PL208757B1 - Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, oraz uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu - Google Patents
Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, oraz uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra mioduInfo
- Publication number
- PL208757B1 PL208757B1 PL375506A PL37550603A PL208757B1 PL 208757 B1 PL208757 B1 PL 208757B1 PL 375506 A PL375506 A PL 375506A PL 37550603 A PL37550603 A PL 37550603A PL 208757 B1 PL208757 B1 PL 208757B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- mass
- parts
- granular aggregate
- honeycomb structure
- alkali metal
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 24
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N propan-2-yl (e)-but-2-enoate Chemical compound C\C=C\C(=O)OC(C)C AABBHSMFGKYLKE-SNAWJCMRSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 40
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 abstract description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 27
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- -1 power industry Substances 0.000 description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 8
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 5
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 5
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000002276 dielectric drying Methods 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- KAKVFSYQVNHFBS-UHFFFAOYSA-N (5-hydroxycyclopenten-1-yl)-phenylmethanone Chemical compound OC1CCC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 KAKVFSYQVNHFBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002806 Stokes method Methods 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/0001—Making filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
- B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
- B01D46/2418—Honeycomb filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
- B22F3/1115—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising complex forms, e.g. honeycombs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/185—Mullite 3Al2O3-2SiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/19—Alkali metal aluminosilicates, e.g. spodumene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
- C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/478—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on aluminium titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0006—Honeycomb structures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
- C04B2235/3218—Aluminium (oxy)hydroxides, e.g. boehmite, gibbsite, alumina sol
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/428—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/449—Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
- F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24149—Honeycomb-like
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geometry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, który obejmuje etapy mieszania co najmniej ziarnistego materiału kruszywa złożonego z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, spoiwa organicznego, środka spieniającego oraz cząstek koloidalnych; zagniatania tej mieszaniny w celu utworzenia surowca; formowania z tego surowca kształtki struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego, posiadającej wiele komórek stanowiących drogi przepływu płynu; suszenia kształtki w celu otrzymania kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego; prażenia tej kształtki o strukturze komórkowej podobnej do plastra pszczelego w celu otrzymania kształtki prażonej; oraz wypalania prażonej kształtki w celu uzyskania porowatej struktury komórkowej podobnej do plastra pszczelego.
Description
Opis wynalazku
Dziedzina techniki
Przedmiotowy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, korzystnie przeznaczonej do stosowania jako filtr sadzy oraz uformowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, a zwłaszcza sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, zdolnej do skutecznego zapobiegania sytuacji, w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu, pęka lub zapada się pod własnym ciężarem podczas wytwarzania tej porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, o dużej porowatości, jak również uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu.
Stan techniki
Porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu, wykonana z ceramiki o lepszej odporności na wysoką temperaturę lub korozję używana jest jako filtr sadzy w takich zastosowaniach, jak środki zabezpieczające środowisko przed zanieczyszczaniem itp. oraz odzyskiwanie produktu z gorącego gazu w różnych branżach, takich jak chemia, energetyka, hutnictwo żelaza i stali, usuwanie odpadów przemysłowych. Przykładowo porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu, stosuje się korzystnie jako filtr sadzy, do atmosfery gorącego gazu powodującego korozję, na przykład jako filtr cząstek stałych ze spalin z silnika wysokoprężnego, który zatrzymuje cząstki stałe pochodzące z silnika wysokoprężnego.
Przykłady filtra sadzy z porowatą strukturą komórkową o budowie plastra miodu, obejmują strukturę, w której przykładowo, jak pokazano na fig. 1, końcowa powierzchnia B po stronie wlotowej i końcowa powierzchnia C po stronie wylotowej wielu komórek 23 porowatej struktury 21 komórkowej o budowie plastra miodu jest na przemian zatkana przez zamykające części 23. W porowatej strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, wykonanej w taki sposób, kiedy oczyszczany gaz G1 jest wprowadzany w komórkę 23 od końcowej powierzchni B po stronie wlotowej, wówczas cząstki stałe są zatrzymywane przez przegrody 24. Z drugiej strony oczyszczony gaz G2 po przepływie w sąsiednią komórkę 23 przez porowatą przegrodę 24 jest wyprowadzany z końcowej powierzchni C strony wylotowej. Dzięki temu można otrzymać oczyszczony G2, z którego zostały usunięte cząstki stałe zawarte w gazie G1·
Ostatnio, ponieważ trzeba zwiększyć zdolność zatrzymywania sadzy przez filtr, powstało zapotrzebowanie zwłaszcza na silnie porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu o małym spadku ciśnienia spośród opisanych wyżej porowatych struktur komórkowych o budowie plastra miodu. Jako sposób wytwarzania takiej silnie porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu opisano sposób wytwarzania porowatego filtru o strukturze komórkowej, według którego materiał kordierytowy, wodę, dodatkowo spoiwo (spoiwo organiczne, takie jak metyloceluloza), środek porotwórczy (materiał organiczny, taki jak grafit) itp. zagniata się i plastyczny materiał (w niniejszym opisie nazywany gliną) formuje się, suszy i wypala (patrz np. japońskie wyłożeniowe zgłoszenie patentowe nr 2002-219319). Zgodnie z tym sposobem wytwarzania, ponieważ spoiwo lub środek porotwórczy wypala się, aby powstały na skutek tego pory w kształtce, można otrzymać silnie porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu.
Jednakże w opisanym powyżej sposobie wytwarzania, kiedy w glinie zawarta jest duża ilość spoiwa i środka porotwórczego w celu wytwarzania silnie porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, ta struktura komórkowa o budowie plastra miodu pęka podczas wypalania kształtki, a w skrajnym przypadku występuje problem polegający na tym, że ta porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu zapada się pod swym własnym ciężarem.
Niniejszy wynalazek został opracowany w celu uwzględnienia opisanych powyżej problemów konwencjonalnych sposobów, a jego celem jest uzyskanie sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu nadającego się do skutecznego zapobiegania sytuacji, w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu pęka lub zapada się pod swym własnym ciężarem podczas wypalania uformowanej kształtki, jak również uformowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu.
