DE202006017355U1 - Porous substrate having high porosity useful for e.g. filter comprises structure formed of bonded ceramic fibers produced by mixing ceramic fiber with additives and fluid; extruding the mixture into green substrate followed by curing - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUNDBACKGROUND
1. VERWANDTE ANMELDUNGEN1. RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nummer 60/737,237, eingereicht am 16. November 2005, mit dem Titel „System zum Extrudieren eines porösen Substrats"; der US-Patentanmeldung Nummer 11/323,430, eingereicht am 30. Dezember 2005, mit dem Titel „Extrudierbares Gemisch zum Bilden eines porösen Blocks"; der US-Patentanmeldung Nummer 11/322,777, eingereicht am 30. Dezember 2005, mit dem Titel „Verfahren zum Extrudieren eines porösen Substrats"; und der US-Patentanmeldung Nummer 11/323,429, eingereicht am 30. Dezember 2005, mit dem Titel „Extrudiertes poröses Substrat und Erzeugnisse unter Verwendung desselben"; von denen alle in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen sind.These Application claims the benefit of US Provisional Patent Application Number 60 / 737,237, filed on 16 November 2005, entitled "Extrusion System porous Substrate "; U.S. Patent Application Number 11 / 323,430, filed December 30 2005, entitled "Extrudable Mixture to form a porous Blocks "of the US patent application Number 11 / 322,777, filed December 30, 2005, entitled "Method for extruding a porous one Substrate "; and United States Patent Application Number 11 / 323,429 filed December 30 2005, entitled "Extruded porous Substrate and articles using the same ", of which all are included herein in their entirety.
2. GEBIET2nd AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein poröses keramisches Wabensubstrat.The The present invention relates to a porous ceramic honeycomb substrate.
3. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK3. DESCRIPTION OF THE STAND OF THE TECHNIQUE
Viele Prozesse erfordern feste Substrate zum Erleichtern und Unterstützen verschiedener Vorgänge. Zum Beispiel werden Substrate bei Filteranwendungen verwendet, um Schwebstoffe zu filtern, unterschiedliche Substanzen zu trennen oder Bakterien oder Keime aus der Luft zu entfernen. Diese Substrate können derart konstruiert sein, dass sie in Luft, Abgasen oder Flüssigkeiten wirken, und können derart hergestellt werden, dass sie erheblichen Umwelt- oder chemischen Belastungen standhalten. In einem anderen Beispiel werden zur Erleichterung chemischer Reaktionen katalytische Materialien auf die Substrate aufgetragen. Zum Beispiel kann ein Edelmetall auf ein geeignetes Substrat aufgetragen werden, und das Substrat kann dann derart wirken, dass es schädliche Abgase in weniger schädliche Gase katalytisch umwandelt. Typischerweise arbeiten diese festen Substrate wirksamer mit einer höheren Porosität.Lots Processes require solid substrates to facilitate and support different ones Operations. To the For example, substrates used in filtering applications are suspended solids to filter, separate different substances or bacteria or remove germs from the air. These substrates can be so Be constructed in air, exhaust gases or liquids act, and can be prepared so that they have significant environmental or chemical Withstand loads. In another example, to the relief chemical reactions catalytic materials on the substrates applied. For example, a precious metal may be applied to a suitable one Substrate are applied, and the substrate can then act, that it is harmful Exhaust gases in less harmful Catalytically converts gases. Typically, these fixed Substrates more effective with a higher Porosity.
Die Porosität ist im Allgemeinen als die Eigenschaft eines festen Materials definiert, die den prozentualen Anteil des Gesamtvolumens dieses Materials bestimmt, welches von einem offenen Raum eingenommen wird. Zum Beispiel hat ein Substrat mit 50% Porosität das halbe Volumen des Substrats, das von offenen Räumen eingenommen wird. Auf diese Weise hat ein Substrat mit einer höheren Porosität weniger Masse pro Volumen als ein Substrat mit einer geringeren Porosität. Einige Anwendungen ziehen Nutzen aus einem Substrat mit geringerer Masse. Wenn zum Beispiel ein Substrat verwendet wird, um einen katalytischen Prozess zu unterstützen, und der katalytische Prozess bei einer erhöhten Temperatur arbeitet, erwärmt sich ein Substrat mit einer geringeren thermisch wirksamen Masse schneller auf seine Betriebstemperatur. Auf diese Weise wird die Zeit für den auf seine Betriebstemperatur zu erwärmenden Katalysator, d.h. die Anspringzeit, unter Verwendung eines poröseren und weniger thermisch massiven Substrats reduziert.The porosity is generally defined as the property of a solid material, the percentage of the total volume of this material determines which of an open space is occupied. For example has a substrate with 50% porosity half the volume of the substrate occupied by open spaces becomes. In this way, a substrate with a higher porosity has less Mass per volume as a substrate with a lower porosity. Some Applications benefit from a lower mass substrate. For example, when a substrate is used to produce a catalytic Support process and the catalytic process operates at an elevated temperature, heats up a substrate with a lower thermal mass faster to its operating temperature. This way, the time is up for to warm its operating temperature Catalyst, i. the kicking time, using a more porous and less thermally massive substrate reduced.
Die
Permeabilität
ist ebenfalls eine wichtige Eigenschaft für Substrate, insbesondere Filter-
und katalytische Substrate. Die Permeabilität steht mit der Porosität dadurch
in Beziehung, dass die Permeabilität ein Maß dafür ist, wie leicht ein Fluid,
wie eine Flüssigkeit
oder ein Gas, durch das Substrat hindurch strömen kann. Die meisten Anwendungen
ziehen Nutzen aus einem hochpermeablen Substrat. Zum Beispiel arbeitet
ein Verbrennungsmotor effizienter, wenn der Nachbehandlungsfilter
einen geringeren Staudruck für
den Motor bereitstellt. Ein geringer Staudruck wird durch Verwendung
eines höherpermeablen
Substrats erzeugt. Da die Permeabilität schwieriger als die Porosität zu messen
ist, wird die Porosität
häufig
als ein Ersatzrichtwert für
die Permeabilität
eines Substrats verwendet. Jedoch ist dies keine besonders genaue Charakterisierung,
da ein Substrat ziemlich porös
sein, aber noch eine begrenzte Permeabilität haben kann, wenn die Poren
nicht generell offen und miteinander verbunden sind. Zum Beispiel
wird ein Styropor-Trinkbecher aus einem hochporösen Schaumstoffmaterial gebildet,
ist jedoch nicht permeabel für
den Flüssigkeitsstrom.
