JP5242955B2 - Method for adjusting slurry viscosity and method for producing slurry - Google Patents
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Description
本発明は、排ガス浄化用触媒の製造に用いるスラリーの粘度調製方法およびスラリーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for preparing a viscosity of a slurry used for producing an exhaust gas purification catalyst and a method for producing a slurry.
排ガス浄化用触媒として、セラミックス等の耐熱性材料からなる基材と、無機酸化物等からなる耐火性のコート層と、コート層に担持されるＰｔ，Ｒｈ，Ｐｄ等の触媒成分と、から構成されるものがある。 As a catalyst for exhaust gas purification, it is composed of a base material made of a heat-resistant material such as ceramics, a fire-resistant coat layer made of an inorganic oxide or the like, and a catalyst component such as Pt, Rh, Pd carried on the coat layer There is something to be done.
上述した排ガス浄化用触媒の製造工程には、コート層を形成するためのスラリー（以降、単に「スラリー」という）を基材に塗布する塗布工程が含まれる。この塗布工程において、例えば軸方向に貫通孔を有するハニカム構造の基材にスラリーを塗布する場合、スラリーを基材の軸方向上端に配置し、下端からスラリーを吸引して貫通孔表面に塗布する手法などが用いられている。 The manufacturing process of the exhaust gas purifying catalyst described above includes an application process of applying a slurry for forming a coat layer (hereinafter simply referred to as “slurry”) to a substrate. In this coating step, for example, when slurry is applied to a honeycomb structure substrate having through holes in the axial direction, the slurry is disposed at the upper end in the axial direction of the substrate, and the slurry is sucked from the lower end and applied to the surface of the through holes. Methods are used.
この塗布工程において、吸引する際のスラリーの粘度、つまり、高せん断速度でのスラリーの粘度が高すぎると、スラリーの塗布に多くの時間が掛かる虞や、スラリーが塗布できなくなる虞がある。また、吸引した後のスラリーの粘度、つまり、低せん断速度でのスラリー粘度が低すぎると、スラリーが塗布された後に貫通孔表面から垂れ流れて、貫通孔を閉塞させてしまう虞がある。 In this coating step, if the viscosity of the slurry during suction, that is, the viscosity of the slurry at a high shear rate is too high, it may take a long time to apply the slurry, or the slurry may not be applied. Further, if the viscosity of the slurry after suction, that is, the viscosity of the slurry at a low shear rate is too low, the slurry may flow from the surface of the through hole after the slurry is applied, and the through hole may be blocked.
よって、塗布工程においてスラリーを塗布する際には、基材の形状，スラリーの種類，スラリーの塗布量などに合わせて、高せん断速度における粘度と、低せん断速度における粘度とが、いずれも適正な値であるスラリーを使用することが望ましい。 Therefore, when applying the slurry in the coating process, the viscosity at the high shear rate and the viscosity at the low shear rate are all appropriate according to the shape of the substrate, the type of slurry, the amount of slurry applied, etc. It is desirable to use a slurry of value.
従来から、スラリーの粘度を調整するためには、スラリーへ増粘剤を添加する方法（特許文献１参照）や、スラリーの固形分を調整する方法などが用いられている。
しかしながら、増粘剤を添加する方法では、焼成後も触媒に増粘剤の成分が残留することで、触媒機能を損なってしまう虞がある。一方、スラリーの固形分調整により粘度を変化させると、触媒機能を損なう虞はないものの、図９に示すように、粘度を変化させる前の粘度挙動（図９におけるＡ）に対し、粘度を上昇させる場合（図９におけるＢ），および，粘度を下降させる場合（図９におけるＣ）のいずれも、高せん断速度での粘度および低せん断速度での粘度の両方とも上下させることしかできず、高せん断速度における粘度，低せん断速度における粘度のいずれかのみを調整することはできなかった。 However, in the method of adding a thickener, the function of the catalyst may be impaired because the component of the thickener remains in the catalyst even after calcination. On the other hand, when the viscosity is changed by adjusting the solid content of the slurry, the catalyst function is not impaired, but as shown in FIG. 9, the viscosity is increased with respect to the viscosity behavior (A in FIG. 9) before the viscosity is changed. In both cases (B in FIG. 9) and lowering the viscosity (C in FIG. 9), both the viscosity at the high shear rate and the viscosity at the low shear rate can only be raised and lowered. It was not possible to adjust either the viscosity at the shear rate or the viscosity at the low shear rate.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、触媒機能を損なうことなく、高せん断速度における粘度，低せん断速度における粘度のいずれか一方または両方を選択的に調整できるスラリーの粘度調整方法、および、高せん断速度における粘度，低せん断速度における粘度のいずれか一方または両方を選択的に調整したスラリーの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the viscosity of a slurry capable of selectively adjusting one or both of the viscosity at a high shear rate and the viscosity at a low shear rate without impairing the catalytic function. It is an object of the present invention to provide an adjustment method and a method for producing a slurry in which either one or both of a viscosity at a high shear rate and a viscosity at a low shear rate are selectively adjusted.