W wyniku intensywnych badań mających na celu rozwiązanie opisanych powyżej problemów wynalazca stwierdził, że opisany powyżej cel można osiągnąć, kiedy cząstki koloidalne są zawarte w glinie używanej do formowania i opracował niniejszy wynalazek. To znaczy według przedmiotowego wynalazku opracowany został następujący sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu oraz uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu.
PL 208 757 B1
Istota wynalazku
Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, w którym miesza się i zagniata przynajmniej ziarniste kruszywo złożone z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, spoiwa organicznego, środka porotwórczego i cząstek koloidalnych, i otrzymuje się materiał nadający się do formowania; formuje się z tego materiału kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, posiadającą wiele komórek tworzących kanały przepływu płynów; suszy się kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu ze wspomnianego materiału; praży się uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu i otrzymuje się wyprażoną kształtkę; a następnie wypala się wyprażoną kształtkę i otrzymuje się porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu, charakteryzuje się tym, że materiał nadający się do formowania zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, oraz tym, że ziarniste kruszywo zawiera co najmniej jeden rodzaj składnika wybrany spośród materiału kordierytowego, który oznacza substancję przetwarzaną w kordieryt przez wypalenie tak, że wypalona mieszanka ma skład 2MgO^2AI2O3^5SiO2, mulitu, tlenku glinowego, tytanianu glinu, krzemianu litowo-glinowego, węglika krzemu, azotku krzemu i metalicznego krzemu, a całkowita masa tego składnika stanowi co najmniej 50% mas. w stosunku do całkowitej masy ziarnistego kruszywa.
Korzystnie jest kiedy materiał nadający się do formowania zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,01-10 części mas. metalu alkalicznego w przeliczeniu na metal alkaliczny w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa.
Uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, według wynalazku, zawierająca materiał nadający się do formowania uformowany w kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu posiadającą wiele komórek stanowiących kanały przepływu płynów, przy czym materiał nadający się do formowania zawiera co najmniej ziarniste kruszywo złożone z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, spoiwa organicznego, środka porotwórczego i cząstek koloidalnych, charakteryzuje się tym, że materiał nadający się do formowania zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, oraz tym, że ziarniste kruszywo zawiera co najmniej jeden rodzaj składnika wybranego spośród materiału kordierytowego, który oznacza substancję przetwarzaną w kordieryt przez wypalenie tak, że wypalona mieszanka ma skład 2MgO^2AI2O3^5SiO2, mulitu, tlenku glinowego, tytanianu glinu, krzemianu litowo-glinowego, węglika krzemu, azotku krzemu i metalicznego krzemu, a całkowita masa tego składnika stanowi co najmniej 50% mas. w stosunku do całkowitej masy ziarnistego kruszywa.
Korzystnie jest, kiedy materiał nadający się do formowania zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,01-10 części mas. metalu alkalicznego w przeliczeniu na metal alkaliczny w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa.
Krótki opis rysunków
Fig. 1 przedstawia schematycznie przykład filtra do zbierania sadzy z wykorzystaniem porowatej struktury o budowie plastra miodu;
fig. 2 przedstawia schematycznie uformowaną kształtkę według wynalazku na przykładzie porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu; oraz fig. 3 przedstawia schematycznie sposób oceniania wytrzymałości prażonej uformowanej kształtki.
Najlepszy tryb realizacji wynalazku
Poniżej zostanie opisany konkretnie najlepszy tryb przeprowadzania sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu według przedmiotowego wynalazku.
Aby opracować sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu według przedmiotowego wynalazku wynalazca zbadał przyczyny pękania i zapadania się porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu pod swym własnym ciężarem podczas wypalania kształtki. W rezultacie za pierwszą przyczynę uznano to, że przy wypalaniu kształtki duża ilość spoiwa i substancji porotwórczej spala się i wytwarza ciepło, przy czym temperatura wypalanej kształtki gwałtownie wzrasta i powstają duże naprężenia cieplne. Drugą przyczyną jest to, że spoiwo zawarte w glinie ulega żelowaniu i działa jako czynnik wzmacniający, by utrzymywać mechaniczną wytrzymałość kształtki przed wypalaniem. Jednakże podczas wypalania kształtki spoiwo, które działało jako czynnik wzmacniający, jest wypalane i występuje zjawisko, w którym mechaniczna wytrzymałość uformowanej kształtki gwałtownie maleje. Ponadto trzecią przyczyną jest to, że zjawisko to staje się intensywniejsze w silnie porowatej strukturze po wypaleniu substancji porotwórczej.
PL 208 757 B1
W celu rozwiązania problemu według przedmiotowego wynalazku materiał, który działa jako czynnik wzmacniający nawet po wypaleniu spoiwa, jest oddzielnie dodawany do gliny przeznaczonej do formowania.
Konkretnie glina wykorzystywana do formowania zawiera cząstki koloidalne, takie jak zol krzemionkowy. Ponieważ cząstki koloidalne twardnieją na skutek reakcji kondensacji dehydratacyjnej itp. w stosunkowo niskiej temperaturze, dział anie tych czą stek jako czynnika wzmacniającego, nawet po wypaleniu spoiwa i zmniejszeniu wytrzymałości mechanicznej kształtki (dalej porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu) może być uniemożliwione. Dlatego, w sytuacji w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu pęka, można skutecznie uniknąć nawet wtedy, gdy duża ilość spoiwa i środka porotwórczego spala się wytwarzając ciepło, na skutek czego temperatura kształtki wypalanej gwałtownie wzrasta i powstają duże naprężenia cieple. Sytuacji, w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu zapada się pod swym własnym ciężarem, można skutecznie uniknąć nawet w silnie porowatej strukturze po wypaleniu środka porotwórczego.
(1) Pierwszy etap (przygotowanie gliny)
Zgodnie ze sposobem wytwarzania według przedmiotowego wynalazku najpierw miesza się przynajmniej cząstkowy materiał stanowiący kruszywo, utworzony z materiału ceramicznego i/lub metalu, wodę, spoiwo organiczne, środek porotwórczy oraz cząstki koloidalne i zagniata w celu wytworzenia gliny.
