JP3258268B2 - 無機繊維板状触媒 - Google Patents
無機繊維板状触媒Info
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Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機繊維板状触媒
に係り、特に無機繊維製網状基材に触媒組成物を担持さ
せた、無機繊維板状触媒に関するものである。
に係り、特に無機繊維製網状基材に触媒組成物を担持さ
せた、無機繊維板状触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、排ガス浄化用触媒基材として
無機繊維製の織布または不織布が用いられ、軽量でかつ
耐衝撃性に優れた触媒が得られている。このような従来
技術に関連するものとして、例えばシリカクロスに触媒
成分を担持したもの、特開昭５９−１９３１３９号公報
に示されるセラミックスペーパに触媒成分を含浸したも
のなどがある。しかし、これらの触媒はセラミックス基
材上に触媒成分を低密度で担持したものであり強度が十
分でなく、排ガス脱硝用触媒のような大容量、大寸法の
触媒を必要とする用途には不向きであった。
無機繊維製の織布または不織布が用いられ、軽量でかつ
耐衝撃性に優れた触媒が得られている。このような従来
技術に関連するものとして、例えばシリカクロスに触媒
成分を担持したもの、特開昭５９−１９３１３９号公報
に示されるセラミックスペーパに触媒成分を含浸したも
のなどがある。しかし、これらの触媒はセラミックス基
材上に触媒成分を低密度で担持したものであり強度が十
分でなく、排ガス脱硝用触媒のような大容量、大寸法の
触媒を必要とする用途には不向きであった。
【０００３】これに対し板状触媒は、例えば図１に示さ
れるように、無機繊維網状基材１１、１２の間にペース
ト状触媒成分１３を供給し、加圧塗布ローラ１５を用い
て圧着しながらペーストを伸展させて基材に塗り込んだ
ものであり、高密度で、比較的高い強度を有する。この
場合の基材１１、１２の外側に介在させたパルプ紙のよ
うな付着防止用吸水紙１４は、触媒ペーストが塗布ロー
ラ１５に付着するのを防止する役割を果たしている。
れるように、無機繊維網状基材１１、１２の間にペース
ト状触媒成分１３を供給し、加圧塗布ローラ１５を用い
て圧着しながらペーストを伸展させて基材に塗り込んだ
ものであり、高密度で、比較的高い強度を有する。この
場合の基材１１、１２の外側に介在させたパルプ紙のよ
うな付着防止用吸水紙１４は、触媒ペーストが塗布ロー
ラ１５に付着するのを防止する役割を果たしている。
【０００４】図２は、このような従来技術における板状
触媒の断面構造を模式的に示したものであり、この触媒
は、網状基材と触媒成分とを複合化させることにより、
高強度化が図られている。図において、網状基材は直径
９μｍ程度の非常に細い繊維を２００〜４０００本束ね
たヤーン（糸）を網目状に織ったものであり、上下の網
状基材の間および網目間に触媒成分５が充填されてい
る。
触媒の断面構造を模式的に示したものであり、この触媒
は、網状基材と触媒成分とを複合化させることにより、
高強度化が図られている。図において、網状基材は直径
９μｍ程度の非常に細い繊維を２００〜４０００本束ね
たヤーン（糸）を網目状に織ったものであり、上下の網
状基材の間および網目間に触媒成分５が充填されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、高強度の触媒体を得るためには、触媒体の
板厚を厚くしなければならないという問題がある。すな
わち、本発明者らの研究によれば、無機繊維板状触媒の
強度は、網状基材を構成するヤーンの強度に大きく影響
され、高強度の触媒体を得るためには、１本のヤーン強
度を上げるか、または単位断面積当たりのヤーンの本数
を増せばよいが、上記従来技術で、１本のヤーン強度を
上げるために繊維数を増加させると、ヤーンが太くなり
結局触媒体の板厚が厚くなる。一方、単位断面積当たり
のヤーン数を増加させると、触媒体表面での触媒の露出
面積が減少して触媒活性が低下するという不都合が生じ
る。また逆に、触媒体の板厚を薄くするためには、ヤー
ンを細くするか、基材間の触媒厚さを減少させればよい
が、ヤーンを細くするとヤーン強度が低下し、結局触媒
体強度が低下することになる。一方、基材間の触媒厚さ
を減少させると圧延塗布時、上下の基材が接触して損傷
したり、圧延塗布後に上下基材が分離し易くなるという
問題が生じる。
来技術では、高強度の触媒体を得るためには、触媒体の
板厚を厚くしなければならないという問題がある。すな
わち、本発明者らの研究によれば、無機繊維板状触媒の
強度は、網状基材を構成するヤーンの強度に大きく影響
され、高強度の触媒体を得るためには、１本のヤーン強
度を上げるか、または単位断面積当たりのヤーンの本数