Daher muss in Anbetracht der Bedeutung der Porosität und Permeabilität auch die
Porenstruktur des Substrats geprüft
werden. In dem Beispiel des Styroporbechers hat das Styropormaterial
ein geschlossenes Porennetz. Das heißt, dass der Schaumstoff viele
nicht verbundene und/oder geschlossene Poren enthält. Auf
diese Weise gibt es viele Lücken
und offene Räume
in dem Schaumstoff, aber da die Poren nicht verbunden sind, kann
kein Fluid oder Gas von der einen Seite des Schaumstoffs zu der
anderen strömen.
Wenn mehrere der Kanäle
beginnen, sich miteinander zu verbinden, beginnen die Fluidpfade,
sich von der einen Seite zu der anderen zu bilden. In einem solchen
Fall spricht man davon, dass das Material mehrere offene Porennetze
besitzt. Je mehr verbundene Kanäle
durch das Material hindurch ausgebildet sind, desto höher ist
die Permeabilität
für die
Substanz. In dem Fall, wo jede Pore mit wenigstens einem anderen
Kanal verbunden ist und alle Poren den Fluidstrom durch die gesamte
Dicke der aus dem Material gebildeten Wand hindurch ermöglichen,
würde das
Substrat als ein vollständig
offenes Porennetz definiert werden. Es ist wichtig, den Unterschied
zwischen Zellen und Poren zu beachten. Als Zellen werden die Kanäle bezeichnet,
die (im Allgemeinen, aber nicht unbedingt parallel zueinander) durch
das Wabensubstrat hindurch verlaufen. Häufig werden Wabensubstrate
im Zusammenhang damit erwähnt,
wie viele Zellen pro Quadratinch sie haben. Zum Beispiel hat ein
Substrat mit 200 Zellen pro Quadratinch
Dementsprechend ist es für viele Anwendungen sehr erwünscht, dass Substrate mit hoher Porosität und mit einer inneren Porenstruktur gebildet werden, die eine gleichermaßen hohe Permeabilität ermöglicht. Ebenso müssen die Substrate mit einer ausreichend festen Struktur gebildet werden, um den strukturellen und umweltbedingten Erfordernissen für besondere Anwendungen Rechnung zu tragen. Zum Beispiel muss ein Filter oder Katalysator, der an einem Verbrennungsmotor angebracht werden soll, in der Lage sein, der möglichen umgebungsbedingten Erschütterung, den thermischen Anforderungen und den Fertigungs- und Nutzungsbeanspruchungen standzuhalten. Schließlich muss das Substrat mit einem Aufwand hergestellt werden können, der gering genug ist, um eine umfassende Benutzung zu ermöglichen. Zum Beispiel muss, um auf das Niveau der weltweiten Schadstoffemission von Kraftfahrzeugen einzuwirken, ein Filtersubstrat sowohl in entwickelten als auch Entwicklungsländern erschwinglich und verwendbar sein. Dementsprechend ist die gesamte Kostenstruktur für Filter- und Katalysatorsubstrate ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Substratgestaltung und dem ausgewählten Verfahren.Accordingly is it for many applications very desirable, that substrates with high porosity and be formed with an inner pore structure that is equally high permeability allows. As well have to the substrates are formed with a sufficiently strong structure, to meet the structural and environmental needs of particular Applications. For example, a filter or Catalyst to be attached to an internal combustion engine to be able of possible environmental Vibration, the thermal requirements and the manufacturing and use stresses withstand. After all the substrate must be able to be manufactured at a cost, the low enough to allow full use. For example, to get to the level of global pollutant emissions of motor vehicles, a filter substrate both in developed as also developing countries affordable and usable. Accordingly, the entire Cost structure for Filter and catalyst substrates an essential consideration in the substrate design and the selected method.
Die Extrusion hat sich als ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung fester Substrate mit konstantem Querschnitt erwiesen. Insbesondere ist die Extrusion von Keramikpulvermaterial das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Filter- und katalytischen Substraten für Verbrennungsmotoren. Mit der Zeit ist das Verfahren zum Extrudieren von Keramikpulver derart fortgeschritten, dass nun Substrate mit Porositäten von annähernd 60% extrudiert werden können. Diese extrudierten porösen Substrate hatten gute Festigkeitseigenschaften, können flexibel hergestellt werden, können massengefertigt werden, hohe Qualitätsniveaus halten, und sind sehr kostengünstig. Jedoch hat die Extrusion von Keramikpulvermaterial eine praktische Obergrenze der Porosität erreicht, und weitere Erhöhungen der Porosität scheinen zu einer inakzeptablen geringen Festigkeit zu führen. Zum Beispiel hat sich, wenn die Porosität über 60% erhöht ist, das extrudierte Keramikpulversubstrat als nicht stark genug erwiesen, um in der rauen Umgebung eines Dieselpartikelfilters zu arbeiten. Bei einer anderen Beschränkung der bekannten Extrusionsverfahren war es erwünscht, den Oberflächenbereich in einem Substrat zu vergrößern, um eine effizientere katalytische Umwandlung zu ermöglichen. Um den Oberflächenbereich zu vergrößern, wurde versucht, die Zelldichte der extrudierten Keramikpulversubstrate zu erhöhen, jedoch führte die Erhöhung der Zelldichte zu einem inakzeptablen Staudruck für den Motor. Daher haben die extrudierten Keramikpulversubstrate mit sehr hohen Porositäten keine ausreichende Festigkeit und erzeugen auch einen inakzeptablen Staudruck, wenn ein vergrößerter Oberflächenbereich benötigt wird. Dementsprechend scheint die Extrusion von Keramikpulver ihre praktischen Nutzungsgrenzen erreicht zu haben.The Extrusion has proven to be an efficient and cost effective Process for the preparation of solid substrates with constant cross-section proved. In particular, the extrusion of ceramic powder material the most widely used method for the production of filter and catalytic substrates for Internal combustion engines. Over time, the process is to extrude of ceramic powder advanced so that now substrates with porosities from approximate 60% can be extruded. These extruded porous Substrates have good strength properties, can be flexible can be made be mass produced, maintain high quality levels, and are very inexpensive. However, the extrusion of ceramic powder material has a practical one Upper limit of porosity achieved, and further increases the porosity seem to lead to unacceptably low strength. To the For example, when the porosity is increased above 60%, the extruded ceramic powder substrate has become as not strong enough to work in the harsh environment of a diesel particulate filter to work. In another limitation of the known extrusion methods was it desirable the surface area in a substrate to enlarge to enable a more efficient catalytic conversion. To the surface area to enlarge attempts the cell density of the extruded ceramic powder substrates to increase, however, led the increase the cell density to an unacceptable back pressure for the engine. Therefore, the extruded ceramic powder substrates have very high porosities insufficient strength and also produce an unacceptable Back pressure, if an increased surface area needed becomes. Accordingly, the extrusion of ceramic powder seems their to have reached practical limits of use.
