KR20040023793A - 벽 유동성 모놀리스 필터의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세라믹 허니콤 속의 채널을 다음과 같은 단계를 포함하는 방법에 의해 플러깅함으로써 제조된 세라믹 허니콤 벽 유동성 필터에 관한 것이다. 우선, 분산액과 세라믹 분말로 이루어진 혼합물을 제조한다. 그 다음, 당해 혼합물을 플러깅하지 않은 세라믹 허니콤 속의 채널 중 어느 하나의 말단 위에 주입하여 혼합물을 다른 쪽 말단으로 유동시켜 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성시킨다. 그 다음, 플러깅된 세라믹 허니콤을 다공성의 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤이 형성되기에 충분한 온도로 가열한다.

Description

벽 유동성 모놀리스 필터의 제조방법{Method of making wall-flow monolith filter}
본 발명은 2001년 4월 23일에 출원한 미국 가출원 제60/258,809호의 이익을 주장한다.
본 발명은 세라믹 벽 유동성 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 입자상 물질 여과장치(particulate trap)(예: 디젤 입자상 물질 여과장치)에 관한 것이다.
대기 환경 기준이 보다 엄격해짐에 따라, 디젤 엔진 배기 장치에서 방출되는 입자상 물질을 최소화하는 데에 상당한 노력이 집중되어 왔다. 가능한 방법은 디젤 엔진의 배기 시스템 속에 삽입되는 입자상 물질 여과장치이다.
미국 특허 제4,276,071호에 기재되어 있는 바와 같은, 세라믹 허니콤 벽 유동 필터(honeycomb ceramic wall-flow through filter)는 입자상 물질 여과장치의 바람직한 형태이다. 이러한 허니콤 필터는, 예를 들면, 점화시 코디어라이트(cordierite)를 형성하는 물, 결합제 및 세라믹 분말[예를 들면, 점토, 멀라이트(mullite), 실리카, 실리콘 카바이드 및 알루미나]로 이루어진 페이스트를 압출시켜 제조한다. 점토 또는 수용성 결합제는 일반적으로 유용한 허니콤을 형성하기에 충분히 가소성인 페이스트를 제조하는 데 사용된다. 페이스트를 압출시킨 후, 허니콤을 건조시키고, 탈접합시킨 다음, 소결시켜 허니콤을 형성한다. 허니콤은 통상, 세라믹 페이스트의 삽입시키기 위해 얇은 채널 벽에 충분한 강도를 갖도록 소결시켜 아래에 기재하는 바와 같은 채널을 플러깅한다.
마지막으로, 벽 유동성 입자상 물질 여과장치 또는 필터를 제조하기 위해, 소결된 허니콤의 한쪽 말단의 개구부의 절반을 적합한 분말, 분산 매질 및 결합제로 이루어진 페이스트로 플러깅한다. 이어서, 다른 쪽 말단에, 그때까지 플러깅되지 않은 채널을 페이스트로 플러깅한다. 후속적으로, 플러깅된 허니콤을 다시 소결시켜 벽 유동성 입자상 물질 여과장치를 형성한다.
유감스럽게도, 이러한 방법은 다수의 문제점을 내포한다. 예를 들면, 페이스트 속의 액체는 플러그의 불균질한 건조 수축을 먼저 야기하는 점화된 허니콤의 다공성 벽 속으로 인출되고, 결국 플러그 속에서 분해될 수 있다. 두 번째 문제점은 입자상 물질 여과장치를 제조하기 위해 다양한 고가의 단계(예를 들면, 적어도 2개의 고온 점화)가 필요하다는 점이다. 이러한 다양한 단계는 통상 미가공 세라믹 허니콤 벽이 얇고 깨지기 쉬우며, 페이스트를 삽입시키는 경우 변형 및/또는 파괴되는 경향이 있고, 대규모의 공정을 사용하는 경우에 특히 적절하기 때문에 필수적이다. 또 다른 문제점은 플러그의 소결 수축 동안에 점화된 허니콤의 팽창으로 인해, 플러그에 사용될 수 있는 조성이 제한된다는 점이다.
따라서, 예를 들면, 위에서 언급한 선행 기술의 문제점 중 하나와 같은, 선행 기술의 하나 이상의 문제점을 피하는 벽 유동성 여과장치의 제조방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은
분산액 및 세라믹 분말로 이루어진 혼합물을 형성하는 단계(a),
당해 혼합물을 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤 속의 채널의 한쪽 말단에 삽입시켜, 혼합물을 수집하고 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하는 다른 쪽 말단으로 유동시키는 단계(b) 및
플러깅된 세라믹 허니콤을 소결하기에 충분한 온도로 가열하여 다공성의 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하는 단계(c)를 포함하여, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 허니콤 벽 유동성 필터 속의 채널의 플러깅에 특히 유용하지만, 이로써 제한되지는 않는다. 놀랍게도, 당해 방법은 채널을 플러깅할 뿐만 아니라, 예를 들면, 세라믹 허니콤 벽 유동성 필터의 배출 채널 벽에 판별층을 동시에 제공하는 데 사용될 수 있다. 당해 방법은 또한 플러그를 동시에 형성하는 동안, 채널의 필터(예를 들면, 촉매 또는 핵형성제)의 벽 위 또는 속에 기타 유용한 물질을 제공하는 데 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 세라믹 허니콤 필터의 한 가지 양태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 일부가 절단된 측면도이다.
도 3은 도 1의 필터에서 인접 채널의 확대된 개략도이다.