を増せばよいが、上記従来技術で、１本のヤーン強度を
上げるために繊維数を増加させると、ヤーンが太くなり
結局触媒体の板厚が厚くなる。一方、単位断面積当たり
のヤーン数を増加させると、触媒体表面での触媒の露出
面積が減少して触媒活性が低下するという不都合が生じ
る。また逆に、触媒体の板厚を薄くするためには、ヤー
ンを細くするか、基材間の触媒厚さを減少させればよい
が、ヤーンを細くするとヤーン強度が低下し、結局触媒
体強度が低下することになる。一方、基材間の触媒厚さ
を減少させると圧延塗布時、上下の基材が接触して損傷
したり、圧延塗布後に上下基材が分離し易くなるという
問題が生じる。
【０００６】結局、上記従来技術において、触媒の曲げ
強度を高めるために基材の強度を向上させようとすると
基材の厚さが増加して最終的には触媒の厚さも増すこと
になり、一方、基材の体積含有率を増大させようとする
と触媒活性が低下することになり、触媒活性を低下させ
ることなく、薄板で高強度の板状触媒を得ることは困難
であった。
強度を高めるために基材の強度を向上させようとすると
基材の厚さが増加して最終的には触媒の厚さも増すこと
になり、一方、基材の体積含有率を増大させようとする
と触媒活性が低下することになり、触媒活性を低下させ
ることなく、薄板で高強度の板状触媒を得ることは困難
であった。
【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
なくし、触媒活性を低下させることなく、薄板で、しか
も高強度の無機繊維板状触媒を提供することにある。
なくし、触媒活性を低下させることなく、薄板で、しか
も高強度の無機繊維板状触媒を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、無機繊維製
網状基材を使用し、網目または網目と基材間に触媒成分
を充填した無機繊維板状触媒の板の厚さおよび曲げ強度
が、無機繊維製網状基材の厚さに支配されることに着目
し、鋭意研究の結果、織り方を工夫した網状基材を用い
れば、ヤーンを構成する繊維数が同一でも厚さを薄くで
きることを見出し、本発明に到達した。
網状基材を使用し、網目または網目と基材間に触媒成分
を充填した無機繊維板状触媒の板の厚さおよび曲げ強度
が、無機繊維製網状基材の厚さに支配されることに着目
し、鋭意研究の結果、織り方を工夫した網状基材を用い
れば、ヤーンを構成する繊維数が同一でも厚さを薄くで
きることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】すなわち、本発明は、無機繊維製網状基材
を少なくとも上下２枚重ね、それらの間および前記網状
基材の網目の間に触媒成分を埋め込んだ無機繊維板状触
媒において、前記上下の網状基材に絡み織りの無機繊維
製基材を使用したことを特徴とする無機繊維板状触媒に
関する。
を少なくとも上下２枚重ね、それらの間および前記網状
基材の網目の間に触媒成分を埋め込んだ無機繊維板状触
媒において、前記上下の網状基材に絡み織りの無機繊維
製基材を使用したことを特徴とする無機繊維板状触媒に
関する。
【００１０】
【作用】無機繊維板状触媒の曲げ強度は、曲げ変形時に
引張応力が負荷される側の基材の引張強さおよび該基材
の体積含有率の増加に伴って向上する。また、板状触媒
の厚さは、基材の繊維の性状により変化することから、
網状基材のたて糸および／またはよこ糸の繊維数、網目
のピッチ、より方、織り方等を変えることにより、板状
触媒の曲げ強度の向上と、触媒厚さの低減を達成でき
る。
引張応力が負荷される側の基材の引張強さおよび該基材
の体積含有率の増加に伴って向上する。また、板状触媒
の厚さは、基材の繊維の性状により変化することから、
網状基材のたて糸および／またはよこ糸の繊維数、網目
のピッチ、より方、織り方等を変えることにより、板状
触媒の曲げ強度の向上と、触媒厚さの低減を達成でき
る。
【００１１】本発明において、無機繊維製網状基材とし
ては、例えばＥガラス、Ｓガラス、シリカガラスなどの
ガラス繊維、シリカアルミナ系セラミック繊維などの各
種ガラスが用いられる。表１に本発明に好適に使用され
る各種ガラスの成分を示す。
ては、例えばＥガラス、Ｓガラス、シリカガラスなどの
ガラス繊維、シリカアルミナ系セラミック繊維などの各
種ガラスが用いられる。表１に本発明に好適に使用され
る各種ガラスの成分を示す。
【００１２】
【表１】 本発明に用いられる基材は、その織り方が絡み織りであ
ることを特徴とするもので、ヤーンを構成する繊維数が
同一の平織りと比べ、その断面厚さが薄い。したがっ
て、無機繊維製網状基材の網目または網目と基材間に触
媒成分を充填した板状触媒の板の厚さは小さくなる。
ることを特徴とするもので、ヤーンを構成する繊維数が
同一の平織りと比べ、その断面厚さが薄い。したがっ
て、無機繊維製網状基材の網目または網目と基材間に触
媒成分を充填した板状触媒の板の厚さは小さくなる。
