野口 康 (〒30 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍子株式会社内 Aichi, 4678530, JP)
WATANABE, Takehiko (2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-sh, Aichi 30, 4678530, JP)
渡邉 武彦 (〒30 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍子株式会社内 Aichi, 4678530, JP)
日本碍子株式会社 (〒30 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 Aichi, 4678530, JP)
NOGUCHI, Yasushi (2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-sh, Aichi 30, 4678530, JP)
野口 康 (〒30 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日本碍子株式会社内 Aichi, 4678530, JP)
WATANABE, Takehiko (2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-sh, Aichi 30, 4678530, JP)
| セラミックス原料を含有する成形用原料を混合して成形用配合物を得る混合工程と、 前記成形用配合物を混練して坏土を得る混練工程と、 前記坏土をハニカム形状に成形してハニカム成形体を得る成形工程と、 前記ハニカム成形体を焼成してハニカム構造体を得る焼成工程とを有するハニカム構造体の製造方法であって、 前記セラミックス原料が、コーディエライト化原料であり、 前記坏土に含有される磁性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対して400ppm以下であるハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記坏土に含有される粒径45μm以上の磁性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対して10ppm以下である請求項1に記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記セラミックス原料に含有される磁性粉が、セラミックス原料全体に対して400ppm以下である請求項1又は2に記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記坏土に含有される磁性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対して100ppm以下である請求項1~3のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記坏土に含有される粒径45μm以上の磁性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対して2ppm以下である請求項1~4に記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記セラミックス原料に含有される磁性粉が、セラミックス原料全体に対して100ppm以下である請求項1~5に記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記セラミックス原料を脱鉄処理する工程を更に有する請求項1~6のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。 |
| 前記混合工程、混練工程及び成形工程で使用する設備のなかで、成形用原料、成形用配合物及び坏土が接触する部分が、ステンレススチール又は超硬部材で形成されている請求項1~7のいずれかに記載のハニカム構造体の製造方法。 |
本発明は、ハニカム構造体の製造方法に し、さらに詳しくは、隔壁の粗大気孔を低 し、捕集効率、特に初期捕集効率を向上す ことが可能なハニカム構造体の製造方法に する。
