PL208758B1 - Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego - Google Patents

Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego

Info

Publication number
PL208758B1
PL208758B1 PL373833A PL37383303A PL208758B1 PL 208758 B1 PL208758 B1 PL 208758B1 PL 373833 A PL373833 A PL 373833A PL 37383303 A PL37383303 A PL 37383303A PL 208758 B1 PL208758 B1 PL 208758B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
honeycomb
binder
wall
segments
honeycomb structure
Prior art date
Application number
PL373833A
Other languages
English (en)
Other versions
PL373833A1 (pl
Inventor
Naoshi Masukawa
Shuichi Ichikawa
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 PL373833A1 publication Critical patent/PL373833A1/pl
Publication of PL208758B1 publication Critical patent/PL208758B1/pl

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2068—Other inorganic materials, e.g. ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2466—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the adhesive layers, i.e. joints between segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2478—Structures comprising honeycomb segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885—Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional [3D] monoliths
    • B01J35/57—Honeycombs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/74—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing shaped metallic materials
    • C04B35/76—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/30—Porosity of filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0081—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as catalysts or catalyst carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/349—Clays, e.g. bentonites, smectites such as montmorillonite, vermiculites or kaolines, e.g. illite, talc or sepiolite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817—Carbides
    • C04B2235/3826—Silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/522—Oxidic
    • C04B2235/5228—Silica and alumina, including aluminosilicates, e.g. mullite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5244—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/526—Fibers characterised by the length of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5264—Fibers characterised by the diameter of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6021—Extrusion moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/668—Pressureless sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/728—Silicon content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149—Honeycomb-like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Wynalazek dotyczy struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego zawierającej wiele segmentów struktury komórkowej, z których każdy jest utworzony przez strukturę komórkową posiadającą wiele komórek (23) oddzielonych od siebie przegrodami (24) i działających jako kanały dla płynu, przy czym każda komórka (23) jest zatkana przy jednym z dwóch końców tak, że sąsiednie komórki (23) są zatkane na przemian przy każdej powierzchni końcowej (25, 26) struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Ścianki zewnętrzne usytuowane na obwodzie segmentów są spojone ze sobą za pomocą warstwy spoiwa i przetworzone w jeden element. Struktura ta charakteryzuje się tym, że spoiwo nie zawiera cząstek nieorganicznych o średnicy (μm) wynoszącej co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra (μm) powierzchni ścianki zewnętrznej w ilości przewyższającej 30% mas. w odniesieniu do całości spoiwa.

Description

Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, która nadaje się do wykorzystania przykładowo jako nośnik katalizatora używany w silniku spalinowym, w kotle, w reaktorze chemicznym, w reformerze ogniwa paliwowego itp., albo jako filtr do zatrzymywania drobnych cząstek stałych zawartych w spalinach. Wynalazek dotyczy zwłaszcza struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, w której segmenty tej struktury jako składnik są spojone silnie ze sobą przez spoiwo i przetworzone w jeden element.
Struktury komórkowe podobne do plastra pszczelego są stosowane przykładowo jako nośnik katalizatora w silniku spalinowym, kotle, reaktorze chemicznym, reformerze ogniwa paliwowego itp., albo jako filtr do zatrzymywania drobnych cząstek stałych zawartych w spalinach, zwłaszcza drobnych cząstek emitowanych z silnika wysokoprężnego.
Zwykle struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, używana do takiego celu, jest zbudowana, jak pokazano na fig. 1(a) i 1(b), w taki sposób, że ma wiele komórek 23 oddzielonych od siebie przegrodami 24 i działających jako kanał dla płynu, przy czym każda komórka 23 jest zatkana przy jednym z dwóch końców tak, że sąsiednie komórki 23 są zatkane na przemian przy każdej powierzchni końcowej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, aby każda powierzchnia końcowa miała wygląd szachownicowy. W strukturze komórkowej 21 podobnej do plastra pszczelego, mającej taką konstrukcję, płyn wchodzi w komórki 23 niezatkane przy końcowej powierzchni 25 po stronie wlotowej struktury 21, to znaczy te komórki 23, które są zatkane na końcowej powierzchni 26 po stronie wylotowej struktury 21, przechodzi przez przegrody 24 i jest wypuszczany z sąsiednich komórek 23, to znaczy tych komórek 23, które są zatkane na końcowej powierzchni 25 po stronie wlotowej, a nie są zatkane na końcowej powierzchni 26 po stronie wylotowej. W takim przypadku przegrody 24 działają jako filtr, a kiedy taka struktura komórkowa 21 podobna do plastra pszczelego jest eksploatowana przykładowo jako filtr cząstek stałych z silnika wysokoprężnego, sadza itd. wyprowadzana z silnika wysokoprężnego jest zatrzymywana przez przegrody 24 i osadza się na tych przegrodach 24.
W strukturze komórkowej 21 podobnej do plastra pszczelego, wykorzystywanej jak powyżej, gwałtowna zmiana temperatury spalin i lokalne nagrzanie powodują nierównomierny rozkład temperatury wewnątrz takiej struktury komórkowej 21 podobnej do plastra pszczelego, który powoduje problemy, takie jak powstawanie pęknięć w strukturze komórkowej 21 podobne do plastra pszczelego itp. Kiedy struktura komórkowa 21 podobna do plastra pszczelego jest używana zwłaszcza jako filtr cząstek stałych z silnika wysokoprężnego, trzeba wypalać drobne cząstki węgla osadzone na filtrze, aby usunąć te cząstki i zregenerować filtr. W takim przypadku nieuchronnie wytwarzana jest wysoka temperatura lokalnie w filtrze. Na skutek tego łatwo pojawia się zmniejszenie skuteczności regeneracji na skutek nierównomierności temperatury regeneracji i powstają pęknięcia powodowane przez duże naprężenie cieplne.
Proponowano w związku z tym spajanie wielu segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego za pomocą spoiwa, aby utworzyć strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego. Przykładowo zwłaszcza w patencie USA nr 4.335.783 opisano proces wytwarzania struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, który obejmuje spajanie wielu części struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego przy użyciu nieciągłego spoiwa.
Ponadto przykładowo w JP-B-61-51240 zaproponowano sposób obrotowego, odpornego na wstrząs termiczny przeprowadzania regenerującej wymiany ciepła, który obejmuje tworzenie przez wytłaczanie segmentów osnowowych konstrukcji struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego z materiału ceramicznego, wypalanie ich, wygładzanie przez obróbkę zewnętrznych obwodowych części wypalonych segmentów, powlekanie obszarów wynikowych segmentów, przeznaczonych do spajania ceramicznym spoiwem, które po wypaleniu ma zasadniczo taki sam skład mineralny jak segmenty osnowowe i wykazuje różnicę wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej co najwyżej 0,1% przy 800°C, po czym powleczone segmenty wypala się.