上述した問題点を解決するためになされた請求項１記載の発明は、排ガス浄化用触媒の製造に用いるスラリーの粘度調製方法であって、前記スラリーにおける（ａ）Ｄ５０が１μｍ〜２μｍの間の値であり、Ｄ１０がＤ５０の６０％以上、Ｄ９０がＤ５０の１５０％以下となる粒度分布を有する粒子の含有量を調整することを特徴とする。
The invention according to
排ガス浄化用触媒の基材にスラリーを塗布しているときには、スラリーは高せん断速度の状態にある。一方、上記基材にスラリーを塗布した後では、スラリーは低せん断速度の状態にある。 When the slurry is applied to the base material of the exhaust gas purifying catalyst, the slurry is in a high shear rate state. On the other hand, after applying the slurry to the substrate, the slurry is in a state of low shear rate.
スラリーにおける上述した（ａ）に示される粒子の含有量が多くなると、粒子の含有量が少ない場合と比較して、低せん断速度でのスラリーの粘度に大きな変化はないが、高せん断速度でのスラリーの粘度が大きく下がる。参考までに、（ｂ）２．５μｍ〜３．５μｍの粒径を有する粒子の含有量が多くなると、粒子の含有量が少ない場合と比較して、高せん断速度でのスラリーの粘度に大きな変化はないが、低せん断速度でのスラリーの粘度が大きく上がる。 When the content of the particles shown in (a) above in the slurry is increased, the viscosity of the slurry at a low shear rate is not significantly changed as compared with the case where the content of the particles is small, but at a high shear rate. The viscosity of the slurry is greatly reduced. For reference, (b) when the content of particles having a particle size of 2.5 μm to 3.5 μm is increased, the viscosity of the slurry at a high shear rate is greatly changed as compared with the case where the content of particles is small. No, but the viscosity of the slurry at low shear rates is greatly increased.
よって、上述した（ａ）に示される粒子の含有量を調整する請求項１のスラリーの粘度調整方法を用いると、増粘剤などにより触媒機能を損なうことなく、高せん断速度における粘度を選択的に調整することができる。参考までに、（ｂ）に示される粒子の含有量を調整すると、増粘剤などにより触媒機能を損なうことなく、低せん断速度における粘度を選択的に調整することができる。
Therefore, selecting the use of the viscosity adjusting method of the slurry of
これにより、排ガス浄化用触媒を製造する際に、スラリーのせん断速度が異なる複数の工程に適する粘度にスラリーを調整できることから、排ガス浄化用触媒の効率的な製造が可能となる。 Thereby, when manufacturing the exhaust gas purifying catalyst, the slurry can be adjusted to a viscosity suitable for a plurality of processes having different shear rates of the slurry, so that the exhaust gas purifying catalyst can be efficiently manufactured.
なお、上述した（ｂ）に示される２．５μｍ〜３．５μｍの粒径を有する粒子とは、粒子のＤ５０が２．５μｍ〜３．５μｍの間の値であり、Ｄ１０がＤ５０の４０％以上，Ｄ９０がＤ５０の２５０％以下となる粒度分布の粒子である。ここでいうＤ１０，Ｄ５０，Ｄ９０とは、粒子の累積分布における積算量が１０％，５０％，９０％となるときの粒子径を表す。 Note that the particles having a particle size of 2.5Myuemu～3.5Myuemu indicated in the above mentioned (b), a value between D50 of the particles of 2.5Myuemu～3.5Myuemu, 40 of D10 is D50 % And particles having a particle size distribution in which D90 is 250% or less of D50. Here, D10, D50, and D90 represent particle diameters when the integrated amount in the cumulative distribution of particles is 10%, 50%, and 90%.
なお、請求項１に記載のスラリーの粘度調整方法において含有量が調整される粒子はアルミナ粉末である。
Incidentally, the particles content is adjusted in the viscosity adjusting method of the slurry of
アルミナの粒子は、一般的にスラリー材料として用いられる材質であり、それらがスラリーに含まれても、スラリーの材料に用いられる触媒の機能を妨げる虞がない。そのため、このような粒子を用いたスラリーの粘度調整方法を用いると、スラリーに不要な成分が添加されることによって触媒の機能を損なうことなく、スラリーの粘度を調整することができる。 Particles of alumina is a material which is generally used as a slurry material, even they are included in the slurry, there is no possibility that interfere with the function of the catalyst used in the slurry of the material. Therefore, when the method for adjusting the viscosity of the slurry using such particles is used, the viscosity of the slurry can be adjusted without impairing the function of the catalyst by adding unnecessary components to the slurry.