도 4는 도 1의 필터의 그 자체로 형성된 판별층 및 채널의 플러깅된 부분의 확대 단면도이다.
도면의 상이한 단면을 통해, 숫자(2)는 세라믹 허니콤 몸체이고, 숫자(4)는 주입 채널이며, 숫자(5)는 배출 채널이고, 숫자(6)는 인접 채널 사이의 격벽이며, 숫자(8)는 주입 플러그이고, 숫자(9)는 배출 플러그이며, 숫자(10)는 주입 말단이고, 숫자(11)는 배출 말단이며, 숫자(12)는 판별층이다.
플러깅되지 않은 세라믹 허니콤:
플러깅되지 않은 허니콤 몸체는 플러깅되지 않은 하나 이상의 채널을 갖는 세라믹 허니콤이다. 예시한 바와 같이, 허니콤은 한쪽 말단에서 채널의 절반이 플러깅되고 다른 쪽 말단에서는 플러깅되지 않을 수 있다(즉, 채널의 절반은 플러깅되지 않음).
플러깅되지 않은 세라믹 허니콤은 미가공, 하소 또는 소결될 수 있으나, 미가공 또는 하소되는 것이 바람직하다. 미가공의 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤은 세라믹 분말 및 유기 결합제로 이루어진다. 유기 결합제는 문헌[참조: Chapter 11, Introduction to the Principles of Ceramic Processing, J. Reed, John Wiley and Sons, NY, NY, 1988]에 기재되어 있는 바와 같은 물질을 포함한다. 하소된 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤 몸체는 존재할 수 있는 임의의 점토를 탈수시키고 유기 결합제를 제거하기에 충분한 하소 온도로 가열되는 미가공의 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤이다. 소결된 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤은 세라믹 성분을 모놀리스 세라믹 속으로 융합(소결)시키기에 충분한 소결 온도로 가열되는 미가공 또는 하소된 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤이다.
플러깅된 세라믹 허니콤:
플러깅된 세라믹 허니콤은 소결 온도로 가열하여 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하는 경우, 소결된 세라믹 플러그를 형성하는 혼합물로 플러깅된 하나 이상을 채널을 갖는 위에서 언급한 임의의 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤이다.
소결된 플러깅된 세라믹 허니콤:
플러깅된 세라믹 허니콤은 플러그의 세라믹 성분 및, 경우에 따라, 세라믹 허니콤을 모놀리스 세라믹 속으로 융합(소결)시키기에 충분한 소결 온도로 가열한다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 다공성 격벽(6), 주입 채널 플러그(8) 및 배출 채널 플러그(9)로 한정된, 각각 다수의 평행 주입 채널(4) 및 배출 채널(5)를 갖는 세라믹 허니콤 몸체(2)를 포함하는, 이를 통해 (즉, 주입 말단(10)에서 배출 말단(11)까지) 연장되는, 세라믹 허니콤 필터의 한 가지 바람직한 양태를 도시한 것이다. 배출 채널(9)은 또한 격벽(6) 표면에 판별층(12)이 배치되어 있다. 여과되는 물질을 함유하는 가스 또는 액체(14)가 주입 채널(14)로 보내지는 경우, 가스 또는 액체(14)는 격벽(6) 및 판별층(12)으로 통과하고 배출 채널(5)로 배출된다. 따라서, 격벽(6) 및 판별층(12)는 가스 또는 액체(14)로부터 물질을 여과한다.
세라믹 허니콤 몸체(2)는 벽 유동성 필터로서 수행하기에 충분한 다공도 및 강도를 갖는 임의의 유용한 세라믹일 수 있다. 유용한 세라믹의 예로는 실리콘 카바이드, 실리콘 니트레이드, 멀라이트, 코디어라이트, β 스포두멘, 포스페이트 세라믹(예를 들면, 지르코늄 포스페이트) 또는 이들의 배합물을 포함한다. 바람직하게는, 세라믹은 멀라이트, 실리콘 카바이드 또는 코디어라이트이다. 보다 바람직하게는, 세라믹은 멀라이트 또는 실리콘 카바이드이다. 멀라이트는 바람직하게는 미국 특허 제4,910,172호, 제4,911,902호, 제4,948,766호, 제5,098,455호, 제5,173,349호, 제5,194,154호, 제5,198,007호, 제5,252,272호 및 제5,340,516호에 기재되어 있는 바와 같은, 불소 가스의 존재하에 형성되는 물질이다. 멀라이트 입자는 바람직하게는 평균 종횡비(aspect ratio)가 2 이상, 보다 바람직하게는 5 이상, 가장 바람직하게는 10 이상이다.
일반적으로, 세라믹 허니콤 몸체(2)의 다공도는 30 내지 80%이다. 바람직하게는, 세라믹 허니콤 몸체(2)의 다공도는 40 내지 70%이다. 플러그(8) 및 (9)는 플러그로서 유효하게 작용하기에 충분한 임의의 다공도일 수 있다. 일반적으로, 플러그(8) 및 (9)는 세라믹 허니콤 몸체(2)와 세라믹 조성이 본질적으로 동일한 임의의 세라믹 조성물일 수 있다. 본질적으로 동일한 조성은 플러그(8) 및/또는 (9)가 세라믹 허니콤 몸체(2)와 동일한 화학 구조 및 미세 구조를 본질적으로 가짐을 의미한다. 플러그 조성물의 예는 세라믹 허니콤 몸체(2)에 대해 위에서 언급한 바와 동일한 세라믹을 포함한다.