Przykładowo w SAE artykuł 860008 z 1986 opisano ceramiczną strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego, otrzymaną przez spojenie kordierytowych segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego klejem kordierytowym.
W filtrze otrzymanym przez spojenie wielu segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego w jeden element ważne jest uzyskanie wystarczającej wytrzymałości spojenia pomiędzy segmentami. Przyjmuje się, że taka wytrzymałość spojenia uzyskiwana jest przez kotwiące wproPL 208 758 B1 wadzanie cząstek zawartych w użytym spoiwie w nierówności powierzchni zewnętrznej ścianki każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Przykładową technikę opartą na takim kotwiącym wprowadzaniu ujawniono przykładowo w publikacji JP-A-2000-279729. Opisano tam filtr o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, w którym chropowatość Rz powierzchni zewnętrznej ścianki segmentu takiej struktury ma określoną wartość. Jednakże, kiedy chropowatość powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego (wartość bezwzględna) ogranicza właściwości fizyczne (np. średnicę porów i porowatość) segmentu struktury komórkowej lub utrudnia uzyskanie zamierzonej średnicy porów, porowatości itd., konieczna staje się obróbka przez natrysk itp., aby uzyskać podaną chropowatość (Rz) powierzchni ścianki zewnętrznej. Istniał tam zatem problem przykładowo ze zwiększeniem liczby etapów produkcji.
Przedmiotem wynalazku jest struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, zawierająca wiele segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, z których każdy ma strukturę komórkową i zewnętrzną ściankę na obwodzie tej struktury komórkowej, przy czym ta struktura komórkowa ma wiele komórek oddzielonych od siebie przez przegrody i działających jako kanał dla płynu, a takie segmenty struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego są spojone ze sobą przy zewnętrznych ściankach przez warstwę spoiwa i przetworzone w jeden element. Struktura ta charakteryzuje się tym, że spoiwo zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy wynoszącej co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej, w ilości 30% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej, przy czym zarówno średnica nieorganicznych cząstek jak i chropowatość Ra powierzchni ścianki zewnętrznej wyrażane są w μm.
W strukturze według wynalazku spoiwo korzystnie zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej w ilości 15% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej. Równie korzystnie spoiwo zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej w ilości 5% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej.
Korzystnie w strukturze według wynalazku spoiwo zawiera włókna nieorganiczne i koloidalny tlenek, przy czym włókna nieorganiczne mają przeciętną szerokość w kierunku promieniowym 1-20 nm i przeciętną długość w kierunku osiowym 10-100 μm.
W strukturze według wynalazku segment struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest korzystnie wykonany z węglika krzemu lub z materiału kompozytowego typu krzem-węglik krzemu, utworzonego z użyciem węglika krzemu w charakterze kruszywa i krzemu w charakterze spoiwa. Warstwa spoiwa w strukturze według wynalazku ma korzystnie grubość 0,5-3 mm, a stosunek całkowitego pola powierzchni części ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadających warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni zewnętrznych ścianek wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi korzystnie co najmniej 70%.
Według wynalazku stosunek pola powierzchni części ścianek zewnętrznych każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni zewnętrznej ścianki każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi korzystnie co najmniej 70%, a stosunek pola powierzchni części ścianek zewnętrznych każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do pola powierzchni części zewnętrznych ścianek każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, spojonego z innymi segmentami takiej struktury wynosi korzystnie co najmniej 70%.
Krótki opis rysunków
Fig. 1(a) i fig. 1(b) są objaśniającymi rysunkami struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Fig. 1(a) jest widokiem perspektywicznym struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a fig. 1(b) jest częściowo powiększonym widokiem z góry powierzchni końcowej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
Poniżej opisano przykład realizacji przedmiotowego wynalazku, przy czym wynalazek nie jest ograniczony do tego przykładu wykonania i jeżeli nie wprowadza się zmian w istocie wynalazku to specjalista może wprowadzać zmiany i ulepszenia w oparciu o wiedzę ogólną.
Jak poprzednio opisano, wytrzymałość spojenia pomiędzy segmentami struktury jest powodowana przez kotwienie na skutek wchodzenia cząstek zawartych w stosowanym spoiwie w nierówności powierzchni zewnętrznej ścianki każdego segmentu struktury. Zwykłe spoiwo używane do spajania segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego ze sobą zawiera cząstki nieorga4
PL 208 758 B1 niczne, takie jak ceramika, sproszkowany metal itp., aby przykładowo uniemożliwiać powstawanie pęknięć na skutek wstrząsu termicznego itd. przez kontrolowanie właściwości takich jak współczynnik rozszerzalności cieplnej, przewodność cieplna itp. Jednakże uważa się, że stosunek średnic cząstek nieorganicznych i chropowatości powierzchni zewnętrznej ścianki segmentu ma duży wpływ na wytrzymałość spojenia pomiędzy segmentami takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Uważa się zatem, że gdy średnice cząstek nieorganicznych są duże w stosunku do stopnia chropowatości powierzchni ścianki zewnętrznej, pogarsza się ich kotwienie, co powoduje małą wytrzymałość spojenia.
Przedmiotowy wynalazek dotyczy struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, mającej wiele segmentów utworzonych przez wiele komórek oddzielonych od siebie przegrodami i działających jako kanał dla płynu oraz utworzonych przez zewnętrzną ściankę usytuowaną na obwodzie struktury komórkowej. Segmenty te są spojone ze sobą przy ściankach zewnętrznych przez warstwę spajającą utworzoną ze spoiwa z przetworzeniem w jeden element. Taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego charakteryzuje się tym, że spoiwo nie zawiera cząstek nieorganicznych o średnicach, wyrażonych w μm, odpowiadających co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra, również wyrażonej w μm, powierzchni ścianki zewnętrznej (takie cząstki nieorganiczne są dalej nazywane cząstkami nieorganicznymi o dużej średnicy) w ilości przewyższającej 30% mas. w odniesieniu do całości użytego spoiwa. Poniżej opisano szczegóły struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
W strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku spoiwo użyte do spojenia segmentów struktury komórkowej, tworzących strukturę komórkową, nie zawiera nieorganicznych cząstek o dużej średnicy w ilości przewyższającej 30% mas. w odniesieniu do całości użytego spoiwa. Zatem zawartość cząstek nieorganicznych o dużej średnicy w użytym spoiwie, które pogarszają wspomniane wyżej kotwienie ze względu na swe wymiary w porównaniu z przeciętną chropowatością Ra powierzchni (stopień nierówności powierzchni) zewnętrznej ścianki segmentu struktury komórkowej jest podana w określonym zakresie liczbowym. Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku wykazuje dlatego dużą wytrzymałość spojenia niezależnie od właściwości fizycznych (np. średnicy porów i porowatości) segmentu struktury komórkowej i może wytrzymywać wytwarzane naprężenie cieplne niezależnie przykładowo od warunków montażu.