ところで、本発明者らが鋭意検討した結果、２〜１０ｓｅｃ-1（好ましくは５ｓｅｃ-1超１０ｓｅｃ-1以下）のせん断速度（以下、低せん断速度領域と称する），および／または３００〜５００ｓｅｃ-1（好ましくは、３５０〜４００ｓｅｃ-1）のせん断速度（以下、高せん断速度領域と称する），でのスラリー粘度が、排ガス浄化用触媒の製造に大きく影響することを見出した。そのため、スラリー粘度を調整する上で、上記低せん断速度領域および／または高せん断速度領域でのスラリー粘度を指標とすることが望ましい。 Incidentally, the present inventors have studied intensively, 2～10Sec -1 (preferably 5 sec -1 super 10 sec -1 or less) of the shear rate (hereinafter, referred to as the low shear rate region), and / or 300～500Sec - It was found that the slurry viscosity at a shear rate of 1 (preferably 350 to 400 sec −1 ) (hereinafter referred to as a high shear rate region) greatly affects the production of an exhaust gas purification catalyst. Therefore, when adjusting the slurry viscosity, it is desirable to use the slurry viscosity in the low shear rate region and / or the high shear rate region as an index.
軸方向に貫通孔を有するハニカム構造の基材に吸引によりスラリーを塗布しているときには、スラリーは上述した高せん断速度領域の状態にある。そこで、請求項１のように、せん断速度３００〜５００ｓｅｃ-1での粘度を調整するスラリーの粘度調整方法であれば、高せん断速度領域の状態におけるスラリーの粘度、つまり、スラリーを上記基材の貫通孔に塗布する際の粘度を調整することができる。
When the slurry is applied by suction to a honeycomb structure substrate having through holes in the axial direction, the slurry is in the above-described high shear rate region. Therefore, as in
なお、上述した高せん断速度領域の状態においては、スラリーの粘度を３０〜４００ｍＰａ・ｓに調整することが望ましい。
なお、スラリーを排ガス浄化用触媒の基材に塗布した後、乾燥工程が終了するまでの間は、スラリーは上述した低せん断速度領域の状態にある。そこで、上記（ｂ）に示す粒子の含有量を調節することでせん断速度２〜１０ｓｅｃ-1での粘度を調整するスラリーの粘度調整方法であれば、低せん断速度領域の状態におけるスラリーの粘度、つまり、スラリーを上記基材の貫通孔にスラリーを塗布した後の粘度を調整することができる。
In the state of the high shear rate region described above, it is desirable to adjust the viscosity of the slurry to 30 to 400 mPa · s.
In addition , after apply | coating a slurry to the base material of the catalyst for exhaust gas purification, until a drying process is complete | finished, a slurry exists in the state of the low shear rate area | region mentioned above. Then, if it is the viscosity adjustment method of the slurry which adjusts the viscosity at the shear rate of 2 to 10 sec −1 by adjusting the content of the particles shown in (b) above , the viscosity of the slurry in the state of the low shear rate region, That is, the viscosity after applying the slurry to the through holes of the substrate can be adjusted.
なお、上述した低せん断速度領域の状態においては、スラリーの粘度を２００〜１５００ｍＰａ・ｓに調整することが望ましい。また、スラリーの扱いやすさを求める場合は、せん断速度３ｓｅｃ-1以上５ｓｅｃ-1以下での粘度を調整するとよく、この場合にはスラリーの粘度を３００〜１０００ｍＰａ・ｓ（好ましくは３００〜５００ｍＰａ・ｓ）に調整することが望ましい。
In the state of the low shear rate region described above, it is desirable to adjust the viscosity of the slurry to 200 to 1500 mPa · s. Also, the case of obtaining the handiness of the slurry, well by adjusting the viscosity of below shear rate 3sec -1 or more
ところで、上述した請求項２に記載のスラリー製造方法は、排ガス浄化用触媒の製造に用いるスラリーの製造方法であって、前記スラリーにおける（ｃ）Ｄ５０が１μｍ〜２μｍの間の値であり、Ｄ１０がＤ５０の６０％以上、Ｄ９０がＤ５０の１５０％以下となる粒度分布を有する粒子の含有量を調整する含有量調節工程を有していることを特徴とする。
By the way, the slurry manufacturing method of
このようなスラリーの製造方法であれば、請求項１に記載のスラリーの粘度調整方法と同様に、スラリーの粘度の細かな調整を従来よりも容易に行うことができると共に、様々な粘度特性を有するスラリーを容易に製造することができる。
参考までに、スラリーにおける（ｄ）２．５μｍ〜３．５μｍの粒径を有する粒子の含有量を調整する含有量調節工程を有しているスラリー製造方法であれば、上記（ｂ）の粒子の含有量を調整するスラリーの粘度調整方法と同様に、スラリーの粘度の細かな調整を従来よりも容易に行うことができると共に、様々な粘度特性を有するスラリーを容易に製造することができる。
If it is the manufacturing method of such a slurry, like the viscosity adjustment method of the slurry of
For reference, if the slurry production method has a content adjustment step of adjusting the content of particles having a particle size of (d) 2.5 μm to 3.5 μm in the slurry, the particles of (b) above Similarly to the method for adjusting the viscosity of the slurry for adjusting the content of the slurry, fine adjustment of the viscosity of the slurry can be easily performed as compared with the conventional method, and slurry having various viscosity characteristics can be easily manufactured.
