PL205254B1 - Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego - Google Patents

Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego

Info

Publication number
PL205254B1
PL205254B1 PL374098A PL37409803A PL205254B1 PL 205254 B1 PL205254 B1 PL 205254B1 PL 374098 A PL374098 A PL 374098A PL 37409803 A PL37409803 A PL 37409803A PL 205254 B1 PL205254 B1 PL 205254B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
honeycomb structure
sealing material
sealing
sealed
component
Prior art date
Application number
PL374098A
Other languages
English (en)
Other versions
PL374098A1 (pl
Inventor
Jun Fujita
Original Assignee
Ngk Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ngk Insulators Ltd filed Critical Ngk Insulators Ltd
Publication of PL374098A1 publication Critical patent/PL374098A1/pl
Publication of PL205254B1 publication Critical patent/PL205254B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/10Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2271/00Sealings for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2271/02Gaskets, sealings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149Honeycomb-like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Description

Opis wynalazku
Dziedzina techniki
Przedmiotowy wynalazek dotyczy materiału uszczelniającego, sposobu uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelnionej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a w szczególności materiału uszczelniającego, który nie powoduje łatwo załamań w uszczelnionej części i wykazuje niewielkie wahania uszczelnionej głębokoś ci uszczelnionej części, sposobu uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelnionej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
Stan techniki
Struktury ceramiczne, takie jak struktury komórkowe podobne do plastra pszczelego, są wykorzystywane w filtrach do zatrzymywania cząstek stałych, zwłaszcza zawartych w spalinach pochodzących z silnika wysokoprężnego, z palenisk kotłów itp.
Zwykle, jak pokazano na fig. 5(a) i (b), struktura ceramiczna używana do tego celu, na przykład struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, ma konstrukcję złożoną z wielu przelotowych kanałów 3 rozdzielonych przegrodami 2 i przebiegających w kierunku osi X oraz uszczelnione części, w których sąsiednie przelotowe kanały 3 są uszczelnione w końcowych częściach po przeciwnych stronach w taki sposób, że powierzchnie końcowe mają wygląd szachownicy. W strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, obrabiany płyn przepływa w przelotowym kanale 3, który nie ma uszczelnionej części w jednej końcowej powierzchni 42, to znaczy w przelotowym kanale 3, który ma uszczelnioną część w drugiej końcowej powierzchni 44, a jest wyprowadzany z sąsiedniego przelotowego kanału 3 przez porowatą przegrodę 2, to znaczy z przelotowego kanału 3, który ma uszczelnioną część w jednej powierzchni końcowej 42 i który nie ma uszczelnionej części w drugiej końcowej powierzchni 44. W takim przypadku przegrody 2 działają jako filtr. Przykładowo sadze itp. z silnika wysokoprężnego są zatrzymywane przez przegrody i osadzają się na przegrodach.
Jednakże załamania są czasami wytwarzane w uszczelnionych częściach 10, jak pokazano na fig. 6 i istnieje problem polegający na tym, że działanie filtru jest pogorszone przez powstanie załamań 20. Łatwo powstają również wahania głębokości x uszczelnionych części 10, a działanie filtru zostaje również pogorszone.
Istota wynalazku
Przedmiotowy wynalazek został opracowany z rozważeniem tych sytuacji, a jego pierwszym celem jest opracowanie materiału uszczelniającego, który uszczelnia strukturę ceramiczną i nie powoduje łatwego powstawania załamań w uszczelnionej części, zaś wahania głębokości uszczelnionej w uszczelnionej części są niewielkie. Drugim celem jest opracowanie sposobu uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, w której załamania nie powstają łatwo w uszczelnionych częściach i która ma niewielkie wahania uszczelnionej głębokości w każdej uszczelnionej części. Trzecim celem jest opracowanie struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, w której wytwarzane jest mniej załamań w uszczelnionych częściach i która ma małe wahania uszczelnionej głębokości w każdej uszczelnionej części.
W wyniku intensywnych badań przeprowadzonych w celu rozwiązania opisanych powyżej problemów, wynalazcy stwierdzili, że parowanie składnika ciekłego w zwykłej temperaturze, na przykład wody, jest nierównomierne i wady kształtu nazywane załamaniami są powodowane przez nierównomierne suszenie w etapie suszenia po uszczelnieniu, a ponadto powstawania takich załamań można uniknąć przez dodanie czynnika tworzącego zawiesinę. Ponadto można zmniejszyć wahania głębokości x uszczelnionej części 10.
Przedmiotowy wynalazek oparty jest na powyższym stwierdzeniu. Według wynalazku po pierwsze opracowano materiał uszczelniający, który uszczelnia strukturę ceramiczną, charakteryzujący się tym, że zawiera składnik ceramiczny, składnik ciekły w zwykłej temperaturze oraz czynnik tworzący zawiesinę.
