JP5017230B2 - Porous film forming paint for automobile exhaust gas purification filter, porous membrane for automobile exhaust gas purification filter, automobile exhaust gas purification filter, and automobile exhaust gas purification filter manufacturing method. - Google Patents

Porous film forming paint for automobile exhaust gas purification filter, porous membrane for automobile exhaust gas purification filter, automobile exhaust gas purification filter, and automobile exhaust gas purification filter manufacturing method. Download PDF

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本発明は、多孔質膜形成用塗料及び多孔質膜、セラミックフィルタ、排ガス浄化フィルタ並びにセラミックフィルタの製造方法に関し、更に詳しくは、自動車のディーゼルエンジン等から排出される排ガスから粒子状物質を除去するための排ガス浄化フィルタの隔壁表面に多孔質膜を形成する際に用いて好適な多孔質膜形成用塗料、この多孔質膜形成用塗料を塗布、熱処理して得られた多孔質膜、この多孔質膜を多孔質セラミックスの支持体の表面に形成したセラミックフィルタ、このセラミックフィルタを備えた排ガス浄化フィルタ、並びにセラミックフィルタの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a coating material for forming a porous film, a porous film, a ceramic filter, an exhaust gas purification filter, and a method for producing a ceramic filter. More specifically, the present invention removes particulate matter from exhaust gas discharged from automobile diesel engines and the like. For forming a porous film on the partition wall surface of an exhaust gas purification filter, a porous film obtained by applying and heat-treating this porous film-forming paint, The present invention relates to a ceramic filter having a porous membrane formed on the surface of a porous ceramic support, an exhaust gas purification filter provided with the ceramic filter, and a method for producing the ceramic filter.

従来、使用時の圧力損失が低くかつ微粒子の捕集効率が高いフィルタとしては、大きな気孔径を有する多孔質支持体の表面に、気孔径が多孔質支持体の気孔径よりも小さくかつ厚みが薄い多孔質膜を設けたフィルタが知られている。
このようなフィルタとしては、多孔質セラミックスからなる支持体の表面にセラミックスからなる多孔質膜が形成されたセラミックフィルタが知られている。
このセラミックフィルタでは、多孔質膜は、多孔質セラミックスからなる支持体の表面に、粒子径の小さいセラミックス粒子からなる積層体を形成し、この積層体を熱処理することにより形成される。この多孔質膜の気孔径を捕集する粒子の大きさに合わせて制御する方法としては、積層体を構成しているセラミックス粒子の粒子径を調整する方法が用いられている。
Conventionally, as a filter with low pressure loss during use and high particulate collection efficiency, the pore diameter is smaller than the pore diameter of the porous support and has a thickness on the surface of the porous support having a large pore diameter. A filter provided with a thin porous membrane is known.
As such a filter, a ceramic filter in which a porous film made of ceramics is formed on the surface of a support made of porous ceramics is known.
In this ceramic filter, the porous membrane is formed by forming a laminated body made of ceramic particles having a small particle diameter on the surface of a support made of porous ceramics and heat-treating the laminated body. As a method for controlling the pore size of the porous film according to the size of the particles to be collected, a method of adjusting the particle size of the ceramic particles constituting the laminate is used.

ところで、多孔質セラミックスからなる支持体の表面に、この多孔質セラミックスよりも気孔径が小さくかつ厚みが薄い多孔質膜を形成する場合には、多孔質膜を構成するセラミックス粒子の粒子径を多孔質セラミックスの気孔径よりも小さくする必要があった。このため、多孔質膜を形成する際に、この多孔質膜を構成するセラミックス粒子が多孔質セラミックスの気孔内に侵入してしまうという問題点が生じる虞があった。
そこで、このような問題点を解決するための様々な方法が提案されている。
By the way, when a porous film having a pore size smaller and thinner than that of the porous ceramic is formed on the surface of the support made of the porous ceramic, the particle diameter of the ceramic particles constituting the porous film is made porous. It was necessary to make it smaller than the pore diameter of the ceramic. For this reason, when forming a porous film, there existed a possibility that the ceramic particle which comprises this porous film might penetrate | invade in the pore of porous ceramics.
Therefore, various methods for solving such problems have been proposed.

例えば、セラミックからなる多孔質基材を疎水化処理するとともに、粒子径の小さいセラミックス粒子を含む水系スラリーを用いることにより、この水系スラリーが多孔質基材の気孔内に入らないようにする方法が提案されている(例えば特許文献1)。この方法では、多孔質基材の表面に水系スラリーを付着させるために、水系スラリーに疎水化処理剤を除去またはその機能を低下させる物質を添加している。
また、予め、粒子径の小さいセラミックス粒子を多孔質支持体の気孔径と同等もしくはそれ以上の大きさの二次粒子とし、この二次粒子を含むスラリーを用いて、多孔質膜を形成する方法が提案されており、二次粒子の製造方法としては、セラミックス粒子を予め仮焼する方法(例えば特許文献2)や、スラリーに凝集剤を加えて、セラミックス粒子を凝集させる方法(例えば特許文献3)が提案されている。
For example, there is a method for hydrophobizing a porous substrate made of ceramic and using an aqueous slurry containing ceramic particles having a small particle diameter so that the aqueous slurry does not enter the pores of the porous substrate. It has been proposed (for example, Patent Document 1). In this method, in order to adhere the aqueous slurry to the surface of the porous substrate, a substance that removes the hydrophobizing agent or lowers its function is added to the aqueous slurry.
A method of forming a porous film by using ceramic particles having a small particle size as secondary particles having a size equal to or larger than the pore size of the porous support in advance and using a slurry containing the secondary particles. As a method for producing secondary particles, a method of pre-calcining ceramic particles (for example, Patent Document 2) or a method of adding a flocculant to a slurry to aggregate ceramic particles (for example, Patent Document 3). ) Has been proposed.

さらに、多孔質支持体の気孔に除去可能な物質を充填して、この気孔を塞いだ後、多孔質支持体の表面に粒子径の小さいセラミックス粒子を含むスラリーを塗布する方法が提案されており、気孔を塞ぐ方法としては、除去可能な物質として可燃性物質を用い、この可燃性物質を後の焼成工程により燃焼除去する方法(例えば特許文献4)や、除去可能な物質として水やアルコールを用い、塗布後、乾燥することにより、これら水やアルコールを除去する方法(例えば特許文献5、6)が提案されている。   Furthermore, a method has been proposed in which the pores of the porous support are filled with a removable substance, the pores are closed, and then a slurry containing ceramic particles having a small particle diameter is applied to the surface of the porous support. As a method for closing the pores, a flammable substance is used as a removable substance, and the flammable substance is burned and removed by a subsequent firing step (for example, Patent Document 4), or water or alcohol is used as a removable substance. A method of removing these water and alcohol by using and drying after application (for example, Patent Documents 5 and 6) has been proposed.

一方、自動車のディーゼルエンジンから排出される排ガス中に含まれる様々な物質は、大気汚染の原因となり、これまでに様々な環境問題を引き起こしている。特に、排ガス中に含まれる粒子状物質(PM:Particulate Matter)は、喘息や花粉症等のアレルギー性疾患を引き起こす要因とも言われている。
一般に、自動車用ディーゼルエンジンでは、粒子状物質を捕集するために、DPF(Diesel Particulate Filter)と称される排ガス浄化フィルタが使用されている。このDPFは、セラミックス製のハニカム構造体からなるガス流路の両端を市松模様に目封じし、一方のガス流路を排ガスの流入セル(流入ガス流路)、他方のガス流路を排ガスの流出セル(流出ガス流路)としたものであり、この流入セルと流出セルとの間の隔壁中の細孔を排ガスが通過する際に、この排ガス中の粒子状物質が捕集されるようになっている(例えば特許文献7)。
On the other hand, various substances contained in exhaust gas discharged from automobile diesel engines cause air pollution and have caused various environmental problems. In particular, particulate matter (PM) contained in exhaust gas is also said to cause allergic diseases such as asthma and hay fever.
In general, in an automobile diesel engine, an exhaust gas purification filter called DPF (Diesel Particulate Filter) is used to collect particulate matter. In this DPF, both ends of a gas flow path made of a ceramic honeycomb structure are sealed in a checkered pattern, one gas flow path is an exhaust gas inflow cell (inflow gas flow path), and the other gas flow path is exhaust gas. This is an outflow cell (outflow gas flow path), and particulate matter in the exhaust gas is collected when the exhaust gas passes through the pores in the partition wall between the inflow cell and the outflow cell. (For example, Patent Document 7).

このDPFでは、特にサブミクロン径の粒子状物質の捕集特性を向上させることが要求されているが、従来のDPFでは、その隔壁の平均気孔径が5〜50μm程度であるから、隔壁にPMが堆積していない状態でのDPFにおける捕集効率(PM重量基準)は90%に達しておらず、隔壁にPMが堆積するにつれて、この隔壁にPMの層が形成され、このPM層に新しいPMが捕集されることでDPFにおける捕集効率が向上し、100%に近付いていく。このように、従来のDPFでは、PM層が形成した後の捕集効率は高いものの、PM堆積量が少ない状態での捕集効率は必ずしも満足できるものではないことが知られている(非特許文献1)。
特開2000−218114号公報 特開平11−33322号公報 特開平11−188217号公報 特開平1−274815号公報 特公昭63−66566号公報 特開2000−288324号公報 特開平9−77573号公報 SAEテクニカルペーパー 980545 米国自動車技術者協会 1998年発行(SAE Technical Paper 980545, Society of Automotive Engineers (1998))
In this DPF, it is particularly required to improve the collection characteristics of particulate matter having a submicron diameter. However, in the conventional DPF, the average pore diameter of the partition wall is about 5 to 50 μm. The collection efficiency (based on PM weight) in the DPF in a state where no P is deposited does not reach 90%. As PM is deposited on the partition wall, a PM layer is formed on the partition wall, and a new layer is formed on the PM layer. By collecting PM, the collection efficiency in the DPF is improved and approaches 100%. As described above, it is known that the conventional DPF has a high collection efficiency after the PM layer is formed, but does not necessarily satisfy the collection efficiency in a state where the PM deposition amount is small (non-patent). Reference 1).
JP 2000-218114 A JP-A-11-33322 JP-A-11-188217 JP-A-1-274815 Japanese Patent Publication No. 63-66566 JP 2000-288324 A JP-A-9-77573 SAE Technical Paper 980545 American Society of Automotive Engineers Published in 1998 (SAE Technical Paper 980545, Society of Automotive Engineers (1998))

上述したように、従来のDPFでは、隔壁の平均気孔径が5〜50μm程度とミクロン径のオーダーであるために、この平均気孔径より径の小さなサブミクロン径の粒子状物質を捕集することは容易ではないという問題点があった。
サブミクロン径の粒子状物質の捕集特性を向上させるためには、隔壁の平均気孔径を縮小することも一つの方法であるが、隔壁の平均気孔径を縮小すると、サブミクロン径の粒子状物質の捕集特性は向上するものの、DPFとしての通気性が低下し、圧力損失が増加するため、十分な排ガス流量が得られないという不具合が生じることとなる。すなわち、従来のDPFでは、特にPM堆積量が少ない状態における高い捕集効率と低い圧力損失(十分な排ガス流量)を両立できておらず、この両方の性能を満たす材料が求められていた。
そこで、DPFにおける隔壁の平均気孔径を5〜50μmのままとし、この隔壁の表面に平均気孔径が数10nm〜5μmの多孔質膜を形成することが考えられている。この多孔質膜を形成する場合、上述した従来技術を適用することが考えられる。
As described above, in the conventional DPF, since the average pore diameter of the partition wall is on the order of 5 to 50 μm and a micron diameter, the particulate matter having a sub-micron diameter smaller than the average pore diameter is collected. There was a problem that was not easy.
In order to improve the collection characteristics of particulate matter with submicron diameter, it is one method to reduce the average pore diameter of the partition wall, but when the average pore diameter of the partition wall is reduced, the particle size of the submicron diameter is reduced. Although the substance collection characteristic is improved, the air permeability as the DPF is reduced and the pressure loss is increased, so that there is a problem that a sufficient exhaust gas flow rate cannot be obtained. That is, the conventional DPF cannot achieve both high collection efficiency and low pressure loss (sufficient exhaust gas flow rate) particularly in a state where the amount of accumulated PM is small, and a material satisfying both of these performances has been demanded.
Therefore, it is considered that the average pore diameter of the partition walls in the DPF remains 5 to 50 μm, and a porous film having an average pore diameter of several tens nm to 5 μm is formed on the surface of the partition walls. When forming this porous film, it is conceivable to apply the above-described conventional technique.

