JP2019150737A - ハニカム構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁の細孔内への触媒の充填率を高くすることが可能なハニカム構造体を提供する。
【解決手段】多孔質の隔壁１を有する柱状のハニカム構造部４を備え、隔壁１の気孔率が、４５〜６５％であり、隔壁１の平均細孔径が、１５〜２５μｍであり、水銀圧入法によって測定された隔壁の累積細孔容積において、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハニカム構造体に関する。更に詳しくは、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁の細孔内への触媒の充填率を高くすることができ、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することが可能なハニカム構造体に関する。
現在、先進国におけるディーゼル車やトラックのＮＯｘ規制として更に厳しいものが検討されている。このようなＮＯｘ規制に対して、排気ガス中のＮＯｘを処理するための技術が種々提案されている。例えば、このような技術の１つとして、選択的触媒還元触媒（以下、「ＳＣＲ触媒」ともいう）等を、多孔質の隔壁を有するハニカム構造体に担持し、当該ハニカム構造体によって排気ガス中のＮＯｘを浄化処理する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
上記したハニカム構造体を用いたＮＯｘ処理においては、ハニカム構造体に担持する触媒の量を多くすることで、浄化性能を向上させることができる。一方で、触媒を担持したハニカム構造体を、ディーゼル車等の排気系に設置したＮＯｘ処理を行った場合、圧力損失の上昇が問題になることがある。特に、浄化性能を向上させるために担持する触媒の量を多くすると、ハニカム構造体の圧力損失の上昇がより顕著になることがある。即ち、ハニカム構造体を用いたＮＯｘ処理においては、「浄化性能の向上」と「圧力損失の上昇抑制」とは、トレードオフ（Ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係にある。このため、このようなトレードオフを打破するために、ハニカム構造体の隔壁を高気孔率化する技術が提案されている。例えば、ハニカム構造体の隔壁を高気孔率化することにより、担持する触媒の量を多くしたとしても、圧力損失の上昇を抑制することができると考えられている。
特開２０１３−０５２３６７号公報
しかしながら、隔壁を高気孔率化したハニカム構造体は、排気ガス浄化用の触媒を担持する触媒担体として利用した際に、隔壁の細孔内への触媒の入り易さに問題があった。例えば、単に隔壁を高気孔率化した従来のハニカム構造体では、触媒の粒度が粗い場合や、触媒スラリーの粘度が高い場合に、隔壁の細孔内に触媒が均等に充填されず、一部の細孔には触媒が入らないという問題があった。なお、触媒スラリー（ｓｌｕｒｒｙ）とは、触媒粒子が液体中に混濁した泥状物のことである。
上述したような従来のハニカム構造体において、隔壁の細孔内に触媒を充填した場合、まず、細孔径が大きな細孔（以下、「大細孔」ともいう）に触媒が入り、その後、大細孔内に入った触媒が、細孔径が小さな細孔（以下、「小細孔」ともいう）へと移動する。このため、最終的には、小細孔に優先的に触媒が充填され、完全に触媒が充填しきれない大細孔が残ってしまうこととなる。そして、上記のような状態で触媒が不均等に充填されてしまうと、そのハニカム構造体の圧力損失が増大してしまう。
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものである。本発明によれば、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁の細孔内への触媒の充填率を高くすることができ、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することが可能なハニカム構造体が提供される。
本発明によれば、以下に示す、ハニカム構造体が提供される。
［１］ 第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
前記隔壁の気孔率が、４５〜６５％であり、
前記隔壁の平均細孔径が、１５〜２５μｍであり、
水銀圧入法によって測定された前記隔壁の累積細孔容積において、前記隔壁の総細孔容積に対して、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である、ハニカム構造体。
［２］ 前記隔壁の厚さが、０．０８９〜０．２０３ｍｍである、前記［１］に記載のハニカム構造体。
［３］ 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ２である、前記［１］又は［２］に記載のハニカム構造体。
［４］ 前記隔壁の材料が、炭化珪素、コージェライト、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト−炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含む、前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体。
