CN107228000A - 蜂窝结构体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蜂窝结构体，其能够增加所担载的催化剂的量，并能够抑制使用时压力损失的增大。蜂窝结构体(100)具备蜂窝结构部(4)，蜂窝结构部(4)具有划分形成从流入端面(11)延伸至流出端面(12)并成为流体流路的多个孔格(2)的多孔质的隔壁(1)，隔壁(1)的气孔率为45～65％，在隔壁(1)的表面开口的细孔中等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％，在隔壁(1)的表面开口的细孔中等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2，在隔壁(1)的表面开口的细孔中等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径为40～60μm，该中值开口直径为等效圆直径的中位值。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝结构体。更详细地，涉及能够增大所担载的催化剂的量并能够抑制使用时压力损失增大的蜂窝结构体。
背景技术
近年来，整个社会对环境问题的意识日益提高，在燃烧燃料来生成动力的技术领域中，正在开发从燃料燃烧时产生的废气中去除氮氧化物等有害成分的各种技术。例如，正在开发从汽车引擎排出的废气中去除氮氧化物等有害成分的各种技术。在这样去除废气中的有害成分时，一般使用催化剂使有害成分发生化学反应，变为比较无害的其他成分。而且，作为用于担载废气净化用催化剂的催化剂载体，使用蜂窝结构体。
以往，作为这样的蜂窝结构体，提出了具备蜂窝结构部的蜂窝结构体，该蜂窝结构部具有划分形成从流入端面延伸至流出端面并成为流体流路的多个孔格的多孔质的隔壁(例如，参照专利文献1)。专利文献1中提出了将隔壁的气孔率和平均细孔径的值设定在特定范围的蜂窝结构体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-63422号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，伴随着对废气限制的加强，在作为废气净化用部件而使用的蜂窝结构体上担载的催化剂的量有增大的倾向。即，为了满足更严格的废气限制值，正在试图增大在蜂窝结构体上担载的催化剂的量，提高蜂窝结构体的净化性能。
但是，以往公知的蜂窝结构体中，如果担载可实现严格的废气限制值的量的催化剂，则由隔壁所划分形成的流路(换而言之，孔格)就会变窄，因而存在蜂窝结构体的压力损失增加这样的问题。例如，对于专利文献1中记载的陶瓷蜂窝结构体，如果担载了能够满足近年来更严格的废气限制值那样的量的催化剂，则压力损失的增大变得显著，产生实用方面的问题。
本发明是鉴于这样的现有技术中存在的问题而完成的。本发明提供能够增大所担载的催化剂的量并且能够抑制使用时压力损失增大的蜂窝结构体。
解决课题的方法
根据本发明，提供如下所示的蜂窝结构体。
[1]一种蜂窝结构体，其具备蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有划分形成从流入端面延伸至流出端面并成为流体流路的多个孔格的多孔质的隔壁，
所述隔壁的气孔率为45～65％，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径为40～60μm，该中值开口直径为所述等效圆直径的中位值。
[2]如所述[1]中记载的蜂窝结构体，在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度为1.8～4.0。
[3]如所述[1]或[2]中记载的蜂窝结构体，所述隔壁的厚度为89～203μm。
[4]如所述[1]～[3]中任一项记载的蜂窝结构体，所述蜂窝结构部的孔格密度为31～140个/cm2。
[5]如所述[1]～[4]中任一项记载的蜂窝结构体，所述隔壁的材质含有选自由堇青石、碳化硅、氮化硅和莫来石构成的组中的至少一种。
[6]如所述[1]～[5]中任一项记载的蜂窝结构体，其进一步具备封孔部，其按照将在所述蜂窝结构部形成的所述孔格的任一侧的端部密封的方式进行配置。
[7]如所述[1]～[6]中任一项记载的蜂窝结构体，在所述蜂窝结构部的所述隔壁的表面和所述隔壁的细孔中的至少一方，担载有废气净化用的催化剂。
[8]如所述[7]中记载的蜂窝结构体，用于对从汽车排出的废气中所含的NOx进行净化。
[9]如所述[7]或[8]中记载的蜂窝结构体，所述催化剂是具有选择性催化还原功能的催化剂。
发明效果
