WO2010092064A1

WO2010092064A1 - Verfahren zur herstellung eines keramischen filterelements

Info

Publication number: WO2010092064A1
Application number: PCT/EP2010/051617
Authority: WO
Inventors: Kathrin Lichtenwalter; Jochen Linhardt; Sabine Otterbach; Kathrin Fischer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2011-08-10
Also published as: DE102009008300A1; CN102438722A; DE112010001532A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements in einem Abgasfilter für Brennkraftmaschinen vorgestellt, bei dem ein Papier-Wickelkörper, der ein- oder beidseitig mit einem keramischen Plugging wechselseitig verschlossene Strömungskanäle aufweist, ausgebildet, mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend getrocknet und gesintert wird. Das keramische Plugging wird dabei von der Stirnseite des Papier-Wickelkörpers nach innen versetzt aufgebracht.

Description

Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements in einem Abgasfilter einer Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

[0002] In Patent Abstracts of Japan JP 63134020 A wird ein keramisches Filterelement für einen Abgasfilter in einer Brennkraftmaschine beschrieben, das aus einer gewellten, spiralförmig aufgewickelten Filterbahn aufgebaut ist. Zur Herstellung der Filterbahn werden hitzeresistente, anorganische Fasern in einer wässrigen Suspension mit Keramikpulver vermischt und zu einer Bahn verarbeitet. Mehrere übereinander liegende Bahnen werden zu der gewünschten Form des Filterkörpers zusammengerollt, wobei zwischen benachbarten Filterbahnen waben- förmige Strömungskanäle gebildet sind. Der Filterkörper wird anschließend bei hoher Temperatur gebrannt.

[0003] Die WO 2006/005668 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements in einem Abgasfilter für Brennkraftmaschinen. Hierbei wird zunächst eine brennbare, nicht-keramische Trägerbahn mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend in der gewünschten geometrischen Form soweit ausgebrannt, bis die Trägerbahn verbrannt und ein starrer Filterkörper gebildet ist. [0004] Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von keramischen Filterelementen als Dieselpartikelfiltern und Partikelfiltern für Brennkraftmaschinen sowie als keramischen Trägern für Katalysatorträger.

[0005] Im bei der Erfindung bevorzugten Verfahren wird ein nichtkeramisches Medium, z.B. Papier, insbesondere solches umfassend Cellulose, zunächst in Form gebracht, z.B. in Form eines Wickelkörpers. Der Wickelkörper kann dabei eine Flach- und eine Welllage umfassen. Diese Form, z.B. der Wickelkörper, wird dann mit einer keramischen Masse, z.B. einem keramischen Schlicker getränkt. Die getränkte Form wird dann gebrannt bzw. gesintert. Hierbei können organische Bestandteile, z.B. des Papiers, das z.B. Cellulosefasern umfasst, entfernt oder umgewandelt werden.

[0006] Wabenförmige Keramikfilterelemente besitzen eine hervorragende Hitzebeständigkeit und werden demnach als Katalysatorträger für Automobilabgase und als Filter zum Einfangen von Ruß im Abgas eines Dieselmotors verwendet.

[0007] Um einen Filterkörper mit im Querschnitt wabenförmiger Struktur zu schaffen, bei dem in Achsrichtung des Filterkörpers Strömungskanäle für das zu reinigende Abgas gebildet sind, können zwei übereinander liegende Trägerbahnen miteinander verbunden bzw. verklebt werden, wobei mindestens eine der beiden Trägerbahnen geriffelt oder gewellt ist, um die besagten Strömungskanäle auszubilden (Halbzeugherstellung). Die Trägerbahnen sind vorzugsweise als Papierbahnen ausgeführt und bestehen aus Cellulose. Es kommen aber auch sonstige organische und anorganische Substanzen, die brennbar sind, in Frage. Die beiden übereinanderliegenden Trägerbahnen können auf einer Wickelmaschine zu einem etwa zylindrischen Filterkörper aufgerollt werden, der einen Wickelfilter bildet. Selbstverständlich sind auch andere geometrische Formen und Figuren möglich.

[0008] Für die Verwendung als Filterelement ist ein wechselseitiger Verschluss der Kanäle erforderlich, wobei das o.g. Verfahren den Vorteil bietet, dass der Verschluss bereits bei der Fertigung der Papierelemente eingebracht werden kann und keinen zusätzlichen, nachgeschalteten Fertigungsschritt erfordert, wie es z.B. bei extrudierten Wabenkörpern der Fall ist.

[0009] Die für den Verschluss der Kanäle eingesetzte Masse, die als Vergussmasse, keramischer Kleber oder keramisches Plugging bezeichnet wird, muss so beschaffen sein, dass auch nach dem Sintern ein dichter Verschluss gewährleistet ist. Das Plugging wird normalerweise unmittelbar an einer oder beiden Stirnseiten des Filterelements aufgebracht.

