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Patent Searching and Data


Title:
HONEYCOMB STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/141874
Kind Code:
A1
Abstract:
A honeycomb structure having a honeycomb unit which contains zeolite and an inorganic binder and has the configuration of multiple cells extending from one end face to the other end face along the longitudinal direction thereof partitioned by a cell wall. The honeycomb structure is characterized by the following. In a pore distribution curve wherein the abscissa represents pore diameters of the cell wall while the ordinate represents log differential pore volumes, the honeycomb unit has one or more peak values of log differential pore volumes in the pore diameters ranging from 0.006 to 0.06 μm. The honeycomb unit has one or more log differential pore volume peak pore volume maximums in the pore diameters ranging from over 0.06 to 1 μm. In the pore diameters ranging from over 0.06 to 1 μm, the volume of pores falling within the following pore diameter ± 0.03 μm, the pore diameter corresponding to the greatest of log differential pore volume peak values among log differential pore volume peak values with respect to the pore volumes of diameters ranging from over 0.06 to 1 μm, is in the range of 60 to 95% based on the volume of pores of diameters ranging from over 0.06 to 1 μm.

Inventors:
KUNIEDA MASAFUMI (JP)
YOSHIMURA KEN (JP)
GOTO SHINNOSUKE (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/059261
Publication Date:
November 26, 2009
Filing Date:
May 20, 2008
Export Citation:
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Assignee:
IBIDEN CO LTD (JP)
KUNIEDA MASAFUMI (JP)
YOSHIMURA KEN (JP)
GOTO SHINNOSUKE (JP)
International Classes:
B01J35/04; B01D53/86; B01J29/76; B01J35/10
Domestic Patent References:
WO2006070540A12006-07-06
Foreign References:
JP2004202426A2004-07-22
JP2007296514A2007-11-15
JP2006231162A2006-09-07
JP2003193820A2003-07-09
JP2002126520A2002-05-08
Attorney, Agent or Firm:
ITOH, TADAHIKO (JP)
Tadahiko Ito (JP)
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Claims:
 ゼオライトと、無機バインダとを含み、長手方向に沿って、一方の端面から他方の端面に延伸する複数のセルがセル壁によって区画された形状のハニカムユニットを備えたハニカム構造体であって、
前記ハニカムユニットは、前記セル壁の横軸を細孔径、縦軸をlog微分細孔容積とした細孔分布曲線において、細孔径0.006~0.06μmの範囲に1つ以上のlog微分細孔容積のピーク値を有し、細孔径0.06μmを超え1μm以下の範囲に1つ以上のlog微分細孔容積のピークの細孔容量の極大値を有し、
細孔径0.06μmを超え1μm以下の範囲において、前記0.06μmを超え1μm以下の範囲の細孔容量のlog微分細孔容積のピーク値のうち、log微分細孔容積のピーク値が最も大きいものに対応する細孔径プラスマイナス0.03μmの範囲にある細孔の容積が、0.06μmを超え1μm以下の範囲にある細孔の細孔容積の60~95%であることを特徴とするハニカム構造体。
 前記0.06μmを超え1μm以下の範囲のlog微分細孔容積のピーク値は、細孔径0.06~0.1μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトは、β型ゼオライト、Y型ゼオライト、フェリエライト、ZSM-5型ゼオライト、モルデナイト、フォージサイト、ゼオライトA、又はゼオライトLを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトは、シリカとアルミナのモル比(シリカ/アルミナ比)が1~100であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトの含有量は、ハニカムユニットの見かけの体積1L当たり230~700gであることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトの含有率が、60~80質量%であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトは、二次粒子を含み、前記二次粒子の平均粒子径は、0.5~10μmであることを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ゼオライトは、Cu、Fe、Ni、Zn、Mn、Co、Ag、又はVでイオン交換されていることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ハニカムユニットは、無機繊維をさらに含有することを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記無機繊維は、アルミナ繊維、シリカ繊維、炭化珪素繊維、シリカアルミナ繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、及びホウ酸アルミニウム繊維のうち少なくともいずれかひとつを含むことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記無機バインダは、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライトゾル、及びアタパルジャイトゾルのうち少なくともいずれかひとつを含むことを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記ハニカムユニットの開口率は、40~80%であることを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記セル壁の厚さは、0.1~0.5mmであることを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記セル壁には、触媒成分が担持されていることを特徴とする請求項1~13のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
 前記触媒成分は、貴金属であることを特徴とする請求項14に記載のハニカム構造体。
 複数個の前記ハニカムユニットが接着材を介して結合されていることを特徴とする請求項1~15のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
Description:
ハニカム構造体

