PL205740B1

PL205740B1 - Proces wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego

Info

Publication number: PL205740B1
Application number: PL374058A
Authority: PL
Inventors: Jun Fujita
Original assignee: Ngk Insulators Ltd
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2010-05-31
Also published as: EP1452511A4; US7138168B2; EP1452511B1; WO2003048072A1; PL374058A1; JPWO2003048072A1; AU2002349404A1; EP1452511A1; JP4394448B2; US20050079975A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy procesu wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego. Bardziej szczegółowo rozwiązanie dotyczy sposobu wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego, używanej przykładowo jako nośnik katalizatora do silnika spalinowego, kotła, reaktora chemicznego, reformera ogniwa paliwowego itp., albo jako filtr zatrzymujący cząstki stałe zawarte w spalinach. Wynalazek ten dotyczy zwł aszcza otrzymywania struktury podobnej do plastra pszczelego, która trudno ulega uszkodzeniom, takim jak pęknięcia w spojonej części, jak również procesu wytwarzania takiej struktury podobnej do plastra pszczelego. Struktury podobne do plastra pszczelego są stosowane przykładowo jako nośnik katalizatora do silnika spalinowego, kotła, reaktora chemicznego, reformera ogniwa paliwowego itp., albo jako filtr zatrzymujący cząstki stałe zawarte w spalinach, zwłaszcza w spalinach z silnika wysokoprężnego.

W strukturze podobnej do plastra pszczelego, stosowanej do takiego celu, gwał towna zmiana temperatury spalin i lokalne nagrzanie powodują nierównomierny rozkład temperatury wewnątrz takiej struktury podobnej do plastra pszczelego, co jest przyczyną problemów, takich jak powstawanie pęknięć w takiej strukturze itp. Kiedy struktura podobna do plastra pszczelego jest używana zwłaszcza jako filtr zatrzymujący cząstki stałe zawarte w spalinach emitowanych z silnika wysokoprężnego, konieczne jest wypalanie cząstek węgla zatrzymanych na filtrze, aby usunąć je i zregenerować filtr, a w takim przypadku nieuchronnie w filtrze powstają lokalnie wysoka temperatura, na skutek czego powstaje duże naprężenie cieplne i pojawia się skłonność do pękania.

Zaproponowano więc spajanie wielu segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego klejem, aby wytworzyć strukturę podobną do plastra pszczelego.

Przykładowo w patencie USA nr 4335783 opisano proces wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego, obejmujący spajanie wielu części struktury podobnej do plastra pszczelego przy użyciu nieciągłego kleju.

Ponadto w JP-B-61-51240 zaproponowano sposób obrotowej regenerującej wymiany ciepła zapewniający odporność na wysoką temperaturę, obejmujący formowanie wytłoczeniowe segmentów matrycowych struktury podobnej do plastra pszczelego z materiału ceramicznego, wypalanie ich, wygładzanie przez obróbkę zewnętrznych części obwodowych wypalonych segmentów, powlekanie obszarów przeznaczonych do spojenia w uzyskanych segmentach ceramicznym klejem, który po wypaleniu ma zasadniczo taki sam skład mineralny jak segmenty matrycowe i wykazuje różnicę współczynnika rozszerzalności cieplnej 0,1% lub mniej przy 800°C, jak również wypalanie powleczonych segmentów.

Ponadto w artykule SAE 860008 z 1986 r. opisano ceramiczną strukturę podobną do plastra pszczelego, otrzymaną przez spojenie kordierytowych segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego kordierytowym klejem.

Ze zgłoszeń patentowych JP2000007455A, JP2001096116A oraz EP1447535A znana jest struktura plastra pszczelego składająca się z wielu segmentów spojonych w całość przez warstwę klejącą przy czym każdy segment ma wiele przelotowych otworów oddzielonych od siebie porowatymi przegrodami i przebiegających w kierunku osiowym segmentu, gdzie warstwa klejąca zawiera warstwę klejową (adhesywną) oraz warstwę podkładową pomiędzy segmentem a warstwą klejową.

Ponadto z opisu EP1447535A znany jest sposób wytwarzania struktury plastra pszczelego polegający na wytwarzaniu segmentów struktury, a następnie łączeniu ich w całość przy czym proces łączenia polega na nakładaniu najpierw warstwy pośredniej (podkładowej), a następnie nakłada się warstwę klejową.

Jednakże takie struktury podobne do plastra pszczelego nie mają wystarczającej wytrzymałości pomiędzy segmentem takiej struktury a warstwą spajającą. Ponadto struktury podobne do plastra pszczelego mają wady spajania, takie jak rozdzielenie lub pęknięcie na przejściu pomiędzy warstwą spajającą a segmentem struktury podobnej do plastra pszczelego, powodowane przez różnice współczynnika rozszerzalności cieplnej, skurcz przy suszeniu itp. pomiędzy warstwą spajającą a strukturą podobną do plastra pszczelego.

W celu rozwią zania tych problemów w JP-A-8-28246 opisano ceramiczną strukturę podobną do plastra pszczelego, otrzymano przez spojenie ceramicznych członów struktury podobnej do plastra pszczelego sprężystym szczeliwem wytworzonym z co najmniej trójwymiarowo splecionych włókien nieorganicznych, nieorganicznego spoiwa, organicznego spoiwa i cząstek nieorganicznych. Jednakże użycie spoiwa organicznego (którym trudno jest się posługiwać) przedłuża czas suszenia szczeliwa,

PL 205 740 B1 utrudnia homogenizację składu szczeliwa i zwiększa liczbę materiałów stosowanych w szczeliwie. W rezultacie zmniejsza się wydajność produkcyjna.

Potrzebna jest zatem struktura podobna do plastra pszczelego, która ma mniej wad spojenia i charakteryzuje si ę dużą wytrzymałością spojenia, chociaż nie zawiera spoiwa organicznego.

Przedmiotowy wynalazek opracowano uwzględniając powyższą sytuację i ma on na celu uzyskanie struktury podobnej do plastra pszczelego, charakteryzującej się dużą wytrzymałością spojenia i trudno ulegającej uszkodzeniom takim jak pęknięcia spojonej części, jak również procesu wytwarzania takiej struktury podobnej do plastra pszczelego.

