JP2017141778A - Inorganic particle carrying honeycomb filter and manufacturing method of inorganic particle carrying honeycomb filter - Google Patents

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Atsushi Nakayama
篤 中山
友也 黒田
Yuya Kuroda
友也 黒田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic particle carrying honeycomb filter which hardly raises a pressure loss even when particles such as soot are accumulated and can catch the particles such as soot high efficiently, and its manufacturing method.SOLUTION: A honeycomb filter includes: a porous honeycomb structural bodies 120 having a plurality of channels 110a, 110b; a plurality of sealing parts which close one end of a part of channels of the plurality of channels and the other end of the remaining parts of the plurality of channels; and an inorganic particle layer M3 carried by the honeycomb structural bodies 120. In the inorganic particle carrying honeycomb filter, when a total length of parts which are not brought into contact with the honeycomb structural bodies 120 within a contour line CL of the inorganic particle layer M3 is a[μm] in a cross-section photograph of the honeycomb structural body 120 and a total area of the inorganic particle layer M3 is b[μm] in the cross-section photograph, a/b is 0.15 to 0.3[1/μm].SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、無機粒子担持ハニカムフィルタ及び無機粒子担持ハニカムフィルタの製造方法に関する。   The present invention relates to an inorganic particle-supporting honeycomb filter and a method for manufacturing an inorganic particle-supporting honeycomb filter.

従来より、多孔質ハニカムフィルタと、このフィルタに担持された触媒としての無機粒子とを有する無機粒子担持ハニカムフィルタが知られている。触媒は、煤の燃焼、NOx処理等を促進する。   Conventionally, an inorganic particle-supporting honeycomb filter having a porous honeycomb filter and inorganic particles as a catalyst supported on the filter is known. The catalyst promotes soot combustion, NOx treatment, and the like.

特開2007−130637号公報JP 2007-130637 A 特開2009−273961号公報JP 2009-273916 A 特開平8−332329号公報JP-A-8-332329 特開2009−663号公報JP 2009-663 A 特開2009−72693号公報JP 2009-72693 A

しかしながら、ハニカムフィルタに無機粒子を担持すると、フィルタに煤などの粒子が溜まった場合の圧力損失が高くなりやすいという問題があった。また、これを踏まえて、あらかじめハニカムフィルタの空隙率を高くしておくことも考えられるが、その場合、煤などの粒子を十分に捕集できずに通過させ易くなるという問題が生じる。   However, when inorganic particles are supported on the honeycomb filter, there is a problem that pressure loss tends to increase when particles such as soot accumulate on the filter. Further, based on this, it is conceivable to increase the porosity of the honeycomb filter in advance, but in that case, there arises a problem that particles such as soot cannot be sufficiently collected and are easily passed.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、煤などの粒子が溜まっても圧力損失が高くなりにくく、かつ、煤などの粒子を高い効率で捕集できる無機粒子担持ハニカムフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an inorganic particle-supporting honeycomb filter that can hardly collect pressure particles even when particles such as soot accumulate and can collect particles such as soot with high efficiency, and production thereof. It aims to provide a method.

本発明に係る無機粒子担持ハニカムフィルタは、複数の流路を有する多孔質のハニカム構造体と、前記複数の流路の内の一部の流路の一端、及び、前記複数の流路の内の残部の流路の他端を閉じる複数の封口部と、前記ハニカム構造体に担持された無機粒子層と、を備える。そして、前記ハニカム構造体の断面において、前記無機粒子層の輪郭線の内の前記ハニカム構造体と接していない部分の総長さをa[μm]、前記断面において、前記無機粒子層の総面積をb[μm]としたときに、a/bが0.15〜0.3[1/μm]である。 An inorganic particle-carrying honeycomb filter according to the present invention includes a porous honeycomb structure having a plurality of flow paths, one end of a part of the plurality of flow paths, and the inside of the plurality of flow paths. A plurality of sealing portions for closing the other end of the remaining flow path, and an inorganic particle layer supported on the honeycomb structure. Then, in the cross section of the honeycomb structure, a [μm] is the total length of the portion of the contour line of the inorganic particle layer that is not in contact with the honeycomb structure, and in the cross section is the total area of the inorganic particle layer. When b [μm 2 ] is set, a / b is 0.15 to 0.3 [1 / μm].

本発明に係る無機粒子担持ハニカムフィルタは、従来に比べてa/bが十分高い。a/bが高いことは細孔を閉塞させずに細孔の空隙を一部残すように細孔の内壁に沿って層状に形成された無機粒子層が多いことを意味する。これにより、無機粒子担持後でもガスが細孔を通りやすく煤が溜まっても圧力損失が高くなりにくい。また、無機粒子層担持前のハニカム構造体の空隙率が大きくても、その細孔が無機粒子層により適切に狭くなるので煤の捕集効率も高くなる。   The inorganic particle-supporting honeycomb filter according to the present invention has a / b sufficiently higher than that of the conventional filter. A high a / b means that there are many inorganic particle layers formed in layers along the inner walls of the pores so as to leave some pore voids without blocking the pores. As a result, even after the inorganic particles are supported, even if the gas easily passes through the pores and the soot accumulates, the pressure loss does not easily increase. Even if the porosity of the honeycomb structure before supporting the inorganic particle layer is large, the pores are appropriately narrowed by the inorganic particle layer, so that the trapping efficiency of soot is increased.

ここで、前記無機粒子層の空隙率が47〜65%であることができる。
これによれば、無機粒子層内において無機粒子間に隙間が形成されるので、触媒の有効利用も可能となる。
Here, the porosity of the inorganic particle layer may be 47 to 65%.
According to this, since a gap is formed between the inorganic particles in the inorganic particle layer, the catalyst can be effectively used.

また、前記ハニカム構造体の空隙率は40〜75%であることができる。このような空隙率であると効果が高い。   The porosity of the honeycomb structure may be 40 to 75%. Such a porosity has a high effect.

また、前記ハニカム構造体の見掛け単位体積あたりの無機粒子の合計体積が、30〜110cm/L、であることができる。 The total volume of inorganic particles per apparent unit volume of the honeycomb structure may be 30 to 110 cm 3 / L.

本発明に係る無機粒子担持ハニカムフィルタの製造方法は、ハニカムフィルタに、分散媒、熱可塑性樹脂粒子、及び、無機粒子を含有する混合物を含浸させる工程と、
前記ハニカムフィルタに含浸した前記混合物から前記分散媒を除去して粒子付着ハニカムフィルタを得る工程と、
前記粒子付着ハニカムフィルタを加熱して熱可塑性樹脂成分を熱分解及び/又は燃焼により除去する工程と、を備える。
A method for manufacturing an inorganic particle-supporting honeycomb filter according to the present invention includes impregnating a honeycomb filter with a mixture containing a dispersion medium, thermoplastic resin particles, and inorganic particles;
Removing the dispersion medium from the mixture impregnated in the honeycomb filter to obtain a particle-attached honeycomb filter;
Heating the particle-adhered honeycomb filter to remove the thermoplastic resin component by thermal decomposition and / or combustion.