 本発明は、ハニカム構造体に関する。

 自動車排ガスの浄化に関しては、多くの 術が開発されているが、交通量の増大もあ て、まだ十分な排ガス対策がとられている は言い難い。日本国内においても、世界的 も自動車排ガス規制は、さらに強化されて く方向にある。その中でも、ディーゼル排 ス中のNOx規制については、非常に厳しくな てきている。従来は、エンジンの燃焼シス ムの制御によってNOx低減を図ってきたが、 れだけでは対応しきれなくなってきた。こ ような課題に対応するディーゼルNOx浄化シ テムとして、アンモニアを還元剤として用 るNOx還元システム(SCRシステムと呼ばれてい る。)が提案されている。

 このようなシステムに用いられる触媒担 として、特許文献1に開示されているような ハニカム構造体が知られている。このハニカ ム構造体は、γアルミナ、セリア、ジルコニ 、ゼオライトなどと、これらを強化する無 繊維とバインダとを混合して、ハニカム形 に成形して焼成したハニカムユニットを組 合わせ、車載用触媒担体として重要な要素 ある強度を向上させている。

 また、特許文献2には、NOx吸蔵材料や触媒成 分の排ガスとの接触面積を増大させるために 、ミクロ孔と呼ばれる0.006~0.01μmの範囲と、 クロ孔と呼ばれる0.05~150μmの範囲とにそれぞ れピークが存在する細孔分布を持つ構造の、 車載用触媒担体としてのハニカム構造体が開 示されている。

国際公開第2005/063653号パンフレット

国際公開第2006/070540号パンフレット

 特許文献1に開示されているようなハニカ ム構造体において、主原料としてゼオライト を用いて成形、焼成してハニカムユニットを 作製した場合、特にゼオライトを増加させる とハニカムユニットの強度が十分に保てなく なることがある。この為、このハニカムユニ ットから作製したハニカム構造体は、自動車 排ガス用のNOx浄化触媒担体としての機能を維 持することができない場合があるという問題 があった。

 特許文献2に開示されているようなハニカ ム構造体においては、細孔分布におけるそれ ぞれのピークがブロードになると、十分な強 度が発揮できず、やはり自動車排ガス用のNOx 浄化触媒担体に使用することには課題があっ た。

 本発明においては、上述の問題点に鑑み 自動車排ガス浄化触媒用の担体として車両 搭載しても機能を発揮できる強度と触媒担 性能を有するハニカム構造体を提供するこ を目的としている。

 本発明の課題を解決するための手段を以下 記す。 
 本発明は、ゼオライトと、無機バインダと 含み、長手方向に沿って、一方の端面から 方の端面に延伸する複数のセルが、セル壁 よって区画された形状のハニカムユニット 備えたハニカム構造体であって、前記ハニ ムユニットは、セル壁の横軸を細孔直径(μm )とし、縦軸をlog微分細孔容量(cm 3 /g)とした細孔分布曲線において、細孔径0.006~ 0.06μmの範囲に1つ以上のlog微分細孔容量のピ ク値を有し、細孔径0.06μmを超え1μm以下の 囲に1つ以上の細孔容量のピーク値を有し、 孔径0.06μmを超え1μm以下の範囲において、 記0.06μmを超え1μm以下の範囲のlog微分細孔容 量のピーク値のうち最も大きいピーク値を示 すピークに対応する細孔径プラスマイナス0.0 3μmの範囲にある細孔の容積が、0.06μmを超え1 μm以下の範囲にある細孔の容積の60~95%である ことを特徴とするハニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記0.06μmを超え1μm 下の範囲のlog微分細孔容量のピーク値が、0. 06~0.1μmの範囲にあることを特徴とする前記ハ ニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記ゼオライトが、 型ゼオライト、Y型ゼオライト、フェリエラ ト、ZSM-5型ゼオライト、モルデナイト、フ ージサイト、ゼオライトA、又はゼオライトL を含むことを特徴とする前記ハニカム構造体 である。

 好ましい本発明は、前記ゼオライトが、 リカとアルミナのモル比(シリカ/アルミナ )が1~100であることを特徴とする前記ハニカ 構造体である。

 好ましい本発明は、前記ゼオライトの含 量が、ハニカムユニットの見かけ体積1L当 り230~700gであることを特徴とする前記ハニカ ム構造体である。

 好ましい本発明は、前記ゼオライトの含有 が、60~80質量%であることを特徴とする前記 ニカム構造体である
 好ましい本発明は、前記ゼオライトが、二 粒子を含み、前記二次粒子の平均粒子径は 0.5~10μmであることを特徴とする前記ハニカ 構造体である。

