DE102017009848B4 - Unter Porenbildung gebranntes Material, Wabenstruktur und Verfahren zur Herstellung eines gebrannten porösen Materials - Google Patents

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Abstract

Unter Porenbildung gebranntes Material, umfassend:ein Aggregat, in dem Oxidfilme auf den Oberflächen von Teilchenkörpern gebildet sind, wobei die Teilchenkörper SiC-Teilchen oder SiN-Teilchen sind; undein Bindematerial, das Cordierit enthält und die Teilchenkörper des Aggregates aneinander bindet,wobei das gebrannte poröse Material bezogen auf dessen Gesamtmasse 8 bis 50 Masse-% des Bindematerials enthält,das Bindematerial oder die Oxidfilme eine Seltenerdkomponente enthalten, die nicht Ce ist, undder Massenanteil der Seltenerdkomponente bezogen auf ein Oxid davon im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten gebrannten porösen Materials liegt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein unter Porenbildung gebranntes Material, eine Wabenstruktur und ein Verfahren zur Herstellung eines gebrannten porösen Materials.
  • Hintergrundtechnik
  • Poröse Materialien mit mehreren Poren, in denen ein Aggregat wie Siliciumcarbidteilchen (SiC-Teilchen) mit einem Bindematerial als eine Oxidphase wie Cordierit verbunden ist, weisen hervorragende Eigenschaften wie eine hohe Wärmeschockbeständigkeit auf. Diese porösen Materialien werden zur Bildung von Wabenstrukturen verwendet, die mehrere Zellen umfassen, die von Trennwänden getrennt und gebildet werden, und diese Wabenstrukturen werden als Katalysatorträger oder Dieselpartikelfilter (DPFs) in verschiedenen Anwendungen wie der Reinigung von Abgasen verwendet (siehe beispielsweise die japanischen Patente Nr. 4111439 B2 und 4227347 B2 ).
  • Das japanische Patent Nr. 5926593 B2 offenbart ein poröses Material, das ein Aggregat und ein amorphes Bindematerial umfasst, wobei das Bindematerial 1,5 bis 10,0 Masse-% von Seltenerdoxiden, bezogen auf die Masse des gesamten Bindematerials, enthält. Das japanische Patent Nr. 5922629 B2 offenbart ein poröses Material, das ein Aggregat und ein kristallines Cordierit enthaltendes Bindematerial umfasst, wobei das Bindematerial 1,5 bis 10,0 Masse-% Ceroxide enthält. Das japanische Patent Nr. 4404538 B2 offenbart einen Siliciumcarbid-basierten Katalysatorkörper zur Verwendung bei der Reinigung von Abgasen, bei dem ein poröser Körper, gebildet durch das Binden von Siliciumcarbidteilchen, einen Katalysator über einen kristallinen Beschichtungsfilm aus Cristobalit, der als eine Beschichtung auf den Oberflächen der Siliciumcarbidteilchen gebildet ist, trägt. Die offengelegte japanische Patentanmeldung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2016-523800 A beschreibt, dass ein geformtes Keramiksubstrat, das als ein Träger für Katalysatoren verwendet wird, günstigerweise einen geringen Natriumgehalt zurückbehält, um so eine hohe katalytische Aktivität beizubehalten.
  • Wird ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR-Katalysator) wie Zeolith getragen, wird eine Wabenstruktur in dem Prozess des Trocknens einer Aufschlämmung, die den Katalysator enthält, auf etwa 200 °C erhitzt. Daher muss ein poröses Material zur Bildung der Wabenstruktur über eine hohe Wärmeschockbeständigkeit verfügen, damit der SCR-Katalysator-Trageprozess adäquat ausgeführt werden kann. Das poröse Material muss ebenso über eine hohe Oxidationsbeständigkeit verfügen, da die Wabenstruktur Abgasen ausgesetzt ist.
  • Das EP 1 214 973 B1 offenbart einen Katalysatorträger, den siliziumhaltige Keramikteilchen umfasst, die an ihrer Oberfläche eine Schicht aus SiO2 aufweisen, die mit einem dünnen Film aus Aluminiumoxid überzogen ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist für ein poröses Material vorgesehen, und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit und Wärmeschockbeständigkeit des porösen Materials.
  • Ein unter Porenbildung gebranntes Material gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aggregat, in dem Oxidfilme auf den Oberflächen von Teilchenkörpern gebildet sind, wobei die Teil-chenkörper SiC-Teilchen oder Si3N4-Teilchen sind; und ein Bindematerial, das Cordierit enthält und die Teilchenkörper des Aggregates aneinander bindet, wobei das gebrannte poröse Material bezogen auf dessen Gesamtmasse 8 bis 50 Masse-% des Bindematerials enthält, das Bindematerial oder die Oxidfilme eine Seltenerdkomponente enthalten, die nicht Ce ist, und der Masseanteil der Seltenerdkomponente bezogen auf ein Oxid davon im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten gebrannten porösen Materials liegt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hilft die Gegenwart der Oxidfilme, die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials zu erhöhen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des porösen Materials kann verringert werden, während gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und dabei eine Erhöhung seiner Wärmeschockbeständigkeit gewährleistet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Bindematerial die Seltenerdkomponente und umfasst die Seltenerdkomponente mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Y, Yb, Er und Ho.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Bindematerial die Seltenerdkomponente und existiert zumindest ein Teil der Seltenerdkomponente als A2Si2O7 (A: Y, Yb, Er oder Ho).
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die Oxidfilme die Seltenerdkomponente und umfasst die Seltenerdkomponente mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dy, La, Nd und Gd.
  • Die Oxidfilme enthalten bevorzugt Cristobalit.
  • Stärker bevorzugt liegt der Massenanteil des Cristobalits im Bereich von 3,0 bis 25,0 Masse-% des porösen Materials insgesamt.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Alkalimetallkomponente in dem porösen Material enthalten und ist der Massenanteil der Alkalimetallkomponente bezogen auf ein Oxid davon kleiner als 0,1 Masse-% des porösen Materials insgesamt.
  • In diesem Fall enthält das poröse Material beispielsweise Na oder K als die Alkalimetallkomponente.
  • In einem bevorzugten Beispiel für das poröse Material ist der Wärmeausdehnungskoeffizient bei 200 °C bezogen auf 40 °C kleiner als oder gleich 5,5 ppm/K. Ein repräsentativer Wert für einen Winkel, bei dem der Rand des Bindematerials im Querschnitt des porösen Materials bezogen auf eine zum Rand tangentiale Richtung an einer Position, an der die Krümmung lokal am stärksten ist, zunimmt, ist größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich 25 Grad.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ebenso eine Wabenstruktur vor. Bei der Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein rohrförmiges Element aus dem oben beschriebenen porösen Material und mit einem durch Trennwände in mehrere Zellen geteilten Inneren.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ebenso ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen porösen Materials vor. Das Verfahren zur Herstellung des porösen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst a) den Erhalt eines Presskörpers durch Formen eines Gemisches aus einem Aggregat-Rohmaterial, einem Rohmaterial eines Bindematerials und einem porenbildenden Material; b) den Erhalt eines gebrannten Presskörpers durch Brennen des Presskörpers bei einer Temperatur von 1.300 bis 1.600 °C in einer inerten Atmosphäre; und c) den Erhalt eines porösen Materials durch Unterziehen des gebrannten Presskörpers einer Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1.150 bis 1.350 °C in einer Oxidationsatmosphäre. Das ist Aggregat-Rohmaterial ein Nicht-Oxidmaterial, das Rohmaterial eines Bindematerials enthält eine Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, und das poröse Material enthält Cordierit als ein Bindematerial.
  • Diese und andere Gegenstände, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht eine Struktur eines porösen Materials;
    • 2 veranschaulicht ein Foto, das ein Beispiel für das poröse Material zeigt;
    • 3 veranschaulicht eine Struktur eines porösen Materials gemäß einem Vergleichsbeispiel;
    • 4 veranschaulicht ein Foto des porösen Materials gemäß dem Vergleichsbeispiel;
    • 5 ist eine graphische Darstellung, die die Messung des Steigungswinkels beschreibt; und
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm des Prozesses zur Herstellung eines porösen Materials.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachstehend werden Ausführungsformen eines porösen Materials, einer Wabenstruktur und eines Verfahrens zur Herstellung eines porösen Materials unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das poröse Material, die Wabenstruktur und das Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung sollen nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, und verschiedene gestalterische Veränderungen, Modifikationen, Verbesserungen sind möglich, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Poröses Material
  • 1 veranschaulicht schematisch eine Struktur eines porösen Materials 1. 2 zeigt ein Beispiel für das poröse Material 1, das tatsächlich hergestellt wird, und veranschaulicht ein Foto, das mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen wurde. 2 veranschaulicht einen hochglanzpolierten Querschnitt des porösen Materials 1.
  • Das poröse Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Keramikmaterial, das hauptsächlich aus einem Aggregat 2 und einem Bindematerial 3 besteht, wobei das Aggregat 2 Oxidfilme 22 aufweist, die auf den Oberflächen von Teilchenkörpern 21 gebildet sind, und das Bindematerial 3 Aggregate 2 aneinander bindet, wenn Poren 4 gebildet werden. Wie später beschrieben wird, kann das poröse Material 1 einen verringerten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, während gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und dabei eine verbesserte Wärmeschockbeständigkeit sichergestellt wird. Überdies hilft die Gegenwart der Oxidfilme 22, die Oxidationsbeständigkeit zu erhöhen. Das poröse Material 1 wird zur Herstellung von Wabenstrukturen verwendet.
  • Der Massenanteil des Aggregats 2 in der Gesamtmasse des Aggregats 2 und des Bindematerials 3, d. h. der Massenanteil des Aggregats 2 in der Masse des gesamten porösen Materials 1, ist größer als oder gleich 50 Masse-%. Mit anderen Worten, der Massenanteil des Bindematerials 3 ist kleiner als oder gleich 50 Masse-% des gesamten porösen Materials 1. Bevorzugt ist der Massenanteil des Bindematerials 3 größer als oder gleich 8 Masse-% des gesamten porösen Materials 1. Diese Zusammensetzung stellt einen bestimmten Grad an mechanischer Festigkeit (üblicherweise Biegefestigkeit; nachstehend auch einfach als „Festigkeit“ bezeichnet) des porösen Materials 1 sicher. Um die Festigkeit des porösen Materials 1 weiter zu erhöhen, ist der Anteil des Bindematerials 3 in dem porösen Material 1 bevorzugt größer als oder gleich 10,0 Masse-% und stärker bevorzugt größer als oder gleich 15,0 Masse-%. Übersteigt der Anteil des Bindematerials 3 in dem porösen Material 1 40 Masse-%, kann das poröse Material 1 nur noch schwer eine hohe Porosität erreichen. Damit das poröse Material 1 leicht eine hohe Porosität erreichen kann, ist der Anteil des Bindematerials 3 in dem porösen Material 1 bevorzugt kleiner als oder gleich 35,0 Masse-% und stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 30,0 Masse-%. Es sei angemerkt, dass grundsätzlich auch andere Substanzen als das Aggregat 2 in dem porösen Material 1 in das Bindematerial 3 aufgenommen werden können.
  • In einem typischen Beispiel für das poröse Material 1 sind die Oberflächen an Dreiphasengrenzflächen des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und der Poren 4 in einer Querschnittsmikrostruktur, die schematisch in 1 veranschaulicht ist, „glatt gebunden“ ausgebildet. Hierbei beziehen sich die „glatt gebundenen“ Oberflächen an den Dreiphasengrenzflächen auf einen Zustand, bei dem das Bindematerial 3, das Teilchen des Aggregats 2 aneinander bindet, ebenmäßig oder leicht gekrümmt (oder entlang einer gekrümmten Oberfläche) ausgehend vom Umfeld einer Dreiphasengrenzfläche (z. B. Dreiphasengrenzflächen A in 1; siehe die Pfeile) eines Teilchens des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und einer Pore 4 in Richtung eines anderen Teilchens des Aggregats 2 verläuft. Auch wenn in 1 beispielhaft nur eine Stelle für die Dreiphasengrenzfläche A gezeigt ist, sind die Dreiphasengrenzflächen nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und 1 umfasst ebenso andere Dreiphasengrenzflächen des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und der Poren 4.
  • Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die „Dreiphasengrenzflächen“ genau genommen auf Bereiche beschränkt, in denen sich das Aggregat 2a und 2b, das Bindematerial 3 und die Poren 4 kreuzen, wie in 1 veranschaulicht, in der Beschreibung sollen sie aber auch Bereiche umfassen, in denen die Oberflächen des Aggregats 2 leicht mit dem Bindematerial 3 bedeckt sind und sich in unmittelbarer Nähe zu den Poren 4 befinden.
