JP4495576B2 - 触媒体担持基材 - Google Patents
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特許文献2〔特開平9−57100号公報〕には、セラミクス製基材に、触媒体をアルミナゾルおよび硝酸アルミニウムと共にコーティングすることで担持させた触媒体担持基材が開示されている。
特許文献3〔特開2001−9280号公報〕には、セラミクス製基材にアルミナの硝酸酸性スラリーをコーティングし、焼成してアルミナ層を形成し、このアルミナ層に触媒体を担持させた触媒体担持基材が開示されている。
特許文献4〔特開平3−157143号公報〕には、ステンレス製の基材にウイスカーを形成させ、このウイスカーに触媒成分を担持させた触媒体担持基材が開示されている。
(1)基材上に硬化性組成物からなる硬化性組成物層を形成し、この組成物層を硬化させて硬化物層としたのちに、この硬化物層の上に、触媒体を担持させる方法〔以下、この方法を方法−1とする。〕、
以下、これらの方法について詳しく説明する。
先ず、上記の方法−1について説明する。この方法において、硬化性組成物層は、例えば前記硬化性組成物を基材上にコーティングすることにより形成され、具体的には、水に無機バインダーおよび無機耐火物粉末が分散されてなる硬化性コーティング液をコーティングすることにより形成され、硬化性組成物がシランカップリング剤を含有するものである場合には、硬化性コーティング液として無機バインダー、無機対価物粉末およびシランカップリング剤を含有するものをコーティングすることにより形成される。このような硬化性コーティング液における水の含有量は、基材の種類、無機バインダーの種類、コーティング作業の容易さ等に応じて適宜選択されるが、水の含有量が多過ぎると、形成される硬化性組成物層が薄くなって、十分な量の硬化物で触媒体を担持できずに剥離し易くなる傾向にあり、また、少な過ぎると均一なコーティングが困難となる傾向にあるため、通常は硬化性コーティング液100重量部中の固形分の含有量が35重量部〜65重量部となるように使用される。ここで、固形分とは、該コーティング液を100℃以上の温度で加熱脱水した後の残渣をいう。
次に方法−2について説明する。この方法において、混合硬化性組成物層は、例えば触媒体、無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含む硬化性コーティング液を基材上にコーティングすることにより形成され、硬化性組成物がシランカップリング剤を含有するものである場合には、さらにシランカップリング剤を含む硬化性コーティング液を基材上にコーティングすることにより形成される。触媒体を含む硬化性コーティング液として通常は、水に触媒体、無機バインダーおよび無機耐火物粉末が分散された液が用いられ、硬化性組成物がシランカップリング剤を含有するものである場合には、さらにシランカップリング剤が分散された液が用いられる。
(1)触媒体剥離量
触媒体担持基材の重量(W1)を測定し、次いで超音波洗浄機により、水中で30分間超音波を照射し、150℃で乾燥させた後の重量(W2)を測定して、超音波照射前後の重量差(ΔW=W1−W2)を触媒体剥離量とした。この触媒体剥離量が少ないほど、触媒体の担持能力が高い。
コロイダルシリカ分散液〔日本化学工業(株)製、「シリカドール20A」、コロイダルシリカが水に分散されたもので、固形分の含有量は20重量%〕112.4重量部(固形分22.5重量部)、
石英粉末〔(株)龍森製、「クリスタライトVX−S2」〕75.5重量部、
シランカップリング剤〔東レダウコーニングシリコーン(株)製、「SH6040」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン〕1重量部および
無機分散剤〔(株)ホージュン製、「ベンゲル」、モンモリロナイトの粉末、E2/3Si8(Al10/3Mg2/3)O20・(OH)4(Eはナトリウム、カリウムなどでイオン交換可能な原子を示す。)〕2.9重量部
を混合し4時間攪拌して、硬化性コーティング液を得た。
実施例1と同様に操作して得た硬化性コーティング液10重量部に、実施例1で用いたと同じ活性アルミナ分散液100重量部を加え、30分間攪拌して触媒体を含む硬化性コーティング液を得た。
実施例1で用いたと同様のメタルハニカム担体〔24mmφ×50mm、見かけ体積30cm3〕を実施例1で用いたと同じ活性アルミナ分散液に浸漬し、引き上げた後エアーブローして余分の液を除去し、5分間150℃に加熱して乾燥させて、メタルハニカム担体の表面に活性アルミナ粉末が担持された、本発明の触媒体担持基材を得た。次いで500℃に加熱し、同温度で40分間保持して、活性アルミナ粉末を賦活した。メタルハニカム担体を活性アルミナ分散液に浸漬する前の重量と、焼成後の重量との差から、活性アルミナ粉末の担持量を求めたところ、メタルハニカム担体の見かけ体積1L(1000cm3)あたり100gであった。この触媒体担持基材の評価結果を第1表にまとめて示す。
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
担持量(g/L) W1(g) W2(g) ΔW(g)
活性アルミナ 硬化物
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例1 100 10 79.34 79.01 0.33
実施例2 100 10 78.86 78.41 0.45
比較例1 100 0 76.31 74.36 1.55
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
コロイダルアルミナ分散液〔触媒化成工業(株)製、「カタロイドAS−3」、コロイダルアルミナが水に分散されたもので、固形分の含有量は7重量%、水素イオン濃度pH4〜7〕68重量部(固形分4.8重量部)、
酢酸酸性のコロイダルアルミナ分散液〔日産化学工業(株)製、「アルミナゾル200」、コロイダルアルミナが酢酸酸性水溶液に分散されたもので、固形分の含有量は10重量%、酢酸含有量3.5重量%以下〕12重量部(固形分1.2重量部)、
アルミナ粉末〔住友化学(株)製、「AES−12」〕10重量部、
シランカップリング剤〔SH6040〕5重量部、