【００１３】本発明において、ヤーンのより方は、例え
ば１．８Ｓ、３．５Ｓという２種類がある。本発明にお
いて、触媒成分である触媒ペーストは、公知の調製法に
よる酸化チタンを主成分とする触媒粉末に、例えば水分
を加え、水を２０〜３０％程度含むペースト状に、また
はシリカゾルを用いてペースト状に調製され、これを例
えば図１に示すローラで塗布して板状触媒体が形成され
る。この方法によれば、クラックの発生が少なく高密度
で高強度の触媒が得られる。得られた触媒体は、例えば
乾燥後４００〜６００℃で焼成される。
ば１．８Ｓ、３．５Ｓという２種類がある。本発明にお
いて、触媒成分である触媒ペーストは、公知の調製法に
よる酸化チタンを主成分とする触媒粉末に、例えば水分
を加え、水を２０〜３０％程度含むペースト状に、また
はシリカゾルを用いてペースト状に調製され、これを例
えば図１に示すローラで塗布して板状触媒体が形成され
る。この方法によれば、クラックの発生が少なく高密度
で高強度の触媒が得られる。得られた触媒体は、例えば
乾燥後４００〜６００℃で焼成される。
【００１４】本発明において上記無機繊維基材は、その
まま用いてもよいが、圧延塗布時の目ずれ防止、耐水
性、強度、剛性等を向上させて触媒成分の塗布作業を容
易にするため、シリカ、チタニアなどの無機微粒子およ
び／またはポリビニルアルコールなどの有機結合剤を含
浸したり、耐熱性や耐酸性を持たせるために酸で処理し
たり、加熱による前処理を施すことが好ましい。
まま用いてもよいが、圧延塗布時の目ずれ防止、耐水
性、強度、剛性等を向上させて触媒成分の塗布作業を容
易にするため、シリカ、チタニアなどの無機微粒子およ
び／またはポリビニルアルコールなどの有機結合剤を含
浸したり、耐熱性や耐酸性を持たせるために酸で処理し
たり、加熱による前処理を施すことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明を具体的実施例によ
っで詳細に説明する。 実施例１ メタチタン酸スラリ（ＴｉＯ2 含有量３０％）２０kgに
メタバナジン酸アンモン（ＮＨ4 ＶＯ3)０．２９kgおよ
びモリブデン酸アンモン（３（ＮＨ4)2 Ｏ・７ＭｏＯ3
・４Ｈ2 Ｏ）０．７２kgとを加え、加熱ニーダにより水
を蒸発させながら混練し水分約４０％のペーストを得
た。本ペーストを約３mmφの柱状に押出造粒後、流動床
乾燥機を用いて１５０℃で乾燥、さらに空気中で５５０
℃で２時間焼成した。得られた顆粒をハンマミルで平均
粒径約１μｍに粉砕して触媒粉末を得た。本粉末５kgに
ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ファイバー１．３kgを加え、水を
徐々に添加しながら粘土状になるまで混練し、水分２７
％の触媒ペーストを得た。一方、Ｅガラス製９μｍφ長
繊維を１６００本縒り合わせたヤーンを８本／２５．４
ｍｍのピッチ、および４００本を縒り合わせたヤーンを
４本／２５．４ｍｍのピッチで絡み織りした基材に、Ｓ
ｉＯ2 ：１０wt％、ＴｉＯ2 ：５０wt％、ポリビニール
アルコール：２wt％のスラリーを含浸した後、１３０℃
で３０分乾燥した。得られた網状基材を５wt％塩酸中に
６０℃で２ｈ浸漬後、３０分水洗し、さらに１３０℃で
乾燥して触媒基材を得た。
っで詳細に説明する。 実施例１ メタチタン酸スラリ（ＴｉＯ2 含有量３０％）２０kgに
メタバナジン酸アンモン（ＮＨ4 ＶＯ3)０．２９kgおよ
びモリブデン酸アンモン（３（ＮＨ4)2 Ｏ・７ＭｏＯ3
・４Ｈ2 Ｏ）０．７２kgとを加え、加熱ニーダにより水
を蒸発させながら混練し水分約４０％のペーストを得
た。本ペーストを約３mmφの柱状に押出造粒後、流動床
乾燥機を用いて１５０℃で乾燥、さらに空気中で５５０
℃で２時間焼成した。得られた顆粒をハンマミルで平均
粒径約１μｍに粉砕して触媒粉末を得た。本粉末５kgに
ＳｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 ファイバー１．３kgを加え、水を
徐々に添加しながら粘土状になるまで混練し、水分２７
％の触媒ペーストを得た。一方、Ｅガラス製９μｍφ長
繊維を１６００本縒り合わせたヤーンを８本／２５．４
ｍｍのピッチ、および４００本を縒り合わせたヤーンを
４本／２５．４ｍｍのピッチで絡み織りした基材に、Ｓ
ｉＯ2 ：１０wt％、ＴｉＯ2 ：５０wt％、ポリビニール
アルコール：２wt％のスラリーを含浸した後、１３０℃
で３０分乾燥した。得られた網状基材を５wt％塩酸中に
６０℃で２ｈ浸漬後、３０分水洗し、さらに１３０℃で
乾燥して触媒基材を得た。
【００１６】得られた基材のうちピッチ８本／２５．４
ｍｍのものを上側に、４本／２５．４ｍｍのものを下側
に配し、その間に前記触媒ペーストを挟んでローラ径１
５０φの加圧ローラを通過させて板状の成形体を得た。
得られた成形体を風乾後通気しながら５５０℃で２時間