 好ましい本発明は、前記ゼオライトが、C u、Fe、Ni、Zn、Mn、Co、Ag、又はVでイオン交換 れていることを特徴とする前記ハニカム構 体である。

 好ましい本発明は、前記ハニカムユニッ が、無機繊維をさらに含有することを特徴 する前記ハニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記無機繊維が、ア ミナ繊維、シリカ繊維、炭化珪素繊維、シ カアルミナ繊維、ガラス繊維、チタン酸カ ウム繊維、及びホウ酸アルミニウム繊維の ち少なくともいずれかひとつを含むことを 徴とする前記ハニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記無機バインダが アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル 水ガラス、セピオライトゾル、及びアタパ ジャイトゾルのうち少なくともいずれかひ つを含むことを特徴とする前記ハニカム構 体である。

 好ましい本発明は、前記ハニカムユニッ の開口率が、40~80%であることを特徴とする 記ハニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記セル壁の厚さが 0.1~0.5mmであることを特徴とする前記ハニカ 構造体である。

 好ましい本発明は、前記セル壁には、触 成分が担持されていることを特徴とする前 ハニカム構造体である。

 好ましい本発明は、前記触媒成分が貴金 であることを特徴とする前記ハニカム構造 である。

 好ましい本発明は、複数個の前記ハニカ ユニットが接着材を介して結合されている とを特徴とする前記ハニカム構造体である

 本発明によれば、自動車排ガス浄化触媒 の担体として車両に搭載しても機能を発揮 きる強度と触媒担持性能を有するハニカム 造体を提供することができる。

本発明のハニカム構造体の斜視図であ 、(a)は複数のハニカムユニットからなるハ カム構造体であり、(b)は一つのハニカムユ ットからなるハニカム構造体である。 図1(a)のハニカム構造体を構成するハニ カムユニットの斜視図である。 実施例1におけるハニカムユニットの隔 壁の細孔分布曲線を示す。 実施例及び比較例におけるハニカムユ ットの、マクロ孔のシャープ度と曲げ強度 関係を表すグラフである。

符号の説明

 1:ハニカム構造体
 2:ハニカムユニット
 3:セル
 4:セル壁
 5:接着材
 6:コーティング材層

 従来のハニカム構造体において、ゼオラ トを主原料として用いたハニカム構造体の 度が低くなる原因を検討したところ、脱水 合反応によるゼオライト粒子の結合が十分 起こっていないことが考えられた。すなわ 、ゼオライト粒子は、アルミナなどの無機 化物原料に較べ水酸基含有量が少なく、強 を得るために十分な脱水結合反応を起こし い原料である。

 そこで、ゼオライトを主原料としても、 ニカム構造体としての強度を発現するため 方法を検討した。強度の向上には、微細粒 同士の接触面積の増加や微細粒子同士の均 な接触が効果的である。微細粒子同士の接 面積や微細粒子同士の均一な接触は、結果 して、セル壁の細孔分布に現れてくる。そ で、本発明者らは、ハニカムユニットにお るセル壁細孔分布を検討し、ハニカムユニ トとしての強度の優れたハニカム構造体を いだし、本発明を完成した。

 本発明のハニカム構造体は、長手方向に って、一方の端面から他方の端面に延伸す 複数のセルがセル壁によって区画された形 の焼成体であるハニカムユニットを、ひと 又は複数備えている。ハニカム構造体の一 を図1(a)の斜視図に示す。図1(a)に示したハ カム構造体1は、複数のハニカムユニット2が 接着材5により結合されて配置されている。 れぞれのハニカムユニット2は、セル3がハニ カムユニットの長手方向に平行に配列される ように形成されている。ハニカム構造体の他 の例を図1(b)の斜視図に示す。図1(b)に示した ニカム構造体1は、1つのハニカムユニット2 ら構成されている例である。このように、 ニカム構造体1は、一つのハニカムユニット 2から構成されていてもよいし、複数のハニ ムユニット2から構成されていてもよい。な 、ハニカム構造体1の側面(セルが開口して ない面)は、強度を保つためコーティング層 らなる外壁6で覆われていることが好ましい 。ハニカム構造体1を構成するハニカムユニ ト2は、図2の斜視図に例示すように、ハニカ ムユニットの長手方向に伸びる複数のセル3 有し、セル3同士を区画するセル壁4がハニカ ムユニット2を構成している。

 (ハニカムユニットのセル壁の細孔構造)
 本発明におけるハニカムユニットは、セル の横軸を細孔直径(μm)とし、縦軸をlog微分 孔容量(cm 3 /g)とした細孔分布曲線において、細孔径0.006~ 0.06μmの範囲に1つ以上のlog微分細孔容量のピ ク値を有し、細孔径0.06μmを超え1μm以下の 囲に1つ以上のlog微分細孔容量のピーク値を し、細孔径0.06μmを超え1μm以下の範囲にお て、0.06μmを超え1μm以下の範囲のlog微分細孔 容量のピーク値のうち最も大きいピーク値を 示すピークに対応する細孔径プラスマイナス 0.03μmの範囲にある細孔の容積が、0.06μmを超 1μm以下の範囲にある細孔の容積の60~95%であ ることを特徴とする。好ましくは、本発明に おけるハニカムユニットは、0.06μmを超え1μm 下の範囲のlog微分細孔容量のピーク値が、0 .06を超え0.1μm以下の範囲にあることが好まし い。

