JP2013063422A - ハニカム構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流体の流路となる複数のセル2を区画形成する隔壁1を備え、隔壁1が、コージェライトからなり、隔壁1の平均細孔径の値をx(μm)、隔壁1の気孔率の値をy(%)とした場合に、xとyとの関係がy≦−8.33x+86.66であり、かつ0.5≦x≦5、35≦y≦70を満たすハニカム構造体100。
【選択図】図1
Description
本発明のハニカム構造体の一の実施形態は、図1〜図3に示すように、流体の流路となる複数のセル2を区画形成する隔壁1を備えたハニカム構造体100である。ここで、図1は、本発明の複合ハニカム構造体の一の実施形態を模式的に示す斜視図である。この隔壁1は、多孔質材料からなるものである。即ち、隔壁1には、複数の細孔が形成されている。
次に、本実施形態のハニカム構造体を製造する方法(ハニカム構造体の製造方法)の一例について説明する。本実施形態のハニカム構造体の製造方法としては、坏土調製工程と、成形工程と、焼成工程と、を備えた製造方法を挙げることができる。坏土調製工程は、セラミックス原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得る工程である。成形工程は、坏土調製工程にて得られた坏土を、ハニカム形状に成形してハニカム成形体を得る工程である。焼成工程は、成形工程にて得られたハニカム成形体を乾燥し、焼成して、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たハニカム構造体を得る工程である。
まず、本実施形態のハニカム構造体の製造する際には、セラミックス原料を含有する成形原料を混合し混練して坏土を得る(坏土調製工程)。
次に、得られた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)。坏土を成形してハニカム成形体を形成する方法としては特に制限はなく、押出成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。例えば、所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形してハニカム成形体を形成する方法等を好適例として挙げることができる。口金の材質としては、摩耗し難い超硬合金が好ましい。
次に、得られたハニカム成形体を乾燥する(乾燥工程)。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、なかでも、誘電乾燥、マイクロ波乾燥又は熱風乾燥を単独で又は組み合わせて行うことが好ましい。
次に、乾燥したハニカム成形体を、焼成して、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たハニカム構造体を得る(焼成工程)。このようにして、隔壁中に、従来のハニカム構造体に比して大きな気孔が形成されたハニカム構造体を良好に製造することができる。
実施例1においては、セラミックス原料として、コージェライト化原料を用い、このコージェライト化原料に、造孔材としてポリメチルメタクリレート(PMMA)を加えて坏土を調製し、得られた坏土を押出成形してハニカム成形体を得、得られたハニカム成形体を焼成してハニカム構造体を作製した。
A軸圧縮強度とは、社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるJASO規格M505−87に規定されている圧縮強度(MPa)のことである。具体的には、ハニカム構造体に、その流路方向に圧縮荷重を負荷したときの破壊強度であり、ハニカム構造体が破壊されるときの圧力を「A軸圧縮強度」とする。隔壁の変形の影響を受け難いので、材料強度を代表する。
