JP2022129780A - Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure - Google Patents

Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure Download PDF

Info

Publication number
JP2022129780A
JP2022129780A JP2021028595A JP2021028595A JP2022129780A JP 2022129780 A JP2022129780 A JP 2022129780A JP 2021028595 A JP2021028595 A JP 2021028595A JP 2021028595 A JP2021028595 A JP 2021028595A JP 2022129780 A JP2022129780 A JP 2022129780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alumina
honeycomb structure
honeycomb
area
voids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021028595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄也 山本
Yuya Yamamoto
真之助 後藤
Shinnosuke Goto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2021028595A priority Critical patent/JP2022129780A/en
Publication of JP2022129780A publication Critical patent/JP2022129780A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

To provide a honeycomb structure in which strength degradation is prevented, the strength degradation being caused by a large cavity due to boehmite aggregate.SOLUTION: A honeycomb structure is formed of a honeycomb burned body in which multiple through-holes are provided side by side in a longitudinal direction while being separated from one another by partition walls. The honeycomb burned body is composed of: a composite oxide particle including a ceria-zirconia composite oxide particle and/or an alumina-ceria-zirconia composite oxide particle; an alumina particle; and alumina binder. In the honeycomb structure, an area ratio of a cavity including alumina aggregate to an area of the partition wall is 10% or less, the alumina binder aggregate existing 70% or more of an area of the cavity in a cavity having a diameter of 20 μm or larger in a cross-section of the partition wall of the honeycomb burned body in an electron microscopic image.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a honeycomb structure and a method for manufacturing a honeycomb structure.

自動車等の内燃機関から排出される排ガスには、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)、炭化水素(HC)等の有害ガスが含まれている。そのような有害ガスを分解する排ガス浄化触媒は三元触媒とも称され、コージェライト等からなるハニカム状のモノリス基材に触媒活性を有する貴金属粒子を含むスラリーをウォッシュコートして触媒層を設けたものが一般的である。 Exhaust gases emitted from internal combustion engines such as automobiles contain harmful gases such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and hydrocarbons (HC). Such an exhaust gas purifying catalyst that decomposes harmful gases is also called a three-way catalyst. things are common.

特許文献1には、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子(以下、CZ粒子ともいう)及びアルミナ粒子とを含む押出成形体からなるハニカム焼成体を備え、0.01~0.1μm及び0.1~5μmの範囲に気孔径分布曲線のピークを有するハニカム構造体が開示されている。 Patent Document 1 discloses a honeycomb fired body composed of an extruded body containing ceria-zirconia composite oxide particles (hereinafter also referred to as CZ particles) and alumina particles. A honeycomb structure having a pore size distribution curve peak in the range of 5 μm is disclosed.

国際公開第2018/012565号WO2018/012565

特許文献1には、CZ粒子、θアルミナ粒子、ベーマイト、αアルミナファイバ、メチルセルロース、アクリル樹脂等を混合して原料ペーストを調製し、これを成形、焼成してハニカム構造体を製造することが記載されている。 Patent Document 1 describes that CZ particles, θ-alumina particles, boehmite, α-alumina fibers, methyl cellulose, acrylic resin, etc. are mixed to prepare a raw material paste, which is molded and fired to manufacture a honeycomb structure. It is

ベーマイトは、原料ペーストの調製の際に凝集することがあり、原料ペーストにおいて凝集体(いわゆる、「ダマ」)になることがあった。そして、凝集体を含む原料ペーストを成形、焼成した得られたハニカム構造体には、その隔壁中に凝集体が残っていた。アルミナの収縮率が周囲の他の原料に比べて大きいために、凝集体の周囲に空隙が生じ、意図しない大きさの空隙が隔壁内に存在することが分かった。
このような空隙が存在すると、構造体の強度の低下の原因となるため、当該空隙を減らして構造体の強度を向上させることが求められていた。
Boehmite sometimes agglomerates during the preparation of the raw material paste and forms aggregates (so-called “lumps”) in the raw material paste. In the honeycomb structure obtained by molding and firing the raw material paste containing the aggregates, the aggregates remained in the partition walls. It was found that since the shrinkage ratio of alumina is larger than that of other surrounding raw materials, voids are generated around aggregates, and voids of unintended size are present in partition walls.
Since the presence of such voids causes a decrease in the strength of the structure, it has been desired to reduce the voids to improve the strength of the structure.

本発明は、このような観点からなされたものであり、ベーマイトの凝集体に起因する大きな空隙に起因する強度低下が防止されたハニカム構造体、及び当該ハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made from such a point of view, and aims to provide a honeycomb structure in which strength reduction due to large voids caused by boehmite agglomerates is prevented, and a method for manufacturing the honeycomb structure. aim.

上記目的を達成するための本発明のハニカム構造体は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体であって、上記ハニカム焼成体は、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子とアルミナ粒子とアルミナバインダーとからなり、上記ハニカム焼成体の上記隔壁の切断面の電子顕微鏡画像において、直径が20μm以上の空隙内にアルミナバインダーの凝集体が上記空隙の面積の70%以上存在する、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、上記隔壁の面積に対して10%以下であることを特徴とする。 A honeycomb structure of the present invention for achieving the above object is a honeycomb structure comprising a honeycomb fired body in which a plurality of through holes are arranged in parallel in a longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, wherein the honeycomb fired body comprises ceria -composed of composite oxide particles containing zirconia composite oxide particles and/or alumina-ceria-zirconia composite oxide particles, alumina particles, and an alumina binder, in the electron microscope image of the cut surface of the partition wall of the honeycomb fired body, The ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls is 10% or less, in which the aggregates of the alumina binder are present in the voids having a diameter of 20 μm or more at 70% or more of the area of the voids. Characterized by

本発明のハニカム構造体では、直径が20μm以上の空隙内にアルミナバインダーの凝集体が空隙の面積の70%以上存在する、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、隔壁の面積に対して10%以下となっている。
アルミナ凝集体含有空隙は、空隙の中にアルミナバインダーの凝集体(以下、アルミナ凝集体という)が存在している部分である。
アルミナ凝集体含有空隙の直径は、アルミナ凝集体も含んだ空隙全体の直径として定める。そして、アルミナ凝集体の面積を含む空隙全体の面積のうちアルミナ凝集体の面積が70%以上である空隙を、アルミナ凝集体含有空隙と定める。すなわち、空隙の直径が20μm以上であっても、空隙内にアルミナ凝集体が存在しないもの、空隙内のアルミナ凝集体の大きさが小さいもの等はアルミナ凝集体含有空隙とは区別する。
In the honeycomb structure of the present invention, the aggregates of the alumina binder are present in the pores having a diameter of 20 µm or more in 70% or more of the area of the pores. % or less.
The alumina agglomerate-containing voids are portions in which alumina binder agglomerates (hereinafter referred to as alumina agglomerates) are present in the voids.
The diameter of the alumina agglomerate-containing voids is defined as the diameter of the entire void including the alumina agglomerates. A void in which the area of the alumina agglomerate accounts for 70% or more of the area of the entire void including the area of the alumina agglomerate is defined as an alumina agglomerate-containing void. That is, even if the diameter of the pores is 20 μm or more, the pores in which no alumina agglomerates are present or the pores in which the alumina agglomerates are small are distinguished from the alumina agglomerate-containing pores.

なお、本願明細書において、空隙の直径とは、隔壁の断面を電子顕微鏡で撮影して得られる断面図における空隙の面積相当円の直径(Heywood径)を指す。 In the specification of the present application, the diameter of the void refers to the diameter of the area-equivalent circle (Heywood diameter) of the void in a cross-sectional view obtained by photographing the cross section of the partition wall with an electron microscope.

隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は以下の方法で求めることができる。
1)まず、ハニカム構造体のうち隔壁の一部を測定サンプルとして切り出し、長手方向に沿って切断した切断面の拡大画像を電子顕微鏡で撮影する。このとき、電子顕微鏡の加速電圧は15kV、拡大倍率は500倍とする。
2)続いて、得られた電子顕微鏡画像の所定の領域を市販の画像解析ソフト等を用いて、空隙と空隙以外の部分に分離する。その後、分離した各空隙の面積から面積相当円の直径(気孔径)を求める。ただし、面積相当径が20μm未満となる空隙は、この測定から除外する。
3)面積相当径が20μm以上である空隙内に含まれるアルミナ凝集体の面積を求め、空隙に対するアルミナ凝集体の面積の割合が70%以上である空隙と、それ以外の空隙に分離する。空隙に対するアルミナ凝集体の面積の割合が70%以上である空隙のみをアルミナ凝集体含有空隙とする。
4)電子顕微鏡画像に含まれるアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合を求める。
同様の測定を10枚の電子顕微鏡写真について行い、隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合を求める。
The ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls can be obtained by the following method.
1) First, a portion of the partition wall of the honeycomb structure is cut out as a measurement sample, and an enlarged image of the cut surface cut along the longitudinal direction is photographed with an electron microscope. At this time, the accelerating voltage of the electron microscope is 15 kV, and the magnification is 500 times.
2) Subsequently, a predetermined region of the obtained electron microscope image is separated into voids and portions other than voids using commercially available image analysis software or the like. After that, the diameter of the area-equivalent circle (pore diameter) is obtained from the area of each separated void. However, voids with an equivalent area diameter of less than 20 μm are excluded from this measurement.
3) The area of alumina agglomerates contained in voids with an area-equivalent diameter of 20 μm or more is determined, and the voids are separated into voids in which the area ratio of alumina agglomerates to the voids is 70% or more and other voids. Only voids in which the area ratio of alumina agglomerates to the voids is 70% or more are defined as alumina agglomerate-containing voids.
4) Find the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids contained in the electron microscope image.
The same measurement is performed on 10 electron micrographs to determine the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls.

アルミナ凝集体含有空隙は意図しない大きさの空隙であるので、破壊の起点となることがあり、ハニカム構造体の強度低下の原因となる。
本発明のハニカム構造体では、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が隔壁の面積に対して10%以下となっているので、ハニカム構造体の強度低下の原因となる部分が少なくなり、強度低下が防止されたハニカム構造体となる。
Since the alumina agglomerate-containing voids are voids of an unintended size, they may become fracture starting points, causing a decrease in the strength of the honeycomb structure.
In the honeycomb structure of the present invention, the ratio of the area of the voids containing the alumina aggregates is 10% or less with respect to the area of the partition walls. It becomes a honeycomb structure that is prevented from

本発明のハニカム構造体は、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子をその構成成分として含む。
上述の通り、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子はCZ粒子ともいう。また、アルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子はACZ粒子ともいう。
The honeycomb structure of the present invention contains composite oxide particles containing ceria-zirconia composite oxide particles and/or alumina-ceria-zirconia composite oxide particles as its constituent components.
As described above, the ceria-zirconia composite oxide particles are also called CZ particles. Alumina-ceria-zirconia composite oxide particles are also called ACZ particles.

本発明のハニカム構造体は、上記アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、上記隔壁の面積に対して5%以下であることが好ましい。
アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が上記範囲であると、ハニカム構造体の強度低下の原因となる部分がより少なくなり、強度低下がより防止されたハニカム構造体となる。
In the honeycomb structure of the present invention, the proportion of the area of the alumina aggregate-containing voids is preferably 5% or less with respect to the area of the partition walls.
When the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids is within the above range, the number of portions that cause a reduction in the strength of the honeycomb structure is reduced, resulting in a honeycomb structure in which the reduction in strength is further prevented.

本発明のハニカム構造体は、上記ハニカム焼成体に貴金属が担持されていることが好ましい。ハニカム焼成体に貴金属を担持させることにより、排ガス浄化用途に使用することが可能となる。 In the honeycomb structure of the present invention, it is preferable that a precious metal is supported on the honeycomb fired body. By supporting precious metals on the honeycomb fired body, it becomes possible to use the honeycomb fired body for purification of exhaust gas.

本発明のハニカム構造体の製造方法は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体の製造方法であって、ベーマイト及び水を混合し、攪拌してペースト状物を得る攪拌工程と、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子、アルミナ粒子、並びに有機バインダーを乾式混合して乾式混合物を得る乾式混合工程と、上記乾式混合物と上記ペースト状物を湿式混合して湿式混合物を得る湿式混合工程と、上記湿式混合物を成形することにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する成形工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する焼成工程と、を含むことを特徴とする。 A method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention is a method for manufacturing a honeycomb structure comprising a honeycomb fired body in which a plurality of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, wherein boehmite and water are mixed and stirred. a stirring step of obtaining a paste-like material, and dry mixing of ceria-zirconia composite oxide particles and/or composite oxide particles containing alumina-ceria-zirconia composite oxide particles, alumina particles, and an organic binder to form a dry mixture; , a wet mixing step of obtaining a wet mixture by wet mixing the dry mixture and the paste-like material, and molding the wet mixture, so that a plurality of through holes are formed in the longitudinal direction across partition walls. It is characterized by including a forming step of producing honeycomb formed bodies arranged in parallel and a firing step of producing a honeycomb fired body by firing the honeycomb formed bodies.

上記方法では、ベーマイト及び水を混合し、攪拌してペースト状物を得る攪拌工程を行う。攪拌工程においてベーマイト及び水を混合し、この段階で水にベーマイトが分散したペースト状物を得る。このペースト状物においてベーマイトが凝集した凝集体(いわゆる「ダマ」)が少なくなるように攪拌を行う。 In the above method, a stirring step is performed in which boehmite and water are mixed and stirred to obtain a paste. The boehmite and water are mixed in the stirring step, and a paste-like substance in which the boehmite is dispersed in the water is obtained at this stage. The paste is stirred so that boehmite aggregates (so-called "lumps") are reduced.

このように、事前に凝集体の発生が防止されたペースト状物を先に得ておき、このペースト状物を他の成分と混合することによって、ハニカム構造体の隔壁内にベーマイトの凝集体に起因する大きな空隙が生じることを防止することができる。
すなわち、強度低下が防止されたハニカム構造体を製造することができる。
Thus, by first obtaining a paste-like material in which the generation of aggregates is prevented in advance and then mixing this paste-like material with other components, boehmite aggregates are formed in the partition walls of the honeycomb structure. It is possible to prevent the occurrence of large voids due to
That is, it is possible to manufacture a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.

本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記ペースト状物に含まれるベーマイトの割合が25重量%以上であることが好ましい。
上記製造方法で使用するペースト状物は、ベーマイトを25重量%以上含んでいることから、水分量が少なめのペーストであるといえる。このようなペースト状物を使用することが、強度低下が防止されたハニカム構造体を得るためにより好ましい。
In the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the boehmite content in the paste is 25% by weight or more.
Since the paste used in the above production method contains boehmite in an amount of 25% by weight or more, it can be said that the paste has a relatively small water content. Use of such a paste is more preferable for obtaining a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.

本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記ペースト状物の粘度が50.0Pa・s以上であることが好ましい。
ペースト状物の粘度が50.0Pa・s以上であると、攪拌混合が充分にされており、凝集体の量がより低減されたペーストであるといえる。このようなペースト状物を使用することが、強度低下が防止されたハニカム構造体を得るためにより好ましい。
In the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the paste has a viscosity of 50.0 Pa·s or more.
When the viscosity of the paste-like material is 50.0 Pa·s or more, it can be said that the paste is sufficiently stirred and mixed and the amount of aggregates is further reduced. Use of such a paste is more preferable for obtaining a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.

本発明のハニカム構造体の製造方法では、上記湿式混合物に含まれるベーマイトの割合が10重量%以上であることが好ましい。
湿式混合物に含まれるベーマイトの割合が10重量%以上であると、焼成工程後にバインダーとして充分に機能し、得られるハニカム構造体の強度を向上させることができる。
In the method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention, it is preferable that the proportion of boehmite contained in the wet mixture is 10% by weight or more.
When the proportion of boehmite contained in the wet mixture is 10% by weight or more, the boehmite sufficiently functions as a binder after the firing step, and the strength of the obtained honeycomb structure can be improved.