Ponadto spoiwo może być wytwarzane tak, aby odpowiadało chropowatości powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, dzięki czemu nie potrzeba żadnego specjalnego etapu (np. rozpylania), by chropowatość powierzchni ścianki zewnętrznej była w określonym zakresie. Etapy produkcji takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego nie są skomplikowane i taką strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego można wytwarzać bardzo łatwo. Określenie przeciętna chropowatość Ra (..m) powierzchni, użyte w niniejszym opisie, oznacza średnią arytmetyczną porowatość obliczoną zgodnie z ISO 4287/1 i jest to wartość (;im) obliczona jako średnia z bezwzględnych odchyleń od przeciętnej linii chropowatości powierzchni ścianki zewnętrznej.
Kiedy cząstki nieorganiczne o dużej średnicy są zawarte w użytym spoiwie w ilości przewyższającej 30% mas. w odniesieniu do całości spoiwa, wytrzymałość spojenia pomiędzy segmentami struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest znacznie zmniejszona, a gdy otrzymana struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest poddawana przykładowo puszkowaniu, mogą wystąpić niedogodności, takie jak pękanie itp. podczas faktycznej eksploatacji takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Dlatego ilość taka nie jest korzystna. Według przedmiotowego wynalazku może wystąpić przypadek, gdy w spoiwie nie są w ogóle zawarte żadne cząstki nieorganiczne o dużej średnicy. Jednakże cząstki nieorganiczne o dużej średnicy mogą być zawarte w bardzo małej ilości (około 0,1% mas.) np. ze względu na zabezpieczenie przed pęknięciami powodowanymi przez naprężenie cieplne itd. Aby uzyskać większą wytrzymałość spojenia, korzystne jest, by cząstki nieorganiczne o dużej średnicy nie były zawarte w ilości większej niż 15% mas. w odniesieniu do całości użytego spoiwa, a korzystniej nie są one zawarte w ilości większej niż 5% mas.
Według przedmiotowego wynalazku spoiwo może zawierać cząstki nieorganiczne inne niż wymienione powyżej cząstki nieorganiczne o dużej średnicy, to znaczy cząstki nieorganiczne o średnicy (;im) mniejszej niż 1,1 przeciętnej chropowatości Ra (nm) powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. W charakterze takich cząstek nieorganicznych i wymienionych wyżej cząstek nieorganicznych o dużej średnicy można odpowiednio stosować np. materiał ceramiczny wybrany z grupy złożonej z węglika krzemu, azotku krzemu, kordierytu, tlenku
PL 208 758 B1 glinu, mulitu, tlenku cyrkonu, fosforanu cyrkonu, tytanianu glinu, tlenku tytanu i ich kombinacji, stopu typu Fe-Cr-AI, stopu na bazie niklu, albo metalicznego krzemu (Si) i węglika krzemu (SiC).
Według przedmiotowego wynalazku spoiwo korzystnie zawiera włókna nieorganiczne i koloidalny tlenek. Jako włókna nieorganiczne korzystnie można stosować włókna ceramiczne (np. z krzemianu glinu lub węglika krzemu), włókna metalowe (np. z miedzi lub żelaza) itp. Jeśli chodzi o kształt włókien nieorganicznych, można korzystnie stosować taki kształt, że przeciętna długość w kierunku promieniowym (przeciętna średnica włókien) włókien nieorganicznych wynosi 1-20 um, a przeciętna długość w kierunku osiowym (przeciętna długość włókien) włókien nieorganicznych wynosi 10-100 um. Przeciętna średnica włókien nieorganicznych wynosi korzystniej 3-15 um, szczególnie korzystnie 5-10 um, a przeciętna długość włókien nieorganicznych wynosi korzystniej 10-80 um, szczególnie korzystnie 20-60 um.
Kiedy średnica włókien nieorganicznych jest mniejsza niż 1 um, spoiwo ma duży skurcz po wysuszeniu i mogą powstawać pęknięcia. Kiedy średnica włókien jest większa niż 20 um, trudno jest nakładać spoiwo warstwą o równomiernej grubości. Dlatego takie średnice włókien nie są korzystne. Kiedy długość włókien nieorganicznych jest mniejsza niż 10 um spoiwo wykazuje duży skurcz po wysuszeniu i mogą powstawać pęknięcia. Kiedy długość włókien jest większa niż 100 um, potrzebna jest duża ilość wody w celu wytworzenia pasty ze spoiwa (która nadaje się do nakładania), a użycie takiej dużej ilości wody w paście zwiększa skurcz spoiwa po wysuszeniu i tendencje do powstawania pęknięć. Dlatego takie długości włókien są niekorzystne.
Jako koloidalny tlenek można tu wspomnieć w charakterze korzystnych przykładów zol krzemionkowy i zol z tlenku glinu. Koloidalny tlenek jest korzystny, by powodować odpowiednią adhezję spoiwa, a ponadto po wysuszeniu i odwodnieniu wiąże się on z nieorganicznymi włóknami i nieorganicznymi cząstkami, dzięki czemu wysuszone spoiwo może mieć lepszą odporność na wysoką temperaturę itd. oraz wytrzymałość. Ponieważ koloidalny tlenek spaja nieodwracalnie po wysuszeniu, zwłaszcza w temperaturze 150°C lub wyższej, wysuszone spoiwo może mieć lepszą odporność chemiczną. Korzystnie spoiwo ma stosunkowo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej, aby uniknąć powstawania pęknięć powodowanych przez wstrząs cieplny itd. W szczególności współczynnik rozszerzalności cieplnej spoiwa korzystnie znajduje się w zakresie od 1x10-6 - 8x10-6/°C, korzystniej w zakresie 1,5x10-6 - 7x10-6/°C, a szczególnie korzystnie w zakresie 2x10-6 - 6x10-6/°C.
Jako materiał na segment struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego rozważane są różne materiały ceramiczne (np. tlenki i nietlenki) itd. Według przedmiotowego wynalazku segment struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego powinien być korzystnie wykonany zwłaszcza z węglika krzemu (SiC) lub z materiału kompozytowego typu krzem-węglik krzemu, utworzonego przez użycie węglika krzemu (SiC) w charakterze kruszywa i krzemu (Si) w charakterze spoiwa.