In dem Bestreben, höhere Porositäten zu erreichen, haben Filterlieferanten versucht, auf gefaltete Keramikpapiere umzustellen. Unter Verwendung solcher gefalteter Keramikpapiere sind Porositäten von etwa 80% mit sehr geringem Staudruck möglich. Mit einem solchen geringen Staudruck wurden diese Filter bei Anwendungen, wie Bergbau, verwendet, wo ein äußerst geringer Staudruck eine Notwendigkeit ist. Jedoch war die Verwendung der gefalteten Keramikpapierfilter sporadisch und wurde nicht sehr stark angenommen. Zum Beispiel wurden gefaltete Keramikpapiere in rauen Umgebungen nicht wirksam verwendet. Die Herstellung der gefalteten Keramikpapiere erfordert die Verwendung eines Papierherstellungsverfahren, das Keramikpapierstrukturen erzeugt, die relativ schwach sind und im Vergleich zu extrudierten Filtern nicht kostengünstig zu sein scheinen. Ferner ermöglicht die Bildung von gefalteten Keramikpapieren sehr wenig Flexibilität in der Zellform und Zelldichte. Zum Beispiel ist es schwierig, einen gefalteten Papierfilter mit großen Einlasskanälen und kleineren Auslasskanälen zu erzeugen, welche bei einigen Filteranwendungen erwünscht sein können. Dementsprechend hat die Verwendung von gefalteten Keramikpapieren die Erfordernisse für Filter- und katalytische Substrate mit höherer Porosität nicht erfüllt.In the desire to be higher porosities To achieve, filter suppliers have tried on folded ceramic papers convert. Using such folded ceramic papers are porosities of about 80% possible with very low dynamic pressure. With such a small one Back pressure these filters were used in applications such as mining, where a very small Back pressure is a necessity. However, the use of the Folded ceramic paper filter sporadically and did not get very strong accepted. For example, folded ceramic papers became rough Environments are not used effectively. The production of the folded Ceramic papers requires the use of a papermaking process, which produces ceramic paper structures that are relatively weak and not cost-effective compared to extruded filters seem to be. Furthermore allows the formation of folded ceramic papers has very little flexibility in the Cell shape and cell density. For example, it is difficult to do a folded one Paper filter with big inlet channels and smaller outlet channels which are desirable in some filter applications can. Accordingly, the use of folded ceramic papers the requirements for Filter and catalytic substrates with higher porosity not Fulfills.
In einem anderen Beispiel des Bestrebens, die Porosität zu erhöhen und die Nachteile von gefaltetem Papier zu vermeiden, hat man Substrate durch Formen einer Masse mit keramischen Präkursoren und sorgfältiges Verarbeiten der Masse zu wachsenden monokristallinen Whiskern in einem porösen Muster gebildet. Jedoch erfordert das Wachsen dieser Kristalle an Ort und Stelle eine sorgfältige und genaue Steuerung des Aushärtungsprozesses, was den Prozess für die Massenfertigung schwierig, relativ teuer und anfällig für Fehler macht. Ferner bietet dieser schwierige Prozess nur ein wenig mehr Prozentpunkte in der Porosität. Schließlich entwickelt der Prozess nur einen mullitartigen kristallinen Whisker, welcher die Anwendbarkeit des Substrats beschränkt. Zum Beispiel ist ein Mullit dafür bekannt, dass er einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, was kristalline Mullitwhisker bei vielen Anwendungen unerwünscht macht, die einen breiten Temperaturbereich und genaue Temperaturübergänge erfordern.In another example of the endeavor to increase the porosity and the disadvantages of folded To avoid paper, substrates have been formed by forming a mass with ceramic precursors and thoroughly processing the mass into growing monocrystalline whiskers in a porous pattern. However, growing these crystals in place requires careful and accurate control of the curing process, making the process for mass production difficult, relatively expensive and prone to failure. Furthermore, this difficult process only provides a little more percentage points in porosity. Finally, the process develops only a mullite-like crystalline whisker which limits the applicability of the substrate. For example, a mullite is known to have a large coefficient of thermal expansion, making crystalline mullite whiskers undesirable in many applications requiring a wide temperature range and accurate temperature transitions.
Dementsprechend hat die Industrie einen Bedarf an einem festen Substrat, das eine hohe Porosität und eine entsprechend hohe Permeabilität hat. Bevorzugt würde das Substrat als ein sehr erwünschtes offenes Zellnetz geformt sein, würde kostengünstig in der Herstellung sein und könnte mit flexiblen physikalischen, chemischen und Reaktionseigenschaften hergestellt werden.Accordingly The industry has a need for a solid substrate that has a high porosity and has a correspondingly high permeability. This would be preferred Substrate as a very desirable open cell network would be shaped economical be in the making and could with flexible physical, chemical and reaction properties getting produced.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Kurz zusammengefasst, schafft die vorliegende Erfindung ein extrudierbares Gemisch zum Erzeugen eines hochporösen Substrats unter Verwendung eines Extrusionsverfahrens. Insbesondere ermöglicht die vorliegende Erfindung, Fasern, wie organische, anorganische, Glas-, Keramik- oder Metallfasern, zu einer Masse zu vermischen, die, wenn sie extrudiert und ausgehärtet ist, ein hochporöses Substrat bildet. In Abhängigkeit von dem besonderen Gemisch ermöglicht die vorliegende Erfindung Substratporositäten von etwa 60% bis etwa 90% und ermöglicht auch Prozessvorteile mit anderen Porositäten. Das extrudierbare Gemisch kann eine breite Vielfalt von Fasern und Additiven verwenden und ist an eine breite Vielfalt von Betriebsumgebungen und Anwendungen anpassbar. Fasern, welche einen Formfaktor von größer als 1 haben, werden nach den Substratanforderungen ausgewählt und werden mit Bindemitteln, Porenbildnern, Extrusionshilfsmitteln und Fluid vermischt, um eine homogene extrudierbare Masse zu bilden. Die homogene Masse wird zu einem Grünkörper-Substrat extrudiert. Das flüchtigere Material wird vorzugsweise aus den Grünkörper-Substrat entfernt, was ermöglicht, dass sich die Fasern miteinander verbinden und kontaktieren. Während der Aushärtungsprozess andauert, werden Faser-zu-Faser-Bindungen gebildet, um eine Struktur mit einem im Wesentlichen offenen Porennetz zu erzeugen. Das resultierende poröse Substrat ist bei vielen Anwendungen nützlich, zum Beispiel als ein Substrat für ein Filter- oder Katalysatorgehäuse oder einen Katalysator.Short summarized, the present invention provides an extrudable Mixture for producing a highly porous substrate using an extrusion process. In particular, the present invention enables Fibers, such as organic, inorganic, glass, ceramic or metal fibers, into a mass that, when extruded and cured, a highly porous Substrate forms. In dependence of allows the special mixture the present invention substrate porosities from about 60% to about 90% and allows also process advantages with other porosities. The extrudable mixture can use a wide variety of fibers and additives and is connected to a wide variety of operating environments and applications customizable. Fibers having a shape factor greater than 1 are selected according to the substrate requirements and be with binders, pore formers, extrusion aids and Fluid mixed to form a homogeneous extrudable mass. The homogeneous mass is extruded to a greenbody substrate. The more volatile Material is preferably removed from the green body substrate, which allows that the fibers connect and contact each other. During the Curing process continues, Fiber-to-fiber bonds are formed to form a structure with one to create a substantially open pore network. The resulting porous Substrate is useful in many applications, for example as a Substrate for a filter or catalyst housing or a catalyst.