しかしながら、このような多孔質膜を有するDPFにおいても、次のような問題点がある。
例えば、平均気孔径が100nmの多孔質膜を形成するためには、多孔質膜を構成する粒子の一次粒子径を40〜60nm程度とする必要があり、この粒子径はDPFの平均気孔径の数100分の1程度の大きさである。このように、多孔質膜を構成する粒子の一次粒子径は、上記の従来技術における多孔質膜の粒子径がサブミクロンからミクロンのオーダーであるのに比べて非常に小さい。
そのため、DPFの隔壁に多孔質膜を形成する際に、従来技術をそのまま適用すると、多孔質膜を構成する粒子の一部が隔壁の気孔内に流入することを避けるのが難しい。
However, the DPF having such a porous membrane also has the following problems.
For example, in order to form a porous film having an average pore diameter of 100 nm, the primary particle diameter of the particles constituting the porous film needs to be about 40 to 60 nm. This particle diameter is the average pore diameter of the DPF. The size is about a few hundredths. As described above, the primary particle diameter of the particles constituting the porous film is very small compared to the particle diameter of the porous film in the above-described prior art on the order of submicron to micron.
Therefore, when the conventional technique is applied as it is when forming the porous film on the partition walls of the DPF, it is difficult to avoid a part of the particles constituting the porous film from flowing into the pores of the partition walls.

さらに、DPFは、それぞれのセルが、例えば一端が封止された断面1mm角、長さ150mmの細長い筒状をなしており、さらに、これらのセルは、隣接するセルの封止端部の位置が互いに逆方向となるように交互に封止端部が設けられ、重ねられてハニカム状とされた特殊な形状であるのに対し、上述の従来技術における多孔質支持体は、板状または直径がセンチメートルのオーダーの筒状である。したがって、DPFの主要部であるハニカム構造体の隔壁に多孔質膜を形成する際に上記の従来技術を適用しようとしても、形状が大幅に異なることから適用が難しい。また、従来技術が適用可能であったとしても、工程が複雑になり、用いる材料等も工夫する必要があり、製造コストが高くなる虞がある。
このように、DPFにおけるハニカム構造体の隔壁の表面に多孔質膜を形成する技術については、いまだに確立されていないのが現状である。
Furthermore, the DPF has, for example, an elongated cylindrical shape with a 1 mm square cross section and a length of 150 mm in which each cell is sealed at one end, and these cells are positioned at the sealing end portions of adjacent cells. In contrast to the special shape in which the sealing end portions are alternately provided so as to be opposite to each other and overlapped to form a honeycomb shape, the above-described porous support in the prior art has a plate shape or a diameter. Is a cylinder in the order of centimeters. Therefore, even if an attempt is made to apply the above-described conventional technique when forming a porous film on the partition walls of the honeycomb structure which is the main part of the DPF, the application is difficult because the shape is greatly different. Moreover, even if the conventional technique is applicable, the process becomes complicated, and it is necessary to devise materials to be used, which may increase the manufacturing cost.
As described above, the technology for forming a porous film on the surface of the partition walls of the honeycomb structure in the DPF has not yet been established.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、DPF等の多孔質セラミックスからなる支持体の表面にセラミックスの多孔質膜を形成することが可能な多孔質膜形成用塗料及び多孔質膜、この多孔質膜を多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に形成したセラミックフィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明のセラミックフィルタにより、粒子状物質の堆積量が少ない状態でも高い捕集効率が得られ、同時に圧力損失が低い排ガス浄化フィルタを提供することをも目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a porous film-forming coating material capable of forming a ceramic porous film on the surface of a support made of porous ceramics such as DPF. And a porous membrane, a ceramic filter having the porous membrane formed on the surface of a porous support made of porous ceramics, and a method for producing the same.
It is another object of the present invention to provide an exhaust gas purification filter that can obtain a high collection efficiency even when the amount of particulate matter deposited is small and at the same time has a low pressure loss.

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、アルミナやジルコニア等の酸化物を主成分とした微粒子を用いてセラミックス多孔質膜を形成する場合に、平均一次粒子径、タップかさ密度及び塗料中の平均二次粒子径が制御された酸化物を成分とする微粒子と、水を成分とする分散媒とを含有し、その粘度が2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下に制御された多孔質膜形成用塗料を用いれば、多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面にセラミックスの多孔質膜を形成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that when forming a ceramic porous film using fine particles mainly composed of oxides such as alumina and zirconia, the average primary particle diameter , Containing fine particles containing an oxide whose tap bulk density and average secondary particle size in the paint are controlled, and a dispersion medium containing water as a component, and having a viscosity of 2 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less It was found that a porous film of a ceramic can be formed on the surface of a porous support made of porous ceramics by using a controlled coating for forming a porous film, and the present invention has been completed. It was.

すなわち、本発明の自動車用排ガス浄化フィルタの多孔質膜形成用塗料は、酸化物を成分とする微粒子と分散媒と親水性あるいは疎水性の高分子とを含有してなり、自動車用排ガス浄化フィルタに設けられる片側が封止された多孔質支持体への多孔質膜形成に用いられる塗料であって、前記微粒子は、平均一次粒子径が10nm以上かつ1000nm以下、タップかさ密度が0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下、前記塗料中の平均二次粒子径が0.1μm以上かつ10μm以下であり、前記塗料の粘度は、2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下であり、前記微粒子の質量に対する前記高分子の質量の比(高分子の質量/微粒子の質量)が、0.06以上1以下であることを特徴とする。 That is, the porous film paint for automobile exhaust gas purification filter of the present invention, oxide Ri name contains the fine particle component and a dispersion medium and a hydrophilic or hydrophobic polymer, automotive exhaust gas purification A coating material used for forming a porous film on a porous support with one side sealed provided in a filter , wherein the fine particles have an average primary particle diameter of 10 nm to 1000 nm and a tap bulk density of 0.1 g. / Cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less, the average secondary particle diameter in the paint is 0.1 μm or more and 10 μm or less, and the viscosity of the paint is 2 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less. The ratio of the mass of the polymer to the mass of the fine particles (the mass of the polymer / the mass of the fine particles) is 0.06 or more and 1 or less .

前記酸化物は、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、シリカ、イットリア、ムライト、コージェライト、チタン酸アルミニウム、マグネシアの群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。   The oxide is preferably one or more selected from the group consisting of alumina, zirconia, titania, zinc oxide, silica, yttria, mullite, cordierite, aluminum titanate, and magnesia.

本発明の多孔質膜は、本発明の多孔質膜形成用塗料を塗布して得られた塗膜を熱処理してなる多孔質膜であって、この多孔質膜の平均気孔径は0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率は35%以上かつ90%以下であることを特徴とする。   The porous film of the present invention is a porous film obtained by heat-treating a coating film obtained by applying the coating material for forming a porous film of the present invention, and the average pore diameter of this porous film is 0.02 μm. It is characterized by being not less than 5 μm and a porosity of not less than 35% and not more than 90%.

本発明のセラミックフィルタは、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に、本発明の多孔質膜が形成されていることを特徴とする。   The ceramic filter of the present invention is characterized in that the porous membrane of the present invention is formed on the surface of a porous support made of porous ceramics having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less.

本発明の排ガス浄化フィルタは、本発明のセラミックフィルタを備えてなることを特徴とする。   The exhaust gas purification filter of the present invention comprises the ceramic filter of the present invention.

本発明のセラミックフィルタの製造方法は、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に本発明の多孔質膜形成用塗料を塗布して塗膜を形成し、次いで、この塗膜を熱処理することを特徴とする。   In the method for producing a ceramic filter of the present invention, a coating film is formed by applying the porous film-forming coating material of the present invention to the surface of a porous support made of porous ceramics having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less. Then, this coating film is heat-treated.

本発明の多孔質膜形成用塗料によれば、酸化物を成分とする微粒子の平均一次粒子径を10nm以上かつ1000nm以下、タップかさ密度を0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下、塗料中の平均二次粒子径を0.1μm以上かつ10μm以下に制御し、さらに、塗料の粘度を2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下に制御したので、多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に塗布した際に、微粒子が多孔質支持体の気孔内に侵入するのを抑制することができる。したがって、多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に0.02μm以上かつ5μm以下の平均気孔径を有する均質性に優れたセラミックスの多孔質膜を容易に形成することができる。
また、この多孔質膜形成用塗料を多孔質支持体の表面に塗布するだけで塗膜を形成することができるので、いかなる形状の多孔質支持体であっても、多孔質支持体の形状等の制約を受けることなく、その表面に均質性に優れた多孔質膜を容易に形成することができる。
According to the coating material for forming a porous film of the present invention, the average primary particle diameter of fine particles containing an oxide as a component is 10 nm or more and 1000 nm or less, and the tap bulk density is 0.1 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3. Hereinafter, the average secondary particle diameter in the paint is controlled to 0.1 μm or more and 10 μm or less, and the viscosity of the paint is controlled to 2 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less. When applied to the surface of the body, the fine particles can be prevented from entering the pores of the porous support. Therefore, it is possible to easily form a ceramic porous film having excellent homogeneity having an average pore diameter of 0.02 μm or more and 5 μm or less on the surface of a porous support made of porous ceramics.
In addition, since the coating film can be formed by simply applying the coating material for forming a porous film on the surface of the porous support, the shape of the porous support can be used regardless of the shape of the porous support. Without being restricted, a porous film having excellent homogeneity can be easily formed on the surface.

本発明の多孔質膜によれば、本発明の多孔質膜形成用塗料を塗布して得られた塗膜を熱処理してなる多孔質膜であり、この多孔質膜の平均気孔径を0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率を35%以上かつ90%以下としたので、微細粒子を捕集することが可能な多孔質膜を得ることができる。   According to the porous film of the present invention, the porous film is obtained by heat-treating the coating film obtained by applying the porous film-forming coating material of the present invention. Since the porosity is 02 μm or more and 5 μm or less and the porosity is 35% or more and 90% or less, a porous film capable of collecting fine particles can be obtained.

本発明のセラミックフィルタによれば、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に、本発明の多孔質膜を形成したので、フィルタとしての実効的な平均気孔径を0.02μm以上かつ5μm以下に制御することができる。したがって、サブミクロン径の粒子状物質を捕集することができ、この粒子状物質の捕集特性を向上させるとともに、圧力損失の低いセラミックフィルタを得ることができる。   According to the ceramic filter of the present invention, since the porous membrane of the present invention is formed on the surface of the porous support made of porous ceramics having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less, an effective average as a filter The pore diameter can be controlled to 0.02 μm or more and 5 μm or less. Therefore, it is possible to collect particulate matter having a submicron diameter, and it is possible to improve the collection characteristics of the particulate matter and obtain a ceramic filter with low pressure loss.