 一般に、ゼオライトや無機粒子などを焼 して触媒担体や触媒を製造する場合、焼成 は、主に一次粒子に由来するおよそ0.06μm以 下の細孔径のミクロ孔と、主に二次粒子同士 の結合時に生成する間隙に由来するおよそ0.0 6μm以上の細孔径のマクロ孔とが形成されて る(以下、セル壁における細孔径0.006~0.06μmの 範囲にある細孔をミクロ孔、0.06μmを超え1μm 下の範囲にある細孔をマクロ孔という。)。

 浄化性能には、触媒材料の量と、反応サ トとなるミクロ孔とセル壁内部まで排ガス 浸透させるマクロ孔とのバランスが重要で る。この浄化性能を維持したまま、原料中 無機繊維を混合するのは、ハニカムユニッ の強度を維持するひとつの対処方法である しかし、一般に無機繊維は、強度の向上に 寄与するが、排ガスの浄化性能には寄与し い。焼成体の細孔分布を調整することによ 、強度を向上したハニカムユニットを作製 、このハニカムユニットを用いて本発明の ニカム構造体を作製することができる。

 ハニカムユニットのマクロ孔のシャープ は、60~95%の範囲にあることが好ましい。ハ カムユニットのマクロ孔のシャープ度を60~9 5%の範囲にすることにより、ハニカムユニッ の強度を向上させることができる。

 (焼成体原料)
 本発明におけるハニカムユニットは、ゼオ イトと、無機バインダとを含んでいること 好ましく、さらに無機繊維を含んでいても い。 
 以下、ハニカムユニットを構成する各組成 及びその原料について説明する。

 (ゼオライト)
 ゼオライトは、無機バインダにより結合さ ている。ゼオライトは、NOx浄化触媒として またアンモニアガスの吸着作用を有するの 、尿素SCRシステムにおける排ガス中のNOx浄 触媒として本発明のハニカム構造体におけ 必須物質である。ゼオライトは、所望の触 作用またアンモニアガスの吸着作用を有す ものであれば、どのようなゼオライトでも 用できる。ゼオライトとしては、例えば、 型ゼオライト、Y型ゼオライト、フェリエラ ト、ZSM-5型ゼオライト、モルデナイト、フ ージサイト、ゼオライトA、及びゼオライトL 等が挙げられる。また、あらかじめイオン交 換されたゼオライトを使用してもよく、ハニ カムユニットとして後にイオン交換してもよ い。イオン交換ゼオライトとしては、例えば 、Cu、Fe、Ni、Zn、Mn、Co、Ag、及びVのうち少な くとも1つの金属種でイオン交換されたゼオ イトが好ましく用いられる。これらのゼオ イトは、1種類でも複数種類でもよい。

 ゼオライトとしては、シリカとアルミナ モル比(シリカ/アルミナ比)が1~100であるこ が好ましい。ゼオライトのシリカ/アルミナ は、ゼオライトの酸度、すなわち反応分子 吸着や反応性に影響する要素であり、用途 より好ましい範囲が有る。

 ハニカムユニット中のハニカムユニット 見かけの体積当たりのゼオライトの含有量 、230~700g/Lであることが好ましい。別の面か ら見れば、ハニカムユニット中におけるゼオ ライトの含有率が、60~80質量%であることが好 ましい。ゼオライトは、触媒作用や吸着作用 を有するので、ハニカム構造体中の含有量が 多い方が、触媒作用や吸着作用を大きく発揮 できるので好ましい。しかし、ゼオライト含 有量のみを増加させると、他の構成物質(例 ば無機繊維や無機バインダ)の含有量を減ら ねばならず、焼成体としてのハニカムユニ トの強度が低下する。

 ゼオライトは、二次粒子を含むことが好 しく、ゼオライトの二次粒子の平均粒子径 、0.5~10μmであることが好ましい。なお、二 粒子の平均粒子径は、ハニカムユニットと て焼成する前の、二次粒子を形成している 子状の原料であるゼオライト粒子を用いて 定すればよい。