本発明によれば、まず、含浸及び溶媒の除去によりハニカム構造体内に無機粒子及び熱可塑性樹脂粒子を含む多孔質材料が形成される。この多孔質材料は概ねハニカム構造体の大部分の細孔を塞ぐように形成される。つぎに、加熱工程で、この多孔質材料が付着したハニカム構造体(即ち、粒子付着ハニカムフィルタ)を加熱することにより、まず、多孔質材料中の熱可塑性樹脂粒子が溶融して流動すると考えられ、ハニカム構造体の表面に沿って無機粒子を含む薄い熱可塑性樹脂層が形成される。熱可塑性樹脂層は、流動前の多孔質材料と違い、多孔質ではなく緻密な構造を有するので、見かけの体積が減り、ハニカム構造体の細孔内には熱可塑性樹脂層の存在しない残空間が確保される。加熱工程で、さらに温度が上がると、無機粒子を含む熱可塑性樹脂層から熱可塑性樹脂が熱分解及び/又は燃焼により除去され、前記残空間が残されつつ、細孔の壁に沿うように無機粒子層が形成される。さらに、この加熱工程では、無機粒子を含む熱可塑性樹脂層から熱可塑性樹脂が除去されるので、無機粒子層において無機粒子間に適切な隙間を与えることも可能となる。   According to the present invention, first, a porous material containing inorganic particles and thermoplastic resin particles is formed in the honeycomb structure by impregnation and solvent removal. This porous material is formed so as to close most pores of the honeycomb structure. Next, in the heating step, it is considered that the thermoplastic resin particles in the porous material are first melted and flowed by heating the honeycomb structure to which the porous material is adhered (that is, the particle-adhered honeycomb filter). A thin thermoplastic resin layer containing inorganic particles is formed along the surface of the honeycomb structure. Unlike the porous material before flow, the thermoplastic resin layer has a dense structure rather than a porous material, so the apparent volume is reduced, and the remaining space in which no thermoplastic resin layer exists in the pores of the honeycomb structure Is secured. When the temperature rises further in the heating step, the thermoplastic resin is removed from the thermoplastic resin layer containing inorganic particles by thermal decomposition and / or combustion, and the inorganic space is left along the pore walls while leaving the remaining space. A particle layer is formed. Furthermore, in this heating step, since the thermoplastic resin is removed from the thermoplastic resin layer containing inorganic particles, it is possible to provide an appropriate gap between the inorganic particles in the inorganic particle layer.

ここで、前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒径D50は0.1〜10μmであることができる。   Here, the average particle diameter D50 of the thermoplastic resin particles may be 0.1 to 10 μm.

また、前記熱可塑性樹脂粒子の樹脂はエチレン酢酸ビニル系樹脂を含むことができる。   The resin of the thermoplastic resin particles may include an ethylene vinyl acetate resin.

さらに、前記無機粒子の平均粒径D50は0.1〜10μmであることができる。   Furthermore, the average particle diameter D50 of the inorganic particles may be 0.1 to 10 μm.

本発明の前記方法においては、前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒径と前記無機粒子の平均粒径との比は、0.1〜10であることが好ましい。このように、前記熱可塑性樹脂粒子と無機粒子との粒径が近いと、前記加熱工程の初期に前記熱可塑性樹脂が溶融して流動する際に、前記無機粒子を伴って前記熱可塑性樹脂が流動しやすくなると考えられるので、本発明の無機粒子担持ハニカムフィルタの製造に好適である。   In the said method of this invention, it is preferable that ratio of the average particle diameter of the said thermoplastic resin particle and the average particle diameter of the said inorganic particle is 0.1-10. Thus, when the thermoplastic resin particles and the inorganic particles are close in particle size, when the thermoplastic resin melts and flows in the initial stage of the heating step, the thermoplastic resin is accompanied by the inorganic particles. Since it is thought that it will flow easily, it is suitable for manufacture of the inorganic particle carrying | support honeycomb filter of this invention.

本発明によれば、煤などの粒子が溜まっても圧力損失が高くなりにくく、かつ、煤などの粒子を高い効率で捕集できる無機粒子担持ハニカムフィルタ及びその製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if particles, such as soot, accumulate, a pressure loss does not become high easily, and the inorganic particle carrying | support honeycomb filter which can collect particles, such as soot, with high efficiency, and its manufacturing method are provided.

図1は、無機粒子担持ハニカムフィルタの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an inorganic particle-supporting honeycomb filter. 図2は、図1のハニカムフィルタの拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the honeycomb filter of FIG. 図3の(a)及び(b)は、図1の無機粒子担持ハニカムフィルタの製造方法を示す概略断面図である。3 (a) and 3 (b) are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing the inorganic particle-supporting honeycomb filter of FIG. 図4は、実施例1における含浸及び乾燥後のハニカム構造体の断面SEM写真の一例である。(倍率:1500倍)FIG. 4 is an example of a cross-sectional SEM photograph of the honeycomb structure after impregnation and drying in Example 1. (Magnification: 1500 times) 図5の(a)及び(b)は、実施例1における加熱及び熱分解/燃焼後の無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真の一例である。((a)倍率1500倍、(b)倍率150倍)5A and 5B are examples of cross-sectional SEM photographs of the honeycomb structure of the inorganic particle-supporting honeycomb filter after heating and thermal decomposition / combustion in Example 1. FIG. ((A) magnification 1500 times, (b) magnification 150 times) 図6は、比較例1における加熱及び熱分解/燃焼後の無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真の一例である。((a)倍率1500倍、(b)倍率150倍)FIG. 6 is an example of a cross-sectional SEM photograph of a honeycomb structure of an inorganic particle-supporting honeycomb filter after heating and pyrolysis / combustion in Comparative Example 1. ((A) magnification 1500 times, (b) magnification 150 times) 図7は、実施例1における加熱及び熱分解/燃焼後の無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の画像解析に用いた断面SEM写真である。(倍率:150倍)FIG. 7 is a cross-sectional SEM photograph used for image analysis of the honeycomb structure of the inorganic particle-supporting honeycomb filter after heating and pyrolysis / combustion in Example 1. (Magnification: 150 times) 図8は、図7の断面SEM写真から、ハニカム構造体の部分のみを黒色として抽出し他の部分を白色とした画像を取得し、続いて、黒色の部分の膨張処理を外側1ピクセル分行った画像Aの例である。FIG. 8 is an image obtained by extracting only the honeycomb structure portion as black and obtaining the other portion as white from the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7, and subsequently performing expansion processing of the black portion for one outer pixel. This is an example of the image A. 図9は、図7の断面SEM写真から、無機粒子層M3の部分のみを抽出した画像を取得し、無機粒子層M3の輪郭線を抽出し、黒背景に輪郭線を白で表現した画像Bの例である。FIG. 9 shows an image B obtained by extracting only the portion of the inorganic particle layer M3 from the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7, extracting the contour line of the inorganic particle layer M3, and expressing the contour line in white on a black background. It is an example. 図10、画像Aと画像Bを透過率50%で重ね合わせた画像Cの例である。FIG. 10 is an example of an image C obtained by superimposing the image A and the image B with a transmittance of 50%. 図11の(a)は、実施例1の無機粒子層の拡大断面SEM写真、図11の(b)は、比較例1の無機粒子層の拡大断面SEM写真である。FIG. 11A is an enlarged cross-sectional SEM photograph of the inorganic particle layer of Example 1, and FIG. 11B is an enlarged cross-sectional SEM photograph of the inorganic particle layer of Comparative Example 1. 図12は、比較例2における加熱及び熱分解/燃焼後の無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真の一例である。((a)倍率1500倍、(b)倍率150倍)FIG. 12 is an example of a cross-sectional SEM photograph of a honeycomb structure of an inorganic particle-supporting honeycomb filter after heating and pyrolysis / combustion in Comparative Example 2. ((A) magnification 1500 times, (b) magnification 150 times)

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(無機粒子担持ハニカムフィルタ)
図1に示すように、無機粒子担持ハニカムフィルタ200は、多孔質のハニカム構造体120、複数の封口部130、及び、ハニカム構造体120に担持された無機粒子層(図1では不図示)を有する。ここで、多孔質のハニカム構造体120、及び、複数の封口部130をハニカムフィルタ100と呼ぶ。
(Inorganic particle supporting honeycomb filter)
As shown in FIG. 1, the inorganic particle-supporting honeycomb filter 200 includes a porous honeycomb structure 120, a plurality of sealing portions 130, and an inorganic particle layer (not shown in FIG. 1) supported on the honeycomb structure 120. Have. Here, the porous honeycomb structure 120 and the plurality of sealing portions 130 are referred to as a honeycomb filter 100.

ハニカム構造体120は、柱形状を有し、入口端面(一端面)100a及び出口端面(他端面)100bを有する。ハニカム構造体120の外形形状は、例えば、円柱、角柱、楕円柱であることができる。   The honeycomb structure 120 has a column shape, and has an inlet end face (one end face) 100a and an outlet end face (the other end face) 100b. The outer shape of the honeycomb structure 120 can be, for example, a cylinder, a prism, or an elliptic cylinder.