In einem spezielleren Beispiel werden Keramikfasern mit einem Formfaktor zwischen etwa 3 und etwa 1000, obwohl typischer in dem Bereich von etwa 3 bis etwa 500 ausgewählt. Der Formfaktor ist das Verhältnis der Länge der Faser geteilt durch den Durchmesser der Faser. Die Keramikfasern werden mit Bindemittel, Porenbildner und einem Fluid zu einer homogenen Masse vermischt. Ein Schermischprozess wird angewendet, um die Faser gleichmäßig in der Masse vollständiger zu verteilen. Das Keramikmaterial kann etwa 8 bis etwa 40 Volumenprozent der Masse sein, woraus sich ein Substrat ergibt, das zwischen etwa 92% und etwa 60% Porosität hat. Die homogene Masse wird zu einem Grünkörper-Substrat extrudiert. Das Bindemittelmaterial wird aus dem Grünkörper-Substrat entfernt, was den Fasern ermöglicht, zu überlappen oder zu kontaktieren. Während der Aushärtungsprozess andauert, werden Faser-zu-Faser-Bindungen gebildet, um ein festes offenes Zellnetz zu erzeugen. Wie in dieser Beschreibung verwendet, ist „Aushärten" derart definiert, dass es zwei wesentliche Verfahrensschritte umfasst: 1) Bindemittelentfernung und 2) Bindungsbildung. Der Bindemittelentfernungsvorgang entfernt freies Wasser, entfernt den größten Teil der Additive und ermöglicht den Faser-zu-Faser-Kontakt. Das resultierende poröse Substrat ist bei vielen Anwendungen nützlich, zum Beispiel als ein Substrat für einen Filter oder Katalysator.In A more specific example is ceramic fibers with a shape factor between about 3 and about 1000, although more typically in the range of about 3 to about 500 selected. The form factor is the ratio of Length of Fiber divided by the diameter of the fiber. The ceramic fibers become homogeneous with binder, pore former and a fluid Mass mixed. A shear mixing process is applied to the fiber evenly in the Mass more complete to distribute. The ceramic material may be about 8 to about 40 volume percent be the mass, resulting in a substrate that is between about 92% and about 60% porosity Has. The homogeneous mass is extruded to a greenbody substrate. The Binder material is removed from the green body substrate, which allows the fibers to overlap or to contact. While the curing process continues, fiber-to-fiber bonds are formed to form a solid to create an open cell network. As used in this description, is "curing" defined in such a way that it comprises two main process steps: 1) Binder removal and 2) bond formation. The binder removal process is removed free water, removes most of it the additive and allows the fiber-to-fiber contact. The resulting porous substrate is useful in many applications for example as a substrate for a filter or catalyst.
In einem anderen speziellen Beispiel kann ein poröses Substrat ohne die Verwendung von Porenbildnern erzeugt werden. In diesem Fall kann das Keramikmaterial etwa 40 bis etwa 60 oder mehr Volumenprozent der Masse sein, woraus sich ein Substrat ergibt, das zwischen etwa 60% und etwa 40% Porosität hat. Da kein Porenbildner verwendet wird, ist das Extrusionsverfahren vereinfacht und kostengünstiger. Ebenso ist die resultierende Struktur ein sehr erwünschtes, im Wesentlichen offenes Porennetz.In Another specific example may be a porous substrate without use be generated by pore formers. In this case, the ceramic material from about 40 to about 60 or more percent by volume of the mass, from which resulting in a substrate having between about 60% and about 40% porosity. There no pore former is used, the extrusion process is simplified and cheaper. Likewise, the resulting structure is a very desirable, essentially open pore network.