 (無機バインダ)
 無機バインダとしては、例えば無機ゾルや 土系バインダなどが挙げられる。このうち 無機ゾルとしては、例えばアルミナゾル、 リカゾル、チタニアゾル、セピオライトゾ 、アタパルジャイトゾル及び水ガラスなど 挙げられる。粘土系バインダとしては、例 ば白土、カオリン、モンモリロナイト、複 構造型粘土(セピオライト、アタパルジャイ ト)などが挙げられる。これらの無機ゾルや 土系バインダは、1種又は2種以上を混合して 用いてもよい。ハニカム構造体に含まれる無 機バインダの量は、ハニカム構造体に含まれ る固形分として、5~30重量%が好ましく、10~20 量%がより好ましい。無機バインダの含有量 5~30重量%を外れると成型性が悪くなること ある。

 (無機繊維)
 本発明のハニカム構造体において、ハニカ ユニット中に無機繊維を含んでいてもよい ハニカムユニットに含まれる無機繊維とし は、特に限定されるものではないが、アル ナ繊維、シリカ繊維、炭化珪素繊維、シリ アルミナ繊維、ガラス繊維、チタン酸カリ ム繊維及びホウ酸アルミニウム繊維から選 れる1種又は2種以上の無機繊維が挙げられ 。これらの無機繊維は、原料段階でゼオラ トや無機バインダを混合して、ハニカムユ ットを成形、焼成すればよい。無機繊維は 無機バインダやゼオライトなどとともに繊 強化焼成物を形成し、ハニカムユニットの 度を向上させる。なお、無機繊維としては 長繊維だけでなく、ウィスカのような短繊 も含まれることとする。

 無機繊維は、大きなアスペクト比(繊維長 /繊維径)をもつ無機材料であり、曲げ強度向 に特に有効である。無機繊維のアスペクト は、2~1000であることが好ましく、5~800であ ことがより好ましく、10~500であることがさ に好ましい。無機繊維のアスペクト比が2未 では、ハニカム構造体の強度向上の寄与が さく、1000を超えると成型時に成型用金型に 目詰まりなどを起こしやすくなり成型性が悪 くなることがある。また、押出成形などの成 型時に無機繊維が折れ、長さにばらつきが生 じハニカムユニットの強度が低下してしまう ことがある。ここで、無機繊維のアスペクト 比に分布があるときには、その平均値として もよい。

 ハニカムユニットに含まれる無機繊維の 有量は、3~50質量%が好ましく、3~30質量%がよ り好ましく、5~20質量%が更に好ましい。無機 維の含有量が3重量%未満ではハニカム構造 の強度が低下し、50重量%を超えるとNOxの浄 作用に寄与するゼオライトの量が相対的に なくなるため、NOx浄化性能が悪くなる。

 (無機粒子)
 本発明のハニカム構造体において、ハニカ ユニットはゼオライト粒子以外の無機粒子 含んでいてもよい。無機粒子は、ハニカム ニットの強度向上に寄与する。本発明のハ カム構造体において、ハニカムユニットに まれる無機粒子としては、特に限定される のではないが、例えば、アルミナ、シリカ ジルコニア、チタニア、セリア、ムライト 及びこれらの前駆体を挙げることができ、 ルミナ又はジルコニアが望ましく、アルミ としてはγアルミナやベーマイトが好適に いられる。なお、これらの無機粒子は、1種 は2種以上を含んでもよい。

 本発明のハニカム構造体における無機粒 は、焼成前の原料無機粒子の段階では水酸 が存在しており、工業的に利用できる大多 の無機化合物粒子がそうであるように、本 明のハニカム構造体における焼成前の原料 機粒子にも、原料ゼオライト粒子にも水酸 が存在している。これらの水酸基は、ハニ ムユニットとして焼成する際に脱水縮合反 を起こして、粒子間の結合を強化する作用 持っている。特に、アルミナ粒子をはじめ する原料無機粒子は、焼成時の脱水縮合反 により強固に結合する。

 本発明のハニカム構造体において、原料 して使用する無機粒子は二次粒子の平均粒 径がゼオライトの二次粒子の平均粒子径以 であることが好ましい。特に、無機粒子の 均粒子径は、ゼオライトの平均粒子径の1/10 ~1/1であることが好ましい。このようにする 、平均粒径が小さな無機粒子の結合力によ てハニカムユニットの強度が向上する。

 ハニカムユニットに含まれるゼオライト 外の無機粒子の含有量は、3~30質量%が好ま く、5~20質量%がより好ましい。ゼオライト以 外の無機粒子の含有量が3質量%上記未満では 強度向上の寄与が小さい。ゼオライト以外 無機粒子の含有量が30質量%を超えると、逆 NOx浄化に寄与するゼオライトの含有量が相 的に少なくなるため、NOx浄化性能が悪くな 。

