JP2018143957A - Manufacturing method of honeycomb filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粒子の捕集に用いられるハニカムフィルタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a honeycomb filter used for collecting fine particles.
特許文献1には、微粒子の捕集に用いられるハニカムフィルタとして、炭化ケイ素からなるハニカムフィルタが開示されている。特許文献2には、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子を含むモノリス基材に貴金属が担持された排ガス浄化触媒が開示されている。セリア−ジルコニア複合酸化物粒子で基材を構成することで熱容量が小さくし、モノリス基材の温度を上げやすくして、触媒の暖機性能を向上させることが記載されている。
ところで、特許文献1に開示されるハニカムフィルタの暖機性能を向上させるために、ハニカムフィルタの壁部として、特許文献2に開示されるセリア−ジルコニア複合酸化物粒子を含む基材を採用することが考えられる。しかしながら、特許文献2に開示されるセリア−ジルコニア複合酸化物粒子を含む基材は、壁部が微粒子を含むガスをほとんど通過させることができないために、微粒子を捕集するハニカムフィルタの壁部としては不適である。炭化ケイ素粒子は再結晶することで、粒子間に気孔が形成されるが、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子は無機バインダで結合しているため、粒子間にガスが通過するために適当なサイズの気孔が形成されないためである。また、炭化ケイ素等の基材からなる壁部をセリア−ジルコニア複合酸化物により被覆する構成も考えられるが、セリア−ジルコニア複合酸化物の担持量が壁部に被覆可能な範囲に限定されるため、排ガスの浄化性能の向上効果は小さい。この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、暖機性能に優れるとともに圧力損失が低く、微粒子の捕集に適した壁部を有するハニカムフィルタの製造方法を提供することにある。
By the way, in order to improve the warm-up performance of the honeycomb filter disclosed in
上記課題を解決するための本発明のハニカムフィルタの製造方法は、壁部によって区画されるとともに一端側から他端側に延びる複数のセルを有し、微粒子の捕集に用いられるハニカムフィルタの製造方法であって、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子と無機バインダを含む混合物を成形して、上記壁部を有するハニカム成形体を作製する成形工程と、上記セルの片方の端部を封止する封止工程と、上記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する焼成工程と、上記ハニカム成形体又は上記ハニカム焼成体の上記壁部にニードルを突き刺して、上記壁部を貫通する気孔を形成する気孔形成工程とを有することを要旨とする。 A method for manufacturing a honeycomb filter according to the present invention for solving the above-described problem has a plurality of cells that are partitioned by a wall portion and extend from one end side to the other end side. A forming step of forming a honeycomb formed body having the wall portion by forming a mixture containing ceria-zirconia composite oxide particles and an inorganic binder, and a sealing step for sealing one end portion of the cell. A firing step in which the honeycomb formed body is fired to produce a honeycomb fired body, and a needle is pierced into the wall portion of the honeycomb formed body or the honeycomb fired body to form pores penetrating the wall portion. And a pore forming step.
この構成によれば、ハニカム成形体又はハニカム焼成体の壁部にニードルを突き刺して、壁部を貫通する気孔を形成する気孔形成工程を有することにより、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子を構成成分とする基材からなる壁部のガス透過性を向上させることができる。これにより、暖機性能に優れるとともに圧力損失が低く、微粒子の捕集に適した壁部を有するハニカムフィルタを製造することができる。 According to this configuration, the ceria-zirconia composite oxide particles are included as a constituent by having a pore forming step of piercing the needle into the wall portion of the honeycomb formed body or the honeycomb fired body to form pores penetrating the wall portion. The gas permeability of the wall part which consists of a base material to perform can be improved. As a result, a honeycomb filter having excellent wall warm-up performance and low pressure loss and having a wall portion suitable for collecting fine particles can be manufactured.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記ニードルの直径が50〜200μmであることが好ましい。この構成によれば、ニードルの直径に基づいて微粒子の捕集に適した気孔を形成することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, it is preferable that the diameter of the needle is 50 to 200 μm. According to this configuration, pores suitable for collecting fine particles can be formed based on the diameter of the needle.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記気孔は、上記壁部の面積0.25〜10mm2あたりに1つ形成させることが好ましい。この構成によれば、壁部を貫通する気孔の容積が十分なものとなるため、圧力損失の低減と、高い捕集性能を満たすことができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, it is preferable that one pore is formed per area 0.25 to 10 mm 2 of the wall portion. According to this structure, since the volume of the pores penetrating the wall portion is sufficient, it is possible to satisfy a reduction in pressure loss and high collection performance.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記混合物は、アルミナ粒子を含むことが好ましい。この構成によれば、担持した触媒を高分散させることができ、ガスの浄化性能を向上させると共に、高温状態における機械的強度の高いハニカムフィルタを製造することができる。 Regarding the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the mixture preferably contains alumina particles. According to this configuration, the supported catalyst can be highly dispersed, the gas purification performance can be improved, and a honeycomb filter having high mechanical strength in a high temperature state can be manufactured.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記気孔形成工程は、上記ハニカム成形体に対して加熱した上記ニードルを突き刺して、上記気孔を形成する工程であることが好ましい。この構成によれば、ハニカム成形体に含まれる有機成分等の揮発性成分を気化させながらニードルを突き刺すことができるため、ニードルを突き刺す際の抵抗を低減することができる。また、ハニカム成形体には壁部内のセリア−ジルコニア粒子間に空隙が形成されていないため、基材としての強度が高く、ニードルを付き刺した際に、壁部の形状を好適に保ちつつ気孔を形成することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the pore forming step is preferably a step of piercing the heated needle into the honeycomb formed body to form the pores. According to this configuration, it is possible to pierce the needle while vaporizing volatile components such as organic components contained in the honeycomb formed body, and therefore it is possible to reduce resistance when the needle is pierced. In addition, since the voids are not formed between the ceria-zirconia particles in the wall portion in the honeycomb formed body, the strength as a base material is high, and when the needle is stuck, the pores are maintained while maintaining the shape of the wall portion suitably. Can be formed.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記気孔形成工程には、基部と、上記基部から突出する複数のニードルとを有する治具を用いることが好ましい。この構成によれば、治具を用いることによって複数のニードルを同時に突き刺すことができるため、複数の気孔を効率良く形成することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, it is preferable to use a jig having a base and a plurality of needles protruding from the base in the pore forming step. According to this configuration, since a plurality of needles can be pierced simultaneously by using a jig, a plurality of pores can be efficiently formed.