［５］ 前記隔壁の細孔の内部に担持された排気ガス浄化用の触媒を更に備えた、前記［１］〜［４］のいずれかに記載のハニカム構造体。
本発明のハニカム構造体は、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁の細孔内への触媒の充填率を高くすることができ、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することができる。具体的には、本発明のハニカム構造体は、触媒が充填され難い細孔径の細孔を減らすことにより、当該触媒が隔壁の細孔内に充填され易いものとなっている。このため、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、ハニカム構造体の圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。したがって、例えば、担持する触媒の量を多くしたとしても、ハニカム構造体の圧力損失の上昇を抑制することができ、「浄化性能の向上」と「圧力損失の上昇抑制」との両立を図ることもできる。
本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図１に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。 本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す斜視図である。 図４に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。 図５のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
（１）ハニカム構造体（第一実施形態）：
本発明のハニカム構造体の第一実施形態は、図１〜図３に示すようなハニカム構造体１００である。ここで、図１は、本発明のハニカム構造体の第一実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
図１〜図３に示すように、本実施形態のハニカム構造体１００は、第一端面１１及び第二端面を有する柱状のハニカム構造部４を備えたものである。ハニカム構造部４は、第一端面１１から第二端面１２まで延びる流体の流路となる複数のセル２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁１を有する。本実施形態のハニカム構造体１００において、ハニカム構造部４は、円柱形状となるように構成され、その外周側面に、外周壁３を更に有している。即ち、外周壁３は、格子状に配設された隔壁１を囲繞するように配設されている。
本実施形態のハニカム構造体１００は、隔壁１の気孔率が、４５〜６５％である。また、隔壁１の平均細孔径が、１５〜２５μｍである。更に、水銀圧入法によって測定された隔壁１の累積細孔容積において、隔壁１の総細孔容積に対して、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である。
本実施形態のハニカム構造体１００は、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁１の細孔内への触媒の充填率を高くすることができ、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することができる。具体的には、本実施形態のハニカム構造体１００は、触媒が充填され難い細孔径の細孔を減らすことにより、当該触媒が隔壁１の細孔内に充填され易いものとなっている。このため、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、ハニカム構造体１００の圧力損失の上昇を有効に抑制することができる。したがって、例えば、担持する触媒の量を多くしたとしても、ハニカム構造体１００の圧力損失の上昇を抑制することができ、「浄化性能の向上」と「圧力損失の上昇抑制」との両立を図ることもできる。
本実施形態のハニカム構造体１００の隔壁１の気孔率は、４５〜６５％である。上述した細孔容積率の各条件を満たすように構成した隔壁１において、その気孔率が４５％未満になると、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、圧力損失の上昇が極めて大きくなってしまう。一方、隔壁１の気孔率が６５％を超えると、ハニカム構造体１００のアイソスタティック強度（Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が低下してしまう。隔壁１の気孔率は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の気孔率の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。気孔率の測定は、ハニカム構造体１００から隔壁１の一部を切り出して試験片とし、このようにして得られた試験片を用いて行うことができる。なお、特に限定されることはないが、隔壁１の気孔率は、４５〜５５％であることが好ましく、４８〜５２％であることが更に好ましい。
