw. speichenförmigen Querschnitten auf.
  • Man kann zwar durch das Brennen einer keramischen Masse und besondere Maßnahmen, die auf die Strukturfestigkeit des angesteiften und gebrannten keramischen Scherbens einwirken, eine ausreichende Scherbenfestigkeit auch noch bei sehr dünnen Wandungen gewährleisten, muß aber bei der Formgebung berücksichtigen, daß die bildsame keramische Masse unter Eigengewicht des Formkörpers bei dessen Extrudieren und Lagerung deformiert werden kann. Insofern kann eine Optimierung der Scherbenfestigkeit ins Leere gehen.
  • Eine bildsame keramische Masse ist in der Regel so aufgebaut, daß sie zum Zeitpunkt der Formgebung optimal plastisch bzw. bildsam ist und nach der Formgebung möglichst schnell ansteift, damit der Formkörper nach kurzer Zeit handhabbar ist. Vor dem Ansteifen bzw. Erreichen der sogenannten Grünsteinfestigkeit weist der Formkörper nur die geringe Festigkeit auf, die ihm die bildsame weiche Masse verleiht. Damit keine durch Eigengewicht verursachten Deformationen auftreten, mußte man bisher Abmessungen des Formkörpers vorsehen, die für den Formkörper nach dem Ansteifen und Brennen gar nicht erforderlich sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung der jeweils eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. mit der Formkörper mit noch dünneren Wandungen als es bisher möglich war und mit genauen Abmessungen herstellbar sind.
  • Diese Aufgabe wird, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 6 angegebenen Merkmale gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt die Extrusion des Stranges in eine Rinne, in der sich unter dem Strang ein Luftkissen aufbaut, beispielsweise mittels einer Düse ähnlich derjenigen, die in EP-A 196 791 (veröffentlicht: 08.10.86) beschrieben ist. Vorrichtungen, bei denen sich ein Luftkissen unter zu transportierenden Gegenständen aufbaut, sind aus DE-A 3 344 267 und DE-A 3 512 584 bekannt. Die Gegenstände ruhen auf bewegten Trägern oder sind zwar zerbrechlich, weisen aber doch eine durch Luftdruck nicht deformierbare Form auf. Sie sind daher für die Herstellung leicht verformbarer keramischer Stränge und Formkörper ungeeignet. Ferner ist aus DE-A 2 019 977 eine Einrichtung bekannt, bei der ein keramischer Strang in Form eines Rohres in eine Rinne extrudiert wird, in der sich aus in einer Reihe angeordneten Öffnungen ein Luftkissen wischen Führungsleisten bildet. Die Stränge weisen offenbar nur einen kleinen Querschnitt und/oder die keramische Masse eine festere Konsistenz auf. Bei einer hochplastischen, empfindlichen Masse, wie für Wabenkörper notwendig, würden punktuelle Luftströme zu örtlichen Deformationen der unteren Seite führen, und es können auch pendelnde Bewegungen des Stranges mit Berührungen der seitlichen Führungen nicht ausgeschlossen werden. Eine Herstellung von Wabenkörpern mit grösseren, empfindlichen Seitenflächen und ebenso empfindlichen Zellenwänden ist auf diese Weise nicht möglich.
  • Anhand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Darstellung stranggepreßter Formkörper,
    • Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. 1,
    • Fig. 3 perspektivisch einen Wabenkatalysator,
    • Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Frontalfläche des Wabenkatalysators.
  • Eine Vorrichtung zur Herstellung stranggepreßter, Hohlräume aufweisender keramischer Formkörper weist neben anderen bekannten üblichen Einrichtungen eine Strangpresse auf, von der in Fig. 1 lediglich der Auslauf 5 mit dem Mundstück 6 abgebildet ist. Das Mundstück 6 ist rechteckig und weist Schlitze 7, die, sich kreuzend, so angeordnet sind, daß quadratische Inselstege 8 zwischen den Schlitzen verbleiben. Wesentlich ist, daß das Mundstück 6 mit einer seiner Spitzen 9 senkrecht nach unten ragend angeordnet ist. An die Strangpresse schließt sich eine Rinne 10 an, die zwei V-förmig zueinander positionierte Innenwandungen 11 und 12 aufweist und eine Längskante 13 in der Rinne 10 bilden, die an der tiefsten Stelle der Rinne liegt. Die Rinne lagert z.B. mit Stützen 15 auf einer Platte 14.
  • Die Rinne 10 ist so vor dem Mundstück plaziert, daß die Spitze 9 des Mundstücks 6 etwas oberhalb der Längskante 13 und die Rinne 10 selbst in Strangbewegungsrichtung sich erstreckend positioniert sind.