本発明のハニカムフィルタの製造方法について、上記封止工程は、上記気孔形成工程よりも後に行うことが好ましい。この構成によれば、気孔形成工程で生じた屑を、セルの端部から容易に除去することができる。 In the method for manufacturing a honeycomb filter of the present invention, the sealing step is preferably performed after the pore forming step. According to this configuration, it is possible to easily remove the dust generated in the pore forming step from the end of the cell.
本発明によれば、暖機性能に優れるとともに圧力損失が低く、微粒子の捕集に適した壁部を有するハニカムフィルタを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to manufacture a honeycomb filter having excellent wall warm-up performance and low pressure loss and having a wall portion suitable for collecting fine particles.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
まず、本発明の製造方法で製造されるハニカムフィルタについて説明する。
図1に示すように、本実施形態のハニカムフィルタ10は、筒状の周壁11と、周壁11の内部を周壁11の軸方向の一端側から他端側に延びる複数のセルSに区画する断面ハニカム形状の区画壁12とを備えている。周壁11と区画壁12とによって壁部13が構成されている。ハニカムフィルタ10のセル構造は特に限定されるものではないが、例えば、区画壁12の壁厚が0.1〜0.7mmであり、セル密度が1cm2あたり15.5〜124セルであるセル構造とすることができる。なお、上記「0.1〜0.7mm」は、「0.1mm以上0.7mm以下」を意味するものとし、「A〜B」は「A以上B以下」を意味するものとする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
First, the honeycomb filter manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the
壁部13は、セリア−ジルコニア複合酸化物(以下、「CZ複合酸化物」ともいう。)と無機バインダとアルミナを構成成分とする基材によって形成されている。すなわち、壁部13を構成する基材には、CZ複合酸化物と無機バインダとアルミナが含まれている。そして、基材を構成する粒子の表面には貴金属等の触媒が担持されている。
The
基材に担持される触媒としては、貴金属、アルカリ金属(元素周期表1族)、アルカリ土類金属(元素周期表2族)、希土類元素(元素周期表3族)、遷移金属元素が挙げられるが、貴金属であることが好ましい。貴金属としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属が挙げられる。貴金属の担持量は特に限定されないが、ハニカムフィルタ10の見掛けの体積(L)に対して、0.1〜20g/Lであることが好ましく、0.5〜15g/Lであることがより好ましい。
Examples of the catalyst supported on the base material include noble metals, alkali metals (element periodic table group 1), alkaline earth metals (element periodic table group 2), rare earth elements (element periodic table group 3), and transition metal elements. Is preferably a noble metal. Examples of the noble metal include platinum group metals such as platinum, palladium, and rhodium. The amount of the noble metal supported is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20 g / L, more preferably 0.5 to 15 g / L with respect to the apparent volume (L) of the
図2に示すように、複数のセルSのうち所定のセルSは、端部が封止部14により封止されている。すなわち、ハニカムフィルタ10は、セルSとして、一端側の端部が開放され、他端側の端部が封止された第1セルS1と、第1セルS1に隣接して一端側の端部が封止され、他端側の端部が開放された第2セルS2とを備えている。第1セルS1と第2セルS2は互いに異なる側の端部が封止されているため、矢印で示すように、第1セルS1に一端側から流入したガスは、第1セルS1と第2セルS2の間の壁部13の内部を通過して、第2セルS2の他端側から流出する。この際、壁部13における第1セルS1側の表面に微粒子が捕集される。
As shown in FIG. 2, the end of a predetermined cell S among the plurality of cells S is sealed with a sealing
また、ハニカムフィルタ10は、セルSとして、第1セルS1及び第2セルS2の少なくとも一方に隣接して、一端側の端部と他端側の端部の両方が開放された第3セルS3を更に備えてもよい。第3セルS3の一端側の端部から流入したガスは、壁部13の表面を通過して同じ第3セルS3の他端側の端部から流出することができる。第3セルS3が第1セルS1に隣接している場合、第1セルS1に一端側から流入したガスは、第1セルS1と第3セルS3の間の壁部13の内部を通過して、第3セルS3の他端側から流出することもできる。第3セルを備えることにより、ハニカムフィルタ10の圧力損失を低下させることができる。
Further, the
第3セルS3の配置位置は、第1セルS1及び第2セルS2の少なくとも一方に隣接している範囲において適宜選択される。例えば、図2に示すように、ハニカムフィルタ10の外周側における断面積が小さいセルSを第3セルS3とすることができる。また、全てのセルSに占める第3セルS3の割合は特に限定されるものではないが、1/3以下であることが好ましい。
The arrangement position of the third cell S3 is appropriately selected in a range adjacent to at least one of the first cell S1 and the second cell S2. For example, as shown in FIG. 2, a cell S having a small cross-sectional area on the outer peripheral side of the
図2に示すように、封止部14の長さTは特に限定されるものではないが、区画壁12の壁厚よりも厚いことが好ましい。また、区画壁12の壁厚が0.1〜0.7mmである場合、封止部14の長さTは、1〜10mmであることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the length T of the sealing
本実施形態のハニカムフィルタ10は、車両や建設機械等の内燃機関から排出されるガスに含まれる微粒子の捕集に用いられる。そのため、区画壁12は、処理対象のガスを通過させるための気孔を有している。処理対象のガスを通過させるための気孔を有する区画壁12は、例えば、以下に記載する特定のガス透過係数を満たす壁部である。
The
上記特定のガス透過係数は、例えば、1.0μm2以上3.0μm2以下である。
ガス透過係数は、例えば、公知のマスフロメータを用いて以下の方法により測定することができる。
The specific gas permeability coefficient is, for example, 1.0 μm 2 or more and 3.0 μm 2 or less.