Według przedmiotowego wynalazku czynnik tworzący zawiesinę zawiera co najmniej jeden z materiałów z grupy złożonej z siarczanu wapnia, siarczanu magnezu, chlorku wapnia i chlorku magnezu. Korzystne jest zastosowanie 10-50 części mas. składnika ciekłego w zwykłej temperaturze i 0,01-10 części mas. czynnika tworzącego zawiesinę w stosunku do 100 części mas. składnika ceramicznego. Składnikiem ciekłym w zwykłej temperaturze jest korzystnie woda. Składnik ceramiczny korzystnie zawiera co najmniej jeden z materiałów z grupy złożonej z kordierytu, mulitu, tlenku glinu, spinelu, węglika krzemu, materiału kompozytowego złożonego z węglika krzemu i kordierytu, materiaPL 205 254 B1 łu kompozytowego złożonego z metalicznego krzemu i węglika krzemu, azotku krzemu, krzemianu litowo-glinowego oraz tytanianu glinu.
Po drugie przedmiotowy wynalazek stanowi sposób uszczelniania otwartych części końcowych wielu przelotowych kanałów rozdzielonych przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym w strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, charakteryzuj ą cy się tym, ż e uszczelnia się otwarte części końcowe stosując opisany powyżej materiał uszczelniający.
Po trzecie przedmiotowy wynalazek stanowi strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, zawierającą wiele przelotowych kanałów rozdzielonych przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym, przy czym określone kanały przelotowe mają uszczelnione otwarte części końcowe, a struktura ta charakteryzuje się tym, ż e otwarte części koń cowe są uszczelnione za pomocą opisanego powyżej materiału uszczelniającego.
Krótki opis rysunków
Fig. 1(a) jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym konstrukcję struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku, a fig. 1(b) jest schematycznym widokiem z góry przedstawiającym konstrukcję struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku;
fig. 2 jest schematycznym przekrojem wzdłuż linii ll-ll z fig. 1(b);
fig. 3 jest częściowym powiększonym widokiem części zaznaczonej przez III na fig. 2;
fig. 4 jest wykresem przedstawiającym schematycznie rozdzielanie/wytrącanie materiału uszczelniającego;
fig. 5(a) jest schematycznym widokiem perspektywicznym przedstawiającym konwencjonalną strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, a fig. 5(b) jest częściowo powiększonym widokiem części zaznaczonej przez b na fig. 5(a); zaś fig. 6 jest schematycznym powiększonym przekrojem części odpowiadającej fig. 3 w konwencjonalnej strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
Najlepszy tryb realizacji wynalazku
Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego i uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku, zostaną opisane poniżej szczegółowo, przy czym przedmiotowy wynalazek nie jest ograniczony do poniższego przykładu realizacji.
Materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku zawiera składnik ceramiczny, składnik ciekły w zwykłej temperaturze i czynnik tworzący zawiesinę. Ważną właściwością przedmiotowego wynalazku jest to, że materiał uszczelniający zawiera czynnik tworzący zawiesinę. Według przedmiotowego wynalazku ten czynnik tworzący zawiesinę powstrzymuje składnik ceramiczny przed wytrącaniem się w składniku ciekłym w zwykłej temperaturze. Oznacza to, że po dodaniu tego czynnika i zmieszaniu go ze 100 częściami mas. składnika ceramicznego i 30 częściami mas. składnika ciekłego w zwykłej temperaturze do stosowania w charakterze materiału uszczelniającego i po pozostawieniu do odstania przez siedem dni w mieszaninie takiej nie następuje zasadniczo rozdzielenie/wytrącenie, jak pokazano na fig. 4.
Materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku zawiera czynnik tworzący zawiesinę o opisanym powyż ej dział aniu do takiego stopnia, ż e nastę puje uniemoż liwienie wytrą cania się . Kiedy taki materiał uszczelniający jest wykorzystywany do uszczelnienia otworów struktury ceramicznej, np.
otwartych powierzchni końcowych przelotowych kanałów 3 rozdzielonych przegrodami 2 w strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, pokazanej na fig. 1, wówczas nie mogą powstawać pokazane na fig. 6 załamania 20 w uformowanych uszczelnionych częściach 10, a wahania głębokości x każdej uszczelnionej części 10 są zmniejszone. Można zatem uzyskać uszczelnione części, które nie mają żadnego załamania i w których każda głębokość x ma niewielkie wahania, jak pokazano na fig. 3.