図1は、本発明のハニカム構造体の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the present invention. 図2は、ハニカム焼成体の隔壁の切断面の例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cut surface of partition walls of a honeycomb fired body. 図3は、実施例1で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。3 is a cross-sectional micrograph of partition walls of the honeycomb structure manufactured in Example 1. FIG. 図4は、実施例2で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。4 is a cross-sectional micrograph of partition walls of the honeycomb structure manufactured in Example 2. FIG. 図5は、実施例3で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。5 is a cross-sectional micrograph of partition walls of a honeycomb structure manufactured in Example 3. FIG. 図6は、比較例1で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。6 is a cross-sectional micrograph of partition walls of a honeycomb structure manufactured in Comparative Example 1. FIG. 図7は、各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体のA軸曲げ強度の測定結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the A-axis bending strength of the honeycomb structures manufactured in Examples and Comparative Examples. 図8は、各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体のB軸曲げ強度の測定結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the B-axis bending strength of the honeycomb structures manufactured in Examples and Comparative Examples.

(発明の詳細な説明)
[ハニカム構造体]
まず、本発明のハニカム構造体について説明する。
(Detailed description of the invention)
[Honeycomb structure]
First, the honeycomb structure of the present invention will be described.

図1は、本発明のハニカム構造体の一例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10は、複数の貫通孔12が隔壁13を隔てて長手方向に並設された単一のハニカム焼成体11を備えている。ハニカム焼成体11は、CZ粒子及び/又はACZ粒子とアルミナ粒子とアルミナバインダーを含み、押出成形体の形状を有している。
図1に示すように、ハニカム構造体10が単一のハニカム焼成体11からなる場合、ハニカム構造体10はハニカム焼成体そのものでもある。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the honeycomb structure of the present invention.
A honeycomb structure 10 shown in FIG. 1 includes a single honeycomb fired body 11 in which a plurality of through holes 12 are arranged side by side in the longitudinal direction with partition walls 13 interposed therebetween. The honeycomb fired body 11 contains CZ particles and/or ACZ particles, alumina particles, and an alumina binder, and has the shape of an extruded body.
As shown in FIG. 1, when the honeycomb structure 10 is composed of a single honeycomb fired body 11, the honeycomb structure 10 is also the honeycomb fired body itself.

本発明のハニカム構造体において、ハニカム焼成体は、CZ粒子及び/又はACZ粒子を含む複合酸化物粒子とアルミナ粒子とアルミナバインダーからなる。
本発明のハニカム構造体がCZ粒子及び/又はACZ粒子とアルミナ粒子とアルミナバインダーを有しているか否かについては、X線回折(XRD)にて確認できる。
アルミナバインダーは、ハニカム構造体の製造時に使用されるベーマイトに由来する。
In the honeycomb structure of the present invention, the honeycomb fired body comprises composite oxide particles containing CZ particles and/or ACZ particles, alumina particles, and an alumina binder.
Whether or not the honeycomb structure of the present invention contains CZ particles and/or ACZ particles, alumina particles, and an alumina binder can be confirmed by X-ray diffraction (XRD).
Alumina binder is derived from boehmite used in manufacturing honeycomb structures.

ハニカム焼成体の隔壁の切断面の電子顕微鏡画像において、直径が20μm以上の空隙内にアルミナバインダーの凝集体が空隙の面積の70%以上存在する、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、隔壁の面積に対して10%以下である。
このことについて図面を参照して説明する。
In the electron microscope image of the cut surface of the partition walls of the honeycomb fired body, the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids, in which the alumina binder aggregates are present in the voids having a diameter of 20 μm or more to 70% or more of the void area, is is 10% or less with respect to the area of .
This will be described with reference to the drawings.

図2は、ハニカム焼成体の隔壁の切断面の例を示す模式図である。
図2に示す隔壁13は多孔質セラミックからなる。隔壁13には多数の気孔が存在しており、さらにアルミナ凝集体含有空隙15が存在する。隔壁13に存在するアルミナ凝集体含有空隙以外の気孔については図示を省略している。
アルミナ凝集体含有空隙15は、直径が20μm以上である空隙16内にアルミナバインダーの凝集体17が存在する空隙である。
アルミナバインダーの凝集体を、以下、アルミナ凝集体という。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cut surface of partition walls of a honeycomb fired body.
The partition 13 shown in FIG. 2 is made of porous ceramic. A large number of pores are present in the partition walls 13, and alumina aggregate-containing voids 15 are also present. Pores other than the alumina aggregate-containing voids present in the partition walls 13 are omitted from the drawing.
Alumina aggregate-containing voids 15 are voids in which aggregates 17 of alumina binder exist within voids 16 having a diameter of 20 μm or more.
Agglomerates of alumina binder are hereinafter referred to as alumina agglomerates.

アルミナ凝集体含有空隙15の直径は、アルミナ凝集体17も含んだ空隙16全体の直径として定める。そして、アルミナ凝集体17の面積を含む空隙16全体の面積のうちアルミナ凝集体17の面積が70%以上である空隙を、アルミナ凝集体含有空隙15と定める。すなわち、空隙16の直径が20μm以上であっても、空隙16内にアルミナ凝集体17が存在しないもの、空隙16内のアルミナ凝集体17の大きさが小さいもの等はアルミナ凝集体含有空隙15とは区別する。 The diameter of the alumina agglomerate-containing voids 15 is defined as the diameter of the entire voids 16 including the alumina agglomerates 17 . A void in which the area of the alumina agglomerate 17 is 70% or more of the area of the entire void 16 including the area of the alumina agglomerate 17 is defined as the alumina agglomerate-containing void 15 . That is, even if the diameter of the voids 16 is 20 μm or more, if the alumina aggregates 17 are not present in the voids 16 or if the size of the alumina aggregates 17 within the voids 16 is small, the voids 15 containing the alumina aggregates can be considered. distinguish.

空隙の直径とは、隔壁の断面を電子顕微鏡で撮影して得られる断面図における空隙の面積相当円の直径(Heywood径)を指す。 The diameter of the void refers to the diameter (Heywood diameter) of the area-equivalent circle of the void in a cross-sectional view obtained by photographing the cross section of the partition with an electron microscope.

隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は以下の方法で求めることができる。
1)まず、ハニカム構造体のうち隔壁の一部を測定サンプルとして切り出し、長手方向に沿って切断した切断面の拡大画像を電子顕微鏡で撮影する。このとき、電子顕微鏡の加速電圧は15kV、拡大倍率は500倍とする。
2)続いて、得られた電子顕微鏡画像の所定の領域を市販の画像解析ソフト等を用いて、空隙と空隙以外の部分に分離する。その後、分離した各空隙の面積から面積相当円の直径(気孔径)を求める。ただし、面積相当径が20μm未満となる空隙は、この測定から除外する。
3)面積相当径が20μm以上である空隙内に含まれるアルミナ凝集体の面積を求め、空隙に対するアルミナ凝集体の面積の割合が70%以上である空隙と、それ以外の空隙に分離する。空隙に対するアルミナ凝集体の面積の割合が70%以上である空隙のみをアルミナ凝集体含有空隙とする。
4)電子顕微鏡画像に含まれるアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合を求める。
同様の測定を10枚の電子顕微鏡写真について行い、隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合を求める。
The ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls can be obtained by the following method.
1) First, a portion of the partition wall of the honeycomb structure is cut out as a measurement sample, and an enlarged image of the cut surface cut along the longitudinal direction is photographed with an electron microscope. At this time, the accelerating voltage of the electron microscope is 15 kV, and the magnification is 500 times.
2) Subsequently, a predetermined region of the obtained electron microscope image is separated into voids and portions other than voids using commercially available image analysis software or the like. After that, the diameter of the area-equivalent circle (pore diameter) is obtained from the area of each separated void. However, voids with an equivalent area diameter of less than 20 μm are excluded from this measurement.
3) The area of alumina agglomerates contained in voids with an area-equivalent diameter of 20 μm or more is determined, and the voids are separated into voids in which the area ratio of alumina agglomerates to the voids is 70% or more and other voids. Only voids in which the area ratio of alumina agglomerates to the voids is 70% or more are defined as alumina agglomerate-containing voids.
4) Find the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids contained in the electron microscope image.
The same measurement is performed on 10 electron micrographs to determine the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls.