Cząstkami kruszywa są cząstki, które stanowią główne składniki porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu (spieczonej kształtki), a takie ziarniste kruszywo stanowi surowiec. Ziarniste kruszywo zawiera co najmniej jeden rodzaj składnika wybranego z grupy złożonej z kordierytu, mulitu, tlenku glinowego, tytanianu glinu, krzemianu litowo-glinowego, węglika krzemu, azotku krzemu i metalicznego krzemu, przy czym cał a masa takiego skł adnika stanowi co najmniej 50% masy cał kowitej ziarnistego kruszywa. Jest to korzystne z punktu widzenia zwiększenia wytrzymałości na wysoką temperaturę.
Stosowane w niniejszym opisie określenie materiał kordierytowy oznacza substancję przetwarzaną w kordieryt przez wypalanie, np. talk, kaolin, tlenek glinowy, krzemionka itp. zmieszane w taki sposób, że wypalona mieszanka ma teoretycznie skład kordierytu (2MgO*2AI2O3*5SiO2). Metaliczny krzem nie jest materiałem ceramicznym, ale jest czasami materiałem wchodzącym w skład spieczonej kształtki Si-SiC, w której węglik krzemu i metaliczny krzem stanowią ziarniste kruszywa.
Organiczne spoiwo jest dodatkiem, który jest żelowany w kształtce (glinie) przed wypaleniem i spełnia rolę czynnika wzmacniającego, by utrzymać wytrzymałość mechaniczną uformowanej kształtki. Dlatego jako spoiwo szczególnie korzystnie są użyteczne organiczne polimery nadające się do żelowania w kształtce (glinie), takie jak hydroksypropoksylometyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza, metyloceluloza, hydroksyetyloceluloza, karboksylometyloceluloza oraz alkohol poliwinylowy.
Środek porotwórczy jest dodatkiem, który wypala się podczas wypalania kształtki i tworzy pory, by zwiększyć przez to porowatość tak, że otrzymuje się porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu o dużej porowatości. Dlatego przykłady środka porotwórczego obejmują materiały organiczne, które wypalają się podczas wypalania kształtki, takie jak grafit, mąka, skrobia, żywica fenolowa, polimetakrylan metylu, polietylen oraz politereftalan etylenu. Przede wszystkim szczególnie korzystnie są użyteczne mikrokapsułki (na bazie żywicy akrylowej itd.) utworzone ze spienionej żywicy. Ponieważ mikrokapsułka utworzona ze spienionej żywicy jest wewnątrz pusta, można otrzymać porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu o dużej porowatości przez dodanie niewielkiej ilości mikrokapsułek. Dodatkowo korzystne jest, by podczas wypalania wytwarzana była niewielka ilość ciepła, i by można było zmniejszyć powstawanie naprężeń cieplnych.
Cząstki koloidalne są dodatkami, które twardnieją na skutek reakcji kondensacji dehydratacyjnej itp. w stosunkowo niskiej temperaturze i działają jako czynnik wzmacniający, by spajać cząstki kruszywa ze sobą nawet po wypaleniu spoiwa. Przykłady cząstek koloidalnych obejmują cząstki koloidalne wytworzone z materiału nieorganicznego, który nie spala się podczas wypalania kształtki, takiego jak zol krzemionkowy, zol tlenku glinowego, alkoksylan metalu i szkło wodne. Spośród takich cząstek koloidalnych są korzystnie wybierane do użycia i stosowane cząstki koloidalne, których temperatura twardnienia jest mała w porównaniu z temperaturą spalania spoiwa lub środka porotwórczego. Dodana ilość i skład dodawanych cząstek koloidalnych są korzystnie wybierane i stosowane jako część materiału początkowego w taki sposób, aby były dostosowane do docelowego składu spieczonej kształtki.
PL 208 757 B1
Jeśli chodzi o zawartość cząstek koloidalnych, glina stosowana do formowania korzystnie zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, korzystniej 0,2-5,0 części mas. koloidalnych cząstek, a szczególnie korzystnie 0,4-2,0 części mas. koloidalnych cząstek.
Kiedy zawartość cząstek koloidalnych jest ustawiona w podanym powyżej zakresie w etapie prażenia i w etapie wypalania, otrzymana wypalona kształtka ma wytrzymałość co najmniej 0,01 kG/cm2, a w sytuacji, w której wypalona kształtka (dalej porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu) pęka lub zapada się pod własnym ciężarem, można skutecznie uniknąć (należy zauważyć, że sposób mierzenia wymienionej wyżej wytrzymałości zostanie opisany szczegółowo w punktach przykładów). Z drugiej strony, kiedy zawartość cząstek koloidalnych jest mniejsza niż podany powyżej zakres, jest to niekorzystne, ponieważ utrzymywanie wytrzymałości mechanicznej wypalonej uformowanej kształtki jest niewystarczające po wypaleniu spoiwa. Kiedy zawartość ta jest powyżej podanego zakresu, jest to niekorzystne, ponieważ uzyskuje się utrzymywanie wytrzymałości mechanicznej wypalonej uformowanej kształtki, ale cząstki koloidalne wypełniają pory wypalonej kształtki (dalej porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu) i porowatość maleje.
Według przedmiotowego wynalazku glina musi zawierać przynajmniej ziarniste kruszywo, wodę, spoiwo organiczne, środek porotwórczy i cząstki koloidalne. Kiedy ziarniste kruszywo zawiera krzem (materiał kordierytowy, mulit, krzemian litowo-glinowy, węglik krzemu, azotek krzemu, metaliczny krzem itd), zawarte jest korzystnie źródło metalu alkalicznego. Takie źródło metalu alkalicznego wytwarza wodorotlenek, gdy jest rozpuszczane wodą zawartą w glinie, i reaguje z krzemionką nieuchronnie obecną na powierzchni ziarnistego kruszywa zawierającego krzem, by tworzyć krzemiany metali alkalicznych (szkło wodne) (patrz podane poniżej równanie reakcji (1)). Takie szkło wodne działa jako czynnik wzmacniający nawet po wypaleniu spoiwa i można uniknąć zmniejszenia wytrzymałości mechanicznej uformowanej kształtki (dalej porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu).