  • Im Falle des porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und unter der Annahme, dass während des Brennens bei einer hohen Temperatur das Aggregat 2 fest ist und zumindest ein Teil des Bindematerials 3 flüssig ist, haftet das flüssige Bindematerial 3 mit einem kleinen Kontaktwinkel an den Oberflächen (Festphasenoberflächen) des festen Aggregats 2, und dieser Zustand wird beibehalten, bis das Brennen und Abkühlen abgeschlossen sind, wodurch die in 1 veranschaulichte Mikrostruktur erhalten wird.
  • Auf diese Weise werden einige (oder die meisten) Abschnitte des Aggregats 2 mit dem Bindematerial 3 bedeckt. Im Ergebnis werden eckige Randabschnitte des Aggregats 2 mit dem Bindematerial 3 bedeckt, und etwas abgerundete Formen erscheinen als Ganzes. Auch die Poren 4 in Kontakt mit dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 haben abgerundete Randformen. Eine solche Struktur, die viele gekrümmte Abschnitte, insbesondere an den Dreiphasengrenzflächen des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und der Poren 4 umfasst, wird in der Beschreibung als ein „glatt gebundener“ Zustand ausgedrückt.
  • 3 veranschaulicht schematisch eine Struktur eines porösen Materials 10 gemäß einem Vergleichsbeispiel. 4 veranschaulicht das poröse Material 10, das tatsächlich hergestellt wird, gemäß dem Vergleichsbeispiel und zeigt ein Foto, das mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen wurde. Das poröse Material 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel unterscheidet sich von dem porösen Material 1 in 1 dahingehend, dass sein Bindematerial 12 keine Yttriumkomponente 5 enthält, was später beschrieben wird.
  • Im Falle einer Querschnittsmikrostruktur des porösen Materials 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist ein eckiges Aggregat 11 mit linearen scharfen Rändern genau so zu erkennen, wie es ist, und das Bindematerial 12, das Teilchen des Aggregats 11 aneinander bindet, verläuft in einer linearen Form im Umfeld einer Dreiphasengrenzfläche B (siehe Pfeil in 3) eines Teilchens des Aggregats 11, des Bindematerials 12 und einer Pore 13 zu einem anderen Teilchen des Aggregats 11. Daher befindet sich dieses nicht in dem oben definierten „glatt gebundenen“ Zustand. Überdies steht das meiste (z. B. 50 % oder mehr) der Oberflächen des Aggregats 11 in Kontakt mit den Poren 13, und dies ist ein Unterschied zu dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei dem das meiste (z. B. 50 % oder mehr) der Oberflächen des Aggregats 2 mit dem Bindematerial 3 bedeckt ist und die Poren 4 in Kontakt mit dem Bindematerial 3 stehen.
  • Das heißt, im Falle des porösen Materials 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat das Bindematerial 12 keine gekrümmten Formen im Umfeld der Grenzflächen mit dem Aggregat 11; ebenso haben das Aggregat 11 und die Poren 13 keine abgerundeten Formen; und viele von ihnen sind im Vergleich zu dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eckig oder linear oder unregelmäßig geformt ausgebildet. Die Mikrostruktur des porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich stark von dem porösen Material 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel.
  • Das poröse Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird erwartungsgemäß glatt gebundene Dreiphasengrenzflächen des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und der Poren 4 und einen großen Kontaktbereich zwischen dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 aufweisen. Im Ergebnis erhöht sich die Bindekraft zwischen dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3, und diese Erhöhung der Bindekraft an jeder Grenzfläche zwischen jedem von dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 führt zu einer Erhöhung der Festigkeit (mechanischen Festigkeit) des porösen Materials 1 insgesamt.
  • Das in 1 veranschaulichte poröse Material 1 mit einer „glatt gebundenen“ Mikrostruktur kann im Vergleich zu dem porösen Material 10 (siehe 3) mit einer Mikrostruktur mit scharfen Rändern durch seine gekrümmte Form eine an den Randabschnitten anliegende Spannungskonzentration entspannen. Folglich erhöht sich die Festigkeit des porösen Materials 1 insgesamt.
  • Nunmehr wird die Quantifizierung der oben beschriebenen Mikrostruktur des porösen Materials 1 beschrieben. Bei dem porösen Material 1 haben die Grenzlinien zwischen dem Bindematerial 3 und den Poren 4 (nachstehend einfach als „Ränder des Bindematerials“ bezeichnet), betrachtet in einem Bild von einem hochglanzpolierten Querschnitt, abgerundete Formen. Daher wird in einem Beispiel für die Quantifizierung der oben beschriebenen Mikrostruktur das Abrunden der Ränder des Bindematerials 4 in Zahlen umgewandelt. Im Speziellen wird zunächst ein Querschnitt, der durch das Hochglanzpolieren des porösen Materials 1 erhalten wird, das in einem Harz enthalten ist, mit einer 1500-fachen Vergrößerung mit einem Rasterelektronenmikroskop fotografiert, um so ein Bild zu erhalten, das ein Rasterelektronenbild ist. Die Vergrößerung des Bildes kann entsprechend verändert werden. 5 veranschaulicht einen Teil dieses Bildes.
  • Dann wird eine Messposition P1 an einem Rand des Bindematerials 3 in dem Bild festgelegt. Die Messposition P1 ist eine Position, an der die Krümmung am Rand des Bindematerials 3 lokal am stärksten ist. Bei der oben beschriebenen Mikrostruktur des porösen Materials 1 hat der Rand des Bindematerials 3, das zwei Teilchen des Aggregats 2 aneinander bindet, eine konkave Form zwischen dem Umfeld der Dreiphasengrenzfläche mit einem Teilchen des Aggregats 2 und dem Umfeld der Dreiphasengrenzfläche mit dem anderen Teilchen des Aggregats 2. Zwischen diesen Dreiphasengrenzflächen verändert sich üblicherweise die Neigung des Randes des Bindematerials 3 kontinuierlich, und es gibt nur wenige eckige Abschnitte. Ein Beispiel für die Messposition P1 ist eine Position, die eine maximale Krümmung zwischen diesen Dreiphasengrenzflächen am Rand des Bindematerials 3 aufweist. Bei dem porösen Material 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel haben die Ränder des Bindematerials 12 keine abgerundeten Formen, und daher wird eine Oberseite eines vertieften Abschnitts am Rand des Bindematerials 12 als eine Messposition P1 festgelegt.
  • Dann wird eine gerade Linie, die eine zum Rand des Bindematerials 3 an der Messposition P1 tangentiale Richtung kennzeichnet, als eine Referenzlinie L1 festgelegt, wie in 5 veranschaulicht. Im Umfeld der Messposition P1 wird eine gerade Linie, die ausgehend von der Messposition P1 zu einer Seite entlang des Randes des Bindematerials 3 ansteigt, als eine Steigungslinie L2 festgelegt. Die Steigungslinie L2 ist beispielsweise eine gerade Linie, die die Messposition P1 am Rand des Bindematerials 3 und eine Position, die zu einer Seite um einen vorbestimmten infinitesimalen Abstand (z. B. 1 bis 5 µm) von der Messposition P1 beabstandet ist, verbindet. Dann wird der von der Referenzlinie L1 und der Steigungslinie L2 gebildete Winkel als der Steigungswinkel 0 erhalten. Auf diese Weise kennzeichnet der Steigungswinkel 0 einen Winkel, bei dem der Rand des Bindematerials 3 in einem gegebenen Querschnitt des porösen Materials 1 ausgehend von der Messposition P1, an der die Krümmung lokal am stärksten ist, bezogen auf eine zu diesem Rand an der Messposition P1 tangentiale Richtung zunimmt.
  • Beispielsweise werden mehrere Steigungswinkel 0 erhalten, indem mehrere Messpositionen P1 festgelegt werden, und ein Durchschnittswert für diese Winkel wird als ein repräsentativer Wert für den Steigungswinkel am Rand erhalten. Bei dem porösen Material 1 mit der oben beschriebenen Mikrostruktur ist der repräsentative Wert für den Steigungswinkel üblicherweise größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich 25 Grad. Andererseits ist bei dem porösen Material 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel der repräsentative Wert für den Steigungswinkel größer als 25 Grad, weil die Ränder des Bindematerials 12 keine abgerundeten Formen haben und die Oberseiten der vertieften Abschnitte an den Rändern des Bindematerials 12 als Messpositionen P1 festgelegt sind. Der repräsentative Wert für den Steigungswinkel kann an Stelle des Durchschnittswertes ein Mittelwert oder andere Werte sein. Die Anzahl von Messpositionen P1, die zum Erhalt des repräsentativen Wertes für den Steigungswinkel festzulegen sind, ist bevorzugt größer als oder gleich 5 (z. B. kleiner als oder gleich 100).
  • Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die oben beschriebene Mikrostruktur erhalten, indem die Yttrium-Komponente (Y-Komponente) 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird, das zum Binden der Aggregate 2 aneinander verwendet wird. Bei dem porösen Material 1 muss ein glatt gebundener Zustand der Oberflächen an den Dreiphasengrenzflächen des Aggregats 2, des Bindematerials 3 und der Poren 4 nicht zwangsläufig eindeutig sein. Mit anderen Worten, es kann auch vorgesehen sein, dass der vorstehend erwähnte glatt gebundene Zustand der Oberflächen an den Dreiphasengrenzflächen nicht eindeutig sein kann, was von Faktoren wie dem Massenanteil des Bindematerials 3 in der Masse des porösen Materials 1 und dem Teilchendurchmesser des Aggregats 2 abhängig ist. Selbst in diesem Fall kann das poröse Material 1, das die vorstehend erwähnte Y-Komponente 5 in dem Bindematerial umfasst, über eine bessere mechanische Festigkeit verfügen.
  • Als eine Yttriumquelle für die Y-Komponente 5 können beispielsweise verschiedene Arten von Oxiden (z. B. Y2O3) oder verschiedene Arten von Yttriumsalzen verwendet werden. Alternativ können mehrere Arten von Yttriumquellen verwendet werden. Üblicherweise kann der glatt gebundene Zustand der Oberflächen an den Dreiphasengrenzflächen erreicht werden, indem ein vorgeschriebener Anteil der Y-Komponente 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird. Im Ergebnis kann das hochfeste poröse Material 1 mit der oben beschriebenen Mikrostruktur erhalten werden.
  • Bevorzugt wird der Massenanteil der Y-Komponente 5, die in dem Bindematerial 3 enthalten ist, bezogen auf Yttriumoxid (Y2O3) im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% (d. h. größer als oder gleich 0,1 Masse-% und kleiner als oder gleich 15,0 Masse-%; selbiges gilt nachstehend) des gesamten porösen Materials 1 festgelegt. Ist der Massenanteil der Y-Komponente 5 bezogen auf Y2O3 kleiner als 0,1 Masse-%, hat die Y-Komponente 5 nur schwache Effekte, und der „glatt gebundene“ Zustand an den Dreiphasengrenzflächen zwischen dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 kann nur schwer erreicht werden.
  • Wenn andererseits der Massenanteil der Y-Komponente 5 bezogen auf Y2O3 in dem gesamten porösen Material 1 größer als 15,0 Masse-% ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Menge des Bindematerials 3, das während des Brennens zu verflüssigen ist, übermäßig steigen wird. Wie bereits beschrieben, wird das Bindematerial 3, das während des Brennens einer hohen Brenntemperatur ausgesetzt ist, teilweise verflüssigt. Daher kann, wenn ein großer Teil des Bindematerials 3 verflüssigt wird, ein Teil des verflüssigten Bindematerials 3 Schaumbildung verursachen. Daher treten eher wahrscheinlich Blasen aufgrund der Schaumbildung in dem Bindematerial 3 auf, und mehrere Hohlräume (nicht gezeigt) können im Ergebnis dessen, dass das Bindematerial abkühlt und fest wird, in dem Bindematerial 3 erzeugt werden. Im Ergebnis kann die Bindekraft zwischen dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 abnehmen, und folglich kann sich die Festigkeit des porösen Materials 1 aufgrund der zwischen dem Aggregat 2 und dem Bindematerial 3 erzeugten Hohlräume verringern. Daher wird der Massenanteil der Y-Komponente 5, die in dem Bindematerial 3 enthalten ist, bevorzugt in dem vorstehend erwähnten Zahlenbereich festgelegt. Um die Festigkeit des porösen Materials 1 weiter zu verbessern, ist der Massenanteil der Y-Komponente 5 bevorzugt größer als oder gleich 0,5 Masse-% und stärker bevorzugt größer als oder gleich 1,0 Masse-%. Dem ähnlich, ist der Massenanteil der Y-Komponente 5 bevorzugt kleiner als oder gleich 10,0 Masse-% und stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 5,0 Masse-%. Der Massenanteil der Y-Komponente 5 zur Masse des Bindematerials 3 liegt beispielsweise in einem Bereich von 1,0 bis 20,0 Masse-% und stärker bevorzugt im Bereich von 3,0 bis 12,0 Masse-%.
