DE102011109034A1 - Ceramic body with variable porosity and method of manufacture - Google Patents

Ceramic body with variable porosity and method of manufacture Download PDF

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Abstract

Es wird ein offenporiger, poröser keramischer Körper mit Ein- bzw. Austrittskanälen zur Führung eines Gasstromes, sowie die Ein- und Austrittskanäle trennenden porösen Wänden bereit gestellt, wobei der Körper eine asymmetrische Porengroßenverteilung über die Dicke der Wände aufweist, die in einem einzigen Prozessschritt erzeugbar ist.An open-pore, porous ceramic body with inlet and outlet channels for guiding a gas flow, as well as porous walls separating the inlet and outlet channels, is provided, the body having an asymmetrical pore size distribution over the thickness of the walls, which can be produced in a single process step is.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft allgemein keramische Körper. Insbesondere betrifft die Erfindung offenporige keramische Körper mit variabler Porosität. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher keramischen Körper.The invention generally relates to ceramic bodies. In particular, the invention relates to open-pored ceramic bodies with variable porosity. Furthermore, the invention relates to a method for producing such ceramic bodies.

Stand der TechnikState of the art

Poröse keramische Körper werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Ein Schwerpunkt ihrer Verwendung liegt zum Beispiel im Bereich der Schadstoffverminderung von Abgasen, insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik. So werden derartige keramische Körper als keramische Funktionselemente im Bereich der Katalysator- und/oder Partikelfiltertechnik eingesetzt, bspw. im Rahmen von Dieselpartikelfiltern (DPF). Derartige Filter weisen in der Regel ein poröses keramisches Trägermaterial auf, welches sich üblicherweise aus porösen metallischen und/oder keramischen Trägermaterialien zusammensetzt, wie bspw. Siliziumcarbid, Cordierit, Aluminiumtitanat oder einem Sintermetall.Porous ceramic bodies are used in many fields of technology. A focus of their use is, for example, in the field of pollutant reduction of exhaust gases, especially in the field of automotive technology. Thus, such ceramic bodies are used as ceramic functional elements in the field of catalyst and / or particle filter technology, for example in the context of diesel particle filters (DPF). Such filters generally have a porous ceramic support material, which is usually composed of porous metallic and / or ceramic support materials, such as, for example, silicon carbide, cordierite, aluminum titanate or a sintered metal.

Die keramischen Körper können dabei in unterschiedlichen Strukturen eingesetzt werden, welche von der Art der Abgasreinigung abhängen. insbesondere können die keramischen Körper im Rahmen einer Wabenstruktur eingesetzt werden. So ist aus der DE 602 17 084 T2 eine Wabenstruktur mit einer Vielzahl von Wabensegmenten bekannt, die zu einem Einheitskörper verbunden sind. Die Hauptkomponente jedes der Wabensegmente umfasst zumindest eine aus Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Cordierit, Aluminiumoxid, Mullit, Zirkoniumdioxid, Zirkoniumphosphat, Aluminiumtitanat, Titandioxid und Kombinationen davon.The ceramic bodies can be used in different structures, which depend on the nature of the exhaust gas purification. In particular, the ceramic bodies can be used in the context of a honeycomb structure. So is out of the DE 602 17 084 T2 a honeycomb structure having a plurality of honeycomb segments connected to a unitary body. The major component of each of the honeycomb segments comprises at least one of silicon carbide, silicon nitride, cordierite, alumina, mullite, zirconia, zirconium phosphate, aluminum titanate, titanium dioxide, and combinations thereof.

Für den Einsatz in Filtern, speziell in DPFs, kann der Körper bspw. wechselseitig verschlossene Kanäle aufweisen, deren Wände eine gewisse Porosität aufweisen. Der Gasstrom, der durch die Einlasskanäle eintritt, wird dann gezwungen, durch die Poren der Kanalwände hindurchzutreten.For use in filters, especially in DPFs, the body may, for example, have mutually closed channels whose walls have a certain porosity. The gas stream entering through the inlet channels is then forced to pass through the pores of the channel walls.

Die Porosität der keramischen Körper stellt somit ein wesentliches Kriterium für die genannten Anwendungsbereiche dar. Diese Porosität wird teilweise auf natürliche Weise beim Sinterprozess der Keramik erzeugt. Ein wichtiges Beispiel dieser natürlichen Porenerzeugung sind Silikatkeramiken, wie bspw. Cordierit-Keramiken.The porosity of the ceramic body thus represents an essential criterion for the stated fields of application. This porosity is produced partly in a natural way in the sintering process of the ceramic. An important example of this natural pore generation are silicate ceramics, such as cordierite ceramics.

In neuerer Zeit sind keramische Filterelemente auf der Basis von Aluminiumtitanat bekannt geworden, die geeignete Eigenschaften zur Anwendung bei hohen Temperaturen, wie z. B. Fahrzeug-Abgaskontrolle und Dieselabgas-Nachbehandlungssysteme wie DPFs, aufweisen. Aluminiumtitanat ist die stöchiometrische Mischphase von Aluminiumoxid und Titandioxid. Es zeichnet sich aus durch eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, einen niedrigen E-Modul sowie einen makroskopisch geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine damit verbundene herausragende Temperaturwechselbeständigkeit.Recently, ceramic filter elements based on aluminum titanate have become known which have suitable properties for use at high temperatures, such as. As vehicle exhaust control and diesel exhaust aftertreatment systems such as DPFs have. Aluminum titanate is the stoichiometric mixed phase of alumina and titania. It is characterized by a low thermal conductivity, a low modulus of elasticity and a macroscopically low thermal expansion coefficient and an associated thermal shock resistance.