本実施形態のハニカム構造体１００の隔壁１の平均細孔径は、１５〜２５μｍである。上述した細孔容積率の各条件を満たすように構成した隔壁１において、その平均細孔径が１５μｍ未満であると、隔壁１の細孔内に触媒が充填され難くなり、触媒担体としての触媒担体能力が低くなってしまう。また、隔壁１の平均細孔径が２５μｍを超えた場合にも、隔壁１の細孔内に触媒が充填され難くなり、触媒担体としての触媒担体能力が低くなってしまう。隔壁１の平均細孔径は、水銀圧入法によって測定された値である。隔壁１の平均細孔径の測定は、気孔率の測定と同様に、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。隔壁１の平均細孔径は、２０〜２５μｍであることが好ましく、２２〜２５μｍであることが更に好ましい。
また、本実施形態のハニカム構造体１００は、水銀圧入法によって測定された隔壁１の累積細孔容積において、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である。隔壁１の累積細孔容積の測定は、例えば、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて行うことができる。隔壁１の累積細孔容積の測定は、以下のような方法によって行うことができる。まず、ハニカム構造体１００から隔壁１の一部を切り出して、累積細孔容積を測定するための試験片を作製する。試験片の大きさについては特に制限はないが、例えば、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約１０ｍｍの直方体であることが好ましい。試験片を切り出す隔壁１の部位については特に制限はないが、試験片は、ハニカム構造部４の軸方向の中心付近から切り出して作製することが好ましい。得られた試験片を、測定装置の測定用セル内に収納し、この測定用セル内を減圧する。次に、測定用セル内に水銀を導入する。次に、測定用セル内に導入した水銀を加圧し、加圧時において、試験片内に存在する細孔中に押し込まれた水銀の体積を測定する。この際、水銀に加える圧力を増やすにしたがって、細孔径の大きな細孔から、順次、細孔径の小さな細孔に水銀が押し込まれることとなる。したがって、「水銀に加える圧力」と「細孔中に押し込まれた水銀の体積」との関係から、「試験片に形成された細孔の細孔径」と「累積細孔容積」の関係を求めることができる。「累積細孔容積」とは、最小の細孔径から特定の細孔径までの細孔容積を累積した値のことである。例えば、「細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率」とは、累積細孔容積によって表される総細孔容積ＰＶａｌｌに対する、細孔径が１０μｍ以下の細孔の細孔容積ｐｖ１の比の百分率（ｐｖ１／ＰＶａｌｌ×１００％）のことである。同様に、「細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率」とは、累積細孔容積によって表される総細孔容積ＰＶａｌｌに対する、細孔径が４０μｍ以上の細孔の細孔容積ｐｖ２の比の百分率（ｐｖ２／ＰＶａｌｌ×１００％）のことである。
実施形態のハニカム構造体１００において、気孔率及び平均細孔径を満たすように構成した隔壁１において、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％を超えると、隔壁１の細孔内に触媒が充填され難くなる。同様に、細孔径が４０μｍ以下の細孔容積率が、１０％を超えると、隔壁１の細孔内に触媒が充填され難くなる。隔壁１の細孔内に触媒が充填され難くなると、触媒の担持後の圧力損失の上昇が非常に大きくなってしまう。
実施形態のハニカム構造体１００において、特に限定されることはないが、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率は、０〜１０％であることが好ましく、０〜５％であることが更に好ましい。また、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率は、０〜１０％であることが好ましく、０〜５％であることが更に好ましい。
図１〜図３に示すようなハニカム構造体１００は、隔壁１の厚さが、０．０８９〜０．２０３ｍｍであることが好ましく、０．０８９〜０．１６５ｍｍであることが更に好ましく、０．０８９〜０．１４０ｍｍであることが特に好ましい。隔壁１の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡又はマイクロスコープ（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて測定することができる。隔壁１の厚さが０．０８９ｍｍ未満であると、十分な強度が得られない場合がある。一方、隔壁１の厚さが０．２０３ｍｍを超えると、隔壁１に触媒を担持した際に、その触媒の担持によって増大する圧力損失の上昇率が大きくなることがある。例えば、隔壁１に触媒を担持する際には、触媒を含むスラリーを吸引し、隔壁１の細孔内部まで触媒を導入する操作が行われるが、隔壁１の厚さが厚くなると、その吸引力が得られ難くなる。したがって、隔壁１の表面付近に触媒が密集し、圧力損失の上昇率が大きくなることがある。