2KOH + SiO K2O · SiO2 + H2O (1)
Źródło metalu alkalicznego nie jest szczególnie ograniczone, jeżeli materiał ten nadaje się do reagowania z wodą i uwalniania przez to jonów metali alkalicznych, a jego przykłady obejmują sole nieorganiczne metali alkalicznych, takie jak tlenek i wodorotlenek oraz sole organiczne metali alkalicznych, takie jak sól kwasu tłuszczowego. Rodzaj metalu alkalicznego nie jest szczególnie ograniczony, ale korzystne są potas i sód.
Jako opisane powyżej źródło metalu alkalicznego, glina stosowana do formowania korzystnie zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,01-10 części mas. metalu alkalicznego w przeliczeniu na metal alkaliczny w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, korzystniej zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,02-5 części mas., a szczególnie korzystnie zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,03-1 części mas.
Opisana powyżej glina w razie potrzeby może zawierać inny dodatek. Przykładowo może zawierać środek dyspergujący (środek powierzchniowo czynny) itp., by wspomagać dyspergowanie w wodzie, która jest medium tworzącym zawiesinę. Przykłady środka polepszającego dyspergowanie obejmują glikol etylowy, dekstrynę, mydło kwasu tłuszczowego, polialkohol itp.
Opisane powyżej ziarniste kruszywo, wodę, spoiwo organiczne, środek porotwórczy, cząstki koloidalne itp. miesza się i zagniata, np. w podciśnieniowej zagniatarce, aby przygotować glinę o odpowiedniej lepkości.
(2) Drugi etap (formowanie i suszenie)
Następnie z przygotowanej według powyższego opisu gliny formuje się kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, posiadającą wiele komórek tworzących kanały przepływowe dla płynów i suszy się, by przez to otrzymać uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu.
Uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu w niniejszym opisie oznacza kształtkę, np. porowatą strukturę komórkową 1 o budowie plastra miodu, pokazaną na fig. 2, która jest przedzielona bardzo cienkimi przegrodami 4, by otrzymać przez to wiele komórek 3 tworzących kanały przepływu płynu. Całkowity kształt uformowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu nie jest szczególnie ograniczony, a przykłady tego kształtu obejmują nie tylko kształt cylindryczny, pokazany na fig. 2, ale również kształt graniastosłupa o podstawie kwadratowej oraz graniastosłupa o podstawie trójkątnej. Kształt komórki (kształt komórki w przekroju prostopadłym do kierunku tworzenia komórki) uformowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra mio6
PL 208 757 B1 du nie jest szczególnie ograniczony, a przykłady obejmują kształty nie tylko komórki o przekroju czworokątnym, pokazana na fig. 2, ale również komórkę sześciokątną i komórkę trójkątną.
Sposób formowania nie jest szczególnie ograniczony, a więc można stosować znane sposoby formowania, takie jak formowanie wytłoczeniowe, formowanie przez wtrysk i prasowanie, a przede wszystkim korzystny jest sposób, według którego glinę przygotowaną, jak opisano powyżej, wytłacza się za pomocą dyszy o żądanym kształcie komórki, żądanej grubości ścianek i gęstości komórek. Sposób suszenia nie jest szczególnie ograniczony, a więc można stosować znane sposoby suszenia, takie jak suszenie gorącym powietrzem, suszenie mikrofalowe, suszenie dielektryczne, suszenie pod zmniejszonym ciśnieniem, suszenie próżniowe i suszenie przez wymrażanie, a przede wszystkim sposób suszenia uzyskany przez połączenie suszenia gorącym powietrzem i suszenia mikrofalowego albo suszenia dielektrycznego jest korzystny dlatego, że całą uformowaną kształtkę można szybko i równomiernie suszyć .
Uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu według przedmiotowego wynalazku, otrzymana jak opisano powyżej, zawiera glinę złożoną przynajmniej z ziarnistego kruszywa z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, organicznego spoiwa, środka porotwórczego i cząstek koloidalnych, a uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu jest wytwarzana jako kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu posiadająca wiele komórek stanowiących kanały przepływu płynu. Taka uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu umoż liwia skuteczne uniknię cie sytuacji, w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu zapada się pod własnym ciężarem podczas wypalania uformowanej kształtki. Działanie takie zwiększa się zwłaszcza wtedy, gdy glina zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w odniesieniu do 100 części mas. ziarnistego kruszywa.
(3) Trzeci etap (prażenie)
Uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, otrzymaną jak opisano powyżej, praży się następnie (odtłuszcza), aby utworzyć przez to kształtkę prażoną. Prażenie oznacza operację mającą na celu spalenie i usunięcie materiałów organicznych (spoiwa, środka porotwórczego, środka dyspergującego itd.) w uformowanej kształtce, a równocześnie w trakcie tego sposobu wytwarzania według przedmiotowego wynalazku przeprowadza się też reakcję kondensacji dehydratacynej itp. cząstek koloidalnych. Zwykle, ponieważ temperatura spalania spoiwa wynosi w przybliżeniu 160°C, a temperatura spalania środka porotwórczego wynosi w przybliżeniu 300°C, temperatura prażenia jest ustawiana na wartość 200-1000°C. Czas prażenia nie jest szczególnie ograniczony, ale zwykle wynosi 1-10 h.
(4) Czwarty etap (wypalanie)
Wreszcie, prażoną kształtkę otrzymaną jak opisano powyżej wypala się, by otrzymać przez to porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu. Wypalanie jest operacją mającą na celu spieczenie i zagęszczenie ziarnistego kruszywa w prażonej kształtce, by zapewnić określoną wytrzymałość. Ponieważ warunki wypalania (temperatura i czas) są różne w zależności od rodzaju ziarnistego kruszywa, można wybrać odpowiednie warunki w zależności od rodzaju stosowanego ziarnistego kruszywa. Przykładowo, kiedy jako ziarniste kruszywo stosuje się materiał kordierytowy, uformowaną kształtkę korzystnie wypala się w temperaturze 1410-1440°C przez 3-7 h.