本発明の排ガス浄化フィルタによれば、本発明のセラミックフィルタを備えたので、高いPM捕集効率と低い圧力損失とを両立させることができる。   According to the exhaust gas purification filter of the present invention, since the ceramic filter of the present invention is provided, it is possible to achieve both high PM collection efficiency and low pressure loss.

本発明のセラミックフィルタの製造方法によれば、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に本発明の多孔質膜形成用塗料を塗布して塗膜を形成し、次いで、この塗膜を熱処理するので、多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に、サブミクロンのオーダーの気孔径を有する均質性に優れたセラミックスの多孔質膜を容易に形成することができる。
また、この多孔質膜形成用塗料を多孔質支持体の表面に塗布するだけで塗膜を形成することができるので、いかなる形状の多孔質支持体であっても、多孔質支持体の形状等の制約を受けることなく、その表面に均質性に優れた多孔質膜を容易に形成することができる。以上により、低コストかつ量産性に優れたセラミックフィルタを製造することができる。
According to the method for producing a ceramic filter of the present invention, the coating film is formed by applying the coating material for forming a porous film of the present invention on the surface of a porous support made of a porous ceramic having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less. Then, this coating film is heat-treated, so that a ceramic porous film having excellent porosity with a pore size on the order of submicron is easily formed on the surface of a porous support made of porous ceramics. be able to.
In addition, since the coating film can be formed by simply applying the coating material for forming a porous film on the surface of the porous support, the shape of the porous support can be used regardless of the shape of the porous support. Without being restricted, a porous film having excellent homogeneity can be easily formed on the surface. As described above, it is possible to manufacture a ceramic filter having low cost and excellent mass productivity.

本発明の多孔質膜形成用塗料及び多孔質膜、セラミックフィルタ、排ガス浄化フィルタ並びにセラミックフィルタの製造方法を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the porous film-forming coating material and porous membrane, ceramic filter, exhaust gas purification filter, and ceramic filter manufacturing method of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

「多孔質膜形成用塗料」
本実施形態の多孔質膜形成用塗料は、酸化物を成分とする微粒子と分散媒とを含有してなる多孔質膜形成用の塗料であり、この微粒子は、平均一次粒子径が10nm以上かつ1000nm以下、タップかさ密度が0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下、塗料中の平均二次粒子径が0.1μm以上かつ10μm以下であり、この塗料の粘度は、2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下である。
"Porous film forming paint"
The coating material for forming a porous film of the present embodiment is a coating material for forming a porous film comprising fine particles containing an oxide as a component and a dispersion medium, and the fine particles have an average primary particle diameter of 10 nm or more and 1000 nm or less, tap bulk density of 0.1 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less, average secondary particle diameter in the paint is 0.1 μm or more and 10 μm or less, and the viscosity of this paint is 2 mPa · s to 1000 mPa · s.

微粒子としては、酸化物を主成分とする酸化物微粒子が好ましく、この酸化物としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、シリカ、イットリア、ムライト(ケイ酸アルミニウム)、コージェライト(ケイ酸アルミニウムマグネシウム)、チタン酸アルミニウム、マグネシアの群から選択される1種または2種以上であることが好ましい。
ここで、微粒子の主成分を酸化物とした理由は、この多孔質膜形成用塗料により得られた多孔質膜の耐熱性を十分に確保することができるからである。例えば、DPF等のセラミックフィルタの場合、排ガスの温度が1000℃程度にまで上昇することがあるので、多孔質膜の材料に対しても1000℃程度までの耐熱性が必要になる。
As the fine particles, oxide fine particles containing an oxide as a main component are preferable. As the oxide, alumina, zirconia, titania, zinc oxide, silica, yttria, mullite (aluminum silicate), cordierite (magnesium aluminum silicate). ), Aluminum titanate, and magnesia are preferably used.
Here, the reason why the main component of the fine particles is an oxide is that the heat resistance of the porous film obtained by the porous film-forming coating material can be sufficiently ensured. For example, in the case of a ceramic filter such as DPF, the temperature of the exhaust gas may rise to about 1000 ° C., and thus the heat resistance up to about 1000 ° C. is required even for the material of the porous membrane.

ここで、本実施形態の多孔質膜形成用塗料中の微粒子により形成される多孔質膜の気孔径と気孔率との関係について説明する。
一般に、気孔径や気孔率は膜を形成する微粒子の平均粒子径により決定されることが知られている。ここで、微粒子の形状が球状に近い等方的な形状であれば、両者の相関に特に問題は発生しない。しかしながら、微粒子の形状に異方性がある場合、両者の相関にずれが生じる。これは、平均粒子径は寸法値のみの規定であって、粒子の形状が考慮されていないからである。
Here, the relationship between the pore diameter and the porosity of the porous film formed by the fine particles in the porous film-forming coating material of the present embodiment will be described.
In general, it is known that the pore diameter and the porosity are determined by the average particle diameter of fine particles forming a film. Here, if the shape of the fine particles is an isotropic shape close to a sphere, there is no particular problem in the correlation between the two. However, when there is anisotropy in the shape of the fine particles, there is a shift in the correlation between the two. This is because the average particle size is only a dimensional value, and the shape of the particles is not taken into consideration.

次に、「タップかさ密度」について説明する。なお、この「タップかさ密度」とは、日本工業規格JIS R 1628−1997「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に規定されている「タップかさ密度」のことであり、上記の規格には、タップかさ密度の測定方法についても規定されている。
この微粒子のタップかさ密度が真密度(真比重)より小さくなる原因は、微粒子間に空隙が生じるからである。すなわち、タップかさ密度(ρt)と真密度(ρr)との比(ρt/ρr)は、空隙率、すなわち気孔率を示すことになる。
Next, “tap bulk density” will be described. The “tap bulk density” is “tap bulk density” defined in Japanese Industrial Standard JIS R 1628-1997 “Bulk Density Measurement Method of Fine Ceramics Powder”. A method for measuring tap bulk density is also specified.
The reason why the tap bulk density of the fine particles is smaller than the true density (true specific gravity) is that voids are formed between the fine particles. That is, the ratio (ρt / ρr) between the tap bulk density (ρt) and the true density (ρr) indicates the porosity, that is, the porosity.

ここで、タップかさ密度を決定付ける主要因は、微粒子の一次粒子径と粒子形状である。粒子形状に差異が無い場合には、微粒子の平均一次粒子径が小さいほどタップかさ密度は小さくなり、得られる多孔質膜の気孔率は増大するが、気孔径は小さくなる。また、微粒子の一次粒子径が等しい場合には、微粒子の形状異方性が高いほどタップかさ密度は小さくなり、得られる多孔質膜の気孔率が増大し気孔径も大きくなる。   Here, the main factors that determine the tap bulk density are the primary particle size and particle shape of the fine particles. When there is no difference in the particle shape, the smaller the average primary particle diameter of the fine particles, the smaller the tap bulk density and the higher the porosity of the resulting porous film, but the smaller the pore diameter. Further, when the primary particle diameters of the fine particles are equal, the higher the shape anisotropy of the fine particles, the smaller the tap bulk density, and the higher the porosity of the resulting porous film and the larger the pore diameter.

したがって、本実施形態の多孔質膜形成用塗料に含まれる微粒子の一次粒子径とタップかさ密度を規定することにより、本実施形態の塗料を用いて形成される多孔質膜の気孔径と気孔率を制御することが可能となる。   Therefore, by defining the primary particle diameter and tap bulk density of the fine particles contained in the porous film-forming paint of this embodiment, the pore diameter and porosity of the porous film formed using the paint of this embodiment Can be controlled.

以上の点を考慮すると、この微粒子の平均一次粒子径は、10nm以上かつ1000nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以上かつ700nm以下、さらに好ましくは15nm以上かつ500nm以下である。
また、この微粒子のタップかさ密度は、0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下が好ましく、より好ましくは0.1g/cm以上かつ1.3g/cm以下、さらに好ましくは0.2g/cm以上かつ1.2g/cm以下である。
Considering the above points, the average primary particle diameter of the fine particles is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 10 nm or more and 700 nm or less, and further preferably 15 nm or more and 500 nm or less.
Further, the tap bulk density of the fine particles is preferably 0.1 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less, more preferably 0.1 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less, and still more preferably. It is 0.2 g / cm 3 or more and 1.2 g / cm 3 or less.

これは、微粒子の平均一次粒子径とタップかさ密度を上記の範囲に限定すれば、本発明の目的とする平均気孔径が0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率が35%以上かつ90%以下の多孔質膜を形成することができることを示している。
そして、上記の範囲内で平均一次粒子径とタップかさ密度が異なる複数種の微粒子を混合して用いることにより、多孔質膜の気孔径を所望の値に制御することができる。
This is because if the average primary particle diameter and tap bulk density of the fine particles are limited to the above ranges, the target average pore diameter of the present invention is 0.02 μm or more and 5 μm or less, and the porosity is 35% or more and 90% or less. It is shown that a porous film can be formed.
In addition, the pore diameter of the porous film can be controlled to a desired value by mixing and using a plurality of types of fine particles having different average primary particle diameters and tap bulk densities within the above range.

さらに、微粒子の平均一次粒子径を上記の範囲に限定した理由は、平均一次粒子径が10nmを下回ると、本塗料を用いて形成した多孔質膜の平均気孔径が微粒子の形状に因らず小さくなり、排ガス等がフィルタ内に流入した際に圧力損失が大きくなるので好ましくないからである。また、平均一次粒子径が10nmを下回る微粒子の製造は、コスト高となり、生産性の観点からも好ましくない。
また、微粒子のタップかさ密度が0.1g/cmを下回ると、この微粒子を含む多孔質膜形成用塗料の安定性を保つのが困難になり、また、このような粒子を量産性良く生産するのが難しくなるので、好ましくない。
Furthermore, the reason why the average primary particle diameter of the fine particles is limited to the above range is that, when the average primary particle diameter is less than 10 nm, the average pore diameter of the porous film formed using the present paint is not dependent on the shape of the fine particles. This is because the pressure loss increases when exhaust gas or the like flows into the filter. Moreover, the production of fine particles having an average primary particle diameter of less than 10 nm is expensive and is not preferable from the viewpoint of productivity.
If the tap bulk density of the fine particles is less than 0.1 g / cm 3 , it becomes difficult to maintain the stability of the coating material for forming a porous film containing the fine particles, and such particles are produced with high productivity. Since it becomes difficult to do, it is not preferable.

また、平均一次粒子径が1000nmを超えるか、またはタップかさ密度が1.5g/cmを超えると、粒子径が過大となるために、平均気孔径が5μm以下の多孔質膜を得ることができる安定性が良好な塗料を得るのが難しくなるので、好ましくない。 In addition, when the average primary particle diameter exceeds 1000 nm or the tap bulk density exceeds 1.5 g / cm 3 , the particle diameter becomes excessive, so that a porous film having an average pore diameter of 5 μm or less can be obtained. This is not preferable because it is difficult to obtain a paint having good stability.