ハニカム構造部４に形成されているセル２の形状については特に制限はない。例えば、セル２の延びる方向に直交する断面における、セル２の形状としては、多角形、円形、楕円形等を挙げることができる。多角形としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等を挙げることができる。なお、セル２の形状は、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形であることが好ましい。また、セル２の形状については、全てのセル２の形状が同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、図示は省略するが、四角形のセルと、八角形のセルとが混在したものであってもよい。また、セル２の大きさについては、全てのセル２の大きさが同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図示は省略するが、複数のセルのうち、一部のセルの大きさを大きくし、他のセルの大きさを相対的に小さくしてもよい。なお、本発明において、セルとは、隔壁によって取り囲まれた空間のことを意味する。
隔壁１によって区画形成されるセル２のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ２であることが好ましく、４７〜１１６個／ｃｍ２であることが更に好ましく、４７〜９３個／ｃｍ２であることが特に好ましい。このように構成することによって、本実施形態のハニカム構造体１００を、自動車のエンジンから排出される排気ガスを浄化するための浄化部材（例えば、触媒担体やフィルタ）として好適に利用することができる。
ハニカム構造部４の外周壁３は、隔壁１と一体的に構成されたものであってもよいし、隔壁１を囲繞するように外周コート材を塗工することによって形成した外周コート層であってもよい。図示は省略するが、外周コート層は、製造時において、隔壁と外周壁とを一体的に形成した後、形成された外周壁を、研削加工等の公知の方法によって除去した後、隔壁の外周側に設けることができる。
ハニカム構造部４の形状については特に制限はない。ハニカム構造部４の形状としては、第一端面１１及び第二端面１２の形状が、円形、楕円形、多角形等の柱状を挙げることができる。
ハニカム構造部４の大きさ、例えば、第一端面１１から第二端面１２までの長さや、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面の大きさについては、特に制限はない。本実施形態のハニカム構造体１００を、排気ガス浄化用の浄化部材として用いた際に、最適な浄化性能を得るように、各大きさを適宜選択すればよい。例えば、ハニカム構造部４の第一端面１１から第二端面１２までの長さは、５１〜２５４ｍｍであることが好ましく、７６〜２２９ｍｍであることが更に好ましく、１０２〜２０３ｍｍであることが特に好ましい。また、ハニカム構造部４のセル２の延びる方向に直交する断面の面積は、２０２０〜９９３２０ｍｍ２であることが好ましく、４５６０〜８５６４０ｍｍ２であることが更に好ましく、８１００〜７２６８０ｍｍ２であることが特に好ましい。
隔壁１の材料が、炭化珪素、コージェライト、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト−炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。隔壁１を構成する材料は、上記群に列挙された材料を、３０質量％以上含む材料であることが好ましく、４０質量％以上含む材料であることが更に好ましく、５０質量％以上含む材料であることが特に好ましい。なお、珪素−炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、珪素を結合材として形成された複合材料である。また、コージェライト−炭化珪素複合材料とは、炭化珪素を骨材とし、コージェライトを結合材として形成された複合材料である。本実施形態のハニカム構造体１００において、隔壁１を構成する材料は、特に、コージェライトが好ましい。
本実施形態のハニカム構造体１００においては、複数のセル２を区画形成する隔壁１に、排気ガス浄化用の触媒が担持されていてもよい。隔壁１に触媒を担持するとは、隔壁１の表面及び隔壁１に形成された細孔内に、触媒が担持されることをいう。特に、本実施形態のハニカム構造体１００においては、隔壁１に形成された細孔内に担持される触媒の量を多くすることができるため、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することができる。
ハニカム構造部４の隔壁１に担持される触媒の単位体積当たりの担持量については、使用する触媒の種類に応じて適宜決定することができる。例えば、本実施形態のハニカム構造体１００は、隔壁１に形成された細孔の総容積に対して、触媒の充填率を８０％以上とすることができる。触媒の担持方法としては、例えば、ハニカム構造部４に対して、触媒成分を含む触媒スラリーをウォッシュコートした後、高温で熱処理して焼き付ける方法等を挙げることができる。
（２）ハニカム構造体（第二実施形態）：
次に、本発明のハニカム構造体の第二実施形態について説明する。本発明のハニカム構造体の第二実施形態は、図４〜図６に示すようなハニカム構造体２００である。ここで、図４は、本発明のハニカム構造体の第二実施形態を模式的に示す斜視図である。図５は、図４に示すハニカム構造体の第一端面側を示す平面図である。図６は、図５のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図である。