P r z y k ł a d y
Przedmiotowy wynalazek zostanie dalej opisany konkretnie w przykładach, w których wytwarzano silnie porowate struktury komórkowe o budowie plastra miodu o porowatości 60% oraz w przykładach porównawczych. Ponadto przykłady te nie stanowią żadnego ograniczenia przedmiotowego wynalazku. Należy zauważyć, że, jeśli chodzi o przeciętne średnice cząstek ziarnistego kruszywa w następujących przykładach i w przykładach porównawczych stosowano przeciętną średnicę czą stek (50% kruszywa) zmierzoną za pomocą urządzenia do pomiaru rozkładu wielkości ziaren na zasadzie przepuszczania promieni rentgenowskich (np. urządzenie Sedigraph 5000-02 produkcji firmy Shimadzu Corp.), stosując jako zasadę pomiaru sposób wytrącania fazy ciekłej według Stokes'a i przeprowadzając detekcję sposobem polegającym na przepuszczaniu promieni rentgenowskich.
Wytwarzanie formowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu.
P r z y k ł a d 1
Jako ziarniste kruszywo przygotowano razem 100 części mas. zawierających 80 części mas.
sproszkowanego węglika krzemu o przeciętnej średnicy cząstek 33,0 μm i 20 części mas. sproszkowanego metalicznego krzemu o przeciętnej średnicy cząstek 4,0 μm. Ponadto w odniesieniu do 100 części mas. takiego ziarnistego kruszywa dodano 1,2 części mas. (w przeliczeniu na zawartość ciała
PL 208 757 B1 stałego) zolu krzemionkowego, który stanowił cząstki koloidalne oraz 0,3 części mas. laurynianu potasu, który był źródłem metalu alkalicznego. Ponadto dodano metylocelulozy i hydroksypropoksylometylocelulozy, które były spoiwami organicznymi, skrobi, która była środkiem porotwórczym oraz odpowiednią ilość wody i wymieszano oraz zagnieciono w zagniatarce próżniowej, aby przygotować glinę. Z opisanej powyżej gliny uformowano kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu przez wytłaczanie gliny za pomocą dyszy mającej kształt komórki, grubość przegród i gęstość komórek, jak opisano dalej, a następnie suszono przez połączenie suszenia gorącym powietrzem i suszenia mikrofalowego, by otrzymać uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu. W całej tak otrzymanej kształtce powierzchnia końcowa (powierzchnia otwarcia komórek) miała kształt kwadratu o boku 35 mm, długość wynosiła 152 mm, komórka miała kształt kwadratu o boku 1,15 mm, grubość przegrody wynosiła 310 μm, a gęstość komórek wynosiła w przybliżeniu 46,5 komórki/cm2 (300 komórek na cal kwadratowy), zaś całkowita liczba komórek wynosiła 576.
P r z y k ł a d y 2, 3
Uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu otrzymano takim samym sposobem jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że dodana ilość cząstek koloidalnych wynosiła 0,1 części mas. (przykład 2) i 10,0 części mas (przykład 3).
P r z y k ł a d 4
Jako ziarniste kruszywo przygotowano razem 100 części mas. zawierające 98 części mas. sproszkowanego tlenku glinowego o przeciętnej średnicy cząstek 6,0 μm oraz 2 części mas. sproszkowanej krzemionki o przeciętnej średnicy cząstek 5,0 μm. Ponadto w stosunku do 100 części mas. takiego ziarnistego kruszywa dodano 1,5 części mas. (w przeliczeniu na zawartość ciała stałego) zolu krzemionkowego, który stanowił cząstki koloidalne. Ponadto dodano metylocelulozy i hydroksypropylometylocelulozy, które były spoiwami organicznymi, skrobi, która była środkiem porotwórczym, glikolu etylenowego, który był środkiem dyspergującym (środkiem powierzchniowo czynnym) oraz odpowiednią ilość wody i wymieszano oraz zagnieciono w zagniatarce próżniowej, by przygotować glinę.
Z opisanej powyżej gliny formowano kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu przez wytłaczanie gliny przy użyciu dyszy mającej kształt komórek, grubość przegród i gęstość komórek, opisane dalej, a następnie suszono metodą suszenia otrzymaną przez połączenie suszenia gorącym powietrzem i suszenia dielektrycznego, by otrzymać uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu. Jeśli chodzi o cały kształt otrzymanej uformowanej kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, powierzchnia końcowa (powierzchnia otwarcia komórek) miała kształt kwadratu o boku 50 mm, długość wynosiła 50 mm, komórka miała kształt kwadratu o boku 2,1 mm, grubość przegród wynosiła 440 μm, gęstość komórek wynosiła w przybliżeniu 15,5 komórki/cm2 (100 komórek na cal kwadratowy), a całkowita liczba komórek wynosiła 400.
P o r ó w n a w c z y p r z y k ł a d 1
Uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu otrzymano w taki sam sposób jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że nie dodano żadnych cząstek koloidalnych, ani źródła metalu alkalicznego.
P o r ó w n a w c z y p r z y k ł a d 2
Uformowaną kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu otrzymano w taki sam sposób jak w przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że dodana ilość cząstek koloidalnych wynosiła 15,0 części mas.
Prażenie
Uformowane kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu z przykładów 1-4 i z porównawczego przykładu 1 i 2, opisanych powyżej, prażono (odtłuszczano) w temperaturze w przybliżeniu 400°C w atmosferze przez 5 godzin, przez co otrzymano wyprażone kształtki.
Wypalanie
Wyprażone kształtki z przykładów 1-3 oraz z porównawczych przykładów 1 i 2, opisanych powyżej, wypalano w temperaturze w przybliżeniu 1450°C w atmosferze argonu przez 2 godziny, aby otrzymać przez to porowate struktury komórkowe o budowie plastra miodu. Prażoną kształtkę z przykładu 4 wypalano w temperaturze w przybliżeniu 1650°C w atmosferze przez 2 godziny, aby otrzymać przez to porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu.
Ocena
W odniesieniu do prażonych kształtek i porowatych struktur komórkowych o budowie plastra miodu z przykładów 1-4 oraz z porównawczych przykładów 1 i 2, opisanych powyżej, (1) wytrzymałość
PL 208 757 B1 prażonej uformowanej kształtki, (2) stan prażonej uformowanej kształtki oraz (3) porowatość porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu oceniano następującym sposobem.