Vorteilhafterweise erzeugt das offenbarte Faserextrusionssystem ein Substrat, das eine hohe Porosität hat und sowohl ein offenes Porennetz, das eine entsprechend hohe Permeabilität ermöglicht, als auch eine ausreichende Festigkeit entsprechend den Anwendungserfordernissen hat. Das Faserextrusionssystem erzeugt auch ein Substrat mit ausreichender Kosteneffizienz, um eine umfassende Verwendung der resultierenden Filter und Katalysatoren zu ermöglichen. Das Extrusionssystem ist leicht für die Massenfertigung einsetzbar und ermöglicht, dass flexible chemische Zusammensetzungen und Konstruktionen eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen. Die vorliegende Erfindung stellt eine bahnbrechende Verwendung von Fasermaterial in einem extrudierbaren Gemisch dar. Dieses fasrige extrudierbare Gemisch ermöglicht die Extrusion von Substraten mit sehr hohen Porositäten in einer Massenfertigung und in einer kostengünstigen Weise. Durch Ermöglichen der Verwendung von Fasern in dem reproduzierbaren und robusten Extrusionsprozess ermöglicht die vorliegende Erfindung die Massenfertigung von Filter- und katalytischen Substraten zur weiten Verwendung in der ganzen Welt.Advantageously, the disclosed fiber extrusion system produces a substrate which has a high porosity and has both an open pore network which allows a correspondingly high permeability and a sufficient strength according to the application requirements. The fiber extrusion system also produces a substrate with sufficient cost efficiency to allow full utilization of the resulting filters and catalysts. The extrusion system is readily applicable for mass production and allows flexible chemical compositions and constructions to handle a variety of applications support applications. The present invention represents a pioneering use of fibrous material in an extrudable blend. This fibrous extrudable blend enables the extrusion of very high porosity substrates in a mass production and cost effective manner. By enabling the use of fibers in the reproducible and robust extrusion process, the present invention enables the mass production of filter and catalytic substrates for wide use throughout the world.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus einer Lesung der folgenden Beschreibung ersichtlich und können durch die Mittel und Kombinationen realisiert werden, die in den beigefügten Ansprüchen besonders aufgezeigt sind.These and other features of the present invention are from a reading The following description can be seen and understood by the means and combinations be realized, which are particularly indicated in the appended claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Die Zeichnungen bilden einen Teil dieser Beschreibung und enthalten beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche in verschiedenen Formen ausgeführt werden können. Es versteht sich, dass in manchen Fällen verschiedene Aspekte der Erfindung übertrieben oder vergrößert gezeigt sein können, um ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern.The Drawings form part of this description and are included exemplary embodiments of the invention, which are carried out in various forms can. It is understood that in some cases different aspects of Invention exaggerated or shown enlarged could be, for an understanding to facilitate the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Ausführliche Beschreibungen von Beispielen der Erfindung sind hierin vorgesehen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen veranschaulicht werden kann. Daher sind die hierin offenbarten speziellen Details nicht als Einschränkung zu interpretieren, sondern vielmehr als eine repräsentative Grundlage zum Lehren eines technisch versierten Fachmanns, wie die vorliegende Erfindung in nahezu jedem(r) eingehenden System, Struktur oder Methode anzuwenden ist.Detailed descriptions of examples of the invention are provided herein. It is understood, however, that the present invention can be illustrated in various forms. Therefore, the specific details disclosed herein are not to be interpreted as limiting, but rather as a representative basis for teaching a person skilled in the art, such as the present invention in almost any incoming system, structure or method.
Mit
Bezug auf
Das
System
Nach
den speziellen Erfordernissen werden Additive
Das
Grünkörper-Substrat
wird dann bei
Mit
Bezug auf
Im
Allgemeinen wird eine Faser als ein Material mit einem relativ kleinen
Durchmesser und einem Formfaktor von größer als Eins betrachtet. Der
Formfaktor ist das Verhältnis
der Länge
der Faser geteilt durch den Durchmesser der Faser. Wie hierin verwendet,
wird bei dem „Durchmesser" der Faser der Einfachheit
halber davon ausgegangen, dass die Querschnittsform der Faser ein
Kreis ist; diese vereinfachte Annahme wird für Fasern unabhängig von
ihrer tatsächlichen
Querschnittsform angewendet. Zum Beispiel hat eine Faser mit einem
Formfaktor von 10 eine Länge,
die dem 10-fachen Durchmesser der Faser entspricht. Der Durchmesser der
Faser kann 6 Mikrometer sein, obwohl die Durchmesser in dem Bereich
von etwa 1 Mikrometer bis etwa 25 Mikrometer leicht verfügbar sind.
Es versteht sich, dass Fasern mit vielen anderen Durchmessern und Formfaktoren
in dem System
Die
Fasern für
das extrudierbare Gemisch
Um
ein extrudierbares Gemisch zu erzeugen, werden die Fasern üblicherweise
mit einem Weichmacher kombiniert. Auf diese Weise werden die Fasern
mit anderen ausgewählten
organischen oder anorganischen Additiven kombiniert. Diese Additive
bilden drei Haupteigenschaften für
das Extrudat. Erstens ermöglichen
die Additive, dass das extrudierbare Gemisch eine Rheologie hat,
die zum Extrudieren geeignet ist. Zweitens verleihen die Additive
dem extrudierten Substrat, welches üblicherweise als Grünkörper-Substrat
bezeichnet wird, eine ausreichende Festigkeit, um seine Form zu
halten und die Fasern zu positionieren, bis diese Additive während des
Aushärtungsvorgangs
entfernt werden. Drittens werden schließlich die Additive derart ausgewählt, dass
sie in dem Aushärtungsvorgang
in einer Weise abbrennen, welche die Anordnung der Fasern in einer überlappenden
Konstruktion erleichtert und die Bildung einer festen Struktur nicht
schwächt. Üblicherweise
enthalten die Additive ein Bindemittel, wie das Bindemittel
Wie
oben kurz beschrieben, kann das extrudierbare Gemisch
Die vorliegende Erfindung stellt eine bahnbrechende Verwendung von Fasermaterial in einem Kunststoffblock oder Gemisch zur Extrusion dar. Dieses fasrige extrudierbare Gemisch ermöglicht die Extrusion von Substraten mit sehr hohen Porositäten in einer Massenfertigung und in kostengünstiger Weise. Durch Ermöglichen der Verwendung der Fasern bei dem reproduzierbaren und robusten Extrusionsverfahren ermöglicht die vorliegende Erfindung die Massenfertigung von Filter- und katalytischen Substraten zur breiten Verwendung in der ganzen Welt.The The present invention represents a pioneering use of fibrous material in a plastic block or mixture for extrusion. This fibrous extrudable mixture allows the extrusion of substrates with very high porosities in a mass production and in a cost effective manner. By enabling the use of the fibers in the reproducible and robust Extrusion process allows the present invention mass production of filter and catalytic Substrates for wide use throughout the world.