図４〜図６に示すように、本実施形態のハニカム構造体２００は、ハニカム構造部２４と、目封止部２５と、を備えた、ハニカム構造体２００である。ハニカム構造部２４は、第一端面３１から第二端面３２まで延びる流体の流路となる複数のセル２２を取り囲むように配置された多孔質の隔壁２１を有する柱状のものである。ハニカム構造体２００において、ハニカム構造部２４は、円柱形状となるように構成され、その外周側面に、外周壁２３を更に有している。即ち、外周壁２３は、格子状に配設された隔壁２１を囲繞するように配設されている。目封止部２５は、それぞれのセル２の第一端面３１側又は第二端面３２側の開口部に配設されたものである。
ハニカム構造体２００は、隔壁２１の気孔率が、４５〜６５％である。また、隔壁２１の平均細孔径が、１５〜２５μｍである。更に、水銀圧入法によって測定された隔壁２１の累積細孔容積において、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である。このように構成されたハニカム構造体２００も、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１参照）と同様に、排気ガス浄化用の触媒を担持した際に、隔壁２１の細孔内への触媒の充填率を高くすることができる。このため、本実施形態のハニカム構造体２００によれば、排気ガス浄化用の触媒の担持後における、圧力損失の上昇を抑制することができる。
ハニカム構造体２００のハニカム構造部２４の構成については、これまでに説明した第一実施形態のハニカム構造体１００（図１参照）のハニカム構造部４と同様に構成されていることが好ましい。
本実施形態のハニカム構造体２００においては、所定のセル２２の第一端面３１側の開口部、及び残余のセル２２の第二端面３２側の開口部に、目封止部５が配設されている。本実施形態のハニカム構造体２００は、例えば、排気ガスを浄化するフィルタとして用いることができる。例えば、ハニカム構造体２００は、第一端面３１を、排気ガスが流入する流入端面とし、第二端面３２を、ハニカム構造体２００内で浄化した排気ガスが流出する流出端面とした、ハニカムフィルタとして利用することができる。
例えば、第二端面３２側の開口部に目封止部２５が配設され、第一端面３１側が開口したセル２２を、流入セル２２ａとする。また、第一端面３１側の開口部に目封止部２５が配設され、第二端面３２側が開口したセル２２を、流出セル２２ｂとする。流入セル２２ａと流出セル２２ｂとは、隔壁２１を隔てて交互に配設されていることが好ましい。そして、それによって、ハニカム構造体２００の両端面に、「目封止部２５」と「セル２２の開口部」とにより、市松模様が形成されていることが好ましい。
目封止部２５の材質は、第一実施形態のハニカム構造体１００（図１参照）の隔壁１（図１参照）の材質として好ましいとされた材質であることが好ましい。目封止部２５の材質と隔壁２１の材質とは、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
（３）ハニカム構造体の製造方法：
本発明のハニカム構造体を製造する方法については、特に制限はなく、例えば、以下のような方法を挙げることができる。まず、ハニカム構造部を作製するための可塑性の坏土を調製する。ハニカム構造部を作製するための坏土は、原料粉末として、前述のハニカム構造部の好適な材料の中から選ばれた材料に、適宜、バインダ等の添加剤、造孔材、及び水を添加することによって調製することができる。原料粉末としては、例えば、炭化珪素粉末と金属珪素粉末と混合した粉末を用いることができる。バインダとしては、例えば、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）や、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（Ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）等を挙げることができる。また、添加剤としては、界面活性剤等を挙げることができる。造孔材の粒子径、及びその添加量を調整することにより、隔壁の気孔率及び細孔径分布を調整することができる。特に、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率を１０％以下とし、且つ、細孔径が４０μｍ以下の細孔容積率を１０％以下とするための方法として、例えば、以下のような方法を挙げることができる。造孔材の粒子径と累積体積（特定の粒子径以下の粒子体積を累積した値）との関係を示す曲線において、９０％の累積体積に相当する粒子径ｄ９０がメジアン径の１．５〜２．５倍、及び１０％の累積体積に相当する粒子径ｄ１０がメジアン径の０．２〜０．８倍とする。
次に、このようにして得られた坏土を押出成形することにより、複数のセルを区画形成する隔壁、及びこの隔壁を囲繞するように配設された外周壁を有する、柱状のハニカム成形体を作製する。
次に、得られたハニカム成形体を、例えば、マイクロ波及び熱風で乾燥する。また、目封止部を備えたハニカム構造体を製造する場合には、乾燥前又は乾燥後のハニカム成形体のセルの開口部を目封止することで目封止部を作製してもよい。目封止部は、例えば、ハニカム成形体の作製に用いた材料と同様の材料を用いることができる。目封止部を作製した後に、ハニカム成形体を更に乾燥してもよい。
