JP2003515442A - 大気を清浄化するための方法及び装置 - Google Patents

大気を清浄化するための方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 触媒組成物又は吸着性材料が少なくとも1つの多孔性保護材料のコーティングにより、大気中に含まれた有害な汚染物による劣化から保護されている、基材の表面にコーティングされた触媒組成物又は吸着性組成物と大気を接触させることにより大気汚染物を処理する方法、及びそのための有用な装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】
本発明は、大気の低温清浄化の方法に関するものであり、更に特定的には、自
動車両のラジエーターの如き基材(substrate)の外側表面を、基材の
機能に不利に影響を与えることなく大気汚染物をより害の少ない物質に触媒によ
り転化する(catalytically convert)ことができるよう
にするか又は基材の機能に不利に影響を与えることなくこのような汚染物を吸着
することができるようにすることに関する。この方法は、このような基材の表面
の汚染物処理コーティングであって、該コーティングは保護材料単独のオーバー
コーティングを備えているか又は撥水性材料と組み合わせたオーバーコーティン
グを備え、それにより触媒又は吸着性コーティングの耐久性及び長期の性能が改
良されている、汚染物処理コーティングの使用により達成される。
【0002】
【発明の背景】
汚染制御に関する文献を概観すると、一般的なアプローチは、環境に入る廃棄
物流を反応により清浄化することであることが示されている。あまりにも多くの
1種の汚染物又は他のものが検出されるか又は排出されている場合には、汚染物
源に集中する傾向があった。大抵は、ガス流は大気に入る前に汚染物を減少する
ように処理される。
【0003】 制限された空間に向けられた大気の空気を処理してその中の望ましくない成分
を除去することが開示されている。しかしながら、既に環境中にある汚染物を処
理する努力は殆どされていない。即ち環境はそれ自身の自己清浄化システムに任
されてきた。
【0004】 環境を清浄化することを革新的に開示する文献が知られている。米国特許第3
,738,088号は可動清浄化装置として車両を利用することにより周囲の空
気からの汚染を清浄化する空気ろ過組立体を開示している。車両が環境を通して
駆動されるにつれて周囲の空気を清浄化するために車両と組み合わせて使用され
るべき種々の要素が開示されている。特に、空気流速度を制御しそして空気を種
々のフィルター手段に向けるためにダクトが開示されている。フィルター手段は
フィルター及び電子工学的集塵機を包含することができる。触媒化されたポスト
フィルターは非粒状物又はエーロゾル汚染、例えば一酸化炭素、未燃焼炭化水素
、亜酸化窒素及び/又は酸化硫黄等を処理するのに有用であることが開示されて
いる。
【0005】 他のアプローチが米国特許第5,147,429号に開示されている。可動性
の空中に浮かんだ空気清浄化ステーションが開示されている。特に、この特許は
空気を集めるための飛行船を特徴とする。この飛行船は、その中に含まれた複数
の異なるタイプの空気清浄化装置を有する。開示された空気清浄化装置は湿式ス
クラバー、濾過機及びサイクロン噴霧スクラバーを含む。
【0006】 大気の空気を革新的に清浄化するために開示された装置に伴う困難は、それら
が新規な且つ追加の装置を必要とすることである。米国特許第3,738,08
8号に開示された改変された車両ですらダクト及び触媒フィルタを包含すること
ができるフィルタを必要とする。
【0007】 Klaus HagarへのDE4007965C2は、オゾンを転化するた
めの酸化銅及び一酸化炭素を転化するための酸化銅と酸化マンガンとの混合物を
含んでなる触媒を開示している。この触媒は自己加熱ラジエーター、オイルクー
ラー又はチャージドエアークーラー(charged−air coolers
)へのコーティングとして適用されうる。この触媒コーティングは、ガス透過性
でもある耐熱性結合剤を含んでなる。酸化銅及び酸化マンガンはガスマスクフィ
ルターにおいて広く使用されておりそして水蒸気により毒されるという欠点を有
することが示される。しかしながら、運転中の自動車の表面の加熱は水を蒸発さ
せる。この方法において、乾燥剤は必要ではないので、触媒の連続的使用が可能
である。
【0008】 大気を革新的に処理する装置に関連した困難に応えて、1995年3月24日
に出願された米国特許出願第08/410,445号、1996年1月19日に
出願された米国特許出願第08/589182号及び1996年1月19日に出
願された米国特許出願第08/589,030号における譲受人は、移動する車
両を使用することにより大気を処理するための関連した方法における装置を開示
した。これらの出願は各々参照により本明細書に加入される。好ましい態様では
、エンジン又は運転室冷却システム(例えば、ラジエーター、エアコンディショ
ニングコンデンサー等)の表面の一部を触媒又は吸着組成物でコーティングする
。更に、エンジン冷却システムと関連したファンは、空気をラジエーターと作用
的に接触するように引き込み(draw)又は押しやる(force)ように操
作することができる。空気中に含まれた汚染物、例えば、オゾン、炭化水素及び
/又は一酸化炭素は次いで非汚染性成分(例えば、酸素、水及び二酸化炭素)に
触媒により転化される。
【0009】 譲受人は、1995年3月29日に出願された係属米国特許出願第08/41
2,525号を有しており、この特許出願は、触媒組成物でコーティングされた
静止している自動車の選ばれた表面、掲示板、エアコンディショニングユニット
等の如き静止物体を使用することにより大気を革新的に触媒により処理するため
の装置及び方法を開示しており、この特許出願は参照により本明細書に加入され
る。
【0010】 更に、譲受人の国際公開WO98/02235は、熱交換装置の熱交換性を保
持しながら、自動車両のラジエーターの如き熱交換装置の表面を触媒的に活性化
する方法を開示している。この方法は、ラジエーターがその機能を普通に果たす
のを可能としながら、大気に含まれた汚染物をより害の少ない物質に転化するこ
とによる大気の触媒による処理(catalytic treatment)を
可能とする。約100℃の温度まで安定なポリマー保護コーティングを使用して
触媒の劣化及び不活性化を遅らせることができる。
【0011】 自動車両のラジエーターの如き基材の表面への触媒又は吸収性組成物の適用は
、組成物の機能に有害な影響を与えることがある相対的に高い濃度の汚染物に組
成物をさらすことの如き問題を与える。このような汚染物は固体又は蒸発した粒
状物、腐食性化合物、例えば窒素、硫黄等の塩及び酸化物を包含する。組成物と
このような汚染物との接触はマスキング、汚れ及び/又は毒することを生じさせ
ることがある。更に、水(及びそれに含まれた汚染物)はれ劣化の源であること
がありそして触媒及び吸着性組成物の活性及び有効寿命を減少させることもある
。 それ故、大気を処理するための触媒及び吸着性組成物でコーティングされた
装置を使用して大気に含まれた汚染物を除去すること、その際該組成物の性能に
不利に影響を与えることがある大気中に普通に存在するこれらの汚染物に対して
組成物が保護されていること、は大気汚染を減少させる技術分野における有意な
進歩であろう。組成物が、周囲の温度から約数百度摂氏までの温度で汚染物から
保護されうることは当該分野における更なる進歩であろう。組成物を水、特に液
体水から保護することができることは当該技術分野における更なる進歩であろう
【0012】
【発明の要約】
本発明は、一般に、大気から汚染物を除去することにより大気を清浄化するた
めの方法及び装置に関する。自動車両のラジエーターの表面の如き大気に接触す
る表面は、その外側表面(即ち、空気側)が汚染物を吸着することができるか又
は大気中に含まれた汚染物をより害の少ない物質に触媒により転化することがで
きるように触媒又は吸収性組成物で処理される。組成物は少なくとも部分的に(
好ましくは完全に)本明細書に記載の多孔性保護コーティングによりコーティン
グされ、この多孔性保護コーティングは、数百度摂氏又はそれより高い温度まで
の周囲の温度で組成物を大気汚染物から有効に保護する。好ましくは、多孔性保
護コーティング自体が疎水性材料でオーバーコートされる。本発明は本明細書に
記載の方法で処理された装置も包含する。
【0013】 「吸着」という用語は、(a)1つの物質の他の物質の内部構造への浸透(普