Mit
Bezug auf
Vorteilhafterweise
erleichtert die Bildung von Bindungen, wie der Bindungen
Mit
Bezug auf
Mit
Bezug auf
Das
extrudierbare Gemisch und der Prozess, die im Allgemeinen so weit
beschrieben sind, werden verwendet, um ein sehr vorteilhaftes und
poröses
Substrat zu erzeugen. In einem Beispiel kann das poröse Substrat
zu einem Filterblocksubstrat
Bei
der Verwendung als eine Durchströmvorrichtung
ermöglicht
die hohe Porosität
des Blocks
Das
fasrige extrudierbare Gemisch, wie mit Bezug auf
Die Bindemittel und Porenbildner können dann sowohl nach der Art der ausgewählten Fasern als auch nach anderen gewünschten Eigenschaften ausgewählt werden. In einem Beispiel wird das Bindemittel derart ausgewählt, dass es eine besondere Art von Bindung im flüssigen Zustand zwischen den ausgewählten Fasern erleichtert. Insbesondere hat das Bindemittel eine Komponente, welche bei einer Bindungstemperatur derart reagiert, dass sie den Fluss einer flüssigen Verbindung zu den Knotenpunkten der sich kreuzenden Fasern erleichtert. Ebenso wird das Bindemittel für seine Fähigkeit ausgewählt, sowohl die ausgewählte Faser weichzumachen als auch deren Festigkeit im Rohzustand beizubehalten. In einem Beispiel wird das Bindemittel auch nach der Art der verwendeten Extrusion und der erforderlichen Temperatur für die Extrusion ausgewählt. Zum Beispiel bilden manche Bindemittel eine gallertartige Masse, wenn sie zu sehr erwärmt werden, und können daher nur bei Extrusionsverfahren mit geringer Temperatur verwendet werden. In einem anderen Beispiel kann das Bindemittel nach seinen Stoß- oder Schermischeigenschaften ausgewählt werden. Auf diese Weise kann das Bindemittel das Schneiden der Fasern mit dem gewünschten Formfaktor während des Mischvorgangs erleichtern. Das Bindemittel kann auch nach seinen Abbau- oder Abbrenneigenschaften ausgewählt werden. Das Bindemittel muss in der Lage sein, die Fasern generell an Ort und Stelle zu halten und die sich bildende Faserstruktur während des Abbrennens nicht zu unterbrechen. Zum Beispiel können, wenn das Bindemittel zu schnell oder heftig abbrennt, die austretenden Gase die sich bildende Struktur unterbrechen. Ebenso kann das Bindemittel nach der Menge des Restes des Binders ausgewählt werden, der nach dem Abbrennen hinterlassen wird. Manche Anwendungen können hochempfindlich gegen solche Reste sein.The binders and pore formers can then be selected according to the type of fibers selected as well as other desired properties. In one example, the binder is selected to facilitate a particular type of bonding in the liquid state between the selected fibers. In particular, the binder has a component which reacts at a bonding temperature such that it facilitates the flow of a liquid compound to the junctions of the intersecting fibers. Also, the binder is selected for its ability to both soften the selected fiber and maintain its strength in the raw state. In one example, the binder is also selected for the type of extrusion used and the temperature required for extrusion. For example, some binders form a gelatinous mass when heated too much and therefore can only be used in low temperature extrusion processes. In another example, the binder may be selected for its impact or shear mixing properties. In this way, the binder can facilitate cutting the fibers of the desired shape factor during the blending operation. The binder can also be selected according to its degradation or burning properties. The binder must be able to hold the fibers generally in place and the forming fiber structure during burning not to interrupt. For example, if the binder burns off too quickly or violently, the exiting gases may disrupt the forming structure. Likewise, the binder can be selected according to the amount of the remainder of the binder left after burning. Some applications may be highly sensitive to such residues.
Porenbildner können für die Bildung von relativ angemessenen Porositäten nicht benötigt werden. Zum Beispiel können die natürliche Anordnung und Verdichtung der Fasern innerhalb des Bindemittels zusammenwirken, um eine Porosität von etwa 40% bis etwa 60% zu ermöglichen. Auf diese Weise kann ein Substrat mit angemessener Porosität unter Verwendung eines Extrusionsverfahrens ohne die Verwendung von Porenbildnern erzeugt werden. In manchen Fällen ermöglicht die Beseitigung von Porenbildnern ein poröses Substrat, das im Vergleich zu bekannten Verfahren wirtschaftlicher herzustellen ist. Jedoch können, wenn eine Porosität von mehr als etwa 60% erforderlich ist, Porenbildner verwendet werden, um einen zusätzlichen Luftraum innerhalb des Substrats nach dem Aushärten zu bewirken. Die Porenbildner können auch nach ihren Abbau- oder Abbrenneigenschaften ausgewählt werden, und können auch nach ihrer Größe und Form ausgewählt werden. Die Porengröße kann zum Beispiel zum Abscheiden besonderer Arten von Schwebstoffen oder zum Ermöglichen einer besonders hohen Permeabilität wichtig sein. Die Form der Poren kann auch angepasst werden, um zum Beispiel die genaue Ausrichtung der Fasern zu unterstützen. Zum Beispiel kann eine relativ längliche Porenform die Fasern zu einem ausgerichteteren Muster anordnen, während eine unregelmäßigere oder sphärische Form die Fasern zu einem beliebigeren Muster anordnen kann.pore formers can for the Formation of relatively adequate porosities are not needed. To the Example can The natural Arrangement and densification of the fibers within the binder interact to create a porosity from about 40% to about 60%. In this way, a substrate with adequate porosity under Use of an extrusion process without the use of pore formers be generated. In some cases allows the removal of pore forming a porous substrate, in comparison to produce known processes more economical. however can, if a porosity required by more than about 60%, pore formers are used for an additional To cause air space within the substrate after curing. The pore formers can also be selected according to their degradation or burning properties, and can also according to their size and shape selected become. The pore size can For example, for separating special types of suspended matter or Enable important for a particularly high permeability. The shape of the Pores can also be adjusted, for example, the exact alignment to support the fibers. For example, a relatively elongated Pore form the fibers to a more aligned pattern, while a more irregular or spherical Shape the fibers can arrange to a more arbitrary pattern.
Die Faser kann von einem Hersteller als eine zugeschnittene Faser bereitgestellt und direkt in dem Verfahren verwendet werden, oder eine Faser kann in einem Massenformat bereitgestellt werden, welches üblicherweise vor der Benutzung bearbeitet wird. Auf die eine oder andere Art sollten Verfahrensgesichtspunkte berücksichtigen, wie die Faser zu ihrer endgültigen gewünschten Formfaktorverteilung zu bearbeiten ist. Im Allgemeinen wird die Faser zunächst vor dem Vermischen mit anderen Additiven zerschnitten, und wird dann während der Misch-, Scher- und Extrusionsschritte weiter zerschnitten. Jedoch kann die Extrusion auch mit unzerschnittenen Fasern durchgeführt werden, indem die Rheologie derart festgelegt wird, dass sie das Extrusionsgemisch mit angemessenen Extrusionsdrücken extrudierbar macht, und ohne dass Dilatanzströmungen in dem Extrusionsgemisch verursacht werden, wenn es an der Extrusionspressformfläche unter Druck platziert ist. Es versteht sich, das das Zerschneiden von Fasern zu einer angemessenen Formfaktorverteilung an verschiedenen Stellen in dem gesamten Prozess durchgeführt werden kann: Sobald die Faser ausgewählt und auf eine brauchbare Länge zugeschnitten wurde, wird sie mit dem Bindemittel und dem Porenbildner vermischt. Dieses Mischen kann zunächst in einer trockenen Form durchgeführt werden, um den Mischvorgang einzuleiten, oder kann als ein Nassmischvorgang durchgeführt werden. Das Fluid, welches üblicherweise Wasser ist, wird zu dem Gemisch hinzugefügt. Um das erforderliche Niveau der homogenen Verteilung zu erreichen, wird das Gemisch über ein oder mehrere Stadien schergemischt. Das Schermischen oder Dispersionsmischen schafft sowohl einen sehr erwünschten homogenen Mischvorgang für eine gleichmäßige Verteilung der Fasern in dem Gemisch als auch ein weiteres Zerschneiden von Fasern auf den gewünschten Formfaktor.The Fiber may be provided by a manufacturer as a tailored fiber and can be used directly in the process, or a fiber can be provided in a mass format, which is usually is processed before use. In one way or another should consider procedural issues, such as the fiber to their final desired Form factor distribution is to be processed. In general, the Fiber first sliced before mixing with other additives, and will then while the mixing, shearing and extrusion steps further cut. however the extrusion can also be carried out with uncut fibers, by setting the rheology to be the extrusion mixture with reasonable extrusion pressures makes extrudable, and without dilatant flows in the extrusion mixture caused when it attaches to the extrusion press molding surface Pressure is placed. It goes without saying that the cutting of Fibers to an appropriate form factor distribution at different Jobs in the entire process can be performed: as soon as the Fiber selected and to a usable length it is cut with the binder and the pore former mixed. This mixing may initially be in a dry form carried out to initiate the mixing process, or may be used as a wet mixing operation carried out become. The fluid, which is usually Water is added to the mixture. To the required level to achieve the homogeneous distribution, the mixture is over or several stages sheared. The shear mixing or dispersion mixing creates both a very desirable homogeneous mixing process for a uniform distribution of Fibers in the mixture as well as a further cutting of fibers to the desired Form factor.