  • In einem Beispiel für das poröse Material 1 existiert zumindest ein Teil der Y-Komponente 5, die in dem Bindematerial 3 enthalten ist, als eine kristalline Y2Si2O7-Phase. Die Y2Si2O7-Phase wird durch einen Brennprozess und eine Oxidationsbehandlung, die nachstehend beschrieben werden, bei der Herstellung des porösen Materials 1 erzeugt. Der Massenanteil von Y2Si2O7 ist bevorzugt größer als oder gleich 0,1 Masse-% des gesamten porösen Materials 1 und stärker bevorzugt größer als oder gleich 0,5 Masse-%. Der Massenanteil von Y2Si2O7 ist beispielsweise kleiner als oder gleich 10,0 Masse-%. Das Bindematerial 3 muss die Y2Si2O7-Phase nicht zwangsläufig enthalten, und die Y-Komponente 5 kann auch in anderen kristallinen Phasen des Bindematerials 3 fest gelöst sein. Natürlich kann die Y-Komponente 5 in mehreren Arten kristalliner Phasen enthalten sein, oder kann in einer amorphen Phase enthalten sein.
  • In einem bevorzugten Beispiel für das poröse Material 1 enthält das Bindematerial 3 50 Masse-% oder mehr Cordierit bezogen auf die Masse des gesamten Bindematerials 3, d. h. das Bindematerial 3 besteht vorwiegend aus Cordierit. Der obere Grenzwert für den Massenanteil von Cordierit in dem gesamten Bindematerial 3 beträgt beispielsweise 90 Masse-%. Der Massenanteil der amorphen Komponente in dem Bindematerial 3 beträgt bevorzugt weniger als 50 Masse-%. Bei dem porösen Material 1 kann das Bindematerial 3 andere Komponenten als die Y-Komponente 5, Aluminiumoxid (Al2O3), Siliciumdioxid (SiO2) und Magnesiumoxid (MgO), enthalten.
  • Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen üblicherweise das Aggregat 2 und das Bindematerial 3 die oben beschriebene Mikrostruktur auf, indem die Y-Komponente 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird, wie oben beschrieben, und dies erhöht die Festigkeit des porösen Materials 1 insgesamt. Die Biegefestigkeit beträgt mindestens 5,5 MPa oder mehr. Daher werden, wenn das poröse Material 1 zur Herstellung anderer Produkte wie Katalysatorträger verwendet wird, die Produkte in der Praxis über eine adäquate Festigkeit verfügen. Es sei angemerkt, dass die Biegefestigkeit beispielsweise durch die Herstellung von Prüfkörpern mit den Maßen 0,3 mm × 4 mm × 20 bis 40 mm und beispielsweise Durchführung eines Drei-Punkt-Biegetests gemäß JIS R1601 an den Prüfkörpern gemessen und bewertet werden kann.
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient des porösen Materials 1 wird verringert, indem die Y-Komponente 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird. In einem bevorzugten Beispiel für das poröse Material 1 ist der Wärmeausdehnungskoeffizient bei 200 °C bezogen auf 40 °C (nachstehend als der „Wärmeausdehnungskoeffizient in einem Temperaturbereich von 40 bis 200 °C“ bezeichnet) kleiner als oder gleich 5,5 ppm/K (d. h. 5,5 × 10-6/K). In einem stärker bevorzugten Beispiel für das poröse Material 1 ist der Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als oder gleich 5,0 ppm/K. Wie nachstehend beschrieben wird, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Y2Si2O7 kleiner als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Y2O3, und daher hat das Y2Si2O7 enthaltende poröse Material 1 einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist bevorzugt so niedrig wie möglich, und der untere Grenzwert für den Wärmeausdehnungskoeffizienten beträgt beispielsweise 1,0 ppm/K. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist beispielsweise ein Wert, der durch Schneiden eines Prüfkörpers mit den Maßen Höhe 3 Zellen, Breite 3 Zellen und Länge 20 mm aus einer Wabenstruktur und Messen des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Prüfkörpers in der Richtung der A-Achse (Richtung parallel zum Fließweg der Wabenstruktur) in dem Temperaturbereich von 40 bis 200 °C durch ein Verfahren gemäß JIS R1618 erhalten wird. Wird ein SCR-Katalysator wie Zeolith getragen, wird die Wabenstruktur während des Prozesses des Trocknens einer Aufschlämmung, die den Katalysator enthält, auf etwa 200 °C erhitzt. Die Wabenstruktur (poröses Material 1) mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Temperaturbereich von 40 bis 200 °C verfügt über eine hohe Wärmeschockbeständigkeit, und folglich kann ein SCR-Katalysator-Trageprozess ordnungsgemäß ausgeführt werden.
  • Der untere Grenzwert für den durchschnittlichen Porendurchmesser des porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt bevorzugt 10 µm und stärker bevorzugt 15 µm. Der obere Grenzwert für den durchschnittlichen Porendurchmesser beträgt bevorzugt 40 µm und stärker bevorzugt 30 µm. Ist der durchschnittliche Porendurchmesser kleiner als 10 µm, kann sich der Druckabfall erhöhen. Übersteigt der durchschnittliche Porendurchmesser 40 µm, beispielsweise wenn das poröse Material gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Filter wie ein DPF verwendet wird, kann ein Teil der Feststoffteilchen in Abgasen den Filter durchqueren, ohne aufgefangen zu werden. In der Beschreibung ist der durchschnittliche Porendurchmesser ein Wert, der mittels Quecksilber-Porosimetrie (gemäß JIS R 1655) gemessen wird.
  • Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Anteil von Poren, deren Porendurchmesser kleiner sind als 10 µm, bevorzugt kleiner als oder gleich 20 % aller Poren, und der Anteil von Poren, deren Porendurchmesser größer sind als 40 µm, ist bevorzugt kleiner als oder gleich 10 % aller Poren. Übersteigt der Anteil an Poren, deren Porendurchmesser kleiner sind als 10 µm, 20 % aller Poren, kann sich der Druckabfall leicht erhöhen, weil die Poren, deren Porendurchmesser kleiner sind als 10 µm, beim Laden eines Katalysators leicht verstopft werden. Übersteigt der Anteil an Poren, deren Porendurchmesser größer sind als 40 µm, 10 % aller Poren, könnte beispielsweise ein DPF nur schwer eine adäquate Filterfunktion ausüben, weil Feststoffteilchen die Poren, deren Porendurchmesser größer sind als 40 µm, leicht durchqueren.
  • Bei der Herstellung einer wabenförmigen Wabenstruktur (nicht gezeigt) unter Verwendung des porösen Materials 1 ist die Wabenstruktur wünschenswerterweise so ausgebildet, dass sie über eine Festigkeit (Waben-Biegefestigkeit) von mindestens 4,0 MPa oder mehr verfügt. In diesem Fall können Produkte wie Katalysatorträger und DPFs unter Verwendung der Wabenstruktur mit einer adäquaten Festigkeit konstruiert werden und der Verwendung unter rauen Einsatzbedingungen, wie unter hohen dynamischen Belastungen, standhalten. Auch kann der Forderung nach einer Vergrößerung der Wabenstrukturen nachgekommen werden.
  • Wie bereits beschrieben, enthalten die Aggregate 2 des porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Teilchenkörper 21. Die Teilchenkörper 21 bestehen üblicherweise aus einer Substanzart. Die Teilchenkörper 21 sind beispielsweise Siliciumcarbid-Teilchen (SiC-Teilchen). Die die Teilchenkörper 21 bildende Substanz ist ein Nicht-Oxid-Material und kann an Stelle von Siliciumcarbid Siliciumnitrid (Si3N4) sein. Beispielsweise sind die Teilchenkörper 21 der Aggregate 2 Teilchen aus der von den Substanzen, die das poröse Material 1 bilden, am häufigsten vorkommenden Substanz.
  • Die Aggregate 2 umfassen ferner die Oxidfilme 22, die auf den Oberflächen der Teilchenkörper 21 vorgesehen sind (oder als diese „umgebend“ betrachtet werden können). Bevorzugt besteht jedes der Aggregate 2 aus einem Teilchenkörper 21 und einem Oxidfilm 22. Die hierin verwendeten Oxidfilme beziehen sich auf Oxidschichten, die durch Wärmebehandlung in einer Oxidationsatmosphäre auf den Oberflächen der Teilchenkörper 21 gebildet werden. Die obigen Oxidfilme 22 werden aus SiO2 gebildet. Die Gegenwart der Oxidfilme 22 auf den Oberflächen der Teilchenkörper 21 hilft, die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials 1 zu erhöhen. Beispielsweise kann eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit erhalten werden, wenn das poröse Material 1 als ein Katalysatorträger zur Reinigung der Autoabgase verwendet wird.
  • Die Oxidfilme 22 enthalten bevorzugt eine Cristobalit-Phase. Der Massenanteil von Cristobalit liegt beispielsweise im Bereich von 3,0 bis 25,0 Masse-% des gesamten porösen Materials 1, bevorzugt im Bereich von 5,0 bis 22,0 Masse-% und stärker bevorzugt im Bereich von 7,0 bis 20,0 Masse-%. Ist der Massenanteil von Cristobalit kleiner als 3,0 Masse-% des gesamten porösen Materials 1, verringert sich die Dicke der Oxidfilmschichten auf den Oberflächen der Aggregate, und die Oxidationsbeständigkeit verschlechtert sich bei hohen Temperaturen. Ist der Massenanteil von Cristobalit größer als 25,0 Masse-%, erhöht sich der Wärmeausdehnungskoeffizient, und die Wärmeschockbeständigkeit verringert sich. Der Massenanteil von Cristobalit zur Masse der Aggregate 2 liegt beispielsweise im Bereich von 5,0 bis 35,0 Masse-% und bevorzugt im Bereich von 8,0 bis 30,0 Masse-%. Cristobalit enthält eine α-Phase als eine Niedertemperaturphase und eine β-Phase als eine Hochtemperaturphase. Ein Wert (α-Phase/β-Phase), erhalten durch Dividieren des Massenanteils der α-Phase durch der Massenanteil der β-Phase, ist bevorzugt größer als oder gleich 2,0 (z. B. kleiner als oder gleich 4,0). Der Massenanteil der α-Phase in Cristobalit insgesamt ist bevorzugt größer als oder gleich 65,0 Masse-% (z. B. kleiner als oder gleich 80,0). Da der Phasenübergang von Cristobalit aus der α-Phase in die β-Phase in einem Temperaturbereich von 150 bis 350 °C stattfindet, wird das poröse Material, das Oxidfilme in den Aggregaten umfasst, wahrscheinlich einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verringert sich jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient, indem die Y-Komponente 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird.
  • Die folgende Beschreibung übernimmt das Beispiel für den Fall, dass das poröse Material 1 und die Wabenstruktur (nicht gezeigt), die aus dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet ist, vorwiegend SiC-Teilchen als die Teilchenkörper 21 der Aggregate 2 nutzen. Selbst wenn die Teilchenkörper 21 der Aggregate 2 aus anderen Teilchen wie Si3N4-Teilchen bestehen, können verschiedene Bedingungen für das poröse Material 1 und die Wabenstruktur die gleichen Bedingungen sein.
  • Das für die Wabenstruktur verwendete poröse Material 1 muss eine hohe Porosität aufweisen (hier offene Porosität). Um leicht eine hohe Porosität für das poröse Material 1 erreichen zu können, ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Aggregate 2 bevorzugt größer als oder gleich 5 µm und stärker bevorzugt größer als oder gleich 10 µm. Um die Gegenwart vieler zu großer Poren 4 in dem porösen Material 1 zu vermeiden, ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Aggregate 2 bevorzugt kleiner als oder gleich 100 µm und stärker bevorzugt kleiner als oder gleich 40 µm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser kann mittels einer Laserbeugungsmethode gemessen werden (gleiches gilt nachstehend).
  • Außerdem wird bei dem porösen Material gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Anteil der Gesamtmasse an Alkalimetallkomponenten bezogen auf dessen Oxide auf kleiner als 0,1 Masse-% (größer als oder gleich 0 Masse-%) des gesamten porösen Materials 1 festgelegt, wobei die Alkalimetallkomponenten Natrium (Na) und Kalium (K), die in dem gebrannten porösen Material 1 enthalten sind, umfassen. Die Alkalimetallkomponenten wie Natrium oder Kalium existieren in Spurenmengen in dem Aggregat-Rohmaterial zur Verwendung bei der Bildung der Aggregate 2 und einem Rohmaterial eines Bindematerials zur Verwendung bei der Bildung des Bindematerials 3.