The gas permeability coefficient can be measured by, for example, the following method using a known mass flow meter.
まず、ハニカムフィルタ10を金属管の中に気密状態に配置し、金属管を通じてハニカムフィルタ10に空気を流通させる。そして、ハニカムフィルタ10の前後における空気の圧力差ΔPを測定する。圧力差ΔPの測定は、ハニカムフィルタ10に流入させる空気流量Qを公知のマスフロメータを用いて0〜80L/minの範囲で変化させて、20点の空気流量に対して実施する。得られた20点のデータを、Qを横軸、ΔP/Qを縦軸としたグラフ上にプロットし、プロットを結ぶ直線の切片からガス透過係数を求める。
First, the
区画壁12の気孔率は特に限定されないが、50〜80%であることが好ましく、55〜75%であることがより好ましい。封止部14の気孔率は特に限定されないが、40〜80%であることが好ましく、40〜75%であることがより好ましい。区画壁12の気孔率は、水銀圧入法にて、接触角を130°、表面張力を485mN/mの条件で測定することができる。
The porosity of the partition wall 12 is not particularly limited, but is preferably 50 to 80%, and more preferably 55 to 75%. Although the porosity of the sealing
次に、上記のハニカムフィルタ10の製造方法について説明する。本実施形態の製造方法は、以下に記載する混合工程、成形工程、封止工程、焼成工程、気孔形成工程、担持工程を有している。
Next, a method for manufacturing the
(混合工程)
混合工程は、CZ複合酸化物粒子と無機バインダとアルミナ粒子を有する原料組成物を混合して混合物を作製する工程である。CZ複合酸化物粒子としては、セリアとジルコニアの固溶体を用いることが好ましい。セリアとジルコニアの固溶体は、例えば、硝酸セリウムなどのセリウム塩と、オキシ硝酸ジルコニウムなどのジルコニウム塩を溶解させた水溶液に、アンモニア水を加えて共沈殿を生成させ、得られた沈殿物を乾燥させた後に400〜500℃で5時間程度焼成することにより調製することができる。
(Mixing process)
The mixing step is a step of preparing a mixture by mixing a raw material composition having CZ composite oxide particles, an inorganic binder, and alumina particles. As the CZ composite oxide particles, it is preferable to use a solid solution of ceria and zirconia. The solid solution of ceria and zirconia is, for example, by adding ammonia water to an aqueous solution in which a cerium salt such as cerium nitrate and a zirconium salt such as zirconium oxynitrate is dissolved to form a coprecipitate, and the resulting precipitate is dried. And then calcining at 400 to 500 ° C. for about 5 hours.
本発明のCZ複合酸化物粒子は、セリアを10質量%以上含むことが好ましく、20質量%以上含むことがより好ましい。また、セリアを70質量%以下含むことが好ましく、60質量%以下含むことがより好ましい。セリアを10質量%以上含むことで、処理対象となるガス中の酸素の吸蔵放出能が高くなり、70質量%以下とすることで熱耐久性が高くなる。 The CZ composite oxide particles of the present invention preferably contain 10% by mass or more of ceria, more preferably 20% by mass or more. Moreover, it is preferable to contain 70 mass% or less of ceria, and it is more preferable to contain 60 mass% or less. By containing 10% by mass or more of ceria, the ability to occlude and release oxygen in the gas to be processed is increased, and by setting it to 70% by mass or less, thermal durability is increased.
CZ複合酸化物粒子は、セリウム以外の希土類元素から選択される元素をさらに含んでいてもよい。希土類元素としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)などが挙げられる。 The CZ composite oxide particles may further contain an element selected from rare earth elements other than cerium. As rare earth elements, scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), Examples thereof include ytterbium (Yb) and lutetium (Lu).
原料組成物として用いるCZ複合酸化物粒子の平均粒子径は特に限定されるものではないが、1〜10μmであることが好ましく、1〜5μmであることがより好ましい。
無機バインダとしては、例えば、アルミナゾル、シリカゾル、チタニアゾル、水ガラス、セピオライト、アタパルジャイロ、ベントナイト、ベーマイトが挙げられる。混合物中の無機バインダの割合は特に限定されないが、10〜30質量%であることが好ましい。
The average particle size of the CZ composite oxide particles used as the raw material composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 1 to 5 μm.
Examples of the inorganic binder include alumina sol, silica sol, titania sol, water glass, sepiolite, attapulgyro, bentonite, and boehmite. Although the ratio of the inorganic binder in the mixture is not particularly limited, it is preferably 10 to 30% by mass.