Abgesehen von der genannten ”natürlichen” Porosität der Keramiken lässt sich die Porosität zusätzlich dadurch steigern, dass den Rohstoffen Porenbildner beigemischt werden, welche beim Sintern ausgebrannt werden. Hierfür werden meist günstige organische Substanzen, wie zum Beispiel Cellulose, Kohlenstofffasern, Stärke oder Wachse, vor der Formgebung dem keramischen Pulver beigemischt und beim Sintervorgang ausgebrannt. Entsprechend der Form und Größe der Porenbildner bleiben Poren im keramischen Gefüge zurück.Apart from the said "natural" porosity of the ceramics, the porosity can additionally be increased by adding pore formers to the raw materials, which are burned out during sintering. For this purpose, cheap organic substances, such as cellulose, carbon fibers, starch or waxes, are added to the ceramic powder before shaping and burnt out during the sintering process. Depending on the shape and size of the pore formers, pores remain in the ceramic structure.

Bekannt sind weiterhin keramische Papiere, die durch Zumischen von anorganischen Rohstoffen während des Papierherstellungsprozesses hergestellt werden. Unter Verwendung solcher, meist gefalteter, Keramikpapiere sind Porositäten von etwa 80% mit sehr geringem Staudruck möglich. Ebenso bekannt sind keramische Folien, die einen ähnlichen Produktionsprozess (Foliengießen) wie bei der Papierherstellung durchlaufen.Also known are ceramic papers which are produced by admixing inorganic raw materials during the papermaking process. Using such, mostly folded, ceramic papers porosities of about 80% with very low back pressure are possible. Also known are ceramic films which undergo a similar production process (film casting) as in papermaking.

Nachteilig bei diesen bekannten keramischen Elementen ist, dass, bedingt durch den Fertigungsprozess, eine gezielte Beeinflussung der Porosität insbesondere senkrecht zur Press- bzw. Fertigungsrichtung nur schwer bzw. gar nicht möglich ist.A disadvantage of these known ceramic elements that, due to the manufacturing process, a targeted influencing of the porosity, in particular perpendicular to the pressing or production direction is difficult or impossible.

Bei DPFs gibt es in letzter Zeit Entwicklungen, eine variable Porosität durch einen nachträglichen Beschichtungsprozess des bereits gebrannten Bauteils zu erzeugen. So offenbart z. B. die DE 10 2006 040 739 A1 einen Filter zur Entfernung von Partikeln aus einem Gasstrom, insbesondere von Rußpartikeln aus einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Filterkörper aus einem keramischen Filtersubstrat, wobei das Filtersubstrat mit einer porösen Schutzschicht aus einem Beschichtungsmaterial beschichtet ist. Das Beschichtungsmaterial ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, Zirkondioxid, Ceroxid, Aluminiumsilikate, Magnesium-Aluminiumsilikate, Cordierit, Mullite, Siliciumcarbid, Aluminiumtitanat, Zeolithe, Quarz, Gläser, Mischungen und Mischoxide daraus. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es nur eingeschränkte Möglichkeiten bietet (keine stufenlosen Gradienten, lediglich 2–3 Abstufungen) und einen zusätzlichen, separaten Prozessschritt erfordert.With DPFs, there are recent developments to produce a variable porosity by a subsequent coating process of the already fired component. For example, z. B. the DE 10 2006 040 739 A1 a filter for removing particles from a gas stream, in particular soot particles from an exhaust gas stream of an internal combustion engine, with a filter body made of a ceramic filter substrate, wherein the filter substrate is coated with a porous protective layer of a coating material. The coating material is selected from the group consisting of aluminas, aluminum hydroxides, titania, silica, zirconia, ceria, aluminosilicates, magnesium aluminosilicates, cordierite, mullites, silicon carbide, aluminum titanate, zeolites, quartz, glasses, mixtures and mixed oxides thereof. However, this method has the disadvantage that it offers only limited possibilities (no stepless gradients, only 2-3 gradations) and requires an additional, separate process step.

Neben der Herstellung durch plastische Formgebungsverfahren, wie z. B. Strangpressen, werden solche keramischen Körper bzw. Filtereinrichtungen auch in der Weise hergestellt, dass eine nicht-brennbare Trägerbahn mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend ein starrer Filterkörper gebildet wird. In Patent Abstracts of Japan JP 63134020 A wird bspw. ein keramisches Filterelement für einen Abgasfilter in einer Brennkraftmaschine beschrieben, das aus einer gewellten, spiralförmig aufgewickelten Filterbahn aufgebaut ist. Zur Herstellung der Filterbahn werden hitzeresistente, anorganische Fasern in einer wässrigen Suspension mit Keramikpulver vermischt und zu einer Bahn verarbeitet. Mehrere übereinander liegende Bahnen werden zu der gewünschten Form des Filterkörpers zusammengerollt, wobei zwischen benachbarten Filterbahnen wabenförmige Strömungskanäle gebildet sind. Der Filterkörper wird anschließend bei hoher Temperatur gebrannt.In addition to the production by plastic molding processes, such. B. extrusions, such ceramic body or filter devices are also prepared in such a way that a non-combustible carrier web impregnated with a ceramic slip and then a rigid filter body is formed. In Patent Abstracts of Japan JP 63134020 A For example, a ceramic filter element for an exhaust gas filter in an internal combustion engine is described, which is constructed from a corrugated, spirally wound filter web. To produce the filter web, heat-resistant, inorganic fibers are mixed with ceramic powder in an aqueous suspension and processed to form a web. Several superimposed webs are rolled up to the desired shape of the filter body, wherein honeycomb flow channels are formed between adjacent filter webs. The filter body is then fired at high temperature.