세라믹 벽 유동성 필터의 한 가지 바람직한 양태에 있어서, 플러그(8) 또는(9)는 세라믹 허니콤 몸체(2)와 조성이 동일하다. 당해 양태에 있어서, 판별층(12)이 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 바람직하게는, 세라믹 허니콤 몸체와 화학 구조가 본질적으로 동일한 판별층(12)이 존재한다.
또 다른 바람직한 양태에 있어서, 소결된 세라믹 허니콤 몸체(2)는 주입 말단(10)의 배출 플러그(9)와는 조성이 상이한 배출 말단(11)의 주입 플러그(8)를 갖는다. 상이한 조성은, 소결 후, 조성물이, 세라믹을 특징으로 하는 통상 사용되는 기술에 의해 용이하게 판별되는 미세 구조 차이(예를 들면, 다공도, 결정 구조 또는 입자 크기) 또는 화학 구조 차이를 가짐을 의미한다. 본질적으로, 이는 이러한 차이가 위에서 언급한 기술에 의해 용이하게 판별되지 않음을 의미한다. 바람직하게는, 허니콤 몸체(2)의 모든 채널의 절반(즉, 주입 채널(4))은 한쪽 말단에 플러깅되며 한쪽 말단에 플러깅되지 않는 나머지 채널은 다른 쪽 말단에 플러깅된다(즉, 배출 채널(5)은 주입 말단에 플러깅된다). 보다 더 바람직하게는, 배출 플러그(9)는 주입 플러그(8)와 화학 구조가 본질적으로 동일하지만 미세 구조는 상이하다. 추가로, 이러한 양태는 또한 판별층(12)을 갖는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 배출 플러그(9)는 판별층(12)과 조성이 본질적으로 동일하며 주입 플러그(8)는 세라믹 허니콤 몸체(2)와 조성이 본질적으로 동일하다.
판별층(12)은 평균 공극 크기가 세라믹 허니콤 몸체의 평균 공극 크기보다 실질적으로 작은 한, 필터의 제조에 유용한 임의의 물질일 수 있다. 적합한 물질은 세라믹 허니콤 몸체에 대해 기재된 물질을 포함한다. "실질적으로 작은"은 일반적으로 판별층의 평균 공극 크기가 세라믹 허니콤 몸체의 평균 공극 크기의 최대¾임을 의미한다. 바람직하게는, 판별층(12)의 평균 공극 크기는 세라믹 허니콤 몸체(2)의 평균 공극 크기의 최대 ½이며, 보다 바람직하게는 최대 ¼이다.
또한, 세라믹 허니콤 벽 유동성 필터(1)는 하나 이상의 격벽(6) 또는 판별층(12)의 위 또는 속에 촉매를 가질 수 있다. 촉매는, 예를 들면, 매진 입자의 연소 또는 CO(일산화탄소) 또는 NOx(산화질소)의 산화를 촉매하기에 적합한 임의의 촉매일 수 있다. 예시적인 촉매는 다음을 포함한다.
첫 번째 예시적인 촉매는 정확히 귀금속, 염기성 금속 및 이의 배합물과 같은 결합 금속 촉매이다. 귀금속 촉매의 예는 백금, 로듐, 팔라듐, 루테늄, 레늄, 은 및 이들의 합금을 포함한다. 염기성 금속 촉매의 예는 구리, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 아연, 망간, 바나듐, 티탄, 스칸듐 및 이들의 배합물을 포함한다. 금속 촉매는 바람직하게는 금속 형태로 존재할 수 있으나, 산화물, 질화물 및 탄화물과 같은 무기 화합물로서 존재하거나, 다공성 촉매 지지체의 세라믹 입자 속의 결함 구조로서 존재할 수 있다. 금속은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같은, 임의의 적합한 기술에 의해 도포될 수 있다. 예를 들면, 금속 촉매는 화학 증착에 의해 도포될 수 있다.
두 번째 예시적인 촉매는 위에서 언급한 허니콤 촉매의 세라믹 입자의 격자 구조 속으로 혼입되어 있는 촉매이다. 예를 들면, 원소는 Ce, Zr, La, Mg, Ca, 앞의 단락에 기재되어 있는 금속 원소 또는 이들의 배합물일 수 있다. 이러한 성분은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같은, 임의의 적합한 방식으로 혼입될 수 있다.
세 번째 예시적인 촉매는 금속이 증착되어 있는 세라믹 입자의 배합물이다. 이는 통상 세척 코트(wash-coats)라고 불린다. 일반적으로, 세척 코트는 금속이 증착되어 있는 제올라이트, 알루미노실리케이트, 실리카, 세리아, 지르코니아, 산화바륨, 탄산바륨 및 알루미나 입자와 같은 마이크로미터 크기의 세라믹 입자로 이루어진다. 금속은 직접 증착된 금속에 대해 임의로 상기에 기재될 수 있다. 특히 바람직한 세척 코트 촉매 피막은 귀금속을 갖는 알루미나 입자로 이루어진 막이다. 이는 세척 코트가 지르코늄, 바륨, 란탄, 마그네슘 및 세륨 중 하나 이상의 산화물을 갖는, 하나 이상의 금속 산화물(예: 알루미나)로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다.
네 번째 예시적인 촉매는 골든(Golden)의 미국 특허 제5,939,354호에 기재되어 있는 바와 같은, 금속 옥사이드 조성물을 포함하는 퍼오브스카이트형 촉매(perovskite-type catalyst)이다.