Według przedmiotowego wynalazku warstwa spoiwa, która spaja zewnętrzne ścianki segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego ze sobą, ma grubość korzystnie 0,5-3 mm, korzystniej 0,5-2,5 mm, szczególnie korzystnie 0,5-2,0 mm. Kiedy grubość ta jest mniejsza niż 0,5 mm, wynikowa struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego ma w rzeczywistej eksploatacji słabą zdolność odprowadzania naprężenia cieplnego poszczególnych segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego (materiał podstawowy struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego) do warstwy spoiwa, co może sprzyjać powstawaniu pęknięć w materiale podstawowym. Grubość większa niż 3 mm jest niekorzystna, ponieważ skuteczne pole powierzchni filtrowania segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi wtedy co najwyżej 80%, a ponadto, kiedy uzyskana struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego, temperatura wewnętrzna struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego staje się nierównomierna podczas usuwania sadzy, co sprzyja zmniejszeniu skuteczności regeneracji i łatwemu powstawaniu pęknięć powodowanych przez duże naprężenie cieplne.
Stosunek całkowitego pola powierzchni części ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadających warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi korzystnie co najmniej 70%, korzystniej co najmniej 80%, a szczególnie korzystnie co najmniej 90%. Stosunek mniejszy niż 70% jest niekorzystny, ponieważ odporność na drgania jest mała i może nastąpić pękanie struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a ponadto może wystąpić przenikanie sadzy, gdy taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego. Według przedmiotowego wynalazku nie ma żadnej określonej górnej granicy stosunku (%) całkowitego pola powierzchni części ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do
PL 208 758 B1 plastra pszczelego, posiadających warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Jednakże najkorzystniej stosunek ten wynosi 100%.
Według przedmiotowego wynalazku stosunek pola powierzchni części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi korzystnie co najmniej 70%, korzystniej co najmniej 80%, a szczególnie korzystnie co najmniej 90%. Stosunek mniejszy niż 70% jest niekorzystny, ponieważ odporność na drgania jest mała i może nastąpić pękanie struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a ponadto może wystąpić przenikanie sadzy, kiedy taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego. Według przedmiotowego wynalazku nie określono żadnej górnej granicy tego stosunku (%) pola powierzchni części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Jednakże proporcja ta najkorzystniej wynosi 100%.
Według przedmiotowego wynalazku stosunek pola powierzchni części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, mającego warstwę spoiwa, do pola powierzchni części ścianki zewnętrznej (spojonej części ścianki zewnętrznej) każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, spojonego z innymi segmentami takiej struktury wynosi korzystnie co najmniej 70%, korzystniej co najmniej 80%, a szczególnie korzystnie co najmniej 90%. Stosunek mniejszy niż 70% jest niekorzystny, ponieważ odporność na drgania jest mała i może nastąpić pękanie struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a ponadto może nastąpić przenikanie sadzy, kiedy taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego. Według przedmiotowego wynalazku nie ma żadnej określonej górnej granicy stosunku pola powierzchni części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spojenia, do całkowitego pola powierzchni spojonej części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Jednakże stosunek ten najkorzystniej wynosi 100%.
Nie ma żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o przewodność cieplną każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Jednakże zbyt duża przewodność cieplna nie jest korzystna, ponieważ ciepło uwalniane przez taką strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego jest zbyt duże, a kiedy taka struktura jest używana przykładowo jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego, nie uzyskuje się wystarczają co wysokiej temperatury podczas regeneracji filtru, przez co skuteczność regeneracji jest mała. Zbyt mała przewodność cieplna również nie jest korzystna, ponieważ uwalniane ciepło jest zbyt małe i występuje zbyt duży wzrost temperatury. Dlatego przewodność cieplna przy 40°C wynosi korzystnie 10-60 W/mK, korzystniej 15-55 W/mK, szczególnie korzystnie 20-50 W/mK.
Nie ma też żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o gęstość komórek (liczba komórek na jednostkę pola powierzchni przekroju) struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Jednakże zbyt mała gęstość komórek powoduje niewystarczającą wytrzymałość i niewystarczające geometryczne pole powierzchni (GSA), kiedy taka struktura komórkowa jest używana jako filtr. Zbyt duża gęstość komórek powoduje duży spadek ciśnienia, kiedy płyn przechodzi przez tę strukturę komórkową. Gęstość komórek wynosi korzystnie 0,9-311 komórek/cm2 (6-2000 komórek/cal2) korzystniej 7,8-155 komórek/cm2 (50-1000 komórek/cal2), szczególnie korzystnie 15,5-62,0 komórek/cm2 (100-400 komórek/cal2). Nie ma również żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt przekroju każdej komórki. Jednakże kształt przekroju poprzecznego korzystnie jest albo trójkątny, albo czworokątny, albo czworokątny, albo sześciokątny i pofalowany w celu ułatwienia wytwarzania.
Ponadto nie ma żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt przekroju przedmiotowej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Ten kształt przekroju może być przykładowo kolisty, eliptyczny, podobny do kształtu bieżni, wielokątny (np. trójkątny, quasi-trójkątny, czworokątny lub quasi-czworokątny), albo jest to kształt nieregularny. Nie ma również żadnego szczególnego ograniczenia, jeśli chodzi o kształt powierzchni końcowej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Kształt ten może być kwadratowy, eliptyczny, zbliżony do kształtu bieżni, wielokątny (np. trójkątny, quasi-trójkątny, czworokątny lub quasi-czworokątny) albo jest to kształt nieregularny.
PL 208 758 B1
Kiedy przedmiotowa struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana zwłaszcza jako filtr cząstek stałych w spalinach z silnika wysokoprężnego, wówczas korzystnie określone komórki są zatkane przy otwartych końcach przy jednej powierzchni końcowej takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a pozostałe komórki są zatkane przy otwartych końcach przy drugiej powierzchni końcowej tej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Szczególnie korzystne jest, gdy każda komórka jest zatkana przy jednym z dwóch otwartych końców, a sąsiednie komórki są zatkane na przemian przy każdej powierzchni końcowej takiej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego tak, że każda powierzchnia końcowa ma wygląd szachownicowy. Przez zatkanie komórek, jak podano powyżej, przykładowo płyn wchodzący w strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego od strony jednej powierzchni końcowej przechodzi przez przegrody i wychodzi z drugiej powierzchni końcowej. Przegrody działają jako filtr, kiedy płyn przechodzi przez nie. Umożliwia to zatrzymywanie substancji, o którą chodzi.