ハニカム構造体に、触媒成分を含む触媒スラリーをコートして、触媒担持性能の評価を行った。具体的には、まず、ハニカム構造体に、三元触媒(白金(Pt)とロジウム(Rh)との割合(Pt:Rh)が4:1となるように調整された白金族金属を担持したγアルミナを含む触媒)を、水、及び分散剤を用いてスラリー化した。次に、得られた触媒スラリーを用いて、ハニカム構造体に触媒を担持して触媒担持したハニカム構造体を得た。触媒の担持は、以下の方法によって行った。まず、触媒スラリー中にハニカム構造体を浸漬して、ハニカム構造体に触媒スラリーを付着させる。次に、ハニカム構造体に付着した余分な触媒スラリーを、圧縮空気によって吹き飛ばす。次に、触媒スラリーを付着させたハニカム構造体を加熱乾燥する。上記触媒スラリーの付着、圧縮空気による吹き飛ばし、加熱乾燥を、乾燥後の触媒がハニカム構造体に100g/Lコートされるまで繰り返し実施することで、触媒担持したハニカム構造体を得た。用いた触媒の粒径は5μmであった。その後、100℃から900℃までの加熱と、900℃から100℃までの冷却とを1サイクルとする加熱冷却を、周波数200Hz、加速度20Gの振動を与えながら100サイクル実施する加熱加振試験を実施した。試験後の重量減が担時した触媒量の1%未満の場合を「合格(○)」とし、1%以上の場合を「不合格(×)」とした。
触媒を担持したハニカム構造体を、排気量2リッターのガソリンエンジン搭載車両の排気系に搭載した。排ガス規制モード(JC−08)走行時に、排気管と接続したパイプから、排ガスをサンプリングし、排ガス中のHC量をモーダルマス法で測定し、運転開始200秒後のHC濃度を得た。HC量の測定は、JC−08の規定に従って行った。後述する比較例1のハニカム構造体を用いた試験におけるHC量を「1.00」とした場合の、各実施例及び比較例のハニカム構造体のHC量の比率を求めた。このHC量の比率を、「運転開始200秒後の排ガス中HC量」とした。
ライトオフは、上述した「運転開始200秒後の排ガス中HC量」において、HC量が0.99未満の場合を「合格(○)」とし、HC量が0.99以上の場合を「不合格(×)」とした。また、表8、及び表10中の、*1は、材料強度(A軸圧縮強度)が小さくキャニング不可だったことを示す。
触媒担持前の耐熱衝撃性試験は、室温よりも700℃高い温度に保たれた電気炉の中に、触媒担持前の室温のハニカム構造体を入れ、JASO規格M−505−87に規定された方法にて耐熱衝撃性試験を実施した。各水準毎に3個のハニカム構造体を試験に供した。判定基準としては、3個のハニカム構造体の全てについて、クラックの発生及びその他異常がなく、かつ打音検査で濁音が聞こえない場合を合格とし、それ以外の場合を、不合格とした。即ち、1個以上のハニカム構造体について、クラックの発生があった場合、或いは、打音検査で濁音が聞こえた場合を不合格とした。
触媒担持後のハニカム構造体を、試験対象のハニカム構造体として用い、室温よりも550℃高い温度に保たれた電気炉の中に入れた以外は、上述した触媒担持前耐熱衝撃性の試験と同様に実施した。
コージェライト化原料の配合処方(バッチNo.)を表1、表2及び表4〜7に示すように変更し、且つ焼成条件を表3及び表4〜7に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜49のハニカム構造体を作製した。
コージェライト化原料の配合処方(バッチNo.)を表1、表2及び表8〜10に示すように変更し、且つ焼成条件を表3及び表8〜10に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜36のハニカム構造体を作製した。
表4〜表7に示すように、実施例1〜49のハニカム構造体は、触媒担持性能に優れ、また、運転開始200秒後の排ガス中HC量も少ないものであった。また、ライトオフも良好な結果を示すものであった。また、実施例1〜49のハニカム構造体は、触媒担体として十分なA軸圧縮強度を示すものであった。
Claims (5)
- 流体の流路となる複数のセルを区画形成する隔壁を備え、
前記隔壁が、コージェライトからなり、前記隔壁の平均細孔径の値をx(μm)、前記隔壁の気孔率の値をy(%)とした場合に、
xとyとの関係がy≦−8.33x+86.66であり、かつ0.5≦x≦5、35≦y≦70
を満たすハニカム構造体。 - 更に、35≦y≦45かつ0.5≦x≦5、又は、45≦y≦70かつ0.5≦x≦2
を満たす請求項1に記載のハニカム構造体。 - 耐熱衝撃温度が、650℃以上である請求項1又は2に記載のハニカム構造体。
- A軸圧縮強度が5.0MPa以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
- A軸圧縮強度が7.0MPa以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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