Przedmiotem wynalazku jest proces wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego obejmujący etapy: wytwarzania segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego, z których każdy ma wiele przelotowych otworów oddzielonych od siebie przez porowate przegrody i przebiega w kierunku osiowym tego segmentu; oraz spajania tych segmentów, by utworzyć strukturę podobną do plastra pszczelego, przy czym etap spajania segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego obejmuje nakładanie co najmniej jednej warstwy czynnika podkładowego na segment struktury podobnej do plastra pszczelego, nakładanie co najmniej jednej warstwy kleju na warstwę czynnika podkładowego oraz spajanie segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego ze sobą w jedną całość, przy czym lepkość materiału czynnika podkładowego jest niższa w porównaniu z lepkością warstwy kleju, znamienny tym, że każda z warstw podkładowych składa się głównie z materiału ceramicznego i zawiera co najmniej jeden zol koloidalny i co najmniej jeden rodzaj proszku nieorganicznego, a jego lepkość jest zawarta w przedziale 0,005 do 1 Pa-s.

Korzystnie, gdy lepkość kleju jest zawarta w przedziale 25 do 50 Pa-s.

Korzystnie, gdy zarówno czynnik podkładowy, jak i klej zawierają składnik stały i składnik płynny, i oznaczając zawartość co najmniej jednego składnika Y stanowiącego stały składnik kleju jako „Ay, zawartość składnika Y w segmencie struktury podobnej do plastra pszczelego jako „Hy i zawartość składnika Y w stałym komponencie czynnika podkładowego jako „Uy zależność pomiędzy „Ay, Hy i „Uy wynosi Hy<Uy<Ay lub Hy>Uy>Ay.

Korzystnie, gdy warstwa czynnika podkładowego jest formowana bezpośrednio na wewnętrznej ścianie segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

Korzystnie, gdy część warstwy czynnika podkładowego wchodzi w pory segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

Korzystnie, gdy oznaczając współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy czynnika podkładowego jako „Ut, współczynnik rozszerzalności cieplnej segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego jako „Ht, a współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy klejowej jako „At to zależność pomiędzy materiałami „Ut, „Ht i „At wynosi Ht>Ut>At lub Ht<Ut<At w strukturze podobnej do plastra pszczelego.

Przedmiotowe rozwiązanie zostało uwidocznione na rysunku, na którym:

figura 1(a)-1(c) są schematycznymi widokami, pokazującymi przykład wykonania struktury podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku. Fig. 1(a) jest schematycznym widokiem perspektywicznym segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego; fig. 1(b) jest schematycznym widokiem perspektywicznym struktury podobnej do plastra pszczelego; a fig. 1(c) jest schematycznym widokiem z góry struktury podobnej do plastra pszczelego;

figura 2 jest schematycznym widokiem z góry, pokazującym inny przykład wykonania struktury podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku;

figura 3 jest schematycznym widokiem z góry pokazującym jeszcze inny przykład wykonania struktury podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku.

Figura 4 przedstawia fotografię wykonaną za pomocą mikroskopu elektronowego, pokazującą stan, w którym warstwa podkładowa wnika w pory segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

Poniżej przedstawiono przykładową realizację wynalazku.

Przedmiotowa struktura podobna do plastra pszczelego i przedmiotowy proces jej wytwarzania opisane są szczegółowo poniżej w odniesieniu do załączonych rysunków. Jednakże wynalazek ten nie jest ograniczony do przedstawionych poniżej przykładów wykonania. Określenie przekrój poniżej oznacza przekrój prostopadły do kierunku wzdłużnego (kierunek osi X) otworów przelotowych, chyba że zaznaczono inaczej.

Podobna do plastra pszczelego struktura 1 według przedmiotowego wynalazku, pokazana przykładowo na fig. 1(a)-1(c), jest utworzona przez spojenie wielu segmentów 12 struktury podobnej do plastra pszczelego, z których każdy ma wiele przelotowych otworów 3 oddzielonych od siebie po4

PL 205 740 B1 rowatymi przegrodami 2, przebiegających w kierunku osiowym segmentu 12, w jedną całość spajającą warstwą 8.

Ważną właściwością przedmiotowego wynalazku jest to, że spajająca warstwa 8 zawiera co najmniej jedną klejową warstwę 10 i co najmniej jedną podkładową warstwę 9 pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 10, jak pokazano przykładowo na fig. 2. Przez zastosowanie takiej konstrukcji warstwa podkładowa może silnie spajać segment struktury przypominającej plaster pszczeli z warstwą klejową. Spojenie pomiędzy sąsiednimi segmentami struktury przypominającej plaster pszczeli staje się wytrzymałe, a ponadto unika się powstawania naprężenia na przejściu pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a spajającą warstwą 8.

W takiej konstrukcji korzystne jest to, że podkładowa warstwa 9 jest tworzona bezpośrednio na bocznej ściance 7 segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli, a ponadto korzystne jest to, że podkładowa warstwa 9 jest utworzona na obu bocznych ściankach 7 dwóch spajanych ze sobą segmentów struktury przypominającej plaster pszczeli. Ponieważ boczna ścianka 7 segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli jest porowata korzystne jest, by część warstwy podkładowej wchodziła w pory bocznej ścianki 7, ponieważ spojenie pomiędzy segmentem struktury przypominającej plaster pszczeli a warstwą podkładową staje się bardziej wytrzymałe dzięki tak zwanemu zjawisku kotwienia.

Korzystne jest również, że struktura przypominająca plaster pszczeli według przedmiotowego wynalazku ma co najmniej dwie podkładowe warstwy 9a i 9b pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 10, jak pokazano na fig. 3. W takim przypadku korzystne jest, by podkładowa warstwa 9a, utworzona bezpośrednio na segmencie struktury przypominającej plaster pszczeli, wchodziła w pory tego segmentu.