通は「吸収」と呼ばれる)及び(b)ガス又は液体の原子、イオン又は分子の他
の物質の表面への付着(普通は「吸着」と呼ばれる)を包含すると定義される。
例えば、Hawley′s Condensed Chemical Dict
ionary,Thirteenth Edition,Van Nostra
nd Reinhold,1997,pp.2,3,24参照。
【0014】 同様に、例えば、吸着剤、吸着、吸着性等の如き関連した用語は両方の関連し
た意味を含むものと理解されるべきである。「大気」という用語は地球を取り囲
んでいる空気の塊を意味し、そしてコーティングされた基材の外側表面に向けて
引き込まれる(drawn)又は押しやられる(forced)大気の一部であ
る「周囲の空気」を包含する。周囲の空気は、付随的に又は加熱手段により加熱
された空気を包含する。「基材」という用語は、その通常の広い意味で使用され
、そして適当な触媒又は吸着性組成物でコーティングされることができ、そして
その後本明細書に記載の方法で保護された組成物を有することができるいかなる
表面も包含する。このような表面は、自動車、トラック、バン、バス、列車、飛
行機等の如き自動車両に見いだされるこれらの表面を包含し、そしてラジエータ
ー、コンデンサー、チャージエアクーラー、トランスミッションクーラー、別々
に加熱されうる挿入式装置、熱交換器、流体輸送導管等を包含するがそれらに限
定はされない。掲示板、道路標識、屋外HVAC装置の如き普通定置されている
と記述される表面も包含される。便宜上でのみ、自動車両ラジエーターが適当な
基材の典型として本明細書では検討されるであろう。
【0015】 本発明に従えば、基材(例えば、ラジエーター)の表面は、大気中に含まれた
汚染物のより害の少ない物質への転化を有効に触媒することができる物質又は適
当ならば後に処理するためにこのような汚染物を吸着することができる物質を備
えている。それ故、ラジエーターの表面は炭化水素、一酸化炭素及びオゾンの如
き汚染物を、酸素、二酸化炭素及び水の如き害の少ない物質に触媒により転化す
ることができるか、又は場合に応じてNOx、SOx、炭化水素及び一酸化炭素
の如き汚染物を吸着することができる。
【0016】 1つの観点では、本発明は、大気を触媒により処理して汚染物を害の少ない物
質に転化する方法であって、基材、特に自動車ラジエーター、の外側表面を処理
して、該表面を、該汚染物を触媒により転化することができるようにし、次いで
触媒に多孔性の且つ好ましくは吸着性でもある少なくとも1種の材料(以後「多
孔性保護材料」)又はこのような材料の混合物のオーバーコーティングを与える
ことを含んでなる方法を指向する。多孔性保護材料は、処理されるべき含有され
た汚染物を含む大気がそれを通って触媒組成物と作用接触することを可能として
含有汚染物を害の少ない物質に転化することを可能とするのに十分に多孔性であ
ることが好ましい。多孔性保護材料は、好ましくは、大気触媒分解汚染物をトラ
ップし、それにより汚染物が触媒組成物に到達するのを少なくとも実質的に防止
するために、吸着性でもあるべきである。なお更に、触媒及び多孔性保護材料は
好ましくは周囲の温度で且つ約数百摂氏度まで安定であるべきである。
【0017】 本発明の他の観点では、多孔性保護材料は触媒組成物を液体水及び/又は水蒸
気との接触から保護することができる少なくとも1種の物質(以後「疎水性保護
材料)を含むことができるか又は該少なくとも1種の物質でオーバーコートされ
ることができる。
【0018】 本発明の他の観点では、基材(例えば、ラジエーター)の外側表面は、卑金属
触媒(例えば、二酸化マンガン)、貴金属触媒又はその組み合わせの如き触媒活
性物質から作られるか又は触媒活性物質を備えている。本明細書で使用した「卑
金属触媒」及び「貴金属触媒」という用語は、卑金属及び貴金属自体並びにそれ
を含有する化合物、例えば、塩及び酸化物等を包含する。
【0019】 他の観点では、本発明は、基材、特に自動車ラジエーターの外側表面を吸着性
材料で処理して、該表面をNOx、SOx、炭化水素及び一酸化炭素の如き大気
中に存在する汚染物を吸着することができるようにし、次いで吸着性材料に少な
くとも1種の多孔性保護材料のオーバーコートを与えることを含んでなる、大気
を清浄化する方法を指向する。
【0020】 本発明の他の観点では、触媒組成物又は吸着性組成物でコーティングされた外
側基材表面は多孔性保護材料でコーティングされ、次いで多孔性保護材料は疎水
性保護材料でオーバーコートされる。保護材料は、多孔性であろうと疎水性であ
ろうと又はその両方の組み合わせであろうと、汚染物を通過させて、汚染物を触
媒組成物と接触させて汚染物を害の少ない物質に転化させることができるか又は
汚染物を吸着性組成物と接触させて汚染物を吸着させ、それにより大気から除去
することができるようにする。
【0021】 本発明で使用することを意図するコーティングは、その表面がコーティングさ
れた基材(例えば、自動車ラジエーター)の普通の所望される操作を実質的に妨
害しない。
【0022】
【発明の詳細な記述】
本発明は、基材(例えば、自動車両ラジエーター)の表面を処理し、それによ
り周囲の空気に含まれた汚染物を、該表面との接触により、害の少ない物質に触
媒的に容易に転化することができる又は吸着により除去することができるように
することにより大気を清浄化する方法を指向する。例えば、(a)基材の表面を
、該表面に触媒的に活性な材料もしくは触媒組成物を設ける場合には触媒性とす
ることができるか又は該表面自体を触媒的に活性な材料から作ることができ;又
は(b)吸着性組成物を基材の表面に適用することができる。かくして、本発明
は、炭化水素、オゾン及び一酸化炭素を酸素、二酸化炭素及び水の如き害の少な
い物質に触媒により転化すること、又は例えば、NOx、SOx、炭化水素及び
一酸化炭素の吸着による除去に特に適合することができる。
【0023】 本発明に従えば、触媒又は吸着性組成物の表面コートは多孔性でありかつ吸着
性の多孔性保護材料によりオーバーコートされる。「多孔性」という用語は、材
料が、炭化水素、オゾン、一酸化炭素等の如き汚染物を含有する周囲の空気が多
孔性保護材料を通過して触媒及び吸着性組成物に有効に接触し、それにより害の
少ない物質に転化されることを可能とすることを意味する。本明細書で使用され
る際の「吸着性」という用語は、触媒組成物をマスクしたり、汚したり(fou
l)及び/又は毒する(poison)ことがあるか又は吸着性組成物の機能を
妨害することがある粒状物質、高分子量炭化水素、水に浮かんだ塩(water
borne salts)、エーロゾル、ガス(例えば、NOx、SOx)等
の如き望ましくない汚染物が、多孔性保護材料中に吸着され、トラップされそし
て保持されることができ、それによりそれらは下にある活性組成物と接触しない
ように維持されていることを意味する。
【0024】 本発明の更なる観点では、多孔性保護材料は、水(液体又は蒸気)が触媒又は
吸着性組成物に接触するのを実質的に阻止する疎水性材料を場合により含んでい
てもよく又は該材料で場合によりオーバーコートされていてもよい。液体水又は
その中に含まれることがある汚染物の存在下では、触媒組成物の劣化は、液体水
及びその中に含まれた汚染物の不存在下におけるよりも促進され、そして汚染物
の害の少ない物質への転化速度はより速く低下することが観察された。吸着性組
成物は同様に水からの保護を利するであろうと予想される。
【0025】 本発明の更なる観点では、基材上にコーティングされた触媒又は吸着性組成物
を最初に疎水性保護材料でコーティングすることができ、そして多孔性保護材料
をその上にコーティングする。
【0026】 便宜上の理由で、本発明をその触媒態様を使用して更に説明しそして例示する
。当業者は、本発明の吸着態様は実質的に同様な技術を使用して触媒態様で述べ
たのと実質的に同様な方法で置換されそして及び適用されそして利用されうるこ
とを認識するであろう。
【0027】 大気接触表面は、触媒組成物及び保護材料のオーバーコートを有効に受け取る
ことができそして周囲の空気の如き汚染物含有ガスと接触する、自動車両のラジ
エーターの如き任意の装置の外側表面である。周囲の空気の流れがその上にある
か又はそれを通っているいかなる装置も本発明に従って処理することができる。
本発明に特に重要なのは、基材(例えば、ラジエーター)の外側表面を、基材及
びその機能に不利な影響を与えることなく汚染物を害の少ない物質に触媒により
転化することができるようにすることである。かくして、基材がラジエーターで
あるならば、触媒組成物及び保護材料オーバーコート(1つ又は複数)はラジエ