(1) Wytrzymałość prażonej uformowanej kształtki
Wytrzymałość mierzono zgodnie z metodą Compressive Strength Test Method of Fine Ceramics (sposób badania wytrzymałości delikatnej ceramiki na ściskanie), opisanej w JIS R 1608. Konkretnie, po pierwsze, sześcienne kształtki o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu z odpowiednich przykładów i przykładów porównawczych, posiadające taki sam kształt komórki, grubość przegrody i gęstość komórek oraz mające bok 35 mm wytłaczano z glin przygotowanych w przykładach 1-4 i w porównawczych przykładach 1 i 2 oraz suszono i prażono takimi samymi sposobami suszenia i prażenia, by przygotować próbki do badań. Następnie, jak pokazano na fig. 3, do badanej próbki 31 przykładano nacisk zwrócony w kierunku formowania komórek 31a za pomocą ściskających płytek 32 i mierzono wytrzymałość na ściskanie, aby ocenić przez to wytrzymałość prażonych kształtek. Należy zauważyć, że wytrzymałość na ściskanie obliczano zakładając, że sześcienna uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu była litą bryłą i dzieląc maksymalne obciążenie przez 35x35 mm2. Wyniki podano w tablicy 1.
(2) Stan wyprażonej kształtki
Występowanie pęknięć w wyprażonej uformowanej kształtce oraz występowanie zapadania się wyprażonej uformowanej kształtki pod własnym ciężarem obserwowano wzrokowo, aby przez to ocenić stan wyprażonej uformowanej kształtki. Wyniki przedstawiono w tablicy 1.
(3) Porowatość porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu Porowatość porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu mierzono porozymetrem rtęciowym, aby przez to ocenić porowatość porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu. Wyniki przedstawiono w tablicy 1.
T a b l i c a 1
Ziarniste kruszywo | Cząstki koloidalne | Wytrzymałość wyprażonej kształtki (kG/cm2) | Stan wyprażonej kształtki | Porowatość komórkowej struktury porowatej, typu plastra miodu (%) | ||
Typ | Ilość (części mas.) | |||||
Przykład 1 | Węglik krzemu/metaliczny krzem (80:20) | Zol krzemionkowy | 1,2 | 0,1 | Brak pęka- nia/zapadania się | 60 |
Przykład 2 | Węglik krzemu/metaliczny krzem (80:20) | Zol krzemionkowy | 0,1 | 0,01 | Brak pęka- nia/zapadania się | 60 |
Przykład 3 | Węglik krzemu/metaliczny krzem (80:20) | Zol krzemionkowy | 10 | 8 | Brak pęka- nia/zapadania się | 58 |
Przykład 4 | Tlenek glinu/krzemionka (98:2) | Zol tlenku glinu | 1,5 | 0,5 | Brak pęka- nia/zapadania się | 60 |
Przykład porówn. 1 | Węglik krzemu/metaliczny krzem (80:20) | - | - | 0,005 | Zapadanie się | 60 |
Przykład porówn. 2 | Węglik krzemu/metaliczny krzem (80:20) | Zol krzemionkowy | 15 | 20 | Brak pęka- nia/zapadania się | 40 |
Wyniki 2
Wyprażone kształtki z przykładów 1-4 miały wytrzymałość co najmniej 0,01 kG/cm2, a wytrzymałość ta była znacznie zwiększona w porównaniu z wyprażoną uformowaną kształtką z porównawczego przykładu 1. Powstawanie pęknięć lub zapadanie się pod ciężarem nie zostało zauważone w żadnej z wyprażonych uformowanych kształtek z przykładów 1-4. Ponadto porowate struktury komórkowe o budowie plastra miodu z przykładów 1-4 utrzymywały porowatość równą porowatości,
PL 208 757 B1 porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu z porównawczego przykładu 1 i nie zauważono żadnego zmniejszenia porowatości.
Z drugiej strony wyprażona uformowana kształtka z porównawczego przykładu 1 miała wytrzymałość tylko 0,005 kG/cm2 i była to bardzo mała wytrzymałość. Nie można było uniknąć zapadania się pod ciężarem w wyprażonej uformowanej kształtce według porównawczego przykładu 1.
Ponadto wyprażona uformowana kształtka z porównawczego przykładu 2 miała wytrzymałość 20,0 kG/cm2, przy czym była to wytrzymałość wyraźnie zwiększona w porównaniu z wyprażoną uformowaną kształtką z porównawczego przykładu 1, a powstawania pęknięć lub zapadania się pod ciężarem nie zauważono, ale porowatość porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu z porównawczego przykładu 2 była znacznie zmniejszona w porównaniu z porowatą strukturą komórkową o budowie plastra miodu z porównawczego przykładu 1. Nie można było zatem otrzymać porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu o docelowej dużej porowatości (porowatość 60%).
Zastosowanie przemysłowe
Jak opisano powyżej, ponieważ w glinie przeznaczonej do formowania przy przeprowadzaniu sposobu wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu według przedmiotowego wynalazku zawarte są cząstki koloidalne, możliwe jest skuteczne zapobieganie sytuacji, w której porowata struktura komórkowa o budowie plastra miodu pęka lub zapada się pod własnym ciężarem podczas wypalania uformowanej kształtki.
Claims (4)
1. Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, w którym miesza się i zagniata przynajmniej ziarniste kruszywo złożone z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, spoiwa organicznego, środka porotwórczego i cząstek koloidalnych, i otrzymuje się materiał nadający się do formowania; formuje się z tego materiału kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu, posiadającą wiele komórek tworzących kanały przepływu płynów; suszy się kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu ze wspomnianego materiał u; praż y się uformowan ą kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu i otrzymuje się wyprażoną kształtkę; a następnie wypala się wyprażoną kształtkę i otrzymuje się porowatą strukturę komórkową o budowie plastra miodu, znamienny tym, że materiał nadający się do formowania zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, oraz tym, że ziarniste kruszywo zawiera co najmniej jeden rodzaj składnika wybrany spośród materiału kordierytowego, który oznacza substancję przetwarzaną w kordieryt przez wypalenie tak, że wypalona mieszanka ma skład
2MgO2AI2O35SiO2, mulitu, tlenku glinowego, tytanianu glinu, krzemianu litowo-glinowego, węglika krzemu, azotku krzemu i metalicznego krzemu, a całkowita masa tego składnika stanowi co najmniej 50% mas. w stosunku do całkowitej masy ziarnistego kruszywa.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał nadający się do formowania zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,01-10 części mas. metalu alkalicznego w przeliczeniu na metal alkaliczny w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa.
3. Uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu zawierająca materiał nadający się do formowania uformowany w kształtkę o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu posiadającą wiele komórek stanowiących kanały przepływu płynów, przy czym materiał nadający się do formowania zawiera co najmniej ziarniste kruszywo złożone z materiału ceramicznego i/lub metalu, wody, spoiwa organicznego, środka porotwórczego i cząstek koloidalnych, znamienna tym, że materiał nadający się do formowania zawiera 0,1-10 części mas. cząstek koloidalnych w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa, oraz tym, że ziarniste kruszywo zawiera co najmniej jeden rodzaj składnika wybranego spośród materiału kordierytowego, który oznacza substancję przetwarzaną w kordieryt przez wypalenie tak, że wypalona mieszanka ma skład 2MgO*2AI2O3*5SiO2, mulitu, tlenku glinowego, tytanianu glinu, krzemianu litowo-glinowego, węglika krzemu, azotku krzemu i metalicznego krzemu, a całkowita masa tego składnika stanowi co najmniej 50 % mas. w stosunku do całkowitej masy ziarnistego kruszywa.
4. Uformowana kształtka według zastrz. 3, znamienna tym, że materiał nadający się do formowania zawiera źródło metalu alkalicznego odpowiadające 0,01-10 części mas. metalu alkalicznego w przeliczeniu na metal alkaliczny w stosunku do 100 części mas. ziarnistego kruszywa.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002308067A JP4750343B2 (ja) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | 多孔質ハニカム構造体の製造方法、及びハニカム成形体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL375506A1 PL375506A1 (pl) | 2005-11-28 |
PL208757B1 true PL208757B1 (pl) | 2011-06-30 |
Family
ID=32170958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL375506A PL208757B1 (pl) | 2002-10-23 | 2003-10-21 | Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, oraz uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060003143A1 (pl) |
EP (1) | EP1555254B1 (pl) |
JP (1) | JP4750343B2 (pl) |
KR (1) | KR100639145B1 (pl) |
AU (1) | AU2003273066A1 (pl) |
DE (1) | DE60331571D1 (pl) |
PL (1) | PL208757B1 (pl) |
WO (1) | WO2004037745A1 (pl) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4571775B2 (ja) * | 2002-10-23 | 2010-10-27 | 日本碍子株式会社 | 多孔質ハニカム構造体の製造方法、及びハニカム成形体 |
US8663545B2 (en) * | 2004-03-31 | 2014-03-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of manufacturing honeycomb structure and honeycomb structure |
KR100865101B1 (ko) * | 2004-09-14 | 2008-10-24 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 다공질 허니컴 필터 |
US8039050B2 (en) * | 2005-12-21 | 2011-10-18 | Geo2 Technologies, Inc. | Method and apparatus for strengthening a porous substrate |
US7575618B2 (en) * | 2006-03-30 | 2009-08-18 | Corning Incorporated | Reactive binders for porous wall-flow filters |
WO2007149535A1 (en) * | 2006-06-21 | 2007-12-27 | Ben Strauss | Honeycomb with a fraction of substantially porous cell walls |
EP1900709B1 (en) * | 2006-09-14 | 2010-06-09 | Ibiden Co., Ltd. | Method for manufacturing honeycomb structured body and material composition for honeycomb fired body |
EP1927392B1 (en) * | 2006-11-16 | 2011-06-22 | Ibiden Co., Ltd. | Method for manufacturing honeycomb structured body |
EP1927391A1 (en) * | 2006-11-16 | 2008-06-04 | Ibiden Co., Ltd. | Method for manufacturing honeycomb structured body, and honeycomb structured body |
US8097203B2 (en) * | 2007-01-29 | 2012-01-17 | Corning Incorporated | Crosslinked green body articles and method of manufacturing porous ceramic articles therefrom |
EP2607336B1 (en) | 2010-08-19 | 2015-06-24 | Hitachi Metals, Ltd. | Manufacturing method for ceramic honeycomb structure |
JP6284002B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2018-02-28 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカム構造体の製造方法 |
RU2533510C1 (ru) * | 2013-05-06 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Синтезин-В" | Способ изготовления высокопористых керамических блоков |
US9649587B2 (en) * | 2013-09-24 | 2017-05-16 | Hitachi Metals, Ltd. | Ceramic honeycomb structure and its production method |
JP6004150B1 (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-05 | 日立金属株式会社 | セラミックハニカム構造体及びその製造方法 |
JP6756530B2 (ja) * | 2016-07-05 | 2020-09-16 | イビデン株式会社 | ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 |
CN109225305A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-18 | 北京师范大学 | 一种多孔廉价金属基臭氧催化活化剂的制备方法 |
CN113301981B (zh) * | 2018-11-15 | 2023-03-10 | 康宁股份有限公司 | 具有电阻加热能力的导电陶瓷蜂窝及其制造方法 |
CN114761156A (zh) * | 2019-12-04 | 2022-07-15 | 格兰富控股公司 | 包括烧结前用气体流干燥的用于制造粉末冶金部件的方法 |
CN110981446B (zh) * | 2019-12-12 | 2021-12-07 | 江苏三恒高技术窑具有限公司 | 一种体积稳定型高温台板及制造方法 |
JP7198789B2 (ja) * | 2020-03-02 | 2023-01-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカムフィルタの製造方法 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57119842A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-26 | Kobe Steel Ltd | Production of honeycomb type catalyst |
US4631268A (en) * | 1985-03-18 | 1986-12-23 | Corning Glass Works | Preparation of monolithic catalyst support structures having an integrated high surface area phase |