化学、電力、鉄鋼、産業廃棄物処理をは めとする様々な分野において、公害防止等 環境対策、高温ガスからの製品回収等の用 で用いられる集塵用、水処理用のフィルタ 、耐熱性、耐食性、機械的強度に優れるセ ミックスからなる多孔質ハニカム構造体が いられている。例えば、ディーゼル機関か 排出される粒子状物質(パティキュレート・ マター:以下「PM」ということがある。)を捕 するディーゼル・パティキュレート・フィ タ(以下「DPF」ということがある。)等の高温 、腐食性ガス雰囲気下において使用される集 塵用のフィルタとして、セラミックスからな る多孔質ハニカム構造体が使用されている。 上記ハニカム構造体は、通常、流体の流路と なる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁 を備え、一方の端部が開口され且つ他方の端 部が目封止された所定のセル(所定のセル)と 一方の端部が目封止され且つ他方の端部が 口された残余のセル(残余のセル)とが交互 配設され、所定のセルが開口する一方の端 から流入した流体(排ガス)を、隔壁を透過さ せて残余のセル内に透過流体として流出させ 、透過流体を残余のセルが開口する他方の端 部から流出させることにより、排ガス中のPM 捕集除去するものである。
上記セラミックスからなる多孔質ハニカ 構造体の製造方法は、例えば、セラミック 原料を含有する成形用原料を混合して成形 配合物を得る混合工程と、成形用配合物を 練して坏土を得る混練工程と、坏土をハニ ム形状に成形してハニカム成形体を得る成 工程と、ハニカム成形体を焼成してハニカ 構造体を得る焼成工程とを有するものであ 。このような製造方法により得られたハニ ム構造体は、粗大気孔、切れ等の内部欠陥 発生し易く、濾過性能(捕集効率)が低下し いという問題があった。特に、近年、ハニ ム構造体の隔壁の薄壁化が急速に進行して るため、粗大気孔等の内部欠陥がより発生 易くなり、大きな問題となりつつある。
このような内部欠陥の発生原因として、骨
粒子原料中の微粒子が凝集して形成される
大な凝集塊の存在が挙げられる。このよう
粗大な凝集塊を除去し、又は、凝集塊の発
を抑制することにより、内部欠陥の発生を
制しようとする提案がなされている(例えば
、特許文献1,2参照)。
上述の方法によれば、凝集塊の量を減少 せることが可能であるため、凝集塊の影響 より発生する内部欠陥を減少させることが きた。しかし、粗大気孔等の内部欠陥は、 集塊の影響を除去しても発生する場合があ た。例えば、セラミックスとして、コーデ エライトを使用した場合には、凝集塊が除 されても粗大気孔が発生するという問題が った。
本発明は、このような従来技術の問題点 鑑みてなされたものであり、隔壁の粗大気 を低減し、捕集効率、特に初期捕集効率を 上することが可能なハニカム構造体の製造 法を提供することを特徴とする。
本発明によって以下のハニカム構造体の 造方法が提供される。
[1] セラミックス原料を含有する成形用原 を混合して成形用配合物を得る混合工程と 前記成形用配合物を混練して坏土を得る混 工程と、前記坏土をハニカム形状に成形し ハニカム成形体を得る成形工程と、前記ハ カム成形体を焼成してハニカム構造体を得 焼成工程とを有するハニカム構造体の製造 法であって、前記セラミックス原料が、コ ディエライト化原料であり、前記坏土に含 される磁性粉が、坏土全体の固形分換算質 に対して400ppm以下であるハニカム構造体の 造方法。
[2] 前記坏土に含有される粒径45μm以上の 性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対し 10ppm以下である[1]に記載のハニカム構造体の 製造方法。
[3] 前記セラミックス原料に含有される磁 粉が、セラミックス原料全体に対して400ppm 下である[1]又は[2]に記載のハニカム構造体 製造方法。
[4] 前記坏土に含有される磁性粉が、坏土 体の固形分換算質量に対して100ppm以下であ [1]~[3]のいずれかに記載のハニカム構造体の 製造方法。
[5] 前記坏土に含有される粒径45μm以上の 性粉が、坏土全体の固形分換算質量に対し 2ppm以下である[1]~[4]に記載のハニカム構造体 の製造方法。
[6] 前記セラミックス原料に含有される磁 粉が、セラミックス原料全体に対して100ppm 下である[1]~[5]に記載のハニカム構造体の製 造方法。
[7] 前記セラミックス原料を脱鉄処理する 程を更に有する[1]~[6]のいずれかに記載のハ ニカム構造体の製造方法。
[8] 前記混合工程、混練工程及び成形工程 使用する設備のなかで、成形用原料、成形 配合物及び坏土が接触する部分が、ステン ススチール又は超硬部材で形成されている[ 1]~[7]のいずれかに記載のハニカム構造体の製 造方法。
本発明のハニカム構造体の製造方法によ ば、成形用原料に含有されるセラミックス 料が、コーディエライト化原料であり、坏 に含有される磁性粉が、坏土全体の固形分 算質量に対して400ppm以下であるため、磁性 とコーディエライトとの反応により隔壁を 成するコーディエライトが溶解して、隔壁 粗大気孔が形成されるのを防止することが 能となる。
1:脱鉄機、2:棒磁石、3:枠、A:投入方向。
以下、本発明を実施するための最良の形 を具体的に説明するが、本発明は以下の実 の形態に限定されるものではなく、本発明 趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の 識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が えられることが理解されるべきである。