ーターの熱交換性又は物理的統合性(physical integrity)
に実質的に不利な影響を与えるべきではない。触媒組成物は、触媒組成物の速す
ぎる劣化から守るための少なくとも1種の多孔性の好ましくは吸着性保護材料及
び場合により触媒組成物を水(液体及び/又は蒸気から保護するための1種の疎
水性保護材料により保護される。多孔性保護材料及び疎水性保護材料は混合する
こともできそして触媒層上に1つの層としてコーティングすることもできる。
【0028】 本発明の特定の態様は大気を処理するために使用される触媒の耐久性を改良す
るための保護材料及び方法を指向する。このような触媒は、例えば、オゾン転化
触媒組成物(特にMnO2を含有する組成物)及び一酸化炭素及び炭化水素を処
理するために有用な触媒を包含する。二酸化マンガンは、オゾンを処理するのに
本発明で使用するための特に好ましい触媒材料であり、そして白金及び/又はパ
ラジウムの如き貴金属は炭化水素及び一酸化炭素を処理するのに好ましい。
【0029】 この態様では、本発明は、大気中に含まれた汚染物を触媒により処理すること
により大気を清浄化するのに有用な触媒系(例えば、触媒コーティングされた自
動車ラジエーター)上にオーバーコートすることができる保護材料の使用を特に
指向する。保護材料の機能は、触媒組成物をのマスキングし、汚し、及び/又は
毒する大気の触媒劣化性汚染物(例えば、固体もしくはエーロゾル粒子(par
ticulates)、水、SOx、NOx、水に浮いている塩、高分子量炭化
水素等)が触媒組成物と相互作用するのを阻止することである。自動車ラジエー
ターの目的はエンジンの熱交換及び冷却を与えることであるので、ラジエーター
は、それが多量の周囲の空気に対して十分に接触する車両の前部に通常位置して
いる。結果として、ラジエーターは相対的に汚れた環境で操作されそしてすべて
のタイプの固体、ガス状及び液体の空中に浮かぶ汚染物及び道路の汚染物にさら
される。オゾンの如き大気汚染物を処理する目的でラジエーターに適用される触
媒組成物は、好ましくはひどく汚れた環境において長期間にわたり機能すること
ができなければならない。自動車ラジエーターに適用されたオゾン分解触媒の長
期負荷試験は、車両のマイル数が増加するにつれて触媒性能の低下が時間がたつ
と共に起こることを示した。オゾン触媒、例えばMnO2含有触媒でのみコーテ
ィングされておりそして長期の道路上での老化(on−road ageing
)(例えば、50,000又は100,000マイル)後に使用から取り出され
た先行技術のラジエーターの視覚検査は、触媒組成物の表面における汚れ、塩及
び他の固体汚染物の容易に見られる付着を示した。これらの保護されていない組
成物は、約50%以上の測定された活性の有意な損失を受けた。化学分析も、触
媒組成物上のサルフエート、ナトリウム、塩化物、カルシウム、シリカ、アルミ
ナ及び炭素の付着を証明した。このような道路で老化した触媒(road−ag
ed catalyst)の不活性化に対する多くの機構が存在するけれども、
大気汚染物(特にSOxエーロゾル及び大及び小の両方の粒状物質)の付着が時
間に対する触媒性能の有意な減少の理由を説明すると考えられる。
【0030】 本発明の方法の実施は、ラジエーター触媒組成物と空中に浮かぶ汚染物との接
触を最小にする。これは、触媒組成物の表面に多孔性の好ましくは吸着性保護材
料のオーバーコートを適用することにより達成される。多孔性保護材料の機能は
、空中に浮かぶ粒状物、高分子量炭化水素、エーロゾル、水に浮かぶ塩及びSO
xの如き触媒不活性化ガスをトラップしそして保持し、それによりそれらが下に
ある活性触媒組成物と接触しないようにすることである。多孔性保護材料は好ま
しくは汚染物をトラップするのに十分に密であるが、処理されるべき汚染物(例
えば、オゾン、炭化水素、一酸化炭素)を含有する周囲の空気が下の触媒組成物
へと自由に通過することを許容するのに十分多孔性でもある。このようにして、
触媒組成物は実質的に汚染物がないように保たれ、それ故高いレベルの長く持続
する汚染物転化を与えることができる。
【0031】 適当な多孔性保護材料はゼオライト、クレー、アルミナ、シリカ、アルカリ土
類酸化物、希土類酸化物、炭素、不活性金属酸化物並びにその混合物を包含する
ことができるがそれらに限定はされない。
【0032】 本発明において保護材料として使用するためのゼオライトは、酸及び/又はイ
オン交換された及び/又は脱アルミ化された(dealuminated)ゼオ
ライトを包含し、このようなゼオライトの例はゼオライト−Y、フェリエライト
(ferrierite)、ゼオライト−A、β−ゼオライト、ZSM−5、他
の分子ふるい及びそれらの混合物を包含するがそれらに限定はされない。
【0033】 クレーは、例えば、アタパルジャイト、カオリン及びそれらの混合物を包含す
る。
【0034】 アルミナは、シリカアルミナ、γ−アルミナ、α−アルミナ、コロイドアルミ
ナ及びそれらの混合物を包含し、これらは高表面積及び低表面積を有するこれら
を包含する。
【0035】 典型的な有用なシリカは、シリカライト(silicalite)、シリカゲ
ル、ヒュームドシリカ、エーロゲル、高シリカ含有率シリカ−アルミナ、コロイ
ドシリカ及びそれらの混合物を包含する。
【0036】 有用なアルカリ土類酸化物の例は、酸化カルシウム/水酸化カルシウム、カル
シウムマグネシウムアルミネート、炭酸バリウム、酸化バリウム/水酸化バリウ
ム、炭酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム/水酸化ストロンチウム、尖晶石
及びそれらの混合物を包含する。
【0037】 典型的な且つ有用な希土類酸化物はセリア、ランタナ及びそれらの混合物を包
含する。
【0038】 本発明において使用するための炭素の例は、粒状活性炭、カーボンブラック、
炭素上の過マンガン酸塩及びそれらの混合物を包含する。
【0039】 上記した例の外に、例えば、チタニア、ジルコニア、シリカの如き不活性金属
酸化物及びそれらの混合物を保護材料として使用することができる。
【0040】 本発明の実施において使用するための好ましい多孔性保護材料は、酸化アルミ
ニウムであり、更に好ましいものは高表面積シリカ含有酸化アルミニウムである
【0041】 保護材料は、場合により、触媒組成物の周囲の区域を撥水性とする疎水性物質
と組み合わせることもできそして該疎水性物質を含むこともできる。疎水性材料
は、多孔性成分の上又は下に別のオーバーコートとして与えられることもできる
。本発明で使用するための適当な疎水性物質は、水に分散性のポリマー、ポリマ
ーエマルション、例えば、フルオロポリマーの水をベースとするラテックスエマ
ルション(3M Companyにより製造されたFC−824及びFC−80
8)及び水をベースとするテフロン(登録商標)エマルション(例えば、3M
Companyにより製造されたTF5036)及びシリコーンポリマー、例え
ば、水をベースとするシリコーンエマルション(例えば、Wacker Sil
icones Corpにより製造されたBS−1305及びBS−1001A
)を包含するが、それらに限定はされない。保護材料は、以後更に完全に説明す
るように、保護材料を含むスラリーで浸漬又は噴霧するなどの多数の方法により
適用することができる。多孔性保護材料及び場合により使用される疎水性保護材
料は、各々触媒表面に別々の層として適用することができ又はそれらは混合物と
して適用することができる。
【0042】 保護材料は、種々の触媒組成物を覆うために使用することができる。前記した
ように、このような触媒組成物は卑金属、貴金属、それらの塩及び酸化物並びに
それらの組み合わせを包含する。二酸化マンガンは特にオゾンの転化のための特
に好ましい触媒材料である。二酸化マンガンは、本発明の触媒態様を実施する場
合に触媒コーティングをオーバーコート及び保護するめたの多孔性保護材料とし
てそれ自体有用であることも予想される。
【0043】 触媒組成物のために使用することができる卑金属は、オゾンを酸素に及び/又
は一酸化炭素を二酸化炭素に有効に転化することができるすべての卑金属を包含
する。好ましい卑金属は、マンガン、鉄、銅、クロム及び亜鉛、それらを含有す
る化合物並びにそれらの組み合わせを包含する。卑金属は典型的には酸化物の形
態で使用される。
【0044】 貴金属は、好ましくは、エンジン排気の精製のための触媒組成物において通常
使用される貴金属、例えば、白金、パラジウム、ロジウム及びそれらの混合物か
ら選ばれる。銀及び金を使用することもできる。