다섯번째 예시적인 촉매는 하나 이상의 금속 염을 함유하는 수용성 염 용액(a) 및 공중합체를 함유하는 양쪽성 에틸렌 옥사이드(b)를 포함하는 조성물로서, 촉매 지지체 위에 침착되고, 300℃ 내지 3,000℃의 온도에서 하소시킴으로써 형성되는 촉매인데, 여기서, 공중합체는 국제 공개특허공보 제WO 99/18809호[그루엔바우어(Gruenbauer) 등]에 기재된 바와 같이 평균 분자량이 400 이상이고, 에틸렌 옥사이드 함량은 5 내지 90%이며, HLB는 -15 내지 15이다. 또한, 본 촉매는 미국 특허 제5,698,483호 및 국제 공개특허공보 제WO 99/03627호에 기재된 촉매일 수도 있다.
세라믹 허니콤의 채널을 플러깅시키는 방법을 수행하는 경우, 분산액과 세라믹 분말로 이루어진 혼합물을 제조한다. 그 다음, 혼합물을 다른 쪽 말단으로 유동시켜 수집하여 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하도록, 본 혼합물을 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤의 하나 이상의 채널에 주입한다. 그 다음, 플러깅된 세라믹 허니콤을 플러그를 소결시키기에 충분한 온도로 가열하고, 이들을 세라믹 허니콤에 융합시키고, 경우에 따라 세라믹 허니콤도 소결시킨다(즉, 미가공 또는 소결된 세라믹 허니콤인 경우에 이들을 소결시킨다). 즉, 플러깅된 세라믹 허니콤을 충분히 가열하여 다공성 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성시킨다.
본 혼합물은 미가공 세라믹 허니콤 채널의 한쪽 말단에 삽입시킨 다음, 채널을 통해 유동하여 채널의 다른 쪽 말단에 수집(예: 단순한 중력에 의해)될 수 있을 정도로 충분한 유동성을 가져야 한다. 따라서, 본 혼합물은 예를 들면, 분리벽 위의 분리층에 도포될 수 있으며, 주입 플러그 또는 배출 플러그를 형성할 수 있으며, 충분한 양의 분산액을 제거하면 플러그를 형성하기에 충분한 일체성을 갖는 수집된 혼합물을 수득할 수 있다. 일반적으로, 이러한 혼합물의 점도는 1000cp 이하, 보다 바람직하게는 200cp 이하, 보다 더욱 바람직하게는 100cp 이하, 가장 바람직하게는 20cp 이하이다.
본 혼합물을 당해 기술 분야에 공지된 것과 같은 적합한 방법에 의해 형성시킬 수 있다. 적합한 방법으로는 문헌에 기재된 것이 있다[참조: Chapter 17, Introduction to the Principles of Ceramic Processing, J. Reed, John Wiley andSons, NY, 1988].
분산액은, 예를 들면, 물 및 알콜, 지방족, 글리콜, 케톤, 에테르, 알데하이드, 에스테르, 방향족, 알켄, 알킨, 카복실산, 카복실산 클로라이드, 아미드, 아민, 니트릴, 니트로, 설파이드, 설폭사이드, 설폰, 유기 금속 또는 이들의 혼합물과 같은 유기 액체가 있다. 바람직하게는, 분산액은 물, 지방족, 알켄 또는 알콜이다. 보다 바람직하게는, 액체는 알콜이다. 바람직하게는 알콜은 메탄올, 프로판올, 에탄올 또는 이들의 배합물이다. 가장 바람직하게는, 알콜은 프로판올이다.
세라믹 분말은 실리콘 카바이드, 실리콘 니트레이드, 멀라이트, 코디어라이트, β 스포두멘, 포스페이트 세라믹(예: 지르코늄 포스페이트) 또는 이들의 배합물과 같은 세라믹을 형성하는 세라믹 분말과 같은 플러그를 형성하기에 유용한 임의의 것일 수 있다. 바람직하게는, 세라믹 분말은 멀라이트 또는 코디어라이트를 형성한다. 세라믹의 바람직한 예로는 실리카, 실리콘 카바이드, 알루미나, 알루미늄 클로라이드, 점토, 플루오로토파즈, 제올라이트 및 이들의 혼합물이 있다. 보다 바람직하게는, 세라믹 분말은 일부의 경우 공정중 존재하는 불소 기체를 갖는 공정에서 플루오로토파즈와 멀라이트를 형성하는 분말로 이루어진다.
본 혼합물은 세라믹 현탁액의 제조기술 분야에 공지된 것과 같은 기타 유용한 성분을 함유할 수 있다. 기타 유용한 성분의 예로는 문헌에 기재된 바와 같은 분산제, 해집제, 응집제, 가소제, 소포제, 윤활유 및 보존제가 있다[참조: Chapters 10 - 12 of Introduction to the Principles of Ceramic Processing, J. Reed, John Wiley and Sons, NY, 1988]. 혼합물 중의 바람직한 결합제는 분산액에용해가능하지만 수불용성인 것이다.
또한, 혼합물은 결합제를 함유할 수도 있다. 결합제의 예로는 문헌에 기재된 것과 같은 셀룰로오스 에테르가 있다[참조: Chapter 11, Introduction to the Principles of Ceramic Processing, J. Reed, John Wiley and Sons, 1988]. 바람직하게는, 결합제는 더 다우 케미칼 캄파니에서 메토셀(METHOCEL) 및 에토셀(ETHOCEL)이란 상표명으로 시판중인 것과 같은 메틸셀룰로오스 또는 에틸셀룰로오스이다. 바람직하게는 결합제는 분산액에 용해되지만, 물에는 용해되지 않는다.