このような微粒子を分散媒中に分散させて、多孔質膜形成用塗料とする。
この分散工程は、湿式法によることが好ましい。また、この湿式法で用いられる分散機としては、開放型、密閉型のいずれも使用可能であり、例えば、ボールミル、攪拌ミル、ジェットミル、振動ミル、アトライター、高速ミル、ハンマーミル等が好適に用いられる。
上記のボールミルとしては、転動ミル、振動ミル、遊星ミル等が挙げられ、また、攪拌ミルとしては、塔式ミル、攪拌槽型ミル、流通管式ミル、管状ミル等が挙げられる。
Such fine particles are dispersed in a dispersion medium to form a coating material for forming a porous film.
This dispersing step is preferably performed by a wet method. Moreover, as a disperser used in this wet method, any of an open type and a closed type can be used. For example, a ball mill, a stirring mill, a jet mill, a vibration mill, an attritor, a high speed mill, a hammer mill, etc. are suitable. Used for.
Examples of the ball mill include a rolling mill, a vibration mill, and a planetary mill. Examples of the stirring mill include a tower mill, a stirring tank mill, a flow pipe mill, and a tubular mill.

この分散媒としては、水または有機溶媒が好適に用いられ、その他、必要に応じて、高分子モノマーやオリゴマーの単体もしくはこれらの混合物も用いられる。
上記の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルコール類、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル等のケトン類、N,N−ジメチルホルムアミド等の酸アミド類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種のみ、または2種以上を混合して用いることができる。
As the dispersion medium, water or an organic solvent is preferably used. In addition, a single polymer monomer or oligomer or a mixture thereof may be used as necessary.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, ethylene glycol and hexylene glycol, and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. , Diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), ethers such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, acetone , Ketones such as methyl ethyl ketone, acetylacetone, acetoacetate, N, N-dimethylform Acid amides such as amide, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene are preferably used, it is possible to use a mixture of one only or two or more of these solvents.

これらの分散媒のうち、塗料用として好ましいものは、水、アルコール類、ケトン類であり、これらの中でも、水、アルコール類がより好ましく、水が最も好ましい。
また、上記の高分子モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリル系またはメタクリル系のモノマー、エポキシ系モノマー等が好適に用いられる。また、上記のオリゴマーとしては、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、アクリレート系オリゴマー等が好適に用いられる。
Among these dispersion media, water, alcohols, and ketones are preferable for coating materials, and among these, water and alcohols are more preferable, and water is most preferable.
In addition, as the polymer monomer, acrylic or methacrylic monomers such as methyl acrylate and methyl methacrylate, and epoxy monomers are preferably used. Moreover, as said oligomer, a urethane acrylate oligomer, an epoxy acrylate oligomer, an acrylate oligomer etc. are used suitably.

この塗料では、微粒子と分散媒との親和性を高めるために、微粒子の表面改質を行っても良い。この微粒子がアルミナやジルコニア等の酸化物微粒子の場合、表面改質剤としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、システアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アミノエタンジオール等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、酸化物微粒子の表面に吸着する官能基を有し、かつ分散媒と親和性を有する末端基を有する表面改質剤であれば良い。   In this coating material, surface modification of the fine particles may be performed in order to increase the affinity between the fine particles and the dispersion medium. When the fine particles are oxide fine particles such as alumina and zirconia, the surface modifiers include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, cysteamine, tetramethylammonium hydroxide, aminoethanediol and the like. Although it is mentioned, it is not limited to these, What is necessary is just a surface modifier which has a functional group which adsorb | sucks to the surface of oxide microparticles | fine-particles, and has an end group which has affinity with a dispersion medium.

この塗料の粘度は、2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下が好ましく、より好ましくは2mPa・s以上かつ500mPa・s以下、さらに好ましくは2mPa・s以上かつ300mPa・s以下である。
ここで、塗料の粘度を上記の範囲に限定した理由は、粘度が2mPa・sを下回ると、この塗料を平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面、特にDPFの隔壁の表面に塗布した場合に、この塗料が多孔質支持体の内部、すなわちDPFの隔壁の気孔内に浸入し易くなり、多孔質支持体の表面に多孔質膜を形成することが難くなるので好ましくないからである。また、粘度が1000mPa・sを超えると、多孔質支持体により構成されるフィルタ基体の内部、特にDPFのセルの内部に塗料を十分に浸透させることができなくなったり、フィルタ基体の内部、特にDPFのセル中の余分な塗料を除去するのが困難になる等のため、所望の多孔質膜が形成されなかったり、均一な厚みの多孔質膜が形成し難くなったりするので好ましくないからである。
The viscosity of the paint is preferably 2 mPa · s or more and 1000 mPa · s or less, more preferably 2 mPa · s or more and 500 mPa · s or less, and further preferably 2 mPa · s or more and 300 mPa · s or less.
Here, the reason for limiting the viscosity of the paint to the above range is that when the viscosity is less than 2 mPa · s, the surface of the porous support made of porous ceramics having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less, In particular, when applied to the surface of the partition wall of the DPF, this paint can easily enter the inside of the porous support, that is, the pores of the partition wall of the DPF, thereby forming a porous film on the surface of the porous support. This is because it becomes difficult to do so. On the other hand, when the viscosity exceeds 1000 mPa · s, the paint cannot be sufficiently penetrated into the inside of the filter substrate constituted by the porous support, particularly the inside of the cell of the DPF, or the inside of the filter substrate, particularly the DPF. This is because it is not preferable because a desired porous film is not formed or a porous film having a uniform thickness is difficult to form because it becomes difficult to remove excess paint in the cell. .

この塗料中の微粒子の平均二次粒子径は、0.1μm以上かつ10μm以下が好ましく、より好ましくは0.1μm以上かつ8μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上かつ7μm以下である。
ここで、塗料中の微粒子の平均二次粒子径を上記の範囲に限定した理由は、塗料中の微粒子の平均二次粒子径が0.1μmを下回ると、この塗料を平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に塗布した場合に、この塗料が多孔質支持体の内部に浸入し易くなり、多孔質支持体の表面に多孔質膜を形成することが難くなるので好ましくないからである。また、微粒子の平均二次粒子径が10μmを超えると、塗料の分散安定性を確保するのが困難になったり、均質な多孔質膜を得難くなるので好ましくないからである。
The average secondary particle diameter of the fine particles in the paint is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 8 μm or less, and further preferably 0.1 μm or more and 7 μm or less.
Here, the reason why the average secondary particle diameter of the fine particles in the paint is limited to the above range is that if the average secondary particle diameter of the fine particles in the paint is less than 0.1 μm, the average pore diameter of the paint is 5 μm or more. In addition, when applied to the surface of a porous support made of porous ceramics of 50 μm or less, this paint can easily enter the inside of the porous support and form a porous film on the surface of the porous support. This is because it becomes difficult. Also, if the average secondary particle diameter of the fine particles exceeds 10 μm, it is not preferable because it becomes difficult to ensure the dispersion stability of the paint or it becomes difficult to obtain a homogeneous porous film.

この塗料中の微粒子の含有率は、塗料の粘度、塗料中の微粒子の平均二次粒子径が本発明の範囲内となるように適宜選択することができ、好ましくは2質量%以上かつ60質量以下、より好ましくは3質量%以上かつ50質量以下、さらに好ましくは5質量%以上かつ40質量以下である。
ここで、塗料中の微粒子の含有率が2質量%を下回ると、塗料の粘度が2mPa・sを下回り易くなったり、所望の膜厚を得るために塗工回数を増やす必要が生じる等により、生産性が劣る虞があるので好ましくない。また、微粒子の含有率が60質量%を超えると、塗料の分散安定性を確保するのが困難になったり、均一な多孔質膜を得難くなるので好ましくない。
The content of the fine particles in the paint can be appropriately selected so that the viscosity of the paint and the average secondary particle diameter of the fine particles in the paint are within the range of the present invention, and preferably 2% by mass or more and 60% by mass. Hereinafter, it is more preferably 3% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less.
Here, if the content of the fine particles in the paint is less than 2% by mass, the viscosity of the paint tends to be less than 2 mPa · s, or it is necessary to increase the number of coatings in order to obtain a desired film thickness. Since productivity may be inferior, it is not preferable. On the other hand, if the content of fine particles exceeds 60% by mass, it is difficult to ensure the dispersion stability of the paint, and it becomes difficult to obtain a uniform porous film.

この塗料は、微粒子とDPF等の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体との間にバインダー機能を持たせる等のために、親水性あるいは疎水性の高分子等を適宜含有してもよい。この高分子等は、上記の分散媒に溶解し、かつ塗料中の微粒子の平均二次粒子径及び塗料の粘度が所望の値になる範囲で適宜選択することができる。
ここで、水を分散媒とした場合、親水性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸ポリビニルビロリドン、ポリアリルアミン等の合成高分子;セルロース、デキストリン、デキストラン、デンプン、キトサン、ペクチン、アガロース、カラギーナン、キチン、マンナン等の多糖類;ゼラチン、カゼイン、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、エラスチン等のタンパク質等を用いることができる。
また、これら合成高分子、多糖類、タンパク質等を由来とするゲル、ゾル等の物質を用いることもできる。
This paint may appropriately contain a hydrophilic or hydrophobic polymer or the like in order to provide a binder function between the fine particles and a porous support made of porous ceramics such as DPF. The polymer and the like can be appropriately selected within the range in which the average secondary particle diameter of the fine particles in the coating material and the viscosity of the coating material are in desired values while being dissolved in the dispersion medium.
Here, when water is used as a dispersion medium, examples of hydrophilic polymers include synthetic alcohols such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, polyacrylamide, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl pyrrolidone polyacrylate, and polyallylamine. Molecules; polysaccharides such as cellulose, dextrin, dextran, starch, chitosan, pectin, agarose, carrageenan, chitin and mannan; proteins such as gelatin, casein, collagen, laminin, fibronectin and elastin can be used.
Further, substances such as gels and sols derived from these synthetic polymers, polysaccharides, proteins and the like can also be used.

この塗料における上記の微粒子の質量に対する上記の高分子の質量の比(高分子の質量/微粒子の質量)は、塗料中の微粒子の平均二次粒子径及び塗料の粘度が所望の値になる範囲で適宜選択することができるが、0以上かつ1以下の範囲が好ましい。
上記の高分子は、最終的に熱処理によって揮散、分解ないしは焼失し、多孔質膜には残存しない成分であるから、上記の比が1を超えると、高分子の含有率が高すぎてしまい、コストの上昇を招くことになるので好ましくない。
The ratio of the mass of the polymer to the mass of the fine particles in the paint (the mass of the polymer / the mass of the fine particles) is within a range where the average secondary particle diameter of the fine particles in the paint and the viscosity of the paint are within desired values. The range of 0 or more and 1 or less is preferable.
Since the above polymer is a component that is eventually volatilized, decomposed or burned out by heat treatment and does not remain in the porous membrane, if the above ratio exceeds 1, the content of the polymer is too high, This is not preferable because it causes an increase in cost.

この塗料の分散安定性を確保したり、あるいは塗布性を向上させたりするために、界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等を適宜添加してもよい。これらは、塗料中の微粒子の平均二次粒子径及び塗料の粘度が所望の範囲になるように適宜選択することができる。
これら界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等の添加量に特に制限はなく、塗料の粘度及び塗料中の微粒子の平均二次粒子径が本発明の範囲内となるように、添加する目的に応じて加えればよい。
In order to ensure the dispersion stability of the paint or to improve the coating property, a surfactant, preservative, stabilizer, antifoaming agent, leveling agent and the like may be appropriately added. These can be appropriately selected so that the average secondary particle diameter of the fine particles in the coating material and the viscosity of the coating material are in a desired range.
There are no particular restrictions on the amount of these surfactants, preservatives, stabilizers, antifoaming agents, leveling agents and the like, and the viscosity of the paint and the average secondary particle size of the fine particles in the paint are within the scope of the present invention. Thus, it may be added according to the purpose of addition.