Konkretne przykłady czynnika tworzącego zawiesinę o opisanym powyżej działaniu obejmują siarczan wapnia, siarczan magnezu, glukonodeltalaktonian, chlorek wapnia, chlorek magnezu itp. Szczególnie korzystny jest przede wszystkim chlorek magnezu.
Zawartość takiego czynnika tworzącego zawiesinę nie jest szczególnie ograniczona. Kiedy zawartość ta jest zbyt duża, wówczas lepkość nadmiernie wzrasta, a to powoduje wadę zbrylania się składnika ceramicznego. Kiedy zawartość ta jest zbyt mała, nie można uzyskać działania według przedmiotowego wynalazku. Zawartość czynnika tworzącego zawiesinę wynosi korzystnie 0,01-10 części mas., korzystniej 0,1-5,0 części mas., najkorzystniej 0,2-2,0 części mas.
PL 205 254 B1
Według przedmiotowego wynalazku taki składnik ceramiczny stanowi główny składnik materiału uszczelniającego i zwykle ma on postać proszku. Kiedy materiał uszczelniający jest nałożony i wysuszony/wypalony, składnik ten zostaje utwardzony, by utworzyć uszczelnione części 10 i zapewnia szczelne zamknięcie. Przykłady korzystnego składnika ceramicznego obejmują co najmniej jeden z następujących materiałów: kordieryt, mulit, tlenek glinowy, spinel, węglik krzemu, materiał kompozytowy na bazie węglika krzemu i kordierytu, materiał kompozytowy na bazie krzemu i węglika krzemu, azotek krzemu, krzemian litowo-glinowy, tytanian glinu itp. Z punktu widzenia adhezji do uszczelnianej struktury ceramicznej, składnik ten jest korzystnie podobny do składnika tworzącego stosowaną strukturę ceramiczną. Składnik ceramiczny może również mieć postać igieł lub włókien, a można również połączyć wiele składników mających różne postacie.
Według przedmiotowego wynalazku składnik ciekły w zwykłej temperaturze dysperguje ten składnik ceramiczny i ułatwia stosowanie. Zwykle po nałożeniu materiału uszczelniającego składnik ten odparowuje w procesie suszenia/wypalania i nie pozostaje w utworzonych uszczelnionych częściach 10. Składnik ten jest korzystnie cieczą, która nadaje się do dyspergowania składnika ceramicznego i która paruje w odpowiedniej temperaturze, a konkretnie korzystna jest woda, gliceryna itp.
Zawartość składnika ciekłego w zwykłej temperaturze nie jest szczególnie ograniczona. Kiedy zawartość ta jest zbyt duża, wówczas zbyt silnie maleje lepkość i trudno jest nakładać ten składnik z żądaną grubością, a czas suszenia niekorzystnie przedłuża się. Z drugiej strony, kiedy zawartość ta jest zbyt mała, niekorzystnie utrudnione jest manipulowanie tym składnikiem podczas nakładania. Zawartość składnika ciekłego w zwykłej temperaturze korzystnie wynosi 5-60 części mas., korzystniej 15-50 części mas., a najkorzystniej 25-35 części mas. w odniesieniu do 100 części mas. składnika ceramicznego.
Materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku może zawierać różne dodatki, oprócz składnika ceramicznego, składnika ciekłego w zwykłej temperaturze i czynnika tworzącego zawiesinę, jeżeli tylko nie przeszkadza to w osiągnięciu wyniku przedmiotowego wynalazku. Przykładowo, materiał taki może zawierać metylocelulozę, hydroksypropoksylometylocelulozę, środek powierzchniowo czynny itp.
Materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku jest szczególnie skuteczny jako materiał do szczelnego zamykania, to znaczy zatykania przelotowych kanałów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, ale zastosowanie materiału uszczelniającego według przedmiotowego wynalazku nie jest ograniczone do tego i materiał ten może być również szeroko stosowany jako materiał uszczelniający strukturę ceramiczną, to znaczy kształtkę ceramiczną posiadającą pewną strukturę, np. jako materiał uszczelniający filtr do oczyszczania wody.
Poniżej opisany zostanie sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego za pomocą materiału uszczelniającego według przedmiotowego wynalazku. Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku ma wiele przelotowych kanałów 3 rozdzielonych przegrodami 2 i przebiegających w kierunku osi X, jak pokazano na fig. 1(a), (b) i 2. Wśród wielu przelotowych kanałów 3 z wykluczeniem potrzebnych przelotowych kanałów 3, które mają być szczelnie zamknięte na jednej powierzchni końcowej, przykładowo na końcowej powierzchni 42, otwory pozostałych przelotowych kanałów 3 maskuje się materiałami maskującymi, takimi jak taśmy maskujące.