Die WO 2006/005668 offenbart ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements in einem Abgasfilter für Brennkraftmaschinen. Hierbei wird zunächst eine brennbare, nicht-keramische Trägerbahn mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend in der gewünschten geometrischen Form soweit ausgebrannt, bis die Trägerbahn verbrannt und ein starrer Filterkörper gebildet ist.The WO 2006/005668 discloses another method of manufacturing a ceramic filter element in an exhaust gas filter for internal combustion engines. Here, a combustible, non-ceramic carrier web is first soaked with a ceramic slip and then burned out in the desired geometric shape until the carrier web is burned and a rigid filter body is formed.

Aus der EP 1 554 472 B1 ist eine Abgasnachbehandlungsanordnung mit einem vom Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmbaren Körper bekannt, wobei der Körper voneinander abgegrenzte, von jeweils einer Begrenzungseinrichtung begrenzte Strömungsbereiche aufweist und die Begrenzungseinrichtungen für das Abgas permeabel sind. Die Permeabilität der Begrenzungseinrichtungen (und damit auch die Porosität) variiert, indem sich die Permeabilität zumindest zweier Begrenzungseinrichtungen in einströmöffnungsnahen und/oder einströmöffnungsfernen Bereichen voneinander unterscheidet. Es entsteht somit eine variable Porosität im gesamten Bauteil. Eine unterschiedliche Porosität über die Wanddicke der einzelnen für das Abgas permeablen Begrenzungseinrichtungen wird in diesem Dokument jedoch nicht offenbart.From the EP 1 554 472 B1 an exhaust aftertreatment arrangement is known with a body through which the exhaust gas of an internal combustion engine can flow, wherein the body has delimited flow areas delimited by in each case one boundary device and the limitation devices for the exhaust gas are permeable. The permeability of the limiting devices (and therefore also the porosity) varies as the permeability of at least two limiting devices differs from one another in regions which are close to the inlet opening and / or in the region of the inlet opening. This results in a variable porosity in the entire component. However, a different porosity across the wall thickness of the individual permeable for the exhaust gas limiting devices is not disclosed in this document.

Schließlich offenbart die DE 10 2009 008 299 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Filterelements in einem Abgasfilter für Brennkraftmaschinen, insbesondere eines Dieselpartikelfilters, bei dem eine Rohpapier-Trägerbahn mit einem keramischen Schlicker getränkt und anschließend gebrannt wird. Die verwendete Rohpapier-Trägerbahn weist dabei eine über ihre Breite und/oder Länge unterschiedliche Dicke und/oder Struktur auf. Auf diese Weise entsteht ein Filterelement, das über seinen Durchmesser bzw. seine Länge unterschiedliche Porositäten aufweist. Auch dieses Dokument offenbart keine unterschiedlichen Porositäten über die Dicke der zwischen benachbarten Filterkanälen gebildeten Wände.Finally, the reveals DE 10 2009 008 299 A1 a method for producing a ceramic filter element in an exhaust filter for internal combustion engines, in particular a diesel particulate filter, in which a raw paper carrier web is impregnated with a ceramic slip and then fired. The raw paper carrier web used in this case has a thickness and / or structure varying over its width and / or length. In this way, a filter element is formed, which has different porosities over its diameter or its length. Also, this document does not disclose different porosities across the thickness of the walls formed between adjacent filter channels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, offenporige, poröse keramische Körper bereit zu stellen, die eine unterschiedliche Porosität über die Wanddicke aufweisen, wobei diese variable Porosität auf einfache Weise erzielt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Körpers anzugeben.It is an object of the invention to provide open-pored, porous ceramic bodies having a different porosity over the wall thickness, wherein this variable porosity can be achieved in a simple manner. Another object of the invention is to provide a method for producing such a body.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgaben durch Bereitstellen eines offenporigen keramischen Körpers mit Ein- bzw. Austrittskanälen zur Führung eines Gasstromes, sowie die Ein- und Austrittskanäle trennenden porösen Wänden, wobei der Körper eine asymmetrische Porengrößenverteilung über die Dicke der Wände aufweist, die in einem einzigen Prozessschritt erzeugbar ist.The present invention solves these objects by providing an open-pored ceramic body having inlet and outlet channels for guiding a gas flow, as well as the porous walls separating the inlet and outlet channels, the body having an asymmetric pore size distribution across the thickness of the walls formed in a single Process step can be generated.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt/zeigenThe invention will be described in more detail below with reference to the drawings. It shows / show

1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Filtereinrichtung, die einen erfindungsgemäßen keramischen Körper aufweist; 1 a schematic representation of an internal combustion engine with a filter device having a ceramic body according to the invention;

2 die asymmetrischen Porengrößen einzelner Poren über die Wanddicke zwischen Schmutz- und Reinseite eines erfindungsgemäßen Filterkörpers; 2 the asymmetric pore sizes of individual pores over the wall thickness between dirty and clean side of a filter body according to the invention;