Jako czynnik stosowany do zatykania rozważany jest materiał ceramiczny (np. tlenek lub nietlenek) itp. Jednakże z punktu widzenia wytrzymałości, odporności na wysoką temperaturę itd. można odpowiednio stosować co najmniej jeden rodzaj materiału wybrany z grupy złożonej z kordierytu, mulitu, tlenku glinu, spinelu, węglika krzemu, materiału kompozytowego typu węglik krzemu-kordieryt, materiału kompozytowego typu krzem-węglik krzemu, azotku krzemu, krzemianu litowo-glinowego, tytanianu glinu, stopu typu Fe-Cr-AI oraz ich połączeń.
Przedmiotowa struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest korzystnie ładowana katalizatorem, zwłaszcza metalem aktywnym katalitycznie, kiedy struktura ta ma być używana jako nośnik katalizatora używanego do oczyszczania spalin z silnika cieplnego (np. silnika spalinowego) lub z urządzenia do spalania (np. z kotła), albo też do reformowania paliwa ciekłego lub gazowego. Jako przykładowe metale mające zdolność katalityczną można wspomnieć platynę, pallad i ruten. Korzystnie co najmniej jeden rodzaj wybrany z nich jest ładowany na strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego.
Następnie opisany zostanie przykład korzystnego procesu wytwarzania przedmiotowej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Najpierw z surowca wytwarza się ciasto w etapie formowania ciasta. W etapie tym dodaje się przykładowo cząstek węglika krzemu lub kombinacji sproszkowanego węglika krzemu i sproszkowanego metalicznego krzemu (te dwa sproszkowane materiały są wykorzystywane do utworzenia kompozytowego materiału typu krzem-węglik krzemu) oraz spoiwa (np. metyloceluloza lub hydroksypropoksylometyloceluloza). Ponadto dodaje się środka powierzchniowo czynnego i wody. Zagniata się je, by utworzyć ciasto.
Następnie ciasto takie poddaje się formowaniu wytłoczeniowemu w etapie formowania, by otrzymać kształtkę o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającą wiele komórek rozdzielonych od siebie przegrodami i działających jako kanał dla płynu. W tym formowaniu wytłoczeniowym można przykładowo stosować wytłaczarkę tłokową lub wytłaczarkę dwuślimakową o pracy ciągłej. Stosowanie wytłaczarki dwuślimakowej o pracy ciągłej umożliwia ciągłe prowadzenie etapu wytwarzania ciasta i etapu formowania.
Następnie otrzymaną kształtkę suszy się np. za pomocą mikrofal, suszenia dielektrycznego i/lub gorącym powietrzem itp., po czym wypala się ją, by otrzymać wypaloną kształtkę (segment struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego). Temperaturę wypalania i atmosferę wypalania można zmieniać odpowiednio w zależności od użytego surowca. Fachowcy mogą wybrać temperaturę wypalania i atmosferę wypalania najstosowniejszą wobec użytego surowca. Przykładowo, kiedy użytym surowcem jest połączenie sproszkowanego węglika krzemu i sproszkowanego metalicznego krzemu, grzanie i usuwanie spoiwa przeprowadza się w atmosferze powietrza lub azotu, a następnie wypalanie można przeprowadzać w temperaturze 1400-1800°C w atmosferze argonu. Do wypalania zwykle stosuje się pojedynczy piec lub piec ciągły (np. tunelowy), a usuwanie spoiwa i wypalanie można przeprowadzać równocześnie.
Wiele segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, utworzonych powyżej, spaja się ze sobą za pomocą wymienionego wyżej spoiwa, przez co można otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego (materiał spojony) według przedmiotowego wynalazku. Kiedy taka struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego jest używana jako filtr, zwłaszcza jako filtr cząstek stałych z silnika wysokoprężnego itp., wówczas korzystne jest, by każda komórka była zatkana przy jednym z otwartych końców, a sąsiednie komórki były zatkane na przemian na każdej powierzchni końcowej tej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, tak że każda powierzchnia końcowa struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego ma wygląd szachownicy.
PL 208 758 B1
Zatykanie można przeprowadzać przez maskowanie na każdej powierzchni końcowej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, przy czym maskowane końce komórek nie są zatykane, doprowadzanie spoiwa w stanie zawiesiny do tych końców komórek, które mają być zatkane i przeprowadzenie suszenia, wypalania itd.
W razie potrzeby można usunąć przynajmniej część obwodu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego (materiału spojonego), otrzymanej przez spojenie segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. W szczególności korzystne jest przykładowo usuwanie komórek usytuowanych w obszarze co najmniej dwóch komórek od zewnętrznego obwodu, a korzystniejsze jest usuwanie komórek usytuowanych w zakresie od dwóch do czterech komórek od zewnętrznego obwodu. Usuwanie komórek oznacza, że usuwa się przynajmniej część przegród tworzących te komórki, aby doprowadzić strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego do stanu, w którym obwód nie jest całkowicie otoczony przez przegrody. Usuwanie takie można przeprowadzać przykładowo przez szlifowanie spojonego materiału na obwodzie.
Kiedy przynajmniej część obwodu spojonego materiału jest już usunięta, na usuniętą część nakłada się czynnik powłokowy, by utworzyć zewnętrzną ściankę struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego. Taki czynnik powłokowy korzystnie zawiera co najmniej jeden rodzaj wybrany spośród koloidalnej krzemionki, koloidalnego tlenku glinu, włókien ceramicznych i cząstek ceramicznych. Jako cząstki ceramiczne można tu wymienić np. węglik krzemu.
Oprócz cząstek ceramicznych czynnik powłokowy korzystnie zawiera koloidalną krzemionkę i/lub koloidalny tlenek glinu, a korzystniej zawiera ponadto włókna ceramiczne, szczególnie korzystnie zawiera ponadto spoiwo nieorganiczne, a najkorzystniej zawiera ponadto spoiwo organiczne. Do tych surowców dodaje się ciekłego składnika, takiego jak woda itp., aby otrzymać materiał powlekający w stanie zawiesiny. Korzystne jest nakładanie takiego czynnika powlekającego w stanie zawiesiny. Przez nałożenie czynnika powlekającego i następnie przeprowadzenie suszenia przez grzanie itp. można otrzymać strukturę komórkową podobną do plastra pszczelego według przedmiotowego wynalazku.
Przedmiotowy wynalazek jest opisany szczegółowo poniżej w przykładach. Jednakże przedmiotowy wynalazek nie jest ograniczony do tych przykładów.