本发明的蜂窝结构体能够增大所担载的催化剂的量，并且能够抑制使用时压力损失的增大。此外，本发明的蜂窝结构体的等静压强度(Isostatic strength)也优异。特别是，本发明的蜂窝结构体具有如下特征：将隔壁的气孔率设定为预定的值，同时对于特定大小的细孔也规定了其开口面积率、细孔密度和中值开口直径。通过这样构成，本发明的蜂窝结构体即使在隔壁担载了较多量的催化剂，也能够有效降低使用时的压力损失。因此，通过在本发明的蜂窝结构体中担载更多量的催化剂来使用，从而能够用作净化性能优异的废气净化部件。
附图说明
图1是示意地表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。
图2是示意地表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。
图3是示意地表示图2的X-X’截面的截面图。
图4是从实施例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出的试样片的SEM图像。
图5是从比较例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出的试样片的SEM图像。
符号说明
1：隔壁，2：孔格，3：外周壁，4：蜂窝结构部，11：流入端面，12：流出端面，100：蜂窝结构体。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明不限于以下的实施方式。因此，应当理解在不脱离本发明的宗旨的范围内，基于本领域技术人员的通常知识，可以对以下的实施方式加以适当变更、改良等。
(1)蜂窝结构体：
如图1～图3所示，本发明的蜂窝结构体的一个实施方式是具备具有多孔质的隔壁1的蜂窝结构部4的蜂窝结构体100。多孔质的隔壁1划分形成从流入端面11延伸至流出端面12并成为流体流路的多个孔格2。
如图1～图3所示的蜂窝结构部4具有以围绕划分形成孔格2的隔壁1的方式配置的外周壁3。这里，图1是示意地表示本发明的蜂窝结构体的一个实施方式的立体图。图2是示意地表示图1所示的蜂窝结构体的流入端面的俯视图。图3是示意地表示图2的X-X’截面的截面图。
蜂窝结构体100的特征在于，具备如下所述那样构成的蜂窝结构部4。首先，蜂窝结构部4的隔壁1的气孔率为45～65％。此外，在隔壁1的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％。此外，在隔壁1的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2。进而，在隔壁1的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径为40～60μm，该中值开口直径为上述等效圆直径的中位值。
本实施方式的蜂窝结构体能够增大所担载的催化剂的量，并且能够抑制使用时压力损失的增大。此外，本实施方式的蜂窝结构体的等静压强度也优异。即，本实施方式的蜂窝结构体即使在隔壁担载了较多量的催化剂，也能够有效降低使用时的压力损失。因此，通过在本实施方式的蜂窝结构体中担载更多量的催化剂来使用，能够用作净化性能优异的废气净化部件。
本实施方式的蜂窝结构体中，隔壁的气孔率设为通过水银孔度计(Mercuryporosimeter)所测定的值。作为水银孔度计，可以列举例如Micromeritics公司制的Autopore 9500。隔壁的气孔率的测定可以如下操作来进行。首先，从蜂窝结构体切出长10mm、宽10mm、高10mm的试验片。然后，用压汞法法测定试验片的细孔容积，由测定的细孔容积算出隔壁的气孔率。如果隔壁的气孔率小于45％，则即使假设本实施方式的蜂窝结构体的其他构成要件全部满足，在蜂窝结构体上担载催化剂时，压力损失也会显著增大。另一方面，如果隔壁的气孔率超过65％，则即使假设其他的构成要件全部满足，蜂窝结构体的等静压强度也会下降。隔壁的气孔率为45～65％，优选为45～60％，特别优选为45～55％。
本说明书中，“等效圆直径”是指具有与细孔的开口面积相同面积的圆的直径。例如，如果以开口部不是圆形的细孔为例进行说明，首先，求出该细孔的隔壁表面的开口部的面积，以该面积除以圆周率所得的值的平方根的2倍就是该细孔的等效圆直径。
细孔的等效圆直径的算出可以如下操作来进行。首先，从蜂窝结构部切出长20mm、宽20mm、高20mm的测定用试样片。对该试样片的隔壁表面，由扫描电子显微镜(SEM)拍摄任意3个视场的SEM图像。拍摄视场中一个视场的大小是隔壁间的宽度×孔格的延伸方向上2mm。需说明的是，对于拍摄时的倍率没有特别限制，优选为60倍。接着，对所拍摄的各图像通过图像解析进行二值化，分为空洞部分(即，细孔部分)和空洞以外的部分(即，隔壁的实体部分)。接着，对于各空洞部分，求出其面积。由所求出的面积算出各空洞部分的等效圆直径。作为扫描电子显微镜，可以使用日立高新技术公司制的S-3400N(商品名)。此外，对于所拍摄的图像的图像解析，可以使用例如MediaCybernetics公司制的图像处理软件Image-Pro Plus(商品名)。