ハニカム構造体120は、複数の入口流路110a及び複数の出口流路110bを有する。入口流路110a及び出口流路110bの断面形状は、例えば、円形、楕円形、四角形、六角形、八角形であることができる。ハニカム構造体120は、互いに隣接する入口流路110a及び出口流路110bをそれぞれ隔てる隔壁として機能する。   The honeycomb structure 120 has a plurality of inlet channels 110a and a plurality of outlet channels 110b. The cross-sectional shapes of the inlet channel 110a and the outlet channel 110b can be, for example, a circle, an ellipse, a quadrangle, a hexagon, and an octagon. The honeycomb structure 120 functions as a partition that separates the inlet channel 110a and the outlet channel 110b adjacent to each other.

各入口流路110aは、入口端面100aにおいて開口され、出口端面100bにおいて封口部130により封口されている。また、各出口流路110bは、出口端面100bにおいて開口され、入口端面100aにおいて封口部130により封口されている。なお、図1では、封口部130はプラグ形状であるが、封口部130は、ハニカム構造体120の一部を変形することによって形成したもの(例えば円錐形状部)であってもよい。封口部130は、多孔質であることができるが、非多孔質であってもよい。   Each inlet channel 110a is opened at the inlet end surface 100a and sealed by the sealing portion 130 at the outlet end surface 100b. Each outlet channel 110b is opened at the outlet end surface 100b and sealed by the sealing portion 130 at the inlet end surface 100a. In FIG. 1, the sealing portion 130 has a plug shape, but the sealing portion 130 may be formed by deforming a part of the honeycomb structure 120 (for example, a conical shape portion). The sealing part 130 may be porous, but may be non-porous.

ハニカム構造体120及び封口部130の材質はセラミックである。セラミックの例は、チタン酸アルミニウム系セラミック、炭化ケイ素系セラミック、コージェライト系セラミックである。チタン酸アルミニウム系セラミックは、マグネシウムやケイ素などを含むことができる。セラミックは、原料由来の微量成分又は製造工程において不可避的に含まれる微量成分を含有し得る。   The material of the honeycomb structure 120 and the sealing portion 130 is ceramic. Examples of the ceramic are an aluminum titanate ceramic, a silicon carbide ceramic, and a cordierite ceramic. The aluminum titanate-based ceramic can contain magnesium, silicon, and the like. The ceramic may contain trace components derived from raw materials or trace components inevitably contained in the production process.

ハニカム構造体120の空隙率(後述する無機粒子層も空隙の一部であるとして計算する)としては、40〜75%であることができる。圧損性能の保持および触媒活性を向上させる上で、空隙率は55〜70%であることが好ましく、55〜65%であることがより好ましい。空隙率が75%を超えるとハニカム構造体120の強度が低下する場合がある。空隙率は断面SEM像を画像解析することにより求めることができる。具体的には、隔壁の断面SEM画像を取得し(倍率150倍)、画像解析ソフト(例えばImageJ)を用いて、断面SEM画像の細孔部(空隙)と、基材部とを分けるように2値化処理を行い、細孔部のみを抽出する。この抽出画像について、一辺は隔壁の厚み方向をほぼ含み、もう一辺は厚み方向の2倍程度になるような解析領域を設定し、この解析領域における細孔部の面積割合から空隙率を測定することができる。   The porosity of the honeycomb structure 120 (calculated on the assumption that an inorganic particle layer described later is also part of the void) can be 40 to 75%. The porosity is preferably 55 to 70% and more preferably 55 to 65% in maintaining the pressure loss performance and improving the catalyst activity. If the porosity exceeds 75%, the strength of the honeycomb structure 120 may decrease. The porosity can be obtained by image analysis of the cross-sectional SEM image. Specifically, a cross-sectional SEM image of the partition wall is acquired (magnification 150 times), and the pore portion (void) of the cross-sectional SEM image and the base material portion are separated using image analysis software (for example, ImageJ). A binarization process is performed to extract only the pores. For this extracted image, an analysis region is set so that one side substantially includes the thickness direction of the partition and the other side is about twice the thickness direction, and the porosity is measured from the area ratio of the pores in this analysis region. be able to.

ハニカム構造体120における、平均細孔径(無機粒子層も細孔の一部であるとみなす)は10〜30μmであることができる。平均細孔径は、断面SEM画像を用いて、画像解析により算出できる。具体的には、隔壁の断面SEM画像を取得し(倍率150倍)、画像解析ソフト(例えばImageJ)を用いて、断面SEM画像の細孔部(空隙)と、基材部とを分けるように2値化処理を行い、細孔部のみを抽出する。この抽出画像について、Watershed(領域分割)処理を行い、分割化された細孔を楕円近似した場合の楕円の長径分布における中央値を求めることにより、平均細孔径を測定することができる。中央値とは、長径の数値が小さいものから順番に並べたとき、中央にくる数値を意味する。   The average pore diameter (the inorganic particle layer is also considered to be part of the pores) in the honeycomb structure 120 can be 10 to 30 μm. The average pore diameter can be calculated by image analysis using a cross-sectional SEM image. Specifically, a cross-sectional SEM image of the partition wall is acquired (magnification 150 times), and the pore portion (void) of the cross-sectional SEM image and the base material portion are separated using image analysis software (for example, ImageJ). A binarization process is performed to extract only the pores. An average pore diameter can be measured by performing a Watershed (region division) process on the extracted image and obtaining a median value in the major axis distribution of the ellipse when the divided pores are approximated to an ellipse. The median means a numerical value at the center when the major axis is arranged in order from the smallest.

ハニカム構造体120における流路の密度、すなわち、セル密度は、例えば、35〜80cell/cmとすることができる。 The density of the flow path in the honeycomb structure 120, that is, the cell density can be set to 35 to 80 cells / cm 2 , for example.

このようなハニカムフィルタは、セラミック源及び造孔材を含む原料によりグリーンハニカム構造体を成形し、その後、各流路の一端又は他端を封口して封口部を形成し、その後、焼成することにより得られる。   In such a honeycomb filter, a green honeycomb structure is formed from a raw material including a ceramic source and a pore former, and then one end or the other end of each flow path is sealed to form a sealed portion, and then fired. Is obtained.

(無機粒子層)
図2は、ハニカム構造体120の断面の拡大模式図であり、細孔P、入口流路110a/出口流路110bの表面を示す。ハニカム構造体120の表面に無機粒子層M3が設けられている。ハニカム構造体120の表面として、ハニカム構造体120の細孔Pの内面、及び、ハニカム構造体120の入口流路110a、出口流路110bの内面が挙げられる。
(Inorganic particle layer)
FIG. 2 is an enlarged schematic view of the cross section of the honeycomb structure 120, showing the pores P and the surfaces of the inlet channel 110a / outlet channel 110b. An inorganic particle layer M <b> 3 is provided on the surface of the honeycomb structure 120. Examples of the surface of the honeycomb structure 120 include the inner surfaces of the pores P of the honeycomb structure 120 and the inner surfaces of the inlet channel 110a and the outlet channel 110b of the honeycomb structure 120.

無機粒子層M3は、多数の無機粒子から構成される。   The inorganic particle layer M3 is composed of a large number of inorganic particles.

無機粒子は、触媒として、又は、触媒担体として機能しうる無機粒子であれば特に限定されない。無機粒子の例は、アルミナ粒子、シリカ粒子、マグネシア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、セリア粒子、La粒子、BaO粒子、ゼオライト粒子等の無機酸化物、あるいは、これらの内の1種以上を含む複合酸化物である。 The inorganic particles are not particularly limited as long as they are inorganic particles that can function as a catalyst or a catalyst carrier. Examples of inorganic particles include alumina particles, silica particles, magnesia particles, titania particles, zirconia particles, ceria particles, La 2 O 3 particles, BaO particles, zeolite particles and other inorganic oxides, or one or more of these It is a complex oxide containing.