なお、請求項２に記載の粒子はアルミナ粉末である。
The particle of
ところで、スラリーの粘度は、高せん断速度領域においては３０〜４００ｍＰａ・ｓ（好ましくは３５〜４００ｍＰａ・ｓ）、低せん断速度領域においては２００〜１５００ｍＰａ・ｓ（好ましくは２００〜６５０ｍＰａ・ｓ）とすることが望ましい。 By the way, the viscosity of the slurry is 30 to 400 mPa · s (preferably 35 to 400 mPa · s) in the high shear rate region, and 200 to 1500 mPa · s (preferably 200 to 650 mPa · s) in the low shear rate region. It is desirable.
上述した前者のスラリーを製造する請求項２のスラリー製造方法は、前記含有量調節工程において、せん断速度３００〜５００ｓｅｃ-1の範囲のうち、少なくともいずれかのせん断速度におけるスラリーの粘度が３０〜４００ｍＰａ・ｓとなるように調整されることを特徴とするスラリーの製造方法である。
The slurry production method according to
このようなスラリーの製造方法であれば、高せん断速度領域の状態における粘度を、上記基材の貫通孔に塗布するのに適した粘度にしたスラリーを製造することができる。このようなスラリーを用いることで、基材の貫通孔にスムーズにスラリーを塗布することができ、スラリーを塗布する時間を短縮することができる。 With such a slurry production method, it is possible to produce a slurry in which the viscosity in the high shear rate region is set to a viscosity suitable for application to the through-holes of the substrate. By using such a slurry, the slurry can be smoothly applied to the through-holes of the base material, and the time for applying the slurry can be shortened.
参考までに、上述した後者のスラリーを製造するために、前記含有量調節工程において上記（ｄ）の含有量を調整し、せん断速度２〜１０ｓｅｃ-1の範囲のうち、少なくともいずれかのせん断速度におけるスラリーの粘度が２００〜１５００ｍＰａ・ｓとなるように調整してもよい。
For reference, in order to produce the latter slurry described above, in the prior SL content adjusting step adjusts the amount of the (d), within the range of
このようなスラリーの製造方法であれば、低せん断速度領域の状態における粘度を高くしたスラリーを製造することができる。このようなスラリーを用いることで、基材の貫通孔にスラリーを塗布した後に、スラリーが貫通孔を垂れて貫通孔を閉塞してしまうことを抑制できる。 With such a slurry production method, it is possible to produce a slurry having an increased viscosity in the state of a low shear rate region. By using such a slurry, it is possible to prevent the slurry from dropping through the through hole and closing the through hole after applying the slurry to the through hole of the base material.
以下に、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
１−１．スラリーの製造
以下に、本実施例におけるスラリーを構成する具体的な材料を示す。
（１）純水：６４０ｇ
（２）アルミナ粉末：５００ｇ
（３）セリウム−ジルコニウム酸化物：３８２ｇ
（４）アルミナ水和物：１５ｇ
上記（１）〜（４）の材料を混合した後、酢酸によりｐＨを４．０に調整し、続いて湿式粉砕を行う。その後、所定の粒径のアルミナ粉末を、スラリー固形物（上記（２）〜（４））に対して１０ｗｔ％添加した。添加後、スラリーの全固形分（新たに添加したアルミナを含む）は５０ｗｔ％となった。所定の粒径とは、１μｍまたは３μｍであって、粒径が１μｍのアルミナ粉末を添加したスラリーと、粒径が３μｍのアルミナ粉末を添加したスラリーと、をそれぞれ用意した。また、参考例として、０．５，５，７μｍの粒径であるアルミナ粉末を添加したスラリーをそれぞれ用意した。
1-1. Production of Slurry Specific materials constituting the slurry in this example are shown below.