本発明のハニカム構造体の製造方法の一 施形態は、セラミックス原料を含有する成 用原料を混合して成形用配合物を得る混合 程と、成形用配合物を混練して坏土を得る 練工程と、坏土をハニカム形状に成形して ニカム成形体を得る成形工程と、ハニカム 形体を焼成してハニカム構造体を得る焼成 程とを有するハニカム構造体の製造方法で って、セラミックス原料が、コーディエラ ト化原料であり、坏土に含有される磁性粉 、坏土全体の固形分換算質量に対して400ppm 下である。尚、本実施形態の説明において 「ppm」単位は、いずれも質量基準である。
コーディエライトからなる多孔質のハニ ム構造体は、その製造過程において凝集塊 形成されない場合であっても、粗大気孔が 生していた。この点、発明者が鋭意検討を った結果、コーディエライトからなるハニ ム構造体は、その製造時において、坏土に 定の磁性粉が存在すると、焼成工程におい 磁性粉とコーディエライト化原料とが反応 ることにより、コーディエライトからなる 壁が溶解して粗大気孔が形成されることが 出された。そして、本発明のハニカム構造 の製造方法は、この問題を解決したもので る。すなわち、本実施形態のハニカム構造 の製造方法によれば、坏土中の磁性粉含有 を400ppm以下とすることにより、磁性粉とコ ディエライトとが反応しても、磁性粉の含 量が少ないため、コーディエライトの溶解 を少なくでき、コーディエライトからなる 壁に粗大気孔が形成されないようにするこ ができるのである。粗大気孔とは、隔壁を 通する孔であって、貫通方向に垂直な断面 直径が100μm以上の孔をいう。そして、隔壁 粗大気孔が形成されないため、本実施形態 ハニカム構造体は、捕集効率、特に初期捕 効率を向上することができ、煤漏れを低減 ることができる。
本実施の形態において、磁性粉とは、粒 径が1~200μmの範囲の、微細な粒子(粉)又は複 数の粒子が凝集して塊となったものである。 そして、粒子(粉)を構成する物質としては、 鋼粉等の鉄、鉄さび等の酸化鉄、酸化クロ 、ステンレス粉等のステンレススチール、 硫鉄鉱等の磁性天然鉱物等が挙げられ、こ らの中でも、主として、鉄を主に含む物質 磁性粉となる。
坏土中の磁性粉含有量(濃度)は、以下の うにして測定することができる(「坏土中の 性粉含有量の測定方法」)。坏土を固形分換 算質量で1kg計量し、10kgの水に分散させる。 られた坏土の分散液を撹拌機にて、坏土が 殿しないように撹拌しながら、1万ガウスの 磁石を当該分散液中に入れる。これにより 棒磁石に坏土に含有されていた磁性粉が付 し、磁性粉を採取できる。磁性粉の採取は 磁性粉が棒磁石に新たに付着しなくなるま 行う。採取した磁性粉を乾燥し、磁性粉の 燥質量を測定する。磁性粉乾燥質量を、坏 の固形分換算質量(1kg)で除して濃度(ppm)を算 出する。
(混合工程)
混合工程は、セラミックス原料を含有する
形用原料を混合して成形用配合物を得る工
である。セラミックス原料としては、コー
ィエライト化原料を使用することが好まし
。コーディエライト化原料とは、焼成によ
コーディエライトとなる原料を意味し、シ
カが42~56質量%、アルミナが30~45質量%、マグ
シアが12~16質量%の範囲に入る化学組成とな
ように配合されたセラミックス原料である
具体的にはタルク、カオリン、仮焼カオリ
、アルミナ、水酸化アルミニウム、及びシ
カの中から選ばれた複数の無機原料を上記
学組成となるような割合で含むものが挙げ
れる。コーディエライトの好適な組成とし
は、例えば、2MgO・2Al 2
O 3
・5SiO 2
を挙げることができる。
セラミックス原料であるコーディエライ 化原料に含有される磁性粉が、コーディエ イト化原料全体に対して400ppm以下であるこ が好ましく、100ppm以下であることが更に好 しい。磁性粉は全く含有されていないこと 最も好ましいが、実際上は、0.01ppm程度が下 限値となる。セラミックス原料中の磁性粉含 有量の測定方法は、上記「坏土中の磁性粉含 有量の測定方法」と同様にして行うことがで きる。
セラミックス原料に含有される磁性粉量 低減するために、セラミックス原料を脱鉄 理する工程を更に有することが好ましい。 鉄処理は、セラミックス原料を混合工程で の成形用原料と混合する前に行うことが好 しい。脱鉄処理を行う方法としては、複数 棒磁石の間に原料粉末を通すことで脱鉄処 ができる。脱鉄処理は、複数回行うことが 性粉量をより低減できる点で好ましい。但 、製造コストの面からは、脱鉄処理しなく も坏土中の磁性粉量が400ppm以下となるよう 、セラミックス原料を使用することが更に ましい。
成形用配合物中に含有される成形原料と て、コーディエライト化原料以外に、有機 インダ、造孔剤、分散剤、分散媒等を使用 ることが好ましい。