Aby otrzymać konstrukcję, w której część warstwy podkładowej jest usytuowana w porach bocznej ścianki 7 segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli, korzystne jest przykładowo umożliwienie, by podkład (czyli surowiec na warstwę podkładową) miał małą lepkość. Przy takiej małej lepkości składnik stały podkładu (który staje się warstwą podkładową) wchodzi łatwo w pory bocznej ścianki 7. Zwykle, ponieważ warstwa spajająca musi mieć pewną grubość i musi być łatwo nakładana, klej stosowany do utworzenia warstwy spajającej ma stosunkowo dużą lepkość. Dlatego, jak wspomniano powyżej, przez stosowanie konstrukcji, w której podkładowa warstwa 9 jest usytuowana pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 10, przy czym podkład o małej lepkości nakłada się cienką warstwą, na którą nakłada się klej o dużej lepkości, można równocześnie uzyskać warstwę klejącą o wystarczającej grubości i polepszonej wytrzymałości kleju dzięki zjawisku kotwienia warstwy podkładowej. Lepkość kleju wynosi korzystnie 15-80 Pa-s (150-800 P), korzystniej 20-60 Pa-s (200-600 P), najkorzystniej 25-50 Pa-s (250-500 P). Lepkość podkładu korzystnie wynosi 0,001-15 Pa-s (0,01-150 P), korzystniej 0,002-5 Pa-s (0,02-50 P), najkorzystniej 0,005-1 Pa-s (0,05-10 P). Kiedy pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 12 usytuowane jest wiele podkładowych warstw 9a i 9b, jak pokazano na fig. 3, lepkość podkładu tworzącego podkładową warstwę 9a bezpośrednio na bocznej ściance 7 jest korzystnie mniejsza niż lepkość kleju tworzącego klejową warstwę 12. Bardziej korzystne jest, gdy lepkość podkładu tworzącego podkładową warstwę 9a, lepkość podkładu tworzącego podkładową warstwę 9b i lepkość kleju tworzącego klejową warstwę 10 są coraz większe w podanej kolejności.

Kiedy współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy podkładowej jest oznaczony przez Ut, współczynnik rozszerzalności cieplnej segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli jest oznaczony przez Ht, a współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy klejowej jest oznaczony przez At, korzystne jest, jeśli spełniona jest nierówność Ht <Ut <At lub Ht >Ut >At, przy czym korzystniejsze jest, jeśli spełniona jest nierówność Ht >Ut >At. Zwłaszcza wtedy, gdy spełniona jest nierówność Ht <Ut <At lub Ht >Ut >At, korzystnie nierówność Ht >Ut >At, podkładowa warstwa 9 powoduje buforowanie różnicy współczynnika rozszerzalności cieplnej pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 10 i może hamować powstawanie naprężenia cieplnego na przejściu pomiędzy warstwą spajającą a segmentem struktury przypominającej plaster pszczeli. Kiedy pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 12 usytuowane jest wiele podkładowych warstw 9a i 9b, jak pokazano na fig. 3 i kiedy ich współczynniki rozszerzalności cieplnej są oznaczone przez Uat i Ubt, korzystne jest, gdy albo Uat, albo Ubt ma wartość w zakresie od Ht do At, a korzystniej jest, gdy spełniona jest zależność Ht <Uat <Ubt <At albo Ht >Uat >Ubt >At.

Korzystnie podkładowa warstwa 9 i klejowa warstwa 10 są wykonane głównie z materiału ceramicznego przez poddawanie suszeniu, ogrzewaniu, wypalaniu surowców zawierających co najmniej

PL 205 740 B1 jeden rodzaj roztworu koloidalnego (np. zolu krzemionkowego lub zolu tlenku glinu), co najmniej jeden rodzaj nieorganicznego proszku, takiego jak proszek ceramiczny (wybrany z grupy złożonej z węglika krzemu, azotku krzemu, kordierytu, tlenku glinu, mulitu, tlenku cyrkonu, fosforanu cyrkonu, tytanianu glinu, tlenku tytanu i ich połączeń), stop metali typu Fe-Cr-Al, stop na bazie niklu, metaliczny krzem i wę glik krzemu itp., co najmniej jeden rodzaj wł ókien nieorganicznych, takich jak wł ókna ceramiczne (np. z krzemionki, mulitu, tlenku glinu lub mieszaniny krzemionki z tlenkiem glinu) itp., spoiwo nieorganiczne itd. Surowce mogą ponadto zawierać spoiwo organiczne (np. metylocelulozę, etylocelulozę, alkohol poliwinylowy lub hydroksypropoksylometylocelulozę) itd. Roztwór koloidalny nadaje się do uzyskania wytrzymałego spojenia. Proszek nieorganiczny polepsza powinowactwo wobec segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli i jest to korzystnie ten sam proszek nieorganiczny, który jest zastosowany w segmencie struktury przypominającej plaster pszczeli jako jego główny składnik. Włókna nieorganiczne stanowią materiał wzmacniający, by polepszyć wiązkość warstwy klejącej.

Według przedmiotowego wynalazku składnik tworzący warstwę podkładową i warstwę klejową jest indywidualnym składnikiem utworzonym z surowcowego składnika różniącego się pod względem składu chemicznego, struktury krystalicznej lub postaci, takim jak nieorganiczny proszek, nieorganiczne włókno, roztwór koloidalny itp., występujący w podkładzie lub kleju (w postaci surowca). Kiedy przykładowo warstwa klejowa zawiera składniki utworzone z co najmniej dwóch rodzajów nieorganicznych proszków, co najmniej jeden rodzaj oznacza nieorganiczny składnik proszkowy warstwy klejowej. Jeżeli składnik ten jest oznaczony przykładowo przez X, wówczas korzystne jest, gdy zależność pomiędzy zawartością Ax składnika X w warstwie klejowej, zawartością Hx składnika X w segmencie struktury przypominającej plaster pszczeli i zawartością Ux składnika X w warstwie podkładowej jest nierównością Hx <Ux <Ax lub Hx >Ux >Ax.

Przy stosowaniu takiego składu można zmieniać właściwości (np. wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej i przewodności cieplnej) warstwy podkładowej i warstwy klejowej. W szczególności korzystna jest zależność Hx <Ux <Ax lub Hx >Ux >Ax, ponieważ właściwości (np. wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej i przewodność cieplna) pomiędzy kolejnymi członami (segmentem struktury przypominającej plaster pszczeli, warstwą podkładową i warstwą klejową) zmieniają się stopniowo i można uniknąć powstawania skupionych naprężeń i pęknięć na przejściach pomiędzy członami. Zawartość pewnego składnika w segmencie struktury przypominającej plaster pszczeli, warstwie podkładowej lub warstwie klejowej jest wyrażana w procentach masy w odniesieniu do masy całego członu. Przez zmienianie zawartości surowców warstwy podkładowej i/lub warstwy klejowej, to znaczy składników tworzących podkład i/lub klej, można zmieniać zawartości składników tworzących warstwę podkładową i warstwę klejową przez co można osiągnąć wymieniony wyżej skład.