純水5重量部および
活性アルミナ粉末10重量部
を混合し、ジューサーミキサーを用いて3分間攪拌して、活性アルミナ粉末を含む硬化性コーティング液を得た。
コロイダルアルミナ分散液〔カタロイドAS−3〕68重量部(固形分4.8重量部)、
アルミナ粉末〔住友化学(株)製、「AES−12」〕5重量部、
アルミナ粉末〔住友化学(株)製、「ALM−41」〕5重量部、
シランカップリング剤〔SH6040〕5重量部、
純水5重量および
活性アルミナ粉末10重量部
を混合し、ジューサーミキサーを用いて3分間攪拌して、活性アルミナ粉末を含む硬化性コーティング液を得た。
硝酸酸性のコロイダルアルミナ分散液〔日産化学工業(株)製、「アルミナゾル520」、コロイダルアルミナが硝酸酸性水溶液に分散されたもので、固形分の含有量は20重量%、硝酸含有量1%以下〕125重量部(固形分25重量部)、
アルミナ粉末〔住友化学(株)製、「AES−12」〕45重量部、
無機分散剤〔「ベンゲル」〕1.5重量部、
純水20重量部および
活性アルミナ粉末30重量部
を混合し、ジューサーミキサーを用いて3分間攪拌して、活性アルミナ粉末を含む硬化性コーティング液を得た。
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 担持量(g/L) W1(g) W2(g) ΔW(g)
硬化物層(活性アルミナ)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例3 10 (3.3) 76.06 76.03 0.03
実施例4 10 (3.3) 76.08 76.03 0.05
比較例2 20 (5.9) 76.64 76.57 0.07
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Claims (6)
- 無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含む硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物によって、触媒体が基材に担持されてなり、
硬化性組成物における無機バインダーおよび無機耐火物粉末の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり、それぞれ、無機バインダー15重量部〜40重量部、無機耐火物粉末85重量部〜60重量部であり、
硬化性組成物がさらにシランカップリング剤を含み、
硬化性組成物におけるシランカップリング剤の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり0.5重量部〜40重量部であることを特徴とする内燃機関の排気ガス洗浄用触媒体担持基材。 - 基材上に、無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含む硬化性組成物層を形成し、該硬化性組成物層を硬化させて硬化物層とし、該硬化物層の上に、触媒体を担持させる請求項1に記載の排気ガス洗浄用触媒体担持基材の製造方法であって、
硬化性組成物層における無機バインダーおよび無機耐火物粉末の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり、それぞれ、無機バインダー15重量部〜40重量部、無機耐火物粉末85重量部〜60重量部であり、
硬化性組成物層がさらにシランカップリング剤を含み、
硬化性組成物層におけるシランカップリング剤の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり0.5重量部〜40重量部である排気ガス洗浄用触媒体担持基材の製造方法。 - 無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含み、
無機バインダーおよび無機耐火物粉末の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり、それぞれ、無機バインダー15重量部〜40重量部、無機耐火物粉末85重量部〜60重量部であり、
さらにシランカップリング剤を含み、
シランカップリング剤の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり0.5重量部〜40重量部である硬化性コーティング液を基材上にコーティングして硬化性組成物層を形成する請求項2に記載の製造方法。 - 触媒体が分散された触媒体コーティング液を前記硬化物層の上にコーティングして触媒体を担持させる請求項3に記載の製造方法。
- 基材上に、触媒体、無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含む混合硬化性組成物層を形成し、該混合硬化性組成物層を硬化させる請求項1に記載の排気ガス洗浄用触媒体担持基材の製造方法であって、
混合硬化性組成物層における無機バインダーおよび無機耐火物粉末の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり、それぞれ、無機バインダー15重量部〜40重量部、無機耐火物粉末85重量部〜60重量部であり、
混合硬化性組成物層がさらにシランカップリング剤を含み、
混合硬化性組成物層におけるシランカップリング剤の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり0.5重量部〜40重量部である排気ガス洗浄用触媒体担持基材の製造方法。 - 触媒体、無機バインダーおよび無機耐火物粉末を含み、
無機バインダーおよび無機耐火物粉末の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり、それぞれ、無機バインダー15重量部〜40重量部、無機耐火物粉末85重量部〜60重量部であり、
さらにシランカップリング剤を含み、
シランカップリング剤の含有量が、無機バインダーおよび無機耐火物粉末の合計100重量部あたり0.5重量部〜40重量部である硬化性コーティング液を基材上にコーティングして混合硬化性組成物層を形成する請求項5に記載の製造方法。
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