(1) Pure water: 640g
(2) Alumina powder: 500g
(3) Cerium-zirconium oxide: 382 g
(4) Alumina hydrate: 15 g
After mixing the materials (1) to (4) above, the pH is adjusted to 4.0 with acetic acid, followed by wet grinding. Then, 10 wt% of alumina powder having a predetermined particle size was added to the slurry solid ((2) to (4) above). After the addition, the total solid content of the slurry (including newly added alumina) was 50 wt%. The predetermined particle size was 1 μm or 3 μm, and a slurry added with alumina powder having a particle size of 1 μm and a slurry added with alumina powder having a particle size of 3 μm were prepared. Further, as reference examples, slurries to which alumina powder having a particle size of 0.5, 5, 7 μm was added were prepared.
アルミナ粉末の粒度分布は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−９２０：株式会社堀場製作所製）を用いて測定した。
なお、アルミナ粉末の粒径とは、その粉末のＤ５０の値である。そしてそのアルミナ粉末は、Ｄ１０がＤ５０の６０％以上，Ｄ９０がＤ５０の１５０％以下の粒度分布となるように調整されている。ここでいうＤ１０，Ｄ５０，Ｄ９０とは、粒子の累積分布における積算量が１０％，５０％，９０％となるときの粒子径を表す。後述する実施例２においても粒径の定義は同様とする。
１−２．粘度測定
上述したようにアルミナ粉末を添加したスラリーが、アルミナ粉末を添加しないスラリーと比較して、せん断速度３８０ｓｅｃ-1（以降「高せん断速度」はこの値を指すこととする），および，８ｓｅｃ-1（以降「低せん断速度」はこの値を指すこととする）の状態においてどれだけ粘度が変化したかを調べた。スラリーの粘度は、Ｅ型粘度計（ＴＶＥ−３０Ｈ：東機産業株式会社製）を用いて測定した。添加したアルミナ粉末の粒径に対する粘度の変化を図１に示す。
The particle size distribution of the alumina powder was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-920: manufactured by Horiba, Ltd.).
The particle size of the alumina powder is the value of D50 of the powder. The alumina powder is adjusted to have a particle size distribution in which D10 is 60% or more of D50 and D90 is 150% or less of D50. Here, D10, D50, and D90 represent particle diameters when the integrated amount in the cumulative distribution of particles is 10%, 50%, and 90%. The definition of the particle size is the same in Example 2 described later.
1-2. Viscosity measurement As described above, the slurry to which the alumina powder was added was compared with the slurry to which the alumina powder was not added, and the shear rate was 380 sec −1 (hereinafter, “high shear rate” refers to this value), and 8 sec. -1 (hereinafter referred to as “low shear rate” indicates this value) was examined how much the viscosity changed. The viscosity of the slurry was measured using an E-type viscometer (TVE-30H: manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). The change of the viscosity with respect to the particle diameter of the added alumina powder is shown in FIG.
アルミナ粉末の粒径が１μｍ未満では、せん断速度に関わらず粘度は下がる（図１におけるＡの範囲）。粒径が１〜２μｍの範囲では、高せん断速度における粘度は下がるものの、低せん断速度における粘度の変化は小さい（図１におけるＢの範囲）。粒径が２．５〜３．５μｍの範囲では、高せん断速度における粘度はあまり変化しないものの、低せん断速度における粘度は上がる（図１におけるＣの範囲）。粒径がそれ以上大きくなると、せん断速度に関わらず粘度は上がる（図１におけるＤの範囲）。 When the particle size of the alumina powder is less than 1 μm, the viscosity decreases regardless of the shear rate (range A in FIG. 1). When the particle size is in the range of 1 to 2 μm, the viscosity at a high shear rate decreases, but the change in viscosity at a low shear rate is small (range B in FIG. 1). When the particle size is in the range of 2.5 to 3.5 μm, the viscosity at a high shear rate does not change much, but the viscosity at a low shear rate increases (range C in FIG. 1). As the particle size becomes larger, the viscosity increases regardless of the shear rate (range D in FIG. 1).
このことから、上述したＢの範囲およびＣの範囲の粒径を有するアルミナ粉末を添加することにより、高せん断速度における粘度、または、低せん断速度における粘度のいずれか一方を選択的に調整することができる。 From this, by adding alumina powder having a particle size in the range of B and C described above, either the viscosity at a high shear rate or the viscosity at a low shear rate can be selectively adjusted. Can do.