혼합물을 형성한 후, 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤의 채널에 혼합물을 주입하여 플러그를 형성시킨다(즉, 플러깅된 세라믹 허니콤이 형성된다). 채널로의 삽입은 당해 기술 분야에 공지된 것과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 성취될 수 있다. 예를 들면, 혼합물을 채널에 주입, 분출 또는 주사할 수 있다.
분산액을 공기중 건조, 가열 또는 진공의 적용에 의한 건조 또는 세라믹 허니콤 몸체의 한쪽 말단 위의 채널 말단을 모세관 현상에 의해 분산액을 제거하는 다공성 매질로 차단시키는 것과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 제거할 수 있다. 이러한 다공성 매질의 예로는 세라믹을 슬립 캐스팅하는 데 사용되는 것과 같은 소석고(plaster of Paris)가 있다. 혼합물을 한쪽 말단의 모든 채널에 주입하는 경우, 유체가 모든 채널을 통해 유동하여, 다른 쪽 말단의 밀봉된 채널에서만 수집되어 플러그를 형성하는 반면, 밀봉되지 않은 채널에 의해서는 혼합물이 플러그를 형성하지 않고 배출되는 것과 같은 방식으로 플러깅시키려는 채널을 밀봉시키는 것이특히 바람직하다.
또 다른 바람직한 양태에서, 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤은 한쪽 말단 위의 채널에 하나 이상의 플러그를 가지며, 플러그가 없는 하나 이상의 채널을 갖지 않는다(즉, 개방 채널). 그 다음, 혼합물을 개방 채널에 주입한다. 혼합물이 개방 채널로 유동하여 허니콤의 다른 쪽 말단의 개방 채널에 플러그를 형성하는 방식으로 혼합물을 플리깅된 채널의 플러그와 동일한 말단 위의 개방 채널에 삽입시킨다.
혼합물을 삽입시킨 후(즉, 플러깅된 세라믹 허니콤이 형성된 후), 플러깅된 세라믹 허니콤을 플러그 및, 경우에 따라, 세라믹 허니콤이 소결되기에 충분한 소결 온도로 가열하여 플러깅된 소결된 세라믹 허니콤을 형성시킨다. 일반적으로, 플러깅된 소결된 세라믹 허니콤의 다공성은 30 내지 80%, 바람직하게는 40 내지 70%이다.
소결 온도는 형성시키려는 세라믹에 좌우되지만, 일반적으로 900℃ 이상이다. 바람직하게는, 소결 온도는 1,000℃ 이상, 보다 바람직하게는 1,100℃ 내지 2,200℃, 보다 바람직하게는 1,750℃ 이하, 가장 바람직하게는 1,400℃ 이하이다.
특정한 소결된 세라믹 제조 기술 분야에 공지된 바와 같이, 임의 적합한 대기 또는 대기의 조합하에 임의의 적합한 방식 또는 가열 장치를 사용하여 소결 온도로 가열할 수 있다.
본 방법을 수행함에 있어서, 하소시킨 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤을 사용할 수 있다. 일반적으로, 하소 온도는 미가공 세라믹 허니콤을 실질적으로 소성시키는데 불충분하지만, 탈수된 점토가 물과 접촉하는 경우에도 재수화되지 않을 정도로, 임의 유기 결합제를 제거하고, 임의의 점토를 탈수시키기에는 충분하다.
하소 온도는 실질적으로 허니콤내에 존재하는 임의의 유기 결합제를 제거하거나 또는 임의의 점토를 탈수시키기에 적합한 임의의 온도일 수 있다. 일반적으로, 점토가 존재하는 경우, 온도는 점토가 실질적으로 재수화되지 않기에 충분해야 한다. "실질적으로 재수화되지 않는다"는 것은 일반적으로 점토의 90중량%가 물에 24시간 방치되는 경우에도 재수화되지 않는다는 것을 의미한다. 물과 접촉하는 경우, 탈수된 점토의 99%, 바람직하게는 탈수된 점토 전부가 재수화되지 않을 정도로 충분한 하소 온도가 바람직하다.
일반적으로, 하소 온도는 400℃ 내지 1,000℃이다. 보다 바람직하게는, 하소 온도는 500℃ 이상, 보다 바람직하게는 600℃ 이상, 가장 바람직하게는 650℃ 이상 내지 바람직하게는 950℃ 이하, 보다 바람직하게는 900℃ 이하, 가장 바람직하게는 850℃ 이하이다.
하소 대기는 점토를 탈수시키기에 적합한 임의 대기일 수 있다. 예로는 공기, 진공, 불활성 대기(예: 영족 기체), 질소 또는 이들의 배합물이 있다. 하소 온도로의 가열방법 및 장치는 당해 기술분야에 공지된 것과 같은 임의의 적합한 장치일 수 있다.
그 다음, 플러깅된 하소된 세라믹 허니콤을 상술한 바와 동일한 방식으로 소결시켜 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성시킨다.
마지막으로, 플러깅되지 않은 소결된 세라믹 허니콤도 사용할 수 있다. 플러깅되지 않은 소결된 세라믹 허니콤을 임의의 적합한 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 동일한 방식으로 플러그를 소결시킬 수 있다. 플러그를 삽입시킨 후, 플러그를 상술한 바와 같이 소결하여 다공성 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성시킨다.