これらの無機粒子には、Pt、Pd、Rh、銀、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅からなる群より選択される少なくとも1つの金属元素の微粒子が担持されていてもよい。ハニカム構造体120の細孔P内には、無機粒子が存在しない空間である残空間P2が存在する。   These inorganic particles may carry fine particles of at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, silver, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and copper. In the pores P of the honeycomb structure 120, there is a remaining space P2, which is a space where no inorganic particles exist.

無機粒子の平均粒径D50は、0.1〜10μmであることができる。平均粒径D50は、1μm以上であることができ、3μm以下であることもできる。平均粒径D50は、断面SEM写真の定方向径(Feret接線径)分布の中央値とすることができる。中央値とは、長径の数値が小さいものから順番に並べたとき、中央にくる数値を意味する。具体的には、隔壁における無機粒子層の断面SEM画像を取得し(倍率2000倍)、画像解析ソフト(例えば、ImageJ)を用いて、二値化処理により無機粒子を抽出した画像を取得する。抽出された無機粒子について、Feret接線径を求め、その中央値を求めることにより、無機粒子の平均粒径D50を測定することができる。中央値とは、Feret接線径の数値が小さいものから順番に並べたとき、中央にくる数値を意味する。   The average particle diameter D50 of the inorganic particles can be 0.1 to 10 μm. The average particle diameter D50 can be 1 μm or more, and can also be 3 μm or less. The average particle diameter D50 can be the median value of the constant direction diameter (Feret tangential diameter) distribution of the cross-sectional SEM photograph. The median means a numerical value at the center when the major axis is arranged in order from the smallest. Specifically, a cross-sectional SEM image of the inorganic particle layer in the partition wall is acquired (magnification 2000 times), and an image obtained by extracting the inorganic particles by binarization processing is acquired using image analysis software (for example, ImageJ). For the extracted inorganic particles, the average particle diameter D50 of the inorganic particles can be measured by obtaining the Feret tangent diameter and obtaining the median thereof. The median means a numerical value at the center when the Feret tangent diameters are arranged in order from the smallest.

本実施形態において、無機粒子層M3は、ハニカム構造体120の細孔Pの内面及び流路110a、110bの内面に沿って形成されている。無機粒子層M3の厚みは例えば、2μm〜30μmとすることができる。
ハニカム構造体120の細孔P内には、無機粒子層M3以外に、残空間P2が残されている。断面において、細孔Pに占める残空間の割合は、10〜45%であることができる。
In the present embodiment, the inorganic particle layer M3 is formed along the inner surfaces of the pores P of the honeycomb structure 120 and the inner surfaces of the flow paths 110a and 110b. The thickness of the inorganic particle layer M3 can be set to 2 μm to 30 μm, for example.
In the pores P of the honeycomb structure 120, a remaining space P2 is left in addition to the inorganic particle layer M3. In the cross section, the proportion of the remaining space in the pores P can be 10 to 45%.

ハニカム構造体120の断面において、無機粒子層M3の輪郭線CLの内のハニカム構造体120と接していない部分、すなわち、残空間P2又は入口流路110a、出口流路110bに接している部分の総長さをa[μm]、上記断面において、無機粒子層M3の総面積をb[μm]としたときに、a/bが0.15〜0.3[1/μm]である。
a及びbの測定は、倍率150倍程度の無機粒子担持ハニカムフィルタ200の断面SEM画像に基づいて行うことができる。通常、ハニカム構造体120と無機粒子層M3とでは、コントラストが異なるので、無機粒子層M3の輪郭線CL、及び、この輪郭線CLの内のハニカム構造体120と接触していない部分を容易に抽出できる。a及びbを測定する範囲は、例えば、一辺200〜700μm程度の四角形とすることができる。当該範囲には、入口流路110a及び出口流路110bが入らなくてもよいが、これらが入っていてもよい。
In the cross section of the honeycomb structure 120, a portion of the contour line CL of the inorganic particle layer M3 that is not in contact with the honeycomb structure 120, that is, a portion that is in contact with the remaining space P2 or the inlet channel 110a and the outlet channel 110b. When the total length is a [μm] and the total area of the inorganic particle layer M3 is b [μm 2 ] in the cross section, a / b is 0.15 to 0.3 [1 / μm].
Measurement of a and b can be performed based on a cross-sectional SEM image of the inorganic particle-supporting honeycomb filter 200 with a magnification of about 150 times. Usually, since the contrast is different between the honeycomb structure 120 and the inorganic particle layer M3, the outline CL of the inorganic particle layer M3 and a portion of the outline CL that is not in contact with the honeycomb structure 120 can be easily formed. Can be extracted. The range in which a and b are measured can be, for example, a quadrangle with sides of about 200 to 700 μm. The range may not include the inlet channel 110a and the outlet channel 110b, but may include them.

また、無機粒子層M3の空隙率は、47〜65%であってもよい。   The porosity of the inorganic particle layer M3 may be 47 to 65%.

また、ハニカム構造体120の見掛け単位体積あたりの無機粒子の合計体積が30〜110cm/Lであってもよい。 Further, the total volume of inorganic particles per apparent unit volume of the honeycomb structure 120 may be 30 to 110 cm 3 / L.

本実施形態に係る無機粒子担持ハニカムフィルタによれば、a/bが十分大きい、すなわち、ハニカム構造体120の細孔Pを閉塞させずに、残空間P2を形成するように層状に形成された無機粒子層M3が多い。これにより、無機粒子の担持後でもガスが細孔Pを流れやすくなって、煤が溜まっても圧力損失が高くなりにくい。また、無機粒子担持前のハニカム構造体120の空隙率が大きくても、当該ハニカム構造体の細孔Pが無機粒子層M3により適切に狭くされるので、煤等の粒子の捕集効率も高くなる。
また、無機粒子層M3における、空隙率が高い場合には、触媒の利用効率が上昇する。
According to the inorganic particle-supporting honeycomb filter according to the present embodiment, a / b is sufficiently large, that is, the honeycomb structure 120 is formed in layers so as to form the remaining space P2 without closing the pores P of the honeycomb structure 120. There are many inorganic particle layers M3. Thereby, even after the inorganic particles are supported, the gas easily flows through the pores P, and even if soot is accumulated, the pressure loss is not easily increased. Even if the porosity of the honeycomb structure 120 before supporting the inorganic particles is large, the pores P of the honeycomb structure are appropriately narrowed by the inorganic particle layer M3, so that the collection efficiency of particles such as soot is high. Become.
Moreover, when the porosity in the inorganic particle layer M3 is high, the utilization efficiency of the catalyst increases.

一方、従来の無機粒子担持ハニカムフィルタでは、a/bが0.15未満、すなわち、細孔Pを埋めるように無機粒子が部分的に塊状に不均一に担持されているため、ガス流通可能な細孔が減っており、煤等の粒子が溜まると圧力損失が高くなりやすい。また、無機粒子により流路が狭くなっていない細孔も多く残るので、煤等の粒子の捕集効率も高くならない。   On the other hand, in the conventional inorganic particle-carrying honeycomb filter, a / b is less than 0.15, that is, the inorganic particles are partially and uniformly supported so as to fill the pores P, so that gas can flow. When the pores are reduced and particles such as soot accumulate, the pressure loss tends to increase. Moreover, since many pores whose channels are not narrowed by the inorganic particles remain, the collection efficiency of particles such as soot is not increased.

(無機粒子担持ハニカムフィルタの製造方法)
続いて、このような無機粒子担持ハニカムフィルタの好適な製造方法の一例について説明する。
まず、無機粒子担持前のハニカムフィルタ100を用意する。ハニカムフィルタ100は公知の方法により得ることができる。
(Inorganic particle-supporting honeycomb filter manufacturing method)
Then, an example of a suitable manufacturing method of such an inorganic particle carrying | support honeycomb filter is demonstrated.
First, a honeycomb filter 100 before supporting inorganic particles is prepared. The honeycomb filter 100 can be obtained by a known method.

続いて、無機粒子コート用の混合物を用意する。無機粒子コート用の混合物は、分散媒、熱可塑性樹脂粒子、及び、無機粒子を含有する液体である。   Subsequently, a mixture for coating inorganic particles is prepared. The mixture for coating inorganic particles is a liquid containing a dispersion medium, thermoplastic resin particles, and inorganic particles.