２−１．スラリーの製造
以下に、本実施例におけるスラリー（スラリー１）を構成する具体的な材料を示す。また参考例として、添加する粒子の材質が異なるスラリー（スラリー２）を準備し、それら２種類のスラリーに対して、その粒子の添加量を変化させ、スラリーの粘度挙動を測定した。
２−１−１．スラリー１
（１）純水：６４０ｇ
（２）アルミナ粉末：５００ｇ
（３）セリウム−ジルコニウム酸化物：３８２ｇ
（４）アルミナ水和物：１５ｇ
上記（１）〜（４）の材料を混合した後、酢酸によりｐＨを４．０に調整し、続いて湿式粉砕を行う。その後、以下の粒子（Ａ），（Ｂ）のいずれかを、スラリー固形物（上記（２）〜（４））に対して１〜１５ｗｔ％添加した。添加後、スラリーの全固形分（新たに添加した粒子を含む）は５０ｗｔ％となった。
（Ａ）アルミナ粉末、粒径１μｍ
（Ｂ）アルミナ粉末、粒径３μｍ
２−１−２．スラリー２（参考例）
（５）純水：１２０ｇ
（６）アルミナ粉末：２７４ｇ
（７）アルミナ−セリウム酸化物：３１１０ｇ
（８）アルミナ水和物：２６００ｇ
上記（５）〜（８）の材料を混合した後、酢酸によりｐＨを５．０に調整し、続いて湿式粉砕を行う。その後、以下の粒子（Ｃ），（Ｄ）のいずれかを、スラリー固形物（上記（６）〜（８））に対して１〜１５ｗｔ％添加した。添加後、スラリーの全固形分（新たに添加した粒子を含む）は５５ｗｔ％となった。
（Ｃ）セリウム−ジルコニウム粉末、粒径１μｍ
（Ｄ）セリウム−ジルコニウム粉末、粒径３μｍ
2-1. Production of Slurry Specific materials constituting the slurry (slurry 1) in this example are shown below. In addition, as reference examples, slurries (slurry 2) having different particle materials to be added were prepared, and the addition amount of the particles was changed for these two types of slurries, and the viscosity behavior of the slurry was measured.
2-1-1.
(1) Pure water: 640g
(2) Alumina powder: 500 g
(3) Cerium-zirconium oxide: 382 g
(4) Alumina hydrate: 15 g
After mixing the materials (1) to (4) above, the pH is adjusted to 4.0 with acetic acid, followed by wet grinding. Thereafter, 1 to 15 wt% of any of the following particles (A) and (B) was added to the slurry solid (the above (2) to (4)). After the addition, the total solid content of the slurry (including newly added particles) was 50 wt%.
(A) Alumina powder,
(B) Alumina powder,
2-1-2. Slurry 2 (Reference example)
(5) Pure water: 120 g
(6) Alumina powder: 274 g
(7) Alumina-cerium oxide: 3110 g
(8) Alumina hydrate: 2600 g
After mixing the materials (5) to (8) above, the pH is adjusted to 5.0 with acetic acid, followed by wet grinding. Thereafter, 1 to 15 wt% of any of the following particles (C) and (D) was added to the slurry solid (the above (6) to (8)). After the addition, the total solid content of the slurry (including newly added particles) was 55 wt%.
(C) Cerium-zirconium powder,
(D) Cerium-zirconium powder,
スラリー１のアルミナ粉末の添加量に対する粘度の変化を図２および図３に示す。図２は高せん断速度における粘度の変化である。また、図３は低せん断速度における粘度の変化である。また、スラリー２のセリウム−ジルコニウム粉末の添加量に対する粘度の変化を図４および図５に示す。図４は高せん断速度における粘度の変化である。また、図５は低せん断速度における粘度の変化である。
Changes in viscosity with respect to the added amount of alumina powder in
図２および図４から明らかなように、高せん断速度において、上記（Ａ）や上記（Ｃ）のような粒径１μｍの粒子を添加したものは、粒子の添加量が増加するにつれて粘度が大きく下がったが、上記（Ｂ）や上記（Ｄ）のような粒径３μｍの粒子を添加したものは、その添加量を増加させても粘度がわずかに上がっただけであった。 As apparent from FIG. 2 and FIG. 4, at a high shear rate, the particles having a particle diameter of 1 μm as in the above (A) and (C) increase in viscosity as the amount of particles increases. However, in the case of adding particles having a particle diameter of 3 μm as in (B) and (D) above, the viscosity only increased slightly even when the amount added was increased.