W szczególności, kiedy przykładowo segment struktury przypominającej plaster pszczeli jest wykonany z metalicznego krzemu i węglika krzemu i kiedy nieorganiczne proszki warstwy podkładowej i warstwy klejowej tworzą nieorganiczne włókna i węglik krzemu, zawartość innego składnika, takiego jak metaliczny krzem itp., umożliwia posiadanie przez segment struktury przypominającej plaster pszczeli większego współczynnika rozszerzalności cieplnej, ponieważ wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej nieorganicznego włókna i węglika krzemu są małe. Korzystne jest, gdy warstwa klejowa zawiera składnik taki, jak roztwór koloidalny, włókna nieorganiczne itp., aby zapewnić dobrą wytrzymałość spojenia i wiązkość. W takim przypadku, kiedy przykładowo zawartość nieorganicznych włókien F w warstwie podkładowej jest oznaczona przez Uf, zawartość nieorganicznych włókien F w warstwie klejowej jest oznaczona przez Af, a zawartość nieorganicznych włókien F w segmencie struktury przypominającej plaster pszczeli jest oznaczona przez Hf i kiedy segment struktury przypominającej plaster pszczeli nie zawiera nieorganicznych włókien F, zawartości nieorganicznych włókien F w tych trzech członach spełniają zależność Af>Uf>Hf=0, jeśli Uf jest mniejsze niż Af. Wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej tych trzech członów mogą spełniać zależność At<Ut<Ht i możliwe jest rozpraszanie naprężeń cieplnych na przejściach pomiędzy tymi członami i unikanie powstawania dużych naprężeń.

Kiedy, jak pokazano na fig. 3, istnieje wiele podkładowych warstw 9a i 9b pomiędzy segmentem 12 struktury przypominającej plaster pszczeli a klejową warstwą 10 i kiedy zawartość składnika X w warstwach 9a i 9b jest oznaczona przez Uax i Ubx, albo Uax, albo Ubx może być w zakresie od Hx do Ax, ale korzystnie jest, jeżeli spełniona jest zależność Hx <Uax <Ubx <Ax albo Hx >Uax >Ubx >Ax.

Według przedmiotowego wynalazku nie ma żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o grubość klejowej warstwy 10. Jednakże zbyt duża grubość powoduje zbyt duży spadek ciśnienia, kiedy spaliny przechodzą przez wynikową strukturę przypominającą plaster pszczeli. Zbyt mała gru6

PL 205 740 B1 bość powoduje, że klej może nie wykazywać właściwej mu kleistości. Dlatego taka grubość nie jest korzystna. Korzystna grubość klejowej warstwy 10 wynosi 0,1-3,0 mm. Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o grubość podkładowej warstwy 9. Jednakże zbyt duża grubość powoduje skłonność do powstawania pęknięć, a przy zbyt małej grubości nie można uzyskać tak zwanego zjawiska kotwienia. Dlatego taka grubość nie jest korzystna. Korzystna grubość podkładowej warstwy 9 wynosi 10-500 μm.

Według przedmiotowego wynalazku główny składnik segmentu 12 struktury przypominającej plaster pszczeli korzystnie zawiera co najmniej jeden rodzaj materiału ceramicznego, wybrany z grupy złożonej z węglika krzemu, azotku krzemu, kordierytu, tlenku glinu, mulitu, tlenku cyrkonu, fosforanu cyrkonu, tytanianu glinu, tlenku tytanu i ich połączeń, stopu typu Fe-Cr-Al, stopu na bazie niklu, albo metalicznego krzemu i węglika krzemu, a to z punktu widzenia wytrzymałości, odporności segmentu struktury przypominającej plaster pszczeli na wysoką temperaturę itd. Określenie składnik główny oznacza tu składnik stanowiący co najmniej 80% masy wszystkich składników i stanowiący główną fazę krystaliczną.

Według przedmiotowego wynalazku, kiedy segment 12 struktury przypominającej plaster pszczeli jest wykonany z metalicznego krzemu i węglika krzemu, wówczas zawartość krzemu, określona jako Si/(Si+SiC) wynosi korzystnie 5-50% masy, korzystniej 10-40% masy. Przyczyna tego polega na tym, że kiedy zawartość krzemu jest mniejsza niż 5% masy, wówczas dodanie krzemu nie daje zasadniczo żadnego skutku, a kiedy zawartość krzemu jest większa niż 50% masy, wówczas trudno jest uzyskać odporność na wysoką temperaturę i dużą przewodność cieplną które są charakterystyczne dla węglika krzemu. W takim przypadku korzystne jest, gdy klej 9 również zawiera metaliczny krzem i/lub węglik krzemu.

Według przedmiotowego wynalazku nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o gęstość komórek (liczbę przelotowych otworów 3 na jednostkę pola powierzchni przekroju poprzecznego) segmentu 12 struktury przypominającej plaster pszczeli. Jednakże zbyt mała gęstość komórek powoduje niewystarczające pole powierzchni geometrycznej, a zbyt duża gęstość komórek powoduje za duży spadek ciśnienia, w związku z czym takie gęstości komórek nie są korzystne. Gęstość komórek korzystnie wynosi 0,9-310 komórek/cm² (6-2000 komórek/cal²). Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt przekroju poprzecznego (kształt komórki) każdego przelotowego otworu 3. Mogą to być różne kształty, takie jak wielokąt (np. trójkąt, czworokąt lub sześciokąt), koło, elipsa, pofalowanie itp. Jednakże ze względu na łatwość wytwarzania korzystne jest, by był to trójkąt, czworokąt lub sześciokąt. Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o grubość każdej przegrody 2. Jednakże zbyt mała grubość powoduje niewystarczającą wytrzymałość segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, a zbyt duża grubość powoduje za duży spadek ciśnienia, a zatem taka grubość nie jest korzystna. Grubość każdej przegrody 2 korzystnie wynosi 50-2000 μm.

Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt każdego segmentu 12 struktury podobnej do plastra pszczelego i kształt ten może być różny. Jednakże korzystne jest, gdy segment 12 struktury podobnej do plastra pszczelego ma przykładowo kształt prostopadłościanu o podstawie czworokątnej, jak pokazano na fig. 3, a takie podstawowe kształty są złączone w jedną całość, jak pokazano na fig. 1(a) i 1 (b), tak że kształty skrajnych zewnętrznych segmentów struktury 1 podobnej do plastra pszczelego, która ma być wytwarzana, są dostosowane do kształtu obwodu tej struktury 1. Możliwe jest również, by każdy segment 12 struktury podobnej do plastra pszczelego miał przekrój wachlarzowy.

Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt przekroju przedmiotowej struktury 1 podobnej do plastra pszczelego i przekrój taki może mieć różne kształty, takie jak koło, pokazane na fig. 1(a) i 1(b), elipsa, wielokąt (np. trójkąt, czworokąt, pokazany na fig. 2, albo pięciokąt), kształt nieregularny itp. Kiedy struktura podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku jest używana jako nośnik katalizatora w silniku spalinowym, kotle, reaktorze chemicznym, reformerze ogniwa paliwowego itp., korzystne jest nakładanie na taką strukturę podobną do plastra pszczelego metalu o właściwościach katalitycznych. Jako przykładowe metale o zdolnościach katalitycznych można tu wymienić Pt, Pd, Rh itd. Co najmniej jeden rodzaj takiego metalu jest korzystnie nakładany na strukturę podobną do plastra pszczelego.

Kiedy struktura podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku jest wykorzystywana jako filtr (np. do spalin z silnika wysokoprężnego) do wychwytywania i zatrzymywania cząstek stałych zawartych w spalinach, wówczas korzystne jest, by wyloty przelotowych otworów struktury 3 podobnej do plastra pszczelego były na przemian zatkane. Kiedy wyloty przelotowych otworów 3

PL 205 740 B1 są na przemian zatkane i kiedy spaliny zawierające cząstki stałe są wprowadzane w strukturę podobną do plastra pszczelego przy jednej jej powierzchni końcowej, spaliny wchodzą do wnętrza struktury 1 podobnej do plastra pszczelego przez te przelotowe otwory 3, które nie są zatkane przy jednej końcowej powierzchni tej struktury podobnej do plastra pszczelego, przechodzą przez porowate przegrody 2, zapewniające filtrowanie i są wyprowadzane z tych przelotowych otworów 3, które nie są zatkane przy drugiej powierzchni końcowej. Kiedy spaliny przechodzą przez przegrody cząstki stałe zawarte w spalinach są zatrzymywane przez te przegrody. Gdy zatrzymane cząstki stałe osadzają się na przegrodach, następuje nagłe zwiększenie spadku ciśnienia, silnik wydzielający spaliny ma większe obciążenie i następuje zmniejszenie zużycia paliwa i zdolności napędowej. Dlatego okresowo przeprowadza się nagrzewanie za pomocą grzejnika itd., aby wypalić i usunąć cząstki stałe i zregenerować filtr. Aby wspomagać wypalanie przy takiej regeneracji na strukturę podobną do plastra pszczelego nakłada się wymieniony powyżej metal o właściwościach katalitycznych.

Poniżej opisano proces wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku.

W procesie wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku najpierw wytwarza się segmenty 12 takiej struktury. Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o etap wytwarzania segmentów 12 struktury podobnej do plastra pszczelego i można stosować tu sposób zwykle stosowany przy wytwarzaniu członu o konstrukcji podobnej do plastra pszczelego. Przykładowo segmenty takie mogą być wytwarzane w następującym etapie.

Jako surowiec stosuje się przykładowo co najmniej jeden rodzaj materiału ceramicznego, wybranego z grupy złożonej z węglika krzemu, azotku krzemu, kordierytu, tlenku glinu, mulitu, tlenku cyrkonu, fosforanu cyrkonu, tytanianu glinu, tlenku tytanu oraz ich połączeń, stopu typu Fe-Cr-Al, stopu na bazie niklu, albo metalicznego krzemu i węglika krzemu. Dodaje się do tego spoiwo, takie jak metyloceluloza, hydroksypropoksylometyloceluloza itp., środka powierzchniowo czynnego, wody itd., aby wytworzyć plastyczne ciasto.

Z ciasta tego przykładowo wytłacza się uformowany korpus podobny do plastra pszczelego, posiadający wiele przelotowych otworów 3, oddzielonych od siebie przegrodami 2 i przebiegających w kierunku osiowym takiego korpusu.

Taki korpus podobny do plastra pszczelego suszy się przykładowo za pomocą mikrofal i gorącego powietrza, a następnie wypala się, przez co można wytworzyć segment 12 struktury podobnej do plastra pszczelego, taki jak pokazano na fig. 3. Wytworzony segment 12 może mieć żądany kształt wymieniony powyżej przy opisie przedmiotowej struktury podobnej do plastra pszczelego.

Według przedmiotowego wynalazku po wytworzeniu segmentów 12 podobnych do plastra pszczelego wiele takich segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego spaja się w taką strukturę. Czasami strukturę podobną do plastra pszczelego można wytwarzać przykładowo kupując wytworzone już segmenty i stosując opisany poniżej etap.

Etap ten zawiera nakładanie podkładu na co najmniej jedną stronę, korzystnie na obie spajane strony 7 segmentów 12 struktury podobnej do plastra pszczelego, takich jak pokazane na fig. 2, nakładając klej w co najmniej jednej warstwie i spajając te dwa segmenty w jedną całość.