アルミナ凝集体含有空隙は意図しない大きさの空隙であるので、破壊の起点となることがあり、ハニカム構造体の強度低下の原因となる。
ハニカム構造体では、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が隔壁の面積に対して10%以下となっているので、ハニカム構造体の強度低下の原因となる部分が少なくなり、強度低下が防止されたハニカム構造体となる。
Since the alumina agglomerate-containing voids are voids of an unintended size, they may become fracture starting points, causing a decrease in the strength of the honeycomb structure.
In the honeycomb structure, since the ratio of the area of the voids containing the alumina aggregates is 10% or less with respect to the area of the partition walls, the portions that cause the strength reduction of the honeycomb structure are reduced, and the strength reduction is prevented. It becomes a honeycomb structure.

また、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、隔壁の面積に対して5%以下であることが好ましい。
アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が上記範囲であると、ハニカム構造体の強度低下の原因となる部分がより少なくなり、強度低下がより防止されたハニカム構造体となる。
Also, the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids is preferably 5% or less of the area of the partition walls.
When the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids is within the above range, the number of portions that cause a reduction in the strength of the honeycomb structure is reduced, resulting in a honeycomb structure in which the reduction in strength is further prevented.

ハニカム構造体は、単一のハニカム焼成体を備えていてもよいし、複数個のハニカム焼成体を備えていてもよく、複数個のハニカム焼成体が接着剤により結合されていてもよい。 The honeycomb structure may have a single honeycomb fired body, or may have a plurality of honeycomb fired bodies, or may have a plurality of honeycomb fired bodies bonded together with an adhesive.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の外周面には、外周コート層が形成されていてもよい。 In the honeycomb structure, an outer peripheral coat layer may be formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の気孔率は、45~75体積%であることが好ましい。
ハニカム焼成体の気孔率が45~75体積%であると、高い機械的強度と排ガス浄化性能を両立させることができる。
In the honeycomb structure, the honeycomb fired body preferably has a porosity of 45 to 75% by volume.
When the honeycomb fired body has a porosity of 45 to 75% by volume, both high mechanical strength and exhaust gas purification performance can be achieved.

ハニカム焼成体の気孔率が45体積%未満であると、隔壁のうちガス拡散に寄与することができる気孔の割合が少なくなり、ガス浄化性能が低下してしまうことがある。一方、ハニカム焼成体の気孔率が75体積%を超えると、気孔率が高くなりすぎるため、ハニカム構造体の機械的特性が劣化し、ハニカム構造体を使用中、クラックや破壊等が発生し易くなる。 If the porosity of the honeycomb fired body is less than 45% by volume, the ratio of pores that can contribute to gas diffusion in the partition walls decreases, and the gas purification performance may deteriorate. On the other hand, when the porosity of the honeycomb fired body exceeds 75% by volume, the porosity becomes too high, so that the mechanical properties of the honeycomb structure deteriorate, and the honeycomb structure tends to crack or break during use. Become.

ハニカム焼成体の気孔率は、以下に説明する重量法により測定することができる。
(1)ハニカム焼成体を10セル×10セル×10mmの大きさに切断して、測定試料とする。この測定試料をイオン交換水及びアセトンを用いて超音波洗浄した後、オーブンを用いて100℃で乾燥する。なお、10セル×10セル×10mmの測定試料とは、貫通孔が縦方向に10個、横方向に10個並んだ状態で、最も外側の貫通孔とその貫通孔を構成する隔壁を含み、長手方向の長さが10mmとなるように切り出した試料を指す。
(2)測定顕微鏡(ニコン製Measuring Microscope MM-40 倍率:100倍)を用いて、測定試料の断面形状の寸法を測定し、幾何学的な計算から体積を求める(なお、幾何学的な計算から体積を求めることができない場合は、飽水重量と水中重量とを実測して体積を測定する)。
(3)計算から求められた体積及びピクノメータで測定した測定試料の真密度から、測定試料が完全な緻密体であると仮定した場合の重量を計算する。なお、ピクノメータでの測定手順は(4)に示す通りとする。
(4)ハニカム焼成体を粉砕し、23.6ccの粉末を準備する。得られた粉末を200℃で8時間乾燥させる。その後、Micromeritics社製 Auto Pycnometer1320を用いて、JIS R 1620(1995)に準拠して真密度を測定する。排気時間は40分とする。
(5)測定試料の実際の重量を電子天秤(A&D製 HR202i)で測定する。
(6)以下の式から、ハニカム焼成体の気孔率を求める。
(ハニカム焼成体の気孔率)=100-(測定試料の実際の重量/測定試料が完全な緻密体であると仮定した場合の重量)×100[%]
なお、ハニカム構造体に触媒を担持させた場合であっても、触媒担持によるハニカム焼成体の気孔率の変化は無視できるほど小さい。
The porosity of the honeycomb fired body can be measured by the gravimetric method described below.
(1) Cut the honeycomb fired body into a size of 10 cells×10 cells×10 mm to obtain a measurement sample. After the measurement sample is ultrasonically cleaned using deionized water and acetone, it is dried at 100° C. using an oven. In addition, the measurement sample of 10 cells × 10 cells × 10 mm includes the outermost through-hole and the partition wall that constitutes the through-hole in a state in which 10 through-holes are arranged in the vertical direction and 10 in the horizontal direction, It refers to a sample cut out so that the length in the longitudinal direction is 10 mm.
(2) Using a measuring microscope (Measuring Microscope MM-40 manufactured by Nikon, magnification: 100 times), measure the dimensions of the cross-sectional shape of the measurement sample, and determine the volume from geometric calculations (geometric calculations If the volume cannot be obtained from the above, measure the weight in saturated water and the weight in water to measure the volume).
(3) From the calculated volume and the true density of the measurement sample measured with a pycnometer, calculate the weight of the measurement sample assuming that it is a completely dense body. The measurement procedure with the pycnometer is as shown in (4).
(4) Pulverize the honeycomb fired body to prepare 23.6 cc of powder. The powder obtained is dried at 200° C. for 8 hours. After that, the true density is measured according to JIS R 1620 (1995) using an Auto Pycnometer 1320 manufactured by Micromeritics. The evacuation time is 40 minutes.
(5) Measure the actual weight of the measurement sample with an electronic balance (HR202i manufactured by A&D).
(6) Obtain the porosity of the honeycomb fired body from the following equation.
(Porosity of honeycomb fired body) = 100 - (actual weight of measurement sample/weight assuming that measurement sample is a complete dense body) x 100 [%]
Even when the honeycomb structure supports the catalyst, the change in the porosity of the honeycomb fired body due to the catalyst support is so small that it can be ignored.

ハニカム構造体の形状としては、円柱状に限定されず、角柱状、楕円柱状、長円柱状、丸面取りされている角柱状(例えば、丸面取りされている三角柱状)等が挙げられる。 The shape of the honeycomb structure is not limited to a columnar shape, and may include a prismatic shape, a cylindric columnar shape, an elongated columnar shape, a chamfered prismatic shape (for example, a chamfered triangular columnar shape), and the like.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の貫通孔の形状としては、四角柱状に限定されず、三角柱状、六角柱状等が挙げられる。 In the honeycomb structure, the shape of the through-holes of the honeycomb fired body is not limited to a quadrangular prism shape, and may be a triangular prism shape, a hexagonal prism shape, or the like.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の長手方向に垂直な断面の貫通孔の密度は、31~155個/cmであることが好ましい。 In the honeycomb structure, the through-hole density in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb fired body is preferably 31 to 155/cm 2 .

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の隔壁の厚さは、0.05~0.50mmであることが好ましく、0.07~0.30mmであることがより好ましい。 In the honeycomb structure, the partition walls of the honeycomb fired body preferably have a thickness of 0.05 to 0.50 mm, more preferably 0.07 to 0.30 mm.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体の外周面に外周コート層が形成されている場合、外周コート層の厚さは、0.1~2.0mmであることが好ましい。 In the honeycomb structure, when an outer peripheral coat layer is formed on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body, the thickness of the outer peripheral coat layer is preferably 0.1 to 2.0 mm.