3 die Porengrößenverteilung über die Wanddicke eines erfindungsgemäßen Filterkörpers; 3 the pore size distribution over the wall thickness of a filter body according to the invention;

4 bis 7 REM-Bilder von unterschiedlichen Ausführungen der Poren auf der Schmutz- bzw. Reinseite; 4 to 7 SEM images of different types of pores on the dirty or clean side;

8 die Porengrößenverteilung über die Wanddicke mit einem einfachen Gradient; und 8th the pore size distribution over the wall thickness with a simple gradient; and

9 Beispiele für eine mögliche Porengrößenverteilung über die Wanddicke entlang der Durchströmungsrichtung bei einem erfindungsgemäßen Filterkörper. 9 Examples of a possible pore size distribution over the wall thickness along the direction of flow in a filter body according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

Der erfindungsgemäße keramische Körper kann bspw. als Katalysator eingesetzt werden, wobei ein Gasstrom den Körper überstreicht. Vor allem kann er jedoch als Heissgasfilter und insbesondere als Dieselpartikelfilter (DPF) eingesetzt werden. Im Folgenden wird beispielhaft der Einsatz als DPF geschildert. Das Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen keramischen Körpers kann dabei ein Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumtitanat, Cordierit, Mullit, SiC und dergleichen sein.The ceramic body according to the invention can be used, for example, as a catalyst, wherein a gas stream sweeps over the body. Above all, however, it can be used as a hot gas filter and in particular as a diesel particulate filter (DPF). The following is an example of use as a DPF. The starting material of the ceramic body according to the invention may be a material selected from the group consisting of aluminum titanate, cordierite, mullite, SiC and the like.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Filtereinrichtung, die einen erfindungsgemäßen keramischen Körper aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist über ein Abgasrohr 12 verbunden, in dem die Filtereinrichtung 14 mit dem erfindungsgemäßen keramischen Körper angeordnet ist. Mit der Filtereinrichtung 14 werden Rußpartikel aus dem im Abgasrohr 12 strömenden Abgas herausgefiltert. Dies ist insbesondere bei Dieselkraftmaschinen erforderlich, um gesetzliche Bestimmungen einzuhalten. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with a filter device having a ceramic body according to the invention. The internal combustion engine 10 is over an exhaust pipe 12 connected in which the filter device 14 is arranged with the ceramic body according to the invention. With the filter device 14 soot particles are out of the exhaust pipe 12 filtered exhaust gas filtered out. This is especially necessary for diesel engines to comply with legal requirements.

Die Filtereinrichtung 14 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein zylindrisches Gehäuse 16, in dem bspw. ein rotationssymmetrisches, insgesamt ebenfalls zylindrisches Filterelement 18 aus einem erfindungsgemäßen keramischen Körper angeordnet ist. Andere Gehäuseformen sind ebenfalls möglich.The filter device 14 includes in the embodiment shown a cylindrical housing 16 in which, for example, a rotationally symmetrical, overall also cylindrical filter element 18 is arranged from a ceramic body according to the invention. Other housing types are also possible.

Der erfindungsgemäße offenporige keramische Körper enthält Ein- bzw. Austrittskanäle zur Führung eines Gasstromes, sowie die Ein- und Austrittskanäle trennende poröse Wände, wobei der Körper eine asymmetrische Porengrößenverteilung über die Dicke der Wände aufweist, die in einem einzigen Prozessschritt erzeugbar ist.The open-pored ceramic body according to the invention contains inlet and outlet channels for guiding a gas flow, as well as the inlet and outlet channels separating porous walls, wherein the body has an asymmetric pore size distribution over the thickness of the walls, which can be generated in a single process step.

Die asymmetrische Porengrößenverteilung kann bei einem mit einem keramischen Schlicker getränkten Wickel aus einem nicht-keramischen Material (bspw. aus Papier, Cellulose oder Kunststofffasern) bspw. dadurch erzielt werden, dass dem keramischen Schlicker unterschiedliche Porenbildner beigemischt werden. Durch Art, Menge und/oder Kombination unterschiedlich großer Porenbildner kann gezielt ein Einlagern der Porenbildner in die Tiefe und/oder auf der Oberfläche des Mediums, d. h., der von dem Gasstrom zu durchströmenden Wand erzielt werden. Grolle Porenbildner können z. B. nicht infiltriert werden und lagern sich gezielt auf der Oberfläche der Wand ab. Auf diese Weise entsteht über die Wanddicke eine asymmetrische Porengrößenverteilung. Es können auch bekannte keramische Papiere eingesetzt werden, bei denen bereits während der Papierherstellung den Cellulosefasern ein keramisches Pulver beigemischt wird. Die Formgebung des beschichteten Papiers erfolgt dabei in einem späteren Prozessschritt.In the case of a winding impregnated with a ceramic slurry, the asymmetric pore size distribution can be achieved, for example, from a non-ceramic material (for example from paper, cellulose or plastic fibers) by mixing different pore formers with the ceramic slurry. By type, amount and / or combination of different sized pore formers can be targeted storage of pore formers in the depth and / or on the surface of the medium, d. h., Which are achieved by the gas flow to flow through the wall. Grolle pore formers can z. B. are not infiltrated and store specifically on the surface of the wall. In this way an asymmetric pore size distribution results over the wall thickness. It is also possible to use known ceramic papers in which a ceramic powder is already added to the cellulose fibers during papermaking. The shaping of the coated paper takes place in a later process step.