この多孔質膜形成用塗料によれば、0.02μm以上かつ5μm以下の平均気孔径を有する均質性に優れたセラミックスの多孔質膜を、支持体の表面に容易に形成することができる。
この多孔質膜形成用塗料は、塗布するだけで塗膜を形成することができるので、対象物の形状等の制約を受けることなく、その表面に均質性に優れた多孔質膜を容易に形成することができる。
According to this coating material for forming a porous film, a ceramic porous film having an average pore diameter of 0.02 μm or more and 5 μm or less and excellent in homogeneity can be easily formed on the surface of the support.
This coating for forming a porous film can form a coating film by simply applying it, so it is easy to form a porous film with excellent homogeneity on the surface without being restricted by the shape of the object. can do.

「多孔質膜」
本実施形態の多孔質膜は、上記の多孔質膜形成用塗料を多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に塗布し、得られた塗膜を熱処理することにより、得ることができる。
この多孔質膜の平均気孔径は0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率は35%以上かつ90%以下であることが好ましい。
塗布方法については、多孔質支持体の形状や材質に合わせて適宜選択すればよく、特に制限はないが、ウォッシュコート、ディップコート等の塗布方法を用いることができる。
"Porous membrane"
The porous film of the present embodiment can be obtained by applying the above-mentioned porous film-forming coating material to the surface of a porous support made of porous ceramics, and heat-treating the obtained coating film.
This porous membrane preferably has an average pore diameter of 0.02 μm to 5 μm, and a porosity of 35% to 90%.
The coating method may be appropriately selected according to the shape and material of the porous support and is not particularly limited, but a coating method such as wash coating or dip coating can be used.

なお、塗布時においては、この多孔質支持体は乾燥した状態でもよいが、この多孔質支持体を溶媒に浸漬し、この多孔質支持体の気孔内の空気を予め溶媒で置換した状態としたものが好ましい。このようにした理由は、多孔質支持体の気孔内に残留している空気が、塗布工程中あるいはその後に多孔質支持体から気泡となって放出され、多孔質膜が部分的に形成されなくなるといった事態を抑制し、均一な多孔質膜が得られる効果があるからである。   At the time of application, the porous support may be in a dry state, but the porous support is immersed in a solvent, and the air in the pores of the porous support is replaced with a solvent in advance. Those are preferred. The reason for this is that air remaining in the pores of the porous support is released as bubbles from the porous support during or after the coating process, and the porous film is not partially formed. This is because there is an effect that a uniform porous film can be obtained.

この塗膜には、分散剤の他、必要に応じて上記の高分子、界面活性剤、防腐剤、安定化剤、消泡剤、レベリング剤等が添加されているので、これらを除去し、かつ塗膜に微細孔構造を形成する等のために熱処理を行う。
熱処理温度は、200℃以上かつ2000℃以下が好ましく、より好ましくは300℃以上かつ1500℃以下である。
また、熱処理時間は、0.25時間以上かつ10時間以下が好ましく、より好ましくは0.5時間以上かつ5時間以下である。
この熱処理の際の雰囲気は、特に限定されず、大気等の酸化性雰囲気、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン等の不活性雰囲気、水素、一酸化炭素等の還元性雰囲気、のいずれかの雰囲気中にて行うことができる。
In addition to the dispersant, the coating film contains the above-described polymer, surfactant, preservative, stabilizer, antifoaming agent, leveling agent, and the like as necessary. In addition, heat treatment is performed to form a microporous structure in the coating film.
The heat treatment temperature is preferably 200 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
The heat treatment time is preferably 0.25 hours or more and 10 hours or less, more preferably 0.5 hours or more and 5 hours or less.
The atmosphere during this heat treatment is not particularly limited, and may be any of an oxidizing atmosphere such as air, an inert atmosphere such as nitrogen, argon, neon, or xenon, or a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide. Can be done.

「セラミックフィルタ」
本実施形態のセラミックフィルタは、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる多孔質支持体の表面に、上記の多孔質膜が形成された構造である。
多孔質支持体の形状としては、使用する目的、すなわち捕集対象物の種類、その形状及び寸法、使用環境条件(気体あるいは液体中での使用、使用温度等)等に合わせて、板状、筒状、ハニカム状等を適宜選択することができる。
本実施形態のセラミックフィルタは、特に排ガス浄化フィルタとして好適であり、この排ガス浄化フィルタとしては、例えば、後述する自動車用ディーゼルエンジンに用いられる排ガス浄化フィルタであるDPFが挙げられる。
"Ceramic filter"
The ceramic filter of this embodiment has a structure in which the above porous film is formed on the surface of a porous support made of porous ceramics having an average pore diameter of 5 μm or more and 50 μm or less.
As the shape of the porous support, in accordance with the purpose of use, that is, the type of collection target object, its shape and size, use environment conditions (use in gas or liquid, use temperature, etc.), etc., A tubular shape, a honeycomb shape, or the like can be selected as appropriate.
The ceramic filter of the present embodiment is particularly suitable as an exhaust gas purification filter, and examples of the exhaust gas purification filter include a DPF that is an exhaust gas purification filter used in an automobile diesel engine described later.

「排ガス浄化フィルタ」
図1は、本発明の一実施形態の自動車用ディーゼルエンジンに用いられる排ガス浄化フィルタであるDPFを示す一部破断斜視図、図2は、同DPFの隔壁構造を示す断面図であり、図1において符号βで示す面を拡大した図である。
"Exhaust gas purification filter"
1 is a partially broken perspective view showing a DPF that is an exhaust gas purification filter used in an automobile diesel engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partition structure of the DPF. In FIG.

このDPF10は、多数の細孔(気孔)を有する円柱状の多孔質セラミックスからなるフィルタ基体(多孔質支持体)11と、このフィルタ基体11内に形成されたガス流路12と、このガス流路12のうち排ガスの上流側の端部が開放された流入セル12Aの内壁面12aに設けられた多孔質膜13とにより概略構成されている。
フィルタ基体11は、炭化ケイ素、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素等の耐熱性の多孔質セラミックスからなるハニカム構造体であり、排ガスGの流れ方向である軸方向に沿い、平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなる隔壁14によりハニカム構造とされ、この隔壁14により囲まれた軸方向の中空の領域が多数のセル状のガス流路12とされている。
このフィルタ基体11の軸方向の両端面のうち一方の端面αが、粒子状物質を含む排ガスGが流入する流入面とされ、他方の端面γが、上記の排ガスGから粒子状物質を取り除いた浄化ガスCを排出する排出面とされている。
The DPF 10 includes a filter base (porous support) 11 made of a cylindrical porous ceramic having a large number of pores (pores), a gas flow path 12 formed in the filter base 11, and the gas flow. The flow path 12 is roughly constituted by a porous film 13 provided on the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A in which the upstream end of the exhaust gas is opened.
The filter base 11 is a honeycomb structure made of heat-resistant porous ceramics such as silicon carbide, cordierite, aluminum titanate, and silicon nitride, and has an average pore diameter along the axial direction that is the flow direction of the exhaust gas G. A honeycomb structure is formed by partition walls 14 made of porous ceramics having a size of 5 μm or more and 50 μm or less, and a hollow area in the axial direction surrounded by the partition walls 14 forms a large number of cellular gas flow paths 12.
One end surface α of both end surfaces in the axial direction of the filter base 11 is an inflow surface into which the exhaust gas G containing particulate matter flows, and the other end surface γ has removed the particulate matter from the exhaust gas G. The discharge surface is for discharging the purified gas C.

ガス流路12は、排ガスGの流れ方向(長手方向)から見た場合に、上流側端部と下流側端部とが交互に閉塞された構造、すなわち、排ガスGの流入側である上流側端部が開放された流入セル12Aと、浄化ガスCを排出する側である下流側端部が開放された流出セル12Bとにより構成されている。
この流入セル12Aの内壁面(隔壁14の流入セル12A側の表面)12aには、耐熱性の高い酸化物微粒子からなる多孔質膜13が形成されている。この多孔質膜13が耐熱性の高い耐熱性の高い酸化物微粒子で形成されているのは、DPF10が、捕集した粒子状物質30を燃焼除去する際に、1000℃程度の高温まで加熱される可能性があるからである。
The gas flow path 12 has a structure in which the upstream end and the downstream end are alternately closed when viewed from the flow direction (longitudinal direction) of the exhaust gas G, that is, the upstream side that is the inflow side of the exhaust gas G. An inflow cell 12A having an open end and an outflow cell 12B having a downstream end that is the side from which the purified gas C is discharged are configured.
On the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A (surface on the inflow cell 12A side of the partition wall 14), a porous film 13 made of oxide heat-resistant fine particles is formed. The porous membrane 13 is formed of oxide particles having high heat resistance and high heat resistance. The DPF 10 is heated to a high temperature of about 1000 ° C. when the collected particulate matter 30 is removed by combustion. This is because there is a possibility.

この多孔質膜13は、フィルタ基体11の隔壁14を構成する多孔質セラミックスの細孔内に実質的に入り込むことなく、流入セル12Aの内壁面12a上にて独立した膜となっている。すなわち、多孔質膜13を形成する耐熱性の高い酸化物微粒子は、フィルタ基体11の隔壁14の内部への侵入が抑制され、また、隔壁14に形成されている気孔を塞ぐことなく、流入セル12Aの内壁面12aに形成されている。
この多孔質膜13は、多数の気孔を有することにより、これらの気孔が連通し、結果として、貫通孔を有するフィルタ状多孔質となっている。
The porous film 13 is an independent film on the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A without substantially entering the pores of the porous ceramics constituting the partition wall 14 of the filter base 11. That is, the highly heat-resistant oxide fine particles forming the porous film 13 are prevented from entering the inside of the partition wall 14 of the filter base 11, and the inflow cell without blocking the pores formed in the partition wall 14. It is formed on the inner wall surface 12a of 12A.
Since the porous membrane 13 has a large number of pores, the pores communicate with each other, and as a result, the porous membrane 13 has a filter-like porous shape having through holes.

この多孔質膜13の平均気孔径は0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率は35%以上かつ90%以下であることが好ましい。
その理由は、平均気孔率や平均気孔径がこれらの範囲より小さい場合には、粒子状物質30を含む排ガスGをDPF10内に流入させた際の圧力損失が高くなるからであり、一方、平均気孔率や平均気孔径がこれらの範囲より大きい場合には、粒子状物質30の捕集率やフィルタ再生時の効率が低下するからである。
このように、多孔質膜13の平均気孔径および平均気孔率を上記の範囲内とするためには、平均一次粒子径が10nm以上かつ1000nm以下、かつタップかさ密度が0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下である耐熱性の高い酸化物微粒子を用いることが好ましい。
The porous membrane 13 preferably has an average pore diameter of 0.02 μm to 5 μm and a porosity of 35% to 90%.
The reason is that when the average porosity and the average pore diameter are smaller than these ranges, the pressure loss when the exhaust gas G containing the particulate matter 30 flows into the DPF 10 becomes high, while the average This is because, when the porosity and the average pore diameter are larger than these ranges, the collection rate of the particulate matter 30 and the efficiency during filter regeneration are lowered.
Thus, in order to make the average pore diameter and the average porosity of the porous membrane 13 within the above ranges, the average primary particle diameter is 10 nm or more and 1000 nm or less, and the tap bulk density is 0.1 g / cm 3 or more. In addition, it is preferable to use oxide fine particles having high heat resistance of 1.5 g / cm 3 or less.