本实施方式的蜂窝结构体中，通过上述方法将在隔壁的表面开口的细孔分为等效圆直径为10μm以上的细孔和等效圆直径小于10μm的细孔。而且，本实施方式的蜂窝结构体中，对于等效圆直径为10μm以上的细孔，将开口面积率、细孔密度和中值开口直径控制为特定值。
本实施方式的蜂窝结构体的等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％。如果该开口面积率小于20％，则即使假设其他的构成要件全部满足，在蜂窝结构体中担载催化剂时，压力损失也会显著增大。另一方面，如果该开口面积率超过40％，则即使假设其他的构成要件全部满足，蜂窝结构体的等静压强度也会下降。等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％，优选为20～35％，特别优选为25～35％。
等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率可以使用求出细孔的等效圆直径时的图像解析结果来求出。例如，对于求出细孔的等效圆直径时3个部位的图像，分别求出相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的空洞部分的面积。所求出的空洞部分的面积除以该图像整体面积所得值的百分率成为“等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率”。需说明的是，等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率是各个SEM图像的开口面积率的算术平均值。
本实施方式的蜂窝结构体中，等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2。“等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度”是在每1mm2隔壁的表面中开口的等效圆直径为10μm以上的细孔的个数。如果该细孔密度小于350个/mm2，则即使假设其他的构成要件全部满足，在蜂窝结构体中担载催化剂时，压力损失也会显著增大。另一方面，如果该细孔密度超过1000个/mm2，则即使假设其他的构成要件全部满足，蜂窝结构体的等静压强度也会下降。等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2，优选为400～900个/mm2，特别优选为500～600个/mm2。
等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度可以使用求出细孔的等效圆直径时的图像解析结果来求出。例如，对于求出细孔的等效圆直径时的3个部位的图像，分别求出相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的空洞部分的个数。所求出的空洞部分的个数除以该图像整体面积(mm2)所得的值成为“等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度”。需说明的是，等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度是各个SEM图像的细孔密度的算术平均值。
本实施方式的蜂窝结构体中，等效圆直径为10μm以上的细孔中的作为该等效圆直径的中位值的中值开口直径为40～60μm。以下，将“等效圆直径为10μm以上的细孔中的作为该等效圆直径的中位值的中值开口直径”简称为“等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径”。“等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径”可以如下操作来求出。首先，通过上述所说明的方法求出在隔壁的表面开口的细孔的等效圆直径。然后，基于所求出的等效圆直径，制作纵轴为在隔壁的表面开口的细孔的累积面积(％)、横轴为等效圆直径(μm)的图表。然后，在制作的图表中，将相当于全部细孔面积的50％的累积面积(％)时的等效圆直径(μm)的值作为“等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径”。需说明的是，相当于全部细孔面积的50％的累积面积是指上述图表的纵轴的累积面积的值为50％时的值。