 (触媒成分)
 本発明のハニカム構造体のハニカムユニッ のセル壁には、触媒成分をさらに担持して よい。触媒成分としては、特に限定される のではないが、貴金属、アルカリ金属化合 、アルカリ土類金属化合物などであっても い。貴金属としては、例えば、白金、パラ ウム、ロジウムから選ばれる1種又は2種以 が挙げられ、アルカリ金属化合物としては 例えば、カリウム、ナトリウムなどから選 れる1種又は2種以上の化合物が挙げられ、ア ルカリ土類金属化合物としては、例えば、バ リウムなどの化合物が挙げられる。

 (ハニカム構造体)
 本発明のハニカム構造体において、ハニカ ユニットのセルの長手方向に対して直交す 面(単に断面という。以下同じ。)が正方形 長方形や六角形や扇型のものであってもよ 。

 ハニカムユニットの例を図1(a),1(b)に示す ハニカムユニット2は、左手前側から右奥側 に向かってセル3を多数有し、セル3を区画す セル壁4の厚さは、特に限定されるものでは ないが、0.10~0.50mmの範囲が好ましく、0.15~0.35m mがより好ましい。セル壁4の厚さが0.10mm未満 はハニカムユニットの強度が低下し、0.50mm 超えると、セル壁内部まで排ガスが浸透し くくなり、浄化性能が低下する。また、ハ カムユニットのセルに垂直な断面における ルの面積比率である開口率は、40~80%とする とが好ましい。圧力損失を大きくしないこ と、触媒成分の担体となるセル壁の量の確 の兼ね合いから、開口率を40~80%とすること 好ましい。

 単位断面積あたりのセルの数は、15.5~93個/cm 2 (100~600cpsi)が好ましく、31~77.5個/cm 2 (200~500cpsi)がより好ましい。

 ハニカムユニットに形成されるセル3の断 面形状は、特に限定されるものではない。図 2には、正方形のセル3の断面を有する例を示 たが、セル3の断面を略三角形や略六角形、 円形としてもよい。

 (ハニカムユニットの製造)
 上述した本発明のハニカム構造体における ニカムユニットの製造方法の一例について 明する。まず、上述したゼオライト及び無 バインダを主成分として含む原料ペースト 作製して、これを押出成形等によりハニカ ユニット成形体とする。原料ペーストには これらのほかに、上述の無機繊維、無機粒 、有機バインダ、分散媒及び成形助剤など 適宜加えてもよい。有機バインダとしては 特に限定されるものではないが、例えば、 チルセルロース、カルボキシメチルセルロ ス、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエ レングリコール、フェノール樹脂及びエポ シ樹脂などから選ばれる1種又は2種以上の 機バインダが挙げられる。有機バインダの 合量は、原料全体の固形分の合計100質量部 対して、1~10質量部が好ましい。分散媒とし は、特に限定されるものではないが、例え 、水、有機溶媒(トルエンなど)及びアルコ ル(メタノールなど)などを挙げることができ る。成形助剤としては、特に限定されるもの ではないが、例えば、エチレングリコール、 デキストリン、脂肪酸石鹸及びポリアルコー ルなどを挙げることができる。

 原料ペーストは、特に限定されるもので ないが、混合・混練することが好ましく、 えば、ミキサーやアトライタなどを用いて 合してもよく、ニーダーなどで十分に混練 てもよい。原料ペーストを成形する方法は 特に限定されるものではないが、例えば、 出成形などによってセルを有する形状に成 することが好ましい。

 次に、得られたハニカムユニット成形体 乾燥する。乾燥に用いる乾燥機は、特に限 されるものではないが、マイクロ波乾燥機 熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真 乾燥機及び凍結乾燥機などが挙げられる。 燥した成形体は、脱脂することが好ましい 脱脂する条件は、特に限定されず、成形体 含まれる有機物の種類や量によって適宜選 するが、400℃で2時間程度脱脂することが好 ましい。更に、乾燥、脱脂されたハニカムユ ニット成形体は焼成される。焼成条件として は、特に限定されるものではないが、600~1200 が好ましく、600~1000℃がより好ましい。焼 温度が600℃未満では焼結が進行せず、ハニ ムユニットとしての強度が上がらないこと ある。焼成温度が1200℃を超えると、ゼオラ ト結晶が崩壊したり、焼結が進行しすぎて 孔質なハニカムユニットが作製できなくな たりする。

 (ハニカム構造体の製造)
 次に、複数のハニカムユニットからなるハ カム構造体の製造方法について説明する。 記のようにして得られたハニカムユニット 側面に、接着材を塗布して順次結合する。 合したハニカムユニットの接合体を乾燥し 固化させて、所定の大きさのハニカムユニ ト接合体を作製する。ハニカムユニット接 体の側面を切削加工して所望の形とする。