Im
Allgemeinen kann das Gemisch derart angepasst werden, dass es eine
Rheologie hat, die für
eine vorteilhafte Extrusion geeignet ist. Üblicherweise resultiert die
richtige Rheologie aus der richtigen Auswahl und Mischung der Fasern,
Bindemittel, Dispersionsmittel, Weichmacher, Porenbildner und Fluide.
Ein hohes Maß an
Mischung wird benötigt,
um den Fasern eine angemessene Plastizität zu verleihen. Sobald die
richtige Faser, das richtige Bindemittel und der richtige Porenbildner
ausgewählt
wurden, wird die Menge des Fluids üblicherweise endgültig geregelt,
um die richtige Rheologie zu erreichen. Eine richtige Rheologie
kann angezeigt werden, wie zum Beispiel durch einen von zwei Versuchen.
Der erste Versuch ist ein subjektiver, informeller Versuch, wo ein
Tropfen des Gemisches entfernt und zwischen den Fingern einer erfahrenen
Extrusionsbedienperson geformt wird. Die Bedienperson ist in der
Lage, zu erkennen, wenn das Gemisch zwischen den Fingern richtig
gleitet, was anzeigt, dass das Gemisch in einem richtigen Zustand
für die
Extrusion ist. Ein zweiter objektiverer Versuch beruht auf der Messung
physikalischer Eigenschaften des Gemisches. Im Allgemeinen kann
die Scherfestigkeit im Vergleich zum Kompaktionsdruck unter Verwendung
eines begrenzten (d.h. Hochdruck) ringförmigen Rheometers gemessen
werden. Die Messungen werden übernommen
und entsprechend einem Vergleich der Kohäsionsfestigkeit mit der Druckabhängigkeit
aufgezeichnet. Durch Messen des Gemisches bei verschiedenen Gemischen
und Fluidniveaus kann ein Rheologiediagramm gebildet werden, das
die Rheologiepunkte anzeigt. Zum Beispiel stellt Tabelle 5 in
Sobald die richtige Rheologie erreicht wurde, wird das Gemisch mittels eines Extruders extrudiert. Der Extruder kann ein Kolbenextruder, ein Einschneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder sein. Das Extrusionsverfahren kann hochautomatisiert sein oder kann einen menschlichen Eingriff erfordern. Das Gemisch wird mittels einer Pressform extrudiert, welche die gewünschte Querschnittsform für den Substratblock hat. Die Pressform wurde derart ausgewählt, dass sie das Grünkörper-Substrat ausreichend formt. Auf diese Weise wird ein stabiles Grünkörper-Substrat erzeugt, das durch den Aushärtungsvorgang behandelt wird, während seine Form und Faserausrichtung beibehalten wird.As soon as the correct rheology has been achieved, the mixture is an extruder extruded. The extruder can be a piston extruder, a single screw extruder or a twin screw extruder. The extrusion process can be highly automated or can be a require human intervention. The mixture is determined by means of a Extruded die having the desired cross-sectional shape for the substrate block Has. The die was selected to be the greenbody substrate sufficiently formed. In this way, a stable green body substrate generated by the curing process is being treated while his Shape and fiber orientation is maintained.
Das Grünkörper-Substrat wird dann getrocknet und ausgehärtet. Die Trocknung kann bei Raumbedingungen, bei gesteuerten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen (wie in gesteuerten Öfen), in Mikrowellenöfen, in HF-Öfen und Konvektionsöfen stattfinden. Die Aushärtung erfordert im Allgemeinen die Entfernung von freiem Wasser, um das Grünkörper-Substrat zu trocknen. Es ist wichtig, das Grünkörper-Substrat in einer gesteuerten Weise derart zu trocken, dass keine Risse oder andere strukturelle Fehler eingebracht werden. Die Temperatur kann dann erhöht werden, um Additive, wie Bindemittel und Porenbildner, abzubrennen. Die Temperatur wird gesteuert, um sicherzustellen, dass die Additive in einer gesteuerten Weise abgebrannt werden. Es versteht sich, dass das Abbrennen der Additive ein Durchlaufen von Temperaturen über verschiedene Zeitzyklen und verschiedene Wärmeniveaus erfordern kann. Sobald die Additive abgebrannt sind, wird das Substrat auf die erforderliche Temperatur erwärmt, um strukturelle Bindungen an der Faserkreuzungspunkten oder Knotenpunkten zu bilden. Die erforderliche Temperatur wird nach der Art der erforderlichen Bindung und der chemischen Zusammensetzung der Fasern ausgewählt. Zum Beispiel werden flüssigkeitsunterstützte gesinterte Bindungen üblicherweise bei einer Temperatur gebildet, die geringer als bei Bindungen im festen Zustand ist. Es versteht sich, dass die Größe der Zeit bei der Bindungstemperatur entsprechend der speziellen Art der zu erzeugenden Bindung geregelt werden kann. Der gesamte Wärmezyklus kann in demselben Ofen, in unterschiedlichen Öfen, in diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Prozessen und bei Bedingungen von Luft oder gesteuerter Atmosphäre durchgeführt werden. Nachdem die Faserbindungen gebildet wurden, wird das Substrat langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Es versteht sich, dass der Aushärtungsvorgang in einem Ofen oder mehreren Öfen/Herden durchgeführt werden kann und in Produktions-Öfen/Herden, wie Tunnelöfen, automatisiert werden kann.The Green substrate is then dried and cured. Drying may take place under ambient conditions, at controlled temperature and humidity conditions (as in controlled ovens), in microwave ovens, in HF ovens and convection ovens occur. The curing generally requires the removal of free water to the Green substrate to dry. It is important to control the green body substrate in a controlled manner Way too dry, that no cracks or other structural Errors are introduced. The temperature can then be increased to burn off additives, such as binders and pore formers. The Temperature is controlled to ensure that the additives be burned in a controlled manner. It goes without saying that the burning off of the additives is a passage of temperatures over different Time cycles and different heat levels may require. Once the additives have burned off, the substrate becomes heated to the required temperature to structural bonds at the fiber crossing points or nodes. The required Temperature is determined by the type of bond required and the chemical composition of the fibers selected. For example, liquid-backed sintered Bindings usually formed at a temperature lower than bonds in the solid State is. It is understood that the size of the time at the bonding temperature regulated according to the specific nature of the bond to be generated can be. The entire heat cycle can in the same oven, in different ovens, in discontinuous or continuous processes and under conditions of air or controlled atmosphere carried out become. After the fiber bonds have been formed, the substrate becomes slowly cooled to room temperature. It is understood that the curing process in one oven or several ovens / cookers carried out can be and in production ovens / herds, like tunnel ovens, can be automated.