このDPF10では、図2に示すように、その流入口側、すなわち端面α側から流入した粒子状物質30を含む排ガスGは、流入セル12Aを、端面α側から端面γ側へと流れる過程で、フィルタ基体11の隔壁14を通過する。この際、排ガスG中に含まれる粒子状物質30は隔壁14の流入セル12A側の内壁面12aに形成された多孔質膜13により捕集されて除去され、この粒子状物質30が除去された浄化ガスCは、流出セル12Bを端面α側から端面γ側へと流れ、最終的に排出口側、すなわち端面γ側から排出される。   In the DPF 10, as shown in FIG. 2, the exhaust gas G containing the particulate matter 30 that has flowed in from the inlet side, that is, the end surface α side, flows through the inflow cell 12A from the end surface α side to the end surface γ side. And passes through the partition wall 14 of the filter base 11. At this time, the particulate matter 30 contained in the exhaust gas G is collected and removed by the porous film 13 formed on the inner wall surface 12a on the inflow cell 12A side of the partition wall 14, and the particulate matter 30 is removed. The purified gas C flows through the outflow cell 12B from the end surface α side to the end surface γ side, and is finally discharged from the discharge port side, that is, the end surface γ side.

本実施形態のDPF10によれば、フィルタ基体11の隔壁14における平均気孔径が5〜50μmであり、従来のDPFにおいてはフィルタ体として作用していた隔壁14の平均気孔径と変わらないので、圧力損失の増加を起こすことなく、十分な排ガス流を得ることができる。
また、隔壁14の流入セル12A側の内壁面12aに形成された多孔質膜13の平均気孔径が0.02〜5μmであり、多孔質支持体(従来のDPFのフィルタ体)の気孔径よりも小さいので、粒子状物質は堆積量が少ない段階から多孔質膜13に捕捉されることとなり、粒子状物質の堆積量に依らず高い捕集効率を得ることができる。
According to the DPF 10 of the present embodiment, the average pore diameter in the partition wall 14 of the filter base 11 is 5 to 50 μm, which is the same as the average pore diameter of the partition wall 14 acting as a filter body in the conventional DPF. A sufficient exhaust gas flow can be obtained without causing an increase in loss.
Further, the average pore diameter of the porous membrane 13 formed on the inner wall surface 12a on the inflow cell 12A side of the partition wall 14 is 0.02 to 5 μm, which is larger than the pore diameter of the porous support (conventional DPF filter body). Therefore, the particulate matter is captured by the porous film 13 from the stage where the deposition amount is small, and high collection efficiency can be obtained regardless of the deposition amount of the particulate matter.

次に、本実施形態のDPF10の製造方法について説明する。
まず、炭化ケイ素、コーディエライト、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素等の耐熱性の多孔質セラミックスからなるハニカム構造体のフィルタ基体11を用意する。
このフィルタ基体11は乾燥した状態でもよいが、フィルタ基体11を溶媒に浸漬し、このフィルタ基体11の隔壁14の気孔内の空気を予め溶媒で置換したものが好ましい。
Next, the manufacturing method of DPF10 of this embodiment is demonstrated.
First, a filter substrate 11 having a honeycomb structure made of heat-resistant porous ceramics such as silicon carbide, cordierite, aluminum titanate, silicon nitride or the like is prepared.
The filter base 11 may be in a dry state, but it is preferable to immerse the filter base 11 in a solvent and replace the air in the pores of the partition walls 14 of the filter base 11 with a solvent in advance.

ここで、隔壁14の気孔内の空気を溶媒で置換しておくことが好ましいのは、気孔内に残留している空気が、塗布工程において隔壁14から気泡となって放出され、多孔質膜13が部分的に形成されなくなるといった事態を抑制し、均一な多孔質膜が得られる効果があるからである。   Here, it is preferable to replace the air in the pores of the partition wall 14 with a solvent. The air remaining in the pores is released as bubbles from the partition wall 14 in the coating step, and the porous film 13 is used. This is because there is an effect that a uniform porous film can be obtained by suppressing a situation where the film is not partially formed.

この溶媒としては、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルコール類、酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステル等のエステル類、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステル等のケトン類、N,N−ジメチルホルムアミド等の酸アミド類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が好適に用いられ、これらの溶媒のうち1種のみ、または2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the solvent include water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, alcohols such as ethylene glycol and hexylene glycol, esters such as acetic acid methyl ester and ethyl acetate, Diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran and other ethers, acetone, methyl ethyl ketone , Ketones such as acetylacetone and acetoacetate, N, N-dimethylformamide, etc. Acid amides, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene are preferably used, it is possible to use a mixture of one only or two or more of these solvents.

これらの溶媒のなかでも、水、アルコール類、ケトン類が好ましく、水、炭素数が1以上かつ3以下のアルコール、アセトン、メチルエチルケトンがより好ましい。
この溶媒中にフィルタ基体を浸漬する際に、溶媒及びフィルタ基体を静置しておいてもよく、また、溶媒及びフィルタ基体に超音波を印加したり、あるいは、これらを煮沸した後冷却する等の方法により、フィルタ基体の気孔内の空気を外部に放出され易くしても良い。
Among these solvents, water, alcohols, and ketones are preferable, and water, alcohols having 1 to 3 carbon atoms, acetone, and methyl ethyl ketone are more preferable.
When immersing the filter base in the solvent, the solvent and the filter base may be allowed to stand, and ultrasonic waves are applied to the solvent and the filter base, or the liquid is boiled and then cooled. By this method, the air in the pores of the filter base may be easily released to the outside.

次いで、フィルタ基体11の流入セル12Aの内壁面12aに、上記の多孔質膜形成用塗料を塗布し、塗膜を形成する。
この多孔質膜形成用塗料の塗布方法については、特に制限はなく、ウォッシュコート法、ディップコート法等の塗布方法を用いることができる。
また、塗布した後に、圧縮空気等を用いて所望の膜厚を得るのに必要な量以上の、余分な塗料を除去してもよい。
Next, the above-mentioned coating material for forming a porous film is applied to the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A of the filter base 11 to form a coating film.
The method for applying the porous film-forming coating material is not particularly limited, and a coating method such as a wash coating method or a dip coating method can be used.
Further, after coating, excess paint may be removed by using compressed air or the like in excess of the amount necessary to obtain a desired film thickness.

なお、1回の塗工で所望の厚みの塗膜が得られない場合、所望の膜厚になるまで塗布と乾燥を繰り返し行っても良い。
この場合における乾燥は、次回の塗工にて均一な厚みの塗膜が形成される程度に乾燥していればよく、次工程の熱処理の前工程である乾燥工程である必要はない。また、隔壁14の気孔内には浸漬により予め空気を置換した溶媒が残留し、かつ既に塗布された多孔質膜形成用塗料が上記の溶媒と混ざらない程度に乾燥する工程であってもよい。
In addition, when the coating film of desired thickness is not obtained by one coating, you may repeat application | coating and drying until it becomes a desired film thickness.
The drying in this case should just be dried to the extent that a coating film having a uniform thickness is formed in the next coating, and does not need to be a drying process that is a pre-process of heat treatment in the next process. Moreover, the process of drying to such an extent that the solvent which substituted the air previously by immersion remains in the pores of the partition wall 14 and the already applied porous film forming coating material is not mixed with the solvent may be used.

次いで、この塗膜が形成されたフィルタ基体11に熱処理を施す。
熱処理温度は、200℃以上かつ2000℃以下が好ましく、より好ましくは300℃以上かつ1500℃以下である。
熱処理時間は、0.25時間以上かつ10時間以下が好ましく、より好ましくは0.5時間以上かつ5時間以下である。
これら熱処理温度及び熱処理時間は、塗膜中の微粒子の成分や粒子径、及び塗膜に含まれる分散剤等の成分や量を考慮して選択することが好ましい。
Next, heat treatment is performed on the filter substrate 11 on which the coating film is formed.
The heat treatment temperature is preferably 200 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
The heat treatment time is preferably 0.25 hours or more and 10 hours or less, more preferably 0.5 hours or more and 5 hours or less.
These heat treatment temperature and heat treatment time are preferably selected in consideration of the components and particle diameters of the fine particles in the coating film and the components and amounts of the dispersant contained in the coating film.

熱処理の雰囲気は、特に限定されず、大気等の酸化性雰囲気、窒素、アルゴン、ネオン、キセノン等の不活性雰囲気、水素、一酸化炭素等の還元性雰囲気、のなかから適宜選択することができる。選択に際しては、支持体の材質、塗膜中の微粒子の成分、熱処理温度及び熱処理時間等を考慮して最適な雰囲気を選択することが好ましい。
この熱処理により、塗膜に含まれる分散媒や高分子等が揮散、分解ないしは焼失して除去されるとともに、塗膜中の微粒子同士が融着することにより微細孔構造の多孔質膜13が形成される。
The atmosphere of the heat treatment is not particularly limited, and can be appropriately selected from an oxidizing atmosphere such as air, an inert atmosphere such as nitrogen, argon, neon, and xenon, and a reducing atmosphere such as hydrogen and carbon monoxide. . Upon selection, it is preferable to select an optimum atmosphere in consideration of the material of the support, the fine particle components in the coating film, the heat treatment temperature, the heat treatment time, and the like.
By this heat treatment, the dispersion medium or polymer contained in the coating film is volatilized, decomposed or burned off and removed, and the fine particles in the coating film are fused together to form a porous film 13 having a microporous structure. Is done.

このDPF10によれば、多孔質セラミックスからなるフィルタ基体11の流入セル12Aの内壁面12aに多孔質膜13を形成したので、排ガスG中に含まれる粒子状物質30を除去し、クリーンな浄化ガスCとして排出することができる。したがって、排ガスGの浄化性能を向上させることができる。   According to this DPF 10, since the porous film 13 is formed on the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A of the filter base 11 made of porous ceramics, the particulate matter 30 contained in the exhaust gas G is removed, and a clean purified gas is obtained. C can be discharged. Therefore, the purification performance of the exhaust gas G can be improved.

このDPF10の製造方法によれば、多孔質セラミックスからなるフィルタ基体11の流入セル12Aの内壁面12aに多孔質膜13を形成したDPF10を容易に得ることができる。
また、上記の多孔質膜形成用塗料をフィルタ基体11の流入セル12Aの内壁面12aに塗布するだけで塗膜を形成することができるので、フィルタ基体11がいかなる形状であっても、このフィルタ基体11の形状等の制約を受けることなく、その表面に均質性に優れた多孔質膜13を容易に形成することができる。
以上により、低コストかつ量産性に優れたDPF10を製造することができる。
According to this method for manufacturing the DPF 10, it is possible to easily obtain the DPF 10 in which the porous film 13 is formed on the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A of the filter base 11 made of porous ceramics.
In addition, since the coating film can be formed simply by applying the above-described porous film-forming coating material to the inner wall surface 12a of the inflow cell 12A of the filter base 11, the filter base 11 can have any shape. Without being restricted by the shape or the like of the substrate 11, the porous film 13 having excellent homogeneity can be easily formed on the surface.
As described above, the DPF 10 having low cost and excellent mass productivity can be manufactured.