ハニカム構造体において、ハニカム焼成体に貴金属が担持されていることが好ましい。
ハニカム構造体において、ハニカム焼成体に触媒として機能する貴金属が担持されていると、排ガス浄化用のハニカム触媒としても使用することができる。
貴金属としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等が挙げられる。
In the honeycomb structure, it is preferable that the honeycomb fired body carries a noble metal.
In the honeycomb structure, if the honeycomb fired body carries a noble metal functioning as a catalyst, the honeycomb structure can be used as a honeycomb catalyst for exhaust gas purification.
Examples of noble metals include platinum, palladium, rhodium and the like.

ハニカム構造体において、貴金属の担持量は、0.1~15g/Lであることが好ましく、0.5~10g/Lであることがより好ましい。
本明細書において、貴金属の担持量とは、ハニカム構造体の見掛けの体積当たりの貴金属の重量をいう。なお、ハニカム構造体の見掛けの体積とは、空隙の体積を含む体積であり、外周コート層及び/又は接着層の体積を含むこととする。
In the honeycomb structure, the amount of noble metal supported is preferably 0.1 to 15 g/L, more preferably 0.5 to 10 g/L.
In the present specification, the supported amount of noble metal refers to the weight of the noble metal per apparent volume of the honeycomb structure. The apparent volume of the honeycomb structure is the volume including the volume of the voids, and includes the volume of the outer peripheral coat layer and/or the adhesive layer.

[ハニカム構造体の製造方法]
本発明のハニカム構造体の製造方法は、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体の製造方法であって、ベーマイト及び水を混合し、攪拌してペースト状物を得る攪拌工程と、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子、アルミナ粒子、並びに有機バインダーを乾式混合して乾式混合物を得る乾式混合工程と、上記乾式混合物と上記ペースト状物を湿式混合して湿式混合物を得る湿式混合工程と、上記湿式混合物を成形することにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する成形工程と、上記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する焼成工程と、を含むことを特徴とする。
[Manufacturing method of honeycomb structure]
A method for manufacturing a honeycomb structure of the present invention is a method for manufacturing a honeycomb structure comprising a honeycomb fired body in which a plurality of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween, wherein boehmite and water are mixed and stirred. a stirring step of obtaining a paste-like material, and dry mixing of ceria-zirconia composite oxide particles and/or composite oxide particles containing alumina-ceria-zirconia composite oxide particles, alumina particles, and an organic binder to form a dry mixture; , a wet mixing step of obtaining a wet mixture by wet mixing the dry mixture and the paste-like material, and molding the wet mixture, so that a plurality of through holes are formed in the longitudinal direction across partition walls. It is characterized by including a forming step of producing honeycomb formed bodies arranged in parallel and a firing step of producing a honeycomb fired body by firing the honeycomb formed bodies.

攪拌工程では、ベーマイト及び水を混合し、攪拌してペースト状物を得る。
ベーマイトは固体のアルミナバインダーである。本製造方法では、アルミナゾルのように水中にアルミナが分散した水系のアルミナバインダーとは異なる固形物を用いる。そのためのアルミナバインダーとしてベーマイトを用いる。
In the stirring step, boehmite and water are mixed and stirred to obtain a paste.
Boehmite is a solid alumina binder. In this production method, a solid material, such as alumina sol, which is different from a water-based alumina binder in which alumina is dispersed in water, is used. Boehmite is used as an alumina binder for that purpose.

攪拌工程においてベーマイト及び水を混合し、この段階でベーマイトが分散したペースト状物を得る。このペースト状物においてベーマイトが凝集した凝集体が少なくなるように攪拌を行う。 The boehmite and water are mixed in the stirring step, and a paste-like substance in which the boehmite is dispersed is obtained at this stage. Stirring is carried out so as to reduce the amount of boehmite aggregates in the paste.

このように、事前に凝集体の発生が防止されたペースト状物を先に得ておき、このペースト状物を他の成分と混合することによって、ハニカム構造体の隔壁内にベーマイトの凝集体に起因する大きな空隙が生じることを防止することができる。
すなわち、強度低下が防止されたハニカム構造体を製造することができる。
Thus, by first obtaining a paste-like material in which the generation of aggregates is prevented in advance and then mixing this paste-like material with other components, boehmite aggregates are formed in the partition walls of the honeycomb structure. It is possible to prevent the occurrence of large voids due to
That is, it is possible to manufacture a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.

攪拌工程では、ペースト状物に含まれるベーマイトの割合が25重量%以上となるようにベーマイトと水を混合することが好ましい。
攪拌工程で調製するペースト状物がベーマイトを25重量%以上含んでいると、水分量が少なめのペーストであるといえる。このようなペースト状物を使用することが、強度低下が防止されたハニカム構造体を得るためにより好ましい。
In the stirring step, it is preferable to mix boehmite and water so that the boehmite content in the paste is 25% by weight or more.
If the paste-like material prepared in the stirring step contains 25% by weight or more of boehmite, it can be said that the paste has a relatively small water content. Use of such a paste is more preferable for obtaining a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.

攪拌工程で得るペースト状物はその粘度が50.0Pa・s以上であることが好ましい。
ペースト状物の粘度は攪拌条件(時間、速度等)により調整することができる。攪拌時間を長くすると粘度が上昇し、攪拌が充分に進むと攪拌時間を延ばしても粘度が上昇しなくなる。粘度が上昇しなくなった時点が、攪拌が充分に行われ、ペースト状物に含まれるベーマイトの凝集体が充分に減少した状態であるといえる。
すなわち、ペースト状物の粘度が50.0Pa・s以上であると、攪拌混合が充分にされており、凝集体の量がより低減されたペーストであるといえる。このようなペースト状物を使用することが、強度低下が防止されたハニカム構造体を得るためにより好ましい。
ペースト状物の粘度は、回転式粘度計により25℃で測定した粘度として定める。
The paste obtained in the stirring step preferably has a viscosity of 50.0 Pa·s or more.
The viscosity of the paste can be adjusted by stirring conditions (time, speed, etc.). If the stirring time is lengthened, the viscosity increases, and if the stirring progresses sufficiently, the viscosity does not increase even if the stirring time is extended. When the viscosity stops increasing, it can be said that the agglomeration of boehmite contained in the paste-like material has been sufficiently reduced due to sufficient stirring.
That is, when the viscosity of the paste-like material is 50.0 Pa·s or more, it can be said that the paste is sufficiently stirred and mixed and the amount of aggregates is further reduced. Use of such a paste is more preferable for obtaining a honeycomb structure whose strength is prevented from being lowered.
The viscosity of the paste is defined as the viscosity measured at 25°C with a rotary viscometer.

また、攪拌工程を経たペースト状物に対して、さらに成形助剤を追加し、攪拌を行って、成形助剤を含むペースト状物を得てもよい。 Further, a molding aid may be added to the paste that has undergone the stirring step, and the mixture may be stirred to obtain a paste containing the molding aid.

成形助剤としては、特に限定されないが、エチレングリコール、デキストリン、脂肪酸、脂肪酸石鹸、ポリアルコール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Examples of molding aids include, but are not limited to, ethylene glycol, dextrin, fatty acids, fatty acid soaps, polyalcohols, and the like, and two or more of them may be used in combination.

次に、CZ粒子及び/又はACZ粒子を含む複合酸化物粒子、アルミナ粒子、並びに有機バインダーを乾式混合して乾式混合物を得る乾式混合工程を行う。 Next, a dry mixing step is performed to obtain a dry mixture by dry mixing composite oxide particles containing CZ particles and/or ACZ particles, alumina particles, and an organic binder.

有機バインダーとしては、特に限定されないが、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、エポキシ樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 Examples of organic binders include, but are not limited to, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, phenol resins, epoxy resins, and the like, and two or more of them may be used in combination.

また、乾式混合工程において無機ファイバ等をさらに混合してもよい。
上記無機ファイバを構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、炭化ケイ素、シリカアルミナ、ガラス、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これらのなかでは、アルミナファイバが好ましい。
Further, inorganic fibers or the like may be further mixed in the dry mixing step.
The material constituting the inorganic fiber is not particularly limited, but examples thereof include alumina, silica, silicon carbide, silica-alumina, glass, potassium titanate, and aluminum borate, and two or more of them may be used in combination. Among these, alumina fibers are preferred.