  • Allgemein bekannt ist, dass die Alkalimetallkomponenten wie Natrium zu einer Ursache für die Verschlechterung der Langzeithaltbarkeit der porösen Materialien werden. Daher werden Versuche unternommen, die Menge der Alkalimetallkomponenten, die in dem porösen Material enthalten sind, so stark wie möglich zu verringern. Diesbezüglich wird bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Anteil der (Gesamt-) Masse der Alkalimetallkomponenten wie Natrium, die in dem gebrannten porösen Material 1 enthalten sind, in dem vorstehend erwähnten Bereich festgelegt. Diese Zusammensetzung erhöht die Langzeithaltbarkeit des porösen Materials 1.
  • Ebenso bekannt ist, dass, wenn das poröse Material (Wabenstruktur) Alkalimetallkomponenten enthält, wenn ein SCR-Katalysator wie Zeolith getragen und in dem porösen Material verwendet wird, sich das NOx-Reinigungsvermögen aufgrund des Alterns (Wärmebehandlung) bei hoher Temperatur verschlechtert. Die Verschlechterung des NOx-Reinigungsvermögens aufgrund von Alterung kann jedoch unterbunden werden, wenn der Massenanteil der Alkalimetallkomponenten kleiner als 0,1 Masse-% ist.
  • Ist die Y-Komponente 5 in dem Bindematerial 3 nicht enthalten, wenn der Massenanteil der Alkalimetallkomponenten auf kleiner als 0,1 Masse-% festgelegt wird, sind die vorstehend erwähnten Dreiphasengrenzflächen nicht glatt gebunden, wie im Falle des bereits beschriebenen porösen Materials 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel, und die Festigkeit des porösen Materials verringert sich. Im Gegensatz dazu kann das poröse Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Festigkeit sicherstellen, indem die Y-Komponente 5 in das Bindematerial 3 aufgenommen wird, wenn der Massenanteil der Alkalimetallkomponenten auf kleiner als 0,1 Masse-% festgelegt wird. Wie nachstehend beschrieben wird, gilt selbiges für den Fall, bei dem das Bindematerial 3 eine andere Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, als die Y-Komponente 5 enthält.
  • Wie bereits beschrieben, wird in einem Beispiel für das poröse Material 1 Y2Si2O7 durch Brennen erzeugt, wird jedoch der Massenanteil der Alkalimetallkomponenten auf größer als oder gleich 0,1 Masse-% festgelegt, können die Alkalimetallkomponenten leicht eine amorphe Phase mit den Komponenten des die Y-Komponente umfassenden Bindematerials bilden, und auch die Y-Komponente wird leicht in die amorphe Phase aufgenommen. Wird der Massenanteil der Alkalimetallkomponenten auf kleiner als 0,1 Masse-% festgelegt, kann nicht so leicht eine amorphe Phase gebildet werden, und dies unterbindet die Aufnahme der Y-Komponente des Bindematerials in die amorphe Phase. Im Ergebnis wird leicht eine kristalline Phase von Y2Si2O7 gebildet. Selbiges gilt für den Fall der Erzeugung anderer Seltenerdsilicate, der später beschrieben wird.
  • Allgemein bekannt ist, dass die Biegefestigkeit des porösen Materials 1 und die Waben-Biegefestigkeit der Wabenstruktur von der Porosität (der offenen Porosität) des porösen Materials 1 selbst beeinflusst werden. Daher beträgt bei dem porösen Material 1 und der aus dem porösen Material 1 gebildeten Wabenstruktur der untere Grenzwert für die offene Porosität bevorzugt 40 %. Dieser untere Grenzwert beträgt stärker bevorzugt 50 % und noch stärker bevorzugt 55 %. Andererseits beträgt der obere Grenzwert für die offene Porosität bevorzugt 90 % und stärker bevorzugt 70 %. Ist die offene Porosität kleiner als 40 %, erhöht sich der Druckabfall, und diese Erhöhung beeinflusst die Produktleistung erheblich, wenn das poröse Material 1 und die Wabenstruktur als Produkte wie DPFs verwendet werden. Wenn andererseits die offene Porosität mehr als oder gleich 50 % beträgt, können das poröse Material 1 und die Wabenstruktur einen niedrigen Druckabfall aufweisen und eignen sich insbesondere zur Verwendung als Produkte wie DPFs.
  • Übersteigt die offene Porosität 90 %, verringert sich die Festigkeit des porösen Materials 1, und das poröse Material 1 und die Wabenstruktur können in der Praxis keine adäquate Festigkeit sicherstellen, wenn sie als Produkte wie DPFs verwendet werden. Andererseits eignen sich das poröse Material 1 und die Wabenstruktur mit einer offenen Porosität von 70 % oder weniger insbesondere zur Verwendung als Produkte wie DPFs. Die Details zum Verfahren für die Berechnung der offenen Porosität werden nachstehend beschrieben.
  • Bei dem porösen Material 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die in dem Bindematerial 3 enthaltene Y-Komponente 5 eine andere Seltenerdkomponente, die nicht Cer (Ce) ist, sein. Das heißt, das Bindematerial 3 kann eine andere Seltenerdkomponente an Stelle der Y-Komponente enthalten. Selbst in diesem Fall kann die oben beschriebene Mikrostruktur erhalten und die mechanische Festigkeit des porösen Materials 1 erhöht werden. In der folgenden Beschreibung wird die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, einfach als eine „Seltenerdkomponente“ bezeichnet. Die Seltenerdkomponente ist nicht auf eine einzelne Komponente beschränkt und kann eine Kombination aus zwei oder mehr Komponenten in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis sein. Die Seltenerdkomponente ist eine Gruppe aus mindestens einer Art von Seltenerdelementen, die nicht Ce sind. Der Massenanteil (bezogen auf die Gesamtmasse) der Seltenerdkomponente bezogen auf dessen Oxide liegt im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten porösen Materials 1 in Fällen, die nicht nur Fälle umfassen, in denen die Seltenerdkomponente aus einer Art von Seltenerdelementen besteht, aber auch Fällen, in denen die Seltenerdkomponente aus einer Gruppe von mehreren Arten von Seltenerdelementen besteht. Beispielsweise umfasst die Seltenerdkomponente mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Yttrium (Y), Ytterbium (Yb), Erbium (Er) und Holmium (Ho). Oxide von Y, Yb, Er und Ho sind jeweils Y2O3, Yb2O3, Er2O3 und Ho2O3. Die Seltenerdkomponente kann auch Lanthan (La), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Thulium (Tm) oder Lutetium (Lu) sein, wobei in diesen Fällen Oxide dieser Komponenten jeweils La2O3, Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Tb4O7, Dy2O3, Ho2O3, Tm2O3 und Lu2O3 sind. Die obige Beschreibung der Y-Komponente 5 gilt auch für den Fall einer Übernahme einer anderen Seltenerdkomponente.
  • Hierbei liegen die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Seltenerdoxiden wie Y2O3 beispielsweise im Bereich von 7 bis 10 ppm/K, wohingegen die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Seltenerdsilicaten (Silicaten) wie Y2Si2O7 beispielsweise im Bereich von 3 bis 4 ppm/K und weniger als die Wärmeausdehnungskoeffizienten der obigen Oxide liegen. Wenn daher die Seltenerdelemente und die Si-Komponente in dem Bindematerial 3 miteinander reagieren und Seltenerdsilicate bilden, verringert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des porösen Materials 1 insgesamt weiter. Beispiele für derartige Seltenerdsilicate umfassen neben Y2Si2O7 Yb2Si2O7, Er2Si2O7 und Ho2Si2O7. Auf diese Weise existiert zur Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des porösen Materials 1 bevorzugt zumindest ein Teil der in dem Bindematerial 3 enthaltenen Seltenerdkomponente als A2Si2O7 (A: Y, Yb, Er oder Ho).
  • Bei dem porösen Material 1 können die Oxidfilme 22 die Seltenerdkomponente (ausschließlich Ce) enthalten. Auch in diesem Fall kann der Wärmeausdehnungskoeffizient verringert werden, während gleichzeitig die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials 1 erhöht wird. Im Speziellen wird die Seltenerdkomponente in einem Teil der Oxidfilme 22, z. B. unter den Kristallen der Oxidfilme 22 verteilt. In diesem Fall umfasst die Seltenerdkomponente üblicherweise SiO2, das eine Oxidfilm-Komponente und eine Bindematerial-Komponente ist, und existiert als eine amorphe Phase in den Oxidfilmen 22. Mit anderen Worten, ein Teil des Cristobalits in den Oxidfilmen 22 wird durch eine amorphe Substanz ersetzt, die die Seltenerdkomponente enthält.
  • Hierbei kommt es in Cristobalit in einem Temperaturbereich von 150 bis 350 °C zu einer plötzlichen Volumenveränderung, begleitet vom Phasenübergang. Durch den Austausch eines Teils des Cristobalits in den Oxidfilmen 22 durch die die oben beschriebene Seltenerdkomponente enthaltende amorphe Substanz kann eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten aufgrund der obigen Volumenveränderung in Cristobalit unterbunden werden. Das heißt, die Verringerung der Menge an Cristobalit kann den Wärmeausdehnungskoeffizienten senken und die Wärmeschockbeständigkeit erhöhen. Überdies wird durch das verbleibende Cristobalit und die verbleibende vorstehend erwähnte ein Seltenerdoxid enthaltende amorphe Substanz auch die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials 1 sichergestellt. Überdies kann bei dem porösen Material 1 die Seltenerdkomponente fest gelöst in der Kristallstruktur von Cristobalit vorliegen. In diesem Fall kann die Kristallstruktur von Cristobalit stabilisiert werden, und die vorstehend erwähnte Volumenänderung in Begleitung des Phasenübergangs kann unterbunden werden. Im Ergebnis kann eine Erhöhung des Wärmeausdehnungskoeffizienten unterbunden werden. Wie oben beschrieben, kann, wenn die Oxidfilme 22 die Seltenerdkomponente enthalten, der Wärmeausdehnungskoeffizient verringert werden, ungeachtet der Gegenwart oder Abwesenheit der oben beschriebenen Seltenerdsilicate (A2Si2O7). Natürlich kann, wenn die Oxidfilme 22 die Seltenerdkomponente enthalten, auch das Bindematerial 3 die Seltenerdkomponente enthalten, und Seltenerdsilicate können existieren.
  • Selbst im Falle, dass die Oxidfilme 22 die Seltenerdkomponente (ausschließlich Ce) enthalten, liegt der Massenanteil (bezogen auf die Gesamtmasse) der Seltenerdkomponente bezogen auf dessen Oxide im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten porösen Materials 1. Die in den Oxidfilmen 22 enthaltene Seltenerdkomponente umfasst beispielsweise mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dysprosium (Dy), Lanthan (La), Neodymium (Nd) und Gadolinium (Gd). Oxide von Dy, La, Nd und Gd sind jeweils Dy2O3, La2O3, Nd2O3 und Gd2O3.
  • Wabenstruktur
  • Die Wabenstruktur (nicht gezeigt) gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung des vorstehend erwähnten porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet. Die Wabenstruktur umfasst Trennwände, die „mehrere Zellen, die von einer Endfläche zu der anderen Endfläche verlaufen“ trennen und bilden. Das heißt, die Wabenstruktur ist ein rohrförmiges Element, dessen Inneres von den Trennwänden in mehrere Zellen geteilt wird. Die Zellen fungieren als Fluidwege. Die Merkmale der Wabenstruktur, wie Zusammensetzung und Form, sind bereits bekannt, und es können Wabenstrukturen mit irgendeiner vorgegebenen Zusammensetzung und Größe unter Verwendung des porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform konstruiert werden. Beispielsweise kann die Wabenstruktur so strukturiert sein, dass sie eine Außenwand am Außenumfang aufweist. Der untere Grenzwert für die Dicke der Trennwände beträgt bevorzugt beispielsweise 30 µm und stärker bevorzugt 50 µm. Der obere Grenzwert für die Dicke der Trennwände beträgt bevorzugt 1000 µm, stärker bevorzugt 500 µm und besonders bevorzugt 350 µm. Der untere Grenzwert für die Dichte der Zellen beträgt bevorzugt 10 Zellen/cm2, stärker bevorzugt 20 Zellen/cm2 und besonders bevorzugt 50 Zellen/cm2. Der obere Grenzwert für die Dichte der Zellen beträgt bevorzugt 200 Zellen/cm2 und stärker bevorzugt 150 Zellen/cm2.
  • Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die Form der Wabenstruktur, und Beispiele für die Form umfassen säulenförmige Formen, wie sie in der Technik allgemein bekannt sind, und Prismaformen mit einer polygonalen (z. B. dreieckigen, viereckigen, fünfeckigen oder sechseckigen) Grundfläche. Überdies gibt es keine besonderen Einschränkungen für Form der Zellen der Wabenstruktur. Beispiele für die Form der Zellen im Querschnitt orthogonal zur Verlaufsrichtung der Zellen (axiale Richtung) umfassen polygonale Formen (z. B. dreieckige, viereckige, fünfeckige, sechseckige, siebeneckige oder achteckige Formen), Kreisformen und eine Kombination dieser Formen.