なお、本実施形態では、セラミックフィルタとして、DPFを例に挙げて説明したが、セラミックフィルタは、DPFに限定されること無く、従来から知られている円筒状フィルタ、円柱の軸方向に多数の貫通孔が形成されたレンコン状フィルタ等はもちろんのこと、DPFより複雑な構造や組成のものに対しても十分適用可能である。   In this embodiment, the DPF has been described as an example of the ceramic filter. However, the ceramic filter is not limited to the DPF, and a conventionally known cylindrical filter, a large number in the axial direction of the column, may be used. The present invention can be sufficiently applied not only to a lotus root filter having a through-hole, but also to a structure or composition more complicated than a DPF.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.

「実施例1」
(塗料の作製)
アルミナ(Al)微粒子A−1(平均一次粒子径:10nm、タップかさ密度:0.1g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Aを得た。
次いで、このアルミナ分散液A167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例1の塗料Aを得た。
"Example 1"
(Preparation of paint)
45 g of alumina (Al 2 O 3 ) fine particles A-1 (average primary particle size: 10 nm, tap bulk density: 0.1 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant, and 253 g of water are mixed for 2 hours by a ball mill. As a result, an alumina dispersion A having a solid content of 15% by mass was obtained.
Next, 167 g of this alumina dispersion A, 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material A of Example 1 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.

(塗料の評価)
この塗料Aの25℃における粘度を、B型粘度計(東機産業(株)製)を用いて測定した。
また、この塗料A中のアルミナ微粒子の平均二次粒子径を、動的光散乱法により、測定装置HPPS(Malvern Instruments社製)を用いて測定した。
(Evaluation of paint)
The viscosity of this paint A at 25 ° C. was measured using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
Moreover, the average secondary particle diameter of the alumina fine particles in the paint A was measured by a dynamic light scattering method using a measuring device HPPS (manufactured by Malvern Instruments).

(多孔質膜の形成)
SiC製のハニカムフィルタ(DPF、平均気孔径:10μm、気孔率:42%)を純水に浸漬し、さらに超音波を30分間印加した。その後、超音波の印加を停止した状態で、純水中に12時間保持した。この操作により、ハニカムフィルタの細孔内に水を充填した。
次いで、このハニカムフィルタを塗料Aに浸漬した後に引き上げるディップコートを行い、次いで、150℃にて1時間乾燥し、さらに、大気中、500℃にて2時間焼成した。
この操作を3回繰り返し、ハニカムフィルタの表面にアルミナ微粒子を主成分とするアルミナ多孔質膜が形成された実施例1のDPFを得た。
(Formation of porous film)
A SiC honeycomb filter (DPF, average pore diameter: 10 μm, porosity: 42%) was immersed in pure water, and ultrasonic waves were applied for 30 minutes. Thereafter, the sample was kept in pure water for 12 hours with the application of ultrasonic waves stopped. By this operation, water was filled in the pores of the honeycomb filter.
Next, the honeycomb filter was dipped in paint A and then dip-coated, and then dried at 150 ° C. for 1 hour, and further fired at 500 ° C. in air for 2 hours.
This operation was repeated three times to obtain the DPF of Example 1 in which the alumina porous film mainly composed of alumina fine particles was formed on the surface of the honeycomb filter.

(多孔質膜の評価)
この実施例1のDPFを小さく破断し、その隔壁の表面及び断面を電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)S−4000(日立計測器サービス(株)社製)を用いて観察した。その結果、隔壁の内部における微粒子の量は少なく、この隔壁の表面には約20μmの厚みの多孔質膜が形成されていた。
図3に、実施例1のDPFの隔壁の断面の電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)像を示す。
(Evaluation of porous membrane)
The DPF of Example 1 was broken to a small size, and the surface and cross section of the partition walls were observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) S-4000 (manufactured by Hitachi Instrument Service Co., Ltd.). As a result, the amount of fine particles inside the partition was small, and a porous film having a thickness of about 20 μm was formed on the surface of the partition.
FIG. 3 shows a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) image of a cross section of the partition wall of the DPF of Example 1.

上記の破断したDPFにおける平均気孔径及び気孔率を、水銀ポロシメーター AutoPoreIV 9505(島津製作所社製)を用いて、水銀圧入法により測定した。
同様に、多孔質膜が形成されていないSiC製のハニカムフィルタ(DPF、平均気孔径:10μm、気孔率:42%)における平均気孔径及び気孔率を、水銀ポロシメーター AutoPoreIV 9505(島津製作所社製)を用いて、水銀圧入法により測定した。
次いで、上記の破断したDPFにおける平均気孔径及び気孔率と、上記のハニカムフィルタにおける平均気孔径及び気孔率と、ハニカムフィルタの質量と、ハニカムフィルタの表面に付着したアルミナ微粒子の質量とから、隔壁表面に形成された多孔質膜の平均気孔径及び気孔率を算出した。
これらの結果を表1に示す。
The average pore diameter and porosity of the fractured DPF were measured by mercury porosimetry using a mercury porosimeter AutoPore IV 9505 (manufactured by Shimadzu Corporation).
Similarly, an average pore diameter and porosity in a SiC honeycomb filter (DPF, average pore diameter: 10 μm, porosity: 42%) in which a porous film is not formed are shown in a mercury porosimeter AutoPoreIV 9505 (manufactured by Shimadzu Corporation). Was measured by mercury porosimetry.
Next, from the average pore diameter and porosity in the fractured DPF, the average pore diameter and porosity in the honeycomb filter, the mass of the honeycomb filter, and the mass of the alumina fine particles attached to the surface of the honeycomb filter, The average pore diameter and porosity of the porous film formed on the surface were calculated.
These results are shown in Table 1.

「実施例2」
実施例1のアルミナ分散液A167g、メチルセルロースB(25℃における2%水溶液の粘度が100mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例2の塗料Bを得た。
この塗料Bを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 2"
167 g of the alumina dispersion A in Example 1, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose B (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 100 mPa · s), and 53 g of water were stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint B of Example 2 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this coating material B, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated, and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例3」
実施例1のアルミナ分散液A167g、メチルセルロースC(25℃における2%水溶液の粘度が1000mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例3の塗料Cを得た。
この塗料Cを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 3"
167 g of the alumina dispersion A of Example 1, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose C (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s), and 53 g of water were stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint C of Example 3 was obtained in which alumina fine particles were dispersed in water.
Using this paint C, the paint was evaluated and the porous film was formed and evaluated in the same manner as Example 1.
These results are shown in Table 1.

「実施例4」
アルミナ微粒子A−2(平均一次粒子径:60nm、タップかさ密度:0.6g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Dを得た。
次いで、このアルミナ分散液D167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例4の塗料Dを得た。
この塗料Dを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
Example 4
45 g of alumina fine particles A-2 (average primary particle size: 60 nm, tap bulk density: 0.6 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant and 253 g of water were mixed for 2 hours with a ball mill, and the solid content was 15 A mass% alumina dispersion D was obtained.
Then, 167 g of this alumina dispersion D, 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of a 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material D of Example 4 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this coating material D, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例5」
実施例4のアルミナ分散液D167g、メチルセルロースB(25℃における2%水溶液の粘度が100mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例5の塗料Eを得た。
この塗料Eを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 5"
Stir and mix 1 g of alumina dispersion D in Example 4 and 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose B (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 100 mPa · s) and 53 g of water using a magnetic stirrer for 1 hour. A paint E of Example 5 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint E, in the same manner as in Example 1, the paint was evaluated, and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例6」
実施例4のアルミナ分散液D167g、メチルセルロースC(25℃における2%水溶液の粘度が1000mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例6の塗料Fを得た。
この塗料Fを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 6"
Agitated and mixed with 167 g of the alumina dispersion D of Example 4, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose C (the viscosity of 2% aqueous solution at 25 ° C. is 1000 mPa · s) and 53 g of water for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material F of Example 6 was obtained in which alumina fine particles were dispersed in water.
Using this coating material F, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例7」
アルミナ微粒子A−3(平均一次粒子径:200nm、タップかさ密度:1.1g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Gを得た。
次いで、このアルミナ分散液G167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例7の塗料Gを得た。
この塗料Gを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 7"
45 g of alumina fine particles A-3 (average primary particle size: 200 nm, tap bulk density: 1.1 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant, and 253 g of water are mixed for 2 hours by a ball mill, and the solid content is 15 A mass% alumina dispersion G was obtained.
Then, 167 g of this alumina dispersion G, 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of a 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material G of Example 7 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint G, the paint was evaluated and the porous film was formed and evaluated in the same manner as in Example 1.
These results are shown in Table 1.

「実施例8」
実施例7のアルミナ分散液G167g、メチルセルロースB(25℃における2%水溶液の粘度が100mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例8の塗料Hを得た。
この塗料Hを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 8"
The alumina dispersion G167 of Example 7 and 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose B (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 100 mPa · s) and 53 g of water were stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint H of Example 8 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint H, the paint was evaluated and the porous film was formed and evaluated in the same manner as in Example 1.
These results are shown in Table 1.

「実施例9」
実施例7のアルミナ分散液G167g、メチルセルロースC(25℃における2%水溶液の粘度が1000mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例9の塗料Iを得た。
この塗料Iを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 9"
The alumina dispersion G167 of Example 7 and 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose C (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s) and 53 g of water were stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint I of Example 9 was obtained in which alumina fine particles were dispersed in water.
Using this coating material I, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例10」
アルミナ微粒子A−4(平均一次粒子径:1000nm、タップかさ密度:1.5g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Jを得た。
次いで、このアルミナ分散液J167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液10g、水73gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた実施例10の塗料Jを得た。
この塗料Jを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 10"
45 g of alumina fine particles A-4 (average primary particle size: 1000 nm, tap bulk density: 1.5 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant and 253 g of water are mixed for 2 hours by a ball mill, and the solid content is 15 A mass% alumina dispersion J was obtained.
Next, this alumina dispersion J167g, methylcellulose aqueous solution 10g containing 15% by mass of methylcellulose A (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 15 mPa · s), and water 73g were stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material J of Example 10 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint J, in the same manner as in Example 1, the paint was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例11」
チタニア(TiO)微粒子(平均一次粒子径:40nm、タップかさ密度:0.6g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のチタニア分散液Kを得た。
次いで、このチタニア分散液K167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、チタニア微粒子を水中に分散させた実施例11の塗料Kを得た。
この塗料Kを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 11"
45 g of titania (TiO 2 ) fine particles (average primary particle size: 40 nm, tap bulk density: 0.6 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant, and 253 g of water were mixed for 2 hours by a ball mill, and the solid content was A 15% by weight titania dispersion K was obtained.
Then, 167 g of this titania dispersion K, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint K of Example 11 in which titania fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint K, in the same manner as in Example 1, the paint was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例12」
イットリア安定化ジルコニア(YSZ)微粒子(平均一次粒子径:40nm、タップかさ密度:0.8g/cm)90g、ポリカルボン酸系分散剤4.5g、水205.5gをボールミルで2時間混合し、固形分が30質量%のイットリア安定化ジルコニア分散液Lを得た。
次いで、このイットリア安定化ジルコニア分散液L167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、イットリア安定化ジルコニア微粒子を水中に分散させた実施例12の塗料Lを得た。
この塗料Lを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 12"
90 g of yttria-stabilized zirconia (YSZ) fine particles (average primary particle size: 40 nm, tap bulk density: 0.8 g / cm 3 ), 4.5 g of polycarboxylic acid-based dispersant, and 205.5 g of water were mixed for 2 hours with a ball mill. A yttria-stabilized zirconia dispersion L having a solid content of 30% by mass was obtained.
Then, 167 g of this yttria-stabilized zirconia dispersion L, 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 15 mPa · s), and 53 g of water were stirred for 1 hour using a magnetic stirrer. The paint L of Example 12 in which yttria-stabilized zirconia fine particles were mixed and dispersed in water was obtained.
Using this coating material L, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「実施例13」
酸化亜鉛(ZnO)微粒子(平均一次粒子径:40nm、タップかさ密度:0.8g/cm)90g、ポリカルボン酸系分散剤4.5g、水205.5gをボールミルで2時間混合し、固形分が30質量%の酸化亜鉛分散液Mを得た。
次いで、この酸化亜鉛分散液M167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、酸化亜鉛微粒子を水中に分散させた実施例13の塗料Mを得た。
この塗料Mを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、多孔質膜の形成及び評価を行った。
これらの結果を表1に示す。
"Example 13"
90 g of zinc oxide (ZnO) fine particles (average primary particle size: 40 nm, tap bulk density: 0.8 g / cm 3 ), 4.5 g of a polycarboxylic acid-based dispersant, and 205.5 g of water are mixed for 2 hours with a ball mill to form a solid A zinc oxide dispersion M having a content of 30% by mass was obtained.
Then, 167 g of this zinc oxide dispersion M, 30 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of a 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A paint M of Example 13 was obtained in which zinc oxide fine particles were dispersed in water.
Using this coating material M, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and the porous film was formed and evaluated.
These results are shown in Table 1.