  • Die Innenwandungen 11 und 12 der Rinne 10 weisen zahlreiche kleine Öffnungen 16 auf und sind Bestandteil eines Hohlkörpers mit Außenwandungen 17 und Längsrandwandungen 18 sowie Querrandwandungen 19. Mindestens eine Außenwandung 17 ist mit einer Anschlußöffnung 20 für den Anschluß einer Luftleitung 21 ausgerüstet.
  • In der Rinne 10 lagert ein frischer, abgelängter, im Querschnitt viereckiger Formkörper 22 schwebend auf einem Luftkissen. Das Luftkissen wird durch Preßluft gebildet, die durch die Rohrleitung 21 und 21 a in den Hohlraum 23 des Rinnenhohlkörpers gedrückt wird. Die Pfeile 24 verdeutlichen, daß die Luft aus den Öffnungen 16 der Innenwandungen 11, 12 austritt und unter den Außenflächen 25, 26 des Formkörpers 22 ein Luftkissen bildet, dessen Dicke abhängig ist vom Eigengewicht des Formkörpers und dem dynamischen Druck der aus den Öffnungen 16 austretenden Luft. Der Formkörper 22 wird dadurch in der Rinne schwebend gelagert.
  • Zweckmäßigerweise ist die Raumform der Innenwandungen 11, 12 so ausgebildet, daß der Formkörper 22 an den Außenflächen 25, 26 äquidistant umgeben wird, d.h., daß das Luftkissen überall die gleiche Dicke hat. Dies gilt auch für andere Raumformen der Formkörper. Die Erfindung zeigt somit einen Weg auf, wie ein frischer, keramischer Rohling mit möglichst dünnen Wandungen gelagert werden kann, ohne daß er bei der Lagerung unmittelbar nach dem Strangpressen unter der Wirkung des Eigengewichts zusammenfällt bzw. durch sein Eigengewicht deformiert wird.
  • Nach der Erfindung werden die durch das Eigengewicht bei der Lagerung erzeugten Reaktionskräfte so auf die Außenwandungen des Formkörpers verteilt, daß die geringstmögliche Flächenpressung auftritt. Bei einem im Querschnitt runden Formkörper würde die Rinne zylinderförmig ausgebildet sein und den Formkörper zumindest auf einer Zylinderhälfte umgeben. Alle zwischen einem viereckigen und runden bzw. ovalen Formkörper liegenden möglichen Formen können mit einer entsprechend geformten Rinne auf einem Luftkissen gelagert werden, das den Formkörper vorzugsweise hälftig umgibt, d.h. möglichst auf die Hälfte seiner Mantelfläche einwirkt. Die Lagerung des Formkörpers auf dem Luftkissen erfolgt solange, bis die Masse ausreichend angesteift ist und ohne weiteres gehandhabt werden kann. Zu diesem Zweck kann die Rinne (10) beliebig lang sein; sie kann in verschiedene Segmente unterteilt sein, in denen die Luft unabhängig voneinander aufgegeben werden kann. Darüber hinaus kann die Luft in den einzelnen Segmenten mit unterschiedlichen Mengen, Temperaturen, Drücken und Geschwindgkeiten aufgegeben werden. Der aus dem Mundstück 6 austretende Strang wird unmittelbar auf das Luftkissen geschoben, auf dem er berührungsfrei vorgeschoben wird. Insofern können auch keine Reibungskräfte auftreten, die zu Deformationen führen können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere anwendbar, bzw. verwendbar zur Herstellung von Wabenkatalysatoren, deren offene Frontalfläche mehr als 80 % der gesamten Frontalfläche beträgt und vorzugsweise zwischen 80 und 90 % liegt und die Zellenwanddicken aufweisen vorzugsweise zwischen 0,6 und 1,2 mm. Diese Wabenkörper können mit im Querschnitt quadratischen Kanälen ausgebildet sein, wobei das Verhältnis zwischen der Wanddicke und der Kantenlänge vorzugsweise 1 : 7 bis 1 : 14, insbesondere 1 : 8 bis 1 : 12, beträgt. Die Wabenkörper sind im Querschnitt vorzugsweise rechteckig ausgebildet und vorzugsweise 300 bis 1200 mm oder sogar bis 2000 mm lang und weisen eine Kantenlänge von vorzugsweise 100 bis 300 mm auf. Beispielsweise bestehen die Wabenkörper aus Cordierit und/oder Mullit und/oder Steinzeug und/oder Aluminiumoxid und tragen auf den Oberflächen und/oder beinhalten im Scherben eine katalytisch wirksame Substanz.