次に、ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム構造体を製造する。焼成温度及び焼成雰囲気は原料により異なり、当業者であれば、選択された材料に最適な焼成温度及び焼成雰囲気を選択することができる。
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
（実施例１）
コージェライト化原料１００質量部に、造孔材を２．５質量部、分散媒を６０質量部、有機バインダを６質量部、それぞれ添加し、混合、混練して坏土を調製した。コージェライト化原料としては、アルミナ、水酸化アルミニウム、カオリン、タルク、及びシリカを使用した。分散媒としては、水を使用した。有機バインダとしては、メチルセルロース（Ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を使用した。分散剤としては、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）を使用した。
造孔材としては、平均粒子径２０μｍの吸水性ポリマーを使用した。また、造孔材としては、その粒子径と累積堆積（特定の粒子径以下の粒子体積を累積した値）との関係を示す曲線において、以下のような値を示すものを用いた。即ち、上記曲線において、９０％の累積体積に相当する粒子径ｄ９０がメジアン径の２．０倍、及び１０％の累積体積に相当する粒子径ｄ１０がメジアン径の０．５倍となるものを用いた。
次に、ハニカム成形体作製用の口金を用いて坏土を押出成形し、全体形状が円柱形状のハニカム成形体を得た。ハニカム成形体のセルの形状は、四角形とした。
次に、ハニカム成形体をマイクロ波乾燥機で乾燥し、更に熱風乾燥機で完全に乾燥させた後、ハニカム成形体の両端面を切断し、所定の寸法に整えた。次に、乾燥したハニカム成形体を、脱脂し、焼成して、実施例１のハニカム構造体を製造した。
実施例１のハニカム構造体は、第一端面及び第二端面の形状が円形の、円柱形状のものであった。第一端面及び第二端面の直径の大きさは、２６７ｍｍであった。また、ハニカム構造体のセルの延びる方向の長さは、１５２ｍｍであった。実施例１のハニカム構造体は、隔壁の厚さが０．１３２ｍｍであり、セル密度が４７個／ｃｍ２であった。表１に、ハニカム構造体の隔壁の厚さ、及びセル密度を示す。
また、実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「気孔率（％）」、「総細孔容積（ｃｃ／ｇ）」、及び「平均細孔径（μｍ）」の測定を行った。結果を表１に示す。
また、総細孔容積の測定においては、「細孔径が１０μｍ以下の細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」、「細孔径が１０〜４０μｍの細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」、及び「細孔径が４０μｍ以上の細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」をそれぞれ測定した。表１において、「１０μｍ以下区間の細孔容積の割合（％）」の欄には、「総細孔容積（ｃｃ／ｇ）」に対する、「細孔径が１０μｍ以下の細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」の比の百分率を示す。「１０〜４０μｍ区間の細孔容積の割合（％）」の欄には、「総細孔容積（ｃｃ／ｇ）」に対する、「細孔径が１０〜４０μｍの細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」の比の百分率を示す。「４０μｍ以上区間の細孔容積の割合（％）」の欄には、「総細孔容積（ｃｃ／ｇ）」に対する、「細孔径が４０μｍ以上の細孔の細孔容積（ｃｃ／ｇ）」の比の百分率を示す。
［気孔率（％）］
気孔率は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。気孔率の測定においては、ハニカム構造体から隔壁の一部を切り出して試験片とし、得られた試験片を用いて気孔率の測定を行った。試験片は、縦、横、高さのそれぞれの長さが、約１０ｍｍ、約１０ｍｍ、約１０ｍｍの直方体のものとした。なお、試験片は、ハニカム構造体の軸方向の中心付近から切り出した。
［総細孔容積（ｃｃ／ｇ）］
隔壁の総細孔容積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。総細孔容積の測定においても、気孔率の測定に用いた試験片を用いた。総細孔容積の測定では、隔壁の累積細孔容積を測定し、上述した「細孔径が１０μｍ以下の細孔の細孔容積」、「細孔径が１０〜４０μｍの細孔の細孔容積」、及び「細孔径が４０μｍ以上の細孔の細孔容積」についても、同時に測定を行った。
［平均細孔径（μｍ）］
隔壁の平均細孔径は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製のオートポア９５００（商品名）を用いて測定を行った。平均細孔径の測定においても、気孔率の測定に用いた試験片を用いた。
実施例１のハニカム構造体において、隔壁の気孔率は５０％であり、総細孔容積は０．４０ｃｃ／ｇであり、平均細孔径は２０μｍであった。
