JP2000167415A - 触媒の塗布装置および触媒の塗布方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板状触媒を製造する際の生産性を維持しつつ産
業廃棄物を発生させない触媒の塗布装置および触媒の塗
布方法を提供する。 【解決手段】(1) 一対の塗布ロールと、該塗布ロールの
間に基板および触媒ペーストを供給する手段を備えた触
媒の塗布装置において、前記塗布ロールと触媒ペースト
が接する界面に水蒸気層を形成させる手段を設けた触媒
の塗布装置。(2)一対の塗布ロールの間に、基板と触媒
ペーストを同時に通過させ、該基板に触媒を塗布する方
法において、前記塗布ロールとして加熱塗布ロールを用
い、該加熱塗布ロールと触媒ペーストが接する境界に水
蒸気層を形成させながら前記基板に触媒ペーストを連続
的に塗布する触媒の塗布方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒の塗布装置お
よび触媒の塗布方法に関し、さらに詳しくは、産業廃棄
物を発生させない生産性に優れた触媒の塗布装置および
触媒の塗布方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電用や各種工場から排出される窒
素酸化物を除去する方法としては、アンモニア等の還元
剤と反応を促進させる脱硝触媒とを用いて窒素酸化物を
無害化する方法が採用されている。脱硝触媒としては、
金属や無機繊維織布などの基材に触媒ペーストを塗り込
んだ板状触媒、触媒ペーストを口金と押出機によって成
形したハニカム状触媒、触媒粉末を押し固めた粒状触媒
が使用されているが、低圧損化とダーティガスのガスト
詰まり回避の要求から、現在では板状触媒とハニカム状
触媒が主流となっている。特に板状触媒は、耐摩耗性に
優れ、ダストの詰まりが少ないことから、ダーティガス
を中心に広い分野で採用されている。

【０００３】板状触媒の製造に関しては多くの工夫がな
されており、あらゆる用途の触媒に対応できるような製
造方法や製造装置が提案されている（例えば特公昭６１
−２８３７７号公報）。代表的な方法としては、エキス
パンドメタルや無機繊維織布等の基材に触媒ペーストを
塗布し、型を用いて波板に成形して乾燥した後、ユニッ
トに組み立て焼成する方法が挙げられる。また基材への
触媒ペーストの塗布は、一対の圧延塗布ロールの間に基
材と触媒ペーストを同時に通過させることにより行われ
るが、この通過の際に塗布ロール表面に触媒ペーストが
付着しやすいため、これを防止するために基材と触媒ペ
ーストが塗布ロール表面と接する両側に２枚のシートを
介在させる方法が採用されている（特開平３−９４８３
９号公報）。

【０００４】図４は、従来技術における触媒の塗布装置
の説明図である。この装置は、上ロール１と下ロール２
からなる一対の塗布ロールと、該塗布ロールの間にエキ
スパンドメタル基材（ステンレスなどの金属基板を金網
状に加工したもの）３と触媒ペースト４を供給する装置
（図示せず）を有する。この装置において、エキスパン
ドメタル基材３に載置された触媒ペースト４は、上ロー
ル１と下ロール２からなる塗布ロールの間に供給される
が、同時にこれらのロールの間にはその上流側からエキ
スパンドメタル基材３および触媒ペースト４を挟むよう
に２枚の塗布紙１０が供給される。該塗布ロールの通過
により、エキスパンドメタル基材３に触媒ペーストが均
一に圧延塗布され、触媒塗布体５が連続的に形成され
る。上記塗布ロール１０は、ロール表面に触媒ペースト
４が付着するのを防止し、塗布ロールを通過した後は、
それぞれ図示しない使用済ロールとして巻き取られ、産
業廃棄物として回収される。

【０００５】図５は、従来技術における他の触媒の塗布
装置の説明図である。図５において、図４と異なる点
は、エキスパンドメタル基材３の代わりに２枚の無機繊
維織布６を用い、これらの無機繊維織布６の間に触媒ペ
ースト４を挟んで塗布ロールの間を通過させるようにし
た点である。このような塗布装置を用いた板状触媒の製
造方法によれば、連続的に均一な板状触媒が安定して得
られ、製品の品質や歩留り上、大きな障害となるところ
はほとんどないほど確立された技術となっている。