「比較例1」
実施例1のアルミナ分散液A83g、メチルセルロースD(25℃における2%水溶液の粘度が3mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液16.7g、水150gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた比較例1の塗料Nを得た。
この塗料Nを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、ハニカムフィルタ(DPF)への塗布を行った。
また、実施例1と同様にして、DPFの隔壁の表面及び断面を電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて観察したところ、隔壁の表面には多孔質膜が形成されていないことが確認された。
これらの結果を表1に示す。
“Comparative Example 1”
83 g of the alumina dispersion A in Example 1, 16.7 g of a methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose D (the viscosity of a 2% aqueous solution at 25 ° C. is 3 mPa · s), and 150 g of water are stirred for 1 hour using a magnetic stirrer. The paint N of Comparative Example 1 was obtained by mixing and dispersing alumina fine particles in water.
Using this coating material N, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and applied to the honeycomb filter (DPF).
Moreover, when the surface and cross section of the partition of DPF were observed using the field emission type scanning electron microscope (FE-SEM) similarly to Example 1, the porous film was not formed in the surface of the partition. It was confirmed.
These results are shown in Table 1.

「比較例2」
実施例1のアルミナ分散液A167g、メチルセルロースE(25℃における2%水溶液の粘度が2000mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gをフラスコに投入し、手振りにて攪拌・混合し、アルミナ(Al)微粒子を水中に分散させた比較例2の塗料Pを得た。
この塗料Pを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価を行った。
また、この塗料Pを用いて、ハニカムフィルタ(DPF)への塗布を行った。
また、実施例1と同様にして、DPFの隔壁の表面及び断面を電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて観察したところ、粒子の固着が不均一になっており、多孔質膜が形成されていないことが確認された。
これらの結果を表1に示す。
"Comparative Example 2"
167 g of the alumina dispersion A in Example 1 and 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose E (2% aqueous solution viscosity at 25 ° C. of 2000 mPa · s) and 53 g of water were put into the flask, stirred and mixed by hand shaking, A coating material P of Comparative Example 2 in which alumina (Al 2 O 3 ) fine particles were dispersed in water was obtained.
Using this paint P, the paint was evaluated in the same manner as in Example 1.
Moreover, application | coating to a honey-comb filter (DPF) was performed using this coating material P. FIG.
Moreover, when the surface and cross section of the partition of DPF were observed using the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) in the same manner as in Example 1, the particles were not fixed uniformly, and the porous structure was porous. It was confirmed that no film was formed.
These results are shown in Table 1.

「比較例3」
アルミナ微粒子A−1(平均一次粒子径:10nm、タップかさ密度:0.1g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gを、直径が0.1mmのジルコニアビーズを用いたサンドグラインダーにて4時間分散処理し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Qを得た。
次いで、このアルミナ分散液Q167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた比較例3の塗料Qを得た。
“Comparative Example 3”
45 g of alumina fine particles A-1 (average primary particle diameter: 10 nm, tap bulk density: 0.1 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid dispersant, 253 g of water, and zirconia beads having a diameter of 0.1 mm are used. Was dispersed for 4 hours using an existing sand grinder to obtain an alumina dispersion Q having a solid content of 15% by mass.
Then, 167 g of this alumina dispersion Q, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material Q of Comparative Example 3 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.

この塗料Qを用い、実施例1と同様にして、塗料の評価、ハニカムフィルタ(DPF)への塗布を行った。
また、実施例1と同様にして、DPFの隔壁の表面及び断面を電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて観察したところ、隔壁の表面には多孔質膜が形成されていないことが確認された。
これらの結果を表1に示す。
Using this coating material Q, in the same manner as in Example 1, the coating material was evaluated and applied to the honeycomb filter (DPF).
Moreover, when the surface and cross section of the partition of DPF were observed using the field emission type scanning electron microscope (FE-SEM) similarly to Example 1, the porous film was not formed in the surface of the partition. It was confirmed.
These results are shown in Table 1.

「比較例4」
アルミナ微粒子A−5(平均一次粒子径:2000nm、タップかさ密度:1.6g/cm)45g、ポリカルボン酸系分散剤2.25g、水253gをボールミルで2時間混合し、固形分が15質量%のアルミナ分散液Rを得た。
次いで、このアルミナ分散液R167g、メチルセルロースA(25℃における2%水溶液の粘度が15mPa・s)を15質量%含むメチルセルロース水溶液30g、水53gを、マグネチックスターラーを用いて1時間攪拌・混合し、アルミナ微粒子を水中に分散させた比較例4の塗料Rを得た。
この塗料Rは、撹拌・混合を停止すると、直ちにアルミナ微粒子の沈降が始まり、短時間でアルミナ微粒子の沈殿物と上澄み液との2層に分離してしまった。
これにより、この塗料Rは多孔質膜形成用塗料として適さないことが分かった。
“Comparative Example 4”
45 g of alumina fine particles A-5 (average primary particle diameter: 2000 nm, tap bulk density: 1.6 g / cm 3 ), 2.25 g of a polycarboxylic acid-based dispersant and 253 g of water were mixed for 2 hours by a ball mill, and the solid content was 15 A mass% alumina dispersion R was obtained.
Next, this alumina dispersion R167 g, 30 g of methylcellulose aqueous solution containing 15% by mass of methylcellulose A (the viscosity of 2% aqueous solution at 25 ° C. is 15 mPa · s), and 53 g of water are stirred and mixed for 1 hour using a magnetic stirrer. A coating material R of Comparative Example 4 in which alumina fine particles were dispersed in water was obtained.
When the stirring and mixing of the coating material R were stopped, the alumina fine particles immediately started to settle, and separated into two layers of the alumina fine particle precipitate and the supernatant liquid in a short time.
Thereby, it turned out that this coating material R is not suitable as a coating material for porous film formation.

Figure 0005017230
Figure 0005017230

本発明の一実施形態のDPFを示す一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows DPF of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のDPFの隔壁構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the partition structure of DPF of one Embodiment of this invention. 本発明の実施例1のDPFの隔壁の断面を示す電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)像である。It is a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) image which shows the cross section of the partition of DPF of Example 1 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 DPF
11 フィルタ基体
12 ガス流路
12A 流入セル
12B 流出セル
13 多孔質膜
14 隔壁
30 粒子状物質
α、γ 端面
G 排ガス
C 浄化ガス
10 DPF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Filter base | substrate 12 Gas flow path 12A Inflow cell 12B Outflow cell 13 Porous membrane 14 Partition 30 Particulate matter (alpha), (gamma) End face G Exhaust gas C Purified gas

Claims (5)

酸化物を成分とする微粒子と分散媒と親水性あるいは疎水性の高分子とを含有してなり、自動車用排ガス浄化フィルタに設けられる片側が封止された多孔質支持体への多孔質膜形成に用いられる塗料であって、
前記微粒子は、平均一次粒子径が10nm以上かつ1000nm以下、タップかさ密度が0.1g/cm以上かつ1.5g/cm以下、前記塗料中の平均二次粒子径が0.1μm以上かつ10μm以下であり、
前記塗料の粘度は、2mPa・s以上かつ1000mPa・s以下であり、
前記微粒子の質量に対する前記高分子の質量の比(高分子の質量/微粒子の質量)が、0.06以上1以下であることを特徴とする自動車用排ガス浄化フィルタの多孔質膜形成用塗料。
Ri Na contain fine particles of the oxide as a component and the dispersion medium and the hydrophilic or hydrophobic polymer, the porous membrane of one side provided on the exhaust gas purification filter for automobiles to sealed porous support A paint used for forming,
The fine particles have an average primary particle diameter of 10 nm or more and 1000 nm or less, a tap bulk density of 0.1 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less, an average secondary particle diameter in the paint of 0.1 μm or more and 10 μm or less,
The viscosity of the coating state, and are inclusive and 1000mPa · s 2mPa · s,
Wherein the ratio of the mass of the polymer to the mass of particulates (mass of the mass / particulate polymer) is an automobile exhaust gas purification filter which is characterized in that 0.06 to 1 inclusive for forming a porous film coatings.
前記酸化物は、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、シリカ、イットリア、ムライト、コージェライト、チタン酸アルミニウム、マグネシアの群から選択される1種または2種以上であることを特徴とする請求項1記載の自動車用排ガス浄化フィルタの多孔質膜形成用塗料。 The oxide is one or more selected from the group consisting of alumina, zirconia, titania, zinc oxide, silica, yttria, mullite, cordierite, aluminum titanate, and magnesia. A coating material for forming a porous film of an exhaust gas purification filter for automobiles as described. 請求項1または2記載の多孔質膜形成用塗料を塗布して得られた塗膜を熱処理してなる自動車用排ガス浄化フィルタの多孔質膜であって、
この多孔質膜の平均気孔径は0.02μm以上かつ5μm以下、気孔率は35%以上かつ90%以下であることを特徴とする自動車用排ガス浄化フィルタの多孔質膜。
A porous membrane for an exhaust gas purification filter for automobiles, wherein the coating obtained by applying the coating material for forming a porous membrane according to claim 1 or 2 is heat-treated,
The porous membrane of an exhaust gas purification filter for automobiles, wherein the porous membrane has an average pore diameter of 0.02 μm to 5 μm and a porosity of 35% to 90%.
平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなり、片側が封止された多孔質支持体の表面に、請求項3記載の多孔質膜が形成されていることを特徴とする自動車用排ガス浄化フィルタ Ri Do the above average pore diameter of 5μm and 50μm or less porous ceramics, on the surface of one side is sealed porous support, wherein the porous membrane of claim 3 wherein is formed an automobile Exhaust gas purification filter . 平均気孔径が5μm以上かつ50μm以下の多孔質セラミックスからなり、片側が封止された多孔質支持体の表面に請求項1または2記載の多孔質膜形成用塗料を塗布して塗膜を形成し、次いで、この塗膜を熱処理することを特徴とする自動車用排ガス浄化フィルタの製造方法。 Ri Do the above average pore diameter of 5μm and 50μm or less porous ceramics, a porous membrane coating material for forming a coating to coating of claim 1 or 2 wherein the surface of one side is sealed porous support A method for producing an exhaust gas purification filter for automobiles , comprising forming and then heat-treating the coating film.
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