アルミナ粒子としては、例えば、θ相のアルミナ粒子(以下、「θ−アルミナ粒子」ともいう。)、γ相のアルミナ粒子(以下、「γ−アルミナ粒子」ともいう。)が挙げられる。θ−アルミナ粒子は、1000℃程度の高温に曝されても相転移が抑制されるため、θ−アルミナ粒子を壁部13の基材の構成成分に用いることにより、高温状態におけるハニカムフィルタ10の機械的強度が向上する。γ−アルミナ粒子は比表面積が高く、触媒として用いる貴金属を高分散させることができる。混合物中のアルミナ粒子の割合は特に限定されないが、10〜50質量%であることが好ましい。アルミナ粒子の平均粒子径は特に限定されないが、二次粒子として1〜10μmであることが好ましく、1〜5μmであることがより好ましい。平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置にて測定することができる。
Examples of the alumina particles include θ-phase alumina particles (hereinafter also referred to as “θ-alumina particles”) and γ-phase alumina particles (hereinafter also referred to as “γ-alumina particles”). The θ-alumina particles are suppressed in phase transition even when exposed to a high temperature of about 1000 ° C. Therefore, by using the θ-alumina particles as a constituent component of the base material of the
上記原料組成物には、必要に応じて、CZ複合酸化物粒子及びアルミナ粒子以外のその他の無機粒子、無機繊維、有機繊維、有機バインダ、造孔剤、成形助剤、分散媒を加える。 As needed, other inorganic particles other than CZ composite oxide particles and alumina particles, inorganic fibers, organic fibers, organic binders, pore formers, molding aids, and dispersion media are added to the raw material composition.
その他の無機粒子としては、CZ複合酸化物粒子やアルミナ粒子よりも熱膨張係数が小さい粒子(以下、「低熱膨張係数粒子」ともいう。)を用いることが好ましい。低熱膨張係数粒子を含有させた場合には、壁部13の基材の熱膨張係数を小さくすることができるため、ハニカムフィルタ10の耐熱衝撃性が向上する。低熱膨張係数粒子としては、コージェライト、チタン酸アルミニウム、リチウムアルミノケイ酸塩系材料を用いることができる。リチウムアルミノケイ酸塩系材料としては、例えば、βスポジュメンやβユークリプタイトが挙げられる。
As other inorganic particles, it is preferable to use particles having a smaller thermal expansion coefficient than CZ composite oxide particles and alumina particles (hereinafter also referred to as “low thermal expansion coefficient particles”). When the low thermal expansion coefficient particles are contained, the thermal expansion coefficient of the base material of the
無機繊維を構成する材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ガラス、が挙げられる。
有機繊維を構成する材料としては、例えば、アクリル繊維、ポリエステル繊維などが挙げられる。有機繊維の寸法は特に限定されるものではないが、直径が1〜50μmであることが好ましく、3〜40μmであることがより好ましい。また、長さが0.1〜30mmであることが好ましく、0.1〜10mmであることがより好ましい。
Examples of the material constituting the inorganic fiber include alumina, silica, silica alumina, and glass.
Examples of the material constituting the organic fiber include acrylic fiber and polyester fiber. Although the dimension of an organic fiber is not specifically limited, It is preferable that a diameter is 1-50 micrometers, and it is more preferable that it is 3-40 micrometers. Moreover, it is preferable that length is 0.1-30 mm, and it is more preferable that it is 0.1-10 mm.
有機バインダとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。 Examples of the organic binder include methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resin, and epoxy resin.
造孔剤としては、アクリル樹脂、コークス、デンプンが挙げられる。
成形助剤としては、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール、界面活性剤が挙げられる。
Examples of the pore-forming agent include acrylic resin, coke, and starch.
Examples of the molding aid include ethylene glycol, dextrin, fatty acid, fatty acid soap, polyalcohol, and surfactant.
分散媒としては、水、ベンゼン等の有機溶媒、メタノール等のアルコールが挙げられる。
上記原料組成物は、公知のミキサーやアトライタなどを用いて混合してもよく、さらにニーダーなどで混練してもよい。
Examples of the dispersion medium include water, organic solvents such as benzene, and alcohols such as methanol.
The raw material composition may be mixed using a known mixer or attritor, and may be further kneaded with a kneader.
(成形工程)
成形工程は、混合工程により得られた混合物を成形してハニカム成形体を作製する工程である。ハニカム成形体は、後の焼成工程における焼成収縮を経てハニカムフィルタ10と同一形状となるよう、例えば、混合物を押出金型を用いて押出成形し、所定の長さに切断することにより作製する。すなわち、ハニカムフィルタ10の周壁11と区画壁12とを構成する基材を一度に押出成形することにより作製する。
(Molding process)
The forming step is a step of forming a honeycomb formed body by forming the mixture obtained in the mixing step. The honeycomb formed body is produced by, for example, extruding a mixture using an extrusion die and cutting it into a predetermined length so as to have the same shape as the
(封止工程)
封止工程は、成形工程により得られたハニカム成形体のセルSの端部に封止材ペーストを充填して、封止部14を形成する工程である。封止材ペーストとしては、上記混合物と同様のものを用いることができる。封止工程によって封止部14を形成したハニカム成形体に対しては、必要に応じて乾燥を行う。封止材ペーストを充填するセルSを適宜選択することにより、上記第1セルS1、第2セルS2、第3セルS3を形成することができる。
(Sealing process)
The sealing step is a step of forming the sealing
(焼成工程)
焼成工程は、ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する工程である。焼成によって、CZ複合酸化物等の粒子間が無機バインダで結合されることにより、ハニカム焼成体の機械的強度が向上する。焼成工程は、公知の単独炉、いわゆるバッチ炉や、連続炉を用いて行うことができる。焼成温度は特に限定されないが、800〜1300℃が好ましく、900〜1200℃であることがより好ましい。焼成時間は特に限定されないが、上記の焼成温度において1〜20時間保持することが好ましく、1〜15時間保持することがより好ましい。焼成雰囲気は特に限定されないが、酸素濃度が1〜20%であることが好ましい。
(Baking process)
The firing step is a step of firing the honeycomb formed body to produce a honeycomb fired body. The mechanical strength of the honeycomb fired body is improved by bonding the particles of CZ composite oxide or the like with an inorganic binder by firing. The firing step can be performed using a known single furnace, a so-called batch furnace, or a continuous furnace. Although a calcination temperature is not specifically limited, 800-1300 degreeC is preferable and it is more preferable that it is 900-1200 degreeC. Although baking time is not specifically limited, It is preferable to hold | maintain for 1 to 20 hours in said baking temperature, and it is more preferable to hold | maintain for 1 to 15 hours. The firing atmosphere is not particularly limited, but the oxygen concentration is preferably 1 to 20%.