実施例１のハニカム構造体の隔壁に、以下の方法で触媒を担持した。まず、平均粒子径５μｍのゼオライトを含む触媒スラリーを調製した。この触媒スラリーを、ハニカム構造体に対して、乾燥後の単位体積当たりの担持量が１４８ｇ／Ｌとなるように担持した。触媒の担持においては、ハニカム構造体をディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）して、余分な触媒スラリーを空気にて吹き飛ばして、含浸させた。そして１２０℃の温度で乾燥させ、さらに５００℃、３時間の熱処理を行うことにより、触媒を担持したハニカム構造体を得た。実施例１のハニカム構造体に担持した触媒の担持量は、１４８ｇ／Ｌである。表２に、ハニカム構造体に担持した触媒の担持量（ｇ／Ｌ）を示す。
実施例１のハニカム構造体について、以下の方法で、「触媒の充填率（％）」、「触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）」、及び「アイソスタティック強度（ＭＰａ）」の測定を行った。結果を、表２に示す。
［触媒の充填率（％）］
実施例１のハニカム構造体のハニカム構造部から、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍ、高さ２０ｍｍの測定用の試験片を切り出した。その試験片の隔壁について研磨を施した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によってＳＥＭ画像を任意に、３視野、撮影した。撮影視野の１視野の大きさは、Ｘ方向を隔壁１枚の幅（μｍ）とし、Ｙ方向を６００μｍとした。そして、ハニカム構造体に触媒を担持した際に、隔壁に形成された全細孔の容積（Ｖ０）に対して、実際に触媒が充填された細孔の容積（Ｖ１）の比率（百分率）を求めた。具体的には、隔壁に形成された全細孔の容積（Ｖ０）を、画像解析によって二値化を行って抽出した細孔部分（即ち触媒が浸透していない細孔と触媒が浸透した細孔）から算出した。次に、ハニカム構造体に触媒を担持し、画像解析によって二値化を行って触媒が浸透した細孔部分を抽出して容積Ｖ１を求めた。そして、これらの値を用いて、触媒充填率（％）を算出した。なお、表２の触媒充填率（％）の値については、３視野のＳＥＭ画像の各触媒充填率の算術平均値である。なお、触媒の充填率は、８０％以上を合格とする。
［触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）］
触媒を担持する前のハニカム構造体に、室温の空気を、１０ｍ３／ｍｉｎの流量で流入させて、流入端面側と流出端面側との圧力を測定した。そして、流入端面側の圧力と、流出端面側の圧力との差圧を算出し、触媒を担持する前のハニカム構造体の圧力損失（ｋＰａ）を求めた。また、触媒を担持した後のハニカム構造体についても、上記した方法と同様の方法で圧力損失（ｋＰａ）を求めた。触媒を担持する前のハニカム構造体の圧力損失を「Ｐ１」とし、触媒を担持した後のハニカム構造体の圧力損失を「Ｐ２」とし、下記式（１）に基づいて、「触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）」を求めた。なお、触媒担持前後の圧力損失上昇率は、５０％以下を合格とする。
式（１）：触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）＝（Ｐ２−Ｐ１）／Ｐ１×１００％
［アイソスタティック強度（ＭＰａ）］
アイソスタティック強度の測定は、社団法人自動車技術会発行の自動車規格（ＪＡＳＯ規格）のＭ５０５−８７で規定されているアイソスタティック破壊強度試験に基づいて行った。アイソスタティック破壊強度試験は、ゴムの筒状容器に、ハニカム構造体を入れてアルミ製板で蓋をし、水中で等方加圧圧縮を行う試験である。アイソスタティック破壊強度試験によって測定されるアイソスタティック強度は、ハニカム構造体が破壊したときの加圧圧力値（ＭＰａ）で示される。アイソスタティック強度が、０．７ＭＰａ以上の場合を「合格」とし、０．７ＭＰａ未満の場合を「不合格」とした。
（実施例２〜１２）
表１に示すように、隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、総細孔容積、平均細孔径、及び各細孔径における細孔容積の割合を変更したハニカム構造体を作製した。気孔率、総細孔容積、平均細孔径、及び各細孔径における細孔容積の割合の調整（別言すれば、累積細孔容積の調整）は、成形原料に加える造孔材の粒子径及び添加量を調節することによって行った。
実施例２においては、造孔材の添加量を１．７質量部とし、平均粒子径２０μｍの造孔材を用いた。なお、造孔材の添加量は、コージェライト化原料１００質量部に対する比率を示し、これ以降の値も同様の比率とする。
実施例３においては、造孔材の添加量を４．９質量部とし、平均粒子径３５μｍの造孔材を用いた。
実施例４においては、造孔材の添加量を３．０質量部とし、平均粒子径４０μｍの造孔材を用いた。
実施例５においては、造孔材の添加量を３．８質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
実施例６においては、造孔材の添加量を３．３質量部とし、平均粒子径２０μｍの造孔材を用いた。
