MX2010010154A

MX2010010154A - Cemento mejorado para hacer estructuras de panal de ceramica, resistentes a choque termico y metodo para hacer las mismas.

Info

Publication number: MX2010010154A
Application number: MX2010010154A
Authority: MX
Inventors: Caijun; Aleksander Jozef Pyzik; Kwanho Yang
Original assignee: Dow Global Technologies Inc
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-11-04
Also published as: EP2607333A1; EP2257507A2; WO2009117580A3; EP2607333B1; BRPI0906177A2; WO2009117580A2; JP2011515319A; KR20100129320A; JP5683452B2; CN101977870A; US20090239030A1; US20130048188A1; US8334043B2; KR101593715B1; CA2717970A1

Abstract

Una estructura de panal de cerámica comprendido por al menos dos panales de cerámica más pequeños separados que han sido adheridos juntos por un cemento comprendido por fibras inorgánicas y una fase ligante, en donde los panales más pequeños y fibras son unidos juntos por la fase ligante, la cual está comprendida por un vidrio amorfo de silicato, aluminato o alumino-silicato y el cemento tiene cuando mucho aproximadamente 5% en volumen de otras partículas inorgánicas. El cemento puede hacerse en la ausencia de otros aditivos inorgánicos y orgánicos, mientras que se alcanza un cemento adelgazante por corte, por ejemplo, al mezclar ligantes inorgánicos opuestamente cargados en agua juntos con el fin de hacer un cemento útil para aplicar a los panales más pequeños a ser cementados.

Description

CEMENTO MEJORADO PARA HACER ESTRUCTURAS DE PANAL DE CERAMICA. RESISTENTES A C HOQUE TERMICO Y METODO PARA HACER LAS MISMAS Reclamación de beneficio de fecha de presentación La presente solicitud reclama el beneficio de la fecha de presentación de la solicitud estadounidense serial no. 61 /038,266, presentada el 20 de marzo de 2008, la cual es incorporada en la presente por referencia para todos los fines.

Campo de la invención La presente i nvención se refiere a u n filtro de cerámica que tiene resistencia a choque térmico mejorada y un método para hacerlo. En particular, el fi ltro y método se refieren al uso de un cemento de cerámica mejorado para ensamblar filtros de cerámica particulada juntos para hacer un filtro resistencia a choque térmico más grande.

Antecedentes de la i nvención Motores de d iesel, debido a que la forma en que operan, emiten partículas de holl ín o gotitas muy finas de condensado o un conglomerado de los dos (particulados) así como gases de escape de motor de gasol ina dañinos típicos (es decir, HC y CO). Estos "particulados" (en la presente holl ín de Diesel) , son ricos en hidrocarburos polinucleares, condensados, alg u nos de los cuales pueden ser carcinogénicos. Conscientes del pel igro que representa el holl ín de Diesel a la salud, y au nque existe la necesidad de una mayor eficiencia de combustible que proporcionan los motores de Diesel, se han prom ulgado reg ulaciones que ponen freno a la cantidad de hollín de Diesel permitido en las emisiones. Para cumplir estos retos, los filtros de hollín han sido usados. Cuando se usa tal filtro, el filtro debe ser regenerado periódicamente al quemar el hollín. Este quemado de holl ín resulta en tensiones de diferencias de temperatura axial y radial que pueden provocar agrietado del filtro. Para superar las tensiones, los pa nales de cerámica tales como intercambiadores de calor y fi ltros, han reducido las tensiones y potencial para agrietar los paneles al ensamblar panales más pequeños en pa nales más grandes. Se han usado capas de cemento entre los panales, por ejemplo, para incrementar la cond uctividad térmica para reducir la temperatura última alcanzada en el panal ensamblado, tal como se describe por E P 1 508355. Para lograr la conductividad térm ica mejorada , estos cementos/capas de sellado/adhesivos han usado particulados de cerámica para aumentar la masa/conductividad térmica y facilidad de aplicación a los segmentos de panal más pequeños. Frecuentemente, tales cementos son aumentados mediante el uso de las fibras de cerámica, y ligante de cerámica y ligante orgánico, tal como se describe por la patente estadounidense no. 5, 914, 1 87 para facilitar la aplicación del cemento antes del encendido (por ejemplo, red ucen la segregación de particulados) y mejoran alg unas propiedad mecánica, tal como dureza del cemento . Desafortu nadamente, el uso de estos materiales de aumento resulta en problemas para usar el cemento o efectividad reducida . Por ejemplo, el uso de ligante orgánico ayuda a red ucir el particulado separado del cemento, pero entonces deben removerse desacelerando el proceso para hacer la parte y también arriesgándose a daño debido a los gradientes térmicos debidos a la combustión de los orgánicos y presión de los gases en evolución. El uso de fibras también tiende a disminuir la masa térmica y conductividad térmica de la capa de cemento debido al empaque ineficiente y capacidad para ca rga r las fibras a cualquier mayor g rado en un fluido portador sin aumentos excesivos de viscosidad . Por lo tanto , sería deseable proporcionar u n pa nal más g rande ensamblado a partir de paneles de cerámica más pequeños y método para hacerlos, q ue evita uno o más problemas descritos antes, tal como la remoción de ligante orgánico del filtro ensamblado antes de usarse.