如果等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径小于40μm，则即使假设其他的构成要件全部满足，催化剂也难以通过细孔进入至隔壁的内部。因此，在使一定量的催化剂担载在蜂窝结构体中时，使得在隔壁的表面担载了较多的催化剂，蜂窝结构体的压力损失显著增大。另一方面，如果中值开口直径超过60μm，则即使假设其他的构成要件全部满足，蜂窝结构体的等静压强度也会下降。等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径为40～60μm，优选为45～55μm，特别优选为50～55μm。
此外，对于本实施方式的蜂窝结构体，在隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度优选为1.8～4.0。这里，等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度是指如下算出的值。首先，将要求出圆度的细孔P的开口面积设为A0，将该细孔的外形的长度设为L。然后，将具有与上述外形的长度L同样的圆周长度的圆的面积设为A1。细孔P的圆度可以由A1/A0来求出。等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度可以使用求出细孔的等效圆直径时的图像解析结果来求出。例如，对于求出细孔的等效圆直径时的3个部位的图像，分别按照上述方法求出相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的空洞部分的圆度。所求出的值成为各细孔的圆度。需说明的是，等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度是SEM图像中的“等效圆直径为10μm以上的细孔”的各自的圆度的算术平均值。
如果等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度小于1.8，则即使假设其他的构成要件全部满足，废气与催化剂的接触面积也会减少，在这一点上不优选。如果等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度超过4.0，则即使假设其他的构成要件全部满足，蜂窝结构体的压力损失有时也会增大，在这一点上不优选。等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度更优选为1.8～3.0，特别优选为1.8～2.5。
本实施方式的蜂窝结构体中，隔壁的厚度优选为89～203μm，更优选为114～203μm，特别优选为114～140μm。如果隔壁的厚度小于89μm，则蜂窝结构部的等静压强度有时会下降。此外，隔壁的细孔内所能担载的催化剂的量会减少，在担载了超过一定量的催化剂时，蜂窝结构体的压力损失有时会增大。另一方面，如果隔壁的厚度超过203μm，则隔壁的厚度过厚，使用时的压力损失有时会增大。
本实施方式的蜂窝结构体中，孔格密度优选为31～140个/cm2，更优选为47～93个/cm2，特别优选为47～62个/cm2。如果孔格密度小于31个/cm2，则在将蜂窝结构体用作催化剂载体时，净化性能有时会下降。另一方面，如果孔格密度超过140个/cm2，则使用时的压力损失有时会增大。
对蜂窝结构部的材质没有特别限制。作为蜂窝结构部的隔壁的材质，可以列举例如陶瓷。特别是，本实施方式的蜂窝结构体中，隔壁的材质优选含有选自由堇青石、碳化硅、钛酸铝、氮化硅和莫来石构成的组中的至少一种。进而，更优选含有堇青石、钛酸铝、碳化硅中的至少一种。需说明的是，隔壁的构成成分中，特别优选含有85质量％以上的堇青石。
对于蜂窝结构部中形成的孔格的形状没有特别限制。例如，作为与孔格的延伸方向正交的截面中的孔格的形状，可以列举多边形、圆形、椭圆形等。作为多边形，可以列举三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。此外，对于孔格的形状，可以全部孔格的形状为相同形状，也可以是不同形状。例如，可以是四边形的孔格与八边形的孔格混合存在。此外，对于孔格大小，可以全部孔格的大小相同，也可以不同。例如，多个孔格中，可以使一部分孔格大小变大，使其他孔格的大小相对变小。
对于蜂窝结构部的形状没有特别限制。作为蜂窝结构部的形状，可以列举流入端面和流出端面的形状为圆形、椭圆形、多边形等的柱状。例如，流入端面和流出端面的形状为圆形时，蜂窝结构部的形状为圆柱形状。作为多边形，可以列举四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。
对于蜂窝结构部大小，例如，从流入端面至流出端面的长度、蜂窝结构部的与孔格延伸方向正交的截面的大小，没有特别限制。在将本实施方式的蜂窝结构体用作废气净化用的部件时，为了得到最佳的净化性能，只要适当地选择各大小即可。例如，蜂窝结构部的从流入端面至流出端面的长度，优选为76～254mm，特别优选为102～203mm。此外，蜂窝结构部的与孔格的延伸方向正交的截面的面积，优选为2027～99315mm2，特别优选为16233～85634mm2。