Als Porenbildner können bspw. Kohlenstoff, Polymere, Harz- bzw. Polymerpartikel wie Polyamide (0,5–90 μm), Polystyrole, Polyurethane, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), PP-PE-Copolymere, Latexpartikel, Polyvinylacetat (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Acrylate, Stärken und Holzmehle verwendet werden. Auch Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Porenbildner sind denkbar. Die Porenbildner können in Mengen von 0–15% zugegeben werden, Kohlenstoff und Polymere wie z. B. Polyamid vorzugsweise in Mengen von 0 bis 10%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Schlickers.As pore formers can, for example, carbon, polymers, resin or polymer particles such as polyamides (0.5-90 microns), polystyrenes, polyurethanes, polypropylene (PP), polyethylene (PE), PP-PE copolymers, latex particles, polyvinyl acetate (PVA ), Polyvinylpyrrolidone (PVP), acrylates, starches and wood flour. Combinations of two or more of these pore formers are conceivable. The pore formers can be added in amounts of 0-15%, carbon and polymers such. As polyamide, preferably in amounts of 0 to 10%, each based on the total amount of the slip.

2 zeigt die asymmetrische Porengrößenverteilung über die Wanddicke zwischen Anström-(AN) und Abströmseite (AB) eines erfindungsgemäßen Filterkörpers. Aus 3 ist die Porengrößenverteilung ersichtlich. Man erkennt die über den Wandquerschnitt (über An- und Abströmseite) unterschiedlichen Porendurchmesser (bimodale Porenverteilung, es sind zwei unterschiedliche Porengrößen vorherrschend). Je nach Anwendung kann eine offenere (bspw. SCR-Katalysator) oder geschlossenere (bspw. DPF) Anströmseite von Vorteil sein. Damit kann die Art der Filtration (Tiefen- oder Oberflächenfiltration) beeinflusst werden. Bei DPFs ist eine Oberflächenfiltration zu bevorzugen, um eine schnellere und vollständige Regeneration des Filters zu ermöglichen. Damit wird auch der Druckanstieg bei Beladung verringert. Für die Oberflächenfiltration sind die kleinen Poren auf der Anströmseite verantwortlich, die größeren Poren zur Abströmseite (Reinseite) hin ermöglichen einen niedrigen Druckverlust. Ebenso kann damit die Kontaktfläche beispielsweise zum zu entfernenden Ruß erhöht werden. Die 4 bis 7 zeigen REM-Bilder von unterschiedlichen Ausführungen der Poren auf der Anström-(Schmutz-) bzw. Abströmseite. Alle Aufnahmen sind im selben Maßstab (100fache Vergrößerung) dargestellt. 4 zeigt große Poren (ca. 50–70 μm) auf der Reinseite und 5 mittlere Poren auf der Reinseite. Demgegenüber sind aus 6 kleine Poren und aus 7 ganz kleine (ca. 10–25 μm) Poren auf der Schmutzseite zu entnehmen. Es sind natürlich auch noch größere oder kleinere Poren möglich. Auf allen Bildern ist die ursprüngliche Faserstruktur deutlich zu erkennen, was zeigt, dass dieser Gradient in der Porengröße von der Schmutz- zur Reinseite nicht durch einen separaten Beschichtungsschritt erzeugt wurde, sondern im gleichen Verfahrensschritt wie die keramische Formgebung des gesamten Körpers. 2 shows the asymmetric pore size distribution over the wall thickness between upstream (AN) and downstream (AB) of a filter body according to the invention. Out 3 the pore size distribution can be seen. One recognizes the over the wall cross-section (over arrival and outflow side) different pore diameter (bimodale pore distribution, there are two different pore sizes prevailing). Depending on the application, a more open (eg SCR catalyst) or more closed (eg DPF) upstream side of Be an advantage. Thus, the type of filtration (depth or surface filtration) can be influenced. For DPFs, surface filtration is preferable for faster and complete regeneration of the filter. This also reduces the pressure increase during loading. For the surface filtration, the small pores on the upstream side are responsible, the larger pores to the downstream side (clean side) allow a low pressure loss. Likewise, so that the contact surface can be increased, for example, to be removed soot. The 4 to 7 show SEM images of different versions of the pores on the inflow (dirt) and outflow side. All pictures are shown on the same scale (100x magnification). 4 shows large pores (about 50-70 microns) on the clean side and 5 average pores on the clean side. In contrast, are off 6 small pores and out 7 very small (about 10-25 microns) to remove pores on the dirty side. Of course, even larger or smaller pores are possible. The original fiber structure can be clearly seen in all the pictures, which shows that this gradient in pore size from the dirty to the clean side was not produced by a separate coating step, but in the same process step as the ceramic shaping of the entire body.

Dies wird auch aus der 8 deutlich, auf der eine sich verändernde Porosität über die Wanddicke (unten kleinere Poren, oben größere Poren) mit einem einfachen Gradient (von klein nach groß) erkennbar ist, die in einem einzigen Prozessschritt hergestellt wird, was sich aus der Tatsache ergibt, dass keine Phasen- bzw. Schichtgrenze ersichtlich ist, die bei einem separaten Beschichtungsschritt immer erkennbar ist.This will also come from the 8th clearly, on which a changing porosity over the wall thickness (below smaller pores, above larger pores) with a simple gradient (from small to large) is recognizable, which is manufactured in a single process step, which results from the fact that no Phase or layer boundary is visible, which is always recognizable in a separate coating step.