[0010] Wie bereits beschrieben, wird der Papier-Wickelkörper einschließlich dem keramischen Plugging in einem keramischen Schlicker getränkt, anschließend getrocknet und dann gesintert. Hierbei besteht die Gefahr, dass abtropfende Schlickermasse auch Kanäle an dem Ende verschließt, das offen bleiben soll. Offenbarung der Erfindung

[0011] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines keramisches Filterelements in einem Abgasfilter einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, das ein Zulaufen der Strömungskanäle während des Herstellungsprozesses verhindern.

[0012] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren bereitzustellen, dass eine reibungslose Herstellung fehlerfreier Bauteile gestattet.

[0013] Diese und weitere Aufgaben werden durch das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements nach Anspruch 1 gelöst.

[0014] Wie bereits erwähnt, wird das keramische Plugging üblicherweise an der Stirnseite der Strömungskanäle aufgebracht.

[0015] Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, das Pl ug g i n g i m Papi er- Wickelkörper nicht unmittelbar an der Stirnseite, sondern nach innen versetzt aufzubringen. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Abstand von ca. 1 bis 2 cm von der Stirnseite des Wickels einzuhalten.

[0016] Beim Tränken und dem abschließenden Abtropfvorgang wird der Wickelkörper auf die Seite gestellt, auf der das Plugging nach innen versetzt ist. Es ist auch möglich, beide Seiten des Wickelkörpers mit einem nach innen versetzten Plugging zu versehen. [0017] Nach dem Trocknen bzw. nach dem Sintervorgang wird dann der Papier- Wickelkörper exakt an der Unterseite des nach innen versetzten Pluggings abgetrennt. Dies kann bspw. durch Absägen erreicht werden. Dadurch wird der zugelaufene Bereich des Wickels entfernt und alle Strömungskanäle sind frei.

[0018] Wird der Abtrennschritt unmittelbar nach dem Trocknen (und vor dem Sintern) ausgeführt, kann die abgetrennte Scheibe des Wickelkörpers als separate Brennunterlage (Cookie) genutzt werden, um eine Beschädigung der Standseite des Bauteils durch den Sinterschwund zu verhindern.

[0019] Wird der Abtrennschritt erst nach dem Sintern ausgeführt, resultiert ebenfalls ein Qualitätsvorteil. Durch den Sinterschwund kann auch hier die Standseite beschädigt werden, die dann aber abgetrennt wird und damit ein fehlerfreies Bauteil ermöglicht.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Filterelement bzw. dessen Vorform vor Tränken im Keramikschlicker.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Filterelement bzw. dessen Vorform vor Abtrennung des unteren Bereichs.

[0020] In Fig. 1 sieht man einen Ausschnitt eines Wickelkörpers, dessen eine Gruppe von Kanälen (2) mit Plugs (1) verschlossen ist. Die andere Gruppe von Kanälen (3) kann auf der anderen Seite des Wickelkörpers, die nicht im Ausschnitt dargestellt ist, verschlossen sein. In Fig. 2 ist der Ausschnitt des Wickelkörpers nach dem Tränken mit Schlicker dargestellt. Am unteren Ende sieht man verschlossene oder teilverschlossene Kanäle der (3), die geöffnet sein sollten. Durch Abtrennen entlang der Linien A- A' oder B-B' können diese Verschlüsse entfernt werden. Gleichzeitig können mögliche Schäden an der Seite 5, die durch das Handling entstanden sein können, dadurch ebenfalls entfernt werden. Je nach den Gegebenheiten ist eine Trennung exakt an der Unterseite der Plugs (1), in den Plugs (1 ) entlang der Linie A-A' oder unterhalb der Plugs (1) entlang der Linie B-B' zu bevorzugen.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements für einen Abgasfilter für Brennkraftmaschinen, und/oder Katalysatorträger bei dem ei n Papier- Wickelkörper, der mit einem keramischen Plugging wechselseitig verschlossene Strömungskanäle aufweist, ausgebildet, mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend getrocknet und gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Plugging von der Stirnseite des Papier-Wickelkörpers nach innen versetzt aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Papier- Wickelkörper nach dem Trocknen exakt an der Unterseite oder innerhalb oder unterhalb des nach innen versetzten Pluggings abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen mittels eines Sägeschrittes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Papier- Wickelkörper nach dem Sintern exakt an der Unterseite oder innerhalb oder unterhalb des nach innen versetzten Pluggings abgetrennt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Plugging ca. 1-2 cm nach innen versetzt aufgebracht wird.

6. Verwendung eines keramischen Filterelements nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 als wechselseitig verschlossener Dieselpartikelfilter.