 接着材としては、特に限定されるもので ないが、例えば、無機バインダに無機粒子 混ぜたものや、無機バインダに無機繊維を ぜたものや、無機バインダに無機粒子及び 機繊維を混ぜたものなどを用いることがで る。また、これらの接着材に有機バインダ 加えたものとしてもよい。有機バインダと ては、特に限定されるものではないが、例 ば、ポリビニルアルコール、メチルセルロ ス、エチルセルロース及びカルボキシメチ セルロースなどから選ばれる1種又は2種以 の有機バインダが挙げられる。

 複数のハニカムユニットを接合させる接 材層の厚さは、0.5~2mmが好ましい。接合させ るハニカムユニットの数は、ハニカム構造体 の大きさに合わせて適宜決めればよい。また 、ハニカムユニットを接着材によって接合し たハニカム接合体はハニカム構造体の形状に あわせて、適宜切削・研磨などをしてもよい 。

 そして、ハニカム構造体の貫通孔が開口 ていない外周面にコーティング材を塗布し 乾燥固化して、コーティング材層を形成す 。こうすれば、ハニカム構造体の外周面を 護して強度を高めることができる。コーテ ング材は、特に限定されないが、接着材と じ材料からなるものであっても異なる材料 らなるものであってもよい。また、コーテ ング材は、接着材と同じ配合比としてもよ 、異なる配合比としてもよい。コーティン 材層の厚みは、特に限定されるものではな が、0.1~2mmであることが好ましい。コーティ ング材層は形成されていてもよく、形成され ていなくてもよい。

 複数のハニカムユニットを接着材によっ 接合した後に、加熱処理することが好まし 。コーティング材層を設けた場合は、接着 層及びコーティング材層を形成した後に、 脂することが好ましい。脱脂により、接着 層やコーティング材層に有機バインダが含 れている場合などには、有機バインダを脱 除去することができる。脱脂条件は、含ま る有機物の種類や量によって適宜決めても いが、おおよそ700℃で2hr程度が好ましい。

 ハニカム構造体の一例として、断面が正 形で直方体のハニカムユニット2を複数接合 させ外形を円柱状としたハニカム構造体1の 念図を図1(a)に示す。このハニカム構造体1は 、接着材5によりハニカムユニット2を結合し 外周部を円柱状に切削したのちにコーティ グ材によってコーティング材層6を形成した 。なお、例えば、断面が扇形の形状や断面が 正方形の形状にハニカムユニット2を製作し これらを接合して所定のハニカム構造体の 状になるようにして、切削・研磨工程を省 してもよい。

 次に、一つのハニカムユニットからなる ニカム構造体の製造方法について説明する 上述の複数のハニカムユニットからなるハ カム構造体の製造方法で説明したと同様に て、ハニカムユニットを円柱状に形成し、 の外周部にコーティング材層を形成する。 のようにして、図1(b)に示すような一つのハ ニカムユニットからなるハニカム構造体が製 造できる。

 [実施例]
 以下には、種々の条件で作製したハニカム 造体の実施例について説明するが、本発明 これら実施例に何ら限定されることはない

 (実施例1)
 (ハニカムユニットの製作)
 ゼオライト粒子(Cuイオン交換β型ゼオライ 、シリカ/アルミナ比40、比表面積110m 2 /g、平均粒径2μm(平均粒径は二次粒子の平均 径である。以下同じ))2250質量部、アルミナ 維(平均繊維径6μm、平均繊維長100μm)680質量 、アルミナゾル(固体濃度20質量%)2600質量部 有機バインダとしてメチルセルロース320質 部を添加し混合した。さらに、可塑剤、界 活性剤及び潤滑剤を少量添加し、水を加え 粘度を調整しながら混合・混練して成形用 合組成物を得た。次に、この混合組成物を 出成形機により押出成形を行い、生のハニ ム成形体を得た。

 得られた生のハニカム成形体を、マイクロ 乾燥機及び熱風乾燥機を用いて十分乾燥さ 、400℃で2hr脱脂した。その後、700℃で2hr保 して焼成を行い、角柱状(断面35mm×35mm×長さ 150mm)、セル密度が93個/cm 2 、壁厚が0.2mm、セル形状が四角形(正方形)の ニカムユニットを作製した。なお、Feイオン 交換型ゼオライトは、ゼオライト粒子を硝酸 鉄アンモニウム溶液に含浸させFeイオン交換 行ったものを用いた。イオン交換量は、ICPS -8100(島津製作所製)を用いてIPC発光分析によ 求めた。