Breve descri pción de la invención U n aspecto de esta invención es u na estructura de panal de cerámica comprend ido por al menos dos panales de cerámica más pequeños separados q ue han sido adheridos por un cemento comprend ido por fibras inorgánicas y una fase ligante , en donde los panales más pequeños y fibras se unen mediante la fase ligante, la cual está comprendida por un vidrio amorfo de silicato, aluminato o alumino-silicato y el cemento tiene cuando mucho aproximadamente 5% en volumen de otras partículas inorgánicas. En una modalidad particular, una fracción (es decir, menos de 1/2 de una fase de unión en volumen) tiene una fase cristalina que tiene un coeficiente discontinuo de expansión. "Discontinuo" significa que a una temperatura particular o por arriba de una temperatura péquela, la fase cristalina se convierte a otra cristalografía con un cambio de paso en expansión térmica, tal como un cuarzo-tridimita-cristobalita. Otro aspecto de la invención es un método para formar una estructura de panel que comprende contactar un primer segmento de panal en al menos una de sus superficies exteriores con un cemento comprendido por fibras inorgánicas teniendo una longitud promedio entre 100 micrómetros hasta 1000 micrómetros, un fluido portador, una solución inorgánica coloidal y en la ausencia de otras partículas inorgánicas, en donde las fibras tienen una carga de sólidos de al menos aproximadamente 10% en volumen del volumen total del cemento, que contacta mecánicamente un segundo segmento con el primer segmento de panal, de manera que el cemento es interpuesto entre dichos segmentos de panal, de manera que dichos segmentos de panal son adheridos, calentado los segmentos adheridos de manera suficiente para formar unión de cerámica amorfa entre las fibras del cemento y los segmentos de panal para formar la estructura de panal. En otro aspecto, la invención es un método para hacer un cemento de cerámica que comprende (a) mezclar fibras i norgá nicas con u na primer sol ución coloidal teniendo carga de superficie negativa o positiva y entonces subsecuentemente ; y (b) mezclar en la mezcla del paso (a) una segu nda solución coloidal teniendo u na carga de superficie opuesta a aq uélla de la primera solución coloidal para formar el cemento de cerámica . El cemento de manera sorprendente tiene propiedades reológ icas deseables que permiten al cemento esparcirse fácilmente y adheri rse a los segmentos de panal de cerámica en la ausencia de liga ntes orgánicos . Además, el coeficiente de expansión térmica puede iguala rse con varias cerámicas, tal como mulita, dependiendo de la proporción de la alú mina a solución de sílice en el cemento. En un aspecto adicional, la invención es una estructura de panal de cerámica comprendida por al menos dos panales de cerámica más peq ueños separados q ue han sido adheridos j untos por un cemento comprendido por fibras inorgánicas comprendidas de silicato alcalino-térreo, alumino-silicato alcalino-térreo o combinación de los mismos, en donde los panales más pequeños y fibras se unen mediante una fase ligante comprend ida por un vid rio amorfo de silicato, aluminato o alumino-silicato. Las estructuras de panal de cerámica pueden ser usadas en muchas aplicaciones que requieren resistencia a gases o líquidos calientes , tales como intercambiadores de calor, soportes de catalizador y filtros (por ejemplo, filtros de hollín y metal fundido) El cemento puede ser usado para hacer cerámica porosa que requiere resistencia a choque térmico mejorada, tal como las estructuras de panal antes mencionadas.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de la estructura de panal de esta invención. La Figura 2 es una imagen de la prueba de combado de cuatro puntos usada para determinar el desplazamiento de carga de combado de segmentos de cerámica cementados juntos. La Figura 3 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de y no de esta invención. La Figura 4 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, donde el cemento tiene diferentes porosidades del uso de un porógeno de harina de nuez en el cemento. La Figura 5 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención con fibras de química variante. La Figura 6 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención con la adición de una pequeña cantidad de particulados inorgánicos.

La Figura 7 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de sta invención, que tienen una fase de ligante de silicato y un panal cementado comercial o de esta invención. La Figura 8 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, que tienen una fase de ligante de aluminato y fibra de alumino-siliato de circonio y un panal cementado comercial no de esta invención. La Figura 9 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, que tienen una fase ligante de aluminato, fibra de alumino-silicato de circonio y aditivos orgánicos y un panal cementado comercial no de esta invención. La Figura 10 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, que tienen una fase ligante de aluminato y fibra de silicato de magnesio y un panal cementado comercial no de esta invención. La Figura 11 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, que tienen una fase ligante de alumino-silicato y fibra de alumino-silicato de circonio y un panal cementado comercial no de esta invención. La Figura 12 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención teniendo una fase ligante de alumino-silicato, fibra de alumino-silicato de circonio y aditivos orgánicos y un panal cementado comercial no de esta invención. La Figura 13 es la micrografía de exploración de electrones de la superficie fracturada de un cemento de una estructura de panal no de esta invención. La Figura 14 es la micrografía de exploración de electrones de la superficie fracturada de un cemento de una estructura de panal de esta invención. La Figura 15 es una gráfica de las curvas de desplazamiento de carga de una prueba de combado de cuatro puntos de estructuras de panal de esta invención, las cuales se hacen usando cementos de cerámica comerciales.