Podkład korzystnie zawiera składnik w postaci stałej i składnik w postaci ciekłej i korzystnie ma postać zawiesiny. Składnik kleju mający postać stałą jest to składnik, który pozostaje w warstwie klejowej ostatecznie utworzonej za pomocą kleju. Taki składnik w postaci stałej nie zawiera składników, które są usuwane przez odparowanie itd. podczas tworzenia warstwy klejowej, ale zawiera nawet te składniki, które podlegają zmianie chemicznej lub fizycznej podczas powyższego etapu, ale nie są usuwane. Składnik podkładu w postaci stałej jest korzystnie przygotowywany przez poddawanie suszeniu, ogrzewaniu, wypalaniu itd. surowca zawierającego co najmniej jeden rodzaj roztworu koloidalnego (korzystnie zolu krzemionkowego, zolu z tlenku glinu itp.), co najmniej jeden rodzaj nieorganicznego proszku wybranego z materiału ceramicznego (wybranego z grupy złożonej z węglika krzemu, azotku krzemu, kordierytu, tlenku glinu, mulitu, tlenku cyrkonu, fosforanu cyrkonu, tytanianu glinu, tlenku tytanu i ich połączeń), stopu typu Fe-Cr-Al, stopu na bazie niklu, metalicznego krzemu i węglika krzemu itd., co najmniej jeden rodzaj włókien nieorganicznych (np. włókien ceramicznych wybranych z tlenku krzemu, mulitu, tlenku glinu, mieszaniny tlenku krzemu z tlenkiem glinu itd.) oraz spoiwo nieorganiczne itd. Surowiec taki może ponadto zawierać przykładowo organiczne spoiwo, takie jak metyloceluloza, etyloceluloza, alkohol poliwinylowy, hydroksypropoksylometyloceluloza itp. Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o sposób nakładania kleju. Może być on nakładany np. przez natrysk, nakładanie pędzlem, pędzelkiem do pisania itp., albo przez zanurzanie. Co najmniej

PL 205 740 B1 dwa rodzaje podkładów można nakładać dwukrotnie lub wielokrotnie, tak że na bocznej ściance segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego tworzone są co najmniej dwie podkładowe warstwy (np. podkładowe warstwy 9a i 9b, pokazane na fig. 3).

Korzystnie klej zawiera również składnik w postaci stałej i składnik w postaci ciekłej i jest zawiesiną. Składnik kleju w postaci stałej korzystnie zawiera materiały wybrane z wymienionych wyżej przykładów korzystnych składników podkładów, mających postać stałą. Nie ma żadnego konkretnego ograniczenia, jeśli chodzi o sposób nakładania kleju i klej taki można nakładać takim samym sposobem jak podkład.

Korzystne jest nakładanie kleju na nałożony podkład. W takim przypadku klej można nakładać po nałożeniu podkładu, a następnie suszyć, nagrzewać, wypalać itd., albo też można go nakładać po nałożeniu podkładu, ale bez przeprowadzania suszenia, grzania, wypalania itp. Kiedy podkład nakłada się tylko na jedną boczną ściankę 7 dwóch segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego, które mają być spojone, wówczas klej można nakładać bezpośrednio na drugą boczną ściankę 7, a w takim przypadku nie ma żadnej reguły, jeśli chodzi o kolejność nakładania podkładu i kleju.

W tym etapie lepkość podkładu jest korzystnie mniejsza niż lepkość kleju. Powodem tego jest to, że, jak opisano powyżej, przy mniejszej lepkości podkładu składniki podkładu wnikają w pory każdego segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, a wytworzona w końcu struktura podobna do plastra pszczelego ma zwiększoną wytrzymałość spojenia. W szczególności lepkość kleju wynosi korzystnie 15-80 Pa-s (150-800 P), korzystniej 20-60 Pa-s (200-600 P), najkorzystniej 25-50 Pa-s (250-500 P). Lepkość podkładu wynosi korzystnie 0,001-15 Pa-s (0,01-150 P), korzystniej 0,002-5 Pa-s (0,02-50 P), najkorzystniej 0,005-1 Pa-s (0,05-10 P). Kiedy podkład nakłada się tak, aby utworzyć co najmniej dwie warstwy podkładowe na jednej ściance bocznej, jak pokazano na fig. 3, korzystne jest, gdy lepkość podkładu podkładowej warstwy 9a, utworzonej bezpośrednio na bocznej ściance 7, jest mniejsza niż lepkość kleju klejowej warstwy 10, a korzystniej jest, gdy lepkość podkładu podkładowej warstwy 9a jest najmniejsza, wartość lepkości stopniowo zwiększa się, a lepkość kleju klejowej warstwy 10, usytuowanej w środku warstwy spajającej, jest największa.

Korzystne jest również, gdy spełniona jest nierówność Hy <Uy <Ay, albo Hy >Uy >Ay, gdzie Uy oznacza zawartość pewnego składnika Y, stanowiącego składnik podkładu w postaci stałej, Ay oznacza zawartość składnika Y w kleju, a Hy oznacza zawartość składnika Y w segmencie struktury podobnej do plastra pszczelego. Każda z zawartości Uy i Ay oznacza tu zawartość odnoszącą się do sumy wszystkich składników występujących w postaci stałej. Przy stosowaniu takiego składu właściwości (np. wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej i przewodności cieplnej) końcowego wytworzonego segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, warstwy podkładowej i warstwy klejowej zmieniają się stopniowo w podanej kolejności i może być powstrzymywane powstawanie skupienia naprężeń i pęknięć na przejściu pomiędzy segmentem a warstwą spajającą. Kiedy podkład nakłada się tak, aby utworzyć co najmniej dwie warstwy podkładowe na jednej bocznej ściance, jak pokazano na fig. 3 i kiedy zawartość składnika Y, tworzącego składniki w postaci stałej podkładu w podkładowej warstwie 9a, bezpośrednio utworzonej na bocznej ściance 7, jest oznaczona przez Uay, a zawartość tego składnika Y, tworzącego składniki w postaci ciała stałego w podkładzie warstwy podkładowej 9b jest oznaczona przez Uby, korzystne jest, gdy albo Uay, albo Uby jest w zakresie od Hy do Ay, a korzystniej, gdy spełniona jest nierówność Hy <Uay <Uby <Ay albo Hy >Uay >Uby >Ay.

Następnie poszczególne segmenty struktury podobnej do plastra pszczelego są spajane w jedną całość, aby wytworzyć strukturę 1 podobną do plastra pszczelego. Następnie strukturę tę suszy się i/lub wypala w zależności od zastosowanego kleju, aby otrzymać dużą wytrzymałość spojenia.