9 zeigt Beispiele für eine mögliche Porengrößenverteilung über die Wanddicke entlang der Durchströmungsrichtung (Pfeil A) bei einem erfindungsgemäßen Filterkörper. Kurve ➀ zeigt große Poren auf der Schmutzseite und kleine Poren auf der Reinseite, Kurve ➁ zeigt die umgekehrte Anordnung wie Kurve ➀. In Kurve ➂ ist eine beidseitige Verteilung von großen Poren auf der Oberfläche und kleineren Poren in der Wand dargestellt, während Kurve ➃ die umgekehrte Anordnung zu Kurve ➂ zeigt. Die in Kurve ➀ gezeigte Porenverteilung ist für Anwendungen geeignet, bei denen eine Tiefenfiltration erwünscht ist, während die in Kurve ➁ gezeigte Verteilung für eine Rußfiltration, z. B. im DPF, geeignet ist. Hier ist die Oberflächenfiltration mit schnellem Aufbau des Filterkuchens von Vorteil, da damit ein reduzierter Druckverlust ermöglicht wird. Kurve ➂ zeigt eine Porenverteilung, die für Katalysatoren von Vorteil sind, wenn beidseitig eine große Oberfläche gewünscht ist. Schließlich ist die in Kurve ➃ gezeigten Porenverteilung geeignet für katalytisch beschichtete Bauteile, wenn bspw. beidseitig je eine katalytische Edelmetallbeschichtung aufgebracht wird (verhindert ein zu tiefes Eindringen der Edelmetalle. 9 shows examples of a possible pore size distribution over the wall thickness along the flow direction (arrow A) in a filter body according to the invention. Curve ➀ shows large pores on the dirty side and small pores on the clean side, curve ➁ shows the reverse arrangement as curve ➀. Curve ➂ shows a bilateral distribution of large pores on the surface and smaller pores in the wall, while curve ➃ shows the reverse arrangement to curve ➂. The pore distribution shown in curve ➀ is suitable for applications where depth filtration is desired, while the distribution shown in curve ➁ for soot filtration, e.g. B. in the DPF, is suitable. In this case, surface filtration with a rapid build-up of the filter cake is advantageous since it allows a reduced pressure loss. Curve ➂ shows a pore distribution, which is advantageous for catalysts, if both sides a large surface is desired. Finally, the pore distribution shown in curve ➃ is suitable for catalytically coated components, if, for example, a catalytic noble metal coating is applied on both sides (prevents too deep penetration of the noble metals.

Eine weitere Möglichkeit, eine asymmetrische Porengrößenverteilung bei einem mit einem keramischen Schlicker getränkten Wickel aus einem nicht-keramischen Material zu erzielen, liegt in einer geeigneten Ausführung der zu infiltrierenden Wandstruktur durch einen Gradienten in der Faserstruktur, z. B. einer dichteren Faserstruktur auf einer der beiden Oberflächen des Papiers, oder der Verwendung von Multilayer Medium (mehrlagiges Cellulosemedium und Cellulosemedien mit Polymeranteil). Über die Faserstruktur des Papiers kann die Infiltration des Schlickers beeinflusst werden. Dadurch variiert über die Dicke die offene Porosität, insbesondere in Kombination mit Rheologie und Porenbildnern.Another way to achieve an asymmetric pore size distribution in a impregnated with a ceramic slurry winding of a non-ceramic material, is in a suitable embodiment of the infiltrating wall structure by a gradient in the fiber structure, eg. B. a denser fiber structure on one of the two surfaces of the paper, or the use of multilayer medium (multi-layered cellulose medium and cellulose media with polymer content). The fibrous structure of the paper can influence the infiltration of the slurry. As a result, the open porosity varies over the thickness, in particular in combination with rheology and pore formers.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Körpers bei der Anwendung als Filter liegen in der Möglichkeit, kleine Poren im Kontaktbereich zum zu filternden Gasstrom und große Poren in der Wand erzeugbar zu machen, um hohe Filtrationseffizienz bei geringem Druckverlust zu erzielen. Auch die umgekehrte Anordnung kann vorteilhaft sein, nämlich wenn eine größere Oberfläche (z. B. in Verbindung mit katalytischen Beschichtungen) gewünscht ist.The advantages of the inventive body when used as a filter are the ability to make small pores in the contact area to be filtered gas flow and large pores in the wall to produce high filtration efficiency with low pressure drop. The reverse arrangement may also be advantageous, namely if a larger surface area is desired (eg in connection with catalytic coatings).