Descripción detallada de la invención Estructura de panal Los panales de cerámica más pequeños F1 (es decir, segmentos de panal) pueden ser cualquier cerámica porosa adecuada, por ejemplo, tales como aquéllos conocidos en la técnica para filtrar hollín de Diesel. Cerámicas ejemplares incluyen alúmina, circonia, carburo de silicio, nitruro de silicio y nitruro de aluminio, oxinitruro de silicio y carbonitruro de silicio, mulita, cordierita, beta espodumeno, titanato de aluminio, silicatos de estroncio aluminio, silicatos de litio aluminio. Los cuerpos de cerámica porosa preferidos incluyen carburo de silicio, cordierita y mulita o combinación de los mismos. El carburo de silicio es de preferencia uno descrito en la patente estadounidense no. US 6,669, 751B1 y publicaciones de WO EP11426191 A1 , WO 2002/070 06A1. Otros cuerpos porosos adecuados son descritos por US 4,652,286; US 5,322,537; WO 2004/011386A1 ; WO 2004/011124A1 ; US 204/0020359A1 y WO 2003/051488A1. La mulita es de preferencia una mulita teniendo una microestructura acicular. Ejemplos de tales cuerpos porosos de cerámica aciculares incluyen aquéllos descritos por las patentes estadounidenses nos. 5,194,154; 5,173,349; 5,198,007; 5,098,455; 5,340,516; 6,596,665 y 6,306,335; publicación de solicitud de patente estadounidense 2001/0038810; y publicación de PCT Internacional WO 03/082773. La cerámica que forma los segmentos de panal F1, en general, tiene una porosidad de aproximadamente 30% hasta 85%. De preferencia, la cerámica porosa tiene una porosidad de al menos aproximadamente 40%, más preferiblemente al menos aproximadamente 45%, aún más preferiblemente al menos aproximadamente 50%, y más preferiblemente al menos aproximadamente 55% hasta preferiblemente cuando mucho aproximadamente 80%, más preferiblemente cuando mucho aproximadamente 75%, y muy preferiblemente cuando mucho aproximadamente 70%. Los segmentos F1 en la estructura de panal 9 pueden ser cualquier cantidad, tamaño, arreglo y forma útiles, tales como aquéllos bien conocidos en la técnica de intercambiador de calor, catalizador y filtro de cerámica con ejemplos siendo descritos por las patentes estadounidenses nos. 4,304,585; 4,335,783; 4,642,210; 4,953,627; 5,914,187; 6,669,751; y 7,112,233; patente estadounidense no. 1508355; 1508356; 1516659 y publicación de patente japonesa no. 6-47620. Además, los segmentos F1 pueden tener canales 14 con cualquier tamaño y forma útiles como se describe en la técnica recién mencionada y patentes estadounidenses nos. 4416676 y 4417908. El espesor de las paredes 16 puede ser cualquier espesor útil, tal como se describe en las antes mencionadas y patente estadounidenses no.4329162. El espesor de la capa de cemento 15 puede ser cualquier espesor útil tal como se describe en la técnica de la primer oración del párrafo previo. El cemento puede ser continuo discontinuo (siendo descrito un ejemplo de discontinuo en la patente estadounidense no.4,335,783). Normalmente, el espesor de la capa de cemento 15 es desde aproximadamente 0.1 mm hasta aproximadamente 10 mm. Normalmente, el espesor de la capa es al menos 0.2, 0.5, 0.8 o 1 mm a cuando mucho aproximadamente 8, 6, 5, 4 o 3 mm. La capa de cemento puede tener una porosidad que varía ampliamente, pero generalmente está entre aproximadamente 20% hasta 90% porosa. Normalmente, la porosidad es que varía ampliamente, pero que generalmente está entre aproximadamente 20% hasta 90% porosa. Normalmente, la porosidad es al menos aproximadamente 25%, 30%, 35%, 40%, 45% o 50% hasta cuando mucho aproximadamente 85%, 80%, 75% o 70%. Los segmentos F1 son adheridos juntos por el cemento 15. El cemento 15 está comprendido por fibras inorgánicas. En una modalidad, las fibras tienen una longitud promedio, en número, de 100 hasta 1000 micrómetros, en donde los segmentos y fibras están unidos juntos mediante una fase ligante comprendida por un vidrio amorfo. De manera sorprendente, la longitud de la fibra puede ser arriba de 100 micrómetros para crear un cemento con excelente capacidad para soportar choque térmico que pudiera ocurrir al regenerar filtros de hollín. Esto es así incluso cuando ningún otro particulado inorgánico sea adicionado a aumentar la masa térmica o conductividad térmica. Normalmente, la longitud promedio de fibra es al menos aproximadamente 100, 150, 200 o 225 micrómetros a cuando mucho aproximadamente 900, 800, 700, 600, 500 o 400 micrómetros. Además, aún cuando la distribución de la longitud de las fibras puede ser amplia, normalmente al menos aproximadamente 50%, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% hasta esencialmente todas las fibras (por ejemplo, menos de aproximadamente 1% de las fibras) de las fibras tienen una longitud entre 100 hasta 1000 micrómetros. De manera sorprendente, cuando se usan tales longitudes de fibra, una estructura de panal con excelente resistencia de choque térmico puede hacerse sin el uso de otras partículas inorgánicas en la capa de cemento. Otras partículas inorgánicas, en general, significan partículas que tienen un tamaño de al menos aproximadamente 0.2 micrómetros a cuando mucho aproximadamente 250 micrómetros de diámetro y proporción de aspecto de cuando mucho aproximadamente 10 y en general son cristalinos. Estas partículas tampoco contribuyen en una manera significativa, a la unión de las fibras o segmentos juntos, pero pueden unirse con las fibras y segmentos mediante la fase ligante. Ejemplos de otras partículas inorgánicas son alúmina, carburo de silicio, nitruro de silicio, mulita, cordierita y titanato de aluminio. En general, el diámetro de fibra de las fibras es desde aproximadamente 0.1 micrómetro hasta aproximadamente 20 micrómetros. El diámetro de fibra puede ser cuando mucho aproximadamente 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 2 o 4 micrómetros hasta cuando mucho aproximadamente 18, 15, 12, 10 u 8 micrómetros. Las fibras pueden ser cualquier fibra inorgánica útil, tal como aquéllas conocidas en la técnica. La fibra puede ser amorfa o cristalina o combinación de las mismas. La fibra puede ser amorfa al inicio y hasta calentamiento o uso durante la operación, por ejemplo, en una trampa particulada de Diesel, cristalizar hasta algún grado tal como se describe en la patente estadounidense no. 5322537. En general, la fibra es una fibra amorfa de silicato o aluminosilicato que puede cristalizarse para formar o tener, por ejemplo, cristales de mulita dentro de la fibra y estar rodeada por vidrio. La fibra también puede contener otros compuestos tales como tierras raras, circonio, alcalino-térreos en volúmenes significativos (es decir, más de 1% mol y de preferencia al menos aproximadamente 2%, 3%, 4%, 5%, 7% o 10% hasta cuando mucho aproximadamente 40% mol). ejemplos particulares son fibras de aluminosilicato disponibles bajo el nombre comercial FIBERFRAX, de Unifrax LLC, Niágara Fall, NY; fibra de alcalino-térreo (fibra de Mg-silicato) bajo el nombre comercial ISOFRAX también disponible de Unifrax y fibras de alúmina SAFFIL (por ejemplo, SAFFIL RF) disponibles de Saffil LTD. Cheshire, UK. En una modalidad particular, la fibra es un alumino silicato alcalino-térreo, silicato alcalino-térreo o combinación de los mismos. En particular, el alcalino-térreo es Mg, Ca o combinación de los mismos. De preferencia, la fibra es un silicato de Mg, Ca o combinación de los mismos, aún más preferiblemente el Mg-silicato. De manera sorprendente, este tipo de fibra aún cuando tiene una menor fuerza que las fibras de alumino-silicato típicas, puede usarse debido a que no se desgasta en particulados puestos en el cemento para aumentar la masa térmica del cemento y aparentemente el endurecimiento no surge de restablecimiento de fibra de los particulados cementados juntos. Estos cementos también tienen una ventaja, ya que son menos peligrosos que los cementos de alumino-silicato típicos. Un ejemplo particular, para reiterar, es ISOFRAX mencionado antes. En general, la fase ligante de fase amorfa es un aluminato, silicato o aluminosilicato. "Amorfo" significa que no existe estructura molecular que es detectable usando técnicas analíticas típicas. Esto es, puede haber algo de estructura ordenada muy pequeña, pero debido al tamaño de tal orden, las técnicas para medir tal orden, por ejemplo, falla en detectar o no es substancialmente diferente de un material amorfo. Por ejemplo, los dominios ordenados pueden ser de tal tamaño pequeño que la difracción de rayos X o difracción de electrones resulta en una dispersión difusa tal que si tales dominios estuvieran presentes, serían de un tamaño de cuando mucho aproximadamente 50 hasta 100 nanómetros. En una modalidad particular, una fase cristalina que tiene un coeficiente de expansión térmica discontinua es incorporada en la fase ligante amorfa en un porcentaje de volumen, en general, de cuando mucho aproximadamente 40% en volumen de la fase ligante amorfa. "Coeficiente de expansión térmico discontinua" significa que la fase puede experimentar un rearreglo cristalino reversible para formar una nueva estructura cristalina, tal como cuarzo, tridimíta o cristobalita, las cuales son formas cristalinas diferentes de sílice. En general, cuando tales fases son incorporadas en la fase ligante amorfa, están presentes en dominios que están cuando mucho a unos cuantos micrómetros y normalmente menos de aproximadamente 1 micrómetro pero más de aproximadamente 100 nanómetros. Cuando tal fase discontinua está presente, normalmente está presente a un porcentaje de volumen de al menos aproximadamente 1%, 2%, 3%, 4% o 5% hasta cuando mucho aproximadamente 35% , 30% , 25% o 20% del volumen de la fase ligante amorfa. La cantidad puede ser determinada mediante técn icas anal íticas de microscopía de electrones y rayos X.