Wytwarzanie segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego
Jako surowiec zmieszano sproszkowany węglik krzemu (SiC) i sproszkowany metaliczny krzem (Si), w obu przypadkach z przeciętną średnicą cząstek podaną w tablicy 1, w stosunku masowym 80:20. Do tego dodano w charakterze środka porotwórczego polimetakrylanu metylu, metylocelulozy i hydroksypropoksylometylocelulozy. Ponadto dodano środka powierzchniowo czynnego i wody, by utworzyć plastyczne ciasto. Ciasto to poddano formowaniu wytłoczeniowemu, a wytłoczoną kształtkę suszono za pomocą mikrofal i gorącego powietrza, by otrzymać kształtkę o grubości przegród 380 nm, gęstości komórek około 31,0 komórek/cm2 (200 komórek/cal2), kwadratowy kształt przekroju 35 x 35 cm i długość 152 mm. Kształtkę tę zatkano takim samym materiałem, jaki użyto na tę kształtkę, w taki sposób, że każda komórka była zatkana przy jednym z dwóch końców, a sąsiednie komórki były zatkane na przemian na każdej powierzchni końcowej takiej kształtki, tak że każda powierzchnia końcowa kształtki miała wygląd szachownicy. Następnie kształtkę suszono i poddano usuwaniu spoiwa w temperaturze około 400°C w powietrzu. Następnie kształtkę wypalano w temperaturze około 1450°C w obojętnej atmosferze argonu, aby otrzymać trzy rodzaje segmentów o strukturze podobnej do plastra pszczelego (segmenty A-C), z których każdy był wytworzony z materiału kompozytowego typu krzem-węglik krzemu. Każdy z tych segmentów mierzono pod względem chropowatości Ra (..m) powierzchni ścianki zewnętrznej. Wyniki przedstawiono w tablicy 1. Chropowatość Ra (..m) powierzchni oznacza arytmetyczną średnią chropowatość obliczoną zgodnie z normą ISO 4287/1. Jest to wartość obliczona jako średnia z bezwzględnych odchyleń od przeciętnej linii nierówności powierzchni ścianki zewnętrznej.
T a b l i c a 1
Segment struktury komórkowej Przeciętna średnica cząstki proszku węglika krzemu (SiC) (μιτι) Przeciętna średnica cząstki proszku metalicznego krzemu (Si) ^m) Chropowatość powierzchni ^m)
A 48 5 7
B 33 5 5,3
C 12 5 2,1
PL 208 758 B1
Wytwarzanie spoiw
Jako cząstki nieorganiczne, przeznaczone do stosowania w wytwarzanym spoiwie, użyto dwóch rodzajów proszku z węglika krzemu (SiC) (proszki a i b z węglika krzemu) według tablicy 2. W tablicy 2 średnica 10% ^m), średnica 50% ^m) oraz średnica 90% ^m) oznaczają średnice cząstek, przy których w rozkładzie średnicy cząstek sproszkowanego węglika krzemu (SiC) wartości funkcji rozkładu od strony mniejszego wymiaru wynoszą odpowiednio 10%, 50% i 90%.
Zmieszano w proporcjach podanych w tablicy 3 sproszkowany węglik krzemu (SiC) z tablicy 2, włókna z krzemianu glinu o przeciętnej średnicy 7 μm i o przeciętnej długości 20 μm, żel krzemionkowy (roztwór wodny 40% mas.) i glinę. Do tego dodano wody. Zagniatano przez 30 minut za pomocą mieszalnika, by wytworzyć 7 rodzajów spoiw 1-7. W tablicy 3 podano zawartość (% mas.) cząstek nieorganicznych, każda o średnicy (nm) co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra (nm) powierzchni z tablicy 1 dla zewnętrznej ścianki segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
T a b l i c a 2
Sproszkowany węglik krzemu (SiC) Średnica 10% (μιτι) Średnica 50% (rtm) Średnica 90% (rtm)
a 0,8 2,4 5,5
b 6 13 22
T a b l i c a 3
Rodzaj spoiwa Rodzaj proszku SiC Zawar- tość proszku SiC (% mas) Zawar- tość >2,3 μm (% mas.) Zawartość >5,8 μm (% mas.) Zawartość > 7,7 μm (% mas.) Zawar- tość włókien krzemianu glinu Żel krze- mionkowy (% mas.) Minerał gliniasty (% mas.) Woda (% mas.)
1 - 0 0 0 0 53 30 1 16
2 a 6 3 0,4 0,1 50 30 1 13
3 a 20 10 1,4 0,4 41 27 1 11
4 a 50 25 3,5 1 19 16 1 14
5 a 66 33 4,6 1,3 10 10 1 13
6 b 34 33 31 29 32 22 1 11
7 b 50 49 46 43 21 15 1 13
Wytwarzanie struktur komórkowych podobnych do plastra pszczelego Wiele segmentów A, B lub C struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego spojono ze sobą za pomocą spoiwa tak, że grubość wytworzonej warstwy spoiwa wyniosła 1 mm. Każdy otrzymany spojony materiał suszono w temperaturze 200°C przez 5 godzin, by otrzymać struktury komórkowe podobne do plastra pszczelego (przykłady 1-15 oraz porównawcze przykłady 1-6). Stosunek pola powierzchni części ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającej warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni ścianki zewnętrznej każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosił 90%. W tablicy 4 przedstawiono zestawienie użytego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego (A, B lub C) i użytego spoiwa (jedno ze spoiw 1-7) oraz zawartości (% mas.) cząstek nieorganicznych o dużej średnicy.
Pomiar wytrzymałości spojenia
Próbkę potrzebną do zmierzenia wytrzymałości wycięto z każdej ze struktur komórkowych podobnych do plastra pszczelego z przykładów 1-15 i porównawczych przykładów 1-6, i zmierzono wytrzymałość spojenia przez 3-punktową próbę zginania według JIS R 1601. Wyniki przedstawiono w tablicy 4.
PL 208 758 B1
T a b l i c a 4
Rodzaj segmentu Rodzaj spoiwa Zawartość cząstek nieorganicznych o dużej średnicy *1 (% mas.) Wytrzymałość spojenia przy trzypunktowym zginaniu (MPa)
Przykład 1 A 1 0 3,5
Przykład 2 A 2 0,1 3,2
Przykład 3 A 3 0,4 3
Przykład 4 A 4 1 2,8
Przykład 5 A 5 1,3 2,7
Przykład 6 A 6 29 1
Przykład 7 B 1 0 3,5
Przykład 8 B 2 0,4 2,9
Przykład 9 B 3 1,4 2,7
Przykład 10 B 4 3,5 2,5
Przykład 11 B 5 4,6 2,4
Przykład 12 C 1 0 3,5
Przykład 13 C 2 3 2,5
Przykład 14 C 3 10 1,9
Przykład 15 C 4 25 1,1
Przykład porównawczy 1 A 7 43 0,2
Przykład porównawczy 2 B 6 31 0,3
Przykład porównawczy 3 B 7 46 0,1
Przykład porównawczy 4 C 5 33 0,2
Przykład porównawczy 5 C 6 33 Rozwarstwienie
Przykład porównawczy 6 C 7 49 Rozwarstwienie
*1: cząstki nieorganiczne o średnicy co najmniej 1,1 chropowatości powierzchni Ra ścianki zewnętrznej.