Następnie na jedną maskowaną powierzchnię końcową nakłada się opisany powyżej materiał uszczelniający. Sposób nakładania nie jest szczególnie ograniczony, ale przykłady tego sposobu obejmują system wtłaczania, w którym materiał uszczelniający jest usytuowany w pojemniku, aby wtłaczać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego w ten pojemnik, zanurzanie, nakładanie pędzlem itp., powlekanie natryskowe itp. Po wysuszeniu i wypaleniu takiego materiału powstają uszczelnione części 10, a żądane przelotowe kanały 3 można uszczelniać na jednej końcowej powierzchni 42.
Przeciwległe powierzchnie końcowe korzystnie uszczelnia się materiałem uszczelniającym, ponadto korzystnie otwory określonych przelotowych kanałów 3 uszczelnia się na jednej powierzchni końcowej, a otwory pozostałych kanałów przelotowych uszczelnia się na drugiej powierzchni końcowej. W takim przypadku, jak pokazano na fig. 1 (b), otwory przelotowych kanałów 3 są korzystnie uszczelnione na przemian w jednej powierzchni końcowej i w drugiej powierzchni końcowej tak, że otwory tych przelotowych kanałów mają układ szachownicowy, jak pokazano na fig. 1(b).
PL 205 254 B1
Według przedmiotowego wynalazku struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, która jest obiektem przeznaczonym do uszczelnienia, może być wytwarzana przykładowo następującym sposobem.
Przykładowo jako sproszkowany materiał na strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego stosuje się sproszkowany węglik krzemu. Do proszku tego dodaje się spoiwa, takie jak metylocelulozę i hydroksypropoksylometylocelulozę oraz środek powierzchniowo czynny i wodę, by przygotować plastyczne ciasto. Ciasto to formuje się wytłoczeniowo, by otrzymać kształtkę struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, zawierającą wiele przelotowych kanałów rozdzielonych przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym.
Kształtkę taką suszy się, np. za pomocą mikrofal i gorącego powietrza, ogrzewa się i odtłuszcza, np. w atmosferze azotu, a następnie wypala się w obojętnej atmosferze argonu itp. tak, że można otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego.
Sposób uszczelniania według przedmiotowego wynalazku można przeprowadzać w dowolnym etapie po uformowaniu kształtki komórkowej w procesie wytwarzania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Przykładowo sposób ten można również przeprowadzać w odniesieniu do otrzymanej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, np. po wypalaniu, albo też można go również przeprowadzać wobec kształtki komórkowej przed wypalaniem po uformowaniu i wysuszeniu takiej kształtki. W takim przypadku zaleta polega na tym, że wypalanie można przeprowadzać jednorazowo.
Według przedmiotowego wynalazku w strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego wiele segmentów takiej struktury może być również spojone/zintegrowane ze sobą. W takim przypadku po uformowaniu segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego segmenty te można również uszczelniać przed lub po spojeniu. Segmenty struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego można korzystnie spajać np. kiedy materiał spajający nakłada się na powierzchnie segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, które mają być spajane, a segmenty te są prasowane/spajane, a następnie suszone/ogrzewane. Przykłady materiału spajającego korzystnie obejmują materiały mieszane z włóknami nieorganicznymi, takimi jak włókna ceramiczne, proszkami nieorganicznymi, takimi jak proszki ceramiczne, spoiwami organicznymi/nieorganicznymi itp. Ponadto w materiale spajającym mogą być korzystnie zawarte substancje zolowe, takie jak zole Si.
Według przedmiotowego wynalazku z punktu widzenia wytrzymałości, odporności na wysoką temperaturę itp. główny składnik komórkowej struktury 1 podobnej do plastra pszczelego korzystnie stanowi co najmniej jeden rodzaj materiału wybrany z grupy złożonej z kordierytu, mulitu, tlenku glinu, spinelu, węglika krzemu, materiału kompozytowego na bazie węglika krzemu i kordierytu, materiału kompozytowego na bazie krzemu i węglika krzemu, azotku krzemu, krzemianu litowo-glinowego, tytanianu glinu, stopu Fe-Cr-AI oraz kombinacji tych materiałów. Z punktu widzenia przewodności cieplnej i odporności na wysoką temperaturę, szczególnie korzystny jest węglik krzemu lub materiał kompozytowy złożony z krzemu i węglika krzemu. Określenie „główny składnik” oznacza tu, że składnik taki stanowi co najmniej 50% mas., korzystnie co najmniej 70% mas., jeszcze korzystniej co najmniej 80% mas. Ponadto według przedmiotowego wynalazku, kiedy struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego zawiera materiał kompozytowy z metalicznego krzemu (Si) i węglika krzemu (SiC), jako główny składnik, i kiedy zawartość Si, określona przez Si/(Si + SiC) struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest zbyt mała, nie jest łatwo uzyskać wpływ dodania Si. Kiedy zawartość ta jest większa niż 50% mas., nie można łatwo uzyskać dobrej odporności na wysoką temperaturę i dużej przewodności cieplnej, które są charakterystyczne dla SiC. Dlatego zawartość Si wynosi korzystnie 5-50% mas., korzystniej 10-40% mas.