一方、図３および図５から明らかなように、低せん断速度において、上記（Ｂ）や上記（Ｄ）のような粒径３μｍの粒子を添加したスラリーは、粒子の添加量が増加するにつれて粘度が大きく上がったが、上記（Ａ）や上記（Ｃ）のような粒径１μｍの粒子を添加したスラリーは、その添加量を増加させても粘度がわずかに下がっただけであった。 On the other hand, as is apparent from FIGS. 3 and 5, the slurry added with particles having a particle diameter of 3 μm as in (B) and (D) at a low shear rate has a viscosity as the added amount of particles increases. However, the viscosity of the slurry to which particles having a particle diameter of 1 μm as in the above (A) and (C) were added only slightly decreased even when the amount of addition was increased.
また、上記スラリー１および上記スラリー２のせん断速度に対する粘度の変化をそれぞれ図６および図７に示す。
図６および図７から明らかなように、上記（Ａ）または上記（Ｃ）の粒子を添加したスラリーは、低せん断速度においては、粒子を添加しないスラリー（以降、「未添加スラリー」という）とほぼ同じ粘度であるのに対し、高せん断速度においては未添加スラリーより粘度が大きく下がった。一方、上記（Ｂ）または上記（Ｄ）の粒子を添加したスラリーは、高せん断速度においては未添加スラリーとほぼ同じ粘度であるのに対し、低せん断速度においては未添加スラリーより粘度が大きく上がった。
Moreover, the change of the viscosity with respect to the shear rate of the
As apparent from FIGS. 6 and 7, the slurry to which the particles (A) or (C) are added is a slurry to which particles are not added (hereinafter referred to as “unadded slurry”) at a low shear rate. While the viscosity was almost the same, the viscosity was much lower than that of the unadded slurry at a high shear rate. On the other hand, the slurry to which the particles of (B) or (D) are added has substantially the same viscosity as that of the non-added slurry at a high shear rate, whereas the viscosity is significantly higher than that of the non-added slurry at a low shear rate. It was.
これらのことから、上記（Ａ）または上記（Ｃ）の粒子を添加することで、低せん断速度における粘度を大きく変化させないで、高せん断速度における粘度を選択的に下げることができるといえる。また、上記（Ｂ）または上記（Ｄ）の粒子を添加することで、高せん断速度における粘度を大きく変化させないで、低せん断速度における粘度を選択的に上げることができるといえる。
２−３．塗布時間および閉塞率測定
上記スラリー１および上記スラリー２のうち、粒子の添加量がそれぞれ５ｗｔ％，１０ｗｔ％のものを、軸方向に貫通孔を有するセルからなるハニカム形状の基材（セラミック製、セル数６００セル、セルの長さ１０５ｍｍ）における軸方向の一端に保持し、その反対側の他端から吸引することで、スラリーをセルの貫通孔内部に塗布し、セルの貫通孔全体を塗布するまでに掛かる塗布時間を測定した。なお、本実施例では、貫通孔内を線速度１０〜５０ｍ／ｓで吸引した。
From these facts, it can be said that by adding the particles (A) or (C) above, the viscosity at the high shear rate can be selectively lowered without largely changing the viscosity at the low shear rate. Moreover, it can be said that by adding the particles of (B) or (D), the viscosity at a low shear rate can be selectively increased without greatly changing the viscosity at a high shear rate.
2-3. Application time and clogging rate measurement Of the
また、上述したように塗布した担体を乾燥させた後、セルがスラリーにより閉塞された割合（閉塞率）を求めた。閉塞率は、図８に示すように、基材１における軸方向の一端に拡がる面２において、その外周付近４箇所と中心付近１箇所との計５箇所に設定した測定範囲３においてセルの詰まり数を数え、「目詰まりセル数×１００／数えた全セル数」を閉塞率［％］として計算した。
Moreover, after drying the support | carrier apply | coated as mentioned above, the ratio (occlusion rate) by which the cell was obstruct | occluded with the slurry was calculated | required. As shown in FIG. 8, the clogging rate is such that the
スラリー１の塗布時間および閉塞率の測定結果を表１に示す。また、スラリー２の塗布時間および閉塞率の測定結果を表２に示す。なお、塗布時間は、粒子を添加しない場合の塗布時間を基準として百分率で示した。
Table 1 shows the application time of the
表１および表２から明らかなように、スラリーを塗布している状態のせん断速度である高せん断速度における粘度が低いほど、塗布時間は短くなった。具体的には、高せん断速度における粘度が３５〜９５ｍＰａ・ｓのスラリーにおいて、粒子を添加しない場合と同等かそれ以上に早く塗布することができた。 As apparent from Tables 1 and 2, the coating time was shortened as the viscosity at a high shear rate, which is the shear rate in the state where the slurry was applied, was lower. Specifically, in a slurry having a viscosity of 35 to 95 mPa · s at a high shear rate, the slurry could be applied at or earlier than when no particles were added.