  • Bei der Herstellung solcher Wabenkatalysatoren werden die Bestandteile der keramischen Masse auf Korngrößen unter 0,18 mm vermahlen oder entsprechend feine Rohstoffe verwendet. Außerdem wird ein ungewöhnlich hoher Bildsamkeitswert der Masse nach Pfefferkorn zwischen 25 und 27 eingestellt. Ein mit derart dünnen Wandungen von 0,4 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,8 mm Dicke stranggepreßter relativ großer Wabenkörperrohling mit Längen von über 1000 mm und Querschnittsflächen über 100 cm2 ist sehr schwer und kann mit herkömmlichen Mitteln nicht ohne Gefahr von Deformierungen, insbesondere durch Eigengewicht verursacht, gelagert bzw. transportiert werden.
  • Nach der Erfindung wird ein Luftkissen verwendet, das einen im Querschnitt viereckigen Formkörper auf zwei benachbarten Seitenflächen, vorzugsweise vollflächig, umgibt, wobei der Formkörper, mit einer Längskante senkrecht nach unten weisend, auf dem Luftkissen schwebend lagert. Bei einem runden Formkörper wird vorzugsweise ein Luftkissen verwendet, das, den Formkörper im Querschnitt betrachtet, mindestens einen Viertelkreisbogen bis zu einem Halbkreisbogen umgibt. Die Luftkissenfläche wird in jedem Fall so groß gewählt, daß der aus der Presse fließende Strang getragen wird, ohne daß Deformationen am Formkörper auftreten, d.h. das Gewicht des Formkörpers wird auf eine möglichst große Luftkissenfläche verteilt. Zur Erzeugung des Luftkissens wird vorzugsweise eine dem Formkörper entsprechend dimensionierte und raumformmäßig angepaßte Rinne verwendet, die eine glatte, gelochte Oberfläche, vorzugsweise aus Metall, aufweist, wobei durch die Löcher Luft in die Rinne gepreßt wird. Die Rinnenoberfläche ist so ausgelegt, daß sie mindestens einen Teil der Unterflächen des Formkörpers umgibt und ein Luftkissen von etwa 0,1 bis 3 mm zwischen der Wandung der Rinne und der Außenwandungsflächen des Formkörpers gebildet wird. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Luftkissens etwa 1 bis 1,5 mm.
  • Wenn ein im Querschnitt viereckiger Formkörper, mit einer Längskante nach unten ragend, gelagert wird, ist das Eigengewicht auf dem Luftkissen auf zwei Seitenflächen verteilt, so daß auch Formkörper gelagert werden können, wenn sie auf einer Fläche lagern bzw. ihr Gewicht auf nur einer Fläche wirksam würde, in sich zusammensacken würden. Die gleiche Wirkung der Gewichtsverteilung ergibt sich bei der beschriebenen Unterstützung eines im Querschnitt runden oder ovalen instabilen Wabenkörpers mit einem Luftkissen. Vorteilhaft ist, die Außenwandung eines Formkörpers etwas dicker auszubilden als die Zellenwandungen. Zweckmäßig ist ein Verhältnis der Dicke der Außenwandung zur Dicke der Zellenwandungen von 1,05 2,5.
  • Ein keramischer Formkörper, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der erfindungsgemä-Ben Vorrichtung herstellbar ist, ist in den Fig. 3 und 4 abgebildet.
  • Der in Fig. 3 gezeigte viereckige Formkörper 1 enthält eine Vielzahl von Kanälen 2 von quadratischem Querschnitt, die durch Zellenwände 3 voneinander getrennt sind. Der Formkörper hat eine äußere Wand 4. Die Länge I kann bis zu 2000 mm betragen. Die äußeren Abmessungen m und n eines solchen Formkörpers können 100 bis 300 mm betragen. Die Formkörper werden mit einer Katalysatorsubstanz versehen. Sie können im Scherben eine katalytisch wirkende Substanz enthalten und/oder nach dem Brennen des Scherbens beschichtet oder getränkt werden. Sie werden in einer größeren Anzahl nebeneinander sowie im Abstand hintereinander beispielsweise in einem Rauchgasstrom angeordnet, so daß umweltschädliche Stoffe in unschädliche Stoffe umgewandelt werden können.
  • Der in Fig. 4 dargestellte Ausschnitt aus der Frontalfläche eines Wabenkatalysators 1 zeigt die Wanddicke k der Wände 3 zwischen den Kanälen 2 und die Kantenlänge q der vorzugsweise quadratischen Kanäle. Das Verhältnis k : q kann erfindungsgemäß 1 : 7 bis 1 : 14 betragen. Die äußeren Wände 4 sind dicker als die Zellenwände 3 ausgeführt.