실시예 1
어드밴스드 세라믹스 인코포레이티드(Advanced Ceramics Incorporated)(미국 조지아주 아틀란타 소재)에서 시판중인, 알루미늄, 점토, 결합제 및 물로 이루어진 페이스트 혼합물을 압출하고 건조시킴으로써 37.2셀/㎠의 미가공 허니콤을 제조하였다. 본 미가공 허니콤을 150mm의 길이로 절단하였다. 미가공 허니콤의 한쪽 말단 위의 채널 절반을 상기 허니콤을 제조하는 데 사용한 것과 동일한 페이스트 혼합물로 플러깅하여 상기 말단 위에 바둑판 모양의 플러그를 형성시켰다(제1 플러깅시킨 말단). 본 허니콤을 제1 플러깅시킨 말단이 위로 향하도록 하여 클램프에 설치한다(즉, 다른 쪽 말단 또는 제2 말단은 아래를 향하게 한다).
평균 입자 크기가 3㎛인 멀라이트 분말[Baikalox MULCR, 바이코브스키 인터내셔날(Baikowski International), 미국 노스캐롤라이나주 샬롯데 소재]을 2-프로판올 및 3중량%의 에틸 셀룰로오스[ETHOCEL, 더 다우 케미칼(The Dow Chemical), 미국 미시간주 미들랜드 소재]와 혼합하여 멀라이트가 10중량%인 슬러리를 제조하였다. 그 다음, 본 슬러리를 제1 플러깅시킨 말단의 플러깅되지 않은 채널로 주입한다. 슬러리를 채널의 아래로 유동시켜, 채널 벽을 피복시키고, 당해 허니콤의 다른 쪽 말단에서 수집한다. 슬러리를 제2 말단에서 수집하면, 플러깅된 미가공 허니콤 필터를 형성하는 제1 플러깅된 말단의 플러깅되지 않은 채널 속에서의 모세관 현상으로 인하여 바둑판 모양의 플러그가 형성된다.
플러깅된 미가공 허니콤 필터를 건조시킨 후, 1,000℃로 가열하여 결합제를 제거하고, 산화물을 가볍게 소결시킨다. 그 다음, 가볍게 소결된 허니콤을 미국 특허 제5,198,007호[모이어(Moyer) 등]에 기재된 방법을 사용하여 바늘모양 멀라이트로 전환시킨다. 생성된 허니콤 벽 유동성 필터는 멀라이트 슬러리가 허니콤의 벽에 접촉하고 있는 미세한 바늘 모양의 멀라이트 층으로 이루어진 분리층을 갖는다. 첫번째 말단 위의 플러그는 허니콤과 사실상 동일한 멀라이트 미세 구조를 가지지만, 두번째 말단 위의 플러그는 분리층과 유사한 멀라이트 미세 구조를 갖는다.
실시예 2
한쪽 말단이 플러깅된 미가공 허니콤을 상술한 방법과 동일하게 제조한다. 그 다음, 한쪽 말단이 플러깅된 미가공 허니콤을 1,000℃로 가열하여 결합제를 제거하고, 산화물을 가볍게 소결시킨다.
실시예 1과 동일한 멀라이트 분말을 4중량%의 메토셀(METHOCEL) 수용액과 혼합하여 10중량%의 멀라이트를 포함하는 슬러리를 제조한다. 본 슬러리를 실시예 1과 동일한 방식으로 첫번째 말단 위의 개방 채널에 주입하여 두번째 말단에 플러그를 형성시킨다. 건조한 후, 허니콤을 600℃로 가열하여 두번째 말단의 플러그로부터 결합제인 메토셀을 제거한다. 그 다음, 플러깅된 허니콤을 미국 특허 제5,198,007호(모이어 등)에 기재된 방법을 사용하여 바늘 모양의 멀라이트로 전환시킨다. 생성된 벽 유동성 필터는 실시예 1과 사실상 동일한 미세 구조 특성을 갖는다.