本实施方式的蜂窝结构体中，在蜂窝结构部的隔壁的表面和隔壁的细孔中的至少一方，可以担载废气净化用的催化剂。通过这样构成，能够通过催化反应使废气中的CO、NOx、HC等变为无害的物质。对于催化剂，作为合适的例子，可以列举含有选自由贵金属、铝、镍、锆、钛、铈、钴、锰、锌、铜、锡、铁、铌、镁、镧、钐、铋和钡构成的组中的至少一种元素的催化剂。作为贵金属，可以列举铂、铑、钯、钌、铟、银和金。上述元素可以作为金属单质、金属氧化物和除此以外的金属化合物来含有。本实施方式的蜂窝结构体中，上述催化剂更优选是具有选择性催化还原功能的催化剂。例如，作为具有选择性催化还原功能的催化剂，可以列举金属置換的沸石。作为对沸石进行金属置換的金属，可以列举铁、铜等。对于沸石，作为合适的例子，可以列举β沸石。此外，具有选择性催化还原功能的催化剂还可以是含有以选自由钒和二氧化钛构成的组中的至少1种为主成分的催化剂。具有选择性催化还原功能的催化剂中的选自由钒和二氧化钛构成的组中的至少1种的含量，优选为60质量％以上。
作为催化剂的担载量，优选为150g/L以上，更优选为200g/L以上350g/L以下，特别优选为250g/L以上350g/L以下。如果催化剂的担载量小于150g/L，则有时不能充分发挥催化剂的作用。如果催化剂的担载量超过350g/L，则有时会因担载催化剂而导致压力损失增大，或导致蜂窝结构体的制造成本增大。需说明的是，催化剂的担载量是每1L蜂窝结构体中所担载的催化剂的质量[g]。作为催化剂的担载方法，可以列举例如：对于隔壁，在将含有催化剂成分的催化剂液进行底涂(washcoat)后，在高温进行热处理而将其烧结的方法等。
对本实施方式的蜂窝结构体的制造方法没有特别限制，例如，可以通过如下所述的方法来制造。首先，制作用于制造蜂窝结构部的可塑性的坯土。对于用于制作蜂窝结构部的坯土，可以通过在作为原料粉末的从前述隔壁的合适材料中选择的材料中适宜地添加粘合剂等添加剂和水来制作。
接着，通过将制作的坯土进行挤出成形，得到柱状的蜂窝成形体，该蜂窝成形体具有划分形成多个孔格的隔壁和配置在最外周的外周壁。挤出成形时，作为挤出成形用的金属模具，优选使用具有所希望的孔格形状、隔壁厚度、孔格密度的金属模具。
对所得到的蜂窝成形体用例如微波和热风进行干燥。接着，根据需要，通过使用与在蜂窝成形体的制造中所使用的材料同样的材料对孔格的开口部进行封孔，从而设置封孔部。设置封孔部后，还可以进一步对蜂窝成形体进行干燥。
接着，通过对蜂窝成形体进行烧成，得到蜂窝结构体。在制作本实施方式的蜂窝结构体时，优选将对蜂窝成形体进行烧成时的烧成时间设为80小时以上。通过这样构成，可以均匀地形成在蜂窝结构体的隔壁的表面露出的细孔。需说明的是，对蜂窝成形体进行烧成时的烧成时间更优选设为60～100小时，特别优选设为100小时。烧成温度和烧成气氛根据原料的不同而不同，本领域技术人员可以选择最适合于所选择的材料的烧成温度和烧成气氛。例如，在制造含有堇青石的蜂窝结构体时，烧成气氛的温度优选设为1400℃。此外，作为制造含有堇青石的蜂窝结构体时的烧成气氛，优选为氮气。此外，为了均匀地形成在所述隔壁的表面开口的细孔，优选在最高温度保持15小时以上。
此外，对于所得到的蜂窝结构体，可以担载催化剂。对于担载催化剂的方法没有特别限制，可列举例如：对于蜂窝结构体的隔壁，在将含有催化剂成分的催化剂液进行底涂后，在高温进行热处理而将其烧结的方法等。
实施例
(实施例1)
在堇青石化原料100质量份中，分别添加造孔材2.5质量份、分散介质60质量份、有机粘合剂5.6质量份、分散剂30质量份，进行混合、混炼来调制坯土。作为堇青石化原料，使用氧化铝、氢氧化铝、高岭土、滑石和二氧化硅。作为分散介质使用水，作为造孔材使用平均粒径100μm的吸水性聚合物，作为有机粘合剂使用羟基丙基甲基纤维素，作为分散剂使用乙二醇。需说明的是，作为吸水性聚合物，使用吸水倍率为15～25倍、吸水后的平均粒径为上述值(100μm)的粒子状的聚丙烯酸系铵盐。
接着，使用蜂窝成形体制作用的金属模具来对坯土进行挤出成形，得到整体形状为圆柱形的蜂窝成形体。蜂窝成形体的孔格形状为四边形。
接着，用微波干燥机对蜂窝成形体进行干燥，进而用热风干燥机使其完全干燥后，将蜂窝成形体的两端面切断，调整为预定尺寸。
接着，将干燥后的蜂窝成形体进行脱脂、烧成，制造实施例1的蜂窝结构体。脱脂在氮气气氛中进行10小时。为了均匀地形成在隔壁的表面开口的细孔，烧成在氮气气氛下、在最高温度1400℃保持15小时。
实施例1的蜂窝结构体是流入端面和流出端面的形状为圆形的圆柱形状。流入端面和流出端面的直径大小为266.7mm。此外，蜂窝结构体在孔格的延伸方向上的长度为152.4mm。实施例1的蜂窝结构体中，隔壁的厚度为0.114mm，孔格密度为93个/cm2。表1中示出了蜂窝结构体的端面的直径、长度、隔壁的厚度和孔格密度的值。