Método para hacer la estructura de panal Para hacer la estructura de panal de esta invención , se hace un cemento con las fibras descritas antes. Para lograr el tamaño y distribuciones de fibras deseados , las fibras son primero trituradas por cualqu ier med io adecuado, tal como molienda de bolas/pied ras, molienda por frotamiento, molienda de chorro o similares a condiciones fácilmente determinadas por alguien de habilidad ordinaria en el á rea para la técnica particu lar. De manera ilustrativa , las fibras comercialmente disponibles tales como F I BE RFRAX o ISOFRAX descritas antes, son molidas en seco en un molino de bolas usando medios de cerámica , tales como pied ras de circón , alúmina , cuarzo , circonia o cualquier otro medio de molienda que no introd uzca impurezas perj udiciales. Las impurezas que son introducidas generalmente son cantidades en trazas y apa recerían en el cemento en u n % total en volumen de menos de aproximadamente 1 % en volumen de la fibra inorgán ica y fase ligante amorfa del cemento (es decir, fracción inorgán ica) . En otras palabas, la cantidad de cualquier otra partícula inorgánica en el cemento generalmente se desea q ue sea menos que 1 % en volumen de la fracción inorgánica del cemento, la cual surgiría solo de impurezas q ue surgen de la molienda de las fibras o elaboración del cemento. En general, la cantidad de cualquier otra partícula inorgánica es cuando mucho 0.75%, 0.5%, 0.25%, 0.1% o es esencialmente no detectable en el cemento en volumen de la fracción inorgánica. Sin embargo, si se desea, el cemento puede tener un pequeño volumen de partículas inorgánicas, siempre y cuando la cantidad no interfiera con la unión de las fibras a otras fibras a lo largo de sus longitudes. En genera esto significa, que cuando mucho 5% en volumen de otras partículas inorgánicas está presente. Las fibras de la longitud apropiada se mezclan entonces normalmente con partículas inorgánicas coloidales amorfas en un fluido portador para hacer un cemento. Cuando se hace el cemento, la fracción de fibra debe estar suficientemente presente para hacer un cemento útil y normalmente esto es cuando existe una carga de fibra de al menos aproximadamente 10% en volumen del volumen total del cemento (la fracción inorgánica, fluido portador y cualquier otro aditivo orgánico). Si está presente una carga de fibras insuficiente, entonces normalmente existe fuerza insuficiente desarrollada para manejar y procesar la estructura de panal, por ejemplo, en un sistema de escape sin una probabilidad elevada de ruptura. Normalmente, la carga de fibra es al menos aproximadamente 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19% o 20% hasta cuando mucho aproximadamente 70%, 60%, 50%, 40% o 30%. "Coloide" en la presente significa un particulado teniendo un tamaño de partícula promedio de menos de 1 micrómetro en número. El coloide puede ser cristalino u amorfo, pero cuando el coloide es cristalino, se descompone sobre calentamiento para formar al menos una fase ligante amorfa descrita en la presente. De preferencia, el coloide es amorfo. El coloide es de preferencia una solución de silicato, aluminato y aluminosilicato. De manera deseable, el coloide es un catión (alcalino o amonio) estabilizado o combinación de los mismos, solución estabilizada de silicato, los cuales son comúnmente referidos como coloides de sílice o soluciones de sílice que tienen un pH básico. La carga de superficie de estos coloides de sílice son negativos como es determinado mediante técnicas electroforéticas conocidas. Cuando la solución es una solución/coloide de alúmina, deseablemente es una solución teniendo un pH ácido, donde las partículas de alúmina tienen una carga positiva como es determinado mediante técnicas electroforéticas. Coloides ilustrativos, tales como aquéllos conocidos en la técnica y disponibles bajo los nombres comerciales tales como KASIL y N, PQ Corporation, PO Box 840, Valley Forge, PA.¡ ZACSIL, Zaclon Incorporated, 2981 Independence Rd., Cleveland, OH; Silicatos de sodio, Occidental Chemical Corporation, Occidental Tower, 5005 LBJ Freeway, Dallas, TX¡ NYACOL Nexsil sílice coloidal y alúmina coloidal AI20 Nyacol Nanotechnologies Inc., Ashland MA y Aremco 644A y 644S, Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY. El líquido portador pueden ser por ejemplo, agua, cualquier líquido orgánico, tal como un alcohol, alifático, glicol, cetona, éter, aldehido, éster, aromático, alqueno, alquino, ácido carboxílico, cloruro de ácido carboxílico, amida, amina, nitrilo, nitro, sulfuro, sulfóxido, sulfona, organometálico o mezclas de los mismos. De preferencia, el líquido portador es agua, un alifático, alqueno o alcohol. Más preferiblemente, el líquido es un alcohol, agua o combinación de los mismos. Cuando se usa un alcohol, de preferencia es metanol, propanol, etanol o combinaciones de los mismos. Muy preferiblemente, el fluido portador es agua. La cantidad total de fluido portador que se usa puede variar sobre un amplio rango dependiendo de otros aditivos orgánicos, tales como aquéllos descritos más adelante y la carga de sólidos de la fibra y la técnica usados para contactar los segmentos juntos. La cantidad total de agua generalmente es al menos aproximadamente 40% en volumen hasta cuando mucho aproximadamente 90% de la fracción inorgánica del cemento. El cemento puede contener otros componentes útiles, tales como aquéllos conocidos en la técnica para hacer pastas de cerámica. Ejemplos de otros componentes útiles incluyen dispersantes, desfloculantes, floculantes, plastificantes, desespumantes, lubricantes y conservadores, tales como aquéllos descritos en los Capítulos 10-12 de Introduction to the Principies of Ceramic Processing (Introducción a los principios de procesamiento de cerámica), J. Reed, John Wiley and Sons, NY, 1988. Cuando se usa un plastificante orgánico, deseablemente es un polietilenglicol, ácido graso, éster de ácido graso o combinación de los mismos. El cemento también puede contener ligantes. Ejemplos de ligantes incluyen éteres de celulosa, tales como aquéllos descritos en el Capítulo 11 del Introduction to the Principies of Ceramic Processing (Introducción a los principios de procesamiento de cerámica), J. Reed, John Wiley and Sons, NY, 1988. De preferencia, el ligante es una metilcelulosa o etilcelulosa, tales como aquéllos disponibles de Dow Chemical Company bajo las marcas comerciales METHOCEL y ETHOCEL. De preferencia, el ligante se disuelve en el líquido portador. El cemento también puede contener porógenos. Los porógenos son materiales adicionados de manera específica para crear huecos en el cemento después de ser calentados para formar la fase amorfa. Normalmente éstos son cualquier particulado que descompone, evapora o de alguna manera volatiliza durante el calentamiento para dejar un hueco. Ejemplos incluyen harina, harina de madera, particulados de carbono (amorfos o grafiticos), harina de cáscara de nuez o combinaciones de los mismos. En una modalidad particular, el cemento está hecho en la ausencia de constituyentes orgánicos diferentes del fluido portador es un solvente orgánico, tal como un alcohol. De preferencia, cuando se hace esta modalidad de cemento, el fluido portador es agua. En una modalidad preferida de esta modalidad, el cemento es hecho al mezclar las fibras con un coloide teniendo una carga de superficie particular (por ejemplo, coloide de sílice teniendo una carga de superficie negativa tal como en agua básica) dentro del fluido portador hasta que una buena mezcla es formada y entonces adicionar o mezclar subsecuentemente en un segundo coloide teniendo una carga opuesta (por ejemplo, coloide de alúmina teniendo una carga de superficie positiva tal como en agua ácida) para formar el cemento. De manera sorprendente, este método resulta en un cemento teniendo excelente reología de adelgazamiento de corte, el cual limita cualquier segregación de los componentes del cemento y permite una fácil aplicación en los segmentos mediante métodos conocidos para aplicar tales pastas (por ejemplo, atomizar, untar, poner masilla y cualquier otra técnica adecuada que involucra aplicar un corte a la pasta y contactarla con la superficie exterior del segmento). El cemento, en general y deseablemente tiene un comportamiento de adelgazamiento de corte. "Adelgazamiento de corte" significa que la viscosidad a una mayor velocidad de corte es menor que la viscosidad a una menor velocidad de corte. De manera ilustrativa, la viscosidad a una velocidad de corte baja (es decir, aproximadamente 5 s"1) es normalmente al menos aproximadamente 5, 10, 25, 50, 75 o incluso 100 Pa s, y la viscosidad a alto corte (es decir, aproximadamente 200 s"1) es normalmente cuando mucho aproximadamente 1, 0.5, 0.1, 0.05 o incluso 0.01 Pa s. Tales mediciones de viscosidad pueden hacerse mediante reómetros para medir tales cementos a tales velocidades de corte y viscosidades como la descrita en la presente.