Claims (8)

  1. 분산액 및 세라믹 분말로 이루어진 혼합물을 형성하는 단계(a),
    당해 혼합물을 플러깅되지 않은 세라믹 허니콤(honeycomb) 속의 채널의 한쪽 말단에 삽입시켜, 혼합물을 수집하고 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하는 다른 쪽 말단으로 유동시키는 단계(b) 및
    플러깅된 세라믹 허니콤을 소결하기에 충분한 온도로 가열하여 다공성의 소결된 플러깅된 세라믹 허니콤을 형성하는 단계(c)를 포함하여, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분산액이 물 또는 알콜인, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 분산액이 메탄올, 프로판올, 에탄올 또는 이의 혼합물인, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 분산액이 프로판올인, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 혼합물을 미가공 세라믹 허니콤 속의 채널의 한쪽 말단에삽입시키고, 혼합물을 수집하고 플러그를 형성하도록 차단된 다른 쪽 말단으로 유동시킴으로써 삽입시키는, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 다른 쪽 말단이 혼합물의 분산액을 제거할 수 있는 다공성 몸체에 의해 차단되는, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 혼합물을 채널을 통해 유동시키고 세라믹 분말을 채널 벽에 증착시켜 단계(c)의 가열시 판별층을 채널 벽에 형성시키는, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 혼합물이 촉매를 포함하는, 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100848795B1 (ko) 2001-04-23 2008-07-28 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법
WO2002085814A2 (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Dow Global Technologies Inc. Method of making wall-flow monolith filter
JP2003253252A (ja) * 2002-03-05 2003-09-10 Ngk Insulators Ltd シール材、ハニカム構造体のシール方法及びシールされたハニカム構造体
JP2004261664A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びハニカム構造体押出し成形用口金
JP2005046764A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Asahi Glass Co Ltd 窒化ケイ素質ハニカムフィルタ用封止材、それを用いた窒化ケイ素質ハニカムフィルタの封止法
US8661794B2 (en) * 2003-08-29 2014-03-04 Dow Global Technologies Llc Diesel exhaust filter
US7341970B2 (en) 2004-03-31 2008-03-11 Corning Incorporated Low thermal expansion articles
FR2876413B1 (fr) * 2004-10-07 2007-03-16 Renault Sas Filtre a particules impregne d'une formulation catalytique pour moteur a combustion interne
US7297827B2 (en) * 2004-11-29 2007-11-20 Fina Technology, Inc. Use of monolith catalyst to prepare ethylbenzene
US7635446B2 (en) * 2005-08-23 2009-12-22 Dow Global Technologies, Inc. Method for debindering ceramic honeycombs
JP4270224B2 (ja) * 2005-11-09 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP5223340B2 (ja) 2006-01-27 2013-06-26 日立金属株式会社 セラミックハニカムフィルタの製造方法
WO2007132530A1 (ja) * 2006-05-17 2007-11-22 Ibiden Co., Ltd. ハニカム成形体用端面処理装置、ハニカム成形体の封止方法、及び、ハニカム構造体の製造方法
ATE452867T1 (de) * 2006-07-14 2010-01-15 Dow Global Technologies Inc Verbessertes verbundmaterial und verfahren zur herstellung des verbundmaterials
WO2008066167A1 (fr) * 2006-11-30 2008-06-05 Hitachi Metals, Ltd. Filtre céramique en nid d'abeilles et son procédé de fabrication
EP2098348A1 (en) * 2006-12-27 2009-09-09 Ngk Insulators, Ltd. Process for producing plugged honeycomb structure
CN101652232B (zh) * 2007-03-30 2012-09-05 康宁股份有限公司 用于选择性电磁干燥陶瓷成型混合物的方法和施加器
CN101801879A (zh) * 2007-07-31 2010-08-11 康宁股份有限公司 应用于陶瓷蜂窝体的组合物
US8242038B2 (en) * 2007-10-31 2012-08-14 Corning Incorporated Low thermal expansion high strength honeycomb cement and method therefor
EP2334423B1 (en) * 2008-08-30 2017-03-01 Corning Incorporated Methods and devices for fluid handling
CN102481544A (zh) * 2009-08-31 2012-05-30 康宁股份有限公司 制造挤出主体反应器的方法
US8959773B2 (en) 2009-09-28 2015-02-24 Corning Incorporated Method of making membrane filter
CN102574039B (zh) * 2009-09-30 2015-09-02 住友大阪水泥股份有限公司 废气净化过滤器
CN102574038A (zh) * 2009-09-30 2012-07-11 住友大阪水泥股份有限公司 废气净化过滤器
MX2012009546A (es) 2010-02-17 2012-09-12 Dow Global Technologies Llc Sistema de deteccion de defecto de filtro y membrana.
WO2012030557A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-08 Corning Incorporated Cellular ceramic articles with coated channels and methods for making the same
KR101798268B1 (ko) 2010-10-01 2017-11-15 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 기판들의 기공 크기들을 분석하기 위한 시스템 및 방법
JP5743486B2 (ja) * 2010-10-25 2015-07-01 イビデン株式会社 集熱レシーバー及び太陽熱発電装置
US9132388B2 (en) 2011-11-28 2015-09-15 Corning Incorporated Partition fluid separation
US9499442B1 (en) * 2013-03-15 2016-11-22 Ibiden Co., Ltd. Method for manufacturing aluminum-titanate-based ceramic honeycomb structure
US9255036B2 (en) * 2013-03-15 2016-02-09 Corning Incorporated Cellular ceramic article and method for manufacturing the same
CN107073377B (zh) 2014-09-03 2021-02-26 康宁股份有限公司 具有活性堵塞物的废气过滤器
JP7089932B2 (ja) * 2018-04-18 2022-06-23 日本碍子株式会社 触媒を担持するための担体及びその製造方法、並びに排気ガス浄化装置
EP3880339A1 (en) * 2018-11-15 2021-09-22 Corning Incorporated Conductive ceramic honeycombs with resistive heating capability and methods of making the same
EP3898148B1 (en) * 2018-12-21 2023-05-24 Corning Incorporated Methods of plugging a permeable porous cellular body

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200604A (en) * 1974-05-02 1980-04-29 Gte Sylvania Incorporated Method for forming a sealed outer ring for ceramic regenerator
US4041591A (en) 1976-02-24 1977-08-16 Corning Glass Works Method of fabricating a multiple flow path body