Według przedmiotowego wynalazku przegrody struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego są korzystnie porowatymi kształtkami, które spełniają zadanie filtru. Grubość przegrody nie jest szczególnie ograniczona. Jednakże kiedy przegroda jest zbyt gruba, wówczas spadek ciśnienia podczas przepuszczania oczyszczonego płynu przez porowate przegrody staje się nadmiernie duży. Kiedy przegroda jest zbyt cienka, wytrzymałość filtru staje się niekorzystnie zbyt mała. Grubość przegrody korzystnie wynosi 30-2000 μm, korzystniej 40-1000 μm, najkorzystniej 50-500 μm.
Według przedmiotowego wynalazku gęstość komórek (liczba przelotowych kanałów na jednostkę pola powierzchni przekroju) struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego nie jest szczególnie ograniczona. Jednakże, kiedy gęstość komórek jest zbyt mała, wytrzymałość i skuteczne pole powierzchni geometrycznej (GSA) filtru stają się niewystarczające. Kiedy gęstość komórek jest zbyt duża, spadek ciśnienia przy przepływie oczyszczanego płynu wzrasta. Gęstość komórek jest w zakresie korzystnie 6-2000 komórek/cal2 (0,9-311 komórek/cm2), korzystniej 50-1000 komórek/cal2 (7,8-155
PL 205 254 B1 komórek/cm2), najkorzystniej 100-400 komórek/cal2 (15,5-62,0 komórek/cm2). Kształt przekroju (kształt komórki) przelotowego kanału 3 nie jest szczególnie ograniczony, ale z punktu widzenia wytwarzania korzystny jest kształt trójkątny, kwadratowy, sześciokątny i pofalowany.
Kształt przekroju struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku nie jest szczególnie ograniczony. Przykładowo oprócz kształtu kołowego, pokazanego na fig. 2, można wytwarzać kształty wielokątne lub niezwykłe, takie jak kształt eliptyczny, kształt bieżni, kształt podłużny, kształt trójkątny, kształt schematycznie trójkątny, kształt kwadratowy i kształt zasadniczo kwadratowy. Ponadto, przewodność cieplna struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego nie jest szczególnie ograniczona, ale z punktu widzenia zrównoważenia zatrzymywania ciepła i promieniowania ciepła, przewodność cieplna przy temperaturze 40°C wynosi korzystnie 10-60 W/mK.
Według przedmiotowego wynalazku, kiedy komórkowa struktura 1 podobna do plastra pszczelego zawiera wiele spojonych/zintegrowanych segmentów, a każdy taki segment jest zbyt duży, wówczas pojawia się problem pękania powodowanego przez naprężenie cieplne. Kiedy segment taki jest zbyt mały, wówczas wytwarzanie lub spajanie odpowiednich segmentów niekorzystnie staje się skomplikowane. Przy korzystnych wymiarach segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego pole przekroju poprzecznego wynosi 900-1000 mm2, a co najmniej 70% objętości struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest korzystnie utworzone przez segmenty struktury komórkowej o takich wymiarach. Kształt segmentu struktury komórkowej nie jest szczególnie ograniczony, a za podstawowy kształt uważa się kwadratowy kształt przekroju, to znaczy segment ma kształt graniastosłupa o podstawie kwadratowej, a kształt segmentu struktury komórkowej na zewnętrznym obwodzie można odpowiednio wybrać w zależności od kształtu struktury komórkowej, w której takie kształtki podstawowe są zintegrowane.
Aby stosować strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku jako nośnik katalizatora przy oczyszczaniu spalin z silników cieplnych, takich jak silniki spalinowe lub z urządzeń paleniskowych, takich jak kotły, przy modyfikowaniu paliwa ciekłego lub gazowego, albo w filtrze cząstek stałych z silnika wysokoprężnego itp., struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku jest korzystnie dostosowana do wspierania katalizatora, np. metalu posiadającego zdolności katalityczne. Reprezentatywnymi przykładami metali posiadającymi zdolności katalityczne są Pt, Pd, Rh itp., a struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego korzystnie może stanowić nośnik dla co najmniej jednego z tych metali.