实施例1的蜂窝结构体的隔壁的气孔率为50％。隔壁的气孔率是由水银孔度计(Micromeritics公司制的Autopore 9500)测定的值。表1的气孔率一栏中，示出了隔壁的气孔率的值。
此外，对于实施例1的蜂窝结构体，按照如下的方法测定开口面积率、细孔密度、中值开口直径和圆度。需说明的是，开口面积率、细孔密度、中值开口直径和圆度是对在隔壁的表面开口的细孔中的等效圆直径为10μm以上的细孔进行测定的值。表2中示出了开口面积率、细孔密度、中值开口直径和圆度的测定结果。
(等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率)
从实施例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出长20mm、宽20mm、高20mm的测定用试样片。对于该试样片的隔壁的表面，用扫描电子显微镜(SEM)拍摄任意3个视场的SEM图像。拍摄视场的1个视场的大小是，隔壁间的宽度×在孔格的延伸方向上2mm。接着，对于所拍摄的各图像，通过图像解析来进行二值化，分为空洞部分(即，细孔部分)和空洞以外的部分(即，隔壁的实体部分)。接着，对于各空洞部分，求出其面积。由所求出的面积算出各空洞部分的等效圆直径。然后，求出SEM图像中的相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的空洞部分的面积。将所求出的空洞部分的面积除以该图像整体面积所得的值的百分率作为“等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率”。表2中所示的开口面积率是3个视场的SEM图像的各开口面积率的算术平均值。
(等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度)
与等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率的测定方法同样地操作，算出SEM图像中各空洞部分的等效圆直径。然后，求出SEM图像中的相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的空洞部分的个数。将所求出的空洞部分的个数除以该图像整体面积(mm2)所得的值作为“等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度”。表2中所示的细孔密度是3个视场的SEM图像的各细孔密度的算术平均值。
(等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径)
与等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率的测定方法同样地操作，算出SEM图像中各空洞部分的等效圆直径。然后，将SEM图像中相当于各空洞部的细孔分为等效圆直径为10μm以上的细孔和等效圆直径小于10μm的细孔。然后，基于所求出的等效圆直径，制作纵轴为在隔壁的表面开口的细孔的累积面积(％)、横轴为等效圆直径(μm)的图表。然后，在所制作的图表中，求出相当于全部细孔面积的50％的累积面积(％)时的等效圆直径(μm)的值，以该值作为“等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径”。
(等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度)
与等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率的测定方法同样地操作，算出SEM图像中各空洞部分的等效圆直径。求出要求出圆度的细孔的开口面积和该细孔的外形的长度。然后，将要求出圆度的细孔P的开口面积设为A0，将该细孔的外形的长度设为L，将圆周长度为L的圆的面积设为A1，将根据下述式(1)求出的值作为细孔P的圆度。算出SEM图像中相当于“等效圆直径为10μm以上的细孔”的各自的圆度，将其算术平均值作为“等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度”。
式(1)：细孔P的圆度＝A1/A0
首先，调制含有预定催化剂的催化剂浆料。接着，使该催化剂浆料从实施例1的蜂窝结构体的一侧端面侧流入孔格内。在使催化剂浆料流入孔格内时，通过浸渍来进行。催化剂的担载量为298g/L。表3的“催化剂量”一栏中，示出了催化剂的担载量(g/L)。
表1
表2
表3
此外，对于实施例1的蜂窝结构体，按照以下方法进行“催化剂涂覆后的压损上升率(％)”、“催化剂填充率(％)”和“等静压强度(MPa)”的评价。结果示于表3。
(催化剂涂覆后的压损上升率(％))