De manera sorprendente, el CTE de los cementos de la presente invención puede ser substancialmente diferente que el CTE de los segmentos (CTE = coeficiente de expa nsión térmica) . Por ejemplo, cuando el segmento es mulita (CTE-5.5 ppm/°C) , cementos teniendo un CTE de ~8 ppm/°C (por ejemplo , el uso de solución de alúmina como el ligante ú n ico con u na fibra de mg-silicato) son tan efectivos para red ucir choq ue térmico sin alguna deg radación a la estructura de panal como cementos con CTEs casi igualadas. Esto permite que u n cemento sea usado sobre mú ltiples segmentos diferentes e incluso permite segmentar segmentos de composición y CTE's diferentes . En u na modalidad particular, los segmentos son mu lita y los coloides usados para formar el cemento son una mezcla de sílice y alúmina , de manera q ue el coeficiente de expansión térmica está dentro del 1 0% de la expansión térmica de mulita . De manera ilustrativa, cuando se usa una mezcla de soluciones de sílice y alúmina , la proporción en peso del sílice a alúmi na de las soluciones coloidales puede ser cualquier proporción útil tal como 1 :99 hasta 99: 1 . De manera deseable, la proporción es 5: 95 , 1 0:90 , 20: 80, 30:70, 40:60 o 50:50 o sus inversos . Después de que un segmento o segmentos son contactados en su superficie exterior con el cemento, los segmentos son contactados con el cemento interpuesto entre los segmentos mediante cualquier método adecuado para hacerlo así . En una modalidad particular, los segmentos son expuestos primero a fluido portador pu ro de manera que se mojen cuando el cemento (pasta) es contactado con la superficie. En una modalidad particular, la humectación recién mencionada del fluido portador es hecho ventajosamente usando una solución coloidal, tal como una usada para hacer el cemento de cerámica. En esta modalidad, el coloide está presente a través de cada uno de los segmentos y se ha encontrado de manera sorprendente que es útil para atrapar fracciones particuladas líquidas de hollín emitida de un motor de Diesel. La solución coloidal puede ser introducida en los segmentos de la estructura de panal después de que la estructura de panal se ha hecho. El método usado puede ser adecuado para aplicar un fluido, tal como sumergir, atomizar, inyectar, cepillar o combinación de los mismos. La solución puede ser cualquiera de aquéllas ya descritas en la presente. De manera ilustrativa, los segmentos, si se tiene una sección transversal cuadrada, pueden ser sostenidos en una plantilla y el cemento es jeringado o inyectado en las aberturas entre los segmentos. Los segmentos tienen el cemento depositado en la superficie exterior deseada, tal como encajando una esquina en un plano inclinado y acumulándose de este primer cuadrado en cualquier patrón deseado. El plano inclinado puede, si se desea, tener separaciones también formadas de manera que la primera capa de segmentos tiene separación equidistante que resulta en un espesor de capa de cemento más uniforme. De manera alternativa, los segmentos pueden ser colocados en una superficie plana y formarse en una manera similar a mampostería de ladrillo. Una vez que los segmentos son adheridos, el fluido portador es removido mediante calentamiento o cualquier método adecuado, el cual puede incluir solo evaporación ambiente o cualquier otro método útil tal como aquéllos conocidos en la técnica. La remoción también puede ocurrir durante el calentamiento para formar la unión amorfa de las fibras y los segmentos. El calentamiento también puede ser usado para remover cualquier aditivo orgánico en los segmentos o cemento. Este calentamiento puede ser cualquiera adecuado, tal como aquéllos conocidos en la técnica y también pueden ocurrir durante el calentamiento para formar la unión amorfa de las fibras y segmentos juntos. Para crear la fase ligante amorfa, el calentamiento no debería ser tan alta como una temperatura que la cristalización ocurra en la fibra (a menos que se desee) o fase ligante amorfa, estructura de panal colgante o migración de la fase ligante de vidrio a un grado que sea perjudicial para el desempeño de la estructura de panal. Normalmente, la temperatura es al menos aproximadamente 600°C, 650°C, 700°C, 750°C u 800°C a cuando mucho aproximadamente 1200°C, 1150°C, 1100°C, 1050°C o 1000°C.

Métodos de prueba Combado de cuatro puntos: Dos segmentos de panal de aproximadamente 50 mm x 20 mm x 7.5 mm son cementados juntos y probados como se muestra en la fotografía en la Fig. 2. El tramo superior es de 40 mm y el tramo inferior es 80 mm. Usando un Instron 5543m, un Marco de carga fue corrido usando una velocidad de 0.0508 cm/minuto (0.02 in/minuto) y los datos de carga registrados versus desplazamiento. Longitud de fibra promedio: La longitud de fibra promedio fue determinada en una variedad de fibras (por ejemplo, 100-200) en un microscopio de exploración de electrones. Viscosimetría: La viscosidad de cemento fue determinada usando un AR G" Rheometer (TA Instruments, New Castle, Delaware) con un Couette con aditamento de rotor con veletas pequeñas. La temperatura fue controlada a 20±1°C y la humedad estuvo en el rango de 50±2%.