【0045】 触媒組成物は、好ましくは高い表面積を有する適当な支持体材料を備えている
こともできる。好ましい支持体材料は、耐火性酸化物、例えば、セリア、アルミ
ナ、チタニア、シリカ、ジルコニア及びそれらの混合物よりなる群から選ばれる
耐火性酸化物であり、アルミナは最も好ましい耐火性酸化物支持体である。耐火
性酸化物支持体は、与えられた単位面積内の触媒材料の量を最大にするために高
い表面積を有することが好ましい。耐火性酸化物触媒に関係する場合の「高い表
面積」という用語は、一般に、支持体の表面積が少なくとも100m2/g、好
ましくは約100〜300m2/gの範囲にあることを意味する。
【0046】 触媒組成物は、この工業で普通に使用される技術、例えば浸漬及び/又は噴霧
によりラジエーター表面に適用することができる。
【0047】 基材に一度付着した又は基材の一部となった上記した触媒組成物は、次いで少
なくとも1種の保護材料、好ましくは上記したとおりの吸着性を有する多孔性材
料及びその混合物で保護される。多孔性保護材料は、触媒組成物と処理されるべ
き汚染物を含有する大気空気流との間にある単一層又は多層の形態にあることが
できる。同じ又は異なる保護材料を、前記した疎水性保護材料の1つ以上の層を
場合により含む多層構成のために使用することができる。例えば、基材の表面に
付着した触媒組成物は、アルミナの如き多孔性保護材料の1つ以上の層でオーバ
ーコートされていてもよく、該アルミナコーティングは場合によりその上にコー
ティングされた疎水性保護材料(例えば、ラテックスをベースとするエマルショ
ン)の1つ以上の層を有していてもよい。
【0048】 別の態様では、保護材料は触媒組成物をカプセル化していてもよい。このよう
なカプセル化された触媒組成物は、1種以上の保護材料、例えば、多孔性保護材
料及び/又は疎水性保護材料を含有するスラリーで浸漬又は噴霧することにより
触媒組成物の個々の粒子をコーティングすることにより製造することができる。
【0049】 本発明の操作においては、周囲の空気は自然の風の流れにより又はファンの如
き空気引き込み装置により触媒表面の上に引き込まれるか又は押しやられる。陸
上使用自動車両では、ラジエーター表面は好ましくは触媒組成物でコーティング
されている表面であり、そして空気引き込み装置は自動車両ラジエーターファン
である。しかしながら、他の基材、例えば、エアコンディショナーコンデンサ、
チャージエアクーラ、トランスミッションクーラ、別々に加熱することができる
挿入式装置等を同様な方式で処理することができることは理解されるべきである
【0050】 本発明の好ましい態様では、大気接触表面は、自動車両ラジエーターの、特に
自動車ラジエーターにおける適当な表面である。本明細書で記載の如くラジエー
ター表面を処理することにより、汚染物を大気から容易に除去することができる
と共に、触媒は長期間有用な転化速度(conversion rates)を
維持することができる。ラジエーターの普通の機能はコーティング(1つ又は複
数)により実質的に影響はされない。
【0051】 本発明は、添付図面1〜3を参照することにより当業者により良く理解される
であろう。本発明に従う特に重要なことは、触媒組成物が本明細書に記載の如き
少なくとも1種の保護材料の適用により劣化汚染物から保護されるということで
ある。周囲の空気が例えばラジエーターの触媒表面に出会うにつれて炭化水素、
一酸化炭素及び/又はオゾンを触媒により反応させて酸素、二酸化炭素及び水蒸
気の如き害の少ない物質を生成させる。更に、高分子量炭化水素、SOx及びN
Oxの如きガス状汚染物及び他の汚染物、例えば、汚れ、炭素、エアゾル、粒状
物、水、水に浮かんだ塩、土等保護材料(1つ又は複数)の使用により触媒組成
物から離れるように保たれる。
【0052】 基材が車両と関連しているとき、いかなる適当な車両も使用することができる
ことは当業者により認識されるであろう。車両は自動車、トラック、列車、ボー
ト、船、飛行機、飛行船、気球等を包含する。好ましくは自動車両においては、
大気接触表面は、冷却システムファンの付近で車両の前部に向けて配置された表
面である。有用な接触表面は、車両のハウジング内にすべて配置されそして支持
されたラジエーター、エアコンディショナーコンデンサー等の外側(即ち、空気
側)表面を包含する。
【0053】 本発明の好ましい態様では、保護材料は液体水及び/又は水蒸気から触媒組成
物を保護するように機能する疎水性物質を包含する。疎水性保護材料は好ましく
は触媒組成物上にコーティングされた多孔性保護オーバーコートの上に直接又は
その上に間接的に別の層(1つ又は複数)として適用される(即ち、疎水性保護
材料コーティング層は触媒組成物表面コーティングと多孔性保護材料層との間に
ある。別法として、疎水性物質を、1つ以上の多孔性保護材料コーティング層に
取り込ませる(incorporated)ことができるか又は1種以上の他の
保護材料と共に使用して、支持体をコーティングする前に、触媒及び/又は吸着
性組成物をカプセル化することができる。疎水性物質を、触媒又は吸着性基材コ
ーティングをオーバーコートするための唯一の保護材料として使用することもで
きる。
【0054】 疎水性保護材料は液体水及び/又は水蒸気が触媒組成物に接触するのを阻止す
ることができ、そして典型的には自動車両ラジエーターの如き基材と関連した温
度条件下に少なくとも実質的に安定である。疎水性保護材料は約0〜300℃、
好ましくは0〜200℃、更に好ましくは0〜150℃、最も好ましくは0〜1
00℃の温度で安定であろう。
【0055】 場合により疎水性物質及び触媒組成物を含む保護材料の種々の配列は図1A−
1Eに示されている。多孔性及び疎水性保護コーティング及びその成分の単一の
オーバーコートが図に示されているけれども、交互的な又は連続的な多重コート
も本発明の範囲内にあることが認識されるであろう。
【0056】 図1Aを参照すると、ラジエーターの如き基材100が触媒又は吸着性(以後
まとめて「活性」)組成物層102及びその上のアルミナ、シリカ又はその混合
物の如き多孔性吸着性材料を含んでなるコーティング層104によりコーティン
グされている、本発明に従う第1の配列が示されている。
【0057】 本発明は、前記した如き疎水性層を場合により設けることができる。図1B−
1Dを参照しそしてまず最初に図1Bを参照すると、疎水性層106はコーティ
ング層104の上に置かれる。疎水性層106は基材に撥水性を与えそしてそれ
により水が活性組成物に不利に影響を与えるのを阻止する。
【0058】 別の態様では、疎水性層106は、図1Cに示された如く、コーティング層1
04と活性組成物102との間に配置される。なお更なる態様では、コーティン
グ層104のために使用される保護材料(例えば、アルミナ)及び疎水性材料(
例えば、ポリマーシリコーン又はフルオロポリマー)は、特に図1Dに示された
如く単一層108に組み合わされる。
【0059】 更なる別の態様では、活性組成物の個々の粒子は、典型的には該粒子を保護材
料と共に噴霧乾燥することにより図1E及び1Fに示されたとおり保護材料によ
りカプセル化される。このような噴霧乾燥技術は当該技術分野では周知されてい
る。特に、特に図1Eに特に示されたとおり、基材100はその上にカプセル化
された粒子122を含んでなる1つ以上の層120を有し、カプセル化された粒
子122は、図1Fに示されたとおり、少なくとも1つの保護層104を有する
活性組成物102を含んでなり、該保護層104の上には場合により疎水性物質
の少なくとも1つの層106を有していてもよい。
【0060】 活性組成物及び保護材料の適用を図2及び3を参照して説明する。ハウジング
10、グリル12、エアコンディショナーコンデンサー14、ラジエーター16
及びラジエーターファン18を含む自動車両のラジエーター組立体が図2に示さ
れる。他の車両部品は典型的に自動車両において見いだされることは理解される
であろう。
【0061】 図2を参照すると、好ましい大気接触表面は、エアコンディショニングコンデ
ンサー14の空気側管13及びフィン15表面、並びにラジエーター16の空気
側管17及びフィン19表面を含む。これらの表面は自動車両のハウジング10
内に位置している。それらは典型的には車両の前部とエンジンとの間の自動車両
のフードの下にある。エアコンディショナーコンデンサー14及びラジエーター
16は車両のハウジング10により直接又は間接に支持されることができる。
【0062】 エアコンディショナーコンデンサー14及びラジエーター16の表面13、1
5及び17、19は、それぞれ、本発明に従って処理されて、図1A〜1Eに関