Kiedy struktura 1 podobna do plastra pszczelego, wytworzona według przedmiotowego wynalazku, jest wykorzystywana jako filtr, zwłaszcza jako filtr spalin z silnika wysokoprężnego itp., korzystne jest, gdy wyloty przelotowych otworów 3 są na przemian zatkane szczeliwem, a ponadto korzystne jest, gdy każda powierzchnia końcowa takiej struktury jest pozatykana w układzie szachownicy. Zatykanie szczeliwem można przeprowadzać przez maskowanie tych otworów przelotowych, które nie powinny być zatkane, nakładanie surowca szczeliwa w stanie zawiesiny na każdą powierzchnię końcową segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego i przeprowadzanie suszenia i wypalania. Korzystne jest przeprowadzanie zatykania w wymienionym wyżej etapie wytwarzania segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, to znaczy po wytworzeniu segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, ale przed wypalaniem, ponieważ wypalanie może być wtedy zakończone równocześnie. Jednakże zatykanie może być przeprowadzane po wypaleniu, albo też może być przeprowadzane w dowolnym czasie po wytworzeniu segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego. Surowiec

PL 205 740 B1 użytego szczeliwa może być odpowiednio wybrany z wymienionych powyżej korzystnych surowców na segment struktury podobnej do plastra pszczelego. Surowiec taki jest korzystnie takim samym surowcem, jak surowiec użyty na segment struktury podobnej do plastra pszczelego.

Według przedmiotowego wynalazku na strukturę podobną do plastra pszczelego może być nakładany katalizator. Sposób nakładania katalizatora może być taki, jak zwykle stosowany przez fachowców, a nakładanie katalizatora może być przeprowadzane przykładowo przez powlekanie zawiesiną katalizatora i suszenie oraz wypalanie. Etap ten można przeprowadzać w każdym czasie po wytworzeniu segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

Przedmiotowy wynalazek jest opisany bardziej szczegółowo poniżej w przykładach. Jednakże wynalazek ten w żaden sposób nie jest ograniczony do tych przykładów.

Wytwarzanie segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego

W charakterze surowca użyto 80 części wag. sproszkowanego wę glika krzemu i 20 części wag. sproszkowanego metalicznego krzemu. Dodano do tego metylocelulozy, hydroksypropoksylometylocelulozy, środka powierzchniowo czynnego i wody, aby wytworzyć plastyczne ciasto. Ciasto to wytłaczano i suszono za pomocą mikrofal i gorącego powietrza. Uzyskaną kształtkę ogrzewano następnie w celu odtł uszczenia w powietrzu i wypalano, aby otrzymać mają cy kształ t graniastosł upa o podstawie czworokątnej segment struktury podobnej do plastra pszczelego o wymiarach 58 x 58 x 150 mm (wysokość), jak pokazano na fig. 1(a).

Przygotowanie podkładów i kleju

Składniki podane w tablicy 1 zmieszano w proporcjach podanych w tablicy 1, aby przygotować klej oraz podkłady 1 i 2. Zmierzono lepkość za pomocą lepkościomierza. Wartości lepkości i zawartości składników w postaci ciała stałego w kleju i podkładach 1 i 2 podano w tablicy 1.

T a b l i c a 1

Skład	Klej (% mas.)	Podkład 1 (% mas.)	Podkład 2 (% mas.)
SiC	65	65	65
Zol krzemionkowy	34	34	34
Włókna ceramiczne	45	20	0
Nieorganiczny środek pomocniczy	1	1	1
Woda	15	70	65

Lepkość (P)	300	0,2	0,07	Segment struktury podobnej do plastra pszczelego
Zawartość składników w postaci ciała stałego	SiC Zol krzemionkowy	0,52	0,65	0,82	0,80
0,11	0,14	0,17	0,00
Włókna ceramiczne	0,36	0,20	0,00	0,00
Nieorganiczny środek pomocniczy	0,01	0,01	0,01	0,00

Mierzenie współczynników rozszerzalności cieplnej

Pomiar współczynnika rozszerzalności cieplnej

Część otrzymanego kleju i podkładów 1 i 2 ogrzewano i suszono w temperaturze około 200°C w celu otrzymania ciała stałego, a po uzyskaniu ciał stałych mierzono wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej w temperaturze 25-800°C. Ponadto w odniesieniu do otrzymanego segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego zmierzono wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej w taki sam sposób. Wyniki przedstawiono w tablicy 2.

PL 205 740 B1

T a b l i c a 2

Składniki	Warstwa klejowa	Warstwa podkładowa 1	Warstwa podkładowa 2	Segment struktury podobnej do plastra pszczelego
SiC	0,52	0,65	0,82	0,80
Substancja pochodząca z zolu krzemionkowego	0,11	0,14	0,17	0,00
Włókna ceramiczne	0,36	0,20	0,00	0,00
Nieorganiczny środek pomocniczy	0,01	0,01	0,01	0,00

Współczynnik rozszerzalności cieplnej (/°C)	3x 10 ⁶	3,3 x 10 ⁶	3,6 x 10 ⁶	4,2 x 10 ⁶

Obserwacja pod mikroskopem elektronowym

Podkład 2, otrzymany powyżej, nałożono na otrzymany powyżej segment struktury podobnej do plastra pszczelego, a wynikowy segment ogrzewano i suszono w temperaturze 200°C, przy czym przekrój tego segmentu obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Otrzymaną fotografię przedstawiono na fig. 4. Z fig. 4 wynika, że podkładowa warstwa 9, utworzona z podkładu 2, wnika w wewnętrzne pory 4 segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

P r z y k ł a d 1

Dwa otrzymane powyżej segmenty struktury podobnej do plastra pszczelego powleczono na ich bocznych ściankach 7 podkładem 1. Następnie na ten podkład 1 nałożono klej na jednym z dwóch segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego. Następnie te dwa segmenty struktury podobnej do plastra pszczelego spojono w jedną całość, po czym ogrzewano je i suszono w temperaturze około 200°C, by otrzymać strukturę podobną do plastra pszczelego.

P r z y k ł a d 2

Strukturę podobną do plastra pszczelego otrzymano w taki sam sposób, jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że najpierw nałożono podkład 2, a następnie nałożono podkład 1 na podkład 2 na każdym segmencie struktury podobnej do plastra pszczelego.

Porównawczy przykład 1

Segment struktury podobnej do plastra pszczelego otrzymano w taki sam sposób, jak w przykładzie 1 z tym wyjątkiem, że nie nakładano podkładu 1.