上記無機ファイバのアスペクト比は、5~300であることが好ましく、10~200であることがより好ましく、10~100であることがさらに好ましい。 The aspect ratio of the inorganic fiber is preferably 5-300, more preferably 10-200, even more preferably 10-100.

次に、乾式混合物とペースト状物を湿式混合して湿式混合物を得る湿式混合工程を行う。
湿式混合物に含まれるベーマイトの割合が10重量%以上となるように、乾式混合物とペースト状物の割合を調整することが好ましい。
湿式混合物に含まれるベーマイトの割合が10重量%以上であると、焼成工程後にバインダーとして充分に機能し、得られるハニカム構造体の強度を向上させることができる。
Next, a wet mixing step is performed to obtain a wet mixture by wet mixing the dry mixture and the paste-like material.
It is preferable to adjust the ratio of the dry mixture and the paste so that the ratio of boehmite contained in the wet mixture is 10% by weight or more.
When the proportion of boehmite contained in the wet mixture is 10% by weight or more, the boehmite sufficiently functions as a binder after the firing step, and the strength of the obtained honeycomb structure can be improved.

湿式混合工程においては、ミキサー、アトライタ等を用いて混合してもよく、ニーダー等を用いて混練してもよい。 In the wet mixing step, a mixer, an attritor or the like may be used for mixing, or a kneader or the like may be used for kneading.

上記した原料としてCZ粒子及び/又はACZ粒子を含む複合酸化物粒子、アルミナ粒子、アルミナファイバ及びベーマイトを使用した際、これらの配合割合は、原料中の焼成工程後に残存する全固形分に対し、複合酸化物粒子:40~60重量%、アルミナ粒子:15~35重量%、アルミナファイバ:0~15重量%、ベーマイト:10~20重量%が好ましい。 When composite oxide particles containing CZ particles and/or ACZ particles, alumina particles, alumina fibers, and boehmite are used as the above raw materials, the blending ratio of these is Composite oxide particles: 40 to 60% by weight, alumina particles: 15 to 35% by weight, alumina fibers: 0 to 15% by weight, and boehmite: 10 to 20% by weight are preferable.

次に、湿式混合物を成形することにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する。
具体的には、所定の形状の金型を通過させることにより、所定の形状の貫通孔を有するハニカム成形体の連続体を押出成形し、所定の長さにカットすることにより、ハニカム成形体とすることができる。
Next, by molding the wet mixture, a honeycomb molded body having a plurality of through holes arranged side by side in the longitudinal direction with partition walls therebetween is produced.
Specifically, a continuous honeycomb molded body having through holes of a predetermined shape is extruded by passing through a mold of a predetermined shape, and cut into a predetermined length to obtain a honeycomb molded body. can do.

次に、上記成形工程により成形された成形体を乾燥することが好ましい。
この際、マイクロ波乾燥機、熱風乾燥機、誘電乾燥機、減圧乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機等の乾燥機を用いて、ハニカム成形体を乾燥し、ハニカム乾燥体を作製することが好ましい。
Next, it is preferable to dry the molded body molded by the molding step.
At this time, the honeycomb molded body can be dried using a dryer such as a microwave dryer, a hot air dryer, a dielectric dryer, a reduced pressure dryer, a vacuum dryer, or a freeze dryer to produce a dried honeycomb body. preferable.

本明細書においては、焼成工程を行う前のハニカム成形体及びハニカム乾燥体をまとめてハニカム成形体とも呼ぶ。 In this specification, the formed honeycomb body and the dried honeycomb body before the firing step are collectively referred to as a formed honeycomb body.

次に、ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する焼成工程を行う。
焼成工程では、ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する。なお、この工程は、ハニカム成形体の脱脂及び焼成が行われるため、「脱脂・焼成工程」ということもできるが、便宜上「焼成工程」という。
Next, a firing step of producing a honeycomb fired body is performed by firing the formed honeycomb body.
In the firing step, a fired honeycomb body is produced by firing the formed honeycomb body. Note that, since this step degreases and fires the formed honeycomb body, it can be called a "degreasing/firing step", but for the sake of convenience, it will be referred to as a "firing step".

焼成工程の温度は、800~1300℃であることが好ましく、900~1200℃であることがより好ましい。また、焼成工程の時間は、1~24時間であることが好ましく、3~18時間であることがより好ましい。焼成工程の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。 The temperature of the firing step is preferably 800 to 1300°C, more preferably 900 to 1200°C. Also, the time for the firing step is preferably 1 to 24 hours, more preferably 3 to 18 hours. The atmosphere of the firing step is not particularly limited, but the oxygen concentration is preferably 1 to 20%.

以上の工程により、ハニカム焼成体からなるハニカム構造体を製造することができる。 Through the above steps, a honeycomb structure made of a honeycomb fired body can be manufactured.

ハニカム構造体の製造方法は、必要に応じて、ハニカム焼成体に貴金属を担持させる担持工程をさらに含んでいてもよい。
ハニカム焼成体に貴金属を担持する方法としては、例えば、貴金属粒子もしくは錯体を含む溶液にハニカム焼成体又はハニカム構造体を浸漬した後、引き上げて加熱する方法等が挙げられる。
ハニカム構造体が外周コート層を備える場合、外周コート層を形成する前のハニカム焼成体に貴金属を担持してもよいし、外周コート層を形成した後のハニカム焼成体又はハニカム構造体に貴金属を担持してもよい。
The method for manufacturing a honeycomb structure may further include a supporting step of supporting a noble metal on the honeycomb fired body, if necessary.
As a method for supporting a noble metal on a honeycomb fired body, for example, a method of immersing a honeycomb fired body or a honeycomb structure in a solution containing noble metal particles or a complex, then pulling out and heating the body, or the like can be mentioned.
When the honeycomb structure has a peripheral coat layer, the noble metal may be carried on the honeycomb fired body before forming the peripheral coat layer, or the noble metal may be loaded on the honeycomb fired body or the honeycomb structure after forming the peripheral coat layer. You can carry it.

ハニカム構造体の製造方法において、上記担持工程で担持した貴金属の担持量は、0.1~15g/Lであることが好ましく、0.5~10g/Lであることがより好ましい。 In the method for manufacturing a honeycomb structure, the amount of the noble metal supported in the supporting step is preferably 0.1 to 15 g/L, more preferably 0.5 to 10 g/L.

ハニカム構造体の製造方法において、ハニカム焼成体の外周面に外周コート層を形成する場合、外周コート層は、ハニカム焼成体の両端面を除く外周面に外周コート層用ペーストを塗布した後、乾燥固化することにより形成することができる。外周コート層用ペーストとしては、湿式混合物と同じ組成のものが挙げられる。 In the method for manufacturing a honeycomb structure, when forming the outer peripheral coat layer on the outer peripheral surface of the honeycomb fired body, the outer peripheral coat layer is applied to the outer peripheral surface excluding both end surfaces of the honeycomb fired body with a paste for the outer peripheral coat layer, and then dried. It can be formed by solidifying. The peripheral coating layer paste may have the same composition as the wet mixture.

(実施例)
以下、本発明をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
(Example)
Examples that more specifically disclose the present invention are shown below. In addition, the present invention is not limited only to the following examples.

[評価用サンプルの作製]
(実施例1)
ベーマイト11.4重量部と水28.7重量部を混合し、遊星混合器により攪拌してペースト状物を調製した。ペースト状物に含まれるベーマイトの割合は28重量%であった。
攪拌時間を10分とし、攪拌後のペースト状物の粘度を測定したところ45.6Pa・sであった。
粘度の測定は回転式粘度計により25℃で行った。
さらに、ペースト状物に対して成形助剤としてオレイン酸を3.7重量部混合した。
[Preparation of sample for evaluation]
(Example 1)
11.4 parts by weight of boehmite and 28.7 parts by weight of water were mixed and stirred by a planetary mixer to prepare a paste. The proportion of boehmite contained in the paste was 28% by weight.
The stirring time was set to 10 minutes, and the viscosity of the paste after stirring was measured to be 45.6 Pa·s.
Viscosity was measured at 25° C. with a rotary viscometer.
Furthermore, 3.7 parts by weight of oleic acid was added as a molding aid to the paste.