本実施の形態のハニカム構造体の製造方 において、成形時に坏土に流動性を付与し 焼成前のハニカム成形体の機械的強度を維 する補強剤としての機能を果たす添加剤と て、有機バインダを成形用配合物に含有さ ることが好ましい。有機バインダとしては 例えば、有機高分子を挙げることができる 具体的には、ヒドロキシプロポキシルメチ セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセ ロース、メチルセルロース、ヒドロキシエ ルセルロース、カルボキシルメチルセルロ ス、ポリビニルアルコール等を挙げること できる。有機バインダは、1種単独で又は2 以上を組み合わせて用いることができる。 機バインダの含有割合については特に制限 ないが、坏土全体に対して、2~10質量%とする ことが好ましい。少な過ぎると十分な成形性 を得られないことがあり、多過ぎると焼成工 程で発熱し、クラックが発生することがある 。
本実施の形態のハニカム構造体の製造方法 おいて、高気孔率のハニカム構造体を製造 る場合には、坏土中に造孔剤を含有させる とが好ましい。造孔剤としては、例えば、 ラファイト、小麦粉、澱粉、フェノール樹 、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレン ポリエチレンテレフタレート、又は発泡樹 (アクリロニトリル系プラスチックバルーン 等)等を挙げることができる。このような造 剤は、所望の形状、大きさ、分布の気孔を ハニカム構造体に形成し、気孔率を増大さ 、高気孔率のハニカム構造体を得ることが きる。これら造孔剤は気孔を形成する代わ に、自身は焼成時に焼失する。中でも、CO 2 や有害ガスの発生及びクラックの発生を抑制 する観点から、発泡樹脂が好ましい。特に、 発泡樹脂からなるマイクロカプセルは、中空 であることから、少量の樹脂の添加で高気孔 率の多孔質ハニカム構造体を得られえること に加え、焼成時の発熱が少なく、熱応力によ るクラックの発生を低減することが可能であ る。造孔剤の含有割合については特に制限は ないが、坏土全体に対して、0.1~50質量%とす ことが好ましい。少な過ぎると十分な気孔 を得ることができないことがあり、多過ぎ と気孔率が高すぎ、強度が不十分になるこ がある。
本実施の形態のハニカム構造体の製造方 においては、均質な成形用配合物を得るた に、成形用配合物中に分散剤を含有させる とが好ましい。分散剤としては界面活性剤 使用することが好ましい。界面活性剤は、 料粒子の分散性を向上させるとともに、成 工程においては原料粒子を配向しやすくさ る働きがある。界面活性剤としては、陰イ ン性、陽イオン性、非イオン性、両イオン のいずれであってもよいが、陰イオン性界 活性剤の、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステ 塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル 酸エステル塩、ポリカルボン酸塩、ポリア リル酸塩や、非イオン性界面活性剤のポリ キシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ エチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリ キシエチレンソルビタン(又はソルビトール )脂肪酸エステル等を挙げることができる。 面活性剤の含有割合については特に制限は いが、坏土全体に対して、0.01~5質量%とする とが好ましい。少な過ぎると成形用配合物 均質にし難いことがあり、多過ぎると、バ ンダの働きが阻害され成形できないことが る。
また、成形用配合物中に分散媒として水 含有させることが好ましい。分散媒を含有 せる割合は、成形時における坏土が適当な さを有するものとなるようにその量を調整 ることができるが、好ましくは、坏土全体 対して、15~50質量%である。少な過ぎると坏 が固く成形し難くなることがあり、多過ぎ と坏土が軟らかくなり過ぎることがある。
本実施の形態のハニカム構造体の製造方 においては、上述した有機バインダ、造孔 、分散剤、及び分散媒の、全部又は一部に いては、混合工程において成形用配合物中 添加してもよいが、混練工程において坏土 形成するときに添加してもよい。
混合工程において、成形用原料を混合す 装置としては、特に限定されるものではな 、ヘンシェルミキサー等を使用することが きる。これら混合装置において、成形原料 び成形用配合物が接触する部分は、ステン ススチール又は超硬部材で形成されている とが好ましい。磁性粉が成形原料や成形用 合物に混入することを防止するためである 例えば、混合装置の中の、槽の部分や羽根 部分等がステンレススチール等であること 好ましい。ステンレススチールとしては、S US304、SUS316等を挙げることができ、超硬部材 しては、WC等を挙げることができる。また 装置以外の配管等の設備についても、成形 料及び成形用配合物が接触する部分は、ス ンレススチール又は超硬部材で形成されて ることが好ましい。
(混練工程)