して上記した保護材料により覆われた触媒又は吸着性表面を与えることができる
。最も好ましい大気接触表面はラジエーター16の外側表面である。典型的なラ
ジエーターは、平坦な管の間に複数のラジエーター波板を有する間隔をおいて配
置された平坦な管を有する前部及び後部表面を有する。更に特定的には且つ図3
を参照すると、第1流体の流れのための間隔をおいて配置された管40及びそれ
らの間の一連の波板42であって、第1流体の流れに対して横断方向の第2流体
の流れのための経路44を規定している波板42を含むラジエーター16が示さ
れる。不凍剤の如き第1流体はソース(示されていない)から入り口46を通し
て管40に供給される。不凍剤は入り口46を通って相対的に高い温度でラジエ
ーター16に入り、そして最終的に出口48を通ってラジエーターを去る。空気
の如き第2流体は経路44を通り、そしてそれにより管40を通る第1流体と熱
交換関係となる。
【0063】 本発明に従えば、ラジエーター16の波板42の表面は、粒状物質、ガス、水
等を包含する汚染物から保護される触媒又は吸着性表面を与えるように処理され
うる。
【0064】 前記した如く、本発明の他の態様は、大気中に含まれた汚染物、特に炭化水素
を吸着させることにより大気を清浄化するために有用な吸着システム(例えば、
吸着性組成物でコーティングされた自動車ラジエーター)上にオーバーコートさ
れうる保護材料の使用を特に指向する。保護材料の機能は、吸着性組成物をマス
キングしたり、汚したり及び/又は毒するであろう大気中に存在する吸着性材料
劣化性汚染物(特に固体又はエーロゾル粒子、水、水に浮かぶ塩及び高分子量炭
化水素)が吸着性材料を妨害するのを防止することである。自動車ラジエーター
の目的はエンジンのための熱交換及び冷却を与えることであるので、ラジエータ
ーは、それが周囲の大容積の空気に十分に接触する車両の前部に通常配置される
。結果として、ラジエーターは相対的に汚れた環境において作動されそしてすべ
てのタイプの固体、ガス状及び液体の空中に浮かんでいる汚染物及び道路の汚染
物にさらされる。炭化水素及び一酸化炭素の如き大気汚染物を吸着する目的でラ
ジエーターに適用された吸着性材料は、好ましくは、ひどく汚れた環境で長期間
にわたり機能することが可能であるべきである。
【0065】 本発明の方法の実施は、空中に浮かんだ汚染物とのラジエーター吸着性組成物
との接触を最小にする。これは吸着性組成物の表面に多孔性の、好ましくは吸着
剤保護材料のオーバーコートを適用することにより達成される。多孔性保護材料
の機能は空中に浮かんだ粒状物、エーロゾル、水に浮かんだ塩及び高分子量炭化
水素をトラップしそして保持し、それによりそれらが下にある吸着性材料と接触
しないようにすることである。多孔性保護材料は、汚染物をトラップするのに十
分に密であるが、処理されるべき汚染物(例えば、炭化水素、一酸化炭素)を含
有する周囲の空気が下の吸着性組成物へと自由に通過することを許容するのに十
分に多孔性でもあることが好ましい。このようにして、吸着性組成物は実質的に
汚染物がないように保たれ、それ故高いレベルの長く続く汚染物吸着を与えるこ
とができる。有用な且つ好ましい吸着性材料/組成物は、ゼオライト、例えば酸
及び/又はイオン交換された及び/又は脱アルミ化された(dealumina
ted)ゼオライトであって、このようなゼオライトの例はゼオライト−Y、フ
ェリエライト、ゼオライト−A、β−ゼオライト、ZCM−5、他の分子ふるい
及びそれらの混合物を包含するがそれらに限定はされないゼオライト;カーボン
及びIIA族アルカリ土類金属酸化物、例えば酸化カルシウムを包含する。吸着
された汚染物は、次いで所望により例えば脱着によって集めることができ、続い
て触媒反応による分解するか又は焼却することができる。
【0066】 実施例1 Ford Taurus ラジエーターを、4つのMnO2をベースとするオ
ゾン分解触媒処方で4つの別々の区域(「4分の1区」(“quadrants
”))においてコーティングした。各処方の簡単な説明を下記に与える。
【0067】 区域1: アルミナコーティングのない区域2と同じもの。
【0068】 区域2: シリコーン/アクリル結合剤ブレンドを含有しそしてSRS−II
アルミナコーティングでオーバーコートされた3.5μmの平均粒度のMnO2
コーティング 区域3: 不安定な(即ち、凝結した)スラリー処方から製造した3.5μm
の平均粒度の対照(reference)MnO2コーティング 区域4: アルミナオーバーコートなしのアクリル結合剤を含有する1μmの
平均粒度のMnO2コーティング。
【0069】 区域1及び2の処方において使用されたMnO2結合剤系はアクリル/スチレ
ンアクリルラテックス結合剤(Rohm & HaasからのRhoplex
P−376)と反応性シリコーンラテックス結合剤系(Wacker Sili
cones CorpからのM−50E)との3:1ブレンドを含有していた。
好ましくない対照区域3の処方において使用されたMnO2結合剤系は、Nat
ional StarchからのEVA(エチレン酢酸ビニル)ラテックス結合
剤(Duroset E−646)を含有していた。区域4の処方において使用
されたMnO2結合剤系は、National Starchからのアクリルラ
テックス結合剤(Nacrylic X−4280)を含有していた。区域2の
コーティングされたオーバーコート処方において使用されたSRS−IIアルミ
ナ結合剤系はRohm & Haasからのアクリル/スチレンアクリルラテッ
クス結合剤(Rhoplex P−376)を含有していた。SRS−IIアル
ミナはGraceから購入した。この材料のBET表面積は約300m2/gで
ありそしてそれはシリカ約5%を含有していた。平均粒度は、Horiba L
A−500 Laser Diffraction Particle Siz
e Distribution Analyzerにより測定して約7.5μm
であった。アルミナオーバーコートはラジエーター容積in3当たり約0.22
gの使用量(loading)で適用された。MnO2触媒使用量はラジエータ
ー容積in3当たり約0.44gであった。
【0070】 コーティングされたラジエーターをエアダクト内に配置しそして連続的周囲の
空気流の存在下に長期老化に付した。ラジエーターに入る空気流は約9.5mp
hの線速度(約600,000/hラジエーター空間速度)に維持された。ラジ
エーターを高温再循環冷却剤(hot recirculating cool
ant)(不凍剤と水の50:50混合物)で内部加熱し、そしてラジエーター
に入る冷却剤温度を周囲の空気の温度に依存して70〜90℃に維持した。低い
周囲の空気温度のため、ラジエーター冷却剤温度を70〜90℃に維持するため
に、ラジエーターを出る空気の一部をラジエーター入り口に戻して再循環させた
【0071】 4つの異なる触媒組成物のオゾン転化率を周期的に測定して、時間に対する性
能の不活性化を評価する。これは、長期老化を完了するために使用されたものと
異なる試験装置(エアダクトシステム)にラジエーターを入れることにより達成
された。200,000、400,000及び600,000/hのラジエータ
ー空間速度に対応する3つの異なる空気流でオゾン転化率を測定した。更に、オ
ゾン転化率を3つの異なる温度条件(「90℃」、「75℃」及び45℃)で測
定した。90℃の温度条件では、ラジエーター試験装置をラジエーターに入る空
気の100%が新たな周囲の空気である「シングルパス」空気流モードで操作し
た。この構成では、ラジエーターに対する冷却剤温度を90℃に維持した。ラジ
エーターに入る周囲の空気をエアプレヒータで約20〜40℃に予熱し(90℃
の冷却剤温度を達成するために)、そしてラジエーターを出る空気温度を空気流
がオゾン転化率測定期間中変えられるにつれて変えさせた(即ち、空気流が高け
れば高い程、空気温度は低い)。オゾン分解性能を測定するのに使用した他の温
度条件では、試験装置を、ラジエーターを出る空気をラジエーター入り口に戻し
て再循環させる「完全循環」空気流モードで操作した。この構成では、ラジエー
ターを出る空気を45又は75℃で一定に保ち、その間オゾン転化率測定を異な
る空気流で行った。
【0072】 4つの触媒コーティング処方についての初期転化率の結果を表1に示す。区域
1、3及び4についての初期転化率は実質的に同じであったが(例えば、600
,000/hの空間速度及び90℃の冷却剤条件で85%)、区域2のオーバー
コートされたサンプルは約6%低かった(それぞれ78%)。ラジエーターを周