Każdą otrzymaną strukturę podobną do plastra pszczelego obserwowano pod kątem oddzielania się spojonej części. W każdej strukturze podobnej do plastra pszczelego mierzono również wytrzymałość spojenia przy spojonej części, stosując badanie z czteropunktowym zginaniem. Część rozdzieloną na przejściu pomiędzy warstwą spajającą a segmentem struktury podobnej do plastra pszczelego traktowano jako brak spojenia. Część rozdzieloną przez rozerwanie warstwy spajającej (przejście nie było rozdzielane) traktowano jako obszar spojony, a stosunek pola powierzchni obszaru spojonego do całkowitego pola powierzchni spojenia wyznaczał współczynnik obszaru spojonego. Odpowiednie wyniki są przedstawione w tablicy 3.

T a b l i c a 3

	Porównawczy przykład 1	Przykład 1	Przykład 2
1	2	3	4
Skład warstwy klejącej	tylko warstwa kleju	podkładowa warstwa 1	podkładowa warstwa 2
		warstwa kleju	podkładowa warstwa 1
		podkładowa warstwa 1	warstwa kleju
			podkładowa warstwa 1
			podkładowa warstwa 2

PL 205 740 B1 cd. tabeli 3

1	2	3	4
Wytrzymałość klejenia (MPa)	0,2	1	2
Współczynnik obszaru spojonego	20%	60%	95%
Rozdzielenie spojonej części	tak	nie	nie

W strukturze podobnej do plastra pszczelego, otrzymanej w przykładzie 1, spełniona jest nierówność Ht>Ut>At, jeśli chodzi o wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej oraz nierówność Hx>Ux>Ax, kiedy węglik krzemu jest traktowany jako składnik X. Ponadto, kiedy użyte włókna ceramiczne są traktowane jako składnik X, spełniona jest nierówność Hx<Ux<Ax. W strukturze podobnej do plastra pszczelego, otrzymanej w przykładzie 2, spełniona jest nierówność Ht>Ut2>Ut1>At, gdy wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej podkładowej warstwy 1 i podkładowej warstwy 2 są oznaczone przez Ut1 i Ut2, jak również zależność Hx=Ux2<Ux1<At, kiedy zawartości składnika X w podkładowej warstwie 1 i w podkładowej warstwie 2 są oznaczone przez Ux1 i Ux2, a włókna ceramiczne są traktowane jako składnik X.

Jak wynika z tablicy 3, struktury podobne do plastra pszczelego, otrzymane w przykładach 1 i 2, nie wykazywały żadnego rozdzielania w każdej spojonej części, a w porównaniu ze strukturą podobną do plastra pszczelego, otrzymaną w porównawczym przykładzie 1, każda z nich wykazywała dużą wytrzymałość spojenia i duży współczynnik obszaru spojonego.

Jak opisano powyżej, struktura podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku ma co najmniej jedną warstwę podkładową i co najmniej jedną warstwę klejową pomiędzy segmentami tej struktury. Dzięki temu ma ona dużą wytrzymałość spojenia i trudno w niej o uszkodzenia takie jak pęknięcia w spojonej części. Przedmiotowa struktura podobna do plastra pszczelego może być odpowiednio wykorzystywana np. jako nośnik katalizatora do silnika spalinowego, kotła, reaktora chemicznego, reformera w ogniwie paliwowym itp., albo jako filtr do zatrzymywania drobnych cząstek stałych zawartych w spalinach. Ponadto według przedmiotowego procesu wytwarzania można łatwo wytwarzać strukturę podobną do plastra pszczelego, posiadającą wymienione wyżej właściwości merytoryczne. Ten proces wytwarzania pozwala korzystnie wytwarzać filtr o strukturze podobnej do plastra pszczelego, jak wymieniono powyżej.

Claims

1. Proces wytwarzania struktury podobnej do plastra pszczelego (1) obejmujący etapy: wytwarzania segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego (3), z których każdy ma wiele przelotowych otworów oddzielonych od siebie przez porowate przegrody (2) i przebiega w kierunku osiowym tego segmentu; oraz spajania tych segmentów (3), by utworzyć strukturę podobną do plastra pszczelego, przy czym etap spajania segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego obejmuje nakładanie co najmniej jednej warstwy (9) czynnika podkładowego na segment struktury podobnej do plastra pszczelego, nakładanie co najmniej jednej warstwy kleju (10) na warstwę (9) czynnika podkładowego oraz spajanie segmentów struktury podobnej do plastra pszczelego ze sobą w jedną całość, przy czym lepkość materiału czynnika podkładowego jest niższa w porównaniu z lepkością warstwy kleju, znamienny tym, że każda z warstw podkładowych składa się głównie z materiału ceramicznego i zawiera co najmniej jeden zol koloidalny i co najmniej jeden rodzaj proszku nieorganicznego, a jego lepkość jest zawarta w przedziale 0,005 do 1 Pa-s.

2. Proces według zastrz. 1, znamienny tym, że lepkość kleju jest zawarta w przedziale 25 do 50 Pa-s.

3. Proces według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zarówno czynnik podkładowy, jak i klej zawierają składnik stały i składnik płynny, i oznaczając zawartość co najmniej jednego składnika Y stanowiącego stały składnik kleju jako „Ay, zawartość składnika Y w segmencie struktury podobnej do plastra pszczelego jako „Hy i zawartość składnika Y w stałym komponencie czynnika podkładowego jako „Uy zależność pomiędzy „Ay, Hy i „Uy wynosi Hy <Uy <Ay lub Hy >Uy >Ay.

PL 205 740 B1

4. Proces według zastrz. 3, znamienny tym, że warstwa czynnika podkładowego jest formowana bezpośrednio na wewnętrznej ścianie segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

5. Proces według zastrz. 4, znamienny tym, że część warstwy czynnika podkładowego wchodzi w pory segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego.

6. Proces według zastrz. 5, znamienny tym, że oznaczając współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy czynnika podkładowego jako „Ut, współczynnik rozszerzalności cieplnej segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego jako „Ht, a współczynnik rozszerzalności cieplnej warstwy klejowej jako „At to zależność pomiędzy materiałami „Ut, „Ht i „At wynosi Ht >Ut >At lub Ht <Ut <At w strukturze podobnej do plastra pszczelego.