分散媒は熱可塑性樹脂粒子及び無機粒子を分散する。分散媒の例は、例えば、水や、エタノール、メタノールなどの有機溶媒である。   The dispersion medium disperses the thermoplastic resin particles and the inorganic particles. Examples of the dispersion medium are water and organic solvents such as ethanol and methanol.

熱可塑性樹脂粒子を構成する熱可塑性樹脂の例は、エチレン酢酸ビニル共重合体;酢酸ビニル系樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂;ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂である。   Examples of the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin particles are ethylene vinyl acetate copolymer; vinyl acetate resin; acrylic resin such as polymethyl methacrylate; and polyester resin such as polyethylene terephthalate.

水などの分散媒への分散性を向上させるため、いわゆる熱可塑性樹脂エマルジョンを用いることができる。熱可塑性樹脂エマルジョンは、モノマーを分散剤中で乳化剤の存在下で乳化重合により重合させることにより得られ、水などの分散媒中に乳化剤に覆われた熱可塑性樹脂粒子が分散している。即ち、無機粒子コート用の混合物として、無機粒子を含有する熱可塑性樹脂エマルジョンを、好適に用いることができる。   In order to improve the dispersibility in a dispersion medium such as water, a so-called thermoplastic resin emulsion can be used. A thermoplastic resin emulsion is obtained by polymerizing a monomer by emulsion polymerization in the presence of an emulsifier in a dispersant, and thermoplastic resin particles covered with the emulsifier are dispersed in a dispersion medium such as water. That is, a thermoplastic resin emulsion containing inorganic particles can be suitably used as a mixture for coating inorganic particles.

ハニカムフィルタの細孔内において熱可塑性樹脂を好適に流動化させる観点から、熱可塑性樹脂粒子の平均粒径D50は、0.1〜10μmであることができる。この平均粒径D50は、0.5μm以上とすることができ、5μm以下とすることもできる。本明細書において、平均粒径D50とは、レーザー回折式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布におけるメジアン径である。   From the viewpoint of suitably fluidizing the thermoplastic resin in the pores of the honeycomb filter, the average particle diameter D50 of the thermoplastic resin particles can be 0.1 to 10 μm. This average particle diameter D50 can be 0.5 μm or more, and can also be 5 μm or less. In this specification, the average particle diameter D50 is a median diameter in a volume-based particle size distribution obtained by measurement by a laser diffraction particle size distribution measurement method.

無機粒子は、触媒として、又は、触媒担体として機能しうる無機粒子であれば特に限定されない。無機粒子の例は、アルミナ粒子、シリカ粒子、マグネシア粒子、チタニア粒子、ジルコニア粒子、セリア粒子、La粒子、BaO粒子、ゼオライト粒子等の無機酸化物、あるいは、これらの内の1種以上を含む複合酸化物である。 The inorganic particles are not particularly limited as long as they are inorganic particles that can function as a catalyst or a catalyst carrier. Examples of inorganic particles include alumina particles, silica particles, magnesia particles, titania particles, zirconia particles, ceria particles, La 2 O 3 particles, BaO particles, zeolite particles and other inorganic oxides, or one or more of these It is a complex oxide containing.

細孔内において層状の無機粒子層を形成する観点から、無機粒子の平均粒径D50は、0.1〜10μmであることができる。平均粒径D50は、1μm以上であることができ、3μm以下であることもできる。
前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒径と前記無機粒子の平均粒径との比、即ち(熱可塑性樹脂粒子の平均粒径D50)/(無機粒子の平均粒径D50)は、0.1〜10であることが好ましく、0.2〜5であることがより好ましい。
From the viewpoint of forming a layered inorganic particle layer in the pores, the average particle diameter D50 of the inorganic particles can be 0.1 to 10 μm. The average particle diameter D50 can be 1 μm or more, and can also be 3 μm or less.
The ratio between the average particle diameter of the thermoplastic resin particles and the average particle diameter of the inorganic particles, that is, (average particle diameter D50 of thermoplastic resin particles) / (average particle diameter D50 of inorganic particles) is 0.1-10. It is preferable that it is, and it is more preferable that it is 0.2-5.

これらの無機粒子には、Pt、Pd、Rh、銀、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅からなる群より選択される少なくとも1つの金属元素の微粒子が担持されていてもよい。無機粒子コート用の混合物は、これらの金属元素の前駆体を含有していてもよい。   These inorganic particles may carry fine particles of at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, silver, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and copper. The mixture for coating inorganic particles may contain a precursor of these metal elements.

熱可塑性樹脂粒子及び無機粒子を分散媒に好適に分散させるために、上記混合物は公知の界面活性剤等の分散/乳化剤を含むことができる。   In order to suitably disperse the thermoplastic resin particles and the inorganic particles in the dispersion medium, the mixture may contain a dispersion / emulsifier such as a known surfactant.

更に、無機粒子コート用の混合物は、粘度調整剤等の添加剤を含むことができる。   Furthermore, the mixture for coating inorganic particles can contain additives such as a viscosity modifier.

混合物における、熱可塑性樹脂粒子の量は、3〜30質量%とすることができる。混合物における、無機粒子の量は、15〜30質量%とすることができる。無機粒子の質量に対する、熱可塑性樹脂粒子の質量の比は、0.1〜2.0とすることができる。混合物における、固形分割合、即ち、熱可塑性樹脂粒子及び無機粒子の合計質量の割合は、17〜33質量%とすることができる。   The amount of the thermoplastic resin particles in the mixture can be 3 to 30% by mass. The amount of inorganic particles in the mixture can be 15 to 30% by mass. The ratio of the mass of the thermoplastic resin particles to the mass of the inorganic particles can be 0.1 to 2.0. The solid content ratio in the mixture, that is, the ratio of the total mass of the thermoplastic resin particles and the inorganic particles can be 17 to 33% by mass.

(含浸工程)
続いて、ハニカムフィルタ100に上記の無機粒子コート用の混合物を含浸させる。含浸法としては、ディップ法、塗布法等の公知の方法を採用できる。これにより、ハニカムフィルタ100の流路の表面や細孔内に混合物が供給される。
(Impregnation process)
Subsequently, the honeycomb filter 100 is impregnated with the mixture for coating inorganic particles. As the impregnation method, a known method such as a dipping method or a coating method can be employed. As a result, the mixture is supplied to the surface of the flow path of the honeycomb filter 100 and the pores.

(分散媒除去工程)
続いて、ハニカムフィルタ100に含浸した無機粒子コート用の混合物から分散媒を除去して、粒子付着ハニカムフィルタを得る。分散媒の除去方法としては、自然乾燥、加熱乾燥、通風乾燥、マイクロウエーブ乾燥、減圧乾燥などがある。これにより、図3の(a)に示すように、ハニカムフィルタの細孔内に無機粒子及び熱可塑性樹脂粒子を含み空隙の多い多孔質材料M1が形成されることになる。ここで、図3の(a)は、ハニカム構造体120の細孔P及び入口流路110a、出口流路110bの模式図である。多孔質材料M1は細孔の大部分を塞ぐように分布している。
(Dispersion medium removal process)
Subsequently, the dispersion medium is removed from the inorganic particle coating mixture impregnated in the honeycomb filter 100 to obtain a particle-attached honeycomb filter. Examples of the method for removing the dispersion medium include natural drying, heat drying, ventilation drying, microwave drying, and vacuum drying. As a result, as shown in FIG. 3A, a porous material M1 containing inorganic particles and thermoplastic resin particles in the pores of the honeycomb filter and having many voids is formed. Here, (a) of FIG. 3 is a schematic diagram of the pores P, the inlet channel 110a, and the outlet channel 110b of the honeycomb structure 120. The porous material M1 is distributed so as to block most of the pores.