ペースト状物の調製とは別に、CZ粒子及びACZ粒子の混合物からなる複合酸化物粒子29.2重量部と、アルミナ粒子11.9重量部と、アルミナファイバ5.5重量部と、メチルセルロース9.6重量部とを乾式混合して乾式混合物を調製した。 Separately from the preparation of the paste, 29.2 parts by weight of composite oxide particles consisting of a mixture of CZ particles and ACZ particles, 11.9 parts by weight of alumina particles, 5.5 parts by weight of alumina fibers, and 9.5 parts by weight of methyl cellulose. 6 parts by weight were dry mixed to prepare a dry mixture.

ペースト状物と乾式混合物を混合混錬して湿式混合物を調製した。
ペースト状物と乾式混合物の配合割合は、焼成工程後に残存する全固形分に対し、複合酸化物粒子:53重量%、アルミナ粒子:22重量%、アルミナファイバ:10重量%、ベーマイト:15重量%となるようにした。
A wet mixture was prepared by mixing and kneading the paste-like material and the dry mixture.
The blending ratio of the paste-like material and the dry mixture is composite oxide particles: 53% by weight, alumina particles: 22% by weight, alumina fibers: 10% by weight, and boehmite: 15% by weight with respect to the total solid content remaining after the firing process. was made to be

押出成形機を用いて、湿式混合物を押出成形して、円柱状のハニカム成形体を作製した。
そして、減圧マイクロ波乾燥機を用いて、ハニカム成形体を出力1.74kW、減圧6.7kPaで12分間乾燥させた後、1100℃で10時間脱脂・焼成することにより、ハニカム焼成体を作製した。このハニカム焼成体が実施例1で製造したハニカム構造体である。ハニカム構造体は、直径が103mm、長さが80mmの円柱状であり、貫通孔の密度が108.5個/cm(700cpsi)、隔壁の厚さが0.102mm(4mil)であった。
The wet mixture was extruded using an extruder to produce a cylindrical honeycomb molded body.
Then, using a reduced pressure microwave dryer, the honeycomb molded body was dried at an output of 1.74 kW and a reduced pressure of 6.7 kPa for 12 minutes, and then degreased and fired at 1100° C. for 10 hours to prepare a honeycomb fired body. . This honeycomb fired body is the honeycomb structure manufactured in Example 1. The honeycomb structure had a cylindrical shape with a diameter of 103 mm and a length of 80 mm.

(実施例2)
ペースト状物を調製する際の攪拌時間を20分とした。
攪拌後のペースト状物の粘度を測定したところ50.1Pa・sであった。
その他は実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
(Example 2)
The stirring time for preparing the paste was set at 20 minutes.
After the stirring, the viscosity of the paste was measured and found to be 50.1 Pa·s.
A honeycomb structure was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

(実施例3)
ペースト状物を調製する際の攪拌時間を40分とした。
攪拌後のペースト状物の粘度を測定したところ51.7Pa・sであった。
その他は実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
(Example 3)
The stirring time for preparing the paste was 40 minutes.
After the stirring, the viscosity of the paste was measured and found to be 51.7 Pa·s.
A honeycomb structure was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

(比較例1)
ベーマイトと、水と、CZ粒子及びACZ粒子の混合物からなる複合酸化物粒子と、アルミナ粒子と、アルミナファイバと、メチルセルロースとを一度に混合して湿式混合物を調製した。
湿式混合物を成形、焼成する工程は実施例1と同様にしてハニカム構造体を作製した。
焼成工程後に残存する全固形分に対する、複合酸化物粒子、アルミナ粒子、アルミナファイバ及びベーマイトの重量割合は実施例1と同様になるようにした。
(Comparative example 1)
A wet mixture was prepared by mixing boehmite, water, composite oxide particles composed of a mixture of CZ particles and ACZ particles, alumina particles, alumina fibers, and methyl cellulose all at once.
A honeycomb structure was produced in the same manner as in Example 1 for the steps of molding and firing the wet mixture.
The weight ratios of the composite oxide particles, alumina particles, alumina fibers and boehmite to the total solid content remaining after the firing process were set to be the same as in Example 1.

各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体の隔壁の断面写真を撮影し、隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合を求めた。
図3は、実施例1で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。
図4は、実施例2で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。
図5は、実施例3で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。
図6は、比較例1で製造したハニカム構造体の隔壁の断面顕微鏡写真である。
Cross-sectional photographs of the partition walls of the honeycomb structures produced in each example and comparative example were taken, and the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls was determined.
3 is a cross-sectional micrograph of partition walls of the honeycomb structure manufactured in Example 1. FIG.
4 is a cross-sectional micrograph of partition walls of the honeycomb structure manufactured in Example 2. FIG.
5 is a cross-sectional micrograph of partition walls of a honeycomb structure manufactured in Example 3. FIG.
6 is a cross-sectional micrograph of partition walls of a honeycomb structure manufactured in Comparative Example 1. FIG.

比較例1の隔壁の断面では、アルミナ凝集体含有空隙が多数存在し、アルミナ凝集体含有空隙の大きさも大きい。アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は13.5%であった。
実施例1の隔壁の断面にはアルミナ凝集体含有空隙が存在するがその数は少なく、大きさも小さい。アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は5.8%であった。
実施例2の隔壁の断面にもアルミナ凝集体含有空隙が存在するがその数はより少なく、大きさはより小さい。アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は2.8%であった。
実施例3の隔壁の断面にはアルミナ凝集体含有空隙が見られない。すなわち、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合は0%であった。
In the cross section of the partition wall of Comparative Example 1, there are many alumina aggregate-containing voids, and the sizes of the alumina aggregate-containing voids are large. The area percentage of voids containing alumina agglomerates was 13.5%.
Alumina agglomerate-containing voids exist in the cross section of the partition wall of Example 1, but they are few in number and small in size. The area percentage of alumina agglomerate-containing voids was 5.8%.
Alumina agglomerate-containing voids are also present in the cross-section of the partition walls of Example 2, but in fewer numbers and smaller sizes. The area percentage of alumina agglomerate-containing voids was 2.8%.
No alumina agglomerate-containing voids are seen in the cross-section of the partition walls of Example 3. That is, the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids was 0%.

[曲げ強度の測定]
各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体のA軸曲げ強度及びB軸曲げ強度を測定した。
A軸曲げ強度は、ハニカム構造体の長手方向に沿った曲げ強度である。
A軸曲げ強度試験用のサンプルは、サンプル断面幅5.5mm、サンプル断面高さ5.5mm、長さ(ハニカム構造体の長手方向長さ)40mmとした。
スパン間距離30mm、測定速度0.1mm/minで3点曲げ強度を測定した。
[Measurement of bending strength]
The A-axis bending strength and B-axis bending strength of the honeycomb structures manufactured in each example and comparative example were measured.
The A-axis bending strength is the bending strength along the longitudinal direction of the honeycomb structure.
The sample for the A-axis bending strength test had a sample cross-sectional width of 5.5 mm, a sample cross-sectional height of 5.5 mm, and a length (longitudinal length of the honeycomb structure) of 40 mm.
Three-point bending strength was measured at a span distance of 30 mm and a measurement speed of 0.1 mm/min.

B軸曲げ強度は、ハニカム構造体の長手方向に対して垂直な方向に沿った曲げ強度である。
B軸曲げ強度試験用のサンプルは、サンプル断面幅10mm、サンプル断面高さ10mm、長さ(ハニカム構造体の長手方向に対して垂直な方向の長さ)35mmとした。
スパン間距離25mm、測定速度0.1mm/minで3点曲げ強度を測定した。
The B-axis bending strength is the bending strength along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure.
The sample for the B-axis bending strength test had a sample cross-sectional width of 10 mm, a sample cross-sectional height of 10 mm, and a length (the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the honeycomb structure) of 35 mm.
Three-point bending strength was measured at a span-to-span distance of 25 mm and a measurement speed of 0.1 mm/min.