なお、ハニカム成形体が有機繊維や有機バインダなどの有機成分を含む場合には、焼成工程の前に脱脂工程を行う。脱脂工程は、公知の単独炉、いわゆるバッチ炉や、連続炉を用いて行うことができる。脱脂温度は特に限定されないが、300〜800℃が好ましく、400〜750℃であることがより好ましい。脱脂時間は特に限定されないが、上記の脱脂温度において1〜10時間保持することが好ましく、2〜5時間保持することがより好ましい。脱脂雰囲気は特に限定されないが、酸素濃度が0.1〜20%であることが好ましい。脱脂工程は、焼成工程とは別の炉を用いて別途行ってもよいし、焼成工程と同じ炉を用いて連続的に行ってもよい。 In addition, when the honeycomb formed body contains organic components such as organic fibers and an organic binder, a degreasing process is performed before the firing process. A degreasing process can be performed using a well-known single furnace, what is called a batch furnace, and a continuous furnace. The degreasing temperature is not particularly limited, but is preferably 300 to 800 ° C, and more preferably 400 to 750 ° C. The degreasing time is not particularly limited, but the degreasing temperature is preferably maintained for 1 to 10 hours, more preferably 2 to 5 hours. The degreasing atmosphere is not particularly limited, but the oxygen concentration is preferably 0.1 to 20%. The degreasing step may be performed separately using a furnace different from the firing step, or may be performed continuously using the same furnace as the firing step.
(気孔形成工程)
気孔形成工程は、ニードルを用いてハニカム焼成体の区画壁12に区画壁12を貫通する気孔を形成する工程である。図3(a)、(b)に示すように、本工程では、ハニカム焼成体10Aの外周面の一部(半周)に沿った基部21と、この基部21から突出する複数のニードル22とを備える一対の治具20を用いる。ハニカム焼成体10Aの径方向の両側、具体的には、区画壁12における一方向に延びる壁を縦壁12Aとし、縦壁12Aに交差する壁を横壁12Bとした場合における、縦壁12Aの厚さ方向の両側から一対の治具20でハニカム焼成体10Aを挟み込む。そして、図4(a)に示すように、各縦壁12Aをニードル22が貫通するように、ニードル22を突き刺した後、ハニカム焼成体10Aから治具20を取り外す。これにより、ハニカム焼成体10Aの区画壁12の縦壁12Aを厚さ方向に貫通する気孔が形成される。
(Pore formation process)
The pore forming step is a step of forming pores penetrating the partition wall 12 in the partition wall 12 of the honeycomb fired body using a needle. As shown in FIGS. 3A and 3B, in this step, a
また、図4(b)に示すように、必要に応じて、区画壁12の横壁12Bの厚さ方向の両側からも一対の治具20でハニカム焼成体10Aを挟み込む操作を同様に行うことにより、区画壁12の横壁12Bを厚さ方向に貫通する気孔を形成してもよい。
Further, as shown in FIG. 4 (b), if necessary, the operation of sandwiching the honeycomb fired
治具20のニードル22の直径は、50〜200μmに設定されている。したがって、ニードル22により形成された区画壁12を貫通する気孔の直径も50〜200μmとなる。ニードル22の直径を選択することにより、この気孔の直径を調整することができる。ニードル22の直径は、全て同じであってもよいし、上記範囲内において、それぞれ異なっていてもよい。なお、区画壁12を貫通する気孔の直径は、区画壁12の表面を電子顕微鏡で観察することによって測定することができる。
The diameter of the
また、本工程において形成される上記気孔の数は特に限定されるものではないが、例えば、区画壁12の表面に、0.25〜10mm2あたりに1個であることが好ましい。
また、治具20に備えられるニードル22の位置や本数は適宜変更してもよい。例えば、図3(c)に示すように、個々のニードル22の間隔Lを約1cmにし、セルSの延びる方向とニードル22の並列方向とを揃えると、セルSの延びる方向に沿って約1cm間隔で気孔を形成することができる。
上記の混合工程、成形工程、封止工程、焼成工程、気孔形成工程を経ることにより、CZ複合酸化物を構成成分とする基材からなり、微粒子の捕集に適した壁部を有するハニカムフィルタ10を製造することができる。
In addition, the number of pores formed in this step is not particularly limited, but for example, it is preferably 1 per 0.25 to 10 mm 2 on the surface of the partition wall 12.