混練工程は、成形用配合物を混練して坏土
得る工程である。成形原料を混練して坏土
調製する方法としては特に制限はなく、例
ば、シグマニーダー、バンバリーミキサー
スクリュー式の押出混練機、真空土練機等
用いる方法を挙げることができる。坏土の
状については特に制限はないが、円柱状等
あることが好ましい。これら混練装置にお
て、成形用配合物及び坏土が接触する部分
、ステンレススチール又は超硬部材で形成
れていることが好ましい。磁性粉が成形用
合物や坏土に混入することを防止するため
ある。例えば、混練装置の中の、槽の部分
羽根の部分等がステンレススチール又は超
部材であることが好ましい。また、装置以
の配管等の設備についても、成形用配合物
び坏土が接触する部分は、ステンレススチ
ル又は超硬部材で形成されていることが好
しい。
坏土に含有される磁性粉は、坏土全体の 形分換算質量に対して400ppm以下であり、100p pm以下であることが好ましく、10ppm以下であ ことが更に好ましい。磁性粉は全く含有さ ていないことが最も好ましいが、実際上は 0.01ppm程度が下限値となる。坏土の固形分換 質量とは、坏土から分散媒を除いたものの 量をいう。坏土中の磁性粉含有量を400ppm以 という少ない量にすることにより、磁性粉 コーディエライトとが反応しても、磁性粉 含有量が少ないため、コーディエライトの 解量を少なくでき、コーディエライトから る隔壁に粗大気孔が形成されないようにす ことができるのである。
坏土に含有される磁性粉のなかで、粒径4 5μm以上の磁性粉が、坏土全体の固形分換算 量に対して10ppm以下であることが好ましく、 2ppm以下であることが更に好ましく、0ppmであ ことが特に好ましい。磁性粉は、その粒径 大きいほど隔壁に大きな孔(粗大気孔)を形 し易い傾向がある。そして、粒径45μm以上の 磁性粉が、特にコーディエライトからなる隔 壁に粗大気孔を形成し易いので、このような 大きな粒径の磁性粉の含有量を少なくするこ とが好ましい。
坏土中の粒径45μmの磁性粉の含有量(濃度) の測定方法(「坏土中の粒径45μmの磁性粉含有 量の測定方法」)は、まず、上述した「坏土 の磁性粉含有量の測定方法」と同様の方法 より磁性粉を採取する。そして、得られた 性粉を目開き45μmの篩を用いて篩いにかけ、 粒径45μm以上の磁性粉を採取する。得られた 径45μm以上の磁性粉の乾燥質量を測定し、 土全体の固形分換算質量(1kg)で除して濃度(pp m)を算出することができる。
(成形工程)
成形工程は、坏土をハニカム形状に成形し
ハニカム成形体を得る工程である。ハニカ
成形体を作製する方法としては、特に制限
なく、押出成形、射出成形、プレス成形等
従来公知の成形法を用いることができる。
でも、上述のように調製した坏土を、所望
セル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口
を用いて押出成形する方法等を好適例とし
挙げることができる。
押出成形機等の成形装置において、坏土 接触する部分は、ステンレススチール又は 硬部材で形成されていることが好ましい。 性粉が坏土に混入することを防止するため ある。例えば、成形装置の中の、シリンダ の部分や口金の部分等がステンレススチー 又は超硬部材であることが好ましい。また 装置以外の配管等の設備についても、坏土 接触する部分は、ステンレススチール又は 硬部材で形成されていることが好ましい。
ハニカム成形体は、成形した後に乾燥す ことが好ましい。乾燥方法は特に限定され 、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘 乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の 来公知の乾燥法を用いることができる。中 も、成形体全体を迅速かつ均一に乾燥する とができる点で、熱風乾燥と、マイクロ波 燥又は誘電乾燥とを組み合わせた乾燥方法 好ましい。
ハニカム成形体を焼成する前に、得られ ハニカム成形体の両端部を目封止すること 好ましい。目封止の方法は特に限定されな が、例えば、まず一方の端面に、粘着シー を貼付し、画像処理を利用したレーザー加 等により目封止すべきセルに対応する部分 みに孔を開け、目封止形成用のマスクを形 する。また、コーディエライト化原料、水 界面活性剤、及びバインダを含む目封止ス リーを、貯留容器に貯留しておく。そして 上記マスクを施した側の端部を、貯留容器 に浸漬して、マスクの孔を通してその孔の 置のセルに目封止スラリーを充填して目封 部を形成する。他方の端部については、粘 シートを貼付し、一方の端部において目封 されていないセルに対応する部分に孔を開 、上記一方の端部に目封止部を形成したの 同様の方法で目封止部を形成する。これに り、上記一方の端部において目封止されて ないセルについて、他方の端部において目 止される構造を形成することができる。目 止は、両端部において市松模様状にセルが 互に塞がれるように配置することが好まし 。