DE3738916A1 (de) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Ibs Engineering & Consulting I | Grossformatiger oder kleinformatiger molekularsieb-formkoerper und verfahren zu seiner herstellung |
JP2578176B2 (ja) * | 1988-08-12 | 1997-02-05 | 日本碍子株式会社 | 多孔質セラミックハニカムフィルターおよびその製法 |
JPH04160079A (ja) * | 1990-10-22 | 1992-06-03 | Nippon Petrochem Co Ltd | 透水材の製造方法およびその施工方法 |
JPH05213681A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-24 | Kawata Mfg Co Ltd | ハニカム状繊維強化セラミック体およびその製造方法 |
JP3434533B2 (ja) * | 1993-04-02 | 2003-08-11 | 水澤化学工業株式会社 | メソポアを有するハニカム状成形体及びその製法 |
JPH09150056A (ja) * | 1995-12-01 | 1997-06-10 | Kawata Mfg Co Ltd | ハニカム状セラミック体及びその製造方法 |
JPH10354A (ja) * | 1996-06-18 | 1998-01-06 | Hino Motors Ltd | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 |
JPH1099696A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Kobe Steel Ltd | 触媒成形体及びその製造方法 |
JPH11171673A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-06-29 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 複合体とそれを用いたヒートシンク、及びそれらの製造法 |
JP3434197B2 (ja) * | 1998-04-03 | 2003-08-04 | 三菱重工業株式会社 | オゾン吸着剤、オゾン吸着用成形体及びその製造方法 |
CN1240475C (zh) * | 1998-04-08 | 2006-02-08 | Basf公司 | 使用金属氧化物溶胶生产成形体的方法 |
JP4540025B2 (ja) | 1998-12-07 | 2010-09-08 | コーニング インコーポレイテッド | 超低熱膨張コージエライト構造体の製造 |
JP2000302540A (ja) * | 1999-04-14 | 2000-10-31 | Hitachi Metals Ltd | コージェライト質セラミックスの製造方法 |
MXPA01012816A (es) * | 1999-06-11 | 2002-07-22 | Corning Inc | Cuerpo de cordierita de baja expansion, de alta porosidad, de alta resistencia y metodo. |
DE60038817D1 (de) | 1999-09-01 | 2008-06-19 | Corning Inc | Herstellung von cordieritstrukturen mit ultradünnen wänden |
US6207101B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-03-27 | Corning Incorporated | Method of making fired bodies |
JP2001146473A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-29 | Bridgestone Corp | 炭化ケイ素多孔質体の製造方法 |
JP4455708B2 (ja) * | 2000-01-17 | 2010-04-21 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体及びその製造方法 |
JP4136319B2 (ja) * | 2000-04-14 | 2008-08-20 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体及びその製造方法 |
JP4215936B2 (ja) * | 2000-07-31 | 2009-01-28 | 日本碍子株式会社 | ハニカム構造体の製造方法 |
JP2002154876A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-28 | Ngk Insulators Ltd | ハニカム構造体及びその製造方法 |
JP4094830B2 (ja) | 2000-11-24 | 2008-06-04 | 日本碍子株式会社 | 多孔質ハニカムフィルター及びその製造方法 |
JP3755738B2 (ja) * | 2000-12-26 | 2006-03-15 | 日立金属株式会社 | コージェライトハニカム構造体 |
JP3639790B2 (ja) * | 2001-02-01 | 2005-04-20 | 株式会社日本触媒 | 触媒フィルタ |
JP2002293660A (ja) * | 2001-04-02 | 2002-10-09 | Ibiden Co Ltd | 多孔質炭化珪素部材の製造方法 |
JP4094824B2 (ja) * | 2001-04-04 | 2008-06-04 | 日本碍子株式会社 | ハニカム型セラミックス質フィルター |
-
2002
- 2002-10-23 JP JP2002308067A patent/JP4750343B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-21 WO PCT/JP2003/013429 patent/WO2004037745A1/ja active Application Filing
- 2003-10-21 AU AU2003273066A patent/AU2003273066A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-21 US US10/531,578 patent/US20060003143A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-21 EP EP03754210A patent/EP1555254B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-21 KR KR1020057006797A patent/KR100639145B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2003-10-21 PL PL375506A patent/PL208757B1/pl unknown
- 2003-10-21 DE DE60331571T patent/DE60331571D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4750343B2 (ja) | 2011-08-17 |
AU2003273066A1 (en) | 2004-05-13 |
EP1555254B1 (en) | 2010-03-03 |
KR20050073567A (ko) | 2005-07-14 |
US20060003143A1 (en) | 2006-01-05 |
PL375506A1 (pl) | 2005-11-28 |
KR100639145B1 (ko) | 2006-10-31 |
JP2004142978A (ja) | 2004-05-20 |
DE60331571D1 (de) | 2010-04-15 |
EP1555254A4 (en) | 2007-07-18 |
WO2004037745A1 (ja) | 2004-05-06 |
EP1555254A1 (en) | 2005-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
PL208757B1 (pl) | Sposób wytwarzania porowatej struktury komórkowej o budowie plastra miodu, oraz uformowana kształtka o strukturze komórkowej o budowie plastra miodu | |
KR100493755B1 (ko) | 세라믹스 구조체의 제조 방법 | |
JP4350523B2 (ja) | 高温用途のストロンチウム・フェルドスパー・アルミニウム・チタネート | |
EP1698388B1 (en) | Method of producing honeycomb structure body | |
JP4750415B2 (ja) | チタン酸アルミニウムベースのセラミック製品 | |
US11447422B2 (en) | Batch compositions comprising spheroidal pre-reacted inorganic particles and spheroidal pore-formers and methods of manufacture of honeycomb bodies therefrom | |
JP2000239059A (ja) | 狭細孔寸法分布をもつ低熱膨張係数コージェライト体およびその作成方法 | |
JP2007001836A (ja) | ハニカム構造体の製造方法 | |
JP2015155094A (ja) | コージエライト形成バッチ組成物およびそれから製造されたコージエライト体 | |
JP4222600B2 (ja) | セラミックハニカム構造体の焼成方法 | |
EP1428809B1 (en) | Process for production of formed honeycomb body | |
JP4847339B2 (ja) | ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体 | |
JP2002326881A (ja) | 多孔質セラミックスの製造方法 | |
JP6284002B2 (ja) | セラミックハニカム構造体の製造方法 | |
EP1555253B1 (en) | Method for manufacturing porous honeycomb structure and honeycomb body |