Ocena
Z wyników przedstawionych w tablicy 4 można wyciągnąć wniosek, że kiedy zawartość cząstek nieorganicznych (cząstek nieorganicznych o dużej średnicy) o średnicy co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest większa niż 30% mas. w odniesieniu do całości użytego spoiwa, wówczas uzyskana wytrzymałość spojenia jest wyraźnie słaba w porównaniu z przypadkiem, gdy zawartość ta wynosi co najwyżej 30%. Ponadto, gdy zawartość cząstek nieorganicznych o dużej średnicy jest mniejsza, wytrzymałość spojenia zwiększa się. Powyższe wyniki potwierdzają merytoryczne efekty przedmiotowego wynalazku.
Zastosowanie przemysłowe
Jak opisano powyżej, w przedmiotowej strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego spoiwo stosowane do spojenia zewnętrznych ścianek segmentów tworzących taką strukturę ze sobą nie zawiera cząstek nieorganicznych o średnicy (nm) mającej co najmniej określony poziom względem chropowatości Ra (;im) powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do
PL 208 758 B1 plastra pszczelego w ilości przewyższającej określony stosunek do całości użytego spoiwa. Dzięki temu segmenty struktury podobnej do plastra pszczelego są spojone silnie ze sobą takim spoiwem, niezależnie od swych właściwości, takich jak średnica porów, porowatość itp. i są one złączone w jeden element. Ponadto nie potrzeba ż adnej specjalnej operacji, by sterować chropowatością powierzchni ścianki zewnętrznej segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, a strukturę taką moż na wytwarzać bardzo łatwo.

Claims (10)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego, zawierają ca wiele segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, z których każdy ma strukturę komórkową i zewnętrzną ściankę na obwodzie tej struktury komórkowej z tym, że ta struktura komórkowa ma wiele komórek oddzielonych od siebie przez przegrody i działających jako kanał dla płynu, a segmenty struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego są spojone ze sobą przy zewnętrznych ściankach przez warstwę spoiwa i przetworzone w jeden element, znamienna tym, że spoiwo zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy wynoszącej co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej, w ilości 30% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej, przy czym zarówno średnica nieorganicznych cząstek jak i chropowatość Ra powierzchni ścianki zewnętrznej wyrażane są w μm.
  2. 2. Struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że spoiwo zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej w ilości 15% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej.
  3. 3. Struktura według zastrz. 1, znamienna tym, że spoiwo zawiera nieorganiczne cząstki o średnicy co najmniej 1,1 przeciętnej chropowatości Ra powierzchni ścianki zewnętrznej w ilości 5% mas. w odniesieniu do całości spoiwa lub mniejszej.
  4. 4. Struktura według zastrz. 1-3, znamienna tym, że spoiwo zawiera włókna nieorganiczne i koloidalny tlenek.
  5. 5. Struktura według zastrz. 4, znamienna tym, że włókna nieorganiczne mają przeciętną szerokość w kierunku promieniowym 1-20 μm i przeciętną długość w kierunku osiowym 10-100 μm.
  6. 6. Struktura według zastrz. 1-5, znamienna tym, że segment struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego jest wykonany z węglika krzemu lub z materiału kompozytowego typu krzemwęglik krzemu, utworzonego z użyciem węglika krzemu w charakterze kruszywa i krzemu w charakterze spoiwa.
  7. 7. Struktura według zastrz. 1-6, znamienna tym, że warstwa spoiwa ma grubość 0,5-3 mm.
  8. 8. Struktura według zastrz. 1-7, znamienna tym, że stosunek całkowitego pola powierzchni części ścianek zewnętrznych wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadających warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni zewnętrznych ścianek wszystkich segmentów struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi co najmniej 70%.
  9. 9. Struktura według zastrz. 1-8, znamienna tym, że stosunek pola powierzchni części ścianek zewnętrznych każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do całkowitego pola powierzchni zewnętrznej ścianki każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego wynosi co najmniej 70%.
  10. 10. Struktura według zastrz. 1-8, znamienna tym, że stosunek pola powierzchni części ścianek zewnętrznych każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającego warstwę spoiwa, do pola powierzchni części zewnętrznych ścianek każdego segmentu struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, spojonego z innymi segmentami takiej struktury wynosi co najmniej 70%.
PL373833A 2002-10-09 2003-10-03 Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego PL208758B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002295857A JP4532063B2 (ja) 2002-10-09 2002-10-09 ハニカム構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL373833A1 PL373833A1 (pl) 2005-09-19
PL208758B1 true PL208758B1 (pl) 2011-06-30

Family

ID=32089224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL373833A PL208758B1 (pl) 2002-10-09 2003-10-03 Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7396576B2 (pl)
EP (1) EP1550494B1 (pl)
JP (1) JP4532063B2 (pl)
KR (1) KR100595769B1 (pl)
AU (1) AU2003271091A1 (pl)
DE (1) DE60323653D1 (pl)
PL (1) PL208758B1 (pl)
WO (1) WO2004033070A1 (pl)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1859962B (zh) * 2003-09-29 2011-06-22 日立金属株式会社 陶瓷蜂窝式过滤器及其制造方法
WO2006082938A1 (ja) * 2005-02-04 2006-08-10 Ibiden Co., Ltd. セラミックハニカム構造体およびその製造方法
DE602006012406D1 (de) 2005-02-04 2010-04-08 Ibiden Co Ltd Keramikwabenstruktur
KR100833140B1 (ko) * 2005-03-16 2008-05-29 니뽄 가이시 가부시키가이샤 허니컴 구조체
JP4870559B2 (ja) * 2005-03-28 2012-02-08 イビデン株式会社 ハニカム構造体
JP5037809B2 (ja) * 2005-10-25 2012-10-03 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2007052479A1 (ja) * 2005-11-04 2007-05-10 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム構造体及びハニカム触媒体