  • Überdies können die Abmessungen der Wabenstruktur entsprechend der Anwendung passend bestimmt werden. Die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung des hochfesten porösen Materials 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet und verfügt daher über eine besonders hohe Beständigkeit gegen dynamische Belastungen. Daher können große Wabenstrukturen zur Konstruktion großer DPFs oder dergleichen gebildet werden. Beispielsweise sind Wabenstrukturen mit Volumen von ungefähr 10 cm3 bis 2,0 × 104 cm3 denkbar.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform als ein DPF oder Katalysatorträger verwendet werden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann ein Katalysator auf dem DPF getragen werden. Wird die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise als ein DPF verwendet, ist die Struktur bevorzugt wie folgt beschaffen. Im Speziellen umfasst die Wabenstruktur bevorzugt Verschlussabschnitte, die in den Öffnungen vorbestimmter Zellen an einer Endfläche und in den Öffnungen der verbleibenden Zellen an der anderen Endfläche vorgesehen sind. Bevorzugt sind an jeder Endfläche Zellen mit Verschlussabschnitten und Zellen ohne Verschlussabschnitte abwechselnd angeordnet, wobei ein Schachbrettmuster gebildet wird.
  • Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials (Wabenstruktur)
  • Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm des Prozesses der Herstellung des porösen Materials 1. Das nachstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials ist ebenso ein Verfahren zur Herstellung einer wabenförmigen Wabenstruktur, die aus einem porösen Material besteht.
  • Zunächst werden pulverisiertes Siliciumcarbid, das ein Rohmaterial für die Aggregate 2 ist, und ein pulverisiertes Rohmaterial eines Bindematerials zur Verwendung bei der Erzeugung des Bindematerials 3 durch Brennen gemischt, und weiterhin werden andere Komponenten wie ein Bindemittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein porenbildendes Material und Wasser nach Bedarf zugegeben, um so ein Formungsrohmaterial herzustellen (Prozess zur Herstellung eines Formungsrohmaterials). Bevorzugt werden Rohmaterialien verwendet, die nur wenige Alkalimetallkomponenten als Verunreinigungen enthalten. Nun wird dem Formungsrohmaterial pulverisiertes Yttriumoxid (Y2O3) oder dergleichen, das mit einem vorgegebenen Gehalt in dem zuzugebenden (enthaltenen) Wasser enthalten ist, als ein Rohmaterial für die Seltenerdkomponente (in dem vorliegenden Beispiel die Y-Komponente 5) zugegeben. Das Verfahren der Zugabe der Seltenerdkomponente soll nicht auf die oben beschriebene Technik beschränkt sein, und die Seltenerdkomponente kann in derselben Weise wie die anderen Komponenten wie das Bindemittel auch direkt in pulverisiertem Zustand in Siliciumcarbid oder das Rohmaterial eines Bindematerials geladen werden. Um genau zu sein, ist die (das Rohmaterial für die) Seltenerdkomponente auch Teil des Rohmaterials eines Bindematerials. Die zuzugebende Seltenerdkomponente kann Seltenerdoxide oder Seltenerdsalze wie Seltenerdcarbonat, Seltenerdnitrat oder Seltenerdoxalat sein. Als eine andere Alternative kann Seltenerdsilicat verwendet werden.
  • Das Rohmaterial eines Bindematerials enthält eine Aluminiumoxid-Komponente (Al2O3-Komponente), eine Siliciumdioxid-Komponente (SiO2-Komponent) und eine Magnesiumoxid-Komponente (MgO-Komponente). „Cordierit“ als eine Hauptkomponente des Bindematerials 3 wird durch Brennen des obigen Rohmaterials eines Bindematerials hergestellt. Es können verschiedene Komponenten als ein Cordierit-Rohmaterial zur Verwendung bei der Erzeugung eines Cordieritkristalls durch Brennen verwendet werden. Unter der Annahme, dass die Gesamtmasse des Aggregat-Rohmaterials und des Rohmaterials eines Bindematerials (d. h. die Gesamtmasse an anorganischen Rohmaterialien) in dem Formungsrohmaterial 100 Masse-% beträgt, liegt der Massenanteil des Rohmaterials eines Bindematerials beispielsweise im Bereich von 8,0 bis 40,0 Masse-%. Der Massenanteil der Seltenerdkomponente bezogen auf dessen Oxide zu dieser Gesamtmasse liegt im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-%.
  • Beispiele für das Bindemittel umfassen allgemein bekannte organische Bindemittel wie Methylcellulose, Hydroxypropoxylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol. Genauer gesagt, werden bevorzugt sowohl Methylcellulose als auch Hydroxypropoxylcellulose verwendet. Beispielsweise liegt der Bindemittelgehalt in dem gesamten Formungsrohmaterial bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 Masse-%.
  • Beispiele für das oberflächenaktive Mittel umfassen Ethylenglycol, Dextrin, Fettsäureseife und mehrwertigen Alkohol. Von diesen Beispielen kann nur eine Art einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Arten können in Kombination verwendet werden. Beispielsweise ist der Gehalt des oberflächenaktiven Mittels in dem gesamten Formungsrohmaterial bevorzugt kleiner als oder gleich 2 Masse-%.
  • Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das porenbildende Material, solange das porenbildende Material nach dem Brennen Poren bildet, und Beispiele für das porenbildende Material umfassen Graphit, Stärke, ein verschäumbares Harz, ein Wasser aufnehmendes Harz und Kieselgel. Beispielsweise ist der Gehalt des porenbildenden Materials in dem gesamten Formungsrohmaterial bevorzugt kleiner als oder gleich 40 Masse-%. Der untere Grenzwert für den durchschnittlichen Teilchendurchmesser des porenbildenden Materials beträgt bevorzugt 10 µm, und genauer gesagt, beträgt der obere Grenzwert für den durchschnittlichen Teilchendurchmesser des porenbildenden Materials bevorzugt 30 µm. Ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser des porenbildenden Materials kleiner als 10 µm, können Löcher (Poren 4) in dem porösen Material 1 nicht adäquat gebildet werden. Wenn andererseits der durchschnittliche Teilchendurchmesser des porenbildenden Materials größer ist als 30 µm, kann das Formungsrohmaterial (Rohgemisch) ein beim Extrudieren verwendetes Mundstück verstopfen. Der vorstehend erwähnte durchschnittliche Teilchendurchmesser des porenbildenden Materials kann mit Hilfe eines Laserbeugungsverfahrens oder anderer Verfahren gemessen werden. Bei der Verwendung eines Wasser aufnehmenden Harzes als das porenbildende Material ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser ein Wert, der durch Messen des Wasser aufnehmenden Harzes nach der Wasseraufnahme erhalten wird.
  • Das dem Formungsrohmaterial zuzugebende Wasser kann entsprechend so eingestellt werden, dass ein Rohgemisch eine Härte erhält, die ein leichtes Formen beispielsweise während der Extrusion ermöglicht. Beispielsweise werden bevorzugt 20 bis 80 Masse-% Wasser bezogen auf die Masse des gesamten Formungsrohmaterials zugegeben.
  • Als nächstes wird das vorstehend erwähnte Formungsrohmaterial, das durch Laden jeder Komponente in einer vordefinierten Menge erhalten wurde, zu einem Rohgemisch geknetet. Hierfür kann eine Vorrichtung wie eine Knetmaschine oder ein Vakuum-Tonkneter zur Formung des Rohgemisches verwendet werden.
  • Danach wird das geknetete Rohgemisch unter Bildung eines Wabenpresskörpers extrudiert (Prozess zur Formung eines Presskörpers). Die Extrusion des Rohgemisches nutzt hauptsächlich einen Extruder, der mit einem Mundstück mit den gewünschten Eigenschaften wie Gesamtform, Zellenform, Trennwanddicke und Zellendichte ausgestattet ist. Das Material für das Mundstück ist bevorzugt Hartmetall, das sich nur schwer abnutzt. Der Wabenpresskörper hat eine Struktur, die poröse Trennwände und eine Außenwand umfasst, wobei die porösen Trennwände mehrere Zellen, die als Fluidwege dienen, trennen und bilden, und sich die Außenwand am Außenumfang befindet. Die Eigenschaften des Wabenpresskörpers, wie die Dicke der Trennwände, die Dichte der Zellen und die Dicke der Außenwand, können entsprechend unter Berücksichtigung der Schrumpfung während des Trocknens und Brennens und gemäß der Zusammensetzung der herzustellenden Wabenstruktur bestimmt werden. Wie oben beschrieben, wird der Presskörper durch Formen des Gemisches aus dem Aggregat-Rohmaterial, dem Rohmaterial eines Bindematerials und dem porenbildenden Material erhalten (Schritt S11).
  • Der wie oben beschrieben erhaltene Wabenpresskörper wird bevorzugt vor dem Brennprozess getrocknet (Trocknungsprozess). Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Verfahren des Trocknens, und Beispiele für das Verfahren umfassen Erwärmungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen wie Trocknen durch Mikrowellenerwärmung und Trocknen durch dielektrische Hochfrequenzerwärmung, und externe Erwärmungsverfahren wie Heißlufttrocknung und Heißdampftrocknung. Die Erwärmungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen und die externen Erwärmungsverfahren können in Kombination genutzt werden. Beispielsweise kann zum raschen und gleichmäßigen Trocknen des gesamten Presskörpers bei gleichzeitiger Verhinderung des Auftretens von Rissen die Zwei-Schritt-Trocknung durchgeführt werden, bei der zunächst ein Erwärmungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen zur Trocknung einer bestimmten Menge an Feuchtigkeit genutzt wird, und dann ein externes Erwärmungsverfahren zur Trocknung der verbliebenen Feuchtigkeit genutzt wird. In diesem Fall werden als die Trocknungsbedingungen bevorzugt zunächst ein Erwärmungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen zur Entfernung von 30 bis 99 Masse-% Feuchtigkeit, bezogen auf die Menge an Feuchtigkeit vor dem Trocknen, genutzt, und dann wird ein externes Erwärmungsverfahren genutzt, um die Feuchtigkeit weiter bis auf 3 Masse-% oder weniger zu reduzieren. Ein bevorzugtes Erwärmungsverfahren mit elektromagnetischen Wellen ist das Trocknen durch dielektrische Erwärmung, und ein bevorzugtes externes Erwärmungsverfahren ist das Heißlufttrocknen.
  • Hat der getrocknete Wabenpresskörper nicht die gewünschte Länge (Wabenlänge) in der Verlaufsrichtung der Zellen (axiale Richtung) in dem Wabenpresskörper, kann der Wabenpresskörper durch Zuschneiden beider Endflächen (beider Enden) des Wabenpresskörpers auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden (Schneideprozess). Es gibt keine besonderen Einschränkungen für das Verfahren des Schneidens, und ein Beispiel für das Verfahren ist die Verwendung einer allgemein bekannten Kreissäge.
  • Dann wird der Wabenpresskörper unter Erhalt eines gebrannten Presskörpers gebrannt (Schritt S12). Hierbei wird vor dem Brennen bevorzugt die Kalzinierung durchgeführt, um so das Bindemittel oder andere Komponenten zu entfernen (Kalzinierungsprozess). Die Kalzinierung wird bevorzugt bei einer Temperatur von 200 bis 600 °C für 0,5 bis 20 Stunden in Umgebungsatmosphäre durchgeführt (Entfettungsprozess). Das Brennen wird bevorzugt in einer inerten Atmosphäre wie Stickstoff oder Argon (z. B. in einer Nicht-Oxidationsatmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 10-4 atm oder weniger) durchgeführt (Brennprozess). Der untere Grenzwert für die Brenntemperatur beträgt bevorzugt 1.300 °C und stärker bevorzugt 1.350 °C. Der obere Grenzwert für die Brenntemperatur beträgt bevorzugt 1.600 °C und stärker bevorzugt 1.500 °C. Der Druck während des Brennens ist bevorzugt atmosphärischer Druck. Der untere Grenzwert für die Brennzeit beträgt bevorzugt eine Stunde. Der obere Grenzwert für die Brennzeit beträgt bevorzugt 20 Stunden.