首先，对于未担载催化剂的蜂窝结构体，求出25℃状态下的流入端面与流出端面间的压力差。将如此求出的无催化剂的蜂窝结构体的压力损失值设为“P0”。此外，对于另外按照表3所示的值担载了催化剂的蜂窝结构体，求出25℃状态下的流入端面与流出端面间的压力差。将如此求出的带催化剂的蜂窝结构体的压力损失值设为“P1”。将根据下述式(2)求出的值设为催化剂涂覆后的压损上升率(％)。需说明的是，对于催化剂涂覆后的压损上升率(％)的值，以120％以下作为合格值。
式(2)：催化剂涂覆后的压损上升率(％)＝(P1-P0)/P0×100
(催化剂填充率(％))
从实施例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出长20mm、宽20mm、高20mm的测定用试样片。在对该试样片的隔壁部实施研磨后，利用扫描电子显微镜(SEM)任意拍摄3个视场的SEM图像。拍摄视场的1个视场的大小是1条隔壁在隔壁方向上的宽度×孔格的延伸方向(600μm)。然后，在将催化剂担载于蜂窝结构体时，求出实际填充有催化剂的细孔的容积(V1)相对于在隔壁形成的全部细孔的容积(V0)的比率(百分率)。具体而言，由利用图像解析进行二值化而提取出的细孔部分(即，催化剂未浸透的细孔和浸透催化剂的细孔)算出在隔壁形成的全部细孔的容积(V0)。接着，在蜂窝结构体中担载催化剂，利用图像解析进行二值化，提取出催化剂浸透的细孔部分并求出容积V1。然后，使用这些值，算出催化剂填充率(％)。需说明的是，对于表3中的催化剂填充率(％)的值，是3个视场的SEM图像的各催化剂填充率的算术平均值。催化剂填充率小于50％时，隔壁表面上的催化剂量增加，在实际使用时有可能使得催化剂从载体剥落，降低净化性能。因此，以50％以上作为合格值。图4中，示出了从实施例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出的试样片的SEM图像。
(等静压强度(MPa))
等静压强度的测定是按照社团法人汽车技术协会发行的汽车标准(JASO标准)的M505-87中规定的等静压破坏强度试验来进行的。等静压破坏强度试验是在橡胶的筒状容器中放入蜂窝结构体，盖上铝制板，在水中进行等向加压压缩的试验。即，等静压破坏强度试验是模拟在罐体里蜂窝结构体的外周面被把持时的压缩负荷加重的试验。根据该等静压破坏强度试验测定的等静压强度以蜂窝结构体发生破坏时的加压压力值(MPa)表示。需说明的是，对于等静压强度(MPa)的值，以0.5MPa以上为合格值。
(实施例2)
实施例2中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为1.7质量份、造孔材的平均粒径变更为70μm，来制造蜂窝结构体。
(实施例3)
实施例3中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的添加量变更为3.3质量份、造孔材的平均粒径变更为130μm，来制造蜂窝结构体。
(实施例4)
实施例4中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为4.9质量份、造孔材的平均粒径变更为150μm，来制造蜂窝结构体。
(实施例5)
实施例5中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为1.7质量份，来制造蜂窝结构体。
(实施例6)
实施例6中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为4.6质量份，来制造蜂窝结构体。
(实施例7)
实施例7中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为4.9质量份，来制造蜂窝结构体。
对于实施例2～7的蜂窝结构体，采用与实施例1同样的方法来测定隔壁的厚度、孔格密度、气孔率、开口面积率、中值开口直径、细孔密度和圆度。将结果示于表1和表2。此外，对于实施例2～7的蜂窝结构体，也按照表3所示的催化剂量(g/L)的值来担载催化剂。然后，按照与实施例1同样的方法，进行“催化剂涂覆后的压损上升率(％)”、“催化剂填充率(％)”和“等静压强度(MPa)”的评价。将结果示于表3。
(比较例1～9)
用以下方法制作比较例1～9的蜂窝结构体，用与实施例1同样的方法来测定隔壁的厚度、孔格密度、气孔率、开口面积率、中值开口直径、细孔密度和圆度。将结果示于表1和表2。此外，对于比较例1～9的蜂窝结构体，也按照表3所示的催化剂量(g/L)的值来担载催化剂。然后，按照与实施例1同样的方法，进行“催化剂涂覆后的压损上升率(％)”、“催化剂填充率(％)”和“等静压强度(MPa)”的评价。将结果示于表3。图5中示出了从比较例1的蜂窝结构体的蜂窝结构部切出的试样片的SEM图像。