WO2007091688A1 (ja) * 2006-02-10 2007-08-16 Ngk Insulators, Ltd. ハニカムセグメント、ハニカム構造体及びその製造方法
PL2006264T3 (pl) * 2006-03-28 2013-09-30 Ngk Insulators Ltd Struktura typu plaster miodu oraz sposób jej wytwarzania
KR100818570B1 (ko) * 2006-04-27 2008-04-03 이비덴 가부시키가이샤 허니컴 구조체 및 시일재
DE102006036498A1 (de) * 2006-07-28 2008-02-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Zusammengesetzter Wabenkörper
WO2008059576A1 (en) 2006-11-16 2008-05-22 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structural body and method of producing the same
JP4997068B2 (ja) 2006-12-25 2012-08-08 日本碍子株式会社 接合体及びその製造方法
PL2174921T3 (pl) 2007-07-26 2015-09-30 Ngk Insulators Ltd Materiał wiążący dla struktury typu plastra miodu i struktura typu plastra miodu wykorzystująca ten materiał
JPWO2009014200A1 (ja) * 2007-07-26 2010-10-07 日本碍子株式会社 ハニカム構造体用コーティング材
WO2009118810A1 (ja) * 2008-03-24 2009-10-01 イビデン株式会社 ハニカム構造体
WO2009157504A1 (ja) * 2008-06-25 2009-12-30 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP5281967B2 (ja) * 2008-06-25 2013-09-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2010074711A2 (en) 2008-12-15 2010-07-01 Unifrax I Llc Ceramic honeycomb structure skin coating
US8673044B2 (en) * 2009-03-30 2014-03-18 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing aluminum titanate-based ceramics body
CN102625787A (zh) * 2009-06-29 2012-08-01 陶氏环球技术有限责任公司 具有涂敷的无机表皮的陶瓷蜂窝结构体
JP5324355B2 (ja) * 2009-08-13 2013-10-23 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
EP2487146B1 (en) * 2009-10-07 2016-01-13 NGK Insulators, Ltd. Honeycomb structure
CN103764357B (zh) 2011-08-26 2016-11-09 陶氏环球技术有限责任公司 制备陶瓷体的改进方法
US9579688B2 (en) * 2011-11-30 2017-02-28 Corning Incorporated Method for making cold-set plug for ceramic honeycomb body
JP6196301B2 (ja) 2012-06-28 2017-09-13 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー セラミック・フィルタの配列を結合するプロセス
JP2016196887A (ja) * 2016-06-21 2016-11-24 日本碍子株式会社 流体加熱部品
JP7022715B2 (ja) * 2019-03-27 2022-02-18 日本碍子株式会社 接合材及び炭化珪素系ハニカム構造体
JP7594471B2 (ja) * 2021-03-16 2024-12-04 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及び電気加熱式担体
JP7771666B2 (ja) * 2021-11-22 2025-11-18 株式会社豊田自動織機 燃料ガス改質装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4025681A (en) * 1975-03-24 1977-05-24 The Boeing Company Environmentally durable metal honeycomb structure
US4335783A (en) * 1980-11-10 1982-06-22 Corning Glass Works Method for improving thermal shock resistance of honeycombed structures formed from joined cellular segments
JPS6151240A (ja) 1984-08-20 1986-03-13 Mitsubishi Electric Corp デ−タ処理装置
JPH0383633U (pl) * 1989-12-11 1991-08-26
JP2734147B2 (ja) * 1989-12-21 1998-03-30 旭硝子株式会社 セラミックスの接着方法
NO180286C (no) * 1991-05-04 1997-03-26 Hoechst Ag Materiale med bikubestruktur, fremgangsmåte for fremstilling derav samt anvendelse av materialet
EP1382443B1 (en) * 1996-01-12 2013-04-24 Ibiden Co., Ltd. A filter for purifying exhaust gas
JPH1181983A (ja) * 1997-06-12 1999-03-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc パティキュレートフィルタ
JP2000138416A (ja) * 1998-10-30 2000-05-16 Furukawa Electric Co Ltd:The リッジ型半導体素子の作製方法
JP3440013B2 (ja) * 1998-12-28 2003-08-25 京セラ株式会社 ブレード
JP3967034B2 (ja) * 1999-03-30 2007-08-29 イビデン株式会社 セラミックフィルタユニットの製造方法
DE60041464D1 (de) * 1999-09-29 2009-03-12 Ibiden Co Ltd Wabenförmiger Filter und Anordnung von keramischen Filtern
JP3862458B2 (ja) 1999-11-15 2006-12-27 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP3889194B2 (ja) * 2000-01-13 2007-03-07 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP2002161726A (ja) * 2000-11-29 2002-06-07 Ibiden Co Ltd 排気ガス浄化装置及びその製造方法、セラミックハニカム構造体の収容構造
JP2002219317A (ja) * 2001-01-26 2002-08-06 Ibiden Co Ltd セラミック構造体の製造方法
JP2002292225A (ja) * 2001-03-30 2002-10-08 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体及びそのアッセンブリ

Also Published As

Publication number Publication date
KR100595769B1 (ko) 2006-06-30
JP4532063B2 (ja) 2010-08-25
EP1550494A4 (en) 2007-08-29
US20050050845A1 (en) 2005-03-10
KR20040099296A (ko) 2004-11-26
AU2003271091A1 (en) 2004-05-04
DE60323653D1 (de) 2008-10-30
EP1550494A1 (en) 2005-07-06
US7396576B2 (en) 2008-07-08
JP2004130176A (ja) 2004-04-30
PL373833A1 (pl) 2005-09-19
WO2004033070A1 (ja) 2004-04-22
EP1550494B1 (en) 2008-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL208758B1 (pl) Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego
EP1452511B1 (en) Method for manufacturing a honeycomb structure body
EP1486243B1 (en) Honeycomb filter
EP2119487B1 (en) Honeycomb structure and method for manufacturing the same
US7083842B2 (en) Honeycomb structure and process for production thereof
EP1741686B1 (en) Honeycomb structure and method for producing same
EP2077155B1 (en) Ceramic honeycomb structure
US7615273B2 (en) Cell structure and method of manufacturing the same
EP1997789B1 (en) Honeycomb structure and bonding material to be used for the same
EP1437168A1 (en) Honeycomb filter
EP1291061A1 (en) Honeycomb structure and honeycomb filter, and method of producing them
EP1473445A1 (en) Honeycomb structure
US7695796B2 (en) Honeycomb structural body and method of manufacturing the same
EP2008987B1 (en) Honeycomb structure body
JP2001096116A (ja) セラミックフィルタ集合体、ハニカムフィルタ
EP2123617A1 (en) Joining material composition, method for production of the joining material composition, jointed article, and method for production of the jointed article
US20090035512A1 (en) Honeycomb structure, process for producing the same, and bonding material
EP1482016B1 (en) Sealing material, method for sealing honeycomb structure and sealed honeycomb structure
JP5188437B2 (ja) ハニカム構造体
KR100607476B1 (ko) 벌집형 구조체 및 그 제조 방법
KR20040073457A (ko) 하니콤 구조체 및 그 제조 방법
PL219688B1 (pl) Struktura komórkowa podobna do plastra pszczelego oraz sposób wytwarzania takiej struktury komórkowej