  • Nach dem Brennprozess wird der gebrannte Presskörper einer Wärmebehandlung (Oxidationsbehandlung) in einer Oxidationsatmosphäre unterzogen, wodurch ein poröses Material erhalten wird, das eine Wabenstruktur ist (Schritt S13). Die Oxidationsatmosphäre ist beispielsweise die Umgebungsatmosphäre (die Wasserdampf enthalten kann). Wie bereits beschrieben, enthält in diesem Beispiel für die Herstellung das Aggregat-Rohmaterial SiC-Teilchen als ein Nicht-Oxid-Material, und Oxidfilme sind auf den SiC-Oberflächen gebildet, die durch die Oxidationsbehandlung für die Poren freiliegen. Daher kann das poröse Material über eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit verfügen, wenn es als ein Katalysatorträger wie ein DPF zur Reinigung der Autoabgase verwendet wird. In einigen fällen können die Oxidfilme auf Abschnitten der SiC-Oberflächen gebildet werden, die mit dem Bindematerial bedeckt sind. Der untere Grenzwert für die Temperatur der Oxidationsbehandlung beträgt bevorzugt 1.150 °C und stärker bevorzugt 1.200 °C. Der obere Grenzwert für die Temperatur der Oxidationsbehandlung beträgt bevorzugt 1.350 °C und stärker bevorzugt 1.300 °C. Durch eine Veränderung der Temperatur der Oxidationsbehandlung kann der Massenanteil des die Oxidfilme bildenden Cristobalits eingestellt werden. Der untere Grenzwert für die Oxidationsbehandlungszeit beträgt bevorzugt eine Stunde. Der obere Grenzwert für die Oxidationsbehandlungszeit beträgt bevorzugt 20 Stunden. Die Kalzinierung, das Brennen und die Oxidationsbehandlung können beispielsweise unter Verwendung eines Elektroofens oder eines Gasofens durchgeführt werden.
  • Als nächstes werden Beispiele beschrieben. Hierbei wurden poröse Materialien (Wabenstrukturen) als Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen hergestellt. Tabelle 1
    Anorganisches Rohmaterial/Masse-% Brennbedingungen
    SiC Talk Al2O3 SiO2 Y2O3 CeO2 SrCO3 Gesamt Brenntemp./°C Brennatmosph. Oxidationstemp./°C
    Beispiel 1 77,9 7,6 9,5 3,8 0,5 0,7 0,0 100 1.450 Ar 1.270
    Beispiel 2 77,5 7,6 9,4 3,8 1,0 0,7 0,0 100 1.430 Ar
    Beispiel 3 76,8 7,5 9,3 3,8 1,9 0,7 0,0 100 1.430 Ar
    Beispiel 4 77,5 7,6 9,4 3,8 1,0 0,7 0,0 100 1.430 Ar 1.230
    Beispiel 5 76,8 7,5 9,3 3,8 1,9 0,7 0,0 100 1.430 Ar
    Beispiel 6 77,3 7,6 9,4 3,8 1,9 0,0 0,0 100 1.450 Ar 1.250
    Vergleichsbeispiel 1 78,3 7,7 9,5 3,8 0,0 0,7 0,0 100 1.400 Ar
    Vergleichsbeispiel 2 76,8 7,5 9,3 3,8 0,0 0,7 1,9 100 1.400 Ar
    Vergleichsbeispiel 3 78,0 7,7 9,5 3,8 0,0 0,0 1,0 100 1.400 Ar
  • Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Zunächst wurde ein „Basispulver“ durch Mischen von pulverisiertem Siliciumcarbid (SiC) als ein Aggregat-Rohmaterial und einem pulverisierten Rohmaterial eines Bindematerials hergestellt. Der Massenanteil des Aggregat-Rohmaterials in dem Basispulver und der Massenanteil des Rohmaterials eines Bindematerials in dem Basispulver sind in „anorganisches Rohmaterial“ in Tabelle 1 gezeigt. Es sei angemerkt, dass „SiC“ in „anorganische Rohmaterialien“ das Aggregat-Rohmaterial ist, und die übrigen die Rohmaterialien des Bindematerials sind. Jeder Anteil zeigt den Massenanteil bezogen auf die Masse des gesamten Basispulvers.
  • Überdies wurden dem oben hergestellten Basispulver unter Erhalt eines „Formungsrohmaterials“ ein Wasser aufnehmendes Harz und Stärke, die als das porenbildende Material dienen, Hydroxypropylmethylcellulose, die als das Bindemittel dient, und Wasser zugegeben. Unter der Annahme, dass die Masse des Basispulvers 100 Masse-% beträgt, wurden 5,0 Masse-% des Wasser aufnehmenden Harzes, 28 Masse-% Stärke und 7,0 Masse-% Hydroxypropylmethylcellulose zugegeben. Danach wurde das Gemisch mit einer Knetmaschine zu einem formbaren Rohgemisch geknetet (Formungsrohmaterial).
  • Dann wurde das erhaltene Rohgemisch (Formungsrohmaterial) mit einem Vakuum-Tonkneter in eine zylindrische Form (Zylinderform) gebracht, und das erhaltene zylindrische Rohgemisch wurde in einen Extruder geladen, um so durch Extrusion einen wabenförmigen Wabenpresskörper zu erhalten. Der erhaltene Wabenpresskörper wurde in zwei Schritten getrocknet, d. h. zunächst mit Mikrowellen und dann bei 80 °C für 12 Stunden mit einem Heißlufttrockner, wodurch ein nicht gebrannter, getrockneter Wabenpresskörper erhalten wurde.
  • Nachdem der erhaltene getrocknete Wabenpresskörper durch Schneiden seiner beiden Enden auf die gewünschte Länge (Wabenlänge) zugeschnitten worden war, wurde der getrocknete Wabenpresskörper einer Entfettungsbehandlung unterzogen, bei der der Presskörper bei einer Erwärmungstemperatur von 450 °C in Umgebungsatmosphäre entfettet wurde (Kalzinierungsprozess); bei einer Brenntemperatur von 1.400 °C bis 1.450 °C in einer Inertgasatmosphäre (Argongasatmosphäre) gebrannt und dann einer Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1.230 °C bis 1.270 °C in Luft unterzogen (siehe Tabelle 1). Im Ergebnis wurden die porösen Materialien mit den Wabenstrukturen (einfach „Wabenstrukturen“) der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 erhalten.
  • In den Beispielen 1 bis 3 wurde Yttriumoxid (Y2O3) als die Seltenerdkomponente, die nicht Cer (Ce) ist, zugegeben, und die Zugabemenge von Y2O3 wurde verändert. Ebenso wurde Cerdioxid (CeO2) zugegeben. Die Beispiele 4 und 5 unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Temperatur der Oxidationsbehandlung von den Beispielen 2 und 3. In Beispiel 6 wurde nur Y2O3 und kein CeO2 zugegeben. In Vergleichsbeispiel 1 wurde CeO2 zugegeben, und es wurden Rohmaterialien mit einem hohen Natriumgehalt (Na-Gehalt) verwendet. In Vergleichsbeispiel 2 wurde CeO2 zugegeben, und ferner wurde Strontiumcarbonat (SrCO3) zugegeben. In Vergleichsbeispiel 3 wurde nur SrCO3 zugegeben. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, nicht zugegeben.
  • Verschiedene Messungen der porösen Materialien
  • Der Massenanteil jeder Komponente (SiC, SiO2, MgO, Al2O3, CeO2, Y2O3, SrO, Na2O und Fe2O3) wurde durch Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP) für die hergestellten porösen Materialien bestimmt. Tabelle 2 zeigt die Bestimmungsergebnisse für die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Hier wurde lediglich C quantitativ unter Anwendung eines Verfahrens gemäß JIS Z 2615 (quantitative Bestimmung von Kohlenstoff in metallischen Materialien) und JIS Z 2616 (quantitative Bestimmung von Schwefel in metallischen Materialien), d. h. durch ein Infrarotabsorptionsverfahren nach Verbrennung in einem Sauerstoffstrom bestimmt. Der Massenanteil von SiC wurde unter der Annahme, dass der gesamte C als die Teilchenkörper des Aggregats von SiC stammte, berechnet und der Massenanteil von SiO2, das in dem gesamten porösen Material enthalten ist, wurde unter der Annahme erhalten, dass die verbleibende Si-Komponente, die durch Entfernen von SiC aus Si erhalten wurde, was durch ICP-Emissionsspektroskopie bestimmt wurde, von SiO2 stammte. Bei den porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 und der porösen Materialien der Vergleichsbeispiele 2 und 3 war der Massenanteil von Na2O, d. h. der Massenanteil der Na-Komponente bezogen auf Na2O, kleiner als 0,1 Masse-%. Andererseits war bei dem porösen Material von Vergleichsbeispiel 1 der Massenanteil von Na2O größer als oder gleich 0,1 Masse-%. Andere Alkalimetallkomponenten als Na wurden nicht detektiert. Tabelle 2
    Chemische Zusammensetzung/Masse-%
    SiC SiO2 MgO Al2O3 CeO2 Y2O3 SrO Na2O Fe2O3 Gesamt
    Beispiel 1 60,1 26,6 2,2 9,4 0,65 0,44 0,00 0,07 0,40 100
    Beispiel 2 59,9 26,5 2,2 9,4 0,65 0,88 0,00 0,07 0,39 100
    Beispiel 3 59,3 26,3 2,2 9,3 0,64 1,74 0,00 0,07 0,39 100
    Beispiel 4 65,0 20,4 2,4 10,2 0,70 0,82 0,00 0,07 0,43 100
    Beispiel 5 63,3 21,3 2,3 10,0 0,69 1,85 0,00 0,07 0,41 100
    Beispiel 6 59,0 26,9 2,3 9,6 0,00 1,83 0,00 0,07 0,39 100
    Vergleichsbeispiel 1 66,1 21,3 2,3 9,3 0,72 0,00 0,00 0,19 0,00 100
    Vergleichsbeispiel 2 61,8 24,7 2,3 9,5 0,64 0,00 0,60 0,07 0,39 100
    Vergleichsbeispiel 3 62,2 24,9 2,3 9,6 0,00 0,00 0,61 0,07 0,39 100
  • Ferner wurden der Massenanteil jedes Bestandteils der kristallinen Phase des porösen Materials, der Wärmeausdehnungskoeffizient, die Biegefestigkeit, die Porosität, Veränderungen der NOx-Reinigungsrate vor und nach der Wärmebehandlung gemessen. Tabelle 3 zeigt die Messergebnisse für die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3.
    Figure DE102017009848B4_0001
  • Der Massenanteil jedes Bestandteils der kristallinen Phase des porösen Materials wurde wie folgt erhalten. Ein Röntgenbeugungsmuster des porösen Materials wurde unter Verwendung eines Röntgendiffraktometers erhalten. Als das Röntgendiffraktometer wurde ein Multifunktions-Pulver-Röntgendiffraktometer (D8 ADVANCE, hergestellt von der Bruker corporation) verwendet. Die Bedingungen der Röntgenbeugungsmessung waren wie folgt: eine CuKα-Strahlenquelle, 10 kV, 20 mA und 20 = 5 bis 100°. Dann wurde jede kristalline Phase quantitativ durch eine Analyse der erhaltenen Röntgenbeugungsdaten mit Hilfe der Rietveld-Methode unter Anwendung der Analysesoftware TOPAS (hergestellt von Bruker AXS) bestimmt. Der Massenanteil jedes Bestandteils der kristallinen Phase wurde unter der Annahme berechnet, dass die Summe der Massen aller kristallinen Phasen, die detektiert werden konnten, 100 Masse-% betrug.
  • Hierbei wurde im Voraus bestätigt, dass in porösen Materialien, die keiner Oxidationsbehandlung unterzogen werden, kein Cristobalit detektiert wird, und daher behauptet werden kann, dass es sich bei Cristobalit um Oxidfilme handelt, die auf den Oberflächen der Teilchenkörper der Aggregate gebildet werden. Die Gegenwart der Oxidfilme hilft, die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials zu erhöhen. In den Beispielen 4 und 5, in denen die Temperatur der Oxidationsbehandlung geringer war, verringerte sich der Massenanteil von Cristobalit. In den Beispielen 1 bis 6 war der Wert (α-Phase/β-Phase), erhalten durch Dividieren des Massenanteils der α-Phase von Cristobalit durch den Massenanteil der β-Phase, größer als oder gleich 2,0, oder der Massenanteil der α-Phase bezogen auf die Masse des gesamten Cristobalits war größer als oder gleich 65,0 Masse-%. Von den Bestandteilen der kristallinen Phasen dienen SiC und Cristobalit als die Aggregate, und die übrigen dienen als das Bindematerial. Bei den porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 enthielt das Bindematerial 50 Masse-% oder mehr (um genauer zu sein, 60 Masse-% oder mehr) Cordierit bezogen auf die Masse des gesamten Bindematerials.
  • Veränderungen der NOx-Reinigungsrate vor und nach der Wärmebehandlung wurden wie folgt erhalten. Zunächst wurde das erhaltene poröse Material in einem Mörser pulverisiert, bis es durch ein 100-Mesh-Sieb (mit einer Öffnungsgröße von 150 µm) ging. Das pulverisierte Grundmaterial und ein Zeolith-Katalysator zur Reinigung von NOx wurden in einem Gewichtsverhältnis von 3 : 1 gemischt, und das gemischte Pulver wurde dem uniaxialen Pressformen unter Verwendung einer Form mit einem Durchmesser von 30 mm unterzogen. Dann wurde ein durch den Formungsprozess erhaltenes Pellet zu Teilchen von 2 bis 3 Millimetern pulverisiert und als eine Bewertungsprobe verwendet. Die Probe wurde bei 900 °C für zwei Stunden in einer Oxidationsatmosphäre, die 10 % Wasserdampf enthielt, gehalten, und es wurde eine wärmebehandelte Bewertungsprobe erhalten.