(加熱工程)
続いて、粒子付着ハニカムフィルタを加熱する。これにより、まず、図3の(b)に示すように、温度が熱可塑性樹脂の融点を超えると、多孔質材料M1中の熱可塑性樹脂粒子が溶融して流動し、ハニカム構造体120の表面に沿って、無機粒子を含む薄い熱可塑性樹脂層M2が形成されると考えられる。この熱可塑性樹脂層M2は、流動前の多孔質材料M1と違い、多孔質ではなく緻密な構造を有し、見かけ体積が減るため、ハニカム構造体120の細孔P内には残空間P2が確保される。
(Heating process)
Subsequently, the particle-attached honeycomb filter is heated. Thus, first, as shown in FIG. 3B, when the temperature exceeds the melting point of the thermoplastic resin, the thermoplastic resin particles in the porous material M1 melt and flow, and the surface of the honeycomb structure 120 It is considered that a thin thermoplastic resin layer M2 containing inorganic particles is formed along the line. Unlike the porous material M1 before flowing, the thermoplastic resin layer M2 has a dense structure rather than a porous structure, and the apparent volume is reduced. Therefore, there is a remaining space P2 in the pores P of the honeycomb structure 120. Secured.

続いて、更に、温度が上がると、熱分解及び/又は燃焼が生じて熱可塑性樹脂層M2中の熱可塑性樹脂が消失する。通常、雰囲気中に酸素がなければ熱分解のみが生じ、雰囲気中に酸素があれば熱分解及び燃焼が生じる。熱分解性の高い樹脂であれば、非酸素雰囲気でも熱分解可能であるが、大気雰囲気等の酸素雰囲気で行うと樹脂の除去が容易である。   Subsequently, when the temperature rises further, thermal decomposition and / or combustion occurs, and the thermoplastic resin in the thermoplastic resin layer M2 disappears. Normally, if there is no oxygen in the atmosphere, only thermal decomposition occurs, and if there is oxygen in the atmosphere, thermal decomposition and combustion occur. If the resin is highly thermally decomposable, it can be thermally decomposed even in a non-oxygen atmosphere, but if it is performed in an oxygen atmosphere such as an air atmosphere, the resin can be easily removed.

この工程により、熱可塑性樹脂層M2から樹脂部分が除去されて、ハニカム構造体120の細孔Pの内壁の表面及び流路110a、110bの内面に、無機粒子から構成される無機粒子層M3が形成される(図2参照)。このとき、残空間P2は閉塞されずに維持される。   By this step, the resin portion is removed from the thermoplastic resin layer M2, and the inorganic particle layer M3 composed of inorganic particles is formed on the inner wall surfaces of the pores P of the honeycomb structure 120 and the inner surfaces of the flow paths 110a and 110b. Formed (see FIG. 2). At this time, the remaining space P2 is maintained without being closed.

また、無機粒子層M3においては、樹脂の除去により無機粒子間に隙間が形成される。   In the inorganic particle layer M3, a gap is formed between the inorganic particles by removing the resin.

最大加熱温度は、例えば、400℃〜600℃とすることができる。また、最大加熱温度までの昇温速度は、100℃/時間〜500℃/時間とすることができる。最大加熱温度の維持時間は30分〜2時間とすることができる。   The maximum heating temperature can be set to 400 ° C. to 600 ° C., for example. Moreover, the temperature increase rate to the maximum heating temperature can be set to 100 ° C./hour to 500 ° C./hour. The maintenance time of the maximum heating temperature can be 30 minutes to 2 hours.

本実施形態によれば、無機粒子及び熱可塑性樹脂粒子を含む混合物を含浸させることにより、加熱過程で熱可塑性樹脂粒子の流動に合わせて無機粒子が好適に移動して上述の構造を有する無機粒子担持ハニカムフィルタが得られる。なお、粒子状の無機物でなく、無機物が溶解した水溶液及び熱可塑性樹脂粒子を含む溶液を含浸させた場合、加熱工程において無機物が動かないためか、上述の構造が得られない傾向がある。   According to the present embodiment, by impregnating a mixture containing inorganic particles and thermoplastic resin particles, the inorganic particles have the above-described structure by suitably moving the inorganic particles in accordance with the flow of the thermoplastic resin particles in the heating process. A supported honeycomb filter is obtained. In addition, when impregnating not the particulate inorganic substance but the aqueous solution in which the inorganic substance is dissolved and the solution containing the thermoplastic resin particles, the above structure tends not to be obtained because the inorganic substance does not move in the heating process.

また、熱可塑性樹脂粒子でなく、非熱可塑性樹脂粒子を用いると樹脂の流動が生じない。さらに、粒子でなく水に溶解する熱可塑性樹脂を用いると、コート液の粘度が高くなるために十分に細孔内にコート液を含浸させることが困難である。   Further, when non-thermoplastic resin particles are used instead of thermoplastic resin particles, the resin does not flow. Furthermore, when a thermoplastic resin that dissolves in water instead of particles is used, it is difficult to sufficiently impregnate the coating liquid in the pores because the viscosity of the coating liquid increases.

続いて、本発明の実施例を説明する。
(実施例1)
チタン酸アルミニウム製のハニカムフィルタ100を用意した。外径は25.4mm、長さは50mm、セル密度は300cpsi、ハニカム構造体120の空隙率は58%であった。
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
A honeycomb filter 100 made of aluminum titanate was prepared. The outer diameter was 25.4 mm, the length was 50 mm, the cell density was 300 cpsi, and the honeycomb structure 120 had a porosity of 58%.

(1)スラリー(無機粒子コート用の混合物)調整工程
平均粒径1.0μmの無機粒子(ゼオライト粒子)を含む水スラリーと、熱可塑性樹脂エマルジョンとを用意した。次いで、無機粒子:熱可塑性樹脂粒子:水分=25:13:92(質量比)となるようにこれらの混合物を調製し、プロペラ攪拌機で10分間拡散することにより、固形分29質量%のスラリーを得た。熱可塑性樹脂エマルジョンとして、平均粒径0.9μmのエチレン−酢酸ビニル系樹脂粒子のエマルジョンを用いた。
(1) Slurry (mixture for coating inorganic particles) A water slurry containing inorganic particles (zeolite particles) having an average particle diameter of 1.0 μm and a thermoplastic resin emulsion were prepared. Subsequently, these mixtures are prepared so that it becomes inorganic particle: thermoplastic resin particle: water | moisture content = 25: 13: 92 (mass ratio), and it spreads for 10 minutes with a propeller stirrer, The slurry of solid content 29 mass% is obtained. Obtained. As the thermoplastic resin emulsion, an emulsion of ethylene-vinyl acetate resin particles having an average particle size of 0.9 μm was used.

(2)含浸及び乾燥工程
得られたスラリー中に上記のハニカムフィルタを沈めた後、ハニカムフィルタをスラリーから引き上げ、余分なスラリーをハニカムフィルタから吸引して除去し、ハニカムフィルタを乾燥させた。この工程を3回繰り返した。含浸及び乾燥後のハニカム構造体の断面SEM写真を図4に示す。Eの部分がハニカム構造体120、Eの細孔内に存在するFの部分(明るいグレー)が無機粒子、Eの細孔内に存在するGの部分(暗いグレー)が熱可塑性樹脂粒子であり、F及びGの部分が多孔質材料M1を形成している。多孔質材料M1は一部の細孔を概ね閉塞させるように形成されている。
(2) Impregnation and drying step After the above honeycomb filter was submerged in the obtained slurry, the honeycomb filter was pulled up from the slurry, and excess slurry was sucked and removed from the honeycomb filter to dry the honeycomb filter. This process was repeated three times. FIG. 4 shows a cross-sectional SEM photograph of the honeycomb structure after impregnation and drying. The E portion is the honeycomb structure 120, the F portion (light gray) present in the pores of E is inorganic particles, and the G portion (dark gray) present in the pores of E is thermoplastic resin particles. , F and G form the porous material M1. The porous material M1 is formed so as to substantially block some of the pores.