Przedmiotowy wynalazek zostanie opisany dalej bardziej szczegółowo na podstawie przykładów, ale zakres wynalazku nie jest ograniczony do tych przykładów.
P r z y k ł a d y 1-4
W odniesieniu do 100 części mas. całości składnika ceramicznego, zawierającego 80 części mas. węglika krzemu (SiC) i 20 części mas. metalicznego krzemu dodano 30 części mas. wody, będącej składnikiem ciekłym w zwykłej temperaturze, 0,01-10 części mas. chlorku magnezu (patrz tablica 1), który był czynnikiem tworzącym zawiesinę i ponad 10 części mas. organicznego czynnika pomocniczego i wymieszano, by przygotować materiały uszczelniające B-E.
P o r ó w n a w c z y p r z y k ł a d 1
Materiał uszczelniający A przygotowano w taki sam sposób, jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że czynnik tworzący zawiesinę nie został użyty.
T a b l i c a 1
Przykład porówn. 1 Przykład 1 Przykład 2 Przykład 3 Przykład 4
Czynnik uszczelniający A B C D E
Skład czynnika uszczelniającego [części mas.] [części mas.] [części mas.] [części mas.] [części mas.]
SiC 80 80 80 80 80
Si 20 20 20 20 20
Organiczny czynnik pomocniczy 10 10 10 10 10
Chlorek magnezu - 0,01 1 5 10
Woda 30 30 30 30 30
PL 205 254 B1
Ocena trwałości zawiesiny
Każdy z materiałów uszczelniających otrzymanych w przykładach 1-4 i w porównawczym przykładzie 1 wymieszano, wprowadzono do probówki do wysokości około 5 cm i pozostawiono do odstania przez siedem dni. Przeprowadzono następnie ocenę, czy powstał lub nie powstał osad 34 i supernatant 33, jak pokazano na fig. 4 i oceniono obecność/brak rozdzielenia/wytrącenia. Wyniki przedstawiono w tablicy 2. Materiał uszczelniający A otrzymany w przykładzie porównawczym 1 pozostawiono do odstania przez dwa dni. Powstał w nim supernatant o wysokości 3 mm, co oznaczało wystąpienie rozdzielenia/wytrącenia. Z drugiej strony, gdy materiał uszczelniający B otrzymany w przykładzie 1 pozostawiono do odstania przez siedem dni, powstał supernatant o wysokości 1 mm. Jednakże nawet wtedy, gdy materiały uszczelniające C-E, otrzymane w przykładach 2-4, pozostawiono do odstania przez siedem dni, nie stwierdzono żadnego supernatantu i zaznaczono w przykładach 1-4, że rozdzielenie/wytrącenie zasadniczo nie wystąpiło.
T a b l i c a 2
Głębokość supernatantu mm)
Dni odstania Czynnik uszczelniający A (przykład porówn. 1) Czynnik uszczelniający B (przykład 1) Czynnik uszczelniający C (przykład 2) Czynnik uszczelniający D (przykład 3) Czynnik uszczelniający E (przykład 4)
1 0 0 0 0 0
2 3 0 0 0 0
3 8 0 0 0 0
7 12 1 0 0 0
P r z y k ł a d 5
Jako surowiec zmieszano 80 części mas. sproszkowanego SiC i 20 części mas. sproszkowanego metalicznego Si oraz dodano metylocelulozy, hydroksypropoksylometylocelulozy, środka powierzchniowo czynnego i wody, aby utworzyć plastyczne ciasto. Ciasto to formowano wytłoczeniowo i suszono za pomocą mikrofal i gorącego powietrza, by otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, posiadającą grubość przegrody 380 μm, gęstość komórek około 31,0 komó22 rek/cm2 (200 komórek/cal2), przekrój kwadratu o boku 35 mm i długość 152 mm.
Materiał uszczelniający B otrzymany w przykładzie 1 użyto wobec struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, przy czym ten materiał uszczelniający umieszczono w zbiorniku z otworem, którego wymiary były równe wymiarom zewnętrznego kształtu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego w jednej części końcowej, w której sąsiednie przelotowe kanały są po przeciwnych stronach tak, że powierzchnia końcowa struktury komórkowej miała wygląd szachownicy. Po rozpłaszczeniu się materiału uszczelniającego w zbiorniku, materiał ten poddano działaniu ciśnienia i wprowadzono do pojemnika, suszono, następnie odtłuszczono w atmosferze i wypalono w temperaturze około 1450°C, aby otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, w której otwarte części końcowe przelotowych kanałów były zatkane, to znaczy uszczelnione.