  • Diese Proben wurden unter Anwendung eines Autoabgas-Analysegerätes (SIGU-1000, hergestellt von HORIBA, Ltd.) bewertet. Als die Bedingungen der Bewertung wurde die Temperatur im Bereich von 200 bis 500 °C festgelegt; ein Mischgas, enthaltend 10 % O2, 8 % CO2, 5 % H2O, 150 ppm NO und 300 ppm NH3, wurde als ein Reaktionsgas eingeführt; und die Konzentration jeder Komponente in dem Abgas, das eine Messprobe durchquerte, wurde unter Anwendung einer Abgas-Messvorrichtung (MEXA-6000FT, hergestellt von HORIBA, Ltd.) zur Bewertung eines Reduktionsverhältnisses des NO-Gases analysiert. Derselbe Test wurde sowohl an der wärmebehandelten Probe als auch der nicht wärmebehandelten Probe durchgeführt, und ein poröses Material, dessen NOx-Umwandlungsverhältnis (Reinigungsrate) bei jeder Messtemperatur keine Veränderungen eines vorbestimmten Wertes oder mehr zwischen beiden zeigte, wurde mit einem offenen Kreis markiert, und ein poröses Material, dessen NOx-Umwandlungsverhältnis bei einer Messtemperatur Veränderungen des vorbestimmten Wertes oder mehr zwischen den beiden zeigte, wurde mit dem Buchstaben X markiert. Nur das poröse Material von Vergleichsbeispiel 1, in dem der Massenanteil der Alkalimetallkomponente größer als oder gleich 0,1 Masse-% war, zeigte eine Veränderung des vorbestimmten Wertes oder mehr bezüglich des NOx-Umwandlungsverhältnisses.
  • Die Porosität (offene Porosität) wurde mit Hilfe der Archimedes-Methode unter Verwendung von reinem Wasser als ein Medium und unter Verwendung eines Plattenstückes, das durch Zuschneiden des porösen Materials auf die Maße 20 mm × 20 mm × 0,3 mm, erhalten wurde, gemessen. Bei der Messung der Biegefestigkeit wurde das poröse Material zu einem Prüfkörper mit den Maßen: Höhe 0,3 mm, Breite 4 mm und Länge 40 mm verarbeitet und einem Biegetest gemäß JIS R 1601 unterzogen. Die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 hatten eine Biegefestigkeit größer als oder gleich 10,0 MPa und eine höhere mechanische Festigkeit als die porösen Materialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Es kann behauptet werden, dass die porösen Materialien mit hoher mechanischer Festigkeit der Beispiele 1 bis 6 über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügten.
  • Um genauer zu sein, ist aus den Beispielen 2 und 3 (selbe Brenntemperatur) und den Beispielen 4 und 5 erkennbar, dass sich die Biegefestigkeit erhöht, wenn sich der Massenanteil der Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, (Massenanteil von Y bezogen auf ein Oxid) erhöht (siehe Tabelle 2). In Beispiel 1 betrug der Massenanteil der Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, 0,44 Masse-%, und selbst in diesem Fall wurde eine hohe Biegefestigkeit erreicht. Daher kann in Erwägung gezogen werden, dass die mechanische Festigkeit der porösen Materialien erhöht werden kann, wenn der Massenanteil der Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, bezogen auf ein Oxid größer als oder gleich 0,1 Masse-% ist. Ein übermäßig hoher Massenanteil der Seltenerdkomponente kann zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit führen, und daher ist der Massenanteil der Seltenerdkomponente bevorzugt kleiner als oder gleich 15,0 Masse-%, was etwa der Hälfte der Masse des Bindematerials entspricht. Auch die Vergleichsbeispiele 1 bis 3, die die Sr-Komponente enthielten und die Y-Komponente nicht enthielten oder ein hoher Massenanteil der Na-Komponente aufwiesen, erreichten einen bestimmten hohen Grad an Biegefestigkeit.
  • Bei der Messung des Wärmeausdehnungskoeffizienten wurde ein Prüfkörper mit den Maßen: Höhe 3 Zellen, Breite 3 Zellen und Länge 20 mm aus der Wabenstruktur geschnitten, und ein durchschnittlicher Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung (Wärmeausdehnungskoeffizient) in der Richtung der A-Achse (Richtung parallel zum Fließweg der Wabenstruktur) in den Temperaturbereichen von 40 bis 200 °C und 40 bis 800 °C wurde mit einem Verfahren gemäß JIS R 1618 gemessen.
  • Die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6, die die Y-Komponente als die Seltenerdkomponente enthielten (siehe Tabelle 2), hatten einen Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als oder gleich 5,5 ppm/K in dem Temperaturbereich von 40 bis 200 °C und niedrigere Wärmeausdehnungskoeffizienten als die porösen Materialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Man kann sagen, dass die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6 mit hoher mechanischer Festigkeit und niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügten. Die porösen Materialien der Beispiele 3, 5 und 6, in denen Y2Si2O7 detektiert wurde, hatten Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als oder gleich 5,0 ppm/K (in der Praxis kleiner als oder gleich 4,5 ppm/K) im Temperaturbereich von 40 bis 200 °C, und die Wärmeausdehnungskoeffizienten waren deutlich geringer. Bei den porösen Materialien der Beispiele 1, 2 und 4 mit geringen Zugabemengen von Y2O3 wurde die Gegenwart von Y2Si2O7 nicht bestätigt, aber der Wärmeausdehnungskoeffizient im Temperaturbereich von 40 bis 200 °C sank, wenn sich die Zugabemenge von Y2O3 erhöhte. Daher ist denkbar, dass in der Realität Y2Si2O7 zu einem Grad unterhalb der Detektionsgrenze bei der Röntgenbeugungsanalyse (XRD-Analyse) gebildet wurde. Andererseits existierte bei den porösen Materialien der Vergleichsbeispiele 1 und 2, die Ce, aber nicht die Y-Komponente enthielten, die Ce-Komponente als eine CeO2-Phase, und in diesem Fall waren ihre Wärmeausdehnungskoeffizienten höher als die der porösen Materialien der Beispiele 1 bis 6. Folglich kann man aus Sicht einer Verringerung des Wärmeausdehnungskoeffizienten sagen, dass der Massenanteil der CeO2-Phase bezogen auf die Masse des gesamten porösen Materials bevorzugt niedrig ist (z. B. kleiner als oder gleich 0,3 Masse-%).
  • In Tabelle 3 ist auch der repräsentative Wert für den Steigungswinkel am Rand des Bindematerials in der Spalte „Steigungswinkel“ für die porösen Materialien der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1 gezeigt. Der Steigungswinkel am Rand des Bindematerials wurde mit Hilfe der unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen Technik erhalten. Hierbei wurden 10 Messpositionen in einem Bild, erhalten durch Fotografieren einer polierten Querschnittsfläche bei einer 1.500-fachen Vergrößerung, festgelegt, und ein Durchschnittswert für die 10 Steigungswinkel wurde erhalten. Bei den porösen Materialien der Beispiele 1 bis 3, die die Seltenerdkomponente (ausschließlich Ce) in dem Bindematerial enthielten, war der repräsentative Wert für den Steigungswinkel kleiner als oder gleich 25 Grad. Andererseits war bei dem porösen Material von Vergleichsbeispiel 1 der repräsentative Wert für den Steigungswinkel größer als 25 Grad. Vermutlich liegt das an der Tatsache, dass, obgleich die Ränder des Bindematerials keine abgerundeten Formen bei dem porösen Material von Vergleichsbeispiel 1 hatten, ein hoher Massenanteil der Na-Komponente hilfreich zum Erreichen eines gewissen Grades an Biegefestigkeit war.
  • Beispiele 7 bis 16
  • Als nächstes wurden poröse Materialien (Wabenstrukturen) als Beispiele 7 bis 16 unter den in Tabelle 4 gezeigten Bedingungen hergestellt. Es wurde dasselbe Verfahren wie in den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 6 zur Herstellung der porösen Materialien angewandt. Tabelle 4
    anorganisches Rohmaterial/Masse-% Brennbedingungen
    SiC Talk Al2O3 SiO2 Seltenerdoxid CeO2 SrCO3 Gesamt Brenntemp./°C Brennatmosph. Oxidationstemp./ °C
    Beispiel 7 77,9 7,6 9,5 3,8 Yb2O3; 0,5 0,7 0,0 100 1.430 Ar 1.250
    Beispiel 8 76,8 7,5 9,3 3,8 Yb2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 9 76,8 7,5 9,3 3,8 Er2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 10 76,8 7,5 9,3 3,8 Ho2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 11 77,9 7,6 9,5 3,8 Dy2O3; 0,5 0,7 0,0 100
    Beispiel 12 77,5 7,6 9,4 3,8 Dy2O3; 1,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 13 76,8 7,5 9,3 3,8 Dy2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 14 76,8 7,5 9,3 3,8 La2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 15 76,8 7,5 9,3 3,8 Nd2O3; 2,0 0,7 0,0 100
    Beispiel 16 76,8 7,5 9,3 3,8 Gd2O3; 2,0 0,7 0,0 100
  • In den Beispielen 7 und 8 wurde Ytterbiumoxid (Yb2O3) als die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, zugegeben, und die Zugabemenge von Yb2O3 wurde verändert. In Beispiel 9 wurde Erbiumoxid (Er2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben; und in Beispiel 10 wurde Holmiumoxid (Ho2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben. In den Beispielen 11 bis 13 wurde Dysprosiumoxid (Dy2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben, und die Zugabemenge von Dy2O3 wurde verändert. In Beispiel 14 wurde Lanthanoxid (La2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben; in Beispiel 15 wurde Neodymiumoxid (Nd2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben; und in Beispiel 16 wurde Gadoliniumoxid (Gd2O3) als die Seltenerdkomponente zugegeben. In den Beispielen 7 bis 16 wurde ebenso Cerdioxid (CeO2) zugegeben.
  • Verschiedene Messungen der porösen Materialien der Beispiele 7 bis 16 wurden in derselben Weise wie in den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Die Tabellen 5 und 6 zeigen die Ergebnisse der verschiedenen Messungen für die Beispiele 7 bis 16. Die Spalte „Seltenerdoxid“ in Tabelle 5 zeigt der Massenanteil der Substanz, die durch „Seltenerdoxid“ in Tabelle 4 angezeigt ist, für jedes Beispiel. Tabelle 5
    Chemische Zusammensetzung/Masse-%
    SiC SiO2 MgO Al2O3 CeO2 Seltenerdoxid SrO Na2O Fe2O3 Gesamt
    Beispiel 7 60,0 26,6 2,2 9,4 0,79 0,43 0,00 0,06 0,40 100
    Beispiel 8 58,0 25,7 2,1 9,1 2,96 1,70 0,00 0,07 0,38 100
    Beispiel 9 58,2 25,5 2,0 9,3 2,90 1,68 0,00 0,07 0,38 100
    Beispiel 10 57,9 25,8 2,2 9,1 2,84 1,71 0,00 0,06 0,38 100
    Beispiel 11 60,2 26,6 2,1 9,4 0,75 0,42 0,00 0,07 0,40 100
    Beispiel 12 59,4 26,3 2,2 9,3 1,44 0,87 0,00 0,07 0,39 100
    Beispiel 13 60,3 26,7 2,2 9,5 0,73 0,45 0,00 0,06 0,40 100
    Beispiel 14 60,1 26,6 2,2 9,5 0,63 0,44 0,00 0,07 0,40 100
    Beispiel 15 60,4 26,1 2,5 9,6 0,66 0,48 0,00 0,07 0,41 100
    Beispiel 16 60,5 26,5 2,1 9,4 0,71 0,43 0,00 0,06 0,40 100
    Figure DE102017009848B4_0002
  • Tabelle 5 zeigt, dass die porösen Materialien der Beispiele 7 bis 16 0,1 Masse-% oder mehr der Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, bezüglich der Oxide bezogen auf die Masse des gesamten porösen Materials enthielten. Der Massenanteil von Na2O, d. h., der Massenanteil der Na-Komponente bezogen auf Na2O, war kleiner als 0,1 Masse-%. Tabelle 6 zeigt, dass das Bindematerial in jedem der porösen Materialien 50 Masse-% oder mehr (um genauer zu sein, 60 Masse-% oder mehr) Cordierit bezogen auf die Masse des gesamten Bindematerials enthielt. Alle porösen Materialien der Beispiele 7 bis 16 erreichten eine hohe Biegefestigkeit (mechanische Festigkeit), und man kann sagen, dass diese porösen Materialien über eine hervorragende Wärmeschockbeständigkeit verfügten. Aus den Beispielen 7 und 8 ist erkennbar, dass sich die Biegefestigkeit erhöhte, wenn sich der Massenanteil der Yb-Komponente erhöhte.