Mit
Bezug auf
Sobald
die Substraterfordernisse definiert wurden, wird eine Faser aus
Tabelle 1 von
Eine typische Zusammensetzung, um eine Porosität > 80% zu erreichen A typical composition to achieve a porosity> 80%
Ein
Bindemittel wird dann aus Tabelle 2 von
Porenbildner
werden auch nach ihren gesteuerten Abbrennfähigkeiten ausgewählt und
können
auch die Weichmachung des Gemisches unterstützen. Ein Fluid, welches üblicherweise
Wasser ist, wird aus Tabelle 4,
Wie
in Block
Mit
den Fasern, die zu der geeigneten Formfaktorverteilung bearbeitet
sind, werden die Fasern, Bindemittel, Porenbildner und Fluide zu
einer homogenen Masse vermischt, wie in Block
Im
Falle der Schneckenextruder kann das Mischen auch in dem Extruder
selbst, und nicht in einem separaten Mischer auftreten. In solchen
Fällen
muss die Vorgeschichte des Scherens des Gemisches sorgfältig gehandhabt
und gesteuert werden. Das Grünkörper-Substrat
hat eine ausreichende Grünkörperfestigkeit, um
seine Form und Faseranordnung während
des Aushärtungsvorgangs
zu halten. Das Grünkörper-Substrat wird dann
ausgehärtet,
wie in Block
Mit
Bezug auf
Mit
Bezug auf
Nachdem
die Fasern zu einer geeigneten Formfaktorverteilung geschnitten
wurden, wird das Wasser unter Verwendung einer Filterpresse
Mit
Bezug auf
In
einem Beispiel kann die Gradientenstruktur durch Bereitstellen eines
Zylinders aus einem ersten Material
Mit
Bezug auf
Mit
Bezug auf
Das Faserextrusionssystem bietet eine große Flexibilität in der Anwendung. Zum Beispiel kann ein breiter Bereich von Fasern und Additiven ausgewählt werden, um das Gemisch zu bilden. Es bestehen sowohl verschiedene Misch- und Extrusionsoptionen als auch Optionen bezüglich des Aushärtungsverfahrens, der Zeit und der Temperatur. Mit den offenbarten Lehren versteht ein in den Extrusionstechniken erfahrener Fachmann, dass viele Variationen verwendet werden können. Das Wabensubstrat ist eine allgemeine Gestaltung, die unter Verwendung der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Technik erzeugt werden kann, jedoch können andere Formen, Größen, Konturen und Gestaltungen für verschiedene Anwendungen extrudiert werden.The fiber extrusion system offers great flexibility in the application. For example, a wide range of fibers and additives can be selected to form the blend. There are various mixing and extrusion options as well as options for curing, time and temperature. With the teachings disclosed, one skilled in the art of extrusion understands that many variations can be used. The honeycomb substrate is a general design that can be produced using the technique described in the present invention, however For example, other shapes, sizes, contours and shapes can be extruded for different applications.
Für bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel die Verwendung bei Filtervorrichtungen (DPF, Öl/Luftfilter, Heißgasfilter, Luftfilter, Wasserfilter usw.) oder katalytischen Vorrichtungen (wie 3-Wege-Katalysatoren, SCR-Katalysatoren, deozorierende Mittel, deodorierende Mittel, biologische Reaktoren, chemische Reaktoren, Oxidationskatalysatoren usw.), müssen die Kanäle in einem extrudierten Substrat verstopft werden können. Das Verstopfen kann in dem Rohzustand oder an einem gesinterten Substrat durchgeführt werden. Die meisten Verstopfungszusammensetzungen erfordern eine Wärmebehandlung für die Aushärtung und Bindung mit dem extrudierten Substrat.For certain Applications, such as use with filter devices (DPF, oil / air filter, Hot gas filter, Air filters, water filters, etc.) or catalytic devices (such as 3-way catalysts, SCR catalysts, deodorants, deodorants, biological reactors, chemical reactors, oxidation catalysts, etc.), the channels can be plugged in an extruded substrate. The Clogging may occur in the raw state or on a sintered substrate carried out become. Most constipation compositions require one heat treatment for the curing and bonding with the extruded substrate.
Obwohl besondere bevorzugte und alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, ist es für einen erfahrenen Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass viele verschiedene Modifikationen und Erweiterungen der oben beschriebenen Technologie unter Verwendung der Lehre dieser hierin beschriebenen Erfindung realisiert werden können. Alle derartigen Modifikationen und Erweiterungen sollen in den wirklichen Sinn und Bereich der Erfindung einbezogen sein, wie in den beigefügten Ansprüchen diskutiert ist.Even though particular preferred and alternative embodiments of the present invention For one of ordinary skill in the art, it will be apparent to one of ordinary skill in the art you can see that many different modifications and extensions the technology described above using the teaching of this can be realized in the invention described herein. All Such modifications and extensions are intended in the real world Sense and scope of the invention as discussed in the appended claims.
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