比较例1中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，不添加造孔材来制造蜂窝结构体。
比较例2中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为5.7质量份、造孔材的平均粒径变更为130μm，来制造蜂窝结构体。
比较例3中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的平均粒径变更为20μm，来制造蜂窝结构体。
比较例4中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将隔壁的厚度变更为0.140mm、孔格个数变更为62个/cm2、造孔材的添加量变更为1.7质量份、造孔材的平均粒径变更为20μm，来制造蜂窝结构体。
比较例5中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的添加量变更为1.4质量份、造孔材的平均粒径变更为50μm，来制造蜂窝结构体。
比较例6中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的添加量变更为1.7质量份、造孔材的平均粒径变更为70μm，来制造蜂窝结构体。
比较例7中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的平均粒径变更为50μm，来制造蜂窝结构体。
比较例8中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的添加量变更为4.9质量份、造孔材的平均粒径变更为150μm，来制造蜂窝结构体。
比较例9中，相对于实施例1的蜂窝结构体的制造方法，将造孔材的添加量变更为1.7质量份，来制造蜂窝结构体。
(结果)
实施例1～7的蜂窝结构体，在催化剂涂覆后的压损上升率、催化剂填充率和等静压强度的评价中，都取得了良好的结果。
比较例1的蜂窝结构体，催化剂填充率为10％，极低，催化剂涂覆后的压损上升率为200％。
比较例2的蜂窝结构体，对于催化剂涂覆后的压损上升率和催化剂填充率满足合格值，但等静压强度显著低。
比较例3的蜂窝结构体，催化剂填充率低至30％，催化剂涂覆后的压损上升率也为125％。
比较例4的蜂窝结构体，催化剂涂覆后的压损上升率为125％。
比较例5的蜂窝结构体，催化剂填充率低至33％，催化剂涂覆后的压损上升率为130％。
比较例6的蜂窝结构体，催化剂填充率低至40％，催化剂涂覆后的压损上升率为140％。
比较例7的蜂窝结构体，催化剂填充率低至47％。
比较例8的蜂窝结构体，等静压强度为0.4MPa。
比较例9的蜂窝结构体，催化剂填充率低至48％，催化剂涂覆后的压损上升率为130％。
产业上的利用可能性
本发明的蜂窝结构体可以用作用于净化从汽油机、柴油机等排出的废气的废气净化部件。
Claims (9)
1.一种蜂窝结构体，其具备蜂窝结构部，所述蜂窝结构部具有划分形成从流入端面延伸至流出端面并成为流体流路的多个孔格的多孔质的隔壁，
所述隔壁的气孔率为45～65％，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的开口面积率为20～40％，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的细孔密度为350～1000个/mm2，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的中值开口直径为40～60μm，该中值开口直径为所述等效圆直径的中位值。
2.如权利要求1中所述的蜂窝结构体，
在所述隔壁的表面开口的细孔中，等效圆直径为10μm以上的细孔的圆度为1.8～4.0。
3.如权利要求1或2中所述的蜂窝结构体，
所述隔壁的厚度为89～203μm。
4.如权利要求1～3中任一项所述的蜂窝结构体，
所述蜂窝结构部的孔格密度为31～140个/cm2。
5.如权利要求1～4中任一项所述的蜂窝结构体，
所述隔壁的材质含有选自由堇青石、碳化硅、氮化硅和莫来石构成的组中的至少一种。
6.如权利要求1～5中任一项所述的蜂窝结构体，
其进一步具备封孔部，所述封孔部按照将在所述蜂窝结构部形成的所述孔格的任一侧的端部密封的方式进行配置。
7.如权利要求1～6中任一项所述的蜂窝结构体，
在所述蜂窝结构部的所述隔壁的表面和所述隔壁的细孔中的至少一方，担载有废气净化用的催化剂。
8.如权利要求7中所述的蜂窝结构体，
用于对从汽车排出的废气中所含的NOx进行净化。
9.如权利要求7或8中所述的蜂窝结构体，
所述催化剂为具有选择性催化还原功能的催化剂。
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