焼成して、板厚さ０．７２mm、曲げ強度２５６kg／cm 2
の板状触媒を得た。得られた板状触媒について３５０℃
における脱硝率を測定したところ、７０％であった。
ｍｍのものを上側に、４本／２５．４ｍｍのものを下側
に配し、その間に前記触媒ペーストを挟んでローラ径１
５０φの加圧ローラを通過させて板状の成形体を得た。
得られた成形体を風乾後通気しながら５５０℃で２時間
焼成して、板厚さ０．７２mm、曲げ強度２５６kg／cm 2
の板状触媒を得た。得られた板状触媒について３５０℃
における脱硝率を測定したところ、７０％であった。
【００１７】
【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、使
用する無機繊維製基材の織り方を絡み織りとすることに
より、触媒活性および強度を低下させることなく、薄板
の板状触媒を得ることができ、排ガス脱硝用触媒のよう
な大形触媒を形成することができる。さらに薄板化でき
ることから排ガス通気時の圧力損失が小さくなり装置の
コンパクト化、低コスト化が可能となる。
用する無機繊維製基材の織り方を絡み織りとすることに
より、触媒活性および強度を低下させることなく、薄板
の板状触媒を得ることができ、排ガス脱硝用触媒のよう
な大形触媒を形成することができる。さらに薄板化でき
ることから排ガス通気時の圧力損失が小さくなり装置の
コンパクト化、低コスト化が可能となる。
【００１８】本願の請求項２記載の発明によれば、上下
２枚の網状基材として絡み織りの無機繊維製網状基材を
用いたことにより、触媒活性を低下させることなく、高
強度かつ薄板の板状触媒が得られる。
２枚の網状基材として絡み織りの無機繊維製網状基材を
用いたことにより、触媒活性を低下させることなく、高
強度かつ薄板の板状触媒が得られる。
【図１】無機繊維板状触媒の製造法を示す説明図であ
る。
る。
【図２】従来技術による無機繊維板状触媒の断面図であ
る。
る。
１…上側基材のたてヤーン、２…上側基材のよこヤー
ン、３…下側基材のたてヤーン、４…下側基材のよこヤ
ーン、５…触媒成分。
ン、３…下側基材のたてヤーン、４…下側基材のよこヤ
ーン、５…触媒成分。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−73053（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79846（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−258746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−6318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−70839（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−7042（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86 B01D 53/94
Claims (1)
- 【請求項１】 無機繊維製網状基材を少なくとも上下２
枚重ね、それらの間および前記網状基材の網目の間に触
媒成分を埋め込んだ無機繊維板状触媒において、前記上
下の網状基材として絡み織りの無機繊維製基材を使用し
たことを特徴とする無機繊維板状触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00010698A JP3258268B2 (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 無機繊維板状触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00010698A JP3258268B2 (ja) | 1998-01-05 | 1998-01-05 | 無機繊維板状触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10174884A JPH10174884A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3258268B2 true JP3258268B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
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- 1998-01-05 JP JP00010698A patent/JP3258268B2/ja not_active Expired - Lifetime
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