Verfahrensbeispielprocess example

Herstellung eines keramischen Schlickers durch Einrühren von keramischen Partikeln in Flüssigkeit (z. B. Wasser, Alkohol etc.) unter Zugabe eines handelsüblichen Dispergierhilfsmittels. Die Zugabe des Porenbildners, z. B. Kohlenstoff, erfolgt im Anschluß. Um die gewünschte Partikelgröße zu erzielen, kann ein Mahlprozess folgen. Rezepturbeispiele: Rohstoff 1 Rohstoff 2 Rohstoff 3 Rohstoff 4 Verunreinigung Dispergierhilfsmittel Porenbildner Al2O3: 50,6% TiO2: 40,1% SiO2: 2,4% MgO: 0,5% 1,4% Carbonsäure 1% Graphitpulver 10 μm: 5% Al2O3: 44,3% TiO2: 35,2% SiO2: 2,1% MgO: 0,4% 1,3% Carbonsäure 2% Polymerpulver 50 μm: 16,7% Al2O3: 52,6% TiO2: 41,6% SiO2: 2,4% MgO: 0,4% 1,5% Carbonsäure 0,5% Polymerpulver 5 μm: 1,5% Preparation of a ceramic slip by stirring ceramic particles in liquid (eg water, alcohol, etc.) with the addition of a commercial dispersing aid. The addition of the pore-forming agent, for. As carbon, takes place in connection. To achieve the desired particle size, a grinding process can follow. Formulation Examples: Raw material 1 Raw material 2 Raw material 3 Raw material 4 pollution dispersing aid pore formers Al 2 O 3 : 50.6% TiO 2 : 40.1% SiO 2 : 2.4% MgO: 0.5% 1.4% Carboxylic acid 1% Graphite powder 10 μm: 5% Al 2 O 3 : 44.3% TiO 2 : 35.2% SiO 2 : 2.1% MgO: 0.4% 1.3% Carboxylic acid 2% Polymer powder 50 μm: 16.7% Al 2 O 3 : 52.6% TiO 2 : 41.6% SiO 2 : 2.4% MgO: 0.4% 1.5% Carboxylic acid 0.5% Polymer powder 5 μm: 1.5%

Über die Menge und Größe der Porenbildner wird dabei entsprechend die Porosität und die Porenverteilung beeinflußt.About the amount and size of the pore forming agent is influenced according to the porosity and the pore distribution.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 60217084 T2 [0003] DE 60217084 T2 [0003]
  • DE 102006040739 A1 [0010] DE 102006040739 A1 [0010]
  • JP 63134020 A [0011] JP 63134020A [0011]
  • WO 2006/005668 [0012] WO 2006/005668 [0012]
  • EP 1554472 B1 [0013] EP 1554472 B1 [0013]
  • DE 102009008299 A1 [0014] DE 102009008299 A1 [0014]

Claims (19)

Offenporiger, poröser keramischer Körper mit Ein- bzw. Austrittskanälen zur Führung eines Gasstromes, sowie die Ein- und Austrittskanäle trennenden porösen Wänden, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine asymmetrische Porengrößenverteilung über die Dicke der Wände aufweist, die in einem einzigen Prozesssdiritt erzeugbar ist.Porous, porous ceramic body with inlet and outlet channels for guiding a gas flow, and the inlet and outlet channels separating porous walls, characterized in that the body has an asymmetric pore size distribution over the thickness of the walls, which can be generated in a single Prozeßsdiritt. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er auf der Anströmseite kleinere Poren als auf der Abströmseite aufweist.Ceramic body according to claim 1, characterized in that it has smaller pores on the upstream side than on the downstream side. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er auf der Anströmseite größere Poren als auf der Abströmseite aufweist.Ceramic body according to claim 1, characterized in that it has larger pores on the upstream side than on the downstream side. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er beidseitig auf der Oberfläche kleinere Poren als in der trennenden porösen Wand aufweist.Ceramic body according to claim 1, characterized in that it has on both sides of the surface smaller pores than in the separating porous wall. Keramischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er beidseitig auf der Oberfläche größere Poren als in der trennenden porösen Wand aufweist.Ceramic body according to claim 1, characterized in that it has on both sides of the surface larger pores than in the separating porous wall. Keramischer Körper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumtitanat, Cordierit, Mullit, SiC und dergleichen besteht.A ceramic body according to any one of the preceding claims, characterized in that it consists of a material selected from the group consisting of aluminum titanate, cordierite, mullite, SiC and the like. Keramischer Körper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial ein keramischer Schlicker ist.Ceramic body according to one of the preceding claims, characterized in that the starting material is a ceramic slip. Keramischer Körper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper auf einem mit dem keramischen Schlicker getränkten Wickel aus einem nicht-keramischen Material besteht.Ceramic body according to claim 7, characterized in that the body consists of a non-ceramic material on a winding impregnated with the ceramic slurry. Keramischer Körper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-keramische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Papier, Cellulose und Kunststofffasern.Ceramic body according to claim 8, characterized in that the non-ceramic material is selected from the group consisting of paper, cellulose and plastic fibers. Keramischer Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial ein keramisches Papier ist.Ceramic body according to one of claims 1 to 6, characterized in that the starting material is a ceramic paper. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verwendende Papier einen vorgegebenen Gradienten in seiner Faserstruktur aufweist.A method for producing a ceramic body according to claim 9, characterized in that the paper to be used has a predetermined gradient in its fiber structure. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Körpers nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schlicker unterschiedliche Porenbildner zugegeben werden.Process for producing a ceramic body according to one of claims 7 to 9, characterized in that different pore formers are added to the slurry. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbildner ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Polymere, Harz- bzw. Polymerpartikel wie Polyamide (0,5–90 μm), Polystyrole, Polyurethane, Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), PP-PE-Copolymere, Latexpartikel, Polyvinylacetat (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Acrylate, Stärken, Holzmehle und Kombinationen davon.A method according to claim 12, characterized in that the pore formers are selected from the group consisting of carbon, polymers, resin or polymer particles such as polyamides (0.5-90 microns), polystyrenes, polyurethanes, polypropylene (PP), polyethylene (PE ), PP-PE copolymers, latex particles, polyvinyl acetate (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), acrylates, starches, wood flours and combinations thereof. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid eine Partikelgröße im Bereich von 0,5 bis 90 μm aufweist.A method according to claim 13, characterized in that the polyamide has a particle size in the range of 0.5 to 90 microns. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbildner in einer Menge von 0–15%, bezogen auf die Gesamtmenge des Schlickers, zugegeben werden.A method according to claim 12 or 13, characterized in that the pore-forming agent in an amount of 0-15%, based on the total amount of the slip added. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbildner Kohlenstoff und/oder PVA und/oder PVP in einer Menge von 0–10%, bezogen auf die Gesamtmenge des Schlickers, zugegeben werden.A method according to claim 15, characterized in that the pore formers carbon and / or PVA and / or PVP are added in an amount of 0-10%, based on the total amount of the slip. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bereits im Papierherstellungsprozess den Cellulosefasern ein keramisches Pulver beigemischt wird.A method according to claim 10, characterized in that already in the papermaking process the cellulose fibers, a ceramic powder is added. Verwendung eines porösen, offenporigen Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Dieselpartikelfilter. Use of a porous, open-pore body according to one of claims 1 to 10 as a diesel particulate filter. Verwendung eines porösen, offenporigen Körpers nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Katalysator.Use of a porous, open-pored body according to any one of claims 1 to 10 as a catalyst.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108058595A (en) * 2017-12-17 2018-05-22 成都育芽科技有限公司 A kind of environment-protecting intelligent automobile