目封止スラリーをセルに充填して目封止 を形成した後には、乾燥させることが好ま い。乾燥方法は特に限定されず、上述した ニカム成形体の乾燥方法に挙げられた方法 採用することができる。
(焼成工程)
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成して多
質のハニカム構造体を得る工程である。焼
により、コーディエライト化原料を焼結さ
て緻密化し、コーディエライトとすること
できる。焼成条件としては、コーディエラ
ト化原料を焼成する場合には、1410~1440℃で
3~10時間程度焼成することが好ましい。焼成
装置としては、燃焼炉、電気炉等を使用する
ことが好ましい。
ハニカム成形体を焼成する前に仮焼して 焼体を作製し、得られた仮焼体を上記方法 焼成してもよい。「仮焼」とは、ハニカム 形体中の有機物(有機バインダ、分散剤、造 孔材等)を燃焼させて除去する操作を意味す 。一般に、有機バインダの燃焼温度は100~300 程度、造孔材の燃焼温度は200~800℃程度であ るので、仮焼温度は200~1000℃程度とすればよ 。仮焼時間としては特に制限はないが、通 は、10~100時間程度である。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法 より得られるハニカム構造体の、隔壁の厚 については特に制限はないが、この隔壁の さが厚過ぎると、流体が透過する際の圧力 失が大きくなることがあり、薄過ぎると強 が不足することがある。隔壁の厚さは、100~ 1000μmであることが好ましく、200~800μmである とが更に好ましい。また、得られるハニカ 構造体は、その最外周に位置する外周壁を してもよい。なお、外周壁は成形時にハニ ム構造体と一体的に形成させる成形一体壁 けでなく、成形後に、ハニカム構造体の外 を研削して所定形状とし、セメント等で外 壁を形成するセメントコート壁でもよい。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法 より得られるハニカム構造体を構成する多 質の隔壁の気孔率は、特に制限されないが 例えば、気孔率は、40~70%であることが好ま く、45~65%であることが更に好ましい。また 多孔質の隔壁の平均細孔径は、5~30μmである ことが好ましく、10~20μmであることが更に好 しい。気孔率は体積%を意味する。気孔率及 び平均細孔径は、水銀圧入法により測定した 値である。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法に り得られるハニカム構造体において、その ル密度は特に制限されないが、10~100セル/cm 2 であることが好ましく、20~80セル/cm 2 であることが更に好ましく、30~60セル/cm 2 であることが特に好ましい。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法 より得られるハニカム構造体において、そ 全体形状は、特に制限されないが、例えば 円筒状、四角柱状、三角柱状、その他角柱 等を挙げることができる。また、ハニカム ィルタのセル形状(ハニカムフィルタの中心 軸が伸びる方向(セルが伸びる方向)に対して 直な断面におけるセル形状)についても特に 制限はなく、例えば、四角形、六角形、三角 形等を挙げることができる。
本実施形態のハニカム構造体の製造方法 より得られるハニカム構造体において、隔 に触媒が担持されていることが好ましい。 してこの触媒は、PMを酸化処理する触媒で ることが更に好ましい。触媒を担持するこ により、隔壁に付着したPMの酸化除去を助長 することが可能となる。PMを酸化処理する触 としては、例えば、貴金属系のPt、Pd等が挙 げられる。また、助触媒として、セリア、ジ ルコニア等の酸素吸蔵性を有する酸化物等が 、触媒とともに担持されることも好ましい。
以下、本発明を実施例によりさらに具体 に説明するが、本発明はこれらの実施例に 定されるものではない。「ppm」単位は、い れも質量基準である。
(実施例1)
タルク(平均粒子径12μm)42質量%、カオリン(
均粒子径10μm)20質量%、アルミナ(平均粒子径1
2μm)25質量%、シリカ(平均粒子径13μm)13質量%を
含有するコーディエライト化原料を、水中に
分散させ、コーディエライト化原料スラリー
を作製した。得られたコーディエライト化原
料スラリーを、以下に示す方法で湿式にて脱
鉄処理した。脱鉄処理の後、スプレードライ
により、コーディエライト化原料を乾燥させ
た。脱鉄処理したコーディエライト化原料中
の磁性粉量(原料磁性粉量)は80ppmであった。
、コーディエライト化原料の各平均粒子径
、レーザー回折法によって測定した値であ
。また、コーディエライト化原料中の磁性
量は、上記、「坏土中の磁性粉含有量の測
方法」と同様の方法で測定した。