Moreover, you may change suitably the position and the number of the
A honeycomb filter having a wall portion suitable for collecting fine particles, comprising a base material containing CZ composite oxide as a constituent component through the mixing step, molding step, sealing step, firing step, and pore forming step. 10 can be manufactured.
(担持工程)
担持工程は、気孔形成工程により気孔を形成したハニカムフィルタ10にさらに触媒を担持する工程である。触媒を担持する方法としては、例えば、触媒の粒子や錯体を含む溶液にハニカムフィルタ10を浸漬した後、ハニカムフィルタ10を引き上げて、加熱する方法が挙げられる。触媒を担持することによって、ハニカムフィルタ10の壁部13は、CZ複合酸化物を構成成分とする基材と、この基材に担持された触媒とを備えるものとなる。
(Supporting process)
The supporting step is a step of further supporting the catalyst on the
本実施形態の作用及び効果を説明する。
(1)ハニカム焼成体の壁部にニードルを突き刺して、壁部を貫通する気孔を形成する気孔形成工程を有することにより、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子を構成成分とする基材からなる壁部のガス透過性を向上させることができる。したがって、暖機性能に優れるとともに圧力損失が低く、微粒子の捕集に適した壁部を有するハニカムフィルタを製造することができる。
The operation and effect of this embodiment will be described.
(1) A wall portion made of a base material containing ceria-zirconia composite oxide particles as a constituent component by having a pore forming step of piercing a needle into the wall portion of the honeycomb fired body to form pores penetrating the wall portion The gas permeability can be improved. Therefore, it is possible to manufacture a honeycomb filter having excellent wall warm-up performance and low pressure loss and having a wall portion suitable for collecting fine particles.
なお、壁部に気孔を形成する方法として、ニードルではなく、レーザーを用いる方法も考えられる。しかしながら、この方法は、強度が比較的高いセラミック製の基材に適したものであり、セリア−ジルコニア複合酸化物粒子と無機バインダからなる基材を対象とした場合には、壁部の形状を好適に保ちつつ気孔を形成することが難しい。ニードルを用いた上記方法によれば、こうした問題の発生を抑制することができる。 In addition, as a method for forming pores in the wall portion, a method using a laser instead of a needle is also conceivable. However, this method is suitable for a ceramic substrate having a relatively high strength. When a substrate made of ceria-zirconia composite oxide particles and an inorganic binder is used as a target, the shape of the wall portion is changed. It is difficult to form pores while keeping it suitable. According to the above method using a needle, the occurrence of such a problem can be suppressed.
(2)ニードルの直径が50〜200μmである。したがって、ニードルの直径に基づいて微粒子の捕集に適した気孔を形成することができる。
(3)気孔は、壁部の面積0.25〜10mm2あたりに1個形成させる。したがって、壁部を貫通する気孔の容積が十分なものとなり、圧力損失の低減と、高い捕集性能を満たすことができる。
(2) The needle has a diameter of 50 to 200 μm. Therefore, pores suitable for collecting fine particles can be formed based on the diameter of the needle.
(3) One pore is formed per 0.25 to 10 mm 2 of the wall area. Therefore, the volume of the pores penetrating the wall becomes sufficient, and the pressure loss can be reduced and the high collection performance can be satisfied.
(4)混合物は、アルミナ粒子を含む。したがって、担持した触媒を高分散できると共に、高温状態における機械的強度の高いハニカムフィルタを製造することができる。
(5)気孔形成工程には、基部と、基部から突出する複数のニードルとを有する治具を用いる。治具を用いることによって複数のニードルを同時に突き刺すことができるため、複数の気孔を効率良く形成することができる。
(4) The mixture includes alumina particles. Therefore, it is possible to produce a honeycomb filter that can disperse the supported catalyst highly and has high mechanical strength in a high temperature state.
(5) A jig having a base and a plurality of needles protruding from the base is used in the pore forming step. Since a plurality of needles can be pierced simultaneously by using a jig, a plurality of pores can be efficiently formed.
本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・気孔形成工程は、焼成工程よりも前に、ハニカム成形体に対して行ってもよい。また、このハニカム成形体は、封止工程を経たものであってもよい。また、ハニカム成形体に対して気孔形成工程を行う場合には、ハニカム成形体に対して、加熱したニードルを突き刺して気孔を形成することが好ましい。この場合、ハニカム成形体に含まれる有機成分等の揮発性成分が気化する温度以上に加熱したニードルを用いると、揮発性成分を気化させながらニードルを突き刺すことができるため、ニードルを突き刺す際の抵抗を低減することができる。また、ハニカム成形体には壁部内のセリア−ジルコニア粒子間に空隙が形成されていないため、基材としての強度が高く、ニードルを付き刺した際に、壁部の形状を好適に保ちつつ気孔を形成することができる。ニードルの加熱温度は特に限定されないが、200〜500℃であることが好ましい。
The present embodiment can be implemented with the following modifications. Moreover, it is also possible to implement combining the structure of the said embodiment and the structure shown in the following modified examples suitably.
The pore forming step may be performed on the honeycomb formed body before the firing step. Further, the honeycomb formed body may have been subjected to a sealing process. Moreover, when performing a pore formation process with respect to a honeycomb molded object, it is preferable to pierce a honeycomb molded object with the heated needle and to form a pore. In this case, if a needle heated to a temperature higher than the temperature at which volatile components such as organic components contained in the honeycomb molded body are vaporized is used, the needle can be pierced while vaporizing the volatile component, so that resistance when the needle is pierced Can be reduced. In addition, since the voids are not formed between the ceria-zirconia particles in the wall portion in the honeycomb formed body, the strength as a base material is high, and when the needle is stuck, the pores are maintained while maintaining the shape of the wall portion suitably. Can be formed. The heating temperature of the needle is not particularly limited, but is preferably 200 to 500 ° C.