P r z y k ł a d y 6-8 i p o r ó w n a w c z y p r z y k ł a d 2
Strukturę komórkową otrzymano w taki sam sposób jak w przykładzie 5, z tym wyjątkiem, że materiały uszczelniające otrzymane w przykładach 1-4 i w porównawczym przykładzie 1 użyto jako materiały uszczelniające.
Istnienie/brak załamań i głębokość uszczelnionej części mierzono w strukturach komórkowych podobnych do plastra pszczelego otrzymanych w przykładach 5-8 i w przykładzie porównawczym 2. Istnienie/brak załamań i wahania (standardowe odchylenia) uszczelnionej głębokości przedstawiono w tablicy 3. Jak wykazują wyniki przedstawione w przykładzie 3, uzyskano potwierdzenie powstawania załamań, a ponadto wahania głębokości uszczelnionej były duże w porównawczym przykładzie 2. Z drugiej strony, w przykładach 5-8 nie stwierdzono żadnych załamań, a uszczelniona głębokość miała niewielkie odchylenia.
PL 205 254 B1
T a b l i c a 3
Przykład porówn. 2 Przykład 5 Przykład 6 Przykład 7 Przykład 8
Czynnik uszczelniający Czynnik uszczelniający A (przykład porówn. 1) Czynnik uszczelniający B (przykład 1) Czynnik uszczelniający C (przykład 2) Czynnik uszczelniający D (przykład 3) Czynnik uszczelniający E (przykład 4)
Załamania są/brak brak brak brak brak
Wahania zatkania głębokości σ = 1,10 σ = 0,50 σ = 0,26 σ = 0,40 σ = 0,65
Zastosowanie przemysłowe
Jak podano powyżej, ponieważ materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku zawiera czynnik tworzący zawiesinę, w ukształtowanych częściach uszczelnionych nie powstają łatwo załamania, a wahania głębokości w każdej uszczelnionej części z uszczelniającego materiału są niewielkie. Materiał uszczelniający jest stosowany w sposobie uszczelniania według przedmiotowego wynalazku, dzięki czemu otrzymuje się strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, w której nie powstają łatwo załamania w uszczelnionych częściach, a wahania głębokości w każdej uszczelnionej części są niewielkie. Ponadto, ponieważ załamania są zmniejszone w uszczelnionych częściach, a wahania głębokości w każdej uszczelnionej części są niewielkie, struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku korzystnie nadaje się do stosowania jako filtr do zatrzymywania cząstek stałych zawartych w spalinach z silnika wysokoprężnego, kotła itp., zwłaszcza cząstek stałych z silnika wysokoprężnego. Należy zauważyć, że materiał uszczelniający według przedmiotowego wynalazku korzystnie uszczelnia przelotowe kanały struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Dzięki wynalazkowi zmniejszają się załamania, a głębokość uszczelniona jest równomierna. Taki materiał uszczelniający jest również korzystny do struktury ceramicznej o innej konstrukcji i nadaje si ę do struktury ceramicznej o dowolnej konfiguracji.

Claims (6)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Materiał uszczelniający do uszczelniania struktury ceramicznej, zawierający składnik ceramiczny, składnik ciekły w zwykłej temperaturze oraz czynnik tworzący zawiesinę, znamienny tym, że czynnik tworzący zawiesinę zawiera co najmniej jeden materiał z grupy złożonej z siarczanu wapnia, siarczanu magnezu, chlorku wapnia i chlorku magnezu.
  2. 2. Materiał uszczelniający według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 10-50 części masowych składnika ciekłego w zwykłej temperaturze oraz 0,01-10 części masowych czynnika tworzącego zawiesinę w odniesieniu do 100 części masowych składnika ceramicznego.
  3. 3. Materiał uszczelniający według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że składnikiem ciekłym w zwykłej temperaturze jest woda.
  4. 4. Materiał uszczelniający według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że składnik ceramiczny zawiera co najmniej jeden materiał wybrany z grupy złożonej z kordierytu, mulitu, tlenku glinu, spinelu, węglika krzemu, materiału kompozytowego złożonego z węglika krzemu i kordierytu, materiału kompozytowego złożonego z metalicznego krzemu i węglika krzemu, azotku krzemu, krzemianu litowo-glinowego oraz tytanianu glinu.
  5. 5. Sposób uszczelniania otwartych części końcowych wielu przelotowych kanałów rozdzielonych przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym w strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, zawierającej takie przelotowe kanały, znamienny tym, że uszczelnia się otwarte części końcowe materiałem uszczelniającym określonym w zastrz. 1-4.
  6. 6. Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, zawierająca wiele przelotowych kanałów rozdzielonych przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym, przy czym określone kanały przelotowe mają uszczelnione otwarte części końcowe, znamienna tym, że otwarte części końcowe są uszczelnione za pomocą materiału uszczelniającego określonego w zastrz. 1-4.