囲の温度条件で(即ち、冷却剤ヒータをターンオフして)14日間老化させ、次
いでラジエーターを普通の操作温度(即ち、70〜90℃)で更に25日老化さ
せた。老化の終了時のオゾン転化率の結果を表2に示す。
【0073】 老化の後、好ましくない対照触媒処方を含有する区域3のコーティングは最も
低い転化率(例えば、600,000/hの空間速度及び90℃の冷却剤温度条
件で37%)であった。小さな粒子の触媒処方を含有する区域4は、あまり良く
なく(それぞれ、41%)、そして大きな粒子の触媒処方を含有する区域1はま
だ良好であった(それぞれ、46%)。しかしながら、オーバーコートされた触
媒処方を有する区域2は有意により良好であった(それぞれ、65%)。90℃
の温度の試験条件及び600,000/hの空間速度で、区域2の触媒処方は全
体の老化期間中オゾン転化活性において絶対13%しか失わなかったが、他の3
つは少なくとも絶対40%を失った(表3)。明らかに、区域2のSRS−II
アルミナオーバーコートは下にあるMnO2触媒の長期の耐久性の改良に対する
劇的な効果を有していた。これは、この区域の初期活性がオーバーコートの存在
のためより少ないので、特に有意である。初期活性の減少にもかかわらず、長期
間の活性の維持は優秀であった。
【0074】
【表1】
【0075】
【表2】
【0076】
【表3】
【0077】 実施例2 Volvo S−70及びS−70T(ターボ)ラジエーターを3つの別々の
区域(「ストライプ」)においてMnO2をベースとするオゾン分解触媒処方で
コーティングした。各処方の簡単な説明を下に示す。
【0078】 区域1: シリコーン/アクリル結合剤ブレンドを含有しそしてSRS−II
アルミナでオーバーコートされた3.5μmの平均粒度のMnO2コーティング 区域2: アルミナオーバーコートのない区域1の処方と同じ 区域3: EVA/アクリル結合剤ブレンドを含有しそしてSRS−IIアル
ミナでオーバーコートされた3.5μmの平均粒度のMnO2コーティング。
【0079】 区域1及び2処方において使用されたMnO2結合剤系はアクリル/スチレン
アクリルラテックス結合剤(Rohm & HaasからのRhoplex P
−376)と反応性シリコーンラテックス結合剤樹脂(Wacker Sili
cones CorpからのM−50E)との3:1ブレンドを含有していた。
区域3の処方において使用されたMnO2結合剤系は、アクリル/スチレンアク
リルラテックス結合剤(Rohm & HaasからのRhoplex P−3
76)とNational StarchからのEVA(エチレン酢酸ビニル)
ラテックス結合剤(Duroset Elite 22)との1:1ブレンドを
含有していた。区域1及び3でコーティングされたオーバーコート処方において
使用されたSRS−IIアルミナ結合剤系は、Rohm & Haasからのア
クリル/スチレンアクリルラテックス結合剤(Rhoplex P−376)の
みを含有していた。SRS−IIアルミナはGraceから購入した。この材料
のBET表面積は約300m2/gでありそしてそれはシリカ約5%を含有して
いた。平均粒度は、Horiba LA−500 Laser Diffrac
tion Particle Size Distribution Anal
yzerにより測定して約6.5μmであった。アルミナオーバーコートはラジ
エーター容積in3当たり約0.18gの使用量で適用された。MnO2触媒使用
量はラジエーター容積in3当たり約0.35gであった。
【0080】 コーティングされたラジエーターをVolvo S−70及びS−70T(タ
ーボ)車両に配置しそして加速された道路上のマイル数蓄積(accelera
ted on−road mileage accumulation)(約1
,000マイル/日)に付した。両車両のラジエーターを、デトロイト、MIメ
トロポリタンエリアにおいて1999年2月の期間に約16,000マイル蓄積
した後取り外した。各ラジエーターにおけるコーティングされた区域のオゾン転
化率を評価して時間に対する性能の不活性化を評価した。次いで、ラジエーター
を車両に再設置しそしてPhoenix,AZ メトロポリタンエリアにおいて
1999年3月の期間に各々について更に16,000マイルを蓄積した(32
,000総マイル数)。ラジエーターをもう一度取り外しそして各ラジエーター
におけるコーティングされた区域のオゾン転化率を評価して、時間に対する性能
の不活性化を更に評価した。最後に、ラジエーターを車両に再設置し、そしてP
hoenix,AZ メトロポリタンエリアにおいて1999年4月の期間に1
8,000マイルを各々について蓄積した(50,000総マイル数)。ラジエ
ーターを最後の1回取り外し、そして各ラジエーターにおけるコーティングされ
た区域のオゾン転化率を評価して、時間に対する性能の不活性化を更に評価した
【0081】 ラジエーターをフルスケールラジエーター試験装置(エアダクト)内に置き、
ラジエーターを高温再循環冷却剤(不凍剤と水の50:50混合物)により内部
加熱しそしてラジエーターの上にオゾン含有空気を吹き付けることにより、オゾ
ン転化率を測定した。200,000、400,000及び600,000/h
のラジエーター空間速度に対応する3つの異なる空気流でオゾン転化率を測定し
た。更に、3つの異なる温度条件(90℃、75℃及び45℃)を達成するため
にラジエーター試験装置を操作した。90℃の条件では、ラジエーターに入る空
気の100%が新たな周囲の空気である「シングルパス」空気流モードで試験装
置を操作した。この構成では、ラジエーターに対する冷却剤温度を90℃に維持
した。ラジエーターに入る周囲の空気を約20〜40℃に予熱し(90℃の冷却
剤温度を維持するために)、そしてラジエーターを出る空気温度を空気流がオゾ
ン転化率測定期間中変えられるにつれて変えさせた(即ち、空気流が高ければ高
い程、空気温度は低い)。オゾン分解性能を測定するのに使用した他の温度条件
では、ラジエーターを出る空気をラジエーター入り口に戻して再循環させる「完
全再循環」空気流モードで試験装置を操作した。この構成では、ラジエーターを
出る空気を45又は75℃で一定に保ち、その間オゾン転化率測定を異なる空気
流で行った。
【0082】 S−70ラジエーターに対する3つの処方についての初期のオゾン転化率の結
果及び道路での老化後のオゾン転化率の結果を表4〜8に示す。アルミナオーバ
ーコートされた区域の両方とも初期の低い転化率を有していたけれども、これら
の区域は、道路での老化による転化率下落は実質的により少ないことを示した。
実際、表8に示されたとおり、オーバーコートされた区域3の触媒処方は51,
000マイルにたいして実質的に不活性化を示さず、これに対してオーバーコー
トされていない区域2の触媒は、オゾン転化率において絶対23%を失った。3
つの区域のオゾン転化率は32,000マイル後は実質的に同じであるけれども
、51,000マイルの後は、区域1及び3のオーバーコートされた触媒処方の
両方共区域2におけるオーバーコートされていない触媒処方よりも優位に良好な
オゾン転化率を有していた。追加の道路での老化は2つのオーバーコートされた
処方に比べてオーバーコートされていない処方では連続したより速い不活性化を
もたらすことが予測されるであろう。
【0083】
【表4】
【0084】
【表5】
【0085】
【表6】
【0086】
【表7】
【0087】
【表8】
【0088】 S−70Tラジエーター上にコーティングされた同じ3つの処方についての同
様な初期オゾン転化の率結果及び老化オゾン転化率の結果を表9〜13に示す。
すべての区域は道路での老化による活性のいくらかの下落を示したけれども、オ
ーバーコートされた区域は優位により遅い速度で下落した。実際、表13に示さ
れたとおり、オーバーコートされた区域1及び3触媒処方は50,000マイル
後約13%のオゾン転化率の絶対損失を示したが、これに対してオーバーコート
されていない区域2の触媒はオゾン転化率において絶対22%を損失した。更に
、50,000マイル後、アルミナオーバーコートされた触媒処方(特に区域3
触媒)の両方は、オーバーコートされていな触媒処方より高いオゾン転化率を有
していた。追加の道路での老化は、2つのオーバーコートされた処方に比べてオ
ーバーコートされていない処方では連続的なより速い不活性化をもたらすことが
予想されるであろう。
【0089】
【表9】
【0090】
【表10】
【0091】
【表11】
【0092】
【表12】
【0093】
【表13】
【0094】 実施例3 Ford Taurusラジエーターを3つの別々の区域(「ストライプ」)