実施例７においては、造孔材の添加量を２．８質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
実施例８においては、造孔材の添加量を２．２質量部とし、平均粒子径２０μｍの造孔材を用いた。
実施例９においては、造孔材の添加量を３．６質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
実施例１０においては、造孔材の添加量を２．５質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
実施例１１においては、造孔材の添加量を３．１質量部とし、平均粒子径２０μｍの造孔材を用いた。
実施例１２においては、造孔材の添加量を１．８質量部とし、平均粒子径２５μｍの造孔材を用いた。
（比較例１〜１３）
表１に示すように、隔壁の厚さ、セル密度、気孔率、総細孔容積、平均細孔径、及び各細孔径における細孔容積の割合を変更したハニカム構造体を作製した。気孔率、総細孔容積、平均細孔径、及び各細孔径における細孔容積の割合の調整（別言すれば、累積細孔容積の調整）は、成形原料に加える造孔材の粒子径及び添加量を調節することによって行った。
比較例１においては、造孔材の添加量を１．５質量部とし、平均粒子径２５μｍの造孔材を用いた。
比較例２においては、造孔材の添加量を５．１質量部とし、平均粒子径３５μｍの造孔材を用いた。
比較例３においては、造孔材の添加量を３．１質量部とし、平均粒子径１５μｍの造孔材を用いた。
比較例４においては、造孔材の添加量を２．２質量部とし、平均粒子径４０μｍの造孔材を用いた。
比較例５においては、造孔材の添加量を３．３質量部とし、平均粒子径４０μｍの造孔材を用いた。
比較例６においては、造孔材の添加量を４．１質量部とし、平均粒子径３５μｍの造孔材を用いた。
比較例７においては、造孔材の添加量を４．９質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
比較例８においては、造孔材の添加量を４．９質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
比較例９においては、造孔材の添加量を４．６質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
比較例１０においては、造孔材の添加量を４．３質量部とし、平均粒子径３５μｍの造孔材を用いた。
比較例１１においては、造孔材の添加量を４．９質量部とし、平均粒子径３０μｍの造孔材を用いた。
比較例１２においては、造孔材の添加量を４．１質量部とし、平均粒子径３５μｍの造孔材を用いた。
比較例１３においては、造孔材の添加量を４．０質量部とし、平均粒子径４０μｍの造孔材を用いた。
実施例２〜１２及び比較例１〜１３のハニカム構造体について、「触媒の充填率（％）」、「触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）」、及び「アイソスタティック強度（ＭＰａ）」の測定を行った。結果を、表２に示す。
（結果）
実施例１〜１２のハニカム構造体は、「触媒の充填率（％）」、「触媒担持前後の圧力損失上昇率（％）」、及び「アイソスタティック強度（ＭＰａ）」の各評価において、良好な結果を示すものであった。一方、比較例１〜１３のハニカム構造体は、触媒の充填率が８０％未満であり、隔壁の細孔内に触媒が入り難いものであった。
本発明のハニカム構造体は、排気ガス浄化用の触媒を担持するための触媒担体として利用することができる。
１，２１：隔壁、
２，２２：セル、
３，２３：外周壁、
４，２４：ハニカム構造部、
１１，３１：第一端面、
１２，３２：第二端面、
２２ａ：流入セル、
２２ｂ：流出セル、
２５：目封止部、
１００，２００：ハニカム構造体。

Claims (5)

  1. 第一端面から第二端面まで延びる流体の流路となる複数のセルを取り囲むように配置された多孔質の隔壁を有する柱状のハニカム構造部を備え、
    前記隔壁の気孔率が、４５〜６５％であり、
    前記隔壁の平均細孔径が、１５〜２５μｍであり、
    水銀圧入法によって測定された前記隔壁の累積細孔容積において、前記隔壁の総細孔容積に対して、細孔径が１０μｍ以下の細孔容積率が、１０％以下であり、且つ、細孔径が４０μｍ以上の細孔容積率が、１０％以下である、ハニカム構造体。
  2. 前記隔壁の厚さが、０．０８９〜０．２０３ｍｍである、請求項１に記載のハニカム構造体。
  3. 前記ハニカム構造部のセル密度が、３１〜１４０個／ｃｍ２である、請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
  4. 前記隔壁の材料が、炭化珪素、コージェライト、珪素−炭化珪素複合材料、コージェライト−炭化珪素複合材料、窒化珪素、ムライト、アルミナ及びチタン酸アルミニウムから構成される群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
  5. 前記隔壁の細孔の内部に担持された排気ガス浄化用の触媒を更に備えた、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
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