 表1には、このハニカムユニット製作に使 用したゼオライト粒子の、比表面積、平均粒 径、粒度分布、及びハニカムユニットの焼成 体のミクロ孔のlog微分細孔容積のピーク値( クロ孔のピーク値)、マクロ孔のlog微分細孔 積のピーク値(マクロ孔のピーク値)、及び クロ孔シャープ度を表1に示した。なお、ゼ ライト粒子の粒度分布とは、ゼオライト粒 の粒径をDとして、{(D90-D10)/D50}で表される粒 度分布の拡がりを表す指数である。また、マ クロ孔シャープ度とは、マクロ孔のlog微分細 孔容積のピーク値における細孔径プラスマイ ナス0.03μmの範囲にある細孔の容積のマクロ の容積に対する割合(%)である。なお、本実 例において、ミクロ孔及びマクロ孔のlog微 細孔容積のピーク値は、各々ひとつしか存 しなかった。

 
 得られたハニカムユニットのセル構造、開 率、担体重量及び曲げ強度を示した。曲げ 度は、ハニカムユニットの3点曲げ試験JIS-R1 601に準じて測定した結果である。測定装置は インストロン社製5582を用い、スパンL=135mmと 、クロスヘッド速度1mm/minでセル壁に垂直方 向に破壊荷重Wをかけた。曲げ強度σの算出は 、セルの空洞部分のモーメントを差し引いて 断面2次モーメントZを計算しておき、下式に り算出した。
σ=WL/4Z
 
 (ハニカム構造体の製作)
 作製したハニカムユニットの側面に、接着 をペーストとして接着材層の厚さが1mmとな ように塗布して、120℃で乾燥固化を行い、 ニカムユニットを4段、4列に接合したほぼ 方体のハニカム接合体を作製した。接着材 ーストは、アルミナ粒子(平均粒径2μm)29質量 %、アルミナ繊維(平均繊維径6μm、平均繊維長 100μm)7質量%、アルミナゾル(固体濃度20重量%)3 4質量%、カルボキシメチルセルロース5質量% び水25質量%を混合して作製した。作製した ニカム接合体の側壁を、円柱状になるよう ダイヤモンドカッターを用いて切削し、円 状になった側壁部分の外表面に上述の接着 ペーストを0.5mm厚となるようにコーティング 材(接着材とおなじもの)をペーストとして塗 し、図1(a)に示すハニカム構造体と同じ形状 の円柱状ハニカム接合体を作製した。この円 柱状ハニカム接合体を、120℃で乾燥固化した 後、700℃で2hr保持して接着材層及びコーティ ング材の脱脂を行い、円柱状(直径約144mm×長 150mm)のハニカム構造体を得た。

 図3に、実施例1における横軸を細孔径(μm)、 縦軸をlog微分細孔容積(cm 3 /g)としたハニカムユニットの隔壁の細孔分布 曲線を示す。図3の細孔分布曲線では、細孔 0.006~0.06μmの範囲に一つのlog微分細孔容積の ーク値、細孔径0.06μmを超え0.1μm以下の範囲 に一つのlog微分細孔容積のピーク値を持って いることがわかる。

 (実施例2~8、比較例1,2)
 (ハニカムユニットの製作)
 (実施例2~8、比較例1,2)
 表1に示すように、実施例1において、比表 積、平均粒子径、及び粒度分布の異なるゼ ライト粒子を用いた以外は、実施例1と同様 して、実施例2~8、比較例1,2のハニカムユニ トを作製した。その結果を実施例1と同様に 表1に示した。

 図4のグラフには、ハニカムユニットのマ クロ孔シャープ度と曲げ強度の関係を示す。 横軸にハニカムユニットのマクロ孔シャープ 度(%)、縦軸にハニカムユニットの曲げ強度の 値(MPa)を示す。なお、図4において、○は実施 例を、●は比較例を表し、○、●の数字はそ れぞれ実施例、比較例の番号を表す。

 (評価結果)
 表1及び図4に示す結果から判るように、実 例1~8、比較例1,2に示すハニカムユニットは 全てミクロ孔及びマクロ孔を有している。 かし、実施例1~8に示すハニカムユニットは 焼成体のマクロ孔のシャープ度が60~95%の範 にあるが、比較例1,2に示すハニカムユニッ は、焼成体のマクロ孔のシャープ度が60~95% 範囲外の46%、56%である。この為、実施例1~8 示すハニカムユニットの曲げ強度は、7~10.2MP aと高い値であるのに対し、比較例1、2に示す ハニカムユニットの曲げ強度は、4.2MPa、4.6MPa と小さかった。このように、実施例1~8に示す ハニカムユニットは、自動車排ガス浄化用に 適していることが判る。

 本発明のハニカム構造体は、高強度のハ カムユニットからなり、強度が高いので、 動にも強く自動車排ガス浄化用の触媒担体 して使用することができる。特に、ゼオラ ト触媒が必要とされる尿素SCRシステム(尿素 を利用したディーゼル排ガス浄化システム) のNOx還元触媒として好適である。




 
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