コーディエライト化原料に、バインダと てメチルセルロースを、コーディエライト 原料100質量部に対して4.0質量部添加した。 られたコーディエライト化原料とメチルセ ロースとの混合物を、鉄鋼(SS400)製のプロー シェアミキサ(商品名:プローシェアミキサ、 平洋機工株式会社製)により3分間混合した この際、プローシェアミキサの撹拌条件は プローシェア駆動軸の回転数を100rpm、チョ パ駆動軸の回転数を3000rpmとした。
更に、コーディエライト化原料100質量部 対して、分散剤(界面活性剤)として脂肪酸 鹸(ラウリン酸カリウム)0.1質量部と、分散媒 として水35質量部とを混合した。そして、上 コーディエライト化原料とメチルセルロー との混合物を内部に有するプローシェアミ サ内に、脂肪酸石鹸と水との混合物を噴霧 より添加しながら、上記条件と同様の条件 3分間混合した。これにより成形用配合物( 粉)を得た。
得られた成形用配合物を、鉄鋼(SS400)製の シグマニーダーを用いて混練し、更に、真空 減圧装置を備えた鉄鋼(SS400)製のスクリュー 押出混練機(真空土練機)を用いて混練して、 円柱状(外径300mmφ)の坏土を調製した。坏土中 の磁性粉量(坏土磁性粉量)は200ppmであった。 た、坏土中の粒径45μm以上の磁性粉量(坏土4 5μm磁性粉量)は5ppmであった。尚、坏土中の磁 性粉量及び粒径45μm以上の磁性粉量の測定は 上記、「坏土中の磁性粉含有量の測定方法 及び「坏土中の粒径45μmの磁性粉含有量の 定方法」により測定した。
得られた坏土を、口金を備えたラム式押出 形機を用いて成形し、隔壁によって複数の ルが区画形成された円筒状のハニカム成形 を得た。この際、ラム式押出成形機の内部 目開き182μmのスクリーンを配置し、坏土を のスクリーンを通過させた後に口金から押 出すようにした。得られたハニカム成形体 誘電乾燥及び熱風乾燥することにより十分 乾燥させた。乾燥させたハニカム成形体は 所定の寸法となるように両端部を切断した 得られたハニカム成形体(乾燥品)の形状は 端面形状が外形144mmφの円形であり、軸方向 さが152mmであり、セル形状が1.16mm×1.16mmの正 方形であり、隔壁の厚さが300μmであり、セル 密度が300セル/平方インチ(46.5セル/cm 2 )であった。
次に、得られた、乾燥後のハニカム成形 の両端面の各セルの開口部を、互い違いに 封止し、両端面に市松模様が形成されるよ にした。目封止の方法としては、ハニカム 形体の一方の端面に、粘着シートを貼付し 画像処理を利用したレーザー加工により、 の粘着シートの目封止すべきセルに対応す 部分のみに孔開けをしてマスクとし、その スクが貼付されたハニカム成形体の端面を ラミックススラリー中に浸漬し、ハニカム 形体の目封止すべきセルにセラミックスス リーを充填して目封止部を形成する方法を 用した。
セラミックススラリーとしては、得られ ハニカム成形体と同じコーディエライト化 料に、コーディエライト化原料100質量部に し、バインダとしてメチルセルロース0.5質 部、分散剤として特殊カルボン酸型高分子 面活性剤(商品面:ポイズ530、花王株式会社 )0.3質量部、分散媒として水50質量部を加え 、30分間混合することにより調製したものを 用いた。その粘度は20℃で25Pa・sであった。
次に、得られた、目封止を施したハニカ 成形体を、80℃で1時間、熱風乾燥すること より十分に乾燥した。
その後、ハニカム成形体を、電気炉を用 て1420℃、7時間の条件で、焼成することに り、ハニカム構造体(実施例1)を得た。
得られたハニカム構造体について、下記 法により、捕集効率の測定を行った。結果 表1に示す。
(脱鉄処理方法)
図1、図2A及び図2Bに示すような、上面及び
面の壁が取り除かれた筒状の枠3内に、1万ガ
ウスの円柱状の棒磁石2を4段、14本配列した
鉄機1に、原料粉体(乾式)、または、スラリ
化した原料(湿式)を通過させ、脱鉄する。棒
磁石2の底面の直径は20mmφとした。また、枠3
、ステンレススチール(SUS304)を材料として
製した。ここで、図1は、脱鉄処理方法で使
する脱鉄機を模式的に示す斜視図である。
2A、図2Bは、脱鉄処理方法で使用する脱鉄機
を模式的に示し、図2Aは棒磁石が延びる方向
垂直な平面で切断した断面図であり、図2B
原料粉体等を投入する上面側から(投入方向A
から)みた平面図である。図2Aにおいて示され
る各長さは、それぞれの位置関係にある棒磁
石2の中心間の距離であり、図2Bにおいて示さ
れる各長さは、枠3の、棒磁石2が延びる方向
おける長さ(200mm)と、棒磁石2が並ぶ方向に
ける長さ(205mm)である。また、図2Aにおいて
原料粉体等の投入方向Aを矢印で示している
また、図2Bにおいては、枠3以外については
最上段の4本の棒磁石2のみを示し、2段目の3
本の棒磁石2は省略している。
(捕集効率測定方法)
排ガス流量2.4Nm 3
/min、排ガス温度約200℃、スート発生量6g/時