(3)加熱工程
大気雰囲気中でハニカムフィルタを650℃で3時間熱処理することにより、樹脂の流動及び熱分解/燃焼を行い、無機粒子層を有するハニカムフィルタを得た。650℃までは300℃/hのスピードで昇温した。得られた無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真を図5に示す。白い部分がハニカム構造体120、グレーの部分が無機粒子層M3、黒い部分がハニカム構造体の細孔Pの内の無機粒子層M3が存在しない部分である。触媒としての無機粒子の担持量は、ハニカム構造体の単位体積あたり62cm/Lであった。
(3) Heating process The honeycomb filter was heat-treated at 650 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, whereby the resin flowed and pyrolyzed / burned to obtain a honeycomb filter having an inorganic particle layer. The temperature was increased to 650 ° C. at a speed of 300 ° C./h. FIG. 5 shows a cross-sectional SEM photograph of the honeycomb structure of the obtained inorganic particle-supporting honeycomb filter. The white portion is the honeycomb structure 120, the gray portion is the inorganic particle layer M3, and the black portion is the portion where the inorganic particle layer M3 in the pores P of the honeycomb structure does not exist. The amount of inorganic particles supported as a catalyst was 62 cm 3 / L per unit volume of the honeycomb structure.

(実施例2)
スラリー調整工程において、無機粒子:熱可塑性樹脂粒子:水=25:38:140(重量比)とし、固形分31%のスラリーを調整したこと、および含浸及び乾燥工程の繰り返し回数を2回とする以外は実施例1と同様とした。得られたハニカムフィルタの無機粒子の担持量はハニカム構造体の単位体積あたり43cm/Lであった。
(Example 2)
In the slurry adjustment step, inorganic particles: thermoplastic resin particles: water = 25: 38: 140 (weight ratio), a slurry having a solid content of 31% was adjusted, and the impregnation and drying steps were repeated twice. Except for this, the procedure was the same as in Example 1. The amount of inorganic particles supported on the obtained honeycomb filter was 43 cm 3 / L per unit volume of the honeycomb structure.

(実施例3)
含浸及び乾燥工程の繰り返し回数を4回とした以外は実施例1と同様とした。得られたハニカムフィルタの無機粒子の担持量はハニカム構造体の単位体積当たり70cm/Lであった。
(Example 3)
Example 1 was repeated except that the impregnation and drying steps were repeated four times. The amount of inorganic particles supported on the obtained honeycomb filter was 70 cm 3 / L per unit volume of the honeycomb structure.

(比較例1)
スラリー調整工程において、熱可塑性樹脂粒子を添加しなかったこと、及び、対応して水を60質量部に減らして固形分割合を29.4%にし、含浸及び乾燥工程を1回にした以外は、実施例1と同様とした。得られた無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真を図6に示す。
(Comparative Example 1)
In the slurry adjustment step, except that the thermoplastic resin particles were not added, and correspondingly the water content was reduced to 60 parts by mass to a solid content ratio of 29.4%, and the impregnation and drying steps were performed once. The same as in Example 1. FIG. 6 shows a cross-sectional SEM photograph of the honeycomb structure of the obtained inorganic particle-supporting honeycomb filter.

(比較例2)
スラリー調整工程において、熱可塑性樹脂粒子であるエチレン酢酸ビニル系樹脂の代わりに、非熱可塑性樹脂粒子である架橋ポリメタクリル酸メチル粒子(平均粒径0.9μm)を添加したこと以外は、実施例1と同様とした。得られた無機粒子担持ハニカムフィルタのハニカム構造体の断面SEM写真を図12に示す。
(Comparative Example 2)
Example except that, in the slurry preparation step, crosslinked polymethyl methacrylate particles (average particle size 0.9 μm) as non-thermoplastic resin particles were added instead of ethylene vinyl acetate resin as thermoplastic resin particles. Same as 1. FIG. 12 shows a cross-sectional SEM photograph of the honeycomb structure of the obtained inorganic particle-supporting honeycomb filter.

(無機粒子層の解析)
得られたハニカム構造体の無機粒子層M3の解析には、図7のようなハニカム構造体の断面SEM画像(例えば倍率150、具体的には、横幅が約850μmで1280ピクセル、縦幅が600μmで960ピクセル)、及び、画像解析ソフト(ImageJ(フリーソフト))を用いた。
(Analysis of inorganic particle layer)
For the analysis of the inorganic particle layer M3 of the obtained honeycomb structure, a cross-sectional SEM image of the honeycomb structure as shown in FIG. 7 (for example, magnification 150, specifically, 1280 pixels with a width of about 850 μm and a width of 600 μm) 960 pixels) and image analysis software (ImageJ (free software)).

無機粒子層M3の面積a[μm]の計算においては、縦方向においてハニカム構造体の隔壁の厚み方向をほぼ全体含み、横方向が隔壁の厚み方向の約2倍の長さを有する矩形の解析領域Fを設定し(具体的には265×530μm)、この解析領域におけるグレーの部分の面積を求めることにより、無機粒子層の面積aを求めた。 In the calculation of the area a [μm 2 ] of the inorganic particle layer M3, a rectangular shape having substantially the entire thickness direction of the partition walls of the honeycomb structure in the longitudinal direction and having a lateral direction approximately twice as long as the thickness direction of the partition walls. The analysis region F was set (specifically, 265 × 530 μm), and the area of the gray portion in this analysis region was determined to determine the area a of the inorganic particle layer.

つぎに、上記の解析領域Fにおいて、無機粒子層M3の輪郭線の内のハニカムフィルタ100と接していない部分の求め方について図7の場合を例として説明する。図7の断面SEM写真から、ハニカム構造体120の部分のみ(図7の白い部分)を黒色として抽出し他の部分を白色とした画像を取得し、続いて、ハニカム構造体120の黒色の部分の膨張処理を外側1ピクセル分(0.66μm)行ってハニカム構造体120の画像A(図8)を取得する。つぎに、図7の断面SEM写真から、無機粒子層M3の部分のみ(図7の灰色の部分)を抽出した画像を取得し、無機粒子層M3の輪郭線を抽出し、黒背景に輪郭線のみを白で表現した画像B(図9)を取得する。続いて、画像Aと画像Bを透過率50%で重ね合わせ、画像C(図10)を取得する。画像Cにおいて、グレーの領域中に白点で表される線が、図7の無機粒子層M3の輪郭線の内、ハニカム構造体120と接していない部分である。したがって、図10において上記と同じ解析領域Fにおける白点で表される線の長さを測定することにより、上記のb[μm]を求められる。 Next, in the analysis region F described above, a method for obtaining a portion of the contour line of the inorganic particle layer M3 that is not in contact with the honeycomb filter 100 will be described by taking the case of FIG. 7 as an example. From the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7, an image in which only the portion of the honeycomb structure 120 (the white portion in FIG. 7) is extracted as black and the other portions are white is obtained. The expansion process is performed outward for one pixel (0.66 μm), and an image A (FIG. 8) of the honeycomb structure 120 is acquired. Next, an image obtained by extracting only the portion of the inorganic particle layer M3 (gray portion of FIG. 7) is obtained from the cross-sectional SEM photograph of FIG. An image B (FIG. 9) in which only white is expressed is acquired. Subsequently, the image A and the image B are overlapped with a transmittance of 50% to obtain an image C (FIG. 10). In the image C, a line represented by a white dot in a gray region is a portion not in contact with the honeycomb structure 120 in the outline of the inorganic particle layer M3 in FIG. Therefore, the above b [μm] can be obtained by measuring the length of the line represented by the white dot in the same analysis region F as described above in FIG.

続いて、得られた値に基づいて、a/bを求めた。結果を表1に示す。   Subsequently, a / b was determined based on the obtained value. The results are shown in Table 1.

(堆積した煤による圧力損失の測定)
煤発生速度10g/h、ガス流量6m/h、ガス温度室温にて各フィルタに対して煤を徐々に堆積させ圧力損失の変化を測定しハニカムフィルタの見かけの体積あたり煤を4.5g/L堆積したときの圧力損失を求めた。結果を表1に示す。
(Measurement of pressure loss due to accumulated soot)
The soot generation rate is 10 g / h, the gas flow rate is 6 m 3 / h, the gas temperature is gradually deposited on each filter, the change in pressure loss is measured, and the soot per apparent volume of the honeycomb filter is 4.5 g / h The pressure loss when L was deposited was determined. The results are shown in Table 1.