【０００６】しかし、近年、産業界全般に地球環境保全
の観点から、製品の品質以外にも省資源化、すなわち、
リサイクルや産業廃棄物の低減の技術に注力する動向が
ある。上記板状触媒の製造方法においても例外ではな
く、触媒ペーストの塗布ロールへの付着を防止するため
に使用される塗布紙が使用後に産業廃棄物として使い捨
てされている点が大きな問題となりつつある。この問題
を解決する方法として、特開平１０−１５３９５号公報
には、塗布紙の材質や構造を工夫することによって数回
利用できるようにすることが提案されている。しかし、
この技術は、産業廃棄物を低減するという目的に対して
は有効ではあるが、廃棄物を完全になくすることはでき
ず、暫定的な技術といえる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点を解決し、板状触媒を製造する際の生
産性を維持しつつ産業廃棄物を発生させない触媒の塗布
装置および触媒の塗布方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について鋭意検討した結果、塗布紙を取り外し、塗布ロ
ール表面の温度を上昇させて塗布を行うと、ロールの表
面温度の上昇に伴って触媒ペーストの塗布ロールへの付
着量が多くなるが、さらに温度を上げていくと逆にほと
んど付着が発生しなくなる現象を見い出し、さらに鋭意
研究した結果、塗布ロールと触媒ペーストの間に水蒸気
層が形成され、これらが一種の離型作用を有することを
見い出し、本発明に到達したものでる。すなわち、本願
で特許請求される発明は以下の通りである。

【０００９】（１）一対の塗布ロールと、該塗布ロール
の間に基板および触媒ペーストを供給する手段を備えた
触媒の塗布装置において、前記塗布ロールと触媒ペース
トが接する界面に水蒸気層を形成させる手段を設けたこ
とを特徴とする触媒の塗布装置。 （２）前記塗布ロールの上流側の基板または該塗布ロー
ル表面に水を供給する手段を設けたことを特徴とする
（１）に記載の触媒の塗布装置。 （３）一対の塗布ロールの間に、基板と触媒ペーストを
同時に通過させ、該基板に触媒を塗布する方法におい
て、前記塗布ロールとして加熱塗布ロールを用い、該加
熱塗布ロールと触媒ペーストが接する境界に水蒸気層を
形成させながら前記基板に触媒ペーストを連続的に塗布
することを特徴とする触媒の塗布方法。 （４）前記水蒸気の発生源が、触媒ペースト中の水分、
含水状態にある基板中の水分および塗布ロール表面に噴
霧された水分の少なくとも一つであることを特徴とする
（３）に記載の触媒の塗布方法。

【００１０】

【作用】本発明において、塗布ロールと触媒ペーストが
接する界面に水蒸気層を形成させる手段を設けることに
より、塗布紙等を使用することなく、塗布ロールへの触
媒ペーストの付着を防止でき、連続的に安定した触媒塗
布体を得ることができ、また、産業廃棄物となる使用済
塗布紙を生じることがない。

【００１１】塗布ロール表面を水分を蒸発させる温度に
加熱することにより、加熱されたロール表面から触媒ペ
ーストに熱が伝わる現象と、該熱によって触媒ペースト
中の水分が沸騰蒸発する現象が生じ、加熱された塗布ロ
ールによって触媒ペーストが基材に圧延塗布されていく
過程で、ロール表面から触媒ペーストに熱が伝わるが、
触媒ペースト内への熱伝導量は、ロール表面から流入す
る熱量に較べて小さい。従って、ロールと触媒ペースト
の界面近傍において、触媒ペースト中の水分が局所的に
沸騰蒸発する現象を起し、この発生蒸気がロール表面と
基材が直接接触している部分に隙間を形成させ、離型効
果を発現させるものと推察される。これを伝熱工学的に
考察すると、ロールと触媒ペーストの界面を蒸気膜で覆
うような、いわゆる膜沸騰現象が生じているものと推定
される。

【００１２】本発明において、上記水蒸気層は、塗布ロ
ール表面温度を、該ロールに接するペースト中の水分が
蒸発することができる温度に加熱することにより形成す
ることができる。塗布ロール表面の温度は、触媒ペース
トの塗布ロールへの付着を防止するのに充分な量の水蒸
気を発生させる温度でよいが、通常は１５０℃以上、好
ましくは２００〜３００℃の温度に加熱される。また蒸
気の発生源は、触媒ペースト中の水分の他、塗布ロール
の間に供給する基材に水分を含浸させることにより、ま
たは塗布ロールの上流側の触媒ペーストと接する直前の
ロール表面に水を噴霧することにより確保することがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により詳しく
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す触媒塗布装
置の説明図である。図１において、図５と異なる点は、
上ロール１と下ロール２からなる塗布ロール表面への触
媒ペースト４の付着を防止するための２枚の塗布紙１０
を使用せず、上ロール１と下ロール２の内部に電気シー
スヒータ７を設置したことである。このような構成にお
いて、２枚の無機繊維織布６は、その間に触媒ペースト
４が挟みこまれて上ロール１と下ロール２からなる塗布
ロールの間に供給される。該上ロール１と下ロール２の
表面は、その内部に設けられた電気シースヒータ７によ
り、水分を蒸発させることができる温度にその表面が加
熱されており、無機繊維織布６と触媒ペースト４がこれ
らのロールの間を通過し、圧延塗布される過程で、触媒
ペースト中の水分が蒸発し、ロールと基材または触媒ペ
ーストの間に水蒸気層が形成される。この水蒸気層の存
在により、ロールを通過中に触媒ペーストが該ロール表
面に付着するのが防止される。