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113845372A (en) * 2021-11-02 2021-12-28 贵州煌缔科技股份有限公司 Ceramic bubble generator and processing method

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3541372A1 (en) * 1984-11-24 1986-06-05 Nippondenso Co., Ltd., Kariya, Aichi EXHAUST GAS CLEANING FILTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US4714647A (en) * 1986-05-02 1987-12-22 Kimberly-Clark Corporation Melt-blown material with depth fiber size gradient
JPS63134020A (en) 1986-11-27 1988-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Exhaust gas filter for diesel engine
DE69319461T2 (en) * 1992-02-03 1998-11-12 Lanxide Technology Co Ltd Process for the production of ceramic sheets
DE10297497T5 (en) * 2001-12-04 2004-11-18 Fleetguard, Inc., Nashville Melt-spun ceramic fiber filter and method
WO2006005668A1 (en) 2004-07-10 2006-01-19 Mann+Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element
EP1554472B1 (en) 2002-10-22 2006-06-14 Hans Jensen Lubricators A/S Valve for mounting in a cylinder wall
DE60217084T2 (en) 2001-04-03 2007-07-12 Ngk Insulators, Ltd., Nagoya WAVE STRUCTURE AND ITS ARRANGEMENT
DE60311930T2 (en) * 2002-09-13 2007-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota Filter catalyst for the purification of diesel exhaust gases and manufacturing process therefor
DE102006040739A1 (en) 2006-08-31 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Filter for the removal of particles from a gas stream and process for its preparation
DE102008036379A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Mann + Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element
DE102009008299A1 (en) 2009-02-10 2010-08-12 Mann + Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element and filter element
WO2010110010A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 日本碍子株式会社 Honeycomb filter and method for producing honeycomb filter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19740644C2 (en) * 1997-09-16 2001-05-17 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Solar receiver with at least one porous absorber body made of ceramic material
CN101395099A (en) * 2006-03-07 2009-03-25 日本碍子株式会社 Ceramic structure and process for producing the same
DE102007011569A1 (en) * 2007-03-08 2008-09-11 Mann + Hummel Gmbh Diesel particulate filter with a ceramic filter body

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3541372A1 (en) * 1984-11-24 1986-06-05 Nippondenso Co., Ltd., Kariya, Aichi EXHAUST GAS CLEANING FILTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US4714647A (en) * 1986-05-02 1987-12-22 Kimberly-Clark Corporation Melt-blown material with depth fiber size gradient
JPS63134020A (en) 1986-11-27 1988-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Exhaust gas filter for diesel engine
DE69319461T2 (en) * 1992-02-03 1998-11-12 Lanxide Technology Co Ltd Process for the production of ceramic sheets
DE60217084T2 (en) 2001-04-03 2007-07-12 Ngk Insulators, Ltd., Nagoya WAVE STRUCTURE AND ITS ARRANGEMENT
DE10297497T5 (en) * 2001-12-04 2004-11-18 Fleetguard, Inc., Nashville Melt-spun ceramic fiber filter and method
DE60311930T2 (en) * 2002-09-13 2007-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota Filter catalyst for the purification of diesel exhaust gases and manufacturing process therefor
EP1554472B1 (en) 2002-10-22 2006-06-14 Hans Jensen Lubricators A/S Valve for mounting in a cylinder wall
WO2006005668A1 (en) 2004-07-10 2006-01-19 Mann+Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element
DE102006040739A1 (en) 2006-08-31 2008-03-06 Robert Bosch Gmbh Filter for the removal of particles from a gas stream and process for its preparation
DE102008036379A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Mann + Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element
DE102009008299A1 (en) 2009-02-10 2010-08-12 Mann + Hummel Gmbh Method for producing a ceramic filter element and filter element
WO2010110010A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 日本碍子株式会社 Honeycomb filter and method for producing honeycomb filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108058595A (en) * 2017-12-17 2018-05-22 成都育芽科技有限公司 A kind of environment-protecting intelligent automobile

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