・封止工程は、脱脂工程、焼成工程、気孔形成工程の後に行ってもよい。特に、封止工程を気孔形成工程より後に行うことにより、気孔形成工程で生じた屑を、セルの端部から容易に除去することができる。 -You may perform a sealing process after a degreasing process, a baking process, and a pore formation process. In particular, by performing the sealing step after the pore forming step, debris generated in the pore forming step can be easily removed from the end of the cell.
・一対の治具を用いて、ハニカム焼成体の径方向の両側からニードルを突き刺す態様に代えて、ハニカム焼成体の径方向の片側のみからニードルを突き刺す態様であってもよい。 -It may replace with the aspect which pierces a needle from the both sides of the radial direction of a honeycomb calcination object using a pair of jigs, and may pierce the needle from only one side of the diameter of a honeycomb calcination object.
・本実施形態では、成形工程において周壁と区画壁とを同時に成形していたが、区画壁のみを成形してもよい。この場合、例えば、焼成工程の後に、区画壁の外周に外周コート層を形成してもよい。 -In this embodiment, although the surrounding wall and the partition wall were shape | molded simultaneously in the formation process, you may shape | mold only a partition wall. In this case, for example, an outer peripheral coat layer may be formed on the outer periphery of the partition wall after the firing step.
・封止工程において、第3セルが形成されなくてもよい。すなわち、全てのセルが一端側と他端側のどちらかの端部が封止されるように封止部を形成してもよい。この構成により、ハニカムフィルタの捕集効率を向上させることができる。 -A 3rd cell does not need to be formed in a sealing process. That is, the sealing portion may be formed so that all cells are sealed at either one end or the other end. With this configuration, the collection efficiency of the honeycomb filter can be improved.
・混合工程で作製した混合物は、アルミナ粒子を含まないものであってもよい。 -The mixture produced at the mixing process may not contain alumina particles.
以下、上記実施形態をさらに具体化した実施例について説明する。
(実施例1)
下記原料組成物を混合して混合物を調製した。
Hereinafter, examples in which the above embodiment is further embodied will be described.
Example 1
The following raw material composition was mixed to prepare a mixture.
平均粒子径2μmのCZ複合酸化物粒子:28.0質量%
平均粒子径2μmのθ−アルミナ粒子:14.0質量%
平均繊維径3μm、平均繊維長60μmのαアルミナ繊維(無機繊維):6.0質量%
ベーマイト(無機バインダ):11.0質量%
メチルセルロース(有機バインダ):8.0質量%
ポリオキシエチレンオレイルエーテル(成形助剤):5.0質量%
イオン交換水(分散媒):28.0質量%
この混合物を用いて、押出成形機によって円柱状の成形体を成形した。次に、この成形体を所定の長さに切断してハニカム成形体を作製した後、図2に示すように所定のセルの端部を封止剤にて封止して封止部を形成した。封止剤の組成は、上記混合物と同じ組成である。また、封止部の長さは約3mmとした。次に、ハニカム成形体を乾燥させた後、700℃で3時間脱脂し、1100℃で10時間焼成することにより、ハニカム焼成体を作製した。図3に示すように、ハニカム焼成体の両側から挟み込み、壁部にニードルを突き刺した。ニードルにより形成された気孔の直径は約100μmであり、ニードルにより形成された気孔の数は、区画壁の表面における単位面積当たりの数として、4個/mm2であった。
CZ composite oxide particles having an average particle diameter of 2 μm: 28.0% by mass
Θ-alumina particles having an average particle diameter of 2 μm: 14.0% by mass
Α-alumina fiber (inorganic fiber) having an average fiber diameter of 3 μm and an average fiber length of 60 μm: 6.0% by mass
Boehmite (inorganic binder): 11.0% by mass
Methyl cellulose (organic binder): 8.0% by mass
Polyoxyethylene oleyl ether (molding aid): 5.0% by mass
Ion exchange water (dispersion medium): 28.0% by mass
Using this mixture, a cylindrical molded body was molded by an extruder. Next, this molded body is cut to a predetermined length to produce a honeycomb molded body, and then the end of a predetermined cell is sealed with a sealing agent to form a sealed portion as shown in FIG. did. The composition of the sealing agent is the same as that of the above mixture. Moreover, the length of the sealing part was about 3 mm. Next, the honeycomb formed body was dried, degreased at 700 ° C. for 3 hours, and fired at 1100 ° C. for 10 hours to prepare a honeycomb fired body. As shown in FIG. 3, the honeycomb fired body was sandwiched from both sides, and needles were pierced into the wall portion. The diameter of the pores formed by the needle was about 100 μm, and the number of pores formed by the needle was 4 / mm 2 as the number per unit area on the surface of the partition wall.