  • Bei den porösen Materialien der Beispiele 7 bis 16, die jeweils die Yb-Komponente, die Er-Komponente, die Ho-Komponente, die Dy-Komponente, die La-Komponente, die Nd-Komponente und die Gd-Komponente als die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, enthielten, waren die Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner als oder gleich 5,5 ppm/K im Temperaturbereich von 40 bis 200 °C und niedriger als die Wärmeausdehnungskoeffizienten der porösen Materialien der Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Daher kann man sagen, dass die porösen Materialien der Beispiele 7 bis 16 mit einer hohen mechanischen Festigkeit und niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten über eine noch hervorragendere Wärmeschockbeständigkeit verfügen.
  • Um genauer zu sein, es wurden Seltenerdsilicate (Yb2Si2O7, Er2Si2O7, Ho2Si2O7) in den Beispielen 8 bis 10 detektiert, die jeweils die Yb-Komponente, die Er-Komponente und die Ho-Komponente als die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, enthielten. Es ist denkbar, dass die Gegenwart des Seltenerdsilicats mit einem relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hilfreich war, um die Wärmeausdehnungskoeffizienten der porösen Materialien der Beispiele 8 bis 10 zu verringern. Es ist denkbar, dass selbst bei dem porösen Material von Beispiel 7 mit einer geringen Zugabemenge von Yb2O3 in der Realität Yb2Si2O7 zu einem Grad unterhalb der Detektionsgrenze der Röntgenbeugungsanalyse (XRD-Analyse) gebildet wurde.
  • Andererseits wurde bei den porösen Materialien der Beispiele 11 bis 16, die eine der Dy-Komponente, der La-Komponente, der Nd-Komponente und der Gd-Komponente als die Seltenerdkomponente, die nicht Ce ist, enthielten, keine diese Komponenten enthaltende kristalline Phase detektiert wurde und die Gegenwart einer amorphen Phase in diesen porösen Materialien aus den Röntgenbeugungsdaten bestätigt wurde. Überdies wurde jede Seltenerdkomponente in den Oxidfilmen um die Teilchenkörper der Aggregate mit einem energiedispersiven Röntgenanalysegerät (EDS) detektiert. Daher kann man sagen, dass die porösen Materialien der Beispiele 11 bis 16 die Seltenerdkomponente als eine amorphe Phase in den Oxidfilmen enthielten. Dies liegt vermutlich an der Tatsache, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient jedes porösen Materials der Beispiele 11 bis 16 durch den Austausch eines Teils von Cristobalit in den Oxidfilmen gegen eine amorphe Substanz, die die oben beschriebene Seltenerdkomponente enthielt, verringert wurde. Das verbleibende Cristobalit und die obige amorphe Substanz, die Seltenerdoxide enthält, stellen die Oxidationsbeständigkeit des porösen Materials sicher.
  • Das poröse Material 1, die Wabenstruktur und das Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials können auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden.
  • Das poröse Material 1 kann auch anders als eine Wabenstruktur geformt werden und kann in verschiedenen anderen Anwendungen als Filter verwendet werden. In Abhängigkeit der Anwendung des porösen Materials 1 können die Teilchenkörper 21 der Aggregate 2 Teilchen mehrerer Arten von Substanzen enthalten.
  • Das Verfahren zur Herstellung des porösen Materials 1 und die Wabenstruktur sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt und können auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden.
  • Die Konfigurationen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Varianten können entsprechend kombiniert werden, solange es keine gegenseitigen Widersprüche gibt.
  • Obgleich die Erfindung ausführlich aufgezeigt und beschrieben worden ist, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das poröse Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Material für beispielsweise Katalysatorträger und DPFs verwendet werden. Die Wabenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als ein Katalysatorträger oder ein DPF verwendet werden. Das Verfahren zur Herstellung eines porösen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung des oben beschriebenen porösen Materials verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    poröses Material
    2, 2a, 2b
    Aggregate
    3
    Bindematerial
    4
    Pore
    5
    Y-Komponente
    21
    Teilchenkörper
    22
    Oxidfilm
    S11 bis S13
    Schritt

Claims (12)

  1. Unter Porenbildung gebranntes Material, umfassend: ein Aggregat, in dem Oxidfilme auf den Oberflächen von Teilchenkörpern gebildet sind, wobei die Teilchenkörper SiC-Teilchen oder Si3N4-Teilchen sind; und ein Bindematerial, das Cordierit enthält und die Teilchenkörper des Aggregates aneinander bindet, wobei das gebrannte poröse Material bezogen auf dessen Gesamtmasse 8 bis 50 Masse-% des Bindematerials enthält, das Bindematerial oder die Oxidfilme eine Seltenerdkomponente enthalten, die nicht Ce ist, und der Massenanteil der Seltenerdkomponente bezogen auf ein Oxid davon im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten gebrannten porösen Materials liegt.
  2. Gebranntes poröses Material nach Anspruch 1, wobei das Bindematerial die Seltenerdkomponente enthält und die Seltenerdkomponente mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Y, Yb, Er und Ho, umfasst.
  3. Gebranntes poröses Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bindematerial die Seltenerdkomponente enthält und zumindest ein Teil der Seltenerdkomponente als A2Si2O7 (A: Y, Yb, Er oder Ho) existiert.
  4. Gebranntes poröses Material nach Anspruch 1 , wobei die Oxidfilme die Seltenerdkomponente enthalten und die Seltenerdkomponente mindestens eine Art, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dy, La, Nd und Gd umfasst.
  5. Gebranntes poröses Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Oxidfilme Cristobalit enthalten.
  6. Gebranntes poröses Material nach Anspruch 5, wobei das Massenanteil des Cristobalits im Bereich von 3,0 bis 25,0 Masse-% des gebrannten porösen Materials insgesamt liegt.
  7. Gebranntes poröses Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Alkalimetallkomponente in dem gebrannten porösen Material enthalten ist und das Massenanteil der Alkalimetallkomponente bezogen auf ein Oxid kleiner ist als 0,1 Masse-% des gebrannten porösen Materials insgesamt.
  8. Gebranntes poröses Material nach Anspruch 7, wobei das gebrannte poröse Material Na oder K als die Alkalimetallkomponente enthält.
  9. Gebranntes poröses Material nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient bei 200 °C bezogen auf 40 °C kleiner als oder gleich 5,5 ppm/K ist.
  10. Gebranntes poröses Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein repräsentativer Wert für einen Winkel, bei dem der Rand des Bindematerials im Querschnitt des gebrannten porösen Materials bezogen auf eine zum Rand tangentiale Richtung an einer Position, an der die Krümmung lokal am stärksten ist, zunimmt, größer als 0 Grad und kleiner als oder gleich 25 Grad ist.
  11. Wabenstruktur, bei der es sich um ein rohrförmiges Element aus gebranntem porösem Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und mit einem durch Trennwände in mehrere Zellen geteilten Inneren handelt.
  12. Verfahren zur Herstellung eines gebrannten porösen Materials, umfassend: a) den Erhalt eines Presskörpers durch Formen eines Gemisches aus einem Aggregat-Rohmaterial, einem Rohmaterial eines Bindematerials und einem porenbildenden Material; b) den Erhalt eines gebrannten Presskörpers durch Brennen des Presskörpers bei einer Temperatur von 1.300 bis 1.600 °C in einer inerten Atmosphäre; und c) den Erhalt eines gebrannten porösen Materials durch Unterziehen des gebrannten Presskörpers einer Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur von 1.150 bis 1.350 °C in einer Oxidationsatmosphäre, wobei das Aggregat-Rohmaterial ein Nicht-Oxidmaterial ist, das Rohmaterial eines Bindematerials eine Seltenerdkomponente enthält, die nicht Ce ist, das gebrannte poröse Material Cordierit als ein Bindematerial enthält, das die Teilchenkörper eines Aggregats bindet, wobei die Teilchenkörper SiC-Teilchen oder Si3N4-Teilchen sind, das gebrannte poröse Material bezogen auf dessen Gesamtmasse 8 bis 50 Masse-% des Bindematerials enthält, und der Massenanteil der Seltenerdkomponente bezogen auf ein Oxid davon im Bereich von 0,1 bis 15,0 Masse-% des gesamten gebrannten porösen Materials liegt.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE542828C2 (en) * 2018-05-31 2020-07-14 Conpore Tech Ab Filter element comprising open voids, material therefor and method for filtering
CN111004034B (zh) * 2019-12-25 2021-11-12 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件
CN115106129A (zh) * 2021-03-19 2022-09-27 日本碍子株式会社 蜂窝结构体及采用了该蜂窝结构体的电加热型载体
CN114602459A (zh) * 2022-03-27 2022-06-10 山东亮剑环保新材料有限公司 一种复合型脱硝催化剂及其生产方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1214973A1 (de) 1999-06-23 2002-06-19 Ibiden Co., Ltd. Träger für katalysator und verfahren zu dessen herstellung
JP4111439B2 (ja) 2001-03-02 2008-07-02 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP4227347B2 (ja) 2002-03-29 2009-02-18 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法
JP4404538B2 (ja) 2002-10-18 2010-01-27 日本碍子株式会社 排ガス浄化用炭化珪素質触媒体及びその製造方法
JP5922629B2 (ja) 2013-09-27 2016-05-24 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法、並びにハニカム構造体
JP5926593B2 (ja) 2012-03-28 2016-05-25 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法、並びにハニカム構造体
JP2016523800A (ja) 2013-05-30 2016-08-12 コーニング インコーポレイテッド 触媒の一体化のための成形セラミック基材組成物

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5922629A (ja) 1982-07-20 1984-02-04 Shigenobu Matsumura バキユ−ムカ−および塵芥車の脱臭装置
JPS5926593A (ja) 1982-08-03 1984-02-10 ケイ・エイチ・フリイマンピテイ・エルテイデイ・ ロウ混合物及びその利用方法
JPH09249457A (ja) 1996-01-09 1997-09-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 高強度窒化ケイ素多孔体及びその製造方法
CN1156412C (zh) 2000-07-13 2004-07-07 胡勇波 复合材料蜂窝陶瓷及其制造方法
CN1169744C (zh) 2001-01-22 2004-10-06 宝山钢铁股份有限公司 蓄热式陶瓷球和蜂窝体的原料配方及成型工艺
GB0304939D0 (en) * 2003-03-05 2003-04-09 Johnson Matthey Plc Light-duty diesel engine and a particulate filter therefor
JP2004299966A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Ngk Insulators Ltd ハニカムフィルタ用基材及びその製造方法、並びにハニカムフィルタ
US7648548B2 (en) * 2006-05-10 2010-01-19 Corning Incorporated High porosity cordierite composition
US8956436B2 (en) * 2006-06-30 2015-02-17 Corning Incorporated Cordierite aluminum magnesium titanate compositions and ceramic articles comprising same
WO2009069731A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Ngk Insulators, Ltd. 炭化珪素質多孔体
CN102964124B (zh) * 2011-01-07 2015-02-11 宜兴市鑫帝豪高科陶瓷厂 高温气-固陶瓷过滤管及制备方法
WO2013146953A1 (ja) 2012-03-28 2013-10-03 日本碍子株式会社 多孔質材料、ハニカム構造体及び多孔質材料の製造方法
WO2013146954A1 (ja) * 2012-03-28 2013-10-03 日本碍子株式会社 多孔質材料及びハニカム構造体
JP2014194172A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Kubota Corp セラミックフィルタ
JP6285225B2 (ja) * 2014-03-12 2018-02-28 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP6231910B2 (ja) * 2014-03-14 2017-11-15 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1214973A1 (de) 1999-06-23 2002-06-19 Ibiden Co., Ltd. Träger für katalysator und verfahren zu dessen herstellung
JP4111439B2 (ja) 2001-03-02 2008-07-02 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
JP4227347B2 (ja) 2002-03-29 2009-02-18 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法
JP4404538B2 (ja) 2002-10-18 2010-01-27 日本碍子株式会社 排ガス浄化用炭化珪素質触媒体及びその製造方法
JP5926593B2 (ja) 2012-03-28 2016-05-25 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法、並びにハニカム構造体
JP2016523800A (ja) 2013-05-30 2016-08-12 コーニング インコーポレイテッド 触媒の一体化のための成形セラミック基材組成物
JP5922629B2 (ja) 2013-09-27 2016-05-24 日本碍子株式会社 多孔質材料及びその製造方法、並びにハニカム構造体

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