となるよう、予め調整された軽油ガスバー
の下流側にハニカム構造体を装着する。燃
排ガスをハニカム構造体に通し、0.2g/リット
ルのスートをハニカム構造体に堆積させたと
き、ハニカム構造体の上流側、下流側のそれ
ぞれから一定比率(排ガス流量に対して、吸
排ガス量を1.0体積%とした)で吸引した排気ガ
スをペーパフィルタに1分間捕集し、ミクロ
秤によりそれぞれの質量を測定し、その比
((上流側スート質量-下流側スート質量)/上流
側スート質量)から捕集効率(初期捕集効率)を
求めた。捕集効率90質量%以上あるものが良好
な捕集効率であるといえる。
(実施例2)
コーディエライト化原料を水に分散させず
、乾式にて脱鉄処理を行い、ステンレスス
ール(SUS304)製の、プローシェアミキサ、シ
マニーダ及び真空土練機を用いて、各工程
操作を行った以外は、実施例1の場合と同様
してハニカム構造体(実施例2)を作製した。
ーディエライト化原料中の磁性粉量は、350p
pmであった。また、坏土中の磁性粉量は350ppm
あり、粒径45μm以上の磁性粉量は9ppmであっ
。プローシェアミキサの羽根部、シグマニ
ダの羽根部及び真空土練機のスクリュー部
しては、WC冷間溶射により表面にWC合金によ
る溶射皮膜が形成されたものを用いた。得ら
れたハニカム構造体について、実施例1の場
と同様に、捕集効率の測定を行った。結果
表1に示す。
(実施例3)
実施例2の場合と同様のステンレススチール
(SUS304)製の、プローシェアミキサ、シグマニ
ダ及び真空土練機を用いて、各工程の操作
行った以外は、実施例1の場合と同様にして
ハニカム構造体(実施例3)を作製した。コーデ
ィエライト化原料中の磁性粉量は、80ppmであ
た。また、坏土中の磁性粉量は80ppmであり
粒径45μm以上の磁性粉量は1.5ppmであった。得
られたハニカム構造体について、実施例1の
合と同様に、捕集効率の測定を行った。結
を表1に示す。
(実施例4)
コーディエライト化原料スラリーを湿式に
脱鉄処理する操作を3回行い、実施例2の場
と同様のステンレススチール(SUS304)製の、プ
ローシェアミキサ、シグマニーダ及び真空土
練機を用いて、各工程の操作を行った以外は
、実施例1の場合と同様にしてハニカム構造
(実施例4)を作製した。コーディエライト化
料中の磁性粉量は、1ppmであった。また、坏
中の磁性粉量は1ppmであり、粒径45μm以上の
性粉量は0ppmであった。得られたハニカム構
造体について、実施例1の場合と同様に、捕
効率の測定を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
コーディエライト化原料の脱鉄処理を行わ
かった以外は実施例1の場合と同様にしてハ
ニカム構造体(比較例1)を作製した。コーディ
エライト化原料中の磁性粉量は、450ppmであっ
た。また、坏土中の磁性粉量は570ppmであり、
粒径45μm以上の磁性粉量は13ppmであった。得
れたハニカム構造体について、実施例1の場
と同様に、捕集効率の測定を行った。結果
表1に示す。
(比較例2)
コーディエライト化原料を水に分散させず
、乾式にて脱鉄処理を行った以外は実施例1
の場合と同様にしてハニカム構造体(比較例2)
を作製した。コーディエライト化原料中の磁
性粉量は、350ppmであった。また、坏土中の磁
性粉量は470ppmであり、粒径45μm以上の磁性粉
は12ppmであった。得られたハニカム構造体
ついて、実施例1の場合と同様に、捕集効率
測定を行った。結果を表1に示す。
(比較例3)
コーディエライト化原料の脱鉄処理を行わ
、実施例2の場合と同様のステンレススチー
ル(SUS304)製の、プローシェアミキサ、シグマ
ーダ及び真空土練機を用いて、各工程の操
を行った以外は、実施例1の場合と同様にし
てハニカム構造体(比較例3)を作製した。コー
ディエライト化原料中の磁性粉量は、450ppmで
あった。また、坏土中の磁性粉量は450ppmであ
り、粒径45μm以上の磁性粉量は11ppmであった
得られたハニカム構造体について、実施例1
場合と同様に、捕集効率の測定を行った。
果を表1に示す。
表1より、実施例1~4のハニカム構造体は、 坏土に含有される磁性粉が400ppm以下であるた め、捕集効率に優れていることがわかる。ま た、坏土に含有される磁性粉量が少ないほど 捕集効率が向上することがわかる。比較例1~3 のハニカム構造体は、坏土に含有される磁性 粉が400ppmを超えるため、捕集効率に劣ること がわかる。また、実施例1と実施例3とを比較 ると、設備を鉄鋼製にすると坏土中に磁性 が混入するのに対し、設備をステンレスス ール製にすると坏土中に磁性粉が新たに混 することを防止できることがわかる。
本発明のハニカム構造体は、化学、電力 鉄鋼、産業廃棄物処理をはじめとする様々 分野において、公害防止等の環境対策、高 ガスからの製品回収等の用途で用いられる 塵用、水処理用のフィルタとして利用する とができる。