【００１４】塗布ロールの加熱方法は、ロールにヒータ
ーを内蔵させる方法のほか、触媒体等によって間接的に
塗布ロール表面を加熱する方法であっもよい。水蒸気層
を形成する水蒸気の発生源としては、図１では触媒ペー
スト中の水分が当てられるが、塗布後に得られる触媒塗
布体５の触媒中の水分低下が、次工程の加熱成形に悪影
響を及ぼす場合は、図２に示すように、供給する無機繊
維織布６に水噴霧ノズル８により水を噴霧または含浸さ
せてもよい。また図３に示すように、触媒ペースト４と
接触する直前の上ロール１と下ロール２に水噴霧ノズル
８により間欠的または連続的に水分を供給するようにし
てもよい。この場合、供給する水の量は、蒸発する水分
量に対応した量とし、得られる触媒塗布体５の触媒水分
量が供給する触媒ペーストの水分量よりも少なくなるよ
う調整することが好ましい。触媒塗布体５の触媒水分量
が触媒ペーストの水分量より多くなると、基材と触媒の
界面強度が低下する等の触媒強度に悪影響を及ぼす場合
がある。

【００１５】

【実施例】本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 図１に示す塗布装置を用いた。上ロール１および下ロー
ル２には、直径３００mm、長さ６００mmの２軸圧延ロー
ルを用い、その内部に電気シースヒータ７を内蔵した。
電気シースヒータ７は、軸方向で温度むらが発生しにく
いように、軸方向に温度制御ができるように分割型とし
た。２枚の無機繊維織布６に触媒ペースト４を挟み込ん
で上ロールと下ロールの間に供給し、約１０ｍ／ｍｉｎ
の速度で圧延塗布した。このときのロール表面温度は上
下とも２５０℃に設定した。

【００１６】なお、触媒ペーストとしては、チタニア粉
末（比表面積１００ｍ² ／ｇ）、モリブデン酸アンモニ
ウムおよびメタバナジン酸アンモニウムをＴｉ／Ｍｏ／
Ｖ＝９３／５／２（原子比）になるように配合し、チタ
ニア粉末１００重量部に対して６０重量部の水を加え、
ニーダで３０分間混練し、次いでチタニア粉末に対して
１５重量部の割合で繊維径が約３μｍのシリカアルミナ
繊維を添加してさらに３０分間混練したものを用いた。
また基材としては、１０目／インチの無機繊維織布に、
酸化チタン、シリカゾルおよび有機バインダを含浸させ
て強化したものを用いた。

【００１７】その結果、ロール表面での触媒ペーストの
付着は見られず、連続して安定な触媒塗布体５が得られ
た。また、触媒塗布体５の触媒水分量は約２７％であ
り、塗布前の触媒ペーストの水分量が３０％前後であっ
たのと較べると約３％程度減少しており、充分な可撓性
を有していた。得られた触媒塗布体５を加熱成形機によ
り波板に成形した結果、塗布紙を介在させて塗布した触
媒（比較例２）とほぼ同等の性能が得られた。なお、上
記装置を用いて定常運転している場合はロールへの触媒
ペーストの付着はほとんどないが、ロールの運転を停止
すると、触媒ペーストが付着し易くなるためロール間の
隙間を広げてから運転を停止するのがよいことがわかっ
た。

【００１８】実施例２ 実施例１において、供給する無機繊維織布６に水分を与
える水噴霧ノズル８を追設し、塗布ロールを通過する寸
前の無機繊維織布６に給水しながら圧延塗布した（図２
参照）以外は、実施例１と同様の条件で触媒塗布体５を
得た。このときの給水量は、触媒塗布体５の触媒水分量
が供給時の触媒ペースト水分量より増加しないように制
御した。その結果、ロール表面への触媒ペーストの付着
がなく、連続して安定な触媒塗布体が得られた。また、
加熱成形機により波板に成形した触媒も、塗布紙を介在
させて塗布した触媒とほぼ同等の性能が得られた。