次に、ジニトロジアンミンパラジウム硝酸溶液([Pd(NH3)2(NO2)2]HNO3、パラジウム濃度100g/L)溶液と硝酸ロジウム溶液([Rd(NO3)3]、ロジウム濃度50g/L)を3:1の溶液の体積割合で混合調製した。この混合溶液中に、上記工程により製造されたハニカムフィルタを浸漬し、15分間保持した。その後、110℃で2時間乾燥し、窒素雰囲気中500℃で1時間焼成することによって、パラジウム触媒とロジウム触媒を担持した。触媒の担持量は、パラジウムとロジウムの合計でハニカムフィルタの見掛けの体積当たり0.14g/Lであった。得られたハニカムフィルタは、直径が117mm、長さが80mmの円柱状であり、セルの密度が46個/cm2(300cpsi)、壁部の厚さが0.254mm(10mil)であった。 Next, dinitrodiammine palladium nitrate solution ([Pd (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 ] HNO 3 , palladium concentration 100 g / L) solution, rhodium nitrate solution ([Rd (NO 3 ) 3 ], rhodium concentration 50 g / L) L) was prepared by mixing at a volume ratio of 3: 1 solution. The honeycomb filter manufactured by the above process was immersed in this mixed solution and held for 15 minutes. Then, it dried at 110 degreeC for 2 hours, and baked at 500 degreeC in nitrogen atmosphere for 1 hour, and carry | supported the palladium catalyst and the rhodium catalyst. The amount of catalyst supported was 0.14 g / L per apparent volume of the honeycomb filter in total of palladium and rhodium. The obtained honeycomb filter had a cylindrical shape with a diameter of 117 mm and a length of 80 mm, a cell density of 46 cells / cm 2 (300 cpsi), and a wall thickness of 0.254 mm (10 mil).
(ガス透過係数の測定)
実施例1のハニカムフィルタを使用してガス透過係数を測定した。まず、ハニカムフィルタを金属管の中に気密状態に配置し、金属管を通じてハニカムフィルタに空気を流通させた。そして、ハニカムフィルタの前後における空気の圧力差ΔPを測定した。圧力差ΔPの測定は、ハニカムフィルタに流入させる空気流量Qを公知のマスフロメータを用いて0〜80L/minの範囲で変化させて、20点の空気流量に対して実施した。得られた20点のデータを、Qを横軸、ΔP/Qを縦軸としたグラフ上にプロットし、プロットを結ぶ直線の切片からガス透過係数kを求めた。その結果、実施例1のハニカムフィルタのガス透過係数は、2.8μm2であった。この結果から、実施例1のハニカムフィルタは、微粒子を捕集するフィルタとして機能するものであることが確認された。
(Measurement of gas permeability coefficient)
The gas permeability coefficient was measured using the honeycomb filter of Example 1. First, the honeycomb filter was disposed in an airtight state in a metal tube, and air was circulated through the honeycomb tube through the metal tube. The air pressure difference ΔP before and after the honeycomb filter was measured. The measurement of the pressure difference ΔP was performed with respect to the air flow rate at 20 points by changing the air flow rate Q flowing into the honeycomb filter in a range of 0 to 80 L / min using a known mass flow meter. The obtained 20 points of data were plotted on a graph with Q as the horizontal axis and ΔP / Q as the vertical axis, and the gas permeability coefficient k was determined from the intercept of the straight line connecting the plots. As a result, the gas permeation coefficient of the honeycomb filter of Example 1 was 2.8 μm 2 . From this result, it was confirmed that the honeycomb filter of Example 1 functions as a filter for collecting fine particles.
10…ハニカムフィルタ、11…周壁、12…区画壁、13…壁部、14…封止部、22…ニードル、10A…ハニカム焼成体、S…セル。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
セリア−ジルコニア複合酸化物粒子と無機バインダを含む混合物を成形して、前記壁部を有するハニカム成形体を作製する成形工程と、
前記セルの片方の端部を封止する封止工程と、
前記ハニカム成形体を焼成してハニカム焼成体を作製する焼成工程と、
前記ハニカム成形体又は前記ハニカム焼成体の前記壁部にニードルを突き刺して、前記壁部を貫通する気孔を形成する気孔形成工程とを有することを特徴とするハニカムフィルタの製造方法。 A method of manufacturing a honeycomb filter having a plurality of cells partitioned from a wall and extending from one end side to the other end side, and used for collecting fine particles,
A molding step of forming a honeycomb molded body having the wall by molding a mixture containing ceria-zirconia composite oxide particles and an inorganic binder,
A sealing step of sealing one end of the cell;
A firing step of firing the honeycomb formed body to produce a honeycomb fired body;
A method for manufacturing a honeycomb filter, comprising: a pore forming step of forming a pore penetrating the wall portion by piercing a needle into the wall portion of the honeycomb formed body or the honeycomb fired body.
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50119816A (en) * | 1974-03-08 | 1975-09-19 | ||
JPS6458312A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-06 | Jgc Corp | Ceramic filter |
JPH0127767B2 (en) * | 1981-10-20 | 1989-05-30 | Nippon Jidosha Buhin Sogo Kenkyusho Kk | |
US6290847B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-09-18 | Corning Incorporated | Gravity-flow water filtration device |
JP2001269921A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Ngk Insulators Ltd | Method and device for honeycomb structure body with slit |
JP2010104955A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure and honeycomb catalyst body |
JP2010104953A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure and honeycomb catalyst body |
JP2015085241A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification catalyst |
-
2017
- 2017-03-06 JP JP2017041792A patent/JP6811121B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50119816A (en) * | 1974-03-08 | 1975-09-19 | ||
JPH0127767B2 (en) * | 1981-10-20 | 1989-05-30 | Nippon Jidosha Buhin Sogo Kenkyusho Kk | |
JPS6458312A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-06 | Jgc Corp | Ceramic filter |
US6290847B1 (en) * | 1998-12-17 | 2001-09-18 | Corning Incorporated | Gravity-flow water filtration device |
JP2001269921A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Ngk Insulators Ltd | Method and device for honeycomb structure body with slit |
JP2010104955A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure and honeycomb catalyst body |
JP2010104953A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Ngk Insulators Ltd | Honeycomb structure and honeycomb catalyst body |
JP2015085241A (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification catalyst |
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