また、塗布後のせん断速度である低せん断速度における粘度が高いほど、セルの閉塞率が小さくなった。具体的には、スラリー１では、低せん断速度における粘度が２００ｍＰａ・ｓ以上に調整されている場合において、アルミナ粉末を添加しない場合と同等かそれ以上に閉塞率を低くすることができた。また、スラリー２では、低せん断速度における粘度が２００〜６５０ｍＰａ・ｓに調整されている場合おいて、セリウム−ジルコニウム粉末を添加しない場合と同等かそれ以上に閉塞率を低くすることができた。
３．その他の効果
本実施例のスラリーの粘度調整方法は、増粘剤などの添加物を用いることなく、スラリー含有物の一部を特定の形態に調整することで、様々な粘度特性を有するスラリーを容易に製造することができる。さらに、スラリー攪拌段階においても、増粘剤添加などによる大幅な組成変化を起こさせることなく、特定のせん断速度領域を選択的に変化させることができるため、スラリー粘度の細かな調整を従来よりも容易に行うことができる。
４．変形例
上記各実施例においては、スラリーの材料を混合し、湿式粉砕を行った後、アルミナ粉末の粒子を添加する方法を例示したが、完成したスラリーに含まれるそれら粒子の粒径および含有量が適切であれば、粒子を加えるタイミングは特に限定されない。
Moreover, the blockage rate of the cell became small, so that the viscosity in the low shear rate which is a shear rate after application | coating was high. Specifically, in the
3. Other Effects The method for adjusting the viscosity of the slurry according to the present example is that slurry having various viscosity characteristics is prepared by adjusting a part of the slurry content to a specific form without using an additive such as a thickener. It can be manufactured easily. Furthermore, in the slurry agitation stage, a specific shear rate region can be selectively changed without causing a significant change in composition due to the addition of a thickener, etc. It can be done easily.
4). In a variant the above embodiments, a slurry of the material was mixed, pulverized using, is exemplified a method of adding the alumina powder at the end of the particle, the particle size and content of the particles contained in the finished slurry If the amount is appropriate, the timing of adding the particles is not particularly limited.
例えば、スラリーの材料として用いられるアルミナ粉末の粒径を予め調整しておき、湿式粉砕を行った段階で適切な粒径となるように粒径および湿式粉砕の工程を調整してもよい。 For example, in advance adjust the alumina powder powder particle size to be used as the material of the slurry, wet milling may be adjusted step of particle size and wet grinding so that the appropriate particle size in the stage of performing.
１…基材、２…面、３…測定範囲 1 ... base material, 2 ... surface, 3 ... measurement range
Claims (2)
前記スラリーにおけるＤ５０が１μｍ〜２μｍの間の値であり、Ｄ１０がＤ５０の６０％以上、Ｄ９０がＤ５０の１５０％以下となる粒度分布を有するアルミナの粒子の含有量を調節することで、前記スラリーにおけるせん断速度３００〜５００ｓｅｃ-1での粘度を調整する
ことを特徴とするスラリーの粘度調整方法。 A method for preparing a viscosity of a slurry used for producing an exhaust gas purification catalyst,
By adjusting the content of alumina particles having a particle size distribution in which D50 in the slurry is a value between 1 μm and 2 μm, D10 is 60% or more of D50, and D90 is 150% or less of D50 , the slurry is adjusted. The viscosity of the slurry is adjusted at a shear rate of 300 to 500 sec −1 .
前記スラリーにおけるＤ５０が１μｍ〜２μｍの間の値であり、Ｄ１０がＤ５０の６０％以上、Ｄ９０がＤ５０の１５０％以下となる粒度分布を有するアルミナの粒子の含有量を調節することで、前記スラリーにおけるせん断速度３００〜５００ｓｅｃ-1の範囲のうち、少なくともいずれかのせん断速度における粘度が３０〜４００ｍＰａ・ｓとなるように調整する含有量調節工程を有している
ことを特徴とするスラリー製造方法。 A method for producing a slurry for use in producing an exhaust gas purification catalyst,
By adjusting the content of alumina particles having a particle size distribution in which D50 in the slurry is a value between 1 μm and 2 μm, D10 is 60% or more of D50, and D90 is 150% or less of D50 , the slurry is adjusted. And a content adjusting step for adjusting the viscosity so that the viscosity at at least one of the shear rates in the range of 300 to 500 sec −1 is 30 to 400 mPa · s. .
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