【００１９】実施例３ 実施例１において、触媒ペーストと無機繊維織布が塗布
ロールの間に噛み込まれる直前の上下の塗布ロールに水
分を噴霧するノズルを追設し、間欠的または連続的に給
水しながら圧延塗布した（図３参照）以外は、実施例１
と同様の条件で触媒塗布体５を製造した。このときの給
水量は、実施例２と同様に塗布後の触媒塗布体の水分量
が供給時の触媒ペースト水分より増加しないように制御
した。その結果、ロール表面へのペーストの付着がな
く、連続して安定な触媒塗布体が得られた。また、加熱
成形機により波板に成形した触媒も、塗布紙を介在させ
て塗布した触媒とほぼ同等の性能が得られた。

【００２０】実施例４ 実施例１において、無機繊維織布の代わりに厚さ０．２
mmのステンレス鋼板をラス加工したエキスパンドメタル
基材を用い、この基材の上に触媒ペーストを置いて圧延
塗布した以外は実施例１と同様の条件で触媒塗布体５を
製造した。この場合も、ロール表面に触媒ペーストが付
着することがなく、連続して安定な触媒塗布体が得られ
た。

【００２１】比較例１ 実施例１において、ロール表面温度を室温として圧延塗
布した以外は、実施例と同様の条件で触媒塗布体を製造
したが、ロール表面に触媒ペーストが付着して、均質な
触媒塗布体が得られなかった。

【００２２】比較例２ 実施例１において、ロール表面温度を室温とし、かつ、
上下ロールと触媒ペーストの間に厚さ１００μｍの塗布
紙を両側から当てながら圧延塗布した（図５参照）以外
は実施例１と同様にして触媒塗布体を製造した。その結
果、連続的に安定な触媒塗布体が得られたが、使用済の
塗布紙が触媒塗布体の２倍量発生した。表１に実施例１
〜４および比較例１、２における結果をまとめて示し
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、板状触媒を製造する際
の生産性および製品の品質を維持しつつ、産業廃棄物の
発生を防ぐことができ、省資源化に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す触媒塗布装置の説明
図。

【図２】本発明の他の実施例を示す触媒塗布装置の説明
図。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示す触媒塗布装置
の説明図。

【図４】従来技術の触媒塗布装置の説明図。

【図５】従来技術の他の触媒塗布装置の説明図。

【符号の説明】

１…上ロール、２…下ロール、３…エキスパンドメタル
基材、４…触媒ペースト、５…触媒塗布体、６…無機繊
維織布、７…電気シースヒータ、８…水噴霧ノズル、１
０…塗布紙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０５Ｄ 1/28 Ｂ０５Ｄ 1/28 7/24 ３０１ 7/24 ３０１Ｚ (72)発明者 矢代 克洋 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 冨永 成 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 Ｆターム(参考） 4D075 AC21 AC54 AC72 BB32Y BB57Y DA04 DB01 DB20 EA14 EA60 4F040 AA22 AA24 AB20 BA23 CB18 CB40 DB30 4F042 AA22 AB00 BA19 DD09 4G069 AA08 BA03B BA04B BB06B BC54B BC59B CA02 CA08 CA13 DA06 EA12 EA13 FB31 FB66

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の塗布ロールと、該塗布ロールの間
   に基板および触媒ペーストを供給する手段を備えた触媒
   の塗布装置において、前記塗布ロールと触媒ペーストが
   接する界面に水蒸気層を形成させる手段を設けたことを
   特徴とする触媒の塗布装置。
2. 【請求項２】 前記塗布ロールの上流側の基板または該
   塗布ロール表面に水を供給する手段を設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の触媒の塗布装置。
3. 【請求項３】 一対の塗布ロールの間に、基板と触媒ペ
   ーストを同時に通過させ、該基板に触媒を塗布する方法
   において、前記塗布ロールとして加熱塗布ロールを用
   い、該加熱塗布ロールと触媒ペーストが接する境界に水
   蒸気層を形成させながら前記基板に触媒ペーストを連続
   的に塗布することを特徴とする触媒の塗布方法。
4. 【請求項４】 前記水蒸気の発生源が、触媒ペースト中
   の水分、含水状態にある基板中の水分および塗布ロール
   表面に噴霧された水分の少なくとも１つであることを特
   徴とする請求項３に記載の触媒の塗布方法。