において3つのMnO2をベースとするオゾン分解触媒処方でコーティングした
。各処方の簡単な説明を下に示す。
【0095】 区域1: EVA/アクリル結合剤ブレンドを含有しそしてSRS−IIアル
ミナでオーバーコートされた3.5μmの平均粒度のMnO2コーティング 区域2: アルミナオーバーコートのない区域1の処方と同じ 区域3: EVA/アクリル結合剤ブレンドを含有しそしてSRS−IIアル
ミナでオーバーコートされそして更にFC−824撥水剤でオーバーコートされ
た3.5μmの平均粒度のMnO2コーティング。
【0096】 すべての区域で使用されたMnO2結合剤系は、アクリル/スチレンアクリル
ラテックス結合剤(Rohm & HaasからのRhoplex P−376
)とNational StarchからのEVA(エチレン酢酸ビニル)ラテ
ックス結合剤(Duroset Elite 22)との1:1ブレンドを含有
していた。区域1及び3においてコーティングされたオーバーコート処方におい
て使用されたSRS−IIアルミナ結合剤系は、Rohm & Haasからの
アクリル/スチレンアクリルラテックス結合剤(Rhoplex P−376)
のみを含有していた。SRS−IIアルミナはGraceから購入した。この材
料のBET表面積は約300m2/gでありそしてそれはシリカ約5%を含有し
ていた。平均粒度は、Horiba LA−500 Laser Diffra
ction Particle Size Distribution Ana
lyzerにより測定して約6.5μmであった。アルミナオーバーコートは約
0.22g/in3の使用量で適用された。MnO2触媒使用量はラジエーター容
積in3当たり約0.38gであった。
【0097】 FC−824撥水剤は3M Corporationから購入し、そしてそれ
は専有の水中フルオロポリマーラテックスエマルションを含んでなっていた。こ
のエマルションを水中2.5%固体に希釈し、次いで触媒コーティングが完全に
湿潤されるように区域3の触媒処方上に噴霧した。次いで過剰の溶液をエアナイ
フにより除去し、次いでラテックスエマルション全体を90℃で約1時間乾燥し
た。
【0098】 コーティングされたラジエーターをFord Taurus車両に配置しそし
て加速された道路上のマイル数蓄積(約1,000マイル/日)に付した。ラジ
エーターを、Phonix,AZ メトロポリタンエリアで1999年4月の期
間に約18,000マイル蓄積した後取り外した。ラジエーターにおけるコーテ
ィングされた区域のオゾン転化率を評価して時間に対する性能の不活性化を評価
した。次いで、ラジエーターを車両に再設置しそして更に18,000マイルを
Phoenix,AZ メトロポリタンエリアにおいて1999年5月の期間に
蓄積した(36,000総マイル数)。ラジエーターをもう一度取り外しそして
ラジエーターにおけるコーティングされた区域のオゾン転化率を評価して、時間
に対する性能の不活性化を更に評価した。最後に、ラジエーターを車両に再設置
し、そしてDetroit MI メトロポリタンエリアにおいて1999年6
月の期間に追加の14,000マイルを蓄積した(50,000総マイル数)。
ラジエーターを最後1回取り外し、そしてラジエーターにおけるコーティングさ
れた区域のオゾン転化率を評価して、時間に対する性能の不活性化を更に評価し
た。
【0099】 実施例1及び2に記載と同じ方法によりオゾン転化率を測定した。
【0100】 Ford Taurusラジエーターに対する3つの配合についての初期オゾ
ン転化率の結果及び道路での老化の後のオゾン転化率の結果を表14に示す。す
べての区域は道路での老化により活性のいくらかの下落を示したけれども、2つ
のオーバーコートされた区域はより遅い速度で下落した。表14に示されたとお
り、オーバーコートされた区域1及び3の触媒処方は、50,000マイル後そ
れぞれ15及び18%のオゾン転化率の絶対的損失を示したが、これに対してオ
ーバーコートされていない区域2の触媒は、オゾン転化率において絶対19%を
失った。明らかに、オーバーコートされた触媒処方、特にアルミナ及び撥水剤と
の組み合わせを有する区域3触媒処方は、50,000マイルの道路での老化の
後最も少なく不活性化した。更に、オーバーコートされた触媒処方の両方とも、
オーバーコートされていない触媒処方よりも高い50,000マイル後のオゾン
転化率を有していた。更なる道路での老化は、2つのオーバーコートされた処方
に比べてオーバーコートされていない処方では連続したより速い不活性化をもた
らすことが予測されるであろう。
【0101】
【表14】
【図面の簡単な説明】
同じ数字は同じ部品を示す下記の図面は本発明の態様を例示しており、そして
本願の特許請求の範囲により包含された本発明を限定することを意図するもので
はない。
【図1E−1F】 本発明の触媒又は吸着性組成物及び保護材料の種々の配列を示す断面図である
【図2】 自動車両のラジエーター組立体の側面図である。
【図3】 自動車両ラジエーターの拡大断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 53/02 B01J 20/04 A 53/04 C B01J 20/04 20/18 A E 20/18 20/20 A C 20/20 33/00 D B01D 53/36 ZABC 33/00 F (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ヘク,ロナルド・エム アメリカ合衆国ニユージヤージイ州08825 フレンチタウン・キングウツドステーシヨ ンロード269 (72)発明者 アレン,フレツド・エム アメリカ合衆国ニユージヤージイ州08550 プリンストンジヤンクシヨン・ノースポス トロード282 Fターム(参考) 4C080 AA05 AA07 BB02 BB05 CC01 CC02 CC12 HH05 JJ03 KK08 LL07 LL10 MM02 MM04 MM05 NN01 NN02 NN03 NN04 NN05 NN06 NN22 NN26 NN29 QQ11 QQ20 4D012 BA02 BA03 CA10 CA13 CB03 CG01 CH10 CK06 4D048 AA12 AA13 AA18 AB03 BA01Y BA02Y BA03X BA03Y BA05Y BA06Y BA09Y BA18Y BA28X BA41X BA43X BA45X BC05 DA03 DA06 EA04 4G066 AA04B AA04D AA16B AA16D AA20D AA22D AA61B AA61D AA63D AC15D AC28D BA05 CA21 CA35 CA51 DA03 4G069 AA20 BA01A BA01B BA02A BA07A BA10A BA22A BB04A BB04B BC08A BC38A BC62A BC62B BE32A BE34A CA01 CA10 CA14 CA15 CA16 DA05 EC28 ED01 EE01 FA03 FB23

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大気を触媒により処理して大気汚染物をより害の少ない物質
    に転化するか又は大気に含まれた汚染物を吸着させることにより大気を清浄化す
    る方法であって、汚染物含有大気を基材の外側表面と接触させることを含み、該
    基材の外側表面は、該表面を該大気汚染物をより害の少ない物質に転化すること
    ができるようにするために触媒組成物でコーティングされているか、又は該表面
    を該大気成分を吸着することができるようにするために吸着性組成物でコーティ
    ングされており、そして該触媒及び/又は吸着剤でコーティングされた表面を少
    なくとも1つの多孔性保護材料のオーバーコートで保護することを含み、該多孔
    性保護材料は、該汚染物を含有する該大気が該多孔性保護材料を通過して触媒及
    び/又は吸着性組成物と作用的に接触することを可能とするのに十分に多孔性で
    あり、且つ有害な汚染物が触媒及び/又は吸着性組成物と接触するのを阻止する
    のに十分保護性である、方法。
  2. 【請求項2】 大気を触媒により処理して大気汚染物をより害の少ない物質
    に転化することにより大気を清浄化する方法であって、汚染物含有大気を基材の
    外側表面と接触させることを含み、該基材の外側表面は、該表面を該大気汚染物
    をより害の少ない物質に転化することができるようにするために触媒組成物でコ