CA1145270A (en) 1979-12-03 1983-04-26 Morris Berg Ceramic filters for diesel exhaust particulates and methods of making
US4276071A (en) 1979-12-03 1981-06-30 General Motors Corporation Ceramic filters for diesel exhaust particulates
JPS577215A (en) 1980-06-16 1982-01-14 Ngk Insulators Ltd Preparation of ceramic honeycomb filter
JPS5742317A (en) 1980-08-28 1982-03-09 Ngk Insulators Ltd Ceramic honeycomb filter
JPS5742316A (en) 1980-08-28 1982-03-09 Ngk Insulators Ltd Ceramic honeycomb filter
US4411856A (en) 1981-07-15 1983-10-25 Corning Glass Works Method and apparatus for high speed manifolding of honeycomb structures
US4557773A (en) 1981-07-15 1985-12-10 Corning Glass Works Method for selectively manifolding honeycomb structures
US4427728A (en) 1981-08-24 1984-01-24 Corning Glass Works Masking apparatus for selectively charging honeycomb structures
US4573896A (en) 1981-07-15 1986-03-04 Corning Glass Works Apparatus for selectively manifolding honeycomb structures
US4759892A (en) 1981-07-15 1988-07-26 Corning Glass Works Method and apparatus for aligning body with honeycomb structure
US5021204A (en) 1981-07-15 1991-06-04 Corning Incorporated Method for selectively charging honeycomb structures
US4432918A (en) 1981-08-24 1984-02-21 Corning Glass Works Methods for fabricating selectively plugged honeycomb structures
US4557962A (en) 1981-08-24 1985-12-10 Corning Glass Works Masking apparatus for selectively charging honeycomb structures
US4455180A (en) 1981-08-24 1984-06-19 Corning Glass Works Method of fabricating a sintered and selectively plugged honeycomb structure
US4423090A (en) * 1982-02-02 1983-12-27 General Motors Corporation Method of making wall-flow monolith filter
US4417908A (en) 1982-02-22 1983-11-29 Corning Glass Works Honeycomb filter and method of making it
US4420316A (en) 1982-02-22 1983-12-13 Corning Glass Works Filter apparatus and method of making it
US4403008A (en) 1982-03-08 1983-09-06 General Motors Corporation Flexible cell plugging mask for use in fabricating particulate filters
US4662911A (en) * 1982-03-18 1987-05-05 Nippondenso Co., Ltd. Equipment for trapping particulates in engine exhaust gas
JPS5954683A (ja) 1982-09-20 1984-03-29 日本碍子株式会社 セラミツクハニカム構造体の開口端面封止方法
JPS5964296A (ja) 1982-09-30 1984-04-12 日本碍子株式会社 フイルム穿孔装置
US4509966A (en) 1983-05-18 1985-04-09 General Motors Corporation Wall-flow monolith filter with porous plugs
US4682911A (en) 1984-03-06 1987-07-28 Mpc Containment Systems, Ltd. Secondary containment systems especially well suited for hydrocarbon storage and delivery systems
JPS61424A (ja) 1984-06-12 1986-01-06 Nippon Denso Co Ltd セラミツクフイルタ
US5062911A (en) 1989-12-21 1991-11-05 Corning Incorporated Preparation of ceramic honeycomb structure having selectively sealed channels
US5194078A (en) 1990-02-23 1993-03-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exhaust filter element and exhaust gas-treating apparatus
US5198007A (en) 1991-12-05 1993-03-30 The Dow Chemical Company Filter including a porous discriminating layer on a fused single crystal acicular ceramic support, and method for making the same
DE4211787C1 (de) 1992-04-08 1993-11-04 Schott Glaswerke Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines filters in form eines keramischen wabenkoerper-monolithen
DE4238120C1 (de) 1992-11-12 1994-03-17 Schott Glaswerke Verfahren zum rechnergesteuerten, stirnseitigen, wechselweisen Verschließen von Kanälen eines Wabenkörper-Monolithen für Abgasreinigungsanlagen von Verbrennungsmotoren
US5332703A (en) 1993-03-04 1994-07-26 Corning Incorporated Batch compositions for cordierite ceramics
DK40293D0 (da) 1993-04-05 1993-04-05 Per Stobbe Method for preparing a filter body
JP3012167B2 (ja) 1995-04-12 2000-02-21 日本碍子株式会社 排ガス浄化フィルタおよびそれを用いた排ガス浄化装置
US5846276A (en) 1995-07-05 1998-12-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Exhaust gas filter
JP3536060B2 (ja) 1995-07-06 2004-06-07 東京窯業株式会社 セラミックハニカム構造体端面の目封じ方法
JP3560408B2 (ja) 1996-02-15 2004-09-02 株式会社日本自動車部品総合研究所 ディーゼル排ガス浄化フィルタおよびその製造方法
US6200483B1 (en) * 1998-10-07 2001-03-13 Corning Incorporated Structured materials for purification of liquid streams and method of making and using same
US6251473B1 (en) * 1999-05-12 2001-06-26 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Preparation of ceramic thin films by spray coating
US6206944B1 (en) * 1999-10-15 2001-03-27 Corning Incorporated Low aspect ratio diesel exhaust filter
JP4497653B2 (ja) 2000-05-10 2010-07-07 日本碍子株式会社 セラミック体の製造方法
JP2002173381A (ja) 2000-12-01 2002-06-21 Denso Corp セラミックハニカム成形体の目封止方法
KR100848795B1 (ko) 2001-04-23 2008-07-28 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 세라믹 허니콤 속의 채널을 플러깅하는 방법
JP4007058B2 (ja) 2001-08-06 2007-11-14 株式会社デンソー 排ガス浄化フィルタ
US6673300B2 (en) 2002-02-28 2004-01-06 Corning Incorporated Method for plugging selected cells in a honeycomb

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Publication number Publication date
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