図7は、各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体のA軸曲げ強度の測定結果を示すグラフである。
図8は、各実施例及び比較例で製造したハニカム構造体のB軸曲げ強度の測定結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the measurement results of the A-axis bending strength of the honeycomb structures manufactured in Examples and Comparative Examples.
FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the B-axis bending strength of the honeycomb structures manufactured in Examples and Comparative Examples.

図7から、A軸曲げ強度はアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が小さいほど高くなり、比較例1に対して実施例3ではA軸曲げ強度が約30%向上することがわかった。
図8から、B軸曲げ強度はアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が小さいほど高くなり、比較例1に対して実施例3ではB軸曲げ強度が約40%向上することがわかった。
また、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が5%以下である実施例2及び実施例3において、A軸曲げ強度及びB軸曲げ強度が特に高くなっていることがわかった。
From FIG. 7, it was found that the A-axis bending strength increased as the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids decreased, and that the A-axis bending strength of Example 3 was improved by about 30% compared to Comparative Example 1.
From FIG. 8, it was found that the B-axis bending strength increased as the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids decreased, and that the B-axis bending strength of Example 3 was improved by about 40% compared to Comparative Example 1.
Moreover, it was found that the A-axis bending strength and the B-axis bending strength were particularly high in Examples 2 and 3 in which the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids was 5% or less.

これらの結果から、隔壁の面積に対するアルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が10%以下であると、ハニカム構造体の強度低下の原因となる部分が少なくなり、強度低下が防止されたハニカム構造体となることが分かった。 From these results, when the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids to the area of the partition walls is 10% or less, the portion causing the strength reduction of the honeycomb structure is reduced, and the honeycomb structure in which the strength reduction is prevented. It turned out to be

また、攪拌工程においてベーマイト及び水を混合して、ペースト状物においてベーマイトが凝集した凝集体が少なくなるように攪拌を行い、当該ペースト状物を用いてハニカム構造体を製造することにより、ハニカム構造体の隔壁内にベーマイトの凝集体に起因する大きな空隙が生じることを防止することができ、強度低下が防止されたハニカム構造体を製造することができることが分かった。 Further, in the stirring step, the boehmite and water are mixed, and the paste-like material is stirred so that the amount of boehmite aggregates is reduced, and the honeycomb structure is manufactured using the paste-like material. It was found that it is possible to prevent the formation of large voids in the partition walls of the body due to boehmite agglomerates, and to manufacture a honeycomb structure in which the reduction in strength is prevented.

10 ハニカム構造体
11 ハニカム焼成体
12 貫通孔
13 隔壁
15 アルミナ凝集体含有空隙
16 空隙
17 アルミナバインダーの凝集体(アルミナ凝集体)
REFERENCE SIGNS LIST 10 honeycomb structure 11 honeycomb fired body 12 through-hole 13 partition wall 15 alumina aggregate-containing void 16 void 17 alumina binder aggregate (alumina aggregate)

Claims (7)

複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体であって、
前記ハニカム焼成体は、セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子とアルミナ粒子とアルミナバインダーとからなり、
前記ハニカム焼成体の前記隔壁の切断面の電子顕微鏡画像において、直径が20μm以上の空隙内にアルミナバインダーの凝集体が前記空隙の面積の70%以上存在する、アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、前記隔壁の面積に対して10%以下であることを特徴とするハニカム構造体。
A honeycomb structure comprising a honeycomb fired body in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls interposed therebetween,
The honeycomb fired body comprises composite oxide particles containing ceria-zirconia composite oxide particles and/or alumina-ceria-zirconia composite oxide particles, alumina particles, and an alumina binder,
In the electron microscope image of the cut surface of the partition wall of the honeycomb fired body, the area ratio of alumina aggregate-containing voids in which alumina binder aggregates are present in voids having a diameter of 20 μm or more in 70% or more of the void area. is 10% or less with respect to the area of the partition walls.
前記アルミナ凝集体含有空隙の面積の割合が、前記隔壁の面積に対して5%以下である請求項1に記載のハニカム構造体。 2. The honeycomb structure according to claim 1, wherein the ratio of the area of the alumina aggregate-containing voids is 5% or less with respect to the area of the partition walls. 前記ハニカム焼成体に貴金属が担持されている請求項1又は2に記載のハニカム構造体。 3. The honeycomb structure according to claim 1, wherein the honeycomb fired body supports a noble metal. 複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム焼成体からなるハニカム構造体の製造方法であって、
ベーマイト及び水を混合し、攪拌してペースト状物を得る攪拌工程と、
セリア-ジルコニア複合酸化物粒子及び/又はアルミナ-セリア-ジルコニア複合酸化物粒子を含む複合酸化物粒子、アルミナ粒子、並びに有機バインダーを乾式混合して乾式混合物を得る乾式混合工程と、
前記乾式混合物と前記ペースト状物を湿式混合して湿式混合物を得る湿式混合工程と、
前記湿式混合物を成形することにより、複数の貫通孔が隔壁を隔てて長手方向に並設されたハニカム成形体を作製する成形工程と、
前記ハニカム成形体を焼成することにより、ハニカム焼成体を作製する焼成工程と、を含むことを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
A method for manufacturing a honeycomb structure comprising a honeycomb fired body in which a plurality of through holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls therebetween,
a stirring step of mixing and stirring boehmite and water to obtain a paste;
a dry mixing step of obtaining a dry mixture by dry mixing composite oxide particles containing ceria-zirconia composite oxide particles and/or alumina-ceria-zirconia composite oxide particles, alumina particles, and an organic binder;
a wet mixing step of obtaining a wet mixture by wet mixing the dry mixture and the paste-like material;
a forming step of forming a honeycomb formed body in which a plurality of through-holes are arranged in parallel in the longitudinal direction with partition walls separated by forming the wet mixture;
and a firing step of manufacturing a honeycomb fired body by firing the honeycomb formed body.
前記ペースト状物に含まれるベーマイトの割合が25重量%以上である請求項4に記載のハニカム構造体の製造方法。 5. The method for manufacturing a honeycomb structure according to claim 4, wherein the boehmite content in the paste is 25% by weight or more. 前記ペースト状物の粘度が50.0Pa・s以上である請求項4又は5に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structure according to claim 4 or 5, wherein the paste-like material has a viscosity of 50.0 Pa·s or more. 前記湿式混合物に含まれるベーマイトの割合が10重量%以上である請求項4~6のいずれか1項に記載のハニカム構造体の製造方法。 The method for manufacturing a honeycomb structure according to any one of claims 4 to 6, wherein the boehmite content in the wet mixture is 10% by weight or more.
JP2021028595A 2021-02-25 2021-02-25 Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure Pending JP2022129780A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021028595A JP2022129780A (en) 2021-02-25 2021-02-25 Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021028595A JP2022129780A (en) 2021-02-25 2021-02-25 Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022129780A true JP2022129780A (en) 2022-09-06

Family

ID=83151271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021028595A Pending JP2022129780A (en) 2021-02-25 2021-02-25 Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022129780A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018012566A1 (en) Honeycomb structure and production method for said honeycomb structure
JP6684257B2 (en) Honeycomb catalyst for exhaust gas purification
JP6781742B2 (en) Honeycomb structure
US20200222890A1 (en) Honeycomb catalytic converter
WO2019065802A1 (en) Honeycomb catalyst
US10989092B2 (en) Honeycomb structured body
WO2019065797A1 (en) Honeycomb catalyst
US11511459B2 (en) Method of producing honeycomb structured body
US11511458B2 (en) Method of producing honeycomb structured body
WO2009101691A1 (en) Honeycomb structure
CN111450816A (en) Honeycomb structure
JP2022129780A (en) Honeycomb structure and method of manufacturing honeycomb structure
JP6985854B2 (en) Honeycomb structure manufacturing method
JP7112212B2 (en) Manufacturing method of honeycomb structure
WO2019026645A1 (en) Method for producing honeycomb structure, and honeycomb structure
JP2019151508A (en) Method for producing honeycomb structure
JP2019026547A (en) Method for manufacturing honeycomb structure
JP6944833B2 (en) Manufacturing method of honeycomb structure
JP6985842B2 (en) Honeycomb catalyst
JP2008303133A (en) Method for producing raw material for firing silicon carbide, and method for manufacturing honeycomb structure
JP2019155277A (en) Honeycomb filter