  • Bei sich etwa rechtwinklig kreuzenden inneren Zellenwänden erfolgt die Extrusion auf das sich in der Rinne unter dem Formkörper bildende Luftkissen durch ein Mundstück in einer Stellung, bei der die inneren Zellenwände mit der lotrechten Mittelebene der Rinne jeweils einen Winkel von etwa 45° bilden. Hierdurch werden offenbar die sich aus dem Eigengewicht der Masse ergebenden Kräfte seitlich bis an die durch das Luftkissen unterstützten Seitenwände des Formkörpers verteilt und eine Deformation sowohl der inneren, sehr dünnen Zellenwände als auch der nicht unterstützten oberen Außenwände vermieden. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Schlitze 7 des Mundstückes 6 zur Bildung von inneren Zellenwänden 3 (Fig. 4) wird daher auch bevorzugt, wenn die Außenform des Formkörpers nicht viereckig ist.
  • Das sich zwischen den unteren Außenflächen 25, 26 des Formkörpers 22 und den Innenwandungen 11, 12 der Rinne aufbauende Luftkissen ermöglicht nicht nur berührungslosen Vorschub und Lagerung eines noch nicht ausreichend angesteiften Formkörpers 22, sondern begünstigt auch das Trocknen und Abkühlen dieser von Luft bestrichenen Außenflächen.
  • Die Länge der Rinne 10 kann so gewählt sein, daß in ihr mehrere nacheinander extrudierte Formkörper 22 gelagert bzw. weitergeschoben werden können. Für eine schonende Abgabe der Formkörper 22 kann wenigstens das den am meisten angesteiften Formkörper tragende Teil oder Segment der Rinne 10 um eine parallel zur Längskante 13 z.B. an der Platte 14 angeordnete Achse 29 schwenkbar sein. Zur Abgabe wird auf die oberen Seiten des Formkörpers 22 ein rinnenförmiges Trageblech aufgelegt. Durch Schwenken der Rinne oder des Segments um etwa 180° nach unten wird der noch immer empfindliche Formkörper auf das nicht dargestellte Trageblech übergeben und kann hierauf zum Trocknen gebracht werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung stranggepreßter, Hohlräume aufweisender keramischer Formkörper, bei dem zunächst eine bildsame keramische Masse erzeugt, die bildsame Masse in eine Rinne stranggepreßt, der Strang abgelängt und die abgelängten Formkörper getrocknet und gebrannt werden, wobei der extrudierte Strang durch ein sich unter dem Strang aufbauendes Luftkissen unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang in Form eines als Katalysatorträger geeigneten Wabenkörpers mit einer Vielzahl kanalartiger Hohlräume und einer offenen Frontalfläche von mehr als 80 % mit einem hohen Bildsamkeitswert der keramischen Masse zur Erzeugung dünner Zellenwände unmittelbar in eine Rinne berührungsfrei extrudiert wird, die den Strang an seinen unteren Außenflächen äquidistant umgibt und in der sich ein die unteren Außenflächen des Stranges und des abgelängten Formkörpers gleichmäßig und flächig unterstützendes Luftkissen durch Luftaustritt aus zahlreichen Öffnungen in den Innenwandungen der Rinne aufbaut, und daß die Formkörper nach dem Abschneiden vom Strang auf dem Luftkissen schwebend in der Rinne verschoben und gelagert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Formkörper auf dem Luftkissen solange erfolgt, bis die Masse ausreichend angesteift ist und die Formkörper ohne weiteres gehandhabt werden können.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wabenkörper mit sich etwa rechtwinklig kreuzenden Zellenwäden in der Weise auf das Luftkissen in der Rinne extrudiert wird, daß die Zellenwände sich in einem Winkel von etwa 45 Grad zur lotrechten Mittelebene der Rinne befinden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines viereckigen Formkörpers der Strang mit einer Längskante senkrecht nach unten weisend stranggepreßt und mit dieser Kante nach unten weisend auf dem Luftkissen gelagert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strang extrudiert wird, der quadratische Kanäle mit einem Verhältnis von Wanddicke zu Kantenläge der Kanalquerschnitte von 1 : 7 bis 1 : 14 aufweist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Strangpresse, an deren Mundstück unmittelbar anschließend eine sich in Strangbewegungsrichtung erstreckende Rinne (10) angeordnet ist, die an den Innenwandungen (11, 12) Öffnungen (16) aufweist, die an ein Preßluftsystem (21 a) anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen (11, 12) so ausgebildet sind, daß ein Formkörper (22) an seinen Außenflächen (25, 26) äquidistant von den Innenwandungen (11, 12) umgeben wird und im Zwischenraum durch zahlreiche kleine Öffnungen (16) ein 0, 1 bis 3 mm dickes Luftkissen vorhanden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, insbesondere zur Herstellung eines viereckigen Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen (11, 12) V-förmig zueinander positioniert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (10) die Formkörper (22) zu einem Drittel bis hälftig auf den unteren Außenflächen umgibt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (10) in verschiedene Segmente unterteilt ist, in denen die Luft unabhängig voneinander aufgegeben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in den einzelnen Segmenten mit unterschiedlichen Temperaturen, Mengen, Drücken und Geschwindigkeiten aufgegeben wird.
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