(煤の捕集効率の測定)
煤の捕集効率測定は、煤を含むガスをフィルタの入口側から供給し、出口側から排出されるガスを粒子カウンタに導いて、漏れ出る粒子の数を測定することにより行った。煤の煤捕集効率は、煤を含むガスをフィルタに流し始めたタイミングをt=0sとして、t=360sでのフィルタ出口側から排出されたガス中の煤の個数濃度から、以下の式にて求めた。
(Measurement of trap collection efficiency)
The soot collection efficiency was measured by supplying a gas containing soot from the inlet side of the filter, guiding the gas discharged from the outlet side to a particle counter, and measuring the number of leaking particles. The soot collection efficiency of soot is expressed by the following equation from the concentration of soot in the gas discharged from the filter outlet side at t = 360 s, where t = 0s is the timing when the gas containing soot starts to flow through the filter. Asked.

煤の捕集効率(%)=100(1−N360s/N0)
N0:供給したガス中の煤の個数濃度(個/cm
N360s:t=360sでのフィルタ出口側から排出されるガス中の煤の個数濃度(個/cm
結果を表1に示す。ここで、煤の捕集効率80%以上の場合を○、80%未満の場合を×とした。
Trap collection efficiency (%) = 100 (1-N360s / N0)
N0: number concentration of soot in supplied gas (pieces / cm 3 )
N360s: number concentration of soot (gas / cm 3 ) in the gas discharged from the filter outlet at t = 360s
The results are shown in Table 1. Here, the case where the trapping efficiency of the soot was 80% or more was marked with ◯, and the case where it was less than 80% was marked with ×.

(無機粒子の担持量)
ハニカム構造体の見かけの体積あたりの無機粒子の担持量(cm/L)は、無機粒子の担持工程前後の重量差から、ハニカム構造体の見かけ体積1Lあたりの無機粒子量(g)を算出し、この値を無機粒子の真密度(g/cm)で割ることにより求めることができる。結果を表1に示す。
(Amount of inorganic particles supported)
The amount of inorganic particles supported per cubic volume of the honeycomb structure (cm 3 / L) is calculated from the weight difference before and after the inorganic particle supporting step, and the amount of inorganic particles (g) per 1 L of apparent volume of the honeycomb structure is calculated. Then, this value can be obtained by dividing by the true density (g / cm 3 ) of the inorganic particles. The results are shown in Table 1.

(無機粒子層の空隙率)
無機粒子層の断面の5000倍程度の写真を撮影し、画像処理により無機粒子層の空隙率を求めた。図11の(a)及び(b)にそれぞれ、実施例1及び比較例1の無機粒子層の5000倍の拡大写真を示す。白い部分が無機粒子である。
(Porosity of inorganic particle layer)
A photograph of about 5000 times the cross section of the inorganic particle layer was taken, and the porosity of the inorganic particle layer was determined by image processing. (A) and (b) of FIG. 11 show magnified photographs at a magnification of 5000 times of the inorganic particle layers of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. White parts are inorganic particles.

実施例1〜3では、比較例1、2に対して煤溜圧損が上がりにくく、煤捕集効率も高かった。なお、比較例2では、粒子の流動が起こらなかったためか、無機粒子層中に架橋PMMA粒子に由来する空孔が観察された(図12)。
In Examples 1 to 3, the soot storage pressure loss was less likely to increase than Comparative Examples 1 and 2, and soot collection efficiency was high. In Comparative Example 2, pores derived from the crosslinked PMMA particles were observed in the inorganic particle layer because the particles did not flow (FIG. 12).

100…ハニカムフィルタ、110a…入口流路、110b…出口流路、120…ハニカム構造体、130…封口部、M1…多孔質材料、M2…熱可塑性樹脂層、M3…無機粒子層、200…無機粒子担持ハニカムフィルタ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Honeycomb filter, 110a ... Inlet flow path, 110b ... Outlet flow path, 120 ... Honeycomb structure, 130 ... Sealing part, M1 ... Porous material, M2 ... Thermoplastic resin layer, M3 ... Inorganic particle layer, 200 ... Inorganic Particle-supporting honeycomb filter.

Claims (9)

複数の流路を有する多孔質のハニカム構造体と、
前記複数の流路の内の一部の流路の一端、及び、前記複数の流路の内の残部の流路の他端を閉じる複数の封口部と、
前記ハニカム構造体に担持された無機粒子層と、を備え、
前記ハニカム構造体の断面において、前記無機粒子層の輪郭線の内の前記ハニカム構造体と接していない部分の総長さをa[μm]、
前記断面において、前記無機粒子層の総面積をb[μm]としたときに、
a/bが0.15〜0.3[1/μm]である、無機粒子担持ハニカムフィルタ。
A porous honeycomb structure having a plurality of flow paths;
One end of a part of the plurality of channels, and a plurality of sealing portions for closing the other end of the remaining channel among the plurality of channels;
An inorganic particle layer supported on the honeycomb structure,
In the cross section of the honeycomb structure, a [μm] is the total length of the portion of the contour line of the inorganic particle layer that is not in contact with the honeycomb structure.
In the cross section, when the total area of the inorganic particle layer is b [μm 2 ],
An inorganic particle-supporting honeycomb filter having a / b of 0.15 to 0.3 [1 / μm].
前記無機粒子層の空隙率が47〜65%である、請求項1記載の無機粒子担持ハニカムフィルタ。   The inorganic particle-supporting honeycomb filter according to claim 1, wherein the porosity of the inorganic particle layer is 47 to 65%. 前記ハニカム構造体の空隙率は40〜75%である、請求項1又は2記載の無機粒子担持ハニカムフィルタ。   The inorganic particle-supporting honeycomb filter according to claim 1 or 2, wherein a porosity of the honeycomb structure is 40 to 75%. 前記ハニカム構造体の見掛け単位体積あたりの無機粒子の合計体積が、30〜110cm/Lである、請求項1〜3のいずれか1項記載の無機粒子担持ハニカムフィルタ。 The inorganic particle-carrying honeycomb filter according to any one of claims 1 to 3 , wherein a total volume of inorganic particles per apparent unit volume of the honeycomb structure is 30 to 110 cm3 / L. ハニカムフィルタに、分散媒、熱可塑性樹脂粒子、及び、無機粒子を含有する混合物を含浸させる工程と、
前記ハニカムフィルタに含浸した前記混合物から前記分散媒を除去して粒子付着ハニカムフィルタを得る工程と、
前記粒子付着ハニカムフィルタを加熱して、熱可塑性樹脂を熱分解及び/又は燃焼により除去する工程と、を備える、無機粒子担持ハニカムフィルタの製造方法。
Impregnating a honeycomb filter with a mixture containing a dispersion medium, thermoplastic resin particles, and inorganic particles;
Removing the dispersion medium from the mixture impregnated in the honeycomb filter to obtain a particle-attached honeycomb filter;
Heating the particle-attached honeycomb filter, and removing the thermoplastic resin by thermal decomposition and / or combustion.
前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒径D50は0.1〜10μmである、請求項5記載の方法。   The method according to claim 5, wherein an average particle diameter D50 of the thermoplastic resin particles is 0.1 to 10 μm. 前記熱可塑性樹脂粒子の樹脂はエチレン酢酸ビニル系樹脂を含む、請求項5又は6記載の方法。   The method according to claim 5 or 6, wherein the resin of the thermoplastic resin particles includes an ethylene vinyl acetate resin. 前記無機粒子の平均粒径D50は0.1〜10μmである、請求項5〜7のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 5 to 7, wherein an average particle diameter D50 of the inorganic particles is 0.1 to 10 µm. 前記熱可塑性樹脂粒子の平均粒径と前記無機粒子の平均粒径との比が、0.1〜10である、請求項5〜8のいずれか1項に記載の方法。   The method of any one of Claims 5-8 whose ratio of the average particle diameter of the said thermoplastic resin particle and the average particle diameter of the said inorganic particle is 0.1-10.
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