    ーティングされており、そして該触媒でコーティングされた表面を少なくとも1
    つの多孔性保護材料のオーバーコートで保護することを含み、該多孔性保護材料
    は、該汚染物を含有する該大気が該多孔性保護材料を通過して触媒組成物と作用
    的に接触することを可能とするのに十分に多孔性であり、且つ有害な汚染物が触
    媒組成物と接触するのを阻止するのに十分保護性である、方法。
  3. 【請求項3】 多孔性保護材料でオーバーコートされた触媒表面を、液体水
    及び/又は水蒸気が触媒組成物に達するのを実質的に阻止することができる少な
    くとも1種の疎水性保護物質によりコーティングすることを更に含んでなる請求
    項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 大気を約0℃〜約150℃の温度で触媒により処理すること
    を含んでなる請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 触媒組成物が卑金属、貴金属並びにそれらの塩及び酸化物及
    びそれらの組み合わせを含んでなる請求項2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 触媒組成物が二酸化マンガンを含んでなる請求項2に記載の
    方法。
  7. 【請求項7】 多孔性保護材料が、ゼオライト、クレー、アルミナ、シリカ
    、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、炭素、不活性金属酸化物並びにそれらの
    混合物よりなる群から選ばれる請求項2に記載の方法。
  8. 【請求項8】 多孔性保護材料がシリカ含有高表面積アルミナである請求項
    7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 疎水性物質がフルオロポリマー及びシリコーンポリマーより
    なる群から選ばれる請求項3に記載の方法。
  10. 【請求項10】 大気を触媒により処理して大気汚染物をより害の少ない副
    生物に転化することにより大気を清浄化するための装置であって、 a)表面を有する基材と、 b)該表面にコーティングされた触媒組成物と、 c)該触媒組成物の上にコーティングされた少なくとも1種の多孔性保護材料 を含んでなり、該多孔性保護材料は、汚染物を含有する該大気が多孔性保護材
    料を通過して触媒組成物と作用的に接触することを可能とするのに十分に多孔性
    であり且つ有害な汚染物が触媒組成物に接触するのを阻止するのに十分に吸着性
    である、装置。
  11. 【請求項11】 液体水及び/又は水蒸気が触媒組成物に達するのを実質的
    に阻止することができる、前記多孔性保護材料をオーバーコートする少なくとも
    1種の疎水性保護材料を更に含んでなる請求項10に記載の装置。
  12. 【請求項12】 触媒組成物の上に保護材料の少なくとも1つの層を含んで
    なる請求項10に記載の装置。
  13. 【請求項13】 触媒組成物の上にコーティングされた多孔性保護材料の少
    なくとも1つの層及び疎水性保護材料の少なくとも1つの層を含んでなる請求項
    11に記載の装置。
  14. 【請求項14】 多孔性保護材料の層と触媒組成物との間に疎水性保護材料
    を含有する少なくとも1つの層がある請求項13に記載の装置。
  15. 【請求項15】 触媒組成物が卑金属、貴金属並びにそれらの塩及び酸化物
    及びそれらの組み合わせを含んでなる請求項10に記載の装置。
  16. 【請求項16】 触媒組成物が二酸化マンガンを含んでなる請求項10に記
    載の装置。
  17. 【請求項17】 多孔性保護材料及び疎水性保護材料が少なくとも1つの単
    一層内に含まれている請求項10に記載の装置。
  18. 【請求項18】 多孔性保護材料がゼオライト、クレー、アルミナ、シリカ
    、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、炭素及び不活性金属酸化物よりなる群か
    ら選ばれる請求項10に記載の装置。
  19. 【請求項19】 多孔性保護材料がアルミナ又はシリカ含有高表面積アルミ
    ナから選ばれる請求項10に記載の装置。
  20. 【請求項20】多孔性保護材料がアルミナでありそして触媒組成物が二酸化
    マンガンを含んでなる請求項10に記載の装置。
  21. 【請求項21】 処理されるべき汚染物がオゾン、炭化水素、一酸化炭素及
    びそれらの混合物よりなる群から選ばれる請求項10に記載の装置。
  22. 【請求項22】 疎水性保護材料がフルオロポリマー及びシリコーンよりな
    る群から選ばれる請求項11に記載の装置。
  23. 【請求項23】 大気に含まれた汚染物を吸着させることにより大気を清浄
    化する方法であって、汚染物含有大気を基材の外側表面と接触させることを含み
    、該基材の外側表面は、該表面を該大気汚染物を吸着することができるようにす
    るために吸着性材料でコーティングされており、そして吸着性材料でコーティン
    グされた表面を少なくとも1つの多孔性保護材料のオーバーコートで保護するこ
    とを含み、該多孔性保護材料は、該汚染物を含有する該大気が該多孔性保護材料
    を通過して吸着性材料と作用的に接触することを可能とするのに十分に多孔性で
    あり、且つ有害な汚染物が吸着性材料と接触するのを阻止するのに十分に保護性
    である、方法。
  24. 【請求項24】 多孔性保護材料でオーバーコートされた表面を、液体水及
    び/又は水蒸気が吸着性材料に達するのを実質的に阻止することができる少なく
    とも1種の疎水性保護物質でコーティングすることを更に含んでなる請求項23
    に記載の方法。
  25. 【請求項25】 吸着性材料がゼオライト、分子ふるい、炭素及びIIA族
    金属酸化物の中から選ばれる請求項23に記載の方法。
  26. 【請求項26】 吸着性材料がゼオライトである請求項23に記載の方法る
  27. 【請求項27】 ゼオライトがβ−ゼオライトである請求項26に記載の方
    法。
  28. 【請求項28】 多孔性保護材料がゼオライト、クレー、アルミナ、高表面
    積アルミナシリカ、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、炭素、不活性金属酸化
    物及びそれらの混合物よりなる群から選ばれる請求項23に記載の方法。
  29. 【請求項29】 疎水性物質がフルオロポリマー及びシリコーンポリマーよ
    りなる群から選ばれる請求項24に記載の方法。
  30. 【請求項30】 a)表面を有する基材と、 b)該表面にコーティングされた吸着性材料と、 c)該吸着性材料の上にコーティングされた少なくとも1種の多孔性保護材料 を含んでなり、該多孔性保護材料は、該大気含有汚染物が多孔性保護材料を通
    過して吸着性材料と作用的に接触することを可能とするのに十分に多孔性であり
    且つ有害な汚染物が吸着性材料に接触するのを阻止するのに十分に保護性である
    、大気を清浄化するための装置。
  31. 【請求項31】 液体水及び/又は水蒸気が吸着性材料に達するのを実質的
    に阻止することができる、前記多孔性保護材料をオーバーコートする少なくとも
    1種の疎水性保護材料を更に含んでなる請求項30に記載の装置。
  32. 【請求項32】 吸着性材料の上にコーティングされた多孔性保護材料の少
    なくとも1つの層及び疎水性保護材料の少なくとも1つの層を含んでなる請求項
    31に記載の装置。
  33. 【請求項33】 吸着性材料がゼオライト、分子ふるい、炭素及びIIA族
    金属酸化物及びそれらの組み合わせから選ばれる請求項30に記載の装置。
  34. 【請求項34】 吸着性材料がゼオライトである請求項30に記載の方法。
  35. 【請求項35】 多孔性保護材料がゼオライト、クレー、アルミナ、シリカ
    、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、炭素、不活性金属酸化物よりなる群から
    選ばれる請求項30に記載の装置。
  36. 【請求項36】 多孔性保護材料が高表面積アルミナである請求項30に記
    載の装置。
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