Ejemplos Ejemplo 1 33% en peso de fibra de silicato de aluminio circonio molida (fibra molida disponible de Unifrax LLC, Niágara Falls, bajo el nombre de producto Long Staple Fine fiber, 67% en peso de sílice coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto Cerama-Bind 644S (40% en peso de contenido de sólido de sílice en agua) se mezclaron juntos a mano hasta que las fibras aparecieron uniformemente dispersadas (~1 minuto). La fibra tuvo una longitud de fibra variando desde aproximadamente 100-500 micrómetros y el diámetro variando desde aproximadamente 4-8 micrómetros. El cemento fue aplicado sobre las superficies de segmentos de mulita del tamaño descrito en la prueba de combado de cuatro puntos. Los segmentos de mulita fueron cortados de un panal de mulita más grande, el cual fue hecho mediante un proceso esencialmente igual al descrito por el Ejemplo 4 de WO 03/082773A1 (incluyendo tratamiento con calor hasta 1400°C también como se describe en el Ejemplo 4 de WO 03/082773A1 ). Antes de que el cemento sea aplicado, los segmentos de panal fueron sumergidos en agua y se sacudió el exceso de agua. El cemento fue aplicado a cada segmento y los segmentos se contactaron a mano para adherirlos. Los segmentos fueron secados al aire entonces durante la noche. Después del secado, los segmentos adheridos fueron calentados a 1100°C y sostenidos durante dos horas y enfriados para formar el panal cementado. El cemento fue altamente poroso (aproximadamente 60%-65% de porosidad) con fibra siendo unida en múltiples puntos a lo largo de la fibra mediante una fase ligante de sílice amorfa. La prueba de combado de cuatro puntos de este Ejemplo fue realizada con la curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Fig. 3.

Ejemplos 2-5 Un panal cementado fue hecho mediante el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1, excepto que se adicionó metil celulosa (METHOCEL A15LV, disponible de Dow Chemical Co., Midland, MI) en una cantidad de aproximadamente 2 partes y se adicionó harina de nuez (GLUFIL Products WF-7, disponible de AGRASHELL INC, Los Angeles, CA) se adiconó en una cantidad de 0 (Ejemplo 2), 10 (Ejemplo 3), 20 (Ejemplo 4) y 50 (Ejemplo 5) partes en peso de la fibra. La adición de ligantes orgánicos o porógenos cambia el procesamiento y características de aplicación del cemento, mientras que se mantiene resistencia de fractura aún cuando la porosidad del cemento es incrementada, como se ilustra mediante las curvas de carga de prueba de combado de cuatro puntos de estos Ejemplos, las cuales son mostradas en la Fig.4.

Ejemplo 6 Se hizo un panal cementado mediante el mismo procedimiento que en Ejemplo 1, excepto que se usó fibra de alúmina (fibras de alúmina SAFFIL RF, 3-6 micrómetros de diámetro y longitud variando desde aproximadamente 100-500 micrómetros, disponibles de Saff'il LTGD. Cheshire, UK). Además, la cantidad de los componentes fue 54% en peso de fibra, 40% en peso de sílice coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto Cerama-Bind 644S (40% en peso de contenido de sólidos de sílice en agua) y 6% en peso de harina de nuez (GLUFIL Products WF-7, disponible de AGRASHELL INC, Los Angeles, CA) se mezclaron para lograr cemento con fibra uniformemente dispersada y ligantes. Se realizó la prueba de combado de cuatro puntos en este Ejemplo con la curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Fig.5.

Ejemplo 7 Se hizo un panal cementado por el mismo procedimiento como en el Ejemplo 5, excepto que la fibra usada fue fibra de silicato de aluminio (FIBERFRAX 700 Spun Fibers, 3-5 mieras de diámetro y longitud variando desde aproximadamente 100-500 mieras, disponible de Unifrax LLC, Niágara Falls, NY). Se realizó la prueba de combado de cuatro puntos en este Ejemplo con la curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Fig. 5.

Ejemplo 8 Se hizo un panal cementado mediante el mismo procedimiento que en el Ejemplo 5, excepto que la fibra usada fue fibra de silicato de aluminio circonio (FIBERFRAX Long Staple Fine Fibers, 4-8 micrómetros de diámetro y longitud variando desde aproximadamente 100-500 micrómetros, disponible de Unifrax LLC, Niágara Falls, NY). Se realizó la prueba de combado de cuatro puntos en este Ejemplo con la curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Fig. 5.

Ejemplo 9 Se hizo un panal cementado mediante el mismo procedimiento que en el Ejemplo 1 excepto que se usaron los siguientes ingredientes y cantidades. 31% en peso de las fibras molidas FIB ERFRAX Long Staple Fine, 62% en peso del ligante de sílice Cerama-Bind 644S, 1% en peso de metil celulosa (METHOCEL A15LV, disponible de Dow Chemical Co., Midland, MI) y 6% en peso de particulados inorgánicos de alúmina Kappa (1-5 micrómetros de tamaño, disponibles de Ceramiques Techniques & Industrielles, Salindres, Francia) se mezclaron juntos para preparar el cemento. Se realizó la prueba de combado de cuatro puntos en este Ejemplo con la curva de desplazamiento de carba siendo mostrada en la Figura 6.

Ejemplo 10 Se hizo un panal cementado mediante el mismo procedimiento que en Ejemplo 9, excepto que las partículas inorgánicas usadas fueron circonia, 99+% (base de metales excluyendo Hf, Hf02 2%), malla -325 disponible de Alfa Aesar, una Johnson Mathey Co., Ward Hills MA: Se realizó la prueba de cuatro puntos en este Ejemplo con la curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Figura 6.

Ejemplo 11 38% en peso de la fibra de silicato de magnesio molida (fibras ISOFRAX, 4-5 micrómetros de diámetro y longitud variando desde aproximadamente 100-500 micrómetros, disponible de Unifrax LLC; Niágara Falls, NY), 56% en peso de sílice coloidal (sílice coloidal acuoso Nexsil 12, disponible de Nyacol Nano Technologies, Inc., Ashland, MA), 3% en peso de metil celulosa (METHOCEL A15LV, disponible de Dow Chemical Co., Midland, MI) y 3% en peso de polietilenglicol 400, disponible de Alfa se mezclaron para lograr una mezcla uniforme. El cemento fue aplicado directamente sobre segmentos de mulita seca cortados de un panal de mulita grande en la misma manera que el Ejemplo 1. El combado de cuatro puntos fuera realizado en este Ejemplo con curva de desplazamiento de carga siendo mostrada en la Figura 7.

Ejemplo 12 33% en peso de fibra de silicato de aluminio circonio molido, fibras FIBERFRAX Long Staple Fine como se usan en el Ejemplo 1, 67% en peso de alúmina coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto (Cerama-Bind 644A (30% en peso de contenido de sólidos de alúmina en agua) se mezclaron juntos hasta que las fibras fueron dispersadas de manera uniforme. Un panal cementado se hizo en la misma manera que en el Ejemplo 1 para prueba de combado de cuatro puntos. La curva de desplazamiento de carga de este Ejemplo es mostrado en la Fig.8.

Ejemplo 13 37% en peso de fibra de silicato de aluminio circonio molida, fibras FIBERFRAX Long Staple Fine como se usa en el Ejemplo 1, 59% en peso de alúmina coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto Cerama-Bind 644A (30% en peso de contenido de sólidos de alúmina en agua), 2% en peso de metil celulosa (METHOCEL A15LV, disponible de Dow Chemical Co., Midland, MI) y 2% en peso de polietilenglicol 400 (Alfa Aesar) se mezclaron juntos hasta que las fibras fueron dispersadas uniformemente. Un panal cementado se hizo en la misma manera que en el Ejemplo 1 para pruebas de combado de cuatro puntos. La curva de desplazamiento de carga de este Ejemplo es mostrada en la Fig.9.