PL374098A 2002-03-05 2003-02-05 Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego PL205254B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002058641A JP2003253252A (ja) 2002-03-05 2002-03-05 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL374098A1 PL374098A1 (pl) 2005-09-19
PL205254B1 true PL205254B1 (pl) 2010-03-31

Family

ID=27784712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL374098A PL205254B1 (pl) 2002-03-05 2003-02-05 Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7300487B2 (pl)
EP (1) EP1482016B1 (pl)
JP (1) JP2003253252A (pl)
KR (1) KR100609676B1 (pl)
AU (1) AU2003211916A1 (pl)
DE (1) DE60317050T2 (pl)
PL (1) PL205254B1 (pl)
WO (1) WO2003074624A1 (pl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006046200A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Hitachi Ltd ディーゼル内燃機関用排ガス浄化フィルタとその製造方法及び排ガス浄化装置
US20060272306A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Kirk Brian S Ceramic wall flow filter manufacture
EP2250139B1 (en) * 2007-12-17 2016-10-26 Imerys Ceramic honeycomb structures
WO2010092668A1 (ja) * 2009-02-10 2010-08-19 イビデン株式会社 ハニカム構造体用シール材、ハニカム構造体、及び、ハニカム構造体の製造方法
US20110076443A1 (en) 2009-09-30 2011-03-31 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure and method for manufacturing the same
CN104001362B (zh) * 2014-05-30 2016-08-24 成都易态科技有限公司 粉末烧结金属多孔过滤管的端头结构及其制造方法
JP6789988B2 (ja) 2015-05-29 2020-11-25 コーニング インコーポレイテッド ハニカムフィルタの施栓、およびハニカムフィルタの施栓用の装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297140A (en) * 1980-07-03 1981-10-27 Corning Glass Works Ceramic foam cement
US4455180A (en) * 1981-08-24 1984-06-19 Corning Glass Works Method of fabricating a sintered and selectively plugged honeycomb structure
JPS5954682A (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
JP3023289B2 (ja) 1995-04-12 2000-03-21 日本碍子株式会社 排ガス浄化フィルタおよびその製造方法ならびにそれを使用した排ガス浄化装置
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
JP3656919B2 (ja) 1995-07-13 2005-06-08 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
JP3687273B2 (ja) * 1997-06-04 2005-08-24 松下電器産業株式会社 セラミックハニカムフィルタの製造方法および製造装置
JP3553389B2 (ja) 1998-09-29 2004-08-11 東芝セラミックス株式会社 セラミックフィルタの端部封止方法及びセラミックフィルタの端部封止装置
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
BR0209230B1 (pt) * 2001-04-23 2010-08-10 método para vedar canais numa colméia de cerámica.
US6809139B2 (en) * 2002-02-28 2004-10-26 Corning Incorporated Particulate sealant for filter plug forming

Also Published As

Publication number Publication date
EP1482016B1 (en) 2007-10-24
US7300487B2 (en) 2007-11-27
EP1482016A1 (en) 2004-12-01
AU2003211916A1 (en) 2003-09-16
DE60317050D1 (de) 2007-12-06
DE60317050T2 (de) 2008-07-31
PL374098A1 (pl) 2005-09-19
EP1482016A4 (en) 2005-03-09
US20050115215A1 (en) 2005-06-02
KR20040104478A (ko) 2004-12-10
KR100609676B1 (ko) 2006-08-08
JP2003253252A (ja) 2003-09-10
WO2003074624A1 (fr) 2003-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7169203B2 (en) Honeycomb structure
KR100595758B1 (ko) 하니컴 구조체 및 그 제조 방법
KR100602867B1 (ko) 벌집형 필터
EP1291061B2 (en) Honeycomb structure and honeycomb filter, and method of producing them
JP4246425B2 (ja) ハニカムフィルター
EP1502639A1 (en) Honeycomb filter
US20040244344A1 (en) Honeycomb filter
WO2003044338A1 (en) Honeycomb structural body and method of manufacturing the structural body
WO2002076579A1 (en) Honeycomb structural body
EP2123617B1 (en) Joining material composition, method for production of the joining material composition, jointed article, and method for production of the jointed article
JP2003247412A (ja) Si含有ハニカム構造体及びその製造方法
US7393509B2 (en) Honeycomb structure
EP2143699A1 (en) Honeycomb construction and coating material to be used therein
PL205254B1 (pl) Materiał uszczelniający, sposób uszczelniania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego oraz uszczelniona struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego
EP2174698A1 (en) Honeycomb Structure
US11260383B2 (en) Honeycomb structure
US11214524B2 (en) Honeycomb structure