Ejemplo 14 42% en peso de fibra de silicato de magnesio molida como se usa en el Ejemplo 11, 13% en peso de alúmina coloidal (AL20SD, disponible de Nyacol Nano Technologies, Inc., Ashland, MA), 41% en peso de agua, 2% en peso de metil celulosa (METCHOCEL A15LV, disponible de Dow Chemical Co., Midland, MI) y 2% en peso de polietilenglicol 400 (Alfa Aesar) se mezclaron para alcanzar una mezcla uniforme. El cemento fue aplicado directamente sobre segmentos de mulita cortados de un panal de milita grande en la misma manera que en el Ejemplo 11. La curva de desplazamiento de carga de combado de cuatro puntos es mostrada en la Figura 10. La viscosidad promedio de tres mediciones corridas en sucesión (gráficas de viscosidad versus velocidad de corte) del cemento a una velocidad de corte de aproximadamente 5 s"1 fue 12.28 Pa s con una desviación estándar de 4.25 y una viscosidad promedio a aproximadamente 200 s"1 de 0.36 Pa s con una desviación estándar de 0.038. En la medición de las tres mediciones, la viscosidad aumentó de manera estable, lo cual se cree que se debe a la presencia del ligante orgánico acoplado con el corte y evaporación de algo del agua. Además, la última medición de corte alto no se hizo debido a la viscosidad creciente.

Ejemplo 15 37% en peso de fibra de silicato de aluminio circonio molida, fibras FIBERFRAX Long Staple Fine como se usa en el Ejemplo 1 y 49% en peso de alúmina coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto Cerama-Bind 644A (30% en peso de contenido de sólidos de alúmina en agua) se mezclaron para alcanzar una mezcla uniforme. 15% en peso de sílice coloidal, disponible de Aremco Products Inc., Valley Cottage, NY, bajo el nombre de producto Cerama-Bind 644S (40% en peso de contenido de sólidos de sílice en agua) entonces se adicionó en la mezcla y se mezcló hasta que se preparó una mezcla uniforme. El cemento fue aplicado directamente sobre segmentos de mulita cortados de un panal de mulita grande en la misma manera que en el Ejemplo 11. Las curvas de desplazamiento de carga de las gráficas de combado de cuatro puntos de segmentos cementados son mostradas en la Figura 11. La viscosidad promedio de tres mediciones corridas en sucesión (gráficas de viscosidad versus velocidad de corte) del cemento a una velocidad de corte de aproximadamente 5 s"1 fue 10.37 Pa s con una desviación estándar de 2.95 y una viscosidad promedio a aproximadamente 200 s"1 de 0.05 Pa s con una desviación estándar de 0.1. El cemento de este Ejemplo no exhibe el aumento dependiente de tiempo en viscosidad del cemento del Ejemplo 14, el cual puede ser útil para permitir tiempos de trabajo prolongados cuando se aplica el cemento a los segmentos.

Ejemplo 16 el Ejemplo 16 es el mismo que el Ejemplo 15, excepto que los ligantes orgánicos son adicionados en la mezcla inicial teniendo (coloide de alúmina y fibras) y los siguientes ingredientes y cantidades fueron usados. 34% en peso de fibra de silicato de aluminio circonio molido (fibras FIBERFRAX Long Staple Fine), 56% en peso de alúmina coloidal (Cerama-Bind 644A), 2% en peso de metil celulosa (METHOCEL A15LV) y 2% en peso de polietilenglicol 400 se mezclaron para alcanzar una mezcla uniforme. 6% en peso de sílice coloidal Cerama-Bind 644S se adicionó entonces en la mezcla para formar un cemento usado para cementar segmentos de mulita como en el Ejemplo 11. La curva de desplazamiento de carga de este Ejemplo es mostrada en la Figura 12.

Ejemplo comparativo 1 Las muestras de Ejemplo comparativo 1 fueron cortadas directamente de un panal NGK SiC etiquetado MSC- 1 (NGK, Nagoya, Japón) para prueba de combado de cuatro puntos. La curva de desplazamiento de carga es mostrada en comparación en las Figuras 3 y 7-12. En el cemento de estos Ejemplos comparativos, las fibras son incrustadas en una matriz de particulados inorgánicos como se muestra en la Figura 13. La absorción de energía y extensión mejoradas antes de la ruptura final (cola de la curva) sobre el Ejemplo comparativo 1 de la presente invención, que se muestra en las Figuras 3 y 7-12, se cree que se debe al uso de la presente invención de red de fibras unidas sin una matriz de material particulado. Esto provoca que las fibras sean unidas en muchos puntos a lo largo de la fibra como se muestra en la Figura 14, que resulta en una fractura sorprendentemente aventajada comparada con la fractura del Ejemplo comparativo 14.

Ejemplo comparativo 2 Saureisen Chemical Set 12 es un cemento basado en particulado de circón, disponible de Saureisen, Pittsburg, PA. Este cemento después del calentamiento, como para la literatura de la compañía, tuvo un CTE de 5.6 ppm/°C. Este cemento fue usado para hacer segmentos en la misma manera que en el Ejemplo 1. La curva de desplazamiento de carga de los segmentos cementados es mostrada en la Figura 15.

Ejemplo comparativo 3 Se hicieron segmentos cementados y se probaron en la misma manera que en el Ejemplo comparativo 2, excepto que el cemento de cerámica que se usó fue Cotronics 901, un cemento basado en alúmina reforzado con una pequeña cantidad de fibras, disponible de Cotronics Corp., Brooklyn, NY. El cemento después de ser calentado, como para la literatura de la compañía, tuvo un CTE de 7.2 ppm/°C. La curva de desplazamiento de carga de los segmentos cementados es mostrada en la Fig. 15. Como está claro de las curvas de desplazamiento de carga para los Ejemplos comparativos 2 y 3, se rompen en un modo quebradizo (no se alcanza ninguna cola después de la carga pico). Esta fractura no es deseada, debido a que puede provocar fractura de los segmentos por sí mismos si una grieta se propaga debido a tensiones térmicas, por ejemplo, en un filtro particulado de Diesel.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una estructura de panal de cerámica comprendida por al menos dos panales de cerámica más pequeños separados que han sido adheridos juntos mediante un cemento comprendido por fibras inorgánicas y una fase ligante, en donde los panales más pequeños y fibras son unidos juntos por la fase ligante, la cual está comprendida por un vidrio amorfo de silicato, aluminato o alumino-silicato y el cemento tiene cuando mucho aproximadamente 5% en volumen de otras partículas inorgánicas, en donde al menos 90% en número de las fibras inorgánicas tienen una longitud entre 100 micrómetros y 1000 micrómetros.

2. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde las fibras inorgánicas tienen una longitud promedio en número desde 100 micrómetros hasta 1000 micrómetros.

3. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde el cemento está en la ausencia de cualquier otra partícula inorgánica.

4. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde al menos 95% en número de las fibras tienen una longitud entre 100 micrómetros y 1000 micrómetros.

5. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde la longitud promedio de las fibras es desde 100 hasta 500 micrómetros.

6. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 5, en donde la longitud promedio es al menos 100 micrómetros.

7. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 6, en donde la longitud promedio es al menos 200 micrómetros.

8. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde la fase ligante amorfa tiene en ella una fase cristalina que tiene un coeficiente de expansión térmica discontinua desde 0°C hasta 1400°C.

9. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 8, en donde la fase cristalina es cuarzo, tridimita, cristobalita o combinación de los mismos.

10. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde las fibras son fibras de alumino-silicato amorfas.

11. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 10, en donde las fibras están comprendidas por un alcalino-térreo.

12. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 11, en donde el alcalino-térreo es Mg.

13. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 12, en donde los panales más pequeños están comprendidos por mulita.

14. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 13, en donde los panales más pequeños son mulita acicular.

15. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde el cemento tiene una porosidad de aproximadamente 20% hasta aproximadamente 80%.

16. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 15, en donde el cemento tiene una porosidad de al menos aproximadamente 30%.

17. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 15, en donde el cemento tiene una porosidad de cuando mucho aproximadamente 70%.

18. La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 1, en donde la fibra contiene circonio.

19. Un método para formar una estructura de panal que comprende contactar un primer segmento de panal en al menos una de sus superficies exteriores con un cemento comprendido por fibras inorgánicas, un fluido portador, una solución inorgánica coloidal en la presencia de cuando mucho 5% de otras partículas inorgánicas en volumen de las fibras inorgánicas y solución inorgánica coloidal, en donde las fibras tienen una carga de sólidos de al menos aproximadamente 10% en volumen del volumen total del cemento y el cemento es adelgazado por corte, contactar mecánicamente un segmento de panal con el primer segmento de panal de manera que el cemento es interpuesto entre dichos segmentos de panal de manera que dichos segmentos de panal son adheridos, calentar los segmentos adheridos lo suficiente para formar una unión de cerámica amorfa entre las fibras del cemento y los segmentos de panal para formar la estructura de panal.

20. El método de la reivindicación 19, en donde el cemento tiene un plastificante orgánico.

21. El método de la reivindicación 20, en donde el plastificante es un polietilenglicol, ácido graso, éster de ácido graso o combinación de los mismos.

22. El método de la reivindicación 1 9, en donde el calentam iento es cuando mucho 1 1 00°C

23. El método de la reivindicación 109, en donde el calentamiento es cuando mucho aproximadamente 1 050°C .

24. El método de la reivindicación 1 90, en donde el panal de segmento es humectado primero antes de la aplicación del cemento.

25. El método de la reivindicación 19, en donde la carga de sólidos de las fibras en el cemento es al menos 1 5% en vol umen .

26. El método de la reivindicación 1 9, en donde el cemento tiene u n porógeno.

27. El método de la reivindicación 26, en donde el porógeno está presente en u na cantidad de cuando mucho aproximadamente 20% en vol umen de ca ntidad de fibra y ligante inorgánico.

28. El método de la reivindicación 1 9, en donde los segmentos de cerámica son mu lita y la solución inorgánico está comprendida por una solución de sílice mezclada con una solución de alúmina, de manera que el coeficiente de expansión térmica está dentro de 10% de la expansión térmica de los segmentos de mulita .

29. El método de la reivindicación 28 , en donde la proporción en peso de solución de sílice a solución de alúmina en una base de sólidos es desde aproximadamente 1 :99 hasta 99: 1 .

30. El método de la reivindicación 1 9 , en donde el cemento tiene u na viscosidad de al menos aproximadamente 1 Pa s a u na velocidad de corte de 5 s" 1 y una viscosidad de cuando mucho aproximadamente 0.05 Pa s a una velocidad de corte de 200 s' 1 .

31 . El método de la reivind icación 1 9, en donde el cemento es hecho en la ausencia de otras partículas inorgánicas y en la ausencia de aditivos orgánicos .

32. El método de la reivindicación 1 9, en donde cada u no de los segmentos ha sido expuesto a u na solución coloidal separada de las partículas coloidales en el cemento.

33. El método de la reivindicación 32, en donde la solución coloidal tiene el mismo fluido portador q ue el cemento.

34. El método de la reivindicación 33, en donde la solución coloidal es una solución de sílice, solución de alúmina o combinación de los mismos.

35. U n proceso para hacer u n cemento de cerámica q ue comprende (a) mezclar fibras inorgánicas con u na primera solución coloidal que tiene carga de superficie negativa o positiva y entonces subsecuentemente (b) mezclar en la mezcla del paso (a) u na segunda solución coloidal teniendo u na carga de superficie opuesta a aq uélla de la primera solución coloidal para formar el cemento de cerámica .

36. El proceso de la reivind icación 35, en donde el proceso es realizado en la ausencia de cualq uier otro aditivo.

37. El proceso de la reivindicación 35, en donde el cemento de cerámica es adelgazante por corte.

38. El proceso de la reivindicación 35, en donde la fibra tiene u na longitud promedio desde aproximadamente 1 00 hasta aproximadamente 1 000 micrómetros.

39. U na estructu ra de panal de cerámica comprendida por al menos dos panales de cerámica más peq ueños separados que han sido adheridos juntos mediante un cemento comprendido por fibras inorgánicas comprendidas por silicato alcalino-térreo, alumino-silicato alcalino-térreo o combinación de los mismos, en donde los panales más pequeños y fibras son unidos j u ntos por u na fase ligante comprendida por un vidrio amorfo de silicato, aluminato o alumino-silicato.

40. La estructura de pa nal de cerámica de la reivindicación 39, en donde las fibras inorgánicas están comprendidas por silicatos alcalino-térreos.

41 . La estructura de panal de cerámica de la reivindicación 40, en donde las fibras inorgán icas son Ca-silicatos, Mg-silicatos o combinación de los mismos.

42. La estructu ra de pa nal de cerámica de la reivindicación 41 , en donde las fibras inorgá nicas son Mg-silicatos. RESUM E N U na estructura de panal de cerámica comprendido por al menos dos panales de cerámica más pequeños separados q ue han sido adheridos juntos por un cemento comprendido por fibras inorgánicas y una fase ligante , en donde los panales más pequeños y fibras son un idos juntos por la fase ligante, la cual está comprend ida por u n vidrio amorfo de silicato , aluminato o alumino-silicato y el cemento tiene cuando mucho aproximadamente 5% en volumen de otras partículas inorgánicas. El cemento puede hacerse en la ausencia de otros aditivos inorgánicos y orgánicos, mientras que se alcanza u n cemento adelg azante por corte , por ejemplo , al mezcla r ligantes inorgánicos opuestamente cargados en agua juntos con el fin de hacer un cemento